JPH08500848A - コラーゲン刺激血小板凝集の阻害剤 - Google Patents

コラーゲン刺激血小板凝集の阻害剤

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Abstract

(57)【要約】 血小板のコラーゲンへの結合ならびに続いての血小板凝集および血栓形成を導くような活性化を強く阻害するHi rudo medicinalisの粗抽出物から分離されたタンパク質を開示する。さらに、このタンパク質はフオンビルブラント因子(vWF)のコラーゲンへの結合を阻止する。タンパク質の分離精製法およびコラーゲン刺激血小板凝集をブロックするためのその使用が記述されている。新規タンパク質(ブランジニン)は分子量が約15kDであり、コラーゲンに結合するが、コラーゲン切断活性は有しない。タンパク質は、血栓性疾患の予防および治療のため、ならびに血液接触材料を耐血栓性にするための被覆に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 コラーゲン刺激血小板凝集の阻害剤 発明の背景 本発明は、コラーゲン刺激血小板活性化および凝集の強力な阻害剤として作用 し、コラーゲンとフオンビルブラント因子との間の相互作用の阻止能を有する新 規のタンパク質に関する。 ヒトにおける正常な止血は、細胞性および体液性の双方の生化学的成分の関与 する複雑な一連の相関するメカニズムによって調節される。生化学的経路には、 無傷の内皮細胞の傷害、血小板の刺激および凝血メカニズムの活性化が関与する 。血管壁が傷害を受けた場合、最初に起きることのひとつは、血液への内皮下層 の露出である。内皮下層のコラーゲンは、血小板粘着をもたらすまず最初の刺激 のひとつと考えられており、この後に、形状変化、凝集および血栓形成が続く。 したがって、血小板粘着および/または血小板凝集のレベルでの治療的処理は 、ほとんどの血栓形成性障害の予防または治療に有用である。 ヒル唾液が血小板凝集の阻害能を有する種々の作用物質を含むことは公知であ る。 例えば、ヒルジンは広く公知の化合物である(メル クインデックス、1983、No.4613;FEBS Lett.、165、 180、1984)。ヒルジンは、1:1の化学量論的複合体のかたちでトロン ビンに結合することによってトロンビン誘導性血小板凝集を阻害する。これは、 ひき続いてフィブリノーゲンからフィブリンへのトロンビン触媒による変換を阻 止する。 PAF−acetherなどの凝集剤によって誘導される血小板凝集に対する阻害活 性を有するHirudinidaeの唾液に由来する低分子量のレセプタ一介在血小板活性 化因子拮抗物質が、EP−A−0348208に開示されている。 コラーゲン分子のヘリックス領域のペプチド結合の加水分解的切断によってコ ラーゲンを特異的に分解するコラゲナーゼは、WO87/00860に開示され ている。 医用ヒル(Hirudo medicinalis)は噛傷における血栓形成を阻止するために ヒルジンのみを利用するのではない。このヒルの噛傷における最も顕著な特徴は 、ヒルジンが15〜30分間で傷部から洗い落とされるようであるのに、10時 間から24時間という長時間の出血時間の延長が認められることである。したが って、ヒルジン以外の他の要因がこの作用に関与していることが考えられる。 最近、分子量65kDを有し、コラーゲン刺激血小板凝集阻止能を有する「カ リン(Calin)」と称されるHirudo medicinalisからのタンパク質について記述 があった(WO92/07005)。 LAPPと称される別の低分子量(16kD)のコラーゲン誘導血小板凝集イ ンヒビターがHaementeriaofficinalisに見出だされた(EP−A−048065 1)。 これらのタンパク質のいずれについても、フォンビルブラント因子(vWF) 介在の血小板粘着の重要な性質に影響することは示されていない。 この因子は、血小板機能において必須の役割を果たす複合成分性糖タンパク質 である。これは露出された内皮下層への正常の血小板粘着のためおよび血管傷害 部における正常の血小板栓塞形成のために要求される。vWFの機能は、高壁剪 断率(high wall shear rate)の条件がそろっている小直径の血管においてとく に重要である。vWF機能の基本となるメカニズムは内皮下層の成分との相互作 用および血小板膜上の特異的レセプターとの相互作用からなることが現在認めら れている(Ruggeriら、1992、Meth.Enz.215、263− 275)。 したがって、対応するタンパク質のvWFとの干渉作用は、治療的使用におい て追加の利点を提供する。 ここで、約15kDの分子量を有する新規のタンパク質がコラーゲン刺激血小 板凝集および粘着の強力なインヒビターとして作用すること、とくに、コラーゲ ンとvWFとの間の相互作用を阻止することが見出された。 したがって、本発明の目的は、コラーゲン刺激血小板凝集の阻害能およびコラ ーゲンとvWFとの間の相互作用の阻止能を有し、医用ヒルHirudo medicinali s の唾液から得ることができる実質的に純粋のタンパク質を提供することにある 。 本発明による新規のタンパク質は、分子量14〜15.5kD、好ましくは1 4.5〜15.0kD(使用する方法によって異なる)を有し、コラーゲンとv WFとの間の相互作用を阻止する。これらの結果に対し、公知のLAPPは分子 量16kDを有し、Haementeria officinalisから分離された。LAPPのvW Fへの影響は、今日まで示され得なかった。他の重要な点は、LAPPと本発明 のタンパク質(ブランジニン)のアミノ酸配列は異なるということである。 これらの相違および以下にあげる相違は、本発明によるタンパク質が血小板凝 集阻害活性を示す他のタンパク質とは異なることを示している。 本発明のタンパク質には、単離されたタンパク質の活性を維持している開示さ れた精製タンパク質の変異 体が含まれ、これにはフラグメント、サブユニット、天然の突然変異体および無 作為に生じた人為的突然変異体も含まれる。さらにまた、開示されたタンパク質 に由来する融合タンパク質などのハイブリッドタンパク質も含まれる。 さらに、本発明は新規のタンパク質を自体公知の標準法を用いて調製する方法 に関する。 すなわち、本発明の目的は、コラーゲン刺激血小板凝集阻害能およびコラーゲ ンとフォンビルブラント因子との間の相互作用の阻止能を有し、分子量14〜l 5.5kDを有する実質的に純粋のタンパク質の製造法を提供することにあり、 これはタンパク質を調製用電気泳動によるワンステップ精製によって医用ヒルHi rudo medicinalisの唾液から適宜分離精製することを特徴とする。 本発明による典型的な方法には、Hirudo medicinalisの凍結乾燥粗唾液をp H7.5〜8.5の通常の緩衝液中で戻すことおよび少なくともひとつの従来の クロマトグラフィー処理、好ましくはゲル浸透クロマトグラフィーによる精製が 含まれる。 加えて、本発明は薬剤調製物および医用装置に関する。 すなわち、本発明のさらなる目的は、活性成分として上記および請求の範囲に 定義したタンパク質、それ にひとつまたはそれ以上の薬剤学的に容認し得る担体、賦形剤または希釈剤を含 んでなる薬剤調製物を提供することにある。 本発明による薬剤調製物は、適宜、ヒルジンまたはヘパリンなどの抗凝血剤ま たはプラスミノーゲン活性化因子またはヘメンチンなどの血栓溶解剤などの追加 の活性成分を含むことができる。 本発明の新規のタンパク質および薬剤調製物はそれぞれ、静脈血栓症、末梢動 脈血栓症、脳血栓症および心筋梗塞を含む種々の血栓栓塞性疾患の治療、それに 動静脈シャントの患者または冠状バイパス手術を受けている患者のために使用す ることができる。調製物はまた、紅斑性狼癒、リウマチ様関節炎および多発性関 節炎結節などの自己免疫疾患の治療に用いることができる。本発明の調製物はま た、ヒルに噛まれた後に経験される出血時間延長のシミュレーションに有用であ り、したがって、ヒル療法で現在用いられるこれらの適用において全部または一 部をヒルの代替として用いることも可能である。 本発明による新規のタンパク質は、任意の無毒性の有機または無機酸と薬剤学 的に容認し得る塩を形成することができる。無機酸は例えば、塩酸、臭化水素酸 、硫酸または燐酸およびオルト硫酸一水素ナトリウムおよび硫酸水素カリウムな どの酸金属塩などである。有 機酸の例としては、モノ、ジおよびトリカルボン酸、例えば酢酸、グリコール酸 、乳酸、ピルビン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、フマル酸、リンゴ酸、 酒石酸、クエン酸、アスコルビン酸、マレイン酸、ヒドロキシマレイン酸、安息 香酸、ヒドロキシ安息香酸、フェニル酢酸、桂皮酸、サリチル酸、およびメタン スルホン酸などのスルホン酸がある。カルボキシ末端アミノ酸部の塩には、任意 の適当なな無機または有機塩基とで形成された非毒性カルボン酸塩が含まれる。 これらの塩には例えば、ナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属、カルシ ウムおよびマグネシウムなどのアルカリ土類金属、アルミニウムを含むIIIA 群の軽金属、および有機一級、二級およびトリアルキルアミンなどの三級アミン 、例えばトリエチルアミン、プロカイン、ジベンジルアミン、1−エチレンアミ ン、N、N′−ジベンジルエチレンジアミン、ジヒドロアビエチルアミンおよび N−アルキルピペリジンなどが含まれる。 本発明による調製物は、従来の無毒性の薬剤学的に容認し得る担体、希釈剤、 アジュバントおよび非経腸投与に典型的な基剤を含む単位用量として投与するこ とができる。ここでいう「非経腸」には、皮下、静脈内、関節内および気管内注 射および注入点滴などが含まれる。 本発明による単位用量は、本発明のタンパク質の一日必要量、または必要総量 を複数分割したものを用いることができる。任意の対象(ヒトを含む哺乳動物) への治療的に容認し得る最適投薬量は、種々の因子、例えば用いる特定の有効成 分の活性、年齢、体重、一般的健康状態、性別、食餌、投与時間およびルート、 クリアランス回数などによって異なる。したがって、コラーゲンによる血小板凝 集の刺激を阻害するために必要な血液濃度は、好ましくは0.1〜50mg/リ ットルの範囲である。 ここでいう「薬剤学的に容認し得る担体」とは、活性化合物または患者との間 で望ましくない反応を起こさない不活性、無毒性固体または液体の充填剤、希釈 剤またはカプセル用材料を意味する。適当な、好ましくは液体の担体は、当業者 に広く公知のもので、例えば滅菌水、生理的食塩水、液体デキストロース、糖溶 液、エタノール、グリコールおよび石油、動物油、植物油または合成油などのオ イル、例えばピーナツ油、大豆油および鉱油などがある。 本発明による担体はまた、通常プラスチック材料または合成繊維から作られる 医用装置を使用前に被覆するために適する薬剤学的に容認し得るゲルまたはクリ ームである (以下を参照されたい)。 さらにまた、本発明の目的は、装置表面を実質的に 耐血栓性にするために上記および請求の範囲に定義した固定化タンパク質で被覆 した、体液と接触して使用するインプラント用または体外用の医用装置を提供す ることである。本発明のポリペプチドを医用装置に固定化してその表面を生物適 合性および耐血栓性にする。そのような装置は時に、血小板凝集を概して引き起 こしがちな陰性に帯電した濡れ性(wettable)表面を有し、これは血液や他の体 液と接触して使用するインプラント用および体外用装置において不都合である。 そのような装置の例としては、義肢、義眼、人工臓器、縫糸、人工脈管節、カテ ーテル、透析器、血液輸送用チューブおよび容器がある。 医用装置の被覆およびタンパク質の固定化は、標準法(例えば、US 4.8 85.207)によって行う。 最後に、本発明は上記および請求の範囲に定義されたタンパク質の、インビト ロおよびインビボにおけるコラーゲン刺激血小板凝集およびコラーゲンへのvW Fの結合を阻止するためおよび体外的治療のための医薬物の製造のための使用に 関する。 図面の簡単な説明 第1図は、ヒル唾液からのブランジニンのゲル浸透クロマトグラフィーによる 精製の説明図である。詳細は実施例2に示す。斜線領域は活性画分を示す。曲線 下の番号(3〜14)は画分を示す。 第2図は、SDSゲル電気泳動によるブランジニンの精製を示す説明図である 。詳細は実施例4に示す。画分番号(8〜12)およびマーカー(M)を示す。 画分10および11は、実施例1によるアッセイにおいて陽性を示す。 第3図は、Azocoll(登録商標)によって測定されたコラーゲン分解活 性の標準曲線を示す説明図である。詳細は実施例4に示す。縦軸:560nmに おける吸光度(OD)。横軸:コラゲナーゼ活性(mU/アッセイ) 第4a図は、コラーゲン刺激血小板凝集の用量依存性阻害作用を示す説明図で ある。詳細は実施例5に示す。縦軸:凝集%。横軸:ブランジニン濃度(nM) 第4b図は、血小板凝集阻害のコラーゲン特異性を示す説明図である。詳細は 実施例5に示す。縦軸:凝集%。横軸:1=対照、2=コラーゲン、3=ADP 。 第5図は、コラーゲンへのvWF結合の用量依存性阻害作用を示す説明図であ る。詳細は実施例6に示す。縦軸:405nmにおける吸光度(OD)。横軸: 精製タンパク質の濃度(nM)。三角:精製タンパク質。 丸:対照(タンパク質無し)。 本発明はさらに以下の実施例によってより詳細に説明される。 [実施例1]Hirudo medicinalisからのタンパク質のコラーゲン刺激血小板凝集阻害剤とし てのインビトロ活性 Hirudo medicinalisの粗唾液において、血小板に富む血漿(PRP)中でコ ラーゲンの存在によって引き起こされる血小板凝集に対する用量依存性阻害活性 を検出することができる。 血液を最終濃度0.38%のクエン酸ナトリウムを用いてボランティアから採 取した。血小板に富むまたは血小板に乏しい血漿を、分画遠心分離によって調製 した。 血小板凝集を異なる濃度のコラーゲンhorm(登録商標、Hormonchemie社) を加えることによってアグレゴメータ (aggregometer)PAP−4(Biodata 社)中で行った。パラメーターはコラーゲン添加後の最大吸光度であった。抗血 栓剤は値を低下させる。 上記のアッセイを、本発明による以下のタンパク質精製および精製タンパク質 の特徴付けに用いた。 [実施例2] タンパク質の分離およびクロマトグラフィー精製 本発明によるタンパク質は、Hirudo medicinalisの粗唾液から分離すること ができた。凍結乾燥した唾液を、20mMトリスHCl、10mM塩化カルシウ ム(pH8.0、TC−緩衝液)に20mg/mlの濃 度に戻した。唾液をCM−フラクトゲル(Fraktogel、登録商標)カラム(E.M erck社、ダルムシュタット、ドイツ)に載せて、同じ緩衝液中のNaCl− 勾配を用いて溶出した。実施例1に記述の血小板阻害アッセイで活性であるカラ ム画分は、もはやヒルジン活性部を含まなかった。最終精製を、20mMトリス ーHCl、10mM塩化カルシウム、200mMNaCl(pH8.0、TCN −緩衝液)を用いるジオール修飾シリカカラム上でのゲル浸透クロマトグラフィ ーによって行った。本精製ステップの典型例を第1図に示す。粗唾液のタンパク 質量に対する精製タンパク質の収量は5%であった。他の実験における収量は2 〜7%であった。 [実施例3] 調製用電気泳動によるタンパク質のワンステツプ精製 別の方法として、タンパク質は調製用電気泳動によって一行程で巧く分離する ことができた。「プレプーセル(Prep-cell、登録商標)」装置(バイオラド社 、ミユンヘン、ドイツ)中に、通常10%のアクリルアミドを用いて円柱状ポリ アクリルアミドゲルを説明書にしたがって重合化させた。サンプルを電気泳動緩 衝液中に加えた。電気泳動中、泳動方向に直角の緩衝液流が溶出されるタンパク 質をフラクションコレクターへ移動させた。画分を分析用SDSポリアクリルア ミ ド電気泳動によって分析して、分子量15.0kDにしたがって集めた。他の確 認実験において分子量値を14.5kDと決定した。 [実施例4] タンパク質の特徴付け 実施例1による活性を有する精製タンパク質は、還元条件下でSDS−PAG Eにおいて約I5000Dの分子量を示した。第2図は、実施例2に記述の典型 的なゲル浸透クロマトグラフィーからの活性画分を示す。ゲル上のタンパク質バ ンドは銀染色によって可視化した。 精製されたタンパク質には、以下に示す好ましいアッセイ法を用いてのいかな るタンパク質分解活性も検出されなかった。レゾルフィン(resorufin、登録商 標、ベーリンガー社、マンハイム、ドイツ)によつて共有結合で修飾されたカゼ インを基質として、プロテナーゼKを陽性対照として用いた。50μlのレゾル フィン標識した0.4%カゼイン溶液に、50μlの200mMトリス、20m M塩化カルシウム(pH7.8)および100μlのサンプル溶液を加えた。3 7℃で24時間インキユベートした後、450μlの5%トリクロル酢酸溶液を 加えて反応を止めた。反応混合物を遠心分離して、400μlの上清を600μ lの500mMトリス(pH8.8)を含むキュベット に移した。直ちに574nmで吸光度を読んだ。24時間のインキュベーシヨン で有意のタンパク質分解活性が粗唾液中に認められたが、精製タンパク質の場合 は、吸光度値はバックグラウンドレベルを僅かに下回った(以下の表1を参照さ れたい)。 上記のタンパク質分解活性の他に、粗唾液はコラーゲン分解活性をも有する。 この活性を測定するための好ましい方法は、非特異性色原性コラゲナーゼ基質の アゾコール(azocoll、登録商標、Calbiochem社)を使用して次のようにして行 う。アゾコールを50mMトリス、200mM NaCl、0.1%ブリジ35 、0.01%NaN3(pH8.0、緩衝液A)中に20mg/mlの濃度で懸 濁して、遠心分離、吸引および再懸濁によって2回洗浄した。100μlのサン プルまたは対照緩衝液を、96ウェルマイクロタイタープレートのウェルにピペ ットで入れて緩衝液Aによる連続希釈列をつくって、これに100μlのアゾコ ール懸濁液を加えた。この混合物を37℃で典型として18時間インキュベート した。反応を止めるために、未分解の基質をを1000×gで10分間遠心分離 して沈澱させた。上清を新しいマイクロタイタープレートに移して、560nm で吸光度を読んだ。クロストリジウム・ヒストリチカムからのコラゲナーゼ(シ グマ社)を用いて標準曲線を作成した(第3図)。 平均十/−標準偏差、n=3実験 表2は、このアッセイを用いての典型的測定の結果を示す。アゾコールアッセ イにおいて活性を示した粗唾液およびカリン(Calin、WO92/07005) と呼ばれる他のチスイビルのタンパク質とは対照的に、本発明による精製タンパ ク質はバックグラウンドレべル以上の有意のコラーゲン分解活性を有しないこと が驚いたことに見出だされた。 [実施例5] 精製タンパク質による血小板凝集の用量依存性阻害作用 血小板に富む血漿を、試験化合物とともに37℃で2分間インキュベートして 、最終濃度1.25μg/mlになるようにコラーゲンを加えることによって凝 集させた。本発明のタンパク質(ブランジニン)は、約15nMのIC50を示し た。さらなる実験では、0.5〜100nMという結果が得られた。唾液の粗抽 出物は、コラーゲン刺激さらにADP刺激血小板凝集の阻害作用を示した。これ に対して、ブランジニンは可能な最高濃度において無効であった。詳細は第4a および4b図から明かである。 [実施例6] インビトロにおけるコラーゲンへのvWF結合の精製 タンパク質による阻害作用 血小板のコラーゲンとの直接の相互作用を阻害する以外に、本発明による精製 タンパク質は、vWFの結合を阻害するという意外な追加の能力を有する。 これは、5μg/ウェルのウマ腱からのコラーゲンタイプIで96ウェルマイ クロタイタープレートを被覆することによって示された。コラーゲンを0.1M の酢酸に溶解して、pH7.2の燐酸塩緩衝液に対して18時間透析した。37 ℃で1時間インキュベートした後、ウェルを250μlの10mg/mlのBS AのPBS緩衝液溶液によってブロックして、BSAを含まないPBS緩衝液で 3回洗浄した。本発明によるタンパク質を含む25μlのサンプルを加えて、次 いで5mM EDTA、0.1%BSA、0.001%ツイーン80を含むPB S(pH7.4)中で1:80に希釈した75μlのヒト血漿を加えて、37℃ で2時間インキュベートした。再洗浄の後、結合したVWFを、ホースラディッ シュペルオキシダーゼに抱合した100μlの1/4000希釈したポリクロー ナルウサギ抗vWF抗血清によって検出した。抗血清を37℃で1時間インキュ ベートした。発色をABTSを用いて37℃で30分間行って、405nmで測 定した。ある実験ではヒト血漿の代わりに精製vWF因子(セルビオ社、Remage n、ドイツ)を用いたが、血漿 測定と較べてきわめて似た結果が得られた。 血漿からのおよび精製されたvWFの双方の結合を、本発明による精製タンパ ク質であるブランジニンによって用量依存的に阻止することができた。標準条件 下での50%阻害が約40nM(0.5nM〜100nMの範囲)で認められた (第5図)。 コラーゲンに結合することによって、ブランジニンは血小板のコラーゲンとの 相互反応の阻害のみならず、フオンビルブラント因子のこの内皮下層マトリック ス成分との結合にも関与する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.コラーゲン刺激血小板凝集の阻害能およびコラーゲンとフォンビルブラン ト因子(vWF)との間の相互作用の阻止能を有し、医用ヒルHirudo medicina lis の唾液から得ることができる実質的に純粋のタンパク質。 2.14〜15.5kDの分子量を有する請求項1に記載のタンパク質. 3.医用ヒルHirdo medicinalisの唾液から分離精製することを特徴とするコ ラーゲン刺激血小板凝集阻害能およびコラーゲンとフォンビルブラント因子(v WF)との間の相互作用の阻止能を有し、分子量14〜15.5kDを有する実 質的に純粋のタンパク質の製造法。 4.タンパク質を調製用電気泳動による一工程精製によって粗材料から分離す ることを特徴とする請求項3に記載の製造法。 5.ひとつまたはそれ以上の薬剤学的に容認し得る担体、賦形剤または希釈剤 を組み合わせて請求項1または2に記載のタンパク質を活性成分として含んでな る薬剤調製物。 6.血栓崩壊剤または抗凝血剤をさらに含んでなる請求項5に記載の薬剤調製 物。 7.該担体が使用前に医用装置を被覆する用途に適しているゲル基剤またはク リームからなる請求項5または6に記載の薬剤調製物。 8.装置表面を実質的にバイオコンパチブルおよび耐血栓性にするために請求 項1または2に記載のタンパク質の固定化物で被覆した体液と接触して使用する インプラント用または体外用の医用装置。 9.インビトロ、ィンビボにおける血小板凝集の阻止および体外治療のための 医薬物の製造のための請求項1または2に記載のタンパク質の使用。 10.インビトロ、インビボにおけるフォンビルブラント因子(vWF)のコラ ーゲンへの結合および体外治療のための医薬物の製造のための請求項1または2 に記載のタンパク質の使用。
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