JP4278175B2 - プロテアーゼ阻害剤および他の生物活性物質の新しい系 - Google Patents

Description

本発明は、プロテアーゼ阻害活性を有するある種の新規化合物、それらから誘導される化合物、そのような化合物からなる組成物、およびその他の生物活性物質に関する。さらに詳しくは、本発明は、ポリペプチド様、タンパク質性、多糖類の誘導体、および／またはグリコー多糖類である前記の化合物に関する。本発明は、特にヒルから得られるこのような化合物、組成物および用途に関する。
本発明はさらに新規のプロテアーゼ阻害剤の治療的用途に関する。このような用途を例示する一例を下記に示す。
気腫、関節炎、歯肉炎、歯周炎および他の炎症のような病気は、ヒト好中球エラスターゼ（ＨＮＥ）によって引き起こされる組織破壊に関連がある。ＨＮＥは、エラスチンおよびコラーゲンのような繊維状のタンパク質を可溶化できるセリンプロテアーゼである。ＨＮＥは、主に好中球白血球のアズール性顆粒に存在する。正常の生理学的条件下では、酵素のタンパク質分解活性は、血漿および他の分泌物に存在する過剰の阻害剤によって制御された状態におかれている。しかしながら、ある種の疾患では、阻害剤の局部的な欠乏、または不活性化という結果を招き、阻害剤対エラスターザの割合の不均衡をもたらし、組織破壊に至る。
均衡は、プロテアーゼ阻害剤、たとえば本発明で提供されるものを用いて復元される。
さらに、ＨＩＶの複製サイクルにおいてｇａｇとｅｎｖ前駆体の開裂（タンパク質分解）が重要な段階である。このようなプロテアーゼの阻害は、抗ウイルス薬開発において理にかなっている。可能性のある化合物の抗ウイルス能を評価する研究目的は、したがって貴重なことである。
ヒルから抽出された種々の化合物は、有用な生物活性を有することが知られている。これらはＳａｗｙｅｒによって解説されている（Ｓａｗｙｅｒ，１９９０）。本質的に２つのグループの活性が認識されている。第１のグループは、抗血栓および抗繊維素溶解活性からなり、第２のグループは酵素と阻害剤からなる。第１のグループの代表例は、たとえば次のものを含む。トロンビン阻害剤であるＨｉｒｕｄｉｎ（ヒルジン）（Ｍａｒｋｗａｒｄｔ，１９５６；１９８８；Ｐｅｔｅｒｓｅｎら，１９８４）、繊維素溶解剤であるＨｅｍｅｎｔｉｎ（Ｂｕｄｚｙｎｓｋｉら、１９８１；Ｋｉｒｓｃｈｂａｎｍ，Ｂｕｄｚｒｎｓｋｉ，１９９０年）、凝固因子Ｘａの阻害剤であるＡｎｔｉｓｔａｓｉｎ（Ｇａｓｉｃら、１９８３）、これは抗転移作用も有することが報告された。別のＸ因子の阻害剤であるＧｉｌａｎｔｅｎ（Ｃｏｎｄｒａら、１９８９；Ｂｌａｎｋｅｎｓｈｉｐら１９９０）。第２のグループの代表例は、トリプシンとプラスミンの阻害剤であるＢｄｅｌｌｉｎ、キモトリプシン、エラスターゼおよびカテプシンＧの阻害剤であるＥｇｌｉｎ（Ｓｅｅｍｕｌｌｅｒ，１９７９）、ヒアルロニダーゼであるＯｒｇｅｌａｓｅ（Ｓａｗｙｅｒ，１９８６）である。
この分野で最近いくつかの追加例が特許文献に公表されてきた。Ｈｉｒｕｄｏ ｍｅｄｉｃｉｎａｌｉｓから単離され、グルタミン酸−リジン配列を切る、繊維素溶解酵素（ＥＰ０５０２８７６）；Ｈｉｒｕｄｏ ｍｅｄｉｃｉｎａｌｉｓから単離され、コラーゲン−誘起された血小板凝集を阻害する血小板粘着阻害剤（ＥＰ０５５２２６９）；Ｈｉｒｕｄｉｎａｒｉａ ｍａｎｉｌｌｅｎｓｉｓからのトロンビン阻害剤（ＰＣＴ／ＧＢ８９／０１３４５）；Ｈｉｒｕｄｉｎｉｄａｅ科のヒルからの血小板凝集の阻害剤（ＥＰ０３４８２０８）；Ｈｉｒｕｄｏ ｍｅｄｉｃｉｎａｌｉｓから単離された抗凝血剤／モジュレータ（ＥＰ０３５２９０３）；Ｈｉｒｕｄｉｎａｒｉａ ｍａｎｉｌｌｅｎｓｉｓからのキモトリプシンおよびエラスターゼ阻害剤である。
本発明は、新規の阻害剤、他の生物活性物質およびこれらの化合物の１種以上を含む薬学的そして化粧用調製剤を提供する。本発明の第１の側面では、Ｌｉｍｎａｔｉｓ Ｎｉｌｏｔｉｃａから得られるプロテアーゼ阻害活性を有する物質または同様の活性を有するこのような物質の断片または誘導体が提供される。
このような物質は唾液、胃腸管、皮膚分泌物および粘膜を含めてヒルの体のすべての部分および分泌物から得られる。本発明の一部に従うこれらの新規なエラスターゼ／キモトリプシンおよびトリプシン阻害剤は、典型的には溶剤抽出手段を用いてヒルの組織から単離することができる。別法として、それらはヒルの分泌物（たとえばヒル唾液）から単離していてもよい。しかしながら本発明は、新規のプロテアーゼ阻害剤を得る特定の方法に限定されない。本発明のさらなる実施の形態によれば、タンパク質状またはポリペプチド様である新規のプロテアーゼ阻害剤が提供される。好適には、該タンパク質状の物質は少なくとも下記のアミノ酸配列の一部を含む。

活性が本発明の真に重要な特徴であることは明らかであるので、突然変異体、イソ型体、誘導体、たとえば塩類、断片またはタンパク類似様体、抗イディオタイプ、触媒抗体等もまた本発明の一部である。
イソ型体または突然変異体の定義に関して、生理学的進化によって酵素および他の系の活性分子は、絶えざる系統分類学的進歩の対象になっていることを理解すべきである。このような理解の元で、本発明者らはこれらの分子のイソ型体または突然変異体を定義する。ここに報告される一次構造（１）は、大きな相似をもち、そして分子量とアミノ酸配列で定義される３つまたは４つのイソ型体のうちの１つである。同様のことが（２）についても言える。
（１）のイソ型体のいくつかは、下記のようにして同定される。新規のプロテアーゼ阻害剤は、このような物質に対するよく知られた用途に適用することができる。それらは、投与に適した賦形剤を含んでもよい。薬学的組成物として適切に製剤化することができる。投与は、いかなる適切な様式でも達成することができるが、全身適用のタンパク質状物質については、非経口投与が好ましい。これらの物質の投与量は、文献から取ることができ、物質の特定の活性、分子量、治療を受ける患者の体重、および投与の方法等に基づいて決められる。投与量は、通常体重ｋｇあたり０．１μｇおよび１０ｍｇの間にある。
本発明に従う物質をコードする核酸分子も提供される。それらは、物質をコードする遺伝子の検出、物質を適当な宿主細胞で発現および部位特異的突然変異体を作るのに用いることができる。部位特異的突然変異は、コードされた物質の活性および／または安定性を増加できるので、しばしば有用である。
本発明に従う物質を発現するための多くの適当な発現系がある。宿主細胞での発現が好ましいが、細胞なしの発現系を使用することもまた可能である。適当な宿主細胞は、原核または真核細胞であり得る。なぜならばシグナル配列は存在するかもしれないが、本発明のタンパク質状物質はグリコシル化されておらず、また、いかなるふうにも翻訳後、修飾されていないようであるからである。通常、発現されるべき核酸は、ベクターのような発現のための担体中に供され、そこでプロモータ、エンハンサー等の調節因子も提供される。
本発明に従う物質をコードする核酸分子および代わりのものが下記に示される。

ここでＲ＝Ａ／Ｇ，Ｎ＝Ａ／Ｃ／Ｇ／Ｔ，Ｙ＝Ｃ／Ｔ，Ｄ＝Ａ／Ｇ／Ｔ，または前記の配列と７０％のホモロジーを有する配列。
実験方法
種々な細菌種の培養物を扱う本発明者らの通常の研究において、新しい抗生物質のスクリーニング方法が用いられた。淡水産の魚、水鳥、そしてヒルからのありふれた細菌であるＡｅｒｏｍｏｎａｓ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉａ種の研究をしているときに、驚くべきことに、ヒルから単離されたＡｅｒｏｍｏｎａｓについて自己抗菌作用が発見された。Ａ．ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉａの単一培養物接種された血液栄養素プレートは、接種が行われたところで、ブランクの領域と発育領域とを示した。ブランクの領域は、宿主（ヒル）からの何らかの物質で汚染され、それらが汚染領域で細菌の発育を阻止したようであった。さらなる研究から、この活性は、研究の対象となっており、Ａｅｒｏｍｏｎａｓのコロニーを宿しているヒルの体に由来する物質によるもののようであった。続いて、出願人は、ヒルの体の分泌要素を同定し、単離し、そしてその因子を精製し、Ｆａｈｓｉｎと命名されたこれら物質の系から他の生物活性を発見した。まもなく、前記の抗菌作用の他に、その物質はプロテアーゼ阻害剤としてもまた生物学的に活性であることが明らかになった。物質が発見されたヒルの種は、ｈｉｒｕｄｉｎｉｄａｅ科に属することが見いだされ、Ｌｉｍｎａｔｉｓ ｎｉｌｏｔｉｃａと同定された。物質を精製すると最終的に以前に報告されていなかったタンパク質の新しい系が明らかとなった。このタンパク質系は、５０／５１のアミノ酸からなり、置換が構造中、前述のようにいろいろな部位でおこった種々なイソ型体の形態で存在する。治療薬として用いたときに、低い抗原性または非抗原性作用を有する他の物質も単離された。
Ｌ．Ｎｉｌｏｔｉｃａ（Ｓａｖｉｎｇｎｙ１８２０，Ａｕｔｒｕｍ１９３６から続いて）は、「鼻ヒル」または「馬ヒル」（Ｍｏｕｇｕｉｎ−Ｔａｎｄｏｎ，１８４６）として記載されている。それは地中海の全沿岸地方に存在することが記載されている（Ｈａｒａｎｔ１９２２、Ｊａｒｒｙ１９５９）、それは泉および川に生息し、家畜、犬、およびヒトを餌食にする（Ｂｌａｉｓｅ，１８７４／５：Ｎｅｖｅｕ＆Ｌｅｍａｉｒｅ，１９３８；Ｔｕｒｎｅｒ１９６９；Ｋｅｅｇａｎら，１９７０）。
驚くべきことに、このヒルの食習慣は他の吸血性ヒルのものと異なっている。それは、寄主に長期間（数週間〜数カ月）くっついたままである（鼻腔、喉頭部）。この動物は、寄主を繰り返し、望むときいつでも餌にする。これらのヒルに取り付かれた、水を飲んでいる家畜を観察したことがあったが、家畜が水を飲んでいる間中、ヒルは落ちなかった。このようなとき、厚い、肥えた成虫の大きさのヒルのみが落ちることがある。したがってこの種のヒルは、粘膜、唾液腺の中に抗原性あるいは免疫原性の物質をほとんど含まないことは明らかである。この種のヒルのために死にかけている寄主動物についての報告は、共通の原因として貧血症を挙げているが、知る限り、直接の抗原作用は報告されていなかった。
これらのヒルの孵化から繁殖期への生育の周期は夏季の間だけで数カ月に及ぶ（Ｇｈｅｄｉａ，１９８４）。
捕獲した状態におかれたこれらのヒルは、屠殺場からの動物の内臓調製物の中でパリン添加した血液で養うことができることがさらに観察された。数カ月の間、血を与えていなかったヒルを殺しても、内臓に多少の血液を含んでいた。したがって、これらのヒルは抗凝血物質を産生するに違いない。
捕獲した状態におかれたこの種のヒルは、血餅で養うことができることがさらに観察された。数匹のヒルは孵化から完全な大きさのヒルにまで、この餌食条件で成長した。養食の後、血餅の残物は文字通り穴があけられていた。したがってこれらのヒルもまたフィブリンを溶解することによって血餅を溶かす物質を産生する。
本明細書の記載は、本発明の対象である式（１）のタンパク質の特異的な一次配列、その単離と精製、特異的な活性および遺伝子クローンニングと発現を通してのその製造を明らかにする。出願人は、発明され、ここに記載されたこのタンパク質、Ｆａｈｓｉｎが、段階的およびブロック合成、または遺伝子クローンニングと発現であれ、いかように製造されたこのような物質を含むことを意図する。
また本発明は、式（２）のタンパク質／ペプチドの一次配列、その特異的な活性（特にトリプシンおよびプラスミンの阻害）をも提供する。Ｆａｈｓｉｎ系に属するこれらのペプチドもそれらの由来または製造方法にかかわらず、本発明に属する。
単離法の記載
１．凍結Ｌｉｍｎａｔｉｓ ｎｉｌｏｔｉｃａ（３００ｇ）を、室温で９４％エチルアルコール中、３回変えて合計４００ｍｌを用いて脱水した。３００ｍｌの蒸留水を加えた後、１００ｍｌのエタノール抽出物をバイエル中で凍結乾燥した。別法として、これらのヒルの切断した頭、または生きたヒルからの活性化した粘液分泌物から、前者を１時間、室温、ｐＨ７．０で１５０ｍＭ ＮａＣｌ，１０ｍＭアルギニンおよび２０ｍＭリン酸塩緩衝液中に浸すか、生きたヒルを１０分間、４％エチルアルコールに浸し、産生された多量の粘液分泌物を集めるかして、さらにその後、凍結乾燥することもできる。すべての方法によって、凍結乾燥した基本材料を結果的に得る。
２．予め凍結乾燥した基本材料について、これを、１）０．１Ｍ酢酸中、２）５０％酢酸中、および３）０．１Ｍ炭酸アンモニウム中に再懸濁し、種々の懸濁液、上澄液およびペレット（再懸濁液）を遠心分離した後、溶解性試験を実施した。その後、配列分析法によってタンパク質の存在を試験した（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社 モデル４７７Ａ 自動シークエンサーでのＥｄｍａｎ分解：Ｅｄｍａｎ，１９５６、ＩｌｓｅおよびＥｄｍａｎ，１９６３）。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ社からのプロトコール、試薬、化成品および材料を用いた（ウェリントン 英国、フォスターシティ，カリフォリニア州，アメリカ合衆国）（Ｈｅｗｉｃｋら，１９８１）。生物活性が、Ａ．ｈｙｄｒｏｐｈｉｌａの自己抗菌作用として記載された抗エラスターゼ活性を含むかどうかを調べた。したがって、エラスターゼ活性の阻害についての試験は、２０μｌの上澄液および基本材料のペレットの再懸濁物の乾燥材料でエラスターゼ（Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ社）とＳＡＡＡＰ（Ｆｌｕｋａ社）を色素産生基質として、そして０．１Ｍ Ｔｒｉｓ／ＨＣｌ，ｐＨ８．２をアッセイ緩衝液として実施した。異なった溶液で得られた結果と、エラスターゼの阻害に基づいて、凍結乾燥した基本材料のための溶液として、そしてその後でのゲル▲濾▼過の溶出液として０．１Ｍ Ｈａｃを使用することを決定した。
３．基本材料１５％を０．１Ｍ Ｈａｃに再懸濁し、２度遠心分離し、そして再び集めた（体積約２８ｍｌ）。これをセファデックスＧ−７５カラム（長さ１８０ｃｍ、口径１．８５ｃｍ、溶出液０．１Ｍ Ｈａｃ、フラクション約５ｍｌ、調整流速約０．７５ｍｌ／分）に通した。合計１８０のフラクションを採取し、吸収を２３３ｎｍおよび２８５ｎｍで測定した（結果については、図１，２を参照）。
エラスターゼ活性の阻害についての試験は、フラクション４８〜フラクション１８０の各４フラクション毎に、上記２の測定方法に従って行った。阻害は、フラクション９２〜１１６で見られた（図３）。
入手できるタンパク質の量を推定するために、分析スケールでの配列分析は、フラクション１０５から２００μｌで行った。存在するシグナルは、約５０ｐｍｏｌのレベルを示した。これは初期収率を５０％としてタンパク質／ペプチドの２．５ｎｍｏｌのレベルを示す。
さらに、分子質量の概算は、ＳＤＳ−Ｐａｇｅでセファデックスカラムからのフラクションで行った。結果は、ゲル１，２および３について示されている（図４、５および６）。セファデックスＧ−７５ゲル▲濾▼過のフラクション５０，６０，７０，８０，９０，１００および１１０をグル１に使用し（図４）、フラクション８８，９１，９４，９７，１００および１０３をゲル２に使用し（図５）、そしてフラクション１０６，１０９，１１２，１１５，１１８および１２１をゲル３に使用した（図６）。エラスターゼ阻害（フラクション９２〜１１６）の領域で、分子質量は約５ｋＤａ（ゲル３のフラクション１０６および１０９を参照）と見積もられることが分かった。
フラクション９５〜１１３を集めて、さらなる研究に供した。
４．予め集めたフラクション９５〜１１３を用いて、アンヒドロキモトリプシンカラムクロマトグラフィーを行った。このプールを０．０２ＣａＣｌ₂および０．０２％ナトリウムアジドを含む、ｐＨ８．２の６ｍｌ ０．０５Ｍ Ｔｒｉｓ／ＨＣｌ緩衝液に懸濁し、その後遠心分離した。残ったペレットを５０μｌ ８Ｍ尿素、９５０μｌ水で再懸濁した。再懸濁したペレットおよび１０μｌ上澄液を分析用配列分析のために通した。結果を比較した後、上澄液に見つかったタンパク質の５〜１０％がペレットに存在していたと結論された。エラスターゼの阻害は、上澄液のみで実証された。したがって、続く操作は、上澄液のみで行った。
プールしたフラクション９５〜１１３の５０％の一部（約３ｍｌ）を１．５ｍｌの固定化アンヒドロキシトリプシン上（Ｐｉｅｒｃｅ，ロックフォード，イリノイ州，アメリカ合衆国，２０１８５）クロマトにかけ、ポリスチレン−カラム上（Ｐｉｅｒｃｅ，ロックフォード，イリノイ州，アメリカ合衆国）クロマトにかけた。ここで製造業者からの指示に従った（結合緩衝液：０．０５Ｍ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液，ｐＨ８．２，０．０２ＭＣａＣｌ₂，０．０２％ナトリウムアジド；第一溶出緩衝液：０．１Ｍギ酸，ｐＨ２．５；第２溶出緩衝液：０．０５Ｍ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ，ｐＨ８．２，０．０２ＭＣａＣｌ₂，０．０２％ナトリウムアジド，５Ｍチオシアン酸ナトリウム：流速約９．２ｍｌ／時間：温度４℃：フラクションサイズ約２ｍｌ）。ローディングした後、３０ｍｌ結合緩衝液（フラクション１〜１７），３０ｍｌ第１溶出緩衝液（フラクション１８〜３１），１５ｍｌ第２溶出緩衝液（フラクション３２〜４０）そして６ｍｌ結合緩衝液（フラクション４１〜４３）で溶出した。これらのフラクションを標準エラスターゼアッセイ（下記）によってエラスターゼ阻害活性について試験した。
エラスターゼ阻害アッセイ
アッセイの原理は、色素産生の基質ＳＡＡＡＰ（Ｆｌｕｋａ ８５９７５）を用いて、基質消化の間に、ｐ−ニトロアニリン基の放出を光学的に４０５ｎｍで測定することによってエラスターゼ（Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅ１０２７８９１）活性の阻害を見ることにある。
溶液の調整
アッセイ緩衝液：０．１Ｍ Ｔｒｉｓ／ＨＣｌ、ｐＨ８．２、１ＭＮａＣｌ
エラスターゼ ：４０μｇ／ｍｌ（水）
基 質 ：１．０ｍＭ ＳＡＡＡＰ（水）
氷酢酸５０％ ：水に希釈
アッセイ手順
１００μｌアッセイ緩衝液、５０μｌエラスターゼ阻害試料、５０μｌエラスターゼ溶液を含むチューブ（Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ）での反応をＳＡＡＡＰ（２５μｌ，１ｍＭ）添加して開始させ、そして２５℃で３０分間、インキュベートした。その後、反応を２５μｌ５０％氷酢酸を添加して、止めた。放出されたｐ−ニトロアニリンの吸光度を４０５ｎｍで読んだ。
５．エラスターゼ活性の阻害は、試験した部分ではフラクション１９にのみ見られた。このフラクションの体積は約１９００μｌであった。純度とタンパク質の量の制御のために、分析用配列分析を実施したところ、初期収率５０％という仮定で、１８８７ｐＭｏｌのレベルでペプチド混合物が存在するとのしるしが結果として得られた。
フラクション１９の分析用ＨＰＬＣのクロマトグラフを図７に示す。後で、ピーク５，７，８および９を阻害アッセイ手順に記載されたようにエラスターゼ阻害活性について試験した。フラクション７，８および９のみがエラスターゼ阻害を示した。フラクション５は、抗エラスターゼ活性を示さなかったが、強いトリプシン阻害を示した（下記を参照）。
６．質量分析をレーザ脱着装置で実施した。０．１％の精度でこれらのフラクションに対して次の質量がわかった。
フラクション５＝５３７７．２および５４３５．５Ｄ（１：１混合物）
フラクション７＝５４９４．４Ｄ
フラクション８＝５４７６．５Ｄ
フラクション９＝５３８５．５および５４５４．１Ｄ（１：１混合物）
これらの物質を次のように命名した。
フラクション５＝ＦＡＨＳＩＮ Ｔ１／２
フラクション７＝ＦＡＨＳＩＮ Ｅ１
フラクション８＝ＦＡＨＳＩＮ Ｅ２
フラクション９＝ＦＡＨＳＩＮ Ｅ３／４
７．タンパク質配列分析による固定
ピーク７，８および９を標準Ｅｄｍａｎ分析を用いて分析した。種々な消化工程（トリプシン消化、Ａｓｎ−Ｇｌｎ開裂のための水酸化ナトリウムインキュベーション、Ｇｌｕ−酵素消化）を行うと、フラクション８の完全配列、フラクション７および９の部分配列が導かれた。分子は、明らかにグルコシル化されていない。フラクション８の完全なアミノ酸配列から分子質量５４７６が導かれ、これはＭＳ５４７６，５の結果とよく一致する。
ａ）フラクション８と同一の位置にシステインがある
ｂ）すべてのシステインがＳ−Ｓ架橋に関与する
ｃ）フラクション８の配列と比較して、Ｔｙｒ−３０が残基２８〜４１内の唯一の置換である
ｄ）フラクション８の配列と比較して、残基４１の後では別の置換は起こらない
以上を仮定にして、フラクション７の不完全なアミノ酸配列から分子基質５４９３なる計算が導かれ、これはＭＳ５４９４．４の結果とよく一致する。単一分子であると判断されたピーク８のアミノ酸配列は、次のような第１次配列である。

イソ型体
１．もう一つの単一分子イソ型体がピーク７に見つかった。そのＮ−末端からの配列は、次のようである。

２．２つの分子の混合物であると分かった別のイソ型体がピーク９に見つかった（図７）。Ｎ−末端から開始される配列は、次のようである。

図７のピークに対応するフラクションに見つかった性質および活性をさらに研究すると、３つのピーク７，８および９に対応するフラクションがそれぞれ１．２Ｉｕ／ｍｇ，１．７Ｉｕ／ｍｇおよび０．９５Ｉｕ／ｍｇのエラスターゼ比活性を有することが明らかとなった。
国際単位（Ｉｕ）は、Ｉμｍｏｌ／分、ｐＨ８．３および２５℃でＳＡＡＡＰの酵素加水分解を減少させるその量として定義される。
図７のピーク５に対応するフラクションは、興味があるように見えるという明白な理由で（一番大きいピークでるから）、エラスターゼ活性について試験された。その比活性は、０．０６Ｉｕ／ｍｇより以下であると判明したので、ピーク５に対応するフラクションは全く、あるいはほとんどエラスターゼ活性を含まないことになる。
しかし、さらにピーク５に対応するフラクションを分析すると、トリプシンを阻害する強い活性が明らかとなった。このトリプシン阻害活性は、少なくともピーク７，８および／または９に対応するフラクションの活性より２０倍大きい。
トリプシン阻害は、大変有効な活性であるので、ピーク５のフラクションに存在するアミノ酸配列を分析した。ピーク７，８および９に対応するフラクションと同じようにＬＤ−ＭＳで分析したら、２つのペプチドの１：１混合物を見い出した。分析によって、分子量が５３７７．２および５４３５．５ダルトンであった。ペプチドの配列決定によって次の配列が明らかとなった。

２位と３位にある２重の残基は、前に述べた２つのペプチドの存在を示唆する。これらの物質は、ＦＡＨＳＩＮ Ｔ１／２と命名される。
ａ）フラクション８と同一の位置にシスティンがある、
ｂ）すべてのシスティンがＳ−Ｓ架橋に関与する、と仮定してフラクション５（図７）のアミノ酸配列から分子質量５４３７および５３８７なる計算が導かれ、これは質量分析の結果とよく一致する。フラクション５のアミノ酸分析は、１０〜２０分の間に通常でない未知のピークを示す。これは、タンパク質物質であるかもしれないし、ないかもしれず、トリプシン又はプラスミンの阻害に関係のないある種の生物活性を有するかもしれないと推測される。
このトリプシン阻害剤の活性を決定するためにアッセイが開発された。エラスターゼ阻害アッセイと同様に、溶液の調整は次のようであった。トリプシンはII−Ｓ型大豆トリプシン阻害剤（ｓｉｇｍａ Ｔ ９１２８）およびＢＡＰＮＡ（Ｓｉｇｍａ Ｂ ３２４９）であった。これをさらに、トリプシン溶液１２０μｇ／ｍｌ，ＢＡＰＮＡ溶液１０ｍＭ，トリプシン阻害剤１００μｇ／ｍｌと最適化し、３７℃でインキュベートを行った。他の細部は、エラスターゼ阻害アッセイと同一であった。
ピーク８のフラクション（そして可能な限り７および９）のペプチドと比較したとき、これら２つのペプチド中、残基の置換（重要な）を太字で印刷してある。これらの変化は、２８位におけるＬｅｕからＡｒｇへ、３３位におけるＡｓｎからＬｙｓへ、３６位におけるＡｌａからＧｌｕへ、そしておそらく４７位におけるＳｅｒからＴｈｒへである。ピーク８のフラクションのアミノ酸と比較して、これらフラクション５トリプシン阻害剤の長さは、１つのカルボキシ末端残基だけ減少して、合計５０残基となっているだろう。
新規合成の方法
本発明に従う組成物の充分な量を得るために、公知の遺伝子操作技術を用いることができる。Ｔ．Ｓａｍｂｒｏｏｋら，分子クローニング，実験マニュアル，コールドスプリングハーバー出版，ニューヨーク，アメリカ合衆国、１９８９年を参照。公知の技術水準をなす４つのよく知られた方法が、このような組成物を合成するのに用いることができる。
第１に、種々のアミノ酸が付加される化学的付加手法、これはペプチド合成である（Ｍｅｒｒｉｓｆｉｅｌｄを参照）。
第２に、本発明で定義されたアミノ酸配列に対応する塩基であるオリゴヌクレオチドを合成した後、このようなオリゴヌクレオチドを続いてプラスミドベクター系に組込み、これを有用な細菌または真菌のキャリヤーに入れ、生育させる。最後に、合成された分子を培養物から回収する。
第３に、ＣＤＮＡライブラリの作成とハイブリダイゼーションも先行技術にある。Ｓａｍｂｒｏｏｋら、分子クローニング、実験マニアル、コールドスプリングハーバー出版、ニューヨーク、アメリカ合衆国、第７，８，１１，１６および１７章を参照。このようなＤＮＡライブラリーをこしらえた後、タンパク配列をコードするゲノムを検索する。その後で、公知の方法に従って、ゲノムを真核細胞、酵母、細菌中で発現させ、そしてタンパク質を多量に得ることができる。
第４に、タンパク質を産生する細胞を単一培養物中で培養することができ、そしてタンパク質は、それから誘導される。
ＨＩＶ−阻害
Ｆａｈｓｉｎは、末梢血液単核細胞（ＰＢＭＣ）およびプライマリーマクロファージ中で、ＨＩＶ−１そしてＨＩＶ−２単離株に対して活性があることが判った。
実験方法
健康なドナーからのフィトヘマグルチニン（ＰＨＡ）で刺激したＰＢＭＣに２つの異なったＨＩＶ単離株（ＨＩＶ_AMS３７およびＨＩＶ_AMS５５）を接種した。ＨＩＶ単離株に２時間さらした後、接種物を取除き、連続した濃度のＦａｓｈｉｎを添加した。培地を週２回変え、新鮮なＰＭＡ刺激を行ったＰＢＭＣを毎週加えた。バフィーコートを常にウィルス汚染がないかスクリーンし、そして汚染物質について陰性のときのみ使用した。培養物中のウィルス産生は、ｐ２４−キャプチャＥＬＩＳＡでＨＩＶの核ｐ２４核タンパク質を検出してモニターした。培養物は、また細胞変性効果（融合細胞形成）の出現についてもモニターした。
２つのプライマリー融合細胞を誘起するＨＩＶ単離株の力価の高い接種を調製した。ストックの力価をＴＣＩＤ５０アッセイで決定した。
細胞を単離した後２日間の間、プライマリ末梢血液白血球をＩＭＤＭ（１０％ＦＣＳ，５ｇ／ｍｌプリブレン，ＰＨＡ５ｇ／ｍｌ，ペニシリン１００ＩＵ／ｍｌおよびストレプトマイシン１００ＩＵ／ｍｌを補足した）中で培養した。Ｔ−細胞芽球をさらにＩＭＤＭ（１０％ＦＣＳ，プリブレン５ｇ／ｍｌ，組換えＩＬ−２１０Ｕ／ｍｌ，ペニシリン１００ＩＵ／ｍｌおよびストレプトマイシン１００ＩＵ／ｍｌ）を補足した）中で培養した。
合計１０７のＰＨＡ刺激したＰＢＭＣをプライマリーＨＩＶ単離株の１０４のＴＣＩＤ５０／ｍｌで、１ｍｌの体積、２時間、３７℃で接種した。２時間後、細胞を全体積３０ｍｌ中で洗浄した。遠心分離後、吸着されていないウィルスを取除くために上澄液を捨てた。続いて、細胞を１０６／ｍｌの最終濃度に再懸濁した。
１０５細胞を含む各細胞懸濁液１００μｌを９６６ウェルの細胞培養プレートに移した。培養培地中、各ウェルに５０μｌを添加した後、ウェルの最終濃度が０．１２５μＭ，０．２５μＭ，０．５μＭそして１．０μＭであるようにＦａｈｓｉｎの希釈を行った。培地のみしか受取らなかった細胞を未処置対照培養とした。各濃度を４倍で分析した。細胞は、３７℃，５％ＣＯの湿気を含んだ大気中、培養した。１０５の新鮮なＰＨＡ刺激したＰＢＭＣと培地の添加は７日目に行った。平行して、同じＦａｈｓｉｎの濃度の新しい投与量を添加した。
対照
４日目と７日目に、融合細胞の存在で表されるＨＩＶ−誘起された細胞変性効果について培養物を分析した。７日目と１４日目に、３０μｌの培養物上澄液を収穫し、ｐ−２４−抗原キャプチャ−ＥＬＩＳＡでｐ−２４抗原の存在を分析した。この目的のために、週２回、培養物から３０μｌのアリコートを収穫し、そして３０μｌ ０．２％Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ−１００を添加して不活性化した。この反応物１５μｌを２時間、３７℃でコートした９６ウェルのＥＬＩＳＡプレートに添加したところ、抗−ｐ−２４抗体はすべてのＨＩＶ単離株を認識することが示された。抗原は、２時間３７℃で結合することが許された。結合したｐ２４は、ホースラディシュペルオキシターゼでラベルしたウサギー抗ｐ２４免疫グロブリンで検出した。それから、基質（ＴＭＢ）を加え、そして２０分後、反応を硫酸を添加することによって停止した。
結果は、図８ａ〜８ｄに示す。試験した物質に対応する２つのＦａｈｓｉｎ物質は次のとおりである。物質１：ＦａｈｓｉｎＥ１−４およびＦａｈｓｉｎＴ１−２、物質２：「単離法の記載」というタイトルで記載されたヒル全体の抽出物。結果は両者の物質とも２つのプライマリ単離株ＨＩＶ_AMS３７およびＨＩＶ_AMS５５の複製を阻害する効果を有することを示した。結果は下記のようにして到達した。
結果の計算
阻害％計算のために次式を使用した。

判定基準
もし下記の基準を満たせば、培養物を陽性と判定した。
「少なくとも１回以上上澄液中、上昇したｐ２４抗原含量が観察されるとともに、少なくとも１回以上（培養物が週２回検査されたとき）融合細胞が観察された」。
融合細胞スコア
−：４つの複製培養物中のいづれにも融合細胞が観察されなかった。
±：４つの複製培養物中の１つに融合細胞が観察された。
＋：４つの複製培養物中の２つに融合細胞が観察された。
＋＋：４つの複製培養物中の３つに融合細胞が観察された。
＋＋＋：４つの複製培養物中の４つに融合細胞が観察された。
実験結果
ＨＩＶ−１誘起された細胞変性効果（ＣＰＥ），ｐ−２４抗原の産生および計算した阻害パーセントを物質１については、表１ａおよび１ｂに、物質２については表１ｃおよび１ｄに示す。
ｐ２４産生のデータは、４つの複製培養物の平均を表す。１０²ＴＣＩＤ₅₀を接種した培養物は、ウィルス産生に関して陰性のままだった。
公知の分子との比較
分子（１）をデータバンクからの公知の分子と比較して次の結果が得られた。
Ｆａｈｓｉｎ，Ｅｇｌｉｎ（Ｓｅｅｍｕｅｌｌｅｒ），そしてＧｅｌｉｎ（ＰＣＴ／ＮＬ９０／４６）の配列の間でホモロジーも同一のペプチド構造も見いだされなかった。
１．Ｈｙｄｒａ ｍａｇｎｉｐａｐｉｌｌａｔａからのアンチスタシン（Ｓ２９１９５）とは、２９ａａ重なり中、１５誘導体が同一（２９．４％）である。
２．転換成長因子ベータ１結合タンパク質（Ａ３５６２６）とは、３１ａａ重なり中、１５誘導体が同一（２９．４％）である。
３．ヒトＦｉｂｕｒｉｌｌｉｎ（Ｌ１３９２３およびＸ６３５５６）とは、５２ａａａ重なり中、１７誘導体が同一（３３．３％）である。
４．ヒトＬＤＬレセプタータンパク質前駆体（Ｓ０２３９２）とは、２９ａａ重なり中、１０誘導体が同一（１９．６％）である。
５．マウス・アルファ−２−マクログロブリンレセプター（Ｓ２５１１１）とは、２９ａａ重なり中、１０誘導体が同一（１９．６％）である。
６．ヒトＶＬＤＬレセプター（Ｄ１６４９３およびＤ１６４９４）とは、１１ａａ重なり中、７誘導体が同一（１３．７％）である。
７．ヒト・アルファ−２−マクログロブリンレセプター（Ｓ３００２７）とは、２９ａａ重なり中、１０誘導体が同一（１９．６％）である。
８．ヒト・トロンボスポンディン（Ａ２６１５５）とは、４８ａａ重なり中、１２誘導体が同一（２３．５％）である。
９．抗凝血タンパク質Ｇｈｉｌａｎｔｅｎ（Ｈ．Ｇｈｉｌｉａｎｉｉ）（Ａ３４８１６）とは、４６ａａ重なり中、１６誘導体が同一（３１．４％）である。
１０．
１１．ヒト補体プローＣ₃前駆体（Ａ３７１５６）とは、２５ａａ重なり中、１０誘導体が同一（１９．６％）である。
１２．Ｃ型肝炎ウィルスｍＲＮＡ（Ｍ９６３６２）とは、１７ａａ重なり中、８誘導体が同一（１５．７％）である。
１３．Ｈａｅｍｅｎｔｅｒｉａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ（Ａ３４３９８，Ｓ１３９０４）からのアンチスタシンとは、４７ａａ重なり中、１７誘導体が同一（３３．３％）である。
ＦａｈｓｉｎＥ２分子の安定性
ａ） 水中、１００℃で３０分間沸騰させ、
ｂ） ５０％酢酸中、室温で一晩つけ、そして
ｃ） 同一条件で、０．１Ｍ塩酸につける、以上のようにして分子の安定性を試験した。
試料を続いて、阻害剤なしのブランクと同様に、エラスターゼ阻害アッセイで調べた。
試料中、阻害活性の顕著な減少を示さなかった。したがって、この分子は高温および強酸による分解に対して極めて耐性があることが結論された。
可能な活性部位
活性部位の確率を推定するために、データベースを検索した。構造の予測は、次のような結果であった。すなわち、ヘリカル配座なし、１５．６％が伸びた配座であり、８４．３％がコイル状の配座である。
ほとんどのセルピン（むき出しになった結合ループ）で常であるように、予測されたベータターンが活性部位らしかった。残基２８が最もむき出しになっており、このような延びた配座では、Ａａ２８〜３２が最も高い確率がある。エラスターゼ阻害剤は、しばしばＰ４′位にＰｒｏがあり、一方、トリプシン阻害剤は、Ｐ１位にＡｒｇがあることが知られている。暫定的に、活性部位は、Ｌｅｕ／Ａｒｇ２８にあると結論した。
提案された活性部位を含む合成ペプチドを製造すると、下記のような証拠が得られた。
エラスターゼ阻害剤として、残基２３〜３８を模倣する、合成線形ペプチド，Ｎ−アセチル−ＴＰＩＲＡｂｕＬＩＦＡｂｕＰＮＧＦＡＶＤ−アミド（Ｉ）、そしてトリプシン阻害剤として、残基２３〜３８を模倣する合成線形ペプチド，Ｎ−アセチル−ＴＰＩＲＡｂｕＲＩＹＡｂｕＰＫＧＦＥＶＤ−アミド（II）を、Ｃ末端からＮ末端まで、１０ｍｏｌのスケールで固相ＦＭＯＣ法を用いて合成した。粗ペプチドを、数回エーテル沈殿によって精製する。１０ｍｇの部分的に精製されたＡ１５−ｍｅｒが得られる。この１０ｍｇのうち、７ｍｇの一部は、ペプチド物質からなり、そのうち少なくとも５０％が所望の全長を有する製造物で、３ｍｇが塩で、残りが溶剤（ほとんど水）である。
最終製造物の品質は、配列合成、アミノ酸分析ＬＤ−ＭＳおよびＲＰ−ＨＰＬＣでチェックした。
合成ペプチドＩ（エラスターゼ阻害剤）は、用量に依存するエラスターゼ活性の阻害を示す。比有効度は、天然分子の約５０００分の１以下であり、これは活性部位と合成ペプチドの高い効率の両方を示している。
合成ペプチドII（トリプシン阻害剤）は、用量に依存するトリプシン活性の阻害を示す。比有効度は、天然の分子の約１５００分の１以下であり、これは活性部位と合成ペプチドのより高い効率の両方を示している。
活性の範囲
Ｆａｈｓｉｎ Ｅ１−４は、ヒト好中球エラスターゼ、膵臓エラスターゼ，キモトリプシンの阻害剤として活性が強いが、ペプシンの阻害剤ではないことがわかった。Ｆａｈｓｉｎ Ｔ１−２は、トリプシンとプラスミンの阻害剤として活性が強いことがわかった。Ｆａｈｓｉｎは、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ種に対して強い抗菌性を有することがわかった。Ｆａｈｓｉｎのエラスターゼ阻害活性は、合成基質Ｎ−スクシニル−（Ａｌａ）−ｐ−ニトロアニリド（ＳＡＡＡＰ）（Ｃｏｌｂｉｏｃｈｅｍ）から、膵臓エラスターゼおよびヒト好中球エラスターゼの触媒作用をうけて、ｐ−ニトロアニリドの放出を阻害するのを測定した。Ｆａｈｓｉｎのキモトリプシン阻害活性は、合成基質Ｓ−２５８６（Ｋａｂ；Ｖｉｔｒｕｍ）を用いて測定した。Ｆａｈｓｉｎのトリプシン活性は、合成基質Ｓ−２２３８（Ｋａｂ；Ｖｉｔｒｕｍ）を用いて測定した。Ｆａｈｓｉｎのペプシン活性は、ヘモグロビン基質を用いて測定した。トリプシン阻害活性は、ＢＡＰＮＡアッセイを用いて決定した。Ｆａｈｓｉｎのプラスミン阻害活性は、トリプシンの阻害活性に関連があった。そして色素産生基質Ｄ−Ｖａｌ−Ｌｅｕｓｙｌ−Ｌｙｓ−ｐＮＡ（Ｏｔｈｏｄｉａｇｏｓｔｉｃｓ）を用いて測定した。
Ｆａｈｓｉｎは、ＰＢＭＣおよびプライマリーマクロファージ中でのＨＩＶ−１およびＨＩＶ−２の複製に対して活性があることもわかった。阻害は、健康なドナーからのＰＢＭＣにＨＩＶ単離株ＨＩＶＡｍｓ３７およびＨＩＶＡｍｓ５５を接種することによって実験的に達成した。
阻害は、種々なＦａｈｓｉｎ物質を連続希釈して加えた培養物にＨＩＶ−誘起された細胞変性効果が起こることにより、またはｐ２４抗原キャップチャ４ｐＥＬＩＳＡによって検出した。
Ｆａｈｓｉｎは、フィブリンを溶解することも見い出された。これは、ウシフィブリノーゲン（Ｍｉｌｅｓ ８２−０２２２−４）で接種され安定なフィブリンクロットを残したウシトロンビン（ＳｉｇｍａＴ ６６３４）を用いて測定した。この血餅をタンパク質とインキュベーションした後、遊離されたタンパク質を続いて測定した。生まれたヒルが血餅を溶解する潜在力の肉眼での観察とこれは一致する。
Ｆａｈｓｉｎは、有効なトロンビン阻害剤であることもわかった。この活性は、以前に報告されたフィブリノーゲンに対してのトロンビンの凝血活性の阻害を測定することによって決定した（Ｍａｒｋｗａｒｄｔ，１９７０年）。
このヒルの驚くべき生態から観察されたように、Ｌ ｎｉｌｏｔｉｃａからのすべての物質Ｆａｈｓｉｎは、抗原作用の可能性は低い。したがって、ここに記載されたようにＬ ｎｉｌｏｔｉｃａからの天然分子そして未だ決定されつつあるＬ ｎｉｌｏｔｉｃａからの天然分子、同様にこれらの天然分子の天然型および合成型のミミック（模倣体）を治療に用いると、低い免疫原性を示すだろう。
参考文献

Claims (7)

1. 下記のアミノ酸配列：
   DDNCGGKVCSKGQLCHDGHCECTPIRCLIFCPNGFAVDENGCELPCSCKHQ
   または１つの通常のアミノ酸置換を含む前記配列を含んでなることを特徴とするＬｉｍｎａｔｉｓ Ｎｉｌｏｔｉｃａから得られるプロテアーゼ阻害活性を有する物質であって、エラスターゼを阻害することを特徴とする物質。
2. 請求項１に記載の物質を含むことを特徴とする治療薬。
3. 請求項１に記載の物質と、適当な賦形剤とを一緒に含んでなることを特徴とする薬学的組成物。
4. 請求項１に記載の物質をコードすることを特徴とする核酸分子。
5. 請求項４記載の核酸と、適当な発現制御因子とを一緒に含んでなることを特徴とする発現ベクター。
6. 請求項５記載の発現ベクターと宿主細胞とを含んでなることを特徴とする請求項１に記載の物質を発現するための発現系。
7. 請求項１に記載の物質を特異的に認識することを特徴とする抗体。

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