(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
式(I):
0005941040.tif 000019
を含むポリペプチドであって、
式中、
X01はSerもしくはAlaであり;
X03はSer、Ala、もしくはAibであり;
X08はMet、Leu、もしくはNleであり;
X10はAsnもしくはGlnであり;
X11はLeu、Arg、もしくはHarであり;
X12はAlaもしくはGlyであり;
X13はLysであり;
X14はTrpもしくはHisであり;
X15はIleであり;
X16はGlnであり;
X17はAspであり;
X18はAlaであり;
X22はAlaであり;
X25はHisであり;かつ
X26はLysである、
ポリペプチド、または薬学的に許容されるその塩。
【請求項２】
X01およびX03がAlaであり;X10がGlnであり;X11がArgであり;X12がAlaであり;かつX14がTrpである、請求項1記載のポリペプチド。
【請求項３】
X01がAlaであり;X03がAibであり;X10がGlnであり;X11がHarであり;X12がAlaであり;かつX14がTrpである、請求項1記載のポリペプチド。
【請求項４】
SP-PTHと比較して中性水溶液中で高い溶解度を示す、請求項1〜3のいずれか一項記載のポリペプチド。
【請求項５】
PTH受容体アゴニストである、請求項1〜4のいずれか一項記載のポリペプチド。
【請求項６】
hPTH(1-34)の親和性より高い親和性でR0状態およびRG状態のヒトPTH-1受容体に結合する、請求項1〜5のいずれか一項記載のポリペプチド。
【請求項７】
長さが50アミノ酸未満である、請求項1〜6のいずれか一項記載のポリペプチド。
【請求項８】
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000020
を含む、請求項1記載のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
【請求項９】
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000021
を含む、請求項1記載のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
【請求項１０】
以下:
0005941040.tif 000022
からなる群より選択されるアミノ酸配列
を含む、請求項1記載のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
【請求項１１】
請求項1〜10のいずれか一項記載のポリペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む、薬学的組成物。
【請求項１２】
副甲状腺機能低下症、高リン酸血症、骨粗鬆症、骨折修復、骨軟化症、関節炎、および血小板減少症からなる群より選択される疾患を有する対象を治療するための、請求項1〜10のいずれか一項記載のポリペプチドを含む、薬学的組成物。
【請求項１３】
皮下経路、静脈内経路、鼻腔内経路、経肺経路、経皮経路、および経口経路からなる群より選択される投与経路で投与される、請求項12記載の薬学的組成物。
【請求項１４】
請求項1〜10のいずれか一項記載のポリペプチドをコードする配列を含む、核酸。
【請求項１５】
プロモーターに機能的に連結された、請求項14記載の核酸。
【請求項１６】
請求項15記載の核酸を含む、ベクター。
【請求項１７】
請求項16記載のベクターを含む、細胞。
【請求項１８】
ポリペプチドが発現する条件下で請求項17記載の細胞を増殖させる工程を含む、該ポリペプチドを作製する方法。
【請求項１９】
前記ポリペプチドを精製する工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
長時間の、かつ強力なcAMPシグナル伝達活性を示す、請求項1記載のポリペプチド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府が資金提供した研究に関する記載
本発明は、米国立衛生研究所(National Institutes for Health)によって付与された助成金DK-11794の下で米国政府の支援によってなされた。米国政府は本発明に対して一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
本発明は、概して、副甲状腺ホルモン(PTH)類似体、特に、PTH受容体において持続型のアゴニスト活性を有する副甲状腺ホルモン(PTH)類似体に関する。これらの類似体は、副甲状腺機能低下症などの、持続型の活性が望ましい疾患を治療するのに使用することができる。
【０００３】
PTH(1-34)は、骨粗鬆症およびPTHが欠乏している状態、すなわち、副甲状腺機能低下症の治療において有効な治療剤である。副甲状腺機能低下症は、副甲状腺による副甲状腺ホルモン(PTH)産生が十分でないことを特徴とする一生続く疾患である。PTHはカルシウムレベルおよびリン酸レベルの調節に重要であるので、PTHの消失は血中および骨中のカルシウムレベルを低下させ、リン酸レベルを上昇させる(低カルシウム血症および高リン酸血症)。低カルシウム血症は、感覚異常、筋攣縮、喉頭痙攣を含む神経筋刺激反応などの症状を引き起こし(このために話すことができず、医療提供者に、基礎となる医学的状態を知らせることができなくなることがあり、治療の遅れまたは過誤につながってきた)、おそらく、強直および発作を引き起こす。副甲状腺機能低下症は、この消失したホルモン(すなわち、PTH)が治療としていまだに利用できない唯一の内分泌障害である。
【０００４】
PTH(1-34)は、副甲状腺機能低下症のカルシトリオール療法に代わる安全かつ有効な療法と確認されており、高カルシウム尿症を引き起こすことなく正常な血清中カルシウムレベルを維持することができる(Winer et al., J Clin Endocrinol Metab 88:4214-4220, 2003（非特許文献1）)。にもかかわらず、このポリペプチドは少なくとも1日2回の注射を必要とし、従って、この疾患において持続型のPTH(1-34)類似体が必要なことが認識されている(Winer et al.,前記)。
【０００５】
従って、さらなるPTH受容体アゴニスト、特に、PTH受容体において持続型の活性を有するPTH受容体アゴニストが必要とされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Winer et al., J Clin Endocrinol Metab 88:4214-4220, 2003
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、PTH類似体およびPTHrP類似体の開発に関する。本明細書に記載の例示的なポリペプチドであるSP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAKは、インビトロおよびインビボの両方でPTH受容体において持続型の活性を有し、中性水溶液中で高い溶解度を示す。従って、本発明のポリペプチドは、副甲状腺機能低下症を含む、持続型の活性が望ましい疾患の治療に適している。
【０００８】
従って、本発明は、以下の式(I):
0005941040.tif 000002
（式中、X01は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X03は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X08は、Met、Leu、もしくはNleであり;X10は、Asn、Ala、Val、Asp、Ile、Glu、もしくはGlnであり;X11は、Leu、Ala、Val、Met、Lys、Arg、Har、もしくはTrpであり;X12は、Gly、Ala、His、もしくはArgであり;X13は、Lys、Ala、Leu、Gln、Arg、His、もしくはTrpであり;X14は、His、Leu、Arg、Phe、Trp、もしくはSerであり;X15は、IleもしくはLeuであり;X16は、GlnもしくはAsnであり;X17は、AspもしくはSerであり;X18は、Ala、Leu、Met、Glu、Ser、もしくはPheであり;X22は、Ala、Phe、Glu、Ser、Leu、Asn、Trp、もしくはLysであり;X25は、His、Arg、Leu、Trp、もしくはLysであり;かつX26は、Lys、His、Ala、Ser、Asn、もしくはArgである）のアミノ酸配列、または式(I)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片（但し、X18の少なくとも1つがLeuでもMetでもなく、X22がPheでなく、X26がHisでない）を含む、ポリペプチド(例えば、単離されたポリペプチド)もしくは薬学的に許容されるその塩を特徴とする。
【０００９】
ある特定の態様において、前記ポリペプチドは、式(II):
0005941040.tif 000003
（式中、X01は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X03は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X08は、Met、Leu、もしくはNleであり;X10は、Asn、Gln、もしくはAspであり;X11は、Leu、Arg、Har、もしくはLysであり;X12は、GlyもしくはAlaであり;X14は、His、Trp、もしくはSerであり;X15は、IleもしくはLeuであり;X16は、GlnもしくはAsnであり;X17は、AspもしくはSerであり;X18は、AlaもしくはLeuであり;X22は、AlaもしくはPheであり;かつX26は、LysもしくはHisである）、または式(II)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片を含む。
【００１０】
他の態様において、前記ポリペプチドは、式(III):
0005941040.tif 000004
（式中、X01は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X03は、Ser、Ala、もしくはAibであり;X08は、Met、Leu、もしくはNleであり;X10は、AsnもしくはGlnであり;X11は、Leu、Arg、もしくはHarであり;X12は、GlyもしくはAlaであり;X14は、HisもしくはTrpであり;X16は、GlnもしくはAsnであり;X17は、AspもしくはSerであり;X18は、AlaもしくはLeuであり;X22は、AlaもしくはPheであり;かつX26は、LysもしくはHisである）、または式(III)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片を含む。
【００１１】
前記ポリペプチドのいずれかの特定の態様において、X01およびX03はAlaであり;X10はGlnであり;X11はArgであり;X12はAlaであり;かつX14はTrpである。他の態様において、X01はAlaであり;X03はAibであり;X10はGlnであり;X11はHarであり;X12はAlaであり;かつX14はTrpである。前記ポリペプチドのいずれかにおいて、X18はAlaでもよく;X22はAlaでもよく;かつ/またはX26はLysでもよい。
【００１２】
ある特定の態様において、ポリペプチドは前記ポリペプチドと実質的に同一である(例えば、少なくとも90％または95％同一である)(例えば、式中、X18およびX22はAlaであり、X26はLysである)。ある特定の態様において、ポリペプチドは、SP-PTHと比較して、中性水溶液(例えば、pH7.4のリン酸緩衝食塩水(PBS))中で高い溶解度を示す(例えば、酸性溶液(例えば、pH1、2、3、4の酸性溶液、例えば、10mM酢酸(pH2.9)と比較して、中性水溶液中での溶解度が少なくとも40％、50％、60％、70％、80％、90％、または95％高い)。ある特定の態様において、ポリペプチドは生物学的に活性がある(例えば、PTH受容体アゴニスト)。ある特定の態様において、ポリペプチドは、hPTH(1-34)の親和性より高い親和性でR0状態のヒトPTH-1受容体に結合する。他の態様において、ポリペプチドは長さが200アミノ酸未満、150アミノ酸未満、100アミノ酸未満、75アミノ酸未満、50アミノ酸未満、40アミノ酸未満、39アミノ酸未満、38アミノ酸未満、または37アミノ酸未満である。ポリペプチドのC末端はアミド化されてもよい。
【００１３】
特定の態様において、ポリペプチドは、以下のアミノ酸配列:
0005941040.tif 000005
または当該配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む断片を含むか、あるいは当該アミノ酸配列または当該断片である。
別の態様において、ポリペプチドは、以下のアミノ酸配列:
0005941040.tif 000006
または前記配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む断片を含むか、あるいは当該アミノ酸配列または当該断片である。
他の態様において、前記ペプチドは、
0005941040.tif 000007
からなる群より選択されるアミノ酸配列または当該配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む断片を含むか、あるいは当該アミノ酸配列または当該断片である。
【００１４】
前記のいかなるポリペプチドのC末端もアミド化することができる。
【００１５】
本発明はまた、本発明のポリペプチド(例えば、前記または本明細書の任意のポリペプチド)および薬学的に許容される担体を含む薬学的組成物も特徴とする。
【００１６】
ある特定の態様において、本発明のポリペプチドは固相合成によって合成されるか、または組換えによって生成される。
【００１７】
本発明はまた、例えば、副甲状腺機能低下症、高リン酸血症、骨粗鬆症、骨折修復、骨軟化症、関節炎、および血小板減少からなる群より選択される疾患を有する対象を治療するための方法も特徴とする。前記方法は、疾患を治療するのに十分な量の本発明のポリペプチドまたは本発明のポリペプチドを含む薬学的組成物を対象に投与する工程を含む。前記ポリペプチドまたは薬学的組成物は、例えば、皮下投与されてもよく、静脈内投与されてもよく、鼻腔内投与されてもよく、経肺投与されてもよく、経皮投与されてもよく、および経口投与されてもよい。
【００１８】
本発明はまた、本発明のポリペプチドをコードする配列を含む核酸も特徴とする。前記核酸はプロモーターに機能的に連結されてもよい。前記核酸はベクターの一部でもよい。本発明はまた、ベクターを含む細胞、およびコードされているポリペプチドが発現する条件下で細胞を増殖させることによってポリペプチドを作製する方法も特徴とする。
【００１９】
「対象」とは、ヒトまたは非ヒト動物(例えば、哺乳動物)のいずれかを意味する。
【００２０】
「治療する」とは、対応する未治療対照と比較して、状態または疾患を有する対象(例えば、副甲状腺機能低下症と診断された対象)において状態または疾患の少なくとも1つの症状を寛解させることを意味する。このような症状の緩和(例えば、血中カルシウムレベルの低下または血清中リン酸レベルの上昇)は、任意の標準的な技法によって測定された時に少なくとも5％、10％、20％、40％、50％、60％、80％、90％、95％、または100％である。
【００２１】
「精製されたポリペプチド」または「単離されたポリペプチド」とは、他の成分から分離されているポリペプチドを意味する。典型的に、ポリペプチドは他の成分を含まず、少なくとも30重量％である時に、実質的に純粋である。ある特定の態様において、調製物は他の成分を含まず、少なくとも50重量％、60重量％、75重量％、85重量％、90重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、または99重量％である。精製されたポリペプチドは、例えば、天然供給源からの抽出によって得られてもよく、このようなポリペプチドをコードする組換えポリヌクレオチドの発現によって得られてもよく、ポリペプチドの化学合成によって得られてもよい。純度は、任意の適切な方法、例えば、カラムクロマトグラフィー、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、またはHPLC分析によって測定することができる。
【００２２】
「生物学的に活性な」とは、化合物または組成物(例えば、本明細書に記載のポリペプチド)が細胞または動物(例えば、ヒトまたは非ヒト哺乳動物)に投与されると、少なくとも1つの生物学的に意味のある作用を有することを意味する。PTH、PTHrP、およびその類似体(例えば、本明細書に記載の類似体)の生物学的活性には、インビボまたはインビトロでの受容体結合、cAMPまたはIP3の生成、プロテインキナーゼA、プロテインキナーゼC、ホスホリパーゼC、ホスホリパーゼD、およびホスホリパーゼA2の活性化、細胞内、血漿中、または尿中のカルシウムレベルまたはリン酸レベルの変化(例えば、増加または減少)、ならびに骨代謝または異化の変化が含まれるが、それに限定されるわけではない。生物学的に活性な本発明のポリペプチド(例えば、本明細書に記載の任意のポリペプチド)は、例えば、適切な対照(例えば、野生型ポリペプチドまたはそのフェノコピー、例えば、PTH(1-34)またはPTHrP(1-36))と比較して、任意の生物学的活性の増加(例えば、少なくとも5％、10％、25％、50％、100％、500％、1000％、10,000％)または減少(例えば、95％、90％、75％、50％、25％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％、もしくは0.001％)を示してもよい。
【００２３】
「実質的に同一」とは、最適にアラインメントされた時に、例えば、下記の方法を用いて最適にアラインメントされた時に、別の核酸配列またはアミノ酸配列、例えば、PTHもしくはPTHrP配列またはその断片と少なくとも60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、または100％の配列同一性を共有する核酸配列またはアミノ酸配列を意味する。「実質的な同一性」は、様々なタイプおよび長さの配列、例えば、完全長配列、エピトープまたは免疫原性ペプチド、機能ドメイン、コード配列および/または調節配列、エキソン、イントロン、プロモーター、ならびにゲノム配列を指すのに用いられることがある。2つのポリペプチド配列間または核酸配列間のパーセント同一性は、当技術分野の技術の範囲内にある様々なやり方で、例えば、公的利用可能なコンピュータソフトウェア、例えば、Smith Waterman Alignment (Smith et al., J Mol Biol 147:195-7, 1981); GeneMatcher Plus(商標)に組み込まれている「Best Fit」(Smith and Waterman, Advances in Applied Mathematics, 482-489, 1981)、Schwarz and Dayhof (1979) Atlas of Protein Sequence and Structure, Dayhof, M. O., Ed pp 353-358; BLASTプログラム(Basic Local Alignment Search Tool; (Altschul et al., J Mol Biol 215:403-10, 1990)、BLAST-2、BLAST-P、BLAST-N、BLAST-X、WU-BLAST-2、ALIGN、ALIGN-2、CLUSTAL、またはMegalign(DNASTAR)ソフトウエアを用いて求められる。さらに、当業者であれば、比較配列の長さにわたって最大アラインメントを実現するのに必要な任意のアルゴリズムを含めて、アラインメントを測定するための適切なパラメータを決定することができる。一般的に、タンパク質の場合、比較配列の長さは、少なくとも6または8アミノ酸、好ましくは、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、40、50、60、70、80、90、100、125、150、200、250、300、350、400、もしくは500アミノ酸以上からタンパク質の全長までである。核酸の場合、比較配列の長さは、一般的に、少なくとも18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51、54、57、60、63、66、69、72、75、78、81、84、87、90、93、96、99、102、105、108、111、125、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、800、900、1000、1100、1200、もしくは少なくとも1500ヌクレオチド以上から核酸分子の全長までである。DNA配列をRNA配列と比較する時に配列同一性を決定するためには、チミンヌクレオチドはウラシルヌクレオチドと等価であることが理解される。保存的置換は、典型的には、以下のグループ:グリシン、アラニン;バリン、イソロイシン、ロイシン;アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン;セリン、スレオニン;リジン、アルギニン;およびフェニルアラニン、チロシンの中での置換を含む。
【００２４】
「中性pH」とは、約6〜9(例えば、6.5〜8.0)のpHを意味する。特定の中性pH値には、6.5、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、および8.0が含まれる。
【００２５】
[本発明1001]
式(I):
0005941040.tif 000008
式中、
X01はSer、Ala、もしくはAibであり;
X03はSer、Ala、もしくはAibであり;
X08はMet、Leu、もしくはNleであり;
X10はAsn、Ala、Val、Asp、Glu、もしくはGlnであり;
X11はLeu、Ala、Val、Met、Lys、Ile、Arg、Har、もしくはTrpであり;
X12はGly、Ala、His、もしくはArgであり;
X13はLys、Ala、Leu、Gln、Arg、His、もしくはTrpであり;
X14はHis、Leu、Arg、Phe、Trp、もしくはSerであり;
X15はIleもしくはLeuであり;
X16はGlnもしくはAsnであり;
X17はAspもしくはSerであり;
X18はAla、Leu、Met、Glu、Ser、もしくはPheであり;
X22はAla、Phe、Glu、Ser、Leu、Asn、Trp、もしくはLysであり;
X25はHis、Arg、Leu、Trp、もしくはLysであり;かつ
X26はLys、His、Ala、Ser、Asn、もしくはArgである
または、式(I)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含むが、但し、X18の少なくとも1つがLeuでもMetでもなく、X22がPheでなく、X26がHisでない、式(I)の断片
を含む、ポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1002]
式(II):
0005941040.tif 000009
式中、
X01はSer、Ala、もしくはAibであり;
X03はSer、Ala、もしくはAibであり;
X08はMet、Leu、もしくはNleであり;
X10はAsn、Gln、もしくはAspであり;
X11はLeu、Arg、Har、もしくはLysであり;
X12はGlyもしくはAlaであり;
X14はHis、Trp、もしくはSerであり;
X15はIleもしくはLeuであり;
X16はGlnもしくはAsnであり;
X17はAspもしくはSerであり;
X18はAlaもしくはLeuであり;
X22はAlaもしくはPheであり;かつ
X26はLysもしくはHisである
または、式(II)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、式(II)の断片
を含む、本発明1001のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1003]
式(III):
0005941040.tif 000010
式中、
X01はSer、Ala、もしくはAibであり;
X03はSer、Ala、もしくはAibであり;
X08はMet、Leu、もしくはNleであり;
X10はAsnもしくはGlnであり;
X11はLeu、Arg、もしくはHarであり;
X12はGlyもしくはAlaであり;
X14はHisもしくはTrpであり;
X16はGlnもしくはAsnであり;
X17はAspもしくはSerであり;
X18はAlaもしくはLeuであり;
X22はAlaもしくはPheであり;かつ
X26はLysもしくはHisである
または、式(III)のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、式(III)の断片
を含む、本発明1002のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1004]
X01およびX03がAlaであり;X10がGlnであり;X11がArgであり;X12がAlaであり;かつX14がTrpである、本発明1001〜1003のいずれかのポリペプチド。
[本発明1005]
X01がAlaであり;X03がAibであり;X10がGlnであり;X11がHarであり;X12がAlaであり;かつX14がTrpである、本発明1001〜1003のいずれかのポリペプチド。
[本発明1006]
X18がAlaであるか;X22がAlaであるか;またはX26がLysである、本発明1001〜1005のいずれかのポリペプチド。
[本発明1007]
X18がAlaであり;X22がAlaであり;かつX26がLysである、本発明1006のポリペプチド。
[本発明1008]
SP-PTHと比較して中性水溶液中で高い溶解度を示す、本発明1001〜1007のいずれかのポリペプチド。
[本発明1009]
PTH受容体アゴニストである、本発明1001〜1008のいずれかのポリペプチド。
[本発明1010]
hPTH(1-34)の親和性より高い親和性でR0状態のヒトPTH-1受容体に結合する、本発明1001〜1009のいずれかのポリペプチド。
[本発明1011]
長さが50アミノ酸未満である、本発明1001〜1010のいずれかのポリペプチド。
[本発明1012]
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000011
または、該配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片
を含む、本発明1001〜1011のいずれかのポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1013]
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000012
を含む、本発明1012のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1014]
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000013
または、該配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片
を含む、本発明1001〜1011のいずれかのポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1015]
アミノ酸配列:
0005941040.tif 000014
を含む、本発明1014のポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1016]
以下:
0005941040.tif 000015
からなる群より選択されるアミノ酸配列
または、該配列のアミノ酸1-28、1-29、1-30、1-31、1-32、1-33、1-34、もしくは1-35を含む、その断片
を含む、本発明1001〜1011のいずれかのポリペプチドまたは薬学的に許容されるその塩。
[本発明1017]
本発明1001〜1016のいずれかのポリペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む、薬学的組成物。
[本発明1018]
固相合成によって合成された、本発明1001〜1016のいずれかのポリペプチド。
[本発明1019]
副甲状腺機能低下症、高リン酸血症、骨粗鬆症、骨折修復、骨軟化症、関節炎、および血小板減少症からなる群より選択される疾患を有する対象を治療するための方法であって、該疾患を治療するのに十分な量の本発明1001〜1016のいずれかのポリペプチドまたは本発明1017の薬学的組成物を該対象に投与する工程を含む、方法。
[本発明1020]
投与経路が、皮下経路、静脈内経路、鼻腔内経路、経肺経路、経皮経路、および経口経路からなる群より選択される、本発明1019の方法。
[本発明1021]
本発明1001〜1016のいずれかのポリペプチドをコードする配列を含む、核酸。
[本発明1022]
プロモーターに機能的に連結された、本発明1021の核酸。
[本発明1023]
本発明1022の核酸を含む、ベクター。
[本発明1024]
本発明1023のベクターを含む、細胞。
[本発明1025]
ポリペプチドが発現する条件下で本発明1024の細胞を増殖させる工程を含む、該ポリペプチドを作製する方法。
[本発明1026]
前記ポリペプチドを精製する工程をさらに含む、本発明1025の方法。
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、図面、および特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図1Aおよび図1Bは、R0 (図1A)およびRG(図1B)のラットPTHR1コンフォメーションに対するPTH類似体の結合親和性を示したグラフである。示したように、SP-PTH-AAKは、R0型受容体およびRG型受容体の両方に対して最も強い結合を示した。PTH(1-34)は、R0型受容体に対して最も弱い結合を示した。それぞれのグラフの下に曲線フィットパラメータを示した。
【図２】MC3T3-E1細胞におけるPTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKに対するcAMP応答を示したグラフである。それぞれのグラフの下に曲線フィットパラメータを示した。
【図３】PTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、Aib-SP-PTH-AAK、またはPTH(3-34)によって処理した後の、cAMP応答エレメント-ルシフェラーゼ遺伝子構築物でトランスフェクトされたMC3T3-E1細胞における発光を示したグラフである。グラフの下に曲線フィットパラメータを示した。
【図４】図4Aおよび図4Bは、cAMP刺激とR0 (図4A)結合またはRG(図4B)結合との相関関係を示したグラフである。
【図５】図5Aおよび図5Bは、R0型(図5A)およびRG型(図5B)のヒトPTH-1受容体に対するPTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKの結合親和性を示したグラフである。それぞれのグラフの下に曲線フィットパラメータを示した。
【図６】HKRK-B7細胞上で発現させた時のヒトPTH-1受容体におけるPTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKのcAMP刺激を示したグラフである。
【図７】図7Aおよび図7Bは、リガンドを洗い流した後のcAMP刺激を示したグラフである。図7Aは、pmol/ウェルでのcAMP生成を示し、図7Bは、それぞれのリガンドの最大cAMP刺激に対して基準化されたこれらの結果を示す。
【図８】図8A〜図8Eは、ビヒクルを皮下注射した、または5nmol/kgのPTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、もしくはAib-SP-PTH-AAKを皮下注射したマウスにおける血中カルシウムレベルを0〜8時間(図8A)または0〜30時間(図8B)にわたって示したグラフである。図8C(0〜24時間)および図8D(0〜54時間)には、10nmol/kgの皮下注射ペプチドの同様の結果を示した。絶食条件下での類似実験からの結果も示した(図8E)。
【図９】TPTXラットからの血中カルシウム、血清中リン酸レベル、および尿中カルシウム対クレアチニン比の測定において用いられた実験プロトコールを示した模式図である。
【図１０】図10A〜図10Eは、ビヒクル、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、またはAib-SP-PTH-AAKが投与されたTPTXラットにおける血中カルシウム(図10A)および血清中無機リン酸(図10B)応答を示したグラフである。ニセの手術をしたラットを対照として示した。1.25nmol/kgおよび5nmol/kgのSP-PTHを1.25nmol/kg、5nmol/kg、および20nmol/kgのPTH(1-34)と比較した類似実験も示した(図10C)。10nmol/kgのPTH(1-34)またはSP-PTHを静脈内注射した正常ラットにおける薬物動態プロファイルも示した(図10D)。24.3nmol/kgのhPTH(1-34)、hPTH(1-84)、またはSP-PTH-AAKを静脈内注射したTPTXラットにおける薬物動態プロファイルも示した(図10E)。
【図１１Ａ】SP-PTHまたはSP-PTH-AAKを静脈内注射したカニクイザルにおける血清中および尿中のカルシウムレベルおよびリン酸レベルの測定において使用した実験プロトコールを示した模式図である。
【図１１Ｂ】1nmol/kgを静脈内注射した後のサルにおけるSP-PTH血漿中濃度を示したグラフである。
【図１２】図12A〜図12Cは、ビヒクル、SP-PTH、SP-PTH-AAK、またはPTH(1-34)を注射したカニクイザルにおける血清中カルシウム(図12Aおよび図12C)ならびに血清中リン酸(図12B)を示したグラフである(＊P<0.05、対ビヒクル;＊＊P<0.01対ビヒクル)。図12Aおよび図12Bは、0.25nmol/kgのSP-PTHもしくはSP-PTH-AAKまたはビヒクル対照を静脈内注射した結果を示す。図12Cは、40倍の用量(10nmol/kg)のPTH(1-34)を皮下注射した後の血清中カルシウム濃度を示す。
【図１３】図13Aおよび図13Bは、ビヒクル、SP-PTH、またはSP-PTH-AAKを静脈内注射したカニクイザルにおける尿中カルシウム(図13A)および尿中リン酸(図13B)クレアチニン比を示したグラフである(＊P<0.05、対ビヒクル;＊＊P<0.01対ビヒクル)。
【図１４】ビヒクルまたは2.5nmol/kgもしくは10nmol/kgのSP-PTHもしくはSP-PTH-AAKを与えたカニクイザルにおける血清中カルシウムレベルおよび血清中リン酸レベルの測定において使用した実験プロトコールを示した模式図である。
【図１５】図15A〜図15Hは、ビヒクル、2.5nmol/kgもしくは10nmol/kgのSP-PTH-AAK、10nmol/kgのPTH(1-34)、または10nmol/kgのPTH(1-84)を与えたカニクイザルにおける血清中および尿中のカルシウムレベルおよびリン酸レベルならびに血清中クレアチニンレベルを示したグラフである。図15Aは血清中カルシウムレベルを示し、図15Bおよび図15Cは血清中無機リン酸レベルを示す。図15Dは血清中クレアチニンレベルを示す。図15Eおよび15Gは尿中カルシウムレベルを示し、図15Fおよび図15Hは尿中リン酸レベルを示す。
【図１６Ａ】pH7.4のPBS溶液中でのポリペプチドの溶解度を示すグラフである。
【図１６Ｂ】pH7.4のPBS溶液中でのポリペプチドの溶解度を示すグラフである。
【図１６Ｃ】5℃、25℃、および40℃でリン酸-クエン酸緩衝液中および10mM酢酸中でのSP-PTH-AAKの安定性を示す。試料中に残っているインタクトなSP-PTH-AAKペプチドの量を出発試料と比較してrPHPLCによって測定した。
【図１７】図17Aおよび図17Bは、野生型PTH受容体またはリン酸化欠損(PD)PTH受容体を発現するマウスにおける血中カルシウムレベルに対するPTH(1-34)(図17A)およびM-PTH(1-28)(図17B)の効果を示したグラフである。
【図１８】図18Aおよび図18Bは、野生型PTH受容体またはPD PTH受容体を発現するマウスにおける血中cAMPレベルに対するPTH(1-34)(図18A)およびM-PTH(1-28)(図18B)の効果を示したグラフである。
【図１９】野生型PTH受容体またはPD PTH受容体を発現するマウスにおける血中カルシウムレベルに対するSP-PTH-AAKの効果を示したグラフである。
【図２０】図20A〜図20Dは、TPTXラットにおける血清中Caおよび尿中Caに対する1日1回SP-PTHの効果を示したグラフである。TPTXラットおよびニセ対照ラットを、ビヒクル(ニセおよびTPTX)、またはSP-PTH(1nmol/kg、2nmol/kg、4nmol/kg、もしくは8nmol/kg)、または1,25(OH) 2D(0.075μg/kgもしくは0.2μg/kg. orn)の皮下注射によって10日間にわたって1日1回処置した。10日目の最後の注射の後に、ラットを代謝ケージに入れ、8時間(図20A)および24時間(図20B)で頸静脈血を得た。0〜8時間(図20C)および8〜24時間(図20D)の間隔で採尿した。平均±s.e.m:n=5;「〜」、P対ビヒクル<005。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
詳細な説明
本発明は、PTH受容体において持続型の活性を有する新しい副甲状腺ホルモン(PTH)類似体に関する。これらの類似体の例は、SP-PTH-AAK([Ala1,3,12,18,22,Gln10,Arg11,Trp14,Lys26]PTH(1-14)/PTHrP(15-36))およびAib-SP-PTH-AAK(Ala1,12,18,22,Aib3,Gln10,ホモArg11,Trp14,Lys26]PTH(1-14)/PTHrP(15-36))である。下記のように、これらのポリペプチドは、インビトロでは、非Gタンパク質共役R0コンフォメーションのPTH-1受容体(PTHR1)に対してPTH(1-34)および他の参照ポリペプチドより高い親和性で結合する。従って、これらのポリペプチドは、培養細胞において長時間のcAMPシグナル伝達応答を誘導する。これらのポリペプチドはまた、臨床検査動物(マウス、ラット、およびサル)においてPTH(1-34)または他の試験類似体と比較して血中カルシウムイオンレベルを長時間増加させた。これらの類似体はインビボでの持続型の特性が確認されたので、副甲状腺機能低下症などの状態の治療剤として有用である。
【００２８】
例示的なポリペプチドであるSP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAKは、ヒトPTH(1-14)配列に基づくN末端部分およびヒトPTHrP配列に基づくC末端部分を含む(以下の表1を参照されたい)。N末端部分およびC末端部分は両方とも、親和性を増強するアミノ酸置換を含む。驚いたことに、これらのポリペプチドは、下記の実施例に示したように、インビトロでは高い結合親和性およびcAMPシグナル伝達効力を示し、インビボでは大きな機能効果を示した。最後に、これらのポリペプチドは、下記のように、野生型PTH(1-34)ポリペプチドに匹敵する高い溶解度を示した。これらの特性に基づいて、これらのポリペプチドは、PTH受容体における長時間の活性が望ましい任意の用途において、例えば、副甲状腺機能低下症の治療に使用することができる。
【００２９】
PTHアゴニストのR0結合対RG結合
PCT公報WO2009/017809に記載のように、Gタンパク質と結合していないが、アゴニストと結合することができる新規の「R0」状態のPTH受容体が特定された。これまで、2つのGタンパク質共役受容体型であるGタンパク質と結合している(RG)型およびGタンパク質と結合していない(R)型を区別することができると考えられていた。GPCRシグナル伝達には、Gタンパク質が受容体によって直接活性化されることが必要である。すなわち、RG状態が形成しなければならず、このRG形成はアゴニストリガンドの結合によって誘導することができる。アゴニストリガンドが結合するとRG状態が誘導されるか、安定化され、相互に、RG状態はアゴニストの高親和性結合を安定化する。GTP、またはGTPγSなどの非加水分解性GTP類似体が結合すると、受容体と共役しているGタンパク質は受容体から解離して、受容体は低親和性状態に戻る。現在では、PTHRなどの一部のGPCRは、GTPγSの存在下でも、従って、恐らく、受容体がGタンパク質と結合していない時でも、ある特定のアゴニストリガンドに高親和性で結合することができる新規の状態(R0)を形成できると認識されている。このR0状態の発見に基づいて、PCT公報WO2009/017809は、RG状態に加えて、R0状態に高親和性で結合するリガンドの活性半減期が、R0に低親和性で結合するリガンドの活性半減期より長いことについて述べている。この長時間活性は、インビボでのリガンドのバイオアベイラビリティにも薬物動態にも左右されない。それに対応して、作用期間が短いアゴニストは、R0型受容体に対する親和性が低い。
【００３０】
以下の実施例に記載のように、インビトロで、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAKとR0型PTH受容体との結合はhPTH(1-34)と比較してかなり大きく、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAKはインビトロおよびインビボの両方で持続型の活性を示す。従って、本発明のポリペプチドは持続型のPTHアゴニストとして適している。
【００３１】
本発明のポリペプチドの作製
本発明のポリペプチド(例えば、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAK)は、液相ペプチド合成または固相ペプチド合成によって、および組み合わせ化学(combination chemistry)を用いたインサイチュー合成によって作製するのに適している。特に、固相ペプチド合成法はヒトPTHの生成において首尾良く適用されており、これらの化合物の生成に使用することができる(ガイダンスについては、Kimura et al.,前記およびFairwell et al., Biochem. 22:2691, 1983を参照されたい)。ヒトPTHを比較的大規模に生成することに成功したことが、Goud et al., J Bone Min Res 6:781, 1991において報告されている。合成ペプチド合成法は、一般的に、自動合成装置および固相として適切な樹脂の使用を必要とし、固相には望ましいポリペプチドのC末端アミノ酸が取り付けられる。次いで、FMOCまたはBOCをベースとする化学プロトコールを用いて、適切に保護された型の次の望ましいアミノ酸を連続してカップリングすることによって、典型的には、合成が完了するまで、N末端方向にペプチドが伸長される。次いで、ペプチドから、通常、樹脂からペプチドが切断されると同時に、保護基が切断される。次いで、従来法を用いて、例えば、溶媒としてアセトニトリル、イオン対形成剤としてトリフルオロ酢酸を用いた逆相HPLCによって、ペプチドは単離および精製される。このような手順は非常に多くの刊行物において概説されており、例えば、Stewart and Young,「Solid Phase Peptide Synthesis」, 2nd Edition, Pierce Chemical Company, Rockford, IL (1984)を参照してもよい。
【００３２】
本発明のポリペプチドはまた、当技術分野において公知の任意の方法によって組換えによって作製することもできる。本発明のポリペプチド、特に、ゲノムにコードされているアミノ酸しか含まない(例えば、AibもHarも含まない)ポリペプチドを産生するために、原核生物(例えば、細菌)発現系ならびに真核生物(例えば、酵母および哺乳動物)発現系も使用することができる。
【００３３】
ポリペプチドの修飾
本明細書に記載のいかなるポリペプチド(例えば、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAK)も、N末端修飾またはC末端修飾などの1つまたは複数の修飾を含有してよい。修飾には、アセチル化、アシル化、ADP-リボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有結合、ヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体の共有結合、脂質または脂質誘導体の共有結合、ホスファチジルイノシトールの共有結合、架橋結合、環化、ジスルフィド結合形成、脱メチル、共有結合架橋の形成、シスチンの形成、ピログルタミン酸の形成、ホルミル化、γ-カルボキシル化、グリコシル化、GPIアンカー形成、ヒドロキシル化、ヨウ素化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タンパク質プロセシング、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレノイル化(selenoylation)、硫酸化、トランスファーRNAを介したタンパク質へのアミノ酸付加、例えば、アイジニル化(aiginylation)、およびユビキチン結合が含まれる。例えば、Proteins-Structure and Molecular Properties, 2nd Ed., T. E. Creighton, W. H. Freeman and Company, New York, 1993、およびWold, F., Posttranslational Protein Modifications:Perspectives and Prospects, pgs.1-12 in Posttranslational Covalent Modification of Proteins, B. C. Johnson, Ed., Academic Press, New York, 1983; Seifter et al., Methods Enzymol 182:626-646( 1990)、およびRattan et al., Ann NY Acad Sci 663A&62(1992)を参照されたい。
【００３４】
本発明のいかなるポリペプチドも、異種配列(融合パートナー)をさらに含み、従って、融合タンパク質を形成してよい。融合タンパク質は、融合パートナー、例えば、精製タグまたは検出タグ、例えば、直接的もしくは間接的に検出することができるタンパク質、例えば、緑色蛍光タンパク質、血球凝集素、またはアルカリホスファターゼ、DNA結合ドメイン(例えば、GAL4もしくはLexA)、遺伝子活性化ドメイン(例えば、GAL4もしくはVP16)、精製タグ、または分泌シグナルペプチド(例えば、プレプロトリプシンシグナル配列)を含んでもよい。他の態様において、融合パートナーは、c-myc、ポリヒスチジン、またはFLAGなどのタグでもよい。それぞれの融合パートナーは、1つまたは複数のドメイン、例えば、プレプロトリプシンシグナル配列およびFLAGタグを含有してもよい。他の場合では、融合パートナーはFcタンパク質(例えば、マウスFcまたはヒトFc)である。
【００３５】
疾患を治療する方法
本明細書に記載のポリペプチ(例えば、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAK)を用いて、PTH機能不全またはカルシウムもしくはリン酸の不均衡に関連する任意の疾患を治療することができる。前記ポリペプチドは、副甲状腺機能低下症、高リン酸血症、骨粗鬆症、骨折修復、骨軟化症、関節炎、または血小板減少を治療するのに用いられてもよく、対象における幹細胞動員を高めるために用いられてもよい。本発明の治療方法において任意の投与方法(例えば、経口投与、静脈内投与、筋肉内投与、眼投与、局部投与、真皮投与、皮下投与、および直腸投与)を使用することができる。医師は、治療を受けている患者に適した投与を決定するだろう。これは、患者の年齢および大きさ、疾患または状態の重篤度、ならびに治療されている特定の疾患または状態にある程度左右されるだろう。
【００３６】
薬学的組成物の処方
本明細書に記載の任意のポリペプチド(例えば、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAK)の投与は、対象および疾患状態を治療する化合物濃度をもたらす任意の適切な手段によるものでよい。前記ポリペプチドは、任意の適切な担体物質に溶解されて任意の適切な量で含まれてもよく、一般的に、組成物の総重量の1〜95重量％の量で存在する。組成物は、経口投与経路、非経口投与経路(例えば、静脈内投与経路もしくは筋肉内投与経路)、直腸投与経路、皮膚投与経路、鼻腔内投与経路、腟投与経路、吸入投与経路、皮膚(パッチ)投与経路、眼投与経路、または頭蓋内投与経路に適した剤形で提供されてもよい。従って、前記組成物は、例えば、錠剤、アンプル、カプセル、丸剤、散剤、顆粒剤、懸濁液、エマルジョン、溶液、ヒドロゲルを含むゲル、パスタ剤、軟膏、クリーム、硬膏剤、水剤(drench)、浸透圧送達装置、坐剤、浣腸、注射液、移植片、スプレー、またはエアロゾルの形でもよい。薬学的組成物は従来の薬務に従って処方されてもよい(例えば、Remington:The Science and Practice of Pharmacy, 第20版, 2000, ed. A.R. Gennaro, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, and Encyclopedia of Pharmaceutical Technology, eds. J. Swarbrick and J. C. Boylan, 1988-1999, Marcel Dekker, New Yorkを参照されたい)。
【００３７】
薬学的組成物は、投与されるとすぐに、または投与後、任意の所定の時間もしくは期間で活性化合物を放出するように処方されてもよい。後者のタイプの組成物は一般に徐放製剤と知られる。徐放製剤には、(i)長期間にわたって体内で実質的に一定の濃度の本発明の薬剤を生じる製剤;(ii)所定の遅れ時間の後に、長期間にわたって体内で実質的に一定の濃度の本発明の薬剤を生じる製剤;(iii)体内で比較的一定した有効なレベルの薬剤を維持すると同時に、血漿中薬剤レベルの変動に関連した望ましくない副作用を最小限にすることによって、所定の期間の間に薬剤の作用を持続する製剤(鋸歯状の動態パターン);(iv)薬剤の作用を局在させる製剤、例えば、罹患組織もしくは罹患臓器に隣接して、または罹患組織もしくは罹患臓器の中に徐放組成物を空間的に配置する薬剤;(v)投与の利便性を実現する製剤、例えば、組成物を週1回または2週間に1回、投与する製剤;および(vi)担体または化学誘導体を用いて、化合物を特定の標的細胞タイプに送達することによって薬剤の作用を標的化する製剤が含まれる。胃腸管における吸収ウィンドウが狭い、または生物学的半減期が比較的短い化合物については、徐放製剤の形で化合物を投与することが特に好ましい。
【００３８】
問題になっている化合物の代謝速度を放出速度が上回る徐放を得るために、多くの任意の戦略を遂行することができる。一例では、徐放は、例えば、様々なタイプの徐放組成物およびコーティングを含む様々な製剤パラメータおよび成分の適切な選択によって得られる。従って、化合物は、適切な賦形剤を用いて、投与されると化合物を徐放する薬学的組成物に処方される。例には、一単位または複数単位の錠剤またはカプセル組成物、油溶液、懸濁液、エマルジョン、マイクロカプセル、分子複合体、マイクロスフェア、ナノ粒子、パッチ、およびリポソームが含まれる。
【００３９】
非経口組成物
本明細書に記載のポリペプチド(例えば、SP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAK)を含有する組成物は、剤形、製剤の中に入れて注射、注入、もしくは移植(皮下、静脈内、筋肉内、腹腔内など)することによって、または従来よりある無毒の薬学的に許容される担体およびアジュバントを含む適切な送達装置もしくは移植片を介して非経口投与されてもよい。このような組成物の処方および調製は薬剤処方の当業者に周知である。
【００４０】
非経口使用のための組成物は単位剤形(例えば、単回投与アンプル)で提供されてもよく、適切な防腐剤が添加されてもよい数回分の用量を含むバイアルの中に入れて提供されてもよい(以下を参照されたい)。組成物は、溶液、懸濁液、エマルジョン、注入装置、または移植用の送達装置の形をとってもよく、使用前に水または別の適切なビヒクルを用いて再構成される乾燥粉末として提示されてもよい。活性薬剤の他に、組成物は、非経口的に許容される適切な担体および/または賦形剤を含んでもよい。活性薬剤は、徐放のためにマイクロスフェア、マイクロカプセル、ナノ粒子、リポソームなどに組み込まれてもよい。さらに、組成物は、懸濁剤、可溶化剤、安定化剤、pH調整剤、張性調整薬剤、および/または分散剤を含んでもよい。
【００４１】
前記のように、本発明による薬学的組成物は滅菌注射剤に適した形をとってもよい。このような組成物を調製するために、適切な活性薬剤は、非経口的に許容される液体ビヒクルに溶解または懸濁される。使用することができる許容されるビヒクルおよび溶媒の中には、水、適量の塩酸、水酸化ナトリウム、または適切な緩衝液を添加することによって適切なpHに調整された水、1,3-ブタンジオール、リンガー溶液、デキストロース溶液、および塩化ナトリウム等張液がある。水性製剤はまた、1種類または複数種の防腐剤(例えば、メチルp-ヒドロキシ安息香酸、エチルp-ヒドロキシ安息香酸、またはn-プロピルp-ヒドロキシ安息香酸)を含有してもよい。化合物の1つが水に少ししか溶けない、または水にわずかに溶ける場合、溶解促進剤または可溶化剤を添加することができる。または、溶媒は10〜60％w/wのプロピレングリコールなどを含んでもよい。
【実施例】
【００４２】
以下の実施例は、本発明の限定ではなく例示を目的とする。
【００４３】
実施例1
ポリペプチド合成
例示的なペプチド[Ala1,12,Aib3,Gln10,Har11,Trp14]PTH(1-14)/PTHrP(15-36)(Super-potent Aib-PTH:Aib-SP-PTH)および[Ala1,12,18,22,Aib3,Gln10,Har11,Trp14,Lys26]PTH(1-14)/PTHrP(15-36)(Super-potent Aib-AAK PTH:Aib-SP-PTH-AAK)は、Massachusetts General Hospital Biopolymer Core施設によって合成された。AibおよびHarは、それぞれ、α-アミノイソ酪酸およびホモアルギニンに相当する。
【００４４】
例示的なペプチド[Ala1,3,12,Gln10,Arg11,Trp14]PTH(1-14)/PTHrP(15-36)(Super-potent PTH:SP-PTH)および[Ala1,3,12,18,22,Gln10,Arg11,Trp14,Lys26]PTH(1-14)/PTHrP(15-36)(SP-PTH-AAK)は、Sigma Aldrich (Hokkaido, Japan)およびAmerican Peptide Company, Inc. (Calif., USA)によって合成された。全てのポリペプチドを10mM酢酸に溶解し、-80℃で保管した。PACE法(Pace et al., Protein Science 4:2411-23, 1995)またはアミノ酸分析によってポリペプチド濃度を求めた。
【００４５】
これらのポリペプチドをそれぞれ以下の表1に示した。
【００４６】
(表1)ポリペプチド
0005941040.tif 000016
【００４７】
実施例2
特徴付け-R0/RG結合およびcAMP効力
PTH(1-34)、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKとR0型およびRG型のPTH-1受容体との結合を、PCT公報WO2009/017809に記載の方法または類似方法を用いて測定した。簡単に述べると、非加水分解性ヌクレオチド類似体GTPγSの添加はR0型受容体に有利に働く。例えば、ネガティブドミナントGαsサブユニットを用いた細胞のコトランスフェクションはRG型に有利に働く。結合は、放射性トレーサーリガンド(125I-PTH(1-34))の置換に基づいて測定される。図1Aに示したように、4種類の試験ポリペプチドは、PTH(1-34)と比較して、R0型のラットPTH受容体と約1〜2桁強い結合を示した。特に、SP-PTH-AAKは2桁超の結合増加を示した(PTH(1-34)の-7.5に対して-9.7のlog EC50)。データは4回の実験の平均であり、それぞれの実験を2回繰り返して行った。Graph-Pad Prism 4.0を用いて、曲線をデータにフィットさせた。それぞれの図の中の挿入図はフィットパラメータを示す。
【００４８】
ラットPTH受容体におけるRG結合もまた、hPTH(1-34)と比較してSP-PTH-AAKおよびAib-SP-PTH-AAKにおいて高かった(図1B)。
【００４９】
2つの異なる方法:ラジオイムノアッセイ(RIA;図2)およびルシフェラーゼ遺伝子と融合したcAMP応答エレメント(図3)を用いて、これらのポリペプチドのcAMP刺激活性も評価した。簡単に述べると、RIA cAMPアッセイは、Okazaki et al.(Proc Natl Acad Sci USA 105:16525-30, 2008)に記載のように、96ウェルプレートの中に入っているマウス前造骨細胞株であるインタクトなMC3T3-E1細胞において行った。細胞を、IBMXの存在下で、様々濃度(-12〜-6logM)の示されたリガンドによって室温で30分間、処理した。この後に、緩衝液を除去し、50mM HClを添加することによって反応を終わらせた。次いで、HCl溶解物のcAMP含有量をRIAによって求めた。データは6回の実験の平均であり、それぞれの実験を2回繰り返して行った。Graph-Pad Prism 4.0を用いて、曲線をデータにフィットさせた。挿入図は、それぞれの曲線のフィットパラメータを示す。
【００５０】
cAMP応答エレメント-ルシフェラーゼ応答を以下の通りに測定した。MC3T3-E1細胞を、cAMP/PKA経路を介してシグナル伝達を評価するように設計されたプラスミド構築物である、cAMP応答エレメント(CRE)プロモーターと融合したルシフェラーゼ遺伝子をコードするプラスミドDNAによって96ウェルプレートの中でトランスフェクトした。トランスフェクションの48時間後に、細胞を、ビヒクル(プロット横座標上では-14logM)または様々な濃度(-13〜-6logM)の示されたリガンドを含有する培地中で37℃で4時間インキュベートした。次いで、Promega Steady-Glo試薬およびPerkinElmer Co. Envisionプレートリーダーを用いて、ルシフェラーゼ活性を発光として測定した。データは3回の実験の平均であり、それぞれの実験を2回繰り返して行った。ビヒクル処理ウェルにおいて得られた未処理の基底値は9434±1303カウント/秒であった。Graph-PadPrism4.0を用いて、曲線をデータにフィットさせた。図中の挿入図はフィットパラメータを示す。
【００５１】
cAMP効力とR0 (図4A)結合またはRG(図4B)結合との相関関係も計算した。R0結合とcAMP効力との間には強い相関関係が観察された。RG結合とcAMP効力との間には弱い相関関係が観察された。
【００５２】
ヒトPTH受容体を用いてR0結合実験およびRG結合実験を繰り返した(図5Aおよび5B)。本試験では、Dean et al., Mol Endocrinol 22:156-66, 2008に記載のように、R0およびRG PTHR1コンフォメーションの競合結合アッセイを、トランスフェクトCOS-7細胞から調製された膜において行った。データは3回の実験の平均であり、それぞれの実験を2回繰り返して行った。Graph-Pad Prism 4.0を用いて、曲線をデータにフィットさせた。挿入図はフィットパラメータを示す。ラット受容体と同様に、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKポリペプチドは、PTH(1-34)と比較して強いR0結合を示した。
【００５３】
ヒト受容体を用いて、cAMP効力アッセイも試験した(図6)。本試験では、LLC-PCK1細胞から得られ、ヒトPTHR1で安定にトランスフェクトされたHKRK-B7細胞を、ビヒクル(プロット横座標上で-11logM)または様々な濃度(-10〜-6logM)の示されたリガンドを含有する緩衝液中で30分間インキュベートし、細胞中のcAMP含有量をRIAによって測定した。SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH-AAK、SP-PTH、およびAib-SP-PTHはPTH(1-34)に似たcAMP効力を示した。データをまとめたものを表2に示した。
【００５４】
(表2)受容体結合およびcAMP活性化データのまとめ
0005941040.tif 000017
【００５５】
実施例3
リガンドを洗い流した後のcAMP応答
リガンドを洗い流した後に、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH-AAK、SP-PTH、およびAib-SP-PTHがcAMP活性を刺激する能力も試験した。cAMP洗い流し応答アッセイは、Okazaki et al., Proc Natl Acad Sci USA 105:16525-30, 2008に記載のように、MC3T3-E1細胞が入っている96ウェルプレートにおいて行った。細胞を、ビヒクルまたは示されたリガンド(100nM)によって室温で5分間、処理した。それぞれのリガンドについて2つのウェルを用いて初期値(最大cAMP値)を得た。これらのウェルの中で、細胞をリガンドおよびIBMXとコインキュベートした。5分間の初期処理後に、緩衝液を除去し、初期ウェルについては、50mM HClを添加することによって反応を終わらせた。他のウェルでは、細胞を緩衝液で3回リンスし、横座標に示したように緩衝液中で様々な時間、インキュベートした。この後に、緩衝液を、IBMXを含有する緩衝液と交換し、細胞をさらに5分間インキュベートした。この後に、緩衝液を除去し、50mM HClを添加することによって反応を終わらせた。次いで、HCl溶解物のcAMP含有量をRIAによって求めた。
【００５６】
図7Aおよび7Bに示したように、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKは、cAMP刺激活性をPTH(1-34)より長期間維持した。従って、これらのポリペプチドには持続型のアゴニスト活性があることが分かる。
【００５７】
実施例4
マウスにおける研究
マウスにおける血中Ca++応答もアッセイした。マウス(C57BL/6)に、最終用量が5nmol/kg体重となるようにビヒクルまたは示されたリガンドを皮下注射し、注射後の複数の時間で尾から採血し、Bayer Rapid Labモデル348血液分析器を用いてCa++濃度を評価した。示したように、投与して2時間後、PTH(1-34)を含む全てのポリペプチドが同様のカルシウムレベルを示した(図8A)。しかしながら、後の時点(4時間、6時間、8時間、および24時間)では、SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、またはAib-SP-PTH-AAKを与えたマウスにおける血中カルシウムレベルは、PTH(1-34)またはビヒクルを与えたマウスと比較して高かった(図8Aおよび8B)。静脈内注射による10nmol/kgを用いた類似実験も行い、類似した結果が得られた(図8Cおよび8D)。図8Eに示したように、絶食条件下で行った類似実験も行った。
【００５８】
実施例5
ラットにおける研究
甲状腺上皮小体切除術(TPTX)を受けているラットに対するポリペプチドの効果も試験した。本試験では、5週齢の雄Crl:CD(SD)ラットをCharles River Laboratories Japan, Inc.(Kanagawa, Japan)から入手し、20〜26℃および35〜75％湿度の標準的な実験条件下で1週間、馴化させた。ラットには、水道水ならびに1.1％カルシウム、1.0％リン酸、および250IU/100gのビタミンD3を含有する標準的なげっ歯類用飼料(CE-2)(Clea Japan, Inc., Shizuoka, Japan)を自由に与えた。
【００５９】
6週齢ラットに対して甲状腺上皮小体切除術(TPTX)を行った。手術の24時間後に、尾静脈採血からの血清中カルシウムイオン(iCa)によってTPTXラットを選択した(<1.0mM)。手術の72時間後のiCaによって、TPTXラットを、5匹または6匹の動物からなる6つの群に分けた。TPTX-ビヒクル群には、尾静脈から1ml/kg体重の用量のビヒクル(10mM酢酸溶液)を静脈内投与した。SP-PTH、SP-PTH-AAK、Aib-SP-PTH、およびAib-SP-PTH-AAKをそれぞれ1.25nmol/kgの用量でTPTXラットに静脈内注射した。
【００６０】
血清中のカルシウムおよびリン酸を測定するために、ケタミンを用いてラットを麻酔し、それぞれの注射の後、様々な時間(例えば、6時間、8時間、24時間、48時間、および72時間)で頚静脈から血液を得た(図9)。自動分析器(736-20 Model Hitachi, Tokyo, Japan)によって血清中のカルシウムおよびリンを確かめた。
【００６１】
図10Aおよび10Bに示したように、ポリペプチドを静脈内投与すると血清中カルシウムレベルは長期間増加し、血清中リン酸レベルは低下した。比較のために、1.25nmol/kgおよび5nmol/kgのSP-PTHを、1.25nmol/kg、5nmol/kg、および20nmol/kgのPTH(1-34)と比較した類似実験も示した(図10C)。PTH(1-34)およびSP-PTHは正常ラット(図10D)およびTPTXラット(図10E)において類似したプロファイルを示したので、これらの差異は薬物動態の変化によって媒介されるようには見えなかった。TPTXラットにおける、これらのペプチドの特性を表3に示した。
【００６２】
(表3)ペプチド薬物動態
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【００６３】
実施例6
カニクイザルにおける高カルシウム血症アッセイ
血清中および尿中のカルシウムレベルおよびリン酸レベルに対するSP-PTHおよびSP-PTH-AAK(「SP-AAK」)の効果をカニクイザルにおいて試験した。簡単に述べると、3歳または4歳の雄カニクイザル(HAMRI Co., Ltd., Ibaraki, Japan)の体重を測定した。血液を採取してチューブに入れた。サルに、0.3ml/kgの用量の各ポリペプチドを静脈内投与または皮下投与した。原液中のポリペプチド濃度は、25mmol/Lリン酸-クエン酸緩衝液/100mmol/L NaCl/0.05％Tween 80(pH.5.0)(PC緩衝液)で希釈することによって調整した。投与する直前には、全てのポリペプチドを氷上に置いた。それぞれ3匹のサルからなる群にポリペプチドを投与した。カルシウムレベルおよびリンレベルの時間経過をモニタリングするために、投与して1時間後、2時間後、4時間後、および8時間後に、伏在静脈によって血液を採取した(図11A)。SP-PTHの血漿半減期は約4分であることが観察された(図11B)。
【００６４】
図12Aおよび12Bに示したように、SP-PTHまたはSP-PTH-AAKの注射によって、注射後かなりの時間にわたって血清中カルシウムが増加した(図12A)。血清中リン酸も同様に減少した(図12B)。図12Cは、比較のために、図12Aおよび12Bの実験の40倍の用量で皮下投与されたPTH(1-34)の短時間の高カルシウム血作用を示す。ビヒクルと比較して、いずれのポリペプチドを与えたマウスでも尿中カルシウム/クレアチニン比は減少した(図13A)。図13Bに示したように、尿中リン酸/クレアチニン比も測定した。
【００６５】
2つの異なる用量(2.5nmol/kgまたは10nmol/kg;図14)を用いたポリペプチドの皮下注射を用いて類似実験を行った。これらの実験から、SP-PTHおよびSP-PTH-AAKを用いて、用量依存的に血清中カルシウムの増加が観察された(図15A)。血清中無機リン酸の低下も観察された(図15Bおよび図15C)。図15Dは血清中クレアチニンレベルの増加を示す。尿中のカルシウムデータおよびリン酸データも収集した。これらのデータは、図15A〜15Dに示した同じ実験からのものである。注射前(T=0)およびその後の時間で24時間間隔で採尿し、Ca(図15Eおよび図15G)、Pi(図15Fおよび図15H)、ならびにクレアチニンを評価した。[Ca]および[PI]は[クレアチニン]との比で表した。図15Gおよび15Hは注射前の値からの変化を示す。データは平均±s.e.m.;n=3/群である。
【００６６】
実施例7
溶解度
異なる緩衝液中でのSP-PTH-AAKおよびSP-PTHの相対溶解度をインビトロ沈殿アッセイにおいて評価した。それぞれのポリペプチドについて、それぞれ50μgの凍結乾燥ポリペプチド粉末を含む2本のバイアルを調製した。一方のバイアルを、pH7.4のPBS 50μlに溶解して再構成した。他方のバイアルを、最終濃度が1.0mg/mlまたは1.5mg/mlとなるように10mM酢酸(pH2.9)50μlに溶解して再構成した。室温で1時間後に、バイアルを15,000xgで2分間、遠心分離した。上清を除去し、Pierce BCAアッセイ(Thermo Fischer Scientific, Rockford, Ill.)を用いてタンパク質含有量をアッセイした。それぞれのポリペプチドについて、PBS試料の含有量を、対応する酢酸試料の含有量のパーセントとして表した。
【００６７】
図16Aに示したように、SP-PTH-AAKおよびSP-Aib-PTH-AAKポリペプチドはhPTH(1-34)NH2と同様の溶解度を示した。hPTHrP、断片、および類似体の溶解度試験を図16Bに示した。SP-PTH-AAKの安定性試験も行った。異なるペプチド濃度のSP-PTH-AAKを、5℃、25℃、および40℃で4週間にわたって50mMリン酸-クエン酸(PC)緩衝液(pH4.0、4.5、および5.5)中ならびに10mM酢酸中で保管した。逆相HPLCによるインタクトなペプチドの分析から、4週間25℃で、ほぼ完全な安定性が明らかになった(図16C)。40℃では、HPLCクロマトグラム上に主ピークのショルダーとして、メチオニン-オキシド誘導体である可能性が高い分解産物が検出された。
【００６８】
実施例8
リン酸化欠損(PD)PTH受容体における効果
SP-PTH-AAKの活性を、野生型PTH受容体の代わりにPD PTH受容体を発現する「ノックイン」マウスにおいて試験した(Bounoutas et al., Endocrinology 147:4674, 2006)。Bounoutasによって説明されたように、PD受容体は内部移行に欠陥があり、このために長時間のcAMPシグナル伝達が可能である。
【００６９】
野生型PTH(1-34)およびより強力なM-PTH(1-28)が野生型マウスおよびPDマウスにおいて血中カルシウムレベルを変える能力を試験した。図17Aおよび図17Bに示したように、PDマウスでは、野生型マウスと比較して血中カルシウムレベルの上昇は低下したか、無くなった。
【００７０】
2種類のマウス間での血中cAMPレベルも比較した。野生型PTH(1-34)およびM-PTH(1-28)については、PDマウスでは、野生型マウスと比較して血中cAMPレベルの大きさが大きくなり、持続期間が延びた(図18Aおよび図18B)。
【００７１】
野生型マウスおよびPDマウスにおける血中カルシウムレベルに対するSP-PTH-AAKの効果を図19に示した。驚いたことに、SP-PTH-AAKは、注射後少なくとも6時間、血中カルシウムレベルを下げ、ビヒクル対照で見られるレベルを一度も超えなかった。
【００７２】
実施例9
TPTXラットにおける毎日の反復投与
げっ歯類およびサルにおいて実施した本発明者らの単回注射実験から、生物学的活性が持続する、場合によっては、24時間を超えて持続することが明らかになった。本発明者らは、顕著な高カルシウム血症により示されたように、これらの実験において高用量が用いられたために超長期間持続したと考えている。ヒトでの治療使用のためには、血中Caを正常化するだけの十分な用量が投与される。鍵となる実験は、反復投与計画後にsCaの正常化が本当に実現可能かどうか確かめる実験である。従って、本発明者らは、TPTXラットを、1nmol/kg、2nmol/kg、4nmol/kg、および8nmol/kg(s.c)の用量のSP-PTHを用いて10日間、毎日処置する図20A〜2Dの実験を行った。比較のために、0.075 mcg/kgおよび0.2mcg/kg(経口)の用量の1,25(OH) 2-ビタミン-D(カルシトリオール)を同じ期間に使用した。本研究では、4nmol/kg用量のSP-PTHによってsCaが最も満足に管理された。なぜなら、最後の注射の8時間後に高カルシウム血症が避けられ(図20A)、24時間で、正常に近いsCaが維持されたからである(図20B)。4nmol/kg用量のSP-PTHを用いた時に、全ての時点でカルシウム尿排泄が少ないことが印象に残った。これは、8〜9mg/dlの範囲のsCaを実現するのに必要な用量である0.2μg/kgのカルシトリオールを用いた時の尿中カルシウムの上昇と対照をなす(図20Cおよび図20D)。
【００７３】
統計解析
概して、前記のデータを平均±標準誤差(SEM)で表した。SASソフトウェア(Ver.5.00.010720, SAS Institute Japan, Tokyo, Japan)を用いて統計的有意性を確かめた。p値<0.05の差異は統計的に有意であるとみなされた。＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001.
【００７４】
他の態様
2010年5月13日に出願された米国特許出願第61/334,319号および2010年11月18日に出願された米国特許出願第61/415,141号を含む、本明細書で述べられた全ての特許、特許出願、および刊行物は、それぞれの独立した特許、特許出願、または刊行物が参照により組み入れられるように詳細かつ個々に示されるのと同じ程度に参照により本明細書に組み入れられる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
0005941040.tif 000024
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１５Ｈ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【配列表】
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