JP2006500364A - 高い反応性と溶解度を有する架橋剤および小分子薬物の標的化送達用コンジュゲートの調製におけるそれらの使用 - Google Patents
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Abstract
細胞結合物質と小分子薬物とのコンジュゲートを作製する方法であって、細胞結合物質を二官能性架橋部分と反応させることにより反応性ジスルフィド基を有する細胞結合物質を提供し、その後この修飾した細胞結合物質を遊離チオール基を含む小分子薬物と反応させることを含む前記方法を開示する。さらに、二官能性架橋部分も開示する。
Description
本出願は、米国仮出願第60/403,652号(2002年8月16日出願)に対して優先権を主張するものであり、該仮出願は参照により本明細書中に含まれるものとする。
発明の分野
本発明は、細胞結合物質と小分子薬物、特に細胞毒性物質とのコンジュゲートを作製する改良方法に関する。
本発明は、細胞結合物質と小分子薬物、特に細胞毒性物質とのコンジュゲートを作製する改良方法に関する。
また本発明は、新規の二官能性架橋剤、および小分子薬物と反応しうる架橋剤を含む細胞結合物質を作製する方法にも関する。このコンジュゲートを作製する改良方法は、立体障害のあるジスルフィド結合を有するコンジュゲートを提供することにより該ジスルフィド結合のin vivo安定性を高め、また意外なことに、遊離チオール基を担持する小分子薬物との反応速度を上昇させる。この反応は、以前に記載された架橋剤を用いる場合よりも約12倍速い。
発明の背景
二官能性修飾試薬であるN-スクシンイミジル3-(2-ピリジルジチオ)プロピオネート(SPDP)は、ジスルフィド結合を介して2つのタンパク質を連結するために使用されている。該試薬は、修飾工程において第1のタンパク質と反応することにより活性ジスルフィド含有基を導入する。次に、コンジュゲーション工程において遊離チオール基を含有する第2のタンパク質を加えることにより、これら2つのタンパク質の間にジスルフィド結合を形成させる。SPDPの多くの誘導体およびSPDPのイミド型について記載されている(米国特許第4,563,304号; J. Carlsson et al. 173 Biochem. J. 723-737 (1978); Goff D. A., Carroll, S. F. 1 BioConjugate Chem. 381-386 (1990); L. Delprino et al. 82 J. Pharm. Sci. 506-512 (1993); S. Arpicco et al., 8 BioConjugate Chem 327-337 (1997))。
二官能性修飾試薬であるN-スクシンイミジル3-(2-ピリジルジチオ)プロピオネート(SPDP)は、ジスルフィド結合を介して2つのタンパク質を連結するために使用されている。該試薬は、修飾工程において第1のタンパク質と反応することにより活性ジスルフィド含有基を導入する。次に、コンジュゲーション工程において遊離チオール基を含有する第2のタンパク質を加えることにより、これら2つのタンパク質の間にジスルフィド結合を形成させる。SPDPの多くの誘導体およびSPDPのイミド型について記載されている(米国特許第4,563,304号; J. Carlsson et al. 173 Biochem. J. 723-737 (1978); Goff D. A., Carroll, S. F. 1 BioConjugate Chem. 381-386 (1990); L. Delprino et al. 82 J. Pharm. Sci. 506-512 (1993); S. Arpicco et al., 8 BioConjugate Chem 327-337 (1997))。
細胞結合物質と高細胞毒性薬物とのコンジュゲートについて記載されている(米国特許第5,208,020号および第5,416,064号; R.V.J. Chari et al., 52 Cancer Res. 127-131 (1992))。これらのコンジュゲートでは、細胞結合物質をまずSPDPなどの二官能性物質で修飾することにより活性ジスルフィド部分を導入する。チオールを含有する細胞毒性薬物との反応により、モノクローナル抗体などの細胞結合物質と薬物とがジスルフィド結合を介して連結したコンジュゲートが提供される。このジスルフィド結合のin vivo安定性を高めるには、立体障害のあるジスルフィド結合を提供することが重要である。この目的は、ジスルフィド結合に対してジェミナルである炭素原子上に1つ以上のメチル置換基を担持する架橋剤を使用することにより、またはチオール置換基を担持する炭素原子上に1つ以上のメチル置換基を担持する薬物を使用することにより達成できる。しかし、こうした立体障害のあるジスルフィド結合を細胞結合物質上に導入するかまたは立体障害のあるチオールを薬物上に導入すると、チオール含有薬物と細胞結合物質との反応速度は著しく低下する。従って、コンジュゲートを製造するための手順は実施不可能となるか、または時間を浪費しかつ非経済的なものとなる。さらに、反応時間が長くなるとチオール含有薬物の不要な二量体化が起こり、その結果、反応性が失われて生成物の収率が下がる。モノクローナル抗体およびそのフラグメントの場合、立体障害のあるジスルフィド結合とチオール含有薬物との間のジスルフィド交換の反応速度が遅いので、該抗体または該フラグメントの重鎖と軽鎖の間のジスルフィド結合の切断という好ましくない副反応が生じる。
従って、修飾された細胞結合物質と細胞毒性薬物上のチオール置換基との間のジスルフィド交換反応速度を促進する架橋剤を提供する必要がある。さらに、モノクローナル抗体などの細胞結合物質は水溶液にのみ可溶であることから、水に可溶であるかまたはほんの数％(5％v/v未満)の有機溶媒を用いれば水溶液中での溶解度を維持することができる架橋剤を提供することもまた望ましい。
発明の概要
本発明は、細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
本発明は、細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
〔式中、CBは細胞結合物質を表し、Aはジスルフィド部分により連結された小分子薬物を表し、R、R1、R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、ならびにmは1〜10またはそれ以上の整数である〕
で表され、
(1) 細胞結合物質を、式(I)または(II)：
で表され、
(1) 細胞結合物質を、式(I)または(II)：
〔式中、XおよびYは同一であるかまたは異なり、かつH、CONR4R5またはNO2であるが、ただし、XおよびYは両方同時にHであることはなく、R4およびR5は同一であるかまたは異なり、かつ各々がH、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソ-ブチルまたはtert-ブチルであり、ならびにZはSO3 -M+またはHであって、M+は金属イオンまたはテトラアルキルアンモニウムイオンを表す〕
の架橋剤と反応させることにより、それぞれ式(III)または(IV)：
の架橋剤と反応させることにより、それぞれ式(III)または(IV)：
〔式中、pは1〜10またはそれ以上の整数を表す〕
の化合物を得ること、ならびに
(2) 式(III)または(IV)の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法を提供することにより、上記目的および他の目的を満たす。
の化合物を得ること、ならびに
(2) 式(III)または(IV)の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法を提供することにより、上記目的および他の目的を満たす。
また本発明は、細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)で表され、式(III)または(IV)の化合物を遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させることを含む前記方法も提供する。
好適な実施形態では、細胞結合物質は抗体またはその抗原結合フラグメントであり、小分子薬物は細胞毒性物質である。
また本発明は、式(I)または(II)：
〔式中、R、R1、R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、XおよびYは同一であるかまたは異なり、かつCONR4R5またはNO2であり、R4およびR5は同一であるかまたは異なり、かつ各々がH、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソ-ブチルまたはtert-ブチルであり、ならびにZはSO3 -M+またはHであって、M+は金属イオンまたはテトラアルキルアンモニウムイオンを表すが、ただし、Xおよび／またはYがNO2である場合にZはHではない〕
の架橋剤も提供する。
の架橋剤も提供する。
本発明はさらに、細胞結合物質を小分子薬物に連結しうる架橋剤を含む該細胞結合物質を作製する方法であって、架橋剤を含む該細胞結合物質が式(III)または(IV)で表され、該細胞結合物質をそれぞれ式(I)または(II)の架橋剤と反応させることを含む前記方法を提供する。
発明の詳細な説明
本明細書中で引用した全ての特許および他の刊行物は、参照により明示的に含まれるものとする。
本明細書中で引用した全ての特許および他の刊行物は、参照により明示的に含まれるものとする。
本明細書中に開示した新規方法では、ヘテロ二官能性架橋剤を使用する。幾つかの適切な架橋剤の例およびそれらの合成について図1〜6に示す。好ましくは、架橋剤は、N-スクシンイミジル4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)-ペンタノエート(1)またはその高水溶性類似体であるN-スルホスクシンイミジル4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)-ペンタノエート(2)、N-スクシンイミジル-4-(2-ピリジルジチオ)ブチレート(SPDB, 3a)、N-スクシンイミジル-4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ブチレート(SNPB, 3b)、およびN-スルホスクシンイミジル-4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ブチレート(SSNPB, 3c)、N-スクシンイミジル-4-メチル-4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタノエート(SMNP, 4a)、N-スクシンイミジル-4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブチレート(SCPB, 5a)またはN-スルホスクシンイミジル-4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブチレート(SSCPB, 5b)である。架橋剤1、2、3a、3b、3c、4a、5aまたは5bで修飾した細胞結合物質を、次にチオール部分を含有するわずかに過剰の小分子薬物と反応させることにより、優れた収率でコンジュゲートを得ることができる。反応速度は、以前に記載された反応性の低い架橋剤を用いる場合よりも約12倍速い。この新規の試薬は、反応時に放出されるニトロ-ピリジン-2-チオンの吸光係数が高いためジスルフィド交換反応の進行を容易にモニターすることができるという、さらなる利点を有する。過剰なチオールを用いる必要性を減らすと、天然のタンパク質中に見出される内部ジスルフィド結合の切断が減少するという思いがけない利益が得られる。
架橋剤
本発明のヘテロ二官能性架橋剤は、(1)それらにより細胞結合物質と薬物部分との間の立体障害のあるジスルフィド結合の形成が可能となる点、および(2)それらにより小分子薬物上のチオール置換基とのジスルフィド交換反応速度が促進されるという点で、他の架橋剤と比べて2倍有利である。さらに、該架橋剤は水に可溶であるか、またはほんの数％(5% v/v未満)の有機溶媒を用いれば水溶液中での溶解度を維持することができる。
本発明のヘテロ二官能性架橋剤は、(1)それらにより細胞結合物質と薬物部分との間の立体障害のあるジスルフィド結合の形成が可能となる点、および(2)それらにより小分子薬物上のチオール置換基とのジスルフィド交換反応速度が促進されるという点で、他の架橋剤と比べて2倍有利である。さらに、該架橋剤は水に可溶であるか、またはほんの数％(5% v/v未満)の有機溶媒を用いれば水溶液中での溶解度を維持することができる。
本発明で使用するヘテロ二官能性架橋剤は、ニトロピリジルジチオ、ジニトロピリジルジチオ、N,N-ジアルキルカルボキサミドピリジルジチオまたはジ-(N,N-ジアルキルカルボキサミド)ピリジルジチオ基および反応性カルボン酸エステル基(例えば、N-スクシンイミジルエステルまたはN-スルホスクシンイミジルエステル基)を含む。
好ましくは、前記架橋剤は、下記式(I)または(II)：
〔式中、R、R1、R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、XおよびYは同一であるかまたは異なり、かつH、CONR4R5またはNO2であるが、ただし、XおよびYが両方同時にHであることはなく、R4およびR5は同一であるかまたは異なり、かつ各々がH、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソブチルまたはtert-ブチルであり、ならびにZはSO3 -M+またはHであって、M+は金属イオンまたはテトラアルキルアンモニウムイオンを表す〕
の化合物である。
の化合物である。
3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖または環状のアルキルの例としては、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソ-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロブチル、シクロペンチル、およびシクロヘキシルが挙げられる。
適切な金属イオンM＋の例としてはLi+、Na+、K+、およびRb+が挙げられ、適切なテトラアルキルアンモニウムイオンの例としてはテトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムおよび混合アルキル基を有するテトラアルキルアンモニウム(例えばジメチル-ジエチルアンモニウム、エチル-トリメチルアンモニウム、メチル-エチル-プロピル-ブチルアンモニウム)が挙げられる。
好適な実施形態では、RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方はHであり、かつ他方はメチルである。
より好適な実施形態では、nは1であり、R1はメチルであり、かつR、R2、およびR3はHである。別のより好適な実施形態では、nは1であり、かつR、R1、R2、およびR3はHである。さらに別のより好適な実施形態では、nは1であり、RおよびR1は共にメチルであり、かつR2およびR3は共にHである。
2-ジチオニトロピリジルおよび2-ジチオ-ジニトロピリジルを含有する式(I)の架橋剤の合成を図1、2および3に示し、対応する4-ジチオニトロピリジルおよび4-ジチオ-ジニトロピリジルを含有する式(II)の架橋剤の合成を図6に示す。2-ジチオ-N,N-ジメチルカルボキサミドピリジルを含有する式(I)の架橋剤の合成を図4に示し、対応する4-ジチオ-N,N-ジメチルカルボキサミドピリジルを含有する式(II)の架橋剤の合成を図5に示す。
メルカプト酸を、有機溶媒、好ましくはテトラヒドロフランなどの極性有機溶媒中で、塩基を用いてまたは塩基を用いずに(好ましくはトリエチルアミンなどの塩基を用いて)ジチオビス(ニトロピリジン), ジチオビス(ジニトロピリジン)、またはジチオビス(ジメチルカルボキサミドピリジン)と反応させる。次いで、得られた非対称ジスルフィド酸を、カップリング剤、好ましくはジシクロヘキシルカルボジイミドなどのカルボジイミドの存在下、有機溶媒、好ましくはジメチルホルムアミドなどの極性非プロトン性有機溶媒中で、N-ヒドロキシスクシニミドまたはN-ヒドロキシスルホスクシニミドと反応させることにより、所望の化合物を得る。
好適な実施形態では、RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方はHであり、かつ他方はメチルである。
より好適な実施形態では、nは1であり、R1はメチルであり、かつR、R2、およびR3はHである。別のより好適な実施形態では、nは1であり、かつR、R1、R2、およびR3はHである。さらに別のより好適な実施形態では、nは1であり、RおよびR1は共にメチルであり、かつR2およびR3は共にHである。
本発明はさらに式(I)または(II)の新規の架橋剤も提供し、かかる式中のR、R1、R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、XおよびYは同一であるかまたは異なり、かつCONR4R5またはNO2であり、R4およびR5は同一であるかまたは異なり、かつ各々がH、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソ-ブチルまたはtert-ブチルであり、ならびにZはSO3 -M+またはHであって、M+は金属イオンまたはテトラアルキルアンモニウムイオンを表すが、ただし、Xおよび／またはYがNO2である場合にZはHではない。
ジスルフィド含有架橋剤を担持する細胞結合物質
反応基を有する架橋剤を担持する細胞結合物質は、好ましくは式(III)または(IV)：
反応基を有する架橋剤を担持する細胞結合物質は、好ましくは式(III)または(IV)：
〔式中、CBは細胞結合物質を表し、R、R1、R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、XおよびYは同一であるかまたは異なり、かつH、CONR4R5またはNO2であるが、ただし、XおよびYが両方同時にHであることはなく、R4およびR5は同一であるかまたは異なり、かつ各々がH、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、イソ-ブチルまたはtert-ブチルであり、ならびにpは1〜10またはそれ以上の整数を表す〕
で表される。
で表される。
好適な実施形態では、RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方はHであり、かつ他方はメチルである。
より好適な実施形態では、nは1であり、R1はメチルであり、かつR、R2、およびR3はHである。別のより好適な実施形態では、nは1であり、かつR、R1、R2、およびR3はHである。さらに別のより好適な実施形態では、nは1であり、RおよびR1は共にメチルであり、かつR2およびR3は共にHである。
架橋剤を担持する細胞結合物質は、当分野で公知の方法により合成することができる(米国特許第6,340,701 B1号、第5,846,545号、第5,585,499号、5,475,092号、第5,414,064号、第5,208,020号、および第4,563,304号; R.V.J. Chari et al. Cancer Research 52, 127-131, 1992; R.V.J. Chari et al. Cancer Research 55, 4079-4084, 1995; J. Carlsson et al. 173 Biochem. J. (1978) 723-737(1978); Goff D. A., Carroll, S. F. 1 BioConjugate Chem. 381-386 (1990); L. Delprino et al. 82 J. Pharm. Sci. 506-512 (1993); S. Arpicco et al., 8 BioConjugate Chem 327-337 (1997))。都合の良いことに、架橋基は水に可溶であるか、またはほんの数％の有機溶媒を用いれば水溶液中での溶解度を維持することができるため、細胞結合物質と架橋剤との反応を水溶液中で行うことができる。架橋剤を水混和性の極性溶媒(例えば、メタノール、エタノール、およびプロパノールなどの種々のアルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、またはジメチルスルホキシド)中に高濃度(例えば、1〜100 mM)で溶解し、次いで適当なアリコートを細胞結合物質の緩衝化水溶液に加える。適当なアリコートとは細胞結合物質当たり1〜10個の架橋基、好ましくは2〜5個の架橋基を導入する量の溶液であり、加えるその容量は細胞結合物質溶液の容量の10％、好ましくは5%を超えず、および最も好ましくは1〜3%とすべきである。細胞結合物質用の水溶液はpH6〜9の間、好ましくは6.5〜7.5の間に緩衝化されており、これらのpH範囲で有用な非求核性緩衝塩を含有していてもよい。典型的な緩衝剤としては、リン酸塩、トリエタノールアミン・HCl、HEPES、およびMOPS緩衝剤が挙げられ、これらはショ糖および塩(例えば、NaCl)などの追加の成分を含有していてもよい。添加後、反応物を4℃〜40℃の温度、好ましくは周囲温度でインキュベートする。反応の進行は、495 nmまたは別の適切な波長における吸収の増加を測定することによりモニターできる。反応が完了した後は、通常の方法で、例えばゲルろ過クロマトグラフィまたは吸着クロマトグラフィを利用して、修飾された細胞結合物質を単離することができる。
修飾の程度は、放出されたニトロピリジンチオン、ジニトロピリジンジチオン、カルボキサミドピリジンジチオンまたはジカルボキサミドピリジンジチオン基の吸光度を測定することにより評価できる。
本発明のコンジュゲートを含む細胞結合物質は、現在公知であるかまたは将来公知となるどんな種類のものであってもよく、例としてペプチドおよび非ペプチドが挙げられる。該細胞結合物質は、特異的または非特異的な様式で細胞に結合しうる化合物であってもよい。一般に、これらは抗体(特にモノクローナル抗体および抗体フラグメント)、インターフェロン、リンホカイン、ホルモン、増殖因子、ビタミン、栄養-輸送分子(例えば、トランスフェリン)、または他の細胞結合分子もしくは物質でありうる。
使用しうる細胞結合物質のより具体的な例としては、以下：
‐再表面化(resurfaced)抗体(米国特許第5,639,641号)、
‐sFv、Fab、Fab’、およびF(ab’)2などの抗体フラグメント(Parham, J. Immunol. 131:2895-2902 (1983); Spring et al, J. Immunol. 113:470-478 (1974); Nisonoff et al, Arch. Biochem. Biophys. 89:230-244 (1960))、
‐インターフェロン(例えば、α、β、γ)、
‐IL-2、IL-3、IL-4、IL-6などのリンホカイン、
‐インスリン、TRH(甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン)、MSH(メラニン細胞刺激ホルモン)、ステロイドホルモン(例えば、アンドロゲンおよびエストロゲン)などのホルモン、
‐葉酸などのビタミン、
‐EGF、TGF-α、G-CSF、M-CSFおよびGM-CSFなどの増殖因子およびコロニー刺激因子(Burgess, Immunology Today 5:155-158 (1984))、ならびに
‐トランスフェリン(O’Keefe et al, J. Biol. Chem. 260:932-937 (1985))
が挙げられる。
‐再表面化(resurfaced)抗体(米国特許第5,639,641号)、
‐sFv、Fab、Fab’、およびF(ab’)2などの抗体フラグメント(Parham, J. Immunol. 131:2895-2902 (1983); Spring et al, J. Immunol. 113:470-478 (1974); Nisonoff et al, Arch. Biochem. Biophys. 89:230-244 (1960))、
‐インターフェロン(例えば、α、β、γ)、
‐IL-2、IL-3、IL-4、IL-6などのリンホカイン、
‐インスリン、TRH(甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン)、MSH(メラニン細胞刺激ホルモン)、ステロイドホルモン(例えば、アンドロゲンおよびエストロゲン)などのホルモン、
‐葉酸などのビタミン、
‐EGF、TGF-α、G-CSF、M-CSFおよびGM-CSFなどの増殖因子およびコロニー刺激因子(Burgess, Immunology Today 5:155-158 (1984))、ならびに
‐トランスフェリン(O’Keefe et al, J. Biol. Chem. 260:932-937 (1985))
が挙げられる。
モノクローナル抗体技術により、極めて特異的な細胞結合物質を特異的なモノクローナル抗体の形で製造することができる。当分野で特によく知られているのは、マウス、ラット、ハムスターまたは他の哺乳動物を、無傷の標的細胞、該標的細胞から単離した抗原、全ウイルス、弱毒化した全ウイルス、およびウイルスタンパク質(例えば、ウイルス外殻タンパク質)などの対象とする抗原で免疫することにより製造されるモノクローナル抗体を作製するための技術である。感作ヒト細胞を使用することもできる。モノクローナル抗体を作製する別の方法は、sFv(1本鎖可変領域)、特にヒトsFVのファージライブラリの使用である(例えば、Griffithsらの米国特許第5,885,793号; McCaffertyらの国際公開公報第92/01047号; Limingらの国際公開公報第99/06587号を参照されたい)。
適当な細胞結合物質の選択は、標的とする特定の細胞集団によって決まる選択可能な問題であるが、一般的には、適当なものが利用可能であれば、モノクローナル抗体およびそのエピトープ結合フラグメントが好適である。
例えば、モノクローナル抗体My9は、急性骨髄性白血病(AML)細胞上に見出されるCD33抗原に特異的なマウスIgG2a抗体であり(Roy et al. Blood 77:2404-2412 (1991))、これを使用してAML患者を治療することができる。同様に、モノクローナル抗体抗-B4は、B細胞上のCD19抗原に結合するマウスIgG1であり(Nadler et al, J. Immunol. 131:244-250 (1983))、標的細胞がB細胞であるかまたは非ホジキンリンパ腫もしくは慢性リンパ芽球性白血病などにおけるこの抗原を発現する病変細胞である場合に使用することができる。同様に、抗体N901は、小細胞肺癌細胞上および他の神経内分泌由来の腫瘍の細胞上に見出されるCD56に結合するマウスモノクローナルIgG1抗体である(Roy et al. J. Nat. Cancer Inst. 88:1136-1145 (1996))。
さらに、骨髄性細胞に結合するGM-CSFは、急性骨髄性白血病由来の病変細胞に対する細胞結合物質として使用することができる。活性化T-細胞に結合するIL-2は、移植片拒絶反応の予防、対宿主性移植片病の予防および治療、ならびに急性T-細胞性白血病の治療のために使用することができる。メラニン細胞に結合するMSHは、黒色腫の治療のために使用することができる。卵巣癌および他の癌で発現される葉酸受容体を標的とする葉酸もまた、適切な細胞結合物質である。
胸部および精巣の癌は、それぞれ細胞結合物質としてエストロゲン(もしくはエストロゲン類似体)またはアンドロゲン(もしくはアンドロゲン類似体)を用いて上手く標的化することができる。
細胞結合物質が抗体またはそのフラグメントである場合、本発明の新規方法は特に有利である。何故なら、立体障害のあるジスルフィド結合とチオール含有薬物との間のジスルフィド交換速度が増加すると、抗体またはフラグメントの重鎖と軽鎖の間のジスルフィド結合の切断という望ましくない副反応の程度が減少するからである。
細胞毒性コンジュゲート
本発明の細胞毒性コンジュゲートは、各々が前記架橋剤を介して細胞結合物質に共有結合した1つ以上の小分子薬物を含む。好ましくは、該細胞毒性コンジュゲートは以下の式(V)：
本発明の細胞毒性コンジュゲートは、各々が前記架橋剤を介して細胞結合物質に共有結合した1つ以上の小分子薬物を含む。好ましくは、該細胞毒性コンジュゲートは以下の式(V)：
〔式中、CBは細胞結合物質を表し、Aはジスルフィド部分により連結された小分子薬物を表し、R, R1, R2およびR3は同一であるかまたは異なり、かつH、メチル、エチル、または先に定義した3〜6個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、nは0または1〜4の整数であり、ならびにmは1〜10またはそれ以上の整数である〕
を有する。
を有する。
好適な実施形態では、RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方はHであり、かつ他方はメチルである。
より好適な実施形態では、nは1であり、R1はメチルであり、かつR、R2、およびR3はHである。別のより好適な実施形態では、nは1であり、かつR、R1、R2、およびR3はHである。さらに別のより好適な実施形態では、nは1であり、RおよびR1は共にメチルであり、かつR2およびR3は共にHである。
好ましくは、各細胞結合物質に結合する小分子薬物の数は1〜10個、より好ましくは2〜5個、さらにより好ましくは3〜4個である。
前記コンジュゲートの合成は、細胞結合物質に共有結合した架橋剤中のジスルフィド結合と遊離チオール基を含有する小分子薬物との間のジスルフィド交換を含む。この反応により、細胞結合物質と小分子薬物とが立体障害のあるジスルフィド結合を介して連結されたコンジュゲートが生成する。重要なことには、本発明の架橋剤を含有するよう修飾した細胞結合物質を用いて該反応を行うと、意外なことに、ジスルフィド交換反応(室温およびpH6.5〜7.5)が他の架橋剤を使用した場合よりも最大で12倍速く進む。
細胞毒性コンジュゲートは、Sephadex G25もしくはSepacryl 300カラム上でのゲルろ過といった標準的な生化学的手段により、または以前に記載された透析法により精製することができる。
小分子薬物
本発明の方法において有用な小分子薬物としては、細胞結合物質に連結するためのチオール基を有する任意の小分子薬物が挙げられる。本発明には、公知薬物ならびに将来公知となりうる薬物が含まれる。特に好適な小分子薬物としては、細胞毒性物質が挙げられる。
本発明の方法において有用な小分子薬物としては、細胞結合物質に連結するためのチオール基を有する任意の小分子薬物が挙げられる。本発明には、公知薬物ならびに将来公知となりうる薬物が含まれる。特に好適な小分子薬物としては、細胞毒性物質が挙げられる。
前記細胞毒性物質は、細胞死をもたらす、または細胞死を誘発する、または何らかの方法で細胞の生存能力を低下させる任意の化合物であればよく、各細胞毒性物質はチオール部分を含む。好適な細胞毒性物質は、メイタンシノイド化合物、タキサン化合物、CC-1065化合物、ダウノルビシン化合物およびドキソルビシン化合物、ならびにその類似体および誘導体であり、そのうちの幾つかについて以下に説明する。
メイタンシノイド
本発明で使用しうるメイタンシノイドは当分野で周知であり、公知の方法に従って天然の供給源から単離するか、または公知の方法に従って合成することができる。
本発明で使用しうるメイタンシノイドは当分野で周知であり、公知の方法に従って天然の供給源から単離するか、または公知の方法に従って合成することができる。
適切なメイタンシノイドの例としては、メイタンシノールおよびメイタンシノール類似体が挙げられる。適切なメイタンシノール類似体の例としては、その芳香環が修飾されているもの、および他の位置が修飾されているものが挙げられる。
芳香環が修飾されている適切なメイタンシノール類似体の具体例としては、以下：
(1) C-19-デクロロ(米国特許第4,256,746号)(アンサマイトシンP2のLAH還元により調製する)、
(2) C-20-ヒドロキシ(またはC-20-デメチル)+/-C-19-デクロロ(米国特許第4,361,650号および第4,307,016号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌もしくはアクチノミセス(Actinomyces)菌を利用する脱メチル化またはLAHを用いた脱塩素化により調製する)、ならびに
(3) C-20-デメトキシ、C-20-アシルオキシ(-OCOR)、+/-デクロロ(米国特許第4,294,757号)(塩化アシルを用いたアシル化により調製する)
が挙げられる。
(1) C-19-デクロロ(米国特許第4,256,746号)(アンサマイトシンP2のLAH還元により調製する)、
(2) C-20-ヒドロキシ(またはC-20-デメチル)+/-C-19-デクロロ(米国特許第4,361,650号および第4,307,016号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌もしくはアクチノミセス(Actinomyces)菌を利用する脱メチル化またはLAHを用いた脱塩素化により調製する)、ならびに
(3) C-20-デメトキシ、C-20-アシルオキシ(-OCOR)、+/-デクロロ(米国特許第4,294,757号)(塩化アシルを用いたアシル化により調製する)
が挙げられる。
他の位置が修飾されている適切なメイタンシノール類似体の具体例としては、以下：
(1) C-9-SH (米国特許第4,424,219号)(メイタンシノールとH2SまたはP2S5との反応により調製する)、
(2) C-14-アルコキシメチル(デメトキシ／CH2OR) (米国特許第4,331,598号)、
(3) C-14-ヒドロキシメチルまたはアシルオキシメチル(CH2OHもしくはCH2OAc)(米国特許第4,450,254号) (ノカルジア(Nocardia)菌から調製する)、
(4) C-15-ヒドロキシ／アシルオキシ(米国特許第4,364,866号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌によるメイタンシノールの変換によって調製する)、
(5) C-15-メトキシ(米国特許第4,313,946号および第4,315,929号) (トレウィア・ヌディフローラ(Trewia nudiflora)から単離する)、
(6) C-18-N-デメチル(米国特許第4,362,663号および第4,322,348号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌によるメイタンシノールの脱メチル化によって調製する)、ならびに
(7) 4,5-デオキシ(米国特許第4,371,533号)(メイタンシノールの三塩化チタン／LAH還元により調製する)
が挙げられる。
(1) C-9-SH (米国特許第4,424,219号)(メイタンシノールとH2SまたはP2S5との反応により調製する)、
(2) C-14-アルコキシメチル(デメトキシ／CH2OR) (米国特許第4,331,598号)、
(3) C-14-ヒドロキシメチルまたはアシルオキシメチル(CH2OHもしくはCH2OAc)(米国特許第4,450,254号) (ノカルジア(Nocardia)菌から調製する)、
(4) C-15-ヒドロキシ／アシルオキシ(米国特許第4,364,866号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌によるメイタンシノールの変換によって調製する)、
(5) C-15-メトキシ(米国特許第4,313,946号および第4,315,929号) (トレウィア・ヌディフローラ(Trewia nudiflora)から単離する)、
(6) C-18-N-デメチル(米国特許第4,362,663号および第4,322,348号)(ストレプトミセス(Streptomyces)菌によるメイタンシノールの脱メチル化によって調製する)、ならびに
(7) 4,5-デオキシ(米国特許第4,371,533号)(メイタンシノールの三塩化チタン／LAH還元により調製する)
が挙げられる。
本発明において有用なチオール含有メイタンシノイドの合成については米国特許第5,208,020号および第5,416,064号に十分に開示されており、その全開示内容は本明細書中に含まれるものとする。
C-3位、C-14位、C-15位またはC-20位にチオール部分を有するメイタンシノイドは全て有用であると予想される。C-3位が好適であり、メイタンシノールのC-3位が特に好適である。同様に好適なのは、C-3チオール部分含有N-メチル-アラニンメイタンシノイド、およびC-3チオール部分含有N-メチル-システインメイタンシノイド、およびそれら各々の類似体である。
本発明において有用なC-3チオール部分含有N-メチル-アラニンメイタンシノイド誘導体の具体例を、式M1、M2、M3、M6およびM7に示す：
〔式中、
lは1〜10の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
lは1〜10の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
〔式中、
R1およびR2はH、CH3またはCH2CH3であり、かつ同一であっても異なっていてもよく、
mは0、1、2または3であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
R1およびR2はH、CH3またはCH2CH3であり、かつ同一であっても異なっていてもよく、
mは0、1、2または3であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
〔式中、
nは3〜8の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
nは3〜8の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
〔式中、
lは1、2または3であり、
Y0はClまたはHであり、および
X3はHまたはCH3である〕
lは1、2または3であり、
Y0はClまたはHであり、および
X3はHまたはCH3である〕
〔式中、
R1、R2、R3、R4はH、CH3またはCH2CH3であり、かつ同一であっても異なっていてもよく、
mは0、1、2または3であり、および
mayはメイタンシノイドである〕。
R1、R2、R3、R4はH、CH3またはCH2CH3であり、かつ同一であっても異なっていてもよく、
mは0、1、2または3であり、および
mayはメイタンシノイドである〕。
本発明において有用なC-3チオール部分含有N-メチル-システインメイタンシノイド誘導体の具体例を、式M4およびM5に示す：
〔式中、
oは1、2または3であり、
pは0〜10の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
oは1、2または3であり、
pは0〜10の整数であり、および
mayはメイタンシノイドである〕
〔式中、
oは1、2または3であり、
qは0〜10の整数であり、
Y0はClまたはHであり、および
X3はHまたはCH3である〕。
oは1、2または3であり、
qは0〜10の整数であり、
Y0はClまたはHであり、および
X3はHまたはCH3である〕。
タキサン
本発明の細胞毒性物質は、タキサンであってもよい。
本発明の細胞毒性物質は、タキサンであってもよい。
本発明に使用しうるタキサンは、チオール部分を含有するよう修飾されている。本発明において有用なタキサンには、下記式T1：
を有するものがある。
これらの新規タキサンの4種の実施形態について以下に説明する。
実施形態(1)、(2)、(3)、および(4)では、R1、R1’、およびR1”は同一であるかまたは異なり、かつH、電子求引基(例えば、F、NO2、CN、Cl、CHF2、もしくはCF3)または電子供与基(例えば、-OCH3、-OCH2CH3、-NR7R8、-OR9)であって、R7およびR8は同一であるかまたは異なり、かつ1〜10個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖、もしくは環状のアルキル基または1〜10個の炭素原子を有する単純(simple)もしくは置換アリールである。好ましくは、R7およびR8の炭素原子の数は1〜4個である。また、好ましくはR7およびR8は同一である。好適な-NR7R8基の例としては、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジプロピルアミノ、およびジブチルアミノが挙げられ、そのブチル部分は第1級、第2級、第3級ブチルまたはイソ-ブチルのいずれかである。R9は1〜10個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖または環状のアルキルである。
R1は、好ましくはOCH3、F、NO2、またはCF3である。
また好ましくは、R1はメタ位に存在し、かつR1’およびR1’’はHまたはOCH3である。
実施形態(1)、(2)および(4)のR2は、H、1〜10個の炭素原子を有する複素環状、直鎖、分岐鎖もしくは環状のエステル、または1〜10個の炭素原子を有する複素環状、直鎖、分岐鎖もしくは環状のエーテルまたは式-CONR10R11のカルバメート（式中、R10およびR11は同一であるかまたは異なり、かつH、1〜10個の原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル、または1〜10個の炭素原子を有する単純もしくは置換アリールである）である。エステルの場合、好適な例として-COCH2CH3および-COCH2CH2CH3が挙げられる。エーテルの場合、好適な例として-CH2CH3および-CH2CH2CH3が挙げられる。カルバメートの場合、好適な例として-CONHCH2CH3、-CONHCH2CH2CH3、-CO-モルホリノ、-CO-ピペラジノ、-CO-ピペリジノ、または-CO-N-メチルピペラジノが挙げられる。
実施形態(3)のR2はチオール含有部分である。
実施形態(1)、(3)および(4)のR3は、アリール、または1〜10個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、好ましくは-CH2CH(CH3)2である。
実施形態(2)のR3は、-CH=C(CH3)2である。
4種全ての実施形態においてR4は、-OC(CH3)3または-C6H5である。
実施形態(1)および(2)のR5はチオール含有部分であり、R6は実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有する。
実施形態(3)のR5およびR6は同一であるかまたは異なり、かつ実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有する。
実施形態(4)のR5は実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有し、R6はチオール部分である。
実施形態(1)、(3)および(4)のR3は、アリール、または1〜10個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキルであり、好ましくは-CH2CH(CH3)2である。
実施形態(2)のR3は、-CH=C(CH3)2である。
4種全ての実施形態においてR4は、-OC(CH3)3または-C6H5である。
実施形態(1)および(2)のR5はチオール含有部分であり、R6は実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有する。
実施形態(3)のR5およびR6は同一であるかまたは異なり、かつ実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有する。
実施形態(4)のR5は実施形態(1)、(2)および(4)のR2について先に記載したものと同じ定義を有し、R6はチオール部分である。
チオール含有部分を導入するのに好適な位置はR2およびR5であり、R2が最も好適である。
チオール部分を担持する側鎖は、直鎖または分岐鎖であっても、芳香族または複素環であってもよい。当業者であれば、適切な側鎖を容易に特定することができる。チオール部分の具体例としては、(CH2)nSH、-CO(CH2)nSH、-(CH2)nCH(CH3)SH、-CO(CH2)nCH(CH3)SH、-(CH2)nC(CH3)2SH、-CO(CH2)nC(CH3)2SH、-CONR12(CH2)nSH、-CONR12(CH2)nCH(CH3)SH、または-CONR12(CH2)nC(CH3)2SH、-CO-モルホリノ-XSH、-CO-ピペラジノ-XSH、-CO-ピペリジノ-XSH、および-CO-N-メチルピペラジノ-XSHが挙げられ、式中のXは1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキルまたは分岐鎖アルキルであり、R12は1〜10個の炭素原子を有する直鎖アルキル、分岐鎖アルキルもしくは環状アルキル、または1〜10個の炭素原子を有する単純もしくは置換アリール、または複素環であり、かつHであってよく、およびnは0〜10の整数である。
直鎖アルキルの例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルが挙げられる。
分岐鎖アルキルの例としては、イソプロピル、イソ-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、イソペンチルおよび1-エチル-プロピルが挙げられる。
環状アルキルの例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが挙げられる。
単純アリールの例としては、フェニルおよびナフチルが挙げられる。
置換アリールの例としては、アルキル基、ハロゲン(例えば、Cl、Br、F)、ニトロ基、アミノ基、スルホン酸基、カルボン酸基、ヒドロキシ基またはアルコキシ基で置換された前記アリールなどのアリールが挙げられる。
複素環の例は、そのヘテロ原子がO、N、およびSから選択される化合物であり、例としてモルホリノ、ピペリジノ、ピペラジノ、N-メチルピペラジノ、ピロリル、ピリジル、フリルおよびチオフェンが挙げられる。
チオール部分を有するタキサンは、公知の方法に従って合成することができる。該合成用の出発材料は、市販の10-デアセチルバッカチンIIIである。種々の置換基を導入するための化学反応は、幾つかの刊行物中に記載されている(Ojima et al, J. Med. Chem. 39:3889-3896 (1996); Ojima et al., J. Med. Chem. 40:267-278 (1997); Ojima et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 96:4256-4261 (1999); 米国特許第5,475,011号および米国特許第5,811,452号)。
フェニル環上の置換基R1と該置換基R1の位置は、所望の毒性を有する化合物が得られるまで変更することができる。さらに、フェニル環の置換の程度を変更することにより、所望の毒性を得ることができる。つまり、フェニル環は所望の毒性を得るための別の手段を提供する1つ以上の置換基を有しうる(例えば、フェニル環のモノ-、ジ-、またはトリ-置換)。当業者であれば、通常の試験のみを利用して、R1の適当な化学部分とR1の適当な位置を決定することができる。
例えば、メタ位の電子求引基は細胞毒性能を高めるが、パラ位の置換は親タキサンと比べてその能力を高めるものとは予想されない。典型的には、異なる位置(オルト、メタおよびパラ)に置換基を有する数種の代表的なタキサンを最初に調製し、そのin vitro細胞毒性について評価する。
チオール部分は、ヒドロキシル基が既に存在する位置のいずれか一箇所に導入することができる。所望のヒドロキシル基1つを反応させると同時に種々のヒドロキシル基を保護するための化学反応については、以前に記載されている(例えば、前掲の文献を参照されたい)。置換基は、遊離ヒドロキシル基をジスルフィド含有エーテル、ジスルフィド含有エステル、またはジスルフィド含有カルバメートに変換するだけで導入される。この変換は次の通りに達成される。所望のヒドロキシル基を、Ojimaら((1999)、上掲)により記載された通りに、-40℃でテトラヒドロフラン中、市販の試薬であるリチウムヘキサメチルジシラザン(1.2当量)を用いて処理することにより脱プロトン化する。次に、得られたアルコキシドアニオンを過剰のジハロ化合物(例えば、ジブロモエタン)と反応させてハロエーテルを得る。ハロゲンとチオールとの(チオ酢酸カリウムとの反応および穏やかな塩基またはヒドロキシルアミンでの処理による)置換により、所望のチオール含有タキサンが得られる。
あるいは、所望のヒドロキシル基を、3-ブロモプロピニルクロリドなどのハロゲン化アシルとの反応により直接エステル化することで、ブロモエステルを得ることができる。先に記載したチオ酢酸カリウム処理によるブロモ基の置換とその後の加工により、チオール含有タキサンエステルが得られる。
CC-1065類似体
本発明の細胞毒性物質は、CC-1065類似体であってもよい。
本発明の細胞毒性物質は、CC-1065類似体であってもよい。
本発明によれば、CC-1065類似体はAサブユニットとBまたはB-Cサブユニットを含有する。Aサブユニットは、天然の閉環シクロプロピル形態もしくは開環クロロメチル形態をとるCPI(シクロプロパピロロインドール単位)、またはこれと近似した閉環シクロプロピル形態もしくは開環クロロメチル形態をとるCBI単位(シクロプロピルベンズインドール単位)である。CC-1065類似体のBおよびCサブユニットは非常に似通っており、2-カルボキシ-インドールおよび2-カルボキシ-ベンゾフラン誘導体である。活性については、CC-1065の類似体はかかる2-カルボキシ-インドールサブユニットまたは2-カルボキシ-ベンゾフランサブユニットのうちの少なくとも一方を必要とするが、2つのサブユニット(すなわちB-C)があれば該類似体はより強力なものとなる。天然のCC-1065と公開されているその類似体(例えば、Warpehoski et al, J. Med. Chem. 31:590-603 (1988))を見れば明らかなように、BおよびCサブユニットもまた、そのインドール環またはベンゾフラン環上の異なる位置に異なる置換基を担持することができる。
チオール部分を含有するCC-1065類似体は、Aサブユニットのピロール部分の第2級アミノ基由来のアミド結合を介して式F-1のBサブユニットまたは式F-3もしくはF-7のB-Cサブユニットに共有結合している下記式A-1 CPI(シクロプロピル形態)、A-2 CPI (クロロメチル形態)、A-3 CBI (シクロプロピル形態)、およびA-4 CBI (クロロメチル形態)のAサブユニットのいずれかでありうる。
Aサブユニット
Bならびに共有結合しているBおよびCサブユニット
〔式中、各Zは同一であっても異なっていてもよく、かつOまたはNHであってもよく、ならびに
式中、式F-1中のR4はチオール部分であり、式F-3中のRまたはR4の一方はチオール部分であり、式F-7中のR'またはR4の一方はチオール含有部分であり、RまたはR'がチオール部分である場合、R1〜R6は同一であっても異なっていてもよく、水素、C1〜C3直鎖アルキル、メトキシ、ヒドロキシル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドであり、ならびにR4がチオール部分である場合、R、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は同一であっても異なっていてもよく、水素、C1〜C3直鎖アルキル、メトキシ、ヒドロキシル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドであり、かつR'はNH2、アルキル、O-アルキル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドである〕
好適な実施形態では、RおよびR'はチオール部分であり、かつR1およびR2は各々が水素である。別の好適な実施形態では、RおよびR'はチオール部分であり、かつR1〜R6は各々が水素である。
式中、式F-1中のR4はチオール部分であり、式F-3中のRまたはR4の一方はチオール部分であり、式F-7中のR'またはR4の一方はチオール含有部分であり、RまたはR'がチオール部分である場合、R1〜R6は同一であっても異なっていてもよく、水素、C1〜C3直鎖アルキル、メトキシ、ヒドロキシル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドであり、ならびにR4がチオール部分である場合、R、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は同一であっても異なっていてもよく、水素、C1〜C3直鎖アルキル、メトキシ、ヒドロキシル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドであり、かつR'はNH2、アルキル、O-アルキル、第1級アミノ、第2級アミノ、第3級アミノ、またはアミドである〕
好適な実施形態では、RおよびR'はチオール部分であり、かつR1およびR2は各々が水素である。別の好適な実施形態では、RおよびR'はチオール部分であり、かつR1〜R6は各々が水素である。
特に好適な実施形態では、RまたはR4は-NHCO(CH2)lSH、-NHCOC6H4(CH2)lSH、または-O(CH2)lSHであり、かつR'は-(CH2)lSH、-NH(CH2)lSHまたは-O(CH2)lSHであり、ここでlは1〜10の整数である。
第1級アミンの例としては、メチルアミン、エチルアミンおよびイソプロピルアミンが挙げられる。
第2級アミンの例としては、ジメチルアミン、ジエチルアミンおよびエチルプロピルアミンが挙げられる。
第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、およびエチル-イソプロピル-メチルアミンが挙げられる。
アミド基の例としては、N-メチルアセトアミド、N-メチル-プロピオンアミド、N-アセトアミド、およびN-プロピオンアミドが挙げられる。
R'で表されるアルキルの例としては、R'が連結基ではない場合、C1〜C5の直鎖または分岐鎖のアルキルが挙げられる。
R'で表されるO-アルキルの例としては、R'が連結基ではない場合、そのアルキル部分がC1〜C5の直鎖または分岐鎖のアルキルである化合物が挙げられる。
前記CC-1065類似体は、天然の供給源から単離してもよく、それらの調製とその後の修飾、合成、またはその両方の組み合わせのための方法は十分に記載されている(例えば、米国特許第5,475,092号、第5,585,499号および第5,846,545号を参照されたい)。
ダウノルビシン／ドキソルビシン類似体
本発明の細胞毒性物質は、ダウノルビシン類似体またはドキソルビシン類似体であってもよい。
本発明の細胞毒性物質は、ダウノルビシン類似体またはドキソルビシン類似体であってもよい。
本発明のダウノルビシンおよびドキソルビシン類似体を修飾することにより、チオール部分を含ませることができる。
本発明において有用な修飾ドキソルビシン／ダウノルビシン類似体は、下記式D1：
〔式中、
XはHまたはOHであり、
YはOまたはNR2であって、R2は1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであり、
Rはチオール部分、H、または1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであり、および
R’はチオール部分、H、または-OR1であって、R1は1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであるが、
RおよびR’は同時にチオール部分とはならない〕
を有する。
XはHまたはOHであり、
YはOまたはNR2であって、R2は1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであり、
Rはチオール部分、H、または1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであり、および
R’はチオール部分、H、または-OR1であって、R1は1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルであるが、
RおよびR’は同時にチオール部分とはならない〕
を有する。
好適な実施形態では、NR2はNCH3である。別の好適な実施形態では、R'は-Oである。
特に好適な実施形態では、チオール部分は、-(CH2)nSH、-O(CH2)nSH、-(CH2)nCH(CH3)SH、-O(CH2)nCH(CH3)SH、-(CH2)nC(CH3)2SH、または-O(CH2)nC(CH3)2SHであって、nは0〜10の整数である。
特に好適な実施形態では、チオール部分は、-(CH2)nSH、-O(CH2)nSH、-(CH2)nCH(CH3)SH、-O(CH2)nCH(CH3)SH、-(CH2)nC(CH3)2SH、または-O(CH2)nC(CH3)2SHであって、nは0〜10の整数である。
R、R1、およびR2で表される、1〜5個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルキルの例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソ-ブチル、sec.-ブチル、tert-ブチル、およびその8種の異性体配置のいずれかをとるペンチルが挙げられる。
R1およびR2は好ましくはメチルである。
直鎖アルキルの例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルが挙げられる。
分岐鎖アルキルの例としては、イソプロピル、イソ-ブチル、sec.-ブチル、tert-ブチル、イソペンチルおよび1-エチル-プロピルが挙げられる。
直鎖アルキルの例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルおよびヘキシルが挙げられる。
分岐鎖アルキルの例としては、イソプロピル、イソ-ブチル、sec.-ブチル、tert-ブチル、イソペンチルおよび1-エチル-プロピルが挙げられる。
RまたはR'のいずれか一方が連結基ではない場合、その位置にある置換基を、所望の毒性を有する化合物が得られるまで変更することができる。高い毒性とは、72時間曝露した際に、培養癌細胞に対して1×10-12〜1×10-9 Mの範囲のIC50を有するものと定義する。置換基の代表例は、前記の通り、H、アルキル、およびO-アルキルである。当業者であれば、通常の試験のみを利用してRおよびR'の適当な化学部分を決定することができる。
例えば、メチルおよびメトキシ置換基は細胞毒性能を高めるとものと予想されるが、水素は親ダウノルビシン類似体と比べて該能力を高めるものとは予想されない。異なる位置に置換基を有するダウノルビシン類似体を最初に調製し、そのin vitro細胞毒性について評価する。
チオール部分を有する本発明の修飾ドキソルビシン／ダウノルビシン類似体は、国際公開公報第01/38318号に記載されている。該修飾ドキソルビシン／ダウノルビシン類似体は、公知の方法に従って合成することができる(例えば、米国特許第5,146,064号を参照されたい)。
類似体および誘導体
細胞毒性物質の分野の当業者であれば、本明細書中に記載した細胞毒性物質各々を、結果として得られる化合物がその出発化合物の特異性および／または活性を保持し続けるような方法で修飾しうることが容易に理解されよう。また、当業者であれば、これらの化合物の多くを本明細書中に記載した細胞毒性物質の代わりに使用しうることも理解されよう。従って、本発明の細胞毒性物質には、本明細書中に記載した化合物の類似体および誘導体が含まれる。
細胞毒性物質の分野の当業者であれば、本明細書中に記載した細胞毒性物質各々を、結果として得られる化合物がその出発化合物の特異性および／または活性を保持し続けるような方法で修飾しうることが容易に理解されよう。また、当業者であれば、これらの化合物の多くを本明細書中に記載した細胞毒性物質の代わりに使用しうることも理解されよう。従って、本発明の細胞毒性物質には、本明細書中に記載した化合物の類似体および誘導体が含まれる。
非限定的実施例を参照することにより、本発明を以下に説明する。特に他に明記しない限り、全ての割合および比率は容量によるものとする。
実施例1：4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)-ペンタン酸(ニトロPPA, 8a)の合成
100 Lの二口フラスコに、攪拌子、添加用漏斗および温度計を取り付けた。このフラスコに、1,3-ジブロモブタン(6)(5.2 g、24 mmol)およびジメチルスルホキシド(30 mL)を入れた。添加用漏斗には5 mLの脱イオン水中のシアン化ナトリウム(1.16 g、24 mmol)の溶液を入れた。このフラスコ内容物を、反応温度が65℃を超えないような速度でシアン化ナトリウム溶液を滴下しながら激しく攪拌した。添加終了後、反応物を一晩攪拌した。得られた混合物を脱イオン水(30 mL)および酢酸エチル:ヘキサンの1:1溶液(55 mL)で抽出した。有機層をとっておき、水層を40 mLの1:1酢酸エチル:ヘキサンで再び抽出した。有機層を合わせ、脱イオン水(25 mL)および飽和塩化ナトリウム水溶液(25 mL)で順次洗浄した。減圧下(訳15トール)で回転蒸発により有機層から溶媒を除去した。残渣を15 mLの試薬等級のエタノール中に取り、100 mLフラスコに移した。この残渣をH2O(21 mL)中のチオ尿素(2.6 g、34 mmol)の溶液で処理した。フラスコに還流冷却器を取り付け、油浴中で攪拌しながら加熱することにより穏やかに還流した。4時間後に油浴を取り外し、フラスコを室温まで冷却した。10 M水酸化ナトリウム水溶液(25 mL)を加え、得られた混合物を油浴を用いて加熱することにより、攪拌しながら一晩穏やかに還流した。油浴を取り外し、フラスコを室温まで冷却した。溶液を分液漏斗に移し、酢酸エチル(2×25 mL)で洗浄した。水層を100 mLフラスコに移し、氷／水浴中で冷却した。酢酸エチル(40 mL)を加え、得られた内容物を、水層が約pH 2となるまで濃HClを加えながら素早く攪拌した。この混合物を分液漏斗に移して抽出した。有機層をとっておき、水層を45 mLの酢酸エチルで再び抽出した。粗生成物7を含有する有機層を合わせ、室温で回転蒸発により濃縮して約20 mLとした。
100 Lの二口フラスコに、攪拌子、添加用漏斗および温度計を取り付けた。このフラスコに、1,3-ジブロモブタン(6)(5.2 g、24 mmol)およびジメチルスルホキシド(30 mL)を入れた。添加用漏斗には5 mLの脱イオン水中のシアン化ナトリウム(1.16 g、24 mmol)の溶液を入れた。このフラスコ内容物を、反応温度が65℃を超えないような速度でシアン化ナトリウム溶液を滴下しながら激しく攪拌した。添加終了後、反応物を一晩攪拌した。得られた混合物を脱イオン水(30 mL)および酢酸エチル:ヘキサンの1:1溶液(55 mL)で抽出した。有機層をとっておき、水層を40 mLの1:1酢酸エチル:ヘキサンで再び抽出した。有機層を合わせ、脱イオン水(25 mL)および飽和塩化ナトリウム水溶液(25 mL)で順次洗浄した。減圧下(訳15トール)で回転蒸発により有機層から溶媒を除去した。残渣を15 mLの試薬等級のエタノール中に取り、100 mLフラスコに移した。この残渣をH2O(21 mL)中のチオ尿素(2.6 g、34 mmol)の溶液で処理した。フラスコに還流冷却器を取り付け、油浴中で攪拌しながら加熱することにより穏やかに還流した。4時間後に油浴を取り外し、フラスコを室温まで冷却した。10 M水酸化ナトリウム水溶液(25 mL)を加え、得られた混合物を油浴を用いて加熱することにより、攪拌しながら一晩穏やかに還流した。油浴を取り外し、フラスコを室温まで冷却した。溶液を分液漏斗に移し、酢酸エチル(2×25 mL)で洗浄した。水層を100 mLフラスコに移し、氷／水浴中で冷却した。酢酸エチル(40 mL)を加え、得られた内容物を、水層が約pH 2となるまで濃HClを加えながら素早く攪拌した。この混合物を分液漏斗に移して抽出した。有機層をとっておき、水層を45 mLの酢酸エチルで再び抽出した。粗生成物7を含有する有機層を合わせ、室温で回転蒸発により濃縮して約20 mLとした。
攪拌子を含む250 mLフラスコに、2,2’-ジチオビス-(5-ニトロピリジン) (14.5 g、47 mmol)、テトラヒドロフラン(170 mL)およびジイソプロピルエチルアミン(12.6 mL、72 mmol)を入れた。該フラスコにチオール酸7の溶液を含有する添加用漏斗を取り付け、該溶液を約8分かけて滴下した。この反応物をさらに1時間攪拌した。溶媒を回転蒸発により除去し、残渣をできるだけ少量の酢酸エチル中に取って、これをシリカクロマトグラフィにより精製した。全ての未反応2,2’ジチオビス-(5-ニトロピリジン)が除去されるまで、ヘキサン:酢酸エチル(4:1)から始まるステップ勾配を利用してカラムを溶出した。次に、該カラムを、2％酢酸を含有する4:1のヘキサン:酢酸エチルで溶出した。4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸を含有する画分を合わせ、溶媒を回転蒸発により除去して純粋な8aを得た(2.3 g、全収率35％)。MS (M＋＋Na) 1H NMR (CDCl3) 9.26 (d, 1H, J = 2.5 Hz), 8.39 (dd, 1H J= 2.5, 8.9 Hz), 7.89 ( d, 1H, J= 8.9 Hz), 3.08 (m, 1H), 2.58 (m, 2H), 1.97(m, 2H), 1.36 (d, 3H, J = 6.7Hz)。
実施例2：N-スクシンイミジル4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)-ペンタノエート(1, SNPP)
50 mLフラスコに、4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸(8a、0.51 g、1.9 mmol)、N-ヒドロキシスクシニミド(0.24 g、2.1 mmol)およびテトラヒドロフラン:塩化メチレンの 1:1混合物(35 mL)を入れた。内容物を、テトラヒドロフラン(5 mL)中の0.41 gの塩酸1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド(0.41 g、2.1 mmol)の溶液を加えながら激しく攪拌した。この反応混合物を室温で2時間攪拌した。次に、溶媒を真空下で回転蒸発により除去した。残渣をできるだけ少量の塩化メチレン中に溶かし、0.5％の酢酸を含有する1:1.5 (v/v)のテトラヒドロフラン:ヘキサンからなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を真空下で回転蒸発により除去して所望の化合物1を得た。1H NMR (CDCl3) 9.26 (d, 1H, J = 2.5 Hz), 8.38 (dd, 1H, J= 2.5および8.9 Hz), 7.84 ( d, 1H, J= 8.9 Hz), 3.13 (m, 1H), 2.85 (m, 6H), 2.04 (m, 2H), 1.38 (d, 3H, J = 6.7Hz)。
50 mLフラスコに、4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸(8a、0.51 g、1.9 mmol)、N-ヒドロキシスクシニミド(0.24 g、2.1 mmol)およびテトラヒドロフラン:塩化メチレンの 1:1混合物(35 mL)を入れた。内容物を、テトラヒドロフラン(5 mL)中の0.41 gの塩酸1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド(0.41 g、2.1 mmol)の溶液を加えながら激しく攪拌した。この反応混合物を室温で2時間攪拌した。次に、溶媒を真空下で回転蒸発により除去した。残渣をできるだけ少量の塩化メチレン中に溶かし、0.5％の酢酸を含有する1:1.5 (v/v)のテトラヒドロフラン:ヘキサンからなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を真空下で回転蒸発により除去して所望の化合物1を得た。1H NMR (CDCl3) 9.26 (d, 1H, J = 2.5 Hz), 8.38 (dd, 1H, J= 2.5および8.9 Hz), 7.84 ( d, 1H, J= 8.9 Hz), 3.13 (m, 1H), 2.85 (m, 6H), 2.04 (m, 2H), 1.38 (d, 3H, J = 6.7Hz)。
実施例3：N-スルホスクシンイミジル4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)-ペンタノエート(2, SSNPP)
10 mLフラスコに、4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸(8a、0.11 g、0.41 mmol)、N-ヒドロキシスルホスクシニミド(0.83 g、0.38 mmol)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.080 g、0.39 mmol)、およびジメチルアセトアミド(1.5 mL)を入れた。この反応混合物を一晩攪拌した。次に、フラスコを氷浴中で2時間冷却し、沈殿したジシクロヘキシル尿素をろ過して取り除いた。ろ液に酢酸エチル(45 mL)を加え、得られた懸濁液を2分間攪拌し、沈殿物をろ過により回収した。該沈殿物を室温で一晩真空下で乾燥させたところ、0.092 gの2を得た(収率51％)。MS 463.9 (M-−Na+). 1H NMR (6:1 CDCl3:DMSO-d6) 8.68 (d,1H, J = 2.5 Hz), 7.93 (dd, 1H J= 2.5, 8.9 Hz), 7.42 ( d, 1H, J= 8.9 Hz), 3.51 (dd, 1H, J= 8.8,2.8), 2.6 (m, 5H), 1.46 (m, 2H), 0.82 (d, 3H, J = 6.7Hz)。
10 mLフラスコに、4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸(8a、0.11 g、0.41 mmol)、N-ヒドロキシスルホスクシニミド(0.83 g、0.38 mmol)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.080 g、0.39 mmol)、およびジメチルアセトアミド(1.5 mL)を入れた。この反応混合物を一晩攪拌した。次に、フラスコを氷浴中で2時間冷却し、沈殿したジシクロヘキシル尿素をろ過して取り除いた。ろ液に酢酸エチル(45 mL)を加え、得られた懸濁液を2分間攪拌し、沈殿物をろ過により回収した。該沈殿物を室温で一晩真空下で乾燥させたところ、0.092 gの2を得た(収率51％)。MS 463.9 (M-−Na+). 1H NMR (6:1 CDCl3:DMSO-d6) 8.68 (d,1H, J = 2.5 Hz), 7.93 (dd, 1H J= 2.5, 8.9 Hz), 7.42 ( d, 1H, J= 8.9 Hz), 3.51 (dd, 1H, J= 8.8,2.8), 2.6 (m, 5H), 1.46 (m, 2H), 0.82 (d, 3H, J = 6.7Hz)。
実施例4：N-スクシンイミジル4-(2-ピリジルジチオ)ブタノエート(SPDB, 3a)の合成
テトラヒドロフラン(30 mL)および脱イオン水(20 mL)中のγ-チオブチロラクトン(9) (3.0 g、29.4 mmol)の溶液を、100 mL丸底フラスコ中で調製した。この反応フラスコに5 M水酸化ナトリウム溶液(9.86 mL、49.3 mmol)を加え、室温で攪拌しながらアルゴン雰囲気下で反応を進行させた。3時間後、溶媒を真空下で除去した。得られた粗油に酢酸エチル(25 mL)および脱イオン水(25 mL)を加え、得られた溶液を分液漏斗に移して抽出し、水相をとっておいた。該水相を、濃塩酸を用いて酸性化してpH 3とし、酢酸エチル(2×25 mL)で抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム溶液(10 mL)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。その結果得られた生成物4-メルカプトブタン酸10を含有する有機相を、精製することなく次の工程に使用した。
テトラヒドロフラン(30 mL)および脱イオン水(20 mL)中のγ-チオブチロラクトン(9) (3.0 g、29.4 mmol)の溶液を、100 mL丸底フラスコ中で調製した。この反応フラスコに5 M水酸化ナトリウム溶液(9.86 mL、49.3 mmol)を加え、室温で攪拌しながらアルゴン雰囲気下で反応を進行させた。3時間後、溶媒を真空下で除去した。得られた粗油に酢酸エチル(25 mL)および脱イオン水(25 mL)を加え、得られた溶液を分液漏斗に移して抽出し、水相をとっておいた。該水相を、濃塩酸を用いて酸性化してpH 3とし、酢酸エチル(2×25 mL)で抽出した。合わせた有機層を飽和塩化ナトリウム溶液(10 mL)で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。その結果得られた生成物4-メルカプトブタン酸10を含有する有機相を、精製することなく次の工程に使用した。
10の溶液を添加用漏斗に移し、1 mLの酢酸を含有する50 mLのエチルアルコール中の2,2’-ジピリジルジスルフィド(9.0 g、41 mmol)の磁気的に攪拌した溶液に滴下した。3時間後、溶媒を真空下で回転蒸発により除去し、次いで残渣をできるだけ少量の酢酸エチル中に取ってから、ヘキサン:酢酸エチル:酢酸(2:1:0.02、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせて、溶媒を真空下で除去することにより、4-(2-ピリジルジチオ)ブタン酸(11a) を得た(5.1 g、収率70％)。1H NMR (CDCl3): δ2.00-2.09 (2H, m), 2.46-2.55 (2H, m), 2.74 (1H, t, J=7.0), 2.86 (1H, t, J=7.0) 7.62-7.71 (1H, m), 7.71-7.78 (1H, m), 8.48-8.51 (1H, m), 11.8 (1H, br s)。
化合物11a(1.10 g、4.8 mmol)およびN-ヒドロキシスクシニミド(0.64 g、5.5 mmol)をジクロロメタン(50 mL)中に溶かした。この溶液を、1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3エチルカルボジイミド(1.05g、5.5 mmol)を加えながら磁気的に攪拌した。2時間後、酢酸エチル(150 mL)を加え、溶液を分液漏斗に移し、0.5 M HCl (30 mL)および飽和塩化ナトリウム(20 mL)で連続して洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させて、次に溶媒を真空下で除去した。残渣をできるだけ少量の酢酸エチル中に取り、ヘキサン:酢酸エチル:酢酸(2.5:1:0.02、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を除去することにより、N-スクシンイミジル 4-(2-ピリジルジチオ)ブタノエート(SPDB, 3a)を得た(1.2 g、収率76％)。1H NMR (CDCl3): δ 2.12-2.19 (2H, m), 2.78-2.87 (6H, m), 2.91 (2H, t , J=7.0), 7.06-7.12 (1H, m), 7.62-7.71 (2H, m), 8.48 (1H, d, 4.4 Hz)。MS (M＋Na+) 実測値: 348.8 計算値: 349.4。
実施例5：N-スルホスクシンイミジル 4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ブタノエート(SSNPB, 3c)の合成
酢酸エチル(10 mL)中のメルカプト-カルボン酸10(8.0 mmol)の溶液を添加用漏斗に移し、これをテトラヒドロフラン(50 mL)および4-メチルモルホリン(2.5 mL)中の2,2’-ジチオビス(5-ニトロピリジン) (3.0 g、9.7 mmol)の攪拌溶液に滴下した。この反応混合物を1時間攪拌した。該反応混合物を250 mL分液漏斗に移し、酢酸エチル(100 mL)中のヨウ素(1.6 g)の溶液で処理した。内容物を5分間激しく振盪し、ヘキサン(40 mL)で希釈し、次いで飽和重炭酸ナトリウム水溶液(2×70 mL)で抽出した。合わせた水層を1 M HClで酸性化し、酢酸エチル(80 mL)で抽出した。酢酸エチル層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥させてからろ過した。溶媒を真空下で蒸発させて、残渣を酢酸エチル:ヘキサン:酢酸(85:12:3、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を真空下で除去することにより、生成物4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ブタン酸、すなわち11bを得た(収率61％)。1H NMR (CDCl3): δ 1.87-1.93 (2H, m), 2.43-2.54 (2H, m), 2.82-2.92 (2H,m), 7.89-7.92 (1H, m), 8.34-8.43 (1H,m), 9.23 (1H, s)。
酢酸エチル(10 mL)中のメルカプト-カルボン酸10(8.0 mmol)の溶液を添加用漏斗に移し、これをテトラヒドロフラン(50 mL)および4-メチルモルホリン(2.5 mL)中の2,2’-ジチオビス(5-ニトロピリジン) (3.0 g、9.7 mmol)の攪拌溶液に滴下した。この反応混合物を1時間攪拌した。該反応混合物を250 mL分液漏斗に移し、酢酸エチル(100 mL)中のヨウ素(1.6 g)の溶液で処理した。内容物を5分間激しく振盪し、ヘキサン(40 mL)で希釈し、次いで飽和重炭酸ナトリウム水溶液(2×70 mL)で抽出した。合わせた水層を1 M HClで酸性化し、酢酸エチル(80 mL)で抽出した。酢酸エチル層を分離し、硫酸ナトリウムで乾燥させてからろ過した。溶媒を真空下で蒸発させて、残渣を酢酸エチル:ヘキサン:酢酸(85:12:3、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分を合わせ、溶媒を真空下で除去することにより、生成物4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ブタン酸、すなわち11bを得た(収率61％)。1H NMR (CDCl3): δ 1.87-1.93 (2H, m), 2.43-2.54 (2H, m), 2.82-2.92 (2H,m), 7.89-7.92 (1H, m), 8.34-8.43 (1H,m), 9.23 (1H, s)。
Hewlett Packardの逆相C18(100×4.6 mm)を使用し、アセトニトリル-H2Oの直線勾配(20％アセトニトリル〜90％アセトニトリルで10分間)を用いて溶出するHPLC分析により、保持時間5.1分で溶出した生成物は98％を上回る純度を有することが示された。
ジメチルホルムアミド(4.5 mL)中の11b(200 mg、0.73 mmol)、スルホ-N-ヒドロキシスクシニミド(180 mg、0.81 mmol)およびジシクロヘキシルカルボジイミド(175 mg、0.85 mmol)の溶液を、室温で一晩攪拌した。溶媒の約1/2を真空下で回転蒸発により除去し、得られた沈殿物をろ過により除去した。ろ液を、予め4℃に冷やしておいた2-プロパノール(17 mL)で処理した。沈殿物を真空ろ過により回収し、4℃でエチルエーテル(6 mL)を用いて洗浄した。残留溶媒を真空下で除去することにより、207 mg (収率60％)の生成物3cを得た。MS (M＋Na+) 実測値: 523.9 計算値: 523.9, Neg Ion 実測値: 478.0 計算値: 478.0。
実施例6：4-メルカプト-4-メチルペンタン酸 (14)
500 mLフラスコに、攪拌子および150 mL容量の添加用漏斗を取り付けた。この系をアルゴン雰囲気下に置き、ヘキサン(18.7 mmol)中の無水テトラヒドロフラン(150 mL)および2.5 M n-BuLi (75 mL、18.7 mmol)を入れた。この溶液を、ドライアイス／アセトン浴を用いて-78℃まで冷却した。アセトニトリル(7.3 g、9.4 mL、18 mmol)を、シリンジを介して約5分かけて滴下した。反応物を30分間攪拌したところ、その間に白色のリチウム-アセトニトリル沈殿物が生成した。イソブチレンスルフィド(12) (15 g、17 mmol)を100 mLの無水THF中に溶かし、これを添加用漏斗を介して約30分かけて滴下した。冷却浴を取り外し、反応物を3時間攪拌した。フラスコを、0.5 M HCl (38 mL )を滴下しながら氷／水浴中で冷却した。THF層をとっておき、水層を75 mLの酢酸エチルで2回洗浄した。THF層と酢酸エチル層を合わせ、約20 gの無水硫酸ナトリウムで乾燥させてから、250 mLフラスコに移した。溶媒を真空下で回転蒸発により除去して粗製の13を得た。エタノール(30 mL)を加え、脱イオン水(30 mL)中のNaOH (8.0 g)の溶液をゆっくりと加えながら内容物を攪拌した。フラスコに還流冷却器を取り付け、アルゴン雰囲気下に置いた。反応物を一晩還流し、その後室温まで冷却した。脱イオン水(60 mL)を加え、得られた混合物を2:1(v/v)酢酸エチル:ヘキサン(2×25 mL)で洗浄した。水層を濃HClで酸性化してpH 2とし、次いで酢酸エチル(3×75 mL)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させてからろ過し、さらに溶媒を真空下で回転蒸発により除去して10 gの生成物14を得た(収率39％)。該生成物を、さらなる精製を行わずに使用した。1H NMR (CDCl3): δ 1.38 (6H, s), 1.87-1.93 (2H, m), 2.08 (1H, s), 2.51-2.57 (2H, m)。
500 mLフラスコに、攪拌子および150 mL容量の添加用漏斗を取り付けた。この系をアルゴン雰囲気下に置き、ヘキサン(18.7 mmol)中の無水テトラヒドロフラン(150 mL)および2.5 M n-BuLi (75 mL、18.7 mmol)を入れた。この溶液を、ドライアイス／アセトン浴を用いて-78℃まで冷却した。アセトニトリル(7.3 g、9.4 mL、18 mmol)を、シリンジを介して約5分かけて滴下した。反応物を30分間攪拌したところ、その間に白色のリチウム-アセトニトリル沈殿物が生成した。イソブチレンスルフィド(12) (15 g、17 mmol)を100 mLの無水THF中に溶かし、これを添加用漏斗を介して約30分かけて滴下した。冷却浴を取り外し、反応物を3時間攪拌した。フラスコを、0.5 M HCl (38 mL )を滴下しながら氷／水浴中で冷却した。THF層をとっておき、水層を75 mLの酢酸エチルで2回洗浄した。THF層と酢酸エチル層を合わせ、約20 gの無水硫酸ナトリウムで乾燥させてから、250 mLフラスコに移した。溶媒を真空下で回転蒸発により除去して粗製の13を得た。エタノール(30 mL)を加え、脱イオン水(30 mL)中のNaOH (8.0 g)の溶液をゆっくりと加えながら内容物を攪拌した。フラスコに還流冷却器を取り付け、アルゴン雰囲気下に置いた。反応物を一晩還流し、その後室温まで冷却した。脱イオン水(60 mL)を加え、得られた混合物を2:1(v/v)酢酸エチル:ヘキサン(2×25 mL)で洗浄した。水層を濃HClで酸性化してpH 2とし、次いで酢酸エチル(3×75 mL)で抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させてからろ過し、さらに溶媒を真空下で回転蒸発により除去して10 gの生成物14を得た(収率39％)。該生成物を、さらなる精製を行わずに使用した。1H NMR (CDCl3): δ 1.38 (6H, s), 1.87-1.93 (2H, m), 2.08 (1H, s), 2.51-2.57 (2H, m)。
実施例7：4-メチル-4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタン酸 (15a)の合成
14(18 mmol)を含有する前記濃縮物を添加用漏斗に移し、これをテトラヒドロフラン(50 mL)、ジメチルホルムアミド(150 mL)および4-メチルモルホリン(5.4 g、53 mmol)からなる混合物中の2,2’-ジチオビス(5-ニトロピリジン) (10.6 g、34 mmol)の攪拌溶液に滴下した。この反応混合物を一晩磁気的に攪拌した。溶媒を真空下で蒸発させて、残渣を200 mLの酢酸エチル中に取り、さらに真空ろ過することによって、溶けない材料を除去した。ろ液を1 M HCl (3×50 mL)で3回洗浄した。溶媒を真空下で除去し、次いで酢酸エチル:ヘキサン:酢酸(85:12:3、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分をプールし、溶媒を真空下で回転蒸発により除去して4.1 gの生成物15aを得た。1H NMR (CDCl3): δ1.38 (6H, s), 1.87-1.93 (2H, m), 2.59-2.63 (2H, m), 7.89-7.92 (1H, m), 8.34-8.43 (1H,m), 9.23 (1H, s)。
14(18 mmol)を含有する前記濃縮物を添加用漏斗に移し、これをテトラヒドロフラン(50 mL)、ジメチルホルムアミド(150 mL)および4-メチルモルホリン(5.4 g、53 mmol)からなる混合物中の2,2’-ジチオビス(5-ニトロピリジン) (10.6 g、34 mmol)の攪拌溶液に滴下した。この反応混合物を一晩磁気的に攪拌した。溶媒を真空下で蒸発させて、残渣を200 mLの酢酸エチル中に取り、さらに真空ろ過することによって、溶けない材料を除去した。ろ液を1 M HCl (3×50 mL)で3回洗浄した。溶媒を真空下で除去し、次いで酢酸エチル:ヘキサン:酢酸(85:12:3、v/v/v)からなる移動相を用いてシリカクロマトグラフィにより精製した。純粋な生成物を含有する画分をプールし、溶媒を真空下で回転蒸発により除去して4.1 gの生成物15aを得た。1H NMR (CDCl3): δ1.38 (6H, s), 1.87-1.93 (2H, m), 2.59-2.63 (2H, m), 7.89-7.92 (1H, m), 8.34-8.43 (1H,m), 9.23 (1H, s)。
実施例8：スルホ-N-スクシンイミジル-4-メチル-4-(5-ニトロ-2-ピリジルジチオ)ペンタノエート(4b)の合成
ジメチルホルムアミド(5 mL)中の15a (0.25 g、0.83 mmol)、スルホ-N-ヒドロキシスクシニミド (0.19 g、0.86 mmol)およびジシクロヘキシルカルボジイミド(0.19 g、0.922 mmol)の溶液を、室温で一晩攪拌した。溶媒の約1/2を真空下で回転蒸発により除去し、生成した沈殿物をろ過により除去した。ろ液を、予め4℃に冷却しておいた2-プロパノール(20 mL)で処理した。沈殿物を真空ろ過により回収し、氷冷エチルエーテル(15 mL)で洗浄した。残留溶媒を真空下で除去することにより、所望の生成物4bを得た(240 mg、収率58％)。MS (M＋Na+) 実測値: 496.0 計算値496.0。MS (M−−Na＋): 実測値 450.1 計算値 450.0。
ジメチルホルムアミド(5 mL)中の15a (0.25 g、0.83 mmol)、スルホ-N-ヒドロキシスクシニミド (0.19 g、0.86 mmol)およびジシクロヘキシルカルボジイミド(0.19 g、0.922 mmol)の溶液を、室温で一晩攪拌した。溶媒の約1/2を真空下で回転蒸発により除去し、生成した沈殿物をろ過により除去した。ろ液を、予め4℃に冷却しておいた2-プロパノール(20 mL)で処理した。沈殿物を真空ろ過により回収し、氷冷エチルエーテル(15 mL)で洗浄した。残留溶媒を真空下で除去することにより、所望の生成物4bを得た(240 mg、収率58％)。MS (M＋Na+) 実測値: 496.0 計算値496.0。MS (M−−Na＋): 実測値 450.1 計算値 450.0。
実施例9：4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブタン酸(17a)の合成
無水ジクロロメタン(10 mL)およびジメチルホルムアミド(4 mL)中の6-6’-ジチオジニコチン酸(16a) (1.6 g、5.18 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これを塩酸1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド(EDC-HCl) (2.5 g、12.9 mmol)、ジメチルアミン(2.1 g、26 mmol)および4-メチルモルホリン(1.63 g、12.9 mmol)で順次処理した。室温で2時間攪拌しながら反応を進行させて、反応が完了した後にジクロロメタン:メタノール:酢酸(93.9:6:0.1、v/v/v)で溶出する分析TLCにより分析したところ、出発材料16aは完全にジメチルアミド誘導体へと変換されていることが示された。この反応混合物を2:1の酢酸エチル／ヘキサンの混合物(15 mL)で処理し、50 mM リン酸カリウム緩衝液(pH = 6)(10 mL)および飽和塩化ナトリウム溶液(5 mL)を用いて順次洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を蒸発させて粗残渣を得た。この生成物を、ジクロロメタン:メタノール混合物(それぞれ95:5 v/v )で溶出するシリカクロマトグラフィにより精製した。生成物含有画分を合わせて、溶媒を真空内で除去することにより、16bを黄色固体として得た(収率35％)。MS: m/z: 実測値: 385.0 (M＋Na＋); 計算値: 385.0。1H NMR (CDCl3): δ2.9 (6H, d, J= 35), 7.6 (2H, dd, J= 35 Hzおよび10 Hz ), 8.5 (1H, s)。
無水ジクロロメタン(10 mL)およびジメチルホルムアミド(4 mL)中の6-6’-ジチオジニコチン酸(16a) (1.6 g、5.18 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これを塩酸1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド(EDC-HCl) (2.5 g、12.9 mmol)、ジメチルアミン(2.1 g、26 mmol)および4-メチルモルホリン(1.63 g、12.9 mmol)で順次処理した。室温で2時間攪拌しながら反応を進行させて、反応が完了した後にジクロロメタン:メタノール:酢酸(93.9:6:0.1、v/v/v)で溶出する分析TLCにより分析したところ、出発材料16aは完全にジメチルアミド誘導体へと変換されていることが示された。この反応混合物を2:1の酢酸エチル／ヘキサンの混合物(15 mL)で処理し、50 mM リン酸カリウム緩衝液(pH = 6)(10 mL)および飽和塩化ナトリウム溶液(5 mL)を用いて順次洗浄した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。溶媒を蒸発させて粗残渣を得た。この生成物を、ジクロロメタン:メタノール混合物(それぞれ95:5 v/v )で溶出するシリカクロマトグラフィにより精製した。生成物含有画分を合わせて、溶媒を真空内で除去することにより、16bを黄色固体として得た(収率35％)。MS: m/z: 実測値: 385.0 (M＋Na＋); 計算値: 385.0。1H NMR (CDCl3): δ2.9 (6H, d, J= 35), 7.6 (2H, dd, J= 35 Hzおよび10 Hz ), 8.5 (1H, s)。
酢酸エチル(11.5 mL)中の10 (0.54 g、4.5 mmol)の溶液を、16b(2.6 g、7 mmol)および4-メチルモルホリン(1.63 g、16 mmol)を含有する反応フラスコ中に滴下した。この反応物を2時間室温で攪拌しながらアルゴン雰囲気下に置き、次いで該反応物の容量を回転蒸発により濃縮して粗黄色油を得た。この生成物を、96:6:1(それぞれ、ジクロロメタン:メタノール:酢酸、v/v)混合物で溶出するシリカクロマトグラフィにより精製した。高真空下で回転蒸発中にトルエンを加えると、生成物4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブタン酸(17a)が生じた(収率76％)。MS: m/z: 実測値 322.9 (M＋Na＋); 計算値: 323.0。
実施例10：N-スクシンイミジル4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブタノエート(5a)の合成
ジクロロメタン(30 mL)中の17a (0.86 g、2.86 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これを塩酸1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド(0.82 g、4.3 mmol)およびN-ヒドロキシスクシニミド(0.49 g、4.3 mmol)で順次処理した。アルゴン雰囲気下、2時間室温で攪拌しながら反応を進行させた。ジクロロメタン:メタノール:酢酸混合物(93.9:6:0.1、v/v/v)で溶出する分析TLCにより分析したところ、17aは完全にスクシニミドエステル5aに変換されていることが示された。この反応混合物に酢酸エチル(40 mL)を加え、合わせた有機相をpH＝6、50 mM リン酸カリウム緩衝液(2×30 mL)を使用して洗浄し、さらに飽和塩化ナトリウム溶液(15 mL)を使用して1回洗浄した。得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させてから、その容量を真空内で減らした。得られた粗材料の一部を、ジクロロメタン:メタノール:酢酸混合物(93:6:1、v/v/v)で溶出する分取TLCにより精製した。所望の生成物を90:10 (ジクロロメタン:メタノール)混合物を用いてシリカから抽出することにより、精製された修飾物質5aを得た(収率14％)。MS: m/z: 実測値 420.0 (M+Na+); 計算値: 420.0。
ジクロロメタン(30 mL)中の17a (0.86 g、2.86 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これを塩酸1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド(0.82 g、4.3 mmol)およびN-ヒドロキシスクシニミド(0.49 g、4.3 mmol)で順次処理した。アルゴン雰囲気下、2時間室温で攪拌しながら反応を進行させた。ジクロロメタン:メタノール:酢酸混合物(93.9:6:0.1、v/v/v)で溶出する分析TLCにより分析したところ、17aは完全にスクシニミドエステル5aに変換されていることが示された。この反応混合物に酢酸エチル(40 mL)を加え、合わせた有機相をpH＝6、50 mM リン酸カリウム緩衝液(2×30 mL)を使用して洗浄し、さらに飽和塩化ナトリウム溶液(15 mL)を使用して1回洗浄した。得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥させてから、その容量を真空内で減らした。得られた粗材料の一部を、ジクロロメタン:メタノール:酢酸混合物(93:6:1、v/v/v)で溶出する分取TLCにより精製した。所望の生成物を90:10 (ジクロロメタン:メタノール)混合物を用いてシリカから抽出することにより、精製された修飾物質5aを得た(収率14％)。MS: m/z: 実測値 420.0 (M+Na+); 計算値: 420.0。
HPLC分析：純度は、Vydac分析C18カラム(長さ: 100 mm、i.d.: 4.6 mm、粒径: 3ミクロン)を用い、水およびアセトニトリルからなる以下の直線勾配：
で流速1.5 mL／分で溶出するHPLC分析により測定した。
これらの条件では、5aは保持時間7.68分で溶出し、その純度は94.9％であった。
実施例11：スルホ-N-スクシンイミジル 4-(5-N,N-ジメチルカルボキサミド-2-ピリジルジチオ)ブタノエート(5b)の合成
ガラス蒸留したジメチルホルムアミド(30 mL)中の17a (0.86 g、2.86 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これをスルホ-N-ヒドロキシスクシニミド (0.63 g、2.9 mmol)で処理した。ガラス蒸留したジメチルホルムアミド(10 mL)中の1,3-ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.65 g、3.2 mmol)の溶液を調製し、前記反応フラスコに加えた。一晩室温で攪拌しながら、アルゴン雰囲気下で反応を進行させた。得られた褐色の反応混合物を真空下で粗ろ紙を用いてろ過し、ろ過ケーキをガラス蒸留したジメチルホルムアミド(5 mL)で1回洗浄した。9容量のイソプロパノールを使用してこれを攪拌しながらゆっくりと加えることにより、スルホ-スクシニミドエステル5bを沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、予めタールを塗ったバイアルに移したところ、5bを白色粉末として得た(収率47％)。MS m/z: 実測値 521.9 (M＋Na＋); 計算値: 522。
ガラス蒸留したジメチルホルムアミド(30 mL)中の17a (0.86 g、2.86 mmol)の溶液を丸底反応フラスコ中で調製し、これをスルホ-N-ヒドロキシスクシニミド (0.63 g、2.9 mmol)で処理した。ガラス蒸留したジメチルホルムアミド(10 mL)中の1,3-ジシクロヘキシルカルボジイミド(0.65 g、3.2 mmol)の溶液を調製し、前記反応フラスコに加えた。一晩室温で攪拌しながら、アルゴン雰囲気下で反応を進行させた。得られた褐色の反応混合物を真空下で粗ろ紙を用いてろ過し、ろ過ケーキをガラス蒸留したジメチルホルムアミド(5 mL)で1回洗浄した。9容量のイソプロパノールを使用してこれを攪拌しながらゆっくりと加えることにより、スルホ-スクシニミドエステル5bを沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、予めタールを塗ったバイアルに移したところ、5bを白色粉末として得た(収率47％)。MS m/z: 実測値 521.9 (M＋Na＋); 計算値: 522。
HPLC分析：純度は、Vydac分析C18カラム(長さ: 100 mm、i.d.: 4.6 mm、粒径: 3ミクロン)を用い、水およびアセトニトリルの直線勾配(20％アセトニトリル〜50％アセトニトリルで20分)で流速1.5 mL／分で溶出するHPLC分析により測定した。
これらの条件では、5bは保持時間7.48分で溶出し、その純度は90％を上回っていた。
実施例12：コンジュゲートの合成
SPPまたはSSNPP架橋剤をエタノール中に溶かして濃度を約10 mMとした。抗体を緩衝液A(50 mM KPi, 50 mM NaCl, 2 mM EDTA, pH 6.5)に透析した。架橋反応のために、抗体を8 mg／mLとし、5％(v/v)エタノールの存在下で攪拌しながら7当量の架橋剤を加えた。周囲温度で90分間反応を進行させた。未反応の架橋剤を、前記のpH6.5の緩衝液Aまたは100 mM NaClを含有する150 mMリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)で平衡化したSephadex G25カラムを用いたSephadex G25ゲルろ過により、抗体から除去した。SPP架橋剤の場合、修飾の程度は、下記のようにピリジン-2-チオンの放出について50 mM DTTを用いて343 nmにおけるその吸光度を測定することにより評価した(遊離ピリジン-2チオンのε343 = 8080 M-1 cm-1 )。SSNPPの場合、修飾は、325 nmにおける吸光度を直接測定することにより評価した(抗体に連結した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基のε325 = 10,964 M-1 cm-1 )。コンジュゲーション反応のために、チオール含有薬物(DM1またはDC4)をDMA (N, N-ジメチルアセトアミド)中に溶かして濃度を約10 mMとした。この薬物(前記抗体当たりの架橋剤分子の数に対して0.8〜1.7倍モル過剰)を、緩衝液A(pH 6.5またはpH 7.4)中2.5 mg／mLの濃度の抗体に攪拌しながらゆっくりと加え、最終濃度を3％(v/v)DMAとした。周囲温度で指定の期間、反応を進行させた。薬物とのコンジュゲートを形成した抗体を、緩衝液B(PBS、pH 6.5)で平衡化したSephadex G25カラムを用いて精製した。DMLの場合、薬物の抗体へのコンジュゲーションの程度は、下記のようにコンジュゲートのA252およびA280を測定することにより評価した。同様のアプローチをDC4について使用した(下記参照)。
SPPまたはSSNPP架橋剤をエタノール中に溶かして濃度を約10 mMとした。抗体を緩衝液A(50 mM KPi, 50 mM NaCl, 2 mM EDTA, pH 6.5)に透析した。架橋反応のために、抗体を8 mg／mLとし、5％(v/v)エタノールの存在下で攪拌しながら7当量の架橋剤を加えた。周囲温度で90分間反応を進行させた。未反応の架橋剤を、前記のpH6.5の緩衝液Aまたは100 mM NaClを含有する150 mMリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)で平衡化したSephadex G25カラムを用いたSephadex G25ゲルろ過により、抗体から除去した。SPP架橋剤の場合、修飾の程度は、下記のようにピリジン-2-チオンの放出について50 mM DTTを用いて343 nmにおけるその吸光度を測定することにより評価した(遊離ピリジン-2チオンのε343 = 8080 M-1 cm-1 )。SSNPPの場合、修飾は、325 nmにおける吸光度を直接測定することにより評価した(抗体に連結した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基のε325 = 10,964 M-1 cm-1 )。コンジュゲーション反応のために、チオール含有薬物(DM1またはDC4)をDMA (N, N-ジメチルアセトアミド)中に溶かして濃度を約10 mMとした。この薬物(前記抗体当たりの架橋剤分子の数に対して0.8〜1.7倍モル過剰)を、緩衝液A(pH 6.5またはpH 7.4)中2.5 mg／mLの濃度の抗体に攪拌しながらゆっくりと加え、最終濃度を3％(v/v)DMAとした。周囲温度で指定の期間、反応を進行させた。薬物とのコンジュゲートを形成した抗体を、緩衝液B(PBS、pH 6.5)で平衡化したSephadex G25カラムを用いて精製した。DMLの場合、薬物の抗体へのコンジュゲーションの程度は、下記のようにコンジュゲートのA252およびA280を測定することにより評価した。同様のアプローチをDC4について使用した(下記参照)。
SPPで修飾したAbの放出しうるピリジン-2-チオンおよびAb濃度の測定
抗体1モル当たりの放出されたピリジン-2-チオンのモル比は、試料のA280を測定し、その後DTT(試料1 mL当たり50μLの1 M DTT)添加後の該試料のA343における増加を測定することにより算出する。DTT-放出されたピリジン-2-チオンの濃度は、ε343=8080 M-1cm-1を用いて算出する。その結果、抗体の濃度を、DTT添加前に測定した総A280 nmから280 nmにおけるピリジン-2-チオンの吸光度の寄与(DTT添加後のA343 nm×5100／8080)を引いた後にε280＝194,712 M-1cm-1を用いて算出することができる。次いで、ピリジン-2-チオン:Abのモル比を算出することができる。Abのmg／mL (g／L)濃度は、分子量147,000 g／モルを用いて算出する。
抗体1モル当たりの放出されたピリジン-2-チオンのモル比は、試料のA280を測定し、その後DTT(試料1 mL当たり50μLの1 M DTT)添加後の該試料のA343における増加を測定することにより算出する。DTT-放出されたピリジン-2-チオンの濃度は、ε343=8080 M-1cm-1を用いて算出する。その結果、抗体の濃度を、DTT添加前に測定した総A280 nmから280 nmにおけるピリジン-2-チオンの吸光度の寄与(DTT添加後のA343 nm×5100／8080)を引いた後にε280＝194,712 M-1cm-1を用いて算出することができる。次いで、ピリジン-2-チオン:Abのモル比を算出することができる。Abのmg／mL (g／L)濃度は、分子量147,000 g／モルを用いて算出する。
SSNPPで修飾したAbの抗体に連結した5-ニトロピリジル-2-ジチオ基およびAb濃度の測定
抗体1モル当たりの連結した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基のモル比は、DTT処理なしの試料のA280およびA325を測定することにより算出する。抗体に結合した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基の数は、ε325 nm=10,964 M-1cm-1を用いて算出する。その結果、抗体の濃度を、測定した総A280 nmから280 nmにおける5-ニトロピリジル-2-ジチオ基の吸光度の寄与(A325 nm×3344／10964)を引いた後にε280 nm＝194,712 M-1cm-1を用いて算出することができる。次いで、4-ニトロピリジル-2-ジチオ基:Abのモル比を算出することができる。Abのmg／mL (g／L)濃度は、分子量147,000 g／モルを用いて算出する。
抗体1モル当たりの連結した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基のモル比は、DTT処理なしの試料のA280およびA325を測定することにより算出する。抗体に結合した4-ニトロピリジル-2-ジチオ基の数は、ε325 nm=10,964 M-1cm-1を用いて算出する。その結果、抗体の濃度を、測定した総A280 nmから280 nmにおける5-ニトロピリジル-2-ジチオ基の吸光度の寄与(A325 nm×3344／10964)を引いた後にε280 nm＝194,712 M-1cm-1を用いて算出することができる。次いで、4-ニトロピリジル-2-ジチオ基:Abのモル比を算出することができる。Abのmg／mL (g／L)濃度は、分子量147,000 g／モルを用いて算出する。
Ab-DM1のAbおよびDM1成分の濃度の算出
AbおよびDM1はいずれも、各成分を別々に測定するために用いる2つの波長、すなわち280 nmおよび252 nmに吸収をもつ。これらの成分を、各波長における各成分の寄与を明らかにする以下の代数式(CAbはAbのモル濃度であり、CDはDM1のモル濃度である)：
(1) 総A280＝194,712 CAb＋5,700 CD
(2) 総A252＝(194,712×0.37) CAb＋(4.7×5,700) CD
各方程式をCAbについて解いた場合：
さらに等式(方程式1a＝方程式2a)を立てて、これをCDについて解いた場合：
を用いて定量化する。
AbおよびDM1はいずれも、各成分を別々に測定するために用いる2つの波長、すなわち280 nmおよび252 nmに吸収をもつ。これらの成分を、各波長における各成分の寄与を明らかにする以下の代数式(CAbはAbのモル濃度であり、CDはDM1のモル濃度である)：
(1) 総A280＝194,712 CAb＋5,700 CD
(2) 総A252＝(194,712×0.37) CAb＋(4.7×5,700) CD
各方程式をCAbについて解いた場合：
CDを算出した後は、その値を使用して前記方程式1a(または2a)のCAbについて解く。その結果、DM1:Abの比を算出することができる。抗体のmg／mL (g/L)濃度は分子量147,000 g／モルを用いて算出し、DM1の濃度は分子量736.5 g／モル(連結DM1)を用いて算出する。
ジスルフィド交換の効率はSSNPPを用いると上昇する
表1に示すように、SSNPPを架橋剤として使用した反応では、SPPを使用した反応と比べてコンジュゲーション効率が上昇する。効率パーセントは、抗体当たりのDM1値を抗体当たりの架橋剤の比で割り、これを100倍することにより算出した。SSNPPを用いたN901抗体のコンジュゲーションでは、pH6.5および7.4の両方における架橋効率が93％となった。これらの試験におけるN901とSPPとのコンジュゲーション効率は、pH6.5では70％、pH7.4では77％であった。SSNPPにより上昇した効率は、標的とするDM1対抗体比を、より少ない数の架橋剤分子で修飾した抗体を用いて達成しうることを証明している。実際、同様の薬物対抗体比(4.3)は、SPPを用いて導入した5.6個のピリジル-2-ジチオ基を有する抗体と比べて、SSNPPを用いて導入した抗体当たり4.2個の (5-ニトロピリジル-2-ジチオ)-基を有する抗体調製物との最終コンジュゲートにおいて達成された(表2)。従って、同程度のコンジュゲーション結果を得るために要する薬物の量は、これらの条件では、SPPで修飾した抗体よりもSSNPPで修飾した抗体の方が25％少なかった。SSNPPにより上昇した効率のさらなる潜在的利益は、より少ないモル過剰量のDM1をコンジュゲーション反応に使用しうるということである。コンジュゲーション後の抗体当たりのDM1の比を反応時の薬物当量の範囲(0.8〜1.7倍過剰)と比較すると、SSNPP架橋剤を用いて100％のコンジュゲーション効率を達成するには1.1倍モル過剰であれば十分だということが分かる(図7)。DM1とSSNPPまたはSPPで予め修飾しておいた抗体との反応の経時変化の比較を図8に示す。いずれの場合も、修飾抗体を、組み込んだ架橋剤1モル当たり1.1倍モル過剰のDM1で処理した。SSNPPで修飾した抗体との反応は、SPPで修飾した抗体との反応よりもかなり早い(図8)。それどころか、SPPを用いて同様の効率を達成するには、1.7倍モル過剰でも不十分である。SPPの代わりにSSNPPを架橋剤として使用した場合、1抗体当たりに(1)より少ないモル過剰のDM1および(2)より少ない架橋剤を使用するその能力により、目標とするDM1対抗体比を達成するために要する薬物の量を50％も減らすことができる。
表1に示すように、SSNPPを架橋剤として使用した反応では、SPPを使用した反応と比べてコンジュゲーション効率が上昇する。効率パーセントは、抗体当たりのDM1値を抗体当たりの架橋剤の比で割り、これを100倍することにより算出した。SSNPPを用いたN901抗体のコンジュゲーションでは、pH6.5および7.4の両方における架橋効率が93％となった。これらの試験におけるN901とSPPとのコンジュゲーション効率は、pH6.5では70％、pH7.4では77％であった。SSNPPにより上昇した効率は、標的とするDM1対抗体比を、より少ない数の架橋剤分子で修飾した抗体を用いて達成しうることを証明している。実際、同様の薬物対抗体比(4.3)は、SPPを用いて導入した5.6個のピリジル-2-ジチオ基を有する抗体と比べて、SSNPPを用いて導入した抗体当たり4.2個の (5-ニトロピリジル-2-ジチオ)-基を有する抗体調製物との最終コンジュゲートにおいて達成された(表2)。従って、同程度のコンジュゲーション結果を得るために要する薬物の量は、これらの条件では、SPPで修飾した抗体よりもSSNPPで修飾した抗体の方が25％少なかった。SSNPPにより上昇した効率のさらなる潜在的利益は、より少ないモル過剰量のDM1をコンジュゲーション反応に使用しうるということである。コンジュゲーション後の抗体当たりのDM1の比を反応時の薬物当量の範囲(0.8〜1.7倍過剰)と比較すると、SSNPP架橋剤を用いて100％のコンジュゲーション効率を達成するには1.1倍モル過剰であれば十分だということが分かる(図7)。DM1とSSNPPまたはSPPで予め修飾しておいた抗体との反応の経時変化の比較を図8に示す。いずれの場合も、修飾抗体を、組み込んだ架橋剤1モル当たり1.1倍モル過剰のDM1で処理した。SSNPPで修飾した抗体との反応は、SPPで修飾した抗体との反応よりもかなり早い(図8)。それどころか、SPPを用いて同様の効率を達成するには、1.7倍モル過剰でも不十分である。SPPの代わりにSSNPPを架橋剤として使用した場合、1抗体当たりに(1)より少ないモル過剰のDM1および(2)より少ない架橋剤を使用するその能力により、目標とするDM1対抗体比を達成するために要する薬物の量を50％も減らすことができる。
SSNPP架橋剤を使用して上昇したコンジュゲーション効率は、コンジュゲートの単量体としての特性および抗体コンジュゲートに伴って生じる非コンジュゲート化(遊離)薬物の量について妥協することなく達成される。SEC分析を利用することにより、単量体、二量体、三量体、またはより高分子量会合体の量を測定する。表1に示すように、どちらの架橋剤を使用しても単量体が90％を上回るという典型的な結果が得られた。非コンジュゲート化薬物の濃度は、コンジュゲート試料の逆相HPLC分析により測定した。いずれの反応においても、遊離薬物の割合は2％未満であった。さらに、SSNPPを使用すると、SPP(5)と比べてコンジュゲーション反応時間を短くすることが可能であるため、コンジュゲーション反応に要する有機溶媒への長期曝露に対して敏感な一部の抗体の損失を抑えることができる。また、反応時間を短くすると、コンジュゲーション中の競合的副反応であるDM1二量体化に伴う薬物の損失も抑えられるはずである。結果として生じる収率の上昇と副反応の減少は、DM1に求められる必要条件をさらに減らすはずである。
SSNPPを使用した場合に上昇するコンジュゲーションの速度および効率は、前記抗体に別の薬物をコンジュゲートさせた場合にも観察され、このことはこの新規架橋剤の広範な利用可能性を証明している。SSNPPおよびSPPを用いてN901抗体をDNA-アルキル化剤DC4、すなわちCC-1065類似体とコンジュゲートさせた場合のコンジュゲーション効率を比較したものを表3に示す。SSNPP架橋剤を用いた反応は2時間で完了したが、SPP試薬を用いた反応は2時間では73％しか完了せず、また薬物の有意な取り込みには2時間以上かかった(18時間後に91％)。かなり反応時間を延長して初めて、100％完了とすることができる。
Claims (34)
- 細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
で表され、
(1) 細胞結合物質を、式(I)：
の架橋剤と反応させることにより、式(III)：
の化合物を得ること、ならびに
(2) 式(III)の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法。 - 細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
で表され、
(1) 細胞結合物質を、式(II)：
の架橋剤と反応させることにより、式(IV)：
の化合物を得ること、ならびに
(2) 式(IV)の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法。 - 前記細胞結合物質が抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項1または2記載の方法。
- 前記細胞結合物質がモノクローナル抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項1または2記載の方法。
- 前記小分子薬物が細胞毒性物質である、請求項1または2記載の方法。
- 前記小分子薬物が、メイタンシノイド化合物、タキサン化合物、CC-1065化合物、ダウノルビシン化合物、ドキソルビシン化合物、およびそれらの類似体または誘導体からなる群より選択される少なくとも1つのメンバーである、請求項1または2記載の方法。
- RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方がHであり、かつ他方がメチルである、請求項1または2記載の方法。
- nが1であり、R1がメチルであり、かつR、R2およびR3がHである、請求項1または2記載の方法。
- nが1であり、かつR、R1、R2、およびR3がHである、請求項1または2記載の方法。
- nが1であり、RおよびR1が共にメチルであり、かつR2およびR3が共にHである、請求項1または2記載の方法。
- 細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
で表され、
式(III)：
の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法。 - 細胞結合物質および1つ以上の小分子薬物を含むコンジュゲートを作製する方法であって、該コンジュゲートが式(V)：
で表され、
式(IV)：
の化合物を、遊離チオール基を含む1つ以上の小分子薬物と反応させること
を含む前記方法。 - 前記細胞結合物質が抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項11または12記載の方法。
- 前記細胞結合物質がモノクローナル抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項11または12記載の方法。
- 前記小分子薬物が細胞毒性物質である、請求項11または12記載の方法。
- 前記小分子薬物が、メイタンシノイド化合物、タキサン化合物、CC-1065化合物、ダウノルビシン化合物、ドキソルビシン化合物、およびそれらの類似体または誘導体からなる群より選択される少なくとも1つのメンバーである、請求項11または12記載の方法。
- RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方がHであり、かつ他方がメチルである、請求項11または12記載の方法。
- nが1であり、R1がメチルであり、かつR、R2およびR3がHである、請求項11または12記載の方法。
- nが1であり、かつR、R1、R2、およびR3がHである、請求項11または12記載の方法。
- nが1であり、RおよびR1が共にメチルであり、かつR2およびR3が共にHである、請求項11または12記載の方法。
- 式(I)：
の架橋剤。 - 式(II)：
の架橋剤。 - RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方がHであり、かつ他方がメチルである、請求項21または22記載の架橋剤。
- nが1であり、R1がメチルであり、かつR、R2およびR3がHである、請求項21または22記載の架橋剤。
- nが1であり、かつR、R1、R2、およびR3がHである、請求項21または22記載の架橋剤。
- nが1であり、RおよびR1が共にメチルであり、かつR2およびR3が共にHである、請求項21または22記載の架橋剤。
- 式(III)：
の化合物を作製する方法であって、細胞結合物質であるCBを、式(I)：
の架橋剤と反応させることを含む前記方法。 - 式(IV)：
の化合物を作製する方法であって、細胞結合物質を、式(II)：
の架橋剤と反応させることを含む前記方法。 - 前記細胞結合物質が抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項27または28記載の方法。
- 前記細胞結合物質がモノクローナル抗体またはその抗原結合フラグメントである、請求項27または28記載の方法。
- RおよびR1の両方がHもしくはメチルであるか、またはRおよびR1の一方がHであり、かつ他方がメチルである、請求項27または28記載の方法。
- nが1であり、R1がメチルであり、かつR、R2およびR3がHである、請求項27または28記載の方法。
- nが1であり、かつR、R1、R2、およびR3がHである、請求項27または28記載の方法。
- nが1であり、RおよびR1が共にメチルであり、かつR2およびR3が共にHである、請求項27または28記載の方法。
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