(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Clostridium difficile由来のトキシンＡを含む疑いのあるサンプルから該Clostridium difficile由来のトキシンＡをエキソビボで結合し、および除去する方法であって：
a)該サンプルと、固体の不活性な支持体に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着したオリゴ糖配列とを接触する工程であって、ここで、該Clostridiumdifficile由来のトキシンＡが該支持体に吸着される条件下で、該オリゴ糖配列が該Clostridium difficile由来のトキシンＡを結合する、工程；および
b)該サンプルから該吸着されたClostridium difficile由来のトキシンＡを含む支持体を分離する工程であって、ここで該オリゴ糖配列は、以下：
αＧａｌ（１−３）βＧａｌ（１−４）βＧｌｃ
を含む、工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記オリゴ糖配列が、誘導体化したシリカ粒子に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記リンカーアームが-(CH2)8C(O)-である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
被験体においてClostridium difficile由来のトキシンＡによって媒介される下痢を処置する組成物であって、該組成物は、薬学的に受容可能な固体の不活性な支持体に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着した有効量のオリゴ糖配列を含有し、ここで、該オリゴ糖配列はClostridium difficile由来のトキシンＡを結合し、そして該組成物が胃腸管から排出され得、該オリゴ糖配列は、以下：
αＧａｌ（１−３）βＧａｌ（１−４）βＧｌｃ
を含む、組成物。
【請求項５】
前記オリゴ糖配列が、誘導体化したシリカ粒子に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着される、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記リンカーアームが-(CH2)8C(O)-である、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
キットであって：
ａ）胃腸管から排出可能である、薬学的に受容可能な固体の不活性な支持体を含むコンテナであって、該支持体は、非ペプチジルリンカーアームを介して共有結合的に付着されるオリゴ糖配列を有し、ここで、該オリゴ糖配列がClostridium difficile由来のトキシンＡを結合する、コンテナ；
ｂ）該支持体を測定するための、測定装置；および
ｃ）該支持体を測定し、そして、被験体に投与するために、該支持体を、薬学的に受容可能な賦形剤と混合するための指示書、
を包含し、ここで該オリゴ糖配列は、以下：
αＧａｌ（１−３）βＧａｌ（１−４）βＧｌｃ
を含む、キット。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、Clostridium difficile関連性下痢(CDAD)および偽膜性大腸炎(PMC)を含む、抗生物質関連性下痢の処置に関する。より詳細には、本発明はCDADに関連するC.difficileトキシンＡの中和に関する。
参考文献
以下の参考文献は、本明細書において、本明細書の関連する部分に角括弧[]中の番号として引用される。
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上記の刊行物、特許、および特許出願の開示は、個々の刊行物、特許、および特許出願のそれぞれの用語が本明細書中に特異的および個々に包含されるような同じ範囲で、その全体が本明細書中に参考として援用されている。
本発明の背景
嫌気性生物Clostridium difficileは、病院および長期療養施設において、主に年配の患者間で、抗生物質が関連する細菌性下痢および偽膜性大腸炎(PMC)の主要な原因となる因子である[１、２]。この生物は、成人の結腸において正常な微生物叢とうまく競合し得ないが、正常な腸微生物叢が、例えば、抗生物質処置によって変えられる場合、C.difficileは、大きい数で腸にコロニーを形成し得る。抗生物質治療はC.difficile関連性下痢(CDAD)の全ての症例の98%を占める。しかし、正常な腸叢を変える任意の素因のある状態(広範な免疫抑制処置を必要とする任意の状態を包含する)は、CDADの発生をまた導き得る。例えば、最近の証拠は、AIDS患者が、CDADを獲得する高い危険性のある候補者でもあることを示唆する[３、４]。
C.difficileは、CDADを引き起こすのに重要な役割を担うようである２つの外毒素、トキシンＡ(エンテロトキシン)およびトキシンＢ(サイトトキシン)を生成する。トキシンＡは、疾患の主要な原因であり得る。トキシンＡは、腸において上皮細胞に結合することによって作用し、これらの細胞の破壊をもたらし、そして腸中へ液の分泌を引き起こす。トキシンＡによるこれらの保護的上皮細胞の破壊は、下痢の発生を導く決定的な工程を示す。一旦、上皮細胞に損傷が生じると、次いで、強力なサイトトキシンＢは、下にある感受性組織に接近し得、そして別の臨床徴候を開始し得る。
トキシンＡは、上皮細胞上でオリゴ糖レセプターに結合することを可能にする、レクチン様活性を示すことが見出されている。いくつかのオリゴ糖配列はトキシンＡの潜在的なレセプターとして同定されており、そして以下の構造を含む[５-７]：
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さらに、高度に精製されたトキシンＡ調製物は、末端のαGal(1-3)βGal(1-4)βGlcNAcオリゴ糖配列を有する、ウシチログロブリンアフィニティーカラムを使用して得られている[８-９]。
CDADまたはPMCを罹る患者の現在の治療は、傷害を与える薬物を除去し、そして、液の置換とともに抗生物質メトロニダゾールまたはバンコマイシンの経口投与を開始する[３、14]。バンコマイシンは患者が我慢し得ない、またはメトロニダゾール処置に応答しない特定の状況においてのみ使用される。さらに、バンコマイシンはコストが高いため、日常的には使用されない。この形態の治療は、CDADまたはPMCに罹る約80%の患者において効果的である。約20%の患者においては、抗生物質処置を中止した後に下痢が再発する[15]。このような個体において、正常な腸叢が再確立されてC.difficile生物の数が減少するまで、この症状の発現は連続して再発する。正常な腸叢のバランスを乱すメトロニダゾールなどの抗生物質が、下痢が生じる度に投与されるので、これは遅いプロセスである。
CDADおよびPMCに対する、腸管からトキシン活性を除去する唯一の別の処置は、抗生物質と組み合わせて経口的により与えられるコレスチラミンおよびコレスチポールなどの、多グラム容量の陰イオン交換樹脂を使用することを包含する。このアプローチは、軽度から中度の病気の患者、および下痢の多様な病状の発現を被る個体を処置するために使用されてきた[16、17]。この形態の治療は、疾患の処置において中程度の成功のみ達成している[18]。イオン交換樹脂の効力の欠如に加えて、樹脂の使用に関連するいくつかの他の不都合がある。イオン交換樹脂は、トキシンＡに特異的に結合しない。従って、イオン交換樹脂は抗生物質自身に結合し得、腸内で最適レベル以下の抗生物質になる。さらに、患者がイオン交換樹脂に結合する他の薬物療法を受ける場合、薬物レベルが減少し得る。イオン交換樹脂のさらなる不都合は、これらの化合物の経口投与に関連する不愉快な味および後味である。
サンプル中のトキシンＡの存在の診断方法に関して、サンプル中のC.difficileを検出するための１つの方法は、サンプルを培養することである。この方法の不都合は、必要とされる時間の長さ、および非病原性、すなわちトキシンを産生しないC.difficile株による干渉を包含する。他の方法は特異的な抗血清またはモノクローナル抗体の使用を包含する。米国特許第4,863,852号および同第5,098,826号は、αGal(1-3)βGal(1-4)βGlcNAc、Ｘ抗原およびＹ抗原オリゴ糖配列を含む、支持体に結合されるトキシンＡの生物学的レセプターを含有する試薬の使用によるC.difficileトキシンＡの検出方法を記載する。
上記を考慮すると、抗生物質関連性下痢を処置する化合物の必要がある。好ましい化合物は、経口のように非侵襲的に投与される。
発明の要旨
本発明は、Clostridium difficileによって引き起こされる抗生物質関連性下痢の処置のための組成物および方法を提供する。
１つの局面において、本発明は、上記トキシンＡを含む疑いのあるサンプルからトキシンＡを結合および除去する方法を提供し、この方法は、固体の不活性な支持体に非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着されるオリゴ糖配列と、このサンプルとを接触させる工程、ここで、このオリゴ糖配列は、このトキシンＡが支持体に吸収されるような条件下でトキシンＡに結合する；および、吸収されたトキシンＡを含有する支持体をサンプルから分離する工程を包含する。
別の局面において、本発明は、被験体中のトキシンＡによって媒介される下痢を処置する方法を提供し、この方法は、このような処置の必要に応じて薬学的に受容可能な固体の不活性な支持体に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着されるオリゴ糖配列を含有する有効量の組成物を投与する工程を包含し、ここで、このオリゴ糖配列はトキシンＡを結合し、そしてこの組成物は胃腸管から排出され得る。
さらなる局面において、本発明は、CDADおよびトキシンＡによって開始される関連状態を処置するに有用な薬学的組成物を提供し、この組成物は、薬学的に受容可能な固体の不活性な支持体に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着されるオリゴ糖配列、ここで、このオリゴ糖配列はトキシンＡを結合する；および、薬学的に受容可能なキャリアを含有し、ここで、この組成物は胃腸管から排出され得る。
【図面の簡単な説明】
図１は、種々のオリゴ糖配列を含有するSYNSORBのパネルを使用して、精製されたトキシンＡの赤血球凝集活性の中和を示す。いくつかのSYNSORBは、効果的にトキシンＡの活性を中和することが見出された。
図２は、SYNSORB 52およびSYNSORB 90を使用して、トキシンＡ活性の濃度依存性中和を示す。両方のSYNSORBが20mg/mlの濃度で、約75%より高いトキシンＡ活性を効果的に中和し得る。
図３は、SYNSORB 52およびSYNSORB 90を20mg/mlの濃度で使用して、トキシンＡ活性の中和の時間依存性を示す。
図４は、いくつかのSYNSORBのトキシンＡに対する結合親和性を示す。異なるSYNSORBが、トキシンに対して異なる結合親和性を有することが見出された。
発明の詳細な説明
Ａ．定義
本明細書で使用されるように、以下の用語は以下の意味を有する：
用語「抗生物質関連細菌性下痢」は、抗生物質治療が腸の微生物叢のバランスを乱し、Clostridium difficileのような病原性生物が繁茂することを可能にする状態をいう。これらの生物が下痢を引き起こす。抗生物質関連細菌性下痢は、Clostridium difficile関連性下痢(CDAD)および偽膜性大腸炎(PMC)のような状態を包含する。
用語「生体適合性」は、ヒト組織または体液に関して化学的不活性をいう。
用語「適合性リンカーアーム」は、オリゴ糖構造を生体適合性の固体支持体から間隔をあけるために用いる部分をいい、そしてこれは１つの官能基が支持体の相反する官能基に結合し得、そして他の官能基がオリゴ糖構造の相反する官能基に結合し得る生物機能的(biofunctional)な部分である。本発明において好ましい適合性リンカーアームは、非ペプチジルスペーサーアームである。
用語「偽膜性大腸炎」(PMC)は、偽膜性小腸結腸炎または偽膜性腸炎としても知られ、排便における偽膜性物質(フィブリン、粘液、壊死上皮細胞、および白血球からなる)の形成および通路を有する大腸および小腸の両方の粘膜の炎症をいう。
用語「固体支持体」は、オリゴ糖配列が適合性リンカーアームを介して結合し得る不活性な固体物質をいう。インビボで使用する場合、固体支持体は生体適合性である。
用語「SYNSORB」は、誘導体化したシリカ粒子であるChromosorb PTM(Manville Corp.,Denver,Colorado)(12)に共有結合される合成8-メトキシカルボニルオクチルオリゴ糖構造をいう。
用語「トキシンＡ」は、CDADおよび関連する状態を開始するClostridium difficileのエンテロトキシンをいう。このトキシンはレクチン様活性を有する。
本出願の目的のために、全ての糖は、慣用の３文字名称を使用して参考される。全ての糖は、Ｌ型であるフコースを除いて、特に言及しない限りはＤ型であるとする。さらに全ての糖は、ピラノース形態である。
Ｂ．合成
オリゴ糖構造物の化学的合成方法は、当該分野において公知の方法によって達成され得る。これらの物質は、一般的に、適切に保護された個々のモノサッカライドを使用して組み立てられる。
用いられる特定の方法は、一般的に、合成すべき個々の構造のそれぞれに適合され、そして最適化される。一般的に、全てまたは一部のオリゴ糖グリコシドの化学的合成は、第一に、還元糖またはモノサッカライドのアノマー炭素原子でのグリコシド結合の形成を包含する。特に、天然に生じるサッカライド構造または化学的に改変されるサッカライド構造（グリコシルドナー）の適切に保護された形態は、ハライド、トリクロロアセトイミデート、アセチル、チオグリコシドなどを包含する脱離基を導入するように、還元単位のアノマー中心で選択的に改変される。次いで、ドナーは、当該分野において周知の触媒条件下で、アグリコンまたはグリコシド結合が確立される位置に１つの遊離水酸基を有する適切な形態の炭水化物アクセプターと反応する。非常に多様なアグリコン部分は当該分野において公知であり、そして還元単位のアノマー中心に適切な配置を付着し得る。
適合性ブロッキング基の適切な使用は、炭水化物合成の分野において周知であり、合成された構造物の選択的改変、または別の糖単位のさらなる付着、またはアクセプター構造物に対する糖ブロックを可能にする。
グリコシド結合の形成後、サッカライドグリコシドは別のサッカライド単位の結合を達成するために使用され得るか、または選択された部位で化学的に改変され得るか、あるいは通常の脱保護の後の酵素的合成に用いられ得る。一般的に、天然に生じるサッカライド単位または化学的に改変されたサッカライド単位の、サッカライドグリコシドに対する化学結合は、文献中に十分に記載されている確立された化学を使用することによって達成される[21-37]。
本発明のオリゴ糖構造が結合する固体支持体は、シートまたは粒子の形態であり得る。非常に多様な生体適合性の固体支持体物質は当該分野において公知である。その例は、シリカ、多孔質ガラスなどの合成ケイ酸塩、ケイ藻土類などの生物起源のケイ酸塩、カオリナイトなどのケイ酸塩含有鉱物、ならびにポリスチレン、ポリプロピレン、およびポリサッカライドなどの合成ポリマーである。好ましくは、固体支持体は、インビボでの使用のために、約10ミクロン〜500ミクロンの粒子サイズを有する。特に、100ミクロン〜200ミクロンの粒子サイズが好ましい。
単数または複数のオリゴ糖構造物は、固体支持体上に共有結合されるかにまたは非共有結合的に（受動的に）付着される。共有結合は、支持体上の官能基とオリゴ糖構造物の適合性リンカーアームとの間の反応を介し得る。オリゴ糖構造物の生体適合性固体支持体への適合性リンカーアームを介する付着が、固体支持体であるにも関わらず、効果的にトキシンを除去する産物を提供することが思いがけなく見出された。間接的結合に使用される結合部分は、好ましくは、適切な長さ（少なくとも１つの炭素原子）の有機生体機能分子であり、固体支持体の表面から、オリゴ糖構造物を隔てるためだけに用いる。
本発明の組成物は、好ましくは以下の式で表される：
（オリゴ糖-Ｙ-Ｒ）n-固体支持体
ここで、オリゴ糖は、トキシンＡに結合する少なくとも２つの糖単位のオリゴ糖基を表し、Ｙは酸素、イオウ、または窒素であり、Ｒは少なくとも１つの炭素原子のアグリコン結合アームであり、固体支持体は、上記の定義のとおりであり、そしてｎは１以上の整数である。約２〜10のサッカライド単位を含有するオリゴ糖配列が使用され得る。約３〜５のサッカライド単位を有する配列が好ましい。
多くのアグリコン結合アームが当該分野において公知である。例えば、パラニトロフェニル基(すなわち、-OC6H4pNO2)を含有する結合アームが開示されている[38]。合成の間の適切な時間で、ニトロ基は還元されて、N-トリフルオロアセトアミドとして保護され得るアミノ基になる。支持体に結合する前に、トリフルオロアセトアミド基は除去され、従って、アミノ基を曝露する。
イオウを含有する結合アームは、[39]に開示されている。特に、結合アームは2-ブロモエチル基に由来し、チオ求核基との置換反応において、-OCH2CH2SCH2CO2CH3および-OCH2CH2SC6H4-pNH2のような種々の末端官能基を有する結合アームになることが示されてきた。これらの末端官能基は、固体支持体上の相補的な官能基に対する反応を可能にし、従って、固体支持体に対する共有結合を形成する。このような反応は当該分野で周知である。
6-トリフルオロアセトアミド-ヘキシル結合アーム(-O-(CH2)6-NHCOCF3)は、[40]に開示されており、この中でトリフルオロアセトアミド保護基は除去され得、結合に使用される一次アミノ基を曝露する。
公知の結合アームの他の具体例としては、7-メトキシカルボニル-3,6,ジオキサヘプチル結合アーム[41](-OCH2-CH2)2OCH2CO2CH3)；2-(4-メトキシカルボニルブタンカルボキシアミド)エチル[42](-OCH2CH2NHC(O)(CH2)4CO2CH3)；適切なモノマーとのラジカル共重合により、コポリマーになる、アリル結合アーム[43](-OCH2CH=CH2)；[-O(CH2CH2O)2CH2CH=CH2]が知られる他のアリル結合アーム[44]が挙げられる。さらに、アリル結合アームは、2-アミノエタンチオール[45]の存在下で誘導化され得、結合アーム-OCH2CH2CH2SCH2CH2NH2を提供する。他の適切な結合アームは、[21-23、25、26]にも開示されている。
オリゴ糖基を固体支持体に共有結合的に付着するために使用される特定の結合は、重要ではない。
好ましくは、アグリコン結合アームは、疎水性基であり、そして最も好ましくは、アグリコン結合アームは以下からなる群から選択される疎水性基である：
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発明者らは、生体適合性固体支持体（例えば、Chromosorb PTM(SYNSORB))に共有結合的に付着される合成オリゴ糖配列が、トキシンＡを結合するために使用され得ることを見出した。これらの組成物は、CDADおよびPMCを処置するために有用である。SYNSORBは、非毒性であり、そして機械的および化学的沈着に対して抵抗性であるので、特にこれらの組成物に好ましい。ラット(ヒトの応答の予測となるので前臨床研究に広く受け入れられるモデル)を使用する研究において、SYNSORBは、ラットの胃腸管を介して影響されずに通過することが見出された。SYNSORBは経口投与後、完全におよび迅速に排出されることが見出された(72時間で99%排出された)。
さらに、トキシンが多様なオリゴ糖結合部位を有すると考えられるので[11]、SYNSORB上の高密度のオリゴ糖部分は、トキシンＡを結合するにおいて特に有用である。
非ペプチジル結合アームは、本発明の適合性結合アームとして使用するに好ましい。グリコペプチドが、いくつかの、しばしば異なる、同じタンパク質に結合されるオリゴ糖を含有するので、グリコペプチドの使用は、望ましくない。グリコペプチドはまた、大量に得ることが困難であり、そして高価でかつ長い精製を必要とする。同様に、BSAまたはHSA複合体の使用は、経口投与された場合、胃腸管において安定性が疑わしいために望ましくない。
トキシンＡ結合単位を含むオリゴ糖基が、非ペプチジルスペーサーアームを介して、不活性な固体支持体に共有結合的に付着することにより、トキシンＡの存在を分析するサンプルから、またはCDADに罹る患者の腸から、トキシンＡを効果的に結合し、そしてトキシンＡを除去する。オリゴ糖が、(非誘導化形態で)付着されるこの適合性リンカーアームとともに合成される場合、種々の固体支持体と結合し得る高純度の組成物が活性化され得る。
Ｃ．薬学的組成物
本発明の方法は、固体支持体に付着されたトキシンＡを結合する１つ以上のオリゴ糖構造物を含有する薬学的組成物を使用することによって達成される。
経口投与に使用される場合、これは好ましく、これらの組成物は種々の方法で処方され得る。好ましくは、液体形態または半固体形態であり得る。水などの液体の薬学的に不活性なキャリアを含む組成物は、経口投与について意図され得る。他の薬学的に適合性の液体または半固体もまた使用され得る。このような液体および半固体の使用は、当業者に周知である。
アップルソース、アイスクリーム、またはプリンなどの半固体食物と混合され得る組成物もまた好ましい。SYNSORBなどの、不愉快な味または後味を有さない処方物が好ましい。経鼻胃チューブもまた、組成物を直接的に胃に送達するために使用され得る。
固体組成物もまた使用され得、そして任意におよび便宜上、薬学的に不活性なキャリアを含有する処方物において使用され得、ラクトース、スターチ、デキストリン、またはステアリン酸マグネシウムなどの従来の固体キャリアを含み、これらは便宜上錠剤またはカプセルの形態で与えられる。このSYNSORB自体はまた、不活性な薬学的キャリアを添加せずに使用され得、特にカプセル形態で使用され得る。
用量は、影響を受けた患者の腸内において見出されるトキシンＡの中和および除去を提供するために選択される。有用な用量は、１日当たり、kg体重当たり約0.25〜1.25マイクロモルのオリゴ糖であり、好ましくは、１日当たり、kg体重当たり約0.5〜1.0マイクロモルのオリゴ糖である。SYNSORB組成物を使用する場合、このことは１日当たり、kg体重当たり約0.5〜1.0グラムのSYNSORBを意味し、これは腸内に約20mg/mlのSYNSORBの濃度を与える。投与は、１週間の期間または臨床症状が消散されるまで、毎日３回または４回であることが期待される。用量レベルおよび投与スケジュールは、使用される特定のオリゴ糖構造ならびに被験体の年齢および状態などの要素にかなり依存し得る。トキシンＡ活性を完全に除去するための最適時間は、１mlのサンプル中20mgのSYNSORBの濃度を使用する場合、37℃で約１時間であることが見出された。
７日までの期間の間、本発明のオリゴ糖含有組成物の投与は、CDADおよびPMCを処置することにおいて有用である。
以前に論じたように、経口投与が好ましいが、直腸についてなどの投与の他の手段についての処方物もまた考慮され得る。これらの処方物の有用性は、使用される特定の組成物および処置を受ける特定の患者に依存し得る。これらの処方物は、油性液であり得、水性であり得、乳化され得る液体キャリアを含み得るか、または投与の態様に適切な特定の溶媒を含み得る。
組成物は、単位用量形態で、または複数用量あるいはサブユニット用量で処方され得る。以前に記載された期待される用量のために、経口投与される液体組成物は、好ましくは、１ml当たり約１マイクロモルのオリゴ糖を含有するべきである。
Ｄ．方法論
発明者らは、トキシンに結合する特定のオリゴ糖配列によりC.difficileトキシンＡが中和され得ることを見出した。特に、非ペプチジル適合性リンカーアームを介して固体支持体に共有結合的に付着される合成オリゴ糖は、トキシンＡを効果的に中和することが見出されている。このような組成物の例は、トキシンＡに結合しその活性を中和する特定のSYNSORBである。
本発明者らは、8-メトキシルカルボニルオクチル(MCO)スペーサーアームを介してChromosorb Pに付着されるいくつかのオリゴ糖配列がトキシンＡを中和する能力を試験した。試験される構造は、SYNSORBともよばれ、表１に示される。図１および４に示すように、試験されるSYNSORBは、少なくとも約50%のトキシンＡ活性を中和する能力が多様であった。
本発明に有用な固体支持体に付着されるオリゴ糖配列は、トキシンＡを結合する配列である。トキシンＡに対するオリゴ糖の結合親和性は、単純なインビトロ試験によって容易に検出可能であり、例えば、以下の実施例４において記載される。本発明の目的のために、トキシンＡを結合する固体支持体に付着されるオリゴ糖配列は、赤血球凝集アッセイから少なくとも50%まで終点力価(endpoint titers)を減少するそれらの組成物を意味する。
次いで、上記のように試験されたいくつかのSYNSORBは、これらのオリゴ糖組成物が、ヒト大便サンプルにおいてトキシンＡを中和する能力を研究するために使用された。
化学的に合成されたオリゴ糖配列に対するシガ様トキシン(SLT)の結合が試験された[10]。
SLTは、２つの部分、ＡサブユニットおよびＢオリゴマー、からなるサイトキシンのグループである。Ｂオリゴマーは、トキシンの結合部位であり、トキシンが宿主細胞レセプターに結合することを可能にする。SLTトキシンはαGal(1-4)βGal決定基を含有する糖脂質レセプターに結合する。Ａサブユニットは哺乳動物細胞において28SリボソームRNAを脱プリン化する酵素活性(N-グリコシダーゼ)を有する。この酵素活性はトキシンに感染した細胞の活性をなくしてタンパク質合成を行う。
SLT作用の部位は、腎臓および腸間膜血管系中に見られる内皮細胞であり、そしてSLTは、腎不全および尿中にヘモグロビンを生じ得る傷害を引き起こし得る。SLTは、溶血尿毒症症候群における原因因子である。SLTはまた、出血性大腸炎(観血性下痢)の病因に部分的に関連し得る。
対照的に、トキシンＡは、体液分泌、粘膜傷害、および腸管炎症を誘起するエンテロトキシンである。トキシンＡは、ヒト好中球についての化学誘因物質として作用する。トキシンＡは単一タンパク質である。トキシンＡは活性化を引き起こし、結果として単球においてサイトカインが遊離する。これらの炎症効果は、偽膜性大腸炎において見られる大腸炎症を誘起するにおいて重要な役割を担い得る。
トキシンＡは、グリコプロテインレセプターに結合するようであり、その構造はまだ決定されていない。作用のメカニズムは全体的には理解されていないが、トキシンＡはレセプター介在エンドサイトシスを介して細胞に入ると考えられ、そして細胞のアクチン細胞骨格に影響を与える。トキシンＡレセプターは、グアニン調節タンパク質に結合すると考えられる。トキシンＡは、CDADおよびPMCの産生の第一工程である。
トキシンＡのオリゴ糖結合特異性を定義する以前の研究は、トキシン結合のためのいくつかの構造的要求を同定した[5-7]。タイプ２コア(βGal(1-4)βGlcNAc)に付着されるα-Gal(1-3)βGal配列で終わるオリゴ糖は、結合に重要であることが示された。さらに、トキシンＡはまた、ガラクトースの2ヒドロキシルまたはタイプ２コアのN-アセチルグルコサミンの3ヒドロキシルに付着されるフコースと共にオリゴ糖を認識する。トキシン中和研究のために選択されるSYNSORBには、これらの構造的特徴を組み入れる炭水化物、ならびにタイプ６（βGal(1-4)βGlc)コア構造およびタイプ１（βGal(1-3)βGlcNAc)コア構造を含む他のオリゴ糖が挙げられる。結合研究のために選択される別のSYNSORBは、以前にトキシンＡに結合することが示されたオリゴ糖配列を含有する。
SYNSORBへのトキシンＡの吸着量は、SYNSORBが全く添加されないコントロールに対する赤血球凝集アッセイにおける終点力価の減少について上清をアッセイすることにより、決定された。結果を図１に示す。Ｘ、Ｙ、およびαGal(1-3)βGal(1-4)βGlcNAcオリゴ糖配列を有するこれらのSYNSORB(SYNSORB 51、52、および115)は、それぞれ75%、88%、および88%のトキシンＡ活性を効果的に除去することが見出された。さらに、トキシンＡを結合することが以前には示されていないオリゴ糖配列を含有する２つの他のSYNSORB(SYNSORB ９および90)は、トキシンＡ活性を中和する点で効果的であった。SYNSORB ２、５、104、105、および134は、約50%のトキシンＡ活性を中和した。コントロールのSYNSORB(ASA)は、MCOスペーサーアームのみを含有しており、これはトキシンＡ活性を僅かに中和したにすぎなかった。
従って、発明者らは、トキシンＡを中和する能力が、不活性な支持体に付着されるオリゴ糖配列に直接的に関連することを見出した。図１の結果は、高親和性のトキシン結合のためにαGal(1-3)βGal結合が重要であることを示す。さらに、発明者らは、ガラクトースとN-アセチルグルコサミン(タイプ２コア)またはグルコース(タイプ６)のいずれかとの間にβ(1-4)結合を有するオリゴ糖配列が、高親和性のトキシン結合を示すことを見出した。発明者らはさらに、トキシンＡが、ガラクトースの2ヒドロキシルのみに付着されるフコースを有するオリゴ糖配列を結合することを見出した。
図１および図４において表される結果は、赤血球凝集アッセイからの終点力価における減少を示す。同様の結果がチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を用いる組織培養アッセイにおいて得られた。これらの研究は、SYNSORBが精製されたトキシンＡ調製物に添加された場合、CHO細胞がコントロールに関して終点希釈物で減少を示すことを証明した。
適合性リンカーアームを介して固体支持体に付着されるいくつかの異なるオリゴ糖配列が、トキシンＡ活性を中和する能力を有することが見出されている。これらの配列、および他の配列(これもまたトキシンＡを結合する)は、CDADおよびPMCを処置するために使用され得る。トキシンＡ活性を完全に除去するための最適時間は、１mlサンプル中20mgのSYNSORBの濃度で使用される場合、37℃で約１時間であることが見出された。各グラムのSYNSORBが約0.25マイクロモル〜1.0マイクロモルのオリゴ糖を含有するので、１日の用量において与えられるオリゴ糖の総量は、４リットルの腸容積を使用して、7.5〜30マイクロモルの範囲であった。
適合性リンカーアームを介して固体支持体に付着されるオリゴ糖配列の、CDADおよびPMCを処置するための有用性も、ヒト大便サンプルにおいてトキシンＡを中和するSYNSORB組成物の能力によって実証された。このアッセイのインビトロ条件とインビボ条件との間で組成変化または化学変化が本質的にないため、ヒトサンプルでのこれらの試験は、インビボ結果の予測となる。さらに、アッセイ条件はヒトの腸において見出される実際の状態に近似する。この試験はヒトの有用性と適切に相関することが、当業者によって、受け入れられている。
表２に示す結果は、ヒト大便サンプル中でトキシンＡ活性を中和するのに、SYNSORB 52が効果的であったことを示す。一般的に、水っぽい大便においてトキシンが多いほど、より効果的に中和された。低レベルのトキシンのみを含有する堅い大便サンプルにおけるトキシンは、ほとんど効果的には中和されなかった。
CDADまたはPMCの処置は、適合性のリンカーアーム(例えば、SYNSORB)を介して固体支持体に共有結合されたオリゴ糖配列を含有する組成物の経口投与によって、達成され得る。例えば、SYNSORBは、ラットの胃をそのまま通り抜けることが見出されている。次いで、トキシンＡを腸管に接触させる。完全なSYNSORBとそれに結合したトキシンＡの続いて起こる排出で、患者からトキシンＡを排出する。
適合性リンカーアームを介して固体支持体に共有結合的に付着したオリゴ糖配列(例えば、SYNSORB)は、下痢の多様な病状の発現を被る個体を処置するために有用である。下痢の最初の再発時に、患者はSYNSORBで処置されて、腸からトキシンＡを除去する。トキシンＡの除去は、最初の組織傷害が胃の内層に及ぶことを防止し、このことが下痢の防止または減少を導く。抗生物質でのさらなる処置の必要はなく、腸内で正常な腸の微生物叢の再確立を可能にする。このような処置の利点は、正常な微生物叢による腸管の再コロニー形成に影響しないことである。下痢が停止するまでの処置は、完全な回復を可能にする。
再発する下痢を被る患者におけるその有用性の他に、固体支持体に適合性リンカーアームを介して共有結合的に付着されるオリゴ糖配列(例えば、SYNSORB)での処置は、CDADまたはPMCを被る個体、あるいはCDADまたはPMCを発生する傾向のある個体全てを処置するために使用され得る。抗生物質治療と組み合わせたSYNSORBの使用は、下痢をより効果的に減少し、より迅速な回復を導き得る。
本発明の主要な局面は、生物学的サンプル中に存在するトキシンＡが生理学的濃度で迅速で効果的な結合をすることである。それゆえ、これらのサンプルにおけるトキシンＡの存在および／または定量のアッセイを可能にする。代表的には、生物学的サンプルは、大便サンプルである。サンプルは標準的な抽出技術を使用して抽出され、そして調製され得る。次いで、サンプルまたは抽出物は、サンプル中においていかなるトキシンＡも付着される条件下で、適合性リンカーアームを介して固体支持体に共有結合されたトキシン結合オリゴ糖配列と接触される。
任意の適切な検出システムを使用して、トキシンＡはオリゴ糖含有支持体の表面で直接測定され得る。例えば、放射性標識、ビオチン標識または蛍光標識したトキシンＡに特異的なモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体が、支持体に結合するトキシンＡの量を測定するために使用され得る。標準的なイムノアッセイ技術に類似する、特異的結合複合体の形成を検出のための広範で多様なプロトコルが、当該分野において周知である。
Ｅ．実施例
以下の方法は、以下の実施例における研究を実施するために使用された。
１．トキシンＡの精製：
Sullivanらの方法[13]を少し改変して使用して、トキシン産生株のC.difficile(ATCC 43255、VPI株10463)から、トキシンＡを単離した。
C.difficileを、2.3リットルの脳心臓浸出ブロス(BHIB)中、嫌気瓶において37℃で72時間増殖させた。粗培養物を5,000×gで20分間遠心分離し、細菌を沈澱させた。得られた培養上清を注意深く取り出し、そして固体の硫酸アンモニウム(897g)を添加して60%飽和にした。培養上清を４℃で１晩撹拌し、次いで10,000×gで30分間遠心分離した。得られたペレットを最小量の緩衝液Ａ(50mM リン酸ナトリウム緩衝液、pH7.5)に溶解し、緩衝液Ａの２〜４リットルの取り替え物に対して透析し、そしてYM 100(100,000分子量カットオフ)膜を使用した限外濾過によって濃縮した。
濃縮されたトキシン含有溶液を、緩衝液Ａで平衡化したDEAE-Sephadex A-25カラム(2.5×20cm)にかけた。イオン交換樹脂を緩衝液Ａで洗浄して付着していないタンパク質を除去した後、0.1M〜0.4Mの範囲の漸増量のNaClを含有する緩衝液Ａで洗浄することにより、カラムを段階塩勾配で展開した。トキシンＡ活性を、0.25M NaClを含む緩衝液Ａでカラムから溶出し、一方、トキシンＢ活性を、0.4M NaClを含む緩衝液Ａで取り出した。
チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞を用いて、各画分からのトキシンの全体の純度および量を、タンパク質濃度を測定することにより、および細胞障害性終点(cytotoxic endpoint)を使用することにより決定した。トキシンＡ活性の量も、ウサギ赤血球を使用して、赤血球凝集活性を測定することにより決定した。トキシンＢ含有画分がウサギ赤血球を凝集する能力を有さないことを測定したので、トキシンＢ画分はトキシンＡ活性を欠いていた。
２．ウサギ赤血球を使用した赤血球凝集アッセイ
新鮮なウサギ赤血球を、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中で１回洗浄し、冷PBS中に４%(v/v)の濃度で再懸濁した。トキシンＡ含有溶液の連続２倍希釈液(50μl)をＵ型マイクロタイターウェルにおいて冷PBS中で作製した。次いで、等容量(50μl)のウサギ赤血球を各ウェルに添加し、そしてマイクロタイタープレートを穏やかに混合した。プレートを４時間、４℃でインキュベートした後、赤血球凝集力価を可視的に評価した。
３．チャイニーズハムスター卵巣細胞を用いたトキシン活性のアッセイ
トキシンＡの細胞障害性活性を、37℃で5%CO2雰囲気中、10%ウシ胎児血清添加Hams F12培地中で維持されるチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞の使用によって測定した。
試験するトキシンＡのサンプルをHams培地で1:10に希釈し、0.22ミクロンシリンジフィルターを通して濾過滅菌した。試験するサンプルを培地中連続５倍希釈し、そして100μlの各希釈液をCHO細胞のコンフルエント単層と共にウェルに添加した。次いで、５%CO2雰囲気中で37℃にて24時間インキュベートした。各サンプルを２つずつ分析した。
24時間インキュベーションした後、ウェルをトキシンＡを含まないコントロールと比較することにより、細胞障害性効果を容易に可視化した。24時間後、細胞を95%メタノールで固定し、そしてGiemsa染色で染色した。中和研究における中和のパーセントを、SYNSORBを含むおよび含まないサンプルの終点希釈物と比較することにより、決定した。
以下の実施例は、本発明を示すために提供され、そしていかなる方法によっても本発明の範囲を限定するように解釈されることを意味しない。
実施例１
トキシンＡ活性を中和する能力についての、オリゴ糖含有固体支持体のスクリーニング
上記のように調製された精製トキシンＡを含有する溶液(0.5ml)を、MCO適合性リンカーアームを介して固体支持体に共有結合的に付着した異なるオリゴ糖配列を含む種々のSYNSORBに添加した。使用したSYNSORBの量は10.1mg〜17.5mgの範囲であった。1.5mlのマイクロ遠心チューブ中にサンプルを調製し、エンドオーバーエンド回転機(end-over-end rotator)で室温で２時間インキュベートした。
インキュベーションした後、SYNSORBをチューブの底に静置し、そして上清を注意深く取り出した。次いで、上清の連続２倍希釈液を調製し、そして赤血球凝集終点を上記のように決定した。
SYNSORBの存在下での終点における減少の範囲を、SYNSORBを添加しないコントロールの範囲での終点と比較することにより測定した。別のコントロールに、MCO(疎水性８炭素)スペーサーアームのみを含有するSYNSORB(ASA)を利用した。
結果を図１に示し、そしていくつかのオリゴ糖構造物がトキシンＡ活性を効果的に中和することが見られたことを示す。
実施例２
SYNSORB 52および90を使用した至適結合条件の決定
最大のトキシンＡ中和に必要とされるSYNSORB 52および90の量を、１mlの精製トキシンＡ溶液を、1.5mlのマイクロ遠心チューブ中で予め秤量した各SYNSORBに添加することにより測定した。12.8mg、21.6mg、および43.3mg量のSYNSORB 52を使用してSYNSORB 52サンプルを試験し；12.9mg、19.2mg、および42.3mg量のSYNSORB 90を使用してSYNSORB 90サンプルを試験した。サンプルをエンドオーバーエンド回転機で37℃にて２時間インキュベートした。トキシンＡ溶液のみを含有するコントロールサンプルもまた試験した。
SYNSORBを含むおよび含まないサンプルから赤血球凝集アッセイの終点力価を比較することにより、各サンプル中の中和量を決定した。図２に示す結果は、試験した約20mgの各SYNSORBが、1mlのトキシンＡ溶液において少なくとも75%のトキシンＡを中和し得たことを示す。
至適中和に必要とされるインキュベーション時間の長さを１mlの精製トキシンＡ溶液および20mgのSYNSORB 52またはSYNSORB 90のいずれかを含有するマイクロ遠心チューブをインキュベートすることにより決定した。サンプルを、エンドオーバーエンド回転機で10分間、20分間、40分間、80分間、または160分間、37℃でインキュベートした。
各インキュベーション期間での中和の程度を上記のように測定した。図３に示す結果は、約１時間のインキュベーション(40分と80分との間)で効果的にトキシンＡを中和したことを示す。
実施例３
トキシン陽性ヒト大便サンプルにおけるトキシンＡ活性の中和
トキシンＡ陽性ヒト大便サンプルをUniversity of Alberta Hospital’s Microbiology Laboratoryより得た。１mlの各大便サンプルを1.5mlのマイクロ遠心チューブ中に置き、20mgのSYNSORB 52(予め50μlのPBSで湿潤した)を添加し、そしてチューブをエンドオーバーエンド回転機上で４時間、37℃でインキュベートした。SYNSORBを含まないコントロールの大便サンプルもまた、同時に試験した。インキュベーションの後、大便サンプルをEppendorf Microcentrifugeにおいて10分間、14,000rpmで遠心分離した。得られた上清を注意深く取り出し、そして新しいマイクロ遠心チューブ中に入れた。
各サンプル中のトキシンＡの量をPREMIERTM C.difficileトキシンＡ検出キット(Meridian Diagnostics,Cincinnati, OH)を使用することにより決定した。SYNSORBを添加しない個々のコントロールサンプルに対する450nmでの吸光度の減少を測定することにより、中和のパーセントを評価した。
表２に示す結果は、SYNSORB 52が、ヒト生物学的サンプルにおいてトキシンＡ活性を中和し得たことを示す。
実施例４
結合親和性の測定
種々のSYNSORBのトキシンＡに対する結合親和性を評価するために、実施例１に記載のように、各SYNSORBをトキシンＡと組み合わせた。ウサギ赤血球を用いた赤血球凝集アッセイからの終点力価を、以前に記載のように決定した。トキシンＡ活性を中和するのにより効果的なSYNSORBは、高い親和性でトキシンＡに結合するオリゴ糖構造を有した。50%より大きく力価を減少したSYNSORBは、トキシンＡを結合すると考えられた。
結果を図４に示し、そしていくつかのSYNSORB(SYNSORB 52および68)がこの基準によりトキシンＡを結合するが、他のSYNSORB(SYNSORB 34および89)はトキシンＡに結合しないようであることを示した。
本発明の種々の実施態様を行う上記の態様の改変は、本明細書中に記載の本発明の教示に従うことにより、当業者に明白である。上記の実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明の例に過ぎず、本発明の範囲は、以下の請求の範囲によって定義される。
0004122052.tif 000007
0004122052.tif 000008
【図１】
0004122052.tif 000009
【図２】
0004122052.tif 000010
【図３】
0004122052.tif 000011
【図４】
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