新規タンパク質薬剤キャリアの品質管理に向けた円偏光二色性分光法による熱安定性の解析

大阪医科薬科大学薬学部　中辻　匡俊
大阪公立大学大学院農学研究科　乾　　　隆

Introduction

医薬品の開発において、新たに生み出される医薬候補化合物の7割以上が難水溶性であり、創薬における「難水溶性化合物の可溶化」は克服すべき重要な課題となっている^{1), 2)}。生体内において薬剤が薬効を発揮するためには、必ず溶解されて吸収される必要があり、難水溶性化合物の医薬品応用には、溶解性の改善が必要不可欠となる。極性官能基の付加といった化学修飾により溶解性の改善が検討されるが、化合物の薬理活性が低下する場合が多く、ほとんどが開発途中で脱落してしまう。そこで、このような難水溶性化合物を可溶化し、さらに疾患部へ輸送するdrug deliverysystem（DDS）が注目されており、リポソームや高分子ミセル等の様々な薬剤キャリアが開発されている^{3), 4)}。近年では、難水溶性化合物を抗体に共有結合させ、輸送するAntibody-Drug Conjugate（ADC）技術が活発に研究されている⁵⁾。これまでに我々は、難水溶性化合物に対する新たなモダリティの薬剤キャリアとして、様々な疎水性低分子を結合可能なタンパク質であるリポカリン型プロスタグランジン D合成酵素（lipocalintype prostaglandin D synthase, L-PGDS）に着目し、本タンパク質が、難水溶性抗がん剤をはじめとする様々な難水溶性薬剤を可溶化し、溶液中濃度を著しく改善することを明らかにしてきた^6)-11)。さらに、薬剤/L-PGDS複合体が疾患モデルマウスに対して上市品と同等以上の薬効を発揮することを証明してきた^6)-10)。

タンパク質等を利用したバイオ医薬品は、低分子医薬品と比較して、高分子かつ構造が複雑であり、低分子医薬品とは異なる品質評価や管理が求められる¹²⁾。タンパク質の安定性は、一般的に低分子医薬品に比べて低く、さらにバイオ医薬品に特有の凝集体が生じることから、サイズ排除クロマトグラフィー等を用いて厳密に評価されている。

円偏光二色性（circular dichroism, CD）分光法は、試料が有する右円偏光と左円偏光の差を測定することにより、低分子化合物から生体高分子に至るまでの構造決定に用いられるツールである。タンパク質のCD測定では、遠紫外領域の特徴的な極大をモニターすることで、二次構造（α-helix, 208 nmと222 nm付近に負の極大、β-sheet, 215 nm付近に負の極大）を解析でき、また近紫外領域の芳香族アミノ酸に由来するスペクトルをモニターすることで、三次構造を解析できる。したがって、長期保管といった様々な条件下におけるタンパク質のCDスペクトルを比較することで、安定性を評価できる。さらに、温度を上昇させながらCD測定を行うことで、タンパク質の熱変性に伴う変化をモニターでき、熱安定性の解析も可能となる。

本稿では、難水溶性薬剤のキャリアとしての有用性を明らかにしているL-PGDSを例にCD測定を用いたタンパク質のpHおよび熱安定性解析¹³⁾について紹介する。

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