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JP2012521360A - Kv1.3の選択的かつ強力なペプチド阻害剤 - Google Patents

Kv1.3の選択的かつ強力なペプチド阻害剤 Download PDF

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JP2012521360A
JP2012521360A JP2012501020A JP2012501020A JP2012521360A JP 2012521360 A JP2012521360 A JP 2012521360A JP 2012501020 A JP2012501020 A JP 2012501020A JP 2012501020 A JP2012501020 A JP 2012501020A JP 2012521360 A JP2012521360 A JP 2012521360A
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ala
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residue
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サリバン,ジヨン・ケイ
ミランダ,レスリー・ピー
ゲツグ,コリン・ブイ
フー,シヨウ−フエン・シルビア
ベロウスキ,エドワード・ジエイ
マレー,ジヤステイン・ケイ
グエン,ハン
ウオーカー,ケネス・ダブリユ
アローラ,タルナ
ジエイコブセン,フレデリツク・ダブリユ
リー,ユエ−シユヨン
ブーン,トーマス・シー
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アムジエン・インコーポレーテツド
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Abstract

ShK、HmKおよびAETX−Kに関連した毒素ペプチド類似体ならびにそれらを薬学的に許容される担体と共に含有する医薬組成物または薬剤を含む実施形態を含めた、配列番号4のアミノ酸配列を有する組成物またはその薬学的に許容される塩が開示される。いくつかの実施形態には半減期延長部分が含まれる。当該組成物を用いた、多発性硬化症の症状再発を予防または軽減する方法および自己免疫障害の治療法も開示される。

Description

本願は、2009年3月20日に出願された米国特許仮出願第61/210,594号の利益を主張するものであり、上記明細書はその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、2010年3月19日にEFS−WEBを介して提出されたASCII「txt」に準拠した配列表を含み、これは、37C.F.R.第1.821(c)条および第1.821(e)条により要求されるコンピュータ読取り可能媒体形態(CRF)および紙コピーの両方の役割を果たし、かつその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。2010年3月18日に作成された「txt」ファイルの名称は「A−1455−WO−PCT−SeqLIst031810−482_ST25.txt」であり、大きさは348kbである。
本願を通して、様々な刊行物が丸括弧または角括弧内に引用される。こうした刊行物の開示は、本発明が係る最先端技術をより十分に説明するために、ここにおいてその内容全体が参照により本願に組み込まれる。
本発明は、生化学的技術、特に治療用のペプチドおよびコンジュゲートに関する。
イオンチャネルは、膜を挟んで低分子の無機イオンの交換を可能にする多様な分子グループである。すべての細胞は、機能するためにイオンチャネルを必要とするが、これは特に、神経系および心臓に存在する細胞などの興奮性細胞に当てはまる。イオンチャネルにより編成される電気的シグナルは、脳による思考、心臓の拍動および筋収縮を制御する。イオンチャネルは細胞容積を調節する役割があり、かつ多種多様なシグナル伝達プロセスを制御する。
イオンチャネルファミリーには、Na+、K+およびCa2+陽イオンチャネルおよびCl−陰イオンチャネルがある。全体として、イオンチャネルはリガンド依存性または電位依存性として区別される。リガンド依存性チャネルには、細胞外および細胞内の両リガンド依存性チャネルがある。細胞外リガンド依存性チャネルには、ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)、セロトニン(5−ヒドロキシトリプタミン、5−HT)受容体、グリシンおよびγ−酪酸受容体(GABA)、ならびにカイニン酸、α−アミノ−3−ヒドロキシ−5−メチル−4−イソオキサゾールプロピオン酸(AMPA)およびN−メチル−D−アスパラギン酸(NMDA)受容体を含めたグルタミン酸依存性チャネルがある。(HarteおよびOuzounIs(2002),FEBS Lett.514:129−34)。細胞内リガンド依存性チャネルには、環状ヌクレオチド(例えば、cAMP、cGMP)、Ca2+およびGタンパク質により活性化されるチャネルがある。(HarteおよびOuzounIs(2002),FEBS Lett.514:129−34)。電位依存性イオンチャネルは、無機イオン種に対するその選択性により分類され、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよび塩素イオンチャネルが含まれる(HarteおよびOuzounIs(2002),FEBS Lett.514:129−34)。
電位依存性チャネルの分類に関する統一された命名法が近年提出された。(Catterallら(2000),Pharmacol.Rev.55:573−4;Gutmanら(2000),Pharmacol.Rev.55、583−6;Catterallら(2000)Pharmacol.Rev.55:579−81;Catterallら(2000),Pharmacol.Rev.55:575−8;Hofmannら(2000),Pharmacol.Rev.55:587−9;Claphamら(2000),Pharmacol Rev.55:591−6;Chandy(1991),Nature 352:26;GoldInら(2000),Neuron 28:365−8;Ertelら(2000),Neuron 25:533−5)。Kチャネルは、これまでに記載されている中で、最大でかつ最も特徴のわかっているイオンチャネルファミリーを構成している。カリウムチャネルはさらに3つの大きなグループ:6回膜貫通型(6TM)Kチャネル、2TM−2TM/漏洩Kチャネルおよび2TM/KIr内向き整流性チャネルに分けられる。(Tangら(2004),Ann.Rev.PhysIol.66、131−159)。上記3つのグループは、配列類似性に基づくファミリーにさらに細分される。(Kv1〜6、Kv8〜9)、EAG(カリウムチャネル、電位依存性、サブファミリーH、メンバー1)、KQT(カリウム電位依存性チャネルサブファミリーKQTメンバー1)およびSlo(BKCa;カリウムチャネル、カルシウム依存性、大コンダクタンス、サブファミリーM、アルファメンバー1)を含めた電位依存性Kチャネルは、6TMグループのファミリーメンバーである。2TM−2TMグループは、TWIK(カリウムチャネル、サブファミリーK、メンバー1)、TREK(カリウムチャネル、サブファミリーK、メンバー2)、TASK(カリウムチャネル、サブファミリーK、メンバー3)、TRAAK(カリウムチャネル、サブファミリーK、メンバー4)およびTHIK(カリウムチャネル、サブファミリーK、メンバー13、タンデムポアドメインハロタン抑制性カリウムチャネルとしても知られる)を含むのに対し、2TM/KIrグループはKIr1−7からなる。2つのさらなるイオンチャネルのクラスには、内向き整流性カリウム(IRK)およびATP依存性プリン作動性(P2X)チャネルがある。(HarteおよびOuzounIs(2002),FEBS Lett.514:129−34)。
様々な生物により産生される毒素ペプチドは、イオンチャネルを標的とするように進化してきた。ヘビ、サソリ、クモ、ハチ、マキガイおよびイソギンチャクは、強力かつ選択的にイオンチャネルおよび受容体を標的とする低分子の生物活性毒素ペプチドまたは「毒素」の豊富な供給源として役立ち得る毒を産生する生物のいくつかの例である。多くの場合、これらの毒素ペプチドは、チャネルポアと結合してイオン伝導通路を物理的にブロックすることにより、イオンチャネルの強力なアンタゴニストまたは阻害剤として進化してきた。他のいくつかの例では、タランチュラ毒素ペプチドのように、ペプチドがポアの外側の部位(例えば、電位感知ドメイン)と結合することにより、チャネル機能に拮抗することが見出されている。
天然の毒素ペプチドは、通常約20〜約80個のアミノ酸の長さであり、2〜5個のジスルフィド結合を含み、かつ非常に小型の構造を形成する。毒素ペプチド(例えば、サソリ、イソギンチャクおよびイモガイの毒に由来する)が単離され、イオンチャネルに対するその影響が特徴付けられている。このようなペプチドは、効力、安定性および選択性の重要な問題への対処に特によく適した比較的少数の構造的枠組みから進化したと思われる。(例えば、DauplaIsら,On the convergent evolutIon of anImal toxIns:conservatIon of a dIad of functIonal resIdues In potassIum channel−blockIng toxIns wIth unrelated structures,J.BIol.Chem.272(7):4302−09(1997);AlessandrI−Haberら,MappIng the functIonal anatomy of BgK on Kv1.1,Kv1.2,and Kv1.3,J.BIol.Chem.274(50):35653−61(1999)を参照されたい)。例えば、サソリおよびイモガイ毒素ペプチドの大部分は、10〜40個のアミノ酸および5個以下のジスルフィド結合を含み、多くの場合タンパク質分解に対して耐性である、極めて小型で限定された構造(微小タンパク質)を形成している。コノトキシンおよびサソリ毒素ペプチドは、そのジスルフィド結合およびペプチドフォールディングに基づく多数のスーパーファミリーに分けることができる。これらの多くの溶液構造が核磁気共鳴(NMR)分光法により決定されており、そこではその小型の構造が示され、そのファミリーのフォールディングパターンの保存が確認されている(例えば、Tudorら,IonIsatIon behavIour and solutIon propertIes of the potassIum−channel blocker ShK toxIn,Eur.J.BIochem.251(1−2):133−41(1998);PennIngtonら,Role of dIsulfIde bonds In the structure and potassIum channel blockIng actIvIty of ShK toxIn,BIochem. 38(44):14549−58(1999);JaravIneら,Three−dImensIonal structure of toxIn OSK1 from OrthochIrus scrobIculosus scorpIon venom,BIochem.36(6):1223−32(1997);del RIo−PortIlloら;NMR solutIon structure of Cn12,a novel peptIde from the MexIcan scorpIon CentruroIdes noxIus wIth a typIcal β−toxIn sequence but wIth α−lIke physIologIcal actIvIty,Eur.J.BIochem. 271(12):2504−16(2004);ProchnIcka−Chalufourら,SolutIon structure of dIscrepIn,a new K−channel blockIng peptIde from the α−KTx15 subfamIly,BIochem.45(6):1795−1804(2006))。保存されたジスルフィド構造は、その毒素ファミリーの個々の薬理学的活性も反映し得る。(NIckeら(2004),Eur.J.BIochem.271:2305−19,表1;Adams(1999),Drug Develop.Res.46:219−34)。例えば、α−コノトキシンは、明確に定義される4つのシステイン/2つのジスルフィドループの構造を有し(Loughnan,2004)、ニコチン性アセチルコリン受容体を阻害するする。これに対し、ω−コノトキシンは6つのシステイン/3つのジスルフィドループの共通構造を有し(NIelson,2000)、カルシウムチャネルをブロックする。毒素の構造サブセットは、電位依存性またはカルシウム依存性のどちらかのカリウムチャネルを阻害するように進化してきた。
毒素ペプチドは、特定のイオンチャネルを強力かつ比較的高い選択性でブロックすることから、イオンチャネルの薬理学を研究するためのツールとして長年使用されてきた。心臓、筋肉および脳に存在する細胞などの興奮性の細胞および組織の他に、イオンチャネルは免疫細胞のような非興奮性細胞にとっても重要である。したがって、Kv1.3およびIKCa1のようなカリウムチャネルはリンパ球におけるカルシウムシグナル伝達経路を間接的に制御するため、特にこれらのチャネルの阻害による様々な免疫障害治療のための毒素ペプチドの潜在的な治療的有用性が考えられてきた。[例えば、Kemら,ShK toxIn composItIons and methods of use,米国特許第6,077,680号;Lebrunら,NeuropeptIdes orIgInatIng In scorpIon,米国特許第6,689,749号;Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);PossanI Postayら,VM23 and VM24,two scorpIon peptIdes that block human T−lymphocyte potassIum channels(subtype kv1.3)wIth hIgh selectIvIty and decrease the In vIvo DTH−responses In rats,国際公開第2008/139243号;Mouhatら,K channel types targeted by synthetIc OSK1,a toxIn from OrthochIrus scrobIculosus scorpIon venom,BIochem.J.385:95−104(2005);Mouhatら,PharmacologIcal profIlIng of OrthochIrus scrobIculosus toxIn 1 analogs wIth a trImmed N−termInal domaIn,Molec.Pharmacol.69:354−62(2006);Mouhatら,OsK1 derIvatIves,国際公開第2006/002850 A2号;B.S.JensenらThe Ca2+−actIvated K Channel of IntermedIate Conductance:A Molecular Target for Novel Treatments?,Current Drug Targets 2:401−422(2001);Rauerら,Structure−guIded TransformatIon of カリブドトキシン YIelds an Analog That SelectIvely Targets Ca2+−actIvated over Voltage−gated K Channels,J.BIol.Chem.275:1201−1208(2000);Castleら,MaurotoxIn:A Potent InhIbItor of IntermedIate Conductance Ca2+−ActIvated PotassIum Channels,Molecular Pharmacol.63:409−418(2003);Chandyら,K channels as targets for specIfIc ImmunomodulatIon,Trends In Pharmacol.ScIences 25:280−289(2004);LewIsおよびGarcIa,TherapeutIc PotentIal of Venom PeptIdes,Nat.Rev.Drug DIscov.2:790−802(2003);Hanら,Structural basIs of a potent peptIde InhIbItor desIgned for Kv1.3 channel,a therapeutIc target of autoImmune dIsease,J.BIol.Chem.283(27):19058−65(2008)]。
リンパ球におけるカルシウム動員は、炎症性応答の活性化において重要な経路であることが知られている[M.W.WInslowら(2003)Current OpInIon Immunol.15,299]。T細胞は他の細胞と比べて、細胞内カルシウムレベルの増加に対する特有の感度を示し、イオンチャネルが直接的にも間接的にもこのプロセスを制御する。イノシトール三リン酸(IP3)は、カルシウムシグナル伝達経路を活性化する天然のセカンドメッセンジャーである。IP3は、リガンドによるT細胞受容体(TCR)活性化後に産生され、その細胞内受容体(チャネル)との結合の際に細胞内カルシウム貯蔵の放出を引き起こす。小胞体は1つの鍵となるカルシウムストアである。筋小胞体カルシウムATPアーゼ(SERCA)の阻害剤であるタプシガルギンもまた、リンパ球における細胞内貯蔵の放出およびカルシウムシグナル伝達経路の活性化を引き起こす。したがって、タプシガルギンは、T細胞におけるカルシウムシグナル伝達経路の特異的刺激剤として使用し得る。T細胞における細胞内カルシウム貯蔵の放出は、細胞表面上のカルシウムチャネル活性化を引き起こし、細胞外からカルシウムを流入させることが知られている。T細胞上のこのストア作動性カルシウムチャネル(SOCC)は「CRAC」(カルシウム放出依存性チャネル)と呼ばれ、このチャネルを介した持続的なカルシウム流入は、完全なT細胞活性化に重要であることが知られている[S.Feskeら(2005)J.Exp.Med.202,651およびN.Venkateshら(2004)PNAS 101,8969]。T細胞内への継続的なカルシウム流入を維持するためには、細胞膜がカリウムイオン流出を介した過分極状態でなければならないと長年理解されてきた。T細胞では、カリウム流出は電位依存性カリウムチャネルKv1.3およびカルシウム依存性カリウムチャネルIKCa1により行われる[K.G.Chandyら(2004)TIPS 25,280]。したがって、これらのカリウムチャネルは、CRACを介した持続的なカルシウム流入を可能にする不可欠なカリウム流出を可能にすることにより、カルシウムシグナル伝達経路を間接的に制御する。
細胞内カルシウムの持続的な増加は、NFAT(活性化T細胞核内因子)、NF−kB(B細胞内のカッパ軽鎖遺伝子エンハンサー核内因子)および[AP−1アクチベータータンパク質1;QuIntana−A(2005)Pflugers Arch.−Eur.J.PhysIol.450,1]の活性化を導く経路を含めた、T細胞における様々な経路を活性化する。これらの事象は、細胞の大きさおよび膜組成の変化、細胞表面エフェクター分子の活性化、サイトカイン産生ならびに増殖を含めた、様々なT細胞応答を引き起こす。いくつかのカルシウム感受性分子は、カルシウムシグナルを伝達し細胞応答を編成する。カルモジュリンはカルシウムと結合する分子の1つであるが、他にも多くものが同定されている(M.J.BerrIdgeら(2003)Nat.Rev.Mol.Cell.BIol.4,517)。カルシウム−カルモジュリン依存性ホスファターゼであるカルシニューリンは、細胞内カルシウムの持続的な増加により活性化され、細胞質NFATを脱リン酸化する。脱リン酸化されたNFATは直ちに核へ移動し、T細胞活性化にとって重要な転写因子として認められている(F.MacIan(2005)Nat.Rev.Immunol.5,472およびN.Venkateshら(2004)PNAS 101,8969)。シクロスポリンA(ネオーラル、SandImmune)およびFK506(タクロリムス)のようなカルシニューリン阻害剤は、固形臓器移植後の拒絶を生じる障害のような重篤な免疫障害治療の主軸である(I.M.Gonzalez−PIntoら(2005)Transplant.Proc.37,1713およびD.R.J.Kuypers(2005)Transplant InternatIonal 18,140)。ネオーラルは、移植拒絶反応、重症関節リウマチ(D.E.Yocumら(2000)Rheumatol.39,156)および重症乾癬(J.Koo(1998)BrItIsh J.Dermatol.139,88)の治療用に採用されている。カルシニューリン阻害剤が炎症性腸疾患(IBD;Baumgart DC(2006)Am.J.Gastroenterol.Mar 30;印刷前電子出版)、多発性硬化症(Ann.Neurol.(1990)27,591)および喘息(S.RohatagIら(2000)J.ClIn.Pharmacol.40,1211)の治療において有用であり得ることを示す前臨床および臨床データも提供されている。狼瘡は、ヘルパーT細胞の活性化をブロックする薬剤が有用であり得るもう1つの障害である。T細胞でのNFAT調節におけるカルシニューリンの重要性にもかかわらず、カルシニューリンは他の組織(例えば、腎臓)でも発現され、機序に基づく毒性によりシクロスポリンAおよびFK506の安全域は狭い。腎毒性および高血圧症が、シクロスポリンAおよびFK506の有望性を制限している共通の副作用である。毒性に関する懸念から、カルシニューリン阻害剤は、ほとんどが重篤な免疫疾患の治療にのみ使用されている(BIssonnette−Rら(2006)J.Am.Acad.Dermatol.54,472)。Kv1.3阻害剤は、免疫障害の治療のためのカルシニューリン阻害剤のより安全な代替物となる。これは、Kv1.3もT細胞におけるカルシウムシグナル伝達経路を制御するために作動するが、カルシニューリン阻害剤のものとは異なる機序を介して作動するからであり、Kv1.3の発現および機能に関する証拠は、様々な非リンパ系の細胞および組織においても機能するカルシニューリンに比べ、Kv1.3がT細胞生物学でのより限定された役割を有することを示している。
免疫細胞におけるカルシウム動員は、重要な炎症メディエーターであるサイトカインのインターロイキン2(IL−2)およびインターフェロンガンマ(本明細書では、互換的にIFNg、IFN−gまたはIFN−γと呼ぶ)の産生も活性化する。IL−2は、CD4+およびCD8+T細胞の増加および分化から、B細胞による増殖および抗体分泌の増強、NK細胞の活性化にわたる様々な生物学的応答を誘導する[S.L.GaffenおよびK.D.LIu(2004)CytokIne 28,109]。IL−2分泌はT細胞活性化後に直ちに起こり、T細胞はこのサイトカインの主要な起点となる。活性化のすぐ後に、T細胞上の高親和性IL−2受容体(IL2−R)が上方制御され、IL−2に応答して増殖する能力をT細胞に付与する。T細胞、NK細胞、B細胞および専門の抗原提示細胞(APC)はすべて、活性化の際にIFNgを分泌することができる。T細胞は、適応免疫応答の仲介においてIFNg産生の主要な起点となるのに対し、ナチュラルキラー(NK)細胞およびAPCは、恐らく感染に対する宿主防御の間の重要な起点なのであろう[K.Schroderら(2004)J.Leukoc.BIol.75,163]。元来マクロファージ活性化因子と呼ばれていたIFNgは、単球、マクロファージおよび樹状細胞による抗原の処理および提示を上方制御する。IFNgは、多くの細胞種における多様な生物学的作用を仲介し[U.Boehmら(1997)Annu.Rev.Immunol.15,749]、それには増殖および分化、NK細胞活性の増強、ならびにB細胞の免疫グロブリン産生およびクラススイッチングの調節が含まれる。
CD40L(腫瘍壊死因子リガンドスーパーファミリー、メンバー5)は、カルシウム動員後に活性化T細胞上で発現されるもう1つのサイトカインであり、B細胞上のその受容体との結合の際に、B細胞の胚中心形成、B細胞分化および抗体アイソタイプスイッチングを可能にする重要な補助となる。B細胞上でのCD40(B細胞関連分子CD40;腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリー、メンバー5としても知られる)のCD40L仲介による活性化は、免疫グロブリン(Ig)産生B細胞の十分な分化およびクローン増殖を誘導し得る[S.Quezadaら(2004)Annu.Rev.Immunol.22,307]。CD40受容体は樹状細胞上にも見られ、CD40Lシグナル伝達は樹状細胞の活性化および分化も仲介する。CD40L結合によりB細胞および樹状細胞の抗原提示能力が促進され、このことは適応免疫におけるこのサイトカインの広範な役割をさらに示している。CD40シグナル伝達のB細胞生物学に対する重要な役割を考慮し、全身性エリテマトーデス(組織内での抗体複合体の沈着、炎症および器官損傷を特徴とする障害)の治療における有用性に関して、CD40Lに対する中和抗体が前臨床および臨床研究において調べられている[J.YazdanyおよびJ DavIs(2004)Lupus 13,377]。
Kv1.3およびIKCa1カリウムチャネルならびにT細胞の主要なカルシウム流入チャネルであるCRACの低分子阻害剤も免疫障害を治療するために開発されてきた(A.SchmItzら(2005)Molecul.Pharmacol.68,1254;K.G.Chandyら(2004)TIPS 25,280;H.Wulffら(2001)J.BIol.Chem.276,32040;C.ZIttら(2004)J.BIol.Chem.279,12427)が、上記標的のいくつかに対して選択性を有する低分子物質を入手することは困難であった。
長いインビボ活性を有する選択的および強力なペプチドKv1.3阻害剤を同定することが長期にわたる難題であった。毒素ペプチドの産生は有毒生物における複雑なプロセスであり、合成的にはさらにより複雑なプロセスである。毒素ペプチドは、その保存されたジスルフィド構造および効率的な酸化的リフォールディングの必要性から、合成することが困難である。毒素ペプチドはイオンチャネルの高度に選択的な薬理学的阻害剤として長年使用されてきたが、毒素ペプチドの合成およびリフォールディングのコストが高いことならびにそのインビボ半減期が短いことにより、これらのペプチドを治療法として探求することが妨げられてきた。
インビボ半減期が約30分と短く、かつヒト神経系において発現されるKv1.3イオンチャネルおよびKv1.1イオンチャネルの両方の強力な阻害剤である35残基ShKペプチドの類似体に多くの焦点が当てられてきた。(E.g.,Harveyら,A three−resIdue,contInuous bIndIng epItope peptIdomImetIc of ShK toxIn as a Kv1.3 InhIbItor,BIoorganIc & MedIcInal Chem.Lett.15:3193−96(2005);LanIganら,DesIgned peptIde analogues of the potassIum channel blocker ShK toxIn,BIochem.40:15528−37(2001))。ShKの22位がKv1.3選択性を付与する鍵となる残基として特定されており、ShKのKv1.3との結合は、Lys9およびArg11における置換に影響される。例えば、[Dap22]ShK(配列番号317;hK−Dap22としても知られる)は、Kv1.3のピコモル範囲の阻害剤であり、マウスKv1.3に対してマウスKv1.1の35倍の選択性が報告されている。(例えば、Kemら,ShK toxIn composItIons and methods of use,米国特許第6,077,680号を参照されたい)。[Dap22]ShKは、平衡結合アッセイではなく細胞全膜電位固定法により測定した場合に、ヒトK(v)1.3に対してK(v)1.1の約20倍の選択性を示すことが報告されている(MIddleton RE,ら,SubstItutIon of a sIngle resIdue In StIchodactyla helIanthus peptIde,ShK−Dap22,reveals a novel pharmacologIcal profIle.BIochemIstry.2003 Nov 25 42(46):13698−707)。ShK−Dap22分子は、全細胞パッチクランプ電気生理学による測定で、天然のShKと同様の効力を有し約23pMのIC50でKv1.3を強力にブロックすることが報告された(Kalmanら,ShK−Dap22,a potent Kv1.3−specIfIc ImmunosuppressIve polypeptIde,J.BIol.Chem.273(49):32697−707(1998))。
N末端にリン酸化チロシン(「pY」)または他の陽イオン荷電された化学物質またはフルオレセイン修飾を有する他のShK類似体では、いくらか向上したmKv1.1を上回るmKv1.3選択性が得られることが報告されている。一例として、ShKペプチドのN末端におけるリン酸化チロシン−AEEA修飾を含むShk−L5が挙げられる。(Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);Chandyら,Analogs of ShK toxIn and theIr uses In selectIve InhIbItIon of Kv1.3 potassIum channels,国際公開第2006/042151 A2号;PennIngtonら,EngIneerIng a s表and selectIve peptIde blocker of the Kv1.3 channnel In T lymphocytes,Molecular Pharmacology Fast Forward,publIshed January 2,2009 as doI:10.1124/mol.108.052704(2009))。AEEAは2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)酢酸(ジオキサオクタン酸としても知られる)であり、ペプチド化学においてそのN−Fmoc保護形態で「リンカー」基として使用されている。ShK−L5においては、このAEEA親水性二官能性リンカーを、リン酸化チロシン残基とShKペプチドの間の非常に短い架橋として使用する。しかし、生化学的観点からすれば、リン酸化チロシン基は代謝的に安定でなく、生理的条件下でリン酸基が切断される可能性がある。Beetonら(2005)は、ラットにおいて、ShK−L5が皮下または血管内注射の後に、約50分の推定循環血中半減期を有し、これは天然のShKペプチドのものに匹敵することを示した。(例えば、Beetonら,SelectIve blockade of T lymphocyte K channels amelIorates experImental autoImmune encephalomyelItIs,a model for multIple sclerosIs,Proc.Natl.Acad.ScI.USA 98(24):13942−47(2001)を参照されたい)。したがって、向上した代謝安定性を有するが高い効力も保持するShKのリン酸化チロシン結合誘導体が探求されている。(Chaurdran,Tet.Letters,28,4051−4054(2007))。ごく最近では、M.W.PennIngtonらが、リン酸化チロシン−AEEAではなくホスホノフェニルアラニン−AEEA−をN末端に組み込むShK−192を記載した。(PennIngtonら,EngIneerIng a s表and selectIve peptIde blocker of the Kv1.3 channnel In T lymphocytes,Molec.Pharmacol.75(4):762−73(2009))。
本発明により提供される、切望されるものは、向上したKv1.3阻害活性、インビボ安定性および/または選択性を有するShKペプチド類似体を含む組成物であり、これは媒体と融合されていても、または共有結合的に媒体とコンジュゲートされていてもよい。
米国特許第6,077,680号明細書 米国特許第6,689,749号明細書 国際公開第2008/139243号 国際公開第2006/002850号 国際公開第2006/042151号
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本発明は、以下の式のアミノ酸配列:
aa aa Cysaa Aspaa aa aa aa aa 10aa 11Cys12aa 13aa 14aa 15aa 16Cys17aa 18aa 19aa 20aa 21aa 22aa 23aa 24aa 25aa 26aa 27Cys28aa 29aa 30aa 31Cys32aa 33aa 34Cys35aa 36aa 37aa 38//配列番号4
またはその薬学的に許容される塩を含む組成物であって:
aa aa が存在しないか;またはXaa が存在せず、かつXaa がGlu、Ser、AlaもしくはThrであるか;またはXaa がArgもしくはAlaであり、かつXaa がGlu、Ser、AlaもしくはThrであり;
aa がアルキル、塩基性または酸性アミノ酸残基であり;
aa がThr、Tyr、AlaまたはLeuであり;
aa がLeu、Ile、AlaまたはLysであり;
aa がPro、Ala、Arg、Lys、1−NalまたはGluであり;
aa がLys、Ala、Valまたは酸性アミノ酸残基であり;
aa 10がSer、Glu、ArgまたはAlaであり;
aa 11がArg、GluまたはAlaであり;
aa 13がThr、Ala、Arg、Lys、1−NalまたはGluであり;
aa 14がGln、Alaまたは酸性アミノ酸残基であり;
aa 15がアルキルまたは芳香族アミノ酸残基であり;
aa 16が、Ala、Gln、GluまたはArg以外の塩基性、アルキルまたは芳香族アミノ酸残基であり;
aa 18がAlaまたは酸性もしくは塩基性アミノ酸残基であり;
aa 19がThr、Alaまたは塩基性アミノ酸残基であり;
aa 20がSer、Alaまたは塩基性アミノ酸残基であり;
aa 21が、AlaまたはMet以外のアルキルまたは芳香族アミノ酸残基であり;
aa 22がLysまたはAlaであり;
aa 23がTyrまたはAlaであり;
aa 24がArg、LysまたはAlaであり;
aa 25がTyr、LeuまたはAlaであり;
aa 26がSer、Thr、Asn、Alaまたは芳香族アミノ酸残基であり;
aa 27がLeu、Ala、Asnまたは芳香族アミノ酸残基であり;
aa 29が1−Nal、2−Nal、Alaまたは塩基性アミノ酸残基であり;
aa 30がAlaまたは酸性もしくは塩基性アミノ酸残基であり;
aa 31がThr、Alaもしく芳香族アミノ酸残基であり;
aa 33がGly、Ala、Arg、Lys、1−NalまたはGluであり;
aa 34がThr、Ser、Ala、Lysもしく芳香族アミノ酸残基であり;
aa 36、Xaa 37およびXaa 38がそれぞれ、独立して存在しないか、または独立して中性、塩基性、酸性もしくはN−アルキル化アミノ酸残基であり;
かつ:
残基Cysと残基Cys35の間にジスルフィド結合が存在し;
残基Cys12と残基Cys28の間にジスルフィド結合が存在し;
残基Cys17と残基Cys32の間にジスルフィド結合が存在し;かつ
カルボキシ末端残基が任意にアミド化されている
組成物に関する。
1位アミノ酸の左側のN末端に、または38位アミノ酸を越えて右側のC末端に、またはその両方に1つ以上の追加のアミノ酸残基が存在する組成物の実施形態が本発明の範囲に包含される。例えば、約100アミノ酸残基長以下の本発明の毒素ペプチド類似体を含む本発明の組成物は、1位アミノ酸の左側のN末端に、または38位アミノ酸を越えて右側のC末端に、またはN末端およびC末端の両方に存在する1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、20個、30個またはそれを超える追加のアミノ酸残基を有し得る。
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、それぞれ表5および表11〜17に記載されている配列番号:10、15、155、157、164、165、167〜172、179、194、196、203〜206、211、214〜225、231、232、233、236、238、239、242〜254、260、263および265〜273から選択されるアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、それぞれ表5〜17に記載されている配列番号:10、11、12、14、15、16、19〜29、31〜34、36〜50、52、54、55、56、59、60、61、63、65〜100、130〜140、142〜174、176〜254および257〜274から選択されるアミノ酸配列を含む。
本発明の別の態様は、配列番号13のアミノ酸配列を含む約100アミノ酸残基長以下の毒素ペプチド類似体であり:
配列番号13の残基Cysと残基Cys35の間にジスルフィド結合が存在し;
配列番号13の残基Cys12と残基Cys28の間にジスルフィド結合が存在し;
配列番号13の残基Cys17と残基Cys32の間にジスルフィド結合が存在し;かつ
カルボキシ末端残基が任意にアミド化されている。
本発明の組成物の実施形態は、コンジュゲートされていない「裸の」ペプチド、または半減期延長部分と直接的もしくは間接的に(すなわち、リンカー部分を介して)、共有結合的に結合されたもしくはコンジュゲートされたペプチドとしての毒素ペプチド類似体を含む。
有用な半減期延長部分の例としては、免疫グロブリン(例えば、IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4)、免疫グロブリンFcドメイン(例えば、IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4のFcを含めたヒト免疫グロブリンFcドメイン)またはそれらの一部分、トランスサイレチン、ヒト血清アルブミン(HSA)あるいは分子量約1000Da〜約100000Daのポリ(エチレングリコール)(PEG)が挙げられる。上記および本明細書に記載の他の半減期延長部分は、別々でも組み合わせても有用である。本発明の毒素ペプチド類似体は、天然のShKまたはHmK毒素ペプチドに比べて向上した強力、安定性および/またはKv1.1を上回る選択性を有する、強力なKv1.3のペプチド阻害剤である。
本発明はまた、本発明の組成物および薬学的に許容される担体を含む医薬組成物、ならびに薬剤製造における組成物の使用に関する。
本発明の組成物は、自己免疫障害の治療法の実施に使用し得る。例えば、本発明の組成物は、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restInosIs)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病および狼瘡から選択される自己免疫障害の治療に使用し得る。
本発明の組成物は、多発性硬化症の症状再発を予防または軽減する方法の実施にも使用し得る。
本発明の組成物は主に治療剤として意図されるが、治療または診断剤のスクリーニングにおいても有用であり得る。例えば、抗Fcコーティングされたプレートを用いるアッセイでFc−ペプチドを使用することができる。Fcのような半減期延長部分により、不溶性ペプチドが可溶化されて、数多くのアッセイにおいて有用となり得る。
本発明の図面および詳細な説明を考慮すれば、本発明の数多くのさらなる態様および利点が明らかになるであろう。
哺乳動物細胞、細菌または酵母における発現に最適化されたコドンを含む核酸配列によりコードされ得る、成熟ShK毒素ペプチド(配列番号1)のアミノ酸配列を示す図である。 ShKペプチド内で6個のシステインにより形成される3つのジスルフィド結合(−−S―S−−)を示す図である。(Kemら、米国特許第6,077,680号)。 ShK毒素ペプチドの空間充填立体モデルを示す図である。Kv1.3結合に重要な鍵となる(本明細書に記載の類似体化に基づく)残基(D5、I7、R11、S20、M21、K22、Y23、F27)は薄く着色してある。 ShK毒素ペプチドの空間充填立体モデルを表す図である。類似体に変化させた場合にKv1.3対Kv1.1選択性が向上するアミノ酸残基は薄く着色してあり、これにはI7、S10、Q16、S20、S26およびR29が含まれる。 電位依存性カリウムチャネル阻害剤スティコダクチラ・ヘリアンサス(StIchodactyla helIanthus)(ShK)と他の近縁のイソギンチャク毒素ファミリーメンバーとの配列比較を示す図である。スティコダクチラ・ヘリアンサス(StIchodactyla helIanthus)から単離された35アミノ酸成熟ShK毒素(SwIss−ProteIn AccessIon#P29187)の配列を、イソギンチャク科の他の近縁メンバーと配列比較して示す。コンセンサス配列および予測されるジスルフィド結合を、高度に保存された残基に陰を施して示す。示されるHmKペプチド毒素配列(SwIss−ProteIn AccessIon#O16846)は、大型のイソギンチャク(ラジアンサス・マグニフィカ(RadIanthus magnIfIca);センジュイソギンチャク(HeteractIs magnIfIca))由来の未成熟前駆体のものである。推定シグナルペプチドおよびプロペプチド領域にはそれぞれ一重および二重下線が施されている。成熟HmKペプチド毒素は、長さが35アミノ酸で、残基40〜74にわたると予測されるであろう。成熟ペプチドが残基49から83まで延長している、ミナミウメボシイソギンチャク(AnemonIa erythraea)由来の未成熟AETX−K毒素前駆体(SwIss−ProteIn AccessIon#Q0EAE5)も示す。予測されるシグナルペプチドおよびプロペプチド領域にはそれぞれ一重および二重下線が施されている。AeKはウメボシイソギンチャク(ActInIa equIna)の毒(SwIss−ProteIn AccessIon#P81897)から単離された成熟ペプチド毒素である。ヘビイソギンチャク(AnemonIa sulcata)およびブノドソーマ・グラニュリフェラ(Bunodosoma granulIfera)イソギンチャクからそれぞれ単離された成熟ペプチド毒素AsKS(SwIss−ProteIn AccessIon#Q9TWG1)およびBgK(SwIss−ProteIn AccessIon#P29186)の配列を示す。図2Aは、イソギンチャク毒素ファミリーの他のメンバーであるHmK(より大きい配列番号276(シグナル、プロペプチドおよび成熟ペプチド部分)内の配列番号2(成熟ペプチド))、AeK(配列番号5)、AsKs(配列番号6)、BgK(配列番号7)およびAETX−K(より大きい配列番号275(シグナル、プロペプチドおよび成熟ペプチド部分))内の配列番号3(成熟ペプチド))に対するShK(配列番号1)のアミノ酸配列比較を示す。所与の位置においてすべての配列にわたり保存されているアミノ酸残基を、比較配列の下に掲載する。赤い陰または囲いは、太字の保存されたシステイン残基を表す。黒い陰は、比較配列の所与の位置においてShKと一致する残基を示す。図2Bは、ShK、BgK、HmK、AeKS、AETX−K、AsKおよびDTX1を含めた、3つのジスルフィド結合(C1−C6、C2−C4、C3−C5)を有する成熟毒素ペプチドのファミリーメンバーのジスルフィド結合マップを示す。 電位依存性カリウムチャネル阻害剤スティコダクチラ・ヘリアンサス(StIchodactyla helIanthus)(ShK)と他の近縁のイソギンチャク毒素ファミリーメンバーとの配列比較を示す図である。スティコダクチラ・ヘリアンサス(StIchodactyla helIanthus)から単離された35アミノ酸成熟ShK毒素(SwIss−ProteIn AccessIon#P29187)の配列を、イソギンチャク科の他の近縁メンバーと配列比較して示す。コンセンサス配列および予測されるジスルフィド結合を、高度に保存された残基に陰を施して示す。示されるHmKペプチド毒素配列(SwIss−ProteIn AccessIon#O16846)は、大型のイソギンチャク(ラジアンサス・マグニフィカ(RadIanthus magnIfIca);センジュイソギンチャク(HeteractIs magnIfIca))由来の未成熟前駆体のものである。推定シグナルペプチドおよびプロペプチド領域にはそれぞれ一重および二重下線が施されている。成熟HmKペプチド毒素は、長さが35アミノ酸で、残基40〜74にわたると予測されるであろう。成熟ペプチドが残基49から83まで延長している、ミナミウメボシイソギンチャク(AnemonIa erythraea)由来の未成熟AETX−K毒素前駆体(SwIss−ProteIn AccessIon#Q0EAE5)も示す。予測されるシグナルペプチドおよびプロペプチド領域にはそれぞれ一重および二重下線が施されている。AeKはウメボシイソギンチャク(ActInIa equIna)の毒(SwIss−ProteIn AccessIon#P81897)から単離された成熟ペプチド毒素である。ヘビイソギンチャク(AnemonIa sulcata)およびブノドソーマ・グラニュリフェラ(Bunodosoma granulIfera)イソギンチャクからそれぞれ単離された成熟ペプチド毒素AsKS(SwIss−ProteIn AccessIon#Q9TWG1)およびBgK(SwIss−ProteIn AccessIon#P29186)の配列を示す。図2Aは、イソギンチャク毒素ファミリーの他のメンバーであるHmK(より大きい配列番号276(シグナル、プロペプチドおよび成熟ペプチド部分)内の配列番号2(成熟ペプチド))、AeK(配列番号5)、AsKs(配列番号6)、BgK(配列番号7)およびAETX−K(より大きい配列番号275(シグナル、プロペプチドおよび成熟ペプチド部分))内の配列番号3(成熟ペプチド))に対するShK(配列番号1)のアミノ酸配列比較を示す。所与の位置においてすべての配列にわたり保存されているアミノ酸残基を、比較配列の下に掲載する。赤い陰または囲いは、太字の保存されたシステイン残基を表す。黒い陰は、比較配列の所与の位置においてShKと一致する残基を示す。図2Bは、ShK、BgK、HmK、AeKS、AETX−K、AsKおよびDTX1を含めた、3つのジスルフィド結合(C1−C6、C2−C4、C3−C5)を有する成熟毒素ペプチドのファミリーメンバーのジスルフィド結合マップを示す。 本明細書に記載の類似体のデータに基づく、ShKの一次アミノ酸配列および各位置での単一アミノ酸置換の効果の概要を示す図である。単一置換類似体のKv1.3活性が減少する傾向にある位置(「#」)は、残基5、7、11、20〜23および27である。単一置換類似体のKv1.3の選択性が向上する傾向にある位置(「$」)は、残基7、10、16、20、22、23、26、27および29である。単一置換類似体のKv1.3活性が向上する傾向にある位置(「*」)は、残基2、4、10、15、18、30、31および34である。 ラットにおいて、0.3および2mg/kgでの20kD−PEG−ShK(配列番号8)のインビボ半減期をShK−L5(配列番号17;Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);Chandyら,Analogs of ShK toxIn and theIr uses In selectIve InhIbItIon of Kv1.3 potassIum channels,国際公開第2006/042151 A2号)と比較した薬物動態データを示す図である。(実施例5および実施例8を参照されたい)。 20kDa PEG−[Lys16]Shk(配列番号16)産物の最終プールのクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜5に以下のように負荷した:SeeBlue(登録商標)Plus2分子量タンパク質スタンダード(10μL;レーン1および4)、2.0μgの還元していない産物(レーン2)、ブランク(レーン3)、2.0μgの還元した産物(レーン5)。 20kDa PEG−[Lys16]Shk(配列番号16)の純度が>99%の純度であることを示す、最終PEG−ペプチドプールのRP−HPLCクロマトグラムを示す図である。 20kDa分岐PEG−[Lys16]Shk(配列番号315)産物の最終プールのクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜3に以下のように負荷した:2.0μgの還元していない産物(レーン1)、SeeBlue(登録商標)Plus2分子量タンパク質スタンダード(10μL;レーン2)、2.0μgの還元した産物(レーン3)。 20kDa分岐PEG−[Lys16]Shk(配列番号315)の純度が>98%の純度であることを示す、最終PEG−ペプチドプールのRP−HPLCクロマトグラムを示す図である。 20kDa PEG−[Lys16]Shk−Ala(配列番号316)産物の最終プールのクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜3に以下のように負荷した:2.0μgの還元していない産物(レーン1)、SeeBlue(登録商標)Plus2分子量タンパク質スタンダード(10μL;レーン2)、2.0μgの還元した産物(レーン3)。 20kDa PEG−[Lys16]ShkAla(配列番号316)の純度が>99%の純度であることを示す、最終PEG−ペプチドプールのRP−HPLCクロマトグラムを示す図である。 実施例5に記載のように、Nα−20kDa−PEG[Lys16]ShK(配列番号16)がヒトKv1.1電流(図6B)よりもヒトKv1.3電流(図6A)のブロックにおいて強力であることを、PatchXpress(登録商標)の電気生理学により示した図である。 同上 実施例5に記載のように、様々な濃度のShK−L5(配列番号17)のヒトKv1.3電流(図6C)またはヒトKv1.1電流(図6D)に対する影響をPatchXpress(登録商標)の電気生理学により示した図である。 同上 実施例11および12に記載のように、一価aKLH HC−ShK(1−35 Q16K)Ab(配列番号338、339、342)がヒトKv1.1電流(図6F)よりもヒトKv1.3電流(図6E)のブロックにおいて強力であることを、PatchXpress(登録商標)の電気生理学により示した図である。 同上 実施例9に記載のように、ラットにおいて、Kv1.3選択性の阻害剤20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)およびより低いKv1.3選択性の20kDa−PEG−ShK分子(配列番号8)のインビボ活性を比較したデータを示す図である。 実施例9に記載のように、媒体または各投与量の20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)もしくは20kDa−PEG−ShK分子(配列番号8)を投与した各ラットのAT−EAEデータを示す図である。 カニクイザルでの12週間の薬理学実験において、カニクイザルにNα−20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を週1回投与することにより、IL−4(図9A)およびIL−17(図9B)の産生を測定する炎症のエキソビボでのカニクイザル全血PDアッセイを用いた測定で、T細胞応答の持続的な抑制が得られたことを示す図である。矢印は、週1回の投与が行われたおよその時間を示す。この実験のさらなる詳細は、実施例10および表4Fに記載されている。 同上 実施例10に記載のように、カニクイザルにおける、週1回の皮下(SC)投与(0.5mg/kg、n=6)後のNα−20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の予測血清濃度に対する測定血清濃度を示す図である。週1回の投与後の測定された血清トラフレベル(白四角)は、単回投与の薬物動態データの反復投与モデリングに基づいて予測したレベル(実線)と厳密に一致していた。 実施例10および図9A〜9Cに記載されている12週間のカニクイザル薬理学実験の間の個体の体重増加を示す図であり;x軸上の矢印はNα−20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のSC投与を示す。 実施例7に記載のように、100%血漿中にペプチドコンジュゲートを200ng/mLの最終濃度まで加え、37℃で様々な時間の間インキュベートすることにより試験した、ラット、カニクイザルおよびヒト血漿中での20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の安定性を示す図である。 実施例5および実施例8に記載のように、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の単回皮下投与(マウスおよびラット、投与量=2mg/kg;ビーグルおよびカニクイザル、投与量=0.5mg/kg)の代表的なPKプロファイルを示す図である。 同上 実施例5および実施例8に記載のように、薬物レベルが1週間の間25nMを超えていたことを示す、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の単回皮下投与(0.5mg/kg)の代表的なカニクイザルPKプロファイルを示す図である。 特に限定されないが本明細書に記載のL5またはL10のような任意のペプチジルリンカー部を介して免疫グロブリンの1つ以上のドメインと融合した薬理学的に活性な毒素ペプチド類似体(短い不規則な曲線)の単位を1つ以上含む、本発明の組成物のいくつかの実施形態の模式的構造を示す図である。これらの模式図はより典型的なIgG1を示すが、これらは、ヒンジ内の4つのジスルフィド結合および重鎖と軽鎖を連結するジスルフィド結合の異なった配列を有するIgG2、ならびにIgG3、ならびにIgG4にも適用されるものとする。図12Aは、毒素ペプチド類似体が一方の免疫グロブリンFcドメイン単量体のC末端と融合した、一価ヘテロ二量体のFc−毒素ペプチド類似体融合体を表す。 図12Bは、毒素ペプチド類似体が両方の免疫グロブリンFcドメイン単量体のC末端と融合した、二価ホモ二量体のFc−毒素ペプチド類似体融合体を表す。 図12Cは、毒素ペプチド類似体が一方の免疫グロブリンFcドメイン単量体のN末端と融合した、一価ヘテロ二量体の毒素ペプチド類似体−Fc融合体を表す。 図12Dは、毒素ペプチド類似体が両方の免疫グロブリンFcドメイン単量体のN末端と融合した、二価ホモ二量体の毒素ペプチド類似体−Fc融合体を表す。 図12Eは、免疫グロブリン重鎖(HC)と、免疫グロブリン軽鎖(LC)と、毒素ペプチド類似体がそのC末端と融合した免疫グロブリンFc単量体とを含む、一価ヘテロ三量体のFc−毒素ペプチド類似体/Abを表す。 図12Fは、毒素ペプチド類似体が一方のHC単量体のC末端と融合した、一価ヘテロ四量体(HT)の抗体HC−毒素ペプチド類似体融合体を表す。 図12Gは、両方のHC単量体のC末端上に毒素ペプチド類似体を有する二価HTの抗体Ab HC−毒素ペプチド類似体融合体を表す。 図12Hは、毒素ペプチド類似体が一方のLC単量体のN末端と融合した、一価HTの毒素ペプチド類似体−LC Abを表す。 図12Iは、毒素ペプチド類似体が一方のHC単量体のN末端と融合した、一価HTの毒素ペプチド類似体−HC Abを表す。 図12Jは、毒素ペプチド類似体が一方のLC単量体のC末端と融合した、一価HTのAb LC−毒素ペプチド類似体融合体(すなわち、LC−毒素ペプチド類似体融合体+LC+2(HC))を表す。 図12Kは、毒素ペプチド類似体が両方のLC単量体のC末端と融合した、二価HTのAb LC−毒素ペプチド類似体融合体(すなわち、2(LC−毒素ペプチド類似体融合体)+2(HC))を表す。 図12Lは、毒素ペプチド類似体が両方のLC単量体および一方のHC単量体のC末端と融合した、三価HTのAb LC−毒素ペプチド類似体/HC−毒素ペプチド類似体(すなわち、2(LC−毒素ペプチド類似体融合体)+HC−毒素ペプチド類似体融合体+HC)を表す。 図12Mは、毒素ペプチド類似体部分が各HC単量体の免疫グロブリンFcドメインの内部ループ内に挿入された二価抗体を表す。 図12Nは、毒素ペプチド類似体部分が一方のHC単量体の免疫グロブリンFcドメインの内部ループ内に挿入された一価抗体を表す。二量体または三量体は、単一の鎖をコードするデオキシリボ核酸(DNA)構築物の発現の際に、特定の宿主細胞内において自然に形成される。他の宿主細胞では、細胞を二量体/三量体の形成に好適な条件下に置くか、またはインビトロで二量体/三量体を形成し得る。2つ以上のHC単量体、LC単量体または免疫グロブリンFcドメイン単量体が単一の実施形態の一部である場合、各単量体は必要に応じて、同一であっても互いに異なっていてもよい。 一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 20μgの一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。12.5分において見られるふれは、注入に関連したアーチファクトである。 一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]の最終試料のLC−MS解析を示す図である。Waters ACQUITY UPLCシステムを用いて、産物をWaters MassPREPマイクロ脱塩カラムに通してクロマトグラフィーを行った。カラムは80℃に設定し、0.1%ギ酸中、直線勾配で増加させたアセトニトリル濃度を用いてタンパク質を溶出した。カラム溶出物の一部を、質量分析用にWaters LCT PremIer ESI−TOF質量分析器に回した。機器はポジティブVモードで作動させた。キャピラリー電圧を3,200V、コーン電圧を80Vに設定した。800〜3000m/zの質量スペクトルを得て、機器製造業者により提供されたMaxEnt1ソフトウェアを用いてデコンボリュートした。 二価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの二価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物を50mM NaHPO、500 mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。12分において見られるふれは、注入に関連したアーチファクトである。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した二価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]最終試料のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]/抗KLH Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 50μgの一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]/抗KLH Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。 一価Fc−L10−Shk[1−35,Q16K]/抗KLH Ab最終試料のLC−MS解析を示す図である。Waters ACQUITY UPLCシステムを用いて、産物をWaters MassPREPマイクロ脱塩カラムに通してクロマトグラフィーを行った。カラムは80℃に設定し、0.1%ギ酸中、直線勾配で増加させたアセトニトリル濃度を用いてタンパク質を溶出した。カラム溶出物の一部を、質量分析用にWaters LCT PremIer ESI−TOF質量分析器に回した。機器はポジティブVモードで作動させた。キャピラリー電圧を3,200V、コーン電圧を80Vに設定した。800〜3000m/zの質量スペクトルを得て、機器製造業者により提供されたMaxEnt1ソフトウェアを用いてデコンボリュートした。 一価抗KLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの一価抗KLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。11分において見られるふれは、注入に関連したアーチファクトである。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した一価抗KLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]最終試料のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 二価aKLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの二価抗KLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、500mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。11.5分において見られるふれは、注入に関連したアーチファクトである。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した二価抗KLH HC−L10−Shk[1−35,Q16K]Ab最終試料のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 一価aKLH HC−L10−Shk[2−35,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 20μgの一価抗KLH HC−L10−Shk[2−35,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を観測したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。11分において見られるふれは、注入に関連したアーチファクトである。 一価抗KLH HC−L10−Shk[2−35,Q16K]Ab最終試料のLC−MS質量スペクトル分析を示す図である。Waters ACQUITY UPLCシステムを用いて、産物をWaters MassPREPマイクロ脱塩カラムに通してクロマトグラフィーを行った。カラムは80℃に設定し、0.1%ギ酸中、直線勾配で増加させたアセトニトリル濃度を用いてタンパク質を溶出した。カラム溶出物の一部を、質量分析用にWaters LCT PremIer ESI−TOF質量分析器に回した。機器はポジティブVモードで作動させた。キャピラリー電圧を3,200V、コーン電圧を80Vに設定した。800〜3000m/zの質量スペクトルを得て、機器製造業者により提供されたMaxEnt1ソフトウェアを用いてデコンボリュートした。 実施例12でさらに記載されている、CHO−Fc(黒丸;4mg/kg)と二価Fc−L10−ShK[2−35](白四角;2mg/kg)の静脈内投与を比較したSDラットにおける薬物動態実験の結果を示す図である。 SDラットにおける二価二量体のFc−L10−ShK(2−35)(ここでは「FcShK」と呼ぶ)に関する薬物動態実験の結果を示す図である(実施例12を参照されたい)。血清試料を抗ヒトFc抗体でコーティングしたマイクロタイタープレートに添加して、アフィニティー捕捉を可能にした。次いで、プレートを洗浄し、捕捉試料をSDSにより外して、ポリアクリルアミドゲル上で泳動させた。次いで、抗ヒトFc特異的抗体および二次HRPコンジュゲートを用いたウエスタンブロットにより試料を可視化した。静注の0.25時間後(レーン1)に、血清試料由来のバンドの分子量は元の精製物質(レーン5および6)とほぼ一致し、このことは、分解があったとしても極わずかであることを示している。二価分子注射の1時間後(レーン2)、24時間後(レーン3)および48時間後(レーン4)に採取された血清は2本のバンドを示し、一方は完全長Fc−L10−ShK(2−35)と一致し、小さい方は単独のFcと一致したが、このことは、静注後2〜48時間の緩やかな消失相における一価Fc/Fc−L10−ShK(2−35)ヘテロ二量体の存在を示している。 SDラットにおける二価Fc−L10−OSK1[K7S]ホモ二量体(図19C;2mg/kgの単回静注投与量)および一価Fc/Fc−L10−ShKヘテロ二量体(図19D;1mg/kgの単回静注投与量)に関する薬物動態実験の血清試料のウエスタンブロット解析を示す図である。この実験のさらなる詳細は実施例12に記載されている。図19Cおよび図19Dの結果は、それぞれ代表的な単一個体から得られたものである。二価Fc−L10−OSK1[K7S]ホモ二量体(図19C)は、迅速かつ広範囲な分布相を示したが、1時間から168時間までの緩やかな消失相を示した。緩やかな消失相の間に2本のバンドが観察され、大きい方の分子量(MW)は完全長Fc−L10−OSK1[K7S]鎖と一致し、小さい方は単独のFcと一致した。したがって、二価ホモ二量体の注射にもかかわらず、一価Fc/Fc−L10−OSK1[K7S]ヘテロ二量体は、緩やかな消失相で存在し続けると思われる。図19Dは、単回静注内投与後の一価Fc/Fc−L10−ShKヘテロ二量体が二本鎖としてインタクトなままであり、二価形態に比べて著しく分布が少ないものの、緩やかな消失速度を保持する。5ngまたは20ngと標識したレーンは、精製された一価Fc/Fc−L10−ShKヘテロ二量体のスタンダードである。 同上 SDラットで行った薬物動態実験(単回皮下投与量=6mg/kg)の結果を示す図である。白四角は一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)(配列番号337と配列番号348のヘテロ二量体)のデータを表し;黒丸は一価抗KLH抗体−ShK(1−35,Q16K)(配列番号338、配列番号339、配列番号338および配列番号342の四量体)のデータを表し;黒三角は一価抗KLH抗体(ループ)−ShK(1−35,Q16K)(配列番号338;配列番号344;配列番号338;および配列番号343の四量体)のデータを表し、これらは実施例12および表4Hに記載されている。 二価(白四角)および一価(黒丸)抗KLH抗体−ShK(1−35,Q16K)(それぞれ、[配列番号338、配列番号342、配列番号338、配列番号342]および[配列番号338、配列番号339、配列番号338、配列番号342]の四量体)に関してSDラットで行った、薬物動態実験(単回皮下投与量=6mg/kg投与量)の結果を示す図であり、これらは実施例8、実施例12および表4Jにさらに記載されている。 二価(白四角)および一価(黒丸)抗KLH抗体(ループ)−ShK(1−35,Q16K)(それぞれ、[配列番号338、配列番号344、配列番号338、配列番号344]および[配列番号338、配列番号343、配列番号338、配列番号344]の四量体)に関してSDラットで行った、薬物動態実験(単回皮下投与量=6mg/kg)の結果を示す図であり、これらは実施例8、実施例12および表4Lにさらに記載されている。 SDラットにおける、一価Fc−ShK/Fcヘテロ二量体(白四角)、一価Fc−ShK/aKLH Ab(ヘテロ三量体またはヘミボディ(hemIbody))(白三角)および二価ShK−Fc/ShK−Fcホモ二量体(黒丸)の薬物動態実験(単回の2mg/kg皮下投与量)の結果を示す図である。一価のヘテロ二量体およびヘテロ三量体は、二価ホモ二量体よりもはるかに多くの曝露量をもたらした。この実験に関するさらなる詳細は実施例12に記載されている。 3つの一価scFc−Shk毒素ペプチド類似体融合体の模式図を示す図であり、25アミノ酸残基ペプチジルリンカーによる第一Fcドメイン内への毒素ペプチド類似体挿入(半月形)(Fcループ(ShK).L25.Fc;左)、または第二Fcドメイン内に20アミノ酸残基ペプチジルリンカーによる挿入を含む構築物(Fc.L20.Fcループ(ShK);中央)、またはscFcドメインのC末端に毒素ペプチド類似体を含む構築物(Fc.L20.Fc.ShK;右)が示されている。これらの各実施形態では、ペプチジルリンカー(波線で表す)が、単一のポリペプチド鎖の一部として第一免疫グロブリンFcドメインのC末端から第二免疫グロブリンFcドメインのN末端まで伸びていることが示されている。 3つの異なるscFc−Shk構築物の配列を示す図である。2つのFcドメインを連結するために使用されるアミノ酸配列には下線が施され、生物活性Shkペプチドは太字になっている。図25Cの構築物において、ShkをscFcのC末端と融合するために使用される追加のリンカーにも下線が施されている。図25AはFc.L20.Fcループ(ShK)(配列番号411)、図25BはFcループ(ShK).L25.Fc(配列番号412)および図25CはFc.L20.Fc.[Lys16]ShK(配列番号410)である。 3つの異なるscFc−Shk構築物の配列を示す図である。2つのFcドメインを連結するために使用されるアミノ酸配列には下線が施され、生物活性Shkペプチドは太字になっている。図25Cの構築物において、ShkをscFcのC末端と融合するために使用される追加のリンカーにも下線が施されている。図25AはFc.L20.Fcループ(ShK)(配列番号411)、図25BはFcループ(ShK).L25.Fc(配列番号412)および図25CはFc.L20.Fc.[Lys16]ShK(配列番号410)である。 3つの異なるscFc−Shk構築物の配列を示す図である。2つのFcドメインを連結するために使用されるアミノ酸配列には下線が施され、生物活性Shkペプチドは太字になっている。図25Cの構築物において、ShkをscFcのC末端と融合するために使用される追加のリンカーにも下線が施されている。図25AはFc.L20.Fcループ(ShK)(配列番号411)、図25BはFcループ(ShK).L25.Fc(配列番号412)および図25CはFc.L20.Fc.[Lys16]ShK(配列番号410)である。 精製されたFcループ(ShK).L25.Fc(配列番号412;「16347」)およびFc.L20.Fcループ(ShK)(配列番号411;「16369」)のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEゲルを示す図である。 scFcループ(Shk)構築物であるFcループ(Shk).L25.Fc(#16347;配列番号412;上パネル)およびFc.L20.Fcループ(Shk)(#16369;配列番号411;下パネル)のRP−HPLC分析を示す図である。 哺乳動物での発現に最適化され、本発明で使用し得るヒトIgG1Fcの典型的な核酸およびアミノ酸配列(それぞれ、配列番号277および配列番号278)を示す図(A,B)である。 哺乳動物での発現に最適化され、本発明で使用し得るヒトIgG1Fcの典型的な核酸およびアミノ酸配列(それぞれ、配列番号277および配列番号278)を示す図(A,B)である。 細菌での発現に最適化され、本発明で使用し得るヒトIgG1Fcの典型的な核酸およびアミノ酸配列(それぞれ、配列番号338および配列番号389)を示す図(A,B)である。 細菌での発現に最適化され、本発明で使用し得るヒトIgG1Fcの典型的な核酸およびアミノ酸配列(それぞれ、配列番号338および配列番号389)を示す図(A,B)である。 実施例1および実施例5に記載のように、様々な濃度のShK−192(配列番号438)の、ヒトKv1.3電流(図29A)およびヒトKv1.1電流(図29B)に対する影響を全細胞パッチクランプ電気生理学により示した図である。全細胞パッチクランプ電気生理学により、ShK−192(配列番号438)はKv1.3電流をIC50=0.039±0.005nM(n=3)で阻害したのに対し、Kv1.1電流はIC50=3.39±1.61nM(n=2)で阻害した。Kv1.1に対する低い効力は、PatchXpress平面パッチクランプ電気生理学により確認され、ここでは、ShK−192はIC50=3.26±0.36nM(n=8)であった。 実施例1および実施例5に記載のように、様々な濃度のShK−192(配列番号438)の、ヒトKv1.3電流(図29A)およびヒトKv1.1電流(図29B)に対する影響を全細胞パッチクランプ電気生理学により示した図である。全細胞パッチクランプ電気生理学により、ShK−192(配列番号438)はKv1.3電流をIC50=0.039±0.005nM(n=3)で阻害したのに対し、Kv1.1電流はIC50=3.39±1.61nM(n=2)で阻害した。Kv1.1に対する低い効力は、PatchXpress平面パッチクランプ電気生理学により確認され、ここでは、ShK−192はIC50=3.26±0.36nM(n=8)であった。 実施例2および5に記載のように、ヒト全血のタプシガルギン刺激により誘導されたT細胞からのIL−2(図30A)およびIFNγ(図30B)分泌のブロックにおける、シクロスポリンAおよび3つのロットの20kDa−PEG−ShK[Lys16](配列番号16)の代表的な投与量反応曲線を示す図である。IL−2およびIFNγ産生のブロックにおけるPEG−ShK[Lys16]のIC50は、それぞれ0.109±0.081nM(n=34)および0.240±0.163nM(n=34)であった。シクロスポリンAは約2000〜3000倍活性が低く、IL−2およびIFNγに対する値は、それぞれ334.8±172.2nM(n=64)および495.2±307.8nM(n=64)であった。図30に示される曲線は100パーセントの対照(POC)に対して正規化されている。 実施例2および5に記載のように、ヒト全血のタプシガルギン刺激により誘導されたT細胞からのIL−2(図30A)およびIFNγ(図30B)分泌のブロックにおける、シクロスポリンAおよび3つのロットの20kDa−PEG−ShK[Lys16](配列番号16)の代表的な投与量反応曲線を示す図である。IL−2およびIFNγ産生のブロックにおけるPEG−ShK[Lys16]のIC50は、それぞれ0.109±0.081nM(n=34)および0.240±0.163nM(n=34)であった。シクロスポリンAは約2000〜3000倍活性が低く、IL−2およびIFNγに対する値は、それぞれ334.8±172.2nM(n=64)および495.2±307.8nM(n=64)であった。図30に示される曲線は100パーセントの対照(POC)に対して正規化されている。 実施例5および8に記載のように、20kDa−PEG−ShK[Lys16](配列番号16)が、タプシガルギン刺激により誘導されたカニクイザル全血におけるT細胞からのIL−17分泌を強力に(平均IC50=0.09nM)阻害することを示す図である。7匹の別々のカニクイザル(cyno1〜cyno7と表示)から採取した血液の反応を示す。エラーバーは平均の標準誤差を表す。 実施例5、9、11および12に記載のように、20kDa−PEG−ShK[Lys16](配列番号16)、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab(配列番号338;339;338;342)および一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)(配列番号337;348)の分子がすべて、ラットTエフェクター記憶細胞系であるPASの抗原(ミエリン)依存性増殖(H−チミジン取込み)を強力に阻害することを示す図である。各分子による阻害のIC50値を示す。エラーバーは平均の標準誤差を表す。 実施例5、9、11および12に記載のように、媒体またはKv1.3選択性阻害剤である一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab(配列番号338;339;338;342)および20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)で処置したラットのインビボ活性を比較したAT−EAEデータを示す図である。大きい方の一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子は脳脊髄炎の抑制で2.4nmol/kg(360μg/kg)のED50を示したが、これは小さい方のPEG−ShK[Lys16]分子の2.47nmol/kg(10μg/kg)のED50と同様であった。各分子は、−1日目から7日目まで毎日、皮下投与により投与した。図の説明文は投与されたmg/kg(mpk)投与量を示す。 実施例5、9、11および12に記載のように、媒体、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)または様々な投与量の一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子(配列番号338;339;338;342)を投与した個々のラットのAT−EAEデータを示す図(A〜D)である。 実施例9、実施例11および実施例12に記載のように、媒体またはKv1.3選択性阻害剤である一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)(配列番号337;348)で処置したラットのインビボ活性を比較したAT−EAEデータを示す図である。Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子は、脳脊髄炎の抑制でED50≦2.5nmol/kg(138μg/kg)を示した。mg/kg(mpk)投与量を示し、−1日目から7日目までの毎日の皮下投与を含んでいた。 実施例9、実施例11および実施例12に記載のように、媒体または様々な投与量の一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子(配列番号337;348)を投与した個々のラットのAT−EAEデータを示す図(A〜D)である。 実施例10にさらに記載されているように、Sprague−Dawleyラットに2.0mg/kg(図37A、ラット#1〜#3)または5.0mg/kg(図37B、ラット#4)のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の単回ボーラス静注を行った0.083時間、0.25時間、1.0時間および96時間後に観察された血清ヒスタミンレベルを示す図である。未処置個体のベンチマークSprague−Dawley血清基準対照において測定された血清ヒスタミンのバックグラウンドレベルは153ng/mlであった。 実施例10に記載のように、Sprague−Dawleyラットに0.1mg/kg(ラット#1〜#3)、2.0mg/kg(ラット#7〜#8)または5.0mg/kg(ラット#10〜#12)のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の単回皮下注射を行った0.5時間、2時間、24時間および48時間後に観察された血清ヒスタミンレベルを示す図である。各パネルは、3匹の別々の個体の各投与量での応答を示す。 実施例10に記載のように、ペプチド(MCDP)、化合物48/80、P物質、カルシウムイオノフォアA23187、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abまたは一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)を脱顆粒するマスト細胞とのインビトロインキュベーションの1時間後に、Sprague−Dawleyラット単離腹腔マスト細胞から放出されたヒスタミンレベルを示す図である。 実施例10に記載のように、ペプチド(MCDP)、化合物48/80、P物質、カルシウムイオノフォアA23187、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)または一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)を脱顆粒するマスト細胞とのインビトロインキュベーションの1時間後に、ヒトCD34由来マスト細胞から放出されたヒスタミンレベルを示す図である。この実験における総マスト細胞ヒスタミン含有量は882ng/mlであった。 実施例10に記載のように、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)はSprague−Dawleyラット(図41A)およびLewIsラット(図41B)腹腔マスト細胞からのヒスタミン放出を誘導したが、マウス腹腔マスト細胞(図41C)またはヒトCD34由来マスト細胞(図41D)からのヒスタミン放出は誘導しなかったことを示す図である。マウス腹腔マスト細胞およびヒトマスト細胞は、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)に応答しなかったにもかかわらず、同時に行った陽性対照および他の塩基性分泌促進物質(例えば、A23187、化合物48/80)には応答した(未掲載)。図41に示すのはヒスタミン放出パーセントであるが、ここでは、総ヒスタミンレベルを実施例10に記載の通りに判定した。 一価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの一価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を検出したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した一価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終試料(非還元は図44A;還元は図44B)のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 二価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの二価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を検出したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した二価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終試料(非還元は図47A;還元は図47B)のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 三価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの三価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を検出したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。 窒素レーザーが装備されたMIcromass MALDIマイクロMX質量分析器を用いて分析した三価aKLH120.6LC−ShK[1−35,Q16K]Ab最終試料(非還元は図50A;還元は図50B)のMALDI質量スペクトル分析を示す図である。試料をポジティブ線形モードで処理した。機器の電圧を12kVに設定し、高質量検出器を5kVに設定した。約200回のレーザーショットから得られたデータを累積して各スペクトルを作成した。既知の分子量の精製タンパク質を用いて外部質量キャリブレーションを行った。 一価aKLH120.6IgG2HC−Shk[1−35,R1A,I4A,Q16K]Ab最終産物のクーマシーブリリアントブルー染色したトリス−グリシン4〜20%SDS−PAGEを示す図である。レーン1〜12に以下のように負荷した:レーン1:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン2:0.5μgの還元していない産物;レーン3:ブランク;レーン4:2.0μgの還元していない産物;レーン5:ブランク;レーン6:10μgの還元していない産物;レーン7:Novex Mark12広範囲タンパク質スタンダード(10μl);レーン8:0.5μgの還元した産物;レーン9:ブランク;レーン10:2.0μgの還元した産物;レーン11:ブランク;レーン12:10μgの還元した産物。 25μgの一価aKLH120.6IgG2HC−Shk[1−35,R1A,I4A,Q16K]Ab最終産物を50mM NaHPO、250mM NaCl中、およびpH6.9、1ml/分でPhenomenex BIoSep SEC−3000カラム(7.8×300mm)に注入し、280nmでの吸光度を検出したサイズ排除クロマトグラフィーを示す図である。 一価aKLH120.6IgG2HC−Shk[1−35,R1A,I4A,Q16K]Ab最終試料中の重鎖の、縮小した質量スペクトル分析を示す図である。Waters ACQUITY UPLCシステムを用いて、産物をWaters MassPREPマイクロ脱塩カラムに通してクロマトグラフィーを行った。カラムは80℃に設定し、0.1%ギ酸中、直線勾配で増加させたアセトニトリル濃度を用いてタンパク質を溶出した。カラム溶出物の一部を、質量分析用にWaters LCT PremIer ESI−TOF質量分析器に回した。機器はポジティブVモードで作動させた。キャピラリー電圧を3,200V、コーン電圧を80Vに設定した。800〜3000m/zの質量スペクトルを得て、機器製造業者により提供されたMaxEnt1ソフトウェアを用いてデコンボリュートした。 実施例10に記載のように、細胞は認識可能なKv1.3電流またはPEG−[Lys16]ShKに感受性の電流を発現しないことを示す、ラット腹腔マスト細胞に関する電気生理学的実験の結果を表す図である。図54Aは、保持電位0mVから100ミリ秒で20mVずつ増加させて−100mV〜+80mVの間までの異なる電位を10秒ごとに記録した、代表的な全細胞電流を示す。同様のプロファイルが3つの別々の細胞からの記録において観察された。図54Bは、保持電位0mVおよび−120mV〜+100mVの異なる傾斜電位において400ミリ秒の間に誘発された電流−電圧プロファイルを示す。過剰量(100nM)のKv1.3阻害剤PEG−[Lys16]ShKおよびカリブドトキシン(ChTx)は、電流に対して有意な効果は示さなかった。ラット腹腔マスト細胞に関する電気生理学的実験のために、135mM NaCl、5mM KCl、1.8mM CaCl、5mMグルコースおよび10mM HEPES緩衝剤(pH7.4)中に細胞を浸した。10mM NaCl、90mM KCl、40mM KF、10mM EGTAおよび10mM HEPES(pH7.2)を含有する内液を用いて細胞をパッチした。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈により明らかにそうでないことが示されない限り、複数形の指示対象を包含する。したがって、例えば、「タンパク質(a proteIn)」と言えば複数のタンパク質を包含し;「細胞(a cell)」と言えば複数の細胞の集団を包含する。
「ポリペプチド」および「タンパク質」は、本明細書においては互換的に使用され、ペプチド結合により共有結合的に連結された2個以上のアミノ酸からなる分子鎖を包含する。この用語は、特定の長さの産物を指すわけではない。したがって、「ペプチド」および「オリゴペプチド」がポリペプチドの定義に包含される。この用語は、ポリペプチドの翻訳後修飾、例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化などを包含する。さらに、タンパク質フラグメント、類似体、突然変異またはバリアントタンパク質、融合タンパク質などがポリペプチドの意味に包含される。この用語は、既知のタンパク質工学技術を用いて組換えにより発現され得るような、1つ以上のアミノ酸類似体または非標準もしくは非天然アミノ酸を含む分子も包含する。さらに、本発明の毒素ペプチド類似体は、公知の有機化学技術により本明細書に記載の通りに誘導体化し得る。
「毒素ペプチド」は、毒から単離し得る天然に存在する薬理学的に活性なペプチドまたはポリペプチドと同じアミノ酸配列を有するペプチドおよびポリペプチドを包含し、またこのような天然に存在する分子の改変ペプチド類似体も包含する。(例えば、Kalmanら,ShK−Dap22,a potent Kv1.3−specIfIc ImmunosuppressIve polypeptIde,J.BIol.Chem.273(49):32697−707(1998);Kemら,米国特許第6,077,680号;Mouhatら,OsK1 derIvatIves,国際公開第2006/002850A2号;Chandyら,Analogs of SHK toxIn and theIr uses In selectIve InhIbItIon of Kv1.3 potassIum channels,国際公開第2006/042151号;SullIvanら, ToxIn PeptIde therapeutIc agents,国際公開第2006/116156A2号(これらはすべて、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい)。ヘビ、サソリ、クモ、ハチ、マキガイおよびイソギンチャクは、強力かつ選択的にイオンチャネルおよび受容体を標的とする低分子の生物活性毒素ペプチドまたは「毒素」の豊富な供給源として役立ち得る毒を産生する生物のいくつかの例である。毒素ペプチドの一例は、オーソキラス・スクロビキュローサス(OrthochIrus scrobIculosus)のサソリ毒から単離される毒素ペプチドである、OSK1(OsK1としても知られる)である。(例えば、Mouhatら,K channel types targeted by synthetIc OSK1,a toxIn from OrthochIrus scrobIculosus scorpIon venom,BIochem.J.385:95-104(2005);Mouhatら,PharmacologIcal profIlIng of OrthochIrus scrobIculosus toxIn 1 analogs wIth a trImmed N−termInal domaIn,Molec.Pharmacol.69:354−62(2006);Mouhatら,OsK1 derIvatIves,国際公開第2006/002850 A2号)。もう1つの例はスティコダクチラ・ヘリアンサス(StIchodactyla helIanthus)イソギンチャクの毒から単離されるShKである。(例えば、Tudorら,IonIsatIon behavIour and solutIon propertIes of the potassIum−channel blocker ShK toxIn,Eur.J.BIochem.251(1−2):133 41(1998);PennIngtonら,Role of dIsulfIde bonds In the structure and potassIum channel blockIng actIvIty of ShK toxIn,BIochem.38(44):14549−58(1999);Kemら,ShK toxIn composItIons and methods of use,米国特許第6,077,680号;Lebrunら,NeuropeptIdes orIgInatIng In scorpIon,米国特許第6,689,749号;Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005))。
毒素ペプチドは、通常約20〜約80個のアミノ酸の長さであり、2〜5個のジスルフィド結合を含み、かつ非常に小型の構造を形成する。毒素ペプチド(例えば、サソリ、イソギンチャクおよびイモガイの毒に由来する)が単離され、イオンチャネルに対するその影響が特徴付けられている。このようなペプチドは、効力、安定性および選択性の重要な問題への対処に特によく適した比較的少数の構造的枠組みから進化したと思われる。例えば、サソリおよびイモガイ毒素ペプチドの大部分は、10〜40個のアミノ酸および5個以下のジスルフィド結合を含み、多くの場合タンパク質分解に対して耐性である、極めて小型で限定された構造(微小タンパク質)を形成している。コノトキシンおよびサソリ毒素ペプチドは、そのジスルフィド結合およびペプチドフォールディングに基づく多数のスーパーファミリーに分けることができる。多数の毒素の溶液構造がNMR分光法により決定されており、そこではその小型の構造が示され、そのファミリーのフォールディングパターンの保存が確認されている。(例えば、Tudorら,IonIsatIon behavIour and solutIon propertIes of the potassIum−channel blocker ShK toxIn,Eur.J.BIochem.251(1−2):133−41(1998);PennIngtonら,Role of dIsulfIde bonds In the structure and potassIum channel blockIng actIvIty of ShK toxIn,BIochem. 38(44):14549−58(1999);JaravIneら,Three−dImensIonal structure of toxIn OSK1 from OrthochIrus scrobIculosus scorpIon venom,BIochem.36(6):1223−32(1997);del RIo−PortIlloら;NMR solutIon structure of Cn12,a novel peptIde from the MexIcan scorpIon CentruroIdes noxIus wIth a typIcal β−toxIn sequence but wIth α−lIke physIologIcal actIvIty,Eur.J.BIochem. 271(12):2504−16(2004);ProchnIcka−Chalufourら,SolutIon structure of dIscrepIn,a new K−channel blockIng peptIde from the α−KTx15 subfamIly,BIochem.45(6):1795−1804(2006))。その他の例が当該技術分野で公知であり、またはSullIvanら,国際公開第06116156A2号または米国特許出願第11/406,454号(題名:ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号として公開);Mouhatら,OsK1 derIvatIves,国際公開第2006/002850A2号;SullIvanら,米国特許出願第11/978,076号(題名:コンジュゲートd ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,2007年10月25日に出願),Lebrunら,米国特許第6,689,749号(それぞれその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)に見ることができる。もう1つの例であるHmK毒素ペプチドは、大型のイソギンチャク(ラジアンサス・マグニフィカ(RadIanthus magnIfIca);センジュイソギンチャク(HeteractIs magnIfIca))に由来する。その他の例としては、上記のようなイソギンチャク毒素HmK、ShK、BgK、AsKs、AeKおよびAETX−Kのファミリーメンバーが挙げられる。AETX−Kはイソギンチャクであるミナミウメボシイソギンチャク(AnemonIa erythraea)から単離され、より大きなアミノ酸配列(推定シグナル配列を含む)MKGQMIICLVLIALCMSVVVMAQNLRAEELEKANPKDERVRSFERNQKRACKDYLPKSECTQFRCRTSMKYKYTNCKKTCGTC//配列番号275内にアミノ酸配列RACKDYLPKSECTQFRCRTSMKYKYTNCKKTCGTC//配列番号3を有する。(Hasegawaら,IsolatIon and DNA clonIng of a potassIum channel peptIde toxIn from the sea anemone AnemonIa erythraea,ToxIcon 48(5):536−42(2006)を参照されたい)。HmKは配列番号2を有する((表5;成熟ペプチド)より大きなMKSQMIAAVLLIAFCLCVVVTARMELQDVEDMENGFQKRRTCKDLIPVSECTDIRCRTSMKYRLNLCRKTCGSC//配列番号276(シグナルおよび成熟ペプチド部分を含む)内)。
「ペプチド類似体」という用語は、少なくとも1つのアミノ酸残基置換、少なくとも1つのアミノ酸の内部付加もしくは内部欠失、および/またはアミノもしくはカルボキシ末端の切断もしくは付加、および/またはカルボキシ末端のアミド化により、天然に存在するペプチド配列とは異なる配列を有するペプチドを指す。「内部欠失」は、天然に存在する配列のNまたはC末端以外の位置におけるアミノ酸の欠如を指す。同様に、「内部付加」は、天然に存在する配列におけるNまたはC末端以外の位置でのアミノ酸の存在を指す。
本発明の組成物の実施形態は、毒素ペプチド類似体またはその薬学的に許容される塩を含む。「毒素ペプチド類似体」、例えば、特に限定されないがAETX−Kペプチド類似体、ShKペプチド類似体またはHmKペプチド類似体などは、ShK、HmKまたはAETX−Kのような対象となる天然の毒素ペプチド配列と比べて、対象となる天然の毒素ペプチド配列の改変(例えば、上記のようなアミノ酸残基置換、内部付加もしくは挿入、内部欠失および/またはアミノもしくはカルボキシ末端の切断もしくは付加)を含む。本発明の毒素ペプチド類似体は、33〜約100アミノ酸残基長であり、配列番号4に関して、C−C、C−CおよびC−Cジスルフィド結合を有し、ここでは、C、C、C、C、CおよびCは、従来通りにペプチド(1つまたは複数)のN末端を左に記載した毒素ペプチドの一次配列に現れるシステイン残基の順序を表し、アミノ酸配列中の1番目と6番目のシステインがジスルフィド結合を形成し、2番目と4番目のシステインがジスルフィド結合を形成し、3番目と5番目のシステインがジスルフィド結合を形成している。このようなC−C、C−C、C−Cジスルフィド結合パターンを有する毒素ペプチドの例としては、ShK、BgK、HmK、AeKS、AsK、AETX−KおよびDTX1、ならびに上記のいずれかの類似体が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に記載のように、本発明の毒素ペプチド類似体は、配列番号4に関して、N末端および/またはC末端に追加のアミノ酸残基も有し得る。
組成物の「生理的に許容される塩」、例えば毒素ペプチド類似体の塩により、薬学的に許容されることが既知であるかまたは後に見出される、任意の1つまたは複数の塩を意味する。薬学的に許容される塩のいくつかの非限定的な例は:酢酸塩;トリフルオロ酢酸塩;塩酸塩および臭化水素酸塩のようなハロゲン化水素;硫酸塩;クエン酸塩;マレイン酸塩;酒石酸塩;グリコール酸塩;グルコン酸:コハク酸塩;メシル酸塩;ベシル酸塩;ペンタガロイルグルコース(PGG)およびエピガロカテキンガラート(EGCG)のような没食子酸エステルの塩(没食子酸は、3,4,5トリヒドロキシ安息香酸としても知られる)、コレステロール硫酸の塩、パモ酸塩、タンニン酸塩およびシュウ酸塩である。
「融合タンパク質」という用語は、そのタンパク質が2つ以上の親タンパク質またはポリペプチドに由来するポリペプチド要素を含むことを意味する。通常、融合タンパク質は融合遺伝子から発現されるが、融合遺伝子では、1つのタンパク質由来のポリペプチド配列をコードするヌクレオチド配列が、異なるタンパク質由来のポリペプチド配列をコードするヌクレオチド配列とインフレームで、または任意でリンカーによりその配列と離れて付加されている。次いで、融合遺伝子は、単一のタンパク質として組換え宿主細胞により発現され得る。
「−模倣ペプチド」、「ペプチド模倣物」および「−アゴニストペプチド」という用語は、対象となる天然に存在するタンパク質、例えば、特に限定されないが毒素ペプチド分子、例えば、天然に存在するShK、HmK、AETX−KまたはOSK1毒素ペプチドに匹敵する生物学的活性を有する、ペプチドまたはタンパク質を指す。上記用語はさらに、天然に存在する分子の作用を増強することなどにより、天然に存在するペプチド分子の活性を間接的に模倣するペプチドを包含する。
「−アンタゴニストペプチド」、「ペプチドアンタゴニスト」および「阻害ペプチド」という用語は、対象となる受容体の生物学的活性をブロックするか、もしくは何らかの方法で阻害する、または対象となる受容体、例えば特に限定されないが、イオンチャネル(例えば、Kv1.3)もしくはGタンパク質共役受容体(GPCR)などに対する既知のアンタゴニストもしくは阻害剤に匹敵する生物学的活性を有するペプチドを指す。
タンパク質の「ドメイン」とは、完全タンパク質以下であるが通常は完全ではないタンパクを含む、全タンパク質の任意の部分のことである。ドメインは、必ずしもそうではないが、残りのタンパク質鎖とは独立してフォールディングし得る、および/または特定の生物学的、生化学的もしくは構造的な機能もしくは配置と関連し得る(例えば、リガンド結合ドメインまたは細胞質、膜貫通型もしく細胞外ドメイン)。
本明細書で使用される「可溶性」とは、組換えDNA技術により宿主細胞内で産生されるタンパク質に関する場合、水溶液中に存在するタンパク質のことであり;タンパク質がツインアルギニンシグナルアミノ酸配列を含む場合、その可溶性タンパク質はグラム陰性菌宿主内の細胞周辺腔まで搬出されるか、または分泌可能な真核宿主細胞により、もしくは適当な遺伝子(例えば、kIl遺伝子)を保有する細菌宿主により培地中に分泌される。したがって、可溶性タンパク質とは、宿主細胞内の封入体中には見られないタンパク質のことである。あるいは文脈によっては、可溶性タンパク質とは、細胞膜中に組み込まれていないタンパク質のことである。一方、不溶性タンパク質とは、宿主細胞内の細胞質顆粒(封入体と呼ばれる)内に変性形態で存在するタンパク質のことであり、または同様に文脈によっては、不溶性タンパク質とは、特に限定されないが原形質膜、ミトコンドリア膜、葉緑体膜、小胞体膜などを含めた細胞膜中に存在するタンパク質のことである。
また、有意な量のイオン界面活性剤(例えば、SDS)または変性剤(例えば、尿素、塩酸グアニジン)が存在しない水溶液に「可溶」である(すなわち、溶解しているか、または溶解可能である)タンパク質と、溶液内に拡散した不溶性タンパク質分子の懸濁液として存在するタンパク質とが区別される。「可溶性」タンパク質は、液体培地中に存在する細胞を除去するのに十分な条件を用いた遠心分離によって(例えば、5,000×gで4〜5分間の遠心分離)、タンパク質を含有する溶液から除去されない。本発明の組成物のいくつかの実施形態では、毒素ペプチド類似体は宿主細胞により合成されて、不溶型で細胞の封入体内に隔離され、次いで、これを細胞抽出物中の他の細胞成分から比較的容易に精製することができ、そして今度は、毒素ペプチド類似体を可溶化する、リフォールディングするおよび/またはさらに精製することができる。
「可溶性」タンパク質(すなわち、宿主細胞内で発現されたときに可溶型で産生されるタンパク質)と、「可溶化」タンパク質とは区別される。封入体内に見られるまたは細胞膜中に組み込まれて見られる不溶性組換えタンパク質は、塩酸グアニジン、尿素またはドデシル硫酸ナトリウム(SDS)のような変性剤で封入体または細胞膜を処理することにより可溶化し得る(すなわち、可溶型にし得る)。次いで、これらの変性剤を可溶化タンパク質調製物から除去して、タンパク質を回復させて復元(リフォールディング)しなければならない。本発明の組成物は活性型にリフォールディングし得るが、すべてのタンパク質が、変性剤中での可溶化および変性剤の除去の後に活性なコンホメーションにリフォールディングされるわけではない。多くのタンパク質は変性剤除去の際に沈殿する。SDSを用いて封入体および細胞膜を可溶化してもよく、SDSは溶液中のタンパク質を低濃度に維持する。しかし、透析により常にすべてのSDSが除去されるわけではない(SDSは透析で除去されないミセルを形成し得る);したがって、SDSで可溶化された封入体タンパク質およびSDSで可溶化された細胞膜タンパク質は可溶性であるが、リフォールディングされない。
「分泌」タンパク質は、分泌シグナルペプチド配列によりER、分泌小胞または細胞外間隙に移動することができるタンパク質のみならず、必ずしもシグナル配列を含まなくても細胞外間隙内に放出されるタンパク質も指す。分泌タンパク質が細胞外間隙内に放出される場合、その分泌タンパク質は細胞外プロセシングを受けて「成熟」タンパク質を生成し得る。細胞外間隙内への放出は、エキソサイトーシスおよびタンパク質分解切断を含めた数多くの機序により生じ得る。本発明の組成物の他のいくつかの実施形態では、毒素ペプチド類似体が分泌タンパク質として宿主細胞により合成さ得、次いで、これを細胞外間隙および/または培地からさらに精製し得る。
「組換え」という用語は、ヒトの介入により物質(例えば、核酸またはポリペプチド)が人為的にまたは合成的に(すなわち、非自然的に)改変されることを意味する。改変は、物質に対してその天然の環境もしくは状態内で、またはそこから取り出して行われ得る。例えば、「組換え核酸」は、例えば、クローニング、DNAシャフリングまたは他の公知の分子生物学的手法の間に核酸を組み換えることにより作製される核酸である。「組換えDNA分子」は、上記分子生物学的技術により連結されたDNAセグメントからなる。本明細書で使用される「組換えタンパク質」または「組換えポリペプチド」という用語は、組換えDNA分子を用いて発現されるタンパク質分子を指す。「組換え宿主細胞」とは、組換え核酸を含有するおよび/または発現する細胞のことである。
本明細書において互換的に使用される「ポリヌクレオチド配列」または「ヌクレオチド配列」または「核酸配列」とは、文脈により、オリゴヌクレオチド、DNAおよびRNA、核酸、またはヌクレオチドポリマーを表す文字列を含めた、ヌクレオチドのポリマーのことである。任意の特定のポリヌクレオチド配列から、所与の核酸または相補的なポリヌクレオチド配列のいずれかを決定し得る。一本または二本鎖であり、かつセンスまたはアンチセンス鎖を表し得る、ゲノムまたは合成起源のDNAまたはRNAが含まれる。
本明細書で使用される「コードする核酸分子」、「コードするDNA配列」および「コードするDNA」は、デオキシリボ核酸の鎖に沿ったデオキシリボヌクレオチドの順序または配列を指す。これらのデオキシリボヌクレオチドの順序がmRNA鎖に沿ったリボヌクレオチドの順序を決定し、さらにポリペプチド(タンパク質)鎖に沿ったアミノ酸の順序も決定する。このようにして、DNA配列はRNA配列およびアミノ酸配列をコードする。
「遺伝子の発現」または「核酸の発現」は、文脈により示されるが、DNAのRNAへの転写(RNAの修飾、例えばスプライシングを任意に含む)、RNAのポリペプチドへの翻訳(それに続くポリペプチドの翻訳後修飾を含むこともある)または転写および翻訳の両方を意味する。
「遺伝子」という用語は、生物学的機能に関連する任意の核酸を指すために広く使用される。遺伝子は通常、コード配列および/またはこのようなコード配列の発現に必要な調節配列を含む。「遺伝子」という用語は、特定のゲノムまたは組換え配列のみならず、その配列にコードされるcDNAまたはmRNAにも適用される。「融合遺伝子」は、毒素ペプチド類似体をコードするコード領域を含んでいる。遺伝子はまた、例えば、他のタンパク質に対する認識配列を形成する発現されない核酸セグメントも含む。転写因子のような調節タンパク質が結合して隣接または近接する配列の転写を生じる転写制御エレメントを含めた、発現されない調節配列。
本明細書で使用される「コード領域」または「コード配列」という用語は、構造遺伝子に関連して使用される場合、mRNA分子の翻訳の結果生じる新生ポリペプチド中に見られるアミノ酸をコードするヌクレオチド配列を指す。真核生物では、コード領域は、開始メチオニンをコードするヌクレオチドトリプレット「ATG」が5’側の境界となり、停止コドンを指定する3つのトリプレット(すなわち、TAA、TAG、TGA)のうちの1つが3’側の境界となっている。
真核生物における転写制御シグナルは、「プロモーター」および「エンハンサー」エレメントを含む。プロモーターおよびエンハンサーは、転写に関与する細胞タンパク質と特異的に相互作用する短いDNA配列からなる(ManIatIsら,ScIence 236:1237(1987))。プロモーターおよびエンハンサーエレメントは、酵母、昆虫および哺乳動物の細胞ならびにウイルスを含めた様々な真核源から単離されている(類似の制御エレメント、すなわち、プロモーターが原核生物でも見られる)。特定のプロモーターおよびエンハンサーの選択は、対象タンパク質を発現させるためにどの細胞型を使用するかによって決まる。真核プロモーターおよびエンハンサーには、広範な宿主範囲を有するものもあれば、限られた細胞型のサブセットにおいて機能するものもある(概説には、Vossら,Trends BIochem.ScI.,11:287(1986)およびManIatIsら,ScIence 236:1237(1987)を参照されたい)。
本明細書で使用される「発現ベクター」という用語は、所望のコード配列および特定の宿主細胞における作動可能に連結されたコード配列の発現に必要とされる適当な核酸配列を含む組換えDNA分子を指す。原核生物での発現に必要な核酸配列は、プロモーター、任意でオペレーター配列、リボソーム結合部位および場合により他の配列を含む。真核細胞はプロモーター、エンハンサーならびに終止およびポリアデニル化シグナルを用いることが知られている。必要に応じて、本発明の毒素ペプチド類似体のより容易な細胞からの単離のために、発現された毒素ペプチド類似体が組換え宿主細胞により分泌され得るように、分泌シグナルペプチド配列も本発明の毒素ペプチド類似体のコード配列と作動可能に連結された発現ベクターにより任意にコードされ得る。こうした技術は当該技術分野で公知である。(例えば、Goodey,Andrew R.ら,PeptIde and DNA sequences,米国特許第5,302,697号;WeInerら,ComposItIons and methods for proteIn secretIon,米国特許第6,022,952号および米国特許第6,335,178号;Uemuraら,ProteIn expressIon vector and utIlIzatIon thereof,米国特許第7,029,909号;Rubenら,27 human secreted proteIns,米国特許出願公開第2003/0104400 A1号)。
本明細書で使用される「作動可能な組合せの」、「作動可能な順序の」および「作動可能に連結された」という用語は、所与の遺伝子の転写および/または所望のタンパク質分子の合成を指令することができる核酸分子が産生されるような核酸配列の連結を指す。この用語は、機能性タンパク質が産生されるようなアミノ酸配列の連結も指す。
ペプチド
組換えDNAおよび/またはRNAを介したタンパク質発現およびタンパク質工学技術、あるいはペプチド調製のための他の任意の方法が、本発明の毒素ペプチド類似体およびその融合タンパク質コンジュゲート(例えば、毒素ペプチド類似体と、免疫グロブリンFcドメイン、トランスサイレチンまたはヒト血清アルブミンとを含む、融合タンパク質)の作製に適用される。例えば、形質転換宿主細胞内でペプチドを作製し得る。簡潔には、ペプチドをコードする組換えDNA分子または構築物を調製する。このようなDNA分子の調製法は当該技術分野で公知である。例えば、ペプチドをコードする配列を適当な制限酵素を用いてDNAから切り取り得る。数多くの入手可能な公知の宿主細胞のいずれも本発明の実施に使用し得る。特定宿主の選択は、当該分野により認められる数多くの要因によって決まる。これらには、例えば、選択された発現ベクターとの適合性、DNA分子によりコードされるペプチドの毒性、形質転換率、ペプチド復元の容易さ、発現特性、バイオセーフティーおよびコストが含まれる。すべての宿主が特定のDNA配列の発現に等しく有用であるとは限らないということを理解した上で、上記要因のバランスを考え出さなければならない。これらの全般的なガイドライン内で、有用な培養微生物宿主細胞としては、細菌(大腸菌(EscherIchIa colI)種など)、酵母(サッカロマイセス(Saccharomyces)種など)ならびに他の真菌細胞、昆虫細胞、植物細胞、哺乳動物(ヒトを含む)細胞、例えばCHO細胞およびHEK293細胞が挙げられる。DNAレベルでの改変も可能である。ペプチドをコードするDNA配列を、選択された宿主細胞とより適合するコドンに変更し得る。大腸菌(E.colI)に関しては、最適化コドンが当該技術分野で公知である。コドンを置換して、制限部位を削除するか、または選択された宿主細胞内でのDNAプロセシングを補助し得るサイレント制限部位を含ませることができる。次に、形質転換宿主を培養し純化する。宿主細胞は、所望の化合物が発現されるように、従来の発酵条件下で培養し得る。このような発酵条件は当該技術分野で公知である。さらに、DNAは任意に、融合タンパク質、発現される毒素ペプチド類似体と作動可能に連結されたシグナルペプチド配列(例えば、分泌シグナルペプチド)のコード領域の5’側をさらにコードする。薬理学的に活性な本発明の毒素ペプチド類似体とコンジュゲートした二量体Fc融合タンパク質(「ペプチボデイ」)またはキメラ免疫グロブリン(軽鎖+重鎖)−Fcヘテロ三量体(「ヘミボディ(hemIbody)」)を含めた本発明の組成物の、哺乳動物細胞による組換え発現に有用な、適当な組換え方法および典型的なDNA構築物のさらなる例に関しては、例えば、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号およびSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422号として公開)(共にその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。
本発明のペプチド組成物は合成的方法により作製することもできる。固相合成法は、小さいペプチドを作製する最も費用効果の高い方法であるため、個々のペプチドを作製する好適な技術である。例えば、公知の固相合成法としては、保護基、リンカーおよび固相支持体の使用、ならびに特定の保護および脱保護反応条件、リンカー切断条件、捕捉剤の使用、ならびに固相ペプチド合成法のその他の態様が挙げられる。適当な技術は当該技術分野で公知である。(例えば、MerrIfIeld(1973),Chem.PolypeptIdes,pp.335−61(KatsoyannIsおよびPanayotIs編);MerrIfIeld(1963),J.Am.Chem.Soc.85:2149;DavIsら(1985),BIochem.Intl.10:394−414;StewartおよびYoung(1969),SolId Phase PeptIde SynthesIs;米国特許第3,941,763号;FInnら(1976),The ProteIns(第3版)2:105−253;ならびにErIcksonら(1976),The ProteIns(第3版)2:257−527;"ProtectIng Groups In OrganIc SynthesIs," 第3版,T.W.GreeneおよびP.G.M.Wuts編,John WIley & Sons,Inc.,1999;NovaBIochem Catalog,2000;"SynthetIc PeptIdes,A User's GuIde," G.A.Grant編,W.H.Freeman & Company,New York,N.Y.,1992;"Advanced Chemtech Handbook of CombInatorIal & SolId Phase OrganIc ChemIstry," W.D.Bennet,J.W.ChrIstensen,L.K.Hamaker,M.L.Peterson,M.R.RhodesおよびH.H.SaneII編,Advanced Chemtech,1998;"PrIncIples of PeptIde SynthesIs第2版," M.Bodanszky編,SprInger−Verlag,1993;"The PractIce of PeptIde SynthesIs第2版," M.BodanszkyおよびA.Bodanszky編,SprInger−Verlag,1994;"ProtectIng Groups," P.J.KocIenskI編,Georg ThIeme Verlag,Stuttgart,Germany,1994;"Fmoc SolId Phase PeptIde SynthesIs,A PractIcal Approach," W.C.ChanおよびP.D.WhIte編,Oxford Press,2000,G.B.FIeldsら,SynthetIc PeptIdes:A User's GuIde,1990,77−183)。本発明の組成物の作製に適用される当該技術分野で公知の合成および精製法のさらなる例に関しては、例えば、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号およびSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422 A2号として公開)(共にその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい。
本明細書において毒素ペプチド類似体をさらに説明する際に、天然に存在するペプチドおよびタンパク質中に一般に組み込まれる20の個々の「標準的な」アミノ酸残基を指すために、1文字略記法がよく適用される(表1)。このような1文字略記は、意味において3文字略記または略さないアミノ酸名と完全に互換性がある。本明細書で使用される1文字略記法では、大文字はL−アミノ酸を表し、小文字はD−アミノ酸を表す。例えば、略記「R」はL−アルギニンを指し、略記「r」はD−アルギニンを指す。
Figure 2012521360
アミノ酸配列中のアミノ酸置換は、本明細書においては通常、特定の位置におけるアミノ酸残基の1文字略記、次に、対象となる天然配列に対するアミノ酸の数字による位置により命名され、次いで置き換わって入ったアミノ酸残基に対する1文字記号がこの後に付く。例えば、「T30D」は、対象となる天然配列に対するアミノ酸位置30において、スレオニン残基がアスパラギン酸残基により置換されたことを表す。
非標準的アミノ酸残基を、組換え発現細胞を使用する既知のタンパク質工学技術を用いて本発明の範囲のペプチド内に組み込み得る。(例えば、LInkら、Non−canonIcal amIno acIds In proteIn engIneerIng、Current OpInIon In BIotechnology、14(6):603−609(2003)を参照されたい)。「非標準的アミノ酸残基」という用語は、天然に存在するタンパク質内に一般に組み込まれる20の標準的アミノ酸に含まれないDまたはL型のアミノ酸残基、例えば、β−アミノ酸、ホモアミノ酸、環状アミノ酸および誘導体化された側鎖を有するアミノ酸を指す。例としては、(L型またはD型の)β−アラニン、 β−アミノプロピオン酸、ピペリジン酸、アミノカプロン酸、アミノヘプタン酸、アミノピメリン酸、デスモシン、ジアミノピメリン酸、Nα−エチルグリシン、Nα−エチルアスパラギン、ヒドロキシリジン、アロ−ヒドロキシリジン、イソデスモシン、アロ−イソロイシン、ω−メチルアルギニン、Nα−メチルグリシン、Nα−メチルイソロイシン、Nα−メチルバリン、γ−カルボキシグルタミン酸、ε−N,N,N−トリメチルリジン、ε−N−アセチルリジン、O−リン酸化セリン、N−アセチルセリン、Nα−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジン、5−ヒドロキシリジンおよびその他の同様のアミノ酸、および下の表2に記載のアミノ酸、および本明細書に記載の任意のアミノ酸の誘導体型が挙げられる。表2は、本発明に基づき有用である典型的な非標準的アミノ酸残基および本明細書で一般的に使用される関連した略記をいくつか含んでいるが、本明細書において異なる略記および命名法が同じ物質に対して適用され、互換的に表記され得ることを当業者は理解するであろう。
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UPAC−IUB JoInt CommIssIon on BIochemIcal Nomenclature(JCBN)によるアミノ酸およびペプチドの命名法および記号体系が以下の文献中に公開されている:BIochem.J.,1984,219,345−373;Eur.J.BIochem.,1984,138,9−37;1985,152,1;1993,213,2;Internat.J.Pept.Prot.Res.,1984,24,followIng p.84;J.BIol.Chem.,1985,260,14−42;Pure Appl.Chem.,1984,56,595−624;AmIno AcIds and PeptIdes,1985,16,387−410;BIochemIcal Nomenclature and Related Documents,第2版,Portland Press,1992,p.39−69。
本発明の組成物のペプチドドメインに対する1つ以上の有用な修飾としては、既知の化学的技術により達成される、アミノ酸付加もしくは挿入、アミノ酸削除、ペプチド切断、アミノ酸置換および/またはアミノ酸残基の化学的誘導化を挙げることができる。例えば、上記のように修飾されたアミノ酸配列は、対象となる天然配列のアミノ酸配列に対して、そこに挿入または置換された少なくとも1つのアミノ酸残基を含み、その挿入または置換されたアミノ酸残基は、ペプチドをリンカーおよび/または半減期延長部分とコンジュゲートする求核または求電子反応性の官能基を含む側鎖を有する。本発明によれば、上記求核または求電子反応性の官能基の有用な例としては、チオール、一級アミン、セレノ、ヒドラジド、アルデヒド、カルボン酸、ケトン、アミノオキシ、被覆(保護)アルデヒドまたは被覆(保護)ケト官能基が挙げられるが、これらに限定されない。求核反応性の官能基を含む側鎖を有するアミノ酸残基の例としては、リジン残基、ホモリジン、α,β−ジアミノプロピオン酸残基、α,γ−ジアミノ酪酸残基、オルニチン残基、システイン、ホモシステイン、グルタミン酸残基、アスパラギン酸残基またはセレノシステイン残基が挙げられるが、これらに限定されない。
アミノ酸残基は一般に、異なる化学的および/または物理的特徴に従って分類される。「酸性アミノ酸残基」という用語は、酸性基を含む側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な酸性残基としては、アスパラギン酸およびグルタミン酸残基が挙げられる。「アルキルアミノ酸残基」という用語は、直線状、分岐状または環状であり得るC1〜6アルキル側鎖を有する、プロリン中におけるようなアミノ酸アミンまでを含めたDまたはL型のアミノ酸残基であって、C1〜6アルキルが、C1〜4ハロアルキル、ハロ、シアノ、ニトロ、C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)NR、−C(=NR)NR、−NRC(=NR)NR、−OR、−OC(=O)R、−OC(=O)NR、−OC2〜6alkylNR、−OC2〜6alkylOR、−SR、−S(=O)R、−S(=O)、−S(=O)NR、−NR、−N(R)C(=O)R、−N(R)C(=O)OR、−N(R)C(=O)NR、−N(R)C(=NR)NR、−N(R)S(=O)、−N(R)S(=O)NR、−NR2〜6alkylNRおよび−NR2〜6alkylORから選択される、0個、1個、2個もしくは3個の置換基により置換されており;ここでは、Rは、各場合に独立してHまたはRであり;かつRは、各場合に独立して、ハロ、C1〜4アルク、C1〜3ハロアルク、OC1〜4アルク、−NH、−NH1〜4アルクおよび−N(C1〜4アルク)C1〜4アルクから選択される、0個、1個、2個もしくは3個の置換基により置換されているC1〜6アルキルであるアミノ酸残基;またはこれらの任意のプロトン化型を指し、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、セリン、スレオニン、リジン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、システイン、メチオニン、ヒドロキシプロリンを含むが、その残基はアリールまたは芳香族基を含まない。「芳香族アミノ酸残基」という用語は、芳香族基を含む側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な芳香族残基としては、トリプトファン、チロシン、3−(1−ナフチル)アラニンまたはフェニルアラニン残基が挙げられる。「塩基性アミノ酸残基」という用語は、塩基性基を含む側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な塩基性アミノ酸残基としては、ヒスチジン、リジン、ホモリジン、オルニチン、アルギニン、N−メチル−アルギニン、ω−アミノアルギニン、ω−メチル−アルギニン、1−メチル−ヒスチジン、3−メチル−ヒスチジンおよびホモアルギニン(hR)残基が挙げられる。「親水性アミノ酸残基」という用語は、極性基を含む側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な親水性残基としては、システイン、セリン、スレオニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グルタミンおよびシトルリン(CIt)残基が挙げられる。「脂溶性アミノ酸残基」という用語は、非荷電の脂肪族または芳香族基を含む側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な脂溶性側鎖としては、フェニルアラニン、イソロイシン、ロイシン、メチオニン、バリン、トリプトファンおよびチロシンが挙げられる。アラニン(A)は両親媒性であり、親水性または脂溶性として作用することができる。したがって、アラニンは「脂溶性残基」および「親水性残基」の両方の定義に含まれる。「非官能性アミノ酸残基」という用語は、酸性、塩基性または芳香族基を欠く側鎖を有するDまたはL型のアミノ酸残基を指す。典型的な中性アミノ酸残基としては、メチオニン、グリシン、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシンおよびノルロイシン(Nle)残基が挙げられる。
毒素ペプチド類似体のさらなる有用な実施形態は、本明細書に開示される毒素ポリペプチドのアミノ酸配列の保存的修飾から生じ得る。保存的修飾により、こうした修飾が行われるコンジュゲートされた(例えば、PEGコンジュゲートされた)ペプチドのものと同様の機能的、物理的および化学的特徴を有する、半減期延長部分がコンジュゲートされたペプチドが生成される。本明細書に開示されるコンジュゲート毒素ペプチド類似体のこのような保存的に修飾された形態も、本発明の実施形態として意図される。
一方、ペプチドの機能的および/または化学的特徴の実質的な修飾は、(a)置換領域における分子骨格の構造、例えば、α−へリックス構造、(b)標的部位における分子の電荷もしくは疎水性または(c)分子の大きさの維持に対するその効果が有意に異なる、アミノ酸配列における置換を選択することにより達成し得る。
例えば、「保存的アミノ酸置換」は、その位置におけるアミノ酸残基の極性または電荷に対する効果がほとんどまたは全くないように、天然アミノ酸残基を非天然残基で置換することを含み得る。さらに、ポリペプチド中の任意の天然残基は、「アラニンスキャニング突然変異誘発」に関して既に記載されているように、アラニンでも置換し得る(例えば、アラニンスキャニング突然変異誘発について論じている、MacLennanら,Acta PhysIol.Scand.Suppl.,643:55−67(1998);SasakIら,1998,Adv.BIophys.35:1−24(1998)を参照されたい)。
所望のアミノ酸置換(保存的または非保存的に関係なく)は、このような置換が望まれるときに当業者により決定され得る。例えば、ペプチド配列の重要な残基を特定するために、または本明細書に記載のペプチドもしくは媒体コンジュゲートペプチド分子の親和性を増加もしくは減少させるためにアミノ酸置換を使用し得る。
天然に存在する残基は、共通の側鎖特性に基づいていくつかの種類に分類し得る:1)1) 疎水性:ノルロイシン(NorまたはNle)、Met、Ala、Val、Leu、Ile;
2)中性親水性:Cys、Ser、Thr、Asn、Gln;
3)酸性:Asp、Glu;
4)塩基性:HIs、Lys、Arg;
5)鎖の方向性に影響を与える残基:Gly、Pro;および
6)芳香族:Trp、Tyr、Phe。
保存的アミノ酸置換は、上記種類のうちの1種類のメンバーを同じ種類の別のメンバーと交換することを含み得る。保存的アミノ酸置換は、生物システムでの合成ではなく、化学的ペプチド合成により通常組み込まれる、非天然アミノ酸残基を包含し得る。これらは、ペプチド模倣物およびアミノ酸部分のその他の逆方向または逆位の形態を含む。
非保存的置換は、上記種類のうちの1種類のメンバーを別の種類のメンバーと交換することを含み得る。このような置換残基を毒素ペプチド類似体の領域内に導入し得る。
特定の実施形態に従って上記改変を行うときには、アミノ酸のハイドロパシー指標が考慮され得る。各アミノ酸は、その疎水性および電荷特性に基づいてハイドロパシー指標が割り当てられている。それは次の通りである:イソロイシン(+4.5);バリン(+4.2);ロイシン(+3.8);フェニルアラニン(+2.8);システイン/シスチン(+2.5);メチオニン(+1.9);アラニン(+1.8);グリシン(−0.4);スレオニン(−0.7);セリン(−0.8);トリプトファン(−0.9);チロシン(−1.3);プロリン(−1.6);ヒスチジン(−3.2);グルタミン酸(−3.5);グルタミン(−3.5);アスパラギン酸(−3.5);アスパラギン(−3.5);リジン(−3.9);およびアルギニン(−4.5)。
相互作用的な生物学的機能のタンパク質への付与におけるハイドロパシーアミノ酸指標の重要性は当該技術分野において理解されている(例えば、Kyteら,1982,J.Mol.BIol.157:105−131を参照されたい)。特定のアミノ酸は、同様のハイドロパシー指標またはスコアを有する他のアミノ酸に対して置換され、それでもなお同様の生物学的活性を保持し得ることが知られている。ある実施形態では、ハイドロパシー指標に基づいて改変を行うときには、ハイドロパシー指標が±2以内であるアミノ酸の置換が含まれる。ある実施形態では、±1以内であるアミノ酸の置換が含まれ、ある実施形態では、±0.5以内であるアミノ酸の置換が含まれる。
類似したアミノ酸の置換は、特に、本明細書に開示されるような、それにより作出される生物学的に機能性のタンパク質またはペプチドが免疫学的実施形態での使用に対して意図される場合に、親水性に基づいて効率的に行われ得ることも当該技術分野において理解されている。ある実施形態では、その隣接するアミノ酸の親水性により支配される、タンパク質の局所的な最大平均親水性は、その免疫原性および抗原性、すなわち、そのタンパク質の生物学的特性と相関がある。
以下に挙げる親水性値が上記アミノ酸残基に割り当てられている:アルギニン(+3.0);リジン(+3.0);アスパラギン酸(+3.0±1);グルタミン酸(+3.0±1);セリン(+0.3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0);スレオニン(−0.4);プロリン(−0.5±1);アラニン(−0.5);ヒスチジン(−0.5);システイン(−1.0);メチオニン(−1.3);バリン(−1.5);ロイシン(−1.8);イソロイシン(−1.8);チロシン(−2.3);フェニルアラニン(−2.5)およびトリプトファン(−3.4)。ある実施形態では、類似した親水性値に基づいて改変を行うときには、その親水性値が±2以内であるアミノ酸の置換が含まれ、ある実施形態では、±1以内であるアミノ酸の置換が含まれ、ある実施形態では、±0.5以内であるアミノ酸の置換が含まれる。また、親水性に基づいて一次アミノ酸配列からエピトープも同定し得る。これらの領域は「エピトープコア領域」とも呼ばれる。
保存的置換の例としては、1つの非極性(疎水性)アミノ酸残基、例えばイソロイシン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、アラニンもしくはメチオニンなどを別のアミノ酸残基に対して置換すること、1つの極性(親水性)アミノ酸残基を別のアミノ酸残基に対して、例えばアルギニンとリジンの間、グルタミンとアスパラギンの間、グリシンとセリンの間などで置換すること、1つの塩基性アミノ酸残基、例えばリジン、アルギニンもしくはヒスチジンなどを別のアミノ酸残基に対して置換すること、またはアスパラギン酸もしくはグルタミン酸のような1つの酸性残基を別のアミノ酸残基に対して置換することを含む。「保存的アミノ酸置換」という語句は、誘導体化されていない残基の代わりに化学的に誘導体化された残基の使用も包含するが、ただし、それはそのようなポリペプチドが、必要な生物活性を示す場合である。本発明に基づき有用であり得る、他の典型的なアミノ酸置換を下の表3に記載する。
Figure 2012521360
本発明の組成物の典型的な実施形態では、配列番号4に関して:
aa のアルキル、塩基性または酸性アミノ酸残基がSer、Thr、Ala、Gly、Leu、Ile、Val、Met、CIt、ホモシトルリン、OIc、Pro、Hyp、TIc、D−TIc、D−Pro、Guf、および4−アミノ−Phe、Thz、AIb、Sar、PIp、BIp、Phe、Tyr、Lys、HIs、Trp、Arg、Nαメチル−Arg;ホモアルギニン、1−Nal、2−Nal、Orn、D−Orn、Asn、Gln、Glu、Asp、α−アミノアジピン酸およびパラ−カルボキシル−フェニルアラニン;またはより具体的には、Xaa はAla、Ile、Lys、Orn、GluおよびAspから選択され;かつ/あるいは
aa およびXaa 14の酸性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Glu、Aspおよびα−アミノアジピン酸から選択され;かつ/あるいは
aa 15のアルキルまたは芳香族アミノ酸残基がAla、1−Nal、2−Nal、Phe、Tyr、Val、IleおよびLeuから選択され、またはより具体的には、Xaa 15のアミノ酸残基がPhe、AlaおよびIleから選択され;かつ/あるいは
aa 16の塩基性、アルキルまたは芳香族アミノ酸残基がLys、Orn、Dab、Dap1−Nal、2−Nal、Tyr、Phe、PIp、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、N−Me−Orn、アルファ−メチル−リジン、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、パラ−メチル−Phe、AMeF(アルファ−メチル−フェニルアラニン)およびホモPheから選択され;かつ/あるいは
aa 18およびXaa 30の塩基性または酸性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Lys、Arg、Orn、Glu、Asp、HIs、Trpおよび2−フェニル酢酸(Pac)から選択され;かつ/あるいは
aa 19、Xaa 20およびXaa 29の塩基性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Lys、Arg、HIs、Orn、D−Orn、Dab、Dap、1PIp、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、Nαメチル−Arg;ホモアルギニン、CIt、Nα−メチル−CIt、ホモシトルリン、Gufおよび4−アミノ−PheおよびN−Me−Ornから選択され;かつ/あるいは
aa 21のアルキルまたは芳香族アミノ酸残基がNle、Nva、Abu、Phe、Tyr、Asn、Gln、Met[O]、Val、Ile、Leu、Met[O]、Cha、Chg、Asn、Trp、パラ−メチル−Phe、アルファ−メチル−PheおよびホモPheから選択され;かつ/あるいは
aa 26、Xaa 27、Xaa 31およびXaa 34がそれぞれ独立して、1−Nal、2−Nal、Phe、TrpおよびTyrから選択され;かつ/あるいは
aa 36、Xaa 37およびXaa 38のアミノ酸残基が、存在すればそれぞれ独立して、Ala、Leu、Lys、Glu、Asp、Phe、Arg、Phe、Asp−アミド、AIb−アミド、Tyr、Ser−アミド、Thr−アミド、Glu、Glu−アミド、ベータ−AlaおよびN−Me−Alaから選択される。
いくつかの実施形態では、カルボキシ末端残基がアミド化される。例えば、いくつかのC末端アミド化の実施形態を表11、表12、表14、表16および表17に記載する。
組成物のいくつかの実施形態は、Xaa 35位を越えるC末端伸長を含む。いくつかの例を表15および表16に記載する。
毒素ペプチド類似体の効力、安定性、選択性および/または合成の容易さの向上に特定の有用性を有する本発明の組成物のある実施形態は、下の表4において配列番号4および天然ShK配列と比較してまとめたような置換を含む。
Figure 2012521360
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、配列番号:10、11、12、14、15、16、19〜29、31〜34、36〜50、52、54、55、56、59、60、61、63、65〜100、130〜140、142〜174、176〜254および257〜274から選択されるアミノ酸配列を含む、毒素ペプチド類似体を含む。
本明細書において上で述べたように、本発明に従って、本発明の組成物のペプチド部分を、既知の有機化学技術により1つ以上のアミノ酸残基において化学的に誘導体化し得る。「化学的誘導体」または「化学的に誘導体化された」は、官能性側基の反応により化学的に誘導体化された1つ以上の残基を有する対象ペプチドを指す。このような誘導体化された分子としては、例えば、遊離アミノ基が誘導体化されて、アミン塩酸塩、p−トルエンスルホニル基、カルボベンゾキシ基、t−ブチルオキシカルボニル基、クロロアセチル基またはホルミル基を形成する分子が挙げられる。遊離カルボキシル基は、誘導体化されて塩、メチルおよびエチルエステルもしくは他のタイプのエステル、またはヒドラジドを形成し得る。遊離ヒドロキシル基は、誘導体化されてO−アシルまたはO−アルキル誘導体を形成し得る。ヒスチジンのイミダゾール窒素は、誘導体化されてN−Im−ベンジルヒスチジンを形成し得る。また、LまたはD型を問わず20の標準アミノ酸の天然に存在するアミノ酸誘導体を1つ以上含むペプチドも化学的誘導体として含まれる。例えば、4−ヒドロキシプロリンをプロリンに対して置換し得る;5−ヒドロキシリジンをリジンに対して置換し得る;3−メチルヒスチジンをヒスチジンに対して置換し得る;ホモセリンをセリンに対して置換し得る;およびオルニチンをリジンに対して置換し得る。
いくつかの実施形態において、有用な誘導体化には、媒体とのコンジュゲーションがN末端の遊離アミノ基で起こらないようにペプチドのアミノ末端が化学的にブロックされているものが含まれる。このような修飾の他の有用な効果、例えば、酵素的タンパク質分解に対する毒素ペプチド類似体の感受性の低下もあり得る。N末端を置換アミンにアシル化または修飾する、あるいは別の官能基、例えば芳香族部分(例えば、インドール酸、ベンジル(BzlもしくはBn)、ジベンジル(DIBzlもしくはBn)またはベンジルオキシカルボニル(CbzまたはZ))、N,N−ジメチルグリシンまたはクレアチンなどで誘導体化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、アシル部分、例えば特に限定されないが、ホルミル、アセチル(Ac)、プロパノイル、ブタニル、ヘプタニル、ヘキサノイル、オクタノイルまたはノナノイルなどをペプチドのN末端と共有結合により連結してもよく、これにより、媒体とペプチドとのコンジュゲーションの間の不要な副反応を防ぐことができる。その他の典型的なN末端誘導体基としては、−NRR(−NH以外)、−NRC(O)R、−NRC(O)OR、−NRS(O)、−NHC(O)NHR、スクシンイミドまたはベンジルオキシカルボニル−NH−(Cbz−NH−)が挙げられ、ここでは、RおよびRがそれぞれ独立して水素または低級アルキルであり、かつフェニル環が、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、クロロおよびブロモから選択される1〜3個の置換基で置換されていてもよい。
いくつかの実施形態では、アミノ酸残基間の1つ以上のペプチジル[−C(O)NR−]連結(結合)を非ペプチジル連結で置き換え得る。典型的な非ペプチジル連結は、−CH−カルバマート[−CH−OC(O)NR−]、ホスホン酸、−CH−スルホンアミド[−CH−S(O)NR−]、尿素[−NHC(O)NH−]、−CH−第二級アミンおよびアルキル化ペプチド[Rが低級アルキルである−C(O)NR−]である。
いくつかの実施形態では、1つ以上の個々のアミノ酸残基を誘導体化し得る。以下に例として詳細に記載されるように、様々な誘導化剤が、選択された側鎖または末端残基と特異的に反応することが知られている。
リジニル残基およびアミノ末端残基は、コハク酸または他のカルボン酸無水物と反応し、これがリジニル残基の電荷を逆転させ得る。アルファ−アミノ含有残基を誘導体化するための他の適切な試薬としては、メチルピコリンイミダートのようなイミドエステル;ピリドキサールリン酸;ピリドキサール;クロロボロヒドリド;トリニトロベンゼンスルホン酸;O−メチルイソ尿素;2,4−ペンタンジオン;およびグリオキシル酸とのトランスアミナーゼ触媒反応が挙げられる。
アルギニル残基は、フェニルグリオキサール、2,3−ブタンジオン、1,2−シクロヘキサンジオンおよびニンヒドリンを含めた、いくつかの通常試薬のいずれか1つまたは組合せとの反応により修飾し得る。アルギニル残基の誘導体化では、グアニジン官能基が高pKaであるため、アルカリ性条件で反応を行う必要がある。さらに、上記試薬はアルギニンイプシロン−アミノ基のみならず、リジン基とも反応し得る。
チロシル残基の特異的修飾は、特に芳香族ジアゾニウム化合物またはテトラニトロメタンとの反応によるチロシル残基内へのスペクトル標識の導入という目的で、広く研究されてきた。N−アセチルイミジゾール(N−acetylImIdIzole)およびテトラニトロメタンを使用して、それぞれO−アセチルチロシル種および3−ニトロ誘導体を形成するのが最も一般的である。
カルボキシル側鎖基(アスパルチルまたはグルタミル)は、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリニル−(4−エチル)カルボジイミドまたは1−エチル−3−(4−アゾニア−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミドのようなカルボジイミド(R'−N=C=N−R')との反応により選択的に修飾し得る。さらに、アスパルチルおよびグルタミル残基を、アンモニウムイオンとの反応によりアスパラギニルおよびグルタミニル残基に変換し得る。
グルタミルおよびアスパラギニル残基は、対応するグルタミルおよびアスパルチル残基に脱アミド化し得る。あるいは、これらの残基を弱酸性条件下で脱アミド化する。上記残基のいずれの形態も本発明の範囲内にある。
システイニル残基は、アミノ酸残基または他の部分に置き換えて、ジスルフィド結合を除去するか、または逆に架橋を安定化することができる。(例えば、Bhatnagarら,J.Med.Chem.,39:3814−3819(1996)を参照されたい)。
二官能性物質による誘導体化は、ペプチドまたはその機能性誘導体を、不水溶性の支持基質または必要に応じて他の高分子媒体と架橋するのに有用である。一般に使用される架橋剤としては、例えば、1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(例えば、4−アジドサリチル酸とのエステル)、3,3'−ジチオビス(スクシンイミジルスルホナート)のようなジスクシンイミジルエステルを含めたホモ二官能性イミドエステル、およびビス−N−マレイミド−1,8−オクタンのような二官能性マレイミドが挙げられる。メチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミダート(propIoImIdate)のような誘導体化剤は、光の存在下で架橋を形成することができる光活性化可能な中間体を生じる。あるいは、例えば米国特許第3,969,287号;第3,691,016号;第4,195,128号;第4,247,642号;第4,229,537号;および第4,330,440号に記載のような、臭化シアン活性化糖質などの反応性の不水溶性基質および反応性基質をタンパク質固定化に使用する。
他の可能な修飾としては、プロリンおよびリジンのヒドロキシル化、セリルまたはスレオニル残基のヒドロキシル基のリン酸化、Cys中の硫黄原子の酸化、リジン、アルギニンおよびヒスチジン側鎖のアルファ−アミノ基のメチル化が挙げられる。(CreIghton,ProteIns:Structure and Molecule PropertIes(W.H.Freeman & Co.,San FrancIsco),79−86(1983))。
上記誘導体化の例は、網羅することを意図するものではなく、単なる具体例に過ぎない。
組成物の生成には、適用できる場合、適当なタンパク質精製技術も含まれ得る。本発明の組成物のいくつかの実施形態では、定量または検出を容易にするために適当な同位体標識(例えば、125I、14C、13C、35S、H、H、13N、15N、18O、17Oなど)を含むよう調製し得る。
半減期延長部分
任意で、分子の薬物動態プロファイルを治療の必要性に合わせて調節するために、本発明の組成物は様々な質量および構造の半減期延長部分を1つ以上含んでもよく、その1つまたは複数の半減期延長部分または部分は、毒素ペプチド類似体と共有結合により融合、付着、連結またはコンジュゲートし得る。「半減期延長部分」は、タンパク質分解または活性を減少させる他の化学修飾によるインビボ分解を阻止または軽減する、インビボ半減期または特に限定されないが、吸収率の増加のなどの他の薬物動態特性を増加させる、毒性を低下させる、免疫原性を低下させる、溶解性を向上させる、対象となる標的に対する毒素ペプチド類似体の生物学的活性および/または標的選択性を増大させる、および/または非コンジュゲート型の毒素ペプチド類似体と比べて製造可能性を高める分子を指す。本発明に従えば、半減期延長部分は薬学的に許容されるものである。
半減期延長部分は、本発明の組成物が、インビボでの腎臓ろ過による排除をブロックするのに十分な流体力学的サイズを得るように選択し得る。例えば、実質的に直鎖、分岐鎖(br)または樹状形態の高分子である半減期延長部分を選択し得る。あるいは、インビボにおいて本発明の組成物が血清タンパク質と結合して複合体を形成し、こうして形成された複合体が実質的な腎クリアランスを回避するように、半減期延長部分を選択し得る。半減期延長部分は、例えば、脂質;コレステロール類(ステロイドなど);炭水化物もしくはオリゴ糖;またはサルベージ受容体と結合する任意の天然もしくは合成のタンパク質、ポリペプチドもしくはペプチドであり得る。
使用し得る典型的な半減期延長部分半減期延長部分としては、本発明に従えば、免疫グロブリンFcドメインもしくはその一部分、または生物学的に適したポリマーもしくはコポリマー、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)もしくはポリプロピレングリコールのようなポリアルキレングリコール化合物が挙げられる。その他の適当なポリアルキレングリコール化合物としては、以下のタイプの荷電または中性ポリマー:デキストラン、ポリリジン、コロミン酸もしくは他の糖質系ポリマー、アミノ酸のポリマー、およびビオチン誘導体が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの単量体融合タンパク質の実施形態では、免疫グロブリン(軽鎖および重鎖を含む)またはその一部分、好ましくはヒト起源の免疫グロブリンを半減期延長部分として使用し得が、これには、例えばIgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4など(これらに限定されない)の任意の免疫グロブリンが含まれる。
半減期延長部分の他の例としては、本発明に従えば、エチレングリコールのコポリマー、プロピレングリコールのコポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/無水マレイン酸コポリマー、ポリアミノ酸(例えば、ポリリジンもしくはポリオルニチン)、デキストランn−ビニルピロリドン、ポリn−ビニルピロリドン、プロピレングリコールホモポリマー、プロピレンオキシドポリマー、エチレンオキシドポリマー、ポリオキシエチレン化ポリオール、ポリビニルアルコール、直鎖状もしくは分岐状グリコシル化鎖、ポリアセタール、長鎖脂肪酸、長鎖疎水性脂肪族類、またはポリシアル酸が挙げられる(例えば、PolyXen(商標)技術;その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、GregorIadIsら,ImprovIng the therapeutIc effIcacy of peptIdes and proteIns:a role for polysIalIc acIds,Intl.J.PharmaceutIcs,300:125−30(2005))。
組成物の他の実施形態では、半減期延長部分は、毒素ペプチド類似体のN末端と共有結合により連結された陰イオン荷電化学物質であり、この陰イオン荷電化学物質としては、特に限定されないがリン酸化チロシン、リン酸化セリン、p−ホスホノ(ジフルオロ−メチル)−フェニルアラニン(Pfp)、p−ホスホノ−メチル−フェニルアラニン(Pmp)、p−ホスファチジル−フェニルアラニン(Ppa)またはp−ホスホノ−メチルケト−フェニルアラニン(Pkp)が挙げられ、これらは共有結合により、任意で本明細書に記載のようにAEEAリンカーまたは他のリンカーを介して間接的に、毒素ペプチド類似体のN末端と連結し得る(Chandyら,Analogs of ShK toxIn and theIr uses In selectIve InhIbItIon of Kv1.3 potassIum channels,国際公開第2006/042151 A2号;Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);PennIngtonら,EngIneerIng a stable and selectIve peptIde blocker of the Kv1.3 channel In T lymphocytes,Molecular Pharmacology Fast Forward,2009年1月2日にdoI:10.1124/mol.108.052704として公開(2009)(これらはすべてその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい)。AEEAとは2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)酢酸(8−アミノ−3,6−ジオキサオクタン酸としても知られる)のことである。(例えば、Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005)を参照されたい)。
半減期延長部分の他の実施形態には、本発明に従えば、生理的条件下の温度、pHおよびイオン強度で長半減期血清タンパク質に対する結合親和性を有する、ペプチドリガンドまたは小(有機)分子リガンドが含まれる。例としては、アルブミン結合ペプチドもしくは小分子リガンド、トランスサイレチン結合ペプチドもしくは小分子リガンド、チロキシン結合グロブリン結合ペプチドもしくは小分子リガンド、抗体結合ペプチドもしくは小分子リガンド、または長半減期血清タンパク質に対する親和性を有する別のペプチドもしくは小分子リガンドが挙げられる。(例えば、Blaneyら,Method and composItIons for IncreasIng the serum half−lIfe of pharmacologIcally actIve agents by bIndIng to transthyretIn−selectIve lIgands,米国特許第5,714,142号;Satoら,Serum albumIn bIndIng moIetIes,米国特許出願公開第2003/0069395A1号;Jonesら,PharmaceutIcal actIve コンジュゲートs,米国特許第6,342,225号を参照されたい)。「長半減期血清タンパク質」は、いわゆる「担体タンパク質」(アルブミン、トランスフェリンおよびハプトグロビンなど)、フィブリノーゲンおよび他の血液凝固因子、補体成分、免疫グロブリン、酵素阻害物質、アンジオテンシンおよびブラジキニンのような物質の前駆体、ならびに他の多くの種類のタンパク質を含めた、哺乳動物血漿中に溶解している何百もの異なるタンパク質の1つである。本発明は、特に限定されないが本明細書に記載のような薬学的に許容される半減期延長部分の任意の単一種の使用、あるいは2つ以上の異なる半減期延長部分、例えばPEGと免疫グロブリンFcドメインもしくはFcのCH2ドメインのようなその一部分(例えば、FeIgeら,ModIfIed peptIdes as therapeutIc agents,米国特許第6,660,843号を参照されたい)、アルブミン(例えば、ヒト血清アルブミン(HSA);例えば、Rosenら,AlbumIn fusIon proteIns,米国特許第6,926,898号および米国特許出願公開第2005/0054051号;BrIdonら,ProtectIon of endogenous therapeutIc peptIdes from peptIdase actIvIty through コンジュゲーション to blood components,米国特許第6,887,470号を参照されたい)、トランスサイレチン(TTR;例えば、Walkerら,Use of transthyretIn peptIde/proteIn fusIons to Increase the serum half−lIfe of pharmacologIcally actIve peptIdes/proteIns,米国特許出願公開第2003/0195154 A1号;第2003/0191056 A1号を参照されたい)またはチロキシン結合グロブリン(TBG)などの組合せ、あるいは例えばSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422号として公開)(その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている、免疫グロブリン(軽鎖+重鎖)とFcドメイン(ヘテロ三量体の組合せ、いわゆる「ヘミボディ(hemIbody)」)のような組合せの使用を包含する。
毒素ペプチド類似体(1つまたは複数)と1つまたは複数の半減期延長部分とのコンジュゲーションは、毒素ペプチドのN末端および/またはC末端を介するか、あるいはF1が毒素ペプチド類似体のN末端の方により接近して連結される、その一次アミノ酸配列に関して介在性であり得る。
特に有用な半減期延長部分としては、免疫グロブリン(例えば、IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4を含めたヒト免疫グロブリン)である。「免疫グロブリン」という用語は、それぞれが軽鎖(LC)と共有結合で連結している2本の二量体化された重鎖(HC)を含む完全抗体;1本の二量体化されていない重鎖および共有結合で連結した軽鎖(HC+LC);またはキメラ免疫グロブリン(軽鎖+重鎖)−Fcヘテロ三量体(いわゆる「ヘミボディ(hemIbody)」)を包含する。
「抗体」または互換的に「Ab」は四量体糖タンパク質である。天然に存在する抗体では、各四量体は2つの同一のポリペプチド鎖対からなり、各対は、1つの約200アミノ酸(約25kDa)の「軽」鎖および1つの約440アミノ酸(約50〜70kDa)の「重」鎖を有する。各鎖のアミノ末端部分には、主として抗原認識に関与する約100〜110以上のアミノ酸からなる「可変」(「V」)領域が含まれる。各鎖のカルボキシ末端部分では、主としてエフェクター機能に関与する定常領域が定められている。可変領域は異なる抗体の間で異なっている。定常領域は異なる抗体の間で同じである。各重鎖または軽鎖の可変領域内には、抗原に対する抗体の特異性決定に役立つ3つの超可変小領域が存在する。超可変領域の間の可変ドメイン残基は、フレームワーク残基と呼ばれ、一般に異なる抗体の間でやや相同的である。免疫グロブリンは、その重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列によって異なるクラスに割り当てることができる。ヒト軽鎖はカッパ(κ)およびラムダ(λ)軽鎖に分類される。軽鎖および重鎖内では、可変領域と定常領域は約12以上のアミノ酸の「J」領域により連結され、さらに重鎖は約10以上のアミノ酸の「D」領域を含む。全般的には、Fundamental Immunology,第7章(Paul,W.編,第2版 Raven Press,N.Y.(1989))を参照されたい。本発明の範囲においては、「抗体」は、組換えにより作製された抗体およびグリコシル化を欠く抗体も包含する。
「軽鎖」または「免疫グロブリン軽鎖」という用語は、完全長軽鎖および結合特異性を付与するのに十分な可変領域配列を有するそのフラグメントを包含する。完全長軽鎖は、1つの可変領域ドメイン(V)および1つの定常領域ドメイン(C)を含む。軽鎖の可変領域ドメインはポリペプチドのアミノ末端にある。軽鎖にはカッパ鎖およびラムダ鎖がある。
「重鎖」または「免疫グロブリン重鎖」という用語は、完全長重鎖および結合特異性を付与するのに十分な可変領域配列を有するそのフラグメントを包含する。完全長重鎖は、1つの可変領域ドメイン(V)および3つの定常領域ドメイン(C1、C2およびC3)を含む。Vドメインはポリペプチドのアミノ末端にあり、Cドメインはカルボキシル末端にあり、C3はポリペプチドのカルボキシ末端に最も近い。重鎖はミュー(μ)、デルタ(Δ)、ガンマ(γ)、アルファ(α)およびイプシロン(ε)に分類され、それぞれIgM、IgD、IgG、IgAおよびIgEという抗体アイソタイプを定める。本発明の個々の実施形態では、重鎖は、IgG(IgG1、IgG2、IgG3およびIgG4サブタイプを含む)、IgA(IgA1およびIgA2サブタイプを含む)、IgMおよびIgEを含めた任意のアイソタイプであり得る。これらのいくつかは、サブクラスまたはアイソタイプ、例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2にさらに分かれ得る。異なるIgGアイソタイプは、異なるエフェクター機能(Fc領域により仲介される)、例えば抗体依存性細胞傷害(ADCC)および補体依存性細胞傷害(CDC)などを有し得る。ADCCでは、抗体のFc領域がナチュラルキラーおよびマクロファージのような免疫エフェクター細胞表面上のFc受容体(FcγR)と結合し、標的細胞の貪食または溶解を引き起こす。CDCでは、抗体が細胞表面で補体カスケードを誘起することにより、標的細胞を殺す。
「Fc領域」または本明細書において互換的に使用される「Fcドメイン」もしくは「免疫グロブリンFcドメイン」は、完全抗体においては抗体のC1およびC2ドメインを含む、2つの重鎖フラグメントを含む。この2つの重鎖フラグメントは、2つ以上のジスルフィド結合およびC3ドメインの疎水性相互作用により結び付けられている。
「サルベージ受容体結合エピトープ」という用語は、IgG分子(例えば、IgG、IgG、IgGまたはIgG)のインビボ血中半減期の増加に関与するIgG分子Fc領域のエピトープを指す。
「アロタイプ」とは、多くの場合は定常領域における、抗体配列のバリエーションのことであり、免疫原性になることができ、ヒトでは特定の対立遺伝子によりコードされている。5つのヒトIGHC遺伝子、IGHG1、IGHG2、IGHG3、IGHA2およびIGHE遺伝子に対するアロタイプが同定されており、それぞれG1m、G2m、G3m、A2mおよびEmアロタイプと命名されている。次の少なくとも18のGmアロタイプが知られている:nG1m(1)、nG1m(2)、G1m(1、2、3、17)またはG1m(a、x、f、z)、G2m(23)またはG2m(n)、G3m(5、6、10、11、13、14、15、16、21、24、26、27、28)またはG3m(b1、c3、b5、b0、b3、b4、s、t、g1、c5、u、v、g5)。2つのA2mアロタイプ、A2m(1)およびA2m(2)が存在する。
抗体の構造および生成の詳細な説明に関しては、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、Roth,D.B.およびCraIg,N.L.,Cell,94:411−414(1998)を参照されたい。簡潔には、重鎖および軽鎖免疫グロブリン配列をコードするDNA生成のプロセスは、主として発達中のB細胞内で起こる。様々な免疫グロブリン遺伝子セグメントの再編成および連結前は、V、D、Jおよび定常(C)遺伝子セグメントは一般に、単一染色体上で比較的近接して見られる。B−細胞分化の間に、V、D、J(または、軽鎖遺伝子の場合、VおよびJのみ)遺伝子セグメントの適当な各ファミリーメンバーの1つが組み合わさって、機能的に再編成された重鎖および軽鎖免疫グロブリン遺伝子の可変領域を形成する。この遺伝子セグメント再編成のプロセスは逐次的であると思われる。最初に重鎖DとFの連結が生じ、次いで、重鎖VとDJの連結および軽鎖VとJの連結が起こる。V、DおよびJセグメントの再編成に加え、軽鎖のVセグメントとJセグメントが連結され、重鎖のDセグメントとJセグメントが連結される位置における様々な組換えにより、免疫グロブリン重鎖および軽鎖の一次レパートリーにおけるさらなる多様性が生じる。軽鎖におけるこのようなバリエーションは、V遺伝子セグメントの最後のコドンおよびJセグメントの最初のコドン内で生じる。連結における同様の不正確性が重鎖染色体上でDセグメントとJセグメントとの間に生じ、10ヌクレオチドにも及び得る。さらに、D遺伝子セグメントとJ遺伝子セグメントの間およびV遺伝子セグメントとD遺伝子セグメントの間に、ゲノムDNAにコードされていないヌクレオチドがいくつか挿入され得る。これらのヌクレオチドの付加は、N領域多様性として知られている。可変領域遺伝子セグメントにおける上記再編成および上記連結中に生じ得る可変的な組換えの最終的な効果は、一次抗体レパートリーの生成である。
「超可変」領域という用語は、抗原結合に関与する抗体のアミノ酸残基を指す。超可変領域は、相補性決定領域またはCDR[すなわち、Kabatら,Sequences of ProteIns of ImmunologIcal Interest,第5版 PublIc Health ServIce,NatIonal InstItutes of Health,Bethesda,Md.(1991)による記載のように、軽鎖可変ドメインの残基24〜34(L1)、50〜56(L2)および89〜97(L3)、ならびに重鎖可変ドメインの残基31〜35(H1)、50〜65(H2)および95〜102(H3)]由来のアミノ酸残基を含む。単一のCDRでも抗原を認識しこれと結合し得るが、すべてのCDRを含んだ全抗原結合部位よりも親和性は低い。
超可変「ループ」由来の残基の別の定義がChothIaら,J.Mol.BIol.196:901−917(1987)により、軽鎖可変ドメインの残基26〜32(L1)、50〜52(L2)および91〜96(L3)、ならびに重鎖可変ドメインの残基26〜32(H1)、53〜55(H2)および96〜101(H3)のように記載されている。
「フレームワーク」または「FR」残基とは、超可変領域残基以外の可変領域残基のことである。
「抗体フラグメント」は、インタクトな完全長抗体の一部分、好ましくはインタクト抗体の抗原結合領域または可変領域を含む。抗体フラグメントの例としては、Fab、Fab'、F(ab')およびFvフラグメント;ダイアボディ;線状抗体(Zapataら,ProteIn Eng.,8(10):1057−1062(1995));一本鎖抗体分子;および抗体フラグメントから形成される多重特異性抗体が挙げられる。
抗体のパパイン消化により、「Fab」フラグメントと呼ばれる2つの同一の抗原結合フラグメントが生じ、これらはそれぞれ単一の抗原結合部位と、定常領域を含む残存「Fc」フラグメントとを有する。Fabフラグメントは、すべての可変ドメイン、ならびに軽鎖定常ドメインおよび重鎖の第一定常ドメイン(CH1)を含む。Fcフラグメントは糖質を提示し、1つの抗体クラスを別のクラスから区別する多くの抗体エフェクター機能(補体および細胞受容体との結合など)に関与する。
ペプシン処理により、抗体のVHおよびVLドメインを含む2つの「一本鎖Fv」または「scFv」抗体フラグメントを有するF(ab')フラグメントが生じ、ここでは、これらのドメインが単一のポリペプチド鎖中に存在する。Fabフラグメントは、抗体ヒンジ領域由来の1つ以上のシステインを含む重鎖CH1ドメインのカルボキシ末端に、数個の追加の残基を含むことにより、Fab'フラグメントとは異なる。Fvポリペプチドは、Fvが抗体結合のための所望の構造を形成することを可能にするポリペプチドリンカーを、VHドメインとVLドメインの間にさらに含むことが好ましい。scFvの概説に関しては、Pluckthun In The Pharmacology of Monoclonal AntIbodIes,第113巻,RosenburgおよびMoore編,SprInger−Verlag,New York,pp.269−315(1994)を参照されたい。
「Fabフラグメント」は1本の軽鎖と1本の重鎖のC1および可変領域とからなる。Fab分子の重鎖は別の重鎖分子とジスルフィド結合を形成することができない。
「Fab'フラグメント」は、1本の軽鎖と1本の重鎖の一部分とを含み、この重鎖がVドメインおよびC1ドメイン、さらにはC1ドメインとC2ドメインの間の領域も含んでいるため、2つのFab'フラグメントの2本の重鎖間で鎖間ジスルフィド結合を形成して、F(ab')分子を形成することができる。
「F(ab')フラグメント」は、2本の軽鎖と2本の重鎖とを含み、この重鎖がC1ドメインとC2ドメインの間の定常領域の一部分を含むため、2本の重鎖の間で鎖間ジスルフィド結合が形成される。したがって、F(ab')フラグメントは、2本の重鎖間のジスルフィド結合により結び付いた2つのFab'フラグメントからなる。
「Fv」は、完全な抗原認識および抗原結合部位を含む最小限の抗体フラグメントである。この領域は、非共有結合により強く会合した1本の重鎖可変ドメインと1本の軽鎖可変ドメインの二量体からなる。この立体配置において、各可変ドメインの3つのCDRが相互作用し、VH VL二量体の表面上の抗原結合部位が定められる。単一の可変ドメイン(または抗原に特異的な3つのCDRのみを含む、Fvの半分)は、抗原を認識しそれと結合する能力を有するが、全結合部位よりも親和性は低い。
「一本鎖抗体」とは、重鎖および軽鎖可変領域が柔軟なリンカーで連結されて単一のポリペプチド鎖を形成し、これが抗原結合領域を形成しているFv分子のことである。一本鎖抗体については、国際特許出願公開第88/01649号および米国特許第4,946,778号および同第5,260,203において詳細に論じられており、その開示はその内容全体が参照により組み込まれる。
「一本鎖Fv」または「scFv」抗体フラグメントは、抗体のVおよびVドメインを含み、これらのドメインは単一のポリペプチド鎖内に存在し、またVドメインとVドメインの間に、Fvが抗原結合のための所望の構造を形成することを可能にするポリペプチドリンカーを任意に含む(BIrdら,ScIence 242:423−426,1988 およびHustonら,Proc.Natl.Acad.ScI.USA 85:5879−5883,1988)。「Fd」フラグメントはVおよびC1ドメインからなる。
「ダイアボディ」という用語は、2つの抗原結合部位を有する小型の抗体フラグメントを指し、このフラグメントは、同一ポリペプチド鎖(VHVL)内の軽鎖可変ドメイン(VL)と連結された重鎖可変ドメイン(VH)を含む。同一鎖上において2つのドメイン間で対形成できない程度の短いリンカーを用いて、ドメインを強制的に別の鎖の相補的ドメインと対形成させ、2つの抗原結合部位を作出する。ダイアボディについては、例えば、欧州特許第404,097号;国際公開第93/11161号;およびHollIngerら,Proc.Natl.Acad.ScI.USA,90:6444−6448(1993)においてより完全に記載されている。
「ドメイン抗体」とは、重鎖可変領域または軽鎖可変領域のみを含む、免疫学的に機能性の免疫グロブリンフラグメントのことである。いくつかの場合では、2つ以上のV領域をペプチドリンカーにより共有結合的に連結して、二価ドメイン抗体を作出する。二価ドメイン抗体の2つのV領域は、同じかまたは異なる抗原を標的とし得る。
「DNP」または「ジニトロフェノール」という用語は、本明細書においては互換的に使用され、抗原2,4−ジニトロフェノールを表す。「抗DNP」または「αDNP」または「aDNP」は、本明細書においては、DNPと特異的に結合する抗原結合タンパク質、例えば、抗体または抗体フラグメントを指すために互換的に使用される。
「KLH」または「キーホールリンペットヘモシアニン」という用語は、本明細書においては互換的に使用され、Imject(登録商標)MarIculture Keyhole LImpet hemocyanIn(mcKLH;PIerce BIotechnology,Rockford,IL)を表す。製造業者によれば、mcKLHは、野生集団から採取されたものではなく、海洋養殖で育成された軟体動物のスカシガイ(Megathura crenulata)(キーホールリンペット(keyhole lImpet))の厳選された集団から収集されたものであり;KLHは高い分子質量を有し(4.5×10〜1.3×10ダルトンの350および390kDaサブユニットの混合凝集体)、BSAまたはオボアルブミンよりも強い免疫応答を誘発する。「抗KLH」または「αKLH」または「aKLH」は、本明細書においては、KLHと特異的に結合する抗原結合タンパク質、例えば、抗体または抗体フラグメントを指すために互換的に使用される。
「エピトープ」という用語は、抗原結合タンパク質(例えば、抗体)が結合する分子の一部分のことである。この用語は、抗体のような抗原結合タンパク質またはT細胞受容体と特異的に結合することができる任意の決定基を包含する。エピトープは連続または不連続(例えば、単一鎖ポリペプチドにおいて、ポリペプチド配列中では互いに隣接していないが、分子という枠において抗原結合タンパク質と結合するアミノ酸残基)であり得る。ある実施形態では、エピトープは、それが抗原結合タンパク質を生成するのに使用されるエピトープと同様の三次元構造を含むが、抗原結合タンパク質を生成するのに使用されるそのエピトープ中に見られるアミノ酸残基を全く含まないか、またはその一部のみを含むという点で模倣性であり得る。エピトープはタンパク質上に存在する場合が最も多いが、核酸のような他の種類の分子上に存在し得る場合もある。エピトープ決定基は、化学的に活性な、アミノ酸、糖側鎖、ホスホリルまたはスルホニル基のような表面分子集団を含んでいてもよく、特定の三次元構造特性および/または特定の荷電特性を有していてもよい。一般に、特定の標的抗原に特異的な抗体は、タンパク質および/または巨大分子の複雑な混合物中の標的抗原上のエピトープを優先的に認識する。
「同一性」という用語は、配列を整列させて比較することにより決定される、2つ以上のポリペプチド分子または2つ以上の核酸分子の間の関係を指す。「パーセント同一性」は、比較分子中のアミノ酸またはヌクレオチド間で一致する残基のパーセントを意味し、比較分子中で最小のものの大きさに基づき計算される。こうした計算では、特定の数学的モデルまたはコンピュータプログラム(すなわち、「アルゴリズム」)により、配列比較におけるギャップ(存在する場合)に対処しなければならない。配列比較される核酸またはポリペプチドの同一性を計算するために使用し得る方法としては、ComputatIonal Molecular BIology,(Lesk,A.M.編),1988,New York:Oxford UnIversIty Press;BIocomputIng InformatIcs and Genome Projects,(SmIth,D.W.編),1993,New York:AcademIc Press;Computer AnalysIs of Sequence Data,Part I,(GrIffIn,A.M.およびGrIffIn,H.G.編),1994,New Jersey:Humana Press;von HeInje,G.,1987,Sequence AnalysIs In Molecular BIology,New York:AcademIc Press;Sequence AnalysIs PrImer,(GrIbskov,M.およびDevereux,J.編),1991,New York:M.Stockton Press;ならびにCarIlloら,1988,SIAM J.ApplIed Math.48:1073に記載されている方法が挙げられる。例えば、配列同一性を、2つのポリペプチドのアミノ酸の位置の類似性を比較するために一般的に用いられる標準的方法により決定し得る。BLASTまたはFASTAのようなコンピュータプログラムを用いて、2つのポリペプチドまたは2つのポリヌクレオチドの配列を、それぞれの残基の最適マッチングに関して(一方または両方の配列の完全長にわたって、または一方もしくは両方の配列のあらかじめ決められた部分にわたって)配列比較する。これらのプログラムは、デフォルト開始ペナルティおよびデフォルトギャップペナルティを与え、コンピュータプログラムと併せてPAM250のようなスコア行列[標準的なスコア行列;Dayhoffら,In Atlas of ProteIn Sequence and Structure,第5巻,supp.3(1978)を参照されたい]を使用し得る。そして、例えば、パーセント同一性を以下のように計算することができる:同一マッチの総数に100を乗じ、次いで、マッチスパン中の長い方の配列の長さの合計および2つの配列を配列比較するために長い方の配列に挿入したギャップ数で割る。パーセント同一性を計算する際には、配列間で最大のマッチが得られるように、比較する配列を整列させる。
GCGプログラムパッケージは、パーセント同一性を決定するために使用し得るコンピュータプログラムであり、このパッケージにはGAPが含まれる(Devereuxら,1984,Nucl.AcId Res.12:387;GenetIcs Computer Group,UnIversIty of WIsconsIn,MadIson,WI)。コンピュータアルゴリズムであるGAPを用いて、パーセント配列同一性を決定する2つのポリペプチドまたは2つのポリヌクレオチドを配列比較する。それぞれのアミノ酸またはヌクレオチドの最適マッチに関して配列を比較する(アルゴリズムにより決定される「マッチスパン」)。ギャップ開始ペナルティ(平均対角の3倍として計算され、ここでは「平均対角」とは、使用される比較行列の対角の平均であり;「対角」とは、特定の比較行列により完全なアミノ酸マッチそれぞれに割り当てられるスコアまたは数値のことである)およびギャップ伸長ペナルティ(通常、ギャップ開始ペナルティの10分の1である)、ならびにPAM250またはBLOSUM62のような比較行列をアルゴリズムと併せて使用する。ある実施形態では、標準的な比較行列(PAM250比較行列に関しては、Dayhoffら,1978,Atlas of ProteIn Sequence and Structure 5:345−352;LOSUM62比較行列に関しては、HenIkoffら,1992,Proc.Natl.Acad.ScI.U.S.A.89:10915−10919を参照されたい)もアルゴリズムにより使用される。
GAPプログラムを用いた、ポリペプチドまたはヌクレオチド配列のパーセント同一性決定のための推奨されるパラメーターは以下のものを含む:
アルゴリズム:Needlemanら,1970,J.Mol.BIol.48:443−453;
比較行列:HenIkoffら,1992,(上記)のBLOSUM 62;
ギャップペナルティ:12(ただし、エンドギャップに対するペナルティなし)
ギャップ長ペナルティ:4
同一性の閾値:0
2つのアミノ酸配列を配列比較するための特定の配列比較スキームは、2つの配列の短い領域のみのマッチングを生じ得、この短い配列比較領域は、2つの完全長配列の間に有意な関係がなくても、非常に高い配列同一性を有し得る。したがって、必要であれば、目的ポリペプチドの少なくとも50の隣接アミノ酸にわたる配列比較が得られるように、選択された配列比較法(GAPプログラム)を調節し得る。
「修飾」という用語は、本発明の抗体および抗体フラグメントを含めた免疫グロブリンとの連結において使用される場合、1つ以上のアミノ酸改変(置換、挿入または削除を含む);化学修飾;治療または診断剤とのコンジュゲーションによる共有結合的修飾;標識(例えば、放射性核種または様々な酵素による);PEG化(ポリエチレングリコールによる誘導体化)のような共有結合によるポリマー付加;および非天然アミノ酸の化学合成による挿入または置換を包含するが、これらに限定されない。
「誘導体」という用語は、本発明の範囲内の免疫グロブリン(抗体および抗体フラグメントを含む)に関連して使用される場合、治療または診断剤とのコンジュゲーション、標識(例えば、放射性核種または様々な酵素による)、PEG化(ポリエチレングリコールによる誘導体化)のような共有結合によるポリマー付加および非天然アミノ酸の化学合成による挿入または置換により、共有結合的に修飾された免疫グロブリンタンパク質を指す。本発明の誘導体は、本発明の非誘導体化分子の結合特性を保持する。
本発明のいくつかの実施形態では、半減期延長部分は、免疫グロブリンFcドメイン(例えば、アロタイプIgG1、IgG2、IgG3もしくはIgG4のFcを含めたヒト免疫グロブリンFcドメイン)またはその一部分(例えば、FcドメインのCH2ドメイン)、ヒト血清アルブミン(HSA)、あるいはポリ(エチレングリコール)(PEG)、特に分子量約1000Da〜約10000DaのPEGである。
一価二量体または二価二量体Fc−毒素ペプチド類似体融合体は、本発明の組成物の有用な実施形態である。「一価二量体」Fc−毒素ペプチド類似体融合体または互換的に「一価二量体」または互換的に「一価ヘテロ二量体」とは、二量体化Fcドメインの一方のみとコンジュゲートされた毒素ペプチド類似体を含むFc−毒素ペプチド類似体融合体のことである(例えば、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号およびSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422号として公開)(共にその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)の図2Bに模式的に示されている)。「二価二量体」Fc−毒素ペプチド類似体融合体または互換的に「二価二量体」または互換的に「二価ホモ二量体」とは、それぞれが別々に毒素ペプチド類似体とコンジュゲートされた二量体化Fcドメインの両方を有するFc−毒素ペプチド類似体融合体のことである(例えば、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号およびSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422号として公開)の図2Cに模式的に示されている)。
免疫グロブリンFcドメインはFcバリアントを含み、これらは本発明の範囲内の適当な半減期延長部分である。サルベージ受容体との結合が維持される限り、本発明に従って天然Fcを大幅に改変しFcバリアントを形成し得る;例えば、国際公開第97/34631号、同第96/32478号および同第04/110472号を参照されたい。このようなFcバリアントでは、本発明の融合分子に必要とされない構造的特性または機能的活性をもたらす、天然Fcの1つ以上の部位を除去し得る。こうした部位は、例えば、残基の置換もしくは削除、その部位への残基の挿入、またはその部位を含む部分の切断により除去し得る。挿入または置換される残基は、ペプチド模倣物またはD−アミノ酸のような改変アミノ酸であってもよい。Fcバリアントは多くの理由で望ましいものであり得るが、その理由のうちのいくつかを以下に記載する。典型的なFcバリアントは次のような分子および配列を含む:
1.ジスルフィド結合形成に関与する部位が除去されている。こうした除去により、本発明の分子を生成するために使用する宿主細胞中に存在する他のシステイン含有タンパク質との反応を回避することができる。この目的で、N末端のシステイン含有セグメントを切断するか、またはシステイン残基を削除するもしくは他のアミノ酸(例えば、アラニル、セリル)で置換することができる。具体的には、配列番号278のN末端の20アミノ酸セグメントを切断するか、または配列番号278の7および10位のシステイン残基を削除もしくは置換することができる。システイン残基が除去された場合でも、単一鎖Fcドメインは依然として、非共有結合により結び付ついた二量体Fcドメインを形成し得る。
2.選択された宿主細胞との適合性が増すように天然Fcが改変されている。例えば、典型的な天然FcのN末端近くのPAジペプチド配列は、プロリンイミノペプチダーゼのような大腸菌(E.colI)の消化酵素により認識され得るが、これを除去することができる。また、特に、分子が大腸菌(E.colI)のような細菌細胞内で組換えにより発現される場合、N末端メチオニン残基を付加することもできる。配列番号278(図27A〜B)のFcドメインがこのようなFcバリアントの1つである。
3.選択された宿主細胞内で発現される際のN末端の不均一性を防ぐために、天然FcのN末端の一部分が除去されている。この目的で、N末端の最初の20アミノ酸残基のいずれか、特に1、2、3、4および5位の残基を除去することができる。
4.1つ以上のグリコシル化部位が除去されている。通常にグリコシル化されている残基(例えば、アスパラギン)は、細胞溶解反応をもたらし得る。このような残基は、削除するか、または非グリコシル化残基(例えば、アラニン)で置換することができる。
5.C1q結合部位のような、補体との相互作用に関与する部位が除去されている。例えば、ヒトIgG1のEKKトリペプチド配列を削除または置換することができる。補体動員は本発明の分子に有利でない場合があるため、このようなFcバリアントでそれを回避することができる。
6.サルベージ受容体以外のFc受容体との結合に影響を与える部位が除去されている。天然Fcは、本発明の融合分子に必要ではない、特定の白血球細胞と相互作用するための部位を有し得るため、これを除去することができる。
7.ADCC部位が、ADCCエフェクター機能を低下させるか、もしくは消去するために除去されている、またはADCCエフェクター機能増強のために、非フコシル化または脱フコシル化により修飾されている。ADCC部位は当該技術分野で公知であり;IgG1のADCC部位に関しては、例えば、Molec.Immunol.29(5):633−9(1992)を参照されたい。また、この部位は本発明の融合分子に必要ではないため、必要に応じて、除去するかまたはADCCエフェクター機能のために増強することができる。(IIdaら,Two mechanIsms of the enhanced antIbody−dependent cellular cytotoxIcIty(ADCC)effIcacy of non−fucosylated therapeutIc antIbodIes In human blood,BMC Cancer 9:58 doI:10.1186/1471−2407−9−58(2009)を参照されたい)。
8.天然Fcが非ヒト抗体由来である場合、その天然Fcをヒト化することができる。通常、天然Fcをヒト化するためには、非ヒト天然Fc中の選択された残基を、ヒト天然Fcでは通常見られない残基で置換する。抗体ヒト化の技術は当該技術分野で公知である。9.米国特許第7,442,778B2号に開示されているように、免疫グロブリンFcドメインのループ領域内の1つまたは複数の内部コンジュゲーション部位に1つ以上の毒素ペプチド類似体配列を挿入することができる。「ループ」領域または「Fcループ」領域という用語は、ループ領域由来の一次構造のN末端およびC末端側で直接、α−へリックスまたはβ−シートのような二次構造を含む2つの領域を連結する、アミノ酸残基の一次配列を指す。例としては、CH2またはCH3ループ領域が挙げられるが、これらに限定されない。ループ領域は、それ自体は二次構造を含まないが、二次以上のタンパク質構造に影響または寄与し得ることを当業者は理解する。「内部」コンジュゲーション部位という用語は、1つまたは複数の毒素ペプチド類似体部分が非末端性である、すなわち、Fcドメインのα−アミノ部位またはα−カルボキシ部位を介しないことを意味するが、任意に、FcドメインのN末端および/またはC末端において末端にコンジュゲートされた追加部分も存在し得る。(例えば、本明細書の実施例11、実施例12、表4Hおよび表4Lを参照されたい)。
10.適当な長さで中性電荷のリンカー、例えば「L25」(GGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGS;配列番号293)または「L20」(GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS;配列番号86)などを、Fcドメインの1つの単量体のC末端と第二Fcドメイン単量体のN末端との間で共有結合により融合させ、毒素ペプチド類似体を、第一Fcドメイン単量体のN末端または第二Fcドメイン単量体のC末端、あるいは第一および/または第二Fcドメイン単量体のループ領域内に融合させることができる。このような分子は、細菌または哺乳動物細胞内で組換えにより発現されて、Fc単量体間に典型的なジスルフィド結合形成を有するバリアント「一価二量体」Fc−毒素ペプチド類似体融合体を生成し得る。(例えば、本明細書の実施例13を参照されたい)。
Fcバリアントの他の例としては、以下のものが挙げられる:配列番号278において、15位のロイシンをグルタミン酸で;99位のグルタミン酸をアラニンで;ならびに101および103位のリジンをアラニンでそれぞれ置換し得る。さらに、フェニルアラニン残基で1つ以上のチロシン残基を置き換え得る。本発明の目的のために、バリアントFcドメインは単量体免疫グロブリン重鎖、抗体またはヘテロ三量体ヘミボディ(hemIbody)(LC+HC+Fc)の一部でもあり得る。
別の半減期延長部分は、サルベージ受容体と結合することができるタンパク質、ポリペプチド、ペプチド、抗体、抗体フラグメントまたは小分子(例えば、ペプチド模倣化合物)であり得る。例えば、Prestaらに対して1998年4月14日に発行された米国特許第5,739,277号に記載のようなポリペプチドを半減期延長部分として使用し得る。ペプチドは、FcRnサルベージ受容体との結合に関してファージディスプレイにより選択することもできる。このようなサルベージ受容体結合化合物も「半減期延長部分」の意味に包含され、本発明の範囲内にある。上記半減期延長部分は、半減期の増加(例えば、プロテアーゼにより認識される配列の避けることによる)および免疫原性の減少(例えば、抗体ヒト化において見出されるような、非免疫原性の配列を優先することによる)に関して選択しなければならない。
上記のように、ポリマー性半減期延長部分も使用し得る。半減期延長部分として有用な化学的部分を付加するための様々な手段が現在利用可能であり、例えば、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、「N−TermInally ChemIcally ModIfIed ProteIn ComposItIons and Methods」という題名の特許協力条約(「PCT」)国際公開第WO96/11953号を参照されたい。このPCT出願では、特にタンパク質N末端への水溶性ポリマーの選択的付加が開示されている。
本発明の組成物いくつかの実施形態では、ポリマー性半減期延長部分は、毒素ペプチド類似体のN末端、C末端において、または1つ以上の介在側鎖において共有結合により連結されたポリエチレングリコール(PEG)である。本発明の組成物のいくつかの実施形態には、非PEG半減期延長部分もしくは毒素ペプチド類似体、またはこれらの任意の組合せとコンジュゲートされた1つ以上のPEG部分がさらに含まれる。例えば、本発明の組成物中のFcドメインまたはその一部分は、還元的アルキル化のプロセスによりモノ−ペグ化、ジ−ペグ化または多−ペグ化し得る。
タンパク質およびペプチドとポリ(エチレングリコール)(PEG)との共有結合コンジュゲーションは、治療用タンパク質のインビボ循環血中半減期を著しく延長するための方法として広く認められてきた。PEG化は、主に腎クラランスを遅らせることによりこの効果をもたらすが、これはPEG部分がタンパク質の流体力学的半径を大幅に増加させるからである。(ZalIpsky,S.ら,Use of functIonalIzed poly(ethylene glycol)s for modIfIcatIon of polypeptIdes.,In poly(ethylene glycol)chemIstry:BIotechnIcal and bIomedIcal applIcatIons.,J.M.HarrIs編,Plenum Press:New York.,347−370(1992))。タンパク質およびペプチドのPEG化によりしばしばもたらされる、さらなる利益としては、溶解性の増加、タンパク質分解に対する耐性および治療用ポリペプチドの免疫原性の減少が挙げられる。タンパク質PEG化の利点は、PEG−アデノシンデアミナーゼ(Adagen(商標)/Enzon Corp.)、PEG−L−アスパラギナーゼ(Oncaspar(商標)/Enzon Corp.)、PEG−インターフェロンα−2b(PEG−Intron(商標)/ScherIng/Enzon)、PEG−インターフェロンα−2a(PEGASYS(商標)/Roche)およびPEG−G−CSF(Neulasta(商標)/Amgen)ならびに臨床試験中の他の多くのものを含めたいくつかのペグ化タンパク質の商品化によって証明される。
「ペグ化ペプチド」または「ペグ化タンパク質」は、ペプチド自体のアミノ酸残基またはペプチドの残基と共有結合したペプチジルもしくは非ペプチジルリンカーと共有結合しているポリエチレングリコール(PEG)部分を有するペプチドを意味する。
「ポリエチレングリコール」または「PEG」は、ポリアルキレングリコール化合物、あるいはカップリング剤、またはカップリングもしくは活性化部分による(例えば、アルデヒド、ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジド、チオール、トリフラート、トレシラート、アジルジン(azIrdIne)、オキシラン、オルトピリジルジスルフィド、ビニルスルホン、ヨードアセトアミドまたはマレイミド部分による)誘導体化によるかまたはそれによらない、その誘導体を意味する。本発明に従えば、有用なPEGとしては、実質的に直線状の直鎖PEG、分岐PEG(brPEG)または樹状PEGが挙げられる。(例えば、MerrIll,米国特許第5,171,264号;HarrIsら,MultIarmed,monofunctIonal,polymer for couplIng to molecules and surfaces,米国特許第5,932,462号;Shen,N maleImIdyl polymer derIvatIves,米国特許第6,602,498号を参照されたい)。
簡潔には、PEG基は一般に、PEG部分上の反応基(例えば、アルデヒド、アミノ、チオールまたはエステル基)から本発明の化合物上の反応基(例えば、アルデヒド、アミノまたはエステル基)に及ぶアシル化または還元的アルキル化(または還元的アミノ化)を介して、本発明の組成物のペプチド部分に付加される。
合成ペプチドのPEG化に有効な方法は、それぞれ互いに相手に対して反応性である特有の官能性を有するペプチドとPEG部分を、溶液中でのコンジュゲート結合形成により結合させることからなる。ペプチドは、従来の固相合成法(例えば、本明細書の図5および6ならびに添付の文を参照されたい)により容易に調製し得る。ペプチドを特定部位の適当な官能基で「予め活性化」させる。PEG部分との反応の前に、前駆体を精製して十分に特徴付けする。ペプチドとPEGとの連結は通常、水相において起こり、逆相分析用HPLCにより容易にモニターし得る。ペグ化ペプチドは容易に、調製用HPLCにより精製し、分析用HPLC、アミノ酸分析およびレーザー脱離質量分析により特徴付け得る。
PEGはよく知られた水溶性ポリマーであり、市販であるか、または当該技術分野で公知の方法に従って、エチレングリコールの開環重合により調製し得る(SandlerおよびKaro,Polymer SynthesIs,AcademIc Press,New York,第3巻,p138−161)。本出願では、「PEG」という用語は、大きさまたはPEG末端での修飾に関係なく単官能、二官能または多官能型の任意のポリエチレングリコール分子を包含するために広く使用され、式:
X−O(CHCHO)n−1CHCHOH (I)
により表すことができ、上式中、nは20〜2300であり、かつXはHまたは末端修飾、例えばC1〜4アルキルである。
いくつかの有用な実施形態では、本発明で使用するPEGは、一端がヒドロキシまたはメトキシで終わる、すなわち、XがHまたはCH(「メトキシPEG」)である。PEGのもう一端は、式(I)ではOHで終わるように示されているが、エーテル酸素結合、アミン結合またはアミド結合を介して活性化部分に共有結合的に付加されることに留意する。化学構造において使用される場合、「PEG」という用語は、示されるヒドロキシル基の水素がなく、酸素がリンカーの遊離炭素と反応してエーテル結合を形成するために利用可能な状態になっている、上式(I)を包含する。より具体的には、PEGをペプチドとコンジュゲートするために、ペプチドは「活性化」型のPEGと反応しなければならない。活性化PEGは以下の式:
(PEG)−(A) (II)
により表すことができ、上式中、PEG(上で定義される)は活性化部分(A)の炭素原子と共有結合してエーテル結合、アミン結合またはアミド結合を形成し、かつ(A)は、ペプチドのアミノ酸残基上のアミノ、アジド、アルキン、イミノ、マレイミド、N−スクシンイミジル、カルボキシル、アミノオキシ、セレノもしくはチオール基またはペプチド、例えば毒素ペプチド類似体と共有結合したリンカー部分と反応し得る、反応基を含む。
活性化PEGの調製および生物学的に活性なペプチドとのコンジュゲーションのための技術は当該技術分野で公知である。(例えば、米国特許第5,643,575号,第5,919,455号,第5,932,462号および第5,990,237号;KInstlerら,N−termInally chemIcally modIfIed proteIn composItIons and methods,米国特許第5,985,265号および第5,824,784号;Thompsonら,PEGylatIon of polypeptIdes,欧州特許第0575545B1号;PetIt,SIte specIfIc proteIn modIfIcatIon,米国特許第6,451,986号および第6,548,644号;S.Hermanら,Poly(ethylene glycol)wIth reactIve endgroups:I.ModIfIcatIon of proteIns,J.BIoactIve CompatIble Polymers,10:145−187(1995);Y.Luら,Pegylated peptIdes III:SolId−phase synthesIs wIth PEGylatIng reagents of varyIng molecular weIght:synthesIs of multIply PEGylated peptIdes,ReactIve Polymers,22:221−229(1994);A.M.FelIxら,PEGylated PeptIdes IV:Enhanced bIologIcal actIvIty of sIte−dIrected PEGylated GRF analogs,Int.J.PeptIde ProteIn Res.,46:253−264(1995);A.M.FelIx,SIte−specIfIc poly(ethylene glycol)ylatIon of peptIdes,ACS SymposIum SerIes 680(poly(ethylene glycol)):218−238(1997);Y.Ikedaら,Polyethylene glycol derIvatIves,theIr modIfIed peptIdes,methods for producIng them and use of the modIfIed peptIdes,欧州特許第0473084B1号;G.E.Meansら,Selected technIques for the modIfIcatIon of proteIn sIde chaIns,In:ChemIcal modIfIcatIon of proteIns,Holden Day,Inc.,219(1971)を参照されたい)。
PEG−アルデヒドまたはPEG−アルデヒド水和物のような活性化PEGは、既知の手段により化学的合成するか、または商業的供給源、例えばShearwater Polymers(HuntsvIlle,Al)もしくはEnzon,Inc.(PIscataway,N.J.)から入手し得る。
本発明の目的に有用な活性化PEGの例は、PEG−プロピオンアルデヒドのようなPEG−アルデヒド化合物(例えば、メトキシPEG−アルデヒド)であり、Shearwater Polymers(HuntsvIlle,Al)から購入できる。PEG−プロピオンアルデヒドは式PEG−CHCHCHOで表される。(例えば、米国特許第5,252,714号を参照されたい)。PEG−アルデヒド水和物、例えば、PEGアセトアルデヒド水和物およびPEGビスアルデヒド水和物(後者は二官能性の活性化構造を生じる)も「PEGアルデヒド化合物」の意味に包含される。(例えば、Bentleyら,Poly(ethylene glycol)aldehyde hydrates and related polymers and applIcatIons In modIfyIng amInes,米国特許第5,990,237号を参照されたい)。活性化多分岐PEG−アルデヒド化合物を使用し得る(二価、三価、四価、八価の構造体を生じる複数の腕を含むPEG誘導体)。4腕のPEG誘導体を用いて、4つの(4)毒素ペプチド類似体を各PEG分子に付加する。例えば、本発明に従って、毒素ペプチド類似体をポリエチレングリコール(PEG)の1、2、3または4つのアミノ官能性部位においてPEGとコンジュゲートし得る。
本発明の方法に従ってコンジュゲートする際には、本明細書に記載のように、ポリエチレングリコール(PEG)を還元的アミノ化によって、毒素ペプチド類似体自体のアミノ酸残基の溶媒に露出した少なくとも1つの遊離アミン部分と直接、共有結合させる。本発明の方法のいくつかの実施形態では、毒素ペプチド類似体を、毒素ペプチド類似体上の1つ以上の第一級もしくは第二級アミンにおいて1つのPEGとコンジュゲートするか、または毒素ペプチド類似体上の単一の第一級アミン部位において2つのPEG基とコンジュゲートする(例えば、これは還元的アミノ化反応が過剰のPEG−アルデヒド化合物の存在を含む場合に起こり得る)。還元的アミノ化によるPEG化がペプチド上の第一級アミンにおいて生じる場合、1分子当たりに存在するPEGが2つ以上である反応生成物をいくらか(1〜100%の範囲)有することは珍しくないことを本発明者らは観察しており、所望のPEG化生成物が1分子当たりPEGを1つのみ有する生成物であれば、この「過度のPEG化」は望ましくないかもしれない。PEG化生成物1分子当たり1つのPEGを有するペグ化生成物が望まれる場合、薬理学的に活性なペプチドの第二級アミンを使用するPEG化を含む本発明の方法の実施形態を用い得るが、これは、1分子当たり1つのPEG基のみが還元的アミノ化反応において転移されるからである。
第一級アミン部分を供給し得るアミノ酸残基としては、リジン、ホモリジン、オルニチン、α、β−ジアミノプロピオン酸(Dap)、α、β−ジアミノプロピオン酸(Dpr)およびα、γ−ジアミノ酪酸(Dab)、アミノ酪酸(Abu)およびα−アミノ−イソ酪酸(AIb)の残基が挙げられる。ポリペプチドN末端もPEG化のための有用なα−アミノ基を供給する。第二級アミン部分を供給し得るアミノ酸残基としては、アルキルがC〜Cである、ε−N−アルキルリジン、α−N−アルキルリジン、δ−N−アルキルオルニチン、α−N−アルキルオルニチンまたはN末端プロリンが挙げられる。
本発明のペグ化毒素ペプチド類似体の生成に有用な別の活性化PEGはPEG−マレイミド化合物、例えば特に限定されないが、マレイミドモノメトキシPEGのようなメトキシPEG−マレイミドなどであり、これは特に、本発明のPEGコンジュゲートペプチドの生成に有用である。(例えば、Shen,N−maleImIdyl polymer derIvatIves,米国特許第6,602,498号;C.Delgadoら,The uses and propertIes of PEG−lInked proteIns.,CrIt.Rev.Therap.Drug CarrIer Systems,9:249−304(1992);S.ZalIpskyら,Use of functIonalIzed poly(ethylene glycol)s for modIfIcatIon of polypeptIdes,In:Poly(ethylene glycol)chemIstry:BIotechnIcal and bIomedIcal applIcatIons(J.M.HarrIs編,Plenum Press:New York,347−370(1992);S.Hermanら,Poly(ethylene glycol)wIth reactIve endgroups:I.ModIfIcatIon of proteIns,J.BIoactIve CompatIble Polymers,10:145−187(1995);P.J.Shadleら,コンジュゲーション of polymer to colony stImulatIng factor−1,米国特許第4,847,325号;G.Shawら,CysteIne added バリアントs IL−3 and chemIcal modIfIcatIons thereof,米国特許第5,166,322号および欧州特許第0469074B1号;G.Shawら,CysteIne added バリアントs of EPO and chemIcal modIfIcatIons thereof,欧州特許第0668353A1号;G.Shawら,CysteIne added バリアントs G−CSF and chemIcal modIfIcatIons thereof,欧州特許第0668354A1号;N.V.Katreら,InterleukIn−2 muteIns and polymer コンジュゲーション thereof,米国特許第5,206,344号;R.J.GoodsonおよびN.V.Katre,SIte−dIrected pegylatIon of recombInant InterleukIn−2 at Its glycosylatIon sIte,BIotechnology,8:343 346(1990))。
ポリ(エチレングリコール)ビニルスルホンは、チオラート化アミノ酸残基、例えばC残基におけるコンジュゲーションによる本発明のPEGコンジュゲート毒素ペプチド類似体の生成に有用なもう1つの活性化PEGである。(例えば、M.Morpurgoら,PreparatIon and characterIzatIon of poly(ethylene glycol)vInyl sulfone,BIoconj.Chem.,7:363−368(1996);また、HarrIs,FunctIonalIzatIon of polyethylene glycol for formatIon of actIve sulfone−termInated PEG derIvatIves for bIndIng to proteIns and bIologIcally compatIble materIals,米国特許第5,446,090号;第5,739,208号;第5,900,461号;第6,610,281号および第6,894,025号;ならびにHarrIs,Water soluble actIve sulfones of poly(ethylene glycol),国際公開第95/13312A1号も参照されたい)。
本発明に従って有用なもう1つの活性化型PEGは、PEG−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル化合物、例えば、メトキシPEG−N−ヒドロキシスクシンイミジル(NHS)エステルである。
ヘテロ二官能性活性化型のPEGも有用である。(例えば、Thompsonら,PEGylatIon reagents and bIologIcally actIve compounds formed therewIth,米国特許第6,552,170号を参照されたい)。
本発明の組成物生成法のさらに他の実施形態では、毒素ペプチド類似体を既知の化学的技術により、活性化PEG化合物、例えば特に限定されないが、チオール−活性化PEG化合物、ジオール−活性化PEG化合物、PEG−ヒドラジド化合物、PEG−オキシアミン化合物またはPEG−ブロモアセチル化合物などと反応させる。(例えば、S.Herman,Poly(ethylene glycol)wIth ReactIve Endgroups:I.ModIfIcatIon of ProteIns,J.BIoactIve and CompatIble Polymers,10:145−187(1995);S.ZalIpsky,ChemIstry of Polyethylene Glycol コンジュゲートs wIth BIologIcally ActIve Molecules,Advanced Drug DelIvery RevIews,16:157−182(1995);R.Greenwaldら,Poly(ethylene glycol)コンジュゲートd drugs and prodrugs:a comprehensIve revIew,CrItIcal RevIews In TherapeutIc Drug CarrIer Systems,17:101−161(2000)を参照されたい)。
本発明のPEGコンジュゲート毒素ペプチド類似体生成のための、さらにより好適な活性化PEGは、2つ以上の活性化残基を有する多価PEGである。好適な多価PEG部分としては、特に限定されないが、以下に示すものが挙げられる:
Figure 2012521360
組成物生成のさらに他の実施形態では、本発明の毒素ペプチド類似体を既知の化学的技術により、活性化多分岐PEG化合物(二価、三価、四価、八価の構造体を生じる複数の腕を含むPEG誘導体)、例えば特に限定されないが、ペンタエリスリトールテトラ−ポリエチレングリコールエーテルなどと反応させる。官能基化および活性化誘導体、例えば特に限定されないが、N−スクシンイミジルオキシカルボニル)プロピル、p−ニトロフェニルオキシカルボニル、(−CO−p−CNO)、3−(N−マレイミド)プロパンアミド、2−スルファニルエチルおよび3−アミノプロピルなど。4腕のPEG誘導体を用いて、4つの毒素ペプチド類似体を各PEG分子に付着させる。例えば、本発明に従って、毒素ペプチド類似体を:
(a)PEGの1、2、3または4つのアミノ官能性部位;
(b)PEGの1、2、3または4つのチオール官能性部位;
(c)PEGの1、2、3または4つのマレイミド官能性部位;
(d)PEGの1、2、3または4つのN−スクシンイミジル官能性部位;
(e)PEGの1、2、3または4つのカルボキシル官能性部位;
(f)PEGの1、2、3または4つのp−ニトロフェニルオキシカルボニル官能性部位
においてポリエチレングリコール(PEG)とコンジュゲートさせ得る。
PEGの最小の実用的な大きさは約500ダルトン(Da)であり、これを下回るとPEGは毒性となる。実用的な所望に応じて、約500Daを超える任意のPEGの分子質量、例えば、約1,000ダルトン(Da)〜100,000Da(nは20〜2300)を使用し得る。PEG単量体の数(n)は、各単量体に対してMW=44Daを用いた平均分子質量から概算される。活性化リンカー上のPEGの合計分子質量が治療的使用に適することが好ましい。したがって、PEG分子の合計分子質量は約100,000Da超えるべきではない。
いくつかの実施形態では、本発明のPEGコンジュゲート毒素ペプチド類似体で使用されるPEGの合計または総平均分子質量は約3,000Da〜60,000Da(総nは70〜1,400)、より好ましくは約10,000Da〜40,000Da(総nは約230〜約910)である。もっとも好ましいPEGの総質量は、約20,000Da〜30,000Da(総nは約450〜約680)である。
毒素ペプチド類似体(介在リンカー部分を有するか、または有さない)とのコンジュゲーションに使用される半減期延長部分は、半減期延長部分がコンジュゲートされ得るアミノ酸残基数に関して多価(例えば、二価、三価、四価またはそれより高い価数)であり得るため、組成物の「多量体」が生成され得るということが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、本発明の組成物のペプチド部分は多価(例えば、二価、三価、四価またはそれより高い価数)であり得、したがって、本発明の組成物の「多量体」のいくつかのは2つ以上の半減期延長部分を有し得る。その結果、本発明の組成物生成法により様々なコンジュゲート半減期延長部分:ペプチド構造を生成することが可能である。例として、一価の半減期延長部分と一価のペプチドにより1:1コンジュゲートが生成される;二価のペプチドと一価の半減期延長部分により、2つの半減期延長部分を有するペプチドコンジュゲートが形成され得るのに対し、二価の半減期延長部分と一価のペプチドにより、2つのペプチド単位が単一の半減期延長部分と連結した種が生成され得る;より高価数の半減期延長部分を使用すれば、単一の半減期延長部分と結合したペプチド単位の集団が形成され得るのに対し、より高価数のペプチドは複数の半減期延長部分で覆われ得る。さらなる例として、多価の半減期延長部分の毒素ペプチド類似体とのコンジュゲーション部位がシステインまたは他のアミノチオールであれば、D’AmIcoらにより開示されている方法を用い得る(D’AmIcoら,Method of conjugatIng amInothIol contaInIng molecules to vehIcles(米国特許出願公開第2006/0199812号として公開され、この出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
ペプチド部分は、活性化された半減期延長部分と反応する2つ以上の反応基を有してもよいが、複雑な構造形成の可能性を常に考慮しなければならず;半減期延長部分とペプチドの1:1付加体のような単純な構造を形成すること、または二価の半減期延長部分を用いてペプチド:半減期延長部分:ペプチド付加体を形成することを望む場合、所定の比率の活性化された半減期延長部分とペプチド材料、それらの所定の濃度を使用し、ある比率の記載の生成物が形成されるように所定の条件(例えば、持続時間、温度、pHなど)の下で反応を行い、次いで、記載の生成物を他の反応生成物から分離することが有効であろう。試薬の反応条件、比率および濃度は、必要に応じて適当にスケールアップさせながら、当業者の能力の範囲内である比較的簡単な試行錯誤による実験により得ることができる。生成物の精製および分離は、当業者に公知の従来技術により同様に遂行する。
さらに、本発明の毒素ペプチド類似体と融合またはコンジュゲートされる半減期延長部分の生理的に許容される塩も本発明の組成物の範囲に包含される。
上記半減期延長部分および本明細書に記載の他の半減期延長部分は、個別でも組合せでも有用であり、当該技術分野において、例えば、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号およびSullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号(国際公開第2008/088422号として公開)(共にその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)においてさらに記載されている通りである。本発明は、特に限定されないが、本明細書に記載のような薬学的に許容される半減期延長部分の任意の単一種の、毒素ペプチド類似体とのコンジュゲーションでの使用、または2つ以上の類似のもしくは異なった半減期延長部分との組合せの使用を包含する。
リンカー
本明細書で使用される「リンカー部分」は、本発明の組成物中に含まれる毒素ペプチド類似体または他のポリペプチド鎖(例えば、免疫グロブリンHCもしくはLCまたは免疫グロブリンFcドメイン)のアミノ酸残基と共有結合する生物学的に許容されるペプチジルまたは非ペプチジル有機基を指し、このリンカー部分は、毒素ペプチド類似体または他のポリペプチド鎖を、組成物中の別のペプチドもしくはポリペプチド鎖または半減期延長部分と、共有結合により連結またはコンジュゲートする。組成物のいくつかの実施形態では、半減期延長部分は、本明細書に記載のように、例えば、毒素ペプチド類似体自体のアミノ酸残基と、または任意で毒素ペプチド類似体のアミノ酸残基と共有結合しているペプチジルもしくは非ペプチジルリンカー部分(芳香族もしくはアリールリンカーを含むが、これらに限定されない)とコンジュゲートされる、すなわち直接、共有結合する。いかなるリンカー部分の存在も任意である。存在する場合、その化学構造は主として、1つの機能的部分の提示または位置を、本発明の組成物の分子の他の1つ以上の機能的部分と関連させて位置付ける、連結する、結合するまたは最適化するのためのスペーサーとして働くため、それは重要ではない。リンカー部分の存在は、本発明の組成物のいくつかの実施形態の薬理活性を最適化するのに有用であり得る。リンカーは、好ましくはペプチド結合により連結されたアミノ酸からなる。リンカー部分は、存在すれば、本発明の組成物中に存在し得る任意の他の1つまたは複数のリンカーと、無関係に同じであるかまたは異なり得る。
上述のように、リンカー部分は、存在すれば(毒素ペプチド類似体の一次アミノ酸配列内でも、または毒素ペプチド類似体に半減期延長部分を付加するためのリンカーとしてでも)、本来的に「ペプチジル」であり(すなわち、ペプチド結合により連結されたアミノ酸からなる)、かつ好ましくは1〜約40アミノ酸残基まで、より好ましくは1〜約20アミノ酸残基まで、そしてもっとも好ましくは1〜約10アミノ酸残基までの長さからなり得る。必ずというわけではないが、リンカー中のアミノ酸残基は、20の標準的アミノ酸、より好ましくはシステイン、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミンおよび/またはセリンの中からのものであることが好ましい。さらにより好ましくは、ペプチジルリンカーは、ペプチド結合により連結された、立体障害のないアミノ酸の大部分、例えば、グリシン、セリンおよびアラニンなどからなる。またペプチジルリンカーは、存在すれば、インビボ循環血中での迅速なタンパク質分解性のターンオーバーを回避するように選択されることが望ましい。上記アミノ酸の一部は、当業者により十分理解されているように、グリコシル化されていてもよい。例えば、シアリル化部位を構成する有用なリンカー配列は、X、X、XおよびXがそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基である、XNXG(配列番号279)である。
他の実施形態では、ペプチジルリンカー部分の1〜40のアミノ酸は、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミンおよびリジンから選択される。リンカーは、グリシンおよびアラニンのような立体障害のないアミノ酸の大部分からなることが好ましい。したがって、好適なリンカーとしては、ポリグリシン、ポリセリンおよびポリアラニン、またはこれらのいずれかの組合せが挙げられる。いくつかの典型的なペプチジルリンカーは、ポリ(Gly)1〜8、特に(Gly)、(Gly)(配列番号280)、(Gly)(配列番号281)および(Gly)(配列番号282)、ならびにポリ(Gly)Ser(配列番号283)、ポリ(Gly−Ala)2〜4およびポリ(Ala)1〜8である。ペプチジルリンカーの他の特定の例としては、(Gly)Lys(配列番号284)および(Gly)LysArg(配列番号285)が挙げられる。有用なペプチジルリンカーのその他の例は:
(Gly)Lys(Gly)(配列番号286);
(Gly)AsnGlySer(Gly)(配列番号287);
(Gly)Cys(Gly)(配列番号288);および
GlyProAsnGlyGly(配列番号289)である。
上記命名法の説明として、例えば、(Gly)Lys(Gly)はGly−Gly−Gly−Lys−Gly−Gly−Gly−Gly(配列番号290)を意味する。GlyとAlaの他の組合せも有用である。
その他の好適なリンカーは、本明細書において「L5」(GGGGS;または「GS」;配列番号291)、「L10」(GGGGSGGGGS;配列番号292)、「L25」(GGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGS;配列番号293)として識別されるリンカーおよび下の実施例で使用される任意のリンカーである。
ペプチドリンカー部分を含む本発明の組成物のいくつかの実施形態では、酸性残基、例えば、グルタミン酸またはアスパラギン酸残基がリンカー部分のアミノ酸配列内に配置されている。例としては、以下のペプチドリンカー配列が挙げられる:
GGEGGG(配列番号294);
GGEEEGGG(配列番号295);
GEEEG(配列番号296);
GEEE(配列番号297);
GGDGGG(配列番号298);
GGDDDGG(配列番号299);
GDDDG(配列番号300);
GDDD(配列番号301);
GGGGSDDSDEGSDGEDGGGGS(配列番号302);
WEWEW(配列番号303);
FEFEF(配列番号304);
EEEWWW(配列番号305);
EEEFFF(配列番号306);
WWEEEWW(配列番号307);または
FFEEEFF(配列番号308)。
他の実施形態では、リンカーはリン酸化部位、例えば、X、X、XおよびXがそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基である、XYXG(配列番号309);X、X、XおよびXがそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基である、XSXG(配列番号310);またはX、X、XおよびXがそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基である、XTXG(配列番号311)を構成する。
ここに示したリンカーは例示的なものであり;本発明の範囲内にあるペプチジルリンカーは、さらにより長いものであってよく、他の残基を含んでもよい。ペプチジルリンカーは、例えば、半減期延長部分とのコンジュゲーションのためのシステイン、別のチオールまたは求核剤を含み得る。別の実施形態では、リンカーは、官能性半減期延長部分であるマレイミド、ヨードアセトアミドまたはチオエステルとのコンジュゲーションのためのシステインもしくはホモシステイン残基、または他の2−アミノ−エタンチオールもしくは3−アミノ−プロパンチオール部分を含む。
別の有用なペプチジルリンカーは、1kDaPEG分子とほぼ同じ大きさであると推定される、ランダムなGly/Ser/Thr配列、例えば:GSGSATGGSGSTASSGSGSATH(配列番号312)またはHGSGSATGGSGSTASSGSGSAT(配列番号313)を含む大きく、柔軟なリンカーである。あるいは、有用なペプチジルリンカーは、強固なヘリックス構造を形成する当該技術分野で公知のアミノ酸配列からなり得る(例えば、強固なリンカー:−AEAAAKEAAAKEAAAKAGG−//配列番号314)。さらに、ペプチジルリンカーは、式−CH−CH−CH−CH−CH−CH−の6炭素脂肪族分子のような非ペプチジルセグメントも含み得る。本明細書に記載のように、ペプチジルリンカーを改変して誘導体を形成し得る。
任意で、非ペプチジルリンカー部分も、半減期延長部分コンジュゲート毒素ペプチド類似体のペプチド部分と半減期延長部分をコンジュゲートするのに有用である。例えば、s=2〜20である−NH−(CH−C(O)−のようなアルキルリンカーを使用し得る。上記アルキルリンカーは、立体障害を起こさない任意の基、例えば低級アルキル(例えば、C〜C)低級アシル、ハロゲン(例えば、Cl、Br)、CN、NH、フェニルなどによってさらに置換され得る。典型的な非ペプチジルリンカーはPEGリンカーであり(例えば、以下に示すもの):
Figure 2012521360
式中、nは、リンカーが約100〜約5000ダルトン(Da)、好ましくは約100〜約500Daの分子量を有するようなnである。
一実施形態では、非ペプチジルリンカーはアリールである。本明細書に記載のものと同じ方法で、リンカーを改変して誘導体を形成し得る。さらに、PEGアルデヒドを用いた還元的アルキル化またはヒドロキシスクシンイミドもしくはPEG炭酸エステルを用いたアシル化により、あるいはチオールコンジュゲーションにより、PEG部分をN末端アミンまたは選択された側鎖アミンに付加し得る。
「アリール」とは、フェニルまたは飽和、部分飽和もしくは不飽和の3、4もしくは5員炭素橋と隣接して融合されたフェニルのことであり、フェニルまたは橋は、C1〜8アルキル、C1〜4ハロアルキルまたはハロから選択される0、1、2または3個の置換基により置換されている。
「ヘテロアリール」とは、不飽和の5、6もしくは7員単環式環、または少なくとも1つの環が不飽和である、部分飽和もしくは不飽和の6、7、8、9、10もしくは11員二環式環のことであり、単環式および二環式環は、N、OおよびSから選択される1、2、3または4個の原子を含み、環は、C1〜8アルキル、C1〜4ハロアルキルおよびハロから選択される0、1、2または3個の置換基により置換されている。
本発明の組成物の非ペプチド部分、例えば非ペプチジルリンカーまたは非ペプチド半減期延長部分などは、従来の有機化学反応により合成し得る。
上記のものは単なる具体例に過ぎず、本発明に従って任意に使用し得るリンカーの種類を網羅するものではない。
電位依存性カリウムチャネルKv1.3のペプチドアンタゴニストを組み入れた本発明の組成物、特に本発明の毒素ペプチド類似体は、半減期延長部分とコンジュゲートされているか否かにかかわらず、自己免疫疾患に対して治療効果のある免疫抑制剤として有用である。例えば、上記分子は、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患および関節リウマチの治療に有用である。(例えば、H.Wulffら(2003)J.ClIn.Invest.111,1703−1713およびH.Rusら(2005)PNAS 102,11094−11099;Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve InhIbItor peptIde of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);1 Beetonら(2006),Kv1.3:therapeutIc target for cell−medIated autoImmune dIsease,//webfIles.ucI.edu/xythoswfs/webuI/2670029.1の電子プレプリントを参照されたい)。電位依存性カリウムチャネルKv1.3の阻害剤は、様々な前臨床炎症動物モデルにおいて調べられてきた。Kv1.3の小分子およびペプチド阻害剤は、オボアルブミン[C.Beetonら(2005)Mol.Pharmacol.67,1369]および破傷風トキソイド[G.C.Kooら(1999)ClIn.Immunol.197,99]に対する遅延型過敏性反応をブロックすることが示されている。皮膚における炎症抑制に加え、阻害剤は抗体産生も減少させた[G.C.Kooら(1997)J.Immunol.158,5120]。Kv1.3アンタゴニストは、多発性硬化症(MS)のラット養子移植実験的自己免疫性脳脊髄炎(AT−EAE)モデルにおける有効性をしめしており、このモデルは、多発性硬化症の症状再発を予防または軽減する本発明の方法または自己免疫障害を治療する本発明の方法を実施する際に、本発明の組成物の治療効果の評価に使用し得る。(C.Beetonら,J.Immunol.166:936(2001);C.Beetonら,PNAS 98:13942(2001);SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,米国特許出願公開第2007/0071764号の図61(これらはすべてその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)を参照されたい)。Kv1.3チャネルは、MS患者由来のミエリン特異的T細胞上で過剰発現され、これにより、Kv1.3阻害剤がMS治療にもたらし得る有用性がさらに支持される。歯周病の前臨床養子移植モデルにおいて、炎症性骨吸収もKv1.3阻害剤により抑制された[P.Valverdeら(2004)J.Bone MIneral Res.19,155]。この研究では、阻害剤はさらに、細歯肉炎を誘発するのに使用される細菌の一成分である菌外膜タンパク質に対する抗体産生をブロックした。近年、前臨床ラットモデルにおいて、プリスタン関節炎および糖尿病の治療におけるKv1.3阻害剤の有効性が示された[C.Beetonら(2006),//webfIles.ucI.edu/xythoswfs/webuI/_xy−2670029_1で入手可能なプレプリント]。Kv1.3チャネルはT細胞およびB細胞のすべてのサブセット上で発現されるが、エフェクター記憶T細胞およびクラススイッチした記憶B細胞は特にKv1.3依存性である[H.Wulffら(2004)J.Immunol.173,776]。新規発症1型糖尿病の患者由来のGad5/インスリン特異的T細胞、MS患者由来のミエリン特異的T細胞および関節リウマチ患者の滑膜由来のT細胞はすべて、Kv1.3を過剰発現する[C.Beetonら(2006),//webfIles.ucI.edu/xythoswfs/webuI/_xy−2670029_1のプレプリント]。Kv1.3欠損マウスが、高脂肪食で飼育した場合に体重があまり増加せず[J.Xuら(2003)Human Mol.Genet.12,551]、またグルコース利用の変化を示した[J.Xuら(2004)Proc.Natl.Acad.ScI.101,3112]ことから、Kv1.3は肥満症および糖尿病の治療に関しても研究されている。乳癌標本[M.Abdulら(2003)AntIcancer Res.23,3347]および前立腺癌細胞系[S.P.Fraserら(2003)Pflugers Arch.446,559]もKv1.3を発現することが示されており、Kv1.3ブロックは癌治療に有用であり得る。Kv1.3阻害剤毒素ペプチド類似体(1つまたは複数)を含めた本発明の組成物により治療し得る障害としては、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restInosIs)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病ならびに全身性エリテマトーデス(SLE)および他の形態の狼瘡が挙げられる。
本発明の自己免疫障害治療法の実施は、患者、例えば、自己免疫障害、例えば特に限定されないが、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患(IBD、クローン病および潰瘍性大腸炎を含む)、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restInosIs)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病または狼瘡などであると診断された患者に、その患者において障害の少なくとも1つの症状が軽減されるように、治療有効量の本発明の組成物を投与することを含む。
多発性硬化症の症状再発を予防または軽減する本発明の方法の実施は、患者、例えば、多発性硬化症の少なくとも1つの症状をこれまでに経験したことのある患者に、多発性硬化症の少なくとも1つの症状が再発予防または軽減されるように、予防有効量の本発明の組成物を投与することを含む。
本発明に記載されている疾患および薬理学的に活性な組成物は単なる例示的なものに過ぎず、本発明の組成物を用いて調製し得る本発明の薬理学的に活性な化合物、組成物および薬物、または本発明の恩恵により治療し得る疾患および障害の範囲を一切制限しない。
したがって、本発明は、本明細書に記載の疾患、障害または他の医学的状態の治療または予防のための薬物の製造における、1つ以上の本発明の組成物の使用にも関する。
このような医薬組成物は、多種多様な送達経路、例えば、注射もしくは注入などによる血管内送達経路、皮下、筋肉内、腹腔内、硬膜外もしくは髄腔内送達経路、または経口、経腸、肺(例えば、吸入)、鼻腔内、経粘膜(例えば、舌下投与)、経皮もしくは他の送達経路、および/または当該技術分野で公知の投与形態により患者へ投与されるように形成し得る。本発明の医薬組成物は、液体形態で調製してもよく、または凍結乾燥形態のような乾燥粉末形態であってもよい。経口または経腸使用のために、医薬組成物を例えば、錠剤、トローチ剤、舐剤、水性もしくは油性懸濁剤、分散性粉末もしくは顆粒剤、乳剤、硬もしくは軟カプセル剤、シロップ剤、エリキシル剤または経腸処方として形成し得る。
医薬組成物
概論
本発明は、本発明の組成物と薬学的に許容される担体とを含む医薬組成物も提供する。このような医薬組成物は、多種多様な送達経路、例えば、注射もしくは注入などによる血管内送達経路、皮下、筋肉内、腹腔内、硬膜外もしくは髄腔内送達経路、または経口、経腸、肺(例えば、吸入)、鼻腔内、経粘膜(例えば、舌下投与)、経皮もしくは他の送達経路、および/または当該技術分野で公知の投与形態により患者へ投与されるように形成し得る。本発明の医薬組成物は、液体形態で調製してもよく、または凍結乾燥形態のような乾燥粉末形態であってもよい。経口または経腸使用のために、医薬組成物を例えば、錠剤、トローチ剤、舐剤、水性もしくは油性懸濁剤、分散性粉末もしくは顆粒剤、乳剤、硬もしくは軟カプセル剤、シロップ剤、エリキシル剤または経腸処方として形成し得る。
本発明の実施において、「薬学的に許容される担体」とは、医薬組成物の製剤化において有用であることが当業者に既知である、任意の薬学的に許容される単独のまたは組み合わせた、希釈剤、賦形剤、分散剤、結合剤、増量剤、流動促進剤、減摩剤、圧縮補助剤、錠剤崩壊剤(崩壊剤)、懸濁化剤、潤滑剤、香味剤、着香剤、甘味剤、透過もしくは浸透促進剤、保存剤、界面活性剤、可溶化剤、乳化剤、増粘剤、補助剤、着色剤、コーティング剤、カプセル化材料(1つまたは複数)および/または他の添加剤を含めた、任意の生理学的に許容される物質のことである。このような医薬組成物は、様々な緩衝内容物(例えば、トリス−HCl、酢酸塩、リン酸塩)、pHおよびイオン強度の希釈剤;界面活性剤および可溶化剤(例えば、Tween(登録商標)80、ポリソルベート80)のような添加剤、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、二亜硫酸ナトリウム)、保存剤(例えば、ThImersol(登録商標)、ベンジルアルコール)および増量剤(例えば、ラクトース、マンニトール);ポリ乳酸、ポリグリコール酸などのようなポリマー化合物の微粒子調製物内またはリポソーム内への材料組込みを含み得る。ヒアルロン酸も使用でき、これは循環血中における持続時間維持の促進作用を有する。このような組成物は、存在するタンパク質および誘導体の物理的状態、安定性、インビボ放出速度およびインビボクリアランス速度に影響し得る。例えば、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、RemIngton's PharmaceutIcal ScIences,第18版.(1990,Mack PublIshIng Co.,Easton,PA 18042)p.1435−1712を参照されたい。組成物は、液体形態で調製してもよく、または凍結乾燥形態のような乾燥粉末形態であってもよい。埋め込み型放性製剤も、経皮または経粘膜製剤と同様に有用である。さらに(また代わりに)、本発明は、当業者に既知である任意の様々な持続放出性もしくは徐放性製剤または微粒子製剤、例えば、肺、鼻腔内または皮下送達経路を介して投与し得る徐放性微粒子製剤において使用される組成物を提供する。(例えば、Murthyら,Injectable composItIons for the controlled delIvery of pharmacologIcally actIve compound,米国特許第6,887,487号;MannIngら,SolubIlIzatIon of pharmaceutIcal substances In an organIc solvent and preparatIon of pharmaceutIcal powders usIng the same,米国特許第5,770,559号および第5,981,474号;LIebermanら,LIpophIlIc complexes of pharmacologIcally actIve InorganIc mIneral acId esters of organIc compounds,米国特許第5,002,936号;Gen,FormatIve agent of proteIn complex,米国特許出願公開第2002/0119946A1号;Goldenbergら,SustaIned release formulatIons,国際公開第2005/105057A1号を参照されたい)。
不活性な材料により、本発明の組成物を希釈するか、または本発明の医薬組成物の体積を増加させ得る。このような希釈剤としては、糖質、特にマンニトール、α−ラクトース、無水ラクトース、セルロース、スクロース、修飾デキストランおよびデンプンを挙げ得る。三リン酸カルシウム、炭酸マグネシウムおよび塩化ナトリウムを含めた特定の無機塩も増量剤として使用し得る。いくつかの市販の希釈剤は、Fast−Flo、Emdex、STA−Rx1500、EmcompressおよびAvIcellである。
従来の様々な増粘剤は、医薬組成物のクリーム剤、軟膏剤、坐剤およびゲル剤形成において有用であり、例えば特に限定されないが、アルギン酸、キサンタンガムまたはワセリンなどもこのような本発明の医薬組成物の形成に使用し得る。透過または浸透促進剤、例えばポリエチレングリコールモノラウラート、ジメチルスルホキシド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−(2−ヒドロキシエチル)−ピロリドンまたは3−ヒドロキシ−N−メチル−2−ピロリドンなども使用し得る。ヒドロゲルマトリックスを作成するのに有用な技術が知られている。(例えば、FeIjen,BIodegradable hydrogel matrIces for the controlled release of pharmacologIcally actIve agents,米国特許第4,925,677号;Shahら,BIodegradable pH/thermosensItIve hydrogels for sustaIned delIvery of bIologIcally actIve agents,国際公開第00/38651A1号)。このような生物分解性ゲルマトリックスは、例えば、タンパク質性成分と多糖もしくはムコ多糖成分を架橋し、次いで、送達するべき本発明の組成物を含ませることにより形成し得る。
無菌の液剤または懸濁剤である本発明の液体医薬組成物は、例えば、筋肉内、髄腔内、硬膜外、血管内(例えば、静脈内もしくは動脈内)、腹腔内または皮下への注射により患者へ投与し得る。(例えば、Goldenbergら,SuspensIons for the sustaIned release of proteIns,米国特許第6,245,740号および国際公開第00/38652A1号を参照されたい)。無菌液剤は静脈内注入によっても投与し得る。本発明の組成物は、無菌水、生理食塩水、緩衝生理食塩水または他の適当な無菌注射用媒体を用いて、患者への投与前の都合の良い時間に溶解または懸濁させ得る、凍結乾燥粉末のような無菌の固体医薬組成物中に含まれ得る。
埋め込み型徐放性製剤も本発明の医薬組成物の有用な実施形態である。例えば、ヒトまたは非ヒト脊椎動物の体内または皮下に埋め込まれた生物分解性マトリックスである薬学的に許容される担体は、上記のものと同様のヒドロゲルであり得る。あるいは、それをポリーアルファーアミノ酸成分から形成し得る。(BIodegradable,Implantable drug delIvery devIce,and process for preparIng and usIng same,米国特許第4,351,337号)。薬物送達のための埋め込み物作成のための技術も既知であり、本発明に従って有用である。
粉末形態において、薬学的に許容される担体とは、本発明の組成物を含めた微粉化された有効成分(1つまたは複数)との混合物である、微粉化された固体のことであり。例えば、いくつかの実施形態では、粉末形態は、医薬組成物を吸入剤として形成する場合に有用である。(例えば、Zengら,Method of preparIng dry powder InhalatIon composItIons,国際公開第2004/017918号;Trunkら,Salts of the CGRP antagonIst BIBN4096 and Inhalable powdered medIcaments contaInIng them,米国特許第6,900,317号を参照されたい)。
不活性な材料により、本発明の組成物を希釈するか、またはその体積を増加させ得る。こうした希釈剤としては、糖質、特にマンニトール、α−ラクトース、無水ラクトース、セルロース、スクロース、修飾デキストランおよびデンプンを挙げ得る。三リン酸カルシウム、炭酸マグネシウムおよび塩化ナトリウムを含めた特定の無機塩も増量剤として使用し得る。いくつかの市販の希釈剤は、Fast−Flo(商標)、Emdex(商標)、STA−Rx1500(商標)、Emcompress(商標)およびAvIcell(商標)である。
医薬組成物の固形剤形への製剤化には崩壊剤が含まれ得る。崩壊剤として使用される材料としては、市販のデンプン系崩壊剤のExplotab(商標)が挙げられるが、これに限定されない。グリコール酸デンプンナトリウム、AmberlIte(商標)、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ウルトラアミロペクチン、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、オレンジ果皮、酸性カルボキシメチルセルロース、海綿およびベントナイトはすべて使用し得る。不溶性陽イオン交換樹脂は崩壊剤のもう1つの形態である。粉末ゴムを崩壊剤および結合剤として使用することができ、これらは、寒天、カラヤまたはトラガカントのような粉末ゴムを含み得る。アルギン酸およびそのナトリウム塩も崩壊剤として有用である。
結合剤は、治療剤を結び付けて固い錠剤を形成するために使用することができ、アラビアゴム、トラガカント、デンプンおよびゼラチンのような天然物由来の材料を含む。他にはメチルセルロース(MC)、エチルセルロース(EC)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)が挙げられる。ポリビニルピロリドン(PVP)およびヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)は共に、治療剤を顆粒化するためにアルコール溶液中で使用し得る。
減摩剤は、製剤化の過程の間に粘着するのを防ぐために治療剤の製剤中に含まれ得る。潤滑剤は、治療剤とダイ壁の間の層として使用することができ、これには、そのマグネシウムおよびカルシウム塩を含めたステアリン酸、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、流動パラフィン、植物油およびワックスが含まれるが、これらに限定されない。可溶性の潤滑剤、例えばラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸マグネシウム、様々な分子量のポリエチレングリコール、カーボワックス4000および6000なども使用し得る。
製剤化の間の薬物の流動性を向上させ得る、および圧縮の間の再構成を補助するための流動促進剤を添加し得る。流動促進剤としては、デンプン、タルク、焼成シリカおよび水和ケイアルミン酸を挙げ得る。
本発明の化合物の水性環境への溶解を補助するために、界面活性剤を湿潤剤として添加し得る。界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムおよびジオクチルスルホン酸ナトリウムのような陰イオン界面活性剤を挙げ得る。陽イオン界面活性剤を使用することができ、これには塩化ベンザルコニウムまたは塩化ベンゼトニウムが含まれ得る。界面活性剤として製剤中に含まれ得る、可能性のある非イオン界面活性剤のリストは、ラウロマクロゴール400、ステアリン酸ポリオキシル40、ポリオキシエチレン水素化ヒマシ油10、50および60、グリセロールモノステアラート、ポリソルベート40、60、65および80、ショ糖脂肪酸エステル、メチルセルロースならびにカルボキシメチルセルロースである。上記界面活性剤は、タンパク質または誘導体の製剤中に、単独で、または様々な比の混合物として存在し得る。
経口剤形
本発明の組成物の経口剤形も有用である。必要であれば、経口送達が効果的になるように組成物を化学的に修飾し得る。一般に、意図される化学修飾は、少なくとも1つの部分を分子自体に付加することであり、前記部分は、(a)タンパク質分解の阻害;および(b)胃または腸から血流中への取込みを可能にする。また、化合物の全般的な安定性の増加および体内での循環時間の増加も望まれる。本発明において共有結合的に付加される半減期延長部分として有用な部分も、この目的で使用し得る。このような部分の例としては:PEG、エチレングリコールとプロピレングリコールのコポリマー、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンおよびポリプロリンが挙げられる。例えば、AbuchowskIおよびDavIs(1981),Soluble Polymer−Enzyme Adducts,Enzymes as Drugs(Hocenberg and Roberts,編),WIley−InterscIence,New York,NY,pp367−83;Newmarkら(1982),J.Appl.BIochem.4:185−9を参照されたい。使用し得るその他のポリマーは、ポリ−1,3−ジオキソランおよびポリ−1,3,6−チオキソカン(tIoxocane)である。医薬用途に好適なのは、前述の通りPEG部分である。
経口送達剤形用に、N−[−8−(2−ヒドロキシベンゾイル)アミノ]カプリル酸一ナトリウム(SNAC)のような修飾脂肪族アミノ酸の塩を担体として使用して、本発明の治療用化合物の吸収を促進することも可能である。SNACを用いたヘパリン製剤の臨床的有効性が、EmIsphere TechnologIesにより行われた第二相試験において示されている。米国特許第5,792,451号、「Oral drug delIvery composItIon and methods」を参照されたい。
一実施形態では、薬学的に許容される担体は液体であってもよく、医薬組成物を液体、懸濁液、乳濁液、シロップ、エリキシルまたは加圧された組成物の形態で調製する。有効成分(1つまたは複数)(例えば、本発明の組成物)を、薬学的に許容される液体担体、例えば水、有機溶媒、これら2つの混合物または薬学的に許容される油もしくは脂肪などの中に溶解、希釈または懸濁し得る。液体担体は、他の適当な医薬添加剤、例えば界面活性剤および/または可溶化剤(例えば、Tween80、ポリソルベート80)、乳化剤、適当なpHの緩衝剤(例えば、トリス−HCl、酢酸塩、リン酸塩)、補助剤、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、二亜硫酸ナトリウム)、保存剤(例えば、ThImersol、ベンジルアルコール)、甘味剤、着香剤、懸濁化剤、増粘剤、増量剤(例えば、ラクトース、マンニトール)、着色剤、粘性調整剤、安定化剤、電解質、オスモライトまたは浸透圧調節剤などを含有し得る。添加剤を製剤中に含めて、本発明の組成物の取込みを促進することもできる。この特性を潜在的に有する添加剤は、例えば、脂肪酸であるオレイン酸、リノール酸およびリノレン酸である。
経口固形剤形は有用であり、これらは、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、RemIngton's PharmaceutIcal ScIences(1990)、上記、第89章に全般的に記載されている。固形剤形としては、錠剤、カプセル剤、丸剤、トローチ剤もしくは舐剤、カシェ剤または小丸剤が挙げられる。また、リポソームカプセル化またはプロテイノイドカプセル化を用いて本発明の組成物を製剤化し得る(例えば、米国特許第4,925,673号で報告されているプロテイノイドマイクロスフィア)。リポソームカプセル化を使用することができ、リポソームは様々なポリマーで誘導体化することができる(例えば、米国特許第5,013,556号)。治療剤用の可能な固形剤形は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、Marshall,K.Modern PharmaceutIcs(1979),G.S.BankerおよびC.T.Rhodes編,第10章に記載されている。一般に製剤は、本発明の化合物ならびに胃環境に対する防御および生物学的に活性な物質の腸内での放出を可能にする不活性成分を含む。
本発明の組成物は、粒子サイズが約1mmの顆粒剤または小丸剤形態の微小な多微粒子として製剤中に含まれ得る。またカプセル投与のための材料の製剤化は、粉末剤、軽く圧縮した充填剤として、または錠剤としてのものでもあり得る。治療剤は圧縮により調製し得る。
着色剤および着香剤はすべて含まれ得る。例えば、タンパク質(または誘導体)を製剤化し(リポソームまたはマイクロスフィアカプセル化などによる)、次いで、着色剤および着香剤を含有する冷蔵保存飲料のような食用品中にさらに含ませ得る。
錠剤形態では、有効成分(1つまたは複数)を、必要な圧縮特性を有する薬学的に許容される担体と適当な割合で混合し、所望の形状および大きさに圧縮する。
粉末剤および錠剤は、好ましくは99%以下の有効成分(1つまたは複数)を含有する。適当な固体担体としては、例えば、リン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、タルク、糖類、ラクトース、デキストリン、デンプン、ゼラチン、セルロース、ポリビニルピロリジン、低融点ワックスおよびイオン交換樹脂が挙げられる。
徐放製剤が望ましいものであり得る。本発明の組成物は、拡散または浸出機序による放出を可能にする不活性マトリックス、例えばゴムの中に組み込み得る。また徐々に分解するマトリックス、例えば、アルギン酸、多糖類の製剤中に組み込んでもよい。本発明の組成物の放出制御のもう1つの形態は、Oros(商標)治療システム(Alza Corp.)による方法、すなわち、薬物を、浸透圧効果により単一の小孔から水を浸入させて薬物を押し出す半透膜内に封入することによるものである。いくつかの腸溶コーティングも遅延放出作用を有する。
その他のコーティングを製剤に使用し得る。これにはコーティングパンに適用され得る様々な糖類が含まれる。治療剤をフィルムコーティング錠剤で投与することも可能であり、この場合に使用される材料は2つのグループに分けられる。第一のグループは、非腸溶性材料であり、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシ−エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピル−メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、プロビドンおよびポリエチレングリコールが挙げられる。第二のグループは、通常はフタル酸エステルである腸溶性材料からなる。
材料の混合物を用いて最適なフィルムコーティングをもたらし得る。フィルムコーティングは、パンコーターまたは流動床内で、または圧縮コーティングにより行い得る。
肺送達形態
本発明の組成物の肺送達も有用である。タンパク質(または誘導体)が吸入の間に哺乳動物の肺へ送達され、肺上皮層を横断して血流まで行く。(これに関する他の報告としては、AdjeIら,Pharma.Res.(1990)7:565−9;AdjeIら(1990),Internatl.J.PharmaceutIcs 63:135−44(ロイプロリド酢酸);Braquetら(1989),J.CardIovasc.Pharmacol.13(suppl.5):s.143−146(エンドセリン−1);Hubbardら(1989),Annals Int.Med.3:206−12(1−アンチトリプシン);SmIthら(1989),J.ClIn.Invest.84:1145−6(1−プロテイナーゼ);OsweInら(March 1990),"AerosolIzatIon of ProteIns," Proc.Symp.Resp.Drug DelIvery II,Keystone,Colorado(組換えヒト成長ホルモン);Debsら(1988),J.Immunol.140:3482−8(インターフェロン−γおよび腫瘍壊死因子)およびPlatzら,米国特許第5,284,656号(顆粒球コロニー刺激因子)が挙げられる)。治療製品の肺送達用に設計された広範な機械装置が本発明の実施に有用であり、特に限定されないが、噴霧器、定量吸入器および粉末吸入器が挙げられ、これらはすべて当業者に公知である。本発明の実施に適した市販装置のいくつかの特定の例は、MallInckrodt社(St.LouIs,MIssourI)製のUltravent噴霧器;Marquest MedIcal Products社(Englewood,Colorado)製のAcornII噴霧器;Glaxo社(Research TrIangle Park,North CarolIna)製のVentolIn計量吸入器;およびFIsons社(Bedford,Massachusetts)製のSpInhaler粉末吸入器である。(例えば、Helgessonら,InhalatIon devIce,米国特許第6,892,728号;McDermenら,Dry powder Inhaler,国際公開第02/11801A1号;OhkIら,Inhalant medIcator,米国特許第6,273,086号を参照されたい)。
上記装置はすべて、本発明の化合物の投与に適した製剤を使用する必要がある。通常、各製剤は使用する装置のタイプに特異的であり、治療に有用な希釈剤、補助剤および/または担体に加え、適当な噴射剤材料の使用を含み得る。
本発明の化合物は、最も有利には、肺末端までの最も効率的な送達のために、平均粒子サイズが10μm(またはミクロン)未満、もっとも好ましくは0.5〜5μmの微粒子形態で調製するべきである。
薬学的に許容される賦形剤としては、糖質、例えばトレハロース、マンニトール、キシリトール、スクロース、ラクトースおよびソルビトールなどが挙げられる。製剤中での使用のための他の成分としては、DPPC、DOPE、DSPCおよびDOPCを挙げ得る。天然または合成界面活性剤を使用し得る。PEGを使用し得る(タンパク質または類似体の誘導体化でのその使用とは別でも)。シクロデキストランのようなデキストランを使用し得る。胆汁酸塩および他の関連する促進剤を使用し得る。セルロースおよびセルロース誘導体を使用し得る。緩衝製剤での使用のように、アミノ酸を使用し得る。
リポソーム、マイクロカプセルもしくはマイクロスフィア、包接錯体または他のタイプの担体の使用も意図される。
ジェット式または超音波式いずれかの噴霧器での使用に適した製剤は通常、溶液1mL当たり約0.1〜25mgの生物学的に活性なタンパク質の濃度で水に溶解させた本発明の化合物を含む。製剤は緩衝剤および単純糖も含み得る(例えば、タンパク質安定化および浸透圧調節のため)。噴霧製剤は、エアロゾル形成における溶液の噴霧化により引き起こされる、表面に誘起されたタンパク質の凝集を減少させるまたは防ぐために、界面活性剤も含有し得る。
計量吸入装置で使用する製剤は一般に、界面活性剤の補助により噴射剤中に懸濁した本発明の化合物を含有する微粉化粉末を含む。噴射剤は、この目的で使用される任意の従来の材料、例えばクロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、またはトリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタノールおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含めた炭化水素、あるいはそれらの組合せなどであり得る。適当な界面活性剤としては、ソルビタントリオレアートおよび大豆レシチンが挙げられる。オレイン酸も界面活性剤として有用である。(例えば、Backstromら(「a」と「o」にウムラウト有り),Aerosol drug formulatIons contaInIng hydrofluoroalkanes and alkyl saccharIdes,米国特許第6,932,962号を参照されたい)。
粉末吸入装置から投与するための製剤は、本発明の化合物を含有する微粉化乾燥粉末を含み、かつ装置からの粉末散布を促進する量、例えば、製剤重量で50〜90%で増量剤、例えばラクトース、ソルビトール、スクロース、マンニトール、トレハロースまたはキシリトールなども含み得る。
経鼻送達形態
本発明に従えば、本発明の組成物および/または医薬組成物の鼻腔内送達も有用であり、これにより、鼻の中に投与した後、製品を肺の中に堆積させる必要なしに直接、組成物を血流まで通過させることができる。鼻腔内投与に適した製剤としては、デキストランまたはシクロデキストランを含む製剤が挙げられ、鼻腔内送達装置は既知である。(例えば、Freezer,Inhaler,米国特許第4,083,368号を参照されたい)。
経皮および経粘膜(例えば、バッカル)送達形態
いくつかの実施形態では、本発明の組成物を薬学的に許容される経皮または経粘膜パッチまたはトローチの一部として形成する。経皮パッチ薬物送達システム、例えば、マトリックス型経皮パッチが知られており、本発明の医薬組成物のいくつかの実施形態の実施に有用である。(例えば、ChIenら,Transdermal estrogen/progestIn dosage unIt,system and process,米国特許第4,906,169号および第5,023,084号;Clearyら,DIffusIon matrIx for transdermal drug admInIstratIon and transdermal drug delIvery devIces IncludIng same,米国特許第4,911,916号;TeIllaudら,EVA−based transdermal matrIx system for the admInIstratIon of an estrogen and/or a progestogen,米国特許第5.605,702号;Venkateshwaranら,Transdermal drug delIvery matrIx for coadmInIsterIng estradIol and another steroId,米国特許第5,783,208号;Ebertら,Methods for provIdIng testosterone and optIonally estrogen replacement therapy to women,米国特許第5,460,820号)。治療剤の経粘膜送達のための様々な薬学的に許容されるシステムも当該技術分野で公知であり、本発明の実施と適合する。(例えば、HeIberら,Transmucosal delIvery of macromolecular drugs,U.S.Patent米国特許第5,346,701号および第5,516,523号;Longeneckerら,Transmembrane formulatIons for drug admInIstratIon,米国特許第4,994,439号)。
本発明の組成物のバッカル送達も有用である。バッカル送達製剤は、ペプチドとの使用に関して当該技術分野で公知である。例えば、口腔粘膜(例えば、舌下粘膜)を介した薬物送達用に形成された既知の錠剤またはパッチシステムには、薬物、透過促進剤(胆汁酸塩もしくはフシジン酸など)および親水性ポリマー(例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デキストラン、ペクチン、ポリビニルピロリドン、デンプン、ゼラチンなど)またはこの目的に有用であることが知られている他のあらゆるポリマーを含有する内層を含む、いくつかの実施形態が含まれる。この内層は、口腔の湿潤粘膜組織に接触および付着するように適合させた片面を有し、かつ上を覆う非接着の不活性層に付着している反対面を有し得る。任意で、このような経粘膜送達システムは、内層が追加の結合剤、着香剤または増量剤も含有する二層錠剤の形態であり得る。いくつかの有用なシステムでは、透過促進剤と共に非イオン界面活性剤を用いる。経粘膜送達装置は、クリーム、ゲルもしくは軟膏のような自由な形態であり得、または錠剤、パッチもしくはトローチのような決まった形態を含み得る。本発明の組成物の送達は、例えば、接着層、裏打ち層、本発明の組成物を含有する貯蔵部分を規定する透過性膜、膜を裏打ちする剥離シールディスク、1つ以上のヒートシールおよび取り外し可能な剥離ライナーの積層材料を含む経粘膜送達システムを介してもよい。(例えば、Ebertら,Transdermal delIvery system wIth adhesIve overlay and peel seal dIsc,米国特許第5,662,925号;Changら,DevIce for admInIsterIng an actIve agent to the skIn or mucosa,米国特許第4,849,224号および第4,983,395号)。これらの例は、利用可能な経粘膜薬物送達技術の単なる具体例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
投与量
上記状態を治療するための方法に含まれる投与レジメンは、薬物の作用を変化させる様々な因子、例えば、患者の年齢、状態、体重、性別および食事、任意の感染の重症度、投与時間ならびに他の臨床因子を考慮して担当医により決定される。一般的に、1日のレジメンは、体重1キログラム当たり、本発明の化合物が0.1〜1000マイクログラム、好ましくは1キログラム当たり0.1〜150マイクログラムの範囲にあるべきである。
下の実施例は具体例であり、本発明の範囲を限定するものとして決して解釈されるべきではない。
実施例1
Kv1.3およびKv1.1の電気生理
Kv1.1からKv1.7までを発現する細胞系
CHO−K1細胞をヒトKv1.3で、またはカウンタースクリーン(実施例6を参照されたい)用にhKv1.4、hKv1.6もしくはhKv1.7で安定にトランスフェクトした;HEK293細胞は、ヒトKv1.3を安定に発現するかまたはヒトKv1.1を有していた。細胞系はAmgenまたはBIoFocus DPI(Galapagos社の1つ)のものであった。hKv1.2を安定に発現するCHO−K1細胞を、カウンタースクリーン用にMIllIpore(カタログ番号CYL3015)から購入した。
全細胞パッチクランプ電気生理
全細胞電流を、ホウケイ酸ガラスを引き伸ばした3〜5MΩピペット(World PrecIsIon Instruments,Inc)を備えたMolecular DevIces社(Sunnyvale,CA)のMultIClamp700B増幅器を用いて室温で記録した。データ収集中に、容量性電流をアナログ減算により相殺し、シリーズ抵抗補正は使用せず、電流はすべて2kHzでフィルタリングした。細胞を1.8mM CaCl、5mM KCl、135mM NaCl、5mMグルコース、10mM HEPESを含有する細胞外液(pH7.4、290〜300mOsm)中に浸した。内液は90mM KCl、40mM KF、10mM NaCl、1mM MgCl、10mM EGTA、10mM HEPESを含有していた(pH7.2、290〜300mOsm)。−80mVの保持電位で、−80mV〜+30mVまでの段階的な脱分極電圧を200ミリ秒の時間間隔で、30秒(Kv1.3)または10秒(Kv1.1)毎に加えることにより、電流を誘発した。IC50を決定するために、0.1%BSAを含む細胞外液中、1:3希釈の5〜6つのペプチドまたはペプチドコンジュゲート濃度を作成して、RapId SolutIon Changer RSc−160(BIoLogIc ScIence Instruments)で局所的に細胞へ送った。各濃度に対して電流を定常状態にした。pCLAMP(バージョン9.2)およびOrIgInPro(バージョン7)を用いたデータ解析を行い、各被検試料適用の前および後のピーク電流を用いて、各濃度における電流阻害のパーセントを計算した。
PatchXpress(登録商標)、平面パッチクランプ電気生理
細胞を1.8mM CaCl、5mM KCl、135mM NaCl、5mMグルコース、10mM HEPESを含有する細胞外液(pH7.4、290〜300mOsm)中に浸した。内液は90mM KCl、40mM KF、10mM NaCl、1mM MgCl、10mM EGTA、10mM HEPESを含有していた(pH7.2、290〜300mOsm)。IC50を決定するために、通常、1:3希釈の5つのペプチドまたはペプチドコンジュゲート濃度を作成した。0.1%BSAを含む細胞外液中でペプチドまたはペプチドコンジュゲートを調製した。デンドロトキシン−kおよびマルガトキシンをAlomone Labs社(Jerusalem,Israel)から購入し;ShK毒素をBachem BIoscIence社(KIng of PrussIa,PA)から購入し;4−APをSIgma−AldrIch社(St.LouIs,MO)から購入した。Molecular DevIces社(Sunnyvale,CA)のPatchXpress(登録商標)7000A電気生理システムを用いて、電流を室温で記録した。hKv1.3およびhKv1.1に対する電圧プロトコールを、下の実施例6の表4Eに示す。最初に、100%のパーセント対照(POC)を得るために0.1%BSAを含む細胞外液に、次いで、5つの異なる濃度の1:3ペプチドまたはペプチドコンジュゲート希釈物に、400ミリ秒のインキュベーション時間毎に印加した。最後に、過剰の特異的ベンチマークイオンチャネル阻害剤(実施例6の表4E)を加えて、完全なまたは100%のブロックを定めた。ゼロパーセントの対照を計算するために、ベンチマーク阻害剤の添加後に存在する残留電流ををいくつかの場合に使用した。Kv1.3およびKv1.1に対するベンチマーク阻害剤を実施例6の表4Eに記載する。トレースまたは試行の各個別のセットを視覚的に調べ、採用または棄却した。採用のための概略的な基準は次の通りであった:
1.ベースライン電流が安定していなければならない
2.初期ピーク電流が>300pAでなければならない
3.初期Rmおよび最終Rmが>300オームでなければならない
4.ピーク電流が最初の化合物添加の前に定常状態に達しなければならない。
次の濃度の化合物添加前の最後の5スイープの平均ピーク電流からPOCを計算し、IC50計算のためにExcelにエクスポートした。
IonWorks、ハイスループットな平面パッチクランプ電気生理
hKv1.3を安定に発現するCHO細胞およびhKv1.1を安定に発現するHEK293細胞に関して電気生理を行った。IWQ電気生理のためのShK類似体およびコンジュゲートを含有する「アッセイプレート」の調製手順は以下の通りであった:すべての類似体を、0.3%BSAを含む細胞外緩衝液(0.9mM Ca2+および0.5mM Mg2+を含むPBS)中に溶解し、96ウェルポリプロピレンプレートの行Hに100nMの濃度で列1〜列10まで分注した。列11および12は、陰性および陽性対照用に残しておき、後で1:3の比で行Aまで連続希釈した。IonWorks Quattro(IWQ)電気生理およびデータ解析を以下の通りに行った:再懸濁した細胞(細胞外緩衝液中)、アッセイプレート、PopulatIon Patch Clamp(PPC)PatchPlateならびに適当な細胞内(90mMグルコン酸カリウム、20mM KF、2mM NaCl、1mM MgCl、10mM EGTA、10mM HEPES、pH7.35)および細胞外緩衝液をIonWorks Quattroに配置した。類似体をパッチプレートに添加する際に、最終試験濃度の範囲が33.3nM〜15pMになるように、それらをアッセイプレートから0.1%BSAでさらに3倍希釈した。電気生理の記録は、アンホテリシンによる穿孔パッチクランプ法を用いてCHO−Kv1.3およびHEK−Kv1.1細胞から行った。IonWorks Quattroの電圧固定回路を用いて、細胞を−80mVの膜電位に固定し、400ミリ秒間、膜電位を+30mVまで段階的に変化させることにより、電圧依存性K電流を誘発した。実験の開始時に対照条件下、すなわち、阻害剤の非存在下で、10分間のインキュベーション後に類似体および対照の存在下で、K電流を誘発した。430ミリ秒と440ミリ秒の間で平均K電流振幅を測定し、データをMIcrosoft Excelスプレッドシートにエクスポートした。各濃度の類似体および対照の存在下でのK電流の振幅を、同一ウェルでの化合物前の電流振幅のK+電流のパーセントとして表した。これらの対照値の%を濃度の関数としてプロットすると、以下の等式を用いるExcelフィットプログラムの投与量反応フィットモデル201を使用して、各化合物のIC50値を計算することができた:
Figure 2012521360
式中、ymInは曲線のyの最小値であり、ymaxは曲線のyの最大値であり、conc.は試験濃度であり、nは曲線のHIll勾配である。
実施例2
ヒト全血中での生物活性測定
IL−2およびIFN−g分泌に対する毒素ペプチド類似体Kv1.3阻害剤の影響を調べるためのエキソビボアッセイ
以前に記載されているエキソビボアッセイ(その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、国際公開第2008/088422A2号の実施例46を参照されたい)を用いて、ヒト全血中でのT細胞炎症のブロックにおけるShK類似体およびコンジュゲートの効力を調べた。簡潔には、50%ヒト全血をタプシガルギンで刺激して、貯蔵枯渇、カルシウム動員およびサイトカイン分泌を誘導した。T細胞サイトカイン分泌のブロックにおける分子の効力を評価するために、様々な濃度のKv1.3ブロッキングペプチドおよびペプチドコンジュゲートを、タプシガルギン刺激を加える前の30〜60分間、ヒト全血試料と共にプレインキュベートした。37℃、5%COで48時間後、調整済み培地を回収し、MesoScale DIscoverの4スポット電気化学発光イムノアッセイを用いてサイトカイン分泌レベルを測定した。タプシガルギン刺激を用いて、複数の供与者から単離した血液からサイトカインIL−2およびIFN−gを強力に分泌させた。タプシガルギン刺激の後にヒト全血中で産生させたIL−2およびIFN−gは、細胞内サイトカイン染色および蛍光標示式細胞分取(FACS)解析から明らかなように、T細胞から産生された。
Kv1.3は、T細胞上に存在する主要な電位依存性カリウムチャネルである。Kを流出させることにより、Kv1.3は、効率的なT細胞活性化およびサイトカイン分泌に必要な細胞内カルシウムの持続的な上昇に必要とされる、継続的なCa2+流入の駆動力を供給する。Kv1.3阻害剤が、TCR連結反応によりこのカルシウム流動を抑制することが以前に示されている(G.C.Kooら,1999,Cell.Immunol.197,99−107)。タプシガルギン誘導性の貯蔵枯渇およびTCR連結反応は、単離T細胞において同様のパターンのCa2+動員を誘発する(E.DonnadIeuら,1991,J.BIol.Chem.267,25864−25872)が、本発明者らは、タプシガルギンがより全血においてより強力な応答を引き起こすことを見出した。したがって、本発明者らは、ヒト全血中においてタプシガルギンにより誘導されるT細胞からのサイトカイン分泌をブロックするKv1.3阻害剤の能力を調べることによりその生物活性を評価するための、バイオアッセイを開発した。全血は高レベルのタンパク質を含有する複雑な液体であり、この全血アッセイにおけるペプチドおよびペプチドコンジュゲートの活性は、生物学関連の液体中での48時間にわたる分子の安定性の評価においてさらなる利点を有する。電気生理学(ePhys)アッセイは一般に持続時間が短く(<1〜2時間)、タンパク質を含有しない生理的食塩水を使用するため、ePhysにより判定されたKv1.3の分子効力の重要な確認が全血アッセイで得られる。全血アッセイの持続時間が長いほど、持続時間が短いePhys実験に比べて、平衡結合速度のより有効な判定が可能となり得る。
例えば、ShK−Dap22(配列番号317)はShKのLys22類似体であり、向上したKv1.3対Kv1.1選択性を有することが以前に報告されている(Kalmanら,ShK−Dap22,a potent Kv1.3−specIfIc ImmunosuppressIve polypeptIde,J.BIol.Chem.273(49):32697−707(1998))。ShK−Dap22分子は、天然ShKと同様の効力を有し、全細胞パッチクランプ電気生理による測定で約23pMのIC50の強力なKv1.3ブロックをもたらすことが報告された(K.Kalmanら,1998,同上)。本発明者らは、全細胞パッチクランプ電気生理により、ShK−Dap22(Bachemから購入)が約12pMのIC50でKv1.3を強力にブロックすることを見出した(実施例3、実施例5および表4Eを参照されたい)が、それはヒト全血からのIL−2産生ブロックにおいては効力が約300倍弱い(約3763pMのIC50)ことを見出す。これに対し、天然ShKは、Kv1.3およびIL−2全血応答においてほぼ等しい効力を有する。R.E.MIddletonら(BIochemIstry 42,13698−13707,2004)は、放射性リガンド結合競合により、ShK−Dap22が天然ShKに比べて、Kv1.3に対する平衡結合親和性が約700倍弱いということを報告するが、これはShK−Dap22の効力が低いという本発明者らの全血での知見と一致する。したがって、パッチクランプ電気生理単独では、毒素ペプチド類似体の真の効力または親和性を明らかにすることができないと思われ、毒素ペプチド類似体の平衡結合親和性に有意な変化が起こったか否かを把握するために別の方法を用いるべきである。
こうした理由で、本発明者らは、2つの異なるアッセイ:(a)Kv1.3またはKv1.1に対する影響を測定する電気生理学的アッセイおよび(b)平衡結合を測定すると本発明者らが考える、本明細書に記載の48時間のヒト全血アッセイにおいてすべての毒素ペプチド類似体およびコンジュゲートを試験する、パレレルスクリーニング法を開発した。後者のアッセイを用いて、毒素ペプチド類似体をそのN末端で直鎖状PEGによりペグ化したものである、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16;下の実施例4を参照されたい)が、0.092nM(n=14)のIC50および1.013nM(n=14)のIC95で全血IL−2分泌の強力なブロックをもたらすことを見出した。炎症の全血アッセイにおける毒素ペプチド類似体およびコンジュゲートの生物活性を、本明細書に開示される他の実施例および表に記載する。
実施例3
毒素ペプチド類似体
Cys残基を除くすべてのShKアミノ酸残基の位置をそれぞれ、単一の位置でAla、Arg、Lys、Gluまたは1−Nal残基のいずれかにより置換した。従来の固相合成法を用いて、毒素ペプチドおよび毒素ペプチド類似体を作製および精製した。(例えば、下の実施例4を参照されたい)。Kv1.3およびKv1.1活性を電気生理(IWQ)およびエキソビボ全血アッセイ(WB)を用いて測定し、IL−2およびIFN−γ分泌に対するKv1.3阻害剤毒素ペプチド類似体の影響を調べた。電気生理(IWQ)データおよびヒト全血(WB)機能アッセイデータを、実施例1および実施例2に記載のように回収し、解析した。Ala、Arg、Lys、Gluまたは1−Nalスキャンに関する電気生理および全血アッセイの結果を下の表6〜10に記載する。本発明者らはIWQおよびWBアッセイにおいて、既に特定されている22位に加え、特定のShK残基の単一残基の変化が、毒素ペプチド類似体のKv1.3阻害効力および/またはKv1.3選択性(すなわち、Kv1.3対Kv1.1阻害)を独自に修正することを見出した。結果の概略を図3に示すが、これらは以下の(a)〜(c)により支持される。
(a)配列番号4に関して、様々な位置における特定の単一置換毒素ペプチド類似体は、天然ShK配列(配列番号1)に比べて、Kv1.3阻害活性を有意に減少させる(すなわち、IC50が増加した)ことが見出された。これらには以下の位置が含まれる(丸括弧内はKv1.3活性を減少させたアミノ酸残基):Asp5(K、R、E、Nal、[D5Aは行われず])、Ile7(K、R、E、Nal)、Arg11(A、E、Nal)、Ser20(R、E、Nal)、Met21(K、R、E、Nal)、Lys22(R、E、Nal)、Tyr23(R、E、Nal、[Y23Kは行われず])、Phe27(K、R、A、Nal、[F27Eは行われず])。これらのShK残基(D5、I7、R11、S20、M21、K22、Y23、F27)は、Kv1.3に対する鍵となる結合部位と考えることができ、ShKの三次元溶液構造の単一面に集まることが見出された(図1C)。
(b)配列番号4に関して、様々な位置における特定の単一置換毒素ペプチド類似体は、天然ShK配列(配列番号1)に比べて、Kv1.3阻害活性を向上させる(すなわち、IC50が減少した)ことが見出された。これらには以下の位置が含まれる(丸括弧内はKv1.3活性を向上させたアミノ酸残基):Ser2(E)、Ile4(K、E、A)、Ser10(R、E)、Phe15(A)、Lys18(R、A)、Lys30(R、E)、Thr31(Nal)、Thr34(Nal)。
(c)配列番号4に関して、様々な位置における特定の単一置換毒素ペプチド類似体は、天然ShK配列(配列番号1)に比べて、Kv1.3に対する選択性を向上させる(対Kv1.1;すなわち、IC50Kv1.1/IC50Kv1.3が増加した)が、Kv1.3阻害活性に対する実質的な効果はもたないことが見出された。これらには以下の位置が含まれる(丸括弧内はKv1.3に対する選択性を向上させたアミノ酸残基):Ile7(K)、Ser10(A)、Gln16(K、Nal)、Ser20(K,R)、Lys22(A)、Tyr23(A、[Y23Kは行われず])、Ser26(Nal)、Phe27(Nal[F27Eは行われず])、Arg29(K、Nal)。ShKの原子構造の解析から、類似体化の際にKv1.3選択性を向上させる鍵となるいくつかの残基は、周辺部に位置し、一部上記(a)に記載されているKv1.3結合に重要なShK残基を取り囲んでいることが明らかとなった。類似体に変換されたときにKv1.3選択性の向上が生じるこれらの残基(I7、S10、Q16、S20、S26、R29)は、ShKのNMR構造の空間充填立体モデルを示す図1Dにおいて薄く着色してある。Kv1.3結合に重要ないくつかの残基の類似体、例えばIle7(K)、Lys22(A)、Tyr23(A)およびPhe27(1−Nal)なども選択性を向上させる。しかし、上記類似体のいくつかに関しては、この選択性の獲得が許容されない大きさの効力低下を伴う場合があり、これによりその類似体は望ましくないものとなる。
データは、配列番号4に関して、8、13および33位のアミノ酸残基は、Kv1.3阻害効力を大きく低下させることなくスキャン残基(Arg、Lys、Ala、1−NalおよびGlu)で置換され得ることを示していた。
同じことは残基Asp5に関しては言えず、Arg、Glu、1−Nalおよびリジン置換はあまり許容性がなかった。本発明者らはKv1.3阻害活性の大きな低下を観察した。(5位のAlaの置換は、この分子の調製が非常に難しいため、まだアッセイしていない。)5位は非常に感受性が高く、Asp(酸性の短側鎖)からGlu(長側鎖の酸性残基)への変化でさえ、あまり許容性がなかった。全体のマルチパスShKスキャンから、本発明者らは、置換で最も許容性の高い残基はAsp5(もっとも高許容性)、Ser20、Lys22およびTyr23であることを見出した。ShK残基Lys22およびTyr23は、Kv1.3に対する重要な結合部位として以前報告されている。Lys22およびTyr23のAla類似体が活性の減少を示したのに対し、これらの残基の他のすべての類似体は不活性であった。Lys22(A)およびTyr23(A)類似体は、天然ShKに比べて、Kv1.3に対して7〜10倍活性が低く、T細胞炎症のヒト全血アッセイでは35〜56倍活性が低かった。向上したKv1.3選択性を有することが以前報告されているShK−Dap22類似体(K.Kalmanら,1998,同上)は、この全血アッセイにおいては56倍活性か低かった。したがって、ShKのLys22のAlaおよびジアミノプロピオン酸(Dap)類似体により付与されるKv1.3選択性のわずかな向上にもかかわらず、効力の大きな低下が、わずかな選択性の向上の利益の大部分を打ち消した。
本発明者らは文献の知見から、16位でのアラニン置換が選択性を付与することは見出されていないことを確認した。(例えば、Kemら,ShK toxIn composItIons and methods of use,米国特許第6,077,680号を参照されたい)。しかし、天然ShK配列(配列番号1)の16位がGln残基から塩基性のリジン残基に変化した場合、高い効力および非常に優れた選択性が得られた(表5および表10)。興味深いことに、別の塩基性残基であるアルギニンでは同じ結果は得られなかった(表6)が、Arg側鎖はリジンに比べてほぼ1Å長かった。さらにアルギニンは、そのグアニド官能基により、第一級アミンにおけるピラミッド型構造と比べて、かさ高い平面構造を正電荷に与える。優れたKv1.3選択性は、16位での1−ナフチルアラニン(1−Nal)のような大きなかさ高い中性基の導入でも見られた(表8)。しかし、16位での1−Nal修飾は、Kv1.3阻害に関する(>5倍の低下)および全血アッセイにおける(約325〜500倍の活性低下)分子の効力を確かに低下させた。Kv1.3選択性は、ShKの26または27位での1−Nal導入でも観察されたが、16位での1−Nalとまた同様に、これらの置換も全血アッセイにおける効力の低下をもたらした。
表11(16位毒素ペプチド類似体)のデータに基づいて本発明者らが行った別の観察では、天然ShK配列において、中性のGln側鎖による極性を長い塩基性残基(例えば、Lys)に変化させることにより、向上したKv1.3選択性が得られ、IWQまたはWBアッセイにより測定されたKv1.3活性における実質的な変化はなかった。Kv1.3に対する選択性(Kv1.1と比較した)は、1回に1メチレン基ずつ側鎖を短くするにつれて徐々に失われた(Lys〉Orn〉Dab〉Dap)。興味深いことに、HIs16置換(塩基性、アリール残基)は選択的分子を生じることができなかった。中性のGln側鎖による極性を大きな芳香族(アリール)残基であるAhpに変化させることにより、向上した、Kv1.1を上回るKv1.3選択性が得られた。[Ala23]ShKおよび[Arg30]ShKのような他の毒素ペプチド類似体もKv1.3選択性を付与したが、Kv1.3に対する阻害効力は著しく低かった。
毒素ペプチド類似体分子の調製において、合成、フォールディングおよび凍結乾燥工程に間に+16Daの副産物が観察された。ShKペプチドが21位に単一のメチオニン残基を含んでおり(配列番号1を参照されたい)、この硫黄含有残基がそのMet[O]型(+16Da)に酸化することが十分に裏付けられていることを考えれば、配列番号4に関して、21位の残基を易酸化性でない別の残基に置き換えることが望ましかった。よく知られたMetに対する同配体置換はノルロイシン(Nle)であり、この場合、同配体側鎖基は同じ原子数で構成されているが、Nle残基では硫黄原子(Met残基中に存在する)がメチレン(−CH−)単位により置換されているという点で異なる。Nle組込みは、21位において適度に許容性が高いが、Kv1.3阻害効力はわずかに低下していた(表17)。残基21における位置スキャンにより、この位置がKv1.3効力および選択性に影響することが示された。Nle置換の他に、Met[O]、Asn、Gln、Tyr、Val、Leu、Abu、Chg、PheおよびNvaが、IWQアッセイによる判定で、適度に許容性が高かった。これらの変化のうち、Asn、Tyr、Val、Leu、Abu、Chg、PheおよびNvaがさらに、Kv1.1を上回るKv1.3に対する優れた選択性をもたらした。全血アッセイにおいて、[Lys16,Nle21]ShK−Ala(配列番号236)、[Lys16,Met(O)21]ShK−アミド(配列番号257)および[Lys16,Nva21]ShK−アミド(配列番号260)がIL−2応答に対してより大きな効力を示した。(表15および表17)。
ShK構造活性をさらに調査し、またC末端システイニルカルボキシラートを避けるためにも、本発明者らは、より適切なC末端官能基を特定しようとした。C末端システイニルカルボキシラートはそれらの調製に関連した化学合成の困難さを増加させ得る。本発明者らは、遊離カルボン酸からカルボキサミドへのC末端の変化を含むC末端アミド化を調べた(表5および表14)。[Lys16]ShK(配列番号13)から[Lys16]ShK−アミド(配列番号14)に変化させることにより、Kv1.3(IWQ IC50=0.2nM)およびWB IL−2分泌(IC50=0.1nM)のブロックにおいてほぼ等しい活性を有する分子が得られた。しかし、Lys16、Nle21の二重置換とC末端アミド化との組合せにより、向上したKv1.3選択性(Kv1.1を上回る)を有する分子が得られ、これは[Lys16]ShK(配列番号13;IC50=0.11)に比べて、Kv1.3のブロックの効力が等しい(IWQ IC50=0.15nM)にもかかわらず、炎症のWB IL−2アッセイにおける活性が約7倍低かった(IC50=0.82nM)(表5および表14を参照されたい)。興味深いことに、残基16においてLys16を塩基性でかつより大きなヒスチジン残基で置換した[HIs16;Nle21]ShK−アミド(配列番号157;表11)は、Kv1.3に対する効力は高いが、Kv1.1(IWQ IC50=15pM)を上回るKv1.3(IWQIC50=139pM)に対する選択性は示さなかった。C末端アミドを含む毒素ペプチド類似体(表14)のうち、以下に挙げる類似体が、向上したKv1.3選択性を示し、かつKv1.3およびWB IL−2分泌のブロックにおいて高い効力(IC50<270pM)を保持していた:
[Ala15,Lys16]ShK−アミド(配列番号186);
[Glu4,Lys16]ShK−アミド(配列番号188);
[Lys16,Glu30]ShK−アミド(配列番号190);
[Lys16,Glu18]ShK−アミド(配列番号195);
[Glu9,Lys16,Nle21]ShK−アミド(配列番号222);
[Lys16,29;Ala30]ShK−アミド(配列番号210);
[Lys16,29;Trp27]ShK−アミド(配列番号202);
[Glu4;Lys16,29;Arg30]ShK−アミド(配列番号201);
[Glu4;Lys16,29;Arg18,30]ShK−アミド(配列番号212);
[Glu4,9;Lys16,29;Arg18,30]ShK−アミド(配列番号198);
[Glu4,10;Lys16,29;Arg18,30]ShK−アミド(配列番号199);および
[Glu4,9,10;Lys16,29;Arg18,30]ShK−アミド(配列番号200)。
C末端システイニルカルボキシラートペプチドに関する潜在的問題点を解決するために、本発明者らは、追加の残基によるC末端伸長を調査した。意外なことに、[Lys16]ShK(配列番号13)のC末端Cys35残基の後に単一のアラニン残基を追加することにより、Kv1.1を上回るKv1.3特異性におけるさらなる向上が生じた。表15および表16に示されるように、非Cys残基の追加によるShKのC末端伸長により、本来のC末端負電荷の再導入が可能となり、効力が増加する可能性がある。特に興味深いのは、C末端Cys35残基の後にAla残基が追加されたShKのLys16類似体(配列番号235、表4Hおよび表15)は、Kv1.3活性を保持し、劇的に262倍向上した、Kv1.3に対するニューロンKv1.1を上回る選択性(PatchXpress(PX)電気生理による)(表4H)および158倍の向上した選択性(IonWorks(IWQ)電気生理による)(表15)を示した。この[Lys16]ShK−Ala(配列番号235)毒素ペプチド類似体は、ヒト全血からのIL−2分泌の強力なブロックをもたらした(IC50=138pM、表4H)が、これは、本発明者らが同定した最もKv1.3選択的(Kv1.1を上回る)なShKの2アミノ酸改変類似体の1つである。C末端伸長を有する他のShKアミノ酸類似体で、全血アッセイにおいて効力が高く(IL−2分泌のブロックにおいてIC50<500pM)、200倍を超えるKv1.3対Kv1.1選択性を有するものとしては以下のものが挙げられる(表15を参照されたい):
[Lys16,Nle21]ShK−Ala(配列番号236);
[Glu4,Lys16,Nva21]ShK−Ala(配列番号242),
[Glu4,Lys16,Nle21]ShK−Ala(配列番号243);
[Lys16,Nle21]ShK−Glu(配列番号244);および
[Lys16,Nle21]ShK−Tyr(配列番号245).
実施例4
ペプチドならびにNα−(20kDa PEG)−ShK(配列番号8)、Nα−(20kDa PEG)−[Lys16]ShK(配列番号16)、Nα−(20kDa PEG)−[Lys16]ShK−Ala(配列番号316)およびNα−brPEG−[Lys16]ShK(配列番号315)を含めたペグ化ペプチドの調製
ペプチド合成
α−Fmoc側鎖保護アミノ酸およびH−Cys(Trt)−2Cl−TrtレジンをNovabIochem社、Bachem社またはSIgma AldrIch社から購入した。以下の側鎖保護ストラテジーを用いた:Asp(OtBu)、Arg(Pbf)、Cys(Trt)、Glu(OtBu)、HIs(Trt)、Lys(Nε−Boc)、Ser(OtBu)、Thr(OtBu)およびTyr(OtBu)。ShK(配列番号1)、RSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC(配列番号13)または他の毒素ペプチド類似体アミノ酸配列を、H−Cys(Trt)−2Cl−Trtレジン(0.2mmol、0.32mmol/g負荷)を用いた0.2mmol当量基準のDIC/HOBtカップリング化学を用いたSPPSにより、CS BIoペプチド合成装置で段階的に合成した。各カップリングサイクルに対して、1mmol Nα−Fmoc−アミノ酸をN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中、2.5mLの0.4 M1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)に溶解させた。この溶液に、DMF中1.0mLの1.0M N,N'−ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)を加えた。溶液を窒素バブリングにより15分間撹拌して予備活性化を行い、次いで、レジンを加えた。混合物を2時間振盪した。レジンをろ過し、DMFで3回、ジクロロメタン(DCM)で2回およびDMFで3回洗浄した。DMF中20%ピペルジン(pIperdIne)による処置(5mL、2×15分)によりFmoc脱保護を行った。最初の23残基を、上記Fmoc−アミノ酸カップリングおよびFmoc除去段階を繰り返して単一カップリングした。残りの残基を、Fmoc除去を進める前にカップリング段階を2回行うことにより二重カップリングした。
合成後に、今度はレジンを排出し、DCM、DMF、DCMで順次洗浄し、次いで減圧下で乾燥させた。ペプチド−レジンを250mLのプラスチック丸底フラスコに移した。トリイソプロピルシラン(1.5mL)、3,6−ジオキサ−1,8−オクタン−ジチオール(DODT、1.5mL)、水(1.5mL)、トリフルオロ酢酸(TFA、20mL)での処理により、ペプチドを脱保護してレジンから切り離し、撹拌子と混合物を3時間撹拌した。混合物を150mLの焼結ガラス漏斗を通して250mLのプラスチック丸底フラスコ内にろ過した。混合物を150mLの焼結ガラス漏斗を通して250mLのプラスチック丸底フラスコ内にろ過し、ろ液を減圧中で濃縮した。粗ペプチドを冷ジエチルエーテルの添加により沈殿させ、減圧下で乾燥させた。
ペプチドのフォールディング
乾燥粗直鎖状ペプチド(約600mg)、例えば[Lys16]ShKペプチド(配列番号13)または[Lys16]ShK−Ala([Lys16,Ala36]−ShKとしても知られる;配列番号235)を、16mLの酢酸、64mLの水および40mLのアセトニトリル中に溶解した。混合物を15分間急速に撹拌して完全に溶解させた。ペプチド溶液を、1700mLの水および大型の撹拌子の入った2Lのプラスティックボトルに加えた。こうして希釈した溶液に、20mLの濃縮水酸化アンモニウムを加えて溶液のpHを9.5に上げた。必要に応じて、少量の酢酸またはNHOHでpHを調節した。溶液を80rpmで一晩撹拌し、LC−MSによりモニターした。通常、24〜48時間でフォールディング完了と判断し、溶液を酢酸およびTFA(pH=2.5)の添加により反応停止させた。水溶液をろ過した(0.45μmセルロース膜)。
逆相HPLC精製
逆相高速液体クロマトグラフィーを分析用(C18、5μm、0.46cm×25cm)または調製用(C18、10μm、2.2cm×25cm)カラムで行った。クロマトグラフィーによる分離は通常、解析的分析ではA中の緩衝液B(A=0.1%TFA水溶液;B=0.09%TFAを含む90%ACN水溶液)の5〜95%の直線濃度勾配を用いて、流速1mL/分で35分にわたり、調製用の分離では、5〜65%で、流速20mL/分で90分にわたり行った。分析用および調製用HPLC画分をESMSおよびフォトダイオードアレイ(PDA)HPLCにより特徴付け、一緒にして凍結乾燥させた。
質量分析
イオンスプレー大気圧イオン化源を装備した単一四重極質量分析器で質量スペクトルを得た。フューズドシリカキャピラリー接続部分(内径50μm)を介して直接イオン化源と接続した移動溶媒(10μL/分;0.05%TFAを含む30:50:20ACN/MeOH)内に試料(25μL)を注入した。試料液滴を5kVの正電位でイオン化し、境界プレート、次いで開口部(直径100〜120μm)を通して、60Vの電位で分析器に入れた。0.1Daのスキャンステップサイズで質量範囲400〜2200Daにわたりフルスキャン質量スペクトルを得た。観察されたm/Z値から分子量を導き出した。
PEG化、精製および解析
ペプチド、例えば[Lys16]ShK(配列番号13)または[Lys16]ShK−Ala(配列番号235)を、活性化された直鎖状または分岐PEGを用いて、そのN末端で還元的アルキル化により選択的にペグ化した。20mMシアノ水素化ホウ素ナトリウムおよび2モルの過剰20kDaモノメトキシ−PEG−アルデヒド(NOF,Japan)を含有する50mM NaHPO、pH4.5の反応緩衝液中、2mg/mlでコンジュゲーションを行った。コンジュゲーション反応物を約5時間、室温で撹拌し、その進行をRP−HPLCによりモニターした。完了した反応物を、20mM NaOAc(pH4)による4倍希釈により反応停止させ、4℃まで冷却した。次いで、PEG−ペプチドを40℃でクロマトグラフィーにより精製したが、ここではSPセファロースHPカラム(GE Healthcare,PIscataway,NJ)を使用し、20mM NaOAc(pH4.0)中0〜1M NaClの直線濃度勾配で溶出した。溶出したピーク画分をSDS−PAGEおよびRP−HPLCにより解析し、プーリングを純度>97%で決定した。観察された主要な夾雑物はジ−ペグ化毒素ペプチド類似体であった。選択されたプールを3kDa MWCO膜に対する遠心ろ過により2〜5mg/mlまで濃縮し、5%ソルビトールを含む10mM NaOAc(pH4)中に透析した。次いで、透析したプールを0.2ミクロンのフィルターにより無菌ろ過し、SDS−PAGE(図5A、図5C、図5E)およびRP−HPLC(図5B、図5Dおよび図5F)により純度が>97%であることを判定した。AgIlent1100モデルHPLCで、0.1%TFA/HO中、1ml/分でZorbax(登録商標)5μm 300SB−C8 4.6×50mmカラム(AgIlent)に流し、カラム温度を40℃に維持して、逆相HPLCを行った。PEG−ペプチド(20μg)試料を注入し、波長215nMをモニターしながら、6〜60%の直線濃度勾配で溶出した。
実施例5
N−20 kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)およびその他のペグ化毒素ペプチド類似体;哺乳動物種における薬物動態;安全性薬理試験;および単離ウサギ心臓アッセイ
20kDa PEGのコンジュゲーションは、ShK−L5(配列番号17)とNα−(20kDa PEG)−ShK(配列番号8)の薬物動態(PK)の比較により示されるように、インビボでの毒素ペプチドの曝露量を大幅に増加させた。(図4を参照されたい)。ShK−L5は以前の刊行物に記載されているKv1.3の強力なペプチド阻害剤である。(Beetonら,TargetIng effector memory T cells wIth a selectIve peptIde InhIbItor of Kv1.3 channnels for therapy of autoImmune dIseases,Molec.Pharmacol.67(4):1369−81(2005);Chandyら,Analogs of ShK toxIn and theIr uses In selectIve InhIbItIon of Kv1.3 potassIum channels,国際公開第2006/042151A2号;PennIngtonら,EngIneerIng a stable and selectIve peptIde blocker of the Kv1.3 channel In T lymphocytes,Molecular Pharmacology Fast Forward,doI:10.1124/mol.108.052704(2009)として2009年1月2日に公開)。ShK−L5(配列番号17)は、2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)酢酸(AEEA)リンカーを介してShKと結合したN末端リン酸化チロシン部分を含む。この分子は、向上したマウスKv1.3対Kv1.1選択性を有するという報告にもかかわらず、本発明者らの方法において、ShK−L5分子がほぼ等しい効力でヒトKv1.3およびKv1.1をブロックすることを本発明者らは見出した(表4H、表5および図6C〜6D)。本発明者らの知見と公開されている知見における違いが、使用されたチャネルの種(マウスとヒト)の違いまたは細胞系の違いに起因するのか否かは不明である。ごく最近では、M.W.PennIngtonらが、Kv1.3チャネルの安定かつ選択的なペプチドブロッカーとしてShK−192(配列番号438)を記載し;温度上昇により悪化するpHに関連した加水分解および酸化副生成物を示すShK−L5よりも安定な類似体として、ShK−192(配列番号438)がPennIngtonらにより同定された。(PennIngtonら,EngIneerIng a stable and selectIve peptIde blocker of the Kv1.3 channel In T lymphocytes,Molec.Pharmacol.75(4):762−73(2009))。この報告に基づき、本発明者らはShK−192を合成し、ヒトKv1.3およびヒトKv1.1に対する活性に関して試験した。ShK−L5分子に関する本発明者らの研究が、Kv1.3に対するKv1.1を上回る選択性を示さなかった(図6Cおよび6D)のに対し、より新しいShK−192類似体は、Kv1.1(図29B)に比べて向上したKv1.3選択性(図29A)を示した。ShK−192は0.039±0.005nMのIC50でヒトKv1.3を阻害し、これは、ヒトKv1.1(3.39±1.61nM)に対するそのIC50よりも約87倍強力である。ShK−L5に比べて向上したShK−192のKv1.3選択性が、その安定性の向上に起因するのか、または他の理由に起因するのかは不明である。
それでも本発明者らは、N末端20kDaPEG部分(配列番号8)とコンジュゲートされたShK(配列番号8)が、非常に強力でかつ延長されたインビボ半減期を有するにもかかわらず、Kv1.3非選択的であり、ニューロンKv1.1に対してほぼ等しい効力を有することも見出した(表5)。これに対し、N末端20kDaPEG部分を含む[Lys16]ShK毒素ペプチド類似体(配列番号16)は、大幅に向上したKv1.3選択性(表5および図6A〜6B)を有し、Kv1.3に対してKv1.1よりも1060倍高い活性を示した(表4H)。さらに、20kDa−PEG−[Lys16]ShKコンジュゲート(配列番号16)は、T細胞炎症のヒト全血アッセイにおいて高い効力(サブnMのIC50)を保持していた。図30A〜30Bは、IL−2(図30A)およびIFNγ(図30B)分泌阻害に関して3つのロットの20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)から得られた、代表的な投与量反応曲線を示す。複数の供与者から採取したヒト全血中におけるタプシガルギン刺激T細胞からのIL−2およびIFNγ分泌の阻害に関する20kDa−PEG−[Lys16]ShK(試験した全ロット)の平均IC50は、それぞれ0.109±0.081nM(n=34)および0.240±0.163nM(n=34)であった。シクロスポリンAは約2000〜3000活性が低く、IL−2およびIFNγ産生をそれぞれ334.8±172.2nM(n=64)および495.2±307.8nMのIC50値で阻害した。ヒト全血中でのT細胞応答ブロックにおけるその強力な活性以外にも、20kDa−PEG−[Lys16]ShKは、タプシガルギンで刺激したカニクイザル全血からのT細胞IL−17分泌も強力に阻害し(図31、実施例8)、7匹の異なるサルから採取した血液を用いた実験では、0.09nMの平均IC50を示した。ラットTエフェクター記憶細胞系であるPASのミエリン特異的増殖も20kDa−PEG−[Lys16]ShK分子により強力に(IC50=0.17nM)ブロックされた(図32、実施例9)。したがって、20kDa−PEG−[Lys16]ShKは、3つの異なる種:ヒト、サルおよびラットのT細胞応答の阻害において等しく効果的であった。[Lys16]ShK毒素ペプチド類似体単独(配列番号13)では中程度のKv1.3選択性(Kv1.1/Kv1.3IC50比=15倍)が示されたのに対し、このペプチドと20kDa PEG部分とのN末端コンジュゲーションではその選択性がさらに増強され、コンジュゲートは、Kv1.3に対してニューロンKv1.1を約1000倍上回るの選択性を有していた。さらに、イオンチャネルカウンタースクリーンにより、新規20kDa−PEG−[Lys16]ShKコンジュゲートが、Kv1.2の680倍の選択性、Kv1.6の約500倍の選択性、ならびにKv1.4、Kv1.5およびKv1.7の10000倍を超える選択性であることが明らかとなった(表4A)。このコンジュゲートが、ヒト心臓活動電位において役割を果たすことが知られているイオンチャネルには影響を与えずに、Nav1.5、Cav1.2、Kv4.3、KvLQT1/mInKおよびhERGの10000倍を超える選択性を示したことは重要である(表4A、実施例6を参照されたい)。またコンジュゲート毒素ペプチド類似体20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、カルシウム依存性KチャネルであるKCa3.1(IKCa1)およびBKCaに対する影響を全く示さなかった。
コンジュゲートの薬理をさらに特徴付けるために、その血漿中でのエキソビボ安定性およびインビボ薬物動態を試験した。20kDa−PEG−[Lys16]ShKコンジュゲートは、ラット、カニクイザルおよびヒト血漿中において37℃で48時間、安定であった(図10A〜10D);実施例7を参照されたい)。マウス、ラット、イヌおよびカニクイザルでの薬物動態実験(図11A〜11B、実施例8を参照されたい)は、コンジュゲートがインビボで安定であり、延長された半減期を有することを示していた。図11Cに示されるように、カニクイザルに0.5mg/kgの単回皮下投与として投与された20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、延長された半減期を示し、8時間でのCmaxが254nM(1031ng/ml)、および7日目の血清レベルが28.4nM(115ng/ml)に達した。この単回投与後の7日目の血清濃度は、ヒト全血における炎症ブロックでのコンジュゲートのIC95(1.0nM)のよりも約28倍、およびこのアッセイ(実施例2に記載の通りに行った)におけるコンジュゲートのIC50(0.09nM)よりも約315倍高かった。したがって、カニクイザルにおけるPEG−[Lys16]ShKの薬物動態は、ヒトにおける週1回投与が可能であり、炎症をブロックするためには非常に少ない投与量が必要であろうということを示している。皮下投与した20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の薬物動態に関するさらなる詳細を、以下ならびに下の表4B、表4C、表4Dおよび表4D(a)に記載する。
多発性硬化症の動物モデルにおける20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子の有効性を、実施例9に記載のように養子移植(AT)−EAEモデルを用いて判定した。PEG−[Lys16]ShKは疾患発症を遅延させ、かつ投与量依存的に疾患重症度を低下させた(図7および図8A〜8D)。この分子は、このモデルにおいて非常に強力であり、7日目のEAEスコアに基づき、4.4μg/(kg・日)のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)が疾患重症度の50%低下をもたらす有効量(ED50)として推定された。
インビボでの20kDa−PEG−[Lys16]ShK分子(配列番号16)の薬理および安全性をさらに評価するために、12週間の薬理学実験をカニクイザルで行った(実施例10)。12週間の実験は、2週間にわたる3つの予備投与ベースライン測定、1ヶ月間の週1回0.5mg/kgの皮下投与および6週間のフォローアップ解析を含んでいた。この実験のさらなる詳細を、下の実施例10および表4Fに記載する。20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子に関する以前の薬物動態実験に基づき、0.5mg/kgでの週1回投与により、CmInにおけるIC95の28倍からCmaxにおけるIC95の249倍までの範囲の過剰な標的有効範囲が得られると考えられた。PEG−[Lys16]ShKコンジュゲート(配列番号16)は十分に許容性があった。実験を通して個体の体重が増加し(図9D)、かつ予備投与ベースライン測定に比べて、CBCおよび血液の化学的性質に変化が見られなかった(表4G、実施例10)。実施例8に記載のカニクイザル全血薬力学アッセイを用いて、1ヶ月の全投与期間の間、T細胞炎症が抑制され、かつ経時的な変化は検出されなかった(図9A〜9B)。反復投与では、1ヶ月の投与期間にわたり、予測された血清薬物トラフレベルと観察された血清薬物トラフレベルの間に十分な相関関係があった(図9C)。外来ペプチドまたはタンパク質は時には、免疫原性となって、血清薬物レベルおよび/または薬力学的有効範囲を変化させ得る抗体の排除または中和を引き起こし得る。20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)による反復投与後のカニクイザルにおいてこのような変化は観察されなかったことから、これらのデータは、このPEGコンジュゲートはサルにおいて抗体の中和または排除を引き起こさなかったことを示している。
ペプチドのインビボ半減期が短い理由としては通常、標的仲介性のクリアランス、迅速なタンパク質分解または迅速な腎クリアランスの3つが挙げられる。所与のクラスのペプチドに関しては、短い半減期の理由が明らかでない場合が多い。腎クリアランスを減少させるための確立された方法(例えば、PEG化、Fc融合)があるが、こうした方法は、問題のペプチドがタンパク質分解を受けやすい(迅速に加水分解される)か、または標的仲介性のクリアランスもしくは非特異的(電荷による)結合により迅速に排除される場合、役に立たないであろう。さらに、大きなPEGまたはFc融合体のみが腎クリアランスを減少させるため、所与のクラスのペプチドがコンジュゲーション後に効力を保持するか否かは、実験的に判定する必要がある。効力の著しい低下を示すコンジュゲートは、向上したインビボ半減期により得られるいかなる利益も帳消しにするが、これは動物における標的有効範囲のレベルが、分子のインビボでの効力および安定性の両方に直接依存するためである。新規なクラスのペプチドに関しては、大きなPEGまたはFc部分とのコンジュゲートを形成し、かつ活性を維持することに成功し得るかは明らかではない。異なるクラスのペプチドは異なる一次および三次構造を有し、その生物物理学的安定性はコンジュゲーションにより著しく変化し得るというのがその理由である。著しい安定性(インビトロまたはインビボ)の低下はいずれも分子の活性を減少させ、治療剤としてのその有用性を失わせる。
天然ShKペプチド(配列番号1)は、インビボ半減期が短い強力なKv1.3/Kv1.1阻害剤である(C.Beetonら,2001,Proc.Natl.Acad.ScI.98,13942−13947)。ShKの乏しいインビボ安定性の主な原因は不明であり、Nortonら(Current MedIcInal ChemIstry 11,3041−3052,2004)は、その原因を特定するためには、その吸収、分布、代謝および排出のより詳細な分析が必要であることを示した。タンパク質分解が主な原因であるか否かを評価するために、Beetonら(J.BIol.Chem.283:988−997,2008)は、タンパク質分解を制限して循環血中半減期を向上させるためにD−アミノ酸を含むShKのD−ジアステレオ異性体類似体を作製するための広範な試みについて記載した。D−アロ−ShK分子は、Kv1.3標的のブロックにおいて、天然ShKよりも約2800倍活性が低かった。著者らは、ShKのD−アロ類似体がそのインビボ半減期を向上させなかったことを報告しており、このことは、タンパク質分解がShKの短い半減期を説明しないことを示している。ShKの治療上の可能性を向上させるために、本発明者らは、ShKの新規なPEGおよびFcコンジュゲートを作製し、それらが延長されたインビボ半減期を有し(実施例8)、かつ重要なことに、高いKv1.3効力を保持していることを示した。本発明者らの分子は、Kv1.3に対して非常に効力が高く、かつ延長された半減期を有することから、本発明者らのデータは、Kv1.3標的仲介性のクリアランスがShKペプチドの短い半減期を説明しないことを示している。さらに、本発明者らのコンジュゲートがタンパク質分解に対して防御する可能性は低いため、本発明者らの知見は、タンパク質分解がShKの短いインビボ半減期において役割を果たし得ないことを示している。腎クリアランスの減少は、本発明者らのShKコンジュゲートが延長されたインビボ半減期を有する鍵となる理由であり得るが、このことを明確に断定するためには、コンジュゲートの吸収、分布、代謝および排出を評価するさらなる実験が必要であろう。
治療上の可能性が向上したKv1.3阻害剤を同定するための本発明者らの試みにおいて、本発明者らは、ShKの体系的なマルチパス類似体化を行ってKv1.3対Kv1.1選択性が向上した類似体を同定し、類似体のPEGまたはFcコンジュゲートを形成し、それぞれのインビボでの効力、選択性および安定性を試験した。上記[Lys16]ShK類似体(ShKのGln16からLys16への単一アミノ酸変化)は非常に強力であり、かつ向上した選択性を示し、これは意外にも、PEGとのコンジュゲーションによりさらに増強されていた。特に重要なのは、このコンジュゲートが高い効力を保持し、ピコモル範囲のIC50でKv1.3およびT細胞炎症をブロックしたことである。この成功にもかかわらず、Kv1.3選択性の向上が確認されたShK類似体の一部は、20kDa PEG部分とのコンジュゲーション後に、治療的に有用でなくなる程度の大幅な効力低下を示した。いくつかの例としては、ShKの1−Nal16(配列番号11)および1−Nal27(配列番号95)類似体が挙げられ、これらは、遊離ペプチドとしてはKv1.3ブロックにおいてサブnMの効力を示し、向上したKv1.3/Kv1.1選択性を有していた(表8)が、PEGコンジュゲートとしては約57倍低い活性を示した(それぞれ配列番号159および配列番号160;表12)。一方、[Lys16]ShK−Ala毒素ペプチド類似体(配列番号235;実施例3を参照されたい)は20kDa PEG部分とN末端でコンジュゲートされていた。Nα−20kDa−PEG−[Lys16]ShK−Alaコンジュゲート(配列番号316)は、高い効力を保持し、サブnMのIC50でKv1.3およびT細胞炎症をブロックし、Kv1.3に対してニューロンKv1.1の3500倍を超える選択性を示した(表4H)。このコンジュゲートはN末端20kDa−PEG部分およびC末端アラニンの追加を有し、これまでに同定されたもっと強力かつ選択的なコンジュゲートの代表的な1つである。
ペプチドまたはタンパク質と、異なる大きさ(分子量)および形態のPEG分子とのコンジュゲーションは、その分子の生物活性、薬物動態、分布および代謝に著しく影響し得る。Nα−20kDa−PEG以外の別のPEG型の影響を調べるために、Kv1.3のペプチド阻害剤であるKv1.3選択的[Lys16]ShK(配列番号13)を、30kDa PEG部分(配列番号158)または2つの10kDa PEG単位からなる分岐PEG部分(Nα−brPEG−[Lys16]ShK;配列番号315)のいずれかとN末端でコンジュゲートした。精製brPEG−[Lys16]ShK分子(配列番号315)は、全血からのT細胞サイトカイン分泌の強力なブロッカー(IL−2のブロックではIC50=198pM)であり、リンパ球Kv1.3に対してニューロンKv1.1の約750倍の選択性を示した(表4H)。Nα−30kDa−PEG−[Lys16]ShK分子(配列番号158)はまた、タプシガルギン刺激によるヒト全血からのIL−2分泌のブロックにおけるIC50が282pMで、非常に活性であった(表12)。Nα−20kDa PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)ペプチドコンジュゲートが、この同じアッセイにおいて約100pMのIC50であったことを考えれば、これらのデータは、Kv1.3選択的[Lys16]ShK毒素ペプチド類似体(配列番号13)は許容性があり、かつ様々な異なる大きさおよび形状のPEG部分とのN末端コンジュゲーションでも活性を保持することを示している。
哺乳動物種間でのPK特性の比較
マウス、ラット、カニクイザルおよびイヌで行ったPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の前臨床薬物動態は、全般的にヒトにおける週1回の投与レジメンを支持するものであった。皮下投与された20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の薬物動態に関する詳細を、下の表4B、表4Cおよび表4Dに記載する。曝露量、半減期およびバイオアベイラビリティのようなパラメーターを考慮すると、前臨床薬物動態は全般的に、げっ歯類において非げっ歯類よりも好ましくなかった。ラット薬物動態は試験した4種の中でもっとも好ましくなく、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の一貫したまたは長期間の曝露を必要とする実験(例えば、薬理学または毒物学)でのこの種の効果的な使用に対する目下の課題を示しているはずである。また、ラットが、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の投与により引き起こされるマスト細胞脱顆粒に対して種特異的な感受性を示すという証拠も相次いでいる(実施例10を参照されたい)。マスト細胞脱顆粒は、薬物吸着、分布およびクリアランスを含めたラット薬物動態に作用し得る、一連の物理的変化を伴う。(実施例10)。
静脈内投与されたPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)に関する前臨床薬物動態パラメーターを下の表4D(a)に示す。静脈内(IV)実験の投与量はすべての種で0.2mg/kgであったのに対し、皮下投与(SC)は0.5mg/kgまたは2mg/kgのいずれかで行った。全般的に、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の薬物動態特性は、げっ歯類種に比べてイヌおよびカニクイザルにおける方が良好であった。定常状態での分布容積(Vss)は、マウス、カニクイザルおよびイヌの場合に小さかった。ラットは、他の3種よりも単位重量当たり約3〜4倍大きいそのVssを考慮すれば、外れ値であった。IVおよびSCによるPK実験は共に、ラットにおける曝露は、他の種ではあまり顕著ではなかった、大きな初期分布相によってもたらされたことを示していた。IV投与後に測定された終末消失相半減期は、ラット、マウス、カニクイザルおよびイヌでそれぞれ、12.0時間、16.1時間、21.0時間および28.3時間であったが、これは、終末相半減期に関して、げっ歯類と非げっ歯類との間の明確な違いを示している。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、皮下投与において種間で変化する吸収を示すことが観察された。マウスは他の種よりも皮下吸収が速く、他の種では平均Tmax値が8時間〜40時間であるのに比べて、Tmaxが4時間後に得られた。皮下注射後の皮下吸収速度定数(Ka)の相対順位は、マウス(0.244h−1)>カニクイザル(0.197h−1)>イヌ(0.191h−1)>ラット(0.065h−1)であった。
さらに詳細には、IV投与(0.2mg/kg)後に測定されたPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のクリアランス値は、ラット、マウス、カニクイザルおよびイヌでそれぞれ、43.9、8.2、5.94および2.68mL/(時・kg)であった。これらのクリアランス値は、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)に対して、それぞれ12.0、16.1、21.0および28.3時間の終末消失相半減期となった。クリアランスは、上記種における糸球体ろ過量にほぼ比例し、腎ろ過がPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の主な排出経路であるという予想をさらに指示するものであった。IV投与(0.2mg/kg)後に測定された定常状態での分布容積(Vss)は、ラット、マウス、カニクイザルおよびイヌでそれぞれ、87.3、289、68.4および77.0mL/kgであった(表4D(a))。ラットは、続く種よりも分布容積が3倍大きく、これに関しては外れ値になっていた。
行った様々な皮下PK実験におけるバイオアベイラビリティは15%〜100%の範囲であった。ラットでは、投与量の増加に伴ってバイオアベイラビリティが増加することが観察された。皮下投与における曝露量は種に依存的であり、げっ歯類と非げっ歯類との間にはいくらかの明確な違いが見られた。この例として、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の0.5mg/kg皮下投与後のラットにおける曝露量は、カニクイザルおよびイヌにおいて観察された曝露量の4%未満であった(AUC0−Infはラット、カニクイザルおよびイヌでそれぞれ、3,220、137,000および103,000ng・時/mL)。曝露量の違いは、非げっ歯類に比べて、ラットではバイオアベイラビリティが低いこと、分布容積が高いことおよび消失が高いことの組合せに起因する。全般的には、Sprague−Dawleyラットにおける皮下曝露量は特に、PKを測定した様々な実験全体を通しては、低いかまたは一貫性に欠けるものとして特徴付けることができたが、個々のラットの実験内では通常、それは一貫性があった。
PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を雄Sprague−Dawleyラットにおける投与量比例性に関して、0.1、0.5、2.0および5.0mg/kgの皮下投与量を用いて試験した。曝露量は、ラットでの以前の皮下実験から予測されたものの2倍であり、投与量比例よりも大きな速度で増加したが、これは恐らく、投与量増加に伴うバイオアベイラビリティの増加によるものであろう。また、1個体当り0.1、0.3、0.6および2.5mg/kgの皮下投与量を用いて、雌C57BL/6マウスにおける投与量比例性に関してもPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を試験した。この種においても、投与量に伴う投与量比例よりも大きな増加という同様の傾向が見られ、加えて、続く低容量から予測されたであろうAUCよりもさらに20〜35%大きいAUCであった。この実験により、雌C57BL/6マウスを用いた毒物学実験で以前観察された高い曝露量という結果が確認され、さらに、同様の投与量を投与した場合、雌C57BL/6において雄CD−1マウスの6〜8倍の曝露量増加が見られることも確認された。
安全性薬理試験
安全性薬理学実験では、生命維持に不可欠な重要な器官または系に対する、化学物質または医薬化合物の潜在的な望ましくない薬力学作用を調べる。国際ハーモナイゼーション会議(ICH)安全性専門家作業部会は、生命維持機能に関して器官系の序列を作成した。最も重要な機能は心血管系、呼吸器系または中枢神経系の機能である。物質を最初にヒトへ投与する前に、これらの系に対する薬物による作用を調べなければならない。他の器官系(例えば、腎臓または消化器系)は、その機能は有害な薬力学作用により一時的に妨害され得るが、回復不能な損傷は起こらないため、それほど急を要する調査事項ではない(S.WhItebreadら,DDT,10:1421−1433(2005);R.Porsoltら,Drug.Dev.Res.,64:83−89(2005))。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)をCerep安全性薬理試験において10μMで試験し、受容体、酵素およびイオンチャネルなどの様々なヒト標的との結合能を評価した。151個の標的のうち9個のヒット(>50%の阻害;表4D(b))があり、うち5個はイオンチャネルであった。各ヒットに関してIC50値を決定し、ニューロペプチドY1に関して機能アッセイを行った。Kチャネル(予想される標的)に対するIC50値に比べ、他のヒットに対するIC50値は>25倍よりも高かった。さらに、機能アッセイにおいて、ニューロペプチドY1に対する影響は見られなかった。これらのデータは、上記オフターゲット結合事象が予想外の中毒を引き起こす可能性が低いことを示している。
単離ウサギ心臓アッセイ
1μMのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の潜在的な心血管作用を、単離ウサギ心臓アッセイにおいて評価した。この準備では、被検試料を冠循環中に灌流させ、灌流の20分後に心電図(ECG)、力学(左心室の収縮力)および血行動態(冠血流)を評価した。単離心臓モデルにおいて、ECG、収縮力または血行動態パラメーターに対するPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の作用は見られず、このことは、心臓のイオンチャネル機能にいかなる作用もなかったことを示している。
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実施例6
イオンチャネルカウンタースクリーン
Kv1.1、Kv1.2、Kv1.3、Kv1.4、Kv1.6およびKv1.7、PatchXpress(登録商標)、平面パッチクランプ電気生理
上の実施例1に記載の方法および細胞を使用して、イオンチャネル電流をMDCのPatchXpress(登録商標)7000A電気生理システムを用いて室温で記録した。各チャネルに対する電圧プロトコールを下の表4Eに示す。
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心臓イオンチャネルカウンタースクリーン(hERG、hKvLQt1/hmInK、hNav1.5、hKv1.5、hCav1.2、hKv4.3)
細胞系
hKvLQT1/hmInKおよびhERGで安定にトランスフェクトしたHEK293細胞は、Amgen社またはCytomyx社のものであった。ヒトhNav1.5で安定にトランスフェクトしたHEK293細胞は、Cytomyx社から購入した。hKv4.3を安定に発現するHEK293細胞およびhKv1.5を安定に発現するCHO細胞は、ChanTest社のものであった。ヒトL型カルシウムチャネルCav1.2を安定に発現するCHO細胞はChanTest社のものであり、hCav1.2をコードするヒトCACNA1C遺伝子を含み、ヒトCACNB2によりコードされるベータ2サブユニットおよびCACNA2D1遺伝子によりコードされるアルファ2デルタ1を共発現した。
室温でのPatchXpress(モデル7000A,Molecular DevIces,UnIon CIty,CA)電気生理を含めたFASTPatch(登録商標)実験をChanTest社で行って、クローン化ヒトL型カルシウムチャネルCav1.2、クローン化hKv4.3およびクローン化hKv1.5に対するペプチドおよびコンジュゲートの影響を調べた。細胞外記録溶液(HB−PS)は、137mM NaCl、4mM KCl、1.8mM CaCl、1mM MgCl、10mM HEPESおよびグルコースを含有し、NaOHによりpH7.40に調整された。hKv4.3およびhKv1.5用の細胞内記録溶液は、130mMアスパラギン酸カリウム、5mM MgCl、5mM EGTA、4mM ATPおよび10mM HEPESをを含有し、NaOHによりpH7.2に調整された。hCav1.2用の細胞内溶液は、130mMアスパラギン酸セシウム、5mM MgCl、5mM EGTA、4mM ATP、2mM EDTA、1mM CaCl、0.1mM GTPおよび10mM HEPESを含有し、N−メチル−D−グルカミンによりpH7.2に調整された。記録の準備では、細胞内溶液をSealchIp16平面電極の細胞内コンパートメント内に流し込んだ。細胞懸濁液をピペットで吸い取って、SealchIp16平面電極の細胞外コンパートメント内に移した。全細胞の配置を定めた後、PatchXpress(登録商標)システムのデュアルチャネルパッチクランプ増幅器を用いて膜電流を記録した。デジタル処理の前に、電流にサンプリング周波数の5分の1で低域フィルタリングを行った。1%BSAを含むHB−PS中に希釈した3つの濃度のペプチドコンジュゲート(被検試料)を、未処置細胞に5分間隔で加える。溶液交換を4回1組で行い、各被検試料濃度に対する曝露持続時間は5分であった。媒体対照も未処置細胞に加え、溶液交換後に陽性対照を加えて、イオンチャネルブロックに対する感受性を確認した。すべての陽性対照は0.3%DMSOを含むHB−PS中に希釈した。チャネルブロックの陽性対照には、約75%のhCav1.2電流ブロックを生じるニフェジピン(0.01μM)、約75%のhKv4.3電流阻害を生じるフレカイニド(0.1mM)およびhKv1.5電流を約80%ブロックする4−アミノピリジン(2mM)が含まれていた。有効な全細胞記録は、以下の基準を満たさなければならない:(1)膜抵抗(Rm)≧200MΩ、(2)リーク電流≦25%チャネル電流。hCav1.2、hKv4.3およびhKv1.5の試験手順は以下の通りであった:
a.)hCav1.2試験手順
−40mVの保持電位から10秒間隔での脱分極試験パルス(持続時間、200ミリ秒;振幅、10mV)からなる刺激電圧パターンを用いて、hCav1.2/β2/α2δチャネルの開始および定常状態ブロックを測定した。被検試料濃度は、適用間のウォッシュアウトなしで低い順に累積的に適用し得る。10mVまでの段階の間にピーク電流を測定した。hCav1.2電流をブロックする各実験の最後に飽和濃度のニフェジピン(10μM)を加える。総膜電流記録からリーク電流をデジタル減算した。
b.)hKv4.3試験手順
−80mVの保持電位から10秒間隔で反復される一定振幅のパルスパターン(脱分極:0mVで300ミリ秒間)を用いて、hKv4.3電流の開始および定常状態ブロックを測定した。ピークおよび持続試験パルス電流の振幅を0mVまでの段階の間に測定した。
c.)hKv1.5試験手順
−80mVの保持電位から10秒間隔で反復される一定振幅のパルスパターン(脱分極:+20の振幅、300ミリ秒の持続時間)を用いて、hKv1.5電流の開始および定常状態ブロックを測定した。+20mVまでの段階の終わりに電流振幅を測定した。
PatchXpress(登録商標)システムを用いたクローン化Nav1.5ナトリウムチャネルに対するカウンタースクリーン
細胞外(HB−PS2)記録溶液は、70mM NaCl、67mM N−メチル−D−グルカミン、4mM KCl、1.8mM CaCl、1mM MgCl、10mM HEPES、10mMグルコースを含有し、HClによりpH7.4に調整された。内部記録溶液は、130mM CsF、10mM NaCl、10mM EGTA、2mM MgCl、10mM HEPESを含有し、CsOHによりpH7.20に調整された。参照標準物質または被検試料のストック溶液を、適用前にHB−PS2中に希釈した。被検試料には、本発明に記載のペプチドまたはペプチドコンジュゲートのいずれかが含まれていた。リドカイン(1〜30μM)が参照標準物質であった。標準化した段階プロトコールを用いて、hNav1.5ナトリウムチャネルを介したイオン電流を誘発する。細胞を−80mVに保持する。10秒間隔で反復される一定振幅のパルスパターン(調整プレパルス:−120mVで50ミリ秒間;−30mVまでの脱分極試験段階を20ミリ秒間)を用いて、被検試料によるhNav1.5ナトリウム電流の開始および定常状態ブロックを測定した。間欠モードで、電流を3kHzでフィルタリングし、10kHzで得た。良好な記録が確立されたとき、細胞を2分間洗浄し、次いで対照媒体を5分間適用した。次いで、対照および各濃度の被検試料を5分間適用した。各濃度を1分間隔で3回加えた。投薬速度は、吸引作動状態で40μL/秒であった。IC50を決定するために、1μM、3μM、10μMおよび30μMの被検試料を、細胞(n=3細胞)に累積的に(被検試料濃度間のウォッシュアウトなしで)低い順に、各細胞(n=3、nは細胞数)に適用した。各濃度の被検試料は5分間適用した。各濃度は1分間隔で3回加えた。電気生理データの取得はPatchXpress Commanderv1.4(Axon Instruments,UnIon CIty,CA)を用いて行い、解析はDataXpressv1.4(Axon Instruments,UnIon CIty,CA)を用いて行った。被検試料適用の前後の5つのピーク電流を用いて、各濃度における電流阻害のパーセントを計算した。良好な記録の採用基準は以下のものを含む:(1)シール抵抗>200MΩ、(2)アクセス抵抗<10MΩ、(3)ピークテール電流>200pA、(4)リーク電流<ピークテール電流の25%、(5)ランダウン<対照媒体中、2.5%/分。
PatchXpress(登録商標)システムを用いたヒトIKs(hKvLQT1+hmInK)カリウムチャネルに対するカウンタースクリーン
細胞外記録溶液はHB−PSであった。内部記録溶液は、20mM KF、90mM KCl、10mM NaCl、10mM EGTA、5mM KATP、1mM MgCl、10mM HEPESを含有し、KOHによりpH7.20に調整された。参照標準物質または被検試料のストック溶液を、適用前にHB−PS中に希釈した。被検試料には、本発明に記載のペプチドまたはペプチドコンジュゲートのいずれかが含まれていた。クロマノール293B(0.3〜10μM)が参照標準物質であった。標準化した段階プロトコールを用いて、IKsカリウムチャネルを介したイオン電流を誘発した。細胞を−80mVに保持した。10秒間隔で反復される一定振幅のパルスパターン(+50mVまでの脱分極試験段階を5秒間)を用いて、被検試料によるIKsカリウム電流の開始および定常状態ブロックを測定した。間欠モードで、電流を3kHzでフィルタリングし、10kHzで得た。良好な記録が確立されたとき、細胞を2分間洗浄し、次いで対照媒体を5分間適用した。次いで、対照および各濃度の被検試料を5分間適用した。次いで、対照および各濃度の被検試料を5分間適用した。各濃度を1分間隔で3回加えた。投薬速度は、吸引作動状態で40μL/秒であった。1μM、3μM、10μMおよび30μMの被検試料を、細胞(n=3細胞)に累積的に(被検試料濃度間のウォッシュアウトなしで)低い順に、各細胞(n=3、nは細胞数)に適用した。各濃度の被検試料は5分間適用した。各濃度は1分間隔で3回加えた。電気生理データの取得はPatchXpress Commanderv1.4(Axon Instruments,UnIon CIty,CA)を用いて行い、解析はDataXpressv1.4(Axon Instruments,UnIon CIty,CA)を用いて行った。被検試料適用の前後の5つのピーク電流を用いて、各濃度における電流阻害のパーセントを計算した。良好な記録の採用基準は以下のものを含む:(1)シール抵抗>200MΩ、(2)アクセス抵抗<10MΩ、(3)ピークテール電流>200pA、(4)リーク電流<ピークテール電流の25%、(5)ランダウン<対照媒体中、2.5%/分。
従来の全細胞パッチクランプ電気生理によるヒトIKr(hERGまたはhKv11.1)カリウムチャネルに対するカウンタースクリーン
1〜2滴の細胞懸濁液を35mmポリ−d−リジンコートカバーガラスに加え、電気生理実験前に一晩インキュベーションした。厳密なGΩシール設定のパッチクランプ技術を用いて、単一細胞から全細胞電流を記録した。35mmカバーガラスを洗浄後に記録ステージに移し、135mM NaCl、5mM KCl、1.8mM CaCl、10mM HEPESおよび5mMグルコースを含有する細胞外記録緩衝液(NaOHによりpHを7.40に調整し、モル浸透圧濃度を300mOsmに設定した)で培養液を置き換えた。ガラス毛管を直接、記録細胞の上部に置く電動ロッドに取り付けられ、並行に配置されたガラス毛管の1つを介して、細胞を細胞外記録緩衝液で継続的に灌流した。hERGプロファイリング用に、記録ピペット溶液は、130mM KF、2mM MgCl、10mM EGTAおよび10mM HEPESを含有し、KOHによりpH7.40に調整され、モル浸透圧濃度は280mOsmに設定された。実験は室温で行い、MultIclamp700A増幅器(Molecular DevIces Inc.)を用いて記録した。ピペット抵抗は通常、2〜3MΩであった。細胞を−80mVの電位に保持した。ピーク外側テールの電流のベースラインまたは参照ポイントを得るために、500ミリ秒間の−50mVまでの段階を用いた。この後に、2秒間の+20mVまでの脱分極段階を行い、チャネルを不活性状態にした。−50mVに戻す2秒間の段階により不活性化を解除し、ピークhERG電流の測定を可能にした。パルスは10秒ごとに1回繰り返した。総hERG電流を、脱分極の−50mV段階と−50mVでのベースライン電流との間の差として測定した。本明細書に記載のペプチドまたはペプチドコンジュゲートを含む被検試料(10μM以下)を、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)を含有する細胞外記録緩衝液中に混合し、次いで、ガラス灌流リザーバーに移した。リザーバーから記録細胞への被検試料の流れは、電子ピンチバルブにより制御した。XLfItソフトウェアの4つのパラメーターロジスティックフィットを用いて、IC50値および曲線フィットを推定した。hERGチャネル阻害剤であるシサプリドを用いて、アッセイの有効性を確認した。
カルシウム依存性カリウムチャネルであるヒトIKCa1およびBKCaに対する、従来の全細胞パッチクランプ電気生理によるカウンタースクリーン
CHO IKCaおよびBKCa細胞系をBIoFocus DPI(Galapagos社の1つ)から入手した。1〜2滴のhIKCa1またはBKCa細胞懸濁液を35mmポリ−d−リジンコートカバーガラスに加え、電気生理実験前に一晩インキュベーションした。厳密なGΩシール設定のパッチクランプ技術を用いて、単一細胞から全細胞電流を記録した。35mmカバーガラスを洗浄後に記録ステージに移し、135mM NaCl、5mM KCl、1.8mM CaCl、10mM HEPESおよび5mMグルコースを含有する細胞外記録緩衝液(NaOHによりpHを7.40に調整し、モル浸透圧濃度を300mOsmに設定した)で培養液を置き換えた。ガラス毛管を直接、記録細胞の上部に置く電動ロッドに取り付けられ、並行に配置されたガラス毛管の1つを介して、細胞を細胞外記録緩衝液で継続的に灌流した。記録ピペット溶液は、130mM アスパラギン酸カリウム、1mM MgCl、1.26mM CaCl、2mM EGTA、2mM Mg−ATPおよび10mM HEPESを含有し、KOHによりpH7.40に調整され、モル浸透圧濃度は280mOsmに設定された。実験は室温で行い、MultIclamp700A増幅器(Molecular DevIces Inc.)を用いて記録した。細胞を−80mVの電位に保持した。カルシウムイオンが記録ピペット溶液から細胞内に拡散するにつれて、BKおよびIK電流は共に活性化された。カルシウム拡散によるカルシウム依存性の外向きカリウム電流の活性化は一般に、完全活性化に3〜5分かかる。薬物曝露の前および間に、+50mVの保持電位で外向き電流を継続的にモニターした。あるいは、−120〜+60mVまでの400ミリ秒の電圧勾配を10秒ごとに1回繰り返し、薬物曝露の前および間の両チャネルの電流電圧関係を特徴付けた。本明細書に記載のペプチドまたはペプチドコンジュゲートを含む被検試料(10μM以下)を、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)を含有する細胞外記録緩衝液中に混合し、次いで、ガラス灌流リザーバーに移した。リザーバーから記録細胞への被検試料の流れは、電子ピンチバルブにより制御した。ピペット抵抗は通常、2〜3MΩであった。XLfItソフトウェアの4つのパラメーターロジスティックフィットを用いて、IC50値および曲線フィットを推定した。アッセイの薬理学的有効性の確認のために、IKCaおよびBKのペプチド阻害剤であるカリブドトキシン(100nM)をアッセイ手順の終わりに適用した。
実施例7
血漿安定性実験
100%血漿中にペプチドコンジュゲートを200ng/mlの最終濃度になるまで加え、37℃で様々な時間の間インキュベートすることにより、ラット、カニクイザルおよびヒト血漿中での20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の安定性を試験した。各インキュベーション期間の終わりに、試料を解析まで凍結させた。対照として、コンジュゲートストック溶液のアリコートを血漿中に希釈して直ちに凍結させ、ゼロ時間の未処置対照を作成した。安定性の解析には、ShKの免疫反応性の保持を確認するための薬物レベルのELISA解析(実施例8、「プロトコール1」を参照されたい)およびT細胞応答ブロックにおけるその生物活性の保持を確認するための全血効力アッセイが含まれていた。生物活性を評価するために、タプシガルギン刺激後のT細胞のIL−2およびIFN−g産生を測定する実施例2に記載のヒト全血バイオアッセイにおいて、各安定性試料の連続希釈物を試験した。簡潔には、タプシガルギンを添加してサイトカイン分泌を誘導する前に、安定性試料または標準物質を全血と共に30〜60分間プレインキュベートした。48時間後に上清を取り出し、サイトカイン分泌レベルを測定した。このアッセイでは、Kv1.3阻害剤はサイトカイン分泌を阻害するため、サイトカイン抑制レベルは、ペプチドコンジュゲートの生物活性の直接的な尺度である。阻害剤の非存在下での完全なT細胞活性化およびサイトカイン分泌を明確に定めるための対照として、各プレートは、タプシガルギン単独処置または未処置の全血試料を含んでいた。タプシガルギン誘導性のサイトカイン応答を30%〜70%阻害する血漿安定性実験試料の希釈物を、安定性解析で使用した。図10A〜10Dは、ラット、カニクイザルおよびヒト血漿中、37℃で48時間までの間インキュベートした場合、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は安定であり、生物活性および免疫反応性を保持することを示している。図10Aは、下の実施例8に記載のELISA解析により定量化した免疫学的エピトープの保持により示されるように、配列番号16の[Lys16]ShK(配列番号13)構造部分が血漿中で経時的に安定であることを示している。回収%は、予想されたまたは最初の濃度200ng/mlと比較した、ELISA測定による血漿安定性試料中のE20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)レベルのことである。例として、160ng/mlであると測定された血漿安定性試料であれば、回収%は80と報告される。図10B〜10Dは、タプシガルギン全血アッセイに添加して、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子の生物活性の尺度としてサイトカイン阻害の程度を測定した、血漿安定性試料の様々な希釈物の生物活性を示す。これらの試料の最終希釈係数が図10Bおよび図10Dの右に記載されている。IL−2サイトカイン応答(比較的少ない単位、RLUで測定)のおよそ半分が0.93〜2.78%の血漿安定性試料により抑制され、かつ37℃での経時的な応答レベル(RLU単位)において著しい変化は見られなかったが、このことは、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子が生物活性を保持し、かつ血漿中で安定であったことを示している。
実施例8
薬物動態および薬力学実験
ShKに対する抗体
ShKに対するウサギポリクローナルおよびマウスモノクローナル抗体を、Fc−ShKぺプチボディコンジュゲートで動物を免疫化することにより作製した。抗ShK特異的ポリクローナル抗体を抗血清からアフィニティー精製して、コンジュゲートのShK部分に対して特異的な抗体のみを単離した。融合およびスクリーニングの後、ShKに対して特異的なハイブリドーマを選択し単離した。クローンの馴化培地からマウス抗ShK特異的モノクローナル抗体を精製した。ELISA解析では、精製抗ShKポリクローナルおよびモノクローナル抗体はShKペプチドに対してのみ反応し、Fcとは交差反応しなかった。
マウス、ラット、ビーグルおよびサルにおける20kDa−PEG−ShK(配列番号8)および20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)ペプチドコンジュゲーに関する薬物動態(PK)実験
動物に単回皮下投与を行い、注射後の様々な時点で血清を採取した。ラット、イヌ(ビーグル)およびカニクイザルにおける実験では、1投与群当たり2〜3個体が含まれ、実験の間の様々な時点で血液および血清を採取した。雄Sprague−Dawley(SD)ラット(約0.3kg)、雄ビーグル(約10kg)および雄カニクイザル(約4kg)を本明細書に記載の実験で使用した(1投与群当たりn=3個体)。本発明者らのマウス薬物動態実験における1つの投与および時点当たり、約5匹の雄CD−1マウスを使用した。血清試料を、酵素結合免疫測定法(ELISA)での解析まで−80℃で凍結保存した。
PEG−ShKおよびPEG−[Lys16]ShKの血清レベル検出のためのELISAプロトコールを以下に簡潔に記載する:
(1)以下(a)〜(g)のプロトコール1では、PEG−ShKおよびPEG−[Lys16]ShK、ならびに単独のShKおよび[Lys16]ShKペプチドを検出する:
(a)ストレプトアビジンマイクロタイタープレートを、4℃でIブロック緩衝液[1リットル当たり:1000mLのCaCl、MgClを含まない1×PBS、5mlのTween20(Thermo ScIentIfIc)、2gのIブロック試薬(TropIx)]中、250ng/mlのビオチン化抗ShKマウスモノクローナル抗体(mAb2.10,Amgen)でコーティングし、振盪せずに一晩インキュベートした。
(b)プレートをKPL洗浄緩衝液(KIrkegaard & Perry LaboratorIes)で3回洗浄した。
(c)標準物質(STD)、品質保持剤(QC)および試料希釈物を100%プール血清で調製し、次いでIブロック緩衝液中で1/5に希釈した(前処理)。前処理したSTD、QCおよび試料を、洗浄したプレートに添加し、室温で2時間インキュベートした。(STD、QCの連続希釈物を100%プール血清で調製した。希釈を必要とする試料も100%プール血清で調製した。基質効果を最小限にするために、前処理をSTD、QCおよび試料のいずれに対しても行った。)
(d)プレートをKPL洗浄緩衝液で3回洗浄した。
(e)Iブロック緩衝液中250ng/mlのHRP標識ウサギ抗ShKポリクローナルAbを添加し、プレートを振盪しながら室温で1時間インキュベートした。
(f)プレートを再びKPL洗浄緩衝液で3回洗浄し、Femto[Thermo ScIentIfIc]基質を添加した。
(g)プレートをLmaxII384(Molecular DevIces)ルミノメーターで読み取った。
雄SDラットにおいて、ShKおよび[Lys16]ShKのFc−、Ig−またはAbコンジュゲートに関する薬物動態(PK)実験を行った。動物に単回皮下投与を行い、注射後の様々な時点で血清を採取した。1投与群当たり3個体を使用し、実験の間の様々な時点で血液および血清を採取した。血清試料は、酵素結合免疫測定法(ELISA)での解析まで−80℃で凍結保存した。ShKおよび[Lys16]ShKのFc−、Ig−またはAbコンジュゲートの血清レベルを検出するためのELISAプロトコールを以下に簡単に説明する。下のプロトコール2では、分子のヒトIg、FcまたはAb部分およびShKペプチド部分の両方を検出する。下のプロトコール3は、ヒトFc領域のみを検出する初期アッセイであり、げっ歯類薬物動態実験におけるFc−ShKぺプチボディ血清レベルの初期評価に使用した。これらのELISAプロトコールの簡単な説明を記載する:
(2)以下(a)〜(g)のプロトコール2では、分子のヒトIg、FcまたはAb部分およびShKペプチド部分の両方を検出する:
(a)ストレプトアビジンマイクロタイタープレートを、4℃でIブロック緩衝液[1リットル当たり:1000mLのCaCl、MgClを含まない1×PBS、5mlのTween20(Thermo ScIentIfIc)、2gのIブロック試薬(TropIx)]中、250ng/mlのビオチン化抗ShKマウスモノクローナル抗体(mAb2.10,Amgen)でコーティングし、振盪せずに一晩インキュベートした;
(b)プレートをKPL洗浄緩衝液(KIrkegaard & Perry LaboratorIes)で3回洗浄した;
(c)標準物質(STD)、品質保持剤(QC)および試料希釈物を100%プール血清で調製し、次いでIブロック緩衝液中で1/5に希釈した(前処理)。前処理したSTD、QCおよび試料を、洗浄したプレートに添加し、室温で2時間インキュベートした。(STD、QCの連続希釈物を100%プール血清で調製した。希釈を必要とする試料も100%プール血清で調製した。基質効果を最小限にするために、前処理をSTD、QCおよび試料のいずれに対しても行った。);
(d)プレートをKPL洗浄緩衝液で3回洗浄した;
(e)Iブロック緩衝液中150ng/mlのHRP標識Ab35(抗ヒトIgG Fc)を添加し、プレートを振盪しながら室温で1時間インキュベートした;
(f)プレートをKPL洗浄緩衝液で3回洗浄し、Femto[Thermo ScIentIfIc]基質を添加した;
(g)プレートをLmaxII384[Molecular DevIces]ルミノメーターで読み取った。
(3)以下の(a)〜(h)のプロトコール3は、ヒトFc領域のみを検出する初期アッセイであり、げっ歯類薬物動態実験におけるFc−ShKぺプチボディ血清レベルの初期評価に使用した:
(a)Costar3590 96ウェルEIA/RIAプレートを、1×コーティング緩衝液(10×コーティング緩衝液:HO100ml中、1.59gのNaCO、2.93gのNaHCO)中に希釈した2μg/mLヤギ抗HuFc、F(ab’)(SIgma I−3391)0.1mL/ウェルでコーティングした。プレートを密閉し、4℃で一晩インキュベートした;
(b)プレートをPBST(PBS+0.1%Tween−20)で3回洗浄し、各ウェルにblotto(PBS、0.1%Tween−20、5%脱脂粉乳)を0.3ml添加することによりブロックして、振盪しながら室温(RT)で1時間インキュベートした;
(c)プレートをKP Wash SolutIon(カタログ番号50−63−00,KPL,GaIthersburg,MD)で洗浄した;
(d)必要であれば、希釈緩衝液(PBS、0.1%BSA、0.1%Tween−20)中で希釈した血清試料および対照/標準物質にラット血清を加えて、最終10%ラット血清にし、1ウェル当たり0.1mlの試料を添加した。プレートを振盪しながら室温で1時間インキュベートした;
(e)プレートをKP Wash SolutIon(カタログ番号50−63−00,KPL,GaIthersburg,MD)で洗浄した;
(f)HRP標識二次抗体((PIerce #31416−HRPヤギα−Hu IgG Fc)をPBST中、1:5000に希釈し、次いで100μl/ウェルを添加し、振盪しながらRTで1時間インキュベートした;
(g)プレートをKP Wash SolutIon(カタログ番号50−63−00,KPL,GaIthersburg,MD)で洗浄し、100μl/ウェルのABTS基質(ABTS MIcrowell Substrate 1−Component,カタログ番号50−66−018,KPL)を添加した;
(h)基質添加および振盪後の適当な時間に、SpectraMax340[Molecular DevIces]プレートリーダーでプレートを読み取った。
本発明者らの新規毒素コンジュゲートのラット薬物動態と、公開されている小型のShK−L5(配列番号17)ペプチドの薬物動態プロファイルとの比較
ラットにおけるShK−L5(配列番号17)の0.2mg/kg単回皮下投与の薬物動態が、Beetonら(Mol.Pharmacol.67,1369−1381,2005)により報告された。ShK−L5は、約50分と推定される循環血中半減期を有することが報告された。Beetonら(同上)は、0.2mg/kg単回皮下注射後の血清ShK−L5濃度(nM)対時間を示す2つ図を掲載している。これらの図のデータに基づき、ShK−L5の0.2mg/kg単回投与が、皮下注射後の分での分単位時間当たりに以下のng/ml血清濃度:10(5)、23(10)、28(20)、50(30)、34(60)、19(120)、10(180)、2(420)をもたらすことが推定され、ここでは、丸括弧内の数値は分単位時間であり、ShK−L5分子量(MW)は約4050Daに設定された。図4は、20kDa−PEG−ShK(配列番号8)分子がラットにおいて延長された半減期を有し、ShK−L5(配列番号17)分子よりもはるかに高い露出をもたらすことを示している。mg/mLストック濃度の計算には20kDa−PEG−ShK(配列番号8)のペプチド部分のみを使用し、かつこのShKペプチド部分(4055Da)はShK−L5(配列番号17)と同様のMWであるため、これら2つの分子の等しいmg/kg投与量で、ほぼ等しいmol/kg投与量が得られた。ShK−L5(配列番号17)および20kDa−PEG−ShK(配列番号8)分子のこの解析から計算された薬物動態値を表4Bに記載する。ラットにおけるPEG−ShK(配列番号8)クリアランス(CL/F)は、ShK−L5(配列番号17)よりも約40倍遅く、PEG−ShKの平均滞留時間(MRT)は13〜18倍長い。実施例12および表4I〜4Kでは、これらが延長されたインビボ半減期および向上した治療上の可能性を有することを示す、典型的なFc、IgおよびAb−ShK毒素ペプチド類似体コンジュゲートの実施形態に関するラット薬物動態実験の結果が記載されている。抗KLH−Ab−[Lys16]ShK Ab分子は、二価および一価(それぞれ、図12Gおよび図12Fに模式的に示されている)の両形態で、ShK−L5に関してBeetonら(2005,同上)により報告されたものの約32〜60倍の長さの延長されたインビボ半減期を示す。(実施例12、図21を参照されたい)。抗KLH−Ab−[Lys16]ShK Ab分子はMWが約150kDaであるため、nmol/kgベースでのこれらの分子の6mg/kg投与は、より小型(4kDa)のShK(配列番号1)またはShK−L5(配列番号17)ペプチドの0.16mg/kgに相当するであろう。したがって、ShK−L5に関する0.2mg/kgのPK実験では、より大型の抗KLH−Ab−[Lys16]ShK Ab分子の6mg/kg投与量で得られるものと非常に近い(25%以内)nmol/kg投与量が得られる。本発明者らの一価の抗KLH−Ab−[Lys16]ShK分子は、ラットにおいて非常に遅いクリアランス(CL/F=10.9mL・hr−1・kg−1)示し、これはShK−L5(CL/F=2052mL・−1・kg−1)よりも約188倍遅い速度であった。一価のKLH−Ab−[Lys16]ShK分子はラットにおいて、小型のShK−L5ペプチド(AUC0−Inf=97ng・hr・mL−1)に比べて約6100倍高い薬物曝露量(AUC0−Inf=594000ng・hr・mL−1)をもたらした(表4Bおよび表4Jを参照されたい)。これら2つの分子間のMWの差(150kDa/4kDa)を正規化すれば、一価のKLH−Ab−[Lys16]ShK分子は、小型のShK−L5(配列番号17)分子よりも約163倍高い曝露量(AUC0−Infベース)をもたらしたことになる。実施例11および実施例12に詳細に記載されている一価のaKLH−AbLoop−[Lys16]ShK Ab分子は、本発明者らが調べたすべての新規毒素コンジュゲートの中で、ラットにおける最も遅いクリアランスを示した(図22および表4L)。この分子のクリアランス(CL/F=3.11mL・hr−1・kg−1)は、ShK−L5よりも約660倍遅かった。
20kDa−PEG−[Lys16]ShKのインビボでの効力およびその薬力学的有効範囲のレベルを測定するためのカニクイザルエキソビボ全血アッセイ
カニクイザルT細胞応答での効力および有効範囲のレベルを、エキソビボ全血アッセイによりタプシガルギン誘導性のIL−4、IL−5およびIL−17を測定して判定した。ペプチドおよびペプチドコンジュゲートの効力を判定するために、カニクイザル全血を、健康な、未投薬の雄ザルからヘパリンバキュテナー中に採取した。DMEM完全培地は、0.1%ヒトアルブミン(GemInI BIoproducts,#800−120)、55μM 2−メルカプトエタノール(GIbco)および1×Pen−Strep−Gln(PSG,GIbco,カタログ番号10378−016)を含有するIscove DMEM(L−グルタミンおよび25mM Hepes緩衝液を含む)であった。タプシガルギンはAlomone Labs(Jerusalem,Israel)から入手した。カルシウム動員のための4×タプシガルギン刺激を与えるために、タプシガルギンの100%DMSO中10mMストック溶液をDMEM完全培地で希釈して40μM、4×溶液とした。Kv1.3阻害ペプチドShK((スティコダシトラ・ヘリアンサス(StIchodacytla helIanthus)毒素,カタログ番号H2358)およびBKCa1阻害ペプチドIbTx(イベリオトキシン,カタログ番号H9940)をBachem BIoscIences社から購入し、一方、Kv1.1阻害ペプチドDTX−k(デンドロトキシン−K)はAlomone Labs社(Israel)のものであった。カルシニューリン阻害剤シクロスポリンA(CsA)は、様々な業者から購入可能である。BKCa阻害剤IbTxおよびKv1.1阻害剤DTX−kがサイトカイン応答を阻害しないのに対し、Kv1.3阻害剤ShKおよびカルシニューリン阻害剤CsAはサイトカイン応答を阻害し、標準物質または陽性対照として日常的に使用される。標準物質、ShK類似体またはShKコンジュゲートの3倍連続希釈物10個を、4×最終濃度のDMEM完全培地中で調製し、それぞれ50μlを、96ウェルFalcon3075平底マイクロタイタープレートのウェルに添加した。マイクロタイタープレートの列1〜5および7〜11は阻害剤を含み(各行は別々の阻害剤希釈系列を含む)、列6の8ウェルにはDMEM完全培地のみを50μl添加し、列12の8ウェルにはDMEM完全培地のみを100μl添加した。実験を開始するために、全血100μlをマイクロタイタープレートの各ウェルに添加した。次いで、プレートを37℃、5%COで1時間インキュベートした。1時間後、プレートを取り出し、50μL/ウェルの4×タプシガルギン刺激(40μM)を、プレートの列12の8ウェル以外のすべてのウェルに加えた。プレートを37℃、5%COに戻して48時間置いた。全血中に分泌されたIL−4、IL−5およびIL−17量を測定するために、96ウェルプレートの各ウェルから上清(馴化培地)100μLを保存プレートに移した。サイトカイン産生のMeso Scale DIscovery(MSD)電気化学発光分析では、MSD MultI−Spot Custom Coatedプレート(Meso Scale DIscovery,GaIthersburg,MD)を用いて上清(馴化培地)を試験した。上記プレート上の作動電極を予め7種の捕捉抗体(hIL−2、hIL−4、hIL−5、hIL−10、hTNFa、hIFNgおよびhIL−17)でコーティングした。MSDヒト血清サイトカインアッセイ希釈液でプレートをブロックした後、0.05%BSAを含有するPBSで洗浄し、25μL/ウェルの馴化培地をMSDプレートのウェルに添加した。プレートにカバーを被せ、振盪プラットフォーム上に1時間置いた。次に、MSD抗体希釈液中の検出抗体カクテル25μLを各ウェルに添加した。このカクテルは7種の検出抗体(hIL−2、hIL−4、hIL−5、hIL−10、hTNFa、hIFNgおよびhIL−17)を、それぞれ1μg/mLで含有していた。プレートにカバーを被せ、振盪プラットフォーム上に一晩(暗所で)置いた。翌朝、プレートをPBS緩衝液で3回洗浄した。150μlの2×MSD Read Buffer Tをプレートのウェルに添加した後、MSD Sector Imagerで読み取った。各プレートの列6の8ウェルはタプシガルギン刺激のみが加えられ、阻害剤は添加されなかったため、平均MSD応答を用いてプレートの「高」値を計算した。プレートの「低」値の計算値は、タプシガルギン刺激および阻害剤を含まない列12の8ウェルの平均MSD応答から導き出した。対照パーセント(POC)は、未刺激対刺激対照の相対的な応答の尺度であり、ここでは、100POCはタプシガルギン刺激のみの平均応答または「高」値に等しい。したがって、100POCは0%の応答阻害を表す。これに対し、0POCは100%の応答阻害を表し、刺激を与えない応答または「低」値と等しくなる。対照パーセント(POC)を計算するために以下の式を使用する:[(ウェルのMSD応答)−(「低」)]/[(「高」)−(「低」)]×100。阻害曲線(IC)から曲線フィットを得た後、全血中での分子の効力を計算し、標準的な曲線フィッティングソフトウェアを用いてIC50を導き出した。ここでは本発明者らは、ハイスループットなMSD電気化学発光を用いたサイトカイン産生測定を記載するが、より低スループットなELISAアッセイをサイトカイン産生測定に同様に適用できることを、当業者は容易に想定することができる。
個体投与後のインビボでのT細胞Kv1.3の有効範囲レベル測定のためのエキソビボカニクイザル薬力学(PD)アッセイ
Kv1.3阻害剤である20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)投与前後でのサルにおける標的有効範囲のレベルを判定するために、全血を採取し、タプシガルギン刺激後のT細胞サイトカイン分泌レベルを試験した。実施例10では、1ヶ月間の20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)週1回投与を含む、カニクイザルでの12週間の実験において有効範囲レベルのこのアッセイを用いた結果を記載する。タプシガルギン添加前の個体における抑制レベルを測定するために、各全血試料を2つのアリコートに分け、1つのアリコートは個体中の薬物レベルを測定するために未処置とし、2つめのアリコートには、完全抑制の対照として過剰な20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16;100nM)を加えた。37℃、5%COで1時間のプレインキュベーション後に、タプシガルギンを血液に加えてサイトカイン分泌を刺激し、48時間後に馴化培地を回収した。手順の詳細な説明は以下の通りである。カニクイザル全血を、未処置のまたは20kDa−PEG−[Lys16]ShK処置した健康な、未投薬の雄カニクイザルからアームプル(arm−pull)によりヘパリンバキュテナー中に採取した。サルはブドウの報酬のために自発的に腕を差し出したため、鎮静剤またはストレスの非存在下で注射および血液吸引が可能であった。DMEM完全培地は、0.1%ヒトアルブミン(GemInI BIoproducts,#800−120)、55μM 2−メルカプトエタノール(GIbco)および1×Pen−Strep−Gln(PSG,GIbco,カタログ番号10378−016)を含有するIscove DMEM(L−グルタミンおよび25mM Hepes緩衝液を含む)であった。タプシガルギンはAlomone Labs(Jerusalem,Israel)から入手した。カルシウム動員のための4×タプシガルギン刺激を与えるために、タプシガルギンの100%DMSO中10mMストック溶液をDMEM完全培地で希釈して40μM、4×溶液とした。Kv1.3のPEGペプチド阻害剤である20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を、DMEM完全培地中、400nM、4×最終濃度になるまで調製した。アッセイは96ウェルFalcon3075平底マイクロタイタープレートで設定した。ネガティブ対照として100μl/ウェルのDMEM完全培地を列1および2に添加した。列3〜7には50μl/ウェルのDMEM完全培地を加えたが、列8〜12には、DMEM完全培地中の4×20kDa−PEG−[Lys16]ShK阻害剤(400nM)を50μl/ウェル加えた。実験を開始するために、1匹のサル由来の全血100μLを、マイクロタイタープレートの1つの行の各ウェルに添加した。次いで、プレートを37℃、5%COで1時間インキュベートした。1時間後、プレートを取り出し、50μlの4×タプシガルギン刺激(40μM)を列3〜12のウェルに添加した。プレートを37℃、5%COに戻して48時間置いた。全血中に分泌されたIL−4、IL−5およびIL−17量を測定するために、96ウェルプレートの各ウェルから上清(馴化培地)100μLを保存プレートに移した。サイトカイン産生のMeso Scale DIscovery(MSD)電気化学発光分析では、MSD MultI−Spot Custom Coatedプレート(Meso Scale DIscovery,GaIthersburg,MD)上で上清(馴化培地)を試験した。上記プレート上の作動電極を予め7種の捕捉抗体(hIL−2、hIL−4、hIL−5、hIL−10、hTNFa、hIFNgおよびhIL−17)でコーティングした。MSDヒト血清サイトカインアッセイ希釈液でプレートをブロックした後、0.05%BSAを含有するPBSで洗浄し、25μlの訓化培地をMSDプレートに添加した。プレートにカバーを被せ、振盪プラットフォーム上に1時間置いた。次に、MSD抗体希釈液中の検出抗体カクテル25μL/ウェルを各ウェルに添加した。このカクテルは7種の検出抗体(hIL−2、hIL−4、hIL−5、hIL−10、hTNFa、hIFNgおよびhIL−17)を、それぞれ1μg/mLで含有していた。プレートにカバーを被せ、振盪プラットフォーム上に一晩(暗所で)置いた。翌朝、プレートをPBS緩衝液で3回洗浄した。150μlの2×MSD Read Buffer Tをプレートのウェルに添加した後、MSD Sector Imagerで読み取った。各プレートの列3〜7のウェルはタプシガルギン刺激のみが加えられ、過剰の阻害剤は添加されなかったため、平均MSD応答を用いて各個体の行の「試験」値を計算し、各個体中に存在する薬物のインビボレベルを検出した。各個体に対する「陰性対照」の計算値は、タプシガルギンも阻害剤も添加されなかった、各行の列1〜2での平均MSD応答から計算した。個体に対する「陽性対照」値は、タプシガルギン刺激および外からの阻害剤添加を含んだ列8〜12の5ウェルの平均MSD応答から導き出した。阻害パーセント(POI)は、外から阻害剤を添加されたか、または未処置である同じ血液試料の相対的なタプシガルギン誘導性のサイトカイン応答の尺度であり、ここでは、100POIは、タプシガルギン刺激および外からの阻害剤添加の平均応答に相当する。したがって、100POIは100%の応答阻害を表す。これに対し、0POIは0%の応答阻害を表す。阻害パーセント(POI)を計算するために以下の式を使用する:[(「陽性対照」)ECLカウント)−(「陰性対照」ECLカウント)]/[「試験」ECLカウント)−(「陰性対照」ECLカウント)]×100。対照パーセント(POC)は、式POC=(100−POI)を用いて計算する。ここでは本発明者らは、ハイスループットなMSD電気化学発光アッセイを用いたサイトカイン産生測定を記載するが、より低スループットなELISAアッセイをサイトカイン産生測定に同様に適用できることを、当業者は容易に想定することができる。
実施例9
有効性の養子移植EAEモデル
以前に記載されたラットにおける多発性硬化症の養子移植実験的自己免疫性脳脊髄炎(AT−EAE)モデル[C.Beetonら(2001)J.Immunol.166,936]を用いて、本発明者らは、本発明者らのKv1.3選択的20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のインビボ活性を調べ、その有効性を、それより選択性の低い20kDa−PEG−ShK分子(配列番号8)と比較した。毎日10、100および1000μg/kg(−1日目〜7日目)で皮下に(SC)投与された20kDa−PEG−[Lys16]ShK分子が、有意に疾患重症度を低下させ、生存率を増加させたのに対し、媒体で処置したラットは疾患が重症化し死亡した(図7および図8A〜8D)。毎日0.04μg/kgの20kDa−PEG−ShKで処置したラットも有意な疾患改善を示した。
ミエリン塩基性タンパク質(MBP)に特異的な脳脊髄性CD4+ラットT細胞系であるPASは、Evelyne Beraud博士の厚意により提供された。この細胞のインビトロでの維持およびAT−EAEモデルにおけるその使用は、以前に記載されている[C.Beetonら(2001)PNAS 98,13942]。MBPおよび放射線照射胸腺細胞による抗原刺激または活性化(2日間)、ならびにT細胞増殖因子による増殖(5日間)の交互のラウンドにより、PAS T細胞をインビトロで維持した。PAS T細胞(3×10/ml)の活性化には、10μg/mlのMBPおよび15×10/mlの同系の放射線照射(3500rad)胸腺細胞との2日間のインキュベーションが含まれていた。インビトロ活性化の2日後に、10〜15×10個の生存PAS T細胞を6〜12週齢の雌LewIsラット(Charles RIver LaboratorIes)に尾部IVにより注射した。−1日目から7日目まで媒体(PBS中2%のLewIsラット血清)、20kDa−PEG−[Lys16]ShKまたは20kDa−PEG−ShKを毎日、皮下注射した(図7および図8A〜8D)が、ここでは、−1日目はPAS T細胞の注射(図7の0日目)の1日前を表す。阻害剤レベルの解析のために、4日目に後眼窩放血により、8日目(実験の終わり)に心臓穿刺により、血清を採取した。−日目および4〜8日目にラットの体重を測定した。細胞移入の日(0日目)から3日目までは1日1回、4日目から8日目までは1日2回、盲検による個体のスコア化を行った。臨床兆候を各肢および尾の不全麻痺の程度の総スコアとして評価した。臨床スコアリング(図7および図8A〜8Dの「EAEスコア」):0=無徴候、0.5=遠位跛行尾部(dIstal lImp taIl)、1.0=跛行尾部(lImp taIl)、2.0=軽度不全対麻痺、運動失調、3.0=中度不全対麻痺、3.5=片後肢麻痺、4.0=後肢完全麻痺、5.0=後肢完全麻痺および失禁、5.5=四肢麻痺、6.0=瀕死状態または死亡。スコア5.5に達したラットは安楽死させた。このモデルにおける他のコンジュゲートのインビボ活性は、本明細書に開示される実施例内に記載されている。状況によっては、インビボ有効性に関してペプチドコンジュゲートを試験する前に、コンジュゲートをラットTエフェクター記憶細胞系であるPASの抗原(ミエリン)依存性増殖(H−チミジン取込み)阻害におけるその活性に関してインビトロで試験した。ここで用いた方法は、C.Beetonら,PNAS 98,13942(2001)に記載のものと同様であり、当業者に公知である。
EAE発症前に、Kv1.3ブロッカーである20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)によりラットを処置すると、投与量依存的に、疾患発症の遅延が生じ、疾患進行が阻害され、かつ死亡が阻止された(図7)。媒体のみにより処置したラットでの疾患発症が4.0日目に生じたのに対し、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)で処置した個体では、発症が4.5日目〜5.0日目まで遅延された。発症遅延に加え、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)での処置により、疾患重症度が投与量依存的に低下した。6日目の媒体処置ラットが重症の疾患を有し(EAEスコア6)、屠殺されたのに対し、2つの最高投与量の20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)で処置した個体は、軽度の疾患のみを有し、EAEスコアが約1であった。20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子は実験的自己免疫性脳脊髄炎を強力にブロックし、7日目午後のデータ(図8C)の投与量反応評価に基づくED50の計算値が約4.4μg/kgであった。
実施例10
カニクイザルにおける薬理学実験;脳脊髄液中のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の測定;毒物学的調査およびマスト細胞脱顆粒実験
非ヒト霊長類における20kDa−PEG−[Lys16]ShK分子(配列番号16)の長期的効果を調べるために、反復投与薬理学実験を計画し実行した。実験開始前に、経時的なエンドポイント安定性の評価および実験用の6匹のカニクイザルの選択ができるように、3〜10週間の間、6〜10匹の雄カニクイザルのプロファイルを作成した。測定されたエンドポイントには、全血球計算(CBC)、血液化学、リンパ球サブセットのFACS解析、ならびに実施例8に記載のサイトカイン応答および標的有効範囲を測定するエキソビボ全血PDアッセイが含まれていた。FACSにより解析されたサブセットには、リンパ球、CD4、ナイーブCD4、CD4CM、CD4EM、CD4CD28CD95、CD8、ナイーブCD8、CD8CM、CD8EM、CD8CD28CD95、B細胞、NK細胞およびNKT細胞が含まれていた。最高レベルのCD4+エフェクター記憶T細胞を有するサルを選択した。カニクイザル全血PDアッセイを用いると、20kDa−PEG−[Lys16]ShKは、IL−17応答のブロックに関して0.09±0.08nMのIC50およびIL−4応答のブロックに関して0.17±0.13nMのIC50を有していた(n=7匹のサル)。1ヶ月の期間、過剰な標的有効範囲をもたらすと思われる0.5mg/kgの20kDa−PEG−[Lys16]ShK週1回投与を選択した。前の薬物動態実験(実施例4を参照されたい)に基づくこの投与量は、ヒト全血における20kDa−PEG−[Lys16]ShKのIC95(1.0nM)の約28倍の有効範囲(28nM)をもたらすことが推定された。表4Fは、12週間のカニクイザル薬理学実験の計画を示す。
未投薬(これまでに薬物に曝露されていない)の雄の中国カニクイザルをこの実験に使用した。必要以上のストレスを避けるよう注意した。注射および血液吸引はすべてアームプル(arm−pull)で行い、サルはブドウの報酬のために自発的に腕を差し出した。実験には、2週間のベースライン測定(3つの投与前試料)、1ヶ月のKv1.3ブロック(20kDa−PEG−[Lys16]ShK[配列番号16]のqw投与)および6週間のフォローアップ解析が含まれていた。
20kDa−PEG−[Lys16]ShKによる1ヶ月間のKv1.3標的の過剰な有効範囲は十分に許容された。血液学および血液化学の臨床病理学的測定は、1ヶ月の期間全体にわたり、ベースライン測定(表4G)に対する変化を示さなかった。実験を通して動物の体重が徐々に増加したが、PEG−[Lys16]ShKは体重増加に全く影響しなかった(図9D)。IL−4およびIL−17血清濃度により測定された有効範囲のPDアッセイ(図9A〜9B)は、1ヶ月間の全投与期間(3週目〜6週目)にわたって対象が十分に抑制され、経時的な有効範囲の減少の証拠はないことを示していた。この知見に基づき、[Lys16]ShKコンジュゲートまたは代償イオンチャネルに対する抗体排除反応の証拠はなかったが、これは、これらの応答が共に、経時的にPD抑制の解除を生じると予想されたからである。さらに、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の予測された血清薬物レベルと観察された薬物レベルは厳密に一致していた(図9C)ことから、上記データは、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)コンジュゲートが、1ヶ月の投与期間にわたり、抗体排除を引き起こす免疫原性応答を生じなかったことも示している。ペプチドおよびタンパク質のPEG化が免疫原性を減少させ、免疫応答からのペプチドおよびタンパク質の防御または保護において有益な作用を有することが他にも示されている(F.M.VeroneseおよびA.Mero,BIodrugs 22:315(2008))。ShK(配列番号1)および[Lys16]ShK(配列番号13)はカニクイザルにとって異物であるため、ペグ化毒素ペプチド(または毒素ペプチド類似体)コンジュゲートは、遊離ペプチドのみの非コンジュゲートよりも保護を増強し得る。あるいは、ShK(配列番号1)および[Lys16]ShK(配列番号13)は、これらのペプチドが非常に小型の構造を有するため、本来的に免疫原性が低いのかもしれないと考えられた。投与中止後に、サイトカイン応答、血液化学および細胞プロファイリングに基づく「リバウンド」作用の証拠はなかった。ベースライン測定の投与前と比べて、投与およびフォローアップ解析の間にCD4またはCD8T細胞サブセット、NK細胞、NKT細胞およびB細胞における変化は見られなかった。結論として、20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、カニクイザルにおけるT細胞応答を強力にブロックし、かつ長期間にわたる過剰な標的有効範囲をもたらす投与量においても十分に許容性があった。
PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)に関する12週間の薬理学実験は、1ヶ月間の週1回投与により有効範囲の保持および期待される薬物レベルがもたらされることを示していたが、この実験のさらなる血清試料解析により、6匹のサルのうち4匹が、投与の第3週目の間に現れ(5週、表4F)、9週目でピークに達する抗薬物抗体を有することを示していた。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の免疫原性をさらに調べるために、1年以上前にPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与された6匹のカニクイザルのうちの5匹が使用可能であったので、薬物により再抗原刺激した。実験には、2週間のベースライン測定、7週間の0.5mg/kgPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)週1回投与および4週間のフォローアップ解析が含まれていた。投与の第1週および6週の後に薬物動態を測定し、実験を通して週に1回、血清および血液を採取して、薬物曝露量、CBCおよび血液化学、抗薬物抗体レベルならびに標的有効範囲の薬力学レベルを測定した。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は再抗原刺激に対して十分な許容性があった。実験を通してすべてのサルの体重が増加したが、CBCまたは血液化学における変化はかなった。再抗原刺激の際に、[Lys16]ShKペプチドに対する結合特異性を有する5個体のうち、3個体で抗体応答が検出され、2匹のサルでは、薬物に対する10μg/mlを超える抗抗濃度が観察された。この2個体は、バイオアッセイにおいて中和抗体に対しても陽性であった。再抗原刺激の実験において、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)(0.5mg/kg、週1回)の6回目の投与後、濃度曲線下面積(AUC0−96h)により測定された曝露量が、5匹のサルにおいて1.8、2.0、3.0、8.8および9.2倍増加することが、総薬物レベルを検出するLC−MS/MS法を用いて観察された。複数回投与に対するPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のAUCの変化は、Cmaxおよび見かけの半減期における増加も伴っていた。すべての個体において予想よりも高い滞留が生じたが、最も高いAUC増加(8.8および9.2倍)は、最も抗体濃度の高い個体で観察された。同じ2匹のサルは、薬物中止後に全血薬力学(PD)有効範囲の拡大を示したが、これはPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)への高い曝露量と一致していた。上記2個体における抗薬物抗体の発達は、薬物の過剰な滞留およびこれらの個体におけるPDの影響の拡大に関連していた可能性があると結論できる。抗薬物抗体を示すこの2個体において、より狭いではなく、より広い薬力学的有効範囲が観察されたため、Kv1.3依存性全血PD応答の延長された抑制が、薬物レベルの上昇、および抗体に対するPEG−ShK[Lys16](配列番号16)の親和性よりも高い、T−細胞Kv1.3に対するPEG−ShK[Lys16](配列番号16)の親和性の両方により引き起こされる可能性がある。このことを明らかにするためには、さらなる実験が必要である。
サルにおいて抗薬物抗体が生じたにもかかわらず、前臨床免疫原性はヒト免疫原性を予測するものではない(Ponceら,Regulatory ToxIcology and Pharmacology 54,164−182(2009))ため、同様の反応がヒトにおいて生じるか否かは不明である。エクセナチドは、ヒトにおいて抗薬物抗体を示す、2型糖尿病治療の承認薬の代表例であるが、依然として安全かつ有効である。(FaludIら,PeptIdes 30,1771−1774(2009);Maloneら,Expert OpIn.InvestIg.Drugs 18,359−367(2009);Schnabelら,PeptIdes 27,1902−1910(2006))。
脳脊髄液中のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の測定
ShKペプチドベースの阻害剤がKv1.1(脳内のニューロン活動調節において重要であることが示されているカリウムチャネル)を非特異的に標的化する傾向をいくらか有するという懸念に対処するために、本発明者らは、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)が脳脊髄液(CSF)内に入る能力を評価した。カニクイザルおよびSprague−DawleyラットのCSF中のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)濃度を評価した。1つの実験では、皮下投与後の24時間および48時間後のサルCSF中におけるPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を測定した。これらのデータを下の表4G(a)に示す。サルおよびラットの両方で、CSF濃度は血清濃度に比べて低かった。表4G(a)に示されるように、サルCSFで測定されたPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の最高濃度は、7.62ng/mlであった。この試料は、血液で汚染されていることが視覚的に観察された。汚染されていない試料で測定された最高濃度は3.83ng/mlであり、これは、CSF(ng/mL)に対する血清(ng/mL)の比が292であることを示している。表4G(b)は、ラットで測定されたPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のCSF濃度を示している。最高濃度は43ng/mlおよび12.7ng/mlであり、CSF(ng/mL)に対する血清(ng/mL)の比がそれぞれ46.5および470であることを示している。これらの試料は共に、実験の初期(6時間)に屠殺されたラットから採取されたものである。実験の終わり(48時間)まで生存したラットのうち、1匹だけが、アッセイの定量限界(1ng/ml)を超える検出可能なPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)濃度であった。このCSF試料の濃度は5.70ng/mlであり、これは測定された血清濃度とほぼ同じで、他の試料と比べて外れ値となっているが、それはこの試料もサンプリングの間に血清により汚染されたという結論を支持している。
マスト細胞脱顆粒実験
天然のペプチドShKはKv1.3およびニューロンKv1.1に影響を与えることから、血液脳関門を通過する薬物の小片がニューロンKv1.1に対するオフターゲット効果および麻痺を引き起こし得るという懸念が表されている(Kalmanら,J.BIol.Chem.273,32697−32707(1998))。Sprague−DawleyラットにおけるShK、PEG−ShKおよびPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の薬物動態実験では、本発明者らは、大量のIVボーラス投与直後に深刻な有害事象を認めた。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の2.0g/kgおよび5.0mg/kgボーラスIV投与では、全血中でのT細胞サイトカイン産生ブロックにおける分子IC50(0.1nM)の25,000倍よりも大きい、10,000ng/mlを超える血清C/Cmax(>2500nM)を生じたが、その直後に、ラットはゲージの底で瀕死状態になった。5mg/kgの高投与量群で3個体のうち2個体が死亡したのに対し、2mg/kgの投与量を投与された個体はすべて生き延びた。他にも皮膚の変色(青色の肢、耳)および高粘度の血液が観察された。最初、これらの一時的な作用はニューロンKv1.1に対する影響に起因していたが、処置ラットは発作を示さず、CNSへの影響(例えば、高粘度の血液)と一致しない他の症状を表し、かつKv1.3選択的PEG−[Lys16]ShKコンジュゲート(配列番号16)が、Kv1.1に対して1000倍効力が低いにもかかわらず同様の作用を引き起こした。ラットにおける単回皮下投与の薬物動態実験では、低投与量(0.1および0.5mg/kg)を投与された個体が見かけ上正常で、体重が増加したのに対し、5.0mg/kgで処置した3個体のうち2個体は、投与後24時間で不活発となり、体重が減少し、前肢および後肢の軽度の腫脹を示した。投与後24時間での発症はCmaxと相関があり、時間の経過とともにその個体は回復し、体重が増加した。興味深いことに、これらの作用は、同じかまたはそれより高い曝露量にもかかわらず、マウス、カニクイザルまたはイヌの薬物動態実験では観察されなかった。ラットにおけるこの独自の所見を理解する試みとして、関連症状を生じ、種選択性を示す分子を記載した実験に関する文献を再調査した。マスト細胞脱顆粒ペプチド(MCDP)のような塩基性分泌促進物質は、異なる種由来のマスト細胞に対して異なる影響を示し、ラットはいくつかの陽イオン分子に対して感受性の増加を示すことが報告された(BarrettおよびPearce,Int.Archs.Allergy appl Immun.72,234−238(1983);M.MouslIら,Immunopharmacology 27,1−11(1994);Keller,Int.Arch.Allergy 34,139−144(1968);LeungおよびPearce,Br.J.Pharmac.81,693−701(1984))。ShKはMCDPと同様に塩基性ペプチドであり、マスト細胞脱顆粒が腫脹、皮膚の変色および血管虚脱を引き起こし得ることから、本発明者らは、PEG−[Lys16]ShKの大量ボーラス投与後のラットにおける有害事象がマスト細胞脱顆粒およびアナフィラキシー様応答に起因するという仮説を検証するための実験に着手した。25mg/kgおよび5mg/kgのPEG−[Lys16]ShKボーラスIVまたは皮下注射を行ったラット由来の血清を、ヒスタミンレベルに関して試験した。図37に示されるように、ヒスタミンレベルは、PEG−[Lys16]ShKのボーラスIV後、5分および15分で大幅に上昇して2,000ng/mlを超えるレベルに達し、時間とともに急速に低下した。このレベルのヒスタミンは、アナフィラキシー様ショックおよび血管虚脱を引き起こすことが予想されるであろう。0.1、0.5、2.0および5.0mg/kgの投与量でのPEG−[Lys16]ShK皮下投与では、投与後24時間のCmax薬物レベル52ng/ml(13nM)、233ng/ml(58nM)、988ng/ml(247nM)および2570ng/ml(642nM)を生じたが、これは標的有効範囲の全血薬力学アッセイにおける分子IC50(0.1nM)よりも130〜6420倍高い薬物レベルに対応する。図38に示されるように、2.0および5.0mg/kg投与量のグループでは、投与後24〜48時間で、血清ヒスタミンのわずかな上昇が観察された。5mg/kgの最高投与量のグループでは、軽度の肢の腫脹を有する2個体(ラット#10および#12)が血清ヒスタミンの増加を示したのに対し、上記症状を有さない個体(ラット#11)は有意なヒスタミン上昇を示さなかった。
ラットにおけるPEG−[Lys16]ShKの影響をさらに調べるために、さらなる毒物学実験に取り組んだ。さらに、第二の種であるカニクイザルにおいて毒性を評価した。マスト細胞に対するPEG−[Lys16]ShKの作用を直接評価するために、インビトロ実験も行った。これらの実験に関するさらなる詳細を以下の章に記載する。
1つの毒物学実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を0.04、0.12、0.2、0.4、1.36および4.0mg/kgの単回投与量で、雄Sprague Dawleyラットに静脈内注入(30分間にわたる)により投与した(n=1〜3/投与群)。4.0mg/kgにおいて、1個体が死亡し、他の個体は、活動低下/嗜眠、横臥、皮膚の変色(青色の肢、尾および/または耳)および触れたときの冷感の臨床兆候のため安楽死させた。活動低下および横臥は0.4mg/kgにおいても観察された。1.36mg/kgを投与した1個体は、腫脹および皮膚変色の臨床兆候のため安楽死させた。腫脹は、0.12mg/kgで投与された1個体以外のすべての被検試料処置個体で観察された。腫脹の重症度は投与量依存的ではなく、その予定の安楽死まで生存した全群で認められた臨床観察はすべて、投与後約24時間までに消散した。4.0mg/kgおよび1.36mg/kgでは、被検試料に関連した作用として、腎尿細管上皮の変性/壊死、胸腺リンパ球の壊死/枯渇、炎症(好中球および単球の増加)ならびに体液恒常性の変化(脱水症状、ナトリウムと塩素イオンの減少およびアルブミンとグロブリンの減少)が含まれていた。0.4mg/kgおよび4.0mg/kgを投与した個体では、ペグ化生体分子の投与後に記載されているものと同様に、腎尿細管上皮に空胞が見られた(Bendeleら,Short CommunIcatIon:Renal tubular vacuolatIon In anImals treated wIth polyethylene−glycol−conjugated proteIns,Tox ScI.42:152−157(1998))。低投与量で認められたその他の変化は、0.4mg/kgでのリンパ球およびトリグリセリドの減少に限られていた。
別の毒物学実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を、雄Sprague Dawleyラット(n=5/投与群)に、週1回、0.1、0.5または2.0mg/(kg・投与)で14日間(2回投与)皮下注射により投与した。0.5mg/kgおよび2.0mg/kgの投与レベルでは、すべての個体が、皮膚の変色(赤色)の臨床兆候を示し、これは高投与量群でより重症であった。さらに、2.0mg/kgで投与した個体において色素鼻漏(chromorhInorrhea)が認められた。すべての臨床兆候は11日目までに消散した。2つのmg/kgの投与群において、両投与の48後に体重減少が認められ、対照群と比べて、2.0mg/kgにおいて体重増加の減少(1日目〜14日目)が認められた。0.5mg/(kg・日)以上を投与した個体における血液学的作用は、赤血球ターンオーバーの増加と一致し、かつ脾臓重量増加および脾臓造血の増加と相関していた。すべての被検試料処置個体において好中球および好酸球の増加が認められた。骨髄好酸球造血および脾臓造血の増加が、すべてのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)投与量において組織学的に認められた。
別の毒物学実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を雄Sprague Dawleyラット(n=5/投与群)に、72時間毎に1回、0.1、0.3、0.7、2.5または5.0mg/(kg・投与)で12日間、皮下注射により投与した(4回投与)。曝露量は、2.5mg/kgまでは投与量の増加に伴いが増加したが、2.5mg/kgおよび5.0mg/kgを投与したラットにおいては、曝露量は同様であった。すべての個体が12日間の処置期間を生き延びた。0.3、0.7、2.5および5.0mg/(kg・投与)群での各投与の24時間後に、すべての個体において耳および肢の発赤が観察された。0.1mg/(kg・投与)群では、5個体のうち1個体が発赤を示したが、2回目の投与後のみであった。2.5および5.0mg/kgの投与量群において、体重減少および体重増加が認められた。2.5mg/(kg・日)以上の投与量で血液学的作用が認められ、赤血球ターンーオーバーの増加と一致していた。0.7mg/(kg・投与)以上の投与量で血小板産生の増加が認められた。腎臓においては、5mg/(kg・日)を投与したラットの近位曲尿細管で空胞が認められた。0.5mg/(kg・日)または2.0mg/(kg・日)では、群当たり少数の個体において尿化学値が増加したが、これらの変化は個体間および個体内で一貫し、処置に関連する可能性は低いと考えられた。腎損傷のバイオマーカー(ベータ−2ミクログロブリン、カルビンジン、クラスタリン、シスタチンC、グルタチオンS−トランスフェラーゼアルファ、腎損傷分子−1、好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン、オステオポンチン、組織メタロプロテアーゼ阻害物質−1および血管内皮増殖因子)に対する被検試料関連作用は見られなかった。処置ラットの骨髄、脾臓、肝臓および腸間膜リンパ節での造血の頻度/程度において投与量依存的増加が見られた。この変化は、肝臓および腸間膜リンパ節に比べて、脾臓および骨髄においてより顕著であった。脾臓では、造血増加は、赤血球、ミエロイドおよび血小板前駆細胞からなっていたのに対し、骨髄では、それは主としてミエロイド前駆細胞からなっていた。脾臓および骨髄におけるミエロイド前駆細胞の大部分は、好酸球前駆細胞と関連していた。肝臓および腸間膜リンパ節では、造血は赤血球および好酸球前駆細胞の散在群からなっていた。脛骨および/または大腿骨では、髄管における造骨性の新骨形成が見られ、これは主として線維性骨からなっていた。さらに、線維性骨のわずかな増加を伴う皮質骨の空隙率増加が見られた。ほとんどの処置ラットの副腎では、皮質のわずかな肥大が見られた。5.0mg/(kg・投与)を投与した1ラットでは、腺上皮のびらんが見られた。腎臓では、5mg/(kg・投与)を投与したラットの近位曲尿細管に空胞が認められた。この空胞は、PEG関連の腎空胞と一致し、他のどの腎尿細管変化とも関連がなかった(Bendeleら,Short CommunIcatIon:Renal tubular vacuolatIon In anImals treated wIth polyethylene−glycol−conjugated proteIns,Tox ScI.42:152−157(1998))。
別の毒物学実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)(A4SおよびDPBS媒体中1mg/kg)、比較的Kv1.3不活性なPEG−[1−Nal 16]ShK(配列番号159)(1mg/kg)、抗KLH Ab−[Lys16]ShK(配列番号338、339、338、342のヘテロ四量体)(37mg/kg)、Fc/Fc−[Lys16]ShK(配列番号337、348のヘテロ二量体)(14mg/kg)またはPEG(5mg/kg)を、雄Sprague Dawleyラット(n=3/投与量群)に単回皮下投与を行った。被検試料処置ラットにおいて、死亡も体重に対する作用も見られなかった。各群に投与された投与量は、ShKペプチドと等モルまたはPEGと等負荷が得られるようにした。モル濃度に基づき、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)(A4SおよびDPBS中)および抗KLH Ab−[Lys16]ShKを投与した群で測定されたAUC曝露量はほぼ等しかった。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)(A4SおよびDPBS中)および抗KLH Ab−[Lys16]ShK(配列番号338、339、338、342のヘテロ四量体)に比べ、PEG−[1−Nal 16]ShK(配列番号159)およびFc/Fc−[Lys16]ShK(配列番号337、348のヘテロ二量体)を投与した群のモル濃度AUC曝露量は、それぞれ約6〜8倍および約0.5倍であった。A4SおよびDPBS中PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与されたラットは共に耳/肢が発赤したのに対し、PEGのみを投与したラットでは発赤しなかった。ShK構築物を投与した全処置群のラットは、同様の病理所見を有していた。骨髄では、ミエロイド系の細胞数増加(ミエロイド:赤血球比の増加)が見られ、その多くが好酸球であった。脾臓では、赤血球およびミエロイド細胞群の等しい造血増加が見られた。ShK構築物を投与した全群で血清ヒスタミンレベルの増加が認められた。この実験により、活性または不活性なShK部分を使用した異なる構築物(PEG、Fc/Fc、抗KLH)が、ラットにおいて同様の変化を引き起こし得ることが示された。さらに、これらの変化は使用された媒体とは無関係であり、かつPEGのみでは引き起こされない。
別の実験では、5mg/kgのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を、雄のSprague Dawley、LewIs、WIstarまたはFIscherラット(n=3/投与量グループ/系統)に単回皮下注射として投与し、前の実験での変化がラット系統に特異的か否かを判定した。死亡または体重への被検試料関連作用は見られなかった。4つラット系統すべてが色素鼻漏(chromorhInorrhea)、色素涙および/または皮膚の変色(赤色)を示し、それらの各媒体対照群に比べて、血漿ヒスタミンレベルが統計的に有意に増加した。系統間に平均曝露量(AUC0−48)およびCmaxの小さな違いがいくつか見られたが、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の血清濃度プロファイルは、4つの全ラット系統で全般的に類似していた。血漿フィブリノーゲンは、全系統で一貫して同程度に増加し、通常は、好中球とグロブリンの増加およびアルブミンの減少を含めた、他の炎症指標を伴っていた。1匹のFIscherラットでは、副腎壊死および心臓乳頭筋の限局性の変性/壊死が見られた。2匹のWIstarラットの副腎における同様であるが軽度である変化は、個々の皮質細胞のわずかな多病巣性壊死であった。Sprague Dawley、LewIsおよびWIstar系統では、副腎皮質および/または髄質において細胞浸潤が見られた。この浸潤は、副腎皮質壊死に対する炎症性応答、髄外造血または炎症と造血の組合せのいずれかであった。副腎皮質肥大がSprague DawleyおよびWIstar系統において認められたが、これは、生理的ストレス、ならびに/またはACTHおよびコルチコステロン分泌に対する、マスト細胞脱顆粒およびヒスタミン放出によるものであろう(BugajskIら,Influence of cyclooxygenase InhIbItors on the central hIstamInergIc stImulatIon of hypothalamIc−pItuItary−adrenal axIs,J Phys and Pharm.54(4):643−652(2003))。胸腺皮質、脾臓の細動脈周囲リンパ鞘および腸間膜リンパ節の傍皮質においてリンパ系枯渇が見られた。リンパ枯渇がFIscherラットの胸腺でもっとも顕著であったのに対し、脾臓およびリンパ節のリンパ枯渇はSprague Dawley、LewIsおよびWIstar系統で生じた。脾臓におけるさらなる変化には、赤血球およびミエロイド系の両方を含み、全般的にSprague Dawley、LewIsおよびWIstar系統での脾臓重量増加と関連する、造血増加、ならびにCBCにおける好中球増加と関連する副鼻腔での好中球増加が含まれていた。骨髄において細胞充実度の増加が見られたが、これは主として、初期ミエロイド前駆細胞の増加に起因するものであった。Sprague DawleyおよびWIstar系統の肝臓中のクッパー細胞が顕著であったが、これは、活性の増加(例えば、食作用、サイトカイン放出)に起因し得る。すべての処置ラットの耳介において、表皮の小静脈がうっ血し、内皮の内側が辺縁に移動した好中球により覆われていたが、この変化は、発赤した皮膚の臨床観察と関連する。処置ラットの注射部位の深部真皮/皮下組織では、リンパ球および好中球が少なく主としてマクロファージからる、炎症性浸潤が見られた。炎症性浸潤の性質は、皮下組織内への異物注射と一致する。より軽度の炎症性浸潤が対照群で見られ、これは主としてリンパ球からなっていた。腎臓では、このPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)5mg/kg投与量の全処置ラットの近位曲尿細管で空胞が認められた。この空胞はPEGに関連する腎空胞であり、他のどの腎尿細管の変化とも関連がなかった(Bendele,同上)。
膨疹および発赤の陽性反応の評価では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を、50μlの注射量中、0.4〜40,000pmolの範囲の様々な投与量レベルで、雄Sprague Dawleyラットに真皮内注射により投与した。投与後30分における陽性膨疹反応の出現率を判定するために、合計8匹のラットに、PBSネガティブ対照および0.4〜4,000pmolの範囲の一連の投与量を2つ異なる日に投与した。真皮内注射が全身応答を誘発するか否かを判定するために、3匹のラットからなるグループに、40、400、4,000または40,000pmolの単回投与量を投与した。平均曝露量(AUC0−24)は、400〜40,000pmolまでのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の投与量にほぼ比例していたが、40pmolでは全身曝露は測定されなかった。実験中の死亡は見られなかった。真皮内注射の30分後に顕著な膨疹反応(浮腫)が見られたが、その大きさは投与量依存的であった。30分後に認められた発赤反応(血管うっ血による発赤)はなかったが、投与後8時間および24時間に注射部位での発赤が認められ、組織学的に認められる炎症と関連していた。0.4pmol以上の投与量の各個体において陽性膨疹反応が認められた。陽性膨疹反応の出現率は投与量依存的であり、かつ400pmolでプラトー(100%の出現率)に達した。膨疹面積および膨疹の厚さの増加も投与量依存的であった。マスト細胞顆粒の分散および血管の辺縁趨向/うっ血が、投与後30分に40、400および4,000pmolの投与量レベルで組織学的に認められた。投与後24時間では、40,000pmolを投与した3個体のうち2個体で、真皮および表皮の凝固性壊死が認められた。さらに、400、4,000および40,000の投与量により被検試料関連の炎症が生じ、かつマスト細胞はトルイジンブルー染色切片においてもう見られなかった。24時間で認められた炎症に対して、72時間では炎症の顕著な減少が見られ、168時間では炎症は見られなかった。40,000pmolで投与したラットにおけるフィブリノーゲンおよびヒスタミンレベルの増加は、この群における全身曝露が全身反応を誘発したことを示していた。全身反応のNOELは4,000pmolであった。この実験では、膨疹反応と全身反応の間には大きな差があることが示され、このことは、当該真皮内投与量が、望ましくない全身反応の低いリスクでヒトに投与され得ることを示している。
さらなるラット実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を0.7および2.5mg/kgの投与量で、遠隔測定の雄Sprague Dawleyラット(n=3/投与量群)に皮下注射により投与し、平均動脈圧および心拍数を24時間継続的にモニターした。投与後24時間の時点で、媒体処置ラットに比べ、投与量依存性の平均動脈圧の低下および心拍数(反射性)の増加が見られた(表4G(c))。さらに、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は発赤、腫脹および耳介炎症の臨床観察を示したが、これはヒスタミン放出と一致すると考えられた。
別の実験では、2.5mg/kgの投与量のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を遠隔測定の雌Sprague Dawleyラット(n=5/投与量群)に、マスト細胞脱顆粒および顆粒内容物枯渇を引き起こすことが知られている化合物48/80(Blomら, A method for determInIng whether hypotensIon caused by novel compounds In preclInIcal development results from hIstamIne release. J Pharm and ToxIcol Methods,49:31−37(2004))による前処置の後に、皮下注射により投与した。化合物48/80での前処置により、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)誘導性の低血圧が完全に阻害された。平均動脈圧低下の原因はマスト細胞脱顆粒に起因し、心拍数の増加は反射応答に起因するものであった。
要約すれば、インビボラット毒物学実験における高投与量での副作用観察は、マスト細胞活性化/脱顆粒ならびに様々な予め形成されたおよび/または合成された炎症性メディエーターの放出の生物学的影響と一致した。ヒスタミンレベルはマスト細胞脱顆粒の信頼できるマーカーであり、被検試料で処置した一部の個体において上昇した。ヒスタミンは、血流量および血管拡張の増加をもたらす強力な血管作動性メディエーターであり、多くの臨床観察および遠隔測定実験の結果を説明する。ヒスタミンはまた、ラットにおいて胃潰瘍を生じさせ(Haseら,ProstaglandIn E2 aggravates gastrIc mucosal Injury Induced by hIstamIne In rats through EP1 receptors,LIfe ScI.74:629−641(2003))、かつACTHおよびコルチコステロン分泌を増加させるが、後者が副腎肥大を引き起こした可能性がある(BugajskIら,Influence of cyclooxygenase InhIbItors on the central hIstamInergIc stImulatIon of hypothalamIc−pItuItary−adrenal axIs,J Phys and Pharm.54(4):643−652(2003))。ヒスタミンは、骨代謝において役割を果たしている可能性があり、破骨細胞形成を調節することが示されているが、これが反復投与後の骨の変化を引き起こした可能性がある(BIosse−Duplanら,HIstamIne promotes osteoclastogenesIs through the dIfferentIal expressIon of hIstamIne receptors on osteoclasts and osteoblasts. Am J Pathol.174:1426−1434(2009))。IL−3、IL−5およびGM−CSFのような他のマスト細胞由来サイトカインは、好酸球の成熟および走化性において重要であり、組織内での好酸球新生を促進し得るが、このことはいくつかの実験で認められた(Shakooryら,The role of human mast cell−derIved cytokInes In eosInophIl bIology,J Interferon and CytokIne Res.24:271−281(2004))。
興味深いことに、Sprague−Dawley、LewIs、WIstarおよびFIscherラット系統で観察された、推定上のマスト細胞関連作用は、マウス、カニクイザルまたはイヌの実験では、ラットと同じかまたはそれより高い曝露量にもかかわらず観察されなかった。
例えば、マウスでの実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を0.6、2.5または5mg/(kg・日)の投与量で、雌C57BL/6マウス(n=3/投与量群)に14日間、皮下注射により毎日投与した。14日目の終わりでのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)曝露量は、0.6、2.5および5.0mg/kgの投与量を毎日投与されたマウスで、それぞれ833±185ng/ml(208±46nM)、10066±2219ng/ml(2516±555nM)および31334±5800ng/ml(7834±1450nM)であった。すべてのマウスが投与期間を生き延びた。被検試料関連の臨床観察または体重変化は、どの個体においても認められなかった。腎尿細管上皮において投与量依存性の空胞形成が見られたが、肝臓類洞マクロファージまたは腸間膜リンパ節および脾臓の常在マクロファージ内での空胞形成は見られなかった。
カニクイザルにおける別の実験では、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を0.7mg/kgで3日毎に、または週1回0.1、0.5または2.0mg/kgで2週間、雄カニクイザルに皮下注射により投与した。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与したカニクイザルにおいて副作用は見られなかった。体重に対する処置関連の作用は見られなかった。被検試料に関連に器官の重量変化、または肉眼的もしくは顕微鏡的所見は見られなかった。さらに、いかなる質的または量的な心電図(ECG)の異常も0.1、0.5または2.0mg/(kg・投与)の投与量でのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)投与によるものではなかった。恐らく被検試料に関連すると考えられる唯一の所見は、3日毎に0.7mg/kgを投与した個体での血清尿素窒素および血清クレアチニンのわずかな増加であった。臨床病理変化との病理組織学的関連は観察されなかった。腎空胞は観察されず、腎損傷の尿中バイオマーカー(アルファ−1ミクログロブリン、ベータ−2ミクログロブリン、カルビンジン、クラスタリン、結合組織増殖因子、クレアチニン、シスタチンC、グルタチオンS−トランスフェラーゼアルファ、腎損傷分子−1、微量アルブミン、好中球ゼラチナーゼ関連リポカリン、オステオポンチン、タム−ホースフォールタンパク質、組織メタロプロテアーゼ阻害物質−1、トレフォイル因子3および血管内皮増殖因子)における変化は見られなかった。したがって、カニクイザルにおける無毒性量は>2mg/kgである。この実験では、2mg/kg投与量群が584,000ng×時間/mLの平均AUC値を有していた。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)処置個体の17%(2/12)でPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)に対する結合抗体が検出された。抗体陽性個体はいずれも0.5mg/kg投与量群であった。検出された抗体は、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)およびShKペプチド(配列番号1)の両方と結合することができた。低投与量または高投与量群において抗体は検出されなかった。
腎尿細管の空胞形成は、ペグ化化合物の投与の結果であることはよく知られている。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)が、マウスおよびラットにおいては腎空胞を引き起こした(NOEL=約20倍)が、カニクイザルにおいては引き起こさなかった(NOEL>約150倍)ことは注目に値する。さらに、腎毒性の高感度バイオマーカーの評価を含めた明白な腎毒性の証拠は、どの種においても見られなかった。
さらなる膨疹および発赤反応の実験において、カニクイザル(n=3)に、1投与部位当たり0.01、0.1、1.0および10μgの化合物48/80(マスト細胞脱顆粒の陽性対照)ならびに0.4、4、40、400、4000、40000pmolのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の真皮内注射を行った。2つの化合物を少なくとも7日間隔で投与し、各個体には1日に全種類の投与量を投与した。3個体すべてにおいて、投与後30分で、10μgの化合物48/80および40,000pmolのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与した投与部位に陽性膨疹反応が認められた。40,000pmolのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)投与部位も投与後4時間で陽性であった。4,000pmolのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与した3つの投与部位の1つは、投与後30分でのみ陽性反応があった。0.4〜400pmolのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を投与した投与部位では、膨疹反応は観察されなかった。化合物48/80による膨疹反応は、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)による膨疹反応よりも大きかったが、持続時間は短かった。組織学的には、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)関連の所見は見られなかった。これに対し、化合物48/80は、10μgを投与した部位でわずかな炎症を引き起こし、0.1μg以上を投与した部位では、トルイジンブルー陽性マスト細胞の減少が見られた。ラットでの陽性膨疹反応に比べて、カニクイザルでの陽性膨疹反応は小さく、生物学的作用の組織学的証拠を伴わなかった。この実験のデータによれば、カニクイザルでのPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)による膨疹反応が、マスト細胞脱顆粒に続く浮腫によるものなのか、または高濃度のペグ化ペプチドの注射によるものなのかは定かではない。
遠隔測定の雄カニクイザルを用いて、平均動脈圧、心拍数および心拍間隔に対するPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の影響を評価した。被検試料投与の数週間前に、各個体を媒体(5ml/kg)または化合物48/80(0.3もしくは3mg/kg SC)で処置し、動物モデルの有効性を確認した。3mg/kgの化合物48/80の皮下注射は、カニクイザルにおいて収縮期および平均動脈圧の低下を引き起こしたのに対し、媒体はこれらのパラメーターに全く影響しなかった。動物モデルの有効性確認の後、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)を0.5または2.0mg/kgの投与量で投与し、72時間継続的にモニターした。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、媒体対照処置に比べて、血行動態または心拍間隔に対していかなる作用も有さなかった。
ラットにおいて、全身応答を引き起こすマスト細胞脱顆粒が、低曝露量のPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)で生じた。これに対し、カニクイザルにおける非常に高い曝露量は、副作用およびマスト細胞脱顆粒の生物学的影響の具体的証拠を示さなかった。ヒトがShKによるマスト細胞脱顆粒に感受性であるか否かは不明であるが、真皮内での実験では、投与されたヒトにおける全身応答の低いリスクでこれを調査する機会が示された。
マスト細胞に対するPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の影響をさらに調べるために、ラットおよびマウス由来の単離腹腔マスト細胞、ならびにヒトCD34由来マスト細胞を試験し、インビトロでのマスト細胞脱顆粒およびヒスタミン放出を評価した。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abおよび一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)は、陽性対照の塩基性分泌促進物質MCDP、化合物48/80およびP物質と同様に、ラット腹腔マスト細胞の脱顆粒を引き起こした(図39)。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)および一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)がヒトマスト細胞の脱顆粒をほとんどまたは全く引き起こさなかった(図40)のに対し、塩基性分泌促進物質MCDP、化合物48/80およびP物質は非常に活性であったことは重要である。PEG−[Lys16]ShKによるマスト細胞脱顆粒の種特異性をさらに評価するために、マウス腹腔マスト細胞および第二の系統のラット由来のマスト細胞に対する活性も試験した。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、両系統のラット由来の腹腔マスト細胞の脱顆粒を引き起こしたが、マウス腹腔マスト細胞およびヒトマスト細胞に対しては不活性であった(図41)。ラット腹腔マスト細胞のPEG−[Lys16]ShK脱顆粒がオフターゲット作用の結果であり、Kv1.3または別のShK感受性カリウムチャネルに起因するものではないことを確認するために、ラット腹腔マスト細胞に関して電気生理学実験を行った。図54A〜54Bに示されるように、ラット腹腔マスト細胞はKv1.3に似た外向き電流を示さず、観察された電流は、高濃度の強力なKv1.3阻害剤PEG−[Lys16]ShKおよびカリブドトキシン(ChTx)に対して非感受性であった。選択的Kv1.3阻害剤である、ShK類似体のShK−192(配列番号438)(PennIngtonらMolecular Pharmacology 75,762−773(2009))もこのオフターゲット経路を介してラットマスト細胞の脱顆粒を引き起こしたが、マウスまたはヒトマスト細胞は脱顆粒させなかった。ShK−192(配列番号438)は、ラットマスト細胞脱顆粒の誘導において、より大きな20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)分子(EC50約1.63uM)よりも大きな効力(EC50約0.25uM)を示したが、いずれの分子もヒトまたはマウスマスト細胞の脱顆粒をほとんど示さなかった。ラット腹腔マスト細胞の脱顆粒に対するPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のマイクロモル濃度のEC50は、50%以上のマスト細胞をインビボで脱顆粒させるためには、高濃度の薬物が必要であり得ることを示している。ラットでの薬物動態実験によれば、このレベルの薬物は大量ボーラス投与後にのみ生じ得る。実際、重症の明白なアナフィラキシー様ショックおよび血管虚脱は、高血清中薬物濃度に達した場合にのみ観察された。ヒトマスト細胞はラットよりも桁違いに感受性が低いと思われ、ヒトにおいてはさらに高い薬物レベルが必要とされる可能性があるため、このことが生じる可能性は低い。それにもかかわらず、Kv1.3依存性ヒトT細胞応答のブロックにおけるPEG−[Lys16]ShK(配列番号16)の0.1nMというIC50は、ラットマスト細胞の活性化におけるそのEC50(1000〜2000nM)よりも少なくとも10,000低いことから、ヒトのような低感受性の種由来のマスト細胞に対して十分な安全域が存在するであろうと考えられる。
Mas関連遺伝子受容体(Mrg)は、感覚および疼痛調節において役割を果たすと思われる侵害受容性感覚ニューロンの特定のサブセットにおいて発現されるオーファンGPCRファミリーとして最初に同定された(Dongら,Cell 106,619−632(2001))。近年、ラットおよびヒトマスト細胞も、ペプチド作動性経路を介して、塩基性分泌促進物質により非IgE仲介性のシグナル伝達を可能にする、Mas関連GPCRファミリーのメンバーを発現することが報告された(Tatemotoら,BIochem.BIophys.Res.Commun.349,1322−1328(2006))。ラットマスト細胞が、マスト細胞脱顆粒を誘発するファミリーメンバーMrgB3を発現したのに対し、ヒトマスト細胞はファミリーメンバーMrgX2を発現した。塩基性分泌促進物質MCDPおよびP物質は、ヒトおよびラットマスト細胞脱顆粒を誘導するだけでなく、ヒトMrgX2およびラットMrgB3でトランスフェクトされた細胞を活性化することも示された。塩基性分泌促進物質がマスト細胞の百日咳毒素(PTX)感受性経路を介してシグナルを伝達するという以前の観察と一致して、ヒトMrgX2を発現する細胞系のP物質活性化もPTX感受性であることが示された。本発明者らは、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)仲介性のラット腹腔マスト細胞脱顆粒がPTX感受性であることを同様に見出した。したがって、Mas関連GPCR(Mrg)のファミリーが、ラットマスト細胞に対するShKおよびPEG−[Lys16]ShKの種特異的作用に関与するオフターゲットを表すのかもしれない。実際、Mas関連GPCRファミリーメンバーのメンバーは、種間での低い保存性を示す。ヒトが4つのメンバー(MrgX1、MrgX2、MrgX3、MrgX4)のみを発現するのに対し、ラットはMrgA、MrgCおよびMrgD遺伝子を各1つずつ、ならびに10のMrgB遺伝子を発現する(Tatemotoら(同上);Dong(同上);Zylkaら,PNAS 100,10043−10048(2003))。MrgB3が最初、偽遺伝子としてに記載されていた(Zylkaら,(同上))にもかかわらず、Tatemotoら(同上)は、この遺伝子が発現されることを見出す。PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)のラットマスト細胞に対する影響およびヒトマスト細胞に対する作用の明らかな欠如は、ラットマスト細胞における独自のMrg発現パターン、およびヒトゲノムがラットMrgB3のホモログを欠くという事実を反映しているのかもしれない。しかし、サルはヒトと同じ4つのMrgXファミリーメンバーを発現する(BursteInらBr.J.Pharmacol.147,73−82(2006);Zhangら,Molecular BraIn Res.133,187−197(2005))ため、ヒトとより関連性のある種である。重要なのは、カニクイザルでの毒物学実験が、PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)は、予測されるヒトでの有効投与量の54〜197倍の有効範囲の限界をもたらす投与量で十分に許容性があることを示しているということである(データ不掲載)。
マスト細胞脱顆粒実験のための材料および方法
試薬
MCDPをAlomone Labs社(Israel)から入手した。化合物48/80、P物質、A23187をSIgma社(Israel)から入手した。STEMPRO−34 SFM完全培地をInvItrogen社(Carlsbad,CA)から入手した。組換えヒトSCFを社内で調製した。ヒトIL−6をR&D Systems社(MInneapolIs,MN)から入手した。ヒトIL−3をInvItrogen社(Carlsbad,CA)から入手した。ヒスタミンElIsaキットをNEOGEN社(LexIngton,KY)から入手した。Tyrode緩衝液(10mM Hepes、pH7.4、130mM NaCl、5mM KCl、5.6mMグルコース、0.1%BSA、1mM CaCl、0.6mM MgCl)を社内で作製した。DIff QuIck StaInをDade BehrIng社(NEWARK,DE)から入手した。
細胞
末梢血前駆体CD34+細胞(Allcells)を、100ng/mlのヒトSCF、40ng/mlのヒトIL−6および30ng/mlのヒトIL−3を含有するSTEMPRO−34無血清培地中、インビトロで1週間、長期培養することによりヒト末梢血CD34+由来マスト細胞を入手し、次いで100ng/mlのヒトSCFおよび40ng/mlのヒトIL−6のみを含有する同じ無血清培地で約4週間、最終分化させた。最終分化させたマスト細胞を、表面c−KIt発現(95%を超える細胞がc−KItを発現した、データ不掲載)およびIgE/抗IgE誘導性ヒスタミン放出(総ヒスタミン含有量の約40%の放出されたヒスタミン、データ不掲載)に関して、フローサイトメトリー解析により判定した。
8週齢の雌Sprague DawleyまたはLewIsラットから、ラット腹水をTyrode緩衝液中に採取した(GIllespIeら,HIstamIne release from rat perItoneal mast cells:InhIbItIon by colchIcIne and potentIatIon,1968;154−1)。8週齢の雌C57B6マウスから、マウス腹水をTyrode緩衝液中に採取した。DIff QuIck StaInでの染色によりラットおよびマウス腹腔マスト細胞のパーセントを判定した。
ラット血清ヒスタミンの測定
静脈内単回投与または皮下単回投与の雄Sprage Dawleyラット血清試料をTyrode緩衝液中に希釈し、96ウェルプレート上に播いた。ヒスタミンをELISAにより定量化した(製造者の説明書に従った)。マイクロプレートリーダーで450nMおよび650nMにおける吸光度を測定した。(Molecular DevIces,SPECTRA mac340pc)。(図37および図38)。
マスト細胞脱顆粒の測定
Tyrode緩衝液中に採取したラットもしくはマウス腹水、または200ng/mlのヒトSCFおよび80ng/mlのヒトIL−6を含有するTyrode緩衝液中のヒトマスト細胞を、Tyrode緩衝液中の半対数希釈の対照分子(MCDP、化合物48/80、P物質およびA23187)ならびに試験ペプチド(20kDa−PEG−[Lys16]ShK(配列番号16)、一価aKLH Ab−[Lys16]ShK(配列番号338、339、338、342の四量体)および一価Fc/Fc−L10−[Lys16]ShK(配列番号337、348のヘテロ二量体))と共に、37℃で1時間、96ウェルプレート上に播いた(ラットまたはマウス腹腔マスト細胞、4000〜5000細胞/ウェル;ヒトマスト細胞、20,000細胞/ウェル)。細胞を800rpm、4℃で15分間、遠心分離した。上清を採取して、放出されたヒスタミンをELISAにより定量化した。マイクロプレートリーダーで450nMおよび650nMにおける吸光度を測定した。細胞の総ヒスタミン含有量(0.1%TrIton X−100)および自然放出も測定し、ヒスタミン放出のパーセントを判定した(図39〜41)。パーセントヒスタミン放出は、以下の式(III):
%ヒスタミン放出=(被検試料によるヒスタミン放出(ng/ml)−Tyrode緩衝液中でのヒスタミン自然放出(ng/ml))/(0.1%TrIton X−100中に溶解した細胞の総ヒスタミン含有量(ng/ml)−Tyrode緩衝液中でのヒスタミン自然放出(ng/ml))×100 (III)
により計算した。
Figure 2012521360
Figure 2012521360
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Figure 2012521360
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実施例11
免疫グロブリン−および/またはFcドメイン−毒素ペプチド類似体融合体の発現および精製
一式の二価および一価構造を、本発明の典型的な実施形態のように発現させ、精製した。これには、IgG2Fc/Fc−ShKバリアント(図12Aを参照されたい)、aKLH IgG2/Fc−ShKバリアント(図12Eを参照されたい)および抗KLH IgG2−ShKバリアント(図12F〜12Lを参照されたい)が含まれていた。例えば、その内容全体が参照により組み込まれるSullIvanら,国際公開第2008/088422A2および特に、実施例1、2および56に記載のような、または本明細書で改変されたような組換え法により、二価Fc−L10−ShK[1−35]、二価Fc−L10−ShK[2−35]、一価Fc/Fc−L10−ShK[2−35]融合体を作製した。同様の組換え法により、および本明細書でさらに改変されたように、一価の抗キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)免疫グロブリン重鎖−[Lys16]ShK融合抗体(「aKLH HC−[Lys16]ShK Ab」と命名;図12Fを参照されたい)および一価の抗KLH免疫グロブリン軽鎖−[lys16]ShK抗体融合体(「aKLH LC−[Lys16]ShK Ab」と命名;図12Jを参照されたい)を作製した。
毒素ペプチド類似体−Fc融合体(「ぺプチボディ」)または他の免疫グロブリン融合体の実施形態を作製するために使用する一過性発現系
HEK293−6E細胞を、3LのFernbach Erlenmeyerフラスコ内で、L−グルタミン(6mM)およびジェネテシン(25μg/ml)を添加したF17培地中、37℃、5%COで2e5〜1.2e6細胞/mlの間で維持し、65RPMで振盪した。トランスフェクション時に、最終培養体積の90%の上記F17培地中、細胞を1.1×10細胞/mLまで希釈した。DNA複合体を、最終培養体積の10%のFreestyle293培地中で調製した。DNA複合体には、培養物1リットル当たり500ugの総DNAおよび培養物1リットル当たり1.5mlのPEImaxが含まれる。成分を加えたら、DNA複合体を短時間振盪し、室温で10〜20分間インキュベートした後、細胞培養物に添加して、恒温器内に戻す。トランスフェクションの翌日、トリプトンN1(5g/L)を液体20%ストックから培養物に添加した。トランスフェクションの6日後、培養物を4,000RPMで40分間遠心分離して細胞をペレット化し、その培養培地を0.45umフィルターを通して回収した。
DNA複合体調製の際に、プラスミドの比は、意図する生成物を生成するのに必要なペプチドの所望のモル濃度比に比例していた。IgG2Fc/Fc−ShKの構成要素として、IgG2FcとIgG2Fc−ShKが1:1の比で含まれる。発現の間に、これらが会合してIgG2Fcホモ二量体、IgG2Fc/Fc−ShKヘテロ二量体およびIgG2Fc−ShKホモ二量体となる。陽イオン交換クロマトグラフィーを用いた精製の間に、IgG2Fc/Fc−ShKヘテロ二量体(一価型)が単離された。
IgG2Fc−ShK[2−35];IgG2Fc Shk[2−35,Q16K];IgG2Fc−Shk[1−35];IgG2Fc−ShK[1−35,Q16K]の哺乳動物での発現
Kv1.3阻害ペプチドShK[2−35]または変異ShK[2−35,Q16K]の単量体とインフレームで融合されたヒトIgG2の免疫グロブリンFcドメイン:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号337)
をコードするDNA配列を、標準的なPCR技術を用いて構築した。分子のShK[2−35]またはShK[2−35,Q16K]および10アミノ酸リンカー部分を、鋳型としてpcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−2xL−ShK[1−35]を用いてPCR反応において生成した(SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号,実施例2,図15A〜15Bを参照されたい)。ShK[1−35]を、鋳型としてpcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−2xL−ShK[1−35]を用いてPCR反応において生成した(SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号,実施例2,図14A〜14B)。これらのShK構築物は、以下のオリゴ:
5’−CAT GAA TTC CCC ACC ATG GAA TGG AGC TGG−3’(配列番号319);および
5’−CA CGG TGG GCA CTC GAC TTT GCG CTC GGA GTG GAC ACC−3’(配列番号320)
を有するpSelexIs−Vh21−hIgG2−Fc鋳型から生成された、以下の改変VH21シグナルペプチドアミノ酸配列MEWSWVFLFFLSVTTGVHS//配列番号318を有する。
N末端リンカー伸長を有する野生型ShK[2−35](アミノ酸配列GGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//配列番号322)は、以下のDNA配列:
GGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCCAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGC//(配列番号321)
によりコードされていた。このコード配列(配列番号321)を含むフラグメントを、下のオリゴ(配列番号323および配列番号324)ならびに鋳型としてpcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−L10−ShK[2−35]を用いて生成した(参照により組み込まれる、SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号,実施例2,図15A〜15B):
5’−GTC CAC TCC GAG CGC AAA GTC GAG TGC CCA CCG TGC C−3’(配列番号323);および
5’−TCC TCC TCC TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG−3’//(配列番号324)。
Stratagene社のQuIkChange MultI sIte−DIrected MutagenesIsキット(カタログ番号200531)を製造者の説明書に従い使用して、変異体ShK[2−35,Q16K]を生成した。突然変異誘発を生じさせるために使用したオリゴは:
5’−GCT GCA CCG CCT TCA AGT GCA AGC ACA GC 3’(配列番号325);および
5’−GCT GTG CTT GCA CTT GAA GGC GGT GCA GC−3’(配列番号326);
であり、鋳型としてpcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−L10−ShK[2−35]を用いて(SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号,実施例2,図15A〜15B)、アミノ酸配列
GGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//配列番号328)
をコードするDNAコード配列
GGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGC//(配列番号327)
を得た。
ShK[1−35]WTフラグメントを、pcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−2xL−ShK[1−35](SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号,実施例1,図14A〜14B)を鋳型として、ならびに以下のオリゴ:
5’−GTC CAC TCC GAG CGC AAA GTC GAG TGC CCA CCG TGC C−3’(配列番号323);および
5’−TCC TCC TCC TTT ACC CGG AGA CAG GGA GAG−3’(配列番号324)
を用いて生成した。
IgG2Fc領域を以下のオリゴ:
5’−CCG GGT AAA GGA GGA GGA GGA TCC GGA G−3’(配列番号329);および
5’−CAT GCG GCC GCT CAT TAG CAG GTG−3’(配列番号330)
ならびにアミノ酸配列
APPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK(配列番号332)
をコードする以下のDNAコード配列:
GCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTAAA//配列番号331
を含むフラグメントを生じるpSelexIs Vh21−hIgG2−Fc鋳型を用いて生成した。
PCRフラグメントを生成し、産物をゲル上で泳動させた。ゲル精製の後、DNAフラグメントをPCRチューブにまとめて入れ、外側プライマー:
5’−CAT GAA TTC CCC ACC ATG GAA TGG AGC TGG−3’(配列番号319);および
5’−CAT GCG GCC GCT CAT TAG CAG GTG−3’(配列番号330)
で繋ぎ合わせた。
PCR産物をEcoRIおよびNotI(Roche)制限酵素で消化し、ゲル精製キットによりアガロースゲル精製した。同時に、pTT14(CMVプロモーター、ポリAテールおよびピューロマイシン耐性遺伝子を含むAmgen社のベクター)をEcoRIおよびNotI制限酵素で消化し、大フラグメントをゲル精製キットにより精製した。各精製PCR産物を大フラグメントに連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、EcoRIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には各構築物の1クローンのみを選択した。最終的なpTT14−VH1SP−IgG2−Fc構築物は、以下の配列:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号345)
を有するIgG2−Fc−L10−ShK(2−35)融合ポリペプチドをコードしていた。
pTT14−VH21SP−IgG2−Fc−ShK2−35Q16K構築物は、IgG2−Fc−L10−ShK(2−35,Q16K)融合ポリペプチド配列:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//配列番号346
をコードし;
pTT14−VH21SP−IgG2−Fc ShK1−35構築物は、以下の配列:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号334)
を有するIgG2Fc−L10−ShK(1−35)融合ポリペプチドのコード配列を含んでいた。
pYD16(CMVプロモーター、ポリAテールおよびヒグロマイシン耐性遺伝子を含むAmgen社のベクター)中でのVH21SP−IgG2−Fcのみの構築物生成は、以下のように行った:VH21シグナルペプチドを以下のオリゴ:
5’−CAT AAG CTT CCC ACC ATG GAA TGG AGC TGG−3’(配列番号335);および
5’−CA CGG TGG GCA CTC GAC TTT GCG CTC GGA GTG GAC ACC−3’(配列番号320)
用いて、ならびに上記のpSelexIs鋳型を用いて生成した。
Fc領域を、上記のpSelexIs鋳型ならびに以下のオリゴ:
5’−GTC CAC TCC GAG CGC AAA GTC GAG TGC CCA CCG TGC C−3’(配列番号323);および
5’−CAT GGA TCC TCA TTT ACC CGG AGA CAG GGA G−3’(配列番号336)
を用いて生成した。
PCRフラグメントをゲル精製し、外側プライマー配列番号335および配列番号336を用いた1回のPCR反応で繋ぎ合わせた。得られたPCRフラグメントをゲル精製し、HIndIIIおよびBamHIにより消化した。同時に、pYD16ベクター(CMVプロモーター、ポリAテールおよびヒグロマイシン耐性遺伝子を含むAmgen社のベクター)もHIndIIIおよびBamHIにより切断し、大ベクターフラグメントをQIagen社のゲル精製キットにより精製した。精製PCR産物を大フラグメントに連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、HIndIIIおよびBamHI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には各構築物の1クローンのみを選択した。最終的なpYD16−VH21SP−IgG2−Fc構築物は、ヒトIgG2−Fc(上記配列番号337)をコードしていた。
免疫化
XenoMouse(登録商標)マウスを、4週間の期間にわたりDNP−KLHで免疫化することにより、およびDNP−リジンと結合する抗体に関してスクリーニングすることにより、抗DNP抗体を作製した。より具体的には、XenoMouse(登録商標)XMG2系統のマウスを、概略的には既に記載されているように作製し(その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Mendezら,Nat.Genet.15:146−156(1997);公開されている国際特許出願第98/24893号および第00/76310号)、XenoMouse(登録商標)系統の最初の免疫化では、その開示がすべて参照により本明細書に組み込まれる国際特許出願第98/24893号および第00/76310号に開示されている方法に従って、TIterMax Goldアジュバント(SIgma−AldrIch,OakvIlle,OntarIo)中に乳化した10〜30μg/マウスの範囲の免疫原を用いて、2,4−ジニトロフェニル−キーホールリンペットヘモシアニン(DNP−KLHコンジュゲート;BIoSearch TechnologIes,Novato,CA)で免疫化した。最初の免疫化の後、それに続く追加免疫の免疫原(5〜20μg/マウス)を、定期的に、かつマウスにおいて適当な抗DNP力価をもたらすのに必要な期間の間、投与した。固定化DNP−BSA(BIoSearch TechnologIes,Novato,CA)を用いた酵素免疫測定により力価を判定し、最終的なDNP:BSAモル濃度比が30:1になるように、このコンジュゲートを調製した。
抗KLH抗体を産生させるための免疫化を、Imject(登録商標)MarIculture Keyhole LImpet hemocyanIn(mcKLH;PIerce BIotechnology,Rockford,IL;カタログ番号77600,ロット番号B144095B)を用いて、4週間にわたり行った。免疫化は、マウス1匹当たり、リン酸アルミニウムゲルアジュバント(HCI BIosector,FrederIkssund,Denmark;カタログ番号1452−250)中10μgのKLHを用いて行い、足蹠注射により投与した。XenoMouse(登録商標)XMG1K系統の最初の免疫化は、既に開示されている方法(その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Mendezら,Nat.Genet.15:146−156(1997);公開されている国際特許出願第98/24893号および第00/76310号)に従った。最初の免疫化の後、それに続く追加免疫の免疫原(5〜10μg/マウス)を、定期的に、かつマウスにおいて適当な抗KLH力価をもたらすのに必要な期間の間、投与した。固定化KLH(PIerce BIotechnology,Rockford,IL)を用いた酵素免疫測定により力価を判定した。
モノクローナル抗体の調製
適当な力価を示すマウスを特定し、流入領域リンパ節および脾臓からリンパ球および脾細胞を採取し、次いで、各コホート用にプールした。適当な培地(例えば、Dulbecco変法Eagle培地;DMEM;InvItrogen,Carlsbad,CA)中で粉砕することにより、B細胞を組織から解離させて、細胞を組織から遊離させ、DMEM中に懸濁させた。B細胞を標準的な方法を用いて選択および/または拡大し、当該技術分野で公知の技術を用いて適当な融合パートナー、例えば、非分泌性骨髄腫P3X63Ag8.653細胞(AmerIcan Type Culture CollectIon CRL1580;Kearneyら,J.Immunol.123:1548−1550(1979))と融合した。
B細胞を融合パートナー細胞と1:4の比で混合した。細胞混合物を400×gで4分間、遠心分離により穏やかにペレット化して、上清をデカントし、細胞混合物を1mlピペットを用いて穏やかにかき混ぜた。融合をPEG/DMSO(ポリエチレングリコール/ジメチルスルホキシド;SIgma−AldrIch社,St.LouIs MOから入手;リンパ球100万個当たり1ml)で誘導した。PEG/DMSOを、穏やかに撹拌しながら1分間かけてゆっくりと加えた後、1分間かき混ぜた。次いで、IDMEM(グルタミンを含まないDMEM;B細胞100万個当たり2ml)を、穏やかに撹拌しながら2分間かけて加えた後、追加のIDMEM(B細胞100万個当たり8ml)を3分間かけて加えた。
融合細胞を穏やかにペレット化し(400×g、6分)、B細胞100万個当たり20mlの選択培地(例えば、アザセリンおよびヒポキサンチン[HA]および他の補助物質を必要に応じて含有するDMEM)中に再懸濁させた。細胞を37℃で20〜30分間インキュベートし、次いで、200mlの選択培地中に再懸濁させ、T175フラスコ内で3〜4日間培養した後、96ウェルに播いた。
標準的技術を用いて細胞を96ウェルプレート内に分配し、得られるコロニーのクローン性を最大化した。培養の数日後、ハイブリドーマ上清を回収し、それぞれKLHまたはDNPとの結合確認を含めた、下の実施例に詳述されているようなスクリーニングアッセイに供した。陽性細胞をさらに選択し、標準的なクローニングおよびサブクローニング技術に供した。クローン系をインビトロで拡大し、分泌されたヒト抗体を解析用に採取した。DNP−特異的抗体を分泌するいくつかの細胞系が得られ、抗体をさらに特徴付けた。それらの配列を本明細書および配列表に記載し、これらの抗体を用いた様々な試験の結果を記載する。
組換えモノクローナル抗体作製のための一過性発現
HEK293−6E細胞において一過性トランスフェクションを以下のように行った。エプスタイン・バーウイルス核抗原−1を安定に発現するヒト胎児腎293細胞系を国家研究会議(NatIonal Research CouncIl)(Montreal,Canada)から入手した。細胞を、6mM L−グルタミン(InvItrogen,Carlsbad,CA)、1.1%F−68プルロニック(InvItrogen,Carlsbad,CA)および250μg/ulジェネテシン(InvItrIgen,Carlsbad,CA)を添加したF17培地(InvItrogen,Carlsbad,CA)を用いて、無血清懸濁培養物として維持した。懸濁細胞培養物をErlenmeyer振盪フラスコ培養で維持した。培養フラスコは、加湿した、5%COの雰囲気中、37℃、65rpmで振盪した。25−kDaの直線状PEI(PolyscIences,WarrIngton,PA)のストック溶液(1mg/ml)を水中で調製し、溶解するまでHClでpH2.0に酸性化し、次いで、NaOHで中和し、ろ過(0.2μm)により滅菌し、分注して、使用するまで−20℃で保管した。トリプトンN1をOrganoTechnI S.A.社(TeknIScIence,QC,Canada)から入手した。ストック溶液(20%,w/v)をFreestyle培地(InvItrogem,Carlsbad,CA)中で調製し、0.2μmフィルターによるろ過で滅菌し、使用するまで4℃で保管した。通常、トランスフェクションは1Lのスケールで行った。細胞(293−6E)を1.1×106の生細胞密度まで増殖させ、次いで、トランスフェクション複合体を最終培養体積の1/10の体積で調製した。1Lのトランスフェクション培養物用に、トランスフェクション複合体を100mlのF17基本培地中で調製し、500μgのプラスミドDNA(重鎖および軽鎖DNA、1:1の比)を最初に100mlのF17培地中に希釈した。5分間の室温でのインキュベーション後、1.5mlのPEI溶液を加えた。複合体を穏やかにボルテックスし、次いで、室温で15分間インキュベートした。振盪フラスコ培養中の細胞にトランスフェクション複合体を添加することにより、細胞をトランスフェクトした。トランスフェクションの24時間後に、トリプトンN1をトランスフェクトされた培養物に0.5%の最終濃度になるまで加え、トランスフェクトされた培養物を、加湿した、5%COの雰囲気中、37℃、65rpmの振盪器上で5日間維持した後、それらを回収した。訓化培地を4000rpmでの遠心分離により回収し、次いで、0.2μmフィルター(CornIng Inc.)によるろ過で滅菌した。
CHO d−宿主細胞を標準的なエレクトロポレーション法を用いて、発現プラスミドpDC323抗KLH120.6カッパLCおよびpDC324抗KLH120.6−IgG2HCでトランスフェクトすることにより、安定に発現されるaKLH120.6対照抗体プールを作出した。トランスフェクション後に、細胞を無血清GHT選択増殖培地中のプールとして増殖させ、プラスミド含有細胞の選択および回収を可能にした。GHT選択培地で増殖させた細胞プールを、それらが85%を超える生存率に達するまで培養した。選択された細胞プールを150nMおよび300nMのメトトレキサート(MTX)で増幅した。85%を超える生存率に達したら、150nMのプールをさらに500nMのMTX中で再増幅した。MTX増幅プールの生存率が85%を超える生存率に達したとき、補強した産生培地で、簡略化した6日間のバッチ産生アッセイを用いてプールをスクリーニングし、発現を評価した。増幅プールの発現は、120〜400μg/mLの範囲であった。最良のプールを6日間のアッセイに基づいて選択し、10日間のフェドバッチ法を用いてスケールアップした。馴化培地を回収して精製し、解析用のタンパク質を得た。
CHO d−宿主細胞を標準的なエレクトロポレーション法を用いて、発現プラスミドpDC323抗KLH120.6カッパLCおよびpDC324抗KLH120.6−IgG2HCでトランスフェクトすることにより、安定に発現されるaKLH120.6抗体プールを作出した。トランスフェクション後に、細胞を無血清GHT選択増殖培地中のプールとして増殖させ、プラスミド含有細胞の選択および回収を可能にした。GHT選択培地で増殖させた細胞プールを、それらが85%を超える生存率に達するまで培養した。選択された細胞プールを150nMおよび300nMのメトトレキサート(MTX)で増幅した。85%を超える生存率に達したら、150nMのプールをさらに500nMのMTX中で再増幅した。MTX増幅プールの生存率が85%を超える生存率に達したとき、補強した産生培地で、簡略化した6日間のバッチ産生アッセイを用いてプールをスクリーニングし、発現を評価した。増幅プールの発現は、120〜400μg/mLの範囲であった。最良のプールを6日間のアッセイに基づいて選択し、10日間のフェドバッチ法を用いてスケールアップした。馴化培地を回収して精製し、解析用のタンパク質を得た。
CHO DHFR(−)宿主細胞を標準的なエレクトロポレーション法を用いて、対応する重鎖および軽鎖発現プラスミドのセットでトランスフェクトすることにより、aDNP3A4抗体安定発現プールを作出した。各抗体分子当たり、3〜4つの異なるトランスフェクションを行い、複数のプールを作製した。トランスフェクション後に、細胞を無血清GHT選択増殖培地中のプールとして増殖させ、プラスミド含有細胞の選択および回収を可能にした。GHT選択培地で増殖させた細胞プールを、それらが85%を超える生存率に達するまで培養した。選択された細胞プールを150nMのメトトレキサート(MTX)で増幅した。メトトレキサート増幅プールの生存率が85%を超える生存率に達したとき、補強した産生培地で、簡略化した6日間のバッチ産生アッセイを用いてプールをスクリーニングし、発現を評価した。6日間のアッセイ力価および正確な質量確認に基づき、最良のプールを選択した。
抗体の精製および選択
Mab Select Sureクロマトグラフィー(GE LIfe ScIences)により、洗浄緩衝液として二価陽イオンを含まない8カラム体積のDulbecco PBS、および溶出緩衝液として7℃の100mM酢酸(pH3.5)を用いて、抗体を精製した。クロマトグラムに基づいて溶出ピークをプールし、2M TrIs塩基を用いてpHを約5.0まで上げた。次いで、プールを少なくとも3倍体積の水で希釈し、0.22μm酢酸セルロースフィルターによりろ過し、次いで、SP−HPセファロースカラム(GE LIfe ScIences)上に負荷し、10カラム体積のS−緩衝液A(20mM酢酸、pH5.0)で洗浄した後、20カラム体積の、50%までの勾配の7℃のS−緩衝液B(20mM酢酸、1M NaCl、pH5.0)を用いて溶出した。クロマトグラムおよびSDS−PAGE解析に基づきプールを作製し、次いで、材料を約7倍に濃縮し、30kDa膜を有するVIvaFlow TFFカセットを用いて、約5倍体積の10mM酢酸、9%スクロース、pH5.0に対して透析ろ過した。次いで、透析した材料を0.22μm酢酸セルロースフィルターによりろ過し、280nMでの吸光度により濃度を判定した。
IgG2−Fc ShK[1−35,Q16K]の哺乳動物での発現
DNA pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35,Q16K]構築物を用いて、DNAコード配列
GGATCCGGAGGAGGAGGAAGCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCTAATGAGCGGCCGCTCGAGGCCGGCAAGGCCGGATCC//(配列番号436)
を含むフラグメントを、BamHI/BamHIを用いて切断した。このコード配列(配列番号436)は、N末端リンカー配列を有するShK(1−35,Q16K):
GSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号437)
をコードする。
同時に、pTT14−hIgG2−Fc−ShK[1−35]WT構築物もBamHI/BamHIで消化することにより、Shk[1−35]コード領域を除去し、アミノ酸配列
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGG//(配列番号392)
をコードするコード配列
ATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCGAGCGCAAAGTCGAGTGCCCACCGTGCCCAGCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTAAAGGAGGAGGA//(配列番号391)
を得た。
ShKを除去したpTT14−hIgG2−Fcベクターを、仔ウシ腸ホスファターゼ(CIP)で処理して5’リン酸基を除去し、フェノール/クロロホルム抽出を行って、ベクターのそれ自体との再連結を防止した。挿入ShK[1−35,Q16K]フラグメントをそのベクターからゲル精製により取り出し、QIagen社のゲル精製キットでクリーンアップした。精製挿入物を大ベクターフラグメントに連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、BamHI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終的なpTT14−IgG2−Fc−ShK[1−35,Q16K]構築物は、以下のIgG2Fc−ShK(1−35,Q16K)融合タンパク質配列:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号348)
をコードしていた。
抗KLH免疫グロブリン重鎖(HC)および軽鎖(LC)毒素ペプチド(および毒素ペプチド類似体)融合体の哺乳動物での発現
aKLH IgG2/Fc−ShK(図12Eで模式的に表される)の構成要素には、以下のものが含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQGIRNDLGWYQQKPGKAPKRLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISSLQPEDFATYYCLQHNSYPLTFGGGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC//(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//配列番号339;および
(c)IgG2Fc−L10−ShK(1−35):
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号340)。
所望のaKLH IgG2/Fc−ShK産物は、図12Eにおいて構成されるように、すぐ上の各構成要素(a)〜(c)の1コピーを含んでいた。このため、その比は1:1:1であった。この産物は、Fcドメインで結合された半抗体と半Fcの融合体(「ヘミボディ(hemIbody)」)と言い表すことができる。培養物から除去しなければならない、さらなるペプチド集合体は、aKLH AbおよびFc−ShKホモ二量体であった。
aKLH120.6IgG2−ShK融合抗体(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下のものが含まれる:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338、上記);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339、上記);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6IgG2HC−ShK融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号341)。
aKLH120.6IgG2HC−ShK[1−35,Q16K]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下のものが含まれる:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338、上記);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339、上記);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6IgG2−ShK[1−35,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号342)。
一価aKLH120.6HC−ShK[1−35,R1A,I4A,Q16K]融合抗体(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれる:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下のアミノ酸配列を有するaKLH120.6IgG2HC−ShK[1−35,R1A,I4A,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSASCADTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号462)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKの比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体および二価KLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体である。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチド融合体を含有する抗体を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6HC−ShK[1−35,R1A,Q16K,K30E]融合抗体(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6IgG2−ShK[1−35,R1A,Q16K,K30E]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSASCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRETCGTC//(配列番号463)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体Ab産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKの比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体および二価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体である。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチド融合体を含有する抗体タンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6HC(IgG2)−ShK[1−35,R1H,I4A,Q16K]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれる:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下のアミノ酸配列を有するaKLH120.6HC IgG2−ShK[1−35,R1H,I4A,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSHSCADTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号464)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKペプチド類似体の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abおよび二価KLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abである。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチド融合体を含有するAbタンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6HC−ShK[1−35,R1H,Q16K,K30E]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6IgG2−ShK[1−35,R1H,Q16K,K30E]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSHSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRETCGTC//(配列番号465)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体Ab産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKペプチド類似体の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abおよび二価KLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abである。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチド融合体を含有するAbタンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6HC−ShK[1−35,R1K,I4A,Q16K]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6HC(IgG2)−ShK[1−35,R1K,I4A,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSKSCADTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号466)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体Ab産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKペプチド類似体の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abおよび二価KLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abである。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチドド融合体を含有するAbタンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6HC−ShK[1−35,R1K,Q16K,K30E]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(c)以下のアミノ酸配列を有するaKLH120.6IgG2−ShK[1−35,R1K,Q16K,K30E]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSKSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRETCGTC//(配列番号467)。
所望の一価aKLH120.6IgG2HC−ShK類似体Ab産物は、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKペプチド類似体の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2抗体、一価aKLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abおよび二価KLH120.6IgG2HC−ShKペプチド類似体Abである。一価aKLH120.6IgG2HC−毒素ペプチド融合体を含有するAbタンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
aKLH120.6IgG2−ShK[2−35,Q16K]融合Ab(図12Fに模式的に表される)の構成要素には、以下のものが含まれる:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338、上記);
(b)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339、上記);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6IgG2−ShK[2−35,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号387)。
所望のaKLH120.6IgG2−ShK Ab産物は、図12Fのように構成される、1つの重鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKペプチド類似体の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2、一価aKLH120.6IgG2−ShK Abおよび二価aKLH120.6IgG2−ShK Abである。一価aKLH120.6IgG2−毒素ペプチド(または毒素ペプチド類似体)融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
aKLH IgG1−ループ−ShK Abも1つの重鎖内に挿入されたShKペプチド配列の単一コピーを有していたが、この場合それはC末端においてではなく、Fcドメイン内の内部コンジュゲーション部位内に挿入されていた。(例えば、それぞれその内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、Geggら,米国特許第7,442,778号;米国特許第7,655,765号;米国特許第7,655,764号;米国特許第7,662,931号;米国特許第7,645,861号;公開されている米国特許出願公開第2009/0281286号;および同第2009/0286964号を参照されたい)。aKLH IgG1−ループ−ShK Abの構成要素には、以下のものが含まれていた:
(a)aKLH120.6カッパLC(配列番号338、上記);
(b)aKLH120.6IgG1HC:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPSSKSTSGGTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSSLGTQTYICNVNHKPSNTKVDKRVEPKSCDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号343);および
(c)aKLH120.6IgG1−ループ−ShK:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPSSKSTSGGTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSSLGTQTYICNVNHKPSNTKVDKRVEPKSCDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELGGRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号344)。
2つの異なる重鎖が1つの軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖:重鎖−ShKの比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG1、一価aKLH120.6IgG1−ループ−ShK Abおよび二価aKLH120.6IgG1−ループ−ShK Abである。一価aKLH120.6IgG1−ループ−ShK Ab(図12Nにより模式的に表される)を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体
一価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合Ab(図12Jに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);
(b)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQGIRNDLGWYQQKPGKAPKRLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISSLQPEDFATYYCLQHNSYPLTFGGGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGECGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号439)。
一価aKLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Ab産物のこの実施形態は、図12Jに示されるように、1つの軽鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる軽鎖が1種類の重鎖を共有しているため、軽鎖:重鎖:軽鎖−ShK[1−35,Q16K]の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、aKLH120.6IgG2、一価KLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Abおよび二価KLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Abである。一価KLH120.6IgG2LC−毒素ペプチド融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
一価aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体
一価aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合Ab(図12Jに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);
(b)aKLH120.6カッパLC(配列番号338);および
(c)以下の配列を有するaKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQGIRNDLGWYQQKPGKAPKRLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISSLQPEDFATYYCLQHNSYPLTFGGGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGECGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号440)。
一価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Ab産物のこの実施形態は、図12Jに示されるように、1つの軽鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる軽鎖が1種類の重鎖を共有しているため、軽鎖:重鎖:軽鎖−ShK[2−35,Q16K]の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、KLH120.6IgG2、一価KLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Abおよび二価KLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Abである。一価KLH120.6IgG2LC−毒素ペプチド融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
二価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体
二価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合Ab(図12Kに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(b)aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体(配列番号439)、上記。
二価KLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Ab産物のこの実施形態は、図12Kに示されるように、両方の軽鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。重鎖:軽鎖−ShK[1−35,Q16K]の比は1:1であった。予想される発現産物は、二価aKLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Abである。二価KLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]ペプチド融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
二価aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体
二価aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合Ab(図12Kに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);および
(b)aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体(配列番号440)、上記。
二価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Ab産物のこの実施形態は、図12Kに示されるように、両方の軽鎖のC末端と融合したShKペプチドを有する完全抗体であった。重鎖:軽鎖−ShK[2−35,Q16K]の比は1:1であった。予想される発現産物は、二価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Abである。二価KLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]ペプチド融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
三価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体
三価aKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合Ab(図12Lに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339、上記);
(b)配列番号342のアミノ酸を有するaKLH120.6IgG2HC−Shk[1−35,Q16K]融合体、上記;および
(c)配列番号439のアミノ酸配列を有するaKLH120.6カッパLC−ShK[1−35,Q16K]融合体、上記。
三価aKLH120.6IgG2LC−ShK Ab産物のこの実施形態は、図12Lに示されるように、両方の軽鎖および1つの重鎖のC末端と融合したShK[1−35,Q16K]ペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖−ShK[1−35,Q16K]:重鎖−ShK[1−35,Q16K]の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、二価aKLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Ab、三価aKLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Abおよび四価aKLH120.6IgG2LC−ShK[1−35,Q16K]Abであった。三価KLH120.6IgG2LC−毒素ペプチド融合体を含有するAbを、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
三価aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体
三価KLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合Ab(図12Lに模式的に表される)の構成要素には、以下の単量体が含まれていた:
(a)aKLH120.6IgG2HC(配列番号339);
(b)aKLH120.6IgG2HC−Shk[2−35,Q16K]融合体(配列番号387)、上記;および
(c)aKLH120.6カッパLC−ShK[2−35,Q16K]融合体(配列番号440)、上記。
三価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Ab産物のこの実施形態は、図12Lに示されるように、両方の軽鎖および1つの重鎖のC末端と融合したShK[2−35,Q16K]ペプチドを有する完全抗体であった。2つの異なる重鎖が1種類の軽鎖を共有しているため、重鎖:軽鎖−ShK[2−35,Q16K]:重鎖−ShK[2−35,Q16K]の比は1:2:1であった。予想される発現産物は、二価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Ab、三価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Abおよび四価aKLH120.6IgG2LC−ShK[2−35,Q16K]Abであった。三価aKLH120.6IgG2LC−毒素ペプチド融合体を含有するAbタンパク質を、本明細書に記載のように、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて混合物から単離した。
抗KLH120.6抗体軽鎖の哺乳動物での発現
aKLHモノクローナル抗体120.6を発現するXenoMouse(登録商標)ハイブリドーマを供給源として使用し、全RNAをTRIzol(登録商標)試薬(InvItrogen)を用いて単離した。伸長アダプターである5’−GGC CGG ATA GGC CTC CAN NNN NNT−3’(配列番号349)を有するランダムプライマープライマーを用いて第一鎖cDNAを合成し、GeneRacer(商標)キット(InvItrogen)を用いて5’RACE(cDNA末端の迅速増幅)を行った。軽鎖配列決定用には、順方向プライマーが5’−GTG GTT GAG AGG TGC CAG ATG TGA CAT TGT GAT GAC TCA GTC TCC−3’(配列番号350)であり、逆方向プライマーが5’−AAC CGT TTA AAC GCG GCC GCT CAA CAC TCT CCC CTG TTG AA−3’(配列番号351)であった。RACE産物をpCR4−TOPO(InvItrogen)中にクローニングして、配列を決定した。コンセンサス配列を用いて、可能性のあるフレームワークおよびシグナルペプチド配列を決定し、完全長抗体鎖のPCR増幅用のプライマーを設計した。
抗KLH120.6カッパ軽鎖の発現クローンをPCRにより調製した。5’PCRプライマーは、シグナル配列のアミノ末端、SalI制限酵素部位および最適化Kozak配列5’−AAG CTC GAG GTC GAC TAG ACC ACC ATG GAC ATG AGG GTC CCC G−3’(配列番号352)をコードしていた。3’プライマーは、カルボキシル末端および終止コドン、ならびにNotI制限部位5’−AAC CGT TTA AAC GCG GCC GCT CAA CAC TCT CCC CTG TTG AA−3’(配列番号351)をコードしていた。得られた産物をpCR4−TOPO(InvItrogen)中にクローニングして、配列を決定した。挿入を確認した後、pCR4−TOPO産物をSalIおよびNotIで切断し、挿入物をゲルで単離してQIagenで精製し、次いで哺乳動物発現ベクターpTT5内に連結した。
PCRを行って、ハイブリドーマに由来する天然ペプチド由来のシグナルペプチドをVK1/O12ペプチドに変化させた。VK1/O12フラグメント用に使用したプライマーは、5’−AAG CTC GAG GTC GAC TAG ACC ACC ATG GAC ATG AGG GTG CCC GCT−3’(配列番号353)および5’−TCA TCT GGA TGT CAC ATC TGG CAC C−3’(配列番号354)であった。成熟軽鎖ペプチド用に使用したプライマーは、5−GGT GCC AGA TGT GAC ATC CAG ATG A−3’(配列番号355)および(配列番号351)であった。得られたフラグメントを、配列番号353および配列番号351のプライマーを用いたオーバーラップPCRにより結合した。得られたクローンの配列は、以下の免疫グロブリンカッパLC配列をコードする:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQGIRNDLGWYQQKPGKAPKRLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISSLQPEDFATYYCLQHNSYPLTFGGGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC//(配列番号338)。
抗KLH120.6抗体軽鎖−ShKペプチド類似体の哺乳動物での発現
上記の(配列番号348)をコードするpTT14−huIgG2−Fc ShK[1−35,Q16K]を鋳型として、ならびに以下のオリゴ:
5’−AAC AGG GGA GAG TGT GGA GGA GGA GGA TCC GGA G−3’(配列番号441);および
5’−CAT GCG GCC GCT CAT TAG CAG G−3’(配列番号442)を用いて、PCRによりShk[1−35,Q16K]フラグメントを生成した。
次いで、軽鎖フラグメントおよびShKのPCR産物を、外側プライマー配列番号:CAT TCT AGA ACC ACC ATG GAC ATG AGG GTG//(配列番号482)および配列番号442を用いてPCRにより増幅した。次いで、PCR産物を、XbaIおよびNotIにより消化し、PCRクリーンアップキット(QIagen)で精製した。同時に、pYD16をXbaIおよびNotIにより切断した。pYD16ベクターを1%アガロースゲル上で泳動し、大きい方のフラグメントを切り出して、QIagen社のゲル精製キットでゲル精製した。精製PCR産物を大ベクターフラグメントと連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、XbaIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終的なpYD16−aKLH120.6−VK1SP−LC−L10−ShK[1−35,Q16K]構築物は、aKLH120.6LC−L10−ShK[1−35,Q16K]融合ポリペプチド(配列番号439)をコードしていた。
pTT5−aKLH120.6HC−ShK[2−35,Q16K]を鋳型として、ならびに配列番号441および配列番号442のオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、Shk[2−35,Q16K]フラグメントを上記のように生成した。
軽鎖およびShKのPCR産物を、配列番号482および配列番号442の外側プライマーを用いて、PCRにより増幅した。次いで、PCR産物を、XbaIおよびNotIにより消化し、PCRクリーンアップキット(QIagen)で精製した。同時に、pYD16をXbaIおよびNotIにより切断した。pYD16ベクターを1%アガロースゲル上で泳動し、大きい方のフラグメントを切り出して、QIagen社のゲル精製キットでゲル精製した。精製PCR産物を大ベクターフラグメントと連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、XbaIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終的なpYD16−aKLH120.6−VK1SP−LC−L10−ShK[2−35,Q16K]構築物は、aKLH LC−L10−ShK[2−35,Q16K]融合ポリペプチド(配列番号440)をコードしていた。
KLH−IgG2重鎖−L10−ShK[1−35]およびaKLH−IgG2重鎖−L10−ShK[1−35,Q16K]の哺乳動物での発現
a−KLH−IgG2重鎖領域を、オリゴ
5’−CAT TCT AGA CCC ACC ATG GAC ATG AGG GTG−3’(配列番号393);および
5’−GGA TCC TCC TCC TCC ACC CGG AGA CAG GGA GAG G−3’(配列番号358)
を用いて、aKLH120.6−VK1SP−IgG2重鎖(配列番号357;下記)をコードするコード配列(配列番号356;;下記)を含むpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2重鎖(HC)構築物からPCRにより増幅した:
アミノ酸配列
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPG//(配列番号357)
をコードする
ATGGACATGAGGGTGCCCGCTCAGCTCCTGGGGCTCCTGCTGCTGTGGCTGAGAGGTGCCAGATGTCAGGTGCAGCTGGTGCAGTCTGGGGCTGAGGTGAAGAAGCCTGGGGCCTCAGTGAAGGTCTCCTGCAAGGCTTCTGGATACACCTTCACCGGCTACCACATGCACTGGGTGCGACAGGCCCCTGGACAAGGGCTTGAGTGGATGGGATGGATCAACCCTAACAGTGGTGGCACAAACTATGCACAGAAGTTTCAGGGCAGGGTCACCATGACCAGGGACACGTCCATCAGCACAGCCTACATGGAGCTGAGCAGGCTGAGATCTGACGACACGGCCGTGTATTACTGTGCGAGAGATCGTGGGAGCTACTACTGGTTCGACCCCTGGGGCCAGGGAACCCTGGTCACCGTCTCCTCAGCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTCTTCCCCCTGGCGCCCTGCTCCAGGAGCACCTCCGAGAGCACAGCGGCCCTGGGCTGCCTGGTCAAGGACTACTTCCCCGAACCGGTGACGGTGTCGTGGAACTCAGGCGCTCTGACCAGCGGCGTGCACACCTTCCCAGCTGTCCTACAGTCCTCAGGACTCTACTCCCTCAGCAGCGTGGTGACCGTGCCCTCCAGCAACTTCGGCACCCAGACCTACACCTGCAACGTAGATCACAAGCCCAGCAACACCAAGGTGGACAAGACAGTTGAGCGCAAATGTTGTGTCGAGTGCCCACCGTGCCCAGCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGT//(配列番号356)。
ShK[1−35]WTフラグメントを、pcDNA3.1(+)CMVI中の原型Fc−L10−ShK[1−35]を鋳型として(その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、SullIvanら,ToxIn PeptIde TherapeutIc Agents,国際出願PCT/US2007/022831号の実施例1、図14A〜14Bに記載)、ならびに以下のオリゴ:
5’−TCC CTG TCT CCG GGT GGA GGA GGA GGA TCC GGA G−3’(配列番号359);および
5’−CAT GCG GCC GCT CAT TAG CAG GTG−3’(配列番号330)
を用いて生成した。PCR産物を1%アガロースゲル上で泳動した。バンドをアガロースプラグ用に切り取り、このプラグを新たなPCR反応チューブに入れた。次いで、配列番号357および配列番号330の外側プライマーを用いて、PCRによりアガロースプラグを増幅した。次いで、PCR産物を、XbaIおよびNotIにより消化し、PCRクリーンアップキット(QIagen)で精製した。同時に、pTT5ベクター(CMVプロモーターおよびポリAテールを含むAmgen社のベクター)をXbaIおよびNotIにより切断した。pTT5ベクターを1%アガロースゲル上で泳動し、大きい方のフラグメントを切り出して、QIagen社のゲル精製キットでゲル精製した。精製PCR産物を大ベクターフラグメントと連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、XbaIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35]構築物は、アミノ酸配列:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号394)
を有するIgG2−HC−L10−ShK[1−35]融合ポリペプチドをコードしていた。
この構築物のShK[1−35,Q16K]変異体型を生成するために、Stratagene社のQuIkChange MultI sIte−DIrected MutagenesIsキット(カタログ番号200531)を製造者の説明書に従って、ならびにオリゴ:
5’−GCT GCA CCG CCT TCA AGT GCA AGC ACA GC−3’(配列番号325);および
5’−GCT GTG CTT GCA CTT GAA GGC GGT GCA GC−3’(配列番号326)
を用いて、部位特異的変異誘発を行った。最終的な構築物pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35,Q16K]は、以下のアミノ酸配列:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号333)
を有するIgG2−HC−L10−ShK[1−35,Q16K]融合ポリペプチドをコードしていた。
aKLH−IgG2重鎖−L10−ShK[2−35,Q16K]の哺乳動物での発現
DNA構築物pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35]をベクターして使用し、ShK[1−35]をBamHI/BamHIを用いて切り出した。ShK[1−35]を含まないpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC由来のベクターフラグメントは、
アミノ酸配列
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGG//(配列番号400)
をコードするコード配列:
ATGGACATGAGGGTGCCCGCTCAGCTCCTGGGGCTCCTGCTGCTGTGGCTGAGAGGTGCCAGATGTCAGGTGCAGCTGGTGCAGTCTGGGGCTGAGGTGAAGAAGCCTGGGGCCTCAGTGAAGGTCTCCTGCAAGGCTTCTGGATACACCTTCACCGGCTACCACATGCACTGGGTGCGACAGGCCCCTGGACAAGGGCTTGAGTGGATGGGATGGATCAACCCTAACAGTGGTGGCACAAACTATGCACAGAAGTTTCAGGGCAGGGTCACCATGACCAGGGACACGTCCATCAGCACAGCCTACATGGAGCTGAGCAGGCTGAGATCTGACGACACGGCCGTGTATTACTGTGCGAGAGATCGTGGGAGCTACTACTGGTTCGACCCCTGGGGCCAGGGAACCCTGGTCACCGTCTCCTCAGCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTCTTCCCCCTGGCGCCCTGCTCCAGGAGCACCTCCGAGAGCACAGCGGCCCTGGGCTGCCTGGTCAAGGACTACTTCCCCGAACCGGTGACGGTGTCGTGGAACTCAGGCGCTCTGACCAGCGGCGTGCACACCTTCCCAGCTGTCCTACAGTCCTCAGGACTCTACTCCCTCAGCAGCGTGGTGACCGTGCCCTCCAGCAACTTCGGCACCCAGACCTACACCTGCAACGTAGATCACAAGCCCAGCAACACCAAGGTGGACAAGACAGTTGAGCGCAAATGTTGTGTCGAGTGCCCACCGTGCCCAGCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTGGAGGAGGA//(配列番号399)
を含んでいた。次いで、ベクターフラグメントを、仔ウシ腸ホスファターゼ(CIP)で処理して5’リン酸基を除去し、フェノール/クロロホルム抽出を行って、ベクターのそれ自体との再連結を防止した。挿入物は、IgG2Fc−L10−ShK(2−35,Q16K):
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSERKVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号346)
をコードするpTT14−VH21SP−IgG2−Fc−ShK[2−35,Q16K]由来であり、この挿入物もBamHI/BamHIを用いた消化により切り出した。挿入ShK[2−35,Q16K]フラグメントをそのベクターからゲル精製により取り出し、QIagen社のゲル精製キットでクリーンアップした。アミノ酸配列
GSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC(配列番号398)
をコードするコード配列
GGA TCC GGA GGA GGA GGA AGC AGC TGC ATC GAC ACC ATC CCC AAG AGC CGC TGC ACC GCC TTC AAG TGC AAG CAC AGC ATG AAG TAC CGC CTG AGC TTC TGC CGC AAG ACC TGC GGC ACC TGC TAA TGA //(配列番号397)
を含む精製DNA挿入物を大ベクターフラグメントと連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、BamHI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終的な構築物pTT5−aKLH−IgG2HC−L10−ShK[2−35,Q16K]は、IgG2HC−L10−ShK[2−35,Q16K]融合ポリペプチド:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号401)
をコードしていた。
Shk[1−35,R1A,I4A,Q16K]フラグメントを、pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 Q16K]を鋳型として、ならびにオリゴ:
5’− AGG AGG AGG AAG CGC CAG CTG CGC CGA CAC CAT CCC C−3’//(配列番号468);および
5’−GGG GAT GGT GTC GGC GCA GCT GGC GCT TCC TCC TCC T−3’//(配列番号469)
を用いて生成した。Stratagene社のQuIkChange MultI sIte−DIrected MutagenesIsキットを製造者の説明書に従って用い、部位特異的変異誘発を行った。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1A,I4A,Q16K]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1A,I4A,Q16K]融合ポリペプチド(配列番号462)をコードしていた。
Shk[1−35,R1A,Q16K,K30E]フラグメントを、以下の4つのオリゴ:
5’− GAG GAG GAG GAA GCG CCA GCT GCA TCG ACA−3’//(配列番号470);
5’−GAG CTT CTG CCG CGA GAC CTG CGG CAC−3’//(配列番号471);
5’−CGA TGC AGC TGG CGC TTC CTC CTC CTC−3’//(配列番号472);および
5’−GTG CCG CAG GTC TCG CGG CAG AAG CTC−3’//(配列番号473)
を用いて、上記のように生成した。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1A,Q16K,K30E]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1A,Q16K,K30E]融合ポリペプチド(配列番号463)をコードしていた。
ShK[1−35,R1H,I4A,Q16K]フラグメントを、pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 Q16K]を鋳型として、ならびにオリゴ:
5’−GGA GGA GGA AGC CAC AGC TGC GCC GAC ACC ATC CCC−3’//(配列番号474);および
5’−GGG GAT GGT GTC GGC GCA GCT GTG GCT TCC TCC TCC−3’//(配列番号475)
を用いて生成した。Stratagene社のQuIkChange MultI sIte−DIrected MutagenesIsキット(カタログ番号200531)を製造者の説明書に従って用い、部位特異的変異誘発を行った。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1H,I4A,Q16K]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1H,I4A,Q16K]融合ポリペプチド(配列番号464)をコードしていた。
Shk[1−35,R1H,Q16K,K30E]フラグメントを、以下の4つのオリゴ:
5’−GGA GGA GGA AGC CAC AGC TGC ATC GAC−3’//(配列番号476)および配列番号471;
5’−GTC GAT GCA GCT GTG GCT TCC TCC TCC−3’//(配列番号477)および配列番号473を用いて、上記のように生成した。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1H,Q16K,K30E]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1H,Q16K,K30E]融合ポリペプチド(配列番号465)をコードしていた。
Shk[1−35,R1K,I4A,Q16K]フラグメントを、pTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 Q16K]を鋳型として、ならびにオリゴ:
5’−CCG GAG GAG GAG GAA GCA AGA GCT GCG CCG ACA CCA TCC CCA AGA−3’//(配列番号478);および
5’−TCT TGG GGA TGG TGT CGG CGC AGC TCT TGC TTC CTC CTC CTC CGG−3’//(配列番号479)
を用いて生成した。Stratagene社のQuIkChange MultI sIte−DIrected MutagenesIsキット(カタログ番号200531)を製造者の説明書に従って用い、部位特異的変異誘発を行った。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1K,I4A,Q16K]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1K,I4A,Q16K]融合ポリペプチド(配列番号466)をコードしていた。
Shk[1−35,R1K,Q16K,K30E]フラグメントを、以下の4つのオリゴ:
5’−CGG AGG AGG AGG AAG CAA GAG CTG CAT CGA CAC CA−3’//(配列番号480)および配列番号471;
5’−TGG TGT CGA TGC AGC TCT TGC TTC CTC CTC CTC CG−3’//(配列番号481)および配列番号473を用いて、上記のように生成した。最終的なpTT5−aKLH120.6−VK1SP−IgG2−HC−L10−ShK[1−35 R1H,Q16K,K30E]構築物は、IgG2−HC−L10−ShK[1−35,R1K,Q16K,K30E]融合ポリペプチド(配列番号467)をコードしていた。
一価Ab HC−ならびに一価、二価および三価Ab LC−毒素ペプチド類似体融合体の単離方法
プロテインAセファロース(GE Healthcare)を用いたアフィニティー高速タンパク質液体クロマトグラフィー(FPLC)でのFc領域の捕捉により、馴化培地の最初の精製を行った後、二価陽イオンを含まないDulbecco PBS(InvItrogen)でのカラム洗浄および流速2.5cm/分での100mM酢酸(pH3.5)による段階的溶出を行った。タンパク質含有画分をプールし、10N NaOHを用いてpHを5.0に調整し、さらに5倍体積の水で希釈した。材料を0.45μm酢酸セルロースフィルター(CornIng)によりろ過し、陽イオン交換FPLC(SP Sepharose HIgh Performance;GE Healthcare)によりさらに精製した。100%緩衝液A(50mM酢酸、pH5.0)で平衡化したカラム上に試料を負荷し、30カラム体積を超える0〜80%の勾配の緩衝液B(50mM酢酸、1M NaCl、pH5.0)により、流速1.5cm/分で溶出した。標的種を含有するピークをプールし、10mM酢酸ナトリウム、9%スクロース、pH5.0中に調合した。一価、二価および三価免疫グロブリン−毒素ペプチド類似体融合タンパク質の典型的な精製を、図42〜44A〜44B、図45〜47A〜47B、図48〜50A〜50Bおよび図51〜53に示す。非還元SDS−PAGE解析(図42、46、48および51)は、完全に構築された抗体が形成され得ることを示しており、還元SDS−PAGE解析は、所望の構成要素が存在することを示している。サイズ排除クロマトグラム(図43、46、49および52)は、精製産物の大部分が所望の非凝集状態にあることを示している。最後に、質量スペクトル分析(図44A〜44B、47A〜47B、50A〜50Bおよび53)は、所望の融合産物が存在することを示している。これらの実施例をまとめると、aKLH120.6抗体は、偶数または奇数の価数である少なくとも1〜8個の薬理学的に活性なポリペプチド部分を含有する種を含めた、多種多様な構成の融合体を許容し得ることが示されている。
VH21SP−N末端ShK[1−35]野生型−IgG1−Fcの哺乳動物での発現
ヒトIgG1のN末端Fc領域とインフレームで融合したKv1.3阻害ペプチドShK[1−35]の単量体をコードするDNA配列を、以下に記載のように構築した。
VH21SP−ShK(1−35)−L10−IgG1Fc発現ベクター構築のために、PCR法を用いて、HIndIIIおよびBamHI制限部位に隣接する4グリシンおよび1セリンアミノ酸と連結したVH21シグナルペプチドShK(1−35)遺伝子を生成し、BamHIおよびNotI制限部位に隣接するIgG1Fcフラグメントと連結した4グリシンおよび1セリンアミノ酸を、Fc−L10−OSK1In pcDNA3.1(+)CMVIを鋳型として用いたPCR反応(参照により組み込まれる、SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号の実施例41および図42A〜42Bに記載)で生成した。
VH21SP−ShK(1−35)−GSを生成するために、PfuTurbo HotStart DNAポリメラーゼ(Stratagene)を用いた、95℃−30秒、55℃−30秒、75℃−45秒で35サイクルのPCR反応において、下に示す配列の2つのオリゴを使用した(HIndIII(aagctt)およびBamHI(ggatcc)制限部位に下線が施してある):
順方向プライマー:
TGCAGAAGCTTCTAGACCACCATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCCAGT//(配列番号361);および
逆方向プライマー:
CTCCGGATCCTCCTCCTCCGCAGGTGCCGCAGGTCTTGCGGCAGAAGCTCAGGCGGTACTTCATGCTGTGCTTGCACTGGAAGGCGGTGCAGCGGCTCTTGGGGATGGTGTCGAT//(配列番号362)。
得られたPCR産物は、2パーセントのアガロースゲル上で202bpのバンドとして分離された。202bpのPCR産物を、PCR精製キット(QIagen)を用いて精製し、次いで、HIndIIIおよびBamHI(Roche)制限酵素で消化し、アガロースゲルをゲル抽出キット(QIagen)で精製した。
S−IgG1Fcを生成するために、PfuTurbo HotStart DNAポリメラーゼ(Stratagene)を用いた、95℃−30秒、55℃−30秒、75℃−1分で30サイクルのPCR反応において、下に示す配列の2つのオリゴを使用した(BamHI(ggatcc)およびNotI(gcggccgc)制限部位に下線が施してある):
順方向プライマー:
GTAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCGACAAAACTCACAC//(配列番号363);および
逆方向プライマー:
CGAGCGGCCGCTTACTATTTACCCGGAGACAGGGA//(配列番号364)。
得られたPCR産物は、1パーセントのアガロースゲル上で721bpのバンドとして分離された。721bpのPCR産物を、PCR精製キット(QIagen)を用いて精製し、次いで、BamHIおよびNotI(Roche)制限酵素で消化し、アガロースゲルをゲル抽出キット(QIagen)で精製した。
pcDNA3.1(+)CMVI−Fc−L10−OSK1ベクターをBamHIおよびNotI制限酵素で消化し、大フラグメントをゲル抽出キットにより精製した。ゲル精製した4GS−IgG1Fcフラグメントを精製大フラグメントと連結し、One Shot(登録商標)Top10(InvItrogen)中に形質転換して、pCMVI−Fc−L10−IgG1Fcベクターを作出した。次いで、pCMVI−Fc−L10−IgG1FcベクターをHIndIIIおよびBamHI制限酵素で消化し、大フラグメントをゲル抽出キットにより精製した。ゲル精製したVH21SP−ShK(1−35)−4GSフラグメントを精製大フラグメントに連結し、One Shot(登録商標)Top10(InvItrogen)中に形質転換して、pCMVI−VH21SP−ShK(1−35)−L10−IgG1Fc構築物を得た。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、BamHIおよびNotI制限酵素で消化し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には各遺伝子由来の1クローンのみを選択した。pCMVIベクター中のVH21SP−ShK(1−35)−L10−IgG1Fc由来のDNAを再配列決定してFcおよびリンカー領域を確認し、配列は上記配列と100%一致していた。フラグメントVH21SP−ShK(1−35)−L10−IgG1Fcは、
アミノ酸配列
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFQCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGSDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号366)
をコードするコード配列
ATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCCAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCGGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCGACAAAACTCACACATGCCCACCGTGCCCAGCACCTGAACTCCTGGGGGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACATGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCTGAGGTCAAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCGCGGGAGGAGCAGTACAACAGCACGTACCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTCCTGCACCAGGACTGGCTGAATGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGCCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAGCCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGATGAGCTGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTATCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACGCCTCCCGTGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTAAATAGTAA//(配列番号365)
を含んでいた。
N末端ShK[1−35,Q16K]−aKLH HC;およびN末端ShK[1−35Q16K]−aKLH LCの哺乳動物での発現
N末端ShK[1−35]野生型−L10−IgG1−Fcをコードする構築物を用い、以下のオリゴ:
5’−GCT GCA CCG CCT TCA AGT GCA AGC ACA GC−3’//(配列番号325);および
5’−GCT GTG CTT GCA CTT GAA GGC GGT GCA GC−3’(配列番号326)
を使用して部位特異的変異誘発を行い、ShK領域におけるQ16K変異を生じさせた。Stratagene社のQuIkChange MultI SIte DIrected MutagenesIsキットを製造者の説明書に従って使用した。pCMVI−N末端−ShK[1−35Q16K]−L10−IgG1−Fcの最終構築物は、以下のシグナルペプチド−ShK[1−35,Q16K]−L10−IgG1−Fc融合ポリペプチド:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGSDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号402)
をコードしていた。
N末端ShK[1−35,Q16K]−aKLH HC構築物を生成するために、シグナルペプチド−ShK[1−35Q16K]−L10リンカーを含むPCR産物を、以下のオリゴ:
5’−CAT TCT AGA CCA CCA TGG AAT GG−3’(配列番号367);
5’−CAG CTG CAC CTG GCT TCC TCC TCC TCC GG−3’(配列番号368);および
鋳型pCMVI−N末端−ShK[1−35Q16K]−L10−IgG1−Fcを用いて作製し、
アミノ酸配列
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGS//(配列番号370)
をコードするコード配列
ATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCGGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGC//(配列番号369)
を含むフラグメントを得た。
aKLH−HCフラグメントを生成するために、オリゴ:
5’−GGA GGA GGA AGC CAG GTG CAG CTG GTG CAG−3’(配列番号371);
5’−CAT GCG GCC GCT CAT TTA CCC−3’(配列番号372);および
鋳型pTT5−aKLH120.6−HCを用いてPCR産物を作出し、アミノ酸配列
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号374)
をコードするコード配列
CAGGTGCAGCTGGTGCAGTCTGGGGCTGAGGTGAAGAAGCCTGGGGCCTCAGTGAAGGTCTCCTGCAAGGCTTCTGGATACACCTTCACCGGCTACCACATGCACTGGGTGCGACAGGCCCCTGGACAAGGGCTTGAGTGGATGGGATGGATCAACCCTAACAGTGGTGGCACAAACTATGCACAGAAGTTTCAGGGCAGGGTCACCATGACCAGGGACACGTCCATCAGCACAGCCTACATGGAGCTGAGCAGGCTGAGATCTGACGACACGGCCGTGTATTACTGTGCGAGAGATCGTGGGAGCTACTACTGGTTCGACCCCTGGGGCCAGGGAACCCTGGTCACCGTCTCCTCAGCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTCTTCCCCCTGGCGCCCTGCTCCAGGAGCACCTCCGAGAGCACAGCGGCCCTGGGCTGCCTGGTCAAGGACTACTTCCCCGAACCGGTGACGGTGTCGTGGAACTCAGGCGCTCTGACCAGCGGCGTGCACACCTTCCCAGCTGTCCTACAGTCCTCAGGACTCTACTCCCTCAGCAGCGTGGTGACCGTGCCCTCCAGCAACTTCGGCACCCAGACCTACACCTGCAACGTAGATCACAAGCCCAGCAACACCAAGGTGGACAAGACAGTTGAGCGCAAATGTTGTGTCGAGTGCCCACCGTGCCCAGCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGCCTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTAAATGA//(配列番号373)
を含むDNAフラグメントを得た。
2つのPCR産物をゲル上で泳動し、適当なサイズのバンドをアガロースプラグ用に切り取った。アガロースプラグを新たな単一のPCR反応に供し、最外プライマー(配列番号367)および(配列番号372)を用いてフラグメントを繋ぎ合わせた。XbaIおよびNotIを用いてPCRフラグメントを切断し、QIagen社のPCRクリーンアップキットでクリーンアップした。同時に、pTT5ベクターもXbaIおよびNotIにより切断し、ゲル精製した。精製挿入物を大ベクターフラグメントに連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、XbaIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。いくつかのクローン配列の解析で上記配列と100%のマッチが得られたが、大規模なプラスミド精製には1クローンのみを選択した。最終構築物のpTT5−N末端ShK[1−35Q16K]−L10−aKLH120.6−HCは、ShK[1−35,Q16K]−L10−aKLH120.6−HC融合ポリペプチド:

MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGSQVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTGYHMHWVRQAPGQGLEWMGWINPNSGGTNYAQKFQGRVTMTRDTSISTAYMELSRLRSDDTAVYYCARDRGSYYWFDPWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//(配列番号403)
をコードしていた。
最後に、N末端−ShK[1−35Q16K]−L10−aKLH120.6軽鎖(LC)を上と同じ方法で生成した。シグナルペプチド−ShK[1−35,Q16K]−L10を含むPCR産物を、オリゴ:
5’−CAT TCT AGA CCA CCA TGG AAT GG−3’(配列番号367);および
5’−CAT CTG GAT GTC GCT TCC TCC TCC TCC GG−3’(配列番号375)
ならびに鋳型pCMVI−N末端−ShK[1−35Q16K]−L10−IgG1−Fcを用いて作出し、シグナルペプチド(VH21SP)−ShK(1−35,Q16K)−L10リンカーのアミノ酸配列
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGS//(配列番号370)
をコードするコード配列
ATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCGGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGC//(配列番号369)
を含むDNAフラグメントを得た。鋳型およびオリゴ:
5’−GGA GGA GGA AGC GAC ATC CAG ATG ACC CAG TC−3’(配列番号378);および
5’−CAT CTC GAG CGG CCG CTC AAC−3’(配列番号379)の使用。得られたクローンPCRフラグメントは、N末端シグナルペプチドを有するN末端−ShK[1−35Q16K]−L10−aKLH120.6軽鎖(LC)のアミノ酸配列:
MEWSWVFLFFLSVTTGVHSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCGGGGSGGGGSDIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQGIRNDLGWYQQKPGKAPKRLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISSLQPEDFATYYCLQHNSYPLTFGGGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC//(配列番号381)
をコードするコード配列
ATGGAATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTCTTCCTGTCAGTAACGACTGGTGTCCACTCCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCGGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCGACATCCAGATGACCCAGTCTCCATCCTCCCTGTCTGCATCTGTAGGAGACAGAGTCACCATCACTTGCCGGGCAAGTCAGGGCATTAGAAATGATTTAGGCTGGTATCAGCAGAAACCAGGGAAAGCCCCTAAACGCCTGATCTATGCTGCATCCAGTTTGCAAAGTGGGGTCCCATCAAGGTTCAGCGGCAGTGGATCTGGGACAGAATTCACTCTCACAATCAGCAGCCTGCAGCCTGAAGATTTTGCAACTTATTACTGTCTACAGCATAATAGTTACCCGCTCACTTTCGGCGGAGGGACCAAGGTGGAGATCAAACGAACTGTGGCTGCACCATCTGTCTTCATCTTCCCGCCATCTGATGAGCAGTTGAAATCTGGAACTGCCTCTGTTGTGTGCCTGCTGAATAACTTCTATCCCAGAGAGGCCAAAGTACAGTGGAAGGTGGATAACGCCCTCCAATCGGGTAACTCCCAGGAGAGTGTCACAGAGCAGGACAGCAAGGACAGCACCTACAGCCTCAGCAGCACCCTGACGCTGAGCAAAGCAGACTACGAGAAACACAAAGTCTACGCCTGCGAAGTCACCCATCAGGGCCTGAGCTCGCCCGTCACAAAGAGCTTCAACAGGGGAGAGTGTTGA//(配列番号380)
を含んでいた。
両方のPCRフラグメント(配列番号369のコード配列を含むDNAフラグメントおよび配列番号380のコード配列を含むaKLH120.6軽鎖LCフラグメント)をゲル上で泳動し、適当なサイズのバンドをアガロースプラグ用に切り取った。アガロースプラグを新たな単一のPCR反応に供し、最外プライマー(配列番号367)および(配列番号379)を用いてフラグメントを繋ぎ合わせた。得られたPCRフラグメントをXbaIおよびNotIを用いて切断し、QIagen社のPCRクリーンアップキットでクリーンアップした。
同時に、pTT14ベクター(CMVプロモーター、ポリAテールおよびピューロマイシン耐性遺伝子を含むAmgen社のベクター)もXbaIおよびNotI制限酵素で切断し、ゲル精製した。精製挿入物を大ベクターフラグメントに連結し、OneShot Top10細菌中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、XbaIおよびNotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。シグナルペプチド−ShK[1−35,Q16K]−L10−aKLH120.6−LC融合ポリペプチド配列(すなわち、配列番号381)をコードする最終構築物のpTT14−N末端ShK[1−35Q16K]−L10−aKLH120.6−LC。
aDNP3A4(W101F)IgG2−Shk[1−35]の哺乳動物での発現
プラスミドpTT5−aDNP3A4(W101F)IgG2−Shk[1−35Q16K]の作製
Kv1.3阻害剤毒素ペプチド類似体ShK[1−35,Q16K](配列番号13)の単量体とインフレームで融合したヒト抗2,4−ジニトロフェニル(DNP)抗体の重鎖をコードするDNA配列を、標準的なクローニング技術を用いて構築した。pTT5ベクターをアミノ酸配列:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVESGGGVVQPGRSLRLSCAASGFTFSSYGMHWVRQAPGKGLEWVAVIWYDGSNKYYADSVKGRFTISRDNSKNTLYLQMNSLRAEDTAVYYCARYNFNYGMDVWGQGTTVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPG//(配列番号405)
を有する抗DNP3A4(W101F)IgG2重鎖(pDC324:aDNP3A4HC(W101F));およびIgG2Fc−Shk[1−35,Q16K]由来の部分と3方向で連結することにより、プラスミドpTT5−aDNP3A4(W101F)IgG2−Shk[1−35Q16K]を作製した。pTT5ベクターをSalI/NotIで切断して多重クローニング部位を分離した。次いで、ベクターを仔ウシ腸ホスファターゼ(CIP)で処理して、バックグラウンドを減少させた。SalI/StuIで切断することによりpDC324:aDNP3A4HC(W101F)から第一の挿入物が得られ、アミノ酸配列
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVESGGGVVQPGRSLRLSCAASGFTFSSYGMHWVRQAPGKGLEWVAVIWYDGSNKYYADSVKGRFTISRDNSKNTLYLQMNSLRAEDTAVYYCARYNFNYGMDVWGQGTTVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKG//(配列番号384)
をコードするコード配列
ATGGACATGAGGGTGCCCGCTCAGCTCCTGGGGCTCCTGCTGCTGTGGCTGAGAGGTGCGCGCTGTCAGGTGCAGCTGGTGGAGTCTGGGGGAGGCGTGGTCCAGCCTGGGAGGTCCCTGAGACTCTCCTGTGCAGCGTCTGGATTCACCTTCAGTAGCTATGGCATGCACTGGGTCCGCCAGGCTCCAGGCAAGGGGCTGGAGTGGGTGGCAGTTATATGGTATGATGGAAGTAATAAATACTATGCAGACTCCGTGAAGGGCCGATTCACTATCTCCAGAGACAATTCCAAGAACACGCTGTATCTGCAAATGAACAGCCTGAGAGCCGAGGACACGGCTGTGTATTACTGTGCGAGGTATAACTTCAACTACGGTATGGACGTCTGGGGCCAAGGGACCACGGTCACCGTCTCTAGTGCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTCTTCCCCCTGGCGCCCTGCTCCAGGAGCACCTCCGAGAGCACAGCGGCCCTGGGCTGCCTGGTCAAGGACTACTTCCCCGAACCGGTGACGGTGTCGTGGAACTCAGGCGCTCTGACCAGCGGCGTGCACACCTTCCCAGCTGTCCTACAGTCCTCAGGACTCTACTCCCTCAGCAGCGTGGTGACCGTGCCCTCCAGCAACTTCGGCACCCAGACCTACACCTGCAACGTAGATCACAAGCCCAGCAACACCAAGGTGGACAAGACAGTTGAGCGCAAATGTTGTGTCGAGTGCCCACCGTGCCCAGCACCACCTGTGGCAGGACCGTCAGTCTTCCTCTTCCCCCCAAAACCCAAGGACACCCTCATGATCTCCCGGACCCCTGAGGTCACGTGCGTGGTGGTGGACGTGAGCCACGAAGACCCCGAGGTCCAGTTCAACTGGTACGTGGACGGCGTGGAGGTGCATAATGCCAAGACAAAGCCACGGGAGGAGCAGTTCAACAGCACGTTCCGTGTGGTCAGCGTCCTCACCGTTGTGCACCAGGACTGGCTGAACGGCAAGGAGTACAAGTGCAAGGTCTCCAACAAAGGC//(配列番号383)
を含むDNAフラグメントを生じた。StuI/NotIを用いた消化により第二の挿入物が切り出され、以下の切断されたIgG2Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)アミノ酸配列
LPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号396)
をコードするコード配列
CTCCCAGCCCCCATCGAGAAAACCATCTCCAAAACCAAAGGGCAGCCCCGAGAACCACAGGTGTACACCCTGCCCCCATCCCGGGAGGAGATGACCAAGAACCAGGTCAGCCTGACCTGCCTGGTCAAAGGCTTCTACCCCAGCGACATCGCCGTGGAGTGGGAGAGCAATGGGCAGCCGGAGAACAACTACAAGACCACACCTCCCATGCTGGACTCCGACGGCTCCTTCTTCCTCTACAGCAAGCTCACCGTGGACAAGAGCAGGTGGCAGCAGGGGAACGTCTTCTCATGCTCCGTGATGCATGAGGCTCTGCACAACCACTACACGCAGAAGAGCCTCTCCCTGTCTCCGGGTAAAGGAGGAGGAGGATCCGGAGGAGGAGGAAGCCGCAGCTGCATCGACACCATCCCCAAGAGCCGCTGCACCGCCTTCAAGTGCAAGCACAGCATGAAGTACCGCCTGAGCTTCTGCCGCAAGACCTGCGGCACCTGCTAATGA//(配列番号395)
を含んでいた。
ベクターおよび挿入フラグメントをゲル精製し、QIagen社のゲル精製キットでクリーンアップした。精製挿入物を大ベクターフラグメントに連結し、OneShot Top10(InvItrogen)中に形質転換した。形質転換細菌コロニー由来のDNAを単離して、SalI/NotI制限酵素消化を施し、1パーセントのアガロースゲル上で分離した。期待されたパターンを生じたDNAを塩基配列決定に供した。上記配列と100%のマッチが得られた1クローンを、大規模なプラスミド精製用に選択した。最終的なpTT5−aDNP3A4(W101F)IgG2−Shk[1−35,Q16K]構築物は、以下のアミノ酸配列:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCQVQLVESGGGVVQPGRSLRLSCAASGFTFSSYGMHWVRQAPGKGLEWVAVIWYDGSNKYYADSVKGRFTISRDNSKNTLYLQMNSLRAEDTAVYYCARYNFNYGMDVWGQGTTVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPAPIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTC//(配列番号406)
を有するaDNP3A4(W101F)IgG2−L10−Shk[1−35,Q16K]をコードしていた。
抗DNP3A4抗体軽鎖の哺乳動物での発現
aDNPモノクローナル抗体3A4を発現するXenoMouse(登録商標)ハイブリドーマを供給源として用いて、全RNAを単離した。多重遺伝子特異的プライマーによる1段階RT−PCRを行って、可変領域産物を得た。この産物を、5’BssHII制限部位である5’−TTT TTT TTG CGC GCT GTG ACA TCC AGA TGA CCC AGT C−3’(配列番号385)を付加するための順方向プライマーおよび3’BsIWI制限部位である5’−AAA AAA CGT ACG TTT GAT ATC CAC TTT GGT CC−3’(配列番号386)を付加するための逆方向プライマーにより再増幅した。得られたPCR産物をQIagen社のPCRクリーンアップによりクリーンアップし、BssHIIおよびBsIWI制限酵素により消化し、QIagen社のヌクレオチド除去によりクリーンアップし、5’VK1/O12シグナルペプチドおよび3’ヒトカッパ定常領域を含む哺乳動物発現ベクターpTT5内に連結した。得られた抗DNP3A4抗体軽鎖のアミノ酸配列は以下の通りである:
MDMRVPAQLLGLLLLWLRGARCDIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCRASQGISRRLAWYQQKPGKAPKLLIYAASSLQSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQANSFPFTFGPGTKVDIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC//(配列番号407)。
一価Fc−毒素ペプチド類似体およびAb HC−またはAb LC−毒素ペプチド類似体融合体の単離方法
プロテインAセファロース(GE Healthcare)を用いたアフィニティー高速タンパク質液体クロマトグラフィー(FPLC)でのFc領域の捕捉により、馴化培地の最初の精製を行った後、二価陽イオンを含まないDulbecco PBS(InvItrogen)でのカラム洗浄および流速2.5cm/分での100mM酢酸(pH3.5)による段階的溶出を行った。タンパク質含有画分をプールし、10N NaOHを用いてpHを5.0に調整し、さらに5倍体積の水で希釈した。材料を0.45μm酢酸セルロースフィルター(CornIng)によりろ過し、陽イオン交換FPLC(SP Sepharose HIgh Performance;GE Healthcare)によりさらに精製した。100%緩衝液A(50mM酢酸、pH5.0)で平衡化したカラム上に試料を負荷し、30カラム体積を超える0〜80%の勾配の緩衝液B(50mM酢酸、1M NaCl、pH5.0)により、流速1.5cm/分で溶出した。一価種を含有するピークをプールし、10mM酢酸ナトリウム、9%スクロース、pH5.0中に調合した。一価Fc−毒素ペプチド類似体融合タンパク質および免疫グロブリン−毒素ペプチド類似体融合タンパク質の典型的な精製を、図13A〜13C、図15A〜15C、図16A〜16Cおよび図18A〜18Cに示す。
二価Fc−ShKおよびAb HC−またはLC−毒素ペプチド類似体融合体の単離方法
高分子量のタンパク質凝集物を除去するための最終ポリッシュ段階を加えて、一価分子と同様に、二価分子を精製した。陽イオン交換FPLCの後、二価種を含有するピークをゲルろ過FPLC(Superdex200;GE Healthcare)によりポリッシュした。10mM酢酸ナトリウム、0.5M NaCl、9%スクロース、pH5.0で平衡化したカラム(2.6×56.5cm)上に試料を負荷し、流速0.4cm/分で均一濃度勾配の緩衝液により溶出した。二価種を含有するピークをプールし、10mM酢酸ナトリウム、9%スクロース、pH5.0中に調合した。二価Fc−毒素ペプチド類似体融合タンパク質および免疫グロブリン−毒素ペプチド類似体融合タンパク質の典型的な精製を、図14A〜14Cおよび図17A〜17Cに示す。
実施例12
一価Fc/Fc−L10−ShK[2−35]ヘテロ二量体および一価また二価Fc/Fc−ShK(1−35 Q16K)(IgG2)ヘテロ二量体およびその他の免疫グロブリン融合タンパク質
表4Hに記載の一価または二価Fc−L10−ShK[2−35]、一価または二価Fc−L10−ShK[1−35]、一価または二価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)、一価または二価抗KLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab、一価または二価抗KLH Abループ−[Lys16]ShK融合Abタンパク質、一価Fc−ShK(1−35 Q16K)/KLH Abヘテロ三量体およびその他の典型的な実施形態を、実施例11に記載の方法により発現させ、単離し、精製した。
概略的には、図12Aおよび図12Bは、それぞれ一価および二価Fc−毒素ペプチド(または毒素ペプチド類似体)融合タンパク質(または「ぺプチボディ」)の略図を示す。二価Fc−ShK分子は、2つのFc−ShK鎖を含むホモ二量体である。一価Fc−ShK毒素ペプチド(または毒素ペプチド類似体)分子は、1つのFc鎖および1つのFc−ShK(または類似体)鎖を含むヘテロ二量体である。一価Fc−ShK分子は1つの二量体当たりShKペプチドを1つのみ含むため、一価であると見なされる。Fc−(毒素ペプチド類似体)と呼ばれる構築物または鎖は、N末端Fc領域、および任意で、N末端からC末端への配向がFc−リンカー−毒素ペプチドまたは毒素ペプチド類似体となるように、毒素ペプチドまたは毒素ペプチド類似体と共有結合した柔軟なリンカー配列(例えば、L10ペプチジルリンカーGGGGSGGGGS;配列番号292)を含む。
SullIvanら,国際公開第2008/088422A2号の実施例1および2において、本発明者らは以前に、哺乳動物細胞から発現された二価Fc−ShKぺプチボディであるFc−L10−ShK(1−35)およびFc−L10−ShK(2−35)を記載した。国際公開第2008/088422A2号の実施例1では、本発明者らは、発現の間に小さな副産物として形成される一価Fc−L10−ShK(1−35)分子の単離についても記載した。二価Fc−L10−ShK(1−35)およびFc−L10−ShK(2−35)コンジュゲートは、Kv1.3およびヒト全血におけるT細胞サイトカイン分泌の強力なブロックをもたらした(表4Hを参照されたい)。全細胞パッチクランプ電気生理により、二価Fc−L10−ShK(1−35)分子は、ShKのArg1を欠く二価Fc−L10−ShK(2−35)分子に比べて、約8倍高いKv1.3活性を有していた。天然ShKのN末端PEGコンジュゲートのように(実施例5を参照されたい)、両方の二価Fc−ShKコンジュゲートは、Kv1.3対Kv1.1選択性をほとんど示さなかった。したがって、天然ShKのN末端コンジュゲーションのみ(PEGまたはFc−リンカーのいずれによるものでも)では、そのKv1.3対Kv1.1選択性をあまり向上させない。二価Fc−L10−ShK(1−35)およびFc−L10−ShK(2−35)ぺプチボディに関する薬物動態(PK)実験をラットにおいて行い、そのインビボでの安定性および半減期を調べた。対照として、CHO由来組換えヒトFc(IgG1)に関してもPKを行った。分子はすべて、単回の静脈内ボーラス投与として投与した。ヒトFc領域に特異的なELISAを用いて(実施例8、「プロトコール3」)、CHO−Fcと同様に、ラットにおいて二価Fc−L10−ShK(2−35)ぺプチボディは長い終末相半減期および遅い消失速度を示した(図19A)。遅い消失速度を示しているにもかかわらず、二価Fc−L10−ShK(2−35)ぺプチボディは、CHO−Fc分子よりも有意に高い、大きな分布相を示した。同様の結果が、以前に記載されている2つのぺプチボディである二価Fc−L10−ShK(1−35)および二価Fc−L10−OSK1[K7S](国際公開第2008/088422A2の実施例1よび実施例41)に関するIV単回投与のラットPK実験から得られた。二価ぺプチボディのインビボでの広範な分布を引き起こしている可能性のあるものをより十分に理解するために、本発明者らは、固体表面アフィニティー捕捉/SDS−PAGEウエスタンブロット法を開発し、これにより、それらの分子量および完全性の効率的なSDS−PAGEおよぶウエスタンブロット解析のために、血清タンパク質からぺプチボディを単離することが可能となった。静脈内単回投与のラットPK実験の血清試料を、アフィニティー捕捉を可能にする抗ヒトFc抗体でコートしたマイクロタイタープレートに添加した。次いで、プレートを洗浄し、SDS/LaemallI試料緩衝液の添加により捕捉試料を解離させ、ポリアクリルアミドゲル上で泳動した。膜へウエスタンブロットした後、抗ヒトFc特異的抗体、二次HRPコンジュゲートおよび発光基質を用いた標準的なイムノブロット技術により試料を可視化した。図19Bは、広範な分布相の間に、Fc−L10−ShK(2−35)のIV投与の0.25時間後において、ぺプチボディはインタクトである。静注後1〜48時間の緩やかな消失相の間に、2つのバンドが観察され、一番上またはより大きな分子量のバンドは完全長Fc−L10−ShK[2−35]と一致し、小さなバンドは単独のFcと一致する。大きく広範な分布相の間、ぺプチボディはインタクトであることから、このことは、二価ぺプチボディが動物内でタンパク質分解されず、隔離されたことを示している。これを支持するように、Fc−ShKのShKペプチド部分が迅速に切断されたならば生じるであろうと予想される高い血中量の単独Fcが見られない。したがって、SDS−PAGE/ウエスタンブロットのデータ(図19B)は、迅速な分布の間に、ぺプチボディはインタクトであり、タンパク質分解されないが、緩やかな消失相の間は、それは1つのFc−ShK[2−35]鎖および1つのFc鎖を含む一価ヘテロ二量体であったことを示している。同様の知見が、二価Fc−L10−ShK[1−35]および二価Fc−L10−OSK1[K7S]に関するラットPK実験(静脈内)の血清試料のhuFcアフィニティー捕捉、SDS−PAGE/ウエスタンブロット解析から観察された(図19C)。ラットにおける二価Kv1.3ぺプチボディの迅速かつ広範な分布相の正確な理由は不明であるが、2つの毒素単位を含む二価ぺプチボディの結合力は、一価ぺプチボディのそれよりも、はるかに大きいであろう。これがKv1.3標的に特異的または非特異的であるか否かは不明である。ShKおよびOSK1のような毒素ペプチドは、非常に塩基性であり、非特異的な方法で反応し得るということを覚えておくべきである。原因とは関係なく、一価のぺプチボディは遅い終末相において存在したため、本発明者らは、一価ぺプチボディの直接的な静注が、ラットにおいてより小さい分布を示すか否かを調べた。これに取り組むために、本発明者らは最初に、二価分子を発現する馴化培地から副産物として単離された精製一価Fc−L10−ShK(1−35)分子(実施例1、国際公開第2008/088422A2号)をラットIV PK実験において試験した。図19Dでは、一価Fc−L10−ShK(1−35)ぺプチボディがはるかに狭い分布相を示し、遅い消失速度を有していたことが、Fcアフィニティー捕捉/SDS−PAGE/ウエスタンブロットにより示されている。したがって、二価および一価ぺプチボディが共に遅い消失速度を示すのにもかかわらず、一価ヘテロ二量体ぺプチボディはラットにおいて、二価ホモ二量体型に比べて有意に小さい分布を示した。
元の一価Fc−L10−ShK(1−35)分子は、二価分子の哺乳動物発現の間の小さな副産物として単離されたのに対し、本明細書の実施例11では、一価Fc−L10−ShK[2−35]ヘテロ二量体のクローニングおよび哺乳動物での発現についても記載する。簡潔には、組換え一価Fc−L10−ShK[2−35]を作製するために、ヒトFc(IgG1)鎖およびFc−L10−ShK[2−35]鎖(ヒトIgG1Fc領域も含む)である2つの組換えポリペプチドを同じ細胞内で共発現させる。こうした条件下で、Fc/Fcホモ二量体、Fc−L10−ShK(2−35)/Fc−L10−ShK(2−35)ホモ二量体およびFc/Fc−L10−ShK(2−35)ヘテロ二量体を含む3つの異なる二量体を形成することが可能である。発現条件を最適化することにより、一価Fc/Fc−L10−ShK(2−35)ヘテロ二量体(単に一価Fc−L10−ShK(2−35)とも呼ぶ)が効率的に産生され、均一なものへと容易に精製された(実施例11)。一価Fc−L10−ShK(2−35)分子は、ヒト全血からのIL−2分泌のブロックにおいてIC50が2.1nM(表4H)であった。一価Fc−ShK/Fcヘテロ二量体は、延長されたインビボ半減期を有し、二価ホモ二量体ShK−Fc/ShK−Fc(図23)およびFc−ShK/Fc−ShKよりもかなり高い曝露量を示した。この構築物の効力は、PEG−ShKコンジュゲートよりも約10倍低く、天然ShKのコンジュゲートはKv1.3/Kv1.1選択性が弱かったため、本発明者らは、さらなる一価のぺプチボディを開発し、向上したKv1.3対Kv1.1選択性を有することが確認されたShK毒素ペプチド類似体のコンジュゲートを形成した。以下の実施例では、向上した選択性およびインビボ薬理を有する一価ぺプチボディのさらなる詳細を記載する。これらの実験の結果は、一価ShK毒素ペプチド類似体分子がラットにおいて、二価型の同じ分子に比べてより高い血清レベルおよび曝露量を示すが、それでも元の二価ぺプチボディで観察される遅い消失速度を保持していることを示していた。
一価Fc/Fc−ShK(1−35 Q16K)ヘテロ二量体(IgG2)
本明細書の実施例3では、向上したニューロンKv1.1を上回るKv1.3選択性を示すShK[Lys16]毒素ペプチド類似体(配列番号13)の同定について記載されている。この毒素ペプチド類似体のインビボでの安定性を増加させるために、本発明者らは、N末端からC末端へ向かってヒトFc(IgG2)−L10リンカー−[Lys16]ShK分子を含む、一価Fc融合構築物を生成し、これは、単独のヒトFc(IgG2)鎖と共発現されて、一価ヘテロ二量体を生成した(実施例11を参照されたい)。この一価構築物の略図を図12Aに示す。一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35 Q16K)ヘテロ二量体[互換的に、一価Fc/Fc−ShK(1−35,Q16K)または一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)とも呼ぶ;(配列番号337;348)]は、全血におけるT細胞炎症を強力にブロックし、0.16nMのIC50でIL−2分泌を抑制した(表4H)。また一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子は、図32および実施例9に記載のように、0.244nMのIC50でラットミエリン−特異的Tエフェクター記憶細胞系であるPASの増殖も強力にブロックした。意外なことに、分子のKv1.3対Kv1.1選択性を調べるための実験で、一価Fc−L10−ShK(1−35 Q16K)コンジュゲートが単独の[Lys16]ShKペプチドよりもかなり優れたKv1.3選択性を有することが明らかとなった。PatchXpress(登録商標)電気生理により判定されたように、単独の[Lys16]ShK(配列番号13)ペプチドがKv1.1に比べて約18倍のKv1.3選択性を示した(表4H)のに対し、一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35 Q16K)ヘテロ二量体は、Kv1.3のブロックにおいて、Kv1.1に比べて約1225倍高い活性であった。したがって、コンジュゲートされた場合の[Lys16]ShKペプチドは、増強された選択性という独自の薬理を示す。Nα−20kDa−PEG−[Lys16]ShKコンジュゲート(配列番号16)もペプチド単独に比べて増強されたKv1.3選択性を示した(実施例5、表4H)ことから、総合したデータは、[Lys16]−ShK(配列番号13)ペプチドが、そのN末端でPEGまたはFc−リンカーのいずれかにより融合された場合、向上したKv1.3対Kv1.1選択性という明確な薬理を示すということを示唆している。
一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子(配列番号337;348)のKv1.3選択性の本発明者らの解析を拡張するために、Kv1ファミリーの残りの5つのメンバーに対するその活性を試験した。PatchXpress(登録商標)電気生理により判定されたように、一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子は、Kv1よりも1225倍、Kv1.2よりも約1000倍、Kv1.4よりも3663倍超、Kv1.5よりも3663倍超、Kv1.6よりも約164倍およびKv1.7よりも3663超、Kv1.3を良好にブロックした(表4H(b))。全細胞パッチクランプKv1.3電気生理およびT細胞炎症の全血アッセイが、Kv1.3に対する一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)の真の活性はKv1.3PatchXpress(登録商標)解析により判定されるよりも8〜10倍さらに高いかもしれないということを示しているため、他のKv1ファミリーメンバーを上回るそのKv1.3選択性の倍数は、さらに大きなものであり得る。
分子のインビボでの薬物動態および安定性を評価するために、ラットにおいて単回投与PK実験を行った。6mg/kgの単回皮下投与の後、一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)ヘテロ二量体は、延長されたインビボ半減期を示した(図20)。分子の血清レベルを測定するために使用したサンドイッチELISA法(実施例8、「プロトコール2」)は、一方がヒトFc領域に特異的な抗体であり、他方が[Lys16]ShK(配列番号13)を認識する抗体である、2つの抗体の結合を必要するため、ここでのデータは、コンジュゲートが延長された半減期を有し、Fc−L10−ShK(1−35 Q16K)融合タンパク質としてインビボでインタクトのままであったことを示している(図20、白四角;下の表4I)。一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35 Q16K)分子は、約56時間の延長された半減期を示したが、これは、半減期が20〜30分であることが報告されている単独のShK(配列番号1)ペプチド(C.Beetonら,PNAS 98:13942(2001))よりも約112倍長かった。
多発性硬化症の動物モデルにおける一価Fc/Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子(配列番号337;348)の有効性を、実施例9に記載のように、養子移植(AT)−EAEモデルを用いて判定した。一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)は疾患発症を遅延させ、疾患重症度の投与量依存的な低下をもたらした(図35および図36A〜D)。この分子はこのモデルにおいて非常に強力であり、EAEスコアの曲線下面積に基づく、疾患重症度の50%低下をもたらす一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)の推定有効量(ED50)は、2.5nmol/kg未満または138μg/kg未満の投与量であった。より大きな一価Fc−L10−ShK(1−35,Q16K)分子の2.5nmol/kg投与量は、μg/kgの投与量および投与溶液がペプチド部分のみの分子量に基づく、より小さなPEG−[Lys16]ShK分子の10μg/kg投与量に対応するため、このED50は、このモデルにおけるPEG−[Lys16]ShKの活性に良好に匹敵する。
二価Fc−ShK(1−35 Q16K)ホモ二量体(IgG2)
二価Fc−ShK(1−35,Q16K)ホモ二量体は、N末端からC末端へ向かってヒトFc(IgG2)−L10リンカー−[Lys16]ShK(配列番号348)を含む。この二価構築物の略図を図12Bに示す。分子(配列番号348のホモ二量体)を、実施例11に記載のように、クローニングし、発現させ、精製した。精製分子を炎症のヒト全血アッセイにおける活性について試験し、IL−2分泌のブロックにおけるIC50が1.850nMであることが見出された(表4H)。この二価型の活性は、この同じアッセイにおけるIC50が0.16nMであった一価型(上記)の約12倍低かった。二価型が一価よりも活性が低かった理由は不明である。その末端に2つの正荷電[Lys16]ShK(配列番号13)ペプチドを含む二価分子は、より不安定である、および/またはKv1.3チャネル結合をある程度阻害するという可能性がある。
一価および二価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab
一価抗KLH重鎖(HC)融合抗体(Ab)構築物は、N末端からC末端へ向かってヒト抗KLH Ab重鎖−ペプチジルリンカー−[Lys16]ShK分子(配列番号342)を含んでいたが、これは、単独のヒトaKLH重鎖(配列番号339)およびヒトaKLH軽鎖(配列番号338)と共発現されて、一価aKLH Ab−[Lys16]ShK分子(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号342のヘテロ四量体)を形成した。この一価構築物の略図を図12Fに示す。一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号342のヘテロ四量体)は、全血におけるT細胞炎症を強力にブロックし、0.274nMのIC50でIL−2分泌を抑制した(表4H)。また一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子は、図32および実施例9に記載のように、0.839nMのIC50でラットミエリン−特異的Tエフェクター記憶細胞系であるPASの増殖も強力にブロックした。意外なことに、分子のKv1.3対Kv1.1選択性を調べるための実験で、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号342のヘテロ四量体)が単独の[Lys16]ShK(配列番号13)ペプチドよりもかなり優れたKv1.3選択性を有することが明らかとなった。PatchXpress(登録商標)電気生理により判定されたように、一価Ab−ShKコンジュゲートは、Kv1.3のブロックにおいてKv1.1の約1458倍高い活性であった(表4Hおよび図6E〜6F)。一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子のKv1.3選択性の本発明者らの解析を拡張するために、Kv1ファミリーの残りの5つのメンバーに対するその活性を試験した。PatchXpress(登録商標)電気生理により判定されたように、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abは、Kv1よりも1458倍、Kv1.2よりも2013倍、Kv1.4よりも2525倍超、Kv1.5よりも2525倍超、Kv1.6よりも約156倍およびKv1.7よりも2525超、Kv1.3を良好にブロックした(表4H(a))。全細胞パッチクランプKv1.3電気生理およびT細胞炎症の全血アッセイが、Kv1.3に対する一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号342のヘテロ四量体)の真の活性はKv1.3PatchXpress(登録商標)解析により判定されるよりも11〜13倍さらに高い可能性があるということを示しているため、他のKv1ファミリーメンバーを上回るそのKv1.3選択性の倍数は、さらに大きなものであり得る。
多発性硬化症の動物モデルにおける一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号342のヘテロ四量体)の有効性を、実施例9に記載のように、養子移植(AT)−EAEモデルを用いて判定した。一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abは疾患発症を遅延させ、疾患重症度の投与量依存的な低下をもたらした(図33および図34A〜34D)。この分子はこのモデルにおいて非常に強力であり、EAEスコアの曲線下面積に基づく、疾患重症度の50%低下をもたらす一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abの推定有効量(ED50)は、2.4nmol/kgまたは360μg/kgの投与量であった。より大きな一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abの2.5nmol/kg投与量は、μg/kgの投与量および投与溶液がペプチド部分のみの分子量に基づく、10μg/kg(2.5nmol/kg)のより小さなPEG−[Lys16]ShK(図33)分子と同様の疾患改善をもたらしたため、疾患重症度の低下における一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abの有効性は、PEG−[Lys16]ShKのそれに良好に匹敵した。
分子のインビボでの薬物動態および安定性を評価するために、ラットにおいて単回投与PK実験を行った。6mg/kgの単回皮下投与の後、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Abコンジュゲートは、延長されたインビボ半減期を示した(図20、黒丸)。分子の血清レベルを測定するために使用したサンドイッチELISA法(実施例8、「プロトコール2」)は、一方がヒトIg領域に特異的な抗体であり、他方が[Lys16]ShK(配列番号13)を認識する抗体である、2つの抗体の結合を必要するため、ここでのデータは、コンジュゲートが延長された半減期を有し、一価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab融合タンパク質としてインビボでインタクトのままであることを示している(図20、図21および表4J)。同じ6mg/kgの投与量で投与された二価aKLH HC−ShK(1−35,Q16K)Ab分子(図12Gにより模式的に表される)は、同様に遅い消失速度を示した(図21)が、曝露量(AUC0−tとして測定、表4J)は一価分子に比べて約37倍低かった(図21)。強力かつ選択的な一価抗KLH−Ab−[Lys16]ShK分子は、ラットにおいて非常に遅いクリアランスを示し(CL/F=10.9mLh−1kg−1)(表4J)、この速度はShK−L5(配列番号17;CL/F=2052mLh−1kg−1)よりも約188倍遅かった。
一価aKLH HC−ShK(2−35 Q16K)Ab
この一価aKLH重鎖(HC)融合抗体(Ab)構築物は、N末端からC末端へ向かってヒト抗KLH Ab重鎖−リンカー−[desArg1,Lys16]ShK分子(配列番号387)を含んでいたが、これは、ヒトaKLH重鎖(配列番号339)およびヒトaKLH軽鎖(配列番号338)と共発現されて、一価aKLH Ab−[desArg1,Lys16]ShK分子を形成した。この一価構築物の略図を図12Fに示す。一価aKLH HC−ShK(2−35,Q16K)Ab(配列番号338;配列番号339;配列番号338;および配列番号387のヘテロ四量体)は、全血におけるT細胞炎症を強力にブロックし、0.570nMのIC50でIL−2分泌を抑制し(表4H)、かつ意外なことに、T−細胞カリウムチャネルKv1.3のブロックにおいて、ニューロンチャネルKv1.1よりも1576倍強力であった。
一価Fc−ShK(1−35 Q16K)/aKLH Abヘテロ三量体
一価Fc−ShK(1−35,Q16K)/aKLH Abヘテロ三量体またはヘミボディ(hemIbody)は、N末端からC末端へ向かってヒトFc(IgG2)−L10リンカー−[Lys16]ShK分子(配列番号348)を含んでいたが、これは、ヒトaKLH重鎖(IgG2)(配列番号339)およびヒトaKLH軽鎖(配列番号338)と共発現された。この一価構築物の略図を図12Eに示す。一価Fc−ShK(1−35,Q16K)/aKLH Abヘテロ三量体(配列番号338;配列番号339;配列番号348)は、全血におけるT細胞炎症を強力にブロックし、0.245nMのIC50でIL−2分泌を抑制した(表4H)。驚くべきことに、分子のKv1.3対Kv1.1選択性を調べるための実験で、一価Fc−ShK(1−35,Q16K)/aKLH Abヘテロ三量体が単独の[Lys16]ShKペプチド(配列番号13)よりもかなり優れたKv1.3選択性を有することが明らかとなった。この一価ヘテロ三量体は、Kv1.3のブロックにおいて、Kv1.1に比べて約1935倍高い活性であった(表4H)。
本発明者らは、Kv1.3選択的一価Fc−ShK(1−35,Q16K)/aKLH Abヘテロ三量体またはヘミボディ(hemIbody)の薬物動態(PK)を調べていないが、本発明者らは、Fc−ShK(2−35)/aKLH Abヘテロ三量体である同様のヘミボディ(hemIbody)のPKプロファイルを調べた。この分子の構造の模式図を図12Eに示すが、この分子はN末端からC末端へ向かってFc(IgG2)−ShK(2−35)を含んでおり、これは、ヒトaKLH重鎖および軽鎖と共発現される。2mg/kgの単回皮下投与の後、一価Fc−ShK(2−35)/aKLH Abヘテロ三量体(一価Fc−ShK/aKLH Abヘテロ三量体とも呼ぶ)は、ラットにおいて延長されたインビボ半減期を示した(図23)。分子の血清レベルを測定するために使用したサンドイッチELISA法(実施例8、「プロトコール2」)は、一方がヒトIg領域に特異的な抗体であり、他方がShK(2−35)を認識する抗体である、2つの抗体の結合を必要するため、ここでのデータは、コンジュゲートが延長された半減期を有し、インビボでインタクトのままであることを示している(図23、表4K)。約103kDaの大きな一価Fc−ShK(2−35)aKLH Abヘテロ三量体またはヘミボディ(hemIbody)は、約56kDaの一価Fc/Fc−ShKヘテロ二量体よりも、高い曝露量および約2倍低いクリアランスを示した(図23、表4K)。約4kDaの非常に小さいShK−L5ペプチドは、さらにより迅速に排除され、一価Fc−ShK(2−35)/aKLH Abヘテロ三量体(CL/F=22.6mLh−1kg−1)分子よりも約91倍速い、ラットにおけるクリアランス値(CL/F=2052mLh−1kg−1、実施例5)を有していた。
一価および二価抗KLH AbLoop−[Lys16]ShK融合タンパク質
組換え一価および二価抗KLH AbLoop−[Lys16]ShK融合タンパク質を、実施例11および米国特許第7,442,778B2号に記載のように構築して、一方(一価)または両方(二価)のHC単量体のFcドメインのループ領域内に[Lys16]ShK毒素ペプチド類似体が挿入された完全抗体を作製した。一価aKLH HC−ループ−ShK(1−35,Q16K)Abは、3つの鎖:ヒトaKLH Ab重鎖、ヒトaKLH Ab軽鎖、および重鎖Fc領域内のループ内に[Lys16]ShKペプチドが挿入されたヒトaKLH Ab重鎖を含んでいた。Fcループ内の[Lys16]ShKペプチドは、独立したフォールディングおよびループからの伸長を可能にする、そのN末端およびC末端と結合した柔軟なリンカー配列を含んでいた。この分子の略図を図12Nに示す。アミノ酸組成および長さの異なるリンカー配列を調べた。一価抗KLH AbLoop−[Lys16]ShK融合Abタンパク質は、Kv1.3活性の選択的阻害剤であった(Kv1.1を上回る;121倍よりも高いKv1.3選択性;表4Hおよび図6E〜6F)。一価aKLH−AbLoop−[Lys16]ShK分子は、ラットにおいて、本発明者らが調べたすべての新規毒素−コンジュゲートの中で最も遅いクリアランスを示した(図20および図22および表4L)。
二価aKLH HC−ループ−ShK(1−35,Q16K)Abは、2つの鎖:ヒトaKLH Ab軽鎖、および重鎖Fc領域内のループ内に[Lys16]ShKペプチドが挿入されたヒトaKLH Ab重鎖を含んでいた。この分子の略図を図12Mに示す。この二価分子のインビボでの薬物動態および安定性を一価型と比較するために、各分子の6mg/kg単回皮下投与量をラットに投与した。遅い消失速度を示していたにもかかわらず、二価aKLH HC−ループ−ShK(1−35,Q16K)Abは、同じ分子の一価型(一価aKLH HC−ループ−ShK(1−35,Q16)Ab)よりもラットにおける曝露量が非常に低かった(図22を参照されたい)。AUC0−tにより測定された曝露量は、一価aKLH HC−ループ−ShK(1−35Q16K)Ab分子に比べて、二価aKLH HC−ループ−ShK(1−35,Q16K)Ab分子では約161倍低かった(表4L)。したがって、本発明者らの新規な一価形態は、同じ分子の典型的な二価型に比べて、予想外でかつ非常に良好なインビボ薬物動態プロファイルを示す。
一価ShK(1−35,Q16K)−Fc/Fcヘテロ二量体
一価ShK(1−35,Q16K)−Fc/Fcヘテロ二量体は2つの鎖を含み、一方はヒトFc(IgG2)であり、他方は、N末端からC末端へ向かって[Lys16]ShK−L10リンカー−ヒトFc(IgG2)を含む、Fcと融合したShK(1−35,Q16K)ペプチドである。このペプチド融合タンパク質は、N末端からC末端へ向かって、35アミノ酸[Lys16]ShKペプチド、10アミノ酸GGGGSGGGGS(配列番号292)L10リンカー配列およびヒトFc(IgG2)配列を含んでいた。したがって、リンカー−Fc領域は、Cys35の後に[Lys16]ShKのC末端と結合していた。この分子は一価ShK(1−35,Q16K)−Fcヘテロ二量体とも呼ばれる。この一価構築物の略図を図12Cに示す。この分子を、実施例11に記載のようにクローニングし、発現させ、精製した。精製分子は非常に強力であり、炎症のヒト全血アッセイでのIL−2分泌ブロックにおけるIC50は0.11nMであった(表4H)。その優れた効力にもかかわらず、一価ShK(1−35,Q16K)−Fc/Fcヘテロ二量体は、Kv1.1に比べて、わずか約10倍のKv1.3の選択性であった(表4H)。したがって、[Lys16]ShKのC末端に結合したこのリンカー−Fc融合パートナーは、Kv1.3選択性のさらなる増強をもたらさないと思われる。このことは、約1225倍の選択性を示し、[Lys16]ShKのN末端Arg1残基と結合したFc−リンカー配列を有していた一価Fc/Fc−ShK(1−35,Q16K)ヘテロ二量体(表4H)のような、[Lys16]ShKとのN末端融合とは対照的である。しかし、重要でありかつ注目すべき例外は、[Lys16]ShKのCys35の後に単一のC末端Ala残基付加を含む[Lys16]ShK−Alaペプチド(配列番号235、実施例3)である。この分子は、Kv1.1に比べて、262倍増強された、向上したKv1.3選択性を示した(表4H)。したがって、本発明者らは、[Lys16]ShKのC末端においてCys35の後に付加された特定のアミノ酸残基が、融合タンパク質の選択性プロファイルを変化させ得ると考える。例えば、この実施例に記載されている一価ShK(1−35,Q16K)−L10−Fc分子は、[Lys16]ShKのCys35の後に付加されたリンカーGly残基を含んでいる。もし、代わりにAla残基がCys35の後に付加されれば、増強されたKv1.3選択性が観察されるであろう。実際、[Lys16]ShK−Alaペプチドによる262倍向上したKv1.3選択性が見られる。したがって、本発明者らは、融合接合部における特定のアミノ酸残基が選択性プロファイルを変化させるであろうと予想する。リンカー配列内にこれらの残基を[Lys16]ShKペプチドとヒトFcとの間に組み込んで、コンジュゲートのKv1.3選択性を向上させことは容易であり得る。
一価ShK(1−35,Q16K)−HC aKLH Ab
一価ShK(1−35,Q16K)−HC aKLH Abは3つの鎖を含み、1つはヒトaKLH Ab軽鎖、もう1つはヒトaKLH Ab重鎖、そして3つ目は、N末端からC末端へ向かって[Lys16]ShK−L10リンカー−ヒトaKLH重鎖を含んでいたペプチド−aKLH Ab重鎖融合体である。したがって、この融合体は、Cys35の後に[Lys16]ShKのC末端と結合したリンカー−重鎖領域を含んでいた。一価ShK(1−35,Q16K)−HC aKLH Ab分子の略図を図12Iに示す。精製分子は非常に強力であり、炎症のヒト全血アッセイでのIL−2分泌ブロックにおけるIC50は0.214nMであった(表4H)。サイズが非常に大きく、ヒトIg重鎖と融合しているにもかかわらず、一価[Lys16]−aKLH Ab分子は、T細胞応答のブロックにおいて高い効力を保持していた。
一価aDNP HC−ShK(1−35,Q16K)Ab
一価aDNP重鎖(HC)融合抗体(Ab)構築物は、N末端からC末端へ向かってヒト抗DNP Ab重鎖−リンカー−[Lys16]ShK分子を含み、これは、ヒトaDNP重鎖およびヒトaDNP軽鎖と共発現されて、一価aDNP Ab−[Lys16]ShK分子を形成した。この一価構築物の略図を図12Fに示す。一価aDNP HC−ShK(1−35,Q16K)Abは、全血におけるT細胞炎症を強力にブロックし、0.278nMのIC50でIL−2分泌を抑制した(表4H)。分子のKv1.3対Kv1.1選択性を調べるための実験では、意外なことに、一価aDNP HC−ShK(1−35,Q16K)Abコンジュゲートが単独の[Lys16]ShKペプチドよりもかなり優れたKv1.3選択性を有することが明らかとなった。この一価Ab−ShKコンジュゲートは、Kv1.3のブロックにおいて、Kv1.1に比べ5806倍を超える高い活性であった(表4H)。
Figure 2012521360
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実施例13
一本鎖(sc)Fc−毒素ペプチド類似体融合タンパク質
免疫グロブリンFcドメインの治療用タンパク質との融合は、汎用性のある効果的な薬物送達プラットフォームであることが分かっている。従来的には、このプラットフォームにより、治療用ペプチドおよびタンパク質の、免疫グロブリンFcドメインのN末端またはC末端のいずれかとの組換え融合が可能である。この技術の拡張には、選択された治療用ポリペプチドの、Fc配列内の内部配列としての融合が含まれる(米国特許第7,442,778B2号)。これらの挿入物は、それらがループドメインであると予測される二次構造の要素を標的とすることから、Fcループ構築物と呼ばれる。インビボでは、こうしたFc融合タンパク質は通常、非常に効果的な治療薬をもたらす、Fc再利用経路により延長された薬物動態半減期を示す。しかし、Fc融合タンパク質は、それがNもしくはC末端またはFcループ融合体のいずれであるかにかかわらず、Fcの二量体性により通常は二価である(実施例12を参照されたい)。
実施例12に記載されているように、場合によっては、Fc融合体が弾頭部分、すなわち毒素ペプチド類似体部分に関して一価であることが有用である。Shk毒素ペプチド類似体融合体の場合、二価型のFc−Shkまたは抗体Fcループ−Shkが、インビボにおいてその一価の対応物よりもはるかに迅速に排除されることが観察された(表4H、表4I、表4J、表4Kおよび表4Lを参照されたい)。この例は、Fcループ挿入またはC末端融合のいずれかを用いて、単一コピーのShk毒素ペプチド類似体を、一方のFcサブユニットのC末端を他方のFcサブユニットのN末端と連結させるのに的確な組成および長さのポリペプチドリンカーと共に組換えにより発現され得るFcドメインと結合させることにより、一本鎖Fc(scFc)を作出する、一本鎖Fc−Shk分子の設計、精製および有効性を示している。最初のリンカー設計は、huFcドメインの結晶構造を調べ、N末端とC末端の間のおよその距離を決定することにより、コンピュータで行う。次に、図24に模式的に示すように、Fcの第一または第二の連続する単量体サブユニットにおいて、20または25アミノ酸のいずれかおよびFcループ−Shkの挿入を用いた、異なる長さのリンカーを有するFcループ−Shk融合体を構築した。分子のFc単量体部分の間の20アミノ酸リンカーおよびShK部分の前に別の10アミノ酸リンカーを有するscFcのC末端融合体も示す。図25A〜25Cは、これら3つの構築物のポリペプチド配列を示す。これらの構築物は、大腸菌(E.colI)内で発現され、リフォールディングされ、精製された(図26A〜26B)。最後に、精製分子をインビトロ活性に関して試験し、有効であることが見出された(下の表4M)。
scFc−Shkの調製
scFc−Shkのクローニングおよび発現
ヒトFcをコードする2つの異なるヌクレオチド配列(79%一致)を用いてscFcを作出した。稀なコドンを除去し、mRNAの5’末端近くの二次構造を最小化するために、最初の配列は野生型Fc配列からの改変を小さくした。二番目は、Verdezyne社(Laguna HIlls,CA)により細菌内での発現に完全に最適化された。2つのFc配列は最初、Gly−Gly−Gly−Gly−Ser(GS;配列番号291)リンカーの3回反復をコードする45ヌクレオチドにより分離されていた。後の構築物が、リンカーに1つまたは2つの追加の5残基反復を加えることになる。
発現構築物の形成は多種多様であった。発現ベクター(pET30,Novagen/EMD BIoscIences,San DIego,CA)および第一Fcドメインコード配列をリンカーの20ヌクレオチドと共に、プライマー
5’−TAATGAATTCGAGCTCCGTCGACAAGCT−3’(配列番号420)および
5’−CCACCGGATCCACCACCACCTTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCT−3’(配列番号421)
を用いて、予め存在する発現構築物から増幅した。このPCRおよびこの章の他のすべての増幅では、PfuUltraII DNAポリメラーゼ(Stratagene,La Jolla CA)を製造者の説明書に従って使用した。タッチダウンPCRプロファイルを全体にわたって使用し、アニーリング温度を10サイクルにわたって60℃から51℃まで下げ、次いで55℃で20サイクル行った。第二の反応では:第一の反応物の3’末端に相同なリンカーの15ヌクレオチド;リンカーの残りの25ヌクレオチド;第二Fc;および停止コドンも含む第一反応物の5’末端に相同な別の16ヌクレオチドを、プライマー5’−TGGTGGATCCGGTGGTGGTGGCTCCGGT−3’(配列番号422)および
5’−GAGCTCGAATTCATTATTTACCCGGAGACAGAGACAGGGA−3’(配列番号423)
を用いて増幅した。2つのPCR産物を、プライマー
5’−TGGTGGATCCGGTGGTGGTGGCTCCGGT−3’(配列番号422)および
5’−CCACCGGATCCACCACCACCTTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCT−3’(配列番号421)
を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応「SplIcIng by Overlap ExtensIon」(SOE)反応により15−ヌクレオチド相同リンカー領域で連結した。次いで、この最終PCR産物をDpnI(New England BIolabs,NEB,IpswIch MA)で処理し、コンピテント細胞中に形質転換した。停止コドンを含む16−ヌクレオチド相同領域は、ベクターのインビボでの再環状化のための部位として働いた。
別のGSをコードする15ヌクレオチドを上記3回反復の直前に挿入するように設計された2つのプライマー:
5’−GGTGGCGGTGGCTCTGGTGGTGGTGGATCCGGTGGT−3’(配列番号424)および
5’−AGAGCCACCGCCACCTTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCT−3’(配列番号425)
で全構築物を増幅することにより、リンカー長を15残基から20残基まで伸長した。このPCR産物をDpnI(NEB)で処理し、コンピテント細胞中に形質転換した。スクリーニング工程の間に、1クローンの配列を決定して、この新たに挿入された15−ヌクレオチド領域の反復を明らかにし、25−残基リンカー配列を得た。
Gly−Glyジペプチドリンカーに隣接したShK(配列番号1)を、元のscFc作出に使用したものと同様の方法により、Fc−L25−Fc鎖の第一Fcドメイン内にクローニングした。1つのPCRで、プライマー
5’−GGCGGTACCAAGAACCAGGTCAGCCTGA−3’(配列番号426)および
5’−ACCGCCCAGCTCATCACGGGATGGGGGCA−3’(配列番号427)
を用いて、隣接Gly−Glyジペプチドリンカーをコードする6ヌクレオチドを5’末端および3’末端で付加して全ベクターを増幅した。別の反応では、プライマー
5’−CGTGATGAGCTGGGCGGTCGTTCTTGCATCGATACAATCCCT−3’(配列番号428)および
5’−ACCTGGTTCTTGGTACCGCCACAGGTGCCACAGGTTTTACGA−3’(配列番号429)
を用いて、隣接Gly−Glyジペプチドリンカー、ならびに第一反応物の対応する末端に相同な、その5’末端に18ヌクレオチドおよびその3’末端に20ヌクレオチドを合計で有する、Shk(配列番号1)を増幅した。プライマー
5’−GGCGGTACCAAGAACCAGGTCAGCCTGA−3’(配列番号426)および
5’−ACCTGGTTCTTGGTACCGCCACAGGTGCCACAGGTTTTACGA−3’(配列番号429)
を用いたPCR SOE反応により産物を得、これをDpnI(NEB)による処理後にコンピテント細胞中に形質転換した。残念ながら、1クローンだけ、プライマー
5’−CACTCAATGAAATACCGTCTCAGTTTCTGTCGT−3’(配列番号430)および
5’−GTATTTCATTGAGTGTTTGCATTGAAAGGCA−3’(配列番号431)
を用いて突然変異誘発の次のラウンドにより除去する必要がある変異を有していることがわかった。
Gly−Gly−ShK−Gly−Gly(配列番号360)をコードする同じDNA配列を、以下のアミノ酸配列:
MDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQ
GNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//配列番号413
のFc−L25−Fcポリペプチド鎖をコードするDNAの第二Fcドメイン内に、2ラウンドのPCRにより挿入した。3つの重複するプラス鎖プライマーおよび3つの重複するマイナス鎖プライマーがこの領域をカバーした。第一プライマー対:
5’−AAACCTGTGGCACCTGTGGCGGTACCAAAAACCAGGTGTCCCTGA−3’(配列番号414);および5’−TATCGATGCAAGAACGACCGCCCAGTTCGTCACGAGACGGCGGCA−3’(配列番号415)
を反応1.1に加え;この第一プライマー対および第二プライマー対:
5’−AAATACCGTCTCAGTTTCTGTCGTAAAACCTGTGGCACCTGTGGC−3’(配列番号416);および5’−CAGTACAGCGGGACTTAGGGATTGTATCGATGCAAGAACGACCGC−3’(配列番号417)
の両方を反応1.2に加え;そして、プライマー対1(配列番号414および配列番号415)ならびにプライマー対2(配列番号416および配列番号417)ならびに第三のプライマー対:
5’−CAATGCAAACACTCAATGAAATACCGTCTCAGTTTCTGTCGTAAA−3’(配列番号418);および
5’−TGAGTGTTTGCATTGAAAGGCAGTACAGCGGGACTTAGGGATT−3’(配列番号419)
をすべて反応1.3に加えた。第二ラウンドのPCRでは、第一ラウンドの産物を鋳型として使用した。反応2.1では、第二プライマー対(配列番号416および配列番号417)を反応1.1の産物に加えた。反応2.2では、第二および第三プライマー対(それぞれ、配列番号416および配列番号417;配列番号418および配列番号419)も反応1.1の産物に加えた。反応2.3および2.4は、反応1.2および1.3の産物に加えられた第三プライマー対(配列番号418および配列番号419)がを有していた。次いで、これら第二ラウンドの4つの反応産物をすべて混合し、コンピテント細胞を形質転換するために使用した。1クローンだけが的確な挿入を有することがわかったが、25−残基リンカーがGS反復を1つ失っていたことがわかった。
Fc−L20−Fc−L10−[Lys16]Shk−Ala(アミノ酸配列を図25Cに示す;配列番号410)を作出するための鋳型として、以下をコードするFc−L20−FcDNA構築物:
(a)Fc−L20−Fcアミノ酸配列:
MDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQ
GNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGKGGGGSGGGGSGGGGSGGGGSDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK//配列番号408
ならびに
(b)L10リンカー(配列番号292;下線部)および[Lys16]ShK−Ala(配列番号235;太字部分)を含むアミノ酸配列:
MKPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISGGGGSGGGGSRSCIDTIPKSRCTAFKCKHSMKYRLSFCRKTCGTCA//配列番号409
をコードするCH2.L10.[Lys16]Shk−Ala DNA構築物を使用した。1つのPCRで、プライマー:
5’−TAATGAATTCGAGCTCCGTCGACAAGCT−3’9配列番号432)および
5’−CCCGGAGACAGAGACAGGGA−3’(配列番号433)
を用いてFc−L20−Fcベクターを増幅する一方、もう1つのPCRでは、プライマー:
5’−GTCTCTGTCTCCGGGTAAAGGCGGCGGCGGCA−3’(配列番号434)および
5’−AGCTCGAATTCATTAAGCACAGGTGCCACAGGTT−3’(配列番号435)
を用いて、第一アンプリコンの3’末端に相同な15ヌクレオチド、L10−[Lys16]ShK−Alaおよび第一アンプリコンの5’末端に相同な15ヌクレオチドを増幅した。Clontech社(Takara社,ShIga,Japan)のIn−FusIon(商標)技術を用いて相同領域を融合した。
すべての発現構築物を、化学的にコンピテントなBL21Star(InvItrogen,Carlsbad,CalIfornIa)中に形質転換した。自己誘導(AI)培地を接種し、37℃で一晩増殖させた。回収は一般に、接種の16〜24時間後であった。20mLの50×MIx(グルコース10g;グリセロール500mL;ラクトース100g;アスパラギン酸5g;100mM MgSO;dHOで1Lにしたもの)を1L TB(Teknova)に添加することにより、AI培地を調製した。
scFc−Shkの精製
発現されたscFc−Shk構築物を含有する細胞ペーストを0.1g/mLで水に再懸濁させ、マイクロ流動化装置に3回通過させることにより溶解させた。溶解物を遠心分離して封入体をペレット化し、次いで、これを1%デオキシコール酸で1回洗浄した後、2回目に水洗を行った。次いで、洗浄した封入体を、7.2M塩酸グアニジン、10mMジチオスレイトール(DTT)、pH8.5中に0.1g/mLで可溶化した。次いで、可溶化した封入体を、2M尿素、150mMアルギニン、50mM TrIs、3mMシステインおよび1mMシスタミンを含有するpH8.5のリフォールディング緩衝液中に4℃で1:25で希釈することによりリフォールディングした。希釈したリフォールド反応物を4℃で約48時間、穏やかに攪拌し、次いで、遠心分離により清澄化した後、ろ過した。リフォールドしたscFc−Shk融合体を、PBS中プロテインAセファロースレジン(GE Healthcare)を用いたアフィニティクロマトグラフィーにより精製し、0.1N酢酸、pH3.5で溶出した。溶出ピークを中和し、10mM酢酸ナトリウム、50mM NaCl、pH5中に透析した。プロテインA精製したscFc−Shk構築物を、10mM NaOAc、50mM NaCl、pH5中SPセファロースHPレジン(GE Healthcare)を用いたイオン交換クロマトグラフィーにより、50mM〜1MのNaCl直線濃度勾配を用いてさらに精製した。溶出ピークをSDS−PAGEにより評価し、サイズに基づきプールした。scFc−Shk構築物に、10mM NaOAc、50mM NaCl、pH5中フェニルセファロースHP(GE Healthcare)での疎水相互作用クロマトグラフィーを用いた最終精製段階を行い、直線的な1M(NHSOで溶出し、溶出ピークをSDS−PAGEによりさらに評価した。最終プールを濃縮し、10mM酢酸ナトリウム、9%スクロース、pH5中に透析し、無菌ろ過した。最終生成物をSDS−PAGE(図26A)、RP−HPLC(図26B)により特徴付けし、実施例2に記載のように、インビトロの全血活性アッセイを行った(表4M)。
Figure 2012521360
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略号
本明細書を通して使用される略号は、特定の状況において別途定義されない限り、以下のように定義される。
Ac アセチル(アセチル化残基を指すために使用)
AcBpa アセチル化p−ベンゾイル−L−フェニルアラニン
ACN アセトニトリル
AcOH 酢酸
ADCC 抗体依存性細胞傷害
AIb アミノイソ酪酸
bA ベータ−アラニン
Bpa p−ベンゾイル−L−フェニルアラニン
BrAc ブロモアセチル(BrCHC(O))
BSA ウシ血清アルブミン
Bzl ベンジル
Cap カプロン酸
CBC 全血球計算
COPD 慢性閉塞性肺疾患
CTL 細胞傷害性Tリンパ球
DCC ジシクロヘキシルカルボジイミド
Dde 1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソ−シクロヘキシリデン)エチル
DNP 2,4−ジニトロフェノール
DOPC 1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスフォコリン
DOPE 1,2−ジオレオイル−sn−グリセロ−3−ホスホエタノールアミン
DPPC 1,2−ジパルミトイル−sn−グリセロ−3−ホスフォコリン
DSPC 1,2−ジステアロイル−sn−グリセロ−3−ホスフォコリン
DTT ジチオスレイトール
EAE 実験的自己免疫性脳脊髄炎
ECL 増強化学発光
ESI−MS 電子スプレーイオン化質量分析
FACS 蛍光標示式細胞分取
Fmoc フルオレニルメトキシカルボニル
HOBt 1−ヒドロキシベンゾトリアゾール
HPLC 高速液体クロマトグラフィー
HSL ホモセリンラクトン
IB 封入体
KCa カルシウム依存性カリウムチャネル(IKCa、BKCa、SKCaを含む)
KLH キーホールリンペットヘモシアニン
Kv 電位依存性カリウムチャネル
Lau ラウリン酸
LPS リポ多糖
LYMPH リンパ球
MALDI−MS マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析
Me メチル
MeO メトキシ
MeOH メタノール
MHC 主要組織適合複合体
MMP マトリックスメタロプロテイナーゼ
MW 分子量
MWCO 分子量カットオフ
1−Nap 1−ナフチルアラニン(napthylalanIne)
NEUT 好中球
Nle ノルロイシン
NMP N−メチル−2−ピロリジノン
OAc 酢酸塩
PAGE ポリアクリルアミドゲル電気泳動
PBMC 末梢血単核球
PBS リン酸緩衝生理食塩水
Pbf 2,2,4,6,7−ペンダメチルジヒドロベンゾフラン(pendamethyldIhydrobenzofuran)−5−スルホニル
PCR ポリメラーゼ連鎖反応
PD 薬力学
Pec ピペコリン酸
PEG ポリ(エチレングリコール)
pGlu ピログルタミン酸
PIc ピコリン酸
PK 薬物動態
pY リン酸化チロシン
RBS リボソーム結合部位
RT 室温(25℃)
Sar サルコシン
SDS ドデシル硫酸ナトリウム
STK セリン−スレオニンキナーゼ
t−Boc tert−ブトキシカルボニル
tBu tert−ブチル
TCR T細胞受容体
TFA トリフルオロ酢酸
THF 胸腺液性因子
Trt トリチル

Claims (47)

  1. 式:
    aa aa Cysaa Aspaa aa aa aa aa 10aa 11Cys12aa 13aa 14aa 15aa 16Cys17aa 18aa 19aa 20aa 21aa 22aa 23aa 24aa 25aa 26aa 27Cys28aa 29aa 30aa 31Cys32aa 33aa 34Cys35aa 36aa 37aa 38//配列番号4
    のアミノ酸配列を含む組成物またはその薬学的に許容される塩であって:
    aa aa が存在しない;またはXaa が存在せず、かつXaa がGlu、Ser、AlaもしくはThrである;またはXaa がArgもしくはAlaであり、かつXaa がGlu、Ser、AlaもしくはThrであり;
    aa がアルキル、塩基性もしくは酸性アミノ酸残基であり;
    aa がThr、Tyr、AlaもしくはLeuであり;
    aa がLeu、Ile、AlaもしくはLysであり;
    aa がPro、Ala、Arg、Lys、1−NalもしくはGluであり;
    aa がLys、Ala、Valもしくは酸性アミノ酸残基であり;
    aa 10がSer、Glu、ArgもしくはAlaであり;
    aa 11がArg、GluもしくはAlaであり;
    aa 13がThr、Ala、Arg、Lys、1−NalもしくはGluであり;
    aa 14がGln、Alaもしくは酸性アミノ酸残基であり;
    aa 15がアルキルもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 16が、Ala、Gln、GluもしくはArg以外の塩基性、アルキルもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 18がAlaまたは酸性もしくは塩基性アミノ酸残基であり;
    aa 19がThr、Alaもしくは塩基性アミノ酸残基であり;
    aa 20がSer、Alaもしくは塩基性アミノ酸残基であり;
    aa 21が、AlaもしくはMet以外のアルキルもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 22がLysもしくはAlaであり;
    aa 23がTyrもしくはAlaであり;
    aa 24がArg、LysもしくはAlaであり;
    aa 25がTyr、LeuもしくはAlaであり;
    aa 26がSer、Thr、Asn、Alaもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 27がLeu、Ala、Asnもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 29が1−Nal、2−Nal、Alaもしくは塩基性アミノ酸残基であり;
    aa 30がAlaまたは酸性もしくは塩基性アミノ酸残基であり;
    aa 31がThr、Alaもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 33がGly、Ala、Arg、Lys、1−NalもしくはGluであり;
    aa 34がThr、Ser、Ala、Lysもしくは芳香族アミノ酸残基であり;
    aa 36、Xaa 37およびXaa 38がそれぞれ、独立して存在しないか、または独立して中性、塩基性、酸性もしくはN−アルキル化アミノ酸残基であり;
    かつ:
    残基Cysと残基Cys35の間にジスルフィド結合が存在し;
    残基Cys12と残基Cys28の間にジスルフィド結合が存在し;
    残基Cys17と残基Cys32の間にジスルフィド結合が存在し;かつ
    カルボキシ末端残基が任意にアミド化されている、
    前記組成物またはその薬学的に許容される塩。
  2. aa が、Ser、Thr、Ala、Gly、Leu、Ile、Val、Met、Cit、ホモシトルリン、Oic、Pro、Hyp、Tic、D−Tic、D−Pro、Guf、および4−アミノ−Phe、Thz、Aib、Sar、Pip、Bip、Phe、Tyr、Lys、His、Trp、Arg、Nαメチル−Arg;ホモアルギニン、1−Nal、2−Nal、Orn、D−Orn、Asn、Gln、Glu、Asp、α−アミノアジピン酸、およびパラ−カルボキシル−フェニルアラニンから選択される、請求項1の組成物。
  3. aa が、Ala、Ile、Lys、Orn、GluおよびAspから選択される、請求項1の組成物。
  4. aa およびXaa 14の酸性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Glu、Aspおよびα−アミノアジピン酸から選択される、請求項1の組成物。
  5. aa 15のアルキルまたは芳香族アミノ酸残基が、Ala、1−Nal、2−Nal、Phe、Tyr、Val、IleおよびLeuから選択される、請求項1の組成物。
  6. aa 15のアルキルまたは芳香族アミノ酸残基が、Phe、AlaおよびIleから選択される、請求項1の組成物。
  7. aa 16が、Lys、Orn、Dab、Dap 1−Nal、2−Nal、Tyr、Phe、Pip、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、N−Me−Orn、アルファ−メチル−リジン、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、パラ−メチル−Phe、AMeFおよびホモPheから選択される、請求項1の組成物。
  8. aa 18およびXaa 30の塩基性または酸性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Lys、Arg、Orn、Glu、Asp、His、TrpおよびPacから選択される、請求項1の組成物。
  9. aa 19、Xaa 20およびXaa 29の塩基性アミノ酸残基がそれぞれ独立して、Lys、Arg、His、Orn、D−Orn、Dab、Dap、1Pip、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、Nαメチル−Arg;ホモアルギニン、Cit、Nα−メチル−Cit、ホモシトルリン、Gufおよび、および4−アミノ−Phe、およびN−Me−Ornから選択される、請求項1の組成物。
  10. aa 21が、Nle、Nva、Abu、Phe、Tyr、Asn、Gln、Met[O]、Val、Ile、Leu、Met[O]、Cha、Chg、Asn、Trp、パラ−メチル−Phe、アルファ−メチル−PheおよびホモPheから選択される、請求項1の組成物。
  11. aa 26、Xaa 27、Xaa 31およびXaa 34の芳香族アミノ酸残基がそれぞれ独立して、1−Nal、2−Nal、Phe、TrpおよびTyrから選択される、請求項1の組成物。
  12. aa 36、Xaa 37およびXaa 38が、存在すれば、それぞれ独立してAla、Leu、Lys、Glu、Asp、Phe、Arg、Phe、Asp−アミド、Aib−アミド、Ser−アミド、Tyr、Thr−アミド、Glu、Glu−アミド、ベータ−AlaおよびN−Me−Alaから選択される、請求項1の組成物。
  13. カルボキシ末端残基がアミド化されている、請求項1の組成物。
  14. aa 36が存在する、請求項1の組成物。
  15. 配列番号10、15、155、157、164、165、167から172、179、194、196、203から206、211、214から225、231、232、233、236、238、239、242から254、260、263および265から273から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1の組成物。
  16. aa がAla、Ile、LysまたはGluであり;かつ
    aa 16がLys、Orn、Dab、Dap 1−Nal、2−Nal、Tyr、Phe、Pip、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、またはN−Me−Orn、アルファ−メチル−リジン、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、Lys(Nε−Me)、パラ−メチル−Phe、アルファ−メチル−Phe、またはホモPheである、
    請求項1の組成物。
  17. aa 18が、Lys、Arg、Orn、Glu、Asp、His、Trp、PacまたはAlaである、請求項16の組成物。
  18. aa 20が、Ser、Ala、Lys、Arg、Orn、Dab、Dap、1Pip、2Pal、3Pal、N−Me−LysまたはN−Me−Ornである、請求項17の組成物。
  19. aa 29が、1−Nal、2−Nal、Ala、Lys、Arg、Orn、Dab、Dap、1Pip、2Pal、3Pal、N−Me−Lys、N−Me−Ornである、請求項18の組成物。
  20. aa 30が、Lys、Arg、Orn、Glu、Asp、His、TrpまたはPacから選択される、請求項19の組成物。
  21. 任意でのリンカー部分と、薬学的に許容される、共有結合した半減期延長部分とをさらに含む、請求項1または13から20のいずれかの組成物。
  22. 半減期延長部分が、分子量約1000Daから約100000Daのポリエチレングリコール、IgG Fcドメイン、トランスサイレチンまたはヒト血清アルブミンである、請求項21の組成物。
  23. 半減期延長部分が、ヒト免疫グロブリンもしくはヒト免疫グロブリンFcドメインまたはその両方を含む、請求項21の組成物。
  24. 図12Aから図12Nのいずれかに記載の構造を有する、請求項23の組成物。
  25. 一価ヘテロ二量体Fc−毒素ペプチド類似体融合体を含む、請求項23の組成物。
  26. 請求項1または13から20のいずれかの組成物と、薬学的に許容される担体とを含む、医薬組成物。
  27. 請求項21の組成物と、薬学的に許容される担休とを含む、医薬組成物。
  28. 33から約100アミノ酸残基長の毒素ペプチド類似体を含む、請求項1または13から20のいずれかの組成物。
  29. 33から約100アミノ酸残基長の毒素ペプチド類似体を含む、請求項21の組成物。
  30. 多発性硬化症の少なくとも1つの症状の再発を予防または軽減する方法であって、予防有効量の請求項1または13から20のいずれかの組成物を投与することを含む方法。
  31. 治療有効量の請求項1または13から20のいずれかの組成物を投与することを含む、自己免疫障害の治療方法。
  32. 自己免疫障害が、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restinosis)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病および狼瘡からなる群より選択される、請求項31の治療方法。
  33. 予防有効量の請求項21の組成物を投与することを含む、多発性硬化症の症状の再発を予防または軽減する方法。
  34. 治療有効量の請求項21の組成物を投与することを含む、自己免疫障害の治療方法。
  35. 自己免疫障害が、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restInosIs)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病および狼瘡からなる群より選択される、請求項34の方法。
  36. 配列番号13のアミノ酸配列を含む長さ約100アミノ酸残基以下の毒素ペプチド類似体を含む組成物であって、
    配列番号13の残基Cysと残基Cys35の間にジスルフィド結合が存在し;
    配列番号13の残基Cys12と残基Cys28の間にジスルフィド結合が存在し;
    配列番号13の残基Cys17と残基Cys32の間にジスルフィド結合が存在し;かつ
    カルボキシ末端残基が任意にアミド化されている前記組成物。
  37. 任意でのリンカー部分と、薬学的に許容される、共有結合した半減期延長部分とをさらに含む、請求項36の組成物。
  38. 半減期延長部分が、分子量約1000Daから約100000Daのポリエチレングリコール、IgG Fcドメイン、トランスサイレチンまたはヒト血清アルブミンである、請求項37の組成物。
  39. 半減期延長部分が、ヒト免疫グロブリンもしくはヒト免疫グロブリンFcドメインまたはその両方を含む、請求項37の組成物。
  40. 図12Aから図12Nのいずれかに記載の構造を有する、請求項39の組成物。
  41. 一価ヘテロ二量体Fc−毒素ペプチド類似体融合体を含む、請求項39の組成物。
  42. 請求項36の組成物であって、その一次配列内に、Ala、Leu、Lys、Glu、Asp、Phe、Arg、Phe、Asp−アミド、AIb−アミド、Tyr、Thr−アミド、Glu、Glu−アミド、ベータ−AlaおよびN−Me−Alaから選択される追加のアミノ酸残基を、配列番号13のカルボキシ末端においてさらに含む前記組成物。
  43. カルボキシ末端残基がアミド化されている、請求項36の組成物。
  44. 請求項36から43のいずれかの組成物と、薬学的に許容される担体とを含む、医薬組成物。
  45. 治療有効量の請求項36から43のいずれかの組成物を投与することを含む、自己免疫障害の治療方法。
  46. 自己免疫障害が、多発性硬化症、1型糖尿病、乾癬、炎症性腸疾患、接触性皮膚炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、喘息、アレルギー、レスチノシス(restInosIs)、全身性硬化症、線維症、強皮症、糸球体腎炎、シェーグレン症候群、炎症性骨吸収、移植拒絶反応、移植片対宿主病および狼瘡からなる群より選択される、請求項45に記載の方法。
  47. 予防有効量の請求項36から43のいずれかの組成物を投与することを含む、多発性硬化症の症状再発を予防または軽減する方法。
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