JP4266028B2 - エリスロポエチン受容体に結合する新規ペプチド - Google Patents
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Description
2003年5月12日に共に出願された米国仮出願第60/469,993号および第60/470,244号に優先権を主張する。これらの優先権出願の内容はその全体が本開示に参照して取り込まれる。
本発明は、エリスロポエチン受容体(EPO-R)のアゴニストであるペプチド化合物に関する。本発明はまた、そのようなペプチド化合物を用いた、不十分なまたは障害のある赤血球細胞産生に伴う疾患を治療するための治療方法に関する。本発明のペプチド化合物を含有する医薬組成物もまた提供される。
本発明は新規ペプチド化合物を提供し、これは劇的に効力と活性を増強させるEPO-Rアゴニストである。これらのペプチド化合物はアミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLRK(配列番号:1)を有するペプチドモノマーのホモダイマー、またはアミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)K(配列番号:2)を有するペプチドモノマーのホモダイマー、アミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)(配列番号:3)を有するペプチドモノマーのホモダイマーであり;ここでそれぞれのアミノ酸は標準的な一文字略記で示されており、「(AcG)」はN-アセチルグリシン、「(1-nal)」は1-ナフチルアラニン、および「(MeG)」はサルコシンとしても知られているN-メチルグリシンである。ペプチドダイマーのそれぞれのペプチドモノマーはモノマーのシステイン残基の間に分子内ジスルフィド結合を含む。
-C1O-CH2-X-CH2-C2O-
として示すことができ、ここで、XはNCO-(CH2)2-N1H-;リンカーのC1は第一のペプチドモノマーのC-末端リジン残基のε-アミノ基とアミド結合を形成し;リンカーのC2は第二のペプチドモノマーのC-末端リジン残基のε-アミノ基とアミド結合を形成し;XのN1はカルバメート結合またはアミド結合を介して、活性化されたポリエチレングリコール(PEG)部分へ結合し、該PEGは約20,000〜約40,000ダルトンの分子量を有する(用語「約」はPEGの調製品において、ある分子は記載の分子量よりも大きく、ある分子は記載の分子量よりも小さいことを示す)。
定義
ペプチド類のアミノ酸残基は以下のように略記する:フェニルアラニンはPheまたはF;ロイシンはLeuまたはL;イソロイシンはIleまたはI;メチオニンはMetまたはM;バリンはValまたはV;セリンはSerまたはS;プロリンはProまたはP;スレオニンはThrまたはT;アラニンはAlaまたはA;チロシンはTyrまたはY;ヒスチジンはHisまたはH;グルタミンはGlnまたはQ;アスパラギンはAsnまたはN;リジンはLysまたはK;アスパラギン酸はAspまたはD;グルタミン酸はGluまたはE;システインはCysまたはC;トリプトファンはTrpまたはW;アルギニンはArgまたはR;およびグリシンはGlyまたはG。ペプチド類の非通常アミノ酸は以下のように略記する:1-ナフチルアラニンは1-nalまたはNp;N-メチルグリシン(サルコシンとしても知られる)はMeGまたはSc;およびアセチル化グリシン(N-アセチルグリシン)はAcG。
本発明は、劇的に効力及び活性を増強させるEPO-Rアゴニストである新規ペプチド化合物を提供する。これらのペプチド化合物は、アミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLRK(配列番号:1)を有するペプチドモノマーのホモダイマー、またはアミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)K(配列番号:2)を有するペプチドモノマーのホモダイマーであり;ここでそれぞれのアミノ酸は標準的な一文字略記で示されており、「(AcG)」はN-アセチルグリシン、「(1-nal)」は1-ナフチルアラニン、および「(MeG)」はサルコシンとしても知られているN-メチルグリシンである。ペプチドダイマーのそれぞれのそれぞれのペプチドモノマーは、モノマーのシステイン残基の間に分子内ジスルフィド結合を含む。そのようなモノマーは模式的に以下のように表される:
ペプチド合成
本発明のペプチドは、当業者に既知の古典的な方法により調製することができる。これらの標準的な方法としては、排他的固相合成、部分的固相合成法、断片縮合、古典的な溶液法、および組換えDNA技術をあげることができる[例えば、Merrifield J. Am. Chem. Soc. 1963 85: 2149参照]。
本発明のペプチド化合物のアミノ末端および/またはカルボキシ末端を修飾して発明の別の化合物を製造することもできる。例えば、アミノ末端を酢酸、またはα-クロロ酢酸、α-ブロモ酢酸もしくはα-ヨード酢酸などのそのハロゲン化誘導体を用いてアセチル化できる。
本発明の化合物は、二つの分子内ジスルフィド結合を含む。そのようなジスルフィド結合はそれぞれのペプチドモノマーのシステイン残基の酸化により形成される。
ペプチドモノマーは分枝のある3級アミドリンカー部分によってダイマー化することができる。一態様において、リンカーはペプチド合成の間にペプチドに組み込まれる。例えば、リンカーLk部分が、ペプチド合成のための開始部位として作用できる二つの官能基と、一つまたはそれ以上の他の分子部分に結合できる、一つまたはそれ以上の他の官能基(例えば、カルボキシル基またはアミノ基)を含む場合、リンカーを固体支持体に結合し得る。その後、二つのペプチドモノマーは、固相合成法の変法で、リンカーLk部分の二つの反応性窒素基に直接合成される。
ペプチドモノマーはリジンリンカーLk部分によりダイマー化できる。一態様において、リジンリンカーはペプチド合成の間にペプチドに取り込まれる。例えば、リジンリンカーLk部分が、ペプチド合成のための開始部位として作用できる二つの官能基と他の分子部分に結合できる第三の官能基(例えば、カルボキシル基またはアミノ基)を含む場合、リンカーは固体支持体に結合できる。その後、二つのペプチドモノマーは、固相合成法の変法で、リジンリンカーLk部分の二つの反応性窒素基上に直接合成される。
本発明のペプチド化合物はさらに、スペーサー部分を含有する。一態様において、スペーサーはペプチド合成の間にペプチドに取り込まれる。例えば、スペーサーが遊離アミノ基と別の分子部分へ結合させる第二の官能基(例えば、カルボキシル基またはアミノ基)を含む場合、スペーサーは固体支持体に結合される。
近年、水溶性ポリマー、例えばポリエチレングリコール(PEG)が、治療および診断上重要なペプチドの共有結合による改変に用いられてきている。そのようなポリマーの結合は、生物学的活性を高め、血液循環時間を延長し、免疫原性を減少し、水溶性を増加し、プロテアーゼ消化への耐性を高めると考えられている。例えば、治療用タンパク質、例えばインターロイキン類(Knaufら、(1988) J. Biol. Chem.、263;15,064;Tsutsumiら、(1995) J. Controlled Release、33;447)、インターフェロン類(Kitaら、(1990) Drug Des. Delivery、6:157)、カタラーゼ(Abuchowskiら、(1977) J. Biol. Chem.、252: 582)、スーパーオキシド ディスムターゼ(Beauchampら、(1983) Anal. Biochem.、131:25)、およびアデノシンデアミナーゼ(Chenら、(1981) Biochim. Biophy. Acta、660:293)へのPEGの共有結合は、生体内での半減期を延長し、および/またはその免疫原性および抗原性を減少させることが報告されている。
インビトロ機能アッセイ
インビトロ競合結合アッセイは、試験ペプチドのEPO-Rへの結合に対するEPOとの競合能を定量する。例えば(例えば、米国特許第5,773,569号に記載されているように)、ヒトEPO-Rの細胞外ドメイン(EPO結合タンパク質、EBP)は、大腸菌で組換えにより製造し、組換えタンパク質を固体支持体、例えばミクロタイターディッシュまたは合成ビーズに結合させることができる[例えば、ピアスケミカル社(イリノイ州ロックフォード)のスルホリンクビーズ(Sulfolink beads)]。その後、固定化EBPを標識組換えEPOと、または標識組換えEPOおよび試験ペプチドとインキュベートする。試験ペプチドの連続希釈液をそのような実験に用いる。試験ペプチドを添加しないアッセイの点をEBPへのEPOの全結合と定義する。試験ペプチドを含む反応について、結合EPO量を定量し、対照(合計=100%)の結合に対する割合として表す。これらの値をペプチド濃度に対してプロットする。IC50値は、EPOのEBPに対する結合を50%に減少する(すなわち、EPO結合の50%阻害)試験ペプチド濃度として定義される。
試験ペプチドの効力を評価するために用いることができる一つのインビボ機能アッセイは、真性赤血球増加症で、超低酸素症のマウスのバイオアッセイである。このアッセイのために、マウスは数日間、交互に起こる調節サイクルを受ける。このサイクルにおいて、マウスは低圧条件と雰囲気圧条件の間を交互に繰り返される。その後、マウスを、試験試料の投与の2-3日前に雰囲気圧に維持される。試験ペプチド試料または陽性対照マウスではEPO標品を馴化マウスに皮下注射する。放射標識した鉄(例えばFe59)を2日後に投与し、放射標識した鉄の投与後2日間、血液をサンプリングする。次に、ヘマトクリットと放射活性測定を、各血液試料について標準技術により決定する。活性のある試験ペプチドを注射したマウスの血液試料は、試験ペプチドまたはEPOで処理されなかったマウスよりも高い放射活性を示すであろう(赤血球ヘモグロビンによるFe59の結合ため)。
%RETIC(修正)= %RETIC(測定) X (Hematocrit個体/Hematocrit正常)
活性のある試験化合物は、試験ペプチドまたはEPOで処理されなかったマウスに比べ、増加した%RETIC(修正)値を示すであろう。
本発明のペプチド化合物は、EPOの生産、およびEPO-RへのEPOの結合に影響し、あるいは影響されると考えられる多くの因子(例えば、EPO/EPO-Rシグナル伝達/受容体活性化のメカニズム)の評価を含む、EPOの生物学的役割を理解するためのツールとして、インビトロで有益である。本ペプチドはまた、EPO-Rに結合する他の化合物の開発において有益である。その理由は、本化合物が、その開発を容易にする重要な構造活性相関情報を提供するからである。
本発明の別の局面では、上記EPO-Rアゴニストペプチド化合物の医薬組成物が提供される。そのような組成物の投与により軽減される、または調節される症状には上記のようなものがあげられる。そのような医薬組成物は、経口、非経口(筋肉内、腹腔内、静脈内(IV)または皮下注射)、経皮(受身的に、またはイオントフォレーゼもしくはエレクトロポレーションを用いた)、経粘膜(経鼻、経膣、経直腸または舌下)投与経路による、または生物侵食挿入を用いた投与のためのもので、それぞれの投与経路に適した剤形に製剤される。一般に、薬学的に許容されうる希釈剤、防腐剤、溶解剤、乳化剤、助剤および/またはキャリアとともに、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドまたは誘導体産物の有効量を含有する医薬組成物が本発明に包含される。そのような組成物には、各種緩衝液内容物(例えば、Tris-HCl、酢酸塩、リン酸塩)、pH、およびイオン強度の希釈剤;界面活性剤および溶解剤(例えば、Tween 20、Tween 80、Poysorbate 80)、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、メタ重亜硫酸ナトリウム)、防腐剤(例えば、チメロサール、ベンジルアルコール)および充填物質(例えば、ラクトース、マンニトール)等の添加剤;ポリ乳酸、ポリグリコール酸等の重合化合物の微粒子調剤、またはリポソームへの物質の取り込みが含まれる。ヒアルロン酸もまた用いることができる。そのような組成物は、本タンパク質および誘導体の物理的状態、安定性、インビボの放出速度およびインビボのクリアランスに影響する。例えば、ここに参照して取り込まれる、レミントンの薬剤科学、第18版(1990、マック・パブリッシング・カンパニー、18042、ペンシルベニア州イーストン)、1435-1712ページを参照とする)。組成物は液体の形状で、あるいは乾燥粉末(例えば、凍結乾燥)の形状で調製される。
ここでの使用を意図しているのは経口固体剤形であり、これは、ここに参照して取り込まれる、レミントンの薬剤科学、第18版(1990、マック・パブリッシング・カンパニー、18042、ペンシルベニア州イーストン)、第89章に記載されている。固体剤形には、錠剤、カプセル、丸薬、トローチまたはトローチ剤、カプセル、小球、粉末または顆粒が含まれる。リポソームによるカプセル封入またはタンパク質様体によるカプセル封入が本組成物を製剤するために用いられる(例えば、米国特許第4,925,673号に報告されたタンパク質様ミクロスフェア)。リポソーム・カプセル封入体が用いられ、リポソームは各種ポリマーから誘導される(例えば、米国特許第5,013,556号)。治療のために可能な固体剤形の記載は、ここに参照して取り込まれる、現代薬剤学(Modern Pharmaceutics)、G.S.BankerとC.T.Rhodes編、第10章(1979)のMarshall, K.によりなされている。一般に、製剤にはEPO-Rアゴニストペプチド(またはその化学修飾体)および、胃の環境から保護し、腸において生物活性物質を放出するために不活性成分を含有する。
本発明による非経口投与のための製剤には、滅菌した水性または非水性の溶液類、懸濁剤または乳化剤が含まれる。非水性溶媒またはビヒクルの例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油、例えばオリーブ油およびコーン油、ゼラチン、およびエチルオレアート等の注射可能な有機エステルである。そのような剤形はまた、防腐剤、湿潤剤、乳化剤および分散剤等の助剤を含み得る。それらは例えば、細菌保持フィルターを通した濾過により、組成物に滅菌した剤を取り込むことにより、組成物を放射線照射することにより、あるいは組成物を加熱することにより滅菌できる。それらはまた、使用直前に滅菌水または他の滅菌した注射溶剤を用いて製造することができる。
直腸または膣投与のための組成物は好ましくは、有効成分に加え、カカオバターまたは坐剤ロウ等の賦形剤を含む坐剤である。経鼻または舌下投与のための組成物もまた、当業者に周知の標準的な賦形剤を用いて調製される。
EPO-Rアゴニストペプチド(またはその誘導体)の肺送達も本発明において意図される。ペプチド(または誘導体)は吸入の間に哺乳動物の肺に送達され、肺上皮層から血流へ行き来する[例えば、Adjeiら(1990)Pharmaceutical Research 7: 565-569 ; Adjeiら(1990)Int. J. Pharmaceutics 63: 135-144(酢酸ロイプロリド);Braquetら(1989)J. Cardiovascular Pharmacology 13(sup5): 143-146(エンドセリン-1); Hubbardら(1989)Annals of Internal Medicine, Vol.III, pp. 206-212(α1-アンチトリプシン);Smithら(1989)J. Clin. Invest. 84: 1145-1146(α-l-プロテイナーゼ); Osweinら(1990)「タンパク質のエアゾール化("Aerosolization of Proteins")」、肺薬剤送達に関するシンポジウムIIの紀要(Proceedings of Symposium on Respiratory Drug Delivery II)コロラド州キーストーン(組換えヒト成長ホルモン);Debsら(1988)J. Immunol.140: 3482-3488(インターフェロン-γおよび腫瘍壊死因子α);およびPlatzらの米国特許第5,284,656号(顆粒球コロニー刺激因子)を参照]。全身的効果のための肺への薬剤送達の方法および組成物については、Wongらの米国特許第5,451,569号に記載されている。
EPO-Rアゴニストペプチド(または誘導体)の経鼻送達もまた意図される。経鼻送達は、鼻への治療薬の投与後、肺への薬剤の堆積の必要なしに、ペプチドを直接血流に入れるものである。経鼻送達用製剤にはデキストランまたはシクロデキストランを用いた製剤が含まれる。
全てのペプチド化合物について、さらに研究するために、各種患者の各種症状の治療のための適切な用量レベルに関する情報が明らかとなり、当業者は、レシピエントの治療の状況、年齢、および一般的な健康を考慮し、適正な投与を確定できる。選択された用量は所望の治療効果、投与経路および所望の治療期間に依存する。一般的には、1日体重1 kg当り0.001〜10 mgの用量レベルが哺乳動物に投与される。一般的には、静脈内注射または輸液のため、用量を減らしてもよい。投薬の計画は循環半減期および用いられる製剤に依存して変化し得る。
本発明を以下の実施例により記載する。しかし、これらの用途および明細書のいずれかの他の実施例は単なる例示であり、本発明または例示の範囲と意味を限定するものではない。同様に、本発明は明細書に記載されるいかなる特定の好ましい態様に限定されない。実際、発明の多くの修飾や改変は本明細書を読むことで当業者には明らかであり、その精神と範囲から離れることなくなされるものである。本発明はそれゆえ、請求項が与えられているのと等しい全範囲に限定されると同時に、添付の請求項によってのみ限定されるべきである。
工程1−Cbz-TAPの合成:市販のジアミン(アルドリッチ・ケミカル社の「TAP」)(10 g、67.47 mmol)を無水DCM(100 ml)に含む溶液を0℃に冷却した。ベンジルクロロホルメート(4.82 ml、33.7 mmol)の無水DCM(50 ml)溶液をゆっくりと滴下ロートにより、6-7時間をかけて、反応混合液の温度をずっと0℃に維持しながら添加し、その後室温(〜25℃)に暖めた。さらに16時間後、DCMを真空除去し、残渣を3N HClとエーテルに分配した。水層を集め50%NaOH水溶液を用いてpH 8-9に中和し、酢酸エチルで抽出した。酢酸エチル層を無水Na2SO4で乾燥し、真空濃縮し、モノ-Cbz-TAPの粗産物(5 g、約50%の収量)を得た。この化合物をさらに精製することなしに次の反応に使用した。
カルバメート結合を介したPEG化:ペプチドダイマーを、1.5等量(moleをベースとする)の活性化PEG類(NOFコーポレーション(日本)のmPEG-NPC)と乾燥DMF中で混合し、透明な溶液を得た。5分後、4等量のDIEAを上記溶液に加えた。混合液を周囲温度で14時間撹拌し、C18逆相HPLCで精製した。PEG化ペプチドの構造をMALDI質量分析法により確認した。精製ペプチドはまた、以下に概略するように、陽イオン交換クロマトグラフィによる精製にかけた。
工程1−(Cbz)2-Lysの合成:リジンを標準条件下でベンジルクロロホルメートの溶液と反応させ、Cbz基をもつその二つのアミノ基で保護されているリジンを得る。
工程9−イオン交換精製:PEG化ペプチドダイマーをその後実施例1の工程11に記載したように精製する。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するために有用な各種のインビトロアッセイを記載する。これらのアッセイの結果は、本発明の新規ペプチドはEPO-Rに結合し、EPO-Rシグナル伝達を活性化することを示している。その上、これらのアッセイの結果は、新規ペプチド組成物が、以前記載されたEPO擬似ペプチドに比べて、EPO-R結合親和性および生物学的活性において驚くべき増加を示すことを示すものである。
これらのインビトロ活性アッセイの結果を表2に要約する。
このアッセイは、マウス前B細胞株由来レポーター細胞であるBaf3/EpoR/GCSFR fos/luxに基づくものである。このレポーター細胞株は、ヒトEPO受容体の細胞外部分からヒトGCSF受容体の細胞内部分までを含有するキメラ受容体を発現する。この細胞株にはさらに、fosプロモーターによって駆動するルシフェラーゼ・レポーター遺伝子構築物がトランスフェクトされる。エリスロポエチン試薬の添加によるキメラ受容体の活性化は、ルシフェラーゼ・レポーター遺伝子の発現、およびそれゆえ、ルシフェラーゼの基質であるルシフェリンの添加により光の産生をもたらす。ゆえに、そのような細胞におけるEPO-R活性化のレベルをルシフェラーゼ活性の測定により定量することができる。
このアッセイは、ヒトEPO-Rを発現するようにトランスフェクトされた、マウス前B細胞株であるBaf3に基づくものである。得られた細胞株BaF3/Gal4/Elk/EPORの増殖は、EPO-R活性に依存する。細胞増殖の程度は、MTTを用いて定量する。ここで、MTTアッセイのシグナルは生細胞数に比例する。
競合結合の計算は、光シグナルが二つのビーズ:ビオチン化EPO-R結合ペプチドトレーサーを有するストレプトアビジンのドナービーズと、EPO-Rを結合するアクセプタービーズとの近接作用の結果として生ずるアッセイを用いてなされる。光は、非放射性エネルギー伝達により、一重項酸素が照明の際に第一のビーズから放出され、放出された一重項酸素と接触することで、第二のビーズが発光する間に生じる。これらのビーズのセットは市販されている(パッカード)。ビーズの近接はEPO-R結合ペプチドトレーサーのEPO-Rへの結合により生じる。EPO-Rへの結合に対して、EPO-R結合ペプチドトレーサーと競合する試験ペプチドは、この結合を阻害し、発光を減少させる。
EPO-Rのシグナル伝達は骨髄幹細胞の分化を赤血球細胞前駆体が増殖する方向へ刺激する。このアッセイは、初期ヒト骨髄多分化能幹細胞からの赤血球細胞前駆体の増殖と分化を刺激する試験ペプチドの能力を測定するものである。
別の手段として、放射性リガンド競合結合アッセイもまた、本発明のペプチドのIC50値を測定するのに用いることができる。このアッセイは125I-EPOのEPOrへの結合を測定する。アッセイは以下の例示プロトコールに従って実施される:
A. 材料
ヒトIgG1のFc部分と融合した組換えEPOr細胞外ドメインの凍結乾燥品50 μgの1バイアルを1 mLのアッセイ緩衝液で再生する。アッセイに用いる受容体の正確な量を決定するために、この受容体標品の連続希釈液100 μLを200 μLで約20,000 cpmのヨード化組換えヒトエリスロポエチン(125I-EPO)とともに12x75 mmポリプロピレン試験管中で合わせる。チューブにフタをし、4℃で一晩LabQuakeロータリーシェーカー上で緩やかに混合する。
AF37702のIC50を決定するために、ペプチドの連続希釈液100 μLを100 μLの組換えエリスロポエチン受容体(100 pg/チューブ)とともに12x75 mmポリプロピレン試験管中で合わせる。その後、100 μLのヨード化組換えヒトエリスロポエチン(125I-EPO)をそれぞれのチューブに添加し、チューブにフタをして、4℃で一晩緩やかに混合する。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するのに有用な、各種のインビボアッセイを記載する。EPO-Rアゴニストペプチドダイマーは実施例1または実施例2に提供される方法に従って調製される。これらのペプチドモノマーおよびダイマーのインビボ活性は、真性赤血球増加症で超低酸素症のマウスのバイオアッセイおよび網状赤血球アッセイを含む一連のアッセイを用いて評価される。これら二つのアッセイについて、以下にさらに詳細に記載する。
CotesとBangham(1961)Nature 191: 1065-1067に記載された方法を適合させた、真性赤血球増加症、超低酸素症マウスのバイオアッセイにおいて、試験ペプチドをインビボ活性について測定する。このアッセイは、試験ペプチドがEPO擬似体として機能できるか、すなわち、EPO-Rを活性化し、新しい赤血球細胞合成を誘導するかを試験するものである。赤血球合成は、合成した赤血球細胞のヘモグロビンへの放射標識した鉄の取り込みに基づいて定量できる。
正常なBDF1マウスに、EPO対照または試験ペプチドのいずれかを連続3日投与する(0.5 mL、皮下注射)。3日目に、マウスに鉄デキストラン(100 mg/ml)も投与する(0.1 mL、腹腔内注射)。5日目に、マウスをCO2によって麻酔し、心臓穿刺によって採血する。各血液試料の網状赤血球の割合(%)を、チアゾールオレンジ染色とフローサイトメーター分析(網状赤血球カウントプログラム)によって決定する。ヘマトクリット値は手動で決定する。網状赤血球の修正された割合は、次の式を使って決定する:
%RETIC(修正)= %RETIC(測定) X (Hematocrit個体/Hematocrit正常)
正常なCD1マウスに、EPO陽性対照、試験ペプチド、またはビヒクルを週4回静脈ボーラス注射により投与する。mg/kgで表される陽性対照と試験ペプチド投与の範囲は、製剤中の活性化合物濃度を変えることによって試験する。注射された容量は5 ml/kgである。ビヒクル対照群は12匹の動物であり、8匹の動物はそれぞれの残りの投与群である。毎日の生存能力と週1回の体重を記録する。
工程1−ペプチドモノマーの合成:ペプチドモノマーは、標準的なFmoc法により、ABI 431Aペプチド合成機上で、TG-RAM樹脂(0.18 mmol/g、Rapp Polymere社、ドイツ)を用いて合成する。アミド化カルボキシ末端を有するペプチドモノマーの合成に関して、完全に組み立てられたペプチドを、82.5% TFA、5% 水、6.25% アニソール、6.25% エタンジチオールを用いて樹脂から切断する。脱保護化産物を樹脂から濾過し、ジエチルエーテルで沈殿させる。乾燥後、産物を、0.1% トリフルオロ酢酸中アセトニトリル/水の濃度勾配を用いたC18逆相高速液体クロマトグラフィにより精製する。ペプチドの構造をエレクトロスプレイ質量分析により確認する。ペプチドをDMSO:水が1:1の溶液に1 mg/mlの濃度で溶解し、ジスルフィド形成を行う。産物を、0.1% トリフルオロ酢酸中アセトニトリル/水の濃度勾配を用いたC18逆相高速液体クロマトグラフィにより精製する。ペプチドモノマーは、以下のように示すことができる:
カルバメート結合を介したPEG化:ペプチドダイマーを等量(モルを基礎として)の活性化PEG類(NOF社(日本)製のmPEG-NPC)と乾燥DMF中で混合し、透明な溶液を得る。5分後、4等量のDIEAを上記溶液に加える。混合液を周囲温度で14時間撹拌し、C18逆相HPLCを用いて精製する。PEG化ペプチドの構造をMALDI質量で確認する。精製ペプチドはまた、以下に概略するように陽イオン交換クロマトグラフィによる精製にかけた。
アミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)K(配列番号:2)を有するペプチドモノマーのEPO-Rアゴニストペプチドホモダイマーを、工程1において、合成されるペプチドモノマーが(AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)Kであることを除いて、実施例1に記載されるように合成する。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するために有用な各種のインビトロアッセイを記載する。これらのアッセイの結果は、本発明の新規ペプチドはEPO-Rに結合し、EPO-Rシグナル伝達を活性化することを示している。さらに、これらのアッセイの結果は、新規ペプチド組成物が、以前記載されたEPO擬似ペプチドに比べて、EPO-R結合親和性および生物学的活性において驚くべき増加を示すことを示すものである。
このアッセイは、マウス前B細胞株由来レポーター細胞であるBaf3/EpoR/GCSFR fos/luxに基づくものである。このレポーター細胞株は、ヒトEPO受容体の細胞外部分からヒトGCSF受容体の細胞内部分までを含有するキメラ受容体を発現する。この細胞株にはさらに、fosプロモーターによって駆動するルシフェラーゼ・レポーター遺伝子構築物がトランスフェクトされる。エリスロポエチン試薬の添加によるキメラ受容体の活性化は、ルシフェラーゼ・レポーター遺伝子の発現、およびそれゆえ、ルシフェラーゼの基質であるルシフェリンの添加により光の産生をもたらす。ゆえに、そのような細胞におけるEPO-R活性化のレベルをルシフェラーゼ活性の測定により定量することができる。
このアッセイは、ヒトEPO-Rを発現するようにトランスフェクトされた、マウス前B細胞株であるBaf3に基づくものである。得られた細胞株BaF3/Gal4/Elk/EPORの増殖は、EPO-R活性に依存する。細胞増殖の程度は、MTTを用いて定量する。ここで、MTTアッセイのシグナルは生細胞数に比例する。
競合結合の計算は、光シグナルが二つのビーズ:ビオチン化EPO-R結合ペプチドトレーサーを有するストレプトアビジンのドナービーズと、EPO-Rを結合するアクセプタービーズとの近接作用の結果として生ずるアッセイを用いてなされる。光は、非放射性エネルギー伝達により、一重項酸素が照明の際に第一のビーズから放出され、放出された一重項酸素と接触することで、第二のビーズが発光する間に生じる。これらのビーズのセットは市販されている(パッカード)。ビーズの近接はEPO-R結合ペプチドトレーサーのEPO-Rへの結合により生じる。EPO-Rへの結合に対して、EPO-R結合ペプチドトレーサーと競合する試験ペプチドは、この結合を阻害し、発光を減少させる。
EPO-Rのシグナル伝達は骨髄幹細胞の分化を赤血球細胞前駆体が増殖する方向へ刺激する。このアッセイは、初期ヒト骨髄多分化能幹細胞からの赤血球細胞前駆体の増殖と分化を刺激する試験ペプチドの能力を測定するものである。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するのに有用な、各種のインビボアッセイを記載する。EPO-Rアゴニストペプチドモノマーおよびダイマーは実施例1に提供される方法に従って調製される。これらのペプチドモノマーおよびダイマーのインビボ活性は、真性赤血球増加症で超低酸素症のマウスのバイオアッセイおよび網状赤血球アッセイを含む一連のアッセイを用いて評価される。これら二つのアッセイについて、以下にさらに詳細に記載する。
CotesとBangham(1961)Nature 191: 1065-1067に記載された方法を適合させた、真性赤血球増加症、超低酸素症マウスのバイオアッセイにおいて、試験ペプチドをインビボ活性について測定する。このアッセイは、試験ペプチドがEPO擬似体として機能できるか、すなわち、EPO-Rを活性化し、新しい赤血球細胞合成を誘導するかを試験するものである。赤血球合成は、合成した赤血球細胞のヘモグロビンへの放射標識した鉄の取り込みに基づいて定量できる。
正常なBDF1マウスに、EPO対照または試験ペプチドのいずれかを連続3日投与する(0.5 mL、皮下注射)。3日目に、マウスに鉄デキストラン(100 mg/ml)も投与する(0.1 mL、腹腔内注射)。5日目に、マウスをCO2によって麻酔し、心臓穿刺によって採血する。各血液試料の網状赤血球の割合(%)を、チアゾールオレンジ染色とフローサイトメーター分析(網状赤血球カウントプログラム)によって決定する。ヘマトクリット値は手動で決定する。網状赤血球の修正された割合は、次の式を使って決定する:
%RETIC(修正)= %RETIC(測定) X (Hematocrit個体/Hematocrit正常)
正常なCD1マウスに、EPO陽性対照、試験ペプチド、またはビヒクルを週4回静脈ボーラス注射により投与する。mg/kgで表される陽性対照と試験ペプチド投与の範囲は、製剤中の活性化合物濃度を変えることによって試験する。注射された容量は5 ml/kgである。ビヒクル対照群は12匹の動物であり、8匹の動物はそれぞれの残りの投与群である。毎日の生存能力と週1回の体重を記録する。
工程1−ペプチドモノマーの合成:ペプチドモノマーは、標準的なFmoc法により、ABI 431Aペプチド合成機上で、TG-RAM樹脂(0.18 mmol/g、Rapp Polymere社、ドイツ)を用いて合成する。アミド化カルボキシ末端を有するペプチドモノマーの合成に関して、完全に組み立てられたペプチドを、82.5% TFA、5% 水、6.25% アニソール、6.25% エタンジチオールを用いて樹脂から切断する。脱保護化産物を樹脂から濾過し、ジエチルエーテルで沈殿させる。乾燥後、産物を、0.1% トリフルオロ酢酸中アセトニトリル/水の濃度勾配を用いたC18逆相高速液体クロマトグラフィにより精製する。ペプチドの構造をエレクトロスプレイ質量分析により確認する。ペプチドをDMSO:水が1:1の溶液に1 mg/mlの濃度で溶解し、ジスルフィド形成を行う。産物を、0.1% トリフルオロ酢酸中アセトニトリル/水の濃度勾配を用いたC18逆相高速液体クロマトグラフィにより精製する。ペプチドの構造をエレクトロスプレイ質量分析により確認する。ペプチドモノマーを、以下のように示すことができる:
(AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLRK-NH2
mPEG2-リジノール-NPC
市販のリジノールを過剰のmPEG2-NPCで処理し、MPEG2-リジノールを得る。このMPEG2-リジノールはNPCと反応し、mPEG2-リジノール-NPCを形成する。
この産物は例えば、ネクター・セラピューティクス(35806、アラバマ州ハンツビル ディスカバリードライブ 490)のモレキュラー・エンジニアリング・カタログ(2003)の商品番号2Z3X0T01として市販されている。
カルバメート結合を介したPEG化:
ペプチドダイマーとPEG類(mPEG2-リジノール-NPC)を1:2のモル比で乾燥DMF中に混合し、透明な溶液を得る。5分後、4等量のDIEAを上記溶液に加える。混合液を周囲温度で14時間撹拌し、C18逆相HPLCを用いて精製する。PEG化ペプチドの構造をMALDI質量で確認する。精製ペプチドはまた、以下に概略するように陽イオン交換クロマトグラフィによる精製にかけた。
ペプチドダイマーとPEG類(シェアウォーター社(米国)のmPEG2-Lys-NHS)を1:2のモル比で乾燥DMF中に混合し、透明な溶液を得る。5分後、10等量のDIEAを上記溶液に加える。混合液を周囲温度で2時間撹拌し、C18逆相HPLCを用いて精製する。PEG化ペプチドの構造をMALDI質量で確認する。精製ペプチドはまた、以下に概略するように陽イオン交換クロマトグラフィによる精製にかけた。
アミノ酸配列 (AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)K(配列番号:2)を有するペプチドモノマーのEPO-Rアゴニストペプチドホモダイマーを、工程1において、合成されるペプチドモノマーが(AcG)GLYACHMGPIT(1-nal)VCQPLR(MeG)Kであることを除いて、実施例1に記載されるように合成する。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するために有用な各種のインビトロアッセイを記載する。これらのアッセイの結果は、本発明の新規ペプチドはEPO-Rに結合し、EPO-Rシグナル伝達を活性化することを示している。さらに、これらのアッセイの結果は、新規ペプチド組成物が、以前記載されたEPO擬似ペプチドに比べて、EPO-R結合親和性および生物学的活性において驚くべき増加を示すことを示すものである。
このアッセイは、マウス前B細胞株由来レポーター細胞であるBaf3/EpoR/GCSFR fos/luxに基づくものである。このレポーター細胞株は、ヒトEPO受容体の細胞外部分からヒトGCSF受容体の細胞内部分までを含有するキメラ受容体を発現する。この細胞株にはさらに、fosプロモーターによって駆動するルシフェラーゼ・レポーター遺伝子構築物がトランスフェクトされる。エリスロポエチン試薬の添加によるキメラ受容体の活性化は、ルシフェラーゼ・レポーター遺伝子の発現、およびそれゆえ、ルシフェラーゼの基質であるルシフェリンの添加により光の産生をもたらす。ゆえに、そのような細胞におけるEPO-R活性化のレベルをルシフェラーゼ活性の測定により定量することができる。
このアッセイは、ヒトEPO-Rを発現するようにトランスフェクトされた、マウス前B細胞株であるBaf3に基づくものである。得られた細胞株BaF3/Gal4/Elk/EPORの増殖は、EPO-R活性に依存する。細胞増殖の程度は、MTTを用いて定量する。ここで、MTTアッセイのシグナルは生細胞数に比例する。
競合結合の計算は、光シグナルが二つのビーズ:ビオチン化EPO-R結合ペプチドトレーサーを有するストレプトアビジンのドナービーズと、EPO-Rを結合するアクセプタービーズとの近接作用の結果として生ずるアッセイを用いてなされる。光は、非放射性エネルギー伝達により、一重項酸素が照明の際に第一のビーズから放出され、放出された一重項酸素と接触することで、第二のビーズが発光する間に生じる。これらのビーズのセットは市販されている(パッカード)。ビーズの近接はEPO-R結合ペプチドトレーサーのEPO-Rへの結合により生じる。EPO-Rへの結合に対して、EPO-R結合ペプチドトレーサーと競合する試験ペプチドは、この結合を阻害し、発光を減少させる。
EPO-Rのシグナル伝達は骨髄幹細胞の分化を赤血球細胞前駆体が増殖する方向へ刺激する。このアッセイは、初期ヒト骨髄多分化能幹細胞からの赤血球細胞前駆体の増殖と分化を刺激する試験ペプチドの能力を測定するものである。
本実施例は、本発明のEPO-Rアゴニストペプチドの活性および効力を評価するのに有用な、各種のインビボアッセイを記載する。EPO-Rアゴニストペプチドモノマーおよびダイマーは実施例1に提供される方法に従って調製される。これらのペプチドモノマーおよびダイマーのインビボ活性は、真性赤血球増加症で超低酸素症のマウスのバイオアッセイおよび網状赤血球アッセイを含む一連のアッセイを用いて評価される。これら二つのアッセイについて、以下にさらに詳細に記載する。
CotesとBangham(1961)Nature 191: 1065-1067に記載された方法を適合させた、真性赤血球増加症、超低酸素症マウスのバイオアッセイにおいて、試験ペプチドをインビボ活性について測定する。このアッセイは、試験ペプチドがEPO擬似体として機能できるか、すなわち、EPO-Rを活性化し、新しい赤血球細胞合成を誘導するかを試験するものである。赤血球合成は、合成した赤血球細胞のヘモグロビンへの放射標識した鉄の取り込みに基づいて定量できる。
正常なBDF1マウスに、EPO対照または試験ペプチドのいずれかを連続3日投与する(0.5 mL、皮下注射)。3日目に、マウスに鉄デキストラン(100 mg/ml)も投与する(0.1 mL、腹腔内注射)。5日目に、マウスをCO2によって麻酔し、心臓穿刺によって採血する。各血液試料の網状赤血球の割合(%)を、チアゾールオレンジ染色とフローサイトメーター分析(網状赤血球カウントプログラム)によって決定する。ヘマトクリット値は手動で決定する。網状赤血球の修正された割合は、次の式を使って決定する:
%RETIC(修正)= %RETIC(測定) X (Hematocrit個体/Hematocrit正常)
正常なCD1マウスに、EPO陽性対照、試験ペプチド、またはビヒクルを週4回静脈ボーラス注射により投与する。mg/kgで表される陽性対照と試験ペプチド投与の範囲は、製剤中の活性化合物濃度を変えることによって試験する。注射された容量は5 ml/kgである。ビヒクル対照群は12匹の動物であり、8匹の動物はそれぞれの残りの投与群である。毎日の生存能力と週1回の体重を記録する。
Claims (4)
- エリスロポエチン受容体(EPO-R)に結合し、活性化する化合物であって、
該化合物は、式:
ここで、(i) 該ペプチドダイマーのそれぞれのペプチドモノマーにおいて、それぞれのアミノ酸は標準の一文字略号により示され、AcGはN-アセチルグリシンおよび1-nalは1-ナフチルアラニンであり;
(ii) 該ペプチドダイマーのそれぞれのペプチドモノマーは、それぞれのモノマーの2個のシステイン(C)残基の間に分子内ジスルフィド結合を含み;
(iii) PEGは、合わせた分子量 10,000〜 30,000ダルトンを有する2個の直鎖状のポリエチレングリコール(PEG)部分を含有する;
前記化合物。 - それぞれのPEGが分子量 20,000ダルトンを有する、請求項1記載の化合物。
- 請求項1の化合物および薬学的に許容されうるキャリアを含有する医薬組成物。
- それぞれのPEGが分子量 20,000ダルトンを有する、請求項3記載の医薬組成物。
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