JP2003530361A - 化学的に修飾した新規なエリスロポエチン刺激タンパク質組成物および方法 - Google Patents
化学的に修飾した新規なエリスロポエチン刺激タンパク質組成物および方法Info
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Abstract
Description
ノ酸配列中に5個の変化を有する、2個の追加的な炭水化物鎖を備えた過グリコ
シル化エリスロポエチンの類似体である。より具体的には、NESPは2個の追
加的なN結合型炭水化物鎖をアミノ酸残基30および88(番号はヒトのEPO
の配列に対応する)において含む(その全体が参照によって本明細書に組み込ま
れているPCT Application No.US94/02957を参照
のこと)。NESPはEPOとは生化学的に異なり、血清半減期がより長く、i
n vivoでの生物活性がより高い;Egrie他、ASH97、Blood
、90:56a(1997)。NESPは、マウス、ラット、イヌおよび人間に
おいて血清半減期が約3倍増大することが示されている;同上の文献。マウスに
おいては、血清半減期がより長く、in vivoでの活性がより高いことによ
り、rHuEPOと比較して、同じ生物学的応答を得るために投与の頻度をより
少なくすること(1週間に1度あるいは1週間おきに1度)が可能である;同上
の文献。
患者中でrHuEPOよりも大幅に長い血清半減期を有することが実証され、低
頻度投与スケジュールがヒトにおいても使用することができることが示唆された
;MacDougall他、J American Society of N
ephrology、8:268A(1997)。低頻度投与スケジュールは、
内科医および患者の双方にとってより好都合であり、自己投与に関わっている患
者には特に有用であると思われる。低頻度投与の他の利点には、患者中に導入さ
れる薬剤が少ないこと、rHuEPOの投与に見られるいくらかの副作用の性質
または激しさが低下すること、およびコンプライアンスが高まることがあってよ
い。
ないという利点が提供されているが、NESPが現在示しているよりも一層長い
治療半減期を必要とすると思われる化学療法などの潜在的な適応法が依然として
存在する。
般的手法は、ポリエチレングリコール(PEG)などの水溶性ポリマーを当該の
タンパク質に化学的に結合させることである。一般に、ポリエチレングリコール
分子は、タンパク質上に見られる反応基を介してタンパク質に連結される。リジ
ン残基上、あるいはN末端などのアミノ基は、このような結合に好都合である。
さまざまな手法が使用されている。たとえば、Royer(米国特許第4,00
2,531号)は、ポリエチレングリコール分子を酵素に結合させるために、還
元的アルキル化を使用したことを述べている。Davis他(米国特許第4,1
79,337号)は、たとえば酵素およびインシュリンを含むPEG−タンパク
質複合体を開示している。Shaw(米国特許第4,904,584号)は、反
応性アミン基を介してポリエチレングリコール分子を結合させるために、タンパ
ク質中のリジン残基の数を変更することを開示している。Hakimi他(米国
特許第5,834,594号)は、たとえばタンパク質IL−2、インターフェ
ロンα、およびIL−1raを含む、免疫原性がほとんどない水溶性PEG−タ
ンパク質複合体を開示している。Hakimi他の方法は、独特のリンカーを利
用して、タンパク質中のさまざまな遊離アミノ基をPEGに結合させることを含
む。Kinstler他(米国特許第5,824,784号および5,985,
265号)は、G−CSFおよびコンセンサスインターフェロンを含めた、選択
的にN末端が化学修飾されたタンパク質およびその類似体を与える方法を教示し
ている。重要なことに、これらの修飾型タンパク質はタンパク質の安定性に関し
て利点を有し、加工上の利点も備えている。
を改善するために(典型的にはこれらの性質は、真核生物における発現過程にお
いて付加される炭水化物部分によって、グリコシル化タンパク質(糖タンパク質
)に賦与される)、細菌の発現系から誘導される非グリコシル化タンパク質に対
して伝統的に適用されている。非グリコシル化タンパク質のin vivoでの
半減期に対するPEG化の影響は、PEGの物理化学的および動的性質から誘導
され、より大きな流体力学的体積および全質量が複合体に与えられ、したがって
腎クリアランスの割合を低下させると一般には考えられている。他の利点として
、典型的には、複合体の溶解性の増大および免疫原性の低下が含まれる。しかし
ながら、すべてのタンパク質がPEG化に等しく応答するわけではなく、性能が
改善される保証はない。
EG化することによって、NESPよりもさらに一層劇的な持続期間プロファイ
ルを有する薬剤組成物を提供し、ヘマトクリット値を上昇させ、貧血を治療する
ために4〜6週間毎に1度の投与を可能にし、したがって素晴らしい治療上の利
点を提供し得るという驚くべき発見に基づくものである。
な調製物、および関連する方法に関する。
の実質的に均質な調製物に関する。
として表される、化学的に修飾されたNESPの調製物に関する。
Gポリマーのサイズを5kD、20kDおよび30kDで変える、(B)PEG
ポリマーの形態は、PEGの合計分子量が10kD、20kDまたは40kDで
ある、線状または分枝型のいずれかであってよい、さらに(C)置換の程度が異
なるPEGとNESPの調製物を単離して、モノPEG、ジPEG、またはある
場合にはトリPEG NESPを含ませることができる。
である。(A)PEG−アルデヒドを用いるNESPの還元型アルキル化、(B
)PEGのN−スクシニミジルエステルを用いるNESPのアシル化、さらに(
C)炭水化物の制限的な過ヨウ素酸塩によるNESP多糖側鎖のPEG化、結果
として生じるアルデヒドをPEG−ヒドラジドと反応させてヒドラゾン複合体を
形成し、次にシアン水素化ホウ素ナトリウムを用いてさらに還元を行って、結合
を安定化させる。
P(■)の、in vivoでの活性データを示すグラフである。サンプル▲、
▼、●、および◆は5kDのポリPEG−NESPの混合物であり、置換の程度
が段階的に低くなっている。鉄の取り込み%を、投与した1mLあたりのngに
対してプロットする。
る治療に応答する、高いヘモグロビン(HGB)レベルの持続を示すグラフであ
る。1回の大量注射で、NESP(◆)、NHS−エステル活性型メトキシ−P
EGから誘導される20kDの線状モノPEG−NESP複合体(■)、還元型
アルキル化によってアルデヒド活性型PEGから誘導される20kDの線状(8
0%までのモノPEG−NESPおよび20%のジPEG−NESP)複合体(
▼)、および塩水コントロール(●)を100μg/kg注射する。HGB(g
/dL)を、治療後の日数#に対してプロットする。
る治療に応答する、高い網状赤血球レベルの持続を示すグラフである。1回の大
量注射で、NESP(○)、20kDの線状モノPEG−NESP(●)、還元
型アルキル化によってアルデヒド活性型メトキシ−PEGから誘導される5kD
の線状モノPEG−NESP(▼)および5kDの線状ジPEG−NESP複合
体(◆)、NHS−エステル活性型PEGからの20kDの分枝型モノPEG−
NESP(■)複合体、および塩水コントロール(▲)を100μg/kg注射
する。絶対的な網状赤血球の数を、治療後の日数#に対してプロットする。
る治療に応答する、高いヘモグロビンレベルの持続を示すグラフである。1回の
大量注射で、NESP(○)、20kDの線状モノPEG−NESP(●)、還
元型アルキル化によってアルデヒド活性型メトキシ−PEGから誘導される5k
Dの線状モノPEG−NESP(▼)および5kDの線状ジPEG−NESP複
合体(◆)、NHS−エステル活性型PEGからの20kDの分枝型モノPEG
−NESP複合体(■)を100μg/kg注射する。HGB(g/dL)を、
治療後の日数#に対してプロットする。
Pカラムでのクロマトグラムを示す図である。このカラムは、50mM NaC
l〜200mM NaClの直線勾配を使用して生成物を溶離する、HiTra
p Q Sepharose HPカラムであった。
HPカラムでのクロマトグラムを示す図である。このカラムは、50mM Na
Cl〜200mM NaClの直線勾配を使用して生成物を溶離する、HiTr
ap Q Sepharose HPカラムであった。
HPカラムでのクロマトグラムを示す図である。このカラムは、50mM Na
Cl〜200mM NaClの直線勾配を使用して生成物を溶離する、HiTr
ap Q Sepharose HPカラムであった。
3μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、
および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射し
た後の、貧血マウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。絶対的な網状赤血
球の数を、治療後の日数#に対してプロットする。
10μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/k
g、および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg
注射した後の、貧血マウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。絶対的な網
状赤血球の数を、治療後の日数#に対してプロットする。
30μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/k
g、5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、およ
び非修飾型NESP(○)を30μg/kg注射した後の、貧血マウスの網状赤
血球の応答を示すグラフである。絶対的な網状赤血球の数を、治療後の日数#に
対してプロットする。
3μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、
および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射し
た後の、貧血マウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。HGB(g/d
L)を、治療後の日数#に対してプロットする。
10μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/k
g、および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg
注射した後の、貧血マウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。HGB(
g/dL)を、治療後の日数#に対してプロットする。
30μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/k
g、5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、およ
び非修飾型NESP(○)を30μg/kg注射した後の、貧血マウスのヘモグ
ロビンの応答を示すグラフである。HGB(g/dL)を、治療後の日数#に対
してプロットする。
3μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、
および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射し
た後の、正常なマウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。絶対的な網状赤
血球の数を、治療後の日数#に対してプロットする。
10μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/k
g、および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg
注射した後の、正常なマウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。絶対的な
網状赤血球の数を、治療後の日数#に対してプロットする。
30μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/k
g、5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、およ
び非修飾型NESP(○)を30μg/kg注射した後の、正常なマウスの網状
赤血球の応答を示すグラフである。絶対的な網状赤血球の数を、治療後の日数#
に対してプロットする。
3μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、
および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射し
た後の、正常なマウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。HGB(g/
dL)を、治療後の日数#に対してプロットする。
10μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/k
g、および5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg
注射した後の、正常なマウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。HGB
(g/dL)を、治療後の日数#に対してプロットする。
30μg/kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/k
g、5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、およ
び非修飾型NESP(○)を30μg/kg注射した後の、正常なマウスのヘモ
グロビンの応答を示すグラフである。HGB(g/dL)を、治療後の日数#に
対してプロットする。
ESP(- - -)、および30kDのモノPEG−NESP(…)の、サイズ排
除HPLCクロマトグラムを示す図である。SECカラムは、100mM Na
HPO4、10%エタノール、150mM NaCl、pH6.9を使用して生
成物を溶離する、Tosohaas TSK 3000 SWxl(5ミクロン
、7.8mm×30cm)であった。
ら利便を得られるかどうかを発見するために、さまざまな異なるPEG−NES
P複合体を合成し、長時間持続する赤血球生成を求めてin vivoの試験を
した。
性質を同定するために、ポリマーの長さ、コンホメーション、および結合の程度
および部位を変える、設計戦略を採用した(図1を参照のこと)。
1つまたは複数のPEG基に結合する条件下で、NESPとポリエチレングリコ
ール(PEGの反応性エステルまたはアルデヒド誘導体など)を反応させるステ
ップ、および(b)反応生成物を得るステップを含む。NESP修飾の特異的部
位が複合体の本来の活性を大幅に変える可能性があるので、3種のPEG化の化
学的手法を調べた(図2を参照のこと)。第1の手法は、還元的アルキル化を使
用して、PEG−アルデヒド(O−(3−オキソプロピル)−O’−メチルポリ
エチレングリコール)をNESPの第一級アミンに結合させる。適切な条件下で
は、この手法によって、タンパク質のN末端のα−アミンを介して主に修飾され
たPEG複合体が生成することが実証された。PEGは還元的アルキル化によっ
て第二級アミンを介して結合しているので、タンパク質のN末端において電荷が
保存されている可能性がある。
−[(N−スクシニミジロキシカルボニル)−メチル]−O’−メチルポリエチ
レングリコール)のNHS−エステルを使用する、NESPの第一級アミンのア
シル化であった。前の化学的手法とは対照的に、メトキシ−PEG−NHSを用
いるアシル化によってアミド結合が結果として生じ、これによって元の第一級ア
ミンから電荷が取り除かれると思われる。
のグリコシル単位シアル酸のペンダントジオールを標的にするために選択した条
件下で、NESPの穏やかな酸化を使用した。次いで結果として生じたグリコア
ルデヒドをメトキシ−PEG−ヒドラジド(O−(ヒドラジノカルボニルメチル
)−O’−メチルポリエチレングリコール)と反応させて、PEGとNESPの
間の半安定性のヒドラゾンを形成した。その後ヒドラゾンをシアノ水素化ホウ素
ナトリウムによって還元して、安定したPEG−NESP複合体を生成した。
物を提供する。本明細書で使用する「実質的に均質な」とは、ポリマー−タンパ
ク質複合体分子のみが観察されることを意味する。ペプチド地図およびN末端配
列決定によって確認されるように、以下の一例によって、少なくとも90%がポ
リマー−タンパク質複合体であり、せいぜい10%が未反応タンパク質である調
製物が提供される。PEG化物質は少なくとも95%がこの調製物であることが
好ましく(以下の作業実施例中のように)、PEG化物質は99%以上がこの調
製物であることが最も好ましい。ポリマー−タンパク質複合体は生物学的活性を
有しており、本明細書で提供する本発明の「実質的に均質な」PEG化NESP
調製物は、均質な調製物の利点、たとえばロット毎の薬物動態の予測における臨
床的な適用のしやすさを示すほど、充分均質な調製物である。
き、本明細書で提供する利点は、混合物中に含ませるためのモノポリマー−タン
パク質複合体の割合を選択することができることである。したがって、望むなら
ば、さまざまなタンパク質とさまざまな数の結合したポリマー部分(すなわちジ
、トリ、テトラなど)の混合物を調製し、前記複合体を本発明の方法を使用して
調製したモノポリマー−タンパク質複合体と結びつけ、混合物に所定の割合のモ
ノポリマー−タンパク質複合体を有させることができる。
初の実験によって、PEG−アルデヒドを使用する還元型アルキル化によるPE
G化は、驚くべきことに若干効率が悪く、非グリコシル化タンパク質について典
型的に観察されるよりも、相当大きなPEGとタンパク質のモル比を必要とする
ことが明らかになった。同様に、PEG−NHSエステルを用いるアシル化も、
予想よりも遅く効率が悪かった。したがって、非グリコシル化タンパク質のPE
G化は必ずしもグリコシル化タンパク質のPEG化の前兆となるものではなく、
反応条件のさらなる最適化が必要であることは明らかであった。
子は、水溶性ポリマーまたはその混合物の中から選択することができる。水溶性
ポリマーは、たとえばポリエチレングリコール、モノメトキシ−ポリエチレング
リコール、デキストラン、ポリ−(N−ビニルピウロリドン)、プロピレングリ
コールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシドコポリマー、
ポリオキシエチル化ポリオール(たとえば、グリセロール)、デキストラン、H
PMA、Fleximer(商標)、およびポリビニルアルコールからなる群か
ら選択することができる。選択するポリマーは、それが結合するタンパク質が生
理学的環境などの水性環境中で沈殿しないように、水溶性でなければならない。
アシル化反応については、選択するポリマーは1つの反応性エステル基を有して
いなければならない。本発明の還元型アルキル化については、選択するポリマー
は1つの反応性アルデヒド基を有していなければならない。好ましい反応性PE
G−アルデヒドは、ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒドであり、これ
は水に対して安定性があるか、あるいはモノC1〜C10アルコキシまたはその
アリロキシ誘導体である(米国特許第5,252,714号を参照のこと)。ポ
リマーは分枝型であるかあるいは非分枝型であってよい。最終品調製物を治療用
に使用するために、ポリマーは薬剤として許容されるものであることが好ましい
。
ルであり、これをPEGと略す。本明細書で使用するように、ポリエチレングリ
コールは、モノ−(C1〜C10)アルコキシまたはアルコキシ−ポリエチレン
グリコールなどの他のタンパク質を誘導するために使用されている、PEGの任
意の形を含むことを意味する。
らの濃度と同様に変わるであろう。一般に、最適な比(過剰な未反応タンパク質
またはポリマーが存在しない反応の効率の点において)は、選択したポリエチレ
ングリコールの分子量、および利用可能な反応基(典型的にはαまたはεアミノ
基)の数によって決定される。分子量に関しては、ポリマーの分子量が大きくな
るほど、タンパク質に結合することができるポリマー分子の数は少なくなる。同
様に、これらのパラメータを最適化するときは、ポリマーの分枝化を考慮しなけ
ればならない。一般に、分子量が大きくなるほど(あるいは分枝が増えるほど)
、ポリマーとタンパク質の比は大きくなる。本発明では、いくつかの異なる線状
PEGポリマーの長さを評価した(5kD、20kDおよび30kD)。同様に
、2アーム型分枝PEGポリマー(10kD、20kDおよび40kD)の複合
体も試験した。それぞれの調製物から、モノ置換およびジ置換PEG−NESP
のサンプルを単離して、PEG化の第2の部位の影響を調べた。
約2kDa〜約100kDaである(「約」という語は、±1kDaを示す)。
より好ましくは、平均分子量は約5kDa〜約40kDaである。一般に水溶性
ポリマーとNESPの比は、モノPEGについては1:1、ジPEGについては
2:1などの範囲であり、PEGとタンパク質の質量比は、5kDモノPEGに
ついては〜1:7、30kDモノPEGについては〜1:1.3であろう。
PEG化物質の調製によるものであってよい。たとえば以下に示すのは、モノお
よび/またはジPEG化NESPをイオン交換サイズクロマトグラフィを使用し
て分離する一例である。サイズ排除クロマトグラフィを分析用ツールとして使用
して、精製した生成物を特徴付けする。
提供する。この方法は還元的アルキル化を含み、このアルキル化は、特定のタン
パク質における誘導に利用可能な、異なるタイプの第一級アミノ基の特異な反応
性(リジンとN末端)を利用するものである。適切な反応条件下では、カルボニ
ル基含有ポリマーを用いた、N末端でのタンパク質の実質的に選択的な誘導が行
われる。この反応は、リジン残基のε−アミノ基とタンパク質のN末端残基のα
−アミノ基の間のpKaの差を利用することができるpHで行う。このような選
択的な誘導によって、水溶性ポリマーのタンパク質への結合が調節される−ポリ
マーとの結合は主にタンパク質のN末端で起こり、リジン側鎖アミノ基などの他
の反応基の大きな変化は起こらない。調製物は80%を超えてモノポリマー−タ
ンパク質複合体であることが好ましく、95%を超えてモノポリマー−タンパク
質複合体であることがさらに好ましい。
個の追加のグリコシル化部位を含む、過グリコシル化EPOの類似体である。N
ESPは位置指定突然変異導入法を使用して構築され、哺乳動物の宿主細胞中で
発現した。NESPの生成の詳細は、共同所有するPCT Applicati
on No.US94/02957中に提供されている。rHuEPOの新しい
N結合グリコシル化部位は、DNA配列を変えてアミノ酸Asn−X−Ser/
Thrをポリペプチド鎖中にコードすることによって導入した。NESPをコー
ドするDNAをチャイニーズハムスター卵巣(CHO)宿主細胞にトランスフェ
クトし、発現したポリペプチドを追加的な炭水化物鎖の存在について分析した。
好ましい実施形態では、NESPは2つの追加的なN結合型炭水化物鎖を残基3
0および88において有する。アミノ酸配列の番号は、ヒトのエリスロポエチン
(EPO)のものである。NESPのアミノ酸配列は、配列番号1で示される配
列である。NESPは、N結合およびO結合グリコシル化部位、さらに新しい部
位の正常な相補性を有することが理解される。
アミノ酸変化体を含んでもよい。これらの変化体によって炭水化物鎖の追加が結
果としてもたらされることはなく、類似体の生物学的活性に影響を与えることは
ほとんどない。
成物、および薬剤として許容される希釈剤、安定剤、防腐剤、可溶化剤、乳濁剤
、アジュバントおよび/または担体を含む、薬剤組成物である。このような組成
物は、緩衝含有物(たとえばトリス−HCl、リン酸塩)、pHおよびイオン強
度がさまざまである希釈剤、洗浄剤および可溶化剤などの添加剤(たとえばポリ
ソルベート20、ポリソルベート80)、抗酸化剤(たとえばアスコルビン酸、
メタ重亜硫酸ナトリウム)、防腐剤(たとえばチメロゾール、ベンジルアルコー
ル)、およびバルキング物質(たとえばラクトース、マンニトール)を含む。た
とえば、参照によって本明細書に取り込まれている、RemingtonのPh
armaceutical Sciences、18th Ed.(1990、
Mack Publishing Co.、Easton、PA18042)ペ
ージ1435:1712を参照のこと。活性成分の有効量とは、治療上、予防上
、あるいは診断上有効な量のことであり、身体重量、年齢、および治療的または
予防的目標などの要因を考慮することによって、この量は当業者により容易に決
定することができる。
、緩衝剤を含んでもよい。好ましい緩衝剤には、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリ
ウム、およびクエン酸ナトリウムがある。これらの緩衝剤の混合物を使用するこ
ともできる。組成物中において有用な緩衝剤の量は、使用する個々の緩衝液およ
び溶液のpHに大きく依存する。たとえば酢酸は、pH6よりもpH5において
より有効な緩衝液であるので、pH5においてはpH6よりも少量の酢酸を使用
してよい。本発明の組成物の好ましいpH範囲は、pH3.0〜7.5である。
性調節剤をさらに含んでよい。最も好ましい調節剤は、0〜150mMの濃度範
囲内の塩化ナトリウムである。
的に有効な量」とは、ヘマトクリット値を増大させ患者に利点を提供する量のこ
とである。この量は個体によって変わり、患者の全体的な身体状況および貧血の
根本的な原因を含めた、いくつかの要因に依存するであろう。たとえば、慢性的
な腎臓障害で苦しんでいる患者のrHuEPOの治療的に有効な量は、1週間に
3回、1kgあたり50〜150単位である。治療用に使用するrHuEPOの
量によって、許容可能なヘマトクリット値の増大の比率が与えられ、この量によ
ってヘマトクリット値が有益なレベル(通常は少なくとも約30%、典型的には
30%〜36%の範囲)に保たれる。本発明の組成物の治療的に有効な量は、一
般的に利用可能な物質および手順を使用して、当業者によって容易に確かめるこ
とができる。
P複合体を投与することを提供する。投与の頻度は治療を受ける条件に応じて変
わるであろうが、一般には4〜6週間毎に約1回であろう。異なる個体によって
PEG−NESP複合体への応答性が変わるために、実際に使用する投与の頻度
は本明細書で開示する頻度とは幾分変わってもよいことが理解され、「約」とい
う語はこのような変化を反映させることを意図するものである したがって本発明を使用して、赤血球細胞の生成を刺激し、低下した赤血球細
胞のレベルを正すことができる。最も一般的には、赤血球細胞のレベルは貧血の
ために低下する。本発明によって治療可能な状態には、腎臓機能の低下または損
失(慢性的な腎臓障害)を伴う貧血、化学療法または抗ウイルス薬剤(AZTな
ど)などの骨髄抑制治療を伴う貧血、非骨髄性のガンの進行を伴う貧血、および
ウイルス感染(HIVなど)を伴う貧血がある。正常では健康な個体において貧
血をもたらす可能性がある状態、手術中の血液の予期される損失なども治療可能
である。一般に、rHuEPOおよび/またはNESPを用いて治療可能な任意
の状態は、本発明のPEG−NESP複合体を用いても治療することができる。
な量の鉄を投与することも提供する。与えられる量は、rHuEPOを用いる治
療に基づいて、当業者によって容易に決定することができる。
筋肉内に注射することによって投与することが好ましい。しかしながら、本発明
の組成物を使用して、他の送達経路も有効に利用することができることは、当業
者には明らかであろう。
例は本発明の範囲を制限するものとして解釈すべきではない。実施例1では、P
EG−NESP複合体の調製および試験を記載し、この複合体は、過ヨウ素酸ナ
トリウムの酸化によってNESPの炭水化物鎖中に生成させたアルデヒドを介し
て、5kDまたは20kDのメトキシ−PEG−ヒドラジドをNESPにカップ
リングさせることにより調製した。実施例2では、PEG−NESP複合体の調
製および試験を記載し、この複合体は、NHS−PEGエステルおよびPEG−
アルデヒドとして20kDのPEGポリマーを使用して、それぞれアシル化およ
び還元的アルキル化によって、PEG−NESP複合体を生成させることにより
調製した。実施例3では、置換の程度の働き、ポリマーサイズの変化、およびさ
まざまなPEG−NESP複合体の形態に対する影響を実証する。実施例4では
、貧血のマウスモデルにおいてNESPコントロールに対して3つの異なる用量
で調べた、3種のPEG−NESP複合体、20kDのモノPEG−NESP、
5kDのポリPEG−NESP混合物、および30kDのモノPEG−NESP
の効率を記載する。実施例5では、3つの異なるPEG−NESP複合体を正常
なマウスのバイオアッセイで評価して、そのエリスロポエチンポテンシャルおよ
び持続時間を比較および対比した。
ルデヒドを介して、5kDまたは20kDのメトキシ−PEG−ヒドラジドをN
ESPにカップリングさせることにより、PEG−NESP複合体を生成した。
修飾の程度は、酸化中に過ヨウ素酸ナトリウムの濃度を変えることによって調節
した。
または10mMのメタ過ヨウ素酸ナトリウム(Sigma)で、pH5.6の1
00mMの酢酸ナトリウム中において室温で30分間酸化することによって、複
合体を調製した。次いで過ヨウ素酸塩を、pH5.4の100mMの酢酸ナトリ
ウムに緩衝液を交換することによって取り除く。
rs)を、ポリマー−タンパク質5〜100倍モル過剰(100倍を超えること
が好ましい)で加える。中間ヒドラゾン複合体を、15mMのシアノ水素化ホウ
素ナトリウム(Sigma)を加えることによってさらに還元し、4℃で一晩反
応させた。次いで結果として生じた複合体を、Superdex75、26mm
×60cmカラム(Pharmacia)を使用するサイズ排除FPLCによっ
て画分し、20mMリン酸ナトリウム、150mM NaCl、pH7.2で溶
離した。結果として生じた調製物は、SDS−PAGEによって測定したように
、サイズが〜40kD〜200kDの範囲であった。
おいて受容体結合について試験した。このin vitroでのアッセイは置換
アッセイであり、PEG−NESP複合体は、レポーターとして使用するEPO
−HRP複合体とEPO受容体の結合に関して競合する。このin vitro
でのアッセイの結果によって、PEG−NESP複合体は、NESP受容体に関
して見た目の親和性が低かったことを示す。
下投与した後に、げっ歯類における鉄の取り込みを観察することによってin
vivoで評価した。このアッセイでは、マウスを高圧酸素室中において予め条
件付けして、内因性エリスロポエチンの発現を抑制し、次いでNESPまたはP
EG−NESP複合体を、1回の皮下への大量注射によって投与した。5日後、
トレーサーとしてのFe59アイソトープをマウスに静脈注射して、赤血球細胞
中の鉄の取り込みを観察した。Fe59の投与の2日後、動物を殺傷し、鉄の取
り込みを用量の関数として分析した。
体のいくつかのプールを、複合体用量の関数としての鉄の取り込みについて試験
した。このin vivoでのアッセイの結果は図3に示し、この結果によって
、PEG−ヒドラジドを酸化NESPにカップリングさせることによって調製し
たPEG−NESP複合体は、鉄の取り込みのバイオアッセイにおいてNESP
単独と同等に機能することが実証された。
ルおよびPEG−アルデヒドを使用して調製した、PEG−NESP複合体の調
製および試験を記載する。それぞれの化学物質についての反応化学量論および緩
衝液条件を最適化して、20kDのモノPEG−NESP複合体を良い収率で生
成した。20kDのメトキシ−PEG−NHSエステルによるNESPのアシル
化によって誘導される20kDのモノPEG−NESP、および還元的アルキル
化によって誘導される20kDのモノ/ジPEG−NESPの混合物(〜80%
/20%)を調製した。
との反応は、pH4〜6、最適にはpH5.2で行うことができる。反応混合物
中のNESPの濃度は、50mMの酢酸ナトリウム中に4mg/mlであった。
使用したモル過剰のPEGアルデヒドは5〜20倍であり、シアノ水素化ホウ素
ナトリウムを最終濃度15mMまで加えた。この反応物を周囲温度で1時間、次
いで5℃で18時間攪拌した。反応の終了時に、混合物を5mS/cm未満の導
電率まで希釈し、pHを7.0まで上昇させ、Q Sepharose HPカ
ラム(Pharmacia)上に混合物を載せた。50mM NaCl〜200
mM NaClの直線勾配を使用して生成物をカラムから溶離させ、10mMの
ビス−トリス−プロパン、pH7.0中において緩衝剤で処理した。この精製に
より、NESPに結合したPEG分子の数に基づいて、化学種を分離することが
できる。
er Polymers)との反応は、50mMのBicine緩衝液中におい
て2〜4mg/mlのNESP濃度、pH8.0で行った。NESPの緩衝溶液
を、10〜20モル当量のPEGに加えた。この反応物を周囲温度で1時間攪拌
した。反応の終了時に、混合物を5mS/cm未満の導電率まで希釈し、pHを
7.0まで上昇させ、QHPカラム(Pharmacia)上にサンプルを載せ
た。50mM NaCl〜200mM NaClの直線勾配で生成物をカラムか
ら溶離させ、10mMのビス−トリス−プロパン、pH7.0中において緩衝剤
で処理した。
SP(NHS)および20kDのモノ/ジPEG−NESP(アルデヒド)の混
合物(〜80%/20%)を、in vivoでのバイオアッセイでマウスにお
いて試験した。このマウスのバイオアッセイでは、正常なマウスにおいてNES
PまたはPEG−NESPの1回の投与に応答するエリスロポエチンのモニター
としての、網状赤血球、赤血球の前駆体、およびヘモグロビンを測定する。具体
的には、このバイオアッセイでは、メスのBDF1マウスにおける100μg/
kgの皮下への大量注射の結果生じる、増大したヘモグロビンおよび網状赤血球
の応答の強度および持続期間を測定する。このアッセイの結果を図4中に示し、
この実験の結果によって、等用量のNESP単独と比べて、PEG−NESP複
合体からのヘモグロビン応答が大幅に増大し持続することが示された。
NESP複合体の形態に対する影響を実証する。
する化学物質を使用して、5kD、20kDおよび30kDの線状ポリマー、お
よび10kD、20kDおよび40kDの分枝型ポリマーから、さまざまなPE
G−NESP複合体を合成した。これらの反応物から、モノ置換およびジ置換P
EG−NESPの調製物をクロマトグラフィによって単離し、マウスのバイオア
ッセイにおいて長時間作用性のエリスロポエチンについて試験した。
との反応は、4mg/mlのNESPの濃度で行い、20mMのNaOAc、p
H5.0中ではPEGが25倍モル過剰であり、シアノ水素化ホウ素ナトリウム
を最終濃度20mMまで加えた。この反応物を4℃で一晩攪拌し、20mMトリ
ス、pH7.2で4倍希釈し、NaOHでpHを7.4に調整した。次いで希釈
した反応混合物を、5mlのHiTrap Q Sepharose HPカラ
ム(Pharmacia)上に載せた。PEG化NESPのイソ形を、20mM
トリス、pH7.2中で0〜150mMのNaCl勾配を用いて溶離することに
より分解した。
s)との反応は、4mg/mlのNESPの濃度で行い、50mMのBicin
e緩衝液、pH8中ではPEGが5〜7倍モル過剰であった。この反応物を4℃
で一晩攪拌し、20mMトリス、pH7.2で4倍希釈し、NaOHでpHを7
.4に調整した。次いで希釈した反応混合物を、5mlのHiTrap Q S
epharose HPカラム(Pharmacia)上に載せた。PEG化N
ESPのイソ形を、20mMトリス、pH7.2中で0〜150mMのNaCl
勾配を用いて溶離することにより分解した(図5〜7を参照のこと)。 これらのプロセススキームを、それぞれの5kD、20kDおよび30kDの線
状ポリマー、および10kD、20kDおよび40kDの分枝型PEG−NHS
エステルについて使用した。さまざまな複合体を以下の表1に記載する。
00μg/kgの皮下への1回の大量注射後の、網状赤血球およびヘモグロビン
測定における変化によって測定した長時間作用性のエリスロポエチン活性につい
て、マウスのin vivoでのバイオアッセイにおいて試験した。線状および
分枝型ポリマーシリーズからのそれぞれのモノ置換PEG−NESP複合体は、
有意で同等なエリスロポエチン効果の持続を示した(図8および9を参照のこと
)。20kDおよび30kDのPEGポリマーからのジ置換PEG−NESP複
合体は非常に活性が低かったが、意外なことに5kDのジ置換PEG−NESP
複合体は、モノ置換の相当物と等しい活性を示した。モノ置換、分枝型PEG−
NESP複合体はすべて、類似のモノ置換線状PEG−NESP複合体と比べて
、より長期の活性を示した。
して、さまざまなPEG−NESP複合体によるエリスロポエチン刺激の時間が
長くなることを示す。
3つの異なる濃度で調べた、3つのPEG−NESP複合体:20kDのモノP
EG−NESP、5kDのポリPEG−NESP混合物、および30kDのモノ
PEG−NESPの効率を記載する。
次に残りの7日間、マウスを事前に処理した。3回の10日間サイクルの後、3
0μg/kg、10μg/kgまたは3μg/kgの20kDのモノPEG−N
ESP、30kDのモノPEG−NESPまたは5kDのポリPEG−NESP
複合体の1回の大量注射をマウスに行い、30μg/kgのNESP単独の対照
と比較した。時間の関数として、それぞれの薬剤の1回の投与に応じて、網状赤
血球およびヘモグロビンレベルを観察した(図10〜15を参照のこと)。
量が3倍まで減少しエリスロポエチンの半減期が大幅に増大するという予期せぬ
利点が実証され、したがってこれらの結果によって、PEG−NESP複合体に
対する網状赤血球およびヘモグロビン応答の程度および持続時間についての、明
らかな用量依存性が実証される。いくつかの場合では、30kDのモノPEG−
NESP複合体は、20kDのモノPEG−NESPよりもわずかに効率が良い
5kDのポリPEG−NESP複合体よりもわずかに効率が良いようであり、こ
のことは、30kDのモノPEG−NESP複合体が好ましい形態である可能性
があることを示唆する。
オアッセイにおいて評価して、そのエリスロポエチンポテンシャルおよび持続時
間を比較および対比した。試験した3つの化合物は、30kDのPEG−NHS
エステルとのアシル化によって誘導された30kDのモノPEG−NESP、2
0kDのPEG−アルデヒドとの還元型アルキル化によって誘導された20kD
のモノPEG−NESP、および5kDのPEG−アルデヒドとの還元型アルキ
ル化によって誘導された5kDのポリPEG−NESP混合物であった。それぞ
れのPEG−NESP複合体を、30μg/kg、10μg/kgまたは3μg
/kgの皮下用量で、1つのボーラスとして試験した。非修飾型NESPを、1
回の大量注射において30μg/kgでコントロールとして使用した。エリスロ
ポエチンの応答および持続時間を、網状赤血球数またはヘモグロビン濃度の関数
として(図16〜21を参照のこと)、時間の関数として観察した。これらのデ
ータによって、3つのPEG−NESP形はすべて、強いエリスロポエチン応答
および大幅な用量の減少を誘導することができることが示される。さらにこれら
のPEG−NESP複合体は、非修飾型NESPと比べてより持続的な効能を示
す。
ion No.US94/02957に従って調製することができる。
Cクロマトグラフィ(SEC)を使用しても特徴付けた。SECカラムは、10
0mM NaHPO4、10%エタノール、150mM NaCl、pH6.9
を使用して生成物を溶離する、Tosohaas TSK 3000 SWxl
(5ミクロン、7.8mm×30cm)であった。代表的なクロマトグラフを図
22に示す。
よび変更形態を思い浮かべるであろうことは理解される。したがって添付の特許
請求の範囲は、特許請求する本発明の範囲内にある、このような均等な変形形態
すべてを含むことを意図している。
n vivoでの活性データを示すグラフである。
応答する、高いヘモグロビン(HGB)レベルの持続を示すグラフである。
応答する、高い網状赤血球レベルの持続を示すグラフである。
応答する、高いヘモグロビンレベルの持続を示すグラフである。
でのクロマトグラムを示す図である。
ムでのクロマトグラムを示す図である。
ムでのクロマトグラムを示す図である
g、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、および5k
DのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射した後の、貧
血マウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/kg、および
5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg注射した後
の、貧血マウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/kg、5kD
のポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、および非修飾型
NESP(○)を30μg/kg注射した後の、貧血マウスの網状赤血球の応答
を示すグラフである。
g、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、および5k
DのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射した後の、貧
血マウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/kg、および
5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg注射した後
の、貧血マウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/kg、5kD
のポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、および非修飾型
NESP(○)を30μg/kg注射した後の、貧血マウスのヘモグロビンの応
答を示すグラフである。
g、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、および5k
DのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射した後の、正
常なマウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/kg、および
5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg注射した後
の、正常なマウスの網状赤血球の応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/kg、5kD
のポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、および非修飾型
NESP(○)を30μg/kg注射した後の、正常なマウスの網状赤血球の応
答を示すグラフである。
g、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を3μg/kg、および5k
DのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を3μg/kg注射した後の、正
常なマウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を10μg/kg、および
5kDのポリPEG−NESP複合体混合物(●)を10μg/kg注射した後
の、正常なマウスのヘモグロビンの応答を示すグラフである。
kg、20kDのモノPEG−NESP複合体(■)を30μg/kg、5kD
のポリPEG−NESP複合体混合物(●)を30μg/kg、および非修飾型
NESP(○)を30μg/kg注射した後の、正常なマウスのヘモグロビンの
応答を示すグラフである。
- -)、および30kDのモノPEG−NESP(…)の、サイズ排除HPLC
クロマトグラムを示す図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 薬剤として許容される希釈剤、担体またはアジュバント中に
場合によっては存在する、化学的に修飾されたNESPの実質的に均質な調製物
。 - 【請求項2】 前記NESPがデキストラン、ポリ−(N−ビニルピウロリ
ドン)、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールホモポリマー、ポリプ
ロピレンオキシド/エチレンオキシドコポリマー、ポリオキシエチル化ポリオー
ルおよびポリビニルアルコールからなる群から選択される化学物質で化学的に修
飾されている請求項1に記載の調製物。 - 【請求項3】 前記NESPまたはその類似体がポリエチレングリコールで
化学的に修飾されている請求項2に記載の調製物。 - 【請求項4】 前記ポリエチレングリコールが約2kDと100kDの間の
分子量を有する請求項3に記載の調製物。 - 【請求項5】 前記ポリエチレングリコールが約5kDと30kDの間の分
子量を有する請求項4に記載の調製物。 - 【請求項6】 前記調製物がモノポリエチレングリコール化NESPとポリ
ポリエチレングリコール化NESPの混合集団からなる請求項1に記載の調製物
。 - 【請求項7】 前記調製物が少なくとも95%のN末端モノポリエチレング
リコール化NESPおよび多くとも5%の非ポリエチレングリコール化NESP
からなる請求項1に記載の調製物。 - 【請求項8】 前記NESPが配列番号1において同定される配列を有する
請求項1に記載の調製物。 - 【請求項9】 (a)モノポリエチレングリコール化NESPの実質的に均
質な調製物であって、前記モノポリエチレングリコール化NESPが、そのN末
端のみでNESP部分に結合したポリエチレングリコール部分からなる調製物、 (b)5%未満の非ポリエチレングリコール化NESP分子、および (c)薬剤として許容される希釈剤、アジュバントまたは担体 を含む薬剤組成物。 - 【請求項10】 (a)モノポリエチレングリコール化NESPの実質的に
均質な調製物であって、前記モノポリエチレングリコール化NESPが、前記N
ESPの炭水化物鎖中で生成されたアルデヒドを介してNESP部分に結合した
ポリエチレングリコール部分からなる調製物、 (b)5%未満の非ポリエチレングリコール化NESP分子、および (c)薬剤として許容される希釈剤、アジュバントまたは担体を含む薬剤組成
物。 - 【請求項11】 (a)モノポリエチレングリコール化NESPの実質的に
均質な調製物であって、前記モノポリエチレングリコール化NESPが、メトキ
シ−ポリエチレングリコール−NHS化学物質を使用してNESP部分に結合し
たポリエチレングリコール部分からなる調製物、 (b)5%未満の非ポリエチレングリコール化NESP分子、および (c)薬剤として許容される希釈剤、アジュバントまたは担体 を含む薬剤組成物。 - 【請求項12】 (a)ポリエチレングリコール化NESPの実質的に均質
な調製物であって、前記ポリエチレングリコール化NESPが、モノポリエチレ
ングリコール化NESPとポリポリエチレングリコール化NESPの混合集団を
含む調製物、 (b)5%未満の非ポリエチレングリコール化NESP分子、および (c)薬剤として許容される希釈剤、アジュバントまたは担体を含む薬剤組成
物。 - 【請求項13】 造血障害を治療するための方法であって、治療的に有効な
用量の請求項1に記載の調製物を投与することを含む方法。
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