(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-13
(54)【発明の名称】COVID-19治療用ペプチド
(51)【国際特許分類】
C07K 7/04 20060101AFI20230606BHJP
A61P 31/14 20060101ALI20230606BHJP
A61K 45/00 20060101ALI20230606BHJP
A61P 43/00 20060101ALI20230606BHJP
A61K 39/395 20060101ALI20230606BHJP
A61K 38/10 20060101ALI20230606BHJP
A61K 47/64 20170101ALI20230606BHJP
A61K 9/72 20060101ALI20230606BHJP
C07K 14/165 20060101ALI20230606BHJP
C12N 15/50 20060101ALI20230606BHJP
【FI】
C07K7/04 ZNA
A61P31/14
A61K45/00
A61P43/00 121
A61K39/395 A
A61K38/10
A61K47/64
A61K9/72
C07K14/165
C12N15/50
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022564349
(86)(22)【出願日】2021-04-21
(85)【翻訳文提出日】2022-12-20
(86)【国際出願番号】 US2021028369
(87)【国際公開番号】W WO2021216687
(87)【国際公開日】2021-10-28
(32)【優先日】2020-09-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(32)【優先日】2020-04-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】302057661
【氏名又は名称】ラッシュ・ユニバーシティ・メディカル・センター
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】パハン, カリパーダ
【テーマコード(参考)】
4C076
4C084
4C085
4H045
【Fターム(参考)】
4C076AA93
4C076BB25
4C076CC35
4C076EE41N
4C076EE59N
4C076FF34
4C076FF68
4C084AA01
4C084AA02
4C084AA19
4C084BA18
4C084BA23
4C084MA13
4C084MA59
4C084NA05
4C084NA14
4C084ZB331
4C084ZB332
4C084ZB382
4C084ZC751
4C085AA13
4C085EE03
4H045AA10
4H045AA20
4H045AA30
4H045BA10
4H045CA01
4H045EA29
4H045FA74
(57)【要約】
開示される発明は、一般に、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害するための組成物に関し、開示される。COVID-19を治療する方法も開示されており、COVID-19のin vivoのモデルを作製する方法も開示されている。
【選択図】
図1A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンジオテンシン変換酵素2(ACE-2)の活性を阻害せずにSARS-CoV-2スパイクS1とACE-2との間の会合を阻害する、単離されたペプチドを含む組成物。
【請求項2】
組成物が、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含み、ペプチドが、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、または配列番号9と少なくとも75%の同一性を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
ペプチドが、配列番号3または配列番号4と少なくとも75%の同一性を含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項4】
ペプチドが、配列番号5と少なくとも75%の同一性を含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項5】
ペプチドが、配列番号6と少なくとも75%の同一性を含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項6】
ペプチドが、配列番号7と少なくとも75%の同一性を含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項7】
ペプチドが、配列番号9と少なくとも75%の同一性を含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項8】
ペプチドが、配列番号3または配列番号4を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項9】
ペプチドが配列番号5を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項10】
ペプチドが配列番号6を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項11】
ペプチドが配列番号7を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項12】
ペプチドが配列番号9を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項13】
配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、および配列番号9と少なくとも80%の同一性を有するペプチドからなる群から選択される2つ以上のペプチドを含む、請求項2に記載の組成物。
【請求項14】
単離されたペプチドのN末端またはC末端に結合した配列番号13の細胞透過性ペプチドをさらに含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項15】
COVID-19を治療する方法であって、それを必要とする対象に第1の薬剤を投与することを含み、第1の薬剤が、アンジオテンシン変換酵素2(ACE-2)の活性を阻害することなくSARS-CoV-2スパイクS1とACE-2との間の会合を阻害する単離されたペプチドを含む、方法。
【請求項16】
第1の薬剤が、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含み、ペプチドが、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、または配列番号9と少なくとも75%の同一性を含む、請求項15に記載の方法。
【請求項17】
第1の薬剤が、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、および配列番号9と少なくとも75%の同一性を有するペプチドからなる群から選択される2つ以上のペプチドを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項18】
第2の薬剤の1つまたは複数を投与することをさらに含み、第2の薬剤が、抗体、コルチコステロイド、抗ウイルス薬、抗マラリア薬、および回復期血漿から選択される、請求項15~17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
第1の薬剤が鼻腔的にまたは吸入によって送達される、請求項15~18のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
第2の薬剤が全身的に送達される、請求項18または19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本願は、2020年9月15日に出願された米国仮特許出願第63/078,547号および2020年4月21日に出願された米国仮特許出願第62/704,091号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発
本発明は、国立衛生研究所によって授与された助成金番号AG050431、AT010980およびNS108025、ならびに米国復員軍人省によって授与された助成金番号11K6 BX004982の政府の支援を受けてなされた。連邦政府は、本発明において一定の権利を有する。
【0003】
配列表
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。2020年12月20日に作成されたASCIIのコピーは、R635-US Sequence listing_ST25.txtと命名され、サイズが5KBである。
【0004】
開示される発明は、一般に、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害するための組成物に関し、開示される。COVID-19を治療する方法も開示されており、COVID-19のin vivoのモデルを作製する方法も開示されている。
【背景技術】
【0005】
COVID-19は、ウイルス株重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)によって引き起こされる感染性呼吸器疾患である。COVID-19の一般的な症候は、発熱、咳、および息切れであり、死亡率は約4~5%であり、インフルエンザよりも10倍超致死である。誰もがCOVID-19に容易く感染するが、60歳を超える人、または高血圧症、肥満、喘息、もしくは糖尿病などの既存の状態を有する人は、重度の症候に対してより脆弱である。例えば、Ledford et al.,Nature 580,311-312,(2020);Machhi et al.,J Neuroimmune Pharmacol,s11481(2020)を参照されたい。これまで、いずれの有効な治療法も、このウイルスパンデミックに対処するために利用できていない。
【0006】
宿主細胞へのSARS-CoV-2の侵入は、おそらくCOVID-19の疾患の過程において最も重要な事象である。古典的なレニン-アンジオテンシン系の主要なエフェクターであるアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)は、肺、心臓および腎臓で優勢な細胞表面の受容体である。Zaman et al.,Nat Rev Drug Discov 1:621-636,(2002)を参照されたい。ACE2の典型的な機能は、血管収縮物質であるアンジオテンシンII(AngII)を血管拡張物質であるAng1-7に変換し、それによって心血管疾患の病態生理学において重要な役割を果たすことであるが、最近、ACE2は、COVID-19が宿主細胞に入るためにそれを要求することに起因して、新たに注目されるようになった。Vickers,C.et al.,J Biol Chem 277:14838-14843,(2002)。COVID-19は、その表面のSタンパク質を介してACE2に結合することが見出されている(2,5)。感染している間、Sタンパク質はS1およびS2サブユニットに切断され、S1サブユニットは受容体結合ドメイン(RBD)を包含する。したがって、このサブユニットは、COVID-19がACE2のペプチダーゼドメインに直接結合することを可能にする。Stower et al.,Nat Med 26:465,(2020)も参照されたい。
【0007】
ACE2は有益な分子であるので、ACE2の阻害またはノックダウンは有効な選択肢ではない。SARS-CoV-2は、宿主細胞に入るためアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)に結合するので、COVID-19を治療の角度から標的化するため、SARS-CoV-2スパイクS1とACE-2との間の会合を阻害する薬剤が必要である。
【発明の概要】
【0008】
アンジオテンシン変換酵素2(ACE-2)の活性を阻害せずにSARS-CoV-2スパイクS1とACE-2との間の会合を阻害する、単離されたペプチドを含む組成物が提供される。いくつかの実施形態では、組成物は、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含み得、ペプチドは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、または配列番号9と少なくとも75%の同一性を含む。
【0009】
COVID-19を治療する方法も提供される。この方法は、それを必要とする対象に第1の薬剤を投与することを含み、第1の薬剤は、アンジオテンシン変換酵素2(ACE-2)の活性を阻害することなく、SARS-CoV-2スパイクS1とACE-2との間の会合を阻害する、単離されたペプチドを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、第1の薬剤を投与することを含み、第1の薬剤は、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含み、ペプチドは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7または配列番号9と少なくとも75%の同一性を含む。
【0010】
COVID-19のin vivoのモデルを作製する方法も提供される。この方法は、組換えSARS-CoV-2スパイクS1タンパク質を動物に鼻腔投与することを含む。
【0011】
上記は、以下の詳細な説明がよりよく理解され得るように、本開示の特徴および技術的利点をかなり広く概説した。本願の特許請求の範囲の主題を形成する、本開示のさらなる特徴および利点が、以下に記載される。開示された概念および特定の実施形態は、本開示の同じ目的を実行するための他の実施形態を修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることが、当業者によって理解されるべきである。そのような同等の実施形態が添付の特許請求の範囲に記載された開示の精神および範囲から逸脱しないことも、当業者によって理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】
図1A~1Kは、ACE2とSARS-CoV-2との相互作用を破壊するためのペプチドを設計するための概略図である。
図1Aは、ヒトACE2(緑色)およびSARS-CoV-2スパイクS1(マゼンタ)の剛体のインシリコのドッキングポーズを示す。
図1Bは、SARS-CoV-2(AIDS)ペプチドの野生型(配列番号3)および変異(配列番号7)ACE2相互作用ドメインの配列を示す。変異の位置には下線を付している。
図1Cは、mAIDSではなく、wtAIDS、ペプチド.による、IL-6およびIL-1βスパイクS1結合の、SARS-CoV-2発現に対するACE2の阻害を示す。
***p<0.001、対スパイクS1。異なる濃度のwtAIDSおよびmAIDSペプチドで15分間前処理したヒトA549肺細胞を、無血清の条件下で、1ng/mlの組換えSARS-CoV-2スパイクS1で4時間刺激し、引き続いてIL-6(
図1D)およびIL-1β(
図1E)のmRNA発現をリアルタイムPCRによってモニタリングした。同様に、IL-6(
図1F、
図1H、および
図1J)およびIL-1β(
図1G、
図1I、および
図1K)のmRNA発現に対するwtAIDSおよびmAIDSペプチドの効果を、ポリIC-(
図1Fおよび
図1G)、HIV-1 Tat-(
図1Hおよび
図1I)およびフラジェリン-(
図1Jおよび
図1K)刺激A549細胞において、リアルタイムPCRによって調べた。
***p<0.001対スパイクS1。
【
図2】
図2A~2Iは、COVID-19のマウスモデルにおけるwtAIDSペプチドの鼻腔内送達の結果が、発熱を減少させ、肺浸潤および炎症を減少させることを示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=6)を、wtAIDSまたはmAIDSペプチド(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。10分後、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス日)で、マウスを中毒にさせた。
図2Aは、実験の概略を提示したものである。治療の7日後、体温(
図2B)をCardinal Health Dual Scaleデジタル直腸温度計によってモニターした。肺の切片をH&E(
図2C、異なる倍率の画像;
図2D、上皮細胞数;
図2E、好中球細胞数;
図2F、上皮細胞のパーセントとしての浸潤細胞)によって、分析した。1群あたり5匹のマウス(n=5)のそれぞれの2つの切片から細胞を計数した。
*p<0.05;
**p<0.01;
***p<0.001。リアルタイムPCRによって、IL-6(
図2G)およびIL-1β(
図2H)のmRNAの発現を、肺組織においてモニターした。IL-6タンパク質を、ELISA(
図2I)によって肺組織ホモジネートで測定した。結果は、群あたり6匹のマウスの平均+SEMである。
*p<0.05;
**p<0.01;
***p<0.001。
【
図3】
図3A~3Kは、wtAIDSペプチドの鼻腔内送達後の結果がCOVID-19のマウスモデルにおいて心機能を保護していることを示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=6)を、wtAIDSまたはmAIDSペプチド(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。10分後、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)で、マウスを中毒にさせた。治療の7日後、PowerLab(ADInstruments)を使用して非侵襲的心電図検査(ECG)によって心機能をモニタリングした。(
図3Aは、対照マウスのクロマトグラム、
図3Bは、スパイクS1中毒マウスのクロマトグラム、
図3Cは、(スパイクS1+wtAIDS)治療マウスのクロマトグラム、
図3Dは、(スパイクS1+mAIDS)治療マウスのクロマトグラム、
図3Eは、心拍数、
図3Fは、RRの間隔、
図3Gは、JTの間隔、
図3Hは、R振幅、
図3Iは、心拍数の変動、
図3Jは、QRSの間隔、
図3Kは、QTの間隔)。結果は、群あたり6匹のマウスの平均+SEMである。
*p<0.05;
**p<0.01;
***p<0.001。
【
図4】
図4A~4Cは、ヒトA549肺細胞における組換えSARS-CoV-2スパイクS1によるIL-6およびIL-1βの用量依存的誘導の結果を示す。ヒトA549肺細胞を異なる用量の組換えSARS-CoV-2スパイクS1で、無血清条件下で4時間刺激し、続いて半定量的RT-PCR(
図4A)およびリアルタイムPCR(
図4Bは、IL-6、
図4Cは、IL-1β)によって、IL-6およびIL-1βのmRNAの発現をモニタリングした。並行実験で、細胞はまた、沸騰したSARS-CoV-2スパイクS1で刺激した。この場合、SARS-CoV-2スパイクS1を5分間煮沸した。結果は、3回の独立した実験の平均+SDである。
***p<0.001。
【
図5】
図5A~5Cは、スパイクS1に対する中和抗体による、ヒトA549肺細胞におけるIL-6およびIL-1βのSARS-CoV-2スパイクS1介在性発現の抑制を示す。様々な濃度の抗スパイクS1抗体または対照IgGで5分間前処理したヒトA549肺細胞を、無血清条件下で1ng/mlの組換えSARS-CoV-2スパイクS1で、4時間刺激し、引き続いて半定量的RT-PCR(
図5A)およびリアルタイムPCR(
図5BはIL-6、
図5CはIL-1β)によってIL-6およびIL-1βのmRNA発現をモニタリングした。結果は、3回の独立した実験の平均+SDである。
***p<0.001。
【
図6】
図6A~
図6Dは、SARS-CoV-2スパイクS1-、ポリIC-、HIV tat-、およびフラジェリン-刺激ヒトA549肺細胞における、IL-6およびIL-1βのmRNA発現に対するwtAIDSおよびmAIDSペプチドの効果を示す。異なる濃度のwtAIDSおよびmAIDSペプチドで15分間前処理したヒトA549肺細胞を、組換えSARS-CoV-2スパイクS1(
図6A)、ポリIC(
図6B)、HIV-1 Tat-(
図6C)、およびフラジェリン(
図6D)で、無血清条件下で、4時間刺激し、引き続いて半定量的RT-PCRによって、IL-6およびIL-1βのmRNA発現をモニタリングした。結果は3つの独立した実験を表す。
【
図7】異なる心臓のパラメータの概略的な提示である。
【
図8】
図8A~8Eは、wtAIDSペプチドの鼻腔内送達が、COVID-19のマウスモデルにおいて自発運動活性を改善する結果を示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=6)を、wtAIDSまたはmAIDSペプチド(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。10分後、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)で、マウスを中毒にさせた。治療の7日後、マウスを一般的な自発運動活性について試験した(
図8A、ヒートマップ、
図8B、移動距離、
図8C、速度、
図8D、累積持続時間、
図8E、ロータロッド待ち時間)。結果は、群あたり6匹のマウスの平均+SEMである。*p<0.05;**p<0.01;***p<0.001。
【
図9】
図9A~9Cは、ACE2とSARS-CoV-2との相互作用を破壊するためのACE2受容体(SPIDAR)ペプチドのスパイクS1相互作用ドメインの設計を示す。
図9A)ヒトACE2およびSARS-CoV-2スパイクS1の剛体インシリコドッキング態勢。
図9Bは、野生型(配列番号8)および変異(配列番号9)SPIDARペプチドの配列。変異の位置には下線を付している。
図9C)mSPIDARではなくwtSPIDARペプチドによるSARS-CoV-2スパイクS1結合に対するACE2の阻害。
*p<0.05;
***p<0.001対スパイクS1。
【
図10】
図10A~10Gは、COVID-19のマウスモデルにおけるwtSPIDARの鼻腔内送達の結果が肺の炎症を減少させ、発熱を減少させることを示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=5)に、鼻腔内経路を介して、組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)を中毒にさせた。治療の5日後、すべてのマウスが100°Fを超える体温を示したとき、マウスをwtSPIDARまたはmSPIDAR(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。
図10A)、実験の概略を提示したものである。
図10B)治療の7日後、リアルタイムPCRによる肺におけるIL-6(B)およびIL-1β(
図10C)のmRNA発現。IL-6タンパク質を、ELISA(
図10D)によって肺組織ホモジネートで測定した。IL-6(
図10E)およびCRP(
図10F)のレベルも、ELISAによって血清中で定量した。体温(
図10G)を、Cardinal Health Dual Scaleデジタル直腸温度計によってモニターした。結果は、群あたり5匹のマウスの平均+SEMである。
***p<0.001、NSは、有意ではない。
【
図11】
図11A~11Eは、wtSPIDARの鼻腔内送達後の結果が、COVID-19のマウスモデルにおける肺の浸潤を減少させることを示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=5)に、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)を中毒にさせた。治療の5日後、すべてのマウスが100°Fを超える体温を示したとき、マウスをwtSPIDARまたはmSPIDAR(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。治療の7日後、肺の切片をH&Eによって分析した(
図11Aは、異なる倍率の画像、
図11Bは、好中球細胞数、
図11Cは、上皮細胞数、
図11Dは、上皮細胞のパーセントとしての浸潤細胞、
図11Eは、肺傷害スコア)。1群あたり5匹のマウス(n=5)のそれぞれの2つの切片から細胞を計数した。結果は、群あたり5匹のマウスの平均+SEMである。
***p<0.001。
【
図12】
図12A~12Jは、wtSPIDARの鼻腔内送達後の結果がCOVID-19のマウスモデルにおいて心機能を保護することを示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=5)に、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)を中毒にさせた。治療の5日後、すべてのマウスが100°Fを超える体温を示したとき、マウスをwtSPIDARまたはmSPIDAR(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。治療の7日後、PowerLab(ADInstruments)を使用して非侵襲的心電図検査(ECG)によって心機能をモニタリングした[
図12Aは、対照マウスのクロマトグラム、
図12Bは、スパイクS1中毒マウスのクロマトグラム、
図12Cは、(スパイクS1+wtSPIDAR)治療マウスのクロマトグラム、
図12Dは、(スパイクS1+mSPIDAR)治療マウスのクロマトグラム、
図12Eは、心拍数、
図12Fは、QRSの間隔、
図12Gは、QTの間隔、
図12Hは、RR振幅、
図12Iは、心拍数の変動]、
図12J)Sigmaのアッセイキットを使用して血清LDHを定量した。結果は、群あたり5匹のマウスの平均±SEMである。
*p<0.05;
**p<0.01;
***p<0.001。
【
図13】
図13A~13Fは、wtSPIDARの鼻腔内送達がCOVID-19のマウスモデルにおいて自発運動活性を改善する結果を示す。両方の性の6~8週齢のC57/BL6マウス(n=5)に、鼻腔内経路を介して組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)を中毒にさせた。治療の5日後、すべてのマウスが100°Fを超える体温を示したとき、マウスをwtSPIDARまたはmSPIDAR(100ng/マウス/日)で鼻腔内で治療した。治療の7日後、マウスを一般的な自発運動活性について試験した(
図13A、ヒートマップ、
図13B、移動した距離、
図13C、速度、
図13D、累積持続時間、
図13E、中心ゾーン周波数、
図13F、ロータロッド待ち時間)。結果は、群あたり5匹のマウスの平均±SEMである。
*p<0.05;
**p<0.01;
***p<0.001。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に開示される実施形態は、網羅的であること、または本開示の範囲を以下の説明における正確な形態に限定することを目的とするものではない。むしろ、実施形態は、当業者がその教示を利用することができるように、例として選択され説明される。
【0014】
本開示を通して、量、サイズ、寸法、割合などの様々な量が、範囲形式で提示される。範囲形式の量の説明は、単に便宜および簡潔さのためのものであり、任意の実施形態の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。したがって、範囲の説明は、文脈上他に明確に指示されない限り、すべての可能な部分範囲ならびにその範囲内のすべての個々の数値を具体的に開示したと見なされるべきである。例えば、1~6などの範囲の説明は、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6などの部分範囲、ならびにその範囲内の個々の値、例えば1.1、2、2.3、4.62、5、および5.9を具体的に開示していると見なされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。これらの介在範囲の上限および下限は、独立してより小さい範囲に含まれてもよく、記載された範囲の任意の具体的に除外された限界を条件として、本開示内に包含される。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、文脈上他に明確に指示されない限り、それらの含まれる限界の一方または両方を除外した範囲も本開示に含まれる。
【0015】
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、任意の実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。「含む(includes)」、「備える(comprises)」、「含む(including)」および/または「備える(comprising)」という用語は、本明細書で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または成分の存在を指定するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、成分、および/またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。本明細書で使用される場合、「および/または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの1つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。さらに、「A、B、およびCの少なくとも1つ」の形式の列挙に含まれる項目は、(A)、(B)、(C)、(AおよびB)、(BおよびC)、(AおよびC)、または(A、B、およびC)を意味することができることを理解されたい。同様に、「A、B、またはCの少なくとも1つ」の形式で列挙された項目は、(A)、(B)、(C)、(AおよびB)、(BおよびC)、(AおよびC)、または(A、B、およびC)を意味することができる。
【0016】
本明細書で使用される場合、具体的に記載されていない限り、または文脈から明らかでない限り、数または数の範囲に関する「約」という用語は、記載された数およびその数の+/-10%、またはある範囲について記載された値について記載された下限を10%下回り、上限を10%上回ることを意味すると理解される。
【0017】
ACE2とSARS-CoV-2との間の結合の特異的標的化のための組成物および方法が提供される。組換えペプチドを、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害したSARS-CoV-2スパイクS1(AIDS)のACE2相互作用ドメインに対応して設計した。本明細書に記載されるペプチドを使用してCOVID-19を治療する方法も提供される。いくつかの態様では、組換えペプチドは、IL-6およびIL-1βの二本鎖RNA(ポリIC)およびHIV-1 Tat媒介発現を調節することなく、肺細胞におけるIL-6およびIL-1βのスパイクS1媒介誘導を特異的に減少させた。
【0018】
COVID-19のin vivoのモデルも提供される。
【0019】
「アミノ酸」という用語は、特に、20個の標準的なタンパク質産生a-アミノ酸(すなわち、Ala、Arg、Asn、Asp、Cys、Glu、Gin、Gly、His、He、Leu、Lys、Met、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、Tyr、およびVal)のいずれか1つだけでなく、非タンパク質産生および/または非標準a-アミノ酸(例えば、オルニチン、シトルリン、ホモリジン、ピロリジン、4-ヒドロキシプロリン、a-メチルアラニン(すなわち、2-アミノイソ酪酸)、ノルバリン、ノルロイシン、テルロイシン(tert-ロイシン)、ラビオニン、または側鎖が環状基で置換されたアラニンもしくはグリシン、例えば、シクロペンチルアラニン、シクロヘキシルアラニン、フェニルアラニン、ナフチルアラニン、ピリジルアラニン、チエニルアラニン、シクロヘキシルグリシン、またはフェニルグリシン)、ならびにβ-アミノ酸(例えば、β-アラニン)、γ-アミノ酸(例えば、y-アミノ酪酸、イソグルタミン、またはスタチン)および/またはδ-アミノ酸、ならびに少なくとも1つのカルボン酸基および少なくとも1つのアミノ基を含む任意の他の化合物も指す。他に定義されない限り、「アミノ酸」は、好ましくはa-アミノ酸、より好ましくは20種の標準的なタンパク質産生a-アミノ酸(L-異性体またはD-異性体として存在することができ、好ましくはL-異性体として存在する)のいずれか1つを指す。
【0020】
「ペプチド」および「ポリペプチド」という用語は、本明細書では互換的に使用され、1つのアミノ酸のアミノ基と別のアミノ酸のカルボキシル基との間に形成されるアミド結合を介して連結された2つ以上のアミノ酸のポリマーを指す。ペプチドまたはポリペプチドという用語は、ペプチドまたはポリペプチド自体、ならびにその任意の生理的に許容される塩、またはそれに対して行われる任意の化学修飾を含むことを意味し、当業者には明らかであるかまたは公知である。アミノ酸残基とも呼ばれる、ペプチドまたはポリペプチドに含まれるアミノ酸は、20個の標準的なタンパク質産生a-アミノ酸(すなわち、Ala、Arg、Asn、Asp、Cys、Glu、Gin、Gly、His、lie、Leu、Lys、Met、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrおよびVal)から選択され得るが、非タンパク質産生および/または非標準a-アミノ酸(例えば、オルニチン、シトルリン、ホモリジン、ピロリジン、4-ヒドロキシプロリン、a-メチルアラニン(すなわち、2-アミノイソ酪酸)、ノルバリン、ノルロイシン、テルロイシン(tert-ロイシン)、ラビオニン、または環状基で側鎖が置換されたアラニンもしくはグリシン、例えばシクロペンチルアラニン、シクロヘキシルアラニン、フェニルアラニン、ナフチルアラニン、ピリジルアラニン、チエニルアラニン、シクロヘキシルグリシンまたはフェニルグリシン)ならびにβ-アミノ酸(例えば、β-アラニン)、γ-アミノ酸(例えば、γ-アミノ酪酸、イソギウタミン、またはスタチン)およびδ-アミノ酸からも選択され得る。好ましくは、ペプチドまたはポリペプチドに含まれるアミノ酸残基は、a-アミノ酸、より好ましくは20種の標準的なタンパク質産生a-アミノ酸(これらはL-異性体またはD-異性体として存在することができ、好ましくはすべてL-異性体として存在する)から選択される。ペプチドまたはポリペプチドは、非修飾のものでもよく、または例えば、そのN末端、そのC末端および/またはそのアミノ酸残基のいずれかの側鎖の官能基で(特に、1つ以上のLys、His、Ser、Thr、Tyr、Cys、Asp、Gluおよび/またはArg残基の側鎖官能基において)修飾されたのでもよい。そのような修飾としては、例えば、Wuts PG&Greene TW,’’Greene’s Protective Groups in Organic Synthesis,’’John Wiley&Sons,2006に対応する官能基について記載されている保護基のいずれかの結合が挙げられ得る。そのような修飾には、1つ以上のポリエチレングリコール(PEG)鎖の共有結合(PEG化ペプチドまたはポリペプチドの形成)、グリコシル化および/または1つ以上の脂肪酸によるアシル化(例えば、1つ以上のC8~30アルカン酸またはアルケン酸、脂肪酸アシル化ペプチドまたはポリペプチドの形成)も含まれ得る。さらに、そのような修飾されたペプチドまたはタンパク質はまた、アミド結合(1つのアミノ酸のアミノ基と別のアミノ酸のカルボキシル基との間に形成される)を介して連結された少なくとも2つのアミノ酸を含むことを条件として、ペプチド模倣物を含み得る。ペプチドまたはポリペプチドに含まれるアミノ酸残基は、例えば、線状分子鎖(直鎖状ペプチドまたはタンパク質を形成する)として存在してもよく、または1つ以上の環(環状ペプチドまたはポリペプチドに対応する)を形成してもよい。ペプチドまたはポリペプチドはまた、2つ以上の同一または異なる分子からなるオリゴマーを形成し得る。
【0021】
「同一性」という用語は、ポリマー分子間、例えばペプチドまたはポリペプチド間の全体的な関連性を指す。提供される2つのポリペプチド配列間の同一性の割合の計算方法は公知である。2つのポリペプチド配列の同一性の割合の計算は、例えば、最適な比較目的のために2つの配列を整列させることによって行うことができる(例えば、最適なアラインメントのために第1の配列および第2の配列の一方または両方にギャップを導入することができ、比較目的のために非同一配列を無視することができる)。次いで、対応する位置のアミノ酸を比較する。第1の配列の位置が第2の配列の対応する位置と同じ残基(例えば、ヌクレオチドまたはアミノ酸)によって占められている場合、分子はその位置で同一である。2つの配列間の同一性の割合は、任意選択でギャップの数および各ギャップの長さを考慮して、配列によって共有される同一の位置の数の関数であり、2つの配列の最適なアラインメントのために導入する必要があり得る。配列の比較またはアラインメントおよび2つの配列間の同一性の割合の決定は、BLAST(基本的局所アラインメント検索ツール)などの数学的アルゴリズムを使用して達成され得る。いくつかの実施形態では、ポリマー分子は、それらの配列が少なくとも25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または99%同一である場合(例えば、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%、または95~100%)、互いに「ホモログ」であると見なされる。
【0022】
同一性の割合を計算するために、比較される配列は、典型的には、配列間の最大一致を与えるように整列される。市販のコンピュータプログラムで利用可能なものを含む、アミノ酸または核酸配列の比較に利用可能なアルゴリズムの一例は、ヌクレオチド配列についてはBLASTN、アミノ酸配列についてはBLASTP、ギャップBLAST、およびPSI-BLASTである。例示的なプログラムは、Altschul,et al.,J.Mol.Biol.,215(3):403-410,1990;Altschul,et al.,Nucleic Acids Res.25:3389-3402,1997;Baxevanis,et al.,’’Bioinformatics:A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins,’’Wiley,1998;およびMisener,et al.,(eds.),’’Bioinformatics Methods and Protocols(Methods in Molecular Biology,Vol.132),’’Humana Press,1999に記載されている。
【0023】
類似の配列を特定することに加えて、上述のプログラムは、一般に、類似度の指標を提供する。いくつかの実施形態では、対応する残基の少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%またはそれ以上が、関連する残基ストレッチ(例えば、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%、または95~100%)にわたって類似および/または同一である場合、2つの配列は実質的に類似であると見なされる。いくつかの実施形態において、関連するストレッチは完全な配列である。
【0024】
本明細書で使用される「対象」または「患者」という用語は、哺乳動物、いくつかの態様ではヒトを指す。
【0025】
治療剤、例えばペプチドの「治療的有効量」、「有効用量」、「有効量」または「治療有効用量」は、単独でまたは別の治療剤と組み合わせて使用される場合、病徴の重症度の低下、病徴のない期間の頻度および持続期間の増加、または疾患の罹患による機能障害もしくは能力障害の予防によって証明される、疾患の発症から対象を保護するか、または疾患の後退を促進する任意の量である。治療剤は、障害、および/または障害の症候のいずれか1つを阻害(その重症度を軽減またはその発生を排除)および/または予防することができる。疾患の後退を促進する治療剤の能力は、臨床治験中のヒト対象において、ヒトにおける有効性を予測する動物モデル系において、またはin vitroのアッセイにおいて薬剤の活性をアッセイすることによってなど、当業者に公知の様々な方法を使用して評価することができる。
【0026】
本開示の文脈内の「治療すること」、「治療する」、または「治療」は、障害もしくは疾患に関連する症候の緩和、またはそれらの症候のさらなる進行もしくは悪化の停止、または疾患もしくは障害の予防(preventionもしくはprophylaxis)を意味する。例えば、本開示の文脈内で、治療の成功は、COVID-19に関連する症候の緩和を含み得る。治療は、障害もしくは疾患に関連する症候の緩和、またはそれらの症候のさらなる進行もしくは悪化の停止、または疾患もしくは障害の予防もしくは予防をもたらす有効量のペプチドを対象に投与することを含み得る。
【0027】
いくつかの実施形態では、本開示の実施は、別途指示がない限り、当該技術分野の技術の範囲内にある分子生物学、免疫学、微生物学、細胞生物学および組換えDNAの従来の技術を使用する。
【0028】
組換えペプチド
組換えペプチドを、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害したSARS-CoV-2スパイクS1のACE2相互作用ドメイン(AIDS)およびACE2受容体のスパイクS1相互作用ドメイン(SPIDAR)に対応して設計した。本明細書で使用される組換えペプチドは、天然アミノ酸のみから構築され得る。あるいは、組換えペプチドは、限定されないが、修飾されたアミノ酸を含む非天然アミノ酸を含み得る。修飾されたアミノ酸には、アミノ酸に天然に存在しない基を含むように化学修飾された天然アミノ酸が含まれる。組換えペプチドは、D-アミノ酸をさらに含み得る。またさらに、組換えペプチドは、アミノ酸アナログを含み得る。
【0029】
SARS-CoV-2スパイクS1を配列番号1に示す。
SLVSLLSVLL MGCVAETGTQ CVNLTTRTQL PPAYTNSFTR GVYYPDKVFR SSVLHSTQDL FLPFFSNVTW FHAIHVSGTN GTKRFDNPVL PFNDGVYFAS TEKSNIIRGW IFGTTLDSKT QSLLIVNNAT NVVIKVCEFQ FCNDPFLGVY YHKNNKSWME SEFRVYSSAN NCTFEYVSQP FLMDLEGKQG NFKNLREFVF KNIDGYFKIY SKHTPINLVR DLPQGFSALE PLVDLPIGIN ITRFQTLLAL HRSYLTPGDS SSGWTAGAAA YYVGYLQPRT FLLKYNENGT ITDAVDCALD
PLSETKCTLK SFTVEKGIYQ TSNFRVQPTE SIVRFPNITN LCPFGEVFNA TRFASVYAWN RKRISNCVAD YSVLYNSASF STFKCYGVSP TKLNDLCFTN VYADSFVIRG DEVRQIAPGQ TGKIADYNYK LPDDFTGCVI AWNSNNLDSK VGGNYNYLYR LFRKSNLKPF ERDISTEIYQ AGSTPCNGVE GFNCYFPLQS YGFQPTNGVG YQPYRVVVLS FELLHAPATV CGPKKSTNLV KNKCVNFNFN GLTGTGVLTE SNKKFLPFQQ FGRDIADTTD AVRDPQTLEI LDITPCSFGG
VSVITPGTNT SNQVAVLYQD VNCTEVPVAI HADQLTPTWR VYSTGSNVFQ TRAGCLIGAE HVNNSYECDI PI(配列番号1)
【0030】
アンジオテンシン変換酵素2(ACE2)は配列番号2に示される。
MSSSSWLLLS LVAVTAAQST IEEQAKTFLD KFNHEAEDLF YQSSLASWNY
NTNITEENVQ NMNNAGDKWS AFLKEQSTLA QMYPLQEIQN LTVKLQLQAL
QQNGSSVLSE DKSKRLNTIL NTMSTIYSTG KVCNPDNPQE CLLLEPGLNE
IMANSLDYNE RLWAWESWRS EVGKQLRPLY EEYVVLKNEM ARANHYEDYG DYWRGDYEVN GVDGYDYSRG QLIEDVEHTF EEIKPLYEHL HAYVRAKLMN AYPSYISPIG CLPAHLLGDM WGRFWTNLYS LTVPFGQKPN IDVTDAMVDQ AWDAQRIFKE AEKFFVSVGL PNMTQGFWEN SMLTDPGNVQ KAVCHPTAWD LGKGDFRILM CTKVTMDDFL TAHHEMGHIQ YDMAYAAQPF LLRNGANEGF
HEAVGEIMSL SAATPKHLKS IGLLSPDFQE DNETEINFLL KQALTIVGTL
PFTYMLEKWR WMVFKGEIPK DQWMKKWWEM KREIVGVVEP VPHDETYCDP ASLFHVSNDY SFIRYYTRTL YQFQFQEALC QAAKHEGPLH KCDISNSTEA GQKLFNMLRL GKSEPWTLAL ENVVGAKNMN VRPLLNYFEP LFTWLKDQNK NSFVGWSTDW SPYADQSIKV RISLKSALGD KAYEWNDNEM YLFRSSVAYA MRQYFLKVKN QMILFGEEDV RVANLKPRIS FNFFVTAPKN VSDIIPRTEV EKAIRMSRSR INDAFRLNDN SLEFLGIQPT LGPPNQPPVS IWLIVFGVVM GVIVVGIVIL IFTGIRDRKK KNKARSGENP YASIDISKGE NNPGFQNTDD VQTSF(配列番号2)
【0031】
ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害する組換えペプチドは、NGVGY(配列番号3)のコア配列、および少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、またはそれに対して100%の同一性、例えば、75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%、または95~100%)を有するペプチドを含み得る。いくつかの実施形態では、組換えペプチドは、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の同一性、例えばコア配列TNGVGY(配列番号4)と75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%または95~100%)の同一性を有し得る。いくつかの実施形態では、組換えペプチドは、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の同一性、例えば、QSYGFQPTNGVGY(配列番号5)と75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%または95~100%)の同一性を有し得る。いくつかの実施形態では、配列番号2のコア配列は、SARS-CoV-2スパイクS1タンパク質のアミノ酸501~505を標的とする。さらに他の実施形態では、組換えペプチドは、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の同一性、例えばコア配列PLQSYG(配列番号6)と75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%または95~100%)の同一性を有し得る。さらに他の実施形態では、組換えペプチドは、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の同一性、例えばコアEDLFYQS(配列番号7)と75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%または95~100%)の同一性を有し得る。さらに他の実施形態では、組換えペプチドは、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の同一性、例えばコアEDLFYQ(配列番号9)と75~80%、80~85%、85~90%、85~95%、85~100%、90~95%、90~100%または95~100%)の同一性を有し得る。いくつかの態様では、1、2、3またはそれより多い組換えペプチドを一緒に使用することができる。非限定的な例として、配列番号3、配列番号4および/または配列番号5の組換えペプチドは、配列番号6、配列番号7および/または配列番号9混合させて対象に送達され得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される組換えペプチドは、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含む組成物に存在し得る。
【0032】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される組換えペプチドは、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含む組成物にあり得、コア配列のN末端もしくはC末端、またはN末端とC末端の両方に付加された、5、6もしくは7個のアミノ酸に加えてそれぞれ最大10、9もしくは8個のさらなるアミノ酸のコア配列を含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される組換えペプチドは、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含む組成物にあってもよく、PLQSYGFQPTNGVGYQPYRVVVLSF(配列番号11)またはFLDKFNHEAEDLFYQSSLASWNYN(配列番号12)に基づいてコア配列から連続した順序で、コア配列のN末端もしくはC末端、またはN末端とC末端の両方に付加され、合計で15個以下のアミノ酸についていずれかの方向に伸長する、それぞれ5、6または7個のアミノ酸と最大10、9または8個の追加アミノ酸とのコア配列(下線)を含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される組換えペプチドは、15個以下のアミノ酸からなる単離されたペプチドを含む組成物にあり得、コア配列のN末端もしくはC末端、またはN末端とC末端の両方に付加された、5、6もしくは7個のアミノ酸に加えてそれぞれ10、9もしくは8個未満のさらなるアミノ酸のコア配列を含み得る。いくつかの実施形態では、組換えペプチドは、コア配列の1つもしくは2つのアミノ酸変異を有する、またはコア配列のN末端もしくはC末端またはN末端とC末端の両方に付加された、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7および/もしくは配列番号9、または配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、および/もしくは配列番号9から本質的になる。
【0033】
いくつかの実施形態では、組成物は、中枢神経系(CNS)からSARS-CoV-2を除去するための追加のペプチドを含み得る。追加のペプチドは、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害する単離されたペプチドの中枢神経系への浸透を促進し得る。いくつかの実施形態では、追加のペプチドは、アンテナペディアホメオドメイン由来であり得る。いくつかの実施形態では、細胞透過性ペプチドは、DRQIKIWFQNRRMKWKK(配列番号13)であり得る。細胞透過性ペプチドは、ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害する上記のペプチドのいずれかのN末端またはC末端に付加され得る。
【0034】
非限定的な例として、脳および脊髄からSARS-CoV-2を除去するためのAIDSペプチドは、DRQIKIWFQNRRMKWKKTNGVGY(配列番号14)であり得、脳および脊髄からSARS-CoV-2を除去するためのSPIDARペプチドは、DRQIKIWFQNRRMKWKKEDLFYQ(配列番号15)であり得る。いくつかの実施形態において、AIDSペプチドファミリーメンバーのいずれかは、細胞透過性ペプチドにカップリングされ得る。いくつかの実施形態では、SPIDARペプチドファミリーメンバーのいずれかが、細胞透過性ペプチドにカップリングされ得る。
【0035】
第2の薬剤
本発明のペプチドのいずれも、第2の薬剤と共に投与することができると考えられる。第2の薬剤は、SARS-CoV-2の治療に有効であることが当業者に知られている任意の薬剤であり得る。当業者は、第2の薬剤が薬物または抗体であり得ることを認識するであろう。薬物は抗ウイルス剤であり得る。第2の薬剤は、限定されないが、抗体、例えばバンラニビマブ、カシリビマブ、インデビマブ、エテセビマブ、コルチコステロイド、例えばデキサメタゾン、プレドニゾン、メチルプレドニゾロン、抗ウイルス剤、例えばレムデシビル、バリシチニブ、抗マラリア剤、例えばヒドロキシクロロキンまたはクロロキニンの1つまたは複数を含むことができる。第2の薬剤はまた、回復期血漿であり得る。
【0036】
薬学的組成物
本明細書に記載されるペプチドは、単独で、または薬学的に許容される担体もしくは賦形剤と一緒に組成物において使用され得る。本明細書に開示される薬学的組成物は、治療的有効量の1つまたはそれを超えるペプチドを、1つまたはそれを超える薬学的に許容される担体と一緒に含む場合がある。いくつかの実施形態では、ペプチドは、他の活性薬剤がペプチドと共に投与されないように、薬学的に許容される担体または賦形剤と共に単独で使用される。
【0037】
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容される担体」という用語は、任意の種類の非毒性の不活性固体、半固体または液体充填剤、希釈剤、カプセル化材料または処方助剤を意味する。薬学的に許容される担体として機能し得る物質のいくつかの例は、ラクトース、グルコースおよびスクロースなどの糖類;コーンスターチ、ジャガイモデンプンなどのデンプン;カルボキシメチルセルロースナトリウム、エチルセルロースおよび酢酸セルロースなどのセルロースおよびその誘導体;トラガカント粉末;麦芽;ゼラチン;タルク;カカオバターおよび坐薬ワックスなどの賦形剤;落花生油、綿実油などの油;ベニバナ油;ゴマ油;オリーブ油;トウモロコシ油およびダイズ油;グリコール類;かかるプロピレングリコール;オレイン酸エチル、ラウリン酸エチルなどのエステル類;寒天;水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどのバッファー;アルギン酸;発熱物質を含まない水;等張食塩水;リンゲル液;エチルアルコールおよびリン酸バッファー、ならびにラウリル硫酸ナトリウムおよびステアリン酸マグネシウムなどの他の非毒性の適合性潤滑剤、ならびに着色剤、放出剤、コーティング剤、甘味剤、香味剤および芳香剤、防腐剤および抗酸化剤も、配合者の判断に従って、組成物に存在させ得る。他の適切な薬学的に許容される賦形剤は、The Science and Practice of Pharmacy,Mack Publishing Company,Easton,Pa.,19th Edition(1995)に記載されている。
【0038】
本明細書に記載されるペプチドは、必要に応じて、従来の非毒性の薬学的に許容される担体、アジュバント、およびビヒクルを含有する投与単位製剤でヒトおよび動物に投与され得る。
【0039】
製剤の方法は当該技術分野で周知であり、例えばThe Science and Practice of Pharmacy,Mack Publishing Company,Easton,Pa.,19th Edition(1995)に開示されている。本開示で使用するための薬学的組成物は、滅菌された非発熱原性液体溶液もしくは懸濁液、コーティングされたカプセルもしくは脂質粒子、凍結乾燥粉末、または当該技術分野で公知の他の形態の形態であり得る。
【0040】
本明細書で使用されるペプチドは、液体、エアロゾルまたは吸入可能な乾燥粉末として送達するために製剤化され得る。ペプチドは、鼻腔的にまたは吸入によって送達され得る。液体エアロゾル製剤は、主に、終末細気管支および呼吸細気管支に送達することができる粒径に噴霧することができる。
【0041】
経口投与のための液体剤形には、薬学的に許容されるエマルジョン、マイクロエマルジョン、溶液、懸濁液、シロップ剤およびエリキシル剤が含まれる。ペプチドに加えて、液体剤形は、当該技術分野で一般的に使用される不活性希釈剤、例えば水または他の溶媒、可溶化剤および乳化剤、例えばエチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、EtOAc、ベンジルアルコール、ベンジルベンゾエート、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油(特に、綿実油、落花生油、トウモロコシ油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油およびゴマ油)、グリセロール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ポリエチレングリコールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ならびにそれらの混合物を含有し得る。不活性希釈剤に加えて、経口組成物は、湿潤剤、乳化剤および懸濁化剤、甘味剤、香味剤および芳香剤などのアジュバントも含むことができる。
【0042】
経口投与用の固体剤形としては、カプセル剤、錠剤、丸剤、散剤および顆粒剤が挙げられる。そのような固体剤形では、ペプチドは、少なくとも1つの不活性な薬学的に許容される賦形剤または担体、例えばクエン酸ナトリウムまたはリン酸二カルシウムおよび/またはa)充填剤または増量剤、例えばデンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトールおよびケイ酸、b)結合剤、例えばカルボキシメチルセルロース、アルギネート、ゼラチン、ポリビニルピロリジノン、スクロースおよびアカシア、c)湿潤剤、例えばグリセロール、d)崩壊剤、例えば寒天、炭酸カルシウム、ジャガイモまたはタピオカデンプン、アルギン酸、ある種のケイ酸塩および炭酸ナトリウム、e)溶液遅延剤、例えばパラフィン、f)吸収促進剤、例えば第四級アンモニウム化合物、g)湿潤剤、例えばアセチルアルコールおよびモノステアリン酸グリセロールなど、h)吸収剤、例えばカオリンおよびベントナイトクレー、ならびにi)潤滑剤、例えばタルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、およびそれらの混合物と混合される。カプセル剤、錠剤および丸剤の場合、剤形はバッファーも含み得る。
【0043】
同様のタイプの固体組成物は、ラクトースまたは乳糖ならびに高分子量ポリエチレングリコールなどの賦形剤を使用して、軟質および硬質充填ゼラチンカプセルの充填剤として使用することもできる。
【0044】
錠剤、糖衣錠、カプセル剤、丸剤および顆粒剤の固体剤形は、腸溶コーティングおよび医薬製剤分野で周知の他のコーティングなどのコーティングおよびシェルを用いて調製することができる。それらは、場合により乳白剤を含有してもよく、活性成分のみを、または優先的に、腸管の特定の部分において、場合により遅延する様式で放出する組成物であってもよい。使用され得る包埋組成物の例としては、ポリマー物質およびワックスが挙げられる。
【0045】
ペプチドはまた、上記のように1つ以上の賦形剤と共にマイクロカプセル化された形態であり得る。錠剤、糖衣錠、カプセル剤、丸剤および顆粒剤の固体剤形は、腸溶コーティング、放出制御コーティングおよび医薬製剤分野で周知の他のコーティングなどのコーティングおよびシェルを用いて調製することができる。そのような固体剤形では、ペプチドは、スクロース、ラクトースまたはデンプンなどの少なくとも1つの不活性希釈剤と混合され得る。そのような剤形はまた、通常の慣行のように、不活性希釈剤以外の追加の物質、例えば錠剤化潤滑剤および他の錠剤化助剤、例えばステアリン酸マグネシウムおよび微結晶性セルロースを含み得る。カプセル剤、錠剤および丸剤の場合、剤形はバッファー剤も含み得る。それらは、場合により乳白剤を含有してもよく、活性成分のみを、または優先的に、腸管の特定の部分において、場合により遅延する様式で放出する組成物であってもよい。使用され得る包埋組成物の例としては、ポリマー物質およびワックスが挙げられる。
【0046】
ペプチドの局所投与または経皮投与のための剤形には、軟膏、ペースト、クリーム、ローション、ゲル、粉末、溶液、スプレー、吸入剤またはパッチが含まれる。活性成分は、滅菌条件下で薬学的に許容される担体および必要に応じて任意の必要な防腐剤またはバッファーと混合される。眼科用製剤、点耳剤などもまた、本開示の範囲内であると考えられる。
【0047】
軟膏、ペースト、クリームおよびゲルは、ペプチドに加えて、賦形剤、例えば動物性および植物性脂肪、油、ワックス、パラフィン、デンプン、トラガカント、セルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコーン、ベントナイト、ケイ酸、タルクおよび酸化亜鉛、またはそれらの混合物を含み得る。
【0048】
ペプチドはまた、ペプチドに加えて、賦形剤、例えばラクトース、タルク、ケイ酸、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウムおよびポリアミド粉末、またはこれらの物質の混合物を含有し得る局所用粉末およびスプレーとして使用するために製剤化され得る。スプレーは、クロロフルオロ炭化水素などの慣用的な噴射剤をさらに含むことができる。
【0049】
経皮パッチはまた、身体へのペプチドの制御された送達をもたらすために使用され得る。そのような剤形は、ペプチドを適切な培地に溶解または分注することによって作製することができる。吸収エンハンサーを使用して、皮膚を越えるペプチドの流動を増加させることもできる。速度は、速度制御膜を設けることによって、またはポリマーマトリックスもしくはゲルにペプチドを分散させることによって、制御することができる。ペプチドは、リポソームの形態で投与することもできる。当該技術分野で公知のように、リポソームは、一般に、リン脂質または他の脂質物質に由来する。リポソームは、水性媒体に分散された単層または多層の水和液晶によって形成される。リポソームを形成することができる任意の非毒性の生理的に許容され得る代謝可能な脂質を使用することができる。リポソームの形態の本組成物は、ペプチドに加えて、安定剤、防腐剤、賦形剤などを含有することができる。好ましい脂質は、天然および合成の両方のリン脂質およびホスファチジルコリン(レシチン)である。リポソームを形成する方法は、当該技術分野で公知である。例えば、Prescott(ed.),’’Methods in Cell Biology,’’Volume XIV,Academic Press,New York,1976を参照されたい。
【0050】
本明細書に記載のペプチドのエアロゾル化製剤は、好ましくは主に1~5μmの質量媒体平均直径を有するエアロゾル粒子の形成を可能にするように選択された、ジェット、振動多孔質プレートまたは超音波噴霧器などのエアロゾル形成装置を使用して送達され得る。さらに、製剤は、好ましくは、バランスのとれた浸透圧イオン強度および塩化物の濃度、ならびに有効な用量のペプチドを治療部位に送達することができる最小のエアロゾル化可能な体積を有する。さらに、エアロゾル化製剤は、好ましくは、気道の機能性を負に損なわず、望ましくない副作用を引き起こさない。
【0051】
ペプチドのエアロゾル製剤の投与に適したエアロゾル化装置としては、例えば、主に1~5μmのサイズの範囲のエアロゾル粒径にペプチドの製剤を噴霧することができるジェット、振動多孔質プレート、超音波噴霧器、および通電乾燥粉末吸入器が挙げられる。主に、本願では、生成されたすべてのエアロゾル粒子の少なくとも70%、好ましくは90%超が1~5μmの範囲内にあることを意味する。ジェット式噴霧器は、空気圧によって作動し、液体溶液をエアロゾル液滴に分解する。振動多孔質板噴霧器は、急速に振動する多孔質板によって生成される音波真空を使用して、多孔質板を通して溶媒液滴を押し出すことによって機能する。超音波噴霧器は、液体をせん断して小さなエアロゾル液滴にする圧電結晶によって機能する。様々な適切な装置が利用可能であり、当業者に周知であり、本発明での使用に適している。
【0052】
注射用調製物、例えば、滅菌注射用水性または油性懸濁液は、適切な分散剤または湿潤剤および懸濁化剤を使用して公知の技術に従って製剤化され得る。滅菌注射用製剤はまた、非毒性の非経口的に許容される希釈剤または溶媒の滅菌注射用溶液、懸濁液またはエマルジョン、例えば1,3-プロパンジオールまたは1,3-ブタンジオールの溶液であってもよい。使用され得る許容され得るビヒクルおよび溶媒の中には、水、リンゲル液、米国薬局方および等張塩化ナトリウム溶液がある。さらに、滅菌不揮発性油は、溶媒または懸濁媒体として従来から使用されている。この目的のために、合成モノグリセリドまたはジグリセリドを含む任意の無刺激性不揮発性油を使用することができる。さらに、オレイン酸などの脂肪酸は、注射剤の調製での使用を見出する。注射用製剤は、例えば、細菌保持フィルターによる濾過によって、または使用前に滅菌水もしくは他の滅菌注射用媒体に溶解または分散させることができる滅菌固体組成物の形態の滅菌剤を組み込むことによって滅菌することができる。
【0053】
薬物の効果を延長するために、皮下注射または筋肉内注射からの薬物の吸収を遅らせることがしばしば望ましい。これは、水の溶解度が低い結晶性または非晶質材料の液体懸濁液の使用によって達成され得る。そのとき、薬物の吸収速度はその溶解速度に依存し、ひいては、溶解速度は結晶のサイズおよび結晶の形態に依存し得る。あるいは、非経口投与された薬物形態の遅延での吸収は、薬物を油性ビヒクルに溶解または懸濁することによって達成され得る。注射可能なデポー形態は、ポリ乳酸-ポリグリコリドなどの生分解性ポリマーに薬物のマイクロカプセルマトリックスを形成することによって作製される。薬物対ポリマーの比、および使用される特定のポリマーの性質に応じて、薬物放出速度を制御することができる。他の生分解性ポリマーの例としては、ポリ(オルトエステル)およびポリ(無水物)が挙げられる。デポー注射用製剤はまた、身体組織と適合性であるリポソームまたはマイクロエマルジョンに薬物を封入することによって、調製され得る。
【0054】
本明細書に記載のペプチドは、単独で、または他の薬剤と組み合わせて投与することができ、可能な併用療法は互い違いにするか、または互いに独立して与えることができる。上述のように、他の治療戦略に関連したアジュバント療法と同様に、長期治療も等しく可能である。他の可能な治療は、初期治療後の患者の状態を維持するための治療、または例えばリスクのある患者における予防的療法でさえある。
【0055】
ペプチドの有効量は、一般に、症候の阻害または緩和を検出可能にするのに十分な任意の量を含む。単一投与形態を生成するために担体材料と混合することができる活性成分の量は、治療される宿主および特定の投与様式に応じて変化する。しかしながら、任意の特定の患者に対する特定の用量レベルは、使用される特定のペプチドの活性、年齢、体重、全身の健康状態、性別、食事、投与時間、投与経路、排泄速度、薬物の組み合わせ、および治療を受けている特定の疾患の重症度を含む様々な因子に依存することが理解されよう。所与の状況に対する治療的有効量は、常套的な実験によって容易に決定することができ、通常の臨床医の技能および判断の範囲内である。
【0056】
ペプチドが別の化合物と組み合わせて投与される場合、「有効な量」という用語は、所望の効果を達成するための追加の化合物と組み合わせたペプチドの量を意味すると理解される。換言すれば、本開示による適切な併用療法は、ペプチドの量および追加の化合物の量を包含し、そのいずれかが、その特定の用量で単独で与えられた場合、有効量を構成しないが、組み合わせて投与された場合、「有効な量」になる。
【0057】
しかしながら、本開示のペプチドおよび組成物の1日の総使用量は、健全な医学的判断の範囲内で主治医によって決定されることが理解されよう。任意の特定の患者に対する具体的な治療有効用量レベルは、治療される障害および障害の重症度;使用される特定のペプチドの活性;使用される特定の組成物;患者の年齢、体重、全身の健康状態、性別および食事;使用される特定のペプチドの投与時間、投与経路および排泄速度;治療期間;使用される特定のペプチドと組み合わせてまたは同時に使用される薬物;および医学分野で周知の同様の因子を含む様々な因子に依存するであろう。
【0058】
温血動物、例えば体重約70kgのヒトに投与されるペプチドの用量は、好ましくは約3mg~約5g、より好ましくは約10mg~約1.5g、最も好ましくは約100mg~約1000mg/人/日であり、好ましくは例えば同じサイズであり得る1~3回の単回用量に分割される。通常、小児は成人の用量の半分を受ける。
【0059】
SARS-CoV-2のin vivoのモデル
COVID-19のin vivoのモデルが本明細書に含まれる。in vivoのモデルは、対照動物に対して、発熱、肺炎症の悪化、肺への好中球の浸潤の増加、心機能の低下、および自発運動活性の障害を含むがこれらに限定されないCOVID-19の1つ以上の症候を発症するウイルス不含モデルである。このin vivoのモデルは、組換えSARS-CoV-2スパイクS1タンパク質を動物に鼻腔投与することによって調製される。非限定的な例として、組換えSARS-CoV-2スパイクS1は、配列番号1であり得るが、ただし、SARS-CoV-2スパイクS1の他の配列変異体も使用され得る。いくつかの実施形態では、組換えSARS-CoV-2スパイクS1は、動物の一方または両方の鼻孔に鼻腔的に送達され得る。いくつかの態様では、組換えSARS-CoV-2スパイクS1は吸入によって送達され得る。いくつかの態様では、組換えSARS-CoV-2スパイクS1タンパク質は生理食塩水で送達される。
【0060】
以下の実施例は、本開示のいくつかの実施形態を例示することを意図しており、決して特許請求の範囲の開示または範囲を限定することを意図していない。
【実施例】
【0061】
実施例1
SARS-CoV-2のACE2相互作用ドメイン(AIDS)に対応するペプチドの設計
結果
COVID-19には特異的な治療法がないので、治療の角度から、SARS-CoV-2とその受容体ACE2との間の相互作用を標的とすることを決定した。SARS-CoV-2スパイクS1の受容体結合ドメイン(RBD)は、ACE2との相互作用に関与している。例えば、Du et al.Nat Rev Microbiol 7,226-236,(2009)を参照されたい。したがって、剛体タンパク質-タンパク質相互作用ツールを適用して、スパイクタンパク質S1サブユニットのRBDとACE2との間の相互作用をモデル化した。インシリコモデル化分析から明白なように、ACE2およびS1 RBD複合体のドッキングポーズは、スパイクS1のAsn501とACE2のLys353との間の強いH結合を明らかにした。また、スパイクS1のTyr505は、ACE2のGln42およびLys353の側鎖と疎水性相互作用を示した(
図1A)。したがって、SARS-CoV-2とACE2との間の相互作用を不安定にするために、S1サブユニットのRBDからのSARS-CoV-2のACE2相互作用ドメイン(AIDS)に対応するヘキサペプチド(
図1B)を設計した(変異の位置に下線を引いている):
野生型(wt)AIDS:
500TNGVGY
505(配列番号4)
変異型(m)AIDS:
500T
GGVG
D
505(配列番号8)
【0062】
次に、wtAIDSペプチドがACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との結合を阻害するかどうかを調べるために、化学発光に基づくACE2:SARS-CoV-2スパイクS1結合を、アッセイキット(カタログ#79936;BPSバイオサイエンス)を使用して採用した。
図1Cから明らかなように、固定化されたACE2へのSARS-CoV-2スパイクS1の結合は、wtAIDSペプチドによって強く阻害された。しかし、mAIDSペプチド(
図1C)ではそのような阻害は見られず、効果の特異性を示した。
【0063】
AIDSペプチドは、二本鎖RNA(ポリIC)、HIV-1 Tat、および細菌フラジェリンではなくSARS-CoV-2スパイクS1によって誘導される肺細胞炎症を阻害する:最終的に急性肺傷害をもたらす肺炎症は、ICUを訪れるCOVID-19の患者の特徴となりつつある。Pia,Nat Rev Immunol,s41577を参照のこと。(2020)。COVID-19に加えて、肺合併症もまた、種々の細菌感染およびウイルス感染において明らかである。Edwards et al.,Nat Rev Microbiol 10,459-471,(2012);McCullers,Nat Rev Microbiol 12,252-262,(2014)を参照されたい。したがって、AIDSペプチドが、異なる刺激によって誘導されたヒトA549肺細胞における炎症促進性分子の発現を抑制することができるかどうかを調べた。
【0064】
異なる濃度のwtAIDSおよびmAIDSペプチドで15分間前処理したA549細胞を、組換えSARS-CoV-2スパイクS1、ポリIC、HIV-1 Tat、および細菌フラジェリンで刺激した。最初に、組換えSARS-CoV-2スパイクS1がA549肺細胞において炎症促進性サイトカインを誘導することができるかどうかを調べた。用量依存性分析は、SARS-CoV-2スパイクS1が炎症促進性サイトカインの誘導において非常に強力であり、スパイクS1が0.2ng/mlの用量でさえ肺の細胞においてIL-6およびIL-1βのmRNA発現を顕著に誘導し、最大の誘導は1ng/mlであったことを示した(
図1A~C)。煮沸した組換えSARS-CoV-2スパイクS1がA549細胞においてIL-6およびIL-1βの発現を誘導することができないこと(
図1A~C)、ならびに抗SARS-CoV-2スパイクS1抗体によるこれらのサイトカインのSARS-CoV-2スパイクS1媒介発現の中和(
図2A~C)は、肺の細胞における炎症促進性分子の誘導がSARS-CoV-2スパイクS1タンパク質に起因することを示唆する。さらに、これらの結果は、一部のCOVID-19患者に見られるいわゆる「サイトカインストーム」がスパイクS1の機能によるものであり得ることも示唆している。
【0065】
同様に、ポリIC(
図1F~G、
図3B)、HIV-1 Tat(
図1H、
図1I、
図3C)およびフラジェリン(
図1J~K、
図3D)もまた、A549細胞においてIL-6およびIL-1βの発現を増加させた。しかし、wtAIDSペプチドは、A549細胞におけるIL-6およびIL-1βのSARS-CoV-2スパイクS1媒介誘導を阻害した(
図1D~E、
図3A)。対照的に、wtAIDSペプチドは、ポリIC(
図1F~G、
図3B)、HIV-1 Tat(
図1H、
図1I、
図3C)およびフラジェリン(
図1J~K、
図3D)によって誘導されるIL-6およびIL-1βの発現を減少させることができないままであった。これらの結果は、mAIDSペプチドが、使用された刺激のいずれかによって誘導されたIL-6およびIL-βの発現に影響を及ぼさなかったので特異的であった。
【0066】
実施例2:
SARS-CoV-2スパイクS1の鼻腔内投与は発熱および肺炎症を引き起こす:wtAIDSペプチドによる保護
結果
COVID-19の最も一般的な症候の1つは発熱である。例えば、Pahan et al.,J Neuroimmune Pharmacol 15,174-180,(2020)を参照のこと。興味深いことに、超低用量(
図2A)でのSARS-CoV-2スパイクS1の毎日の鼻腔内投与は、体温の上昇をもたらした(
図2B)。息切れはICUのCOVID-19患者の重要な問題であるため(Chand et al.,J Intensive Care Med 35,963-970,(2020)、SARS-CoV-2スパイクS1の鼻腔内投与がCOVID-19の肺の特徴の一部を模倣できるかどうかを調べた。生理食塩水のみを投与した対照マウスと比較して、SARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスの肺への好中球の広範な浸潤が起こることが認められた(
図2C)。細胞の計数は、SARS-CoV-2スパイクS1中毒後の上皮細胞の喪失(
図2D)および肺への好中球浸潤の著しい増加(
図2E~F)を示した。
【0067】
一部のCOVID-19患者では、疾患の進行は「サイトカインストーム」につながり、これらのサイトカインの中でも、IL-6の上昇したレベルは重篤な疾患と密接に相関するため、IL-6は重要な役割を果たす。Costela-Ruiz et al.,Cytokine Growth Factor Rev,(2020)を参照されたい。したがって、IL-6のレベルを調べたところ、生理食塩水のみを投与した対照マウスと比較して、SARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスの肺におけるIL-6 mRNA(
図2G)およびタンパク質(
図2H)ならびにIL-1β mRNA(
図2I)において顕著な増加が見られた。したがって、SARS-CoV-2スパイクS1中毒はまた、血清のIL-6レベルを増加させた(
図2J)。しかしながら、wtAIDSペプチドの鼻腔内治療は、体温を正常化し(
図2B)、肺の好中球の浸潤を減少させ(
図2C~
図2F)、肺におけるIL-6 mRNAおよびタンパク質ならびにIL-1β mRNAのレベルを低下させ(
図2G、
図2H、
図2I)、SARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスにおける血清IL-6のレベルを低下させた(
図2J)。これらの結果は、mAIDSペプチドがそのような阻害効果を有さなかったので特異的であった。
【0068】
実施例3:
wtAIDSペプチドは、SARS-Cov-2スパイクS1中毒マウスにおいて心機能を回復させ、自発運動活性を改善する
ICUの多くのCOVID-19患者は心不整脈を発症する。Karamchandani et al.,J Cardiothorac Vasc Anesth,d(2020)を参照されたい。したがって、COVID-19のこれらの心臓の特徴をSARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスにおいてモデル化できるかどうかを調べた。異なる心臓のパラメータが
図4に概略的に示されている。スパイクS1中毒は、非侵襲的ECG(
図3A~B)、心拍数(
図3E)、RRの間隔(
図3F)、JTの間隔(
図3G)およびR振幅(
図3H)の増加、ならびに心拍数の変動(
図3I)、QRSの間隔(
図3J)、およびQTの間隔(
図3K)の減少によって示されるように、マウスにおいて心臓の不整脈を引き起こした。しかし、mAIDSではなくwtAIDSペプチドでの治療は、SARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスにおいてECGの正常化(
図3A~
図3D)ならびに心拍数(
図3E)、RRの間隔(
図3F)、JTの間隔(
図3G)、R振幅(
図3H)、心拍数の変動(
図3I)、QRSの間隔(
図3J)およびQTの間隔(
図3K)の安定化をもたらした。
【0069】
次に、スパイクS1中毒がまた、機能障害を引き起こすかどうかを調べるために、自発運動およびオープンフィールドの活動をモニタリングした。スパイクS1傷害は、ヒートマップ(
図5A)、移動距離(
図5B)、速度(
図5C)、累積持続時間(
図5D)、およびロータロッド成績(
図5E)によって明らかなように、全体的な自発運動活性を減少させた。心機能の正常化と同様に、mAIDSではないwtAIDSペプチドはまた、SARS-CoV-2スパイクS1によって誘導される運動低下を改善した(
図5)。
【0070】
考察
これまで、世界中で約90万人がCOVID-19のために死亡した。したがって、COVID-19の疾患のプロセスの機序を解明し、疾患を減速させ、死を止めるための効果的な治療の手法を設計することが最も重要である。古典的なレニン-アンジオテンシン経路の主要なプレーヤであるACE2は、血管の疾患において重要な役割を果たす。SARS-CoV-2はACE2に結合し、その内部移行をヒト細胞に侵入させるので、COVID-19は、基幹の心血管の問題を有する患者にとって特に有害である。ACE2阻害剤が利用可能であり(Jiang et al.Nat Rev Cardiol 11,413-426,(2014))、そのような阻害剤はヒト細胞へのSARS-CoV-2の進入を停止させ得るが、この有益な分子を阻害することは不可能である。
【0071】
したがって、SARS-CoV-2とACE2との間の相互作用の構造解析を通して、SARS-CoV-2のACE2相互作用ドメイン(AIDS)に対応する小さなヘキサペプチドを設計した。SARS-CoV-2のスパイクS1はACE2と相互作用するので、wtAIDSペプチドはACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の会合を不安定にした。
【0072】
重度のCOVID-19の症候を有する患者のサブグループがサイトカインストームに罹患していることが示されているが、根底にある機序は知られていなかった。Mehta et al.,Lancet 395,1033-1034,(2020)を参照されたい。非常に低用量でさえSARS-CoV-2スパイクS1によるヒトA549肺の細胞における炎症促進性サイトカイン(IL-6およびIL-1β)の顕著な誘導は、このスパイクサブユニットがCOVID-19の患者におけるサイトカインストームに寄与し得ることを示唆する。ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の会合の阻害と一致して、wtAIDSペプチドは、SARS-CoV-2スパイクS1中毒A549肺細胞におけるIL-6およびIL-1βの発現を阻害した。対照的に、wtAIDSペプチドは、ポリIC(ウイルス二本鎖RNA模倣物)、Tat(HIV-1転写のトランス活性化因子)およびフラジェリン(細菌感染の成分)によって誘導される炎症促進性サイトカインの発現を阻害せず、wtAIDSペプチドの選択的性質を示した。最も重要なことに、この発見は、wtAIDSペプチドがSARS-CoV-2のペプチド配列に対応することを示している。したがって、それは、ACE2の基礎レベルおよび有益な機能に影響を及ぼすことなく、ACE2とのSARS-CoV-2の結合のみを阻害する。さらに、それはSARS-CoV-2の存在下でのみ機能する。
【0073】
小動物モデル系を開発することは、COVID-19の致命的な心血管および肺の問題に関連するメカニズムを理解し、この世界的なパンデミックのための有効な薬物を評価する上で重要なステップである。生のSARS-CoV-2を扱うことには多くのバイオセーフティ要件があるが、ここで本発明者らは、マウスにおいてCOVID-19の重要な心臓および呼吸器症候を模倣する非常に単純で生のウイルスを含まないモデルの開発について説明する。RBD配列を含むSARS-CoV-2スパイクS1は、スパイクタンパク質のN末端に位置する。ほとんどの中和エピトープはスパイクS1内に位置するため、このスパイクサブユニットはワクチン開発の重要な候補となっている。興味深いことに、ここで、同じスパイクS1の鼻腔内の投与が、正常なマウスにおいてCOVID-19の多くの重要な特徴(発熱、肺炎症、肺の好中球の浸潤、血清IL-6の増加、および不整脈)を誘導することができることが本明細書で実証された。したがって、鼻腔的なSARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスは、COVID-19に対する異なる治療選択肢を試験するためのウイルス非含有マウスモデルとして使用することができる。
【0074】
これまで、有効な治療法はなく、COVID-19用の承認済みワクチンもない。ヒドロキシクロロキンは当初いくらかの有望性を示したが、いくつかの臨床治験はCOVID-19におけるヒドロキシクロロキンの使用を除外している。唯一、レムデシビルはCOVID-19での緊急使用が承認されている。Lamb,Drugs,s40265(2020)。一部のICU患者へのIFN β-1bの皮下注射は死亡率の低下をもたらしたが(Rahmani他、Int Immunopharmacol、88、106903、(2020))、この多発性硬化症薬による生存利益の正確な推定のためには、大きな試料サイズを用いたさらなる無作為化臨床治験が必要である。wtAIDSペプチドによる鼻腔内の治療によるSARS-CoV-2スパイクS1中毒マウスにおける発熱の減少、肺の保護、心機能の正常化および自発運動活性の改善は、wtAIDSペプチドによるSARS-CoV-2:ACE2接触の選択的な標的化が、COVID-19にとって有益であり得ることを示唆している。wtAIDSペプチドは、ACE2の正常な生理的機能を阻害することなく、SARS-CoV-2依存性ACE2経路のみを標的とするはずである。したがって、対照マウスの群において、本発明者らはまた、鼻腔内のwtAIDSペプチドによる治療の際のいかなる薬物関連副作用(例えば、脱毛、食欲不振、体重の減少、不都合な感染および刺激など)にも気づいていなかった。要約すると、本明細書に提示される研究では、COVID-19患者の一次治療選択肢または補助治療選択肢として鼻腔内AIDSペプチドが特定されている。
【0075】
材料および方法
ヒトA549肺癌細胞株(カタログ番号CCL-185)およびF-12K培地(カタログ番号30-2004)をATCCから購入した。ハンクス平衡塩類溶液、0.05%トリプシン、および抗生物質-抗真菌剤は、Mediatech(ワシントンDC)から購入した。ウシ胎児血清(FBS)は、Atlas Biologicalsから入手した。ACE2:SARS-CoV-2 Spike Inhibitor Screening Assay Kit(カタログ番号79936)はBPS Bioscienceから購入した。組換えCOVID-19 Spikeタンパク質S1は、MyBioSource(カタログ番号MBS553722)およびAbeomics(カタログ番号MBS553722)から購入した。抗SARS-CoV-2スパイクS1抗体(カタログ番号A3000-50)をBioVisionから購入した。ヒトIL-1β ELISAおよびIL-6 ELISAキットをThermoFisherから購入した。
【0076】
動物およびAIDSペプチドの鼻腔内送達
マウスを維持し、実験をNational Institute of Healthのガイドラインに従って行い、Rush University Medical Center IACUCによって承認された。両方の性のC57/BL6マウス(6~8週齢;エンビーゴ)を、wtAIDSまたはmAIDSペプチド(100ng/マウス/日)で7日間鼻腔内治療した。簡潔には、AIDSペプチドを2μlの生理食塩水に溶解し、マウスを仰臥位で保持し、ピペットを使用して1μl容量を各鼻孔に送達した。
【0077】
典型的には、誤差のマージン=0.05で99%信頼区間を達成するために、計算に基づいて6匹のマウス(n=6)を各群で使用した。
【0078】
組換えSARS-CoV-2スパイクS1によるC57/BL6マウスの中毒化
両方の性のC57/BL6マウス(6~8週齢;エンビーゴ)が、鼻腔内に組換えSARS-CoV-2スパイクS1(50ng/マウス/日)で中毒にさせた。簡潔には、組換えスパイクS1を2μlの生理食塩水に溶解し、マウスを仰臥位で保持し、ピペットマンを用いて1μlの体積を各鼻孔に送達した。対照マウスには2μlの生理食塩水のみを与えた。
【0079】
非侵襲的ECG記録
ECG記録の前に、マウスをECGパルス変換器パッド(AD計測器TN012/ST、米国)および実験的収容条件に順応させた。ECGパルス変換器パッドを各動物の心臓の周囲に配置し、ECG記録を120秒間行った。ECG分析のために、Labchart pro,version 8.0(Power Lab 4/35モデル)から心電図データを生データのフォーマットとしてエクスポートし、このソフトウェアを使用してデジタル信号処理を行った。記録を120秒間行い、ECGシグナルを、マウスECG分析のためのソフトウェアで推奨されるように4拍/秒のサンプリングレートで20mVのサンプリングの範囲で記録した。不整脈または他の異常複合体の可能性を特定するために、ECGの追跡を視覚的に概観した。データを分析する前に、Labchart proソフトウェアにおいて、ECG設定データソースを、複数のチャネルのうちのチャネル1として選択され、マウスの種に特異的なチャネル全体について選択されたECGチャネルについて保持した。検出設定では、典型的なQRSの幅は10msで確保され、R波は少なくとも60ms離れたままであり、アライメントはQRSの最大値に維持された。分析部分では、プレ-ベースラインを10msに維持し、最大50msに維持した。げっ歯類の波を選択し、10msの高さでSTセグメントの高さを測定した。PQの間隔、QRSの間隔、QTの間隔、T持続時間、JTの間隔、ならびにP振幅、Q振幅、R振幅、S振幅、T振幅を含むすべてのECGパラメータを計算した。記録および分析の設定は、この研究に含まれるすべての実験マウスについて同じままにした。
【0080】
肺の浸潤および病態のモニタリング
治療後、ケタミン/キシラジン注射液で動物を麻酔し、続いて経心腔的灌流を行った。肺を回収し、組織学的研究のために処理した。ヘマトキシリン-エオシン(HE)(SigmaAldrich、ミズーリ州セントルイス)染色を、厚さ4μmのパラフィン包埋切片から行い、一般的な肺組織の形態を研究するために使用した。ImageJによって、上皮細胞の数、ならびに肺胞腔および間質腔における浸潤好中球の数を分析した。上皮および浸潤好中球の計数のために、各群から少なくとも10の40倍の視野を選択した。
【0081】
インシリコの構造解析
Rangasamy et al.,J Clin Invest 128,4297-4312,(2018);およびRoy et al.,Cell Metab 22,253-265,(2015)に記載されているように、インシリコの構造解析を行った。手短に言えば、Schrodinger,Inc.プラットフォームから得たタンパク質調製ツールを利用することによって、ヒトACE2およびSARS-CoV-2スパイクS1の結晶構造の品質を評価した。結晶構造の質を評価した後、水素を水素結合配向に加え、液体シミュレーションの最適化電位(OPLS3)力場で電荷を加え、続いて両方のタンパク質の異なる残留物の欠損原子および側鎖を加えた。最後に、複合構造体をOPLS3力場でエネルギーの最小化に供し、これをねじれのない状態にした。タンパク質の捕捉後、スパイクタンパク質をACE2から抽出し、次いで、2つの構造間の潜在的な水素結合を見つけるために動的水素結合モジュールを適用した。H結合を評価した後、
図1Aに示すような2つの構造間の疎水性相互作用などの他の相互作用も評価した。
【0082】
ACE2:SARS-CoV-2スパイク結合アッセイ
ACE2およびSARS-CoV-2スパイクの結合に対するwtAIDSおよびmAIDSペプチドの効果を、ACE2:SARS-CoV-2スパイク阻害剤スクリーニングアッセイキット(BPS Bioscience、カリフォルニア州サンディエゴ)を、製造者の説明書に従って使用して、試験した。簡潔には、製造業者によって提供された96ウェルニッケル処理プレートをACE2溶液でコーティングした。免疫バッファーで洗浄し、ブロックするバッファーとインキュベートした後、異なる濃度のAIDSペプチドを各ウェルに添加し、続いてSARS-CoV-2スパイク(RBD)-Fcを添加した。洗浄およびブロックするバッファーとのインキュベーションの後、プレートを抗マウスFc-HRPで処理し、続いてHRP基質を添加した。得られた化学発光を、Perkin Elmerマルチモードマイクロプレートリーダー、Victor X5を使用して測定した。
【0083】
半定量的RT-PCR分析
RNAeasy Miniキット(メリーランド州ゲルマンタウンのQiagen)およびUltraspec-II RNA試薬(テキサス州ヒューストンのBiotecx Laboratories,Inc.)をそれぞれ使用して、A549肺細胞およびマウスの肺から全RNAを単離した。混入しているいずれのゲノムDNAも除去するために、全RNAをDNaseで消化した。RT-PCRは、RT-PCRキット(カリフォルニア州マウンテンビューのClontech)を使用して他の研究(Ghosh et al.,Proc Natl Acad Sci USA 104,18754-18759(2007);Roy et al.,Cell Rep 4,724-737,(2013))に記載されるように行った。増幅させた産生物を1.8%アガロースゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイド染色によって可視化した。GAPDH遺伝子のメッセージを使用して、等量のcDNAが異なる試料から合成されたことを確認した。
【0084】
リアルタイムPCR分析
DNase消化RNAを、記載のようにABI-Prism7700配列検出システム(カリフォルニア州Foster City、Applied Biosystems)においてリアルタイムPCRによって分析した。同上
【0085】
IL-6のELISA
IL-6のELISAを、標準的なアッセイキットを使用して肺ホモジネート中で行った。Mondal et al.,Proc Natl Acad Sci USA 117,21557-21567,(2020)を参照されたい。
【0086】
統計分析
標準的なソフトウェアを使用して統計分析を行った。マウスの行動測定を、SPSSを使用した独立した一方向ANOVAによって調べた。試験群間の分散の均一性を、Levene検定を用いて調べた。Tukey検定を使用して事後分析を行った。他のデータは、3つの独立した実験の平均±SDとして表した。平均間の統計的差異をスチューデントのt検定によって計算した(両側)。0.05未満(p<0.05)のp値を統計学的に有意と見なした。
【0087】
実施例4:
ACE2受容体(SPIDAR)のスパイクS1相互作用ドメインに対応するヘキサペプチドの設計
宿主細胞のアンジオテンシン変換酵素2(ACE2)はSARS-CoV-2の受容体として機能するため、COVID-19を治療的な角度から標的化するために、本発明者らは、ACE2とSARS-CoV-2のスパイクS1との間の会合を阻害するACE2受容体(SPIDAR)のスパイクS1相互作用ドメイン(
図9A~B)に対応するヘキサペプチドを設計した(
図9C)。
野生型(wt)SPIDAR:
37EDLFYQ
42(配列番号9)
変異型(m)SPIDAR:
37E
KLFY
G
42(配列番号10)
(変異の位置には下線を付している)。
【0088】
mSPIDARではなく、上記のwtSPIDARでの鼻腔内治療は、COVID-19のマウスモデルの肺および血清中の炎症促進性分子のレベルを低下させた(
図10A~
図10E)。mSPIDARではなくwtSPIDARもまた、C反応性タンパク質(CRP)の血清レベルを正常化し、発熱を減少させた(
図10F~
図10G)。さらに、mSPIDARではなくwtSPIDARはまた、COVID-19のマウスモデルにおいて、肺への好中球の浸潤を減弱させ(
図11A~E)、不整脈を減少させ(
図12A~
図12J)、自発運動の活性を改善した(
図13)。したがって、wtSPIDARによるSARS-CoV-2スパイクS1のACE2への相互作用の選択的標的化は、COVID-19の治療に有益である。
【0089】
実施例5
ACE2とSARS-CoV-2スパイクS1との間の結合を阻害した異なるペプチドの効果を、実施例1に記載のプロトコールを用いて決定するために研究が行われる。非限定的な例として、配列番号3、配列番号4、配列番号5および配列番号6と少なくとも80%の同一性を有するペプチドを使用して、研究を行う。
【0090】
本明細書に開示および特許請求されるすべての組成物および方法は、本開示に照らして過度の実験をすることなく作製および実行することができる。本発明は多くの異なる形態で具体化され得るが、本発明の特定の好ましい実施形態が本明細書に詳細に記載されている。本開示は、本発明の原理の例示であり、本発明を例示された特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
【0091】
さらに、本発明は、本明細書に記載の様々な実施形態の一部または全部のありとあらゆる可能な組み合わせを包含する。本明細書に記載されているこの好ましい実施形態に対する様々な変更および修正が当業者には明らかであることも理解されるべきである。そのような変更および修正は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、かつその意図された利点を減少させることなく行うことができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図されている。
【配列表】
【国際調査報告】