【発明の詳細な説明】
活性化ビタミンK依存性血液因子およびその製造方法
本発明は、活性化ビタミンK依存性血液因子およびその製造方法に関する。
プロ因子の生理学的活性化におけるプロテアーゼ/基質複合体カスケードは、
特に血液凝固の領域では、高い選択性を有するプロテアーゼを必要とする。これ
らのプロテアーゼは、ヒトの生体そのもの、特に血漿に存在している。プロ因子
を活性化するための他のヒトプロテアーゼ、例えばトリプシンおよびペプシン等
の消化酵素の使用は、選択的な活性化された血液凝固因子の産生にはつながらな
い。むしろ標的となる基質の非特異的な分解につながる。即ち、例えば、X凝固
因子のトリプシン分解は始めは活性化するが、次いで非特異的な分解のために低
分子量のペプチドを生じることが知られている。生じた血栓のさらなる非特異的
な分解を阻止するために、特定の過程の変化は、消化酵素の助けをかりてプロト
ロンビンの活性化に固執せねばならないことが、AT 397 390から知ら
れている。
したがって、選択的なX因子活性化因子がVipera ruselli由来の毒(ラッセル
ヘビ毒RVV)から入手でき、これがXa因子を得るために工業的にも使用でき
るという点において、X因子の活性化は特殊なケースを示すものである。しかし
ながら、関連性の低い種への動物ウイルスの伝播が認識されて以来(プリオン問
題)、薬物の製造のためのアジュバントとして異種の動物タンパク質を使用する
ことは好ましくないとの見方になっている。しかし、適当なヒトプロテアーゼが
工業的に十分な量で入手できないので、製造的X因子活性化のためのRVVの使
用が、従来どおり標準的な方法になっている。
原核生物から、下等な真核生物例えば真菌等から、または高等な真核生物例え
ば植物等から単離し得るタンパク質加水分解酵素は、基質特異性が低いことが知
られている。この理由のために、例えば炭水化物または核酸等の他の細胞成分を
このやりかたで分離または単離するため、細胞粗抽出液中でタンパク質の全体的
な分解にこれらが主に使用される。さらに、これらのプロテアーゼは、小さいペ
プチドへの分解によるタンパク質の配列決定やキャラクタリゼーションにも使用
されている。現在まで、プロトロンビン複合体タンパク質の群に由来する血漿タ
ンパク質または血漿タンパク質コファクターの活性化因子またはインヒビターと
して、細菌または植物プロテアーゼまたは真菌由来のプロテアーゼの使用が知ら
れている。
本発明の目的は、動物由来ではない、選択性の高いプロテアーゼの助けをかり
て血液凝固の領域におけるプロ因子を活性化するための方法を提供することであ
る。
冒頭に記載した方法により本発明にしたがって前記の問題は解決され、そして
その方法よって、活性化は植物または原核生物から得られるプロテアーゼにより
起こる。
本発明の方法は、ビタミンK依存性の血液因子の活性化に特に適している。I
I因子、VII因子、IX因子、X因子およびプロテインCの群から得られるヒ
ト血液因子の活性化が特に適している。以下の実施例は、X因子のXa−β因子
への活性化において得られる利点を実証する。
本発明の方法は、天然の、組換えにより製造された、並びに化学的にまたは組
換え的に修飾された血液因子を得ることにも同等に適している。
本発明にしたがって使用されるプロテアーゼに関して、原核生物由来のタンパ
ク質加水分解酵素から開始することができる。ここで、例えばBacillus polymyx
a由来のサーモリシン、クロストリパインプロテアーゼIXおよびX、およびBac
illus thermoproteolyticus由来のプロテアーゼIX等の細菌プロテアーゼが特
に挙げられる。
さらに、例えば真菌等の下等な真核生物由来のプロテアーゼ、特にカビ真菌類
Aspergillus oricae由来のプロテアーゼXXIIIもまた本発明の方法に使用で
きる。さらに、例えば植物等の高等真核生物に由来するタンパク質加水分解酵素
も適当である。タンパク質分解酵素は、システインプロテアーゼに属するものが
特に適当である。例えばここで言及する、ブロメライン(例えばAnanas comosus
由来)、パパイン(例えば、ミルクまたはCarica papaya由来)またはフィシン
(例えばFicus carica由来)である。しかし、原核生物、カビ真菌類および植物
由来の言及したタンパク質加水分解酵素は基質特異性が低い。したがって、これ
らの酵素の使用によって血液凝固のプロ因子を高い特異性で活性化できることを
確認したことは驚くべきことであった。これらの酵素は選択された天然の酵素で
あるが、修飾された酵素および/または酵素誘導体、特に組換えDNA技術によ
って製造された酵素であってよい。
システインプロテアーゼは、還元的条件下またはスルフヒドリル基を含む活性
化因子の存在下で、その広範なプロテアーゼ活性を完全に示すことが特に知られ
ている。このため、SH−供与体は、これらの酵素とのインキュベーションの間
、エフェクターとしてインキュベーション緩衝液に加えられることが多い。しか
し、これらプロテアーゼの広範な活性スペクトルは、最適なインキュベーション
条件からのずれ、つまり、例えば血漿タンパク質のような特定の基質がもはや完
全に分解されず、それとともに、その基質の活性が、これが活性化されなければ
ならないプロ因子に関する限りでは失われない程度まで、最適なpHまたは温度
から、離れた、または必要なコファクターまたはエフェクターの部分的または完
全な欠乏を伴う、または特定のエフェクター存在下の条件により、亜至適(sub-
optimal)な挙動にシフトし得る。むしろ、活性化は標的となる基質のレベルで
止まり、活性化産物がそれ自体で得られる。これはまた、X因子からXa因子、
特にXaβ因子への活性化の例を用いて初めて実証される。
さらに、特異性の高いシステインプロテアーゼは、植物由来の適当な酵素粗調
製物を、そのプロテアーゼ活性が限定的な基質スペクトルを示すようなこれらの
タンパク質画分を単離するためのさらなる精製工程例えばクロマトグラフィーに
付すことにより得ることもできる。これらの方法単独では所望の特異性の高い活
性化因子を得るには適当ではないかもしれないけれども、プロテアーゼの特異性
を向上させるさらなる工程、即ち、それによってこれらのプロテアーゼの活性お
よび活性スペクトルが周囲の酸素との接触の結果として減少するようなこれらプ
ロテアーゼの酸化による工程と関連して適当である。このことから、酸化された
システインプロテアーゼは、本発明の方法に特に適していることが分かり、そし
てそれによって、これは、クロマトグラフィーにより濃縮されたおよび/または
精製されたシステインプロテアーゼに関する好ましい場合である。それに関して
、
プロテアーゼが、植物または培養細胞由来の粗抽出物と比較しておよび/または
非特異的なタンパク質加水分解活性と比較して少なくとも2倍に増加した特異的
血液因子活性化活性を有することが特に好ましい。
さらに、活性化される基質との酵素のインキュベーション緩衝液にデェフェク
ターを加えることで、基質スペクトルを狭くすることができる。重金属イオンま
たはアルカリ土類イオンがデェフェクターとして特に言及される。ここではカル
シウムイオンの添加が特に好ましい。このように、以下の実施例において、活性
化産物であるXaβ因子が、カルシウムイオンを用いるX因子の活性化において
高収率で得られ、それにより他の開裂産物はごくわずかな量でしか生じないこと
を示す。
しかし、活性化反応はカルシウムイオンの添加なしに強力に進行し、得られる
活性化因子に関して調節することもできる。適当な実験の組み合わせによって、
Xaα因子および/またはXaβ因子も本発明にしたがって製造することができ
る。
ここで議論する酵素の好ましい工業的応用のために、これら酵素を固定化した
形態で用いることができる。それにより、基質からのプロテアーゼの単純な分離
が例えば濾過によって可能となる。さらに、固定化酵素、即ち固相に結合した酵
素の使用は、その酵素の反復的な使用を保証する。例えば酸化により二次的に修
飾されたタンパク質の場合、これらのタンパク質を、固定化、即ち酵素の担体物
質への共有結合によって、特異性の高い活性化因子に変換した後に存在するコン
フォメーションに不可逆的に固定する。
本発明の方法は、天然の並びに組換えにより製造された血液因子の活性化に適
当である。これに関連して、凝固プロ酵素としての血液因子のタンパク質加水分
解開裂部位を、次いで生理学的な活性化機構に対応しないプロテアーゼによって
のみまたはそのプロテアーゼによっても活性化が可能な決められたプロテアーゼ
によって特異的に認識され開裂されるアミノ酸配列によって修飾することができ
る。この特に構築されたアナログは、例えばX因子等のビタミンK依存性血液因
子のアナログである。
X因子の例を用いて、IXa因子に対する開裂部位を示すArg52−Ile53
あたりの領域を異なるアミノ酸配列によって交換することができる。例えば、ア
ミノ酸Arg53、Ile53を、IXa因子による開裂およびIXa因子による活性
化は排除するが、Staphylococcus auraeus V8由来のエンドプロテアーゼGlu
Cによるタンパク質加水分解消化は可能である配列Glu−Glyで置換することがで
きる。このように、高度に精製される方法で製造することができ動物またはヒト
タンパク質による汚染の危険性を示さない細菌酵素をX因子の活性化に用いるこ
とができる。同様に、それによって次に植物プロテアーゼ、例えばフィシンによ
る開裂が可能である、Gly−Serを開裂配列として導入することもできる。
本発明の活性化された血液因子を、この方法において形成される恐れのあるタ
ンパク質加水分解産物を除去するため、さらなる精製工程に付すことは好ましい
。ここではクロマトグラフィーによる精製過程またはゲル濾過による精製が特に
好ましい。
本発明には、血液因子および植物または原核生物から得られたその血液因子に
対し特異的なプロテアーゼを含有する医薬調製物も含まれる。プロテアーゼは、
動物由来のプロテアーゼ、特にヒト由来のプロテアーゼであってもよい。しかし
、これに関連して、凝固因子は本発明のプロテアーゼとしては使用しない。特に
、血漿タンパク質、例えばビタミンK依存性タンパク質も同様に血液因子として
この医薬調製物に含まれる。医薬調製物は、活性化されたビタミンK依存性血液
因子とプロテアーゼを特に含有する。この血液因子は、好ましくはヒトおよび天
然のものである。
プロテアーゼ、特に精製されたプロテアーゼを、止血(hemeostasis)におけ
る局所的使用のためにそれ自体を用い、そしてそれによってこの場合ビタミンK
依存性血液因子が出血創傷から生じる。薬学的担体物質、例えば外傷用医薬材料
、粉末または軟膏中でX因子を適用することによって、凝固活性化因子の血液凝
固誘発作用をここで用いることができる。別の医薬組成物もまた、プロタンパク
質として存在する血液因子を含有し、植物、真菌類または原核生物から単離され
たまたはこれらの種の細胞内で組換え的に製造されたプロタンパク質を開裂する
プロテアーゼを含有する。プロタンパク質に対し特異的なこのタイプのプロテア
ーゼは、例えば、フリン(Van de ven,W.J.ら,Enzyme 45:257-270,1991)ま
たはPaired Basic Amino Acid Residue Cleaving Enzyme,PACE,(Pehemtulla
,A.ら,Biochemistry 32:11586-11590,1993)が知られている。プロタンパク
質から生じた成熟タンパク質が医薬調製物において特に不安定な場合は、プロタ
ンパク質プロセシング酵素の同時投与によりin situで成熟タンパク質を生じさ
せて治療上利用可能にすることができる。さらに、成熟タンパク質がさらなるタ
ンパク質加水分解によって活性な形態に変換されなければならない限り、活性化
因子プロテアーゼによるさらなる活性化が可能である。このように、安定なプロ
タンパク質とタンパク質加水分解プロセシングおよび/または活性化酵素からな
る治療用キットもまた、活性成分としての不安定なタンパク質の投与を初めて可
能にする。
さらに、本発明には、本発明の方法にしたがって得られた活性化されたビタミ
ンK依存性血液因子が含まれる。本発明にしたがって得られたヒトの活性化され
た血液因子は、動物のプロテアーゼにより汚染されていないという点において特
徴づけられる。
以下の実施例によって本発明の方法をより詳細に説明する。これらの実施例は
X因子のXa因子への活性化に関するが、それによって従属クレーム記載の様々
な製造方法の変型が可能となる。
実施例1:
基質X因子の製造
II因子、IX因子、プロテインCおよびプロテインSを含み、Brummelhuis(B
rummelhuis HGJ,Preparation of the prothrombin complex.In:Methods of pl
asma Protein Fractionation,Curling,JM編,New York:Academic Press,1980
,p 117-128)の方法にしたがって製造されたプロトロンビン複合体因子調製物
からX因子の精製を行い、ウイルス不活化のためにEP0 159 311にした
がって加熱処理した。プロトロンビン複合体因子を含む凍結乾燥品を、50,0
00U X因子/Lの活性になるように蒸留水に溶解し、pHを7.0に調整した
。12%(v/v)のTWEEN 80を加えた後、これを室温で1時間撹拌し
、次いで蒸留水で5倍量に希釈し、クエン酸三ナトリウム二水和物(7g/L)
と混合し、pHを7.0に調整した。次に、これを30g/LのCa3(PO4
)2と混合し、室温で1時間撹拌した。その後、固相を遠心により分離し、再懸
濁とその都度の新たな遠心により、10%の硫酸アンモニウムを含む20mmol/
LのTris−HCl緩衝液(pH7.0)の25mL/gリン酸カルシウムを用い
てそれぞれ2回洗浄した。その後、新たな再懸濁とその後の遠心により、150
mmol/LのNaClを含む20mmol/LのTris−HCl緩衝液(pH7.0)の25m
L/gリン酸カルシウムを用いて3回目の洗浄を行った。吸着したX因子の溶出
のために、ペレットをpH7.0の1mmol/Lのリン酸ナトリウム緩衝液で1時
間室温にて撹拌した(25mL溶出液/gリン酸カルシウムを使用する)。その
後、遠心により固相を分離し、X因子含有上清を、DEAEセファロース(登録
商標)ファスト・フロー(ファルマシア)を用いるクロマトグラフィーによりさ
らに精製した。このため、膨張させ、洗浄したDEAEセファロース(登録商標
)ファスト・フローゲルをカラムに充填し、カラムの内径:ゲル−ベッド高=1
:8.3の設定を使用した。クロマトグラフィー材料を10U X因子/mL入れ
た。X因子を含有する溶液を、予め、25mmol/Lクエン酸三ナトリウム二水和
物、100mmol/L NaClの緩衝液(pH6.0)に対して再緩衝化した。このX
因子溶液を2mL/分の流速で、DEAEセファロース(登録商標)ファスト・
フローに吸着させ、次いで、カラムを2mL/分の流速で1.7ゲル体積の25m
mol/Lクエン酸三ナトリウム二水和物(pH6.0)中の100mmol/L NaCl、
さらに2.6ゲル体積の25mmol/Lクエン酸三ナトリウム二水和物(pH6.0
)中の250mmol/LNaClで洗浄した。X因子の溶出は、280mmol/LのNaCl(
pH6.0)を含む5.2ゲル体積のクエン酸緩衝液(pH6.0)で行った。溶
出しながら画分を集め、これを標準的な凝固テストにより、プロトロンビン複合
体タンパク質X因子、プロテインC、IX因子およびII因子の含量について試
験した。X因子を含み、他のプロトロンビン複合体タンパク質の含量が少ない画
分を合わせ、Acrigel ALD(Sterogene,Bioseparations,Acradia CA)に固
定化された、X因子に対する、腹水から精製したモノクローナル抗体によってさ
らに精製した。X因子を含有するタンパク質溶液を10U X因子/mLゲルの
濃度でゲルに吸着させた。次に、これを、5カラム体積の20mmol/L Tris
−HCl緩衝液(pH7.4)で洗浄した。溶出は、100mmolの3−
[(3−コラミドプロピル)ジメチル−アンモニウム]−1−プロパンスルホネー
ト、25mmol/L NaClを含む10カラム体積の緩衝液(pH10.5)により行
った。この緩衝液により溶出するタンパク質画分を集めた後、排除限界10,0
00ダルトンの膜を用いる限外濾過により初発体積の1/20に濃縮した。次に
、X因子含有溶液を4g/Lクエン酸三ナトリウム二水和物、8g/LのNaClを
含む緩衝液(pH7.0)に対してダイアフィルトレーション(diafiltration)
した。このX因子調製物は、フェニルセファロース(登録商標)ハイ・パフォー
マンス(ファルマシア−バイオテック)への吸着により、汚染タンパク質、特に
イムノアフィニティークロマトグラフィーカラムから流れ出したモノクローナル
抗体の痕跡を含んでいない。このため、ダイアフィルトレーション後、X因子含
有溶液を1.8mmol/L NaClおよびpH値を7.4に調節した。疎水性相互作用ク
ロマトグラフィーゲルをクロマトグラフィーカラム中で、20mmol/L Tris
−HCl、2mol/L NaCl(pH7.4)により平衡化し、調整したX因子溶液をカ
ラムに30U X因子/mLゲルの濃度で流した。カラムから通過したX因子含
有溶液を集めて、排除限界10,000ダルトンの膜を用いる限外濾過により初
発体積の1/20に濃縮した後、20mmol/L Tris−HCl、150mmol/L Na
Clを含む緩衝液(pH7.4)に対してダイアフィルトレーション(diafiltrati
on)した。このようにして得られた高純度のX因子溶液は、比活性が約100U
/mgタンパク質であった。
実施例2
Xa因子の定量的測定
試験の原理:
発色性ペプチド基質CH3OCO−D−CHA−Gly−Arg−pNAは、Xa因
子により加水分解され、それによってCH3OCO−D−CHA−Gly−Arg−O
Hおよびp−ニトロアニリンが生成する。p−ニトロアニリンの増加のキネティ
クスを分光光度計により405nmで測定する。光学密度(OD)の増加は、定
量される試料中のXa因子の含量に比例する。
試薬:
希釈緩衝液
3.7g/L トリス−(ヒドロキシメチル)アミノメタン
2.1g/L イミダゾール
18.0g/L NaCl
1.0g/L ヒトアルブミン
pH8.4
基質溶液
希釈緩衝液中、1.3mmol/LのCH3OCO−D−CHA−Gly−Arg−pNA
方法:
Xa因子を含む試料50μLを希釈緩衝液50μLと混合し、37℃で90分間イ
ンキュベーションする。次いで、基質溶液100μLを加え、37℃でのODの
1分間あたりの増加を405nmで測定する。ODの増加は、測定の間は直線的
に一定していなければならない。
参照曲線の作成のために、ウシXa因子“NIBSC試薬75/595”の標
準調製物を使用する。アンプルは、1mLの蒸留水で再構成した後に1UのXa
因子を含んでいる(Datasheet,National Institute for Biological Standards
and Controls参照)。
実施例3
X因子の活性化
実施例から得られた精製されたX因子の活性化は、20mmol/L Tris−HC
l、150mmol/L NaCl、5mmol/L CaCl2を含む緩衝液(pH7.4)中の、
酵素クロストリパイン(Calbiochem,La Jolla,CA)10U/mL、サーモリシ
ン(Calbiochem,La Jolla,CA)200U/mL、パパイン(Boehringer Mannhe
im,Germany)400μg/mLおよびフィシン(Sigma Chemicals Co.,St.Lo
uis,MO)20μg/mLを用い、37℃で数時間行った。X因子の濃度は3.2
U/mLであった。5分、30分、1時間、2時間および19時間の時点で試料
を、個々のインキュベーション混合物から取り出し、実施例2に記載のようにX
a因子活性について調べた。結果を図1に示す。X因子の活性化は用いた酵素す
べてによって可能であり、2時間後にサーモリシンによりXa因子の最も高い
収量がもたらされたことが示された。フィシンとのインキュベーションを除いて
、酵素に依存する活性化の相は30分間〜2時間の間に最大となり、その後生成
したXa因子の不活化へと続く。フィシンによる活性化が起こった19時間後も
安定なXa因子活性による継続的な活性化が測定された。
実施例4
X因子の活性化
フィシンとラッセルヘビ毒の比較
Vipera russellii由来のX因子活性化因子(RVV、Pentapharm AG,Basel,CH
)は文献から、高い特異性を有する非血漿性のX因子活性化因子として知られて
おり、X因子のインビトロ活性化において現在使用されている。
この実施例では、実施例1により得られた高度に精製されたX因子の、RVV
による活性化を、植物のX活性化因子であるフィシンによる活性化と比較して調
べた。このため、20mmol/L Tris−HCl、150mmol/L NaCl、5mmol/L
CaCl2を含む緩衝液(pH7.4)中で高度に精製されたX因子を4U/mLの
濃度で使用し、37℃にて、2.7μg/mLのRVV(Pentapharm AG,Basel,
CH)または20μg/mLのフィシン(Sigma Chemicals Co.,St.Louis,MO)
のいずれかとインキュベーションした。試料を、22時間以内の種々の時点でイ
ンキュベーション混合物から取り、実施例2に記載のようにX因子活性について
調べた。試験の結果を図2に示す。X因子とX因子活性化因子であるフィシンと
のインキュベーションは、RVVとのインキュベーションにより得られる活性に
匹敵するXa因子活性をもたすことが示された。22時間後に両方の活性化因子
とインキュベーションした後に得られたX因子の活性化産物をさらに、SDS−
ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって、非還元的条件下、8〜18%のグラ
ジェントゲルにおいて試験した。これに関連して、活性化前のX因子、RVVお
よびフィシンによる活性化後のX因子を、電気泳動による分離、ニトロセルロー
ス膜へのブロッティング、抗X因子ポリクローナル抗体による検出および標準的
な方法による免疫染色の後に解析した。結果を図3に示す。活性化前の均一なX
因子が活性化因子RVV並びに活性化因子フィシンにより、非活性化X因子より
も小さい分子量のいくつかのX因子特異的タンパク質断片に開裂され、それ
によって、Xaαおよびβ因子の混合物がRVVによる活性化の後に生じること
が示された。この混合物においてX因子のこれら2つの活性化産物が大体同じ量
で得られ、少なくとも3つのさらなる活性化産物が同定された。対照的に、フィ
シンによる活性化は、Xaβ因子が主生成物として得られ(矢印参照)、3つの
さらなる活性化産物もRVVによる活性化と同様に検出されることが示された。
RVVによる活性化とは対照的に、これらの断片は、主生成物であるXaβ因子
と大きな分子量の差異を有していたので、さらなる単純な方法、例えばゲル濾過
によってこれらを精製し得る。
実施例5
フィシンによるX因子活性化に対するエフェクターの影響
フィシンによるタンパク質加水分解について文献に記載されたインキュベーシ
ョン条件は、少なくともSH試薬としてのシステインおよびプロテアーゼのため
の活性化因子を含む緩衝系を用いる。このようなSH依存性のプロテアーゼは特
に重金属イオンによって不活化されることが知られているので、金属イオン複合
体形成剤、例えばエチレンジアミン四酢酸(EDTA)の添加も記載されている
。この実施例では、20mmol/L Tris−HCl、150mmol/L NaClを含む
緩衝液(pH7.4)中、(1)2mmol/L CaCl2、(2)1mmol/Lシステイン
(3)1mmol/Lシステインおよび2mmol/L EDTA、および(4)1mmol/L
システインおよび2mmol/L CaCl2を緩衝媒体に加え、X因子を4U/mLの濃
度で、実施例4と同様にして37℃で24時間、2μg/Lフィシン/mLとイン
キュベーションした。24時間インキュベーションした後、実施例2にしたがっ
てXa因子活性を測定した。結果を表1に示す。
表1:フィシンによるX因子活性化、エフェクターの影響
塩化カルシウムの添加により明らかに高い収量のXa因子が得られ、一方標準的
な条件(システイン±EDTA)下では、X因子の収量はごく少量でしか認めら
れないことが示された。バッチを、上記のようにしてSDS−ポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動により活性化産物の組成についても調べた。銀染色法に従うタン
パク質の染色後、並びに抗X因子抗体による特異的免疫染色の後の電気泳動によ
る試験の結果を図4に示す。インキュベーション媒体へのカルシウムイオンの添
加は、X因子開裂産物のうちXaβ因子の明らかに高い収量をもたらすことが示
された。このようにして得られたXaβ因子は、混合物中に依然として含まれて
いる残留フィシンを、慣用のクロマトグラフィー精製法により容易に除去するこ
とができる。特に単純なゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィーまたは例えば
選択的にXa因子に結合することが可能な固定化ベンズアミジンを用いる基質ア
フィニティークロマトグラフィーがある。
実施例6
植物ラテックスからのX因子活性化因子の単離
タンパク質2mgを含むFicus glabrata由来の微粉状ラテックス10mgを、
1mmol/L EDTAを含む5mmol/Lリン酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)2.
5mLに懸濁し、システインプロテアーゼの活性化のために50mmol/Lのシス
テイン溶液100μLと混合した。次いで、遊離のシステインをセファデックス
(登録商標)G50を用いるゲル濾過により除去し、同じリン酸緩衝液1+3で
さらに希釈した。次に、全量をMonoSHR5/5カチオン交換クロマトグラ
フィーカラム(ファルマシア)に、1mL/分の流速で流した。次に、これを4
5カラム体積の同じリン酸緩衝液で洗浄した後、55カラム体積にわたり、同緩
衝液組成中185mmol/Lまでリン酸濃度を継続的に増加させることにより、グ
ラジェント溶出を行った。結果を図5に示す。280nmでの吸収(タンパク質)
による溶出プロファイルから認められるように、タンパク質混合物がいくつかの
個々のタンパク質に分かれた。次に、個々の画分を、実施例2に記載されたXa
因子アッセイにより、X因子活性化酵素活性について調べ、溶出体積49mLで
溶出したタンパク質のピークおよび溶出体積68mLと69mLの間で溶出した
タ
ンパク質のピークが最も高いX因子活性化因子活性を有していることが示された
(--×--)。同様の方法で、画分を非特異的なプロテアーゼ基質に対するプロテ
アーゼ活性について調べた。このため、光度計による試験においてEnglundら,B
iochemistry 7:163-175(1968)の条件下で彼等の方法にしたがって用いられた発
色性プロテアーゼ基質ベンゾイル−DL−アルギニン−p−ニトロアニリドを使
用した。図5から認められるように、かなりのプロテアーゼ活性が、カラムの通
過画分並びにその後のすべての画分にみられた(Δ)。ここでは溶出体積49m
Lおよびさらに溶出体積68〜69mLのピークが最も強い活性を有していた。
しかし、これとは別に、溶出体積53mLと溶出体積74〜83mLのタンパク
質画分においてかなりのプロテアーゼ活性がさらに測定された。X因子活性化因
子活性が、68〜69mLのカラムから溶出された画分において非特異的プロテ
アーゼ活性よりも明らかに高いということは注目に値し、これは粗製の植物抽出
物に由来するX因子活性化因子の分離によるものである。次に、タンパク質含量
に関して最も高いX因子活性化因子活性を含む画分を、大気中の酸素の影響下に
4℃にて15時間インキュベーションした。これにより、X因子活性化因子活性
は非特異的なプロテアーゼ活性との関係においてさらに増加した。
実施例7
植物X因子活性化因子の固定化
結晶懸濁液中の結晶化されたフィシン(Sigma)を、2.5mg/mLの濃度に
希釈し、セファデックス(登録商標)G50(ファルマシア)を用いるゲル濾過
により20mmol/L Tris−HCl、150mmol/L、NaClを含む緩衝液(pH7.
4)に対して再緩衝化した。予め活性化したゲルActigel ALD Superflow(St
erogene Bioseparations,Arcadia,CA)を20mmol/L Tris-HCl、150mm
ol/L NaClを含む緩衝液(pH7.4)で洗浄した後、固定化するフィシンを含む
溶液と1+1の割合で混合し、1/15体積のカップリング溶液(Sterogene Bi
oseparation,Arcadia,CA)と室温で3時間インキュベーションした。次いで、
固定化物を焼結ヌッチェにより分離し、20mmol/L Tris-HCl、150mmol/
L NaClを含む緩衝液(pH7.4)および20mmol/L Tris-HCl、2mmol/L N
aClを含む緩衝液(pH7.4)で交互に十分に洗浄し、結合しなか
ったフィシンおよびカップリング試薬を除去した。次に、フィシン固定化物を、
以下のようにしてX因子の活性化に使用した。
実施例1で得られた高度に精製されたX因子を、20mmol/L Tris-HCl、
150mmol/L NaClを含む緩衝液(pH7.4)中で2U X因子/mLに調整し、
μL/mL湿潤フィシン固定化物と混合した。次いで、これを37℃にて、十分な
混合を継続しながら60分間インキュベーションした後、Xa因子活性を実施例
2に記載のように測定した。それにより、4U/mLのXa因子活性が測定され
た。このことから、フィシンもまた、固相に結合した形態でX因子活性化因子活
性を維持し、したがってXa因子を製造するための固定化物として適していると
いうことを導くことができる。
実施例8
Ficus glabrataラテックス由来の工業的フィシン調製物をEnglundら,Biochem
istry 7:163-175(1968)の条件下、彼等の方法にしたがって精製し、それによっ
て、ベンゾイル−DL−アルギニン−p−ニトロアニリドに対する非特異的なプ
ロテアーゼ活性と比較して最も高い特異的X因子活性化因子活性を有するこれら
の画分を集めた。クロマトグラフィー精製から蓄積した調製物を、10mMシス
テインにより37℃にて15分間の活性化に付し、セファデックス(登録商標)
G−25Superfineを用いるゲル濾過による一連の分離により、活性化混合物か
ら余分な活性化因子を除去した。20mmol/L Tris-HCl、150mmol/L塩化
ナトリウムの緩衝系(pH7.4)中にX因子4U/mLおよび活性化されたフィ
シン調製物3μg/mLを含むインキュベーション混合物中、カルシウムおよび
マンガンイオンの非存在下および存在下で活性化を行った。バッチは、2mmol/
Lカルシウムイオン、1mmol/Lマンガン(II)イオンまたは2つの金属イオンの
組み合わせのいずれかを含んでいた。37℃で5時間インキュベーションした後
、バッチをSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって活性化産物の組成
について調べた。電気泳動による分離の結果は、銀染色法にしたがって可視化し
、分離したバンドの強度をデンシトメーターで解析した。この解析の結果を以下
の表に示す。
精製された、活性化されたフィシン調製物による活性化は、2つの金属イオン
の添加なしに形成したXa因子の分解の増加をもたらすことを示した。Ca2+およ
び/またはMn2+イオンを代わりに添加すると、種々の開裂産物の産生を減少させ
たが、両方のイオンの組み合わせは、活性化X因子とその分解産物の比率をほぼ
逆転させた。
さらに、Ca2+およびMn2+イオン添加のもとでは、活性化過程の後のいずれかの
さらなる分解過程を受けない活性化X因子を生じたということが示された。この
証拠をはっきりさせるために、前述の条件と同様の活性化バッチを2mmol/Lの
カルシウムイオンおよび1mmol/Lのマンガン(II)イオンの添加のもとで行い
、ここ実験において、活性化キネッティックスを記録するために試料をある時点
でインキュベーション混合物から取った。Xa因子の活性を実施例2にしたがっ
て測定し、Xa因子の分解した開裂産物の画分を、上に記載した方法と同様に測
定した。これらの実験の結果を以下の表にまとめる:次いで、得られたXa因子のさらなる精製を実施例5にしたがって行うことがで
きる。The present invention relates to an activated vitamin K-dependent blood factor and a method for producing the same. The protease / substrate complex cascade in the physiological activation of pro-factors requires proteases with high selectivity, especially in the area of blood coagulation. These proteases are present in human organisms themselves, especially in plasma. The use of other human proteases to activate pro-factors, such as digestive enzymes such as trypsin and pepsin, does not lead to the production of selective activated blood coagulation factors. Rather, it leads to non-specific degradation of the targeted substrate. Thus, for example, it is known that tryptic degradation of the X coagulation factor is initially activated, but then results in low molecular weight peptides due to non-specific degradation. It is known from AT 397 390 that certain process changes must persist in the activation of prothrombin with the aid of digestive enzymes in order to prevent further non-specific degradation of the resulting thrombus. . Factor X activation is therefore a specialty in that a selective factor X activator is available from the venom from Vipera ruselli (Russell's snake venom RVV), which can be used industrially to obtain factor Xa. It shows a simple case. However, since the recognition of the transmission of animal viruses to unrelated species (prion problem), it has been viewed as undesirable to use heterologous animal proteins as adjuvants for the manufacture of drugs. However, the use of RVV for productive factor X activation has traditionally been the standard method, since suitable human proteases are not available in industrially sufficient quantities. Proteolytic enzymes that can be isolated from prokaryotes, lower eukaryotes, such as fungi, or higher eukaryotes, such as plants, are known to have low substrate specificity. For this reason, they are mainly used for the total degradation of proteins in crude cell extracts, in order to separate or isolate other cellular components in this way, for example carbohydrates or nucleic acids. In addition, these proteases have been used for protein sequencing and characterization by degradation into small peptides. To date, the use of bacterial or plant proteases or fungal proteases as activators or inhibitors of plasma proteins or plasma protein cofactors from the group of prothrombin complex proteins is known. It is an object of the present invention to provide a method for activating pro-factors in the area of blood coagulation with the aid of highly selective proteases that are not of animal origin. The above-mentioned problem is solved according to the invention by the method described at the outset, and according to the method, the activation takes place by proteases obtained from plants or prokaryotes. The method of the invention is particularly suitable for activating vitamin K-dependent blood factors. The activation of human blood factors obtained from the group of factor I, factor VII, factor IX, factor X and protein C is particularly suitable. The following examples demonstrate the benefits obtained in activating factor X to factor Xa-β. The method of the present invention is equally suitable for obtaining natural, recombinantly produced and chemically or recombinantly modified blood factors. As regards the proteases used according to the invention, one can start with prokaryotic proteases. Here, bacterial proteases such as thermolysin from Bacillus polymyxa, clostripain proteases IX and X, and protease IX from Bacillus thermoproteolyticus are particularly mentioned. In addition, proteases from lower eukaryotes, such as fungi, in particular, protease XXIII from the mold fungus Aspergillus oricae can also be used in the method of the invention. Furthermore, proteolytic enzymes derived from higher eukaryotes such as plants are also suitable. Proteolytic enzymes belonging to the cysteine protease are particularly suitable. For example, mention is made here of bromelain (for example from Ananas comosus), papain (for example from milk or Carica papaya) or ficin (for example from Ficus carica). However, the proteolytic enzymes mentioned from prokaryotes, fungi and plants have low substrate specificity. It was therefore surprising to confirm that the use of these enzymes could activate blood coagulation profactors with high specificity. These enzymes are selected natural enzymes, but may also be modified enzymes and / or enzyme derivatives, especially those produced by recombinant DNA technology. Cysteine proteases are particularly known to exhibit their full spectrum of protease activity under reducing conditions or in the presence of activators containing sulfhydryl groups. For this reason, the SH-donor is often added as an effector to the incubation buffer during incubation with these enzymes. However, the broad spectrum of activity of these proteases deviates from optimal incubation conditions, i.e., certain substrates, such as plasma proteins, are no longer completely degraded, while the activity of that substrate is Conditions away from optimal pH or temperature, with or without a partial or complete lack of the required cofactors or effectors, or in the presence of specific effectors, to the extent that they are not lost as far as the profactors that must be carried out Can shift to sub-optimal behavior. Rather, activation stops at the level of the target substrate, and the activation product is obtained on its own. This is also demonstrated for the first time using the example of activation of factor X to factor Xa, in particular factor Xaβ. In addition, highly specific cysteine proteases can be obtained by purifying the appropriate crude enzyme preparations from plants by further purification steps to isolate those protein fractions whose protease activity shows a limited substrate spectrum, e.g. by chromatography. It can also be obtained by subjecting to lithography. Although these methods alone may not be suitable for obtaining the desired highly specific activators, a further step in improving the specificity of the proteases, namely, the activity and activity spectrum of these proteases It is suitable in connection with a process by oxidation of these proteases, which is reduced as a result of contact with oxygen. From this it can be seen that oxidized cysteine proteases are particularly suitable for the method of the invention, whereby this is the preferred case for chromatographically enriched and / or purified cysteine proteases. . In that regard, the protease has a specific blood factor activating activity that is at least 2-fold increased compared to a crude extract from a plant or cultured cells and / or compared to a non-specific proteolytic activity. Is particularly preferred. Further, by adding a effector to the incubation buffer of the enzyme with the substrate to be activated, the substrate spectrum can be narrowed. Heavy metal ions or alkaline earth ions are specifically mentioned as effectors. Here, the addition of calcium ions is particularly preferred. Thus, in the examples below, the activation product, factor Xaβ, is obtained in high yield in the activation of factor X with calcium ions, whereby other cleavage products are produced in negligible amounts. Indicates no. However, the activation reaction proceeds strongly without the addition of calcium ions and can be adjusted with respect to the resulting activator. With appropriate combinations of experiments, factor Xaα and / or factor Xaβ can also be produced according to the present invention. For preferred industrial applications of the enzymes discussed here, these enzymes can be used in immobilized form. Thereby, simple separation of the protease from the substrate is possible, for example by filtration. Furthermore, the use of an immobilized enzyme, ie an enzyme bound to a solid phase, guarantees repeated use of the enzyme. For example, in the case of proteins that have been modified secondarily by oxidation, these proteins are irreversible to the conformation present after conversion to a highly specific activator by immobilisation, ie by covalent attachment of the enzyme to a carrier substance. Fixed. The method of the present invention is suitable for activating natural as well as recombinantly produced blood factors. In this context, the proteolytic cleavage site of blood factor as a coagulation proenzyme is then specified by a protease that does not correspond to a physiological activation mechanism only or by a defined protease that can also be activated by that protease It can be modified by an amino acid sequence that is specifically recognized and cleaved. This specifically constructed analog is, for example, an analog of a vitamin K-dependent blood factor such as factor X. Using the example of factor X, the region around Arg52-Ile53, which indicates the cleavage site for factor IXa, can be exchanged with a different amino acid sequence. For example, amino acids Arg53 and Ile53 can be replaced with the sequence Glu-Gly, which eliminates cleavage by factor IXa and activation by factor IXa, but allows proteolytic digestion by endoprotease Glu C from Staphylococcus auraeus V8. it can. Thus, bacterial enzymes that can be produced by highly purified methods and that do not present the risk of contamination by animal or human proteins can be used for activating factor X. Similarly, Gly-Ser, which can then be cleaved by a plant protease such as ficin, can be introduced as a cleavage sequence. The activated blood factor of the present invention is preferably subjected to a further purification step in order to remove protein hydrolysates that may be formed in this method. Here, a purification process by chromatography or purification by gel filtration is particularly preferred. The invention also includes a pharmaceutical preparation containing a blood factor and a protease specific for that blood factor obtained from a plant or prokaryote. The protease may be an animal-derived protease, especially a human-derived protease. However, in this context, clotting factors are not used as proteases according to the invention. In particular, plasma proteins such as vitamin K-dependent proteins are likewise included as blood factors in this pharmaceutical preparation. The pharmaceutical preparation specifically contains activated vitamin K-dependent blood factors and proteases. The blood factor is preferably human and natural. Proteases, especially purified proteases, use themselves for topical use in hemostasis, whereby vitamin K-dependent blood factors arise from bleeding wounds. The blood coagulation-inducing effect of a coagulation activator can be used here by applying the factor X in a pharmaceutical carrier substance, such as a wound dressing, powder or ointment. Another pharmaceutical composition also contains blood factors present as proproteins and cleaves proproteins isolated from plants, fungi or prokaryotes, or produced recombinantly in cells of these species Containing protease. Proteases of this type specific for proproteins are, for example, furin (Van de ven, WJ, et al., Enzyme 45: 257-270, 1991) or Paired Basic Amino Acid Residue Cleaving Enzyme, PACE, (Pehemtulla, A. et al., Biochemistry 32: 11586-11590, 1993). If the mature protein derived from the proprotein is particularly unstable in a pharmaceutical preparation, co-administration of the proprotein processing enzyme can result in the mature protein being made therapeutically available in situ. Furthermore, further activation by activator protease is possible, as long as the mature protein has to be converted into the active form by further proteolysis. Thus, therapeutic kits consisting of stable proproteins and proteolytic processing and / or activating enzymes also allow, for the first time, the administration of unstable proteins as active ingredients. Furthermore, the present invention includes an activated vitamin K-dependent blood factor obtained according to the method of the present invention. The human activated blood factor obtained according to the invention is characterized in that it is not contaminated by animal proteases. The following examples illustrate the method of the invention in more detail. These examples relate to the activation of factor X to factor Xa, which allows variations of the various manufacturing methods described in the dependent claims. Example 1 Production of Substrate X Factor Brummelhuis (Brummelhuis HGJ, Preparation of the prothrombin complex. In: Methods of plasmid Protein Fractionation, Curling, JM Ed. York: Academic Press, 1980, pp 117-128). Factor X was purified from the prothrombin complex factor preparation prepared according to the method described above and heat-treated according to EP 0 159 311 for virus inactivation. The lyophilized product containing the prothrombin complex factor was dissolved in distilled water so as to have an activity of 50,000 UX factor X / L, and the pH was adjusted to 7.0. After addition of 12% (v / v) TWEEN 80, it is stirred for 1 hour at room temperature, then diluted to 5 volumes with distilled water and mixed with trisodium citrate dihydrate (7 g / L) PH was adjusted to 7.0. Next, this was added to 30 g / L Ca Three (PO Four ) Two And stirred at room temperature for 1 hour. The solid phase is then separated by centrifugation, and by resuspension and in each case a new centrifugation, using 25 mL / g calcium phosphate in 20 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 10% ammonium sulfate. Each was washed twice. Thereafter, a third re-suspension and subsequent centrifugation was performed using 25 mL / g calcium phosphate in 20 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.0) containing 150 mmol / L NaCl, for the third time. Was. For elution of the adsorbed Factor X, the pellet was stirred with 1 mmol / L sodium phosphate buffer pH 7.0 for 1 hour at room temperature (using 25 mL eluate / g calcium phosphate). Thereafter, the solid phase was separated by centrifugation, and the factor X-containing supernatant was further purified by chromatography using DEAE Sepharose® Fast Flow (Pharmacia). For this, the column was packed with swollen and washed DEAE Sepharose® Fast Flow Gel and the setting of column inner diameter: gel-bed height = 1: 8.3 was used. Chromatographic material was loaded at 10 U X Factor / mL. The solution containing factor X was previously rebuffered against a buffer of 25 mmol / L trisodium citrate dihydrate, 100 mmol / L NaCl (pH 6.0). The Factor X solution was adsorbed on DEAE Sepharose® Fast Flow at a flow rate of 2 mL / min, and the column was then allowed to flow at a flow rate of 2 mL / min with 1.7 gel volumes of 25 mmol / L trisodium citrate disodium. Washed with 100 mmol / L NaCl in hydrate (pH 6.0) and 250 mmol / L NaCl in 2.6 gel volume of 25 mmol / L trisodium citrate dihydrate (pH 6.0). Elution of factor X was performed with 5.2 gel volumes of citrate buffer (pH 6.0) containing 280 mmol / L NaCl (pH 6.0). Fractions were collected while eluting and tested for the content of prothrombin complex protein factor X, protein C, factor IX and factor II by standard coagulation tests. Fractions containing factor X and low in other prothrombin complex proteins were combined and further purified by a monoclonal antibody purified from ascites against factor X, immobilized on Acrigel ALD (Sterogene, Bioseparations, Acradia CA). . The protein solution containing factor X was adsorbed on the gel at a concentration of 10 U factor X / mL gel. Next, it was washed with 5 column volumes of 20 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 7.4). Elution was performed with 10 column volumes of buffer (pH 10.5) containing 100 mmol of 3-[(3-cholamidopropyl) dimethyl-ammonium] -1-propanesulfonate, 25 mmol / L NaCl. After the protein fraction eluted with this buffer was collected, it was concentrated to 1/20 of the initial volume by ultrafiltration using a 10,000 exclusion limit membrane. Next, the solution containing factor X was diafiltrated against a buffer (pH 7.0) containing 4 g / L trisodium citrate dihydrate, 8 g / L NaCl. This Factor X preparation is free of traces of contaminating proteins, particularly monoclonal antibodies, which have flowed out of the immunoaffinity chromatography column due to adsorption on Phenyl Sepharose® High Performance (Pharmacia-Biotech). For this, after diafiltration, the factor X-containing solution was adjusted to 1.8 mmol / L NaCl and the pH value to 7.4. The hydrophobic interaction chromatography gel was equilibrated with 20 mmol / L Tris-HCl, 2 mol / L NaCl (pH 7.4) in a chromatography column, and the adjusted factor X solution was applied to the column at a concentration of 30 U X factor / mL gel. Flowed away. The factor X-containing solution passed through the column was collected, concentrated to 1/20 of the initial volume by ultrafiltration using a 10,000 dalton exclusion membrane, and then 20 mmol / L Tris-HCl and 150 mmol / L NaCl were added. Diafiltration was performed on the buffer solution (pH 7.4). The high-purity factor X solution thus obtained had a specific activity of about 100 U / mg protein. Example 2 Principle of Quantitative Measurement of Factor Xa Test: Chromogenic peptide substrate CH Three OCO-D-CHA-Gly-Arg-pNA is hydrolyzed by Factor Xa, thereby Three OCO-D-CHA-Gly-Arg-OH and p-nitroaniline are formed. The kinetics of the increase in p-nitroaniline is measured at 405 nm on a spectrophotometer. The increase in optical density (OD) is proportional to the content of factor Xa in the sample being quantified. Reagents: Dilution buffer 3.7 g / L Tris- (hydroxymethyl) aminomethane 2.1 g / L Imidazole 18.0 g / L NaCl 1.0 g / L Human albumin pH 8.4 1.3 mmol in substrate solution dilution buffer / L CH Three OCO-D-CHA-Gly-Arg-pNA Method: Mix 50 μL of the sample containing factor Xa with 50 μL of dilution buffer and incubate at 37 ° C. for 90 minutes. Then 100 μL of substrate solution is added and the increase in OD at 37 ° C. per minute is measured at 405 nm. The increase in OD must be linearly constant during the measurement. For the generation of the reference curve, a standard preparation of bovine factor Xa "NIBSC reagent 75/595" is used. The ampoule contains 1 U of Factor Xa after reconstitution with 1 mL of distilled water (see Datasheet, National Institute for Biological Standards and Controls). Example 3 Activation of Factor X Activation of the purified Factor X obtained from the example was performed at 20 mmol / L Tris-HCl, 150 mmol / L NaCl, 5 mmol / L CaCl. Two 10 U / mL of the enzyme clostripain (Calbiochem, La Jolla, CA), 200 U / mL of thermolysin (Calbiochem, La Jolla, CA), 400 μg of papain (Boehringer Mannheim, Germany) in a buffer solution (pH 7.4) containing / ML and 20 μg / mL of ficin (Sigma Chemicals Co., St. Louis, Mo.) at 37 ° C. for several hours. Factor X concentration was 3.2 U / mL. At 5 minutes, 30 minutes, 1 hour, 2 hours and 19 hours, samples were removed from the individual incubation mixtures and examined for Factor Xa activity as described in Example 2. The results are shown in FIG. Activation of Factor X was possible with all of the enzymes used, indicating that after 2 hours thermolysin resulted in the highest yield of Factor Xa. Except for incubation with ficin, the phase of enzyme-dependent activation is maximal between 30 minutes and 2 hours, followed by inactivation of the generated factor Xa. Continued activation by stable factor Xa activity was measured 19 hours after activation by ficin. Example 4 Comparison of Factor X Activated Ficin and Russell Snake Venom The Factor X activator from Vipera russellii (RVV, Pentapharm AG, Basel, CH 2) is from the literature non-plasma factor X activity with high specificity Known as activator, it is currently used in the in vitro activation of factor X. In this example, the activation of the highly purified factor X obtained according to example 1 by RVV was investigated in comparison with the activation by the plant X activator ficin. Therefore, 20 mmol / L Tris-HCl, 150 mmol / L NaCl, 5 mmol / L CaCl Two Using highly purified factor X at a concentration of 4 U / mL in a buffer solution (pH 7.4) containing 2.7 μg / mL RVV (Pentapharm AG, Basel, CH) or 20 μg at 37 ° C. / ML of ficin (Sigma Chemicals Co., St. Louis, MO). Samples were taken from the incubation mixture at various time points within 22 hours and examined for Factor X activity as described in Example 2. FIG. 2 shows the results of the test. Incubation of factor X with the factor X activator ficin has been shown to have factor Xa activity comparable to that obtained by incubation with RVV. The activation product of Factor X obtained after incubation with both activators after 22 hours was further tested by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis under non-reducing conditions on an 8-18% gradient gel. . In this context, factor X before activation, RVV and factor X after activation with ficin are separated by electrophoresis, blotting on nitrocellulose membrane, detection with anti-factor X polyclonal antibody and standard methods. Analyzed after immunostaining. The results are shown in FIG. The homogeneous factor X before activation is cleaved by the activator RVV as well as by the activator ficin into several factor X-specific protein fragments of smaller molecular weight than the non-activated factor X, whereby Xaα and β factor Have been shown to occur after activation by RVV. In this mixture, these two activation products of factor X were obtained in approximately equal amounts, and at least three additional activation products were identified. In contrast, activation by ficin indicated that factor Xaβ was obtained as the major product (see arrows), indicating that three additional activation products were detected as well as activation by RVV. In contrast to activation by RVV, these fragments had a large difference in molecular weight from the main product, factor Xaβ, so that they could be purified by further simple methods, such as gel filtration. Example 5 Effector Effect on Factor X Activation by Ficin The incubation conditions described in the literature for proteolysis by ficin use a buffer system containing at least cysteine as SH reagent and an activator for protease. Since such SH-dependent proteases are known to be particularly inactivated by heavy metal ions, the addition of metal ion complexing agents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) has also been described. In this example, in a buffer solution (pH 7.4) containing 20 mmol / L Tris-HCl and 150 mmol / L NaCl, (1) 2 mmol / L CaCl 2 was used. Two (2) 1 mmol / L cysteine (3) 1 mmol / L cysteine and 2 mmol / L EDTA, and (4) 1 mmol / L cysteine and 2 mmol / L CaCl Two Was added to the buffer medium, and Factor X was incubated at 4 U / mL at 2 ° g / L ficin / mL for 24 hours at 37 ° C. as in Example 4. After incubation for 24 hours, factor Xa activity was measured according to Example 2. Table 1 shows the results. Table 1: Factor X activation by ficin, effector effect The addition of calcium chloride yields a clearly higher yield of factor Xa, whereas under standard conditions (cysteine ± EDTA) the yield of factor X is very small. It was shown that only The batch was also examined for activation product composition by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis as described above. FIG. 4 shows the results of the electrophoretic test after protein staining according to the silver staining method and after specific immunostaining with anti-factor X antibody. The addition of calcium ions to the incubation medium was shown to result in a clearly higher yield of factor Xaβ among the factor X cleavage products. Factor Xaβ obtained in this way can easily remove residual ficin still contained in the mixture by conventional chromatographic purification methods. In particular there are simple gel filtration, ion exchange chromatography or substrate affinity chromatography using immobilized benzamidines which can, for example, selectively bind factor Xa. Example 6 Isolation of Factor X Activator from Plant Latex 10 mg of fine powdered latex from Ficus glabrata containing 2 mg of protein was added to 5 mmol / L sodium phosphate buffer (pH 5.5) containing 1 mmol / L EDTA 2. It was suspended in 5 mL and mixed with 100 μL of a 50 mmol / L cysteine solution for activation of cysteine protease. Free cysteine was then removed by gel filtration using Sephadex® G50 and further diluted with the same phosphate buffer 1 + 3. Next, the whole amount was passed through a MonoSHR5 / 5 cation exchange chromatography column (Pharmacia) at a flow rate of 1 mL / min. This was then washed with 45 column volumes of the same phosphate buffer, and gradient elution was continued over 55 column volumes by continuously increasing the phosphate concentration to 185 mmol / L in the same buffer composition. went. The results are shown in FIG. The protein mixture separated into several individual proteins as can be seen from the elution profile due to absorption (protein) at 280 nm. The individual fractions were then examined for Factor X activating enzyme activity by the Factor Xa assay described in Example 2, eluting between the protein peak eluted at an elution volume of 49 mL and the elution volumes between 68 and 69 mL. The protein peak was shown to have the highest factor X activator activity (-×-). In a similar manner, fractions were examined for protease activity on non-specific protease substrates. For this purpose, the chromogenic protease substrate benzoyl-DL-arginine-p-nitroanilide used according to their method under the conditions of Englund et al., Biochemistry 7: 163-175 (1968) was used in a photometric test. did. As can be seen from FIG. 5, considerable protease activity was found in the fraction passing through the column as well as in all subsequent fractions (Δ). Here, the peak with an elution volume of 49 mL and further with an elution volume of 68 to 69 mL had the strongest activity. However, apart from this, considerable protease activity was further measured in the protein fraction with an elution volume of 53 mL and an elution volume of 74-83 mL. It is noteworthy that the factor X activator activity was significantly higher than the non-specific protease activity in the fractions eluted from the 68-69 mL column, indicating that factor X was derived from crude plant extracts. This is due to the separation of the activator. The fraction containing the highest factor X activator activity in terms of protein content was then incubated for 15 hours at 4 ° C. under the influence of atmospheric oxygen. This further increased factor X activator activity in relation to non-specific protease activity. Example 7 Immobilization of Plant Factor X Activator Crystallized ficin (Sigma) in a crystal suspension was diluted to a concentration of 2.5 mg / mL and Sephadex® G50 (Pharmacia) was added. The buffer was rebuffered against a buffer (pH 7.4) containing 20 mmol / L Tris-HCl, 150 mmol / L, NaCl by gel filtration used. The pre-activated gel Actigel ALD Superflow (Sterogene Bioseparations, Arcadia, CA) is washed with a buffer solution (pH 7.4) containing 20 mmol / L Tris-HCl and 150 mmol / L NaCl, and contains ficin to be immobilized. The solution was mixed at a 1 + 1 ratio and incubated with 1/15 volume of coupling solution (Sterogene Biosparation, Arcadia, CA) for 3 hours at room temperature. Then, the immobilized product was separated by a sintering nutchet, and a buffer containing 20 mmol / L Tris-HCl and 150 mmol / L NaCl (pH 7.4) and a buffer containing 20 mmol / L Tris-HCl and 2 mmol / L NaCl (pH 7) were used. Washing was alternately and thoroughly performed in .4) to remove unbound ficin and coupling reagent. Next, the immobilized ficin was used for activating factor X as follows. The highly purified Factor X obtained in Example 1 was adjusted to 2 U X Factor / mL in a buffer (pH 7.4) containing 20 mmol / L Tris-HCl, 150 mmol / L NaCl, and It was mixed with the wet ficin immobilization. It was then incubated at 37 ° C. for 60 minutes with continued thorough mixing, after which factor Xa activity was measured as described in Example 2. Thereby, factor Xa activity of 4 U / mL was measured. This can lead to the fact that ficin also maintains factor X activator activity in a form bound to a solid phase and is therefore suitable as an immobilizate for producing factor Xa. Example 8 An industrial ficin preparation from Ficus glabrata latex was purified according to their method under the conditions of Englund et al., Biochemistry 7: 163-175 (1968), whereby benzoyl-DL-arginine-p Those fractions with the highest specific factor X activator activity compared to the non-specific protease activity on nitroanilide were collected. The pooled preparation from the chromatographic purification was subjected to activation with 10 mM cysteine at 37 ° C. for 15 minutes, and the excess from the activation mixture was removed by a series of separations by gel filtration using Sephadex® G-25 Superfine. Activators were removed. Calcium and manganese ions in an incubation mixture containing 4 U / mL of factor X and 3 μg / mL of activated ficin preparation in a buffer system (pH 7.4) of 20 mmol / L Tris-HCl, 150 mmol / L sodium chloride. Activation was performed in the presence and in the presence. The batch contained either 2 mmol / L calcium ion, 1 mmol / L manganese (II) ion or a combination of two metal ions. After incubation at 37 ° C. for 5 hours, the batch was checked for the composition of the activated product by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The results of the separation by electrophoresis were visualized according to a silver staining method, and the intensities of the separated bands were analyzed with a densitometer. The results of this analysis are shown in the table below. Activation by purified, activated ficin preparations has been shown to result in increased degradation of factor Xa formed without the addition of two metal ions. Ca 2+ And / or Mn 2+ The addition of ions instead reduced the production of various cleavage products, but the combination of both ions almost reversed the ratio of activated factor X to its degradation products. In addition, Ca 2+ And Mn 2+ It was shown that under ion addition, an activated factor X resulted which did not undergo any further degradation processes after the activation process. To clarify this evidence, an activation batch similar to the conditions described above was performed with the addition of 2 mmol / L calcium and 1 mmol / L manganese (II) ions, and in this experiment the activation kinetics was Samples were taken from the incubation mixture at some point for recording. Factor Xa activity was measured according to Example 2, and the fraction of factor Xa degraded cleavage products was measured in the same manner as described above. The results of these experiments are summarized in the following table: The further purification of the obtained factor Xa can then be carried out according to example 5.
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】平成11年6月14日(1999.6.14)
【補正内容】
請求の範囲
1.プロテアーゼが植物、真菌または原核生物に由来し、植物または培養細胞由
来の粗抽出物と比較して少なくとも2倍増加した特異的血液因子活性化活性を有
することを特徴とする、プロテアーゼによる処理によってビタミンK依存性血液
因子を活性化する方法。
2.血液因子がヒトのII因子、VII因子、IX因子、X因子およびプロテイ
ンCの群から選択されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
3.Xa−β因子がヒトX因子の活性化後に得られることを特徴とする、請求項
2記載の方法。
4.プロテアーゼがフィシン、ブロメライン、パパイン、サーモリシンおよびク
ロストリパインの群から選択されることを特徴とする、請求項1〜3に記載の方
法。
5.処理がプロテアーゼにとって亜至適な条件下で行われることを特徴とする、
請求項1〜4のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
6.プロテアーゼが酸化されたシステインプロテアーゼであることを特徴とする
、請求項1〜5のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
7.プロテアーゼがクロマトグラフィーにより精製されることを特徴とする、請
求項1〜6のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
8.活性化がデフェクターの存在下で行われることを特徴とする、請求項1〜7
のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
9.活性化が重金属イオンまたはアルカリ土類イオンの存在下で行われることを
特徴とする、請求項1〜8のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載
の方法。
10.活性化がカルシウムイオンの存在下で行われることを特徴とする、請求項
9記載の方法。
11.プロテアーゼが固体の担体に固定化されていることを特徴とする、請求項
1〜10のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
12.プロテアーゼが組換えDNA技術によって製造されることを特徴とする、
請求項1〜11のうちのいずれか1つまたはそれ以上の請求項に記載の方法。
13.組換え血液因子が活性化されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
14.プロテアーゼに特異的なタンパク質加水分解開裂部位を有する血液因子ア
ナログが活性化されることを特徴とする、請求項14記載の方法。
15.タンパク質加水分解開裂部位が修飾され、生理学的な活性化機構に対応し
ないプロテアーゼによって活性化が行われることを特徴とする、請求項15記載
の方法。
16.血液因子および植物、真菌または原核生物由来のその血液因子に特異的な
プロテアーゼを含有する医薬調製物。
17.血液因子が活性化されたビタミンK依存性タンパク質であることを特徴と
する、請求項16記載の医薬調製物。
18.局所的使用のために製剤化され、プロテアーゼが植物、真菌または原核生
物から得られることを特徴とする、血液因子に特異的な精製されたプロテアーゼ
を含有する医薬調製物。
19.a)植物、真菌または原核生物由来の、タンパク質のプロ形態に対し特異
性を有するタンパク質加水分解酵素、および
b)タンパク質のプロ形態
を含有する医学的使用のためのキット。
20.請求項1〜15に記載の方法にしたがって得られることを特徴とする、活
性化されたビタミンK依存性血液因子。
【図1】【図2】【図3】【図4】【図5】 [Procedure for Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] June 14, 1999 (June 14, 1999) [Details of Amendment] Claims 1. Wherein the protease is derived from a plant, fungus or prokaryote and has a specific blood factor activating activity that is at least 2-fold increased compared to a crude extract derived from the plant or cultured cells. A method for activating a K-dependent blood factor. 2. The method according to claim 1, wherein the blood factor is selected from the group of human factor II, factor VII, factor IX, factor X and protein C. 3. 3. The method according to claim 2, wherein the factor Xa- [beta] is obtained after activation of human factor X. 4. 4. The method according to claim 1, wherein the protease is selected from the group consisting of ficin, bromelain, papain, thermolysin and clostripain. 5. 5. A method according to any one or more of the preceding claims, characterized in that the treatment is carried out under suboptimal conditions for the protease. 6. The method according to any one or more of the preceding claims, wherein the protease is an oxidized cysteine protease. 7. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the protease is purified by chromatography. 8. The method according to claim 1, wherein the activation is performed in the presence of a defector. 9. 9. The method according to claim 1, wherein the activation is carried out in the presence of heavy metal ions or alkaline earth ions. 10. The method according to claim 9, wherein the activation is performed in the presence of calcium ions. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the protease is immobilized on a solid carrier. 12. The method according to any one or more of the preceding claims, wherein the protease is produced by recombinant DNA technology. 13. The method according to claim 1, wherein the recombinant blood factor is activated. 14. 15. The method of claim 14, wherein a blood factor analog having a protease specific proteolytic cleavage site is activated. 15. 16. The method according to claim 15, wherein the proteolytic cleavage site is modified and activation is performed by a protease that does not correspond to a physiological activation mechanism. 16. A pharmaceutical preparation comprising a blood factor and a protease specific for that blood factor from plants, fungi or prokaryotes. 17. 17. The pharmaceutical preparation according to claim 16, wherein the blood factor is an activated vitamin K-dependent protein. 18. A pharmaceutical preparation containing a purified protease specific for blood factors, characterized in that it is formulated for topical use and is characterized in that the protease is obtained from a plant, fungus or prokaryote. 19. A kit for medical use comprising: a) a protein hydrolase from a plant, fungus or prokaryote having specificity for a pro-form of a protein, and b) a pro-form of the protein. 20. Activated vitamin K-dependent blood factor, characterized in that it is obtained according to the method of claims 1 to 15. FIG. FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
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SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M
W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY
,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM
,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,
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,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,
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,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,
TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,V
N,YU,ZW
(72)発明者 フィラピィチュ,アントン
オーストリア、アー―2490エベンフルト、
ハンス―クドリッヒ―ガッセ5番
(72)発明者 シュヴァルツ,ハンス−ペーター
オーストリア、アー―1180ヴィーン、シン
ドラーガッセ32番
(72)発明者 アイブル,ヨハン
オーストリア、アー―1180ヴィーン、グス
タフ―ツェルマークガッセ2番────────────────────────────────────────────────── ───
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(72) Inventor Filapichu, Anton
Austria, Ahr-2490 Ebenfurt,
Hans-Kudrich-Gasse 5
(72) Inventor Schwarz, Hans-Peter
Austria, Ar-1180 Vienna, Singh
Dragasse 32
(72) Inventor Ible, Johan
Austria, Ar-1180 Vienna, Gus
Tuff-Zellmarkgasse No. 2