JP6946304B2 - 増殖分化因子15(gdf−15)を使用して代謝障害を処置するまたは軽快させる方法 - Google Patents

増殖分化因子15(gdf−15)を使用して代謝障害を処置するまたは軽快させる方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる2015年12月22日に出願された米国特許仮出願第62/270,967号の利益を主張する。
配列表
本出願は、ASCII形式で電子的に提出されており、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる配列表を含有する。2016年12月16日に作成された前記ASCIIコピーは、PAT057168−WO−PCT_SL.txtと名付けられ、920,254バイトの大きさである。
本発明は、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、ならびに、それだけには限らないが、アルコール性脂肪性肝炎(ASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を含む関連状態の処置に関する。
非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)は、米国では、3〜5人に1人の成人および10人に1人の小児に影響を及ぼす障害であり、アルコールをほとんど飲まないまたは全く飲まない人の肝臓において過剰の脂肪の蓄積がある状態を指す。NAFLDの最も一般的な形態は、脂肪が肝臓細胞に蓄積する脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))と呼ばれる非重篤状態である。生理学的には正常な状態ではないが、脂肪肝自体は、肝臓に傷害を与えない可能性が高い。
NAFLDは、ほとんどの場合、食後グルコースに対する不耐容性を伴うまたは伴わない空腹時血糖値(FPG)の上昇、過体重または肥満であること、コレステロールおよびトリグリセリド(TG)などの高い血中脂質および低い高密度リポタンパク質コレステロール(HDL−C)レベルならびに高血圧を特徴とする「メタボリックシンドローム」と呼ばれるリスク因子の集まりを有する個体において現れる。すべてのNAFLD患者が、メタボリックシンドロームの徴候を有するわけではない。
肥満症は、NAFLDの最も一般的な原因であると考えられており、一部の専門家は、肥満の成人の約3分の2および肥満の小児の2分の1が、脂肪肝(hepatic steatosis)を有し得ると推定している。NAFLDを有する個体の大部分は、症状および通常の身体診察を全く有さず(肝臓が、わずかに肥大している場合はあるが)、小児は、腹痛および疲労などの症状を呈することもあり、斑状の暗い皮膚変色(黒色表皮腫)を示すこともある。NAFLDの診断は、通常、まず、日常的な試験の際にその肝臓血液試験において軽度の上昇を有するとわかった、過体重または肥満の人において疑われる。NAFLDは、通常の肝臓血液試験を用いて示され得るが、腹部超音波またはCTスキャンなどの画像法調査で偶発的に検出され得る。画像法研究、最も一般的には、肝臓超音波または磁気共鳴画像法(MRI)および他の原因の排除によって確認される。
NAFLDを有する一部の人は、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)と呼ばれるより重篤な状態を発生し得る:成人米国人の約2〜5パーセントおよび肥満である人の最大20パーセントは、NASHを患い得る。NASHでは、肝臓の脂肪蓄積は、炎症および種々の程度の瘢痕を伴う。NASHは、末期肝臓疾患、硬変および肝細胞癌へ進行する実質的なリスクを有する潜在的に重篤な状態である。硬変を発症し、肝不全のリスクにある一部の患者は、最終的に肝臓移植を必要とすることもある。
NAFLDは、NAFLD活性スコア(NAS)、脂肪肝(steatosis)(0〜3)、小葉炎症(0〜2)および肝細胞バルーニング(0〜2)の肝臓生検の組織病理学スコアの合計によってNASHから区別することができる。<3のNASは、NAFLDに相当し、3〜4は、境界型NASHに相当し、>5は、NASHに相当する。生検はまた、線維症(0〜4)についてもスコア化される。
NAFLDまたはNASHを予防または処置するための現在承認されている薬物はない。NAFLD/NASHにおいていくつかの薬理学的介入が試みられてきたが、全体的に限定された利益しか有さなかった。
本発明は、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、ならびにそれだけには限らないが、アルコール性脂肪性肝炎(ASH)を含む関連状態を処置するための方法に関し、前記方法は、それを必要とする対象に、有効量の、本明細書において記載されるような、GDF15融合ポリペプチドまたはGDF15コンジュゲート、例えば、GDF15脂肪酸コンジュゲート(通常、医薬組成物の形態の)を投与することを含む。いくつかの態様では、本発明は、それを必要とする対象において、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を処置するための方法に関し、前記方法は、それを必要とする対象に、有効量の、本明細書において記載されるようなGDF15融合ポリペプチド(通常、医薬組成物の形態の)を投与することを含む。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、例えば、NCBI参照配列番号NP_004855.2を有し、NCBI参照配列番号NM_004864.2を有するポリヌクレオチド配列によってコードされ、例えば、St. Vincents Hospitalに譲渡された国際公開第97/00958号パンフレットのような公開特許出願において見出される野生型GDF15全長タンパク質の一部を含む。限定されない例として、いくつかの実施形態では、本発明の方法は、成熟GDF15タンパク質、すなわち、野生型GDF15全長タンパク質のアミノ酸残基198〜308を含む。その他の実施形態では、本発明の方法は、全長GDF15タンパク質のより小さい断片、ドメインおよび/または領域を含む。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、GDF15タンパク質配列の変異体または突然変異、例えば、生物学的に活性なGDF15変異体を含み、GDF15タンパク質の末端切断型(C−および/またはN末端領域から残基が除去されており、それによって、短縮している/末端切断されているタンパク質)ならびに対象の位置でのアミノ酸の1つまたは複数の点置換、欠失および/または部位特異的組込みを有する(例えば、保存的アミノ酸残基を有する、非保存的残基を有する、またはピロリジンなどの非天然アミノ酸残基を有する)変異体を含み得る。用語「変異体」および「突然変異体」は、同義的に使用され、本明細書においてさらに定義される。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、Fc融合物または血清アルブミン(SA)融合物などのGDF15融合タンパク質配列を含む。用語「融合タンパク質」、「融合ポリペプチド」および「融合物」は、同義的に使用され、本明細書においてさらに定義される。さらにその他の実施形態では、本発明の方法は、GDF15および脂肪酸のコンジュゲーションを含む。前記コンジュゲートおよび融合物は、本明細書において列挙される状態の治療剤として働くことに加えてGDF15部分の半減期を延長するよう意図され得る。いくつかの実施形態では、本発明の方法において使用されるコンジュゲートおよび融合物は、野生型GDF15を含み、その他の実施形態では、コンジュゲートおよび融合物は、野生型全長または成熟タンパク質に対して変異体GDF15配列を含む。
前記GDF15変異体、コンジュゲートおよび融合物の代表例は、例えば、PCT国際公開第13/148117号パンフレットおよび国際公開第14/120619号パンフレットおよびすべての関連パテントファミリーメンバー(それだけには限らないが、米国特許第9,161,966号明細書を含む)に、ならびにPCT国際公開第2012/138919号パンフレット、国際公開第13/113008号パンフレットおよび国際公開第15/017710号パンフレットおよびすべての関連パテントファミリーメンバーに記載されている。すべての場合において、前記GDF15変異体、コンジュゲートおよび融合物の代表例は、米国および世界のその他の地域の両方における、任意の関連出願、交付済み特許および上記のもののファミリーメンバー中に見出すことができる。上記のもののすべての、ならびに任意の関連出願、交付済みの特許およびファミリーメンバーの開示内容は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる。具体的な実施形態は、以下の表中に見出すことができる(表1):
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いくつかの実施形態では、本発明の方法は、Fc融合物またはアルブミン融合物などのGDF15融合タンパク質を含む。前記融合物は、野生型GDF15またはその変異体を含み得る。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、異種アミノ酸配列と、任意選択で、GS(配列番号313)または(GGGGS)n(配列番号303)(ここで、nは、1〜約20、好ましくは、1、2、3または4である)などのリンカーを介して融合され得るポリペプチドを含む。
異種アミノ酸配列は、IgG定常ドメインまたはその断片(例えば、Fc領域)、ヒト血清アルブミン(HSA)またはアルブミン結合性ポリペプチドであり得る。いくつかの実施形態では、異種アミノ酸配列は、その他のIgGサブタイプと比較して低減した、Fcγ受容体および補体因子に結合する能力のために、ヒトIgG4 Fc領域に由来する。このような方法は、前記融合ポリペプチドの多量体を含み得る。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、異種アミノ酸配列(例えば、HSA、Fcなど)が、本明細書に記載されるようなGDF15タンパク質または変異体のアミノ末端に融合される融合タンパク質を含み、その他の実施形態では、融合は、GDF15タンパク質または変異体のカルボキシル末端で起こる。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、GDF15コンジュゲート、例えば、GDF15脂肪酸(FA)コンジュゲート、例えば、リンカーを介して脂肪酸部分に共有結合によって付加されているGDF15野生型タンパク質(全長、成熟またはその断片もしくは末端切断物)または変異体を含む。具体的な実施形態では、本明細書において提供される方法は、脂肪酸コンジュゲートではないGDF15コンジュゲートまたはGDF15変異体コンジュゲートを投与することを含む。具体的な実施形態では、本明細書において提供される方法は、GDF15脂肪酸コンジュゲートまたはGDF15変異体脂肪酸コンジュゲートを投与することを含み、脂肪酸部分は、ミリスチン酸ではなく、本明細書において記載されるような式A1、A2およびA3の脂肪酸ではない。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、1つもしくは複数のポリマー、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)またはポリシアル酸に共有結合によって連結されるGDF15融合タンパク質またはコンジュゲートを含む。PEG基は、本発明の融合タンパク質またはコンジュゲートの成分部分の生物学的機能を増強し、および/または干渉しないような方法で付加される。
本発明はまた、本明細書において開示されるGDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートおよび医薬上許容される製薬物質を含む医薬組成物を用いて処置する方法を提供する。このような医薬組成物は、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)のうちの1つまたは複数を処置するための方法において使用でき、方法は、それを必要とするヒト患者に、本発明の医薬組成物を投与することを含む。
本発明はまた、本明細書において開示されるGDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートおよび医薬上許容される製薬物質を含む医薬組成物を用いて処置する方法も提供する。このような医薬組成物は、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)のうちの1つまたは複数を処置するための方法において使用でき、方法は、それを必要とするヒト患者に本発明の医薬組成物を投与することを含む。
本発明はまた、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)のうちの1つまたは複数の処置のために、本明細書において開示されるGDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートを提供する。本発明はまた、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)のうちの1つまたは複数の処置のために、本明細書において開示されるGDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートを含む医薬組成物も提供する。
本開示の限定されない実施形態は、以下の態様において記載される:
1.GDF15変異体、GDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)または肝細胞癌(HCC)を処置する方法。
2.GDF15治療剤が、GDF15コンジュゲートである、態様1の方法。
3.GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、態様1の方法。
4.GDF15治療剤が、表1から選択される、態様1の方法。
5.GDF15タンパク質、変異体、突然変異体、融合物またはコンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)または非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を処置する方法。
6.GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、態様5の方法。
7.GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、態様5の方法。
8.GDF15治療剤が、表1から選択される、態様5の方法。
9.GDF15タンパク質、変異体、突然変異体、融合物またはコンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤を含む医薬組成物の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)または肝細胞癌(HCC)を処置する方法。
10.GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、態様9の方法。
11.GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、態様9の方法。
12.GDF15治療剤が、表1から選択される、態様9の方法。
13.GDF15タンパク質、変異体、突然変異体、融合物またはコンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤を含む医薬組成物の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)または非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を処置する方法。
14.GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、態様13の方法。
15.GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、態様13の方法。
16.GDF15治療剤が、表1から選択される、態様13の方法。
17.GDF15治療剤が、配列番号41のアミノ酸配列を含むGDF15ポリペプチドを含まない、態様1から16のいずれか1つの方法。
18.GDF15治療剤が、配列番号41のアミノ酸配列を含む脂肪酸−GDF15コンジュゲートではない、態様1から17のいずれか1つの方法。
19.GDF15治療薬が、以下のアミノ配列:
(i)配列番号41;
(ii)
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)−hGDF15(197〜308))(配列番号321)、
(iii)MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)−M−hGDF15(197〜308))(配列番号322)、
(iv)MHHHHHHAHARDGCPLGEGRCCRLQSLRASLQDLGWANWVVAPRELDVRMCVGACPSQFRSANTHAQMQARLHGLNPDAAPAPCCVPASYEPVVLMHQDSDGRVSLTPFDDLVAKDCHCV(M−(his)−dGDF15)(配列番号323)、
(v)MHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MH−hGDF15(199〜308))(配列番号324)、
(vi)MHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHA−hGDF15(200〜308))(配列番号325)、または
(vii)AHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(AH−hGDF15(199〜308))(配列番号326)
を含まない脂肪酸コンジュゲートである、態様1、2、4、5、6、8、9、10、12から14および16のいずれか1つの方法。
20.GDF15治療剤が、ヒト血清アルブミン−GDF15融合物などの、配列番号41のアミノ酸配列を含むアルブミン−GDF15融合物ではない、態様1から17のいずれか1つの方法。
21.GDF15治療剤が、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号42〜63、配列番号69〜107、配列番号148、配列番号149および配列番号320のうちのいずれか1つ、または以下:配列番号42〜63、配列番号69〜107、配列番号148、配列番号149および配列番号320のうちのいずれか1つのアミノ酸配列を含む、態様1から16のいずれか1つの方法。
22.GDF15治療剤が、以下のアミノ酸配列:
(i)MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)−hGDF15(197〜308))(配列番号321)、
(ii)配列番号6、
(iii)配列番号7、
(iv)MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)−M−hGDF15(197〜308))(配列番号322)、
(v)MHHHHHHAHARDGCPLGEGRCCRLQSLRASLQDLGWANWVVAPRELDVRMCVGACPSQFRSANTHAQMQARLHGLNPDAAPAPCCVPASYEPVVLMHQDSDGRVSLTPFDDLVAKDCHCV(M−(his)−dGDF15)(配列番号323)、
(vi)MHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MH−hGDF15(199〜308))(配列番号324)、
(vii)MHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHA−hGDF15(200〜308))(配列番号325)、
(viii)配列番号41、および
(ix)AHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(AH−hGDF15(199〜308))(配列番号326)
のうちの1つを含まない、態様1から16のいずれか1つの方法。
23.GDF15治療剤が、式A1、A2およびA3:
Figure 0006946304
[Rは、COHまたはHであり、
、RおよびRは、互いに独立して、H、OH、COH、−CH=CHまたは−C≡CHであり、
Akは、分岐C〜C30アルキレンであり、
n、mおよびpは互いに独立して、6から30の間の整数である]のうちのいずれか1つの脂肪酸を含まず、テトラデカン酸を含まない脂肪酸−GDF15コンジュゲートである、態様1、2、4、5、6、8、9、10、12から14および16のいずれか1つの方法。
24.GDF15治療剤が、以下の脂肪酸:
Figure 0006946304
のうちの1つまたは複数を含まない脂肪酸−GDF15コンジュゲートである、態様1、2、4、5、6、8、9、10、12から14、16および22のいずれか1つの方法。
本発明のこれらおよびその他の態様は、以下の発明の詳細な説明において明らかにされる。
0.0125および0.5mg/kgの脂肪酸−GDF15コンジュゲートの投与(6週間の研究)後の、それぞれ、体重の変化%および累積食物摂取量を表す図である。 0.0125および0.5mg/kgの脂肪酸−GDF15コンジュゲートの投与(6週間の研究)後の、肝臓重量および脂肪肝(hepatic steatosis)の変化を表す図である。 0.0125および0.5mg/kgの脂肪酸−GDF15コンジュゲートの投与(16週間の研究)後の、体重の変化%を表す図である。 0.0125および0.5mg/kgの脂肪酸−GDF15コンジュゲートの投与(16週間の研究)後の、肝臓重量および脂肪肝(hepatic steatosis)の変化を表す図である。
本発明は、GDF15、例えば、GDF15の変異体、コンジュゲートまたは融合物の投与による、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびにそれだけには限らないが、アルコール性脂肪性肝炎(ASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を含む関連状態の処置に関する。
増殖分化因子15(GDF15)は、TGFβスーパーファミリーの多様なメンバーである。マクロファージ阻害性サイトカイン1(MICl)(Bootcov MR, 1997, Proc Natl Acad Sci 94: 11514-9)、胎盤の骨形態形成因子(PLAB)(Hromas R 1997, Biochim Biophys Acta. 1354:40-4)、胎盤のトランスフォーミング増殖因子ベータ(PTGFB)(Lawton LN 1997, Gene. 203: 17-26)、前立腺由来因子(PDF)(Paralkar VM 1998, J Biol Chem. 273: 13760-7)および非ステロイド性抗炎症薬活性化遺伝子(NAG−1)(Baek SJ 2001, J Biol Chem. 276: 33384- 92)とも呼ばれる。
ヒトGDF15遺伝子は、染色体19p 13.2−13.1上に位置し、ラットGDF15遺伝子は、染色体16上に位置し、マウスGDF15遺伝子は、染色体8上に位置する。GDF15オープンリーディングフレームは、2つのエキソンにまたがる(Bottner M 1999, Gene. 237: 105-11およびNCBI)。成熟GDF15ペプチドは、その他のファミリーメンバーと低い相同性しか共有しない(Katoh M 2006, IntJMol Med. 17:951-5)。
GDF15は、大きな前駆体タンパク質として合成され、これが二塩基性切断部位で切断されて、カルボキシ末端成熟ペプチドを放出する。マウスおよびラットGDF15プレプロペプチドは、両方とも303個のアミノ酸を含有する。ヒト全長前駆体は、308個のアミノ酸を含有する。げっ歯類成熟ペプチドは、RGRR(配列番号1)切断部位でのプロセシング後に115個のアミノ酸を含有する。ヒト成熟ペプチドは、RGRRRAR(配列番号302)切断部位でのプロセシング後に112個のアミノ酸を含有する。ヒト成熟GDF15ペプチドは、ラットおよびマウス成熟GDF15ペプチドと、66.1パーセントおよび68.1パーセントの配列類似性を共有する(Bottner M 1999, Gene. 237: 105-11;Bauskin AR 2000, EMBO J. 19:2212-20;NCBI)。成熟GDF15ペプチド中にグリコシル化部位はない。
成熟GDF15ペプチドは、TGFスーパーファミリーメンバーに典型的であるシステインノットモチーフ(3つの鎖内ジスルフィド結合を有する)および単一の鎖間ジスルフィド結合の形成に必要な7個の保存されたシステイン残基を含有する。成熟GDF15ペプチドは、第4の鎖内ジスルフィド結合を形成する2つのさらなるシステイン残基をさらに含有する。生物学的に活性なGDF15は、1つの鎖間ジスルフィド結合によって共有結合によって連結された成熟ペプチドの25KDのホモ二量体である。
GDF15循環レベルは、複数の病理学的および生理学的状態、最も著しくは、妊娠(Moore AG 2000. J Clin Endocrinol Metab 85: 4781-4788)、ベータ−サラセミア(Tanno T 2007, Nat Med 13: 1096-101)(Zimmermann MB, 2008 Am J Clin Nutr 88: 1026-31)および先天性赤血球異形成貧血(Tamary H 2008, Blood. 112:5241-4)において上昇すると報告されてきた。GDF15はまた、文献での報告において複数の生物学的活性と結びつけられてきた。GDF15ノックアウトおよびトランスジェニックマウスの研究は、GDF15は、虚血/再灌流−または過負荷−誘発性心臓損傷に対して保護的(Kempf T, 2006, Circ Res.98:351-60)(Xu J, 2006, Circ Res. 98:342-50)、加齢関連運動ニューロンおよび感覚ニューロン喪失に対して保護的(Strelau J, 2009, J Neurosci. 29: 13640-8)、腎臓における代謝性アシドーシスに対して軽度に保護的であり得、がん患者において悪液質を引き起こし得る(Johnen H 2007 Nat Med. 11: 1333-40)ことを示唆した。多数のグループがまた、細胞アポトーシスおよび増殖におけるGDF15の役割を研究し、種々の細胞培養物および異種移植片モデルを使用して議論の余地がある結果を報告した。トランスジェニックマウスに関する研究は、GDF15が、腸および肺において発癌物質またはApc突然変異誘発性新生物に対して保護的であることを示した(Baek SJ 2006, Gastroenterology. 131: 1553-60; Cekanova M 2009, Cancer Prev Res 2:450-8)。
ヒト成熟GDF15タンパク質のX線結晶構造は、ジスルフィド連結された二量体の構造を示す。各GDF15モノマーは、N末端に見られる相当な相違を有するその他のTGFベータスーパーファミリーシステインノットタンパク質と同様の折りたたみをとる。成熟GDF15タンパク質は、合計9個のシステインを含有し、そのすべては、Cys273とジスルフィド結合しており、二量体の界面を越えて鎖間ジスルフィドを形成する。最初の4個のシステインのジスルフィド結合パターンは、TGFベータおよびBMPファミリーメンバーと比較した場合にGDF15に特有である。Cys203およびCys210(成熟タンパク質中の最初の2個のシステイン)は、互いとジスルフィドを形成して、タンパク質から突出する小さいループ構造を作る。
残りのジスルフィドは、TGFベータファミリーと構造的に同様であるが、Cys211−Cys274(第3および第7のシステイン)、Cys240−Cys305(第4および第8のシステイン)およびCys244−Cys307(第5および第9のシステイン)によって形成される。結晶構造は、ヒトGDF−15ホモ二量体には、広範なペプチド−ペプチド界面があり、約1300平方オングストロームの埋没した表面積があり、37個のアミノ酸が関与していることをさらに示した。
結晶構造は、以下のアミノ酸が、ペプチド−ペプチド界面に関与していることを示す:Val216、Asp222、Leu223、Trp225、Val237、Met239、Ile241、Asn252、Met253、His254、Ile257、Lys258、Ser260、Leu261、Leu264、Lys265、Thr268、Val269、Pro270、Cys273、Val275、Pro276、Tyr279、Tyr297、Asp299、Leu300およびIle308。成熟ペプチドの最後のアミノ酸、Ile308は、その二量体パートナーから10オングストローム未満だけ離れて位置する。このスーパーファミリーには珍しく、電子密度は、タンパク質構造の内部に向いた側鎖と一致し、Val275およびPro276と疎水性ポケットを形成する。その他のファミリーメンバーは、構造の内側に向いたカルボン酸および溶媒に曝露される側鎖を有する(TGFb3(2PJY)、BMP6(2R52)、BMP7(1LX5)、GDF5(3EVS)、GDF2(4FAO)を参照のこと)。これは、GDF15は、そのタンパク質の折りたたみを撹乱することなくCOOH末端に、より長いペプチド配列を受け入れるその能力において独特であり得ることを示唆する。
一実施形態では、本発明の方法は、本明細書において記載されるようなGDF15融合タンパク質、例えば、血清アルブミン融合物を含む。いくつかの実施形態では、前記融合物は、任意の適したSA部分、任意の適したGDF15部分および所望の場合、任意の適したリンカーを含有し得る。一般に、SA部分、GDF15部分および存在すれば、リンカーは、NASH、NAFLDまたは本明細書において記載されるその他の障害において治療有効性を有すると予測され、それが投与されるべき種と免疫学的に適合すると予測される融合ポリペプチドを提供するように選択される。例えば、融合ポリペプチドが、ヒトに投与されるように意図される場合には、SA部分は、HSAまたはその機能的変異体であり得、GDF15部分は、ヒトGDF15またはその機能的変異体であり得る。同様に、その他の種(例えば、ペットまたは家畜動物)に由来するSAおよびその機能的変異体ならびにGDF15およびその機能的変異体が、融合タンパク質がこのような種における使用のために意図される場合には使用され得る。
特定の実施形態では、本発明の方法において使用するためのGDF15融合物は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2015/198199号パンフレットに記載されるGDF15融合物(例えば、SA−GDF15融合物またはHSA−GDF15融合物)を含まない。
特定の実施形態では、本発明の方法において使用するためのGDF15コンジュゲートは、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2015/200078号パンフレットに記載されるGDF15コンジュゲート(例えば、脂肪酸−GDF15コンジュゲート)を含まない。
GDF15部分
本発明の方法において、例えば、任意のGDF15融合タンパク質またはコンジュゲート、例えば、脂肪酸コンジュゲートにおいて使用されるGDF15部分は、任意の適したGDF15ポリペプチドまたはその機能的変異体、例えば、表1に記載されるGDF15変異体であり得る。好ましくは、GDF15部分は、ヒトGDF15またはその機能的変異体である。ヒトGDF15は、シグナルペプチド(アミノ酸1〜29)、プロペプチド(アミノ酸30〜196)および112個のアミノ酸の成熟GDF15ペプチド(アミノ酸197〜308(配列番号5))を含む308個のアミノ酸のプレプロタンパク質(配列番号1)として合成される。プロペプチドおよび成熟ペプチドは、それぞれ、配列番号2のアミノ酸30〜194および195〜308として報告されている。(Uniprot配列Q99988を参照のこと)。配列変動が報告されている。例えば、アミノ酸202、269および288(配列番号2中)は、それぞれAsp、GluおよびAlaであると報告されている(Hromas R, et al., Biochem. Biophys. Acta 1354:40-44 (1997)、Lawton L.N. et al, Gene 203:17-26 (1997))。
ヒトGDF15部分を含有する本発明の方法において使用される融合タンパク質は、一般に、112個のアミノ酸の成熟GDF15ペプチド(例えば、配列番号1、配列番号5のアミノ酸197〜308)またはその機能的変異体を含有する。機能的変異体は、任意の所望の組合せで1つまたは複数のアミノ酸欠失、付加または置き換えを含み得る、例えば、表1中のGDF15変異体。アミノ酸配列変動の量(例えば、アミノ酸欠失、付加または置き換えによる)は、成熟GDF15ペプチドの体重減少活性を保つように制限される。いくつかの実施形態では、成熟GDF15ペプチドの機能的変異体は、配列番号5に対して、任意の所望の組合せで、1〜約20、1〜約18、1〜約17、1〜約16、1〜約15、1〜約14、1〜約13、1〜約12、1〜約11、1〜約10、1〜約9、1〜約8、1〜約7、1〜約6または1〜約5つのアミノ酸欠失、付加または置き換えを有する。あるいは、またはさらに、機能的変異体は、配列番号5と、好ましくは、配列番号5の全長にわたって測定された場合に、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%または少なくとも約95%、96%、97%、98%または99%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有し得る。具体的な実施形態では、GDF15機能的変異体は、配列番号5と、好ましくは、配列番号5の全長にわたって測定された場合に、少なくとも90%、少なくとも95%または少なくとも98%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有し得る。
いかなる特定の理論にも捉われることを望むことなく、NASH、NAFLDおよび関連状態におけるGDF15の治療有効性は、GDF15(および本明細書において記載される融合タンパク質および変異体)の、1つまたは複数の受容体および/または可溶性補助因子への結合によって開始される細胞性シグナル伝達によって、または直接競合もしくはアロステリックモジュレーションを介してその他の因子によって利用されるシグナル伝達経路の調節によって媒介されるということであり得る。アミノ酸置換、欠失または付加は、受容体または補助因子結合に関与しない、ペプチド間相互作用による全体的なタンパク質コンホメーションの維持に関与しない位置であることが好ましい。
例えば、位置216、222、223、225、237、239、241、252、253、254、257、258、260、261、264、265、268、269、270、273、275、276、279、297、299、300および308のアミノ酸は、ペプチド−ペプチド界面に関与する。具体的な実施形態では、これらの位置での任意のアミノ酸置き換えは、一般に、不利であり、任意の置き換えは、保存的置き換えでなくてはならない。表面に露出しているが、種間で保存されていないアミノ酸は、一般に、ペプチドの折りたたみまたはその体重減少活性を妨害することなく、その他のアミノ酸と置き換えられ得る。本発明者らは、ヒト成熟GDF15ペプチドの結晶構造を決定し、位置217、219、226、234、243、246、247、263、265、268、277、280、287、290、303および304のアミノ酸を、その他の種において保存されない表面に露出した残基として同定した。
本発明者らは、ヒト成熟GDF15ペプチドの結晶構造を決定し、位置217、219、226、234、243、246、247、263、265、268、277、280、287、290、303および304のアミノ酸を、その他の種において保存されない表面に露出した残基として同定した。さらに、体重減少活性にとって必須ではない、成熟ヒトGDF15のアミノ末端(配列番号1のアミノ酸197〜210)ならびにCys203、Cys210およびCys273は、一般に、別のアミノ酸と置き換えられ得る、および/または取り除かれ得る。具体的な実施形態では、成熟ヒトGDF15の最初の1〜8個のまたは最初の1〜6個のN末端アミノ酸は、除去または置換され得る。具体的な実施形態では、成熟ヒトGDF15の最初の1〜5個のまたは最初の1〜4個のN末端アミノ酸は、除去または置換され得る。具体的な実施形態では、成熟ヒトGDF15の最初の2個のまたは最初の3個のN末端アミノ酸は、除去または置換され得る。具体的な実施形態では、成熟ヒトGDF15の最初の3個または最初の6個のN末端アミノ酸は、除去または置換され得る。
融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、位置1〜約25から1個または複数の残基が置き換えられている、または欠失されている配列番号5を含む。例えば、変異体は、最初の25個の、最初の15個の、最初の14個の、最初の13個の、最初の12個の、最初の11個の、最初の10個の、最初の9個の、最初の8個の、最初の7個の、最初の6個の、最初の5個の、最初の4個の、最初の3個の、最初の2個の、または最初の1個のアミノ酸が欠失されている配列番号44の配列を有し得る。
本発明の融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドのさらなる例示的変異体は、位置198のArg、位置199のAsnまたは位置198のArgおよび位置199のAsnが、1個または複数のその他のアミノ酸と置き換えられている、配列番号1のアミノ酸197〜308(配列番号5)を含む。アミノ酸が置き換えられている場合には、保存的アミノ酸置き換えが好ましい。特定の実施形態では、位置198のArgは、Hisで置き換えられており、位置199のAsnは、AlaまたはGluで置き換えられている。より特定の実施形態では、位置198のArgは、Hisで置き換えられており、位置199のAsnは、Alaで置き換えられている。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、位置198のArgがHisで置き換えられておらず、位置199のAsnがAlaで置き換えられていない、配列番号1のアミノ酸197〜308(配列番号5)を含む。具体的な実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、配列番号41または配列番号320または
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15)(配列番号321)、
または
MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15)(配列番号322)
のGDF15変異体を含まない。
具体的な実施形態では、本発明の脂肪酸−GDF15コンジュゲートにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、配列番号41または配列番号320または
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15)(配列番号321)、
または
MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15)(配列番号322)
のGDF15変異体を含まない。
具体的な実施形態では、本発明の脂肪酸−GDF15コンジュゲートにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、配列番号41または配列番号320または
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15)(配列番号321)、
または
MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15)(配列番号322)
のGDF15変異体を含まない。
具体的な実施形態では、本発明のGDF15融合ポリペプチド、例えば、SA−GDF15融合物において使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの例示的変異体は、配列番号41または配列番号320または
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15)(配列番号321)、
または
MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15)(配列番号322)
のGDF15変異体を含まない。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、配列番号5に対して少なくとも95%同一であり、位置198のArgがHisで置き換えられておらず、位置199のAsnがAlaで置き換えられていないか、またはGDF15変異体が、配列番号41もしくは配列番号320ではないアミノ酸配列を含む。ある特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、表1に記載されるものを含み、位置198のArgがHisで置き換えられておらず、位置199のAsnがAlaで置き換えられていないか、またはGDF15変異体が、配列番号41もしくは配列番号320ではない。ある特定の実施形態では、本発明のコンジュゲート(例えば、脂肪酸−GDF15コンジュゲート)および融合ポリペプチド(例えば、SA−GDF15融合ポリペプチド)において使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、表1に記載されるものを含み、ヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、配列番号41または配列番号320またはMHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15)(配列番号321)、
または
MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15)(配列番号322)
のGDF15変異体を含まない。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2015/198199号パンフレットに記載されるGDF15変異体、例えば、本明細書において提供される配列番号20、26、28、30、32、38、40および42を含まない。特定の実施形態では、本発明のコンジュゲートおよび融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、1個または複数の表面に露出した残基(例えば、Arg217、Ser219、Ala226、Glu234、Ala243、Ser246、Gln247、Arg263、Lys265、Thr268、A3a277、Asn280、Lys287、Thr290、Lys303およびAsp3G4)、1個または複数のN末端アミノ酸(アミノ酸197〜210)、Cys203、Cys210および/またはCys273のアミノ酸置き換えまたは欠失を含むGDF15変異体を含まない。特定の実施形態では、本発明の、融合ポリペプチド、例えば、アルブミン−GDF15融合物(例えば、HSA−GDF15融合物)において使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、1個または複数の表面に露出した残基(例えば、Arg217、Ser219、Ala226、Glu234、Ala243、Ser246、Gln247、Arg263、Lys265、Thr268、A3a277、Asn280、Lys287、Thr290、Lys303およびAsp3G4)、1個または複数のN末端アミノ酸(アミノ酸197〜210)、Cys203、Cys210および/またはCys273のアミノ酸置き換えまたは欠失を含むGDF15変異体を含まない。
特定の実施形態では、本発明のコンジュゲート(例えば、脂肪酸−GDF15コンジュゲート)および融合ポリペプチド(例えば、SA−GDF15融合ポリペプチド、例えば、HSA−GDF15融合ポリペプチド)において使用するのに適しているヒト成熟GDF15ペプチドの変異体は、以下のGDF15変異体を含まない:
(i)His6−hGDF15(197〜308):HHHHHHARNG DHCPLGPGRC CRLHTVRASL EDLGWADWVL SPREVQVTMC IGACPSQFRA ANMHAQIKTS LHRLKPDTVP APCCVPASYN PMVLIQKTDT GVSLQTYDDL LAKDCHCI(配列番号6);
(ii)His8−TEV−hGDF15(197〜308):HHHHHHHHGG SENLYFQGAR NGDHCPLGPG RCCRLHTVRA SLEDLGWADW VLSPREVQVT MCIGACPSQF RAANMHAQIK TSLHRLKPDT VPAPCCVPAS YNPMVLIQKT DTGVSLQTYD DLLAKDCHCI(配列番号7);および
(iii)hGDF15(197〜308):ARNGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号5)。
成熟ヒトGDF15は、9個のシステイン残基を含み、そのうち8個は、TGFベータスーパーファミリーメンバーの中で特有であるパターンで鎖内ジスルフィド結合を形成する。一実施形態では、Cys203、210および273は、その他のアミノ酸で置き換えられ得る、または所望の場合取り除かれ得る。
血清アルブミン(SA)部分
SA部分は、任意の適した血清アルブミン(例えば、ヒト血清アルブミン(HSA)または別の種に由来する血清アルブミン)またはその機能的変異体である。好ましくは、SA部分は、HSAまたはその機能的変異体である。SA部分は、野生型GDF15と比較して、それが付加される融合ポリペプチドの血清半減期を延ばす。薬物動態解析および血清半減期の決定のための方法は、当業者は精通しているであろう。詳細は、Kenneth, A et al: Chemical Stability of Pharmaceuticals: A Handbook for PharmacistsおよびPeters et al, Pharmacokinetc analysis: A Practical Approach (1996)に見出すことができる。tアルファおよびtベータ半減期および曲線下面積(AUC)などの薬物動態パラメータを説明する、「Pharmacokinetics」, M Gibaldi & D Perron, published by Marcel Dekker, 2nd Rev. ex edition (1982)も参照される。
ヒト血清アルブミン(HSA)は、約66,500KDaの血漿タンパク質であり、585個のアミノ酸から構成され、少なくとも17のジスルフィド橋を含む。(Peters, T., Jr. (1996), All about Albumin: Biochemistry, Genetics and Medical, Applications, pp10, Academic Press, Inc., Orlando (ISBN 0-12-552110-3)。HSAは、長い半減期を有し、肝臓によって極めて遅く排除される。HSAの血漿半減期は、およそ19日であると報告されている(Peters, T., Jr. (1985) Adv. Protein Chem. 37, 161-245; Peters, T., Jr. (1996) All about Albumin, Academic Press, Inc., San Diego, CA. (page 245-246));Benotti P, Blackburn GL: Crit Care Med (1979) 7:520-525)。
HSAは、改善された有効期間および半減期を有する融合タンパク質を生成するために使用されてきた。例えば、PCT国際公開第01/79271号パンフレットおよび国際公開第03/59934号パンフレットには、(i)さまざまな治療用タンパク質(例えば、増殖因子、scFv)を含むアルブミン融合タンパク質および(ii)その治療用タンパク質単独よりも長い有効期間および半減期を有すると報告されているHSAが開示されている。
HSAは、585個のアミノ酸の成熟した天然に存在するHSA(シグナルおよびプロペプチドのプロセシングおよび除去後に(配列番号4))の全長配列または対立遺伝子変異体を含むその天然に存在する変異体を含み得る。天然に存在するHSAおよびその変異体は、当技術分野で周知である(例えば、Meloun, et al., FEBS Letters 58:136 (1975); Behrens, et al., Fed. Proc. 34:591 (1975); Lawn, et al., Nucleic Acids Research 9:6102-6114 (1981); Minghetti, et al., J. Biol. Chem. 261:6747 (1986));およびWeitkamp, et al., Ann. Hum. Genet. 37:219 (1973)を参照のこと)。
ヒト血清アルブミン部分を含有する融合タンパク質は、一般に、585個のアミノ酸のHSA(配列番号3のアミノ酸25〜609、配列番号4)またはその機能的変異体を含有する。機能的変異体は、任意の所望の組合せで1個または複数のアミノ酸欠失、付加または置き換えを含み得、HSAの機能的断片を含む。アミノ酸配列変動(例えば、アミノ酸欠失、付加または置き換えによる)の量は、HSAの血清半減期を延長する特性を保つように制限される。
いくつかの実施形態では、本明細書において開示される融合タンパク質において使用するためのHSAの機能的変異体は、配列番号4と、好ましくは、配列番号4の全長配列にわたって測定された場合に、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%または少なくとも約95%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有し得る。あるいは、またはさらに、HSAの機能的変異体は、1〜約20、1〜約18、1〜約17、1〜約16、1〜約15、1〜約14、1〜約13、1〜約12、1〜約11、1〜約10、1〜約9、1〜約8、1〜約7、1〜約6、または1〜約5つのアミノ酸欠失、付加または置き換えを任意の所望の組合せで有し得る。具体的な実施形態では、本明細書において開示される融合タンパク質において使用するためのHSAの機能的変異体は、C34A突然変異を含む。
本明細書において開示される融合タンパク質において使用するためのHSAの一部の機能的変異体は、少なくとも100個のアミノ酸長、または少なくとも150個のアミノ酸長であり得、HSAのドメインのすべてまたは一部、例えば、ドメインI(配列番号4のアミノ酸1〜194)、II(配列番号4のアミノ酸195〜387)またはIII(配列番号4のアミノ酸388〜585)を含有する、またはからなり得る。所望の場合、HSAの機能的変異体は、任意の所望のHSAドメインの組合せ、例えば、ドメインI+II(配列番号4のアミノ酸1〜387)、ドメインII+III(配列番号4のアミノ酸195〜585)またはドメインI+III(配列番号4のアミノ酸1〜194+配列番号4のアミノ酸388〜585)からなり得る、あるいは、含み得る。当技術分野で周知のように、HSAの各ドメインは、2つの相同サブドメイン、すなわち、それぞれ、ドメインI、IIおよびIIIのアミノ酸1〜105および120〜194、195〜291および316〜387ならびに388〜491および512〜585で構成されており、可動性サブドメイン間のリンカー領域は、残基Lys106〜Glu119、Glu292〜Val315およびGlu492〜Ala511を含む。ある特定の実施形態では、本発明の融合物タンパク質のSA部分は、HSAの少なくとも1つのサブドメインまたはドメインを含有する。
本明細書において開示される融合タンパク質において使用するのに適したHSAの機能的断片は、少なくとも約5個以上のHSAの連続アミノ酸、好ましくは、少なくとも約10個、少なくとも約15個、少なくとも約20個、少なくとも約25個、少なくとも約30個、少なくとも約50個またはそれを超えるHSA配列の連続アミノ酸を含有するか、HSAの特定のドメインの一部またはすべてを含み得る。
いくつかの実施形態では、本明細書において開示される融合タンパク質において使用するためのHSAの機能的変異体(例えば、断片)は、N末端欠失、C末端欠失またはN末端およびC末端欠失の組合せを含む。このような変異体は、機能的変異体の配列中の最初および最後のアミノ酸のアミノ酸番号を使用して言及されることが好都合である。例えば、C末端切断を有する機能的変異体は、HSA(配列番号4)のアミノ酸1〜387であり得る。
本明細書において記載されるGDF15融合ポリペプチドにおいて使用するのに適しているHSAおよびHSA変異体(断片を含む)の例は、当技術分野で公知である。適したHSAおよびHSA変異体として、例えば、全長成熟HSA(配列番号4)および断片、例えば、成熟HSAのアミノ酸1〜387、アミノ酸54〜61、アミノ酸76〜89、アミノ酸92〜l00、アミノ酸170〜176、アミノ酸247〜252、アミノ酸266〜277、アミノ酸280〜288、アミノ酸362〜368、アミノ酸439〜447、アミノ酸462〜475、アミノ酸478〜486およびアミノ酸560〜566が挙げられる。このようなHSAポリペプチドおよび機能的変異体は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2005/077042号パンフレットに開示されている。HSAのアミノ酸1〜373、1〜388、1〜389、1〜369、1〜419およびアミノ酸1からアミノ酸369〜419を含有する断片などのHSAのさらなる変異体は、欧州特許出願公開第322094号明細書に開示されており、1〜177、1〜200およびアミノ酸1からアミノ酸178〜199を含有する断片は、欧州特許出願公開第399666号明細書に開示されている。
特定の実施形態では、本発明の使用に適しているHSA−GDF15融合ポリペプチドは、以下の融合物を含まない:
(i)HSA(25〜609)、C34S、N503Q−hGDF15(211〜308):DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQSPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFQAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS GGGGSGGGGS CRLHTVRASL EDLGWADWVL SPREVQVTMC IGACPSQFRA ANMHAQIKTS LHRLKPDTVP APCCVPASYN PMVLIQKTDT GVSLQTYDDL LAKDCHCI(配列番号327);
(ii)HSA−3x4GS−hGDF15(197〜308):DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS GGGGSGGGGS ARNGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号328);
(iii)HSA−GGGGS−hGDF15(197〜308):DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS ARNGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号329);
(iv)HSA−GPPGS−hGDF15(197〜308):DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGPPGS ARNGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号330);
(v)HSA−hGDF15(197〜308)(リンカーなし):DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLARNGD HCPLGPGRCC RLHTVRASLE DLGWADWVLS PREVQVTMCI GACPSQFRAA NMHAQIKTSL HRLKPDTVPA PCCVPASYNP MVLIQKTDTG VSLQTYDDLL AKDCHCI(配列番号331);
(vi)HSA−hGDF15(197〜308)、R198H:DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS GGGGSGGGGS AHNGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号332);
(vii)HSA−hGDF15(197〜308)、R198H、N199A:DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS GGGGSGGGGS AHAGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号333);および
(viii)HSA−hGDF15(197〜308)、N199E:DAHKSEVAHR FKDLGEENFK ALVLIAFAQY LQQCPFEDHV KLVNEVTEFA KTCVADESAE NCDKSLHTLF GDKLCTVATL RETYGEMADC CAKQEPERNE CFLQHKDDNP NLPRLVRPEV DVMCTAFHDN EETFLKKYLY EIARRHPYFY APELLFFAKR YKAAFTECCQ AADKAACLLP KLDELRDEGK ASSAKQRLKC ASLQKFGERA FKAWAVARLS QRFPKAEFAE VSKLVTDLTK VHTECCHGDL LECADDRADL AKYICENQDS ISSKLKECCE KPLLEKSHCI AEVENDEMPA DLPSLAADFV ESKDVCKNYA EAKDVFLGMF LYEYARRHPD YSVVLLLRLA KTYETTLEKC CAAADPHECY AKVFDEFKPL VEEPQNLIKQ NCELFEQLGE YKFQNALLVR YTKKVPQVST PTLVEVSRNL GKVGSKCCKH PEAKRMPCAE DYLSVVLNQL CVLHEKTPVS DRVTKCCTES LVNRRPCFSA LEVDETYVPK EFNAETFTFH ADICTLSEKE RQIKKQTALV ELVKHKPKAT KEQLKAVMDD FAAFVEKCCK ADDKETCFAE EGKKLVAASQ AALGLGGGGS GGGGSGGGGS AREGDHCPLG PGRCCRLHTV RASLEDLGWA DWVLSPREVQ VTMCIGACPS QFRAANMHAQ IKTSLHRLKP DTVPAPCCVP ASYNPMVLIQ KTDTGVSLQT YDDLLAKDCH CI(配列番号334)。
リンカー
本発明の方法において使用されるGDF15融合タンパク質(例えば、血清アルブミンGDF15融合タンパク質)に関して、異種タンパク質/ペプチド、例えば、SAおよびGDF15部分は、連続ポリペプチド鎖中で互いに直接的に、または好ましくは、適したリンカーを介して互いに間接的に結合させ得る。リンカーは、好ましくは、ペプチドリンカーである。ペプチドリンカーは、融合ポリペプチドにおいて一般的に使用され、リンカーを選択または設計する方法は周知である。(例えば、Chen X et al. Adv. Drug Deliv. Rev. 65(10):135701369 (2013)およびWriggers W et al., Biopolymers 80:736-746 (2005)を参照のこと)。
ペプチドリンカーは、一般に、i)可動性リンカー、ii)ヘリックス形成性リンカーおよびiii)切断可能リンカーとして分類され、各種類の例は、当技術分野で公知である。可動性リンカーが、本明細書において記載される融合ポリペプチド中に含まれることが好ましい。可動性リンカーは、グリシンおよびアラニンなどの立体障害のない大部分のアミノ酸を含有し得る。親水性アミノ酸Serもまた、可動性リンカー中に従来使用されている。可動性リンカーの例として、ポリグリシン(例えば、(Gly)(配列番号335)および(Gly))(配列番号336)、ポリアラニンポリ(Gly−Ala)およびポリ(Gly−Ser)(例えば、(Gly−Serまたは(Ser−Gly、(式中、各nは、1以上の独立した整数である))が挙げられる。
ペプチドリンカーは、適した長さのものであり得る。ペプチドリンカー配列は、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75またはそれを超えるアミノ酸残基長であり得る。例えば、ペプチドリンカーは、約5〜約50アミノ酸長、約10〜約40アミノ酸長、約15〜約30アミノ酸長または約15〜約20アミノ酸長であり得る。ペプチドリンカー長の変動は、活性を保持または増強し、活性研究において優れた有効性を引き起こし得る。ペプチドリンカー配列は、天然に存在する、または天然に存在しないアミノ酸から構成され得る。
いくつかの態様では、アミノ酸グリシンおよびセリンは、リンカー配列内にアミノ酸を含む。ある特定の態様では、リンカー領域は、グリシンリピート(GSG(式中、nは、1以上の正の整数(好ましくは、1〜約20)である)のセットを含む(配列番号305)。より詳しくは、リンカー配列は、GSGGG(配列番号306)であり得る。リンカー配列は、GSGG(配列番号307)であり得る。ある特定のその他の態様では、リンカー領域配向は、グリシンリピート(SerGlyのセット(式中、nは、1以上の正の整数(好ましくは、1〜約20)である)を含む(配列番号308)。
さらなる実施形態では、リンカーは、グリシン(G)およびセリン(S)をランダムに、または好ましくは、反復されたパターンで含有し得る。例えば、リンカーは、(GGGGS)(配列番号303)(式中、nは、1〜20、好ましくは1〜4の範囲の整数である)であり得る。特定の実施例では、nは、3であり、リンカーは、GGGGSGGGGSGGGGS(配列番号300)である。
その他の実施形態では、リンカーは、グリシン(G)、セリン(S)およびプロリン(P)をランダムに、または好ましくは、反復されたパターンで含有し得る。例えば、リンカーは、(GPPGS)(配列番号304)(式中、nは、1〜20、好ましくは、1〜4の範囲の整数である)であり得る。特定の実施例では、nは、1であり、リンカーは、GPPGS(配列番号309)である。
一般に、リンカーは、ヒトなどの患者に投与される場合に免疫原性ではない。したがって、リンカーは、低い免疫原性を有するか、または低い免疫原性を有すると考えられるように選択され得る。
本明細書において記載されるリンカーは、例示的なものであり、リンカーは、所望の場合、GluおよびLysなどのその他のアミノ酸を含み得る。ペプチドリンカーは、所望の場合、例えば、(GS)(配列番号310)、(GS)(配列番号311)、(GS)(配列番号312)および/または(GlySer)(配列番号313)の複数のリピートを含み得る。ある特定の態様では、ペプチドリンカーは、例えば、(SG)(配列番号314)、(SG)(配列番号315)、(SG)(配列番号316)または(SerGly)(配列番号317)の複数のリピートを含み得る。その他の態様では、ペプチドリンカーは、(GS)+(GS)+(GlySer)(配列番号311+配列番号310+配列番号313)などの反復するアミノ酸配列ユニットの組合せおよび複数のものを含み得る。その他の態様では、Serは、Alaと置き換えられ得る、例えば、(GA)(配列番号318)または(GA)(配列番号301)。さらにその他の態様では、リンカーは、モチーフ(EAAAK)(式中、nは、1以上の正の整数、好ましくは、1〜約20である)(配列番号319)を含む。ある特定の態様では、ペプチドリンカーはまた、切断可能なリンカーを含み得る。
特定の実施形態では、本発明の方法において使用されるGDF15融合物またはコンジュゲートは、異種タンパク質/ペプチド(例えば、HSAまたはFc)に連結されたGDF15部分(例えば、配列番号5に対して少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含むGDF15ポリペプチド(polyptide))またはリンカーを有するコンジュゲート部分を含み、リンカーは、アミノ酸配列GGSSEAAEAAEAAEAAEAAEAAE(配列番号337)を有する。配列番号4〜13および24〜38など、リンカーのさらなる限定されない例は、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2015/197446号パンフレットに記載されている。
本発明の方法において使用されるGDF15コンジュゲート(例えば、GDF15 FAコンジュゲート)に関して、GDF15部分およびコンジュゲート部分、例えば、脂肪酸部分は、以下のようにリンカーによって接続され得る:
リンカーは、GDF15部分とコンジュゲート部分、例えば、脂肪酸部分を分ける。特定の実施形態では、それが主にスペーサーとして働くので、その化学構造は重大ではない。
具体的な実施形態では、リンカーは、2つの反応性基/官能基を含有し、その一方は、GDF15部分と反応でき、もう一方は、コンジュゲート部分、例えば、脂肪酸部分と反応できる化学部分である。リンカーの2つの反応性/官能基は、連結部分またはスペーサーを介して連結され、その構造は、リンカーのGDF15部分およびコンジュゲート部分、例えば、脂肪酸部分、例えば、式A1、A2またはA3の脂肪酸部分などへのカップリングを干渉しない限りは重大ではない。
リンカーは、ペプチド結合によって互いに連結されるアミノ酸で構成され得る。アミノ酸は、天然または非天然アミノ酸であり得る。本発明のいくつかの実施形態では、リンカーは、ペプチド結合によって連結される1〜20個のアミノ酸で構成されており、アミノ酸は、20種の天然に存在するアミノ酸から選択される。種々の実施形態では、1〜20個のアミノ酸は、アミノ酸グリシン、セリン、アラニン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、システイン、グルタミン酸およびリジン、またはリジンアミドなどのそのアミド誘導体から選択される。いくつかの実施形態では、リンカーは、大部分の、グリシンおよびアラニンなどの立体障害のないアミノ酸で構成されている。いくつかの実施形態では、リンカーは、ポリグリシン、ポリアラニン、グリシンおよびアラニンの組合せ(ポリ(Gly−Ala)など)またはグリシンおよびセリンの組合せ(ポリ(Gly−Ser)など)である。いくつかの実施形態では、リンカーは、大部分の、ヒスチジン、アラニン、メチオニン、グルタミン、アスパラギンおよびグリシンから選択されるアミノ酸で構成されている。いくつかの実施形態では、リンカーは、ポリヒスチジン部分を含有する。その他の実施形態では、リンカーは、グルタミン酸、グルタミン、リジンまたはリジンアミドまたはそれらの組合せを含有する。
いくつかの実施形態では、リンカーは、3以上の利用可能な反応性官能基を有し得、したがって、2以上の脂肪酸部分を連結する手段として働くことができる。例えば、グルタミン、グルタミン酸、セリンまたはリジンなどのアミノ酸は、脂肪酸部分を付加する点、つまり、アミノ酸の側鎖およびN末端またはC末端の官能基を提供し得る。
いくつかの実施形態では、リンカーは、非天然アミノ酸から選択される1〜20個のアミノ酸を含む。脂肪酸部分とのコンジュゲーションには、1〜10個のアミノ酸残基のリンカーが好ましいが、本発明は、任意の長さまたは組成のリンカーを考慮する。非天然アミノ酸リンカーの例として、次式:
Figure 0006946304
またはそのリピートユニットを有する8−アミノ−3,6−ジオキサオクタン酸がある。
本明細書において記載されるリンカーは、例示的であり、かなり長い、その他の残基を含むリンカーが、本発明によって考慮される。非ペプチドリンカーも本発明によって考慮される。
その他の実施形態では、リンカーは、1つもしくは複数のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、複素環式基、ポリエチレングリコールおよび/または1つもしくは複数の天然もしくは非天然アミノ酸またはそれらの組合せを含み、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ポリエチレングリコールおよび/または天然もしくは非天然アミノ酸の各々が、任意選択で組み合わされ、互いに連結されるか、またはGDF15部分に、および/または脂肪酸部分に、−C(O)O−、−OC(O)−、−NHC(O)−、−C(O)NH−、−O−、−NH−、−S−、−C(O)−、−OC(O)NH−、−NHC(O)−O−、=NH−O−、=NH−NH−もしくは=NH−N(アルキル)−から選択される化学基を介して連結される。
アルキルスペーサーを含有するリンカーとして、例えば、−NH−(CH−C(O)−または−S−(CH−C(O)−または−O−(CH−C(O)−、−NH−(CH−NH−、−O−C(O)−(CH)z−C(O)−O−、−C(O)−(CH−O−、−NHC(O)−(CH−C(O)−NH−などがあり、式中、zは、2〜20が使用され得る。これらのアルキルリンカーは、それだけには限らないが、低級アルキル(例えば、C〜C)、低級アシル、ハロゲン(例えば、Cl、Br)、CN、NHまたはフェニルを含む、任意の立体障害しない基によってさらに置換され得る。
リンカーはまた、ポリマー性のものであり得る。リンカーは、生体安定性または生物分解性であるポリマー鎖またはユニットを含み得る。リピート連結を有するポリマーは、結合の不安定さに応じて生理学的条件下で種々の程度の安定性を有し得る。ポリマーは、ポリカーボネート(−O−C(O)−O−)、ポリエステル(−C(O)−O−)、ポリウレタン(−NH−C(O)−O−)、ポリアミド(−C(O)−NH−)などの結合を含有し得る。これらの結合は、例として提供され、本発明のポリマー鎖またはリンカーにおいて使用可能な結合の種類を制限するものではない。適したポリマーとして、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアミノ酸、ジビニルエーテルマレイン酸無水物、N−(2−ヒドロキシプロピル)−メタクリリックアミド(methacrylicamide)、デキストラン、デキストラン誘導体、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチル化ポリオール、ヘパリン、ヘパリン断片、多糖、セルロースおよびセルロース誘導体、デンプンおよびデンプン誘導体、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体のコポリマー、ポリビニルエチルエーテルなどおよびそれらの混合物が挙げられる。ポリマーリンカーは、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)である。PEGリンカーは、直鎖である場合も分岐している場合もある。本発明におけるPEGリンカーの分子量は、任意の特定の大きさに制限されないが、ある特定の実施形態は、100から5000ダルトン、例えば、500から1500ダルトンの間の分子量を有する。
連結部分(またはスペーサー)は、ペプチドまたはポリペプチド/タンパク質のアミノ基(例えば、リジンのN末端または側鎖)と脂肪酸部分上の官能基/反応性基(例えば、脂肪酸部分のカルボン酸官能基)の間に架橋を形成する、両末端の適当な官能基−反応性基を含有する。あるいは、連結部分(またはスペーサー)は、ペプチドまたはポリペプチド/タンパク質の酸性カルボキシル基(例えば、C末端)と脂肪酸部分上の官能基/反応性基(例えば、式A1、A2およびA3の脂肪酸部分のカルボン酸官能基)の間に架橋を形成する、両末端の適当な官能基−反応性基を含有する。
リンカーは、種々の性質のいくつかの連結部分(またはスペーサー)を含み得る(例えば、アミノ酸、ヘテロシクリル部分、PEGおよび/またはアルキル部分の組合せ)。この場合には、各連結部分は、ペプチドまたはポリペプチド/タンパク質のアミノ基(例えば、リジンのN末端または側鎖)と、種々の性質の次の連結部分の間に架橋を形成する両末端の適当な官能基−反応性基を含有する、および/または種々の性質の前の連結部分と脂肪酸部分の間に架橋を形成する適当な官能基−反応性基を含有する。その他の例では、各連結部分は、ペプチドまたはポリペプチド/タンパク質の酸性カルボキシル基(例えば、C末端)と種々の性質の次の連結部分の間に架橋を形成する両末端の適当な官能基−反応性基を含有し、および/または種々の性質の前の連結部分と脂肪酸部分の間に架橋を形成する適当な官能基−反応性基を含有する。
さらに、連結部分は、3以上の末端官能基を有し得、したがって、2以上の脂肪酸部分に連結され得る。これらの多重官能基部分の例として、グルタミン酸、リジンまたはセリンがある。アミノ酸の側鎖はまた、別の脂肪酸部分を付加する点として働き得る。
修飾されたペプチドまたはポリペプチドおよび/またはペプチド−ポリペプチド部分構築物(すなわち、部分リンカーに付加されているペプチド/ポリペプチド)は、脂肪酸部分(または修飾された脂肪酸部分:すなわち、部分リンカーがすでに付加されている)上の利用可能な反応性官能基と反応して共有結合を形成可能な反応性基を含む。反応性基は、共有結合を形成可能な化学基である。反応性基は、コンジュゲーションの1つの部位に位置し、一般に、カルボキシ、ホスホリル、アシル基、エステルまたは混合無水物、マレイミド、N−ヒドロキシスクシンイミド、テトラジン、アルキン、イミデート(imidate)、ピリジン−2−イル−ジスルファニルであり得、それによって、コンジュゲーションのその他の部位のアミノ基、ヒドロキシル基、アルケン基、ヒドラジン基、ヒドロキシルアミン基、アジド基またはチオール基のような官能基と共有結合を形成可能である。
GDF15部分をリンカーに、および/またはリンカーを脂肪酸部分にコンジュゲートするため、および/または異なる性質の種々の連結部分を一緒にコンジュゲートするための特に興味深い反応性基は、N−ヒドロキシスクシンイミド、アルキン(より詳しくはシクロオクチン)である。
官能基として、1.マレイミド、トシルスルホンまたはピリジン−2−イルジスルファニルと反応するためのチオール基、2.カルボン酸または活性化カルボン酸に結合するための(例えば、N−ヒドロキシスクシンアミド化学反応によるアミド結合形成)アミノ基(例えば、アミノ酸のアミノ官能基)、ホスホリル基、アシル基または混合無水物、3.末端アルキンと、より詳しくは、シクロオクチンとヒュスゲン環化付加反応(より一般には、クリックケミストリーとして公知である)を起こすアジド、4.ヒドロキシルアミンまたはヒドラジンと反応して、それぞれ、オキシムまたはヒドラジンを形成するカルボニル基、5.アザ[4+2]付加においてテトラジンと反応するためのアルケン、より詳しくは、ひずみアルケンが挙げられる。リンカーおよび官能基/反応性基のいくつかの例が本明細書において記載されているが、本発明の方法は、任意の長さおよび組成のリンカーを考慮する。
GDF15融合ポリペプチド
具体的な態様では、本発明の処置の方法のために投与するのに有用なものとして本明細書において記載されるGDF15融合ポリペプチドは、GDF15部分および異種部分、および任意選択で、リンカーを含有し得る。特定の実施形態では、本発明の処置の方法のために投与するのに有用なものとして本明細書において記載されるGDF15融合ポリペプチドは、GDF15部分およびアルファ−1−アンチトリプシン(A1AT)またはその変異体である異種部分、および任意選択で、リンカーを含有し得る。例えば、GDF15−A1AT融合ポリペプチドは、参照によりその全文が本明細書に組み込まれるPCT国際公開第2016/102580号パンフレットに記載されている。
具体的な態様では、本発明の処置の方法のために投与するのに有用なものとして本明細書において記載されるGDF15融合ポリペプチドは、GDF15部分および血清アルブミン(SA)部分、および任意選択で、リンカーを含有し得る。一実施形態では、融合ポリペプチドは、SA部分がGDF15部分のN末端に位置する連続アミノ酸鎖である。SA部分のC末端は、GDF15部分のN末端に直接結合させ得る。好ましくは、SA部分のC末端は、GDF15部分のN末端にペプチドリンカーを介して間接的に結合させる。
SA部分およびGDF15部分は、任意の所望の種に由来し得る。例えば、融合タンパク質は、ヒト、マウス、ラット、イヌ、ネコ、ウマまたは任意のその他の所望の種に由来するSAおよびGDF15部分を含有し得る。SAおよびGDF15部分は、一般に、同じ種に由来するが、SA部分がある種に由来し、GDF15部分が別の種に由来する融合ペプチド(例えば、マウスSAおよびヒトGDF15)も、本開示内容に包含される。
いくつかの実施形態では、融合ポリペプチドは、マウス血清アルブミンまたはその機能的変異体および成熟ヒトGDF15ペプチドまたはその機能的変異体を含む。例えば、融合タンパク質は、配列番号9、10、12、13および18のいずれかのアミノ酸配列を有し得る。
好ましい実施形態では、SA部分は、HSAまたはその機能的変異体であり、GDF15部分は、成熟ヒトGDFペプチドまたはその機能的変異体である。存在する場合には、任意選択のリンカーは、好ましくは、可動性ペプチドリンカーである。特定の実施形態では、融合ポリペプチドは、
A)Cys34がSerで置き換えられており、Asn503がGlnで置き換えられている、HSA(25〜609)(配列番号4)およびHSA(25〜609)からなる群から選択されるSA部分ならびに
B)ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)、
ヒトGDF15(211〜308)(配列番号2のアミノ酸211〜308)、
Cys203がSerで置き換えられており(C203S)、Cys210が、Serと置き換えられている(C210S)、ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)、および
Cys273がSerで置き換えられている(C273S)、ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)
なる群から選択されるGDF15部分
を含む。
所望の場合、融合ポリペプチドは、SA部分のC末端をGDF15部分のN末端に連結するリンカーをさらに含み得る。好ましくは、リンカーは、(GGGGS)n(配列番号303)および(GPPGS)n(配列番号304)(式中、nは、1〜約20である)から選択される。好ましいリンカーとして、((GGGGS)n(配列番号303)および(GPPGS)n(配列番号304)(式中、nは、1、2、3または4である)が挙げられる。
より特定の実施形態では、融合ポリペプチドは、HSAまたはその機能的変異体、リンカーおよび成熟ヒトGDF15ポリペプチドまたはその機能的変異体を含み、配列番号11、18、19、15のいずれかに対して少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%または少なくとも約99%のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有する。
さらにより特定の実施形態では、融合ポリペプチドは、配列番号11、14、15、16、17、20、21および22のアミノ酸配列を有する。
所望の場合、融合ポリペプチドは、さらなるアミノ酸配列を含有し得る。例えば、融合ポリペプチドの検出および/または精製を促進するために、親和性タグが含まれ得る。
GDF15コンジュゲート
本発明の処置の方法において使用できるGDF15コンジュゲート、例えば、GDF15脂肪酸コンジュゲートの種々の実施形態は、本明細書において記載される。各実施形態において具体的に説明される特色を、さらなる実施形態を提供するために、その他の具体的に説明される特色と組み合わせてもよいということは認識されよう。
具体的な実施形態では、本明細書において提供される方法のためのGDF15コンジュゲートは、脂肪酸部分などの部分にコンジュゲートされ、任意選択で、リンカーを含むGDF15ポリペプチドまたはその機能的変異体を含む。本発明のいくつかの実施形態では、脂肪酸残基は、親油性残基である。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、生理学的pHで負電荷を有する。別の実施形態では、脂肪酸残基は、負電荷を有し得る基を含む。負電荷を有し得る1つの好ましい基として、カルボン酸基がある。
本発明の別の実施形態では、脂肪酸残基は、非共有結合によって、アルブミンまたはその他の血漿タンパク質に結合する。本発明のさらに別の実施形態では、脂肪酸残基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、ω−カルボン酸基、部分的または完全に水素付加されたシクロペンタノフェナントレン骨格を有する基から選択される。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、シバクロニル(cibacronyl)残基である。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、6〜40個の炭素原子、8〜26個の炭素原子または8〜20個の炭素原子を有する。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、R−C(O)−(式中、Rは、C4〜38直鎖もしくは分岐アルキルまたはC4〜38直鎖もしくは分岐アルケニルであり、前記アルキルおよびアルケニルは各々、任意選択で、−COH、ヒドロキシル、−SOH、ハロおよび−NHC(O)C(O)OHから選択される1つもしくは複数の置換基で置換されてもよい)を含む基から選択されるアシル基である。アシル基(R−C(O)−)は、対応するカルボン酸R−C(O)OHの、GDF15ポリペプチド上のアミノ基との反応に由来する。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、CH(CH−CO(式中、rは、4〜38の整数、好ましくは、4〜24の整数である)を含む群から選択される、より好ましくは、CH(CHCO−、CH(CH−CO−、CH(CH10−CO−、CH(CH12−CO−、CH(CH14−CO−、CH(CH16−CO−、CH(CH18−CO−、CH(CH20−COおよびCH(CH22−CO−を含む群から選択されるアシル基である。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、直鎖または分岐アルカンα,ωジカルボン酸のアシル基である。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、HOOC−(CHCO−(式中、sは、4〜38の整数、好ましくは、4〜24の整数である)を含む群から選択される、より好ましくは、HOOC(CH14−CO−、HOOC(CH16−CO−、HOOC(CH18−CO−、HOOC(CH20−CO−およびHOOC(CH22−CO−を含む群から選択されるアシル基である。
別の実施形態では、脂肪酸残基は、式CH−(CH−CO−NH−CH(CHCOH)−C(O)−(式中、xは、8〜24の整数である)の基である。
さらに別の実施形態では、脂肪酸残基は、
CH−(CH6〜24−COH;CF−(CF4〜9−CHCH−COH;CF−(CF4〜9−CHCH−O−CH−COH;COH−(CH6〜24−COH;SOH−(CH6〜24−COHからなる群から選択され、脂肪酸は、GDF15ポリペプチド上のアミノ基(リジンのN末端または側鎖)に、またはリンカー上のアミノ基にそのカルボキシル官能基のうちの1つを介して連結される。
脂肪酸の具体例として:
Figure 0006946304
があり、ここで、脂肪酸は、GDF15のN末端に、またはGDF15の側鎖上のアミノ基に、またはリンカー上のアミノ基にそのカルボキシル官能基のうちの1つを介して連結される。
特に興味深いことに、上記の脂肪酸と、GDF15の間のリンカーは、リジン、グルタミン酸、好ましくは1〜3の
Figure 0006946304
のリピートユニット、またはそれらの混合物を含む。
より好ましくは、リンカーは、1個または複数のグルタミン酸アミノ酸およびCOH−CH−O−CH−CH−O−CH−CH−NHの1つまたは複数のリピートユニットを含む。
1個または2個のグルタミン酸アミノ酸に連結される脂肪酸の例として、
Figure 0006946304
があり、ここで、キラル炭素原子は独立して、RまたはSのいずれかであり、脂肪酸−リンカー部分は、GDF15のN末端に、またはGDF15の側鎖上のアミノ基に、または別の連結部分上のアミノ基にグルタミン酸のカルボン酸官能基のうちの1つを介して連結される。
また、特に興味深いことに、リンカーは、1個または複数のリジンまたはリジンアミドアミノ酸ならびにCOH−CH−O−CH−CH−O−CH−CH−NHの1つまたは複数のリピートユニットを含む。
リジンまたは/およびリジンアミドアミノ酸に連結される脂肪酸部分(単数または複数)の例として、
Figure 0006946304
Figure 0006946304
があり、ここで、リジンの第1級アミノ基が、GDF15のC末端に、またはGDF15の側鎖上のカルボン酸官能基に、または別の連結部分上のカルボン酸官能基に付加されている。
上記の脂肪酸とともに使用されるべきリンカーの別の具体例として、4−スルファモイルブタン酸がある:
Figure 0006946304
上記リンカーに連結される脂肪酸の例として、以下:
Figure 0006946304
があり、ここで、脂肪酸−リンカー部分は、GDF15のN末端に、またはGDF15の側鎖上のアミノ基に、または別の連結部分上のアミノ基に、スルファモイルブタン酸部分上のカルボン酸官能基を介して連結される。
さらに、このような脂肪酸リンカー構築物は、好ましくは1〜4の以下:
Figure 0006946304
のリピートユニットをさらに含み得る。
脂肪酸−リンカー構築物のその他の例は、参照により組み込まれる米国特許出願公開第2013/0040884号明細書、Albumin-binding conjugates comprising fatty acid and PEG (Novo Nordisk)にさらに開示されている。
このような構築物は、GDF15のN末端に、カルボン酸官能基を介して連結されることが好ましい。
実施形態1において、本発明は、リンカーを介して脂肪酸部分に連結されたGDF15部分を含むコンジュゲートに関し、ここで、脂肪酸部分は、次式A1、A2またはA3:
Figure 0006946304
[Rは、COH、Hであり、
、RおよびRは互いに独立して、H、OH、COH、−CH=CHまたは−C≡CHであり、
Akは、分岐C〜C30アルキレンであり、
n、mおよびpは互いに独立して、6から30の間の整数である]またはそのアミド、エステルまたは医薬上許容される塩を有する。
実施形態1Aでは、本発明は、脂肪酸部分が式A1のものである実施形態1のコンジュゲートに関する。この実施形態の特定の態様では、コンジュゲートは、nおよびmが独立して、8〜20、好ましくは、10〜16である、式A1の脂肪酸部分を含む。この実施形態の別の態様では、本発明は、脂肪酸部分が、R2およびR3の少なくとも一方がCO2Hである式A1のものである、実施形態1または1Aのコンジュゲートに関する。
実施形態2では、本発明は、脂肪酸部分が、次式:
Figure 0006946304
[式中、Ak3、Ak4、Ak5、Ak6およびAk7は独立して、(C20)アルキレンであり、R5およびR6は独立して、(C8−20)アルキルである]から選択される、実施形態1または1Aのコンジュゲートに関する。
実施形態3では、本発明は、脂肪酸部分が、次式:
Figure 0006946304
から選択される、実施形態1、1Aまたは2のコンジュゲートに関する。
実施形態3Aでは、本発明は、脂肪酸部分が、次式:
Figure 0006946304
から選択される、実施形態1、1Aまたは2のコンジュゲートに関する。
実施形態3Bでは、本発明は、脂肪酸部分が、式A2またはA3のものである、実施形態1のコンジュゲートに関する。この実施形態の特定の態様では、コンジュゲートは、pが8〜20である式A2の脂肪酸部分またはAkがC8〜20アルキレンである式A3の脂肪酸部分を含む。
実施形態3Cでは、本発明は、脂肪酸部分が次式:
Figure 0006946304
[式中、Akは、C8〜20アルキレンである]から選択される実施形態1または3Bのコンジュゲートに関する。
実施形態4では、本発明は、リンカーが、1個または複数のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、複素環式基、ポリエチレングリコール、1個または複数の天然または非天然(unatural)アミノ酸またはそれらの組合せを含み、アルキル、アルケニル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、ポリエチレングリコールおよび/または天然もしくは非天然(unatural)アミノ酸の各々が、任意選択で組み合わされ、互いに連結されるか、またはGDF15部分に、および/もしくは脂肪酸部分に、−C(O)O−、−OC(O)−、−NHC(O)−、−C(O)NH−、−O−、−NH−、−S−、−C(O)−、−OC(O)NH−、−NHC(O)−O−、=NH−O−、=NH−NH−もしくは=NH−N(アルキル)−から選択される化学基を介して連結される、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれかのコンジュゲートに関する。
実施形態5では、本発明の処置の方法において使用できる脂肪酸コンジュゲートは、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれかのコンジュゲートに関し、リンカーは、式:
Figure 0006946304
[式中、yが0〜34である]の非分岐オリゴエチレングリコール部分を含む。
実施形態6では、本発明は、リンカーが、次式:
Figure 0006946304
から選択される複素環式部分を含む(またはさらに含む)、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれかのコンジュゲートに関する。
このようなヘテロシクリル含有リンカーは、例えば、より一般的に、クリックケミストリーとして公知であるアジド−アルキンヒュスゲン環化付加反応によって得られる。より詳しくは、上記で表されるヘテロシクリルの一部は、シクロアルキンのアジド含有部分との反応に起因する。
シクロアルキンは、市販の供給源から容易に入手可能であり、したがって、アジド官能基を含有する部分(例えば、末端アジド官能基を含有するリンカー)との環化付加によって官能基付与され得る。タンパク質標識における環状アルキンクリックケミストリーの使用の例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2009/0068738号明細書に記載されている。
ヒュスゲン環化付加反応において使用できるシクロアルキン(cycloakyne)物質の限定されない例として:
Figure 0006946304
がある。
実施形態6Aでは、本発明は、リンカーが、次式:
Figure 0006946304
[式中、rが、0〜2の整数であり、sが、0〜3の整数である]から選択されるヘテロシクリルを含む(またはさらに含む)脂肪酸コンジュゲートに関する。
このような複素環式リンカーは、アルケン、または好ましくは、シクロアルカンなどのひずみアルケンの、以下の部分:
Figure 0006946304
[式中、Rfは、例えば、−CHNH、−OH、−CH−COH、−S−CH−COH、−(O−CH4〜6−C(O)−OH−または
Figure 0006946304
である]とのアザ[4+2]環化付加(cycloadditon)によって得ることができる。
このようなテトラジン部分は、市販の供給源から容易に入手可能であり、アルケン含有部分、例えば、末端アルケン官能基を含有するリンカーと反応し得る。
実施形態6Bでは、本発明は、リンカーが、式:
Figure 0006946304
のヘテロシクリルを含む(またはさらに含む)、脂肪酸コンジュゲートに関する。
このような複素環式部分は、マレイミドを、チオール含有部分、例えば、末端チオール官能基を含有するリンカーなどと反応させることによって得ることができる。
容易に入手可能な、および/または商業的に入手可能なこれらの試薬は、対象のペプチドまたはポリペプチドに直接付加されている、または上記で記載されたリンカーを介して付加されている。アルキン、マレイミドまたはテトラジン反応性基は、脂肪酸部分上またはリンカー−脂肪酸構築物(例えば、PEG−脂肪酸構築物など)上に存在する官能基(それぞれ、アジド、チオールおよびアルケン)と反応される。
実施形態7では、本発明は、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれかのコンジュゲートに関し、リンカーは、ヒスチジン、メチオニン、アラニン、グルタミン、アスパラギンおよびグリシンから独立して選択される1個または複数のアミノ酸を含む、またはさらに含む。この実施形態の1つの特定の態様では、リンカーは、ヒスチジン、アラニンおよびメチオニンから選択される1〜6個のアミノ酸を含む。
実施形態8では、本発明は、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれか1つのコンジュゲートに関し、GDF15部分は、ヒト増殖分化因子15(GDF15)またはその関連タンパク質および相同体、変異体、断片およびその他の修飾された形態である。実施形態8Aでは、本発明は、先行するコンジュゲートの実施形態のいずれか1つのコンジュゲートに関し、GDF15部分は、ヒト増殖分化因子15(GDF15)変異体である。
実施形態8Bでは、本発明は、ヒトGDF15変異体が、成熟ポリペプチドの1個または複数のアミノ酸残基の、別の残基との置き換えによって得られる、実施形態8Aのコンジュゲートを考慮する。この実施形態の1つの特定の態様では、ヒトGDF15のN末端の最後の2個のアミノ酸残基(すなわち、アルギニン198およびアラニン197)は、アミノ酸配列XH−(式中、Hはヒスチジンであり、Xは、メチオニン、アラニン、グルタミン、アスパラギンおよびグリシンから選択されるアミノ酸である)と置き換えられている。この実施形態の好ましい態様では、hGDF15変異体は、MH(199〜308)hGDF15またはAH(199〜308)hGDF15である。
実施形態8Cでは、ヒトGDF15のN末端の最後の3個のアミノ酸残基(すなわち、アスパラギン199、アルギニン198およびアラニン197)は、アミノ酸配列XHX’−(式中、Hは、ヒスチジンであり、X’およびXは、メチオニン、アラニン、グルタミン、アスパラギンおよびグリシンから独立して選択されるアミノ酸である)と置き換えられている。この実施形態の別の態様では、ヒトGDF15のN末端の最後の3個のアミノ酸残基(すなわち、アスパラギン199、アルギニン198およびアラニン197)は、アミノ酸配列AHX’−(式中、Hは、ヒスチジンであり、X’は、メチオニン、アラニン、グルタミン、アスパラギンおよびグリシンから独立して選択されるアミノ酸である)と置き換えられている。この実施形態の好ましい態様では、修飾されたGDF15タンパク質は、MHA(200〜308)hGDF15またはAHA(200〜308)hGDF15である。
一実施形態では、本発明は、式R−CO2H(式中、Rは、C4〜38直鎖もしくは分岐アルキルまたはC4〜38直鎖もしくは分岐アルケニルであり、各前記アルキルおよびアルケニルは、任意選択で−COH、ヒドロキシル、−SOH、ハロおよび−NHC(O)C(O)OHから選択される1個または複数の置換基で置換されていてもよい)のものである脂肪酸を含むGDF15脂肪酸コンジュゲートを対象とするが、脂肪酸残基は、式A1、A2、A3の脂肪酸ではなく、脂肪酸はミリスチン酸ではない。
別の実施形態では、本発明は、実施形態7、8、8B、8Cのいずれか1つのGDF15脂肪酸コンジュゲートに関し、ここでGDF15脂肪酸コンジュゲートは、式A1、A2またはA3の脂肪酸を含まず、ミリスチン酸を含まない。
別の実施形態では、本発明は、実施形態1〜8のGDF15−脂肪酸コンジュゲートを対象としており、ここで、GDF15脂肪酸コンジュゲートは、
(i)配列番号41;
(ii)
MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)−hGDF15(197〜308))(配列番号321)、
(iii)MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)−M−hGDF15(197〜308))(配列番号322)、
(iv)MHHHHHHAHARDGCPLGEGRCCRLQSLRASLQDLGWANWVVAPRELDVRMCVGACPSQFRSANTHAQMQARLHGLNPDAAPAPCCVPASYEPVVLMHQDSDGRVSLTPFDDLVAKDCHCV(M−(his)−dGDF15)(配列番号323)、
(v)MHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MH−hGDF15(199〜308))(配列番号324)、
(vi)MHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHA−hGDF15(200〜308))(配列番号325)、および
(vii)AHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(AH−hGDF15(199〜308)(配列番号326)
のアミノ配列を含まない。
式A1、A2、A3の脂肪酸を含む脂肪酸GDF15コンジュゲートの例は、PCT国際公開第2015/200080号パンフレットに記載されている。
天然GDF15と比較して、GDF15変異体は、N末端でのタンパク質の選択的標識(すなわち、GDF15の好ましいN末端での脂肪酸のコンジュゲーション)を可能にする。ペプチドおよびタンパク質の選択的標識は、PCT国際公開第2015/200078号パンフレットにさらに詳細に記載されている。
核酸および宿主細胞
本発明はまた、融合ポリペプチドを生成するために使用できるベクターを含む、本発明の処置の方法のための投与のために有用なものとして、本明細書において記載される融合ポリペプチドをコードする核酸に関する。核酸は、単離される、および/または組換えである。ある特定の実施形態では、核酸は、HSAまたはその機能的変異体が、ヒト成熟GDF15またはその機能的変異体のN末端に位置する融合ポリペプチドをコードする。所望の場合、核酸は、HSAまたはその機能的変異体のC末端を、ヒト成熟GDF15またはその機能的変異体のN末端に結合するリンカー(例えば、可動性ペプチドリンカー)をさらにコードし得る。所望の場合、核酸はまた、融合ポリペプチドの細胞性プロセシングおよび分泌を指示するリーダーまたはシグナル、配列をコードし得る。
好ましい実施形態では、核酸は、SA部分がHSAまたはその機能的変異体であり、GDF15部分が成熟ヒトGDFペプチドまたはその機能的変異体である、融合ポリペプチドをコードする。存在する場合には、任意選択のリンカーは、好ましくは、可動性ペプチドリンカーである。特定の実施形態では、核酸は、A)Cys34がSerと置き換えられており、Asn503がGlnと置き換えられている、HSA(25〜609)(配列番号4)およびHSA(25〜609)からなる群から選択されるSA部分ならびに
B)ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)、
ヒトGDF15(211〜308)(配列番号2のアミノ酸211〜308)、
Cys203がSerと置き換えられており(C203S)、Cys210がSerと置き換えられている(C210S)、ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)、および
Cys273がSerと置き換えられている(C273S)、ヒトGDF15(197〜308)(配列番号5)
からなる群から選択されるGDF15部分と
を含む融合ポリペプチドをコードする。
所望の場合、コードされる融合ポリペプチドは、SA部分のC末端を、GDF15部分のN末端に連結するリンカーをさらに含み得る。好ましくは、リンカーは、(GGGGS)n(配列番号303)および(GPPGS)n(配列番号304)および(GPPGS)n(配列番号304)(式中、nは、1〜約20である)から選択される。好ましいリンカーとして、((GGGGS)n(配列番号303)および(GPPGS)n(配列番号304)(式中、nは、1、2、3または4である)が挙げられる。
宿主細胞における発現のために、当技術分野で公知である(例えば、Sambrook, J., Fritsh, E. F., and Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual 2nd, ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1989に記載されるような)標準クローニングおよび発現技術に従って、融合ポリペプチドをコードする核酸は、適したベクター中に存在し得、配列は、適した宿主への導入後に、コードされる融合ポリペプチドを生成するように発現され得る。本発明はまた、本発明の核酸配列を含むこのようなベクターに関する。
組換え発現ベクターは、原核細胞(例えば、大腸菌(E.coli))または真核細胞(例えば、昆虫細胞、酵母細胞または哺乳動物細胞)におけるGDF15融合ポリペプチドの発現のために設計され得る。代表的な宿主細胞として、多数の大腸菌(E.coli)株、CHO、CHO−K1およびHEK293などの哺乳動物細胞株、Sf9細胞などの昆虫細胞ならびにS.セレビシエ(S. cerevisiae)およびP.パストリス(P. pastoris)などの酵母細胞が挙げられる。あるいは、組換え発現ベクターは、例えば、T7プロモーター調節配列およびT7ポリメラーゼおよびin vitro翻訳系を使用してin vitroで転写および翻訳され得る。宿主細胞および細胞不含in vitro系における発現に適したベクターは、当技術分野で周知である。一般に、このようなベクターは、融合ポリペプチドをコードする配列に作動可能に連結されている1つまたは複数の発現制御エレメントを含有する。発現制御エレメントとして、例えば、プロモーター、エンハンサー、スプライス部位、ポリアデニル化シグナルなどが挙げられる。通常、プロモーターは、上流に位置し、融合ポリペプチドをコードする核酸配列と作動可能に連結されている。ベクターは、適したプロモーター、エンハンサーおよびその他の発現制御エレメントを含み得る、または伴い得る。このようなエレメントの例として、強力な発現プロモーター(例えば、ヒトCMV IEプロモーター/エンハンサー、RSVプロモーター、SV40プロモーター、SL3−3プロモーター、MMTVプロモーターまたはHIV LTRプロモーター、EF1アルファプロモーター、CAGプロモーター)および有効なポリ(A)終結配列が挙げられる。クローニングおよび増幅を促進するためにベクター中に存在し得るさらなるエレメントとして、例えば、大腸菌(E.coli)におけるプラスミド生成物の複製起点、選択マーカーとしての抗生物質耐性遺伝子および/または好都合なクローニング部位(例えば、ポリリンカー)が挙げられる。
本開示の別の態様では、本明細書において開示される核酸およびベクターを含む宿主細胞が提供される。種々の実施形態では、ベクターまたは核酸は、宿主細胞ゲノム中に組み込まれ、その他の実施形態では、ベクターまたは核酸は、染色体外である。所望の場合、宿主細胞は、単離され得る。
このような核酸、ベクターまたはそのいずれかもしくは両方の組合せを含む、酵母、細菌(例えば、大腸菌(E.coli))および哺乳動物細胞(例えば、不死化哺乳動物細胞)などの組換え細胞が提供される。種々の実施形態では、ヒト血清アルブミンまたはその機能的変異体およびヒトGDF15タンパク質またはその機能的変異体を含む融合ポリペプチドの発現のための配列コーディングを含む、プラスミド、コスミド、ファージミドまたは直鎖発現エレメントなどの組み込まれていない核酸を含む細胞が提供される。
本明細書において提供されるGDF15融合ポリペプチドをコードする核酸配列を含むベクターを、形質転換、トランスフェクションまたは形質導入によってなど、任意の適した方法を使用して宿主細胞中に導入できる。適した方法は、当技術分野で周知である。一例では、ヒト血清アルブミンまたはその機能的変異体およびヒトGDF15タンパク質またはその機能的変異体を含む融合ポリペプチドをコードする核酸を、ウイルスベクターによって、宿主細胞または宿主動物中に配置する、および/または送達できる。この能力において任意の適したウイルスベクターを使用できる。
本発明はまた、本明細書において記載される融合ポリペプチドを生成するための方法であって、本発明の組換え核酸を含む組換え宿主細胞を組換え核酸の発現に適した条件下で維持し、それによって、組換え核酸が発現され、融合ポリペプチドが生成されることを含む方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、融合ポリペプチドを単離することをさらに含む。
治療的方法および医薬組成物
本発明は、それを必要とする対象において非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を処置するための方法に関し、前記方法は、それを必要とする対象に、有効量の、例えば、本明細書において記載されるようなGDF15ポリペプチド、GDF15変異体、GDF15融合ポリペプチドまたはGDF15FAコンジュゲート(通常、医薬組成物の形態の)を投与することを含む。
非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)は、米国では、3〜5人に1人の成人および10人に1人の小児に影響を及ぼす障害であり、アルコールをほとんど飲まないまたは全く飲まない人の肝臓において過剰の脂肪の蓄積がある状態を指す。NAFLDの最も一般的な形態は、脂肪が、肝臓細胞に蓄積し、正常ではないが、脂肪肝自体は、おそらく肝臓に傷害を与えない脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))と呼ばれる非重篤状態である。NAFLDは、ほとんどの場合、食後グルコースに対する不耐容性を伴うまたは伴わない空腹時血糖値(FPG)の上昇、過体重または肥満であること、コレステロールおよびトリグリセリド(TG)などの高い血中脂質および低い高密度リポタンパク質コレステロール(HDL−C)レベルならびに高血圧を特徴とするメタボリックシンドロームと呼ばれるリスク因子の集まりを有する個体において現れるが、すべての患者がメタボリックシンドロームの徴候を有するわけではない。肥満症は、NAFLDの最も一般的な原因であると考えられており、一部の専門家は、肥満の成人の約3分の2および肥満の小児の2分の1が、脂肪肝(fatty liver)を有し得ると推定している。NAFLDを有する個体の大部分は、症状および通常の身体診察を全く有さず(肝臓が、わずかに肥大している場合はあるが)、小児は、腹痛および疲労などの症状を呈することもあり、斑状の暗い皮膚変色(黒色表皮腫)を示すこともある。NAFLDの診断は、通常、まず、日常的な試験の際にその肝臓血液試験において軽度の上昇を有するとわかった、過体重または肥満の人において疑われるが、NAFLDは、通常の肝臓血液試験を用いて示され得るが、腹部超音波またはCTスキャンなどの画像法調査で偶発的に検出され得る。画像法研究、最も一般的には、肝臓超音波または磁気共鳴画像法(MRI)および他の原因の排除によって確認される。
NAFLDを有する一部の人は、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)と呼ばれる、より重篤な状態を発生し得る:成人米国人の約2〜5パーセントおよび肥満である人の最大20パーセントは、NASHを患い得る。NASHでは、肝臓の脂肪蓄積は、炎症および種々の程度の瘢痕を伴う。NASHは、末期肝臓疾患、硬変および肝細胞癌へ進行する実質的なリスクを有する潜在的に重篤な状態である。硬変を発症し、肝不全のリスクにある一部の患者は、最終的に肝臓移植を必要とすることもある。
NAFLDは、NAFLD活性スコア(NAS)、脂肪肝(steatosis)(0〜3)、小葉炎症(0〜2)および肝細胞バルーニング(0〜2)の肝臓生検の組織病理学スコアの合計によってNASHから区別することができる。<3のNASは、NAFLDに相当し、3〜4は、境界型NASHに相当し、>5は、NASHに相当する。生検はまた、線維症(0〜4)についてもスコア化される。
非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)は、肝臓における良性脂質蓄積(脂肪肝(steatosis))から炎症と組み合わさった脂肪肝(steatosis)の範囲の状態である。後者は、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)と呼ばれる。NASHは、メタボリックシンドロームの肝臓成分と見なされる。米国からの推定は、すべての成人の5.7%〜17%がNASHを有し、米国人の17%〜33%が、NAFLDを有するということである[1、2]。肥満症およびインスリン抵抗性は、先進国において蔓延しているので、NAFLDおよびNASH両方の有病率は、増大しており、したがって、主要な健康被害であると考えられる[3]。脂肪肝(steatosis)単独は、肝臓自体については比較的良性の状態と考えられ、可逆的な状態でもある。しかし、NASHへの移行は、線維症、硬変および肝臓がんなどの肝臓へのさらなる傷害のためのステージを設定するので、病理発生における重要なステップに相当する。脂肪肝(steatosis)につながる機序は、十分に説明されているが、NASHへの進行の際に肝臓炎症を引き起こす実際の危険因子については、ほとんど知られていない。結果的に、治療選択肢が不十分である。
NASHは、末期肝臓疾患の主因であり、NAFLDは、さらにより大きな程度にNASHは、インスリン抵抗性(糖尿病前症)および2型糖尿病(T2DM)および腹部肥満症を含むメタボリックシンドロームの状態と密接に関連する。T2DMは、NAFLDにおける予後不良の最も卓越した予測因子であったが、肝臓酵素の上昇は、信頼性がないと考えられている。NASHは、長年にわたるT2DMの存在下で、かなりより頻繁に発症し、特発性硬変を有する患者の大部分は、肥満および/または糖尿病である。研究は、T2DMおよびNAFLDを有する患者の60パーセントが、生検によって証明されたNASHを有することおよび糖尿病および高血圧症を有する人の75パーセントにおいて、いずれかの状態を有さない場合のわずか7パーセントと比較して、進行した肝線維症が存在することを実証した。Haukeland, 「Abnormal glucose tolerance is a predictor of nonalcoholic steatohepatitis and fibrosis in patients with non-alcoholic fatty liver disease」, Scand J. Gastroenterol., 40, 1469-1477 (2005)では、耐糖能障害(IGT)およびT2DMは、重症NAFLDおよびNASHの唯一の独立リスク因子であり、オッズ比はおよそ4倍に増大することが報告された。「Clinical and histological spectrum of nonalcoholic fatty liver disease associated with normal ALT levels」, Hepatology, 37, 1286-1292 (2003)では、NAFLDを有する患者においてNASHを診断するには肝臓トランスアミナーゼの上昇に関して適中率が不足していることを実証し、T2DMが、進行した線維症のリスクの増大と独立して関連する唯一の因子であるとわかった研究が報告された。
したがって、NASHは、線維症を伴うことが頻繁にあるT2DMの見落とされる合併症であり、患者のおよそ10パーセントにおいて硬変をもたらし、T2DMおよびNASHを有する患者において肝細胞癌のリスクも増大される。NAFLDおよびNASHを有する患者は、通常、混合脂質代謝異常および大部分は低密度粒子からなるアテローム生成的低密度リポタンパク質(LDL)表現型を含む上記のその他の代謝撹乱を示す。メタボリックシンドロームおよびNAFLD/NASHの両方は、高感受性C反応性タンパク質(hsCRP)およびその他の炎症性サイトカインの上昇によって測定されるような心血管炎症の増大を特徴とする。
「非アルコール性脂肪性肝炎」またはNASHは、アルコール性肝臓疾患と似ているが、アルコールをほとんど飲まないまたは全く飲まない人において生じる一般的な肝臓疾患である。NASHにおける主要な特色は、炎症および傷害に加え、肝臓における脂肪である。NASHは、肝臓が、持続的に傷害を受け、瘢痕が残り、もはや、適切に働くことができない硬変につながり得る。NASHは、米国集団の2〜5パーセントに影響を及ぼす。現在、NASHのための特定の療法は存在しない。さらなる10〜20パーセントの米国人は、肝臓に脂肪を有するが、実質的な炎症または肝臓傷害、「非アルコール性脂肪肝疾患」(NAFLD)と呼ばれる状態は有さない。肝臓に脂肪を有することは正常ではないが、それ自体は、おそらくは、害または持続性の傷害をほとんど引き起こさない。血液試験結果または肝臓のスキャンに基づいて脂肪が疑われる場合には、この問題は、NAFLDと呼ばれる。この症例において肝臓生検が実施される場合には、一部の人がNASHを有し、その他の人は、NAFLDを有することを示すであろう。
NASHは、通常、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)またはアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)などの日常的な血液検査パネル中に含まれる肝臓試験の上昇を有するとわかっている人においてまず疑われる。さらなる評価が、肝臓疾患の見かけの理由(薬物療法、ウイルス性肝炎またはアルコールの過剰の使用など)を示さない場合には、および肝臓のx腺または画像処理研究が脂肪を示す場合には、NASHが疑われる。NASHは、肝臓生検によって診断され、NAFLDから分けられる。肝臓生検のために、肝臓の小片を採取するために皮膚を通してニードルを挿入する。顕微鏡を用いる組織の検査が、肝臓細胞の炎症および傷害とともに脂肪を示す場合に、NASHが診断される。組織が、炎症および傷害を伴わずに脂肪を示す場合には、NAFLDが診断される。生検から得られる重要な情報は、肝臓において瘢痕組織が発達しているか否かである。
NASHは、ゆっくりと悪化し、肝臓において瘢痕または線維症を現れさせ、蓄積させ得る。線維症が悪化するにつれて、硬変が発生し、肝臓は、重症に瘢痕化し、硬化し、正常に機能できなくなる。ひとたび重篤瘢痕または硬変が存在すると、2、3の処置しか進行を停止できない。硬変を有する人は、体液貯留、筋肉消耗、腸からの出血および肝不全を起こす。肝臓移植は、肝不全を伴う進行した硬変の唯一の処置であり、NASHを有する人では移植がますます実施される。例えば、NASHは、米国では、C型肝炎およびアルコール性肝臓疾患の後ろに、硬変の主原因の1つにランクされる。
NAFLDまたはNASHを予防または処置するための現在承認されている薬物はない。NAFLD/NASHでは、いくつかの薬理学的介入が試みられてきたが、全体的に限定的な利益しか有さなかった。抗酸化物質は、脂質過酸化を停止し、細胞保護物質は、リン脂質膜を安定化し得るが、これらの物質の試みは不成功であるか、または中程度の利益しか有さず、これまでのところ、中でも、ウルソデオキシコール酸、ビタミンE(a−トコフェロール)およびCならびにペントキシフィリンが挙げられる。オルリスタットなどの体重減少剤は、体重減少を達成するために食事および運動の使用だけと比較して有意な利益を有さない(「体重減少単独」)。NAFLD/NASHにおけるほとんどの体重減少研究は、短期間の、成功は限定的なパイロット研究であり、壊死性炎症または線維症における中程度の改善しか報告していない。ピオグリタゾン、チアゾリンジンジオンペルオキシソーム増殖因子活性化受容体ガンマ(PPARガンマ)アゴニストおよびインスリン増感剤に対して、体重減少単独の無作為化二重盲検プラセボ対照6ヶ月試験(Belfort,「A placebo-controlled trial of pioglitazone in subjects with nonalcoholic steatohepatitis」, N. Engl. J. Med., 355, 2297-2307 (2006))は、体重減少単独の改善を全く実証できなかったが、ピオグリタゾンを用いる処置は、NASHおよびIGTまたはT2DMを有する患者において、血糖コントロール、インスリン感受性、全身炎症の指標(hsCRP、腫瘍壊死因子−aおよびトランスフォーミング増殖因子−ベータを含む)および肝臓組織学を改善した。ピオグリタゾンを用いる処置はまた、脂肪性、肝臓性および筋肉IRを軽快させ、壊死性炎症においておよそ50パーセントの減少(p<0.002)および線維症において37パーセントの低減(p=0.08)を伴った。12ヶ月の期間のピオグリタゾンを用いる別の対照試験において肝細胞損傷および線維症の改善が最近報告されている。
対照的に、NASHにおける糖尿病処置のために承認されたロシグリタゾン、その他のチアゾリンジンジオンを用いる最初の無作為化臨床研究は、IR、血漿アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)レベルおよび脂肪肝(steatosis)の低減を実証したが、ロシグリタゾン処置は、壊死、炎症または線維症に対して有意な効果を有さなかった。2年の、この試験のオープンラベルフォローアップの予備的な報告も期待外れなものであり、ロシグリタゾン処置から有意な利益がなかった。したがって、NASHにおいて最も頑強な有効性を有する薬理学的物質は、ピオグリタゾンである。残念ながら、ピオグリタゾンはまた、女性および男性の両方において体重増加、浮腫、うっ血性心不全および骨粗鬆症骨折の大幅に増大したリスクも伴う。
通常、医薬組成物の形態の融合ポリペプチドの有効量を、それを必要とする対象に投与する。融合ポリペプチドを、単回用量または複数回用量で投与でき、投与される量および投薬計画は、選択される特定の融合タンパク質、対象の状態の重症度およびその他の因子に応じて変わる。通常の技術を有する臨床医は、いくつかのその他の因子、例えば、個体の年齢、感受性、耐性および全体的なウェルビーイングに基づいて、適当な投薬および投与計画を決定できる。
投与は、非経口的に(例えば、静脈内、皮下、腹腔内、筋肉内、くも膜下腔内注射または注入)、経口的に、局所的に、鼻腔内にまたは吸入によってなどの適した方法を使用して任意の適した経路によって実施できる。非経口(Parental)投与が一般に好ましい。皮下投与が好ましい。
本発明のGDF15コンジュゲートまたはGDF15融合ポリペプチドは、それを必要とする対象に、単独でまたは1つもしくは複数のその他の薬剤とともに投与できる。融合ポリペプチドが、別の薬剤とともに投与される場合には、薬剤は、薬剤の治療効果の重なりを提供するように同時にまたは逐次投与できる。融合ポリペプチドと組み合わせて投与できるその他の薬剤の例として、以下が挙げられる:
1.インスリン、インスリン誘導体およびミメティクスなどの抗糖尿病剤;スルホニル尿素(例えば、クロルプロパミド、トラザミド、アセトヘキサミド、トルブタミド、グリブリド、グリメピリド、グリピジド)などのインスリン分泌促進薬剤;グリブリドおよびアマリール;メグリチニド、例えば、ナテグリニドおよびレパグリニドなどのインスリン分泌性スルホニル尿素受容体リガンド;末梢組織においてインスリン作用を増強し(例えば、インスリン感作によって)、したがって、グルコース利用を促す、チアゾリジンジオン(例えば、ロシグリタゾン(アバンディア(AVANDIA))、トログリタゾン(レズリン(REZULIN))、ピオグリタゾン(アクトス(ACTOS))、バラグリタゾン、リボグリタゾン、ネトグリタゾン(netoglitazone)、トログリタゾン、エングリタゾン、シグリタゾン、アダグリタゾン(adaglitazone)、ダルグリタゾン;PTP−112などのタンパク質チロシンホスファターゼ−1B(PTP−1B)阻害剤;トルセトラピブなどのコレステリルエステル転送タンパク質(CETP)、SB−517955、SB−4195052、SB−216763、NN−57−05441およびNN−57−05445などのGSK3(グリコーゲンシンターゼキナーゼ−3)阻害剤;GW−0791およびAGN−194204などのRXRリガンド;T−1095などのナトリウム依存性グルコース共輸送体阻害剤;BAY R3401などのグリコーゲンホスホリラーゼA阻害剤;メトホルミンなどのビグアナイドおよびグルコース利用を促し、肝臓グルコース産生を低減し、および/または腸のグルコース排出を減少することによって作用するその他の薬剤;アカルボースおよびミギイトイ(migiitoi)などのアルファ−グルコシダーゼ阻害剤ならびに炭水化物消化、結果として、腸からの吸収を減速し、食後高血糖症を低減するその他の薬剤;GLP−1(グルカゴン様ペプチド−1)、エキセディン−4およびGLP−1ミメティクスなどのGLP−1類似体;ならびにビルダグリプチンなどのDPPIV(ジペプチジルペプチダーゼIV)阻害剤、
2.3−ヒドロキシ−3−メチル−グルタリル補酵素A(HMG−CoA)レダクターゼ阻害剤、例えば、ロバスタチン、ピタバスタチン、シンバスタチン、プラバスタチン、セリバスタチン、メバスタチン、ベロスタチン(velostatin)、フルバスタチン、ダルバスタチン、アトルバスタチン、ロスバスタチンおよびリバスタチン(rivastatin)などの脂質低下剤;スクアレンシンターゼ阻害剤;FXR(ファルネソイドX受容体)およびLXR(肝臓X受容体)リガンド;コレスチラミンおよびコレセベラムなどの胆汁酸捕捉剤(sequenstrants);フィブラート;ニコチン酸およびアスピリン、
3.オルリスタット、リモナバン、フェンテルミン、トピラメート、キネクサおよびロカセリン(locaserin)などの抗肥満剤、
4.降圧剤、例えば、エタクリン酸、フロセミドおよびトルセミドなどのループ利尿薬;ベナゼプリル、カプトプリル、エナラプリル、ホシノプリル、リシノプリル、モエキシプリル、ペリンドプリル(perinodopril)、キナプリル、ラミプリルおよびトランドラプリルなどのアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害剤;ジゴキシンなどのNa−K−ATPアーゼ膜ポンプの阻害剤;サクビトリルなどの中性エンドペプチダーゼ(NEP)阻害剤;オマパトリラト、サンパトリラット(sampatrilat)およびファシドトリルなどのACE/NEP阻害剤;カンデサルタン、エプロサルタン、イルベサルタン、ロサルタン、テルミサルタンおよびバルサルタンなどのアンジオテンシンIIアンタゴニスト、特に、バルサルタン;サクビトリルおよびバルサルタン(すなわち、エントレスト(Entresto))などのNEP阻害剤およびアンジオテンシンIIアンタゴニストの組合せ;ジテキレン(ditekiren)、ザンキレン(zankiren)、テルラキレン(terlakiren)、アリスキレン、RO 66−1132およびRO−66−1168などのレニン阻害剤;アセブトロール、アテノロール、ベタキソロール、ビソプロロール、メトプロロール、ナドロール、プロプラノロール、ソタロールおよびチモロールなどのβ−アドレナリン受容体ブロッカー;ジゴキシン、ドブタミンおよびミルリノンなどの変力剤;アムロジピン、ベプリジル、ジルチアゼム、フェロジピン、ニカルジピン、ニモジピン、ニフェジピン、ニソルジピンおよびベラパミルなどのカルシウムチャネルブロッカー;アルドステロン受容体アンタゴニスト;ならびにアルドステロンシンターゼ阻害剤、
5.フェノフィブラート、ピオグリタゾン、ロシグリタゾン、テサグリタザル、BMS−298585、L−796449、国際公開第2004/103995号パンフレットにおいて具体的に記載される化合物、すなわち、実施例1〜35の化合物もしくは請求項21において具体的に列挙される化合物または国際公開第03/043985号パンフレットにおいて具体的に記載される化合物、すなわち、実施例1〜7の化合物もしくは請求項19において具体的に列挙される化合物、特に、(R)−1−{4−[5−メチル−2−(4−トリフルオロメチル−フェニル)−オキサゾール−4−イルメトキシ]−ベンゼンスルホニル}−2,3−ジヒドロ−1H−インドール−2−カルボキシリックまたはその塩などのペルオキシソーム増殖因子−アクチベーター受容体のアゴニスト、ならびに
6.Expert Opin Investig Drugs 2003, 12(4): 623-633、図1〜7に記載される特定の抗糖尿病化合物。
本発明はまた、本明細書において記載されるようなGDF15コンジュゲートまたはGDF15融合ポリペプチド(例えば、ヒト血清アルブミンまたはその機能的変異体およびヒトGDF15タンパク質またはその機能的変異体を含む融合ポリペプチドを含む)を含む医薬組成物に関する。このような医薬組成物は、治療上有効な量の融合ポリペプチドおよび医薬上または生理学上許容される担体を含み得る。担体は、一般に、意図される投与様式に適しているように選択され、例えば、組成物のpH、浸透圧、粘度、透明性、色、等張性、匂い、無菌性、安定性、溶解または放出の速度、吸着または浸透を改変する、維持するまたは保つための薬剤を含み得る。通常、これらの担体は、生理食塩水および/または緩衝媒体を含む、水性またはアルコール性/水溶液、エマルジョンまたは懸濁液を含む。
医薬組成物中に含めるのに適した薬剤として、それだけには限らないが、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、抗酸化剤(アスコルビン酸、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムなど)、バッファー(ホウ酸、重炭酸、Tris−HCl、クエン酸、リン酸またはその他の有機酸など)、増量剤(bulking agents)(マンニトールまたはグリシンなど)、キレート化剤(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)、増量剤(fillers)、単糖、二糖およびその他の炭水化物(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(遊離血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリンなど)、着色剤、矯味剤および希釈剤、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、塩形成性対イオン(ナトリウムなど)、保存料(塩化ベンズアルコニウム、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など)、溶媒(グリセリン、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコールなど)、糖アルコール(マンニトールまたはソルビトールなど)、沈殿防止剤、界面活性剤または湿潤剤(プルロニック、PEG、ソルビタンエステル、ポリソルベート20またはポリソルベート80などのポリソルベート、トリトン、トロメタミン、レシチン、コレステロールまたはチロキサパル(tyloxapal)など)、安定性増強剤(スクロースまたはソルビトールなど)、張力増強剤(塩化ナトリウムまたは塩化カリウムなどのアルカリ金属ハロゲン化物、またはマンニトール、ソルビトールなど)、送達ビヒクル、希釈剤、賦形剤および/または医薬的アジュバントが挙げられる。
非経口ビヒクルとして、塩化ナトリウム溶液、リンゲルのデキストロース、デキストロースおよび塩化ナトリウムならびに乳酸リンゲルが挙げられる。カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ゼラチンおよびアルギン酸などの適した生理学的に許容される増粘剤が含まれ得る。静脈内ビヒクルとして、リンゲルのデキストロースをベースとするものなどの、流体および栄養補充剤および電解質補充剤が挙げられる。いくつかの場合には、組成物の張力を調整するための薬剤、例えば、医薬組成物中に糖、マンニトール、ソルビトールなどのポリアルコールまたは塩化ナトリウムを含むことが好ましいであろう。例えば、多くの場合には、組成物が実質的に等張性であることが望ましい。保存料ならびに抗菌剤、抗酸化剤、キレート化剤および不活性ガスなどのその他の添加物も存在し得る。正確な処方は、投与経路に応じて変わる。医薬製剤のためのさらなる関連する原理、方法および成分は周知である(例えば、Allen, Loyd V. Ed, (2012) Remington's Pharmaceutical Sciences, 22th Editionを参照のこと)。
非経口投与が考慮される場合には、医薬組成物は、通常、滅菌、発熱物質不含、非経口的に許容される組成物の形態である。非経口注射のための特に適したビヒクルは、適切に保存された滅菌、等張性溶液である。医薬組成物は、凍結乾燥したケーキなどの凍結乾燥物の形態であり得る。
ある特定の実施形態では、医薬組成物は、皮下投与用である。ポリペプチド治療薬(例えば、抗体、融合タンパク質など)の皮下投与のための適した製剤成分および方法は、当技術分野で公知である。例えば、米国特許出願公開第2011/0044977号明細書および米国特許第8,465,739号明細書および米国特許第8,476,239号明細書を参照のこと。通常、皮下投与のための医薬組成物は、適した安定剤(例えば、メチオニンなどのアミノ酸および/またはスクロースなどの糖類)、緩衝剤および等張化剤を含有する。
定義
用語「アミノ酸ミメティック」は、本明細書において、アミノ酸の一般的な化学構造とは異なる構造を有するが、天然に存在するアミノ酸と同様の方式で機能する化学物質を指す。
「保存的」アミノ酸置き換えまたは置換とは、あるアミノ酸を、同様の大きさ、形状および/または化学的特徴を有する側鎖を有する別のものと置き換えることを指す。保存的アミノ酸置き換えの例として、あるアミノ酸を、以下の群内の別のアミノ酸と置き換えることが挙げられる:1)アラニン(A)、グリシン(G);2)アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E);3)アスパラギン(N)、グルタミン(Q);4)アルギニン(R)、リジン(K);5)イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)、バリン(V);6)フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W);7)セリン(S)、トレオニン(T);および8)システイン(C)、メチオニン(M)。
用語アルキルとは、1〜50個の炭素原子を含む、完全飽和分岐または非分岐(または直鎖または線形)炭化水素部分を指す。好ましくは、アルキルは、5〜20個の炭素原子、より好ましくは、10〜15個の炭素原子を含む。例えば、C10〜15アルキルとは、10〜15個の炭素を含むアルキル鎖を指す。用語「アルキレン」とは、上記で定義されたような二価アルキルを指す。
用語「アルケニル」とは、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する分岐または非分岐炭化水素を指す。例えば、用語「C2〜38−アルケニル」とは、2〜38個の炭素原子を有し、少なくとも1つの炭素−炭素三重を含む炭化水素を指す。
用語シクロアルキルとは、3〜12個の炭素原子、好ましくは、3〜8個または3〜7個の炭素原子の、飽和または不飽和であるが、非芳香族単環式、二環式または三環式炭化水素基を指す。二環式および三環式シクロアルキル系について、すべての環は、非芳香族である。例えば、シクロアルキルは、シクロアルケニルおよびシクロアルキニルを包含する。用語「シクロアルケニル」とは、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する、3〜12個の炭素原子の二環式または三環式炭化水素基を指す。用語「シクロアルキニル」は、少なくとも1つの炭素−炭素三重結合を有する、3〜12個の炭素原子の二環式または三環式炭化水素基を指す。
用語ヘテロアリールは、炭素原子および1〜5個のヘテロ原子から選択される5〜10の環員を含有する単環式または二環式ヘテロアリールを含み、各ヘテロ原子は独立して、O、NまたはSから選択され、SおよびNは、種々の酸化状態に酸化され得る。二環式ヘテロアリール系について、系は、完全に芳香族である(すなわち、すべての環が芳香族である)。
用語ヘテロシクリルは、O、SおよびNから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含有し、NおよびSがまた、任意選択で、種々の酸化状態に酸化され得る、飽和または不飽和非芳香族(部分不飽和であるが、非芳香族)単環式、二環式または三環式系を指す。一実施形態では、ヘテロシクリル部分は、5〜7個の環原子を含有し、O、SまたはNから選択されるさらなるヘテロ原子を任意選択で含有する飽和単環式環に相当する。複素環式環は、アルキル、ハロ、オキソ、アルコキシ、ハロアルキル、ハロアルコキシで置換され得る。その他の実施形態では、ヘテロシクリルは、二環式または三環式である。多環式系について、いくつかの環は、芳香族であり、飽和または部分飽和環(単数または複数)に縮合され得る。全体に縮合された系は、完全芳香族ではない。例えば、複素環式環系は、飽和または部分飽和シクロアルキル環系と縮合された芳香族ヘテロアリール環であり得る。
用語アリールとは、環部分中に6〜10個の炭素原子を有する単環式または二環式芳香族炭化水素基を指す。アリールの代表例として、フェニルまたはナフチルがある。
用語「有効量」は、投与の条件下で所望の治療効果を達成するのに十分な量、例えば、空腹時血糖値(FPG)を低下させ、体重を減少させ、コレステロールおよびトリグリセリド(TG)などの血中脂質を低減させ、肝臓酵素を低減させ、高密度リポタンパク質コレステロール(HDL−C)レベルを上げ、血圧を低下させるのに十分な量を指す。例えば、NASHまたはNAFLDを呈している、患っている、または患う傾向がある患者に投与される「治療上有効な量」のGDF15治療剤は、病理学的症状、疾患進行、前述の障害に屈することに対する抵抗性と関連する、またはそれを誘導する生理学的状態の改善を引き起こすような量である。
「機能的変異体」および「生物学的に活性な変異体」とは、配列置き換え、欠失または付加(例えば、HSAまたはIgFc融合ポリペプチド)、および/または非ポリペプチド部分(例えば、PEG、脂肪酸)の付加によって参照ポリペプチド(例えば、HSA、ヒトIgFc、ヒト野生型成熟GDF15ペプチド)とは異なっているが、参照ポリペプチドの所望の機能活性を保持するアミノ酸配列を含有するポリペプチドを指す。機能的変異体のアミノ酸配列は、参照ポリペプチドに対して1つまたは複数のアミノ酸置き換え、付加または欠失を含み得、所望の活性を保持する参照ポリペプチドの断片を含む。
例えば、SA(例えば、HSA)の機能的変異体は、参照GDF15(例えば、ヒトGDF15)ポリペプチドの活性(例えば、体重減少、食欲抑制、インスリン放出、インスリン感受性および/または脂肪量減少)活性を保持しながら、GDF15の半減期と比較して本明細書において記載される融合ポリペプチドの血清半減期を延ばす。理想的には生物学的に活性なポリペプチドは、その野生型タンパク質対応物(参照アミノ酸配列を含有するタンパク質)に対して同様のまたは増強された生物学的特性を有するが、その野生型版に対して幾分か減少したレベルの活性を有するポリペプチド変異体は、それにもかかわらず、機能的または生物学的に活性なポリペプチド変異体であると考えられ得る。
「同一性」とは、核酸またはポリペプチド分子のヌクレオチドまたはアミノ酸配列との関連で、2つのこのような分子間の全体的な関連性を意味する。2つの配列の配列同一性パーセント(ヌクレオチドまたはアミノ酸配列同一性)の算出は、例えば、最適比較目的で2つの配列をアラインすることによって実施できる(例えば、最適アラインメントのために第1および第2の核酸またはアミノ酸配列の一方または両方にギャップを導入してもよい)。次いで、対応する位置のヌクレオチドまたはアミノ酸を比較する。第1の配列中の位置が、第2の配列中の対応する位置と同じ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には、分子はその位置で同一である。2つの配列間の同一性パーセントは、2つの配列の最適アラインメントのために導入されることが必要であるギャップの数および各ギャップの長さを考慮した、配列によって共有される同一位置の数の関数である。2つの配列間の配列の比較および同一性パーセントの決定は、数的アルゴリズムを使用して達成できる。例えば、2つの配列間の同一性パーセントは、National Center for Biotechnology Information(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)によって記載されたものなどの方法を使用して決定できる。例えば、2つの配列間の同一性パーセントは、Clustal 2.0マルチプル配列アラインメントプログラムおよびデフォルトパラメータを使用して決定できる。Larkin MA et al. (2007) 「Clustal W and Clustal X version 2.0.」 Bioinformatics 23(21): 2947-2948。
用語「部分」は、本明細書において、本明細書において記載される融合ポリペプチド(例えば、HSA−GDF15)または脂肪酸コンジュゲート(例えば、AHA−(200〜308)−hGDF15)の一部を指す。本発明の方法において使用される融合タンパク質は、例えば、GDF15に由来するアミノ酸配列を含有するGDF15部分およびSAに由来するアミノ酸配列を含有するSA部分を含む。本発明の方法において使用される脂肪酸コンジュゲートは、例えば、GDF15に由来するアミノ酸配列を含有するGDF15部分および脂肪酸部分、例えば、本明細書においてさらに記載される式のうちの1つを含む脂肪酸を含む。用語「部分」はまた、本発明の方法において使用される脂肪酸コンジュゲートまたは融合タンパク質を含むリンカーまたは機能的分子(例えば、PEG)を指す場合もある。融合タンパク質は、任意選択で、融合ポリペプチドにおいてGDF15部分とSA部分を連結するリンカー部分を含有する。
いかなる特定の理論にも捉われることを望むことなく、GDF15部分は、食欲を減少させる、体重減少を促す、ならびに肥満症およびその他の代謝疾患を処置する生物学的機能を付与し、SA部分は、血清半減期を延ばし、本明細書において記載される融合ポリペプチドの発現および安定性を改善すると考えられる。
用語「天然に存在する」とは、核酸分子、ポリペプチド、宿主細胞などといった生物学的材料に関連して使用される場合には、天然に見出される、人によって操作されていない材料を指す。同様に、「天然に存在しない」とは、本明細書において、天然に見出されない、または構造的に修飾されている、もしくは人によって合成されている材料を指す。ヌクレオチドに関連して使用される場合には、用語「天然に存在する」とは、塩基アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、チミン(T)およびウラシル(U)を指す。アミノ酸に関連して使用される場合には、用語「天然に存在する」とは、20種の通常のアミノ酸(すなわち、アラニン(A)、システイン(C)、アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、フェニルアラニン(F)、グリシン(G)、ヒスチジン(H)、イソロイシン(I)、リジン(K)、ロイシン(L)、メチオニン(M)、アスパラギン(N)、プロリン(P)、グルタミン(Q)、アルギニン(R)、セリン(S)、トレオニン(T)、バリン(V)、トリプトファン(W)およびチロシン(Y))ならびにセレノシステイン、ピロリジン(PYL)およびピロリン−カルボキシ−リジン(PCL)を指す。
「非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)」は、アルコールの摂取と関連しない、肝細胞の脂肪変化を特徴とする、小葉内炎症および線維症が付随して起こる肝臓疾患である。
NASHは、一般的な、多くの場合「サイレント」の、肝臓疾患である。それは、アルコール性肝臓疾患と似ているが、アルコールをほとんど飲まないまたは全く飲まない人において生じる。NASHにおける主要な特色は、炎症および傷害に加え、肝臓における脂肪である。NASHを有するほとんどの人は、体調が良く、彼らは肝臓の問題を有するとは気づかない。それにもかかわらず、NASHは、重症である場合もあり、肝臓が持続性に傷害を受け、瘢痕が残り、もはや、適切に働くことができない硬変につながり得る。
NAFLDは、慢性肝臓疾患対象において一般的な脂肪肝(fatty liver)疾患である。過剰な肝臓脂肪は、肝臓合併症につながり得る。アルコールと関連しないが、これらの状態は、肥満症、食事およびその他の健康と関連する問題と関連し得る。
肝臓酵素が上昇した個体および/または脂肪肝(fatty liver)(例えば、超音波または脂肪肝(fatty liver)指数によって決定される)を有するものは、NASHまたはNAFLDを有すると考えられる。酵素、脂肪または脂肪肝(fatty liver)指数の低減は、状態の改善または補正された状態の指標である。
「アルコール性脂肪性肝炎(ASH)」は、アルコール性脂肪性肝炎(ASH)は、アルコール性肝臓疾患の重篤な合併症である。ASHの診断は、脂肪肝(steatosis)の関連、バルーニング変性を有する肝細胞損傷のエビデンスおよび肝臓生検での多核好中球浸潤を必要とする。
NASHおよびASHは、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)およびアルコール性脂肪肝(fatty liver)疾患(AFLD)の進行した段階である。NAFLDは、慢性肝臓疾患の任意のその他の明らかな原因(ウイルス、自己免疫、遺伝的など)を伴わない、アルコール摂取≦20〜30g/日を伴う、肝臓における過剰な脂肪蓄積(脂肪肝(steatosis))を特徴とする。反対に、AFLDは、脂肪肝(steatosis)の存在およびアルコール摂取>20〜30g/日として定義される。原発性NAFLD/NASHの最も一般的な表現型の徴候は、過体重/肥満症、内臓脂肪症、2型糖尿病、高トリグリセリド血症および高血圧症である。
本明細書において、用語「変異体」、「突然変異体」ならびに任意の同様の用語は、GDF15またはSAまたはその特定の版(例えば、「GDF15変異体」、「ヒトGDF15変異体」など)に関連して使用される場合には、修飾、末端切断、欠失を含むタンパク質もしくはポリペプチド配列または天然に存在する(すなわち、野生型)タンパク質もしくはポリペプチド対応物もしくは対応する天然配列のその他の変異体を定義する。「GDF15変異体」は、例えば、本明細書において記載されるような、および文献において公知の野生型(すなわち、天然に存在する)GDF15タンパク質に関連して記載される。
「対象」は、GDF15融合ポリペプチドまたはGDF15コンジュゲート(例えば、通常、医薬組成物の形態の)が投与される個体である。対象は、好ましくは、ヒトであるが、「対象」は、ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、イヌ、ネコ、ウサギ、モルモット、ラット、マウスなどのペットおよび家畜動物またはその他のウシ、ヒツジ、ウマ、イヌ、ネコ、げっ歯類またはマウス種、家禽類および魚類を含む。
用語「GDF15治療剤」は、本明細書において、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびにそれだけには限らないがアルコール性脂肪性肝炎(ASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)または同様の状態を含む関連状態を処置するために、対象に投与される、GDF15ポリペプチド、GDF15変異体、GDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲート(例えば、GDF15脂肪酸コンジュゲート)またはそれらのうちの1つもしくは複数を含む医薬組成物を意味する。
用語「コンジュゲート」および「脂肪酸コンジュゲート」は、同義的に使用され、ポリペプチドまたはタンパク質(またはその断片および/または変異体)を、脂肪酸部分と任意選択でリンカーを介して共有結合によって付加させた結果として形成された実体を指すものとする。
「リボ核酸」(RNA)は、リン酸ジエステル結合によって連結されるヌクレオチドのポリマーであり、ここで、各ヌクレオチドは、リボースまたは糖成分としてのその修飾を含有する。各ヌクレオチドは、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、ウラシル(U)または塩基としてのその修飾を含有する。mRNA分子中の遺伝情報は、mRNA分子のヌクレオチド塩基の配列においてコードされ、これは、それぞれ3ヌクレオチド塩基からなるコドンに配置される。各コドンは、翻訳(タンパク質合成)を終結させる停止コドンを除いて、ポリペプチドの特定のアミノ酸をコードする。生細胞内で、mRNAは、リボソーム、タンパク質合成部位に輸送され、ここで、タンパク質合成(翻訳)のために遺伝情報を提供する。さらなる説明のために、Alberts B et al. (2007) Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition, Garland Scienceを参照のこと。
本明細書において、用語「ポリペプチド」は、天然に産生されようと、または合成によって生成されようと、ペプチド結合によって連結されるアミノ酸残基のポリマーを指す。約10個未満のアミノ酸残基のポリペプチドは、一般に、「ペプチド」と呼ばれる。用語「ペプチド」は、ペプチド結合によって連結される2個以上のアミノ酸の配列を示すものとし、前記アミノ酸は、天然であっても、非天然であってもよい。この用語は、例えば、システイン架橋などの共有結合相互作用または非共有結合相互作用によって、一緒に保持される2つ以上のペプチドからなり得る、用語ポリペプチドおよびタンパク質を包含する。当技術分野において認識される3文字または1文字略語が、本発明のペプチドおよびポリペプチドを構成するアミノ酸残基を表すために使用される。「D」が先行する場合を除き、アミノ酸は、L−アミノ酸である。1文字略語が大文字である場合には、D−アミノ酸を指す。1文字略語が小文字である場合には、L−アミノ酸を指す。ペプチドを表すために、群または文字列またはアミノ酸略語が使用される。ペプチドは、N末端を左に示され、配列は、N末端からC末端に書かれる。
本発明のペプチドは、非天然アミノ酸(すなわち、天然に生じない化合物)および当技術分野で公知であり、代わりに使用され得るようなその他のアミノ酸類似体を含有する。
特定の非天然アミノ酸を、Deiters et al., J Am Chem Soc 125:11782-11783, 2003; Wang and Schultz, Science 301:964-967, 2003;Wang et al., Science 292:498-500, 2001; Zhang et al., Science 303:371-373, 2004に、または米国特許第7,083,970号明細書に記載される技術によって導入できる。手短には、これらの発現系のうちいくつかは、本発明のポリペプチドをコードするオープンリーディングフレーム中にアンバーTAGなどのナンセンスコドンを導入するために部位特異的突然変異誘発を含む。次いで、このような発現ベクターは、導入されるナンセンスコドンに特異的なtRNAを利用できる宿主中に導入され、選択した非天然アミノ酸が入れられる。部分を本発明のポリペプチドにコンジュゲートする目的にとって有益である特定の非天然アミノ酸として、アセチレンおよびアジド側鎖を有するものが挙げられる。
「タンパク質」は、1つまたは複数のポリペプチド鎖を含む高分子である。タンパク質はまた、炭水化物基などの非ペプチド成分を含み得る。炭水化物およびその他の非ペプチド置換基が、タンパク質が産生される細胞によってタンパク質に付加され得、これは、細胞の種類に応じて変わる。タンパク質は、そのアミノ酸骨格構造の点で本明細書において定義され、炭水化物基などの置換基は、一般に特定されないが、それにもかかわらず存在し得る。非宿主DNA分子によってコードされるタンパク質またはポリペプチドは、「異種」タンパク質またはポリペプチドである。
「単離されたポリペプチドまたは単離されたタンパク質」は、天然にポリペプチドと関連する炭水化物、脂質またはその他のタンパク質性不純物などの細胞性成分を本質的に含まないポリペプチドまたはタンパク質(例えば、GDF15)である。通常、単離ポリペプチドまたはタンパク質の調製物は、高度に精製された形態の、すなわち、少なくとも約80%純粋な、少なくとも約90%純粋な、少なくとも約95%純粋な、95%を超えて純粋な、例えば、96%、97%または98%もしくはそれを超えて純粋な、または99%を超えて純粋なポリペプチドまたはタンパク質を含有する。特定のタンパク質調製物が、単離されたポリペプチドまたはタンパク質を含有することを示す1つの方法は、タンパク質調製物のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)−ポリアクリルアミドゲル電気泳動およびゲルのクマシーブリリアントブルー染色後の単一バンドの出現によってである。しかし、用語「単離された」は、二量体または代替としてグリコシル化された、または誘導体化された形態などの、代替物理的形態での同じポリペプチドまたはタンパク質の存在を排除しない。好ましくは、単離されたポリペプチドは、その治療的、診断的、予防的もしくは研究使用を干渉する天然環境において見出される、任意のその他の混入ポリペプチドまたはその他の混入物を実質的に含まない。
当業者ならば、本明細書において記載されるポリペプチドまたはタンパク質のいずれかの配列において、必ずしもその活性を減少させずに、種々のアミノ酸置換、例えば、保存的アミノ酸置換を行うことができることを承知しているであろう。本明細書において、「その置換基として一般的に使用されるアミノ酸」は、保存的置換(すなわち、匹敵する化学的特徴のアミノ酸との置換)を含む。保存的置換の目的で、非極性(疎水性)アミノ酸として、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファンおよびメチオニンが挙げられる。極性(親水性の)、中性アミノ酸として、セリン、トレオニン、システイン、チロシン、アスパラギンおよびグルタミンが挙げられる。正電荷を有する(塩基性)アミノ酸として、アルギニン、リジンおよびヒスチジンが挙げられる。負電荷を有する(酸性)アミノ酸として、アスパラギン酸およびグルタミン酸が挙げられる。アミノ酸置換の例として、L−アミノ酸でその対応するD−アミノ酸を置換すること、システインでホモシステインまたはチオール含有側鎖を有するその他の非天然アミノ酸を置換すること、リジンでホモリジン、ジアミノ酪酸、ジアミノプロピオン酸、オルニチンまたはアミノ含有側鎖を有するその他の非天然アミノ酸を置換することまたはアラニンでノルバリンを置換することなどが挙げられる。
用語「アミノ酸」とは、本明細書において、その構造がそのような立体異性形を可能にする場合にはすべてそのDおよびL立体異性体の、天然に存在するアミノ酸、非天然アミノ酸、天然に存在するアミノ酸と同様の方式で機能するアミノ酸類似体およびアミノ酸ミメティクスを指す。アミノ酸は、その名称、その一般的に公知の3文字記号によって、またはIUPAC−IUB生化学的命名法委員会(Biochemical Nomenclature Commission)によって推奨される1文字記号のいずれかによって、本明細書において呼ばれる。
用語「天然に存在する」とは、天然に見出される、人によって操作されていない材料を指す。同様に、「天然に存在しない」、「非天然」などは、本明細書において、天然に見出されない、または構造的に修飾されている、もしくは人によって合成されている材料を指す。アミノ酸に関連して使用される場合には、用語「天然に存在する」とは、20種の通常のアミノ酸(すなわち、アラニン(AまたはAla)、システイン(CまたはCys)、アスパラギン酸(DまたはAsp)、グルタミン酸(EまたはGlu)、フェニルアラニン(FまたはPhe)、グリシン(GまたはGly)、ヒスチジン(HまたはHis)、イソロイシン(IまたはIle)、リジン(KまたはLys)、ロイシン(LまたはLeu)、メチオニン(MまたはMet)、アスパラギン(NまたはAsn)、プロリン(PまたはPro)、グルタミン(QまたはGln)、アルギニン(RまたはArg)、セリン(SまたはSer)、トレオニン(TまたはThr)、バリン(VまたはVal)、トリプトファン(WまたはTrp)およびチロシン(YまたはTyr))を指す。
用語「非天然(non-natural)アミノ酸」および「非天然(unnatural)アミノ酸」は、本明細書において、任意の生物に由来する修飾されていないまたは修飾された遺伝子を使用して、同じ生物であろうと異なる生物であろうと任意の生物において生合成によって作製され得ないアミノ酸構造を同義的に表すよう意図される。この用語は、本発明の天然に存在する(野生型)タンパク質配列(単数または複数)中に存在しないアミノ酸残基を指す。これらとして、それだけには限らないが、修飾されたアミノ酸および/または20種の天然に存在するアミノ酸のうちの1種ではないアミノ酸類似体、セレノシステイン、ピロリジン(Pyl)またはピロリン−カルボキシ−リジン(Pcl、例えば、PCT国際公開第2010/48582号パンフレットに記載されるような)が挙げられる。このような非天然アミノ酸残基は、天然に存在するアミノ酸の置換によって、および/または本発明の天然に存在する(野生型)タンパク質配列(単数または複数)中への非天然アミノ酸の挿入によって導入され得る。非天然アミノ酸残基はまた、所望の機能、例えば、機能的部分(例えば、PEG)を連結する能力が分子に与えられるように組み込まれ得る。アミノ酸に関連して使用される場合には、記号「U」は、本明細書において、「非天然(non-natural)アミノ酸」および「非天然(unnatural)アミノ酸」を意味するものとする。
ポリペプチドまたはタンパク質に関して用語「類似体」は、本明細書において、ペプチド/タンパク質の1個または複数のアミノ酸残基が、その他のアミノ酸残基によって置換されている、および/または1個または複数のアミノ酸残基が、ペプチド/タンパク質から欠失している、および/または1個または複数のアミノ酸残基が、ペプチド/タンパク質に付加されている、修飾されたペプチドまたはタンパク質を意味する。アミノ酸残基のこのような付加または欠失は、ペプチドのN末端で、および/またはペプチドのC末端で起こり得る。
用語「GDF15ポリペプチド」および「GDF15タンパク質」は、同義的に使用され、ヒトまたはマウスなどの哺乳動物において発現される天然に存在する野生型ポリペプチドを意味する。本開示の目的のために、用語「GDF15タンパク質」は、20個のアミノ酸のシグナルペプチド、167個のアミノ酸のプロドメインおよびフリン様プロテアーゼによってプロドメインから切り出される112個のアミノ酸の成熟ドメインを含有する308個のアミノ酸残基(NCBI参照配列NP_004855.2)からなる任意の全長GDF15ポリペプチドを指すように同義的に使用され得る。308個のアミノ酸のGDF15ポリペプチドは、「全長」GDF15ポリペプチドと呼ばれ、112個のアミノ酸のGDF15ポリペプチド(例えば、アミノ酸197〜308)は、「成熟」GDF15ポリペプチドである。成熟GDF15ペプチドは、システインノットモチーフ(3つの鎖内ジスルフィド結合を有する)およびTGFβスーパーファミリーメンバーにとって通常である単一の鎖間ジスルフィド結合の形成に必要な7個の保存されたシステイン残基を含有する。成熟GDF15ペプチドは、第4の鎖内ジスルフィド結合およびN末端ループを形成する2個のさらなるシステイン残基を含有する。GDF15タンパク質またはポリペプチドは、したがって、タンパク質の多量体、より詳しくは、二量体も含む。
用語「GDF15変異体」は、天然に存在するGDF15ポリペプチド配列が修飾されているGDF15ポリペプチドを包含する。このような修飾は、それだけには限らないが、天然に存在しないアミノ酸、天然に存在しないアミノ酸類似体およびアミノ酸ミメティクスとの置換を含む1つまたは複数のアミノ酸置換を含む。
一態様では、用語「GDF15変異体」は、天然GDF15ポリペプチドの所与の位置に通常見出される少なくとも1個の残基が、欠失されている、または天然GDF15配列中のその位置に通常見出されない残基によって置き換えされているGDF15タンパク質配列を指す。いくつかの場合には、天然GDF15ポリペプチドの所与の位置に通常見出される単一残基を、その位置に通常見出されない2個以上の残基と置き換えることが望ましく、さらにその他の場合には、天然GDF15ポリペプチド配列を維持し、タンパク質中の所与の位置に1個または複数の残基を挿入することが望ましい場合があり、さらにその他の場合には、所与の残基を完全に欠失することが望ましい場合があり、これらの構築物のすべては、用語「GDF15変異体」によって包含される。本発明の方法はまた、このようなGDF15変異体ポリペプチド配列をコードする核酸分子を包含する。
種々の実施形態では、GDF15変異体は、天然に存在するGDF15タンパク質に対して少なくとも約85パーセント同一であるアミノ酸配列を含む。その他の実施形態では、GDF15ポリペプチドは、天然に存在するGDF15ポリペプチドアミノ酸配列に対して少なくとも約90%または約95%、96%、97%、98%または99%同一であるアミノ酸配列を含む。このようなGDF15突然変異体ポリペプチドは、好ましくは、血中グルコース、インスリン、トリグリセリドもしくはコレステロールレベルを低下させる能力、体重を減少させる能力または耐糖能、エネルギー消費もしくはインスリン感受性を改善する能力または非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を処置する、予防するもしくは軽快させる能力など、野生型GDF15突然変異体ポリペプチドの少なくとも1つの活性を有するが、必ずしも有する必要はない。
GDF15ポリペプチドおよびGDF15突然変異体ポリペプチドおよびこのようなポリペプチドを含む構築物は、主にヒトGDF15の点で開示されるが、本発明はまた、そのように制限されず、GDF15ポリペプチドおよびGDF15突然変異体ポリペプチドならびにGDF15ポリペプチドおよびGDF15突然変異体ポリペプチドが、その他の種(例えば、カニクイザル、マウスおよびラット)に由来するこのようなポリペプチドを含む構築物に及ぶ。いくつかの場合には、GDF15ポリペプチドまたはGDF15突然変異体ポリペプチドを、対象において代謝障害を処置する、または軽快させるために、対象と同じ種に由来するGDF15突然変異体ポリペプチドの成熟形態で使用できる。
GDF15突然変異体ポリペプチドは、好ましくは、生物学的に活性である。種々のそれぞれの実施形態では、GDF15ポリペプチドまたはGDF15突然変異体ポリペプチドは、成熟GDF15タンパク質の天然に存在する形態のものと同等である、それより大きいまたはそれより小さい生物学的活性を有する。生物学的活性の例として、血中グルコース、インスリン、トリグリセリドまたはコレステロールレベルを低下させる能力、体重を減少させる能力または耐糖能、脂質耐性もしくはインスリン感受性を改善する能力、尿中グルコースおよびタンパク質排泄を低下させる能力、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ならびに末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)および肝細胞癌(HCC)を処置する能力が挙げられる。
本明細書において、ポリペプチドまたはタンパク質の構造との関連で、用語「N末端」(または「アミノ末端」)および「C末端」(または「カルボキシル末端」)とは、それぞれ、ポリペプチドの最も端のアミノおよびカルボキシル末端を指す。
用語「治療用ポリペプチド」または「治療用タンパク質」は、本明細書において、治療的使用のために開発されている、または治療的使用のために開発されたポリペプチドまたはタンパク質を意味する。
行われた実験および達成された結果を含む以下の実施例は、単に例示目的で提供され、本発明を制限すると解釈されてはならない。
[実施例1]
GDF15コンジュゲートは、肥満マウスにおいて糖尿病および脂肪肝(fatty liver)疾患を含む代謝疾患の尺度を改善する
食餌誘発性肥満マウスに、ビヒクルまたは脂肪酸−GDF15(0.5mg/kg/s.c.)を週に1回、4週間投薬した。第1の用量の2週間後に非絶食グルコースおよびインスリンを測定し、第1の用量の4週間後に一晩絶食血中グルコースおよびインスリンを測定した。脂肪酸−GDF15は、非絶食グルコースを23%低減させた(207.1mg/dlビヒクル処置対160.4mg/dl脂肪酸−GDF15;p<0.05)。脂肪酸−GDF15は、ビヒクル処置マウスと比較して非絶食インスリンレベルを75%低減させた(2.1対8.7ng/ml;p<0.05)。最初の用量の4週間後、脂肪酸−GDF15は、絶食血中グルコースを28%低減させ(142.7対199.5mg/dl;p<0.05)、絶食インスリンを、78%低減させた(0.77対3.5ng/ml;p<0.05)。脂肪肝(fatty liver)疾患のマーカーもまた、4回の脂肪酸−GDF15の週に1回の用量によって改善された。脂肪酸−GDF15は、脂肪肝(hepatic steatosis)を57.5%低減させ(11.36対26.73%肝臓脂肪;p<0.05)、肝細胞傷害のマーカー、アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)の血清レベルを58%低減させた(46.2対110.5U/L;p<0.05)。さらに、脂肪酸−GDF15は、PNPLA3、進行性の肝臓疾患における原因遺伝子の肝臓発現を77%減少させ(p<0.05)、その産生が肝臓線維症と相関するCOL1A1またはI型コラーゲンの肝臓発現を57%減少させる(p<0.05)と示された。食事誘発性肥満マウスの、マウス血清アルブミン−GDF15融合タンパク質(配列番号9)を用いる処置は、脂肪酸−GDF15について上記で示される研究のエンドポイントのすべてについて同様の結果を与えた。
[実施例2]
脂肪酸−GDF15コンジュゲートは、レプチン欠損ob/obマウスにおける脂肪肝(fatty liver)を含む代謝疾患の尺度を改善する
レプチン欠損肥満(ob/ob)マウスは、標準固形飼料食で脂肪肝(hepatic steatosis)になる傾向がある。しかし、トランス脂肪、フルクトースおよびコレステロールが高い食餌(例えば、D09100301、Research Diets、Inc.、New Brunswick、NJ)では、脂肪肝(hepatic steatosis)が増悪され、肝臓線維症が発生する。ob/obマウスが高トランス脂肪、フルクトースおよびコレステロール食を給餌された場合には、体重ならびに循環コレステロールおよび肝臓酵素もまた増大する。したがって、このマウス系統および食餌の組合せが、薬理学的介入に対して応答性であるヒトNAFLDおよびNASHのモデルとして研究されてきた(Trevaskis JL, et al. (2012) Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 302:G762-G772)。外因性GDF15は、ob/obマウスにおいて食欲不振および体重減少を誘導する(Johnen H、et al. (2007) Nat Med 13:1333-1340)。したがって、本発明者らは、NAFLDおよびNASH誘発性高トランス脂肪、フルクトースおよびコレステロール食でのob/obマウスにおける脂肪肝(fatty liver)を含む、代謝疾患の尺度に対するGDF15タンパク質投与の効果を試験した。
高トランス脂肪、高フルクトースおよび高コレステロール食でのレプチン欠損ob/obマウスにおける脂肪酸−GDF15の6週間の研究
レプチン欠損肥満(ob/ob)マウスに、トランス脂肪、フルクトースおよびコレステロールが高い食餌(D09100301、Research Diets、Inc.、New Brunswick、NJ)を6週間給餌した。食餌で2週間後、マウスに、ビヒクル(30mM NaOAc、pH4.0)、0.0125mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたは0.5mg/k脂肪酸−GDF15コンジュゲートのいずれかを用いて4週間、週に1回皮下注射した。体重および食物摂取を週に1回測定した。血清化学解析のために、処置の2および4週間後に血清を採取した。動物を、血清採取の前に4時間の絶食に付した。最初の注射の4週間後、0.0125mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、3%のビヒクル調整された体重減少をもたらし、0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、15%のビヒクル調整した体重減少をもたらした(図1A)。体重減少は、最初の2週間の処置の間のビヒクル対照と比較した累積食物摂取量の低下と一致した(0.0125mg/kg群において10%、0.5mg/kg群において30%)(図1B)。
0.0125mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、総肝臓重量および脂肪肝(hepatic steatosis)(Bruker minispec 体組成分析計で測定された)を、ビヒクル処置されたマウスと比較してそれぞれ10%および5%低減させ、0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、総肝臓重量および脂肪肝(hepatic steatosis)を、それぞれ40%および20%低減させた(図2A〜B)。0.0125mg/kgまたは0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、肝臓傷害の血清マーカー(ALT(それぞれ、30%および45%)、AST(それぞれ、29%および31%)およびALP(それぞれ、12%および28%))を、ビヒクル処置された動物と比較して低減させた(Roche Diagnostics Cobas 6000シリーズ分析計で測定された)(表2)。0.0125mg/kgまたは0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置はまた、血漿トリグリセリド(それぞれ、13%および36%)およびコレステロールレベル(それぞれ、4%および18%)も、ビヒクル処置された動物と比較して低減させた(表3)。グルコースレベルは、ビヒクル処置された動物と比較して0.5mg/kg群において17%低減された。
Figure 0006946304
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高トランス脂肪、高フルクトースおよび高コレステロール食でのレプチン欠損ob/obマウスにおける脂肪酸−GDF15の16週間の研究
レプチン欠損肥満(ob/ob)マウスに、トランス脂肪、フルクトースおよびコレステロールが高い食餌(D09100301、Research Diets、Inc.、New Brunswick、NJ)を16週間給餌した。食餌で8週間後、マウスに、ビヒクル(30mM NaOAc、pH4.0)、0.0125mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたは0.5mg/k脂肪酸−GDF15コンジュゲートのいずれかを用いて8週間、週に1回皮下注射した。体重および食物摂取量を週に1回測定した。血清化学解析のために、処置の2、5および8週間後に血清を採取した。動物を、処置の8週間後での血清および組織採取の前に4時間の絶食に付した。最初の注射の8週間後、0.0125mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、3%のビヒクル調整された体重減少をもたらし、0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、15%のビヒクル調整した体重減少をもたらした(図3)。0.0125mg/kgまたは0.5mg/kg脂肪酸−GDF15コンジュゲートを用いる処置は、総肝臓重量をビヒクル処置されたマウスと比較して、低減させた(それぞれ、12%および35%)(図4A)。脂肪肝(hepatic steatosis)は、0.5mg/kg群においてビヒクル処置された対照と比較して16%低減された(図4B)。表4に見られるように、ALPレベルも0.5mg/kg群においてビヒクル処置された対照と比較して10%低減された。
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[実施例3]
HSA融合ポリペプチドの発現および精製
A.哺乳動物細胞発現および精製
ヒトGDF15の構築物を、一過性にトランスフェクトされたHEK293F細胞において発現させた。手短には、1リットルのHEK293F細胞あたり、1mgのDNAおよび3mgの線形25kDaポリエチレンイミンを、100mLの培地中で混合し、室温で10分間インキュベートし、次いで、細胞に添加した。細胞に、8% CO、80%湿度で、37℃、125rpm(50mmスロー(throw))でトランスフェクション後5日間インキュベートした。細胞を、4℃で、6,000×gで20分間の遠心分離によって除去した。上清を0.8/0.2μmメンブレンを通して濾過し、TFFによって100mM TRIS pH8.0にバッファー交換した。GDF15構築物をQセファロース陰イオン交換カラムで捕捉し、100mM TRIS pH8.0中、0〜400mM NaClの10カラム容量勾配で溶出した。GDF15を含有する画分を、1X DPBS、1.47mM KHPO、8.06mM NaHPO−7HO、137.9mM NaCl、2.67mM KCl中でサイズ排除クロマトグラフィーによってさらに精製した。GDF15を含有する画分を、液体窒素中で瞬間凍結し、−80℃で保管した。
HSA−GDF15融合物の哺乳動物細胞発現および精製
His−ヒトGDF15融合タンパク質の構築物を、一過性にトランスフェクトされたHEK293F細胞において発現させた。手短には、2.5リットルのHEK293F細胞あたり、2.5mgのDNAおよび7.5mgの線形25kDaポリエチレンイミンを、250mLの培地中で混合し、室温で10分間インキュベートし、次いで、細胞に添加した。細胞に、8% CO、80%湿度で、37℃、125rpm(50mmスロー(throw))でトランスフェクション後4日間インキュベートした。細胞を、4℃で、6,000×gで20分間の遠心分離によって除去した。上清を0.8/0.2μmメンブレンを通して濾過した。濾過した上清に、1Mクエン酸pH3を135mMの最終濃度に添加し、固体塩化ナトリウムを2Mの最終濃度に添加し、上清を0.22μmメンブレンを通して濾過した。5mLのフェニルセファロース樹脂を、100mMクエン酸、2M NaCl、pH3中で平衡化し、上清に添加した。樹脂を上清とともに室温で2時間インキュベートし、5cmの重力カラム中に充填した。樹脂を、20mLの100mMクエン酸、2M NaCl、pH3;20mLの100mMクエン酸、1.5M NaCl、pH3;100mM クエン酸、1M NaCl、pH3;100mMクエン酸、0.5M NaCl、pH3;100mMクエン酸、pH3;100mMクエン酸、20%エタノール、pH3;および100mMクエン酸、50%エタノール、pH3を用いて洗浄した。NaClを含有しない洗浄物をプールした。2M TRIS塩基をフェニルセファロースプールに180mMの最終濃度に添加し、7.5の最終pHが得られた。5M NaClを、150mMの最終濃度に添加した。160μLのNiセファロースHP樹脂をPBS中で平衡化し、フェニルセファロースプールに添加し、室温で1時間インキュベートした。樹脂を1cmの重力カラム中に充填し、20mLのPBSと、それに続く、1mLのPBS+100mMイミダゾールを用いて洗浄した。結合しているタンパク質を、1mLのPBS+500mMイミダゾールで溶出した。GDF15を含有する画分を、液体窒素中で瞬間凍結し、−80℃で保管した。
B.酵母発現および精製
ヒトGDF15の構築物を、メタノール誘導を利用してピキア・パストリス(Pichia pastoris)において発現させた。プラスミドDNAを、形質転換において使用するためにSacIを用いて線形化した。線形化されたDNAを、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)株SMD1168中に形質転換し、1%(v/v)メタノールを有する、pH6のBMMY培地において、30℃、200rpm(1インチのスロー(throw))で4日間発現させた。メタノールを、発現の間、毎日1%(v/v)の最終濃度に添加した。細胞を、4℃で、5,000×gで20分間の遠心分離によって除去し、上清を0.22μmメンブレンを通して濾過した。等容量の1Mクエン酸、3M NaCl pH2.75を、濾過した上清に添加した。フェニルセファロース6を上清に添加し、撹拌しながら室温で1時間のインキュベーションによってGDF15を結合させた。樹脂を重力カラム中に充填し、フロースルーを除去した。樹脂を、25カラム容積の0.5Mクエン酸、1.5M NaCl pH3、5カラム容積の100mMクエン酸pH3および5カラム容積の100mMクエン酸、20%エタノールpH3を用いて洗浄した。結合しているタンパク質を、5×1カラム容量の100mMクエン酸、50%エタノール、pH3で溶出した。GDF15を含有する溶出画分を合わせ、25mM bis−TRIS pH5に1:10希釈し、0.22μmメンブレンを通して濾過した。GDF15にSPセファロース陽イオン交換樹脂を添加し、室温で1時間インキュベートした。樹脂を重力カラム中に充填し、フロースルーを除去した。カラムを50カラム容積の25mM bis−TRIS pH5を用いて洗浄し、10カラム容積の50mMリン酸ナトリウム、150mM NaCl pH6.2で溶出した。
C.大腸菌(E.coli)発現
大腸菌(E.coli)によって産生されたGDF15を、ブタコレラウイルス由来の修飾された自己プロテアーゼP20と融合し、封入体において発現させた。GDF15プラスミドDNAを用いて形質転換された大腸菌(E. coli)を、ZYP−5052自己誘導培地において30℃で60時間増殖させた(Studier F.W., Protein Expression and Purification 41 (2005) 207-234)。細胞ペレットを、18℃で、5,000×gで30分間の遠心分離によって収集した。1リットルの培養物あたり、ペレットを250mLの100mM TRIS pH8、150mM NaCl、3mM EDTA、0.01%(v/v)Triton X−100、1mg/mLリゾチームに再懸濁し、回転しながら、室温で20分間インキュベートした。250mLの100mM TRIS pH8、150mM NaCl、20mM CaCl、20mM MgCl、0.25mg/mL DNアーゼIを添加し、続いて、撹拌しながら室温で20分間インキュベートした。
ペレットを、18℃で、5,000×gで15分間遠心分離し、上清を廃棄した。ペレットを500mLの2%(v/v)Triton X−100に再懸濁し、回転しながら、室温で20分間インキュベートした。ペレットを18℃で、5,000×gで15分間遠心分離し、上清を廃棄した。ペレットを500mLの500mM NaClに再懸濁し、回転しながら、室温で20分間インキュベートした。ペレットを18℃で、5,000×gで20分間遠心分離し、上清を廃棄した。ペレットを、500mLの100mM TRIS pH8、150mM NaCl、20mM CaCl、20mM MgCl、0.25mg/mL DNアーゼIに再懸濁し、回転しながら、室温で20分間インキュベートした。ペレットを、18℃で、5,000×gで20分間遠心分離し、上清を廃棄した。ペレットを、500mLの、80%(v/v)エタノールに再懸濁し、回転しながら、室温で20分間インキュベートした。ペレットを18℃で、5,000×gで20分間遠心分離し、上清を廃棄した。ペレットを、500mLの、100mM TRIS pH8、500mM NaCl、8M尿素に再懸濁し、回転しながら、室温で1時間インキュベートした。10mLの、Niセファロース高性能樹脂を添加し、回転しながら、室温で1時間インキュベートした。
樹脂を重力カラム中に充填し、フロースルーを廃棄した。樹脂を、25カラム容積の100mM TRIS pH8、500mM NaCl、8M尿素、25カラム容積の100mM TRIS pH8、1M NaCl、2M尿素を用いて洗浄した。結合しているタンパク質を、2×5カラム容積の100mM TRIS pH8、1M NaCl、2M尿素、0.5M イミダゾールで溶出した。溶出されたタンパク質を、1M TRIS−塩基、1M NaCl、0.2Mヒスチジン、10mM TCEP、pH8.5で1:10希釈した。サンプルを短期間撹拌して混合し、かき混ぜずに、室温で一晩インキュベートした。サンプルを6グラムのHLBカートリッジ上にロードし、100mLの、水中、0.1%(v/v)ギ酸で洗浄し、50mLの、イソプロパノール中、0.1%(v/v)ギ酸で溶出した。HLB溶出物を、1リットルの、50mM HEPES、500mM NaCl、2mM TCEP、8M尿素、pH7.6に1:20希釈した。10mLのNiセファロース高性能樹脂を添加し、撹拌しながら、室温で1時間インキュベートした。樹脂を重力カラム中に充填し、フロースルーを保存した。
Niフロースルーを、6グラムのHLBカートリッジ上にロードし、100mLの、水中、0.1%(v/v)ギ酸で洗浄し、50mLの、イソプロパノール中、0.1%(v/v)ギ酸で溶出した。第2のHLB溶出物を、1リットルの、100mM TRIS pH8、0.5M尿素、2mM酸化グルタチオン、2mM還元グルタチオンで1:20希釈した。サンプルを短期間撹拌して混合し、かき混ぜずに、室温で一晩インキュベートした。100mLの5M NaClを添加して500mMの最終濃度とし、サンプルを6グラムのHLBカートリッジ上にロードした。カートリッジを、100mLの、水中、0.1%(v/v)ギ酸で洗浄し、25mLの、エタノール中、0.1%(v/v)ギ酸で溶出した。HLB溶出物を、75mLの、50mM ビス−TRIS pH4.8の添加によって1:4希釈し、1mLのSPセファロース樹脂を添加した。樹脂をGDF15とともに室温で1時間インキュベートし、重力カラム中に充填した。樹脂を、1mLの、50mM ビス−TRIS pH4.8を用いて洗浄し、3×1mLのPBS pH6.4で溶出した。画分1および2を合わせ、液体窒素中で瞬間凍結し、−80℃で保管した。
動物研究
動物研究:本文書において記載されるすべての動物研究は、地方および連邦の規制およびガイドラインと一致する、生物医学研究動物実験委員会のためのノバルティス機関(Novartis Institutes for Biomedical Research Animal Care and Use Committee)によって承認された。6週齢以降から標準実験室固形飼料食または60%脂肪食(Research Diets D12492i)のいずれかを給餌した雄マウス(C57BL/6NTac)は、Taconicから購入した。到着時に、マウスを、通常、12時間:12時間逆明暗周期下でケージあたり1匹の動物で収容した。動物にはすべて、いずれかの使用の前に、最小1週間の順化を与えた。マウスは、通常、3〜5ヶ月齢の間、研究した。研究されるのに先立って、マウスを、各群が同様の平均体重を有するように、体重に基づいて無作為化した(通常、実験期間の1日前)。
水力学的DNA注射:研究当日に、マウスを新しいケージに入れ、古い食物を除去した。各研究動物(食餌誘発性肥満雄マウス)に、尾静脈によるプラスミドDNAの単回水力学的注射を施した。DNA(通常、3マイクログラム/マウス)を、動物の体重の約6.5%の容量の滅菌生理食塩水に希釈し、約5〜10秒以内に迅速に注射した。注射の直後、上記の手順の最後に各ケージに予め秤量した新鮮な高脂肪食を加えた。示された時点で食物摂取量および体重を測定した。
組換えGDF15類似体:研究当日に、マウスを新しいケージに入れ、古い食物を除去した。およそ1時間後、暗周期の直前に、マウスに、ビヒクル(1X PBS)またはGDF15類似体のいずれかの皮下用量を示された時間に与えた。すべての注射が完了した後、マウスを再度秤量し、規定量の食物を戻した(マウスあたり約50gの標準固形飼料または高脂肪食)。示された時間に研究の過程にわたって食物摂取量および体重を測定した。
血漿GDF15曝露:上記のように処置された代理動物において、示された時間に血漿をEDTAコーティングされた試験管中に採取し、製造業者の使用説明書の通りに、ELISAによってヒトGDF15レベルを測定した(R&D Systems Quantikine Human GDF15 Immunoassay;DGD150)。このアッセイは、内因性マウスGDF15を認識しない。
体組成:一部の動物において、体組成を、製造業者の使用説明書の通りに、NMR(Bruker MiniSpecモデルLF90ii)によって評価した。MiniSpecソフトウェアV.2.59.rev.6を使用して、脂肪組織、除脂肪組織および遊離流体の質量を算出した。
結果
ヒトCD8Aシグナルペプチドを使用して分泌された、マウスアルブミンドメイン1融合物および非3x4GSリンカー(配列番号300)を除いて、すべての哺乳動物細胞によって発現された構築物は、マウスIgκ鎖V−III領域MOPC63シグナルペプチドを使用して分泌された。酵母によって発現された構築物は、修飾された接合因子アルファ−1シグナルペプチドを使用して分泌された。
GDF15は、マウスにおいて体重減少物質(weight loss agent)を引き起こす、または促し得る。しかし、GDF15の特徴は、野生型ヒトペプチドの短命な血漿半減期(約1時間)および哺乳動物細胞における不十分な発現レベル(Fairlie WD, et. al. Gene (2000) 254:67-76)など、天然に存在するペプチドをヒトにおける治療薬として使用するのに適していないものにする。その特性を改善するために、例えば、その血漿半減期を延長するために、GDF15が修飾され得るか否かを理解するのを補助するために、本発明者らは、タンパク質の結晶構造を解いた。GDF15結晶構造は、TGFB1−3およびインヒビンベータなどの9個の保存されたシステイン残基を含有するTGFベータスーパーファミリーのその他のメンバーと比較して、GDF15の特有のジスルフィドパターンを示した(Galat A Cell. Mol. Life Sci. (2011) 68:3437-3451)。これらのジスルフィド結合の機能的重要性を試験するために、ジスルフィド結合を構成する保存されたシステイン残基の各々が、セリン残基に個別に突然変異されたタンパク質をコードする哺乳動物発現ベクターを構築した。材料および方法の節において記載されるように、発現構築物を水力学的DNA注射によって、食餌誘発性肥満マウスに送達した。天然に存在するGDF15をコードする発現ベクターを注射されたマウスは、空のベクターを注射されたマウスと比較して、31.1%少ない食物しか食べず、処置の3週間後に31.3%軽かった。C203S、C210SまたはC273Sに突然変異をコードする発現ベクターを与えられたマウスは、空のベクターを与えられた対照マウスよりも、それぞれ、27.9、28.0および33.9%少ない食物しか食べず、それぞれ、25.5、20.4および30.3%少なく秤量された。C203S、C210SおよびC273Sをコードする発現ベクターを与えられたマウスは、空のベクターを与えられた対照マウスよりも、それぞれ、27.9、28.0および33.9%少ない食物しか食べず、それぞれ、25.5、20.4および30.3%少なく秤量された。食物摂取量および体重は、空のベクターで処置されたマウスと、C211S、C240S、C244S、C274S、C305SまたはC307Sをコードする発現ベクターを用いて処置されたマウスの間で同様であった。これらのデータは、C203およびC210間の第1のジスルフィド結合は、有効性にとって必要ではないことを実証し、成熟GDF15のアミノ末端を操作できることを示唆する。興味深いことに、鎖間ジスルフィド結合を形成するC273もまた、GDF15の有効性にとって必要ではない。
システイン変異誘発研究から得た機能的データと組み合わせた構造的データは、GDF15のアミノ末端および潜在的にカルボキシ末端を、GDF15の半減期を延長するために修飾してもよいことを示唆した。これを試験するために、N末端Fc−GDF15およびC末端融合タンパク質ならびに成熟GDF15タンパク質をコードする哺乳動物発現ベクターを構築した。成熟GDF15をコードする発現ベクターの単回水力学的注射を施されたマウスは、一貫して、空のベクターの水力学的注射を施されたマウスよりもおよそ25%少ない食物しか食べなかった(表5)。4週の終わりまでに、これらのマウスは、対照マウスよりも28.9%少なく秤量された(表6)。N末端Fc−GDF15融合タンパク質をコードするベクターを注射されたマウスは、最初の2週間にわたって、空のベクターで処置されたマウスよりも約25%少ない食物しか食べなかったが、3週目までに、Fc−GDF15処置されたマウスは、対照と同様の量の食物を食べていた。
Fc−GDF15処置されたマウスの体重も、最初に減少したが、次いで、リバウンドし始め、その結果、注射後4週までに、Fc−GDF15マウスは、空のベクターで処置されたマウスよりも、わずか9.8パーセント少なく秤量された。対照的に、C末端GDF15−Fc融合タンパク質をコードするベクターを注射されたマウスは、実験期間を通じて、空のベクターで処置されたマウスと同様のレベルの食物を摂取し、正確に、空のベクターで処置されたマウスのように体重が増えた。成熟GDF15で処置された群について、注射後1および3週で、高い血漿GDF15レベルが検出された(それぞれ、2.6および1.8nM)。血漿GDF15レベルは、用量の1週後に2.8nMであったが、Fc−GDF15をコードするベクターの注射の3週後に検出不能であった。GDF15は、GDF15−Fc発現ベクターを用いて処置されたマウスにおいて、いずれの時間でも検出されなかった。要約すると、これらのデータは、GDF15のC末端融合物は、不活性であり、GDF15のN末端融合物は活性であることを示す。しかし、Fc−GDF15融合物群におけるGDF15の発現の喪失は、GDF15へのFc融合物は適した治療薬ではない可能性があることを示唆する。
Figure 0006946304
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FcおよびGDF15の反対の二量体化方向およびFc−GDF15群における検出可能な血漿GDF15の喪失に基づいて、本発明者らは、Fc−GDF15融合タンパク質が凝集する傾向があり、結果として、Fc−GDF15融合タンパク質に対する免疫応答を開始する動物が生じる可能性が高いのではないかと疑った。Fc−GDF15融合タンパク質が凝集する傾向があるか否かを決定するために、Fc−GDF15融合タンパク質をHEK293細胞において発現させた。Fc−GDF15融合タンパク質が発現され、ポリアクリルアミドゲルで非還元条件下で解析された場合には、タンパク質の凝集と一致して、タンパク質の大きな割合が開始点の近くに移動した(図1a)。サイズ排除クロマトグラフィーによるさらなる解析によって、タンパク質が凝集されたことが確認された。
活性であるが凝集しないGDF15融合タンパク質を同定する研究では、N末端ヒト血清アルブミン−[GGGGS]−GDF15(HSA−GDF15)融合タンパク質およびマウス血清アルブミン−[GGGGS]−GDF15(MSA−GDF15)をコードする哺乳動物発現ベクターを、HEK293細胞中にトランスフェクトした。Fc−GDF15融合タンパク質とは異なり、HSA−GDF15およびMSA−GDF15は両方とも、ポリアクリルアミドゲルで非還元条件下で、およびサイズ排除クロマトグラフィーによって解析された場合に予測された分子量に移動した(図1b)。予想外に、哺乳動物細胞における両アルブミン−GDF15融合タンパク質の発現はまた、成熟GDF15タンパク質のものよりも約1000X高かった。
GDF15のN末端へのアルブミンの融合が、活性タンパク質をもたらすか否かを決定するために、痩せたマウスに、ビヒクルまたは99マイクログラム(約0.6nmolの二量体)のMSA−GDF15(197〜308)、MSA−GDF15(197〜308、C203S、C210S)、MSA−GDF15(211〜308)またはMSA−GDF15(197〜308、C273S)の単回皮下注射を投薬した。ビヒクル処置された動物と比較して、それぞれ、MSA−GDF15(197〜308)、MSA−GDF15(197〜308、C203S、C210S)、MSA−GDF15(197〜308、C273S)およびMSA−GDF15(211〜308)を与えられた動物において、食物摂取量が34、34、42および25パーセント低減された。これらのデータは、アルブミンのGDF15のN末端への融合は、生物学的に活性なタンパク質をもたらすことを明確に実証する。
アルブミンのGDF15のN末端への融合はまた、血漿半減期を、成熟GDF15と比較して大幅に増大した。成熟GDF15の血漿半減期は、約1時間であり、N末端血清アルブミン−GDF15融合タンパク質の血漿半減期は、約50時間であった。3連続週間のMSA−GDF15の週に1回の投与は、同等用量(0.6nmol二量体/マウスs.c.)の成熟GDF15と比較して、肥満マウスにおいて体重減少を大幅に増強した。最初の用量の28日後および前の用量の2週間後、MSA−GDF15で処置されたマウスは、その出発体重の12.8パーセントを失ったが、同じ期間にかけて、ビヒクル処置されたおよびGDF15処置されたマウスは、その出発体重をそれぞれ、さらに10.9%および5.6%増大した。体組成の解析は、MSA−GDF15によって誘導された体重減少は、大部分は体脂肪量からであり、除脂肪量を温存したことを示した。投薬の開始後23日目に、MSA−GDF15処置されたマウスの体脂肪量は、それぞれ、ビヒクルおよびGDF15処置されたマウスの25.2%および24.5%と比較して18.3%であった。MSA−GDF15処置されたマウスにおける除脂肪量は、それぞれ、ビヒクル処置された、およびGDF15処置されたマウスの51.5%および52%と比較して、その体重の55.6%であった。
HSA−GDF15融合物もまた、生物学的に活性であった。HSA−GDF15の単回皮下用量(3mg/kg s.c.)を与えられた肥満マウスは、24時間かけて、ビヒクル処置された対照よりも31%少ない食物しか食べず、MSA−GDF15処置されたマウスは、ビヒクル対照よりも27%少なく食べた。アルブミンとGDF15の間に異なるペプチドリンカーを有するHSA−GDF15融合物も、生物学的に活性であった。HSA−リンカーなし−GDF15、HSA−GGGGS−GDF15、HSA−GPPGSの単回皮下用量(3mg/kg s.c.)を用いて処置された肥満マウスは、24時間かけて、ビヒクル処置されたマウスよりも22、27および21%少ない食物を食べた。要約すると、これらのデータは、種々のリンカーを伴うアルブミンのGDF15のN末端への融合物は、生物学的に活性であることを示す。
GDF15のアミノ末端は、治療用アルブミン−GDF15融合タンパク質の開発(例えば、安定性)に悪影響を及ぼし得る、潜在的なタンパク質分解(R198)および脱アミド化部位(N199)を含有する。これらの部位が、GDF15活性にとって必要であるか否かを決定するために、一連のアルブミン−GDF15突然変異体を生成し、in vivo活性について試験した。肥満マウスを、HSA−GDF15、HSA−GDF15(R198H)、HSA−GDF15(N199E)またはHSA−GDF15(R198H、N199A)の単回皮下用量(3mg/kg s.c.)を用いて処置した。6日の過程にわたる累積食物摂取量は、HSA−GDF15を用いて処置されたマウスにおいて、ビヒクル対照と比較して29%低減された。同じ期間にわたる食物摂取量は、HSA−GDF15(R198H)、HSA−GDF15(N199E)またはHSA−GDF15(R198H、N199A)を用いて処置された肥満マウスにおいて、対照と比較して35、28および25%低減された。6日かけて、ビヒクル処置された動物の体重は、6.1%増大し、HSA−GDF15処置されたマウスでは、体重は4.7%低減された。それぞれ、HSA−GDF15(R198H)、HSA−GDF15(N199E)またはHSA−GDF15(R198H、N199A)を用いて処置された肥満マウスでは、体重は、5.2、4.4および3.2低減された。したがって、GDF15のアミノ末端中にこれらの潜在的翻訳後修飾部位の突然変異を含有する融合タンパク質は、生物活性を保持する。
GDF15の受容体(単数または複数)は未知であるので、機能に必須であるドメインおよび残基ならびに修飾を受け入れるものを解明するために、一連の構造によって導かれる部位特異的突然変異体を設計した。GDF15は、フィンガードメイン、ナックルドメイン、リストドメイン、新たに発見されたN末端ループドメインおよびバックオブハンド(back-of-hand)ドメインを含有する。GDF15の新たに発見されたアミノ末端領域を破壊するGDF15類似体、例えば、MSA−GDF15(211〜308)およびMSA−GDF15(C203S、C210S)は、依然として生物活性を保持し、このループは、活性にとって必要ではないことを実証する。TGFベータスーパーファミリーメンバーのナックル、フィンガーおよびリスト領域は、受容体結合およびシグナル伝達にとって重要であることが公知である。GDF15のこれらの領域が、活性にとって重大であるか否かを決定するために、機能の喪失を誘導しようとして、重要な表面残基を大きな側鎖を含有するアミノ酸、アルギニンに突然変異させた。GDF15残基ロイシン294(ナックル)、アスパラギン酸289(フィンガー)、グルタミン247(リスト)およびセリン278(バックオブハンド)に突然変異を含有するMSA−GDF15融合タンパク質を生成し、次いで、肥満マウスに皮下投薬した(3mg/kg s.c.)。
MSA−GDF15の単回皮下注射は、食物摂取量を7日の過程にわたって、ビヒクル対照と比較して30%低減させた。食物摂取量はまた、フィンガー領域突然変異体(D289R)、リスト突然変異体(Q247R)およびバックオブハンド突然変異体(S278R)によって、それぞれ、22、14および24%対照に対して低減された。対照的に、ナックル領域突然変異体(L294R)は、食物摂取量を対照に対して17%増大した。7日の過程にわたって、ビヒクルおよびL294R処置されたマウスにおいて体重が増大し(それぞれ、2.2および6.3%)、それぞれ、MSA−GDF15、MSA−GDF15(D289R)、MSA−GDF15(Q247R)およびMSA−GDF15(S278R)処置されたマウスでは、体重が6.6、5.7、5.7および5.4%減少した。これらのデータは、L294およびGDF15のナックル領域は活性にとって重大であり、GDF15受容体と相互作用する可能性が高いことを示す。GDF15のその他の領域における突然変異は、許容された。
[実施例4]
脂肪酸にコンジュゲートされたhGDF15(AHA−hGDF15)の変異体
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中間体1:AHA−(200〜308)−hGDF15
AHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(配列番号41)。
LCMS:理論質量(二量体):24430:実測質量(二量体):24432
大腸菌(E.coli)細胞におけるヒトGDF−15タンパク質の発現
大腸菌(E.coli)株BL21(DE3)Gold(Stratagene)およびRosetta(DE3)pLysS細胞(Novagen)を、それぞれ、pET26bベクターにクローニングされた、構築物51〜56および構築物MAHA−(200〜308)−hGDF15を用いて形質転換した。形質転換された細胞を、まず、3ml中、次いで、50mlのLuria Broth(バクト−トリプトン10g/L、酵母抽出物5g/L、NaCl 5/L、グルコース6g/L)中、抗生物質選択下で、1.5のOD600に到達するまで増殖させた。前培養物を使用して、TerrificBroth培地(NH4SO4 1.2g/L、H2PO4 0.041g/L、K2HPO4 0.052g/L、バクト−トリプトン12g/L、酵母抽出物24g/L)で満たした2つの1−L発酵槽に播種した。培養物を、pHが7.1を上回って増大した時点での、1mMイソプロピル−ベータ−D−チオガラクトピラノシド(IPTG)の自動添加によって誘導した。その他の発酵パラメータは、以下とした:温度=37℃;pH 2N NaOH/H2SO4の添加によって調整された7.0+/−0.2;pO2 スターラー速度、気流および酸素付加のカスケードを用いて>30%。誘導の5時間後、培養物を10℃に冷却し、遠心分離によって細胞を収集した。
GDF15変異体の精製および再折りたたみ
封入体
対象のタンパク質を発現する組換え大腸菌(coli)ペレットを、4℃の50mM NaHPO/150mM NaCl/5mM ベンズアミジン.HCl/5mM DTT、pH8.0中に再懸濁し(5%w/v)、French press(800および80バール)を2回通過させることによって、ホモジナイズし、溶解させた。4℃、12‘000rpmで60分間の遠心分離によって封入体(IB)を単離した。
折りたたまれていない粗タンパク質の精製
IBを、6Mグアニジン/100mM NaHPO/10mM Tris/20mM ベータ−メルカプトエタノール、pH8.0中で可溶化し(5%w/v)、室温で2時間撹拌した。12‘000rpmでの遠心分離によって細片を除去した。可溶化されたIBを、Ni−NTA−Superflow(Hisタグを有さない構築物は、高ヒスチジン含量のために同様にこの樹脂に結合する)でさらに精製した。6Mグアニジン/100mM NaHPO/10mM Tris/5mM ベータ−メルカプトエタノール、pH8.0を用いるベースライン洗浄後、pH4.5に調整した同じバッファーを用いて、結合している材料を溶出した。溶出液をpH8.0に調整し、100mM DTTを添加し、溶液を4℃で一晩撹拌した。次いで、トリフルオロ酢酸(TFA、水中の10%ストック)の添加によってpHを2に調整し、溶液を、水中の、0.1% TFAを用いてさらに1:1希釈した。50分で0〜50%アセトニトリルの勾配を使用するRP−HPLC(Poros)によって、粗タンパク質溶液をさらに精製した。GDF−15を含有する画分をプールし、凍結乾燥した。
タンパク質折りたたみ
方法1:凍結乾燥した材料を、100mM 酢酸中に2mg/mlで溶解し、折りたたみバッファー(100mM CHES/1M NaCl/30mM CHAPS/5mM GSH/0.5mM GSSG/20% DMSO、pH9.5、4℃)で15〜20倍希釈し、溶液を、4℃で3日間穏やかに撹拌した。3日後、3容積の100mM 酢酸を添加し、限外濾過(5kDaカットオフ)によって溶液を約100〜200mlに濃縮し、100mM酢酸を用いて10倍希釈し、再濃縮した。再折りたたみされた材料を、50℃(バッファーA:水中、0.1% TFA;バッファーB:アセトニトリル中、0.05% TFA)で実施した、Vydac C4カラムでの分取RP−HPLCによってさらに精製した。ローディング後、15%バッファーBを用いてカラムを洗浄し、50分で15%B〜65%Bの勾配を用いて溶出した。対象のタンパク質を含有する採取した画分を、等容量のバッファーAを用いて希釈し、凍結乾燥した。再折りたたみ収率は、両タンパク質について、約25%であった。
方法2:折りたたみバッファー:100mM CHES、pH9.4、0.9Mアルギニン、0.5M NaCl、1mM EDTA、2.5mM GSH、1mM GSSG(最終濃度)を用いて、方法1におけるようにプロトコールに従った。
中間体2:脂肪酸構築物の合成
Figure 0006946304
ステップ1:18−(ベンジルオキシ)−18−オキソオクタデカン酸、ジベンジルオクタデカンジオエート
Figure 0006946304
THF中のオクタデカン二酸(100mg、0.318mmol)の溶液(容量:5mL)を、0℃に冷却し、EDC(0.084mL、0.477mmol)およびDMAP(3.89mg、0.032mmol)を添加した。ベンジルアルコール(0.030mL、0.286mmol)をゆっくりと滴加し、反応物を室温にゆっくりと加温し、16時間撹拌した。LCMS解析は、ELSD(方法A(この方法およびこの実施例において引用されるすべての方法については、以下の表7を参照のこと))によって、25%所望の生成物および38%+2を示し、R prod=1.18分、M+H 405.1;R+2prod=1.49分、M+HO 512.4)。反応混合物溶媒を除去し、粗材料をDCMに溶かした。有機物を1M HCl(水性)(25mLx3)を用いて洗浄し、白色個体が得られた。次いで、有機層を、炭酸ナトリウムの飽和水溶液(25mLx3)を用いて洗浄し、ブラインを使用して分離を補助した。有機物をNaSOで乾燥させ、濾過し、濃縮すると、白色フィルムが得られた。
粗材料を、最小量の2:1 ACN/DMSOに溶解し、20gの、逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードした。0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分勾配にわたって精製した。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥すると、38.3mgの白色粉末が得られた(28%)。材料を所望の生成物18−(ベンジルオキシ)−18−オキソオクタデカン酸(1)と同定した。LCMS方法B、R=2.39分、M+H 405.4)。1H NMR (400 MHz, クロロホルム-d) δ 7.39 - 7.32 (m, 5H), 5.11 (s, 2H), 2.35 (t, J = 7.6 Hz, 4H), 1.67 - 1.61 (m, 4H), 1.36 - 1.21 (m, 24H).
ステップ2:1−ベンジル18−(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル)オクタデカンジオエート
Figure 0006946304
THF中の溶液(1、38.8mg、0.096mmol)(容量:2mL)に、N−ヒドロキシスクシンイミド(13.24mg、0.115mmol)、EDC(0.025mL、0.144mmol)およびDMAP(1.172mg、9.59μmol)を添加した。反応物を、N下で16時間室温で撹拌した。LCMS解析は、出発材料の完全消費および所望の生成物の形成を示した(方法A、R=1.25分、M+H 502.4)。溶媒を除去し、反応混合物を最小量のACNに溶かし、20gの逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードした。0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分の勾配にわたって精製した。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥すると、微細な白色固体(35.9mg、71%)が得られた。LCMS方法B、R=2.51分、M+H 502.5、M+HO 519.5。1H NMR (400 MHz, クロロホルム-d) δ 7.41 - 7.32 (m, 5H), 5.11 (s, 2H), 2.83 (s, 4H), 2.60 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 2.35 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 1.73 (m, J = 7.6 Hz, 4H), 1.25 (d, J = 3.6 Hz, 24H).
ステップ3:(S)−5−((ベンジルオキシ)カルボニル)−1−(9H−フルオレン−9−イル)−3,8−ジオキソ−2,12,15−トリオキサ−4,9−ジアザヘプタデカン−17−酸
Figure 0006946304
THF(容量:9mL、比:9)中、N−アルファ−Fmoc−L−グルタミン酸アルファ−ベンジルエステル(250mg、0.544mmol)の溶液に、N−ヒドロキシスクシンイミド(75mg、0.653mmol)、EDC(0.144mL、0.816mmol)およびDMAP(6.65mg、0.054mmol)を添加した。反応物を、N下で3時間室温で撹拌した。LCMS解析は、出発材料の存在を示し(方法C、SM R=1.23分、M+H 460.2;prod R=1.30分、M+H 557.2)、そのため、0.25当量のN−ヒドロキシスクシンイミドを添加し、反応物をN下で16時間室温で撹拌した。LCMS解析は、NHSエステル生成物への完全変換を示した(方法C、R=1.30分、M+H 557.2)。2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)酢酸(98mg、0.598mmol)を、水(容量:1.000mL、比:1.000)に溶解し、反応混合物に添加し、続いて、DIPEA(0.442mL、2.72mmol)を添加した。反応混合物を、N下で16時間室温で撹拌した。LCMS解析は、所望の生成物および幾分かの加水分解されたグルタミン酸の形成を示した(方法C、R=1.15分、M+H 605.3)。反応混合物(189mg)を5% MeOH/EtOAcに溶かし、分液漏斗に移し、次いで、0.1N HClの50mLの部分を用いて3回洗浄した。合わせた水層を、50mLの5% MeOH/EtOAcを用いて1回抽出し、有機層を合わせ、NaSOで乾燥させ、濾過し、濃縮すると、無色のフィルムが得られた(130mg、69%)。LCMS解析は、材料中の大部分の生成物を示した(方法D、R=2.43分、M+H 605.3)。材料は、さらなる精製を伴わずに次のステップに運んだ。
ステップ4:(S)−4−アミノ−3,7−ジオキソ−1−フェニル−2,11,14−トリオキサ−8−アザヘキサデカン−16−酸
Figure 0006946304
3を、20%の4−メチルピペリジン/DMF溶液(100mgの材料あたり1mL)に溶解する。反応物を室温で1時間撹拌し、次いで、20gの、逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードする。粗材料を、0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分勾配にわたって精製する。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥する。
ステップ5:(S)−22−((ベンジルオキシ)カルボニル)−3,20,25−トリオキソ−1−フェニル−2,29,32−トリオキサ−21,26−ジアザテトラトリアコンタン−34−酸
Figure 0006946304
でパージしたTHF(12mmolar、9:1THF/HO)中の4の溶液に、水中の1−ベンジル18−(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル)オクタデカンジオエート(2、1.2当量)の溶液を添加する。DIPEA(5当量)を添加し、反応物をN下で16時間室温で撹拌する。溶媒を除去し、粗材料を、最小量のACNに溶かし、次いで、20gの、逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードする。粗材料を、0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分勾配にわたって精製する。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥する。
ステップ6:(S)−22−((ベンジルオキシ)カルボニル)−3,20,25,34−テトラオキソ−1−フェニル−2,29,32,38,41−ペンタオキサ−21,26,35−トリアザトリテトラコンタン−43−酸
Figure 0006946304
5を、N下でTHF(0.02molar)に溶解し、N−ヒドロキシスクシンイミド(1.2当量)、EDC(1.5当量)およびDMAP(0.1当量)を添加する。反応物をN下で16時間室温で撹拌すると、NHS−エステル中間体が得られる。水(9:1 THF/HO)中の2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)酢酸(1.1当量)の溶液およびDIPEA(5当量)を、NHS−エステル中間体に添加する。反応物を、N下で16時間室温で撹拌する。溶媒を除去し、粗材料を最小量のACNに溶かし、20gの逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードする。粗材料を、0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分勾配にわたって精製する。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥する。
ステップ7:21,39−ジベンジル1−(2,5−ジオキソピロリジン−1−イル)(S)−9,18,23−トリオキソ−2,5,11,14−テトラオキサ−8,17,22−トリアザノナトリアコンタン−1,21,39−トリカルボキシレート
Figure 0006946304
下、無水THF(0.02molar)中の6の溶液に、N−ヒドロキシスクシンイミド(1.2当量)を添加する。反応物をN下で16時間室温で撹拌する。反応溶媒を蒸発させ、粗材料を最小量のACNに溶かし、次いで、20gの逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードする。粗材料を、0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分勾配にわたって精製する。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥する。
ステップ8:(S)−22−カルボキシ−1−((2,5−ジオキソピロリジン−1−イル)オキシ)−1,10,19,24−テトラオキソ−3,6,12,15−テトラオキサ−9,18,23−トリアザヘンテトラコンタン−41−酸
Figure 0006946304
でフラッシュした無水THF(0.2molar)中の7の溶液に、Pd/C(木炭上の10%活性化、0.1当量)を添加する。反応物を、N下で10分間室温で撹拌する。次いで、N供給源を閉じ、反応フラスコに水素を添加する。次いで、水素供給源を除去し、N流を戻す。反応物を16時間室温で撹拌する。反応混合物を、セライトの溶媒湿潤パッドを通して濾過し、過剰のTHFを用いて3回すすぎ、得られた濾液を濃縮する。粗材料を、最小量のACN/水に溶解し、20gの逆相クロマトグラフィーのC18 15μMカラム上にロードする。粗材料を0〜100% ACN/HO(0.1%TFA)24分の勾配にわたって精製する。所望の生成物を有する画分をプールし、濃縮し、凍結し、凍結乾燥する。
[実施例4A]
脂肪酸構築物とのタンパク質コンジュゲーション(中間体2):
Figure 0006946304
一般的なタンパク質コンジュゲーション手順:
脂肪酸−NHSエステルの10mg/mLの溶液を、水で調製する。AHA−hGDF15(1.0当量)の溶液を、30mM NaOAc pH4.6を用いて、0.88mg/mLの最終反応濃度が得られるように希釈する。タンパク質溶液に脂肪酸溶液(10当量、10mg/mLで)を添加し、反応物を16時間室温で振盪する。反応混合物を精製する。
hGDF15のホモ二量体性を考慮して、AHA−hGDF15+1脂肪酸およびAHA−hGDF15+2脂肪酸の混合物を得ることができる。脂肪酸構築物(中間体2)を、単量体ユニットのうちの1つまたは2つのN末端で連結する。コンジュゲートのこのような混合物は、以下として表すことができる:
Figure 0006946304
[式中、2つのAHA−hGDF15ユニット間の線は、ジスルフィド結合である]。
Figure 0006946304
[実施例5A]
中間体37にコンジュゲートされたHis−hGDF15(I−59)
Figure 0006946304
1.5mlの30mM酢酸ナトリウムpH=4バッファーにHis−GDF15(0.493ml、0.026μmol、1.42mg/ml)を添加し、この溶液にnhs脂肪酸(0.221mg、0.132umol、10mg/mL)を添加した。一晩で反応は完了しなかったので、さらに2.5当量の脂肪酸NHS(0.110mg、0.066umol、10mg/mL)を添加し、5時間後、Maldiは、+2コンジュゲートを主要な生成物として示した。amicon限外濾過10kDを使用して5回洗浄することによって生成物を精製すると、565ugのコンジュゲートが76%の収率で得られた。MALDI:sm(18%)、期待質量:26468 実測質量:26553;+1脂肪酸(38%)期待質量:28022 実測質量:28099;+2脂肪酸(40%)期待質量:29576 実測質量:29649;+3脂肪酸(4%)期待質量:31130 実測質量:31201。

[実施例5B]
中間体37とコンジュゲートされたAHA−hGDF15
Figure 0006946304
分子生物学等級の水中の中間体37の10mg/mLの溶液を調製した。AHA−hGDF15(中間体57、30mM NaOAc pH4.0中の6.67mg/mL、5.247mL、1.433μmol)に30mM NaOAc pH4.6(許容範囲4.5〜5.0)を添加すると、0.88mg/mLの最終タンパク質濃度が得られた。中間体37(10当量、2.39mL、0.014mmol)を添加し、反応物を室温で18時間混合した。反応バイアル中に沈殿が形成された。反応混合物を4x15mL 10kDa Amicon遠心フィルターの中で分け、各々を30mM NaOAc pH4.0を用いて15mLに希釈した。材料を、30mM NaOAc pH4.0に4回バッファー交換し、サンプルを合わせて、25.6mLの容量とし、洗浄の間にピペットチップを用いてフィルター中で沈殿物をかき混ぜた。沈殿物は溶液中に残存し、そのため、混合物を4℃で一晩静置させた。A280(30040cm−1−1、27538g/mol)によって濃度を測定すると、1.62mg/mL(100%)であった。UPLC解析は、+1および+2生成物の60%回収を示した(方法J)。
in vivoで試験され、表8において報告される粗混合物:
Figure 0006946304
AHA−hGDF15+1FA(脂肪酸)は、GDF15ホモ二量体の1つの分子でのN末端アミノ官能基での反応に対応する。
AHA−hGDF15+2FA(脂肪酸)は、GDF15ホモ二量体の第2の分子でのN末端アミノ官能基での反応に対応する。
AHA−hGDF15+3FA(脂肪酸)は、GDF15ホモ二量体のいくつかの他の部位での非選択的反応に対応する。
精製:
粗生成物を、Waters BEH300 130Å、3.5μm、4.6mmX100mm流速2.5ml/分での逆相クロマトグラフィー(バッファーA 水中0.1% TFA;バッファーB ACN中0.1M TFA勾配;99%〜80%バッファーA)によって精製した。
画分1:未反応AHA−hGDF15:Rt=17.33分
画分2:(19B1):AHA−GDF15+1FA:Rt=20.2分(およそ15%の収率)
画分3:(19B2):AHA−GDF15+2FA:Rt=21.6分(およそ15%の収率)
画分4:(19B3):AHA−GDF15+3FA:Rt=23.0分(およそ5%の収率)
19B1および19B2の1:1比の混合物を調製し、試験した(19Bm)。
あるいは、反応は、4.73のpHの、10mM NaHPO−7HOおよび30mM NaOAc中で実行してもよい:分子生物学等級の水中の中間体37の10mg/mL溶液を調製した。AHA−hGDF15(中間体57、30mM NaOAc pH4.0中の12.04mg/mL、4.15μL、0.002μmol)に、30mM NaOAc 10mM NaHPO−7HO pH4.73を添加すると、0.88mg/mLの最終タンパク質濃度が得られた。中間体37(20当量、6.83μL、0.041μmol)を添加し、反応物を室温で18時間混合した。反応混合物は沈殿物で濁った。UPLC解析は、58%の+1および+2生成物を示した(方法J)。
Figure 0006946304
反応はまた、4.6のpHの、30mM NaOAcおよび10mM KHPO中で実行してもよい:分子生物学等級の水中の中間体37の10mg/mLの溶液を調製した。AHA−hGDF15(中間体57、30mM NaOAc pH4.0中の6.21mg/mL、5.261mL、1.337μmol)に、30mM NaOAc 10mM KHPO pH4.6(許容範囲4.5〜5.0)を添加すると、0.88mg/mLの最終タンパク質濃度が得られた。中間体37(10当量、68.3μL、0.409μmol)を添加し、反応物を室温で7時間混合した。反応混合物は、沈殿物で濁った。反応混合物を、15mL 10kDa Amicon遠心フィルターの中で4つの9mLの部分に分け、30mM NaOAc pH4.0を用いて15mLに希釈した。材料を、30mM NaOAc pH4.0に4回バッファー交換し、ピペットチップを用いて各洗浄の間に沈殿物をかき混ぜた。反応混合物を75mLの容量に濃縮した。沈殿物は残存し、そのため、材料を4℃で2日間保管した。A280(30040cm−1−1、27538g/mol)によって濃度を測定すると、0.4mg/mL(97%)であった。UPLC解析は、+1および+2生成物の61%回収を示した。
Figure 0006946304
参考例1
中間体PEG−ミリスチン酸構築物にコンジュゲートされたHis−hGDF15 BCN(I−58):
ステップ1:
Figure 0006946304
アジド−PEG23−アミン(30mg、0.027mmol)およびミリスチックNHSエステル(Toronto Research Chemicals、カタログ番号S69080)(12mg、0.037mmol)の混合物に、DCM(1mL)およびDIPEA(13uL)を添加し、混合物を室温で一晩撹拌した。混合物を、EtOAc/ヘプタン(0〜100%)、次いでMeOH/DCM(0〜10%)を用いて溶出するシリカクロマトグラフィーによって精製すると、およそ5% MeOH/DCMで他の物質が入っていない生成物が得られた。LCMS:(勾配:1.4分で40〜98% B−フロー1mL/分 溶出剤A:水+0.05%ギ酸+3.75mM酢酸アンモニウム、溶出剤B:アセトニトリル+0.04%ギ酸)LCMS:rt=2.20(方法C)+H理論質量:1354.71 実測質量:1354.4。
ステップ2:
Figure 0006946304
BCN−hGDF15(I−52:800uL、0.25mg/mL)の溶液に、(DMSO中、2mg/mL、6.3uL、10当量)を添加し、混合物を室温で一晩撹拌した。定量的収量で1.1mL、0.20mg/mL(Maldi:+1理論質量:28223 実測質量:28640;+2理論質量:29543;実測質量:29962、+3理論質量:30863 実測質量:31426、+4理論質量:32183 実測質量:32911)。
参考例2
his−hGDF15−PEG23
Figure 0006946304
Figure 0006946304

30mM NaOAc pH4.0(427μL)中のHis−hGDF15 BCN(I59:427μL、1.17mg/mL、0.019μmol)の溶液に、アジド−dPEG23−アミン(Quanta Biodesign、104μg、0.094μmol)を添加した。反応物を室温で16時間混合し、その時点で、10kDa MWCO Amicon遠心フィルターを使用して、サンプルを5回希釈および濃縮することによって、混合物を30mM NaOAc pH4.0に交換して、140μLの容量とした。MALDI解析は、+1から+4生成物への完全変換を示した。濃度は、A280(29090M−1cm−1、27600g/mol)によって測定し、2.099mg/mL(57%)であった。
本発明は次の態様を含む。
[1]GDF15変異体、GDF15融合タンパク質またはGDF15コンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)または肝細胞癌(HCC)を処置する方法。
[2]前記GDF15治療剤が、GDF15コンジュゲートである、上記[1]に記載の方法。
[3]前記GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、上記[1]に記載の方法
[4]前記GDF15治療剤が、表1から選択される、上記[1]に記載の方法。
[5]GDF15タンパク質、GDF15変異体、GDF15突然変異体、GDF15融合物またはGDF15コンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)または非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を処置する方法。
[6]前記GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、上記[5]に記載の方法。
[7]前記GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、上記[5]に記載の方法。
[8]前記GDF15治療剤が、表1から選択される、上記[5]に記載の方法。
[9]GDF15タンパク質、GDF15変異体、GDF15突然変異体、GDF15融合物またはGDF15コンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤を含む医薬組成物の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)または肝細胞癌(HCC)を処置する方法。
[10]前記GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、上記[9]に記載の方法。
[11]前記GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、上記[9]に記載の方法。
[12]前記GDF15治療剤が、表1から選択される、上記[9]に記載の方法。
[13]GDF15タンパク質、GDF15変異体、GDF15突然変異体、GDF15融合物またはGDF15コンジュゲートのうちの1つまたは複数を含むGDF15治療剤を含む医薬組成物の治療上有効な量を投与することによって、非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)または非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)を処置する方法。
[14]前記GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、上記[13]に記載の方法。
[15]前記GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質またはFc−GDF15融合タンパク質である、上記[13]に記載の方法。
[16]前記GDF15治療剤が、表1から選択される、上記[13]に記載の方法。
[17]前記GDF15治療剤が、配列番号41のアミノ酸配列を含むGDF15ポリペプチドを含まない、上記[1]から[16]のいずれか一項に記載の方法。
[18]前記GDF15治療剤が、配列番号41のアミノ酸配列を含む脂肪酸−GDF15コンジュゲートではない、上記[1]から[17]のいずれか一項に記載の方法。
[19]前記GDF15治療剤が、以下のアミノ配列:
(i)配列番号41;
(ii)MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15(197〜308))(配列番号321)、
(iii)MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15(197〜308))(配列番号322)、
(iv)MHHHHHHAHARDGCPLGEGRCCRLQSLRASLQDLGWANWVVAPRELDVRMCVGACPSQFRSANTHAQMQARLHGLNPDAAPAPCCVPASYEPVVLMHQDSDGRVSLTPFDDLVAKDCHCV(M−(his)6−dGDF15)(配列番号323)、
(v)MHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHhGDF15(199〜308))(配列番号324)、
(vi)MHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHA−hGDF15(200〜308))(配列番号325)、または
(vii)AHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(AH−hGDF15(199〜308)(配列番号326)
を含まない脂肪酸コンジュゲートである、上記[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、8]、[9]、[10]、[12]から[14]および[16]のいずれか一項に記載の方法。
[20]前記GDF15治療剤が、ヒト血清アルブミン−GDF15融合物などの、配列番号41のアミノ酸配列を含むアルブミン−GDF15融合物ではない、上記[1]から[17]のいずれか一項に記載の方法。
[21]前記GDF15治療剤が、以下:配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号42〜63、配列番号69〜107、配列番号148、配列番号149および配列番号320のうちのいずれか1つ、または以下:配列番号42〜63、配列番号69〜107、配列番号148、配列番号149および配列番号320のうちのいずれか1つのアミノ酸配列を含む、上記[1]から[16]のいずれか一項に記載の方法。
[22]前記GDF15治療剤が、以下のアミノ酸配列:
(i)MHHHH HHAR NGDHC PLGPG RCCRL HTVRA SLEDL GWADW VLSPR EVQVT MCIGA CPSQF RAANM HAQIK TSLHR LKPDT VPAPC CVPAS YNPMV LIQKT DTGVS LQTYD DLLAK DCHCI(M−(his)6−hGDF15(197〜308))(配列番号321)、
(ii)配列番号6、
(iii)配列番号7、
(iv)MHHHHHHMARNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(M−(his)6−M−hGDF15(197〜308))(配列番号322)、
(v)MHHHHHHAHARDGCPLGEGRCCRLQSLRASLQDLGWANWVVAPRELDVRMCVGACPSQFRSANTHAQMQARLHGLNPDAAPAPCCVPASYEPVVLMHQDSDGRVSLTPFDDLVAKDCHCV(M−(his)6−dGDF15)(配列番号323)、
(vi)MHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MH−hGDF15(199〜308))(配列番号324)、
(vii)MHAGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(MHA−hGDF15(200〜308))(配列番号325)、
(viii)配列番号41、および
(ix)AHNGDHCPLGPGRCCRLHTVRASLEDLGWADWVLSPREVQVTMCIGACPSQFRAANMHAQIKTSLHRLKPDTVPAPCCVPASYNPMVLIQKTDTGVSLQTYDDLLAKDCHCI(AH−hGDF15(199〜308)(配列番号326)
のうちの1つを含まない、上記[1]から[16]のいずれか一項に記載の方法。
[23]前記GDF15治療剤が、式A1、A2およびA3:
Figure 0006946304

[R は、CO HまたはHであり、
、R およびR は、互いに独立して、H、OH、CO H、−CH=CH または−C≡CHであり、
Akは、分岐C 〜C 30 アルキレンであり、
n、mおよびpは互いに独立して、6から30の間の整数である]のうちのいずれか1つである脂肪酸を含まず、テトラデカン酸を含まない脂肪酸−GDF15コンジュゲートである、上記[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、[8]、[9]、[10]、[12]から[14]および[16]のいずれか一項に記載の方法。
[24]前記GDF15治療剤が、以下の脂肪酸:
Figure 0006946304
のうちの1つまたは複数を含まない脂肪酸−GDF15コンジュゲートである、上記[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、[8]、[9]、[10]、[12]から[14]、[16]および[22]のいずれか一項に記載の方法。

Claims (5)

  1. 非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)、および/もしくは非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、並びにまたは前記NAFLDもしくは前記NASH誘発性の末期肝臓疾患、脂肪肝(hepatic steatosis)(脂肪肝(fatty liver))、肝臓線維症、肝臓炎症、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変(PBC)、もしくは肝細胞癌(HCC)の処置に用いられる、GDF15タンパク質、GDF15タンパク質機能的変異体、GDF15融合タンパク質、またはGDF15コンジュゲートの1つもしくは複数を含む、GDF15治療剤であって、
    以下:配列番号42〜63、配列番号69〜92、配列番号94〜100、配列番号103〜107、配列番号148、配列番号149、および配列番号320のうちいずれか1つのアミノ酸配列を含む、GDF15治療剤。
  2. 前記GDF15治療剤が、GDF15コンジュゲートである、請求項1に記載のGDF15治療剤。
  3. 前記GDF15治療剤が、HSA−GDF15融合タンパク質である、請求項1に記載のGDF15治療剤。
  4. 前記GDF治療剤が、Fc−GDP融合タンパク質である、請求項1に記載のGDF15治療剤。
  5. 前記GDF15治療剤が、脂肪酸−GDF15コンジュゲートまたはPEG−GDF15コンジュゲートである、請求項1に記載のGDF15治療剤。
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