JP7050007B2 - Gm-csf変異体及び使用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、野生型GM-CSFと比較して、強化された安定性及び/又は生物活性を有する顆粒球・マクロファージ・コロニー刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor、GM-CSF)変異体を提供する。また、本発明は、消化管の通路(track)の環境を模倣する環境において、改善された安定性を有するGM-CSF変異体を提供する。したがって、本発明のGM-CSF変異体は、経口投与に好適であり得る。
APARSPSPSTQPWEHVNAIQEAX1RLLNLCRDTAAEMNETVEVISEMFDX2QEPTCLQTRLELYKQGLRGCLTKLKGPLTMMASHYKQHCPPTPETSCATQIITFESFX3ENLKDFLLVIPFDCWEPVQE;(式中、
X1は、R又はLであり、
X2は、L又はPであり、
X3は、K又はIである)。
得られる変異体が配列番号1の野性型GM-CSFと比較して置換S29C及び置換S69Cを含み、親GM-CSF変異体と比較して強化された熱安定性及び/又は効力を保持する又は有する限り、本発明のGM-CSF変異体に対して更なる置換を行ってもよい。熱安定性及び効力は、実施例1に記載のプロトコールを使用して評価することができる。
米国特許第5391485号に記載されているR24L;
米国特許第5405952号に記載されているR23L/N27D/T39E/E123K;
国際公開第1989/010403号に記載のQ20A及び/又はE21A;
表2及び表3に示され、米国特許第7208147号に記載されている置換。
また、本発明は、半減期延長部分に結合しているGM-CSFの変異体を提供する。
また、本発明は、本発明のGM-CSF変異体をコードしているポリヌクレオチドを提供する。ポリヌクレオチドは、相補的デオキシ核酸(cDNA)であってよく、好適な宿主において発現するためにコドン最適化されていてもよい。コドン最適化は、周知の技術である。
MAWVWTLLFLMAAAQSIQA
ATGGCCTGGGTGTGGACCCTGCTGTTCCTGATGGCCGCCGCCCAGAGCATCCAGGCC
本発明のGM-CSF変異体は、インビトロ及びインビボにおいて治療及び予防に有用である。例えば、本発明のGM-CSF変異体を、インビトロ若しくはエクスビボにおいて培養中の細胞に、又は炎症性腸疾患(IBD)などの様々な障害を治療、予防及び/若しくは診断するために対象に投与することができる。
また、本発明は、本発明のGM-CSF変異体と、医薬的に許容される担体とを含む医薬組成物を提供する。治療用途では、本発明のGM-CSF変異体は、医薬的に許容される担体中に活性成分として有効量の抗体を含有する医薬組成物として調製することができる。「担体」は、本発明の抗体と一緒に投与される希釈剤、補助剤、賦形剤、又はビヒクルを指す。このようなビヒクルは、水、及び石油、動物、植物、又は合成物由来のものを含む油、例えば、落花生油、大豆油、鉱油、ゴマ油などの液体であってよい。例えば、0.4%生理食塩水及び0.3%グリシンを用いてもよい。これらの溶液は滅菌されており、一般には粒子状物質を含まない。これらは、通常の周知の滅菌法(例えば、濾過)によって滅菌することができる。組成物は、生理学的条件に近づけるために必要とされる医薬的に許容される補助物質、例えば、pH調整剤及び緩衝剤、安定化剤、増粘剤、滑沢剤、及び着色剤などを含有し得る。このような医薬製剤中の本発明のGM-CSF変異体の濃度は、約0.5重量%未満から、通常は少なくとも約1重量%まで、最大で15又は20重量%まで変動し得、また、選択される具体的な投与方法に従って、必要な用量、流体の体積、粘度などに主に基づいて選択され得る。好適なビヒクル及び製剤(他のヒトタンパク質、例えばヒト血清アルブミンを含む)は、例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy,21st Edition,Troy,D.B.ed.,Lipincott Williams and Wilkins,Philadelphia,PA 2006,Part 5,Pharmaceutical Manufacturing pp 691~1092に記載されており、特にpp.958~989を参照されたい。
本発明のGM-CSF変異体は、経口投与用に製剤化され得る。GM-CSF変異体は、錠剤及びカプセル剤などの固体剤形の調剤において習慣的に使用される担体を使用して又は使用せずに製剤化され得る。例えば、カプセル剤は、バイオアベイラビリティーが最大となり、プレシステミック分解が最小となる消化管内の点で製剤の活性部分を放出するように設計してよい。GM-CSF変異体の吸収を促進するための更なる剤が含まれていてもよい。希釈剤、香味料、低融点ワックス、植物油、潤滑剤、懸濁化剤、錠剤崩壊剤、及び結合剤を使用することもできる。また、経口投与用医薬組成物は、経口投与に好適な薬用量で当該技術分野において周知の医薬的に許容される担体を使用して製剤化することもできる。このような担体は、患者が服用するための、錠剤、丸剤、糖衣錠、カプセル剤、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー剤、懸濁剤などとして医薬組成物を製剤化することを可能にする。
また、本発明は、IBDを治療する方法であって、本発明のGM-CSF変異体を第2の治療薬と組み合わせて、IBDの治療を必要としている対象に投与することを含む、方法を提供する。
本発明の一実施形態は、本発明のGM-CSF変異体を含むキットである。
ヒトGM-CSF変異体の調製:
GM-CSFの様々なHis6タグ付き変異体をコードしているDNA及び発現ベクターを合成的に調製し、Expi293(HEK細胞、ThermoScientific)を一過的にトランスフェクトするために使用した。分泌されたタンパク質を、固定化金属親和性クロマトグラフィーによって細胞上清から精製し、次いで、標準的な方法を使用して1×PBSにバッファ交換し、更なる特性評価のために使用した。使用したシグナル配列は、MAWVWTLLFLMAAAQSIQA(配列番号19)であった。
5×103個のTF-1細胞(ATCC(登録商標)CRL2003(商標))/ウェルを、96ウェルプレート(Costar 3603)のアッセイ培地(10% FBS-Gibco,16140、1% PenStrep-Gibco,10378を含有するRPMI1640-Gibco,11875)にプレーティングした。ヒトGM-CSF変異体及び市販の組み換えタンパク質(ポジティブコントロールとして、R&D Systems:カタログ番号215-GM/CF)の連続希釈物をアッセイ培地中で調製し、50μL/ウェルのGM-CSF滴定(titrations)を細胞に添加した。5%CO2雰囲気の加湿インキュベータ内において37℃で72時間細胞をインキュベートした。製造業者のプロトコールに従ってPromega CellTiter 96(登録商標)Aqueous One Solution(20μL/ウェル)を添加し、37℃で更に4時間細胞をインキュベートすることによって、細胞増殖を測定した。プレートを室温で10分間振盪し、490nmにおける吸光度をプレートリーダーで読み取った。EC50値を求めるために、GraphPad Prism 6.02を使用して組み換えヒトGM-CSF(rhGM-CSF)の濃度に対してOD490nmの生値をプロットした。
精製されたGM-CSFの変異体の熱安定性を評価するために、示差走査熱量測定法を用いた。簡潔に述べると、精製されたタンパク質を1×PBSで1mg/mLに希釈し、MicroCal VP-DSC機器を使用して1℃/分のスキャン速度で25から120℃に加熱した。Origin7(Origin Lab Corporation)を使用して熱量測定データを分析した。熱量測定生データをサンプル濃度に対して正規化し、ベースラインを減じ、最後に、Origin7ソフトウェアを使用してアンフォールディングのnon-2-stateモデルに当てはめて、Tm値(アンフォールディングの中点における温度)及び他の熱力学的パラメータを得た。
GM-CSF変異体を設計し、続いて、標的細胞の増殖を誘導する能力を保持及び/又は改善すると同時に、改善した安定性(加熱時の立体構造の安定性)について特性評価した。
APARSPSPSTQPWEHVNAIQEARRLLNLSRDTAAEMNETVEVISEMFDLQEPTCLQTRLELYKQGLRGSLTKLKGPLTMMASHYKQHCPPTPETSCATQIITFESFKENLKDFLLVIPFDCWEPVQE
GCCCCCGCCCGCTCCCCCTCCCCATCGACCCAACCCTGGGAACACGTGAACGCCATTCAGGAGGCTAGGAGACTGCTGAACCTGTCCCGGGATACCGCAGCCGAGATGAACGAAACCGTGGAGGTCATCTCCGAAATGTTTGACTTGCAAGAACCTACTTGTCTGCAAACTCGCCTCGAGCTGTACAAACAGGGACTCCGGGGAAGCCTCACTAAGCTGAAGGGGCCTCTGACCATGATGGCCTCCCACTACAAGCAGCACTGCCCGCCGACGCCGGAAACCAGCTGCGCGACCCAGATCATTACCTTCGAATCGTTCAAGGAAAACCTGAAGGACTTCCTGCTTGTGATCCCGTTCGACTGCTGGGAGCCTGTGCAGGAGTAA
局所送達のために経口投与されるGM-CSFが、全身曝露を最小化することによって患者のコンプライアンス及び安全上の観点からより望ましいと分かった。しかし、下部消化管へのタンパク質の経口送達は、過酷なpH、タンパク質分解、及び生物学的製剤が曝露される微生物環境に起因する多くの課題を提示する(Amidon,Brown,& Dave,2015)。
2つのGM-CSF変異体をインシリコ分析に供して、(野性型GM-CSFに対する)アミノ酸置換のいずれかが、クラスII MHC分子に対する任意の9merペプチドの結合親和性を増大させると予測されるかどうかを判定し、それによって、ImmunoFilter(商標)技術を用いてT細胞のエピトープを予測する。試験した変異体(S29C/S69C/R23L/L49P/K107I、及びS29C/S69C/L49P/K107I変異体)において大きな潜在的免疫原性傾向は存在しなかった。
以下並びに図4A、図4B、図4C、及び図4Dに示すように、様々な期間において、ブタ膵臓プロテアーゼ及びリボヌクレアーゼの外分泌細胞によって産生される、トリプシン、アミラーゼ、及びリパーゼ、リボヌクレアーゼ、並びに他のプロテアーゼを補給したFaSSIFに曝露した後に、GM-CSF変異体R23L/S29C/L49P/S69C/K107I及びS29C/L49P/S69C/K107Iの生物活性を評価した。
最終濃度が3mg/mLになるようにブタパンクレアチン(Sigma;St.Louis,MO)を補給した模擬腸液(FaSSIF-v2粉末から調製;Biorelevant;London,UK)で、ヒトGM-CSFの変異体を最終濃度1mg/mLになるように希釈した。ヒトGM-CSFの変異体を、37℃で0.5~6時間、この溶液中でインキュベートした。完全タンパク質阻害剤(Roche)を10×になるように添加することによって、タンパク質消化を停止させた。模擬腸液で処理したGM-CSFサンプルをRPMI1640無血清培地(Gibco)で2倍連続希釈し、5% CO2、37℃で2時間血清を枯渇させておいたTF-1細胞(ATCC;1e5細胞/ウェル)に適用した。処理されたTF-1細胞を37℃で15分間インキュベートした。遠心分離によってTF-1細胞を収集し、プロテアーゼ及びホスファターゼ阻害剤(Meso Scale Discovery)を含有するTris溶解バッファで溶解させた。全STAT5a、bに対するSTAT5のリン酸化(Tyr694)をイムノアッセイ(Meso Scale Discovery)によって判定した。STAT5タンパク質のリン酸化(全STAT5a、bに対する%)をGM-CSF濃度の関数としてプロットした。
様々な期間において、ナイーブカニクイザル由来の結腸内容物に曝露した後に、GM-CSF変異体R23L/S29C/L49P/S69C/K107I及びS29C/L49P/S69C/K107Iの生物活性を評価した。
1×リン酸緩衝生理食塩水又はナイーブカニクイザル由来の結腸内容物(BioreclamationIVT;Long Island,NY)のいずれかで、ヒトGM-CSFの変異体を最終濃度1mg/mLになるように希釈し、これを1×リン酸緩衝生理食塩水で最終タンパク質濃度が3mg/mLになるように正規化した。ヒトGM-CSFの変異体を、37℃で0.5~24時間、この溶液中でインキュベートした。指定のインキュベート期間後、GM-CSFを含有するサンプルをRPMI1640無血清培地(Gibco)で2倍連続希釈し、5% CO2、37℃で2時間血清を枯渇させておいたTF-1細胞(ATCC;1e5細胞/ウェル)に適用した。処理されたTF-1細胞を37℃で15分間インキュベートした。遠心分離によってTF-1細胞を収集し、プロテアーゼ及びホスファターゼ阻害剤(Roche Life Science)を含有するTri溶解バッファ(Meso Scale Discovery;Rockville,Maryland)で溶解させた。全STAT5a、bに対するSTAT5のリン酸化(Tyr694)をイムノアッセイ(Meso Scale Discovery)によって判定した。STAT5リン酸化(全STAT5a、bに対する%)をGM-CSF濃度の関数としてプロットした。この実験において、野生型GM-CSF及びS29C/L49P/S69C/K107I変異体は、GSリンカーを介してGM-CSFに結合しているC末端に6×Hisタグを有していた。
表11に示すように、ブタ膵臓プロテアーゼ及びリボヌクレアーゼの外分泌細胞によって産生される、トリプシン、アミラーゼ、及びリパーゼ、リボヌクレアーゼ、並びに他のプロテアーゼを補給したSSIFに2時間曝露した後に、野生型ヒトGM-CSF及びGM-CSF変異体R23L/S29C/L49P/S69C/K107IのTF-1細胞においてSTAT5リン酸化を刺激する能力を評価した。
最終濃度が1又は10mg/mLのいずれかになるようにブタパンクレアチン(Sigma Catalog P7545;St.Louis,MO)を補給した、模擬腸液(最終pH5.5又は7のいずれかのイヌFaSSIF/イヌFaSSGF粉末から調製;Biorelevant;London,UK)で、ヒトGM-CSFの変異体を最終濃度1mg/mLになるように希釈した。ヒトGM-CSFの変異体を、37℃で2時間、この溶液中でインキュベートした。完全タンパク質阻害剤(Roche)を10×になるように添加することによって、タンパク質消化を停止させた。模擬腸液で処理したGM-CSFサンプルをRPMI1640無血清培地(Gibco)で2倍連続希釈し、5%CO2、37℃で2時間血清を枯渇させておいたTF-1細胞(ATCC;1e5細胞/ウェル)に適用した。処理されたTF-1細胞を37℃で15分間インキュベートした。遠心分離によってTF-1細胞を収集し、プロテアーゼ及びホスファターゼ阻害剤(Meso Scale Discovery)を含有するTris溶解バッファで溶解させた。全STAT5a、bに対するSTAT5のリン酸化(Tyr694)をイムノアッセイ(Meso Scale Discovery)によって判定した。STAT5タンパク質のリン酸化(全STAT5a、bに対する%)をGM-CSF濃度の関数としてプロットした。EC50値を得るために、Prism 7(GraphPad)で曲線当てはめを実施した。
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Claims (5)
- 配列番号8のアミノ酸配列を含む、GM-CSF変異体。
- 前記変異体が、ヒト血清アルブミン(HAS)若しくはその変異体、抗体のFc領域若しくはその断片、アルブミン結合ドメイン、及びポリエチレングリコールからなる群から選択される半減期延長部分に結合している、請求項1に記載のGM-CSF変異体。
- 前記半減期延長部分が、リンカーを介して前記GM-CSF変異体に結合している、請求項2に記載のGM-CSF変異体。
- 前記リンカーが、配列番号20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、又は30のアミノ酸配列を含む、請求項3に記載のGM-CSF変異体。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のGM-CSF変異体と、医薬的に許容される賦形剤とを含む、医薬組成物。
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