JPH0653677B2 - 共有結合によって酵素と抗体をカップリングさせた新規共軛体 - Google Patents

共有結合によって酵素と抗体をカップリングさせた新規共軛体

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JPH0653677B2
JPH0653677B2 JP58043276A JP4327683A JPH0653677B2 JP H0653677 B2 JPH0653677 B2 JP H0653677B2 JP 58043276 A JP58043276 A JP 58043276A JP 4327683 A JP4327683 A JP 4327683A JP H0653677 B2 JPH0653677 B2 JP H0653677B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高等動物の器官内で十分に耐忍される天然の
基質からアンモニウムイオンを生成できる酵素と、抗
体、もしくは標的細胞が有する抗原を認識する能力を保
持した抗体断片とを共有結合によって化学的にカップリ
ングさせることによって生じる、新しい免疫酵素共軛体
に関する。
また本発明は、これら共軛体の製造方法にも関するもの
である。
該共軛体は免疫毒素との医薬会合体における免疫毒素の
作用増強剤として有用である。
この発明が関するのは、次の事柄にたいしてである。
−共有結合によって酵素と抗体、もしくは抗体断片を結
合させた共軛体である新物質、 −上述の新しい物質を含んだ、免疫毒素との医薬会合
体。
従って本発明による新しい物質は、特定の酵素と標的細
胞に含まれた抗原に向けられた抗体、もしくは抗体断片
の共有結合によって得られる共軛体である。
こうした化合物は、以後ここでは免疫酵素共軛体とよば
れる。
こうした免疫酵素共軛体は、酵素と標的細胞に含まれて
いる抗原に向けられる抗体もしくは抗体断片とを共有結
合によって結合させた、一個の化合物を示すものであ
る。
使用される酵素は既知の化合物である。使用される抗体
は、それが動物にたいして行なわれる従来の免疫処置に
よって得られる場合には、ポリクローナルな性質のもの
で、リンパ球と骨髄腫細胞間の融合によつて得られる雑
種細胞のクローンによって生成される場合にはモノクロ
ーナルの性質のものとなる。この抗体は、特定の抗原を
認識する能力を有する免疫グロブリンの全分子として
も、あるいはこれら免疫のグロブリンの、特定の抗原を
認識する能力を保持した断片、とくにF(ab′)2、Fa
b、Fab′として知られる断片としても使用され得る。
酵素と抗体(または抗体断片)の化学的カップリング
は、以下の条件が満されるならば、多くの方法によって
達成できる。
−その方法が、共軛体の2つの構成分である酵素と抗体
のそれぞれの生物学上の活性を保持できる、 −用いるプロセスの満足しうる再現性と、良好なカップ
リング収率が保証できる、 −結果として得られる共軛体中の酵素と抗体の比率の値
を制御できる、 −安定した水溶性の生成物が得られる。
こうした必要条件を満たしている方法の中でも最も都合
のよいのは、2つの蛋白質間の結合を得るために、チオ
ール基をひとつまたはそれ以上利用する方法である。こ
れらチオール基は、結合される蛋白質の一方に均等に属
することが可能であり、あるいは一方のまたはチオール
を天然に含有していない他の蛋白質に人工的に導入され
ることも可能である。
このようにしてひとつまたはそれ以上のチオール基を、
蛋白質の一方に人工的に導入する場合には、蛋白質のア
ミノ基の幾つかをアシル化することができるSアセチル
メルカプトコハク酸無水物の、蛋白質にたいする作用を
利用して行なえる。Archives of Biochemistry and Bio
hysics,119,41−49,(1967)に述べられ
ているごとく、この後チオール基は、ヒドロキシルアミ
ンの作用による保護アセチル基の除去によって遊離させ
うる。透析によって過剰の試薬や低分子量の反応生成物
を除去しうる。参考文献中に述べられているその他の方
法も、結合される一方の蛋白質にチオール基を導入する
のに使用できる。
本発明によると、チオール基をひとつまたはそれ以上有
している方の蛋白質を、30℃を越えない温度下で5〜
9のpHで水性媒質中でチオールと反応しうるひとつもし
くはそれ以上の基を前もって与えられたもう一方の蛋白
質と反応させて、安定した特殊な共有結合を生じさせ
る。この共有結合は特に、ジスルフィド結合、あるいは
チオエーテル結合である。以後、2つの蛋白質のうちチ
オール基を有する方をP1と呼び、カップリングさせる
もう一方の蛋白質をP2と呼ぶ。
1)ジスルフィド結合の場合: 共軛体の製造は次のように表すことができる: P1−SH+P2−S−S−X→ P1−S−S−P2+XSH この場合: −S−S−Xは活性化された混成ジスルフィド基であ
り、この中のXは活性体基である。
活性化された硫黄原子で置換された蛋白質P2はそれ自
体で活性化された硫黄原子のキャリヤーである試薬の助
けを借りて置換を行なうことによって、蛋白質P2それ
自体か下式により得らる。
2+Y−R−S−S−X→ P2−R−S−S−X ここでP2は置換されるべき蛋白質である。Yは、蛋白
質に試薬を共有固定させる基を表わす。Rは置換基Yと
−S−S−Xを同時に有している基を表し、Xは活性体
基である。
官能基Yは、置換されるべき蛋白質を構成しているアミ
ノ酸の側鎖につながれている基のうちのひとつと、共有
結合できる基である。これらの中から、蛋白質に含まれ
ているリシル基の末端アミノ基が、特に示される。この
場合、Yは特に次のものを表す: −カルボジイミドのような、特に1−エチル3−(3−
ジエチル−アミノプロピル)カルボジイミドなどの水溶
性の誘導体のようなカップリング剤の存在下に、蛋白質
のアミノ基と結合できるカルボキシル基、 −アミノ基と直接反応して、それをアシル化できるカル
ボン酸の塩化物 −オルト−またはパラ−,ニトロ−,またはジニトロ−
フェニルエステル、あるいはアミノ基と直接反応して、
それをアシル化するN−ヒドロキシスクシンイミドのエ
ステルなどの、いわゆる「活性化」エステル、 −たとえばアミノ基と自然に反応して、アミド結合をつ
くりだす無水コハク酸のようなジカルボン酸の分子内無
水物、 (ここでR1はアルキル基である) これは の反応に従って蛋白質のアミノ基と反応する。基−S−
S−Xは、遊離チオール基と反応することが可能な、活
性化されタ混成ジスルフィドを表す。特にこの混成ジス
ルフィドにおいては、Xはひとつまたはそれ以上のアル
キル基、ハロゲン基、カルボキシル基によって置換され
ていることもある2−ピリジルまたは4−ピリジル基を
表すこともある。またXは、好ましくはひとつもしくは
それ以上のニトロ基またはカルボキシル基によって置換
された、フェニル基を表すこともある。さらにまたX
は、メトキシカルボニル基などのアルコキシカルボニル
基を表わすこともある。
基Rは、置換基YとS−S−Xを同時に含むことが可能
な基を表す。これは、その後の反応中に、使用される試
薬や合成される物質を妨害するような機能を含まないよ
うに選ばれなければならない。特に基−Rは、nが1な
いし10である基−(CH2)n、または、 という基であることがあり、 後者においてはR4は水素または1〜8の炭素原子を含
んだアルキル基を表し、R3は、カルバメート基 などの、後から用いられる試薬にたいして不活性である
置換基であり、ここでR5は1〜5個の炭素原子を含ん
だ直鎖または枝分れ鎖のアルキル基、特に第3ブチル基
を表す。
化合物Y−R−S−S−Xと蛋白質P2の反応は、均一
系液相、ほとんどの場合水または緩衝液中で行なわれ
る。試薬の溶解度によってこれが必要な場合には、反応
媒質にたいして、アルコール特に第3ブタノールなどの
水と混和性の有機溶剤 を容量にして20%まで加える
ことが可能である。
反応は2・3時間〜24時間までの時間の間、周囲温度
で行なわれる。その後透析によって低分子量の物質や過
剰の試薬を除くことができる。このプロセスによって、
蛋白質1モルにつき、いくつかの普通1〜15の置換基
を導入することが可能となる。
こうした化合物を用いて、水溶液中に2つの蛋白質を、
30℃以下の温度で2・3時間〜1日の間混ぜ合わせる
ことによって、蛋白質P1とのカップリングが行なわれ
る。この溶液は透析されて、低分子量の物質が除かれ、
次に様々な既知の方法によって共軛体が精製されうる。
2)チオエーテル結合の場合 P1−SHと前もってマレイミド基を導入された蛋白質
2を反応させることによって、共軛体が得られる。
反応は次のように表される: ここではZは、1〜10炭素原子を有する脂肪族または
芳香族の隔て構造(spacing structure)である。
マレイミド置換蛋白質P2は、それ自体がマレイミド基
のキャリヤーである試薬の助けを借りて、蛋白質のアミ
ノ基の置換を行なうことによって、蛋白質P2自体から
得られる。これを反応式で表すと: ここではY1は: −カルボキシル基;この場合、カルボジイミド特に1−
エチル3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイ
ミドのよな水溶性誘導体などのカップリング剤を用いた
カルボキシル基の活性化の後で、反応が行なわれる。
−または、オルト−またはパラ−、ニトロ−またはジニ
トロフェニルエステル、あるいはアミノ基と自然に反応
してアシル化させるN−ヒドロキシスクシンイミドのエ
ステルなどの、いわゆる「活性化された」エステル。
こうした試薬の調製法は、Helvetica Chimica Acta 5
8,5″1−541,(1975)に述べられている。
同じ類のその他の試薬も市販されている。
と蛋白質P2の反応は、均一系液相、ほとんどの場合水
または緩衝液中で行なわれる。試薬の溶解度によってこ
れが必要な場合には、アルコール特に第3ブタノールな
どの水と混和性である有機溶剤を、容量にして20%ま
で反応媒質に加えることが可能である。
反応は2・3時間〜24時間の間、周囲温度で行なわれ
る。その後、透析によって低分子量の物質や過剰の試薬
を除くことができる。このプロセスによって、蛋白質1
モルにつき、いくつかの(普通1〜15の)置換基を導
入することが可能となる。
こうした化合物を用いて、水溶液中に2つの蛋白質を、
30℃以下の温度で2・3時間〜1日の間混ぜ合わせる
ことによって、蛋白質P1とのカップリングが行なわれ
る。この溶液は透析されて、低分子量の物質が除かれ、
次に様々な方法によって共軛体が精製されうる。
こうした免疫酵素共軛体は、どのような酵素からもつく
り出せる。しかしながら、後で述べるこの共軛体の場合
に目的とされる薬としての用法のためには、高等動物の
器官内で十分に耐忍される天然基質から、アンモニウム
イオンを脱離させることができる酵素が望ましい。
M.Florkin,E.H.Stortz著の"Comprehensive Biochemist
ry"第3版(1973)第13巻に記載さているような
国際的分類法によると、この発明に使用される薬剤的に
適切な酵素は、主として次に挙げるものの中にある: −グループ1(オキシドレドクターゼ)特にアミノ酸−
ジヒドロゲナーゼとアミノ−オキシダーゼを含んだサブ
グループ1−4; −グループ3(ヒドロラーゼ)特にアミド,アミジン,
および他のC−N結合(ペプチド結合を除く)を加水分
解する酵素を含んだサブグループ3−5; −グループ4(リアーゼ)特に不飽和化合物の生成を伴
なう分解反応を触媒する酵素を含んだサブグループ4−
2と4−3。
以下に挙げるのは、この発明による免疫酵素共軛体をつ
くるのに適していると考えられる酵素のリストである。
各場合に、国際的命名法でこれら酵素を示すのに用いら
れるコードも記されている。
1−4−1−1:アラニン ジヒドロゲナーゼ 1−4−1−3:グルタメート ジヒドロゲナーゼNA
D(P)+ 1−4−1−5:L−アミノ酸 ジヒドロゲナーゼ 1−4−3−2:L−アミノ酸 オキシダーゼ 3−5−1−1:アスパラギナーゼ 3−5−1−2:グルタミナーゼ 3−5−1−4:アミダーゼ 3−5−1−5:ウレアーゼ 3−5−3−6:アルギニン ジアミナーゼ 3−5−4−4:アデノシン ジアミナーゼ 3−5−4−6:アデノシン モノリン酸塩 ジアミナ
ーゼ 3−5−4−21:クレアチニン ジアミナーゼ 4−2−1−13:L−セリン ジヒドラターゼ 4−2−1−16:L−テオニン ジヒドラターゼ 4−3−1−1:アスパルテートアンモニア−リアーゼ (またはアスパルターゼ) 4−3−1−3:ヒスチジン−アンモニア−リアーゼ (またはヒスチダーゼ) 4−3−1−5:フェニルアラニン−アンモニア−リア
ーゼ この発明の第2の局面は、こうした免疫酵素共軛体の人
体の治療における使用に関するものである。
初期のフンス特許出願NO.7827838,79246
55,8107596,8121836(これら出願の
フランス特許公開公報番号はそれぞれ2437213,
2466252,2504010,2516794であ
る)において出願人が述べていたのは、リシンの鎖A
と、破壊されるべき細胞に含まれた抗原に向けられる抗
体、もしくは抗体断片とを、共有結合によってカップリ
ングさせて得られる、いわゆる共軛抗ガン物質の製造法
であった。この種の物質は、本願においては、免疫毒素
(イムノトキシン)という総称的名称で呼ばれている。
フランス特許出願NO.8121836はまた、こうした
免疫毒素の細胞毒性の作用を効果的に増強するアンモニ
ウムイオン(アンモニウム塩特に塩化物の形での)の性
質について述べている。
免疫毒素の選択的細胞毒性の活性を増強するアンモニウ
ム塩の性質は、以下に挙げる2つの場合において、多く
の利点をもたらす。
a)標的細胞を破壊するための選択的細胞毒性作用物とし
て試験管内で免疫毒素が用いられる場合は必らず 治療学的には、フランス特許出願NO.8121826に
述べられているようにたとえば白血病患者の骨髄の治療
に、免疫毒素が細胞毒性作用剤として用いられて、その
ようにして治療された骨髄が後から移植されるという場
合には、このケースがあてはまる。
b)免疫毒素が治療用として人間の生体内で用いられる場
合:−これは前述の特許出願で述べられたごとくの免疫
毒素の効果の増強を保証するために、免疫毒素投与の前
に、または同時に、あるいは後に、アンモニウム塩を患
者にたいして用いることができることが条件である。
しかしながらb)のように免疫毒素が生体内で用いられる
場合、増強効果を利用するためにアンモニウム塩を同じ
く生体内で使用することについては、アンモニウムイオ
ンの実際の毒性や、患者の体内の生理的液体中で長時間
にわたって十分な濃度を保つことは比較的難しいという
事実を考えると、ある程度の制限がある。
出願人によって行なわれた研究によって、アンモニウム
イオンの使用に関する制限がかなりに減じられ、しかも
細胞毒性の活性の増強や、こうしたイオンによる免疫毒
性の働きの力学の利点が維持できるようになっている。
こうした研究によって明らかにされたことは、適度な濃
度のアンモニウム塩を免疫毒素に加えることによって得
られる増強と加速化の効果はまた、酵素反応によって、
標的細胞に天然に存在している、あるいは人為的に導入
された毒性のない基質から、アンモニウムイオンがそう
した細胞のすぐそばにつくられる場合にも、同様に得ら
れるということがある。
また同じくこうした研究によって明らかにされたこと
は、この結果が特に効率よく得られるのは、アンモニウ
ムイオンを生み出す反応に接触作用を及ぼす酵素が、標
的細胞の表面に存在する抗原を認識できる抗体(もしく
はその断片)とカップリングされる場合であるというこ
とである。
この方法をとれば、かなりの利点が得られるがそのうち
の幾つかを以下に挙げる: a)標的細胞の膜に存在する抗原にたいする抗体(もしく
は抗体の断片)の親和力のため、使用される酵素がその
膜に集中する。その結果、酵素反応による産物としての
NH4 4イオンの脱離が、標的細胞の膜のすぐそばでのみ
起こり、それによって、アンモニウムイオンの一般的毒
性に関連した危険性が減じられ、またアンモニウムイオ
ンと標的細胞の相互作用が助長される。この相互作用
は、増強作用に必要なものである。
b)基質が存在する限り、酵素反応によって連続的にNH
4 +イオンが生みだされ、またこの基質は、毒性がないこ
とを条件として選ばれるというこのプロセスによって、
増強メカニズムの利用に大幅な融通性が与えられる: ・基質が内因性であり、十分な濃度のものであるなら
ば、各患者ごとに定められた最適条件に従って、免疫毒
性を投与する前に、またはそれと同時に、あるいはその
後に、増強作用を有する免疫酵素共軛体を投与すること
ができる。
・さらに、酵素がその基質が血液中や細胞体液中に、一
定以上の濃度で存在しないように選択され、従ってこの
基質を患者に与えねばならない場合に、この薬の使用の
適合性が最大に現れる。なぜなら各患者の治療のために
定められた最適な条件に従って、免疫毒素、免疫酵素共
軛体、および基質という3つの投与成分の投与時間、そ
の継続期間、量は、それぞれ別々に自由に調節できるか
らである。
c)上記の条件において、期待される結果を得るために必
要な少なくとも2つのエフェクター物質が標的細胞に選
択的に向けられることになる: ・ひとつはいわゆる免疫毒素共軛体に含まれている細胞
毒性エフェクターであるリシンの鎖Aであり; ・もうひとつは、増強作用系に必須の成分であり、免疫
酵素共軛体に含まれている酵素である。
これらのエフェクター物質は、標的細胞に向けられ、そ
こに選択的に固着される目的で、あらゆる場合におい
て、標的細胞の表面に存在する抗原を認識する抗体(も
しくは抗体断片)とカップリングさせる。使用される抗
体が、破壊されるべき細胞集団に厳密に特異な抗原を認
識できるならば、その同じ抗体を異なったエフェクター
とのカップリングにも使用できる。しかしより一般的な
場合においては、標的細胞に存在する異なった抗原を認
識するそれぞれに異なった抗体を用いるのが望ましい。
たとえ個々の抗原が標的細胞に厳密に特異なものでない
にしても、選択された2つの抗原が、標的でない細胞に
両方とも存在するということは、ほとんどあり得ないこ
とであり、我々は免疫毒素の細胞毒性の特殊な性質をさ
らに強めるための、非常に効果的手段を有している。
以下に挙げる例は、非限定的に本発明を説明するもので
ある。
例1 活性化されたジスルフィド基によって置換された抗ジニ
トロフェニル抗体と、植物起源のウレアーゼを反応させ
て得られる免疫酵素共軛体。
a)抗ジニトロフェニル抗体(抗・DNP) この抗体はハイブリドーマF9を移植したBalb/C系統
のマウスの腹水中の液体から、従来のテクニックを用い
て精製したモノクローナル抗体である。
このハイブリドーマ自体は、従来のテクニックに従っ
て、前もって1モルあたり20のDNP基を与えられた
牛のγ−グロブリンで免疫化されたBalb/C系統のマウ
スの脾細胞と、ねずみのNS1骨髄腫の細胞を融合し、
次にクローニングによって分離することによって得られ
る。その結果できた抗体は、クラスG、イソタイプ2b
の免疫グロブリンで、その親和力(配位子ε−DNP−
リシンで測定)の定数は1.8×108-1である。
b)活性化された抗−DNP抗体 この物質は、以前に提出された出願NO.7827838
と追加出願7924655、およびNO.8107596
と8121836で述べられているのと同様のテクニッ
クによって前出の抗体から得られる。こうして得られた
抗−DNP抗体20mgは、1モルあたり1.2の活性体
基を含んでいる。
c)ウレアーゼ 使用される酵素は、mgあたり170単位と検定されたS
IGMAからの(タイプVII,U0376)ウレアーゼ
である。1単位は、20℃,pH7.0で1分あたり1マ
イクロモルのNH4 +をウレアから脱離させるのに必要な
酵素の量である。
この酵素は、分子量480.000の1モルあたり27
のチオール基を天然に有している。エルマン(ELLM
AN)法によって検定できるこのチオール基の全部が酵
素作用に必要なわけではない。従って、若干は活性化さ
れた抗体とのカップリングに用いうる。
d)抗体と酵素のカップリング 5mgのウレアーゼを、0.125M,pH7.0のリン酸
塩緩衝液中の7.2mg/mlの活性化された抗体溶液0.
625ml(つまり活性化された抗体は4.5mg)の中に
溶解する。培養は25℃で14時間続けられる。
反応混合物を、PBS緩衝液(リン酸塩10mM,塩化
ナトリウム140mM,pH7.4)中で均衡を保ったSe
pharose 6B(Pharmacia)ゲルカラムでクロマトグラ
フィにかける。280nmで光学濃度を測定し、サマー
(SUMMER)の方法(Methods in Enzymology、第I
I巻、378頁、S.B.Colowick.N.O.Kaplan編、Academic
出版、1955)に従ってウレアーゼ活性を測定するこ
とによって、溶出を制御する。
最も強いウレアーゼ活性を含んだフラクションを再びま
とめて6.5単位/mlの共軛体の溶液8mlをうる。
この溶液のアリコート部分を、1モルあたり6個のDN
P基で置換され、前もって臭化シアンによって活性化さ
れたSepharose4Bのマトリックス上で不溶性にされた
牛のアルブミン血清のコラムに吸収させると、ウレアー
ゼ活性は完全にコラムに吸収されたことが見出される。
このことはまた、共軛体に存在する抗体がDNPハプテ
ンを認識する能力を維持していることおよびウレアーゼ
活性が実際に抗体とカップリングしたことを示すもので
ある。
実施例2.抗−T65免疫毒素の相乗作用 前記のようにして得られた、本発明による共軛体(一対
の物質の結合体)を、生物学的諸性質、更に詳細に云う
と適切な細胞模型における抗−T65・免疫毒素の作用
を相乗的に強めるような共軛体の能力に関して研究し
た。
上記模型は、本来T65抗原を担持するリンパ芽球の型
のヒトのCEM細胞組織中の細胞より構成されている。
使用される免疫毒素が向けられるこの抗原は上記細胞模
型の第一標的抗原を構成する。また、先行の特許出願N
O.7827838中に説明されている方法に沿って、ト
リニトロフェニル ハプテン(TNP)を用いてこれら
細胞を標識づけすることもできる。このハプテンは、被
試免疫酵素共軛体中に含まれる抗DNP抗体により全く
充分に認識され、そして、それ自体上記模型の第二標的
抗原を構成する。TNPハプテンでの細胞の標識づけ
は、細胞の生活能力を変化させることなく、また、抗−
T65免疫毒素のこれら細胞への固定を妨害することも
ないことが判った。
これら免疫毒素の基本性質は、標的細胞による蛋白合成
を抑制することであるから、適用される試験は、培地中
での癌細胞中への14C−ロイシンの組込に対する被験物
質の効果を測定することにある。
この測定は、蛋白合成速度を求めるための14C−ロイシ
ンという追跡用物質を用いるJournal of Biological Ch
emistry,1974,249(ii)pp.3557〜62
に説明された方法を適当に調整した技術に従い、行なわ
れる。組込まれた放射能の測定はその場合、濾別された
細胞群全体について行なわれる。
これらの測定から投薬量/薬効果−曲線をグラフ上に描
く。X軸は被験物質の鎖構造Aのモル濃度を示し、Y軸
は、蛋白合成に影響するあらゆる物質の不存在における
対照細胞による組込値に対する百分率とし表わされた14
C−ロイシンの組込値を示す。
各被験物質において、14C−ロイシン組込の50%を抑
制する濃度、すなわち“抑制濃度・50”(IC−5
0)がこのようにして求められる。
この実験中の種々の試験は、次のように行なわれた。相
対応する実験結果を第1図に示してある。
a)CEM細胞を、対照物質としてのリシンまたは単離し
た鎖Aの既知濃度の存在において37℃で18時間培養
してから、放射性追跡物質を細胞へ混入する。求められ
たIC−50は、リシンと鎖構造Aにおいて、それぞれ
4×10-12モルと4.5×10-8モルであった。これ
らのモル値が、TNPハプテンで標識づけされたCEM
細胞について得られた値から差別できないことも、認め
られた(カーブ1はCEM細胞にリシンを作用された結
果を、そしてカーブ2はCEM細胞に鎖構造Aリシンを
作用された結果を示す。) b)TNPにより標識づけされたCEM細胞を、初期出願
NO.7827838および追加出願NO.7924655の
説明に従って得られかつ抗DNP特異性を有する免疫毒
素の存在において37℃で18時間培養してから、放射
性追跡用物質を混入した。こうして得られた細胞毒性度
カーブの形状とIC−50の値(1.5×10-9モル)
により、これら細胞は通常抗DNP免疫毒素の細胞毒効
果に敏感であるからこれら細胞は正確にTNPにより標
識づけされることが示される(カーブ3)。
c)TNPにより標識づけされたCEM細胞を先ず、5単
位/mlの割合で共軛化されていない尿素分解酵素(ウレ
アーゼ)の存在において4℃で1時間培養してから洗浄
し、抗−T65免疫毒素および尿素5モルの存在におい
て37℃で18時間培養し、最後に放射性追跡用物質を
混入する。IC−50値を求めると5×10-9モルであ
った。この値は、ウレアーゼによる処理もせずウレアー
ゼ洗浄後の培養媒質中に尿素を加えもしないで、同条件
においてTNPで標識づけしてないCEM細胞を使用し
て得られた値に一致する。この試験によると、共軛化さ
れてないウレアーゼの存在における培養がウレアーゼの
CEM細胞への結合を伴なわず従って、抗・T65免疫
毒素の効果の相乗作用は生じない(カーブ4)。
d)TNPにより標識づけられたCEM細胞を先ず、前記
に説明された免疫酵素共軛体の存在(6.5単位/mlの
濃度で使用)において4℃で1時間培養する。他方、こ
の共軛体は上記の諸条件で使用されると、被験細胞に固
有の細胞毒を及ぼさないことが認められている。次にこ
れら細胞を、固定されないあらゆる共軛体を除去するた
めに洗浄してから、抗T−65免疫毒素と尿素5モルの
存在において37℃で18時間培養する。最後に放射性
追跡用物質を混入する。求められたIC−50値は、
3.5×10-13モルであった。(カーブ5) この結果によると、免疫酵素共軛体の相乗効果は、標的
細胞に対する免疫毒素の細胞毒・活性を約14.000
倍に増加させる。この試験によって、上記相乗効果は、
その免疫学的特異性質に対応する抗原に対する免疫酵素
共軛体の固定を意味することが判った。この固定は、細
胞の洗浄に耐え、細胞の表面に少量の酵素活性ウレアー
ゼを残留し、この残留ウレアーゼは、免疫毒素と共に培
養媒質中に存在する尿素からNH4 +イオンを生じ、これ
によってNH4 +イオンの周知相乗効果を起す。こうして
生じた相乗効果は、塩化アンモニウム10ミリモルを培
養媒質に加えた場合に、以前に観察された相乗効果に極
めて類似するものである。
故意に塩化アンモニウムを添加する場合と同様に、上記
の相乗効果はリシンを用いてもリシンの鎖構造Aを用い
ても、また被験細胞に関して非特異な免疫毒素を用いて
も、得られない。
本実施例における諸条件のもとでは、使用される免疫酵
素共軛体の存在における抗T65免疫毒素の細胞毒活性
は、リシンの構造鎖の細胞毒活性の約130,000倍
であり、更にリシンの細胞毒活性の約11倍でさえあ
る。
実施例3 マレイミド基により置換された抗DNP抗体
と植物起源ウレアーゼを反応をさせて得られる免疫酵素
共軛体 a)抗DNP抗体 この抗体は、ハイブリドーマF9が移植されているBalb
/C系統のマウスの腹水液から従来技術により精製され
たモノクローナル抗体である。
上記のハイブリドーマ自体は、従来の技術によってモル
当り20個のDNP基が予め固定されている牛のガンマ
グロブリンを用いて免疫化されたBalb/C系統のマウス
の脾細胞とでネズミのNS1骨髄腫細胞を融合しそして
クローニングにより分離することによって得られる。こ
うして得られる抗体は、クラスG,イソタイプ2bの免
疫グロブリンで、その新和力定数(配位子ε−DNP−
リシンで測定)は1.8×108-1である。
b)活性化された抗DNP−抗体。
抗DNP−抗体の溶液(pH7.0の燐酸塩125ミリモ
ル緩衝液中における濃度9.7mg/ml)2.5mlに、m
−マレインイミド−安息香酸N−ヒドロキシ−スクシン
イミド・エステル0.4mgを含むジメチルホルムアミド
10μを加える。こうして得た混合物を25℃で30
分間培養する。次に、この溶液を、燐酸塩125ミリモ
ル(pH7.0)緩衝液中に釣合されたSephadexG25の
10mlカラム上へ沈積させる。溶出は、光学的密度を2
80nmで測定して制御される。カラムの排除容積から
2.5mlを回収する。置換割合を、14C−システィン過
剰量との反応により分取試料を用いて測定した。
このようにして抗体濃度8mg/mlの溶液が得られ、その
置換割合はマレインイミド基3.5個/抗体1モルであ
った。
c)ウレアーゼ 使用された酵素は、170単位/mgと検定されたシグマ
(SIGMA)起原のウレアーゼ(VII型、ref.U03
76)である。1単位は、尿素から20℃,pH7におい
て毎分NH4 +1ミクロモルを遊離できる酵素量である。
この酵素は、分子量480,000で本来チオール基2
7個/モル含んでいる。エルマン法で検定された上記チ
オール基は、全部が酵素活性に必要なわけではない。従
ってチオール基の一部は、活性化された抗体とカップリ
ングさせるのに使用され得る。
d)抗体と酵素とのカップリング。
G25カラム上で塩を除いて直ぐに、活性化された抗体
の溶液2.4mlを燐酸塩125ミリモル緩衝液(pH7.
0)に溶かしたウレアーゼの溶液(濃度24mg/ml)
2.0mlと混合する。この混合液を25℃で1時間培養
し、遠心分離後、PBS(燐酸塩緩衝)溶液中に釣合わ
されたSephadex G200ゲルカラム450ml上に沈析
させる。その溶出は、280nmで光学的密度を測りまた
サマー法に従ってウレアーゼ活性を測ることによって、
制御される。
最も高いウレアーゼ活性度を有するフラクションを再び
まとめて、14mlの共軛体溶液(濃度は102単位/m
l)が得られる。
もしこの溶液の分割試料(アリコート)を蛋白A−セフ
ァロース、ゲルカラム上でクロマトグラフィにかける
と、ウレアーゼ活性の30%はカラム上に沈積しないこ
とが判る。ウレアーゼ活性の残りを、pH3.5の緩衝液
により抗体と同時に溶出させる。対照試験により判るよ
うに、抗体とカップリングしないウレアーゼは全く、カ
ラム上に固定されない。これにより、実に再びまとめら
れたフラクションのウレアーゼ活性の70%は抗体−ウ
レアーゼ共軛体に属することが判る。以下に説明する試
験については、遊離の汚染ウレアーゼが溶液ら除かれて
いないが、このウレアーゼは以下に説明するように適用
の諸条件のもとでは無効である。
実施例4.実施例3の免疫酵素・共軛体による抗T65
免疫毒素相乗作用。
上記の説明の通りに(実施例3の)得られた本発明の共
軛体を、生物学的諸性質に関して、特に、適切な細胞模
型における抗T65免疫毒素活性を相乗化する能力に関
して試験した。
この模型は、T65抗原を通常担持しているリンパ芽球
−型のヒトのCEM細胞組織によりなる細胞から構成さ
れる。使用される免疫毒素が向けられるこの抗原は、上
記細胞模型の第一標的抗原を構成する。本出願人の以前
の出願NO.7827838に説明されている技術に従っ
て上記の細胞をトリニトロフェニルハプテン(TNP)
で標識することも可能である。上記ハプテンは、試験さ
れる免疫酵素共軛体に含まれる抗DNP・抗体によって
完全に認識され、従って上記細胞模型の第二標的抗原を
構成する。TNPハプテンにより細胞を標識づけしても
これら細胞の生活能力に影響しないし、これら細胞への
抗T65免疫毒素の固定にも影響しないことが見出され
た。
免疫毒素の基本的性質は、標的細胞が行なう蛋白合成を
抑制することであるから、行なわれるべき試験は、14
−ロイシンが培地中の癌細胞中に組込まれることに及ぼ
す被試物質の効果を測定するにある。
この測定は、14C−ロイシンという追跡用物質を蛋白合
成速度の測定に用いるJ.of Biological Chem.197
4,249(11)、pp3557〜62に説明された方
法を改変した技術に従って行なわれる。組込まれた放射
能は、この場合、濾別された細胞全部について測定され
る。
これら測定結果によって投薬量/効果−曲線をグラフに
描くことができ、このグラフのX軸は、被験物質におけ
る鎖構造Aのモル濃度を表わし、Y軸は蛋白合成に影響
するあらゆる物質の不存在における対照細胞による組込
値に対する百分率として表わされた14C−ロイシンの組
込割合を示す。
研究された各物質について、14C−ロイシン組込の50
%を抑制する濃度すなわち“抑制濃度50”(IC5
0)をこのようにして求めることができる。
この実験における種々の試験が、次のように行なわれ、
その相対応する実験結果が第2図に示される。
a)実施例2(a)で行なわれた対照試験を繰返し行なわ
なかった。それは、その説明ずみ対照試験はそのままで
本実施例においても有効だからである。
b)TNPで標識づけされたCEM細胞を、本出願人の前
出願NO.8121836に説明されているようにして得
られる抗T65特異性免疫毒素の存在で、18時間37
℃で培養し、次いで放射性追跡用物質を混入する。細胞
毒性カーブは、同じ細胞を用いるがTNPで標識づけさ
れていないものを用いて同じ培養条件下で得られたカー
ブに一致する。従って、これら細胞をTNPで標識づけ
するのが正確に行なわれることが、立証される。
c)TNPで標識づけされたCEM細胞を先ず、1mlにつ
き1単位の割合で非共軛ウレアーゼの存在において4℃
で1時間培養し次に洗浄してから、唯一の濃度10-9
ルにおける抗T65−免疫毒素および5ミリモルの尿素
の存在において18時間37℃で培養し、次いで放射性
追跡用物質を混入する。
この試験で得られた14C−ロイシン組込値(65%)
は、(b)試験における抗T65免疫毒素の同一濃度を
用い得られる値と差別できない。この結果は、非共軛ウ
レアーゼの存在における培養では、細胞へのウレアーゼ
の結合が起らず従って抗T65−免疫毒素効果の相乗作
用も起らないことを裏書きする。
d)TNPにより標識づけられたCEM細胞を先ず、1.
02単位/mlの濃度で使用される、前記に説明の免疫酵
素共軛体の存在において4℃で1時間培養する。この共
軛体が上記諸条件下に使用された場合、用いた細胞へ固
有の細胞毒性を呈しないことも確かめられた。これら細
胞を次いで洗浄して未固定の共軛体を除き、抗T65−
免疫毒素と5ミリモルの尿素との存在において37℃で
18時間培養する。これら細胞は、最後に放射性追跡用
物質を混入される。こうして得られたIC50の値は
2.4×10-13モルである(カーブ7)。
実施例1の共軛体を使用して得られるIC50値に全く
匹敵する上記IC−50は、免疫毒素に及ぼす免疫酵素
共軛体の相乗効果が著しいことを示す。
この試験によって、上記相乗作用が、免疫学的特異性に
対応する抗原上への免疫酵素共軛体の固定を示すことが
判る。この固定は細胞の洗浄に耐えるし、また細胞表面
上へ若干の酵素的活性のウレアーゼを残し、このウレア
ーゼは、免疫毒素とともに培養媒質中に存在する尿素か
らNH4 +イオンを生ずる。このことから、NH4 +イオン
の相乗効果が生ずる。
得られた相乗効果は、免疫酵素共軛体/基質系の代りに
培養媒質へ加えられた10ミリモルの塩化アンモニウム
の存在において培養が行なわれるとき観察される相乗効
果に極めて類似する。
塩化アンモニウムを加えた場合、得られるIC50値
は、第2図の相応カーブ8により表わされるように実に
3.8×10-13モルである。
既掲の各実施例は、本発明の生成物がヒトの疾病治療に
使用しうることを示す。
本発明の新規医薬は好ましい静脈ルートによる投与用に
注射可能な形で提供し得る。それらは免疫毒素の製造に
使用される抗体に感応する癌性または非癌性疾患の治療
に使用しうる。それらは患者のおよび疾患の種類の函数
として各場合に決定される投与量および条件で使用され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、投薬量/薬効果を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−90858(JP,A) 特開 昭55−22698(JP,A) 特開 昭53−130674(JP,A) 特開 昭53−124682(JP,A) 特開 昭52−72284(JP,A) 石川栄治ほか編「酵素免疫測定法」(昭 和53−12−15)医学書院P.37〜38

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リシンの鎖Aと、標的細胞が有する抗原に
    対する抗体または抗体断片とを、共有結合によりカップ
    リングさせて得られる免疫毒素を含有する医薬会合体に
    おける免疫毒素の作用増強剤として有用な免疫酵素共軛
    体であって、前記標的細胞が有する抗原を認識する能力
    を保持している抗体または抗体断片と、高等動物の器官
    内で充分に耐忍される天然基質からアンモニウムイオン
    を脱離させることができる酵素とを、共有結合により化
    学的にカップリングさせて成ることを特徴とする前記免
    疫酵素共軛体。
  2. 【請求項2】共有結合がジスルフィド結合である特許請
    求の範囲第1項に記載の共軛体。
  3. 【請求項3】共有結合がチオエーテル結合である特許請
    求の範囲第1項に記載の共軛体。
JP58043276A 1982-03-17 1983-03-17 共有結合によって酵素と抗体をカップリングさせた新規共軛体 Expired - Lifetime JPH0653677B2 (ja)

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