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特許7269649KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法
<図1>
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図1
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図2
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図3
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図4A
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図4B
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図5A
  • 特許-KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法 図5B
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-26
(45)【発行日】2023-05-09
(54)【発明の名称】KIF13B由来ペプチドおよび血管新生阻害方法
(51)【国際特許分類】
   C07K 14/47 20060101AFI20230427BHJP
   C07K 19/00 20060101ALI20230427BHJP
   A61K 38/17 20060101ALI20230427BHJP
   A61P 9/00 20060101ALI20230427BHJP
   A61P 27/02 20060101ALI20230427BHJP
   A61P 29/02 20060101ALI20230427BHJP
   A61P 35/00 20060101ALI20230427BHJP
【FI】
C07K14/47 ZNA
C07K19/00
A61K38/17
A61P9/00
A61P27/02
A61P29/02
A61P35/00
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2019512285
(86)(22)【出願日】2017-08-31
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-11-21
(86)【国際出願番号】 US2017049584
(87)【国際公開番号】W WO2018045155
(87)【国際公開日】2018-03-08
【審査請求日】2020-08-24
(31)【優先権主張番号】62/383,070
(32)【優先日】2016-09-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/510,536
(32)【優先日】2017-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】513016884
【氏名又は名称】ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ イリノイ
【氏名又は名称原語表記】THE BOARD OF TRUSTEES OF THE UNIVERSITY OF ILLINOIS
(74)【代理人】
【識別番号】100102842
【弁理士】
【氏名又は名称】葛和 清司
(72)【発明者】
【氏名】山田 香
(72)【発明者】
【氏名】マリク,アスラー
【審査官】小田 浩代
(56)【参考文献】
【文献】Yamada, K. H. et al.,KIF13B regulates angiogenesis through Golgi to plasma membrane trafficking of VEGFR2,J. Cell Sci.,2014年,Vol. 127,pp. 4518-4530
【文献】Hanada, T. et al.,GAKIN, a novel kinesin-like protein associates with the human homologue of the Drosophila discs large tumor suppressor in T lymphocytes,J. Biol. Chem.,2000年,Vol. 275(37),pp. 28774-28784
【文献】Yamada, K. H. et al,Antiangiogenic Therapeutic Potential of Peptides Derived from the Molecular Motor KIF13B that Transports VEGFR2 to Plasmalemma in Endothelial Cells,Am. J. Pathol.,2017年01月,Vol. 187(1),pp. 214-224
【文献】修飾ペプチド,株式会社ペプチド研究所[online],2015年01月10日,URL: https://web.archive.org/web/20150110144024/https://www.peptide.co.jp/custom/peptide_synthesis/modified_peptides,[retrieved on 9.16.2021]
【文献】Kinesin-like protein KIF13B,UniProt[online],2013年,URL: https://www.uniprot.org/uniprot/Q9NQT8,[retrieved on 9.16.2021]
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07K 1/00-19/00
CAplus/REGISTRY/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
PubMed
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アミノ酸配列:
SRGTPVDERLFLIVRVTVQLSHP (配列番号71)、
RGTPVDERLFLIVRVTVQLSHP (配列番号72)、
GTPVDERLFLIVRVTVQLSHP (配列番号73)、
RGTPVDERLFLIVRVTVQLS (配列番号74)、または
RGTPVDERLFLIVRVTVQ (配列番号75)
からなるペプチドを含むコンストラクトであって、
ここで、前記ペプチドが、細胞透過性を増強する1以上の担体部分と作動可能に連結されているか、または前記担体部分と作動可能に連結されていない、前記コンストラクト。
【請求項2】
1以上の担体部分が、アンテナペディアペプチド、細胞透過性ペプチド、TAT(転写のトランス活性化因子)、トランスポータン、またはポリアルギニンを含む、請求項1に記載のコンストラクト。
【請求項3】
1以上の担体部分が、アンテナペディア配列を含む、請求項2に記載のコンストラクト。
【請求項4】
前記担体部分が、RQIKIWFQNRRMKWKKを含むかまたはこれからなる細胞透過性ペプチドである、請求項3に記載のコンストラクト。
【請求項5】
前記ペプチドが、1以上の脂肪酸の付加を含む;または前記ペプチドが、ラウリン酸(C12)、ミリスチン酸(C14)、パルミチン酸(C16)、もしくはステアリン酸(C18)から選択される1以上の脂肪酸の付加を含む、請求項1に記載のコンストラクト。
【請求項6】
前記ペプチドが、N-末端アミノ酸においてミリスチル化、ステアリル化、もしくはパルミトイル化されている;または前記ペプチドが、N-末端アミノ酸においてミリスチル化されている、請求項5に記載のコンストラクト。
【請求項7】
前記ペプチドが、グリコシル化、リン酸化、硫酸化、アミノ化、カルボキシル化、またはアセチル化されている、請求項1~6のいずれか一項に記載のコンストラクト。
【請求項8】
C末端が、アミド化、ペプチドアルコールもしくアルデヒドの付加、エステルの付加、p-ニトロアニリンもしくチオエステルの付加、またはエピトープタグで修飾されている、請求項7に記載のコンストラクト。
【請求項9】
N-末端および/または側鎖が、PEG化、アセチル化、ホルミル化、脂肪酸の付加、ベンゾイルの付加、ブロモアセチルの付加、ピログルタミルの付加、スクシニル化、テトラブチルオキシカルボニルの付加もしくは3-メルカプトプロピルの付加、アシル化(例として、リポペプチド)、ビオチン化、リン酸化、硫酸化、グリコシル化、またはマレイミド基、キレート部分、発色団、もしくは蛍光団の導入によって修飾されている、請求項7に記載のコンストラクト。
【請求項10】
前記コンストラクトが、SRGTPVDERLFLIVRVTVQLSHP-NH2(配列番号113)である、請求項1に記載のコンストラクト。
【請求項11】
請求項1~10のいずれか一項に記載のコンストラクトおよび薬学的に許容し得る賦形剤を含む、医薬組成物。
【請求項12】
血管新生を阻害するための方法における使用のための、請求項11に記載の医薬組成物であって、前記方法が、前記コンストラクトの有効量で細胞または組織に接触し、それによって前記細胞または組織内の血管新生を阻害することを含む、前記医薬組成物。
【請求項13】
過剰な血管分布を特徴とする対象における疾患または病気を処置する方法における使用のための、請求項11に記載の医薬組成物であって、
前記方法が、有効量の前記コンストラクトを対象に投与し、それによって疾患または病気を処置することを含み、
前記疾患または病気が、炎症性疾患、がん、または網膜血管症である、前記医薬組成物。
【請求項14】
アミノ酸配列TPVDERLFLIVRVTVQ(配列番号3)からなるペプチドを含むコンストラクトであって、
ここで、前記ペプチドが、細胞透過性を増強する1以上の担体部分と作動可能に連結されているか、または前記担体部分と作動可能に連結されていない、前記コンストラクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キネシン由来血管新生阻害剤ペプチドおよび1以上の担体部分および/または安定化部分から構成される構造物に関し、さらに、それによって血管新生を阻害し、過剰な血管分布を特徴とする疾患または病気を処置するための方法に関する。
導入
本出願は、米国仮特許出願番号62/383,070、2016年9月2日出願および62/510,536、2017年5月24日出願に対する優先権の利益を主張し、その内容はそれらの全部を参照によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、米国国立衛生研究所によって授与された助成金番号HL060678、R01 HL045638、P01 HL077806、R01 HL090152、R01 HL118068およびR01 HL125350の下での政府の支援を受けてなされた。政府は本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【0003】
血管内皮増殖因子(VEGF)は、新しい血管の形成に続いて栄養血液供給を増加させることによってがんの転移および増殖において重要な役割を果たす。VEGFは、内皮細胞(EC)表面局在化高親和性チロシンキナーゼ受容体VEGFR2(別名、Flk-1)の活性化を介してシグナル伝達する。血管の成長および維持が不十分であると、心筋梗塞、脳卒中、ならびに神経変性および肥満に関連した障害において虚血が引き起こされるのに対して、過剰な血管成長は、がんの転移および成長、炎症性障害、ならびに糖尿病および黄斑変性に関連する網膜血管疾患に不可欠である。したがって、血管新生はこれらの疾患に対する重要な治療標的である。抗VEGF抗体およびキナーゼ阻害剤は、VEGFR2シグナル伝達およびEC移動を妨げる。VEGF遮断はまた、がん患者における単独療法または併用療法における生存を延長する。しかしながら、反応はさまざまであり、一部の患者は難治性であるか、または耐性を早晩獲得する。
【0004】
VEGFR2へのVEGF165の結合は、VEGFR2のホモ二量体化、自己リン酸化、およびVEGFR2の内在化を誘発する。内在化VEGFR2は、リソソーム中でユビキチン化および分解される。VEGFは、受容体を連結することに加えて、ゴルジ(Golgi)装置から原形質膜への新たに合成されたVEGFR2の分極輸送をシグナル伝達して、次のラウンドのVEGF結合および受容体活性化サイクルのために細胞表面受容体プールを連続的に回復させる。これは、VEGFR2輸送の阻害が、マウスの耳におけるVEGF媒介新血管形成およびインビボでのMATRIGELプラグにおける血管形成を妨げるという知見によって明らかである。EC表面へのVEGFR2の輸送の要件は、血管が外向きに成長するにつれて糸状仮足を形成し、一方で先端細胞のすぐ下の柄付きECがVEGFに応答して増加した増殖を受ける外向き出芽先端ECにおいて特に重要である。したがって、先端細胞におけるVEGFR2局在化は、新たに形成される血管におけるECの指向性移動に不可欠である。これに関して、KIF13B(キネシンファミリーメンバー13B)は、VEGFに応答して微小管に沿ってVEGFR2を一方向に輸送することが示されている(Yamada, et al. (2014) J. Cell Sci. 127:4518-30)。さらに、KIF13Bの枯渇によるVEGFR2輸送の阻害は、EC移動および出芽血管新生を無効にする。しかしながら、ECの生存および増殖は影響されない(Yamada, et al. (2014) J. Cell Sci. 127:4518-30)。KIF13Bの尾部はカーゴ結合のための複数のドメインを有する。VEGFR2の他に、KIF13BはPIP3などの極性決定因子を輸送する。これらのカーゴは、Centaurin-αなどの架橋タンパク質によってしばしばKIF13Bの異なる領域に結合する。
【0005】
内皮内の血液網膜関門の喪失ならびにその結果生じる黄斑浮腫および損傷は、高齢者における眼障害および失明の主な原因である。現在のところ、加齢黄斑変性症(AMD)としても知られているこれらの病気は不治である。さらに、AMDの新生血管形態は、脈絡膜からの血管の成長を特徴とし、それはブルッフ(Bruch)膜を通って網膜下領域へと浸透する。血管新生AMDの一般的な根底にある原因をとらえるためのいくつかの効果的な治療法は、脈絡膜に生じる新しい血管を破壊することによって視力喪失を妨げることを目的として制限されている。コルチコステロイドおよび抗VEGF剤の硝子体内注射による現在の処置は、眼疾患の進行を遅らせるのに有効であるが、それらは失明の危険性を完全に排除するものではない。したがって、眼の障害を処置し視力喪失を予防するための新規でより強力な療法または併用療法のアプローチが必要とされている。
【発明の概要】
【0006】
本発明は、(a)1つ以上の担体部分、(b)1つ以上の安定化部分、または(c)(a)および(b)の組合せに作動可能に連結されているアミノ酸配列Thr-Xaa-Xaa-Xaa-Glu-Arg-Xaa-Xaa-Leu-Ile-Xaa-Arg-Xaa-Xaa-Val-Xaa(配列番号1)を有する16~65個のアミノ酸ペプチドからなるコンストラクト、ここで、XaaはPro、AlaまたはGlu、XaaはVal、AlaまたはSer、XaaはAspまたはAsn、XaaはLeuまたはVal、XaaはPheまたはTyr、XaaはLeuまたはVal、XaaはVal、AlaまたはThr、XaaはThrまたはAla、ならびにXaaはGlnまたはArgである、を提供する。いくつかの態様において、1つ以上の担体部分は、細胞透過性ペプチド(例えば、配列番号4~60のペプチド)、脂質、ビタミンB12、またはそれらの組み合わせを含む。他の態様において、1つ以上の安定化部分は、ペプチド、翻訳後修飾(例えば、N末端アセチル化および/またはC末端アミド化)、非天然アミノ酸残基(例えば、Dアミノ酸残基)、巨大分子(例えば、ポリエチレングリコール、ポリシアル酸、ヒドロキシエチルデンプン、アルブミンまたは免疫グロブリン断片)またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの態様において、コンストラクトはアミノ酸配列TPVDERLFLIVRVTVQ(配列番号3)を含む。例示的なコンストラクトは、SRGTPVDERLFLIVRVTVQLSHP-NH(配列番号113)である。ペプチドを含有する医薬組成物、および過剰な血管分布(例えば、炎症性疾患、がん、または網膜血管症)を特徴とする対象における血管新生を阻害し、疾患または病気を処置するための方法も提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、使用されたKIF13Bのドメインおよび切断されたドメインの概略図を示す。機能未知ドメイン(DUF)C1[1202-1240アミノ酸(aa)]、C2(1221-1260aa)、C3(1241-1281aa)、C4(1226-1251aa)、C5(1238-1260aa)、C6(1238-1254aa)、C7(1261-1281aa)、C8(1251-1268aa)、およびC9(1235-1252aa)を遺伝子組み換えタンパク質として細菌内で発現させ、プルダウンアッセイによって血管内皮増殖因子受容体2(VEGFR2)への結合について試験した。O、X、および三角はそれぞれ、結合、非結合、および部分的または不安定な結合を示す。結合領域は破線ボックスとして示されている。
【0008】
図2は、KIF13B由来のペプチドが血管内皮増殖因子(VEGF)誘発性血管新生を阻害することを示す。MATRIGELプラグのヘマトキシリンおよびエオシン染色に、4.4nmol/LのVEGF、50ng/mLの塩基性線維芽細胞増殖因子、60Uのヘパリン、および0.8×108IFUのレンチウイルス(ベクター対照、DUF2、またはDUF2C5、またはC)を補い、C57BL6マウスに皮下注射した。データは平均値±SEMとして表されている。ベクトル制御、DUF2、DUF2C5、Cに対してそれぞれN=4、4、5および5であった。*P<0.05(一元配置分散分析)。Cは、KIF13Bの残基1528~1826であった。
【0009】
図3は、DUF2C5が血管内皮増殖因子(VEGF)誘発内皮細胞(EC)移動を阻害することを示す。DUF2C5の阻害効果の特異性は、TRANSWELL移動アッセイにおいて異なる刺激によって誘発されたEC移動によって決定された。2.2nmol/LのVEGF、50ng/mLの塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、または1μmol/Lのスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)に向かって移動したHUVECをヘマトキシリン染色によって可視化し、移動細胞の数をカウントした。データは平均値±SEMとして表す。N=3。*P<0.05(一元配置分散分析およびボンフェリーニ多重比較試験)。
【0010】
図4Aおよび図4Bは、DUF2C5がインビボで血管新生および腫瘍増殖を阻害することを示す。図4Aは、重度の複合免疫不全症を伴うマウスにおけるヒト肺癌H460異種移植片の研究である。マウスを10mg/kgのDUF2C5(C末端アミド化を伴う)またはリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で、尾静脈経由で、1週間に3回静脈内処置し、腫瘍の大きさがグラフに表示される。図4Bは、PBS処置対照およびペプチド処置腫瘍における腫瘍内の血管数を示す。データは平均値±SEMとして表される。各群においてN=8。*P<0.05、**P<0.01(t試験)
【0011】
図5Aおよび図5Bは、レーザー誘発CNVに対するDUF2C5処置の効果を示す。図5Aは、DUF2C5の投与量依存的効果が、レーザー光凝固術後の0.5μg、2μg、および10μgのDUF2C5の硝子体内注射によって試験された。血管新生をILB4染色の面積によって評価し、グラフにプロットした(各群においてN=5マウス、および各マウスにおいて4回のレーザー熱傷が誘発された)。アスタリスクは、p<0.05、一元配置分散分析を示す。図5Bにおいて、点眼剤としてのDUF2C5の効果がCNVモデルにおいて試験された。レーザー光凝固術後、マウスが2週間、対照ペプチド(2μg/片目)またはDUF2C5(2μg/片目)のいずれかで毎日処置された。血管新生をILB4染色面積によって評価し、グラフにプロットした(各群においてN=7マウス、および各マウスにおいて4回のレーザーによる熱傷が誘発された)。アスタリスクは、p<0.05を示す、t試験。
【発明を実施するための形態】
【0012】
内皮細胞膜へのVEGFR2の送達は血管新生の重要な決定因子である。VEGFR2シグナル伝達の有効性は内皮細胞の表面におけるその局在化に依存する。これは、ゴルジ体からVEGFR2の細胞表面プールへのVEGFR2の連続的な循環が存在する出芽先端細胞において明らかである。細胞表面へのVEGFR2の輸送は、したがって、VEGFによる各回のライゲーションにとって必要である。分子モーターキネシンKIF13BはVEGFR2を細胞表面に輸送することが示されている(Yamada, et al. (2014) J. Cell Sci. 127:4518-30)。キネシン由来血管新生阻害剤(KAI)ペプチド(例中ではDUF2C5と命名されている)が今や見出されており、これは欠陥のある血管新生をドミナントネガティブに阻害する。KAIは、SIPまたはbFGFによって誘発される内皮細胞移動に影響を及ぼさなかったので、KAIペプチドは、VEGFR2の細胞表面への輸送、すなわちVEGF誘発内皮細胞の出芽に特異的な特徴を防止する。さらに、KAIペプチドは、インビトロでのVEGF誘発性の毛細血管網形成およびインビボでの新血管新生を阻害する。有利なことには、KAIペプチドは、そのアミノ酸組成に基づいてカチオン性であり、水溶性(>10mg/mL)であり、およびそのカチオン性のために細胞透過性である。さらに、KAIペプチドはそれ自体は内皮細胞に対して毒性ではなく、ペプチドで静脈内処置されたマウスは望まない効果を経験していない。
【0013】
したがって、本発明は、KAIペプチドを含有するペプチドコンストラクト、およびがんおよび糖尿病性網膜症などの血管新生関連疾患の処置のためのこのコンストラクトの使用方法を提供する。本発明の目的のために、用語「コンストラクト」は、本明細書中では、組換え、化学的および/または酵素的技術によって、ペプチドの吸収、安定性および/または溶解性を増強する1以上の部分を含むように修飾されたKAIペプチドを指すために使用される。特に、1つ以上の部分のうちの少なくとも1つは、KAIペプチドと自然に会合されていない。理想的には、本発明のコンストラクトは、1、2、3、4またはそれ以上の担体部分に作動可能に連結された配列番号1のアミノ酸配列を有するKAIペプチドである。あるいは、本発明のコンストラクトは、1、2、3、4またはそれ以上の安定化部分に作動可能に連結された配列番号1のアミノ酸配列を有するKAIペプチドである。さらに、本発明のコンストラクトは、1つ以上の担体部分および1つ以上の安定化部分に作動可能に連結された配列番号1のアミノ酸配列を有するKAIペプチドである。いくつかの態様において、単一の修飾(例えば、N-アセチル化)は、担体部分および安定化部分の両方として機能し得る。
【0014】
本明細書で使用される「ペプチド」という用語は、ペプチド結合によって一緒に連結された2つ以上のアミノ酸の配列を広く言う。この用語は特定の長さのアミノ酸ポリマーを意味するものではなく、ペプチドが遺伝子組換え技術、化学的または酵素的合成を用いて製造されるのか、または天然に発生するのかを暗示または区別することも意図されていないと理解すべきである。本発明のコンストラクトのKAIペプチドは少なくとも16、17、18、19、20、21、22、23、24、25~65個のアミノ酸残基から構成され、その中に誘導可能な全ての範囲を含む。VEGFR2受容体への結合が保持されているという条件で、6~16個のアミノ酸残基の範囲のより短いペプチドもまた考慮される。理想的には、KAIペプチドは、VEGFR2輸送のための最小結合部位を提供し、他の受容体チロシンキナーゼ(例えば、PDGFRα、PDGFRβ、およびEGFR)に対して有意な親和性を示さない。特に、KAIペプチドは、アミノ酸配列Thr-Xaa-Xaa-Xaa-Glu-Arg-Xaa-Xaa-Leu-Ile-Xaa-Arg-Xaa-Xaa-Val-Xaa(配列番号1)を含むかまたはそれからなり、ここで、XaaはPro、AlaまたはGlu、XaaはVal、AlaまたはSer、XaaはAspまたはAsn、XaaはLeuまたはVal、XaaはPheまたはTyr、XaaはLeuまたはVal、XaaはVal、AlaまたはThr、XaaはThrまたはAla、ならびにXaaはGlnまたはArgである。より好ましくは、KAIペプチドは、アミノ酸配列Thr-Pro-Xaa-Asp-Glu-Arg-Xaa-Xaa-Leu-Ile-Xaa-Arg-Val-Xaa-Val-Xaa(配列番号2)を含むかまたはそれからなり、ここで、Xaaは、Val、AlaまたはSer、XaaはLeuまたはVal、XaaはPheまたはTyr、XaaはLeuまたはVal、XaaはThrまたはAla、Xaaは、GlnまたはArgである。本発明の例示的なKAIペプチドは、本明細書に配列番号3および配列番号80~93に規定されている(表4参照)。最も好ましくは、KAIペプチドは、アミノ酸配列Thr-Pro-Val-Asp-Glu-Arg-Leu-Phe-Leu-Val-Arg-Val-Thr-Val-Gln(本明細書においてもTPVDERLFLIVRVTVQ(配列番号3)として従来の一文字略語を使用して言及される)を含むかまたはそれからなる。
【0015】
本明細書中で使用される場合、「担体部分」とは、脂質二重層、ミセル、細胞膜、オルガネラ膜、または小胞膜を通過するのを容易にするポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、または有機もしくは無機分子をいう。別の分子に結合された担体部分は、例えば細胞外空間から細胞内空間へ、またはオルガネラ内への細胞質ゾルへと移動する分子が膜を通過するのを容易にする。場合によっては、担体部分は血液脳関門を通過するのを容易にする。いくつかの態様において、担体部分はKAIペプチドのアミノ末端に共有結合している。他の態様において、担体部分はKAIペプチドのカルボキシル末端に共有結合している。理想的には、担体部分は細胞透過性ペプチド、脂質、ビタミンB12、またはそれらの組み合わせである。
【0016】
ペプチド伝達ドメイン(PTD)としても知られる細胞透過性ペプチド(CPP)は、細胞膜を通過することが報告されている多様なクラスのペプチドである。転写のトランス活性化因子(TAT)ペプチドおよびペネトラチンなどのこのファミリーの代表的なメンバーは、当初、膜透過性が提案されている自然に発生するタンパク質内のセグメントとして同定された。場合によっては、担体部分は、KAIペプチドに共有結合または融合している細胞透過性ペプチドである。いくつかの態様において、共有結合はペプチド結合である。例えば、細胞透過性ペプチドは、約5から約50個のアミノ酸、例えば約5から約10個のアミノ酸、約10から約15個のアミノ酸、約15から約20個のアミノ酸、約20から約25個のアミノ酸、約25から約30個のアミノ酸、約30から約40個のアミノ酸、または約40から約50個のアミノ酸の長さを有するペプチドであり得る。
【0017】
細胞透過性ペプチドは当技術分野において周知であり、例えば、Bechara & Sagan (2013) FEBS Lett. 587:1693-1702; Copolovici, et al. (2014) ACS Nano 8(3):1972-94; and Guidotti, et al. (2017) Trends Pharmacol. Sci. 38(4):406-24に記載されている。本発明において使用される例示的な細胞透過性ペプチドとしては、表1に列挙されるペプチドを含むが、これらに限定されない。
【0018】
【表1-1】
【表1-2】
【0019】
例6に記載されているように、DUF2C5ペプチド自体が細胞膜を通過することができる。DUF2C5ペプチドの増強された細胞浸透は、3つのN末端アミノ酸残基、Ser-Arg-Gly(配列番号58)に起因していた。したがって、場合によっては、細胞透過性ペプチドは、天然のKIF13Bタンパク質配列に由来する。KIF13B配列由来の細胞透過性ペプチドは、好ましくはアミノ酸配列Xaa-Xaa-Xaa(配列番号59)を有し、ここでXaaはSerまたはAsnであり、XaaはLysまたはArgであり、XaaはGlyまたはValである。より好ましくは、細胞透過性ペプチドは、アミノ酸配列Ser-Xaa-Gly(配列番号60)を有し、ここでXaaはLysまたはArgである。最も好ましくは、細胞透過性ペプチドは、アミノ酸配列Ser-Arg-Gly(配列番号58)を有する。
【0020】
代わりに、またはそれに加えて、KAIペプチドは細胞浸透を促進するために脂質を包含し得る。本明細書で使用されるように、脂質は一般に有機溶媒に可溶な水不溶性分子を言う。いくつかの態様において、脂質は脂肪酸であり、これはアシル基を有する脂肪族炭化水素鎖を包含し、ここで脂肪族鎖は飽和または1つ以上の二重結合を有する不飽和アルキルのいずれかである。典型的な脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、およびリノレン酸を含むが、これらに限定されない。脂肪酸は、グリセロール、スフィンゴシン、コレステロールなどのアシル基担体に連結しているかまたは連結し得る。
【0021】
脂質はまた、それらの極性に基づいて異なる脂質クラスに分類され得る。脂質は、非極性または極性脂質であり得る。かかる非極性脂質の例は、モノ、ジまたはトリアシルグリセロール(グリセリド)、脂肪酸のアルキルエステル、および脂肪族アルコールである。極性脂質は、脂肪族アミン、ホスファチジン酸(例えば、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルコリンなど)、リン脂質、糖脂質グリコシルホスファチジルイノシトールなどの極性頭基を有し、表面活性を示す。特定の形態において、脂質は、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、アミノ酸、タンパク質、または糖類に結合または連結している。KAIペプチドに結合させることができる例示的な脂質には、N-ミリストイル、パルミトイル、およびグリコホスファチジルイノシトールを含む(例えば、Thompson & Okuyama (2000) Prog. Lipid Res. 39:19-39; Bauman & Menon (2002) In, 脂質、リポタンパク質および膜の生化学、第4版、pp. 37-54, Nance & Vance Ed., Elsevier, Amsterdam参照)。好ましくは、KAIペプチドは、N末端アミノ酸残基においてミリスチル化、ステアリル化またはパルミトイル化されている。より好ましくは、KAIペプチドはN末端アミノ酸残基においてミリスチル化されている。
【0022】
本明細書中で使用されるように、脂質はまた、ステロイド、C-10、C-13およびC-17炭素原子に置換基を有する水素化1,2シクロペンテノフェナントレンに基づく四環式化合物であり得る。典型的なステロイドとしては、コール酸、デスオキシコール酸、ケノデスオキシコール酸、エストロン、プロゲステロン、テストステロン、アンドロステロン、ノルエチンドロン、コレステロール、ジゴキシンなどを含むが、これらに限定されない。本明細書に記載のステロイドまたはステロールは、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、アミノ酸、タンパク質、糖類、オリゴ糖類、多糖類、および他の脂質に結合またはそれらで修飾されることができる。
【0023】
さらに、脂質は、イソプレン単位Cからなるイソプレノイドも包含し得る。イソプレノイドには、さまざまな天然に存在するテルペンおよび合成テルペンが包含され、それらは線状、またはより典型的には二環式、三環式および多環式を含む環式のいずれでもよい。例示的なイソプレノイドとしては、例として、ゲラニオール、シトロネラル、ジンギベレン、β-サンタノール、β-カジエン、マトリカリン、コパエン、カンフェン、タキソール、カロテノイド、ステロイドなどを含む。イソプレノイドは、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、アミノ酸、タンパク質、糖類、オリゴ糖類、および多糖類を含むがこれらに限定されない他の分子に結合されていてもよい。例として、プレニル化ペプチドは、KAIペプチドのカルボキシル末端またはその近傍のシステインチオエーテル結合を介して、イソプレノイド脂質単位、ファルネシル(C15)またはゲラニルゲラニル(C20)を結合させることによって調製することができる。可逆的水性脂質化技術(REAL)の使用もまた企図される。Mahajan, et al. (2014) Indian J. Pharmaceut. Ed. Res. 48:34-47を参照されたい。
【0024】
特定の摂取機構は、食物分子の摂取のために消化管に存在する。ビタミンB12の場合、特異的結合タンパク質が腸の内腔でそのリガンドに結合する腸に放出される。哺乳動物は、内因性因子として知られる天然に存在する輸送タンパク質との複合体形成に依存する比較的大きなビタミンB12分子の吸収および細胞取り込みのための輸送機構を有する。この輸送機構を利用して、ビタミンB12は、酸加水分解プロピオンアミド側鎖のカルボキシル基を介して黄体形成ホルモン放出ホルモンのD-Lys-6類似体に結合され、黄体形成ホルモン放出ホルモン類似体を血液中に送達することが示された(米国特許第5,428,023号および米国特許第5,807,832号参照)。同様に、米国特許第5,574,018号は、ビタミンB12のリボース部分の第一級ヒドロキシル部位での共有結合により、エリスロポエチン、顆粒球コロニー刺激因子およびコンセンサスインターフェロンに接合されたビタミンB12を教示している。さらに、米国特許公開2011/0092416は、ビタミンB12をインスリン、ペプチド チロシン-チロシン(PYY)、ニューロペプチドY(NPY)およびグルカゴン様ペプチド-1(GLP-1)のような治療的に活性なポリペプチドに結合することを教示しており、ここで、ポリペプチドはビタミンB12のリボース部分の第一級(5’)ヒドロキシル基のジカルボン酸誘導体に共有結合している。さらに、WO2016/187512は、GLP-1の12位でのビタミンB12のアジドリシンへの接合およびそれに続く内因性因子との複合体形成が、このペプチドをプロテアーゼ分解から保護することを教示している。したがって、特定の態様において、KAIペプチドはビタミンB12に接合されている。
【0025】
あるいは、KAIペプチドは、細胞取り込みを容易にするための他の修飾を包含し得る。例えば、所与のペプチドを環化することおよび/または選択アミド結合窒素をメチル化することは、その膜透過性および/または生物学的利用能を改善し得る。かかる修飾は、賢明に行われると、膜内部の低誘電環境に応答して分子内水素結合の形成を促進すると考えられている(Bockus, et al. (2013) Curr. Top. Med. Chem. 13:821-836; Rezai, et al. (2006) J. Am. Chem. Soc. 128:14073-14080; White, et al. (2011) Nat. Chem. Biol. 7:810-817)。透過性に加えて、環化は安定性を高めることができる。実際、DUF2C5の環状型は安定であり、VEGFR2に結合することが見出されたが、一方で対照環状ペプチドは結合しなかった。したがって、特定の態様において、本発明のKAIペプチドは環化されている。KAIペプチドは、環化した頭-尾、頭/尾-側鎖、または側鎖-側鎖であり得る。環化は一般にラクタム化、ラクトン化、およびスルフィド系架橋を介して達成される。
【0026】
シリカ、カーボンナノチューブ、量子ドット、および金ナノ粒子を含むタンパク質カーゴを移動させるためのさまざまな無機材料も提案されている(Du, et al. (2012) Curr. Drug Metab. 13:82-92; Malmsten (2013) Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 18:468-480)。さらに、N-メチル化は水素結合能を低下させるために使用することができる。
【0027】
本明細書中で使用される場合、「安定化部分」とは、タンパク質分解を減少させ、腎クリアランスを減少させ、経口生物学的利用能を増加させ、VEGFR2への結合を増加させ、および/またはKAIペプチドの半減期を延長するポリペプチド、ポリヌクレオチド、炭水化物、または有機もしくは無機分子をいう。いくつかの態様において、安定化部分は、KAIペプチドのアミノ末端に共有結合している。他の態様において、安定化部分は、KAIペプチドのカルボキシル末端に共有結合している。理想的には、安定化部分は、ペプチド、翻訳後修飾、非天然アミノ酸残基、巨大分子またはそれらの組み合わせである。
【0028】
いくつかの態様において、安定化部分は、天然のKIF13Bタンパク質配列に由来するペプチドであり得る。KIF13B配列に由来する安定化部分は、好ましくは例えば、アミノ酸配列Leu-Ser-His-Pro(配列番号61)またはLeu-Ser-His-Pro-Ala-Asp(配列番号62)を有する。
【0029】
血液/血漿、肝臓または腎臓中の多くのタンパク質分解酵素は、N末端および/またはC末端からペプチド配列を分解する。N末端または/およびC末端の翻訳後修飾は、ペプチドの安定性をしばしば向上し得る。例えば、N-アセチル化およびC-アミド化はタンパク質分解に対する耐性を増大させることができる。例えば、N末端アセチル化ソマトスタチン類似体は、天然ペプチドよりもはるかに安定であると報告されている(Adessi & Soto (2002) Curr. Med. Chem. 9(9):963-78)。同様に、N-アセチル化7-34型のGLP-1は、保護されていないペプチドよりもはるかに安定であることが示されていた(John, et al. (2008) Eur. J. Med. Res. 13(2):73-8)。さらに、アミノ酸置換と組み合わせて適用すると、N-アセチル化およびC-アミド化はEFK17ペプチドのエンドペプチダーゼ消化に対する耐性を向上する(Stroemstedt, et al. (2009) Antimicrob. Agents Chemother. 53(2):593-602)。さらに、N末端チロシン残基に結合したヘキセノイル基を有するテサモレリンは、天然の成長ホルモン放出ホルモンよりもはるかに長い半減期を有する(Ferdinandi, et al. (2007) Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 100(1):49-58)。ある態様において、KAIペプチドは、安定化部分としてN-アセチル化および/またはC-アミド化を含む。
【0030】
天然アミノ酸残基を非天然残基で置換すると、タンパク質分解酵素の基質認識および結合親和性が低下し、安定性が増加し得る。例えば、バソプレシンのL-ArgをD-Argの例と置き換えると、このペプチドの半減期は、ヒトにおける10~35分から健康なヒトの有志における3.7時間に増加した(Agerso et al. (2004) Br. J. Clin. Pharmacol. 58(4):352-8)。同様に、L-アミノ酸をD-アミノ酸で置換すると、ソマトスタチンのインビボ半減期が数分から1.5時間に向上する(Harris (1994) Gut 35(3):S1-4)。天然アミノ酸の修飾はまた立体障害を導入することによりペプチドの安定性を向上することができる。例えば、性腺刺激ホルモン放出ホルモンは非常に短い半減期(分)を有するが、一方のGlyはt-ブチル-d-Serに置換され、もう一方のGlyはエチルアミドに置換されるブセレリンははるかに長いヒトの半減期を有する。ペンタペプチドであるイパモレリンは、D配置に2’-ナフチルアラニンおよびフェニルアラニンを有し、C-末端のL-アラニンが2-アミノイソ酪酸で置換されているため、ヒトにおいて約2時間の末端半減期に改善される(Raun, et al. (1998) Eur. J. Endocrinol. 139(5):552-61; Gobburu, et al. (1999) Pharm. Res. 16(9):1412-6)。
【0031】
巨大分子(例えば、ポリエチレングリコール(PEG)またはアルブミン)への接合化は、ペプチドの安定性を向上し、腎臓クリアランスを減少させるための有効な戦略である。例えば、アルブミン結合小分子をペプチドに共有結合させることは、糸球体濾過を低減し、タンパク質分解安定性を改善し、そして高度に結合した小分子を介してアルブミンと間接的に相互作用することにより半減期を延長し得る。リラグルチドは、γ-1-グルタミルスペーサーを介して16-炭素脂肪酸残基に連結しているGLP-1類似体である。リポペプチドはアルブミンに結合し、それによってタンパク質分解および腎臓クリアランスを減少させ、半減期を数分から8時間までに増加させる(Hou, et al. (2012) J. Cereb. Blood Flow Metab. 32(12):2201-10; Levy Odile, et al. (2014) PLoS One 9(2):e87704; Lindgren, et al. (2014) Biopolymers 102(3):252-9)。
【0032】
大きな合成または天然のポリマーまたは炭水化物へのペプチドの接合は、それらの分子量および流体力学的容量を増大させることができ、したがってそれらの腎クリアランスを減少させる。ペプチド接合に使用される一般的なポリマーは、PEG、ポリシアル酸(PSA)、およびヒドロキシエチルデンプン(HES)である。一例は、ペジネサチド、すなわち健康な有志において18.9時間の排出半減期を有するPEG化合成ペプチドである(Bronson, et al. (2013) Annu. Rep. Med. Chem. 48:471-546)。本明細書で使用される場合、「ポリエチレングリコール」または「PEG」は、一般式H-(O-CH-CH-OHのポリエーテル化合物である。PEGは、それらの分子量に応じて、ポリエチレンオキシド(PEO)またはポリオキシエチレン(POE)としても知られており、PEO、PEE、またはPOGは、本明細書で使用される場合、エチレンオキシドのオリゴマーまたはポリマーをいう。3つの名称は化学的に同義であるが、PEGは20,000Da未満の分子量を持つオリゴマーとポリマー、PEOは20,000Daを超える分子量を持つポリマー、POEは任意の分子量のポリマーをいう傾向がある。ポリマー部分は、好ましくは水溶性(両親媒性または親水性)、無毒性、および薬学的に不活性である。安定化部分として使用するのに適したポリマー分子には、ポリエチレングリコール(PEG)、PEGのホモポリマーまたはコポリマー、PEGのモノメチル置換ポリマー(mPEG)、またはポリオキシエチレングリセロール(POG)を含む。半減期延長を目的として調製されるPEG、例えば、モノメトキシ末端ポリエチレングリコール(mPEG)などのモノ活性化アルコキシ末端ポリアルキレンオキシド(POA)も含まれる。ビス活性化ポリエチレンオキシド(グリコール)または他のPEG誘導体もまた企図される。適切なポリマーは、約200Daから約40,000Daまで、または約200Daから約60,000Daまでの範囲の重量によって実質的に変化し、本発明の目的のために通常選択される。特定の態様では、200~2,000または200~500の分子量を有するPEGが使用される。
【0033】
PEGは、異なる幾何学的形状でも利用可能である。分枝状PEGは、中心コア基から発する3~10本のPEG鎖を有する。星形PEGは、中心コア基から発する10~100個のPEG鎖を有する。くし型PEGは、通常ポリマー骨格にグラフトされた複数のPEG鎖を有する。PEGもまた直鎖状であり得る。PEGの名前にしばしば含まれる数字はそれらの平均分子量を示す(例えば、n=9のPEGは約400ダルトンの平均分子量を有し、PEG400と表示されるであろう)。本明細書中で使用される場合、「PEG化」は、PEG構造を本発明のKAIペプチドに共有結合させる行為であり、これは、その後、「PEG化KAIペプチド」という。特定の態様において、PEG化側鎖のPEGは、約200から約40,000の分子量を有するPEGである。
【0034】
アルブミンや免疫グロブリン(IgG)断片などの血漿タンパク質は、ヒトでは19~21日という長い半減期を有する(Pollaro & Heinis (2010) Med. Chem. Comm. 1(5):319-24)。高いMW(67~150kDa)のため、これらのタンパク質は腎クリアランスが低く、新生児のFc受容体(FcRn)と結合すると血管上皮による飲作用による排泄が減少する。アルブミンまたはIgG断片へのKAIペプチドの共有結合は、腎臓クリアランスを減少させ、半減期を延長することができる。例として、アルブミン-エキセンディン-4-接合(CJC-1134-PC)は、ヒトにおいて約8日の半減期を有し、FDA承認薬であるアルビグルチドは、ヒトアルブミンと融合したDPPIV耐性GLP-1二量体であり、これは、6~7日の半減期を有し、それによって2型糖尿病患者の処置のための毎週の投薬を可能にする(Pratley, et al. (2014) Lancet Diabetes Endocrinol. 2(4):289-97)。
【0035】
担体部分および/または安定化部分がペプチドである場合、前記ペプチドはペプチド結合を介してKAIペプチドに直接容易に結合または接合することができる。しかしながら、担体部分および/または安定化部分がペプチドではない場合、前記担体部分および/または安定化部分は、ジスルフィド、アミド、オキシム、チアゾリジン、尿素およびカルボニル結合、またはDiels-AlderまたはHuisgen1,3-双極子環化付加反応などの他の従来の結合によってKAIペプチドに結合され得る(Lu, et al. (2010) Bioconjug. Chem. 21:187-202; Roberts, et al. (2002) Adv. Drug Deliv. Rev. 54:459-76; WO 2008/101017)。
【0036】
あるいは、本発明のコンストラクトは、担体部分および/または安定化部分をKAIペプチドに結合または連結するためのリンカーを含み得る。本発明の目的のために、リンカーは任意のさまざまなアミノ酸配列を有するペプチドである。スペーサーペプチドであるリンカーは、他の化学結合は排除されないが、柔軟な性質のものであり得る。リンカーペプチドは、約1~約40個のアミノ酸、例えば、約1~約5個のアミノ酸、約5~約10個のアミノ酸、約10~約20個のアミノ酸、約20~約30個のアミノ酸の長さを有することができる。これらのリンカーは、タンパク質を連結するための合成のリンカーエンコードするオリゴヌクレオチドを用いて製造することができる。ある程度の柔軟性を有するペプチドリンカーを使用することができる。連結ペプチドは、実質的に任意のアミノ酸配列を有してもよく、いくつかの態様において、リンカーペプチドは、概して柔軟なペプチドをもたらす配列を有するであろう。グリシンおよびアラニンなどの小さなアミノ酸の使用は、柔軟なペプチドを作るのに有用である。かかる配列の創出は当業者には日常的である。さまざまなリンカーが市販されており、使用に適していると考えられる。
【0037】
担体部分および/または安定化部分をKAIペプチドに結合または連結するために使用することができる例示的な柔軟性リンカーとしては、グリシンポリマー(G)n(例えば、nは1~約20の整数)を含む;グリシン-セリンポリマー(例えば、(GS)、GSGGS(配列番号63)およびGGGS(配列番号64)を含み、nは少なくとも1の整数である)、グリシン-アラニンポリマー、アラニン-セリンポリマー、および当該技術分野で公知の他の柔軟性リンカーを含む。グリシンおよびグリシン-セリンポリマーは、これらのアミノ酸の両方が比較的構造化されておらず、したがって成分間の中性のつなぎ鎖として役立ち得るので興味深い。グリシンポリマーはいくつかの態様において使用される。Scheraga (1992) Rev. Computational Chem. 11173-142を参照されたい。例示的な柔軟性リンカーとしては、GG、GGG、GGS、GGSG(配列番号65)、GGSGG(配列番号66)、GSGSG(配列番号67)、GSGGG(配列番号68)、GGGSG(配列番号69)、GSSSG(配列番号70)などを含むが、これらに限定されない。
【0038】
非ペプチドリンカー部分もまた、担体部分および/または安定化部分をKAIペプチドに結合または連結するために使用され得る。リンカー分子は一般に約6~50原子長である。リンカー分子はまた、例えば、アリールアセチレン、2~10個のモノマー単位を含有するエチレングリコールオリゴマー、ジアミン、二酸、アミノ酸、またはそれらの組み合わせであり得る。本開示に照らして、ペプチドに結合することができる他のリンカー分子を使用することができる。
【0039】
1つ以上の担体部分および/または1つ以上の安定化部分に作動可能に連結、接合または結合したKAIペプチドを含む例示的なコンストラクトが本明細書に提供される。例えば、例7~8および配列番号94~138を参照されたい。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、コンストラクトはまた、ペプチドの少なくとも1つの機能的特性を保持する、配列番号1のKAIペプチドにおける1つ以上の欠落、付加、および/または置換を有するKAIペプチドを含む。例えば、配列番号1のKAIペプチドは、アミノ酸配列が1つ以上の保存されたアミノ酸置換、アミノ酸挿入、アミノ酸欠落、カルボキシ末端切断、またはアミノ末端切断を有するという点で修飾され得る。特定の態様において、当業者は、活性にとって重要であると考えられていない領域を標的とすることによって活性を破壊することなく変化し得るKAIペプチドの適切な領域を同定し得る。さらなる態様において、生物学的活性または構造にとって重要なアミノ酸残基でさえ、その生物学的活性を破壊することなく、またはペプチド構造に悪影響を及ぼすことなく、保存的アミノ酸置換に付すことができる。例えば、Argは、Lysによって置き換えられてもよく、および/またはThrは、1回以上の出現でSerによって置き換えられてもよい。一態様において、変異体KAIペプチドは、配列番号1、配列番号2または配列番号3のアミノ酸配列と少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%、99%のアミノ酸配列同一性を有する。一般に、変異体KAIペプチドは、配列番号1、配列番号2または配列番号3のKAIペプチドと実質的に同じまたはそれ以上の結合親和性、例えば少なくとも0.75倍、0.8倍、0.9倍、1.0倍、1.25倍または1.5倍の結合親和性を示す。特定の態様において、KAIペプチドまたはその変異体は、約10pMから約1μM、またはより好ましくは約10pMから約100nM、または最も好ましくは約10pMから約10nMの範囲のK値を有する。
【0040】
特定の態様において、ペプチドはグリコシル化、リン酸化、硫酸化、アミノ化、カルボキシル化、またはアセチル化されている。例えば、C末端は、アミド化、ペプチドアルコールおよびアルデヒドの付加、エステルの付加、p-ニトロアニリンの付加およびチオエステルで修飾することができる。N末端およびアミノ酸側鎖は、PEG化、アセチル化、ホルミル化、脂肪酸の付加、ベンゾイルの付加、ブロモアセチルの付加、ピログルタミルの付加、スクシニル化、テトラブチルオキシカルボニルの付加および3-メルカプトプロピルの付加、アシル化、ビオチン化、リン酸化、硫酸化、グリコシル化、マレイミド基の導入、キレート部分、発色団および蛍光団によって修飾することができる。
【0041】
KAIペプチドおよびコンストラクトは、遺伝子組換えDNA技術を用いて組換え的に合成することができる。したがって、別の側面において、本発明は、本発明のKAIペプチドまたはコンストラクトをコード化するポリヌクレオチドを提供する。関連する側面において、本発明は、ベクター、特にKAIペプチドまたはコンストラクトをコード化するポリヌクレオチドをかくまう発現ベクターを提供する。特定の態様において、ベクターは、真核細胞または原核細胞におけるKAIペプチドまたはコンストラクトの組換え合成を容易にする複製、転写および/または翻訳調節配列を提供する。したがって、本発明はまた、KAIペプチドまたはコンストラクトの組換え発現のための宿主細胞、ならびに宿主細胞によって産生されたKAIペプチドまたはコンストラクトを採取および精製する方法を提供する。組換えポリペプチドの産生および精製は、当業者にとって日常的な慣習である。KAIペプチドまたはコンストラクトは、ゲル濾過および親和性精製による精製を含むがこれらに限定されない、当技術分野において公知の任意の適切な方法によって精製することができる。本発明のKAIペプチドまたはコンストラクトが融合タンパク質の形態で産生される場合、さらなる分析の前に、融合部分(またはエピトープタグ)を場合によりプロテアーゼを用いて切断することができる。
【0042】
あるいは、本発明のKAIペプチドまたはコンストラクトは、当該技術分野で公知の任意の化学合成技術、特に固相合成技術によって、例えば市販の自動ペプチド合成機を使用して有利に合成され得る。例えば、Stewart and Young, 1984, Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd ed., Pierce Chemical Co.; Tarn, et al. (1983) J. Am. Chem. Soc. 105:6442; Merrifield (1986) Science 232:341-347; および米国特許第5,424,398号を参照されたい。さらに、組み換え技術と化学合成技術の組み合わせも考えられる。
【0043】
KAIペプチドおよびコンストラクトに加えて、本発明はまた、結合剤、例えば、配列番号1のKAIペプチド、配列番号2のペプチドまたは配列番号3のペプチドに特異的に結合し、類似のまたは関連するタンパク質、例えばVEGFR1には結合しない抗体、抗体フラグメントまたはアプタマーを包含する。「抗体」および「免疫グロブリン」という用語は最も広い意味で交換可能に使用され、それらがモノクローナル抗体(例えば完全長または無傷モノクローナル抗体)、ポリクローナル抗体、多価抗体、多特異性抗体(例えば所望の生物学的活性を示す限り二重特異性抗体を含む。)を含み、および特定の抗体フラグメントを含み得る。抗体は、キメラ抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体および/または親和性成熟抗体であり得る。「抗体フラグメント」は、無傷の抗体の一部のみを含み、ここでその部分は、無傷の抗体中に存在する場合、特にKAIペプチドへの結合において、その部分に通常関連する機能の少なくとも1つ、好ましくは大部分または全部を保持する。
【0044】
KAIペプチド結合剤は、任意の適切な従来の方法によって製造することができる。例えば、結合剤が抗体である場合、本発明のKAIペプチドは、例えば、マウスまたはウサギを免疫するために使用され、モノクローナルまたはポリクローナル抗体は、日常的なプロトコルによって生成される。かかる抗体のフラグメント、例えば、Fabフラグメント、二重特異性scFvフラグメント、FdフラグメントおよびFab発現ライブラリーによって産生されるフラグメントもまた生成され得、KAIペプチド結合剤として使用され得る。KAIペプチド結合剤は、疾患の処置のための免疫療法アプローチならびにKAIペプチドの検出および精製に用途がある。
【0045】
多くの疾患(「血管新生疾患」として特徴付けられる)は、過剰な血管分布をもたらす、持続的な調節されないまたは異常な血管新生によって引き起こされる。例えば、眼の血管新生は失明の最も一般的な原因として関係している。関節炎などの特定の既存の状態では、新しく形成された毛細血管が関節に侵入して軟骨を破壊する。糖尿病では、網膜に形成された新しい毛細血管が硝子体に侵入し、出血し、失明を引き起こす。固形腫瘍の増殖および転移もまた血管新生依存性である(Folkman (1986) Cancer Res. 46:467-473; Folkman (1989) J. Natl. Cancer Inst. 82:4-6)。例えば、2mmを超えて拡大する腫瘍はそれら自身の血液供給を得なければならず、新しい毛細血管の成長を誘発することによってそうしなければならないことが示されている。これらの新しい血管が腫瘍に埋め込まれると、それらは腫瘍細胞が循環系に入りそして肝臓、肺および骨のような離れた部位に転移するための手段を提供する(Weidner, et. Al. (1991) N. Engl. J. Med. 324(1):1-8)。
【0046】
血管新生は、毛細血管の一次細胞である内皮細胞の増殖を刺激し阻害する分子の複雑な相互作用に関与すると考えられている。通常の条件下では、これらの分子は微小血管系を長期間にわたって静止状態(すなわち、毛細管成長がない状態の一つ)に維持するように見える。しかしながら、必要な場合(創傷修復中など)、これらの細胞は短期間で急速な増殖および代謝回転を受け得る。血管新生は通常の条件下では高度に調節された過程であるが、多くの状態(「血管新生疾患」として特徴付けられる)は持続的な調節されない血管新生によって引き起こされる。別の言い方をすれば、調節されない血管新生は、特定の病理学的状態を直接引き起こすかまたは既存の病理学的状態を悪化させ得る。
【0047】
本明細書に示されるように、KAIペプチドを含有するコンストラクトは抗血管新生活性を有する。血管新生阻害剤として、かかるペプチドおよびコンストラクトは、血管新生を阻害し、過剰な血管分布によって特徴付けされる対象における疾患または病気に対処する方法において有用である。特に、本発明のKAIペプチドおよびコンストラクトは、乳癌、結腸癌、直腸癌、肺癌、口腔咽頭癌、下咽頭癌、食道癌、胃癌、膵臓癌、肝臓癌、胆嚢癌、および胆管癌、小腸、尿路(腎臓、膀胱、尿路上皮を含む)、女性の生殖管(子宮頸部、子宮、卵巣、絨毛癌、妊娠性絨毛性疾患を含む)、男性の生殖管(前立腺、精嚢、精巣、胚細胞腫瘍を含む)、内分泌腺(甲状腺、副腎、脳下垂体を含む)、皮膚、血管腫、黒色腫、肉腫(骨や軟部組織、カポジ肉腫など)、脳腫瘍、神経、眼、および髄膜(星状細胞腫、神経膠腫、神経膠芽腫、網膜芽細胞腫、神経腫、神経芽細胞腫、シュワン細胞腫、および髄膜腫を含む)を含む原発性および転移固体腫の処置に有用である。かかるペプチドおよびコンストラクトはまた、白血病などの造血系悪性腫瘍(すなわち、クロローマ、形質細胞腫、および菌状息肉腫および皮膚T細胞リンパ腫/白血病のプラークと腫瘍)から生じる固形腫瘍およびリンパ腫(ホジキンリンパ腫と非ホジキンリンパ腫の両方)の処置においても有用である。さらに、KAIペプチドおよびコンストラクトは、単独でまたは放射線療法および/または他の化学療法剤と組み合わせて使用される場合のいずれかで、上記の腫瘍からの転移の予防において有用である。
【0048】
KAIペプチドおよびコンストラクトのさらなる用途としては、慢性関節リウマチ、免疫性および変性性関節炎、乾癬などの皮膚病、血腫などの血管疾患、およびアテローム硬化性プラーク内の毛細血管増殖、肺線維症、オスラーウェバー症候群、心筋血管新生、喘息、プラーク新生血管形成、毛細血管拡張症、血友病性関節、血管線維腫、眼疾患と創傷の顆粒形成などの自己免疫疾患の治療および予防を含む。他の用途には、腸管癒着、クローン病、アテローム性動脈硬化症、強皮症、および肥厚性瘢痕、すなわちケロイドを含むがこれらに限定されない、内皮細胞の過剰または異常な刺激を特徴とする疾患の処置を含む。別の用途は、排卵および胎盤の定着を阻害することによる避妊薬としての使用である。本発明のKAIペプチドおよびコンストラクトはまた、ネコスクラッチ病(Rochele Minalia quintosa)および潰瘍(Helicobacter pylori)などの病理学的結果として血管新生を有する疾患の処置にも有用である。本発明のKAIペプチドおよびコンストラクトはまた、特に切除可能な腫瘍の処置のために、手術前の投与による出血を減らすのにも有用である。
【0049】
本発明による処置方法は、過剰なまたは異常な血管分布を特徴とする疾患または病気を有する対象に、有効量のKAIペプチド、コンストラクトまたはそれを含む医薬組成物を投与することによって行われる。本明細書で使用されるとき、用語「投与」または「投与すること」は、薬剤を患者に送達するプロセスをいう。投与方法は、1つの薬剤、または複数の薬剤、および所望の効果によって変化し得る。投与は、治療剤に適した任意の手段、例えば経口、非経口、粘膜、肺、局所、カテーテルベース、直腸、頭蓋内、脳室内、脳内、膣内または子宮内送達によって達成することができる。非経口送達は、例えば、皮下静脈内、筋肉内、動脈内、および臓器の組織、特に腫瘍組織への注射を含み得る。粘膜送達は、例えば鼻腔内送達を含み得る。経口または鼻腔内送達は推進剤の投与を含み得る。肺送達は薬剤の吸入を含み得る。カテーテルベースの送達は、イオン導入カテーテルベースの送達による送達を含み得る。経口送達は、コーティングされたピルの送達、または口による液体の投与を含み得る。投与は、一般に、例えば、緩衝剤、ポリペプチド、ペプチド、多糖複合体、リポソーム、および/または脂質などの薬学的に許容し得る担体との送達も含み得る。遺伝子治療プロトコルはまた、治療薬が患者への転写物またはペプチドとして発現された場合に治療目的を達成することができるポリヌクレオチドである投与と見なされる。
【0050】
ある態様において、本発明は、治療を必要とする対象に有効量のKAIペプチドまたはそれを含むコンストラクトを投与することによる、眼の疾患または病気の処置方法を提供する。特に、KAIペプチドまたはコンストラクトは、未熟児網膜症、角膜移植片拒絶、後水晶体線維症、血管新生緑内障、黄斑症、増殖性糖尿病性網膜症、虚血性網膜症、眼内血管新生、角膜血管新生、網膜血管新生、脈絡膜血管新生、糖尿病性黄斑浮腫、糖尿病性網膜浮腫、新生血管加齢黄斑変性症(AMD)、網膜中心静脈閉塞症、分枝網膜静脈閉塞症、網膜色素変性症、虹彩血管新生、網膜芽細胞腫、ブドウ膜炎および角膜移植片血管新生に関連する視覚障害または視覚喪失(失明)、感染または外科的介入に関連する眼の血管新生、ならびにその他の眼の異常血管新生状態などの眼疾患の治療に有用である。
【0051】
特定の態様において、本発明は、処置を必要とする対象に有効量のKAIペプチドまたはそれを含むコンストラクトを投与することによって、滲出性および乾性黄斑変性を含む黄斑変性を処置する方法を提供する。滲出性黄斑変性症は、異常な血管が黄斑の後ろに成長すると起こる。これらの血管は壊れやすく、体液および血液を漏出させる可能性があり、その結果、黄斑の瘢痕化をもたらし、急速で深刻な損傷の潜在性を高める。ブルッフの膜は、通常ドルーゼン鉱床の近くで分解する。これが、新しい血管の成長、すなわち血管新生が起こる場所である。中心視力は短期間で、時には数日以内に、歪んだり完全に失われたりすることがある。
【0052】
疾患または病気を有する対象を「処置する」とは、以下のうちの1つ以上を達成することを意味する:(a)疾患の重症度を軽減すること、(b)疾患または病気の進行を阻止すること、(c)疾患または病気の悪化を防ぐこと、(d)以前に疾患または病気を患ったことのある患者における疾患または病気の再発を制限または防止すること、(e)疾患または病気の後退を引き起こすこと、(f)疾患または病気の症状を改善または排除すること、(g)生存期間を改善すること。対象は哺乳類であり得、特定の態様では、処置される対象はヒトであり、疾患または病気は炎症性疾患、がん、または網膜血管症である。
【0053】
血管新生または血管分布の程度は、本明細書に記載されているものなどの当技術分野で公知の方法を使用して決定することができ、定性的または定量的に行うことができる。例えば、がんまたは腫瘍増殖の分子マーカーまたは細胞マーカーを利用することができる。血管新生の程度はまた、生物学的サンプル内の内皮細胞増殖の量または血管増殖の程度を測定することによって決定され得る。かかる方法は、処置を必要とする対象を同定すること、および治療効果について監視することの両方において有用である。
【0054】
KAIペプチドまたはそれを含有するコンストラクトは、理想的には、KAIペプチドまたはコンストラクトおよび薬学的に許容し得る賦形剤を含有する薬学的組成物として投与される。適切な製剤は、よく知られておりそして当業者に容易に入手可能である多くの情報源に記載されている。例えば、Remington: The Science and Practice of Pharmacy (Alfonso R. Gennaro, editor, 20th ed. Lippingcott Williams & Wilkins: Philadelphia, PA, 2000)は、本発明に関連して使用できる製剤を記載している。KAIペプチドまたはコンストラクトは、錠剤、カプセル剤、軟ゼラチンカプセル剤、エリキシル剤または注射用製剤などの従来の全身投薬形態に組み込むことができる。投薬形態はまた、必要な生理学的に許容し得る賦形剤、担体材料、潤滑剤、緩衝剤、界面活性剤、抗菌剤、増量剤(マンニトールなど)、酸化防止剤(アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウム)などを含み得る。許容される製剤材料は、好ましくは使用される投与量および濃度でレシピエントに対して無毒性である。
【0055】
医薬組成物は、例えば、pH、浸透圧、粘度、透明度、色、等張性、臭い、無菌性、安定性、溶解または放出速度、該組成物の吸着または浸透を修飾、維持または保存するための製剤材料を含有し得る。適切な製剤材料としては、限定されないが、アミノ酸(グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジンなど);抗菌剤、酸化防止剤(アスコルビン酸、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなど)、緩衝剤(ホウ酸塩、重炭酸塩、クエン酸トリス塩酸、リン酸塩または他の有機酸など)、増量剤(マンニトールまたはグリシンなど)、キレート剤(エチレンジアミン四酢酸(EDTA)など);錯化剤(カフェイン、ポリビニルピロリドン、ベータ-シクロデキストリンまたはヒドロキシプロピル-ベータ-シクロデキストリンなど);フィラー;単糖類、二糖類、および他の炭水化物(グルコース、マンノースまたはデキストリンなど);タンパク質(血清アルブミン、ゼラチン、免疫グロブリンなど);着色剤、香味剤および希釈剤;乳化剤;親水性ポリマー(ポリビニルピロリドンなど);低分子量ポリペプチド;塩形成対イオン(ナトリウムなど);防腐剤(塩化ベンザルコニウム、安息香酸、サリチル酸、チメロサール、フェネチルアルコール、メチルパラベン、プロピルパラベン、クロルヘキシジン、ソルビン酸または過酸化水素);溶剤(グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールなど);糖アルコール(マンニトール、ソルビトールなど);懸濁剤;界面活性剤または湿潤剤(例えば、PLURONICS、PEG、ソルビタンエステル、ポリソルベート20およびポリソルベート80などのポリソルベート、Triton、トリメタミン、レシチン、コレステロール、またはチロキサパール);安定性向上剤(スクロースまたはソルビトールなど);等張化剤(アルカリ金属ハロゲン化物、好ましくは塩化ナトリウムまたは塩化カリウム、マンニトール、またはソルビトールなど);送達ビヒクル;希釈剤;および/または補佐薬を含む。
【0056】
医薬組成物中の主要なビヒクルまたは賦形剤は、本質的に水性または非水性のいずれであってもよい。例えば、適切なビヒクルまたは賦形剤は、注射用水、生理食塩水溶液または人工脳脊髄液であり得、おそらく非経口投与用の組成物に一般的な他の物質を補充したものであり得る。中性緩衝食塩水または血清アルブミンと混合した食塩水はさらなる例示的なビヒクルである。医薬組成物は、約pH7.0~8.5のトリス緩衝液、または約pH4.0~5.5の酢酸緩衝液を含むことができ、それはさらにソルビトールまたはその適切な代替物を含み得る。医薬組成物は、所望の純度を有する選択された組成物を凍結乾燥ケーキまたは水溶液の形態の任意の製剤化剤と混合することによって貯蔵用に調製することができる。さらに、KAIペプチドまたはコンストラクトは、スクロースなどの適切な賦形剤を使用して凍結乾燥物として処方することができる。
【0057】
KAIペプチドまたはコンストラクトは、点眼に適した医薬組成物に組み込むことができる。典型的には、組成物は薬学的に許容し得る眼科用賦形剤を含む。眼科用賦形剤は、緩衝剤、等張化剤、湿潤剤、および/または抗酸化剤であり得る。緩衝剤は、ホウ酸および/またはリン酸であり得る。等張化剤は、等張環境を提供し得、および塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、および/またはホウ酸を含み得る。酸化防止剤としては、例えば、メタ重亜硫酸ナトリウムおよびEDTAを含む。酸化防止剤は、組成物を安定化させるのを助けるために使用され得る。ポリビニルアルコール(PVA)およびポリソルベート80を含む湿潤剤は、組成物を眼の上に広げることを可能にし得る。他の眼科用賦形剤としては、塩化ベンザルコニウム(BAK)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ピューリット、クロロブタノール、グリセリン、デキストラン70、プロピレングリコール、およびPEG-400などのポリエチレングリコールを含む。眼科用賦形剤は、鉱油、白色ワセリン、白色軟膏またはラノリンなどの軟膏であり得る。水性ビヒクルと同様に、ペトロラタムおよび鉱油は、眼の接触時間を増加させるための軟膏製剤中のビヒクルとして役立ち得る。これらの成分は、眼球の表面上に閉塞性フィルムを形成するのを助け、そしてムチン層および水性層を増強することによって涙液フィルムの組成を改善することができる。眼科用賦形剤は、ムチン様特性を提供し得、および/または蒸発による水層の損失を減少させ得る。眼科用賦形剤は、薬学的に許容し得る担体などの担体として機能することができる。
【0058】
無菌状態は典型的には水性製剤のために従来の眼科用防腐剤、例えばクロルブタノール、塩化ベンザルコニウム、塩化セチルピリジウム、フェニル水銀塩、チメロサールなどにより維持され、無毒であり、および一般に水溶液の約0.001から約0.1重量%まで変動する量で使用される。軟膏のための従来の防腐剤はメチルおよびプロピルパラベンを含む。典型的な軟膏基剤は、白色ワセリンおよび鉱油を含む。以下の非限定的な例は本発明をさらに説明するために提供される。
【0059】
医薬組成物は、ボーラス注射によって、または注入によって連続的に、あるいは移植装置によって投与することができる。医薬組成物はまた、所望の分子が吸収または封入されている膜、スポンジまたは他の適切な材料の移植を介して局所的に投与され得る。移植装置が使用される場合、装置は任意の適切な組織または臓器に移植されてもよく、所望の分子の送達は拡散、時限放出ボーラス、または連続投与を介してもよい。
【0060】
製剤は、単位投与量または複数投与量の容器、例えば密封アンプルおよびバイアルに入れてもよく、使用前に滅菌液体担体の状態のみを必要とするフリーズドライ(凍結乾燥)条件、例えば注射用水に保存してもよい。即席注射溶液および懸濁液は、滅菌粉末、顆粒、錠剤などから調製され得る。特に上述した成分に加えて、本発明の製剤は、問題の製剤の種類を考慮して当技術分野において慣用の他の薬剤を含むことができることを理解されたい。
【0061】
一実施態様において、KAIペプチドまたはコンストラクトは、徐放性製剤で送達され、それは持続放出および半減期の延長をもたらす。使用に適した徐放性システムには、拡散制御、溶媒制御および化学制御のシステムが含まれるが、これらに限定されない。拡散制御システムは、例えば、KAIペプチドまたはコンストラクトの放出が拡散障壁を通る透過によって制御されるように、KAIペプチドまたはコンストラクトが装置内に封入されている貯蔵装置を含む。慣用の貯蔵装置には、例えば、膜、カプセル、マイクロカプセル、リポソーム、および中空繊維が含まれる。モノリシック(マトリクス)デバイスは、KAIペプチドまたはコンストラクトが律速マトリクス(例えばポリマーマトリクス)中に分散または溶解している、第2の種類の拡散制御システムである。KAIペプチドまたはコンストラクトは律速マトリクス全体に均一に分散されており、放出速度はマトリクスを通る拡散によって制御される。モノリシックなマトリクスデバイスにおける使用に適したポリマーは、天然に存在するポリマー、合成ポリマーおよび合成的に修飾された天然ポリマー、ならびにポリマー誘導体を含む。
【0062】
本発明のKAIペプチドまたはコンストラクトはまた、小型単層ベシクル、大型単層ベシクルおよび多層ベシクルなどのリポソーム送達系の形態で投与され得る。リポソームは、コレステロール、ステアリルアミンまたはホスファチジルコリンなどのさまざまなリン脂質から形成されることができる。特定の態様において、製剤は、リポソームの表面と会合しているかまたはリポソーム内に封入されたKAIペプチドまたはコンストラクトを有するリポソームを含む。予め形成されたリポソームは、KAIペプチドまたはコンストラクトと会合するように修飾されることができる。例えば、カチオン性リポソームは、静電相互作用を介してKAIペプチドまたはコンストラクトと会合する。あるいは、コレステロールなどの親油性化合物に結合したKAIペプチドまたはコンストラクトを予め形成されたリポソームに添加することができ、それによってコレステロールがリポソーム膜と会合するようになる。あるいは、リポソームの製剤中にKAIペプチドまたはコンストラクトをリポソームと会合させることができる。
【0063】
固体脂質ナノ粒子(SLN)も、脂質エマルジョン、リポソーム、およびポリマーナノ粒子などのコロイド状送達システムに対する代替の薬物送達システムとして使用され得る。SLNの製剤、調製方法、滅菌および凍結乾燥に使用されるさまざまな脂質マトリクス、界面活性剤、および他の賦形剤を使用することができる。担体の捕捉効率および種々の組成物の物理的パラメータ、ペプチド放出、および放出機構に対するその効果は、Manjunath, et al. (2005) Methods Find Exp Clin Pharmacol 27(2):127においてよく調査され、議論されている。
【0064】
KAIペプチドまたはコンストラクトの点眼は、眼内インプラント、硝子体内注射、全身投与、局所適用、ナノ粒子、ミクロ粒子、点眼剤、生体接着性ゲルまたはフィブリンシーラント、上皮細胞バリア複合体の透過性を調節するための多糖類を用いて行われ得、ペプチドは、角膜薬物送達、バイオベクターポリマーを使用する投与などの粘膜投与、水性眼科用スプレーおよび電気力学的眼科用スプレー処置を増強する。
【0065】
KAIペプチドまたはコンストラクトについての治療上有効で最適な投与量範囲は、当該分野で公知の方法を使用して決定され得る。「有効量」または「治療上有効量」を構成するKAIペプチドまたはコンストラクトの量は、処置される患者の疾患の重症度、状態、体重、または年齢、投与頻度に応じて変わり得るが、当業者によって日常的に決定され得る。臨床医は、最適な治療効果を得るために投与量または投与経路を滴定することができる。典型的な投与量は、上記の要因に応じて、約0.1μg/kgから最大約100mg/kg体重以上の範囲である。ある態様において、投与量は、0.1μg/kgから約100mg/kgまで、または1μg/kgから約100mg/kgまで、または5μg/kgから約100mg/kg体重までの範囲であり得る。投与することができる医薬製剤は、例えば、1~10,000mg、10~1000mg、50~900mg、100~800mg、または200~500mgの量のKAIペプチドまたはコンストラクトを含み得る。
【0066】
処置を強化するために、本明細書に開示されたKAIペプチドまたはコンストラクトは、がん、腫瘍または他の増殖性疾患を治療するために少なくとも1つの追加の治療薬と組み合わせて使用することができる。追加の薬剤は、KAIペプチドまたはコンストラクトと組み合わせてまたは交互に投与することができる。薬物は、同じ組成物の一部を形成してもよく、または同時にもしくは異なる時間に投与するための別々の組成物として提供されてもよい。第2の治療薬は、レチノイド、インターフェロン、抗新生物薬、放射線、微小管調節薬を含む細胞骨格要素を標的とするものなどの抗有糸分裂薬、ポドフィロトキシンまたはビンカアルカロイド、代謝拮抗薬、プリン類似体、アルキル化剤、アントラサイクリン薬などのDNAを標的とする薬物、トポイソメラーゼを標的とする薬物、ホルモンおよびホルモンアゴニストまたはアンタゴニスト、抗体誘導体を含む腫瘍細胞におけるシグナル伝達を標的とする薬物、マトリクスメタロプロテイナーゼ阻害剤などの腫瘍の転移に影響を与える可能性のある薬物、遺伝子治療およびアンチセンス剤、抗体治療薬、コルチコステロイド、ステロイド類似体、抗炎症薬、および制吐薬を含み得るがこれらに限定されない。第2の治療薬の例は、表2に開示されている。
【0067】
【表2-1】
【表2-2】
【0068】
さらに、眼の疾患または病気を処置するためのKAIペプチドまたはコンストラクトの投与は、埋め込み型遠眼鏡、レーザー光凝固術および黄斑転位手術などの他の手順と組み合わせることができる。
【0069】
本発明のKAIペプチド、コンストラクトまたは組成物の有効性は、関心のある疾患または病気の任意の適切なモデルを使用して評価することができる。特に、当該分野で公知の血管新生アッセイが使用され得る。例えば、ラット大動脈輪、ウシ、マウスおよびヒトの血管新生アッセイが記載されている、米国特許出願公開第2003/0077261号を参照されたい。例えば、US2003/0077261に記載されているような環微小血管伸長の定量化を使用することができ、そこではOLYMPUS BX60顕微鏡に連結されたデジタルビデオカメラを用いて環培養を撮影し、伸長領域をImage Pro Plusソフトウェアで選択的に測定および検出する。Parisらの米国特許出願公開第2003/0077261号に記載されている内皮細胞移動アッセイがヒト脳成人内皮細胞の移動が改良ボイデンチャンバーアッセイ(BD BioCoat MATRIGEL Invasion Chamber)を使用して評価される場合に使用され得る。A-549(ヒト肺腺癌)およびU87-MG(ヒト神経膠芽腫)細胞が8週齢の雌性ヌードマウスに移植される、例えば米国特許出願公開第2003/0077261号に記載されるようなヌードマウス腫瘍異種移植モデルを使用することができる。動物で増殖した腫瘍は、KAIペプチドまたはコンストラクトによる処置の前後、および治療中に測定されている。各インビボ抗腫瘍試験の終了日に、腫瘍を摘出し、微小血管を定量する。
【0070】
本発明は以下の非限定的例によってより詳しく記載される。
【0071】
例1:材料および方法
抗体および薬剤 KIF13B(Sigma、ミズーリ州セントルイス)、VEGFR2の細胞外ドメイン(Fitzgerald、マサチューセッツ州アクトン)、Eタグ(Abcam、マサチューセッツ州ケンブリッジ)、KIF13B中のVEGFR2結合部位の分析に基づくフォンウィルブランド因子(Millipore、カリフォルニア州テメキュラ)、およびCD31(Abcam)に対する抗体を使用した。二次抗体は、西洋ワサビペルオキシダーゼ接合ロバ抗ウサギ(Jackson ImmunoResearch、ペンシルベニア州ウェストグローブ)、ALEXA-594接合抗ウサギ(Life Technologies、カリフォルニア州カールスバッド)であった。WST-1(Roche、スイス・バーゼル)および末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ媒介dUTPニックエンドラベリング(TUNEL)キット(Life Technologies)も使用した。
【0072】
プラスミド ヒトKIF13B cDNAは、上総DNA研究所(日本・千葉)から調達された。切断型変異体を、標準的な方法に従って、HisタグおよびSタグを有する細菌中で発現された。レンチウイルスおよび遺伝子組み換えタンパク質は、Yamada((2014) J. Cell Sci. 127:4518-30)らによって記載のとおり生産された。
【0073】
ペプチド ペプチドはPierce Biotechnology(イリノイ州ロオクフォード)によって95%純度にて委託合成され、それは逆相高性能液体クロマトグラフィーおよび質量分析器によって確認された。バルクペプチドをガラスバイアル(バイアルあたり25mg)に等分し、賦形剤中に-20℃で保存した。(<10%の滅菌酢酸を添加することによって)酸性条件下で滅菌水に溶解した後、滅菌リン酸緩衝食塩水(PBS)を添加することによってpHを調整し、滅菌PBS中の10mg/mLのペプチドを等分し、-20℃の冷凍庫に保った。解凍したら、ペプチド溶液を2~3日以内に使用した。
【0074】
細胞培養 ヒト原臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)(Lonza、ニュージャージー州ウォーカーズビル)を、0.1%ゼラチン(Sigma)被覆培養皿上の10%FBSを補充したEGM-2(Lonza)中で維持した。継代培養4~6を実験に使用した。VEGF165で刺激する前に、HUVECを0.1%BSA(Sigma)を補充したEBM-2(Lonza)中で2時間血清飢餓状態にした。遺伝子組換えヒトVEGF165(Miltenyi Biotech、カリフォルニア州オーバーン)を50ng/ml(2.2nmol/l)で使用した。HEK293T/17(ATCC)、およびヒト線維芽細胞デトロイト551(ATCC、バージニア州マナッサス)を、10%FBSを補充したDMEM(Life Technologies)中で維持した。H460細胞はATCC製で、10%ウシ胎児血清を補充したダルベッコの修飾イーグル培地(Life Technologies)中で維持した。
【0075】
血管新生アッセイ コラーゲン浸潤アッセイを以前に記載されているようにして行った(Kangら、(2011) J. Biol. Chem. 286:42017-26)。MATRIGEL(BD Biosciences、カリフォルニア州サンノゼ)上でのインビトロ毛細管ネットワーク形成および引っかき傷治癒アッセイを以前に記載されたように実施した(Humtsoeら、 (2010) Mol. Cell Biol. 30:1593-1606)。フィブリンゲル発芽アッセイは、Nakatsu&Hughes((2008) Methods Enzymol. 443:65-82)に記載されているように行った。VEGF(2.2nmol/L)刺激を全てのインビトロ血管新生アッセイに使用した。トランスウェル移動アッセイは、Kaplanら((2011) Free Radical Res. 45:1124-35)に記載のように、VEGF(4.4nmol/L)、スフィンゴシン-1-ホスフェート(S1P)(1μmol/L)、または塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)(50ng/mL)をキネシン由来血管新生阻害剤(DUF2C5; KIF13Bの残基1238-1260)の存在下または非存在下で様々な濃度で使用して行った。
【0076】
インビトロ結合 KIF13Bの切断型変異体をBL21(DE3)またはRosetta-gami中において発現させ、以前に記載されたように精製した(Yamada, et al. (2014) J. Cell Sci. 127:4518-30; Yamada, et al. (2007) Biochemistry 46:10039-45)。結合アッセイは、4℃で0.5%TRITON-X100および1%ウシ血清アルブミン中のS-樹脂を用いて行い、抗VEGFR2抗体を用いたウエスタンブロッティングによって分析した。
【0077】
増殖、生存率、および毒性アッセイ。 HUVECのVEGF誘発増殖および生存率は、以前に記載されているように(Cai, et al. (2006) Microvasc. Res. 71:20-31; Jones, eta l. (2005) Br. J. Pharmacol. 145:1093-102)、WST-1アッセイ(Roche)によって評価した。HUVECを低減血清培地(0.1%ウシ胎児血清を補充したEBM2、およびVEGF、上皮成長因子、インスリン様成長因子、および線維芽細胞成長因子を除くEC補充)で培養した。次いで、HUVECを、DUF2C5(1、3、および10μmol/L)、または陰性対照ペプチド(CT23、3μmol/L)を伴いおよび伴わず、VEGF(2.2nmol/L)で48時間刺激して、96ウェルフォーマットでのWST-1アッセイによってVEGF誘発増殖を試験した。増殖培地中で一晩インキュベートした後、DUF2C5(1、3、および10μmol/L)を用いておよび用いずに、HUVECの生存率を評価した。増殖培地中でDUF2C5を用いておよび用いずに48時間インキュベートした後、TUNELアッセイ(Invitrogen)によってアポトーシスを測定した。陽性対照として、50ng/mLの腫瘍壊死因子(TNF)-αもアポトーシスアッセイに使用した。
【0078】
内皮透過性アッセイ 内皮透過性のVEGF誘発増加は、HUVEC単層膜にわたるフルオレセインイソチオシアネート-デキストランの漏出によって評価された。トランスウェル(孔径0.4μmを有する)を合流HUVECで被覆した。血清飢餓後、細胞をDUF2C5またはCT23(10μmol/L)で前処理した。その後、細胞をVEGFで刺激し、さまざまな時点で、経内皮のフルオレセインイソチオシアネート-デキストラン透過性を蛍光プレートリーダーPHERASTAR(BMG Biotech、ノースカロライナ州カーリー)を用いて測定した。
【0079】
MATRIGELプラグ血管形成アッセイおよびマウス異種移植モデル マウスECの血管形成を評価するために使用されるMATRIGELプラグアッセイのために、C57BL6オス(Jackson Laboratory)を以前に記載されたように使用した(Yang & Proweller (2011) J. Biol. Chem. 286:13741-53))。4.4nmol/lのVEGF、50ng/mlのbFGF、60Uのヘパリン、および0.8×10IFUのレンチウイルスを補充したMATRIGELを腹部に皮下注射した。注射の4日後、MATRIGELを採取した。
【0080】
マウス異種移植片モデルについては、ヒト肺癌H460(3×10細胞)皮下注射が、(Eklund, et al. (2013) Mol. Oncol. 7:259-82; Yamada, et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99:14098-103)に記載のように、重症複合免疫不全症の免疫不全BALBcマウス(Jackson Laboratory)の右側腹部に麻酔下に接種された。触診可能な腫瘍が発生した後、マウスに200μLのPBSまたはペプチドDUF2C5(200μLのPBSに溶解した10mg/kg)のいずれかを週に3回尾静脈注射によって静脈内投与した。キャリパーを用いて腫瘍サイズを週に3回測定した。処置期間後、腫瘍を固定し、腫瘍血管新生の評価のために抗VEGFR2抗体を用いた免疫組織学的分析のためにパラフィン包埋された。マウスをイリノイ大学の動物管理施設内の病原体のない状態で飼育し、施設のガイドラインに従って処置した。
【0081】
出生後の網膜血管新生 新生仔のC57Bマウスにペプチド(DUF2C5またはCT23、10mg/kgをPBSに溶解)またはPBSビヒクルを誕生日(出生後第0日)およびそれに続く日(出生後第1~4日)に毎日、既に記載されているように(Chavala, et al. (2013) J. Clin. Invest. 123:4170-81)まぶたに皮下注射した。出生後6日目に、網膜を単離し、以前に記載されているように(Pitulescu, et al. (2010) Nat. Protoc. 5:1518-34)抗CD31抗体(Abcam)で染色した。
【0082】
画像取得プロトコル。この試験に使用した顕微鏡は、63倍油浸対物レンズを有するZEISS共焦点LSM 880 META、およびPLAN-NEOFLUAR 5倍対物レンズ、20倍対物レンズ、および40倍油浸対物レンズを有するZEISS AXIOVERT位相差顕微鏡であった。すべての蛍光画像は、同じ一連の実験においてすべてのサンプルについて同じ条件および設定で撮影された。
【0083】
統計分析。t検定をグループ間比較に使用した。3つ以上のグループを分析するために、GraphPad Prismソフトウェアバージョン5(GraphPadソフトウェア、カリフォルニア州サンディエゴ)を用いて、一元配置分散分析および事後Bonferroni多重比較を行った。
【0084】
レーザー誘発CNV。血管新生加齢黄斑変性症(AMD)は、脈絡膜からの血管の成長を特徴とし、それはブルッフ膜を通って網膜下領域に入る。レーザー誘発脈絡膜血管新生(CNV)のマウスモデルは、浸出性形態のAMDの十分に確立されたモデルである。レーザー光線によるブルッフ膜の崩壊は、網膜への新しい脈絡膜血管の増殖を促進し、したがってAMDの病理学的条件を模倣する。
【0085】
レーザー光凝固は、麻酔下でC57Bマウスに画像誘導レーザーシステム(Micron IV、Phoenix Research Laboratories、カリフォルニア州プレザントン)を使用して誘発した。視神経から等しい距離にある4つのレーザー熱傷を、波長532nm、固定直径50μm、持続時間70ms、および210~250mWの出力レベルを有する緑色アルゴンレーザーパルスによって、右眼に1つずつ誘発させた。レーザースポットでの泡の出現は、ブルッフ膜の破裂を示し、レーザー誘発CNVの確認として役立つ。この手順は各マウスの右眼でのみ行った。
【0086】
7日目および14日目に、脈絡膜血管新生を眼球コヒーレンストモグラフィー(OCT)およびフルオレセイン血管造影によって評価した。フルオレセイン血管造影およびOCTを、患者に臨床的に日常的に使用される手順と同様に、網膜血管系を画像化するために実施した。フルオレセイン血管造影図は、0.5%フルオレセインの腹腔内注射によって行われた。
【0087】
実験は、OCTおよび血管造影の画像を撮影した後の14日目に終了した。眼球を撮影し、脈絡膜/強膜のフラットマウント調製物を、CNV領域の死後分析のためにBandeiraena simplicifoliaからのALEXA 594標識レクチン(B4)で染色するために使用した。MetaMorphソフトウェアを使用してレクチンB4についてのCNV染色の共焦点画像を使用して、血管漏出およびCNVの面積を定量した。データをプロットし、Prism6(Graph Pad、カリフォルニア州サンディエゴ)を用いて統計的に分析した
【0088】
例2:KIF13B由来ペプチド阻害血管新生の同定
遺伝子組換えタンパク質を用いて、VEGFR2との相互作用を媒介するKIF13B上の結合部位を同定した。KIF13Bは、モーター、フォークヘッド関連、膜関連グアニル酸キナーゼ-結合茎、2つの未知の機能ドメイン(DUF)(DUF3694)、およびプロリンリッチおよび細胞骨格関連タンパク質グリシンリッチドメインを持っている。DUFは、Pfamデータベース上のアミノ酸配列類似性から同定された。DUF3694の両方のドメインがインビトロで遺伝子組換えVEGFR2に直接結合することが以前に示されている(Yamada, et al. (2007) Biochemistry 46:10039-45)。VEGFR2輸送を阻害する特定のペプチド配列を定義するために、第二のDUF3694ドメイン(DUF2、KIF13Bの残基1112~1281)のさらなる分析を実施した。これは、このドメインの安定性およびKIF13Bの他のカーゴに対する結合部位とは異なる配列に基づいていた((Horiguchi, et al. (2006) J. Cell Biol. 174:425-436; Hanada, et al. (2000) J. Biol. Chem. 275:28774-2878)。DUF2を3つの部分、DUF2A(残基1111~1167)、DUF2B(残基1168~1216)、およびDUF2C(残基1217~1281)に分け、そして各部分を細菌中の遺伝子組換えタンパク質として発現させた。VEGFR2はHUVECにおいて豊富に発現され、したがって、HUVECからの細胞溶解物をビーズ上のこれらの遺伝子組換えタンパク質と共にインキュベートし、抗VEGFR2抗体を用いてVEGFR2結合を決定した。この分析は、DUF2CがVEGFR2に特異的に結合するのに対して、DUF2AおよびDUF2Bならびにビーズ単独では結合できなかったことを示した。
【0089】
KIF13Bの切断型変異体の生物活性を試験するために、DUF2CをHUVECにおいてレンチウイルスベクターによって発現させた。DUF2Cの発現は、インビトロでのVEGF誘発性毛細血管網形成を減少させるのに十分であったが、ベクター感染対照HUVECは、VEGFの存在下でMATRIGELプラグ中に特徴的な毛細血管網を形成した。コラーゲン浸潤系(Kang, et al. (2011) J. Biol. Chem. 286:42017-42026)をペプチドを試験するための別の血管新生アッセイとして使用した。対照レンチウイルス、FLAG-DUF2C、またはFLAG-DUF2で感染させた後、HUVECをコラーゲンゲル上に播種した。ゲル中の血管新生促進刺激S1PおよびVEGFに応答した細胞浸潤を24時間までモニターした。DUF2CまたはDUF2配列全体の発現のみが、HUVECのコラーゲンゲルへの侵入、侵入距離および形成された内腔の数を有意に減少させた。しかしながら、芽の侵入する厚さは、グループ間で違いはなかった。
【0090】
VEGFR2上の最小結合部位を同定するために、DUF2Cをさらに切断した(DUF2C1-9)(図1)。これらのうち、KIF13Bの残基1238~1260(すなわち、DUF2C5またはC5ペプチド)は、HUVEC溶解物由来の内因性VEGFR2を用いてプルダウン結合アッセイによって決定されたコア結合配列を含んでいた。C5と比較して、切断型C6、C8、およびC9ペプチドはVEGFR2と部分的または不安定な結合を示した。C5ペプチドの安定性は、4~6個のC末端残基に起因していた。したがって、これらのC末端残基を別のペプチド、1つ以上の翻訳後修飾、1つ以上の非天然アミノ酸残基、PEGなどの巨大分子、またはそれらの組み合わせで置換することは、KAIペプチドを安定化すると予想される。
【0091】
二次元キャピラリーネットワーク形成アッセイにおける生物活性は、KIF13B切断型変異体を発現するHUVECまたはベクター対照において評価した。HUVECをFLAG-C2、-C3、-C5、-C8、-C9、またはベクターをコードするレンチウイルスに感染させた。加えて、VEGFR2に結合するように結合しないKIF13BのC末端領域(残基1528~1826)を陰性対照(C)として使用した。VEGFR2に結合する切断型変異体C2、C3、およびC5の発現は、VEGF誘発ネットワーク形成を有意に減少させたが、一方ベクター感染対照HUVECおよびC発現HUVECは、VEGFの存在下でMATRIGEL上に毛細管ネットワークを形成した。VEGFR2に弱く結合するDUF2C8およびDUF2C9はネットワーク形成を有意に減少させなかった。
【0092】
インビボでの血管形成の媒介におけるKIF13Bの役割に取り組むために、KIF13Bのレンチウイルス発現短縮型変異体を使用してマウスでMATRIGELプラグアッセイを実施した。高力価のレンチウイルスをMATRIGELでVEGF、bFGF、およびヘパリンの存在下でC57BLマウスに皮下注射した。興味深いことに、DUF2C5または完全長DUF2の発現は血管数を有意に減少させたが、ベクター対照またはCの発現は有意な効果を示さなかった(図2)。これらの結果は、VEGFR2に対するKIF13Bの最小結合部位を含有するペプチドが、インビトロおよびインビボの両方の血管新生アッセイにおいて血管新生を阻害することを示している。
【0093】
例3:DUF2C5ペプチドは腫瘍血管新生を妨げる
タンパク質BLAST検索は、DUF2C5が他のタンパク質配列と重複しないことを明らかにした。競合結合アッセイを使用して、DUF2C5がHUVECにおいて内因性KIF13BとVEGFR2の結合について競合したかどうかを決定した。対照細胞においてVEGFR2はKIF13Bと免疫共沈降したが、DUF2C5とのプレインキュベーションはVEGFR2とKIF13Bとの相互作用を妨げた。KIF13BとVEGFR2との相互作用は、細胞表面へのVEGFR2の輸送に必要であるので、続いてDUF2C5の非存在下または存在下でのVEGFR2の細胞表面発現を調べた。血清飢餓HUVECをDUF2C5ペプチド(3、10μmol/L)またはPBS対照とプレインキュベートし、次いで細胞を指示された時間VEGFで刺激した。細胞表面局在VEGFR2を、記載されているように(Yamada, et al. (2007) Biochemistry 46:10039-45)、VEGFR2の細胞外ドメインに対する抗体によって染色した。対照細胞においては、VEGF刺激前にVEGFR2が細胞表面に検出され、VEGFR2は刺激後1時間で消失し、細胞表面プールは新たに合成されたVEGFR2の輸送によって回復した。しかしながら、初期のVEGFR2細胞表面の蓄積および内在化は、DUF2C5のプレインキュベーションによって影響されなかった。すなわち、DUF2C5は、VEGF刺激後の細胞表面VEGFR2の回復を妨げるだけであった。
【0094】
DUF2C5の特異性を調べるために、VEGFR2に結合しない陰性対照ペプチドを設計した。KIF13BのC末端領域はVEGFR2と結合しないため(Yamada, et al. (2007) Biochemistry 46:10039-45)、CT23と呼ばれるC末端の23アミノ酸ペプチド(KIF13Bの残基1650~1672)が合成された。最初に、ペプチドのVEGFR2との相互作用をプルダウンアッセイを用いて確認した。ストレプトアビジンビーズ上に固定化されたビオチン-DUF2C5ペプチドはHUVEC溶解物からVEGFR2を引き下げたが、ビーズ単独またはビーズ上のCT23はVEGFR2と相互作用しなかった。
【0095】
次に、HUVECによるペプチドのEC取り込みを決定した。DUF2C5およびCT23の両方は、それぞれpI12.1および10.4の高いpI(分子が正味電荷を帯びないpH)を有するように設計された。したがって、中性pHでは、両方のペプチドが細胞取り込みに重要な正電荷を持っている(Jones, et al. (2005) Br. J. Pharmacol. 145:1093-1102)。DUF2C5およびCT23をビオチンタグを用いて合成し、ストレプトアビジン-ALEXA418を用いて可視化した。ペプチドと共に2時間インキュベートした後、HUVECは、フローサイトメトリーによって定量化されるようにDUF2C5およびCT23ペプチドの両方を内在化することが示された。
【0096】
VEGF誘発増殖に対するDUF2C5の効果は、続いてWST-1アッセイによって決定された。この分析は、DUF2C5が3および10μmol/Lの濃度でVEGF誘発増殖を阻害するのに対して、3μmol/LのCT23は効果がないことを示した。内皮透過性におけるVEGF誘発性増加もまた、合流HUVEC単層を用いて決定された。この分析は、DUF2C5がVEGFによる透過性の増加を抑制したのに対し、CT23は抑制しなかったことを示した。WST-1アッセイを使用して、24時間DUF2C5(1、3、10μmol/L)と共にインキュベートした後、HUVEC生存率も試験した。10μmol/Lの最高DUF2C5濃度でさえ細胞生存率を変えることができなかった。DUF2C5(10μmol/L)、PBSビヒクルまたはTNF-α(50ng/mL;陽性対照として)と共にインキュベートした後、TNF-αのみがアポトーシスを誘発した。
【0097】
DUF2C5に応答したEC移動は、スクラッチ創傷治癒アッセイを使用して決定された。対照HUVEC(PBSビヒクルまたはCT23)は、VEGFに応答して移動して創傷を閉じた。しかし、HUVECのVEGF誘発移動はDUF2C5の存在下で著しく遅延した。また、TRUSWELL移動アッセイは、EC移動に対するDUF2C5の阻害効果がVEGFに特異的であるかどうかを決定するために使用された。HUVECはDUF2C5またはCT23のある、またはなしのTRANSWELLチャンバーに入れられた。DUF2C5は、VEGF誘発のEC移動を阻害したが、S1PまたはbFGF誘発の移動を変化させなかった(図3)。PBSおよびCT23は、全ての刺激によって誘発されたECの移動に影響を及ぼさなかった。
【0098】
VEGF誘発ネットワーク形成アッセイにおける変化を、MATRIGELプラグにおいて評価された。DUF2C5は濃度依存的にVEGF誘発ネットワーク形成を妨げたが、CT23は効果がなかった。ビーズ上でのHUVECの三次元培養によって、VEGF誘発のEC発芽もまた決定した(Nakatsu & Hughes (2008) Methods Enzymol. 443:65-82)。対照細胞およびCT23(1μmol/L)処理細胞は、長い芽(例えば、約13~16個の芽)および複数の分岐点(例えば、約4~6個の分岐)の形成を示したが、DUF2C5(1μmol/L)処置は、ビーズあたりの分岐点構造(約2個の分岐)および芽(約6個の芽)の数を著しく減少させた。
【0099】
VEGFR2輸送が血管新生をインビボ癌モデルで調節するかどうかを決定するために、腫瘍移植マウスモデルを使用した(Eklund, et al. (2013) Mol. Oncol. 7:259-282)。肺癌は腫瘍増殖のための血管新生に依存するため、試験は肺癌を使用して行われた。重症複合免疫不全症のマウスにヒト肺癌H460を異種移植し、PBSまたはペプチドDUF2C5(10mg/kg)のいずれかを週に3回静脈内投与した。この投与量は、本明細書に記載のインビトロ試験投与計画に基づいている。DUF2C5は腫瘍増殖を阻害したが、PBS処置対照腫瘍は増殖し続けた(図4A)。抗VEGFR2抗体および抗フォンビルブラント因子抗体を用いた免疫組織化学によって可視化された腫瘍の血管は、PBS処置対照腫瘍において広範な血管分布を明らかにしたが、DUF2C5処置は腫瘍血管数を有意に減少させた(図4B)。しかしながら、DUF2C5はがん細胞の生存率に直接影響を及ぼさなかった。しかしながら、TUNEL陽性腫瘍細胞数は、DUF2C5処置マウスにおいて増加した(PBS、~300TUNEL陽性腫瘍細胞/mm;DUF2C5、~1750TUNEL陽性腫瘍細胞/mm)。
【0100】
DUF2C5がまた別のモデルにおいて血管新生を減少させるかどうかを検討するために、DUF2C5の効果を出生後網膜血管新生のモデルにおいても試験した。ペプチドDUF2C5またはCT23を出生後0日目から4日目まで毎日注射し、6日目に網膜血管新生を測定した。腫瘍における抗血管新生効果とは対照的に、DUF2C5は網膜の発達血管新生に効果を有さなかった。
【0101】
例4:DUF2C5はレーザー誘発CNVにおいて腫瘍血管新生を妨げる
レーザー誘発CNV手順は、C57B WTマウス(7週齢)を用いて実施した。レーザー光凝固術後、DUF2C5(2μLのPBS中0.5μg、2μg、または10μg)またはPBSビヒクル(2μL)による処置を硝子体内注射により1回投与した。OCT、フルオレセイン血管造影、およびALEXA 594-ILB4による染色が血管新生の評価に使用された。PBS対照と比較して、DUF2C5処置は血管新生を有意に阻害した(図5A)。
【0102】
点眼剤としてのDUF2C5の効果を続いて試験した。血管新生を阻害しない対照ペプチドCT23を陰性対照として使用した。レーザー熱傷後、マウスを対照ペプチド(2μg/目)またはDUF2C5(2μg/目)のいずれかで毎日処置した。血管新生は、OCT、フルオレセイン血管造影、およびILB4による染色によって評価した。 興味深いことに、DUF2C5の毎日の処置は血管新生を有意に阻害したが、対照ペプチドは効果を示さなかった(図5B)。まとめると、ペプチドDUF2C5は、硝子体内注射および点眼剤を介してAMDの有意な阻害を示した。
【0103】
例5:DUF2C5B特異性
BLAST検索分析は、DUF2C5のペプチド配列がKIF13Bに特異的であり、他のいかなるタンパク質にも見出されないことを明らかにした。さらに、DUF2C5の配列は哺乳動物のKIF13Bにおいて高度に保存されている。DUF2C5はVEGFR2のキナーゼドメインと相互作用し、Tie2やPar1などの他の受容体とは相互作用していない。DUF2C5の特異性をさらに試験するために、ストレプトアビジンビーズに固定化したDUF2C5または対照ペプチド(CT23)を用いてタンパク質のプルダウンを行い、続いて結合タンパク質の質量分析を行った。この分析は、KIF13B、VEGFR2、および共受容体NRP1の存在を検出した(ヒット数はそれぞれ28、11、および5であった)。Tie2、Par1、S1PR1、およびFGFRは見出されなかった。KIF13Bの他のカーゴ(例えば、CentA、hDlg)もまた見出されなかった。いくつかの受容体チロシンキナーゼ(すなわち、PDGFRα、PDGFRβ、およびEGFR)もまた、キナーゼドメインの類似性のために同定された(ヒット数はそれぞれ6、5、および1であった)が、これらのキナーゼは対照ペプチドと相互作用しなかった。続いて、各受容体チロシンキナーゼの親和性を、アビジンコートチップ上のDUF2C5およびCT23、およびキナーゼの遺伝子組換えサイトゾルドメイン(Fisher Scientific)を用いて、BIACORE(UIC、RRC)を用いた表面プラズモン共鳴(SPR)によって試験した。VEGFR2は、5.5±2.2nMのK値でDUF2C5に非常に強く結合したが、CT23には結合しなかった。BIACOREはまた、PDGFRβがごくわずかなKでDUF2C5に対して非常に弱い結合を示すのに対して、PDGFRαおよびEGFRはDUF2C5に結合しないことを明らかにした。これらのデータは、VEGFR2に対するDUF2C5の高度な特異性を示す。
【0104】
例6:薬物送達
DUF2C5ペプチドの送達を、DY633蛍光プローブ(Pierce)と共有接合させた合成ペプチドを用いて試験した。DY633-DUF2C5(10mg/kg体重)、DY633-CT23またはDY633単独を、H460腫瘍を有するSCIDマウスに尾静脈を介して静脈内(i.v.)注射した。1時間後、腫瘍を解剖し、OCT中で瞬間凍結した。腫瘍の内皮細胞を可視化するために、腫瘍の凍結切片をvWFで共染色した。この分析は、両方のDY633標識ペプチドが腫瘍中のvWF陽性内皮細胞に見出されたが、染料単独は検出されなかったことを実証した。これらのデータは、腫瘍部位へのDUF2C5ペプチドの送達が成功したことを示している。
【0105】
特に、DUF2C5ペプチドの細胞透過は、3つのN末端アミノ酸残基、Ser-Arg-Glyに起因していた。したがって、これらの残基を他の荷電残基(例えば、細胞透過性ペプチド)、脂質、ビタミンB12、またはそれらの組み合わせと置き換えることは、同様に、KAIペプチドの細胞内への輸送を容易にすると期待される。
【0106】
例7:DUF2C5Bペプチドの切断
VEGFR2への結合に関与するKIF13B残基をさらに明確にするために、DUF2C5ペプチドの切断をVEGFR2への結合について試験し(表3)、DUF2C5およびこの領域に隣接するペプチドの結合と比較した(図1)。HUVEC溶解物由来の内因性VEGFR2を用いたプルダウン結合アッセイを使用して、この分析の結果は、配列TPVDERLFLIVRVTVQ(配列番号3)を有するペプチドがVEGFR2結合に十分であることを示した。特に、環状型のDUF2C5ペプチドも調製され、VEGFR2に結合することが示された。
【0107】
【表3】
【0108】
例8:KAIオーソログ
KIF13Bは、ゼブラフィッシュおよび鳥のような他の非哺乳動物、および霊長類、イヌ、ウシおよびげっ歯類を含む哺乳類を含むがこれらに限定されない多くの種のオーソログを有する。ホモサピエンスKAIペプチドのオーソログ、TPVDERLFLIVRVTVQ(配列番号3)を表4に提供する。
【0109】
【表4】
【0110】
特に、配列番号3のホモサピエンスKAIペプチドと哺乳動物ペプチドオーソログとの間には、高度の、すなわち約75~100%の配列同一性が存在する。実際、本明細書に記載されるように、ホモサピエンスDUF2C5ペプチド(対応するマウスDUF2C5ペプチドと82.6%の配列同一性を共有する)は、レーザー誘発脈絡膜血管新生のマウスモデルにおいてインビボで血管新生を阻害することに有効であった。したがって、本発明は、TPVDERLFLIVRVTVQのホモサピエンスKAIペプチド(配列番号3)を含むコンストラクト、ならびにアミノ酸配列:Thr-Xaa-Xaa-Xaa-Glu-Arg-Xaa-Xaa-Leu-Ile-Xaa-Arg-Xaa-Xaa-Val-Xaa(配列番号1)を有するKAIペプチドオーソログを含み、ここで、XaaはPro、AlaまたはGlu;XaaはVal、AlaまたはSer;XaaはAspまたはAsn;XaaはLeuまたはVal;XaaはPheまたはTyr;XaaはLeuまたはVal;XaaはVal、AlaまたはThr;XaaはThrまたはAlaならびにXaaはGlnまたはArgである。特に、本発明は、アミノ酸配列:Thr-Pro-Xaa-Asp-Glu-Arg-Xaa-Xaa-Leu-Ile-Xaa-Arg-Val-Xaa-Val-Xaa(配列番号:2)を有する哺乳動物KAIペプチドオーソログを含むコンストラクトを含み、ここで、XaaはVal、AlaまたはSer;XaaはLeuまたはVal;XaaはPheまたはTyr;XaaはLeuまたはVal;XaaはThrまたはAla;ならびにXaaはGlnまたはArgである。
【0111】
本明細書に開示されるホモサピエンスDUF2C5ペプチドを用いた場合のように、KAIペプチドオーソログは、1つ以上の担体部分および/または1つ以上の安定化部分で修飾することができる。このように、本発明のコンストラクトは、表5に列挙される例示的コンストラクトの構造を有し得る。
【0112】
【表5】
【0113】
したがって、本発明は以下の配列を有するコンストラクトを含む:
(S/N)-(K/R)-(G/V)-T-(P/A/E)-(V/A/S)-(D/N)-ER-(L/V)-(F/Y)-LI-(V/L)-R-(V/A)-(T/A)-V-(Q/R)-LSHP(配列番号:131);
S-(K/R)-GTP-(V/A/S)-DER-(L/V)-(F/Y)-LI-(V/L)-RV-(T/A)-VQLSHP(配列番号:132);
ミリストイル-TP-(A/V)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQLSHP-NH(配列番号:133);
ミリストイル-TP-(A/V)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQ-NH(配列番号:134);
S-(K/R)-GTP-(V/A)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQ-PEG化(配列番号:135);
RQIKIWFQNRRMKWKKTP-(A/V)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQ-NH(配列番号:136);
RQIKIWFQNRRMKWKKTP-(A/V)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQ-PEG化(配列番号:137);または
S-K(アジド-B12)-GTP-(V/A)-DER-(L/V)-FLI-(V/L)-RV-(T/A)-VQLSHP-NH(配列番号:138)。
図1
図2
図3
図4A
図4B
図5A
図5B
【配列表】
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