JP2008520208A - Protein backbone and uses thereof - Google Patents

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JP2008520208A JP2007541485A JP2007541485A JP2008520208A JP 2008520208 A JP2008520208 A JP 2008520208A JP 2007541485 A JP2007541485 A JP 2007541485A JP 2007541485 A JP2007541485 A JP 2007541485A JP 2008520208 A JP2008520208 A JP 2008520208A
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Abstract

本発明はトロンボスポンジン、サイログロブリンおよびトレフォイル/PD単量体ドメインを提供し、ならびにそれらの単量体ドメインを含む多量体が提供される。キットおよび集積システムとともに、1つまたは複数のライブラリーメンバーを発現する方法、組成物、ライブラリーおよび細胞も本発明に含まれる。

Figure 2008520208
The present invention provides thrombospondin, thyroglobulin and trefoil / PD monomer domains, and multimers comprising these monomer domains. Methods, compositions, libraries and cells that express one or more library members, as well as kits and integration systems, are also included in the present invention.
Figure 2008520208

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2004年11月16日付で出願された米国仮特許出願第60/628,596号の恩典を主張するものであり、2004年6月17日付で出願された米国仮特許出願第10/871602号の一部継続出願であり、この出願は2004年5月5日付で出願された米国仮特許出願第10/840,723号の一部継続出願であり、この出願は2003年10月24日付で出願された米国仮特許出願第10/693,056号の一部継続出願および2003年10月24日付で出願された米国仮特許出願第10/693,057号の一部継続出願であり、これらの出願はともに2002年11月6日付で出願された米国仮特許出願第10/289,660号の一部継続出願であり、この出願は2002年4月26日付で出願された米国仮特許出願第10/133,128号の一部継続出願であり、この出願は2002年4月18日付で出願された米国仮特許出願第60/374,107号、2001年11月26日付で出願された米国仮特許出願第60/333,359号、2001年11月19日付で出願された米国仮特許出願第60/337,209号、および2001年4月26日付で出願された米国仮特許出願第60/286,823号の優先権の恩典を主張するものであり、これらの全出願は全ての目的でその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 628,596, filed on November 16, 2004, and is a US Provisional Patent filed on June 17, 2004. This is a continuation-in-part of application 10/871602, which is a continuation-in-part of US Provisional Application No. 10 / 840,723, filed May 5, 2004, US Provisional Patent Application No. 10 / 693,056 filed on May 24 and Partial Continuation Application of US Provisional Patent Application No. 10 / 693,057 filed on October 24, 2003. Are both continuation-in-part of U.S. Provisional Patent Application No. 10 / 289,660, filed on November 6, 2002, which is a US Provisional Patent Application No. 10 filed on April 26, 2002. This is a continuation-in-part of U.S. Patent No./133,128, which was filed on US Provisional Patent Application No. 60 / 374,107, filed November 26, 2001, filed April 18, 2002. U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 333,359, U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 337,209 filed on November 19, 2001, and U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 286,823 filed on April 26, 2001. All of these applications are incorporated herein by reference in their entirety for all purposes.

発明の背景
タンパク質配列および三次元構造の解析は、多くのタンパク質がいくつかの個別の単量体ドメインから構成されることを明らかにした。そのようなタンパク質は反復性構成単位の直線的なモザイクであるため、それらは「モザイクタンパク質」と呼ばれることが多い。個別の単量体ドメインタンパク質の大部分は細胞外であるか、または膜結合タンパク質の細胞外部分を構成する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Analysis of protein sequences and three-dimensional structures has revealed that many proteins are composed of several individual monomer domains. Because such proteins are linear mosaics of repetitive building blocks, they are often referred to as “mosaic proteins”. The majority of individual monomer domain proteins are extracellular or constitute the extracellular portion of membrane-bound proteins.

個別の単量体ドメインの重要な特性は、同一タンパク質内のその他のドメインとは独立して折り畳まれるその能力である。これらのドメインの折り畳みには、例えば、シャペロニン(例えば、受容体結合タンパク質(RAP))、金属イオン、または補因子からの限定された補助が必要になりうる。独立して折り畳まれる能力は、新たなタンパク質または新たな環境に挿入された場合に、そのドメインの誤った折り畳みを妨害する。この特性は、個別の単量体ドメインが進化的に移動性であることを可能にしてきた。結果として、個別のドメインは進化の過程で伝播し、かつ現在は関連性のない別のタンパク質に存在している。III型フィブロネクチンドメインおよび免疫グロブリン様ドメインを含むいくつかのドメインは、多数のタンパク質中に存在するが、他のドメインは限られた数のタンパク質においてのみ見出される。   An important property of an individual monomer domain is its ability to fold independently of other domains within the same protein. Folding these domains may require limited assistance from, for example, chaperonins (eg, receptor binding proteins (RAP)), metal ions, or cofactors. The ability to fold independently prevents misfolding of the domain when inserted into a new protein or new environment. This property has allowed individual monomer domains to be evolutionarily mobile. As a result, individual domains propagate in the course of evolution and are present in other proteins that are not currently relevant. Some domains, including type III fibronectin domains and immunoglobulin-like domains, are present in many proteins, while other domains are found only in a limited number of proteins.

これらのドメインを含むタンパク質は、発生および神経伝達に関与する細胞輸送体、コレステロール輸送、シグナル伝達およびシグナル伝達機能などの、種々の過程に関与している。Herz, (2001) Trends in Neurosciences 24(4):193-195(非特許文献1);Goldstein and Brown, (2001) Science 292:1310-1312(非特許文献2)を参照されたい。個別の単量体ドメインの機能は特異的であることが多いが、それはタンパク質またはポリペプチドの全体の活性にも寄与する。例えば、LDL受容体クラスAドメイン(クラスAモジュール、相補型反復、またはAドメインとも呼ばれる)は、ビタミンK依存性血液凝固タンパク質中に見出されるγ-カルボキシグルマチン酸(Gla)ドメインがリン脂質膜への高親和性結合に関与する一方、リガンド結合に関与する。他の個別の単量体ドメインとしては、例えば、肝細胞への結合を媒介し、それによって循環からのこのフィブリン溶解性酵素の除去を調節する組織型プラスミノーゲン活性化因子中の上皮成長因子(EGF)様ドメイン、および受容体媒介エンドサイトーシスに関与するLDL受容体の細胞質尾部が挙げられる。 Proteins containing these domains are involved in various processes such as cellular transporters involved in development and neurotransmission, cholesterol transport, signaling and signaling functions. See Herz, (2001) Trends in Neurosciences 24 (4): 193-195 (Non-Patent Document 1); Goldstein and Brown, (2001) Science 292: 1310-1312 (Non-Patent Document 2). The function of individual monomer domains is often specific, but it also contributes to the overall activity of the protein or polypeptide. For example, the LDL receptor class A domain (also called class A module, complementary repeat, or A domain) is a phospholipid membrane that is a γ-carboxyglutamate (Gla) domain found in vitamin K-dependent blood clotting proteins. Involved in ligand binding while being involved in high affinity binding to. Other individual monomer domains include, for example, epidermal growth factor in tissue-type plasminogen activator that mediates binding to hepatocytes and thereby regulates the removal of this fibrinolytic enzyme from circulation (EGF) -like domains and the cytoplasmic tail of the LDL receptor involved in receptor-mediated endocytosis.

個々のタンパク質は1つまたは複数の個別の単量体ドメインを有しうる。多数の反復性ドメインを含有するタンパク質は、モザイクタンパク質と呼ばれることが多い。例えば、LDL受容体ファミリーのメンバーは、4つの主要なファミリーに属する多数のドメインを含む:システインリッチAドメインリピート、上皮成長因子前駆体様リピート、膜貫通ドメインおよび細胞質ドメイン。LDL受容体ファミリーは、1) 細胞表面受容体であるメンバー;2) 細胞外リガンドを認識するメンバー;および3) リソソームによる分解のためにそれらを内在化するメンバーを含む。Hussain et al., (1999) Annu. Rev. Nutr. 19:141-72(非特許文献3)を参照されたい。例えば、いくつかのメンバーには、超低密度リポタンパク質受容体(VLDL-R)、アポリポタンパク質E受容体2、LDLR関連タンパク質(LRP)、およびメガリンが含まれる。ファミリーのメンバーは以下の特徴を有する:1) 細胞表面での発現;2) Aドメインによって媒介される細胞外リガンド結合;3) 折り畳みおよびリガンド結合に対するカルシウムの要求性;4) 受容体結合タンパク質およびアポリポタンパク質(apo) Eの認識;5) YWTDリピートを含む上皮成長因子(EGF)前駆体相同性ドメイン;6) 単一の膜貫通領域;ならびに7) 種々のリガンドの受容体媒介エンドサイトーシス。Hussain、前記を参照されたい。これらのファミリーは、構造的に異なるいくつかのリガンドを結合する。 Individual proteins can have one or more individual monomer domains. Proteins that contain a large number of repetitive domains are often referred to as mosaic proteins. For example, members of the LDL receptor family include a number of domains belonging to four major families: cysteine-rich A domain repeats, epidermal growth factor precursor-like repeats, transmembrane domains, and cytoplasmic domains. The LDL receptor family includes 1) members that are cell surface receptors; 2) members that recognize extracellular ligands; and 3) members that internalize them for degradation by lysosomes. See Hussain et al., (1999) Annu. Rev. Nutr. 19: 141-72 (Non-Patent Document 3). For example, some members include very low density lipoprotein receptor (VLDL-R), apolipoprotein E receptor 2, LDLR-related protein (LRP), and megalin. Members of the family have the following characteristics: 1) cell surface expression; 2) extracellular domain binding mediated by A domain; 3) calcium requirement for folding and ligand binding; 4) receptor binding protein and Recognition of apolipoprotein (apo) E; 5) Epidermal growth factor (EGF) precursor homology domain including YWTD repeats; 6) Single transmembrane region; and 7) Receptor-mediated endocytosis of various ligands. See Hussain, supra. These families bind several structurally different ligands.

これらの個別の単量体ドメインの望ましい特性の作製および最適化の方法を開発することは利点がある。しかし、個別の単量体ドメインは、構造的に保存されていることが多いものの、特定のアミノ酸、例えば、Aドメインのシステイン残基を除いては、ヌクレオチドまたはアミノ酸レベルで保存されていない。従って、既存のヌクレオチド組換え法は、これらの個別の単量体ドメインの望ましい特性の作製および最適化を満たしていない。   It would be advantageous to develop a method for creating and optimizing the desired properties of these individual monomer domains. However, although individual monomer domains are often structurally conserved, they are not conserved at the nucleotide or amino acid level, except for certain amino acids, eg, cysteine residues in the A domain. Thus, existing nucleotide recombination methods do not meet the creation and optimization of desirable properties of these individual monomer domains.

本発明はこれらのおよびその他の問題に取り組むものである。   The present invention addresses these and other issues.

Herz, (2001) Trends in Neurosciences 24(4):193-195Herz, (2001) Trends in Neurosciences 24 (4): 193-195 Goldstein and Brown, (2001) Science 292: 1310-1312Goldstein and Brown, (2001) Science 292: 1310-1312 Hussain et al, (1999) Annu. Rev. Nutr. 19:141-72Hussain et al, (1999) Annu. Rev. Nutr. 19: 141-72

発明の概要
本発明は、標的分子に特異的に結合する単量体ドメインを含むタンパク質、そのタンパク質をコードするポリヌクレオチド、このようなタンパク質を使用する方法、このようなタンパク質で用いるための単量体ドメインを同定する方法、および単量体ドメインを含むライブラリーを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a protein comprising a monomer domain that specifically binds to a target molecule, a polynucleotide encoding the protein, a method of using such a protein, a single quantity for use with such a protein. Methods for identifying body domains and libraries comprising monomer domains are provided.

本発明の1つの態様では、標的分子に特異的に結合する非天然の単量体ドメインを含むタンパク質を提供する。単量体ドメインは長さが30〜100アミノ酸であり、トロンボスポンジン単量体ドメインおよびサイログロブリン単量体ドメインから選択される。いくつかの態様において、単量体ドメインは少なくとも1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のジスルフィド結合を含む。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し、サイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成する。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメイン配列は、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まず:

Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメインは、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まない。
Figure 2008520208
式中「x」は任意のアミノ酸である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含む。
Figure 2008520208
式中「x」は任意のアミノ酸である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメイン配列は、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まない。
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成する;サイログロブリン単量体ドメイン配列は、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まない。
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成し;αはw、y、f、およびlから選択され;φはd、e、およびnから選択され;ならびに「x」は任意のアミノ酸から選択される。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成する;サイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含む。
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成し;αはw、y、f、およびlから選択され;φはd、e、およびnから選択され;ならびに「x」は任意のアミノ酸から選択される。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメイン配列は、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まず:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメイン配列は、以下の配列由来のわずか3点の挿入、突然変異、または欠失しか含まない。
Figure 2008520208
いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体は以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメイン配列は以下の配列を含む。
Figure 2008520208
In one embodiment of the invention, a protein comprising a non-natural monomer domain that specifically binds to a target molecule is provided. The monomer domain is 30-100 amino acids in length and is selected from a thrombospondin monomer domain and a thyroglobulin monomer domain. In some embodiments, the monomer domain includes at least one, two, three, or more disulfide bonds. In some embodiments, C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 of the thrombospondin monomer domain form a disulfide bond, and C 1 -C 2 of the thyroglobulin monomer domain, C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form disulfide bonds. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain sequence comprises only 3 insertions, mutations, or deletions from the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain contains only three insertions, mutations or deletions from the following sequences:
Figure 2008520208
In the formula, “x” is any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
In the formula, “x” is any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain sequence contains only 3 insertions, mutations, or deletions from the following sequence:
Figure 2008520208
Where C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond; the thyroglobulin monomer domain sequence is only 3 insertions, mutations or deletions from the following sequences: Contains only lost.
Figure 2008520208
Where C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; α is selected from w, y, f, and l; φ is selected from d, e, and n And “x” is selected from any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond; the thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; α is selected from w, y, f, and l; φ is selected from d, e, and n And “x” is selected from any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain sequence comprises only 3 insertions, mutations, or deletions from the following sequences:
Figure 2008520208
Thyroglobulin monomer domain sequences contain only 3 insertions, mutations or deletions from the following sequences:
Figure 2008520208
In some embodiments, the thrombospondin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain sequence comprises the following sequences:
Figure 2008520208

本発明は同様に、標的分子に特異的に結合する非天然の単量体ドメインを含むタンパク質を提供する。標的分子は、非天然の単量体ドメインと少なくとも75%、80%、85%、90%、85%、98%、または99%同一である天然の単量体ドメインによって結合されず、非天然の単量体ドメインは、トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインから選択される。いくつかの態様において、単量体ドメインは少なくとも1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のジスルフィド結合を含む。いくつかの態様において、単量体ドメインは長さが30〜100アミノ酸である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:

Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
C1(xx)xxxpxxRxnC2gx(x)pxitxxxC3xxxgC4C5fdxxx(x)xxxpwC6f
およびサイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
「x」は任意のアミノ酸である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;ならびにサイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成する。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含む。
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成し;αはw、y、f、およびlから選択され;φはd、e、およびnから選択され;ならびに「x」は任意のアミノ酸から選択される。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体は以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体は以下の配列を含む。
Figure 2008520208
The present invention also provides a protein comprising a non-natural monomer domain that specifically binds to a target molecule. The target molecule is not bound by a non-natural monomer domain that is at least 75%, 80%, 85%, 90%, 85%, 98%, or 99% identical to the non-natural monomer domain. The monomer domain is selected from a thrombospondin monomer domain, a trefoil monomer domain, and a thyroglobulin monomer domain. In some embodiments, the monomer domain includes at least one, two, three, or more disulfide bonds. In some embodiments, the monomer domain is 30-100 amino acids in length. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
C 1 (xx) xxxpxxRxnC 2 gx (x) pxitxxxC 3 xxxgC 4 C 5 fdxxx (x) xxxpwC 6 f
And the thyroglobulin monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
“X” is any amino acid. In some embodiments, C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 of the thrombospondin monomer domain form a disulfide bond; and C 1 -C 2 of the thyroglobulin monomer domain , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form disulfide bonds. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond; the trefoil monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; α is selected from w, y, f, and l; φ is selected from d, e, and n And “x” is selected from any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208

本発明はさらに、少なくとも1つの単量体ドメインが非天然の単量体ドメインでありかつこの単量体ドメインはイオンを結合しならびに少なくとも1つの単量体ドメインがトロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインから選択される少なくとも2つの単量体ドメインを含む組成物を提供する。いくつかの態様において、2つの単量体ドメインの少なくとも1つは約50kD未満である。いくつかの態様において、2つのドメインはペプチドリンカーによって連結される。いくつかの態様において、リンカーは単量体ドメインの少なくとも1つに非相同性である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:

Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
「x」は任意のアミノ酸である。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;ならびにサイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成する。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含む。
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成し;αはw、y、f、およびlから選択され;φはd、e、およびnから選択され;ならびに「x」は任意のアミノ酸から選択される。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体は以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体は以下の配列を含む。
Figure 2008520208
The invention further provides that at least one monomer domain is a non-natural monomer domain and that the monomer domain binds ions and at least one monomer domain is a thrombospondin monomer domain, Compositions comprising trefoil monomer domains and at least two monomer domains selected from thyroglobulin monomer domains are provided. In some embodiments, at least one of the two monomer domains is less than about 50 kD. In some embodiments, the two domains are linked by a peptide linker. In some embodiments, the linker is heterologous to at least one of the monomer domains. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
“X” is any amino acid. In some embodiments, C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 of the thrombospondin monomer domain form a disulfide bond; and C 1 -C 2 of the thyroglobulin monomer domain , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form disulfide bonds. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond; the trefoil monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; α is selected from w, y, f, and l; φ is selected from d, e, and n And “x” is selected from any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208

本発明はさらに、本明細書において記述されるタンパク質をコードする単離ポリヌクレオチドおよびこのポリヌクレオチドを含む細胞を提供する。   The present invention further provides isolated polynucleotides encoding the proteins described herein and cells containing the polynucleotides.

本発明は同様に、(1) 単量体ドメインは、
トロンボスポンジン単量体ドメインが以下の配列を含み:

Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
「x」が任意のアミノ酸である、トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインから選択される、非天然の単量体ドメインのライブラリーを提供する段階;(2) 第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに(3) 少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインを同定する段階により、標的分子に結合する単量体ドメインを同定する方法を提供する。いくつかの態様において、少なくとも1つの単量体ドメインは、非天然の単量体ドメインと少なくとも90%同一である天然の単量体ドメインによって結合されない標的分子に特異的に結合する。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;ならびにサイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成する。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4はジスルフィド結合を形成し;トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含む。
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6はジスルフィド結合を形成し;αはw、y、f、およびlから選択され;φはd、e、およびnから選択され;ならびに「x」は任意のアミノ酸から選択される。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体は以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体は以下の配列を含む。
Figure 2008520208
いくつかの態様において、この方法はさらに、同定された単量体ドメインを第2の単量体ドメインに連結させて、各多量体が少なくとも2つの単量体ドメインを含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;および第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階を含む。選択された多量体の各単量体ドメインは、同じ標的分子にまたは異なる標的分子に結合する。いくつかの態様において、選択された多量体は2つ、3つ、4つ、またはそれ以上の単量体ドメインを含む。いくつかの態様において、この方法はさらに、少なくとも1つの単量体ドメインを突然変異させ、それによって突然変異した単量体ドメインを含むライブラリーを提供する段階を含む。いくつかの態様において、突然変異させる段階は、ポリペプチドドメインをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチドの、複数のポリヌクレオチド断片を組換える段階を含む。いくつかの態様において、この方法はさらに、第2の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;第2の標的分子に結合する単量体ドメインを同定する段階;第1の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインを第2の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインと連結させ、それによって第1および第2の標的分子に対する親和性を有する多量体を形成させる段階を含む。いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーはファージディスプレイ、リボソームディスプレイまたは細胞表面ディスプレイとして発現される。いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーはマイクロアレイ上に提示される。 The present invention similarly relates to (1) the monomer domain is
The thrombospondin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Providing a library of non-natural monomer domains selected from thrombospondin monomer domains, trefoil monomer domains, and thyroglobulin monomer domains, wherein "x" is any amino acid; (2) screening a library of monomer domains for affinity for a first target molecule; and (3) identifying at least one monomer domain that binds to at least one target molecule. Methods for identifying monomer domains that bind to a molecule are provided. In some embodiments, at least one monomer domain specifically binds to a target molecule that is not bound by a natural monomer domain that is at least 90% identical to a non-natural monomer domain. In some embodiments, C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 of the thrombospondin monomer domain form a disulfide bond; and C 1 -C 2 of the thyroglobulin monomer domain , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form disulfide bonds. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond; the trefoil monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; α is selected from w, y, f, and l; φ is selected from d, e, and n And “x” is selected from any amino acid. In some embodiments, the thrombospondin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
In some embodiments, the method further comprises linking the identified monomer domain to a second monomer domain, wherein each multimer comprises at least two monomer domains. Screening a multimeric library for the ability to bind to a first target molecule; and identifying a multimer that binds to the first target molecule. Each monomer domain of the selected multimer binds to the same target molecule or to a different target molecule. In some embodiments, the selected multimer comprises 2, 3, 4, or more monomer domains. In some embodiments, the method further comprises mutating at least one monomer domain, thereby providing a library comprising the mutated monomer domain. In some embodiments, mutating comprises recombining a plurality of polynucleotide fragments of at least one polynucleotide encoding a polypeptide domain. In some embodiments, the method further comprises screening a library of monomer domains for affinity for a second target molecule; identifying a monomer domain that binds to the second target molecule; Linking at least one monomer domain having affinity for one target molecule with at least one monomer domain having affinity for a second target molecule, thereby affinities for the first and second target molecules A step of forming a sex multimer. In some embodiments, the library of monomer domains is expressed as phage display, ribosome display or cell surface display. In some embodiments, a library of monomer domains is presented on the microarray.

本発明はさらに、非天然の単量体ドメインであって、トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインから選択される単量体ドメインを含むタンパク質のライブラリーを含む。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:

Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
およびサイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
「x」は任意のアミノ酸である。いくつかの態様において、多量体の各単量体ドメインは、非天然の単量体ドメインである。いくつかの態様において、ライブラリーは、リンカーによって連結された少なくとも2つの単量体ドメインを含む複数の多量体を含む。いくつかの態様において、ライブラリーは、異なる単量体ドメインを含む少なくとも100種の異なるタンパク質を含む。 The present invention further provides a library of proteins that are non-natural monomer domains comprising a monomer domain selected from a thrombospondin monomer domain, a trefoil monomer domain, and a thyroglobulin monomer domain. including. In some embodiments, the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
“X” is any amino acid. In some embodiments, each monomer domain of the multimer is a non-natural monomer domain. In some embodiments, the library comprises a plurality of multimers comprising at least two monomer domains connected by a linker. In some embodiments, the library comprises at least 100 different proteins that include different monomer domains.

本発明は同様に、標的分子に結合するドメイン単量体および多量体を同定する方法を提供する。いくつかの態様において、この方法は、単量体ドメインのライブラリーを提供する段階;第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;および少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインを同定する段階を含む。いくつかの態様において、単量体ドメインはそれぞれイオン(例えば、カルシウム)を結合する。   The present invention also provides methods for identifying domain monomers and multimers that bind to target molecules. In some embodiments, the method comprises providing a library of monomer domains; screening the library of monomer domains for affinity for the first target molecule; and at least one target molecule Identifying at least one monomer domain that binds. In some embodiments, each monomer domain binds an ion (eg, calcium).

いくつかの態様において、この方法はさらに、同定された単量体ドメインを第2の単量体ドメインに連結させて、各多量体が少なくとも2つの単量体ドメインを含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;および第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階を含む。   In some embodiments, the method further comprises linking the identified monomer domain to a second monomer domain, wherein each multimer comprises at least two monomer domains. Screening a library of multimers for the ability to bind to a first target molecule; and identifying a multimer that binds to the first target molecule.

いくつかの態様において、選択された多量体の各単量体ドメインは、同じ標的分子に結合する。いくつかの態様において、選択された多量体は3つの単量体ドメインを含む。いくつかの態様において、選択された多量体は4つの単量体ドメインを含む。   In some embodiments, each monomer domain of the selected multimer binds to the same target molecule. In some embodiments, the selected multimer comprises three monomer domains. In some embodiments, the selected multimer comprises 4 monomer domains.

いくつかの態様において、単量体ドメインはI型トロンボスポンジンドメイン、I型サイログロブリンリピートドメイン、トレフォイル(P型)ドメイン、およびEGF様ドメイン(例えば、ラミニン型EGF様ドメイン)から選択される。   In some embodiments, the monomer domain is selected from a type I thrombospondin domain, a type I thyroglobulin repeat domain, a trefoil (P type) domain, and an EGF-like domain (eg, a laminin-type EGF-like domain).

いくつかの態様において、この方法は、少なくとも1つの単量体ドメインを突然変異させ、それによって突然変異した単量体ドメインを含むライブラリーを提供するさらなる段階を含む。いくつかの態様において、突然変異させる段階は、単量体ドメインをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチドの、複数のポリヌクレオチド断片を組換える段階を含む。いくつかの態様において、突然変異させる段階は指向進化;異なるループ配列の組合せ;部位特異的突然変異誘発;またはヒト配列と同一である配列の発生を引き起こす交差を作製する部位特異的組換えを含む。   In some embodiments, the method includes the further step of mutating at least one monomer domain, thereby providing a library comprising the mutated monomer domain. In some embodiments, mutating comprises recombining a plurality of polynucleotide fragments of at least one polynucleotide encoding a monomer domain. In some embodiments, the mutating step comprises directed evolution; a combination of different loop sequences; site-directed mutagenesis; or site-specific recombination that creates a crossover that results in the generation of a sequence that is identical to a human sequence. .

いくつかの態様において、この方法はさらに、第2の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;第2の標的分子に結合する単量体ドメインを同定する段階;第1の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインを第2の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインと連結させ、それによって第1および第2の標的分子に対する親和性を有する多量体を形成させる段階を含む。   In some embodiments, the method further comprises screening a library of monomer domains for affinity for a second target molecule; identifying a monomer domain that binds to the second target molecule; Linking at least one monomer domain having affinity for one target molecule with at least one monomer domain having affinity for a second target molecule, thereby affinities for the first and second target molecules A step of forming a sex multimer.

いくつかの態様において、標的分子はウイルス抗原、細菌抗原、真菌抗原、酵素、細胞表面タンパク質、細胞内タンパク質、酵素阻害剤、レポーター分子、血清タンパク質、および受容体から選択される。いくつかの態様において、ウイルス抗原は、ウイルス複製に必要とされるポリペプチドである。   In some embodiments, the target molecule is selected from viral antigens, bacterial antigens, fungal antigens, enzymes, cell surface proteins, intracellular proteins, enzyme inhibitors, reporter molecules, serum proteins, and receptors. In some embodiments, the viral antigen is a polypeptide required for viral replication.

いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーは、ファージディスプレイ、ファージミドディスプレイ、リボソームディスプレイ、ポリソームディスプレイ、または細胞表面ディスプレイ(例えば、大腸菌(E. coli)細胞表面ディスプレイ)、酵母細胞表面ディスプレイあるいはタンパク質をコードするポリヌクレオチドに結合するタンパク質との融合を介したディスプレイによるように発現される。いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーは、96ウェル、384ウェルまたはさらに高密度のマイクロタイタープレートを含め、マイクロアレイ上に提示される。   In some embodiments, the library of monomer domains is a phage display, phagemid display, ribosome display, polysome display, or cell surface display (e.g., E. coli cell surface display), yeast cell surface display or Expressed as by display via fusion with a protein that binds to a polynucleotide encoding the protein. In some embodiments, the library of monomer domains is presented on a microarray, including 96-well, 384-well or higher density microtiter plates.

いくつかの態様において、単量体ドメインはポリペプチドリンカーによって連結される。いくつかの態様において、ポリペプチドリンカーは単量体ドメインと天然に結合しているリンカーである。いくつかの態様において、ポリペプチドリンカーは、単量体ドメインのファミリーと天然に結合しているリンカーである。いくつかの態様において、ポリペプチドリンカーは、単量体ドメインと天然に結合しているリンカーの変異体である。いくつかの態様において、リンカーはgly-serリンカーである。いくつかの態様において、連結させる段階は、単量体ドメインを異なる長さおよび組成の種々のリンカーと連結させることを含む。   In some embodiments, the monomer domains are linked by a polypeptide linker. In some embodiments, the polypeptide linker is a linker that is naturally associated with the monomer domain. In some embodiments, the polypeptide linker is a linker that is naturally associated with a family of monomer domains. In some embodiments, the polypeptide linker is a variant of the linker that is naturally associated with the monomer domain. In some embodiments, the linker is a gly-ser linker. In some embodiments, the linking step comprises linking the monomer domains with various linkers of different lengths and compositions.

いくつかの態様において、これらのドメインはジスルフィド結合の形成により二次および三次構造を形成する。いくつかの態様において、多量体は、ポリペプチドリンカーによって単量体ドメインに連結されているAドメインを含む。いくつかの態様において、リンカーは1〜20アミノ酸である。いくつかの態様において、リンカーは5〜7アミノ酸で作製される。いくつかの態様において、リンカーは長さが6アミノ酸である。いくつかの態様において、リンカーは、以下の配列A1A2A3A4A5A6を含み、ここで、A1はアミノ酸A、P、T、Q、E、およびKから選択され;A2およびA3はC、F、Y、W、またはM以外の任意のアミノ酸であり;A4はアミノ酸S、G、およびRから選択され;A5はアミノ酸H、P、およびRから選択され;A6はアミノ酸のTである。いくつかの態様において、リンカーは、第1のAドメインのC末端システインと第2のAドメインのN末端システインとの間の天然配列を含む。いくつかの態様において、リンカーはグリシンおよびセリンを含む。 In some embodiments, these domains form secondary and tertiary structures by formation of disulfide bonds. In some embodiments, the multimer comprises an A domain that is linked to the monomer domain by a polypeptide linker. In some embodiments, the linker is 1-20 amino acids. In some embodiments, the linker is made up of 5-7 amino acids. In some embodiments, the linker is 6 amino acids in length. In some embodiments, the linker comprises the following sequence A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 , wherein A 1 is selected from amino acids A, P, T, Q, E, and K; A 2 and A 3 are any amino acids other than C, F, Y, W, or M; A 4 is selected from amino acids S, G, and R; A 5 is selected from amino acids H, P, and R A 6 is the amino acid T. In some embodiments, the linker comprises a native sequence between the C-terminal cysteine of the first A domain and the N-terminal cysteine of the second A domain. In some embodiments, the linker comprises glycine and serine.

本発明は同様に、少なくとも1つの標的分子に結合する多量体を同定する方法であって、各多量体が少なくとも2つの単量体ドメインを含みかつ各単量体ドメインが標的分子に結合特異性を示す、多量体のライブラリーを提供する段階;および標的分子結合多量体についての多量体のライブラリーをスクリーニングする段階を含む方法を提供する。いくつかの態様において、この方法はさらに、標的分子についての単一の単量体ドメインの結合活性よりも大きい、標的分子についての結合活性を有する標的分子結合多量体を同定する段階を含む。いくつかの態様において、1つまたは複数の多量体は、第2の標的分子に特異的に結合する単量体ドメインを含む。   The present invention is also a method for identifying multimers that bind to at least one target molecule, each multimer comprising at least two monomer domains and each monomer domain binding specificity to a target molecule Providing a library of multimers; and screening the library of multimers for target molecule-bound multimers. In some embodiments, the method further comprises identifying a target molecule binding multimer that has a binding activity for the target molecule that is greater than the binding activity of a single monomer domain for the target molecule. In some embodiments, the one or more multimers comprise a monomer domain that specifically binds to a second target molecule.

標的分子に結合する多量体を同定する代替方法には、単量体ドメインおよび/または免疫ドメインのライブラリーを提供する段階;第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインおよび/または免疫ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを同定する段階;同定された単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを単量体ドメインおよび/または免疫ドメインのライブラリーに連結させて、各多量体が少なくとも2つの単量体ドメイン、免疫ドメインまたはその組合せを含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階を含む方法が含まれる。   An alternative method of identifying multimers that bind to a target molecule includes providing a library of monomer domains and / or immune domains; monomer domains and / or immune domains for affinity for the first target molecule Screening at least one monomer domain and / or immune domain that binds to at least one target molecule; identifying the identified monomer domain and / or immune domain as a monomer domain And / or linking to a library of immune domains to form a library of multimers, each multimer comprising at least two monomer domains, immune domains or combinations thereof; binding to a first target molecule Screening a multimeric library for the ability to: and a first target molecule The method comprising the step of identifying a multimer that binds contain.

いくつかの態様において、単量体ドメインはそれぞれイオンを結合する。いくつかの態様において、イオンはカルシウムおよび亜鉛から選択される。   In some embodiments, each monomer domain binds an ion. In some embodiments, the ions are selected from calcium and zinc.

いくつかの態様において、リンカーは少なくとも3アミノ酸残基を含む。いくつかの態様において、リンカーは少なくとも6アミノ酸残基を含む。いくつかの態様において、リンカーは少なくとも10アミノ酸残基を含む。   In some embodiments, the linker comprises at least 3 amino acid residues. In some embodiments, the linker comprises at least 6 amino acid residues. In some embodiments, the linker comprises at least 10 amino acid residues.

本発明は同様に、異種リンカー配列によって分離された少なくとも2つの単量体ドメインを含むポリペプチドを提供する。いくつかの態様において、各単量体ドメインは標的分子に特異的に結合し;かつ各単量体ドメインは、非天然タンパク質の単量体ドメインである。いくつかの態様において、各単量体ドメインはイオンを結合する。   The invention also provides a polypeptide comprising at least two monomer domains separated by a heterologous linker sequence. In some embodiments, each monomer domain specifically binds to a target molecule; and each monomer domain is a monomer domain of a non-natural protein. In some embodiments, each monomer domain binds an ion.

いくつかの態様において、ポリペプチドは、第1の標的分子を結合する第1の単量体ドメインおよび第2の標的分子を結合する第2の単量体ドメインを含む。いくつかの態様において、このポリペプチドは2つの単量体ドメインを含み、各単量体ドメインは同じ標的分子上の異なる部位に特異的な結合特異性を有する。いくつかの態様において、このポリペプチドはさらに、第2の標的分子に結合特異性を有する単量体ドメインを含む。   In some embodiments, the polypeptide comprises a first monomer domain that binds a first target molecule and a second monomer domain that binds a second target molecule. In some embodiments, the polypeptide includes two monomer domains, each monomer domain having specific binding specificity for a different site on the same target molecule. In some embodiments, the polypeptide further comprises a monomer domain that has binding specificity for a second target molecule.

いくつかの態様において、ライブラリー、多量体またはポリペプチドの単量体ドメインは、互いと典型的には約40%同一であり、通常は約50%同一であり、場合によっては約60%同一であり、および少なくとも70%同一であることが多い。   In some embodiments, the monomer domains of a library, multimer or polypeptide are typically about 40% identical to each other, usually about 50% identical, and in some cases about 60% identical. And is often at least 70% identical.

本発明は同様に、上記のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。   The present invention also provides a polynucleotide encoding the above polypeptide.

本発明は同様に、標的分子に結合特異性を有する免疫ドメインの多量体、ならびに所望の標的分子との結合に向けてこのような多量体のライブラリーを作製するおよびスクリーニングする方法を提供する。より具体的には、本発明は、標的分子に結合する多量体を同定する方法であって、免疫ドメインのライブラリーを提供する段階;第1の標的分子に対する親和性について免疫ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;少なくとも1つの標的分子に結合する1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ以上)の免疫ドメインを同定する段階;同定された単量体ドメインを連結させて、各多量体が少なくとも3つの免疫ドメイン(例えば、4つまたはそれ以上、5つまたはそれ以上、6つまたはそれ以上など)を含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階を含む方法を提供する。ミニボディー、単ドメイン抗体、Fab、またはこれらの組合せである少なくとも2つの免疫ドメインの多量体のライブラリーは同様に、本発明の実施に際して利用される。このようなライブラリーは、本明細書において記述される本発明の方法によって、所望の標的分子に結合する多量体を容易にスクリーニングすることができる。   The invention also provides immune domain multimers having binding specificity for a target molecule, as well as methods for generating and screening libraries of such multimers for binding to a desired target molecule. More specifically, the present invention provides a method for identifying a multimer that binds to a target molecule comprising providing a library of immune domains; a library of immune domains for affinity for a first target molecule; Screening; identifying one or more (eg, two or more) immune domains that bind to at least one target molecule; linking the identified monomer domains so that each multimer is at least Forming a multimeric library comprising three immune domains (eg, 4 or more, 5 or more, 6 or more, etc.); abundant in ability to bind to the first target molecule A method comprising screening a library of bodies; and identifying a multimer that binds to a first target molecule. Libraries of multimers of at least two immune domains that are minibodies, single domain antibodies, Fabs, or combinations thereof are also utilized in the practice of the invention. Such libraries can be easily screened for multimers that bind to the desired target molecule by the methods of the invention described herein.

本発明はさらに、標的分子に結合するヘテロ免疫多量体を同定する方法を提供する。いくつかの態様において、この方法は、免疫ドメインのライブラリーを提供する段階;第1の標的分子に対する親和性について免疫ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;単量体ドメインのライブラリーを提供する段階;第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの免疫ドメインを同定する段階;少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインを同定する段階;同定された免疫ドメインを同定された単量体ドメインと連結させて、各多量体が少なくとも2つのドメインを含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階を含む。   The invention further provides a method of identifying a heteroimmune multimer that binds to a target molecule. In some embodiments, the method provides a library of immune domains; screening a library of immune domains for affinity for a first target molecule; providing a library of monomer domains Screening a library of monomer domains for affinity for a first target molecule; identifying at least one immune domain that binds to at least one target molecule; at least one binding to at least one target molecule; Identifying one monomer domain; linking the identified immune domains with the identified monomer domains to form a multimeric library, each multimer comprising at least two domains; Screen a library of multimers for the ability to bind to one target molecule Floors; as well as identifying a multimer that binds to the first target molecule.

本発明は同様に、標的分子に結合するラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを同定する方法を提供する。いくつかの態様において、この方法は、ラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーを提供する段階;標的分子に対する親和性についてラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;および標的分子に結合するラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを同定する段階を含む。   The invention also provides a method for identifying a laminin EGF monomer domain, a type I thrombospondin monomer domain, a thyroglobulin monomer domain, or a trefoil monomer domain that binds to a target molecule. In some embodiments, the method provides a library of laminin EGF monomer domain, type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain; Screening a library of laminin EGF monomer domain, type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain for affinity; and a single amount of laminin EGF that binds to the target molecule Identifying a body domain, a type I thrombospondin monomer domain, a thyroglobulin monomer domain, or a trefoil monomer domain.

いくつかの態様において、この方法は、同定された単量体ドメインにラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーの各メンバーを連結させて、多量体のライブラリーを形成させる段階;標的分子に対する親和性について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;および標的に結合する多量体を同定する段階を含む。いくつかの態様において、多量体は、単量体よりも高い親和性で標的に結合する。いくつかの態様において、この方法はさらに、ファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、ポリソームディスプレイ、または細胞表面ディスプレイから選択されるディスプレイ形式を用いてライブラリーを発現させる段階を含む。   In some embodiments, the method comprises a library of laminin EGF monomer domains, type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains in the identified monomer domains. Are linked to form a multimeric library; screening the multimeric library for affinity for the target molecule; and identifying multimers that bind to the target. In some embodiments, the multimer binds to the target with a higher affinity than the monomer. In some embodiments, the method further comprises expressing the library using a display format selected from phage display, ribosome display, polysome display, or cell surface display.

いくつかの態様において、この方法はさらに、少なくとも1つの単量体ドメインを突然変異させ、それによって突然変異したラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを含むライブラリーを提供する段階を含む。いくつかの態様において、突然変異させる段階は指向進化;部位特異的突然変異誘発;異なるループ配列の組合せによるもの、またはヒト配列と同一である配列の発生を引き起こす交差を作製する部位特異的組換えによるものを含む。   In some embodiments, the method further mutates at least one monomer domain, thereby mutating a laminin EGF monomer domain, a type I thrombospondin monomer domain, a thyroglobulin monomer domain. Or providing a library comprising a trefoil monomer domain. In some embodiments, the mutating step is directed evolution; site-directed mutagenesis; a combination of different loop sequences, or site-specific recombination that creates crossings that result in the generation of sequences that are identical to human sequences. Including those by.

本発明は同様に、ラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーを提供する段階;標的分子に対する親和性についてラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;および標的分子に結合するラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを同定する段階を含む方法で同定された多量体を含むポリペプチドを産生する方法を提供する。いくつかの態様において、多量体は組換え遺伝子発現によって産生される。   The present invention also provides a library of laminin EGF monomer domain, type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain; laminin for affinity to target molecule Screening a library of EGF monomer domains, type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains; and laminin EGF monomer domains that bind to target molecules, I A method of producing a polypeptide comprising a multimer identified by a method comprising identifying a type thrombospondin monomer domain, a thyroglobulin monomer domain, or a trefoil monomer domain is provided. In some embodiments, the multimer is produced by recombinant gene expression.

本発明は同様に、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインに由来するI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーを作製する方法を提供する。いくつかの態様において、この方法は、ヒトラミニンEGF単量体ドメイン、I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのうちの2つの異なる天然変異体の各々からの少なくとも1つのループに対応するループ配列であって、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列であるループ配列を提供する段階;ループ配列を共有結合的に結び付けて、各キメラ配列が、少なくとも2つのループを有するキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインをコードする、キメラ単量体ドメイン配列のライブラリーを作製する段階;ファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、ポリソームディスプレイ、および細胞表面ディスプレイから選択されるディスプレイ形式を用いてキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーを発現させる段階;標的分子との結合に向けてキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインの発現ライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに標的分子に結合するキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを同定する段階を含む。   The present invention also provides a type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain derived from a type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain. Methods are provided for generating libraries of monomer domains. In some embodiments, the method comprises each of two different natural variants of a human laminin EGF monomer domain, a type I thrombospondin monomer domain, a thyroglobulin monomer domain, or a trefoil monomer domain. Providing a loop sequence that corresponds to at least one loop from and wherein the loop sequence is a polynucleotide or polypeptide sequence; covalently linking the loop sequences so that each chimeric sequence comprises at least two loops Creating a library of chimeric monomer domain sequences encoding a chimeric type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain having: phage display, ribosome display, polysome display And cell table Expressing a library of chimeric type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains using a display format selected from display; chimera for binding to a target molecule Screening an expression library of a type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain; and a chimeric type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin single Identifying a monomer domain, or a trefoil monomer domain.

いくつかの態様において、この方法はさらに、同定されたキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインをキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーの各メンバーに連結させて、多量体のライブラリーを形成させる段階;さらに高い親和性で第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;およびさらに高い親和性で第1の標的分子に結合するキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインの多量体を同定する段階を含む。   In some embodiments, the method further comprises replacing the identified chimeric type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain with the chimeric type thrombospondin monomer domain, thyroglobulin. Ligating to each member of a library of monomer domains, or trefoil monomer domains, to form a multimeric library; multimeric for the ability to bind to a first target molecule with higher affinity Screening a library; and identifying multimers of chimeric type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains that bind to the first target molecule with higher affinity Including stages.

本発明は同様に、ヒトI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのうちの2つの異なる天然変異体の各々からの少なくとも1つのループに対応するループ配列であって、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列であるループ配列を提供する段階;ループ配列を共有結合的に結び付けて、各キメラ配列が、少なくとも2つのループを有するキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインをコードする、キメラ単量体ドメイン配列のライブラリーを作製する段階;ファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、ポリソームディスプレイ、および細胞表面ディスプレイから選択されるディスプレイ形式を用いてキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインのライブラリーを発現させる段階;標的分子との結合に向けてキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインの発現ライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに標的分子に結合するキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを同定する段階を含む方法で同定されたキメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインを作製する方法を提供する。いくつかの態様において、キメラI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインは組換え遺伝子発現によって産生される。   The invention also relates to a loop corresponding to at least one loop from each of two different natural variants of a human type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain Providing a loop sequence that is a polynucleotide or a polypeptide sequence; covalently linking the loop sequences so that each chimeric sequence has at least two loops, a chimeric type I thrombospondin monomer Creating a library of chimeric monomer domain sequences encoding domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains; a display selected from phage display, ribosome display, polysome display, and cell surface display Format Expressing a library of chimeric type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains; and chimeric type I thrombospondin monomer domains for binding to a target molecule Screening an expression library of a thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain; and a chimeric type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer that binds to a target molecule Methods are provided for producing chimeric type I thrombospondin monomer domains, thyroglobulin monomer domains, or trefoil monomer domains identified in a method comprising identifying a domain. In some embodiments, the chimeric type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain is produced by recombinant gene expression.

いくつかの態様において、単量体ドメインは標的分子に結合する。いくつかの態様において、ポリペプチドは45またはそれ以下のアミノ酸長である。いくつかの態様において、異種アミノ酸配列は親和性ペプチド、異種I型トロンボスポンジン単量体ドメイン、異種サイログロブリン単量体ドメイン、または異種トレフォイル単量体ドメイン、精製タグ、酵素(例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼまたはアルカリホスファターゼ)、およびレポータータンパク質(例えば、緑色蛍光タンパク質またはルシフェラーゼ)から選択される。いくつかの態様において、標的は抗体の可変領域または超可変領域ではない。   In some embodiments, the monomer domain binds to the target molecule. In some embodiments, the polypeptide is 45 or less amino acids in length. In some embodiments, the heterologous amino acid sequence is an affinity peptide, heterologous type I thrombospondin monomer domain, heterologous thyroglobulin monomer domain, or heterologous trefoil monomer domain, purification tag, enzyme (e.g., horseradish peroxidase Or alkaline phosphatase), and a reporter protein (eg, green fluorescent protein or luciferase). In some embodiments, the target is not an antibody variable or hypervariable region.

本発明は、複数のリガンドに対する結合親和性について単量体ドメインまたは単量体ドメインを含む多量体のライブラリーをスクリーニングする方法を提供する。いくつかの態様において、この方法は、単量体ドメインまたは単量体ドメインの多量体のライブラリーを複数のリガンドに接触させる段階;およびリガンドの少なくとも1つに結合する単量体ドメインまたは多量体を選択する段階を含む。   The present invention provides a method of screening a monomer domain or a multimeric library comprising monomer domains for binding affinity to a plurality of ligands. In some embodiments, the method comprises contacting a monomer domain or a library of monomer domain multimers with a plurality of ligands; and a monomer domain or multimer that binds to at least one of the ligands. The step of selecting is included.

いくつかの態様において、この方法は、(i.) 単量体ドメインのライブラリーを複数のリガンドに接触させる段階;(ii.) リガンドの少なくとも1つに結合する単量体ドメインを選択する段階;(iii.) 選択された単量体ドメインを単量体ドメインのライブラリーに連結させて、選択された単量体ドメインおよび第2の単量体ドメインをそれぞれが含む、多量体のライブラリーを形成させる段階;(iv.) 多量体のライブラリーを複数のリガンドに接触させて、それぞれの複合体が多量体およびリガンドを含む、複数の複合体を形成させる段階;ならびに(v.) 少なくとも1つの複合体を選択する段階を含む。   In some embodiments, the method comprises (i.) Contacting a library of monomer domains with a plurality of ligands; (ii.) Selecting a monomer domain that binds to at least one of the ligands. (Iii.) A library of multimers, each comprising a selected monomer domain and a second monomer domain, wherein the selected monomer domains are linked to a library of monomer domains. (Iv.) Contacting the library of multimers with a plurality of ligands to form a plurality of complexes, each complex comprising a multimer and a ligand; and (v.) At least Selecting a complex.

いくつかの態様において、この方法はさらに、選択された複合体の多量体を単量体ドメインまたは多量体のライブラリーに連結させて、選択された多量体および少なくとも第3の単量体ドメインをそれぞれが含む、多量体の第2のライブラリーを形成させる段階;多量体の第2のライブラリーを複数のリガンドに接触させて、複数の第2の複合体を形成させる段階;ならびに少なくとも1つの第2の複合体を選択する段階を含む。   In some embodiments, the method further comprises linking the multimer of the selected complex to a monomer domain or a library of multimers, wherein the selected multimer and at least a third monomer domain are Forming a second library of multimers, each comprising; contacting the second library of multimers with a plurality of ligands to form a plurality of second complexes; and at least one of Selecting a second complex.

いくつかの態様において、リガンドおよび多量体の同一性を判定する。いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーを複数のリガンドに接触させる。いくつかの態様において、多量体のライブラリーを複数のリガンドに接触させる。   In some embodiments, the identity of the ligand and multimer is determined. In some embodiments, the library of monomer domains is contacted with multiple ligands. In some embodiments, the multimeric library is contacted with multiple ligands.

いくつかの態様において、複数のリガンドは混合物中に存在する。いくつかの態様において、複数のリガンドはアレイ中に存在する。いくつかの態様において、複数のリガンドは細胞もしくは組織中にまたは細胞もしくは組織上に存在する。いくつかの態様において、複数のリガンドは固体支持体上に固定化される。   In some embodiments, the plurality of ligands are present in the mixture. In some embodiments, multiple ligands are present in the array. In some embodiments, the plurality of ligands are present in or on the cell or tissue. In some embodiments, the plurality of ligands are immobilized on a solid support.

いくつかの態様において、リガンドはポリペプチドである。いくつかの態様において、ポリペプチドをファージの表面上で発現させる。いくつかの態様において、単量体ドメインまたは多量体のライブラリーをファージの表面上で発現させる。   In some embodiments, the ligand is a polypeptide. In some embodiments, the polypeptide is expressed on the surface of the phage. In some embodiments, a library of monomer domains or multimers is expressed on the surface of the phage.

いくつかの態様において、多量体のライブラリーをファージの表面で発現させてライブラリー発現ファージを形成させ、リガンドをファージの表面で発現させてリガンド発現ファージを形成させ、かつこの方法では、ライブラリー発現ファージをリガンド発現ファージに接触させてリガンド発現ファージ/ライブラリー発現ファージ対を形成させる段階;ライブラリー発現ファージに結合しないリガンド発現ファージを除去する段階またはリガンド発現ファージに結合しないライブラリー発現ファージを除去する段階;およびリガンド発現ファージ/ライブラリー発現ファージ対を選択する段階を含む。いくつかの態様において、この方法はさらに、ポリヌクレオチドをファージ対から単離する段階ならびにポリヌクレオチドを増幅させて、リガンド発現ファージおよびライブラリー発現ファージ由来のポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドハイブリッドを産生する段階を含む。   In some embodiments, a multimeric library is expressed on the surface of a phage to form a library expressing phage, a ligand is expressed on the surface of the phage to form a ligand expressing phage, and the method comprises: Contacting an expression phage with a ligand-expressing phage to form a ligand-expressing phage / library-expressing phage pair; removing a ligand-expressing phage that does not bind to the library-expressing phage; or a library-expressing phage that does not bind to the ligand-expressing phage. Removing; and selecting a ligand-expressing phage / library-expressing phage pair. In some embodiments, the method further comprises isolating the polynucleotide from the phage pair and amplifying the polynucleotide to produce a polynucleotide hybrid comprising the polynucleotide from the ligand expressing phage and the library expressing phage. including.

いくつかの態様において、この方法は、ポリヌクレオチドハイブリッドを複数のファージ対から単離し、それによってポリヌクレオチドハイブリッドの混合物を形成させる段階を含む。いくつかの態様において、この方法は、ポリヌクレオチドハリブリダイゼーションを可能にする条件の下でcDNAライブラリーにハイブリッドポリヌクレオチドの混合物を接触させ、それによってcDNAライブラリー中のcDNAにハイブリッドポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる段階;およびハイブリダイズしたハイブリッドポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定し、それによってcDNAによりコードされるポリペプチドに特異的に結合する単量体ドメインを同定する段階を含む。いくつかの態様において、単量体ドメインのライブラリーをファージの表面で発現させてライブラリー発現ファージを形成させ、リガンドをファージの表面で発現させてリガンド発現ファージを形成させ、選択された複合体は、リガンド発現ファージに結合したライブラリー発現ファージを含み、かつこの方法では、選択された単量体ドメインまたは多量体を第1および第2部分に分ける段階、第1部分の単量体ドメインまたは多量体を固体表面に連結させる段階およびファージディスプレイ・リガンドライブラリーを第1部分の単量体ドメインまたは多量体に接触させて、第1部分の単量体ドメインまたは多量体に結合する標的リガンドファージを同定する段階;第2部分の単量体ドメインまたは多量体をディスプレイするファージを細菌に感染させて、ファージを発現させる段階;ならびに発現したファージに標的リガンドファージを接触させて、標的リガンドファージおよび単量体ドメインまたは多量体をディスプレイするファージからなるファージ対を形成させる段階を含む。   In some embodiments, the method includes isolating the polynucleotide hybrid from a plurality of phage pairs, thereby forming a mixture of polynucleotide hybrids. In some embodiments, the method comprises contacting a mixture of hybrid polynucleotides with a cDNA library under conditions that permit polynucleotide hybridization, thereby hybridizing the hybrid polynucleotide to cDNA in the cDNA library. And determining the nucleotide sequence of the hybridized hybrid polynucleotide, thereby identifying a monomer domain that specifically binds to the polypeptide encoded by the cDNA. In some embodiments, a library of monomer domains is expressed on the surface of a phage to form a library expressing phage, a ligand is expressed on the surface of the phage to form a ligand expressing phage, and the selected complex Comprises a library-expressing phage bound to a ligand-expressing phage, and in this method, dividing the selected monomer domain or multimer into first and second parts, the monomer domain of the first part or Ligating the multimer to a solid surface and contacting the phage display ligand library with the monomer domain or multimer of the first part to bind to the monomer domain or multimer of the first part Identifying bacteria; infecting bacteria with phage displaying a second part monomer domain or multimer Te, step expressing phage; comprising the step of forming a well by the expression phage contacting the target ligand phage, phage pairs of phage displaying a target ligand phage and monomer domains or multimers.

いくつかの態様において、この方法はさらに、ファージ対の各ファージからポリヌクレオチドを単離し、それによってファージ対中のリガンドに結合する多量体または単量体ドメインを同定する段階を含む。いくつかの態様において、この方法はさらに、ポリヌクレオチドを増幅させて、標的リガンドファージおよびライブラリーファージ由来のポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドハイブリッドを産生する段階を含む。   In some embodiments, the method further comprises isolating a polynucleotide from each phage of the phage pair, thereby identifying a multimeric or monomeric domain that binds a ligand in the phage pair. In some embodiments, the method further comprises amplifying the polynucleotide to produce a polynucleotide hybrid comprising the polynucleotide from the target ligand phage and the library phage.

いくつかの態様において、この方法は、複数のファージ対からポリヌクレオチドハイブリッドを単離して増幅し、それによってポリヌクレオチドハイブリッドの混合物を形成させる段階を含む。いくつかの態様において、この方法は、ハリブリダイゼーションを可能にする条件の下でcDNAライブラリーにハイブリッドポリヌクレオチドの混合物を接触させ、それによってcDNAライブラリー中のcDNAにハイブリッドポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる段階;および会合したハイブリッドポリヌクレオチドのヌクレオチド配列を決定し、それによってcDNA会合cDNAによりコードされるリガンドに特異的に結合する単量体ドメインを同定する段階を含む。   In some embodiments, the method includes isolating and amplifying a polynucleotide hybrid from a plurality of phage pairs, thereby forming a mixture of polynucleotide hybrids. In some embodiments, the method comprises contacting a mixture of hybrid polynucleotides with a cDNA library under conditions that allow for hybridization, thereby hybridizing the hybrid polynucleotide to the cDNA in the cDNA library. And determining the nucleotide sequence of the associated hybrid polynucleotide, thereby identifying a monomer domain that specifically binds to a ligand encoded by the cDNA-associated cDNA.

本発明は同様に、
配列中のアミノ酸の少なくとも1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%もしくはそれ以上がシステインである;および
アミノ酸配列が少なくとも10、20、30、45、50、55、60、70、80、90、100もしくはそれ以上のアミノ酸長である;および/または
アミノ酸配列が150、140、130、120、110、100、90、80、70、60、50、もしくは40アミノ酸長に満たない;および/または
アミノ酸の少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%もしくはそれ以上が非天然アミノ酸である、
アミノ酸配列を含む非天然ポリペプチドを提供する。例えば、いくつかの態様において、アミノ酸配列は少なくとも10%のシステインを含む、およびアミノ酸配列は少なくとも50アミノ酸長である、またはアミノ酸の少なくとも25%が非天然である。いくつかの態様において、アミノ酸配列は非天然のAドメインである。
The present invention is similarly
At least 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15% of the amino acids in the sequence , 16%, 17%, 18%, 19%, 20% or more is cysteine; and the amino acid sequence is at least 10, 20, 30, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100 or And / or the amino acid sequence is less than 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 70, 60, 50, or 40 amino acids in length; and / or at least of amino acids 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% or more are unnatural amino acids,
Non-naturally occurring polypeptides comprising amino acid sequences are provided. For example, in some embodiments, the amino acid sequence comprises at least 10% cysteine, and the amino acid sequence is at least 50 amino acids long, or at least 25% of the amino acids are unnatural. In some embodiments, the amino acid sequence is a non-natural A domain.

いくつかの態様において、本発明のポリペプチドは、少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%またはそれ以上の非天然アミノ酸を有する1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上の単量体を含む。いくつかの態様において、1つまたは複数の単量体ドメインは、天然のヒトタンパク質ではその位置に現れない少なくとも10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%またはそれ以上のアミノ酸を含む。いくつかの態様において、単量体ドメインは天然のヒトタンパク質配列に由来する。いくつかの態様において、本発明のポリペプチドは同様に、少なくとも、例えば、1、2、3、4、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、400、500またはそれ以上の時間の血清中半減期を有する。   In some embodiments, the polypeptides of the invention have at least 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% or more unnatural amino acids 1 Contains one, two, three, four, or more monomers. In some embodiments, the one or more monomer domains are at least 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45 that do not appear in that position in the native human protein. Contains 50%, 50% or more amino acids. In some embodiments, the monomer domain is derived from a native human protein sequence. In some embodiments, the polypeptides of the invention are also at least, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150 Have a serum half-life of 200, 250, 400, 500 or more hours.

定義
特に明記しない限り、以下の定義が当技術分野における定義に代わって用いられる。
Definitions Unless otherwise stated, the following definitions are used in place of definitions in the art.

「単量体ドメイン」または「単量体」という用語は、タンパク質またはポリペプチド中に見出される個別の領域をいうよう本明細書において交換可能に用いられる。単量体ドメインは、隣接する天然のアミノ酸配列の非存在下で、溶液中で未変性の三次元構造を形成する。本発明の単量体ドメインは、標的分子に特異的に結合するよう選択することができる。本明細書において用いられる、「単量体ドメイン」という用語は、抗体の相補性決定領域(CDR)を包含しない。   The terms “monomer domain” or “monomer” are used interchangeably herein to refer to individual regions found in a protein or polypeptide. Monomeric domains form a native three-dimensional structure in solution in the absence of adjacent natural amino acid sequences. The monomer domains of the present invention can be selected to specifically bind to the target molecule. As used herein, the term “monomer domain” does not encompass the complementarity determining region (CDR) of an antibody.

「単量体ドメイン変異体」という用語とは、単量体ドメイン配列の人為的操作から得られたドメインをいう。人為的に操作した変化の例としては、例えば、ランダム突然変異、部位特異的変異誘発、組換え、指向進化、オリゴによる強制的交差事象、直接的遺伝子合成による突然変異の取込みなどが挙げられる。「単量体ドメイン変異体」という用語は、突然変異した抗体の相補性決定領域(CDR)を包含しない。   The term “monomer domain variant” refers to a domain obtained from the artificial manipulation of monomer domain sequences. Examples of artificially manipulated changes include, for example, random mutations, site-directed mutagenesis, recombination, directed evolution, forced crossover events with oligos, and uptake of mutations by direct gene synthesis. The term “monomer domain variant” does not encompass the complementarity determining region (CDR) of the mutated antibody.

「ループ」という用語は、単量体ドメインタンパク質の骨格構造のアッセンブリによって環境に通常曝される単量体ドメインのその部分をいい、これは標的結合に関与する。本発明は、ジスルフィド結合、二次タンパク質構造間の架橋、および分子動態(すなわち、柔軟性)の可能性などの、特異的な特徴によって同定された3タイプのループを提供する。この3タイプのループ配列は、システインによって規定されたループ配列、構造によって規定されたループ配列、およびB因子によって規定されたループ配列である。   The term “loop” refers to that portion of the monomer domain that is normally exposed to the environment by assembly of the backbone structure of the monomer domain protein, which is involved in target binding. The present invention provides three types of loops identified by specific features such as disulfide bonds, cross-links between secondary protein structures, and the possibility of molecular dynamics (ie flexibility). The three types of loop sequences are a loop sequence defined by cysteine, a loop sequence defined by structure, and a loop sequence defined by factor B.

本明細書において用いられる「システインによって規定されたループ配列」という用語は、天然の単量体ドメインをコードする配列の部分配列であって、同一ファミリーのうちの少なくともその他1つの天然の単量体ドメインに関して保存されているシステイン残基が両端に結合しているその配列をいう。システインによって規定されたループ配列は、天然の単量体ドメインの多重配列アライメント、続いて保存システイン残基を同定するための配列解析によって同定される。保存システイン残基の各連続する対間の配列が、システインによって規定されたループ配列である。システインによって規定されたループ配列は、各末端に隣接するシステイン残基を含まない。システインによって規定されたループ配列を有する単量体ドメインは、トロンボスポンジンドメイン、サイログロブリンドメイン、トレフォイル/PDドメインなどを含む。すなわち、例えば、トロンボスポンジンドメインは共通配列CX3CX10CX16CX11CX4Cによって表され、式中X3、X10、X16、X11、およびX4は、システインによって規定されたループ配列をそれぞれ表し;トレフォイル/PDドメインは共通配列CX10CX9CX4CCX10Cによって表され、式中X10、X9、X4、およびX10は、システインによって規定されたループ配列をそれぞれ表し;ならびにサイログロブリンドメインは共通配列CX26CX10CX6CX1CX18Cによって表され、式中X26、X10、X6、X1、およびX18は、システインによって規定されたループ配列をそれぞれ表す。 As used herein, the term “a loop sequence defined by cysteine” is a partial sequence of a sequence encoding a natural monomer domain and comprising at least one other natural monomer of the same family. A sequence whose cysteine residues conserved with respect to a domain are bound at both ends. The loop sequence defined by cysteine is identified by multiple sequence alignment of natural monomer domains followed by sequence analysis to identify conserved cysteine residues. The sequence between each successive pair of conserved cysteine residues is a loop sequence defined by cysteine. The loop sequence defined by cysteine does not include a cysteine residue adjacent to each end. Monomer domains having a loop sequence defined by cysteine include a thrombospondin domain, a thyroglobulin domain, a trefoil / PD domain, and the like. Thus, for example, the thrombospondin domain is represented by the consensus sequence CX 3 CX 10 CX 16 CX 11 CX 4 C, where X 3 , X 10 , X 16 , X 11 , and X 4 are defined by cysteine Each represents a loop sequence; the trefoil / PD domain is represented by the consensus sequence CX 10 CX 9 CX 4 CCX 10 C, where X 10 , X 9 , X 4 , and X 10 are loop sequences defined by cysteine Each represented; and the thyroglobulin domain is represented by the consensus sequence CX 26 CX 10 CX 6 CX 1 CX 18 C, where X 26 , X 10 , X 6 , X 1 , and X 18 are loop sequences defined by cysteine Respectively.

「多量体」という用語は、少なくとも2つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメイン(例えば、少なくとも2つの単量体ドメイン、少なくとも2つの免疫ドメイン、または少なくとも1つの単量体ドメインおよび少なくとも1つの免疫ドメイン)を含むポリペプチドを指すよう本明細書において用いられる。多量体中の分離した単量体ドメインおよび/または免疫ドメインはリンカーによって一緒に結合されうる。多量体は、コンビナトリアルモザイクタンパク質またはリコンビナントモザイクタンパク質としても知られている。   The term `` multimer '' refers to at least two monomer domains and / or immune domains (e.g., at least two monomer domains, at least two immune domains, or at least one monomer domain and at least one immunity). Is used herein to refer to a polypeptide comprising a domain. Separate monomer domains and / or immune domains in a multimer can be joined together by a linker. Multimers are also known as combinatorial mosaic proteins or recombinant mosaic proteins.

「ファミリー」および「ファミリークラス」という用語は、そのアミノ酸配列の類似性に基づいて一緒に分類されるタンパク質を指すよう交換可能に用いられる。これらの類似配列は、それらがタンパク質の機能および/またはタンパク質の三次元構造の維持にとって重要であることから、一般に保存されている。そのようなファミリーの例としては、LDL受容体Aドメインファミリー、EGF様ファミリーなどが挙げられる。   The terms “family” and “family class” are used interchangeably to refer to proteins that are grouped together based on their amino acid sequence similarity. These similar sequences are generally conserved because they are important for the function of the protein and / or the maintenance of the three-dimensional structure of the protein. Examples of such families include the LDL receptor A domain family and the EGF-like family.

「リガンド」という用語は、本明細書において「標的分子」とも呼ばれ、単純な分子から複雑な標的までの範囲にわたる広範な種々の物質および分子を含む。標的分子は、タンパク質、核酸、脂質、炭水化物またはポリペプチドドメインによる認識が可能なその他任意の分子でありうる。例えば、標的分子は、化学的化合物(すなわち、例えば、有機分子、無機分子、またはポリヌクレオチドおよびタンパク質を除く、有機原子と無機原子の両方を有する分子などの非生物学的化合物)、化学的化合物の混合物、空間的に局在化した化合物のアレイ、生物学的高分子、バクテリオファージペプチドディスプレイライブラリー、ポリソームペプチドディスプレイライブラリー、細菌、植物、真菌、または動物(例えば、哺乳動物)の細胞または組織などの生物学的材料から作製された抽出物、タンパク質、毒素、ペプチドホルモン、細胞、ウイルスなどを含みうる。他の標的分子には、例えば、細胞全体、組織全体、関連したタンパク質または関連していないタンパク質の混合物、ウイルス株または細菌株の混合物などが含まれる。標的分子は同様に、本明細書において記述されるスクリーニングアッセイにおける含有物によりまたは特異的なタンパク質相互作用を増強もしくは阻害すること(すなわち、2つの所定のポリペプチド間の結合相互作用を選択的に阻害する因子)により定義されうる。   The term “ligand”, also referred to herein as “target molecule”, encompasses a wide variety of substances and molecules ranging from simple molecules to complex targets. The target molecule can be a protein, nucleic acid, lipid, carbohydrate, or any other molecule that can be recognized by a polypeptide domain. For example, the target molecule is a chemical compound (i.e., an organic molecule, an inorganic molecule, or a non-biological compound such as a molecule having both organic and inorganic atoms, excluding polynucleotides and proteins), chemical compound Mixtures of, spatially localized compounds, biological macromolecules, bacteriophage peptide display libraries, polysome peptide display libraries, bacteria, plants, fungi, or animal (e.g., mammalian) cells or It may include extracts, proteins, toxins, peptide hormones, cells, viruses, etc. made from biological material such as tissue. Other target molecules include, for example, whole cells, whole tissues, a mixture of related or unrelated proteins, a mixture of virus strains or bacterial strains, and the like. Target molecules can also enhance or inhibit specific protein interactions (i.e., selectively bind binding interactions between two given polypeptides) by inclusion in the screening assays described herein. Inhibiting factors).

本明細書において用いられる「免疫ドメイン」という用語は、少なくとも1つの、抗体の相補性決定領域(CDR)を含むタンパク質結合ドメインをいう。免疫ドメインは、天然の(すなわち、自然状態から単離された)免疫学的ドメインでありうるか、または人為的な操作(例えば、ランダム突然変異、部位特異的変異誘発、組換えなどのような変異誘発方法を介して、ならびに例えば、再帰的なエラーの生じやすいPCR、再帰的な組換えなどのような指向進化の方法によって)改変された、非天然の免疫学的ドメインでありうる。本発明の実施に際して用いるのに適した異なるタイプの免疫ドメインには、ミニボディー、単一ドメイン抗体、単鎖可変断片(ScFv)、およびFab断片が含まれる。   As used herein, the term “immune domain” refers to a protein binding domain comprising at least one complementarity determining region (CDR) of an antibody. The immune domain can be a natural (i.e., isolated from the natural state) immunological domain, or an artificial manipulation (e.g., random mutation, site-directed mutagenesis, recombination, etc.) It may be a non-natural immunological domain that has been modified through induction methods as well as by directed evolution methods such as recursive error-prone PCR, recursive recombination, and the like. Different types of immune domains suitable for use in the practice of the present invention include minibodies, single domain antibodies, single chain variable fragments (ScFv), and Fab fragments.

「ミニボディー」という用語は本明細書において、天然のまたは非天然の(例えば、変異誘発を受けた)、重鎖可変ドメインまたは軽鎖可変ドメイン、またはそれらの組み合わせの、2つのみの相補性決定領域(CDR)をコードするポリペプチドをいう。ミニボディーの例は、Pessi et al., A designed metal-binding protein with a novel fold, (1993) Nature 362:367-369に記述されている。 The term “minibody” is used herein to refer to only two complementarity of a natural or non-natural (eg, mutagenized) heavy chain variable domain or light chain variable domain, or combinations thereof. A polypeptide that encodes a determining region (CDR). Examples of minibodies are described in Pessi et al., A designed metal-binding protein with a novel fold, (1993) Nature 362: 367-369.

本明細書において用いられる「単ドメイン抗体」という用語は、抗体の重鎖可変ドメイン(「VH」)、すなわち、軽鎖可変ドメインを有しない重鎖可変ドメインをいう。本発明の実施に際して利用される例示的な単ドメイン抗体としては、例えば、Hamers-Casterman, C. et al., Naturally occurring antibodies devoid of light chains (1993) Nature 363:446-448、およびDumoulin et al., Single-domain antibody fragments with high conformational stability (2002) Protein Science 11:500-515に記述されているような、カメリド(Camelid)重鎖可変ドメイン(約118〜136アミノ酸残基)が挙げられる。 As used herein, the term “single domain antibody” refers to the heavy chain variable domain (“V H ”) of an antibody, ie, the heavy chain variable domain without the light chain variable domain. Exemplary single domain antibodies utilized in the practice of the present invention include, for example, Hamers-Casterman, C. et al., Naturally occurring antibodies devoid of light chains (1993) Nature 363: 446-448, and Dumoulin et al. ., Single-domain antibody fragments with high conformational stability (2002) Protein Science 11: 500-515, Camelid heavy chain variable domain (about 118-136 amino acid residues).

「単鎖可変断片」または「ScFv」という用語は、少なくとも12アミノ酸残基を有するペプチドリンカーによって連結された抗体の重鎖および軽鎖の可変ドメインをいうよう本明細書において交換可能に用いられる。本発明の実施に際して用いるのに企図される単鎖可変断片には、Bird, et al., (1988) Science 242(4877):423-426およびHuston et al., (1988) PNAS USA 85(16):5879-83に記述されているものが含まれる。 The terms “single chain variable fragment” or “ScFv” are used interchangeably herein to refer to the heavy and light chain variable domains of an antibody linked by a peptide linker having at least 12 amino acid residues. Single chain variable fragments contemplated for use in the practice of the present invention include Bird, et al., (1988) Science 242 (4877): 423-426 and Huston et al., (1988) PNAS USA 85 (16 ): Includes those described in 5879-83.

本明細書において用いられる「Fab断片」という用語は、2本のタンパク質鎖を有する免疫ドメインをいい、その1本は2つの軽鎖ドメイン(VL可変ドメインおよびCL定常ドメイン)からなる軽鎖ならびに2つの重鎖ドメイン(すなわち、VH可変ドメインおよびCH定常ドメイン)からなる重鎖である。本発明の実施に際して利用されるFab断片には、各重鎖および軽鎖成分のC末端に鎖間のジスルフィド結合を有するもの、ならびにそのようなC末端ジスルフィド結合を有しないものが含まれる。各断片は約47kDである。Fab断片は、Pluckthun and Skerra, (1989) Methods Enzymol 178:497-515により記述されている。 As used herein, the term “Fab fragment” refers to an immune domain having two protein chains, one of which is a light chain composed of two light chain domains (V L variable domain and C L constant domain). And a heavy chain consisting of two heavy chain domains (ie, a V H variable domain and a C H constant domain). Fab fragments utilized in the practice of the present invention include those having an interchain disulfide bond at the C-terminus of each heavy and light chain component, and those not having such a C-terminal disulfide bond. Each fragment is approximately 47 kD. Fab fragments are described by Pluckthun and Skerra, (1989) Methods Enzymol 178: 497-515.

「リンカー」という用語は、2つまたはそれ以上の個別の分離した単量体ドメインを連結または接続する部分または部分の群を指すよう本明細書において用いられる。リンカーは、多量体に一緒に連結された場合、個別の分離した単量体ドメインを分離したままにすることができる。リンカー部分は、典型的には、実質的に線状部分である。適切なリンカーには、ポリペプチド、ポリ核酸、ペプチド核酸などが含まれる。適切なリンカーは同様に、炭素骨格中に組み込まれた1つまたはそれ以上の酸素原子を有する、置換されてもよいアルキレン部分を含む。典型的には、リンカーの分子量は約2000ダルトン未満である。より典型的には、リンカーの分子量は約1500ダルトン未満であり、通常、約1000ダルトン未満である。リンカーは、例えば、多量体中の個別の分離した単量体ドメインの各々が分離した結合部位を介して同じ標的分子に結合する場合、個別の分離した単量体ドメインを協働可能とするのに十分に小さくすることができる。例示的なリンカーとしては、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはアミノ酸のポリペプチドあるいはその他の非天然の部分が挙げられる。リンカーは、天然の配列、その変異体、または合成配列の一部分とすることができる。リンカーは、例えば、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、または両方の組合せを含むことができる。   The term “linker” is used herein to refer to a moiety or group of moieties that link or connect two or more individual separated monomer domains. A linker can leave separate discrete monomer domains separated when linked together in a multimer. The linker moiety is typically a substantially linear moiety. Suitable linkers include polypeptides, polynucleic acids, peptide nucleic acids and the like. Suitable linkers also include optionally substituted alkylene moieties having one or more oxygen atoms incorporated into the carbon skeleton. Typically, the molecular weight of the linker is less than about 2000 daltons. More typically, the molecular weight of the linker is less than about 1500 daltons and usually less than about 1000 daltons. A linker allows, for example, individual discrete monomer domains to cooperate when each individual discrete monomer domain in the multimer binds to the same target molecule via a separate binding site. Can be made sufficiently small. Exemplary linkers include a polynucleotide encoding a polypeptide, or an amino acid polypeptide or other non-naturally occurring portion. The linker can be a natural sequence, a variant thereof, or part of a synthetic sequence. The linker can include, for example, natural amino acids, unnatural amino acids, or a combination of both.

「分離した」という用語は、例えば、他の単量体ドメインを含め、他の部分と複合体化した場合でさえ、独立しかつ独立した状態で残っている部分の特性を指すよう本明細書において用いられる。単量体ドメインは、タンパク質中で分離したドメインである。なぜなら、単量体ドメインは、認識されかつタンパク質から分離されうる独立した特性を有するからである。例えば、LDLR中のAドメインのリガンド結合能力は、独立した特性である。他の分離の例としては、リンカーによって多量体中に複合体化または一緒に結合された場合でさえ、分離した独立したドメインを残している、多量体中の分離した単量体ドメインが挙げられる。分離した特性の別の例はリガンドに対する、多量体中の分離した結合部位である。   The term “isolated” is used herein to refer to the properties of a moiety that remains independent and independent, even when complexed with other moieties, including, for example, other monomer domains. Used in A monomer domain is a domain separated in a protein. This is because monomer domains have independent properties that can be recognized and separated from proteins. For example, the ligand binding ability of the A domain in LDLR is an independent property. Examples of other separations include discrete monomer domains in a multimer that remain separate and independent domains even when complexed or joined together in the multimer by a linker. . Another example of a separated property is a separated binding site in the multimer for the ligand.

本明細書において用いられる「指向進化」とは、ポリヌクレオチド変異体が再帰性の過程において作製される、発現される、および活性(例えば、結合活性を有するポリペプチド)についてスクリーニングされる過程をいう。スクリーニングにおいて1つまたは複数の候補が選択され、次いで、選択された候補をコードするポリヌクレオチドを利用し、この過程を繰り返して、新たな変異体を作製する。指向進化は少なくとも2ラウンドの変異作製を含み、3、4、5、10、20またはそれ以上のラウンドの変異作製および選択を含むことができる。変異は、例えば、エラーの生じやすいPCR、遺伝子組換え、化学的変異誘発などによるものを含め、当業者に公知の任意の方法によって作製することができる。   As used herein, “directed evolution” refers to the process by which a polynucleotide variant is created, expressed, and screened for activity (eg, a polypeptide having binding activity) in a recursive process. . One or more candidates are selected in the screen, and then the process is repeated using a polynucleotide encoding the selected candidates to create new variants. Directed evolution involves at least 2 rounds of mutagenesis and can include 3, 4, 5, 10, 20 or more rounds of mutagenesis and selection. Mutations can be made by any method known to those skilled in the art including, for example, error-prone PCR, genetic recombination, chemical mutagenesis, and the like.

「シャッフリング」という用語は、同一でない配列間の組換えを指すよう本明細書において用いられる。いくつかの態様において、シャッフリングは、相同組換えを介したまたは非相同組換えを介した、例えば、cre/lox系および/またはflp/frt系を介した交差を含むことができる。シャッフリングは、インビトロおよびインビボシャッフリング形式、インシリコシャッフリング形式、二本鎖または一本鎖鋳型のいずれかを用いるシャッフリング形式、プライマーに基づくシャッフリング形式、核酸断片化に基づくシャッフリング形式、ならびにオリゴヌクレオチド媒介シャッフリング形式を含め、これらの全てが同一でない配列間の組換え事象に基づいており、本明細書において以下でより詳細に記述されるまたは引用される種々の異なった形式に加えて、その他の同様な組換えに基づく形式を利用することで行うことができる。本明細書において用いられる、「ランダム」という用語は、2つまたはそれ以上のアミノ酸から構成され、かつ確率的なまたはランダムな過程によって構築されたポリヌクレオチド配列またはアミノ酸配列をいう。ランダムなポリヌクレオチド配列またはアミノ酸配列は、枠組みまたは骨格モチーフを含むことができ、これらは不変異体配列を含むことができる。   The term “shuffling” is used herein to refer to recombination between non-identical sequences. In some embodiments, shuffling can include crossing via homologous recombination or via non-homologous recombination, eg, via the cre / lox system and / or the flp / frt system. Shuffling includes in vitro and in vivo shuffling formats, in silico shuffling formats, shuffling formats using either double-stranded or single-stranded templates, primer-based shuffling formats, nucleic acid fragmentation-based shuffling formats, and oligonucleotide-mediated shuffling formats. All of these are based on recombination events between non-identical sequences, including other similar recombination in addition to the various different formats described or referred to in more detail herein below. This can be done by using a format based on. As used herein, the term “random” refers to a polynucleotide or amino acid sequence composed of two or more amino acids and constructed by a stochastic or random process. The random polynucleotide or amino acid sequence can include a framework or backbone motif, which can include an invariant sequence.

本明細書において用いられる「擬似ランダム」という用語は、可変性が限定されているため、ある位置での残基可変性の程度が限定されるものの、任意の擬似ランダム位置は少なくともある程度の残基可変性が可能とされる一連の配列、ポリヌクレオチド、またはポリペプチドをいう。   As used herein, the term “pseudorandom” is limited in variability, so that the degree of residue variability at a position is limited, but any pseudorandom position is at least some residue. Refers to a series of sequences, polynucleotides or polypeptides that are allowed to vary.

「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」という用語は、2つまたはそれ以上のアミノ酸のアミノ酸配列をいうよう本明細書において交換可能に用いられる。   The terms “polypeptide”, “peptide” and “protein” are used interchangeably herein to refer to an amino acid sequence of two or more amino acids.

「同類アミノ酸置換」とは、類似の側鎖を有する残基の交換可能性をいう。例えば、脂肪族側鎖を有するアミノ酸の群はグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、およびイソロイシンであり;脂肪族水酸基側鎖を有するアミノ酸の群はセリンおよびスレオニンであり;アミド含有側鎖を有するアミノ酸の群はアスパラギンおよびグルタミンであり;芳香族側鎖を有するアミノ酸の群はフェニルアラニン、チロシン、およびトリプトファンであり;塩基性側鎖を有するアミノ酸の群はリジン、アルギニン、およびヒスチジンであり;ならびに硫黄含有側鎖を有するアミノ酸の群はシステインおよびメチオニンである。好ましい同類アミノ酸置換群はバリン-ロイシン-イソロイシン、フェニルアラニン-チロシン、リジン-アルギニン、アラニン-バリン、およびアスパラギン-グルタミンである。   “Conservative amino acid substitution” refers to the interchangeability of residues having similar side chains. For example, the group of amino acids having an aliphatic side chain is glycine, alanine, valine, leucine, and isoleucine; the group of amino acids having an aliphatic hydroxyl side chain is serine and threonine; The group is asparagine and glutamine; the group of amino acids having aromatic side chains is phenylalanine, tyrosine, and tryptophan; the group of amino acids having basic side chains is lysine, arginine, and histidine; and the sulfur-containing side A group of amino acids with chains are cysteine and methionine. Preferred conservative amino acid substitution groups are valine-leucine-isoleucine, phenylalanine-tyrosine, lysine-arginine, alanine-valine, and asparagine-glutamine.

「核酸配列」という語句は、5'から3'末端方向に読まれるデオキシリボヌクレオチド塩基またはリボヌクレオチド塩基の一本鎖または二本鎖重合体をいう。これは染色体DNA、自己複製プラスミドおよび一次的な構造的役割を果たすDNAまたはRNAを含む。   The phrase “nucleic acid sequence” refers to a single-stranded or double-stranded polymer of deoxyribonucleotide bases or ribonucleotide bases read in the 5 ′ to 3 ′ end direction. This includes chromosomal DNA, self-replicating plasmids and DNA or RNA that plays a primary structural role.

「コードする」という用語は、1つまたは複数のアミノ酸をコードするポリヌクレオチド配列をいう。この用語は開始または終止コドンを必要としない。アミノ酸配列は、ポリヌクレオチド配列によって供与される6つの異なる読み枠のいずれか1つでコードされうる。   The term “encode” refers to a polynucleotide sequence that encodes one or more amino acids. The term does not require a start or stop codon. The amino acid sequence can be encoded in any one of six different reading frames donated by the polynucleotide sequence.

「プロモーター」という用語は、RNAポリメラーゼおよび転写を開始するその他のタンパク質の認識および結合に関与する、転写の開始点から上流におよび/または下流に位置する領域または配列をいう。   The term “promoter” refers to a region or sequence located upstream and / or downstream from the start of transcription that is involved in the recognition and binding of RNA polymerase and other proteins that initiate transcription.

「ベクター」とは、これが宿主染色体とは独立している場合、宿主生物中で複製が可能なポリヌクレオチドをいう。ベクターの例には、プラスミドが含まれる。ベクターは、典型的には、複製起点を有する。ベクターは、例えば、転写および翻訳ターミネーター、転写および翻訳開始配列、ならびに特定の核酸発現の調節に有用なプロモーターを含むことができる。   A “vector” refers to a polynucleotide that is capable of replicating in a host organism when it is independent of the host chromosome. Examples of vectors include plasmids. Vectors typically have an origin of replication. Vectors can include, for example, transcription and translation terminators, transcription and translation initiation sequences, and promoters useful for the regulation of specific nucleic acid expression.

「組換え」という用語は、例えば、細胞、もしくは核酸、タンパク質、またはベクターに関連して使用される場合、細胞、核酸、タンパク質、またはベクターが異種の核酸もしくはタンパク質の導入または天然の核酸もしくはタンパク質の変化によって改変されていることを示すか、または細胞がそのように改変された細胞に由来することを示す。従って、例えば、組換え細胞は、天然の(組換えでない)細胞の形態において見出されない遺伝子を発現するか、またはさもなければ異常に発現しているか、発現が減少しているか、または全く発現していない、天然の遺伝子を発現する。   The term “recombinant” when used in connection with, for example, a cell, or a nucleic acid, protein, or vector, introduces a heterologous nucleic acid or protein, or a naturally occurring nucleic acid or protein, where the cell, nucleic acid, protein, or vector is Indicates that the cell has been modified, or that the cell is derived from a cell so modified. Thus, for example, a recombinant cell expresses a gene that is not found in a natural (non-recombinant) cell form, or is otherwise abnormally expressed, decreased in expression, or not expressed at all Not expressing the natural gene.

ポリペプチドに「特異的に(または選択的に)結合する」という語句は、単量体または多量体に対していう場合、タンパク質およびその他の生物製剤の不均質集団中にポリペプチドが存在することの決定要因でありうる結合反応をいう。従って、抗体結合アッセイで用いられる標準的な条件またはアッセイの下で、特定の単量体または多量体は、バックグラウンドを超えて(例えば、バックグラウンドを2倍、5倍、10倍またはそれ以上超えて)特定の標的分子に結合し、かつサンプル中に存在するその他の分子に有意な量で結合しない。   The phrase “specifically (or selectively) binds” to a polypeptide, when referring to monomers or multimers, refers to the presence of the polypeptide in a heterogeneous population of proteins and other biologics. A binding reaction that can be a determinant. Thus, under standard conditions or assays used in antibody binding assays, a particular monomer or multimer may exceed background (e.g., 2x, 5x, 10x or more background). Binds to a specific target molecule and does not bind in a significant amount to other molecules present in the sample.

2つまたはその以上の核酸またはポリペプチド配列という文脈において、「同一な」または「同一性」の割合という用語は、同一である2つまたはそれ以上の配列または部分配列をいう。「実質的に同一な」とは、比較ウィンドウ、または以下の配列比較アルゴリズムの1つを利用してもしくは手動的アライメントおよび目視検査によって判定されるような指定領域に対して最大の一致を求めて比較され整列される場合に、特定の割合の同一なアミノ酸残基またはヌクレオチド(すなわち、特定の領域にわたって、または特定されていない場合、配列全体にわたって60%の同一性、任意で65%、70%、75%、80%、85%、90%、または95%の同一性)を有する2つまたはそれ以上の核酸またはポリペプチド配列をいう。任意で、同一性または実質的な同一性は、長さが少なくとも約50ヌクレオチドである領域にわたって、またはより好ましくは、長さが100〜500または1000もしくはそれ以上のヌクレオチドまたはアミノ酸である領域にわたって存在する。   In the context of two or more nucleic acid or polypeptide sequences, the term “identical” or “percent identity” refers to two or more sequences or subsequences that are identical. “Substantially identical” refers to the largest match for a specified region using a comparison window or one of the following sequence comparison algorithms or as determined by manual alignment and visual inspection. When compared and aligned, a certain percentage of identical amino acid residues or nucleotides (i.e., 60% identity, optionally 65%, 70% over a particular region or, if not specified, over the entire sequence) , 75%, 80%, 85%, 90%, or 95% identity). Optionally, identity or substantial identity exists over a region that is at least about 50 nucleotides in length, or more preferably over a region that is 100-500 or 1000 or more nucleotides or amino acids in length. To do.

ポリヌクレオチドまたはアミノ酸配列は、2つの配列が天然配列中に見出されるのと同じように連結されていなければ、第2の配列に対して「異種」である。例えば、異種コード配列に機能的に連結されたプロモーターとは、任意の天然の対立遺伝子変異体とは異なるコード配列をいう。「異種リンカー」という用語は、多量体に関連して用いられる場合、自然状態では互いに同じ関連性で見出されないリンカーと単量体とを多量体が含む(例えば、それらが融合タンパク質を形成する)ことを示す。   A polynucleotide or amino acid sequence is “heterologous” to a second sequence if the two sequences are not linked in the same way as found in the native sequence. For example, a promoter operably linked to a heterologous coding sequence refers to a coding sequence that is different from any naturally occurring allelic variant. The term “heterologous linker” when used in connection with a multimer includes a linker and a monomer that are not found in the same relationship to each other in nature (e.g., they form a fusion protein). )

タンパク質配列中の「非天然アミノ酸」とは、比較ウィンドウが問合せ単量体ドメインの長さでありかつ本明細書において記述されるBLAST 2.0を用いてGenbankの非冗長性(「nr」)データベースと比較された場合に最低最小の合計確率を有する、天然ポリペプチドとのアライメントにおいて対応位置に現れるアミノ酸以外の任意のアミノ酸をいう。   An “unnatural amino acid” in a protein sequence refers to a Genbank non-redundant (“nr”) database using BLAST 2.0 where the comparison window is the length of the query monomer domain and is described herein. Any amino acid other than the amino acid that appears at the corresponding position in the alignment with the natural polypeptide that has the lowest total probability when compared.

「配列同一性の割合」は、比較ウィンドウにわたって最適に整列された2つの配列を比較することで決定され、この場合に比較ウィンドウ内のポリヌクレオチド配列の部分は、2つの配列の最適なアライメントのために参照配列(これは付加または欠失を含んでいない)と比較して付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含むことができる。この割合は、適合した位置の数を得るよう同一な核酸塩基またはアミノ酸残基が両配列に現れる位置の数を決定し、適合した位置の数を比較ウィンドウ内の位置の総数で割り、この結果に100を乗じて配列同一性の割合を得ることで計算される。   The “percent sequence identity” is determined by comparing two sequences that are optimally aligned over the comparison window, where the portion of the polynucleotide sequence within the comparison window is the optimal alignment of the two sequences. Thus, it can contain additions or deletions (ie gaps) compared to a reference sequence (which does not contain additions or deletions). This percentage determines the number of positions where the same nucleobase or amino acid residue appears in both sequences to obtain the number of matched positions, and divides the number of matched positions by the total number of positions in the comparison window. Multiplied by 100 to get the percent sequence identity.

2つまたはその以上の核酸またはポリペプチド配列という文脈において、「同一な」または「同一性」の割合という用語は、比較ウィンドウ、または以下の配列比較アルゴリズムの1つを利用してもしくは手動的アライメントおよび目視検査によって判定されるような指定領域に対して最大の一致を求めて比較され整列される場合に、同一である、または特定の割合の同一なアミノ酸残基もしくはヌクレオチドを有する2つまたはそれ以上の核酸または部分配列をいう。そのような配列はひいては「実質的に同一」であると言われる。この定義は同様に、試験配列の相補体をいう。任意で、同一性は、長さが少なくとも約50アミノ酸もしくはヌクレオチドである領域にわたって、またはより好ましくは、長さが75〜100アミノ酸もしくはヌクレオチドである領域にわたって存在する。   In the context of two or more nucleic acid or polypeptide sequences, the term “identical” or “percent identity” refers to a comparison window or one of the following sequence comparison algorithms or manual alignment And two, or two, having the same or a certain proportion of identical amino acid residues or nucleotides when compared and aligned for maximum match against a specified region as determined by visual inspection It refers to the above nucleic acid or partial sequence. Such sequences are thus said to be “substantially identical”. This definition also refers to the complement of the test sequence. Optionally, identity exists over a region that is at least about 50 amino acids or nucleotides in length, or more preferably over a region that is 75-100 amino acids or nucleotides in length.

配列比較の場合、典型的には1つの配列が参照配列としての役割を果たし、これに対して試験配列が比較される。配列比較アルゴリズムを用いる場合、試験配列および参照配列をコンピュータに入力し、部分配列座標を指定し、必要ならば、配列アルゴリズムプログラムのパラメータを指定する。デフォルトのプログラムパラメータが使われてもよく、または代替的なパラメータを指定してもよい。その後、配列比較アルゴリズムにより、プログラムパラメータに基づいて、参照配列に対する試験配列の配列同一性の割合を計算する。   For sequence comparison, typically one sequence acts as a reference sequence, to which test sequences are compared. When using a sequence comparison algorithm, test and reference sequences are entered into a computer, subsequence coordinates are designated, if necessary, and sequence algorithm program parameters are designated. Default program parameters may be used, or alternative parameters may be specified. The sequence comparison algorithm then calculates the percent sequence identities for the test sequences relative to the reference sequence, based on the program parameters.

本明細書において用いられる「比較ウィンドウ」は、20〜600個、通常は約50〜約200個、さらに通常は約100〜約150個からなる群より選択される連続的位置の数のいずれか1つのセグメントであって、2つの配列が最適に整列された後で同数の連続的位置の参照配列に対し配列を比較できるセグメントへの言及を含む。比較のための配列アライメントの方法は、当技術分野において周知である。比較のために最適な配列アライメントは、例えば、Smith and Waterman (1970) Adv. Appl. Math. 2:482cの局所相同性アルゴリズムにより、Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443の相同性アライメントアルゴリズムにより、Pearson and Lipman (1988) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85:2444の類似性の検索法により、コンピュータによるこれらのアルゴリズム(Wisconsin Genetics Software PackageにおけるGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WI)の実施により、または手動的アライメントおよび目視検査により(例えば、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (1995増刊)を参照のこと)行うことができる。   As used herein, a “comparison window” is any number of consecutive positions selected from the group consisting of 20 to 600, usually about 50 to about 200, more usually about 100 to about 150. Includes a reference to a segment that can be compared to a reference sequence of the same number of consecutive positions after the two sequences are optimally aligned. Methods for sequence alignment for comparison are well known in the art. Optimal sequence alignments for comparison are, for example, those of Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48: 443 by the local homology algorithm of Smith and Waterman (1970) Adv. Appl. Math. The homology alignment algorithm allows the similarity search of Pearson and Lipman (1988) Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA 85: 2444 to be used to compute these algorithms (GAP, BESTFIT, FASTA And by performing TFASTA, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WI) or by manual alignment and visual inspection (see, for example, Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (1995)). )It can be carried out.

有用なアルゴリズムの1例はBLAST 2.0アルゴリズムであり、これはそれぞれAltschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215:403-410に記述されている。BLAST解析を行うためのソフトウェアは、全米バイオテクノロジー情報センター(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)を通じて公的に利用可能である。このアルゴリズムは、最初に問合せ配列における長さWの短いワード(これは、データベース配列における同じ長さのワードと整列される場合、ある正の値の閾値スコアTに適合するか、それらを満たすかのいずれかである)を同定することによって、高スコア配列(HSP)ペアを同定する工程を包含する。Tは、隣接ワードスコア閾値という(Altschul et al,, 前記)。これらの最初の隣接ワードヒットは、それらを含むより長いHSPを見出すための検索を開始するための元として作用する。ワードヒットは、累積アラインメントスコアが増加され得る限り、各配列に沿って両方向に伸長する。累積スコアは、ヌクレオチド配列の場合、パラメータM (適合残基の対に対する報酬(reward)スコア;常に>0)およびパラメータN (ミスマッチ残基に対するペナルティースコア;常に<0)を用いて計算される。アミノ酸配列の場合、スコア付けマトリックスを用いて累積スコアを計算する。各方向でのワードヒットの伸長は、以下の場合に停止される:累積アライメントスコアがその最大達成値から量Xで減少する場合;1つもしくは複数の負のスコアの残基アラインメントの蓄積に起因して、累積スコアが0もしくはそれ以下になる場合;または配列のいずれかの末端に達した場合。BLASTアルゴリズムのパラメータW、T、およびXは、アライメントの感度と速度を決定する。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列の場合)では、デフォルトとして、11のワード長(W)、10の期待値(E)、M=5、N=-4および両鎖の比較を使用する。アミノ酸配列の場合、BLASTPプログラムでは、デフォルトとして3のワード長、および10の期待値(E)、およびBLOSUM62スコアリングマトリックス(Henikoff and Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915を参照のこと)、50のアライメント(B)、10の期待値(E)、M=5、N=-4、および両鎖の比較を使用する。   One example of a useful algorithm is the BLAST 2.0 algorithm, which is described in Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-410, respectively. Software for performing BLAST analyzes is publicly available through the National Center for Biotechnology Information (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). This algorithm first calculates whether a short word of length W in the query sequence (which matches or satisfies a certain positive threshold score T when aligned with a word of the same length in the database sequence) Identifying a high-scoring sequence (HSP) pair. T is referred to as the neighborhood word score threshold (Altschul et al, supra). These initial neighborhood word hits act as sources for initiating searches to find longer HSPs containing them. Word hits extend in both directions along each sequence as long as the cumulative alignment score can be increased. The cumulative score is calculated for a nucleotide sequence using parameter M (reward score for matched residue pair; always> 0) and parameter N (penalty score for mismatched residue; always <0). For amino acid sequences, a cumulative score is calculated using a scoring matrix. Word hit extension in each direction is stopped when: The cumulative alignment score decreases by an amount X from its maximum achieved value; due to accumulation of one or more negative score residue alignments If the cumulative score is 0 or less; or if either end of the sequence is reached. The BLAST algorithm parameters W, T, and X determine the sensitivity and speed of the alignment. The BLASTN program (in the case of nucleotide sequences) uses by default 11 word lengths (W), 10 expected values (E), M = 5, N = -4 and a comparison of both strands. For amino acid sequences, the BLASTP program defaults to a word length of 3 and an expected value of 10 (E) and a BLOSUM62 scoring matrix (Henikoff and Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915. See), 50 alignments (B), 10 expected values (E), M = 5, N = -4, and comparison of both strands.

BLASTアルゴリズムでは同様に、2つの配列間の類似性の統計的解析を行う(例えば、Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5787を参照のこと)。BLASTアルゴリズムによって提供される類似性の1つの基準は、最小の合計確率であり(P(N))、これは2つのヌクレオチドまたはアミノ酸配列間の適合が偶然に起こる確率の指標を提供する。例えば、核酸は、試験核酸の参照核酸との比較における最小の合計確率が約0.2より小さい、より好ましくは約0.01より小さい、そして最も好ましくは約0.001より小さい場合、参照配列に類似であると考えられる。   The BLAST algorithm similarly performs a statistical analysis of the similarity between two sequences (see, eg, Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873-5787). One measure of similarity provided by the BLAST algorithm is the minimum total probability (P (N)), which provides an indication of the probability that a match between two nucleotide or amino acid sequences will occur by chance. For example, a nucleic acid is considered similar to a reference sequence if the minimum total probability of comparing the test nucleic acid to the reference nucleic acid is less than about 0.2, more preferably less than about 0.01, and most preferably less than about 0.001. It is done.

発明の詳細な説明
本発明は、単量体ドメイン、および単量体ドメインの多量体を含む親和剤を提供する。親和剤は、所望のリガンドまたはリガンド混合物に結合する能力について選択することができる。単量体ドメインおよび多量体は、別個の単量体ドメインと比べて、リガンドまたはリガンド混合物に対する結合活性もしくは親和性の改良または特異性の変化などの改良特性を有するものを同定するようスクリーニングすることができる。本発明の単量体ドメインは、ラミニンEGF様ドメイン、1型トロンボスポンジンドメイン、トレフォイルドメイン、およびサイログロブリンドメインの特異的変異体を含む。
Detailed Description of the Invention The present invention provides an affinity agent comprising a monomer domain and a multimer of monomer domains. Affinity agents can be selected for their ability to bind to the desired ligand or ligand mixture. Monomeric domains and multimers should be screened to identify those with improved properties, such as improved binding activity or affinity for ligands or ligand mixtures or altered specificity compared to distinct monomer domains Can do. The monomer domains of the present invention include specific variants of laminin EGF-like domain, type 1 thrombospondin domain, trefoil domain, and thyroglobulin domain.

I. 単量体ドメイン
多くの適当な単量体ドメインを本発明のポリペプチドで使用することができる。典型的には、適当な単量体ドメインは、3つのジスルフィド結合、30〜100アミノ酸を含み、例えば、カルシウムなどの、二価金属イオンに対する結合部位を有する。いくつかの態様において、1型トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、またはサイログロブリン単量体ドメインが本発明の骨格で使用される。その他の態様において、ラミニンEGF単量体ドメインが使用される。
I. Monomer Domains A number of suitable monomer domains can be used in the polypeptides of the invention. Typically, a suitable monomer domain contains three disulfide bonds, 30-100 amino acids, and has a binding site for a divalent metal ion, such as, for example, calcium. In some embodiments, type 1 thrombospondin monomer domains, trefoil monomer domains, or thyroglobulin monomer domains are used in the scaffolds of the invention. In other embodiments, laminin EGF monomer domains are used.

単量体ドメインは任意の数の特性を有しうる。例えば、いくつかの態様において、単量体ドメインは動物(例えば、ヒト)での免疫原性が低い、またはない。単量体ドメインは小さなサイズを有しうる。いくつかの態様において、単量体ドメインは皮膚またはその他の組織に浸透するほど十分に小さい。単量体ドメインは一連のインビボ半減期または安定性を有しうる。単量体ドメインの特性には、独立して折り畳まれる能力および安定な構造を形成する能力が含まれる。   A monomer domain can have any number of properties. For example, in some embodiments, the monomer domain is less or less immunogenic in animals (eg, humans). Monomer domains can have a small size. In some embodiments, the monomer domains are small enough to penetrate the skin or other tissues. Monomeric domains can have a range of in vivo half-lives or stability. The properties of the monomer domain include the ability to fold independently and form a stable structure.

単量体ドメインは、任意のサイズのポリペプチド鎖とすることができる。いくつかの態様において、単量体ドメインは、約25〜約500、約30〜約200、約30〜約100、約35〜約50、約35〜約100、約90〜約200、約30〜約250、約30〜約60、約9〜約150、約100〜約150、約25〜約50、または約30〜約150アミノ酸を有する。同様に、本発明の単量体ドメインは、例えば、約30〜約200アミノ酸;約25〜約180アミノ酸;約40〜約150アミノ酸;約50〜約130アミノ酸;または約75〜約125アミノ酸を含むことができる。単量体ドメインおよび免疫ドメインは、典型的には、溶液中で安定な高次構造を維持することができ、多くの場合、熱に安定である、例えば、結合親和性を失うことなく少なくとも10分間95℃で安定である。単量体ドメインは、典型的には、約10-15、10-14、10-13、10-12、10-11、10-10、10-9、10-8、10-7、10-6、10-5、10-4、10-3、10-2、約0.01μM、約0.1μM、または約1μM未満のKdで結合する。単量体ドメインおよび免疫ドメインは、安定な高次構造に独立して折り畳まれることがある。1つの態様において、安定な高次構造は金属イオンによって安定化される。安定な高次構造は、任意でジスルフィド結合(例えば、少なくとも1個、2個、もしくは3個またはそれ以上のジスルフィド結合)を含んでもよい。ジスルフィド結合は、2つのシステイン残基間で形成されてもよい。いくつかの態様において、単量体ドメイン、または単量体ドメイン変異体は、例示されている配列(例えば、トロンボスポンジン、トレフォイル、もしくはサイログロブリン)または本明細書において他に引用されている配列と実質的に同一である。 The monomer domain can be a polypeptide chain of any size. In some embodiments, the monomer domains have about 25 to about 500, about 30 to about 200, about 30 to about 100, about 35 to about 50, about 35 to about 100, about 90 to about 200, about 30. Have from about 250, about 30 to about 60, about 9 to about 150, about 100 to about 150, about 25 to about 50, or about 30 to about 150 amino acids. Similarly, the monomer domains of the present invention comprise, for example, about 30 to about 200 amino acids; about 25 to about 180 amino acids; about 40 to about 150 amino acids; about 50 to about 130 amino acids; or about 75 to about 125 amino acids. Can be included. Monomeric and immune domains are typically capable of maintaining a conformation that is stable in solution and are often heat stable, e.g., at least 10 without loss of binding affinity. Stable at 95 ° C for minutes. Monomer domains are typically about 10 -15, 10 -14, 10 -13, 10 -12, 10 -11, 10 -10, 10 -9, 10 -8, 10 -7, 10 - It binds with a K d of less than 6 , 10 −5 , 10 −4 , 10 −3 , 10 −2 , about 0.01 μM, about 0.1 μM, or about 1 μM. Monomeric and immune domains may fold independently into stable conformations. In one embodiment, the stable higher order structure is stabilized by metal ions. A stable conformation may optionally include disulfide bonds (eg, at least 1, 2, or 3 or more disulfide bonds). A disulfide bond may be formed between two cysteine residues. In some embodiments, the monomer domain, or monomer domain variant, is an exemplified sequence (e.g., thrombospondin, trefoil, or thyroglobulin) or any other sequence cited herein. Substantially the same.

本発明の実施に際して用いるのに特に適した例示的な単量体ドメインは、ジスルフィド結合を含むシステインリッチなドメインである。典型的には、ジスルフィド結合は三次元構造へのドメインの折り畳みを促進する。通常、システインリッチなドメインは、少なくとも2つのジスルフィド結合、より典型的には少なくとも3つのジスルフィド結合を有する。適当なシステインリッチ単量体ドメインは、例えば、1型トロンボスポンジンドメイン、トレフォイルドメイン、またはサイログロブリンドメインを含む。   An exemplary monomer domain that is particularly suitable for use in the practice of the present invention is a cysteine-rich domain containing disulfide bonds. Typically, disulfide bonds facilitate domain folding into a three-dimensional structure. Usually, cysteine-rich domains have at least two disulfide bonds, more typically at least three disulfide bonds. Suitable cysteine rich monomer domains include, for example, a type 1 thrombospondin domain, a trefoil domain, or a thyroglobulin domain.

単量体ドメインは同様に、負に荷電した残基のクラスターを有することができる。単量体ドメインはイオンを結合して、その二次構造を維持することができる。そのような単量体ドメインは、例えば、Aドメイン、EGFドメイン、EFハンド(例えば、カルモジュリンおよびトロポニンCに存在するもの)、カドヘリンドメイン、C型レクチン、C2ドメイン、アネキシン、Glaドメイン、3型トロンボスポンジンドメインを含み、これらの全てがカルシウム、および亜鉛を結合するジンクフィンガー(例えば、C2H2型 C3HC4型(RINGフィンガー)、インテグラーゼ亜鉛結合ドメイン、PHDフィンガー、GATAジンクフィンガー、FYVEジンクフィンガー、Bボックスジンクフィンガー)を結合する。本発明を限定することを意図するわけではないが、イオン結合は、一次配列にもよるが、多数の結合高次構造を可能とするのに十分な柔軟性を供与しながら二次構造を安定化させると考えられる。   A monomer domain can similarly have a cluster of negatively charged residues. Monomeric domains can bind ions and maintain their secondary structure. Such monomer domains include, for example, A domain, EGF domain, EF hand (e.g. those present in calmodulin and troponin C), cadherin domain, C-type lectin, C2 domain, annexin, Gla domain, type 3 thrombosis. Zinc fingers, including the sponge domain, all of which bind calcium and zinc (e.g., C2H2 type C3HC4 type (RING finger), integrase zinc binding domain, PHD finger, GATA zinc finger, FYVE zinc finger, B box Zinc finger). Although not intended to limit the present invention, ionic bonds, depending on the primary sequence, stabilize the secondary structure while providing sufficient flexibility to allow for multiple bond conformations. It is thought that

単量体ドメインの構造は、多くの場合、保存されているが、単量体をコードするポリヌクレオチド配列は保存される必要はない。例えば、ドメイン構造はドメインファミリーのメンバー間で保存されうるが、ドメインの核酸配列は保存されていない。従って、例えば、単量体ドメインは、そのシステイン残基および金属イオン(例えば、カルシウム)に対するその親和性によって1型トロンボスポンジンドメイン、トレフォイルドメイン、またはサイログロブリンドメインとして分類されるが、その核酸配列によっては必ずしも分類されない。   The structure of the monomer domain is often conserved, but the polynucleotide sequence encoding the monomer need not be conserved. For example, the domain structure can be conserved among members of the domain family, but the nucleic acid sequence of the domain is not conserved. Thus, for example, a monomer domain is classified as a type 1 thrombospondin domain, trefoil domain, or thyroglobulin domain by its affinity to cysteine residues and metal ions (e.g., calcium), depending on its nucleic acid sequence. Are not necessarily classified.

いくつかの態様において、適当な単量体ドメイン(例えば、独立してまたはある程度の限られた補助で折り畳まれる能力を有するドメイン)は、Simple Modular Architecture Research Tool (SMART) (Shultz et al., SMART:a web-based tool for the study of genetically mobile domains, (2000) Nucleic Acids Research 28(1):231-234を参照のこと)またはCATH (Pearl et. al., Assigning genomic sequences to CATH, (2000) Nucleic Acids Research 28(1):277-282を参照のこと)などのコンピュータ配列解析ツールによって規定されるようなβサンドイッチまたはβバレル三次元構造を含むタンパク質ドメインのファミリーから選択することができる。 In some embodiments, a suitable monomer domain (e.g., a domain that has the ability to fold independently or with some limited assistance) is a Simple Modular Architecture Research Tool (SMART) (Shultz et al., SMART). : A web-based tool for the study of genetically mobile domains, (2000) Nucleic Acids Research 28 (1): 231-234) or CATH (Pearl et. Al., Assigning genomic sequences to CATH, (2000 ) Nucleic Acids Research 28 (1): 277-282) can be selected from a family of protein domains containing a β sandwich or β barrel three-dimensional structure as defined by computer sequence analysis tools such as:

いくつかの態様において、単量体ドメインを基質に結合するよう改変させて、例えば、酵素活性および/または基質変換を含む、タンパク質機能を増強させる。   In some embodiments, the monomer domain is modified to bind to a substrate to enhance protein function, including, for example, enzymatic activity and / or substrate conversion.

本明細書において記述されるように、単量体ドメインは、天然の相同ドメインが結合できる標的以外の標的に結合する能力について選択することができる。すなわち、いくつかの態様において、本発明は、天然の相同ドメインが結合できる標的または標的タンパク質のクラスもしくはファミリーに結合しない単量体ドメイン(およびこのような単量体を含む多量体)を提供する。   As described herein, monomer domains can be selected for their ability to bind to targets other than those to which the natural homologous domain can bind. That is, in some embodiments, the invention provides monomer domains (and multimers comprising such monomers) that do not bind to a target or target protein class or family to which a natural homologous domain can bind. .

本明細書において記述される各ドメインでは、例示的なモチーフ(すなわち、骨格)を利用する。ある種の位置はxと印がつけられており、任意のアミノ酸がその位置を占有できることを示す。これらの位置はいくつかの異なるアミノ酸の可能性を含んでおり、それによって配列多様性、すなわち、異なる標的分子に対する親和性を可能にすることができる。モチーフ中の角括弧の使用により、位置内で可能な代替アミノ酸が示される(例えば、「[ekq]」はE、KまたはQのいずれかがその位置に存在してよいことを示す)。モチーフ中の丸括弧の使用により、丸括弧内の位置が存在してもまたは存在しなくてもよいことを示す(例えば、「([ekq])」はその位置が存在しないかまたはE、K、もしくはQのいずれかがその位置に存在してよいことを示す)。複数の「x」が丸括弧中で使われる場合(例えば、「(xx)」)、それぞれのxが可能な位置を表す。すなわち、「(xx)」は0個、1個または2個のアミノ酸がその位置に存在しうることを示し、ここで各アミノ酸は任意のアミノ酸から独立して選択される。αは、例えば、W、Y、F、またはLなどの芳香族/疎水性アミノ酸を表し;βは、例えば、V、I、L、A、M、またはFなどの疎水性アミノ酸を表し;χは、例えば、G、A、S、またはTなどのより小さな極性アミノ酸を表し;δは、例えば、K、R、E、Q、またはDなどの荷電アミノ酸を表し;εは、例えば、V、A、S、またはTなどの小さなアミノ酸を表し;およびφは、例えば、D、E、またはNなどの負に荷電したアミノ酸を表す。   Each domain described herein utilizes an exemplary motif (ie, skeleton). Certain positions are marked with x, indicating that any amino acid can occupy that position. These positions include the possibility of several different amino acids, which can allow for sequence diversity, ie affinity for different target molecules. The use of square brackets in the motif indicates possible alternative amino acids within the position (eg, “[ekq]” indicates that any of E, K, or Q may be present at that position). The use of parentheses in the motif indicates that the position within the parentheses may or may not exist (e.g., "([ekq])" does not exist or E, K Or either Q may be present at that position). When multiple “x” are used in parentheses (eg, “(xx)”), each x represents a possible position. That is, “(xx)” indicates that 0, 1 or 2 amino acids can be present at that position, wherein each amino acid is independently selected from any amino acid. α represents an aromatic / hydrophobic amino acid such as, for example, W, Y, F, or L; β represents a hydrophobic amino acid such as, for example, V, I, L, A, M, or F; Represents a smaller polar amino acid such as, for example, G, A, S, or T; δ represents a charged amino acid such as, for example, K, R, E, Q, or D; ε represents, for example, V, Represents a small amino acid such as A, S, or T; and φ represents a negatively charged amino acid such as, for example, D, E, or N.

適当なドメインは、例えば、1型トロンボスポンジンドメイン、トレフォイルドメイン、およびサイログロブリンドメインを含む。   Suitable domains include, for example, type 1 thrombospondin domain, trefoil domain, and thyroglobulin domain.

1型トロンボスポンジン(「TSP1」)ドメインは、約30〜50または30〜65アミノ酸を含む。いくつかの態様において、このドメインは約35〜55アミノ酸および場合によっては約50アミノ酸を含む。35〜55アミノ酸の中に、典型的には約4〜約6システイン残基が存在する。6個のシステインのうちで、ジスルフィド結合は、典型的には、以下のシステイン間で見出される:C1とC5、C2とC6、C3とC4。ドメインのシステイン残基がジスルフィド連結されて、歪んだβ鎖を含む小型の、安定な、機能的に独立した部分を形成する。これらのリピートのクラスターはリガンド結合ドメインを構成し、差次的なクラスター形成はリガンド結合に関して特異性を与えることができる。   Type 1 thrombospondin (“TSP1”) domains contain about 30-50 or 30-65 amino acids. In some embodiments, this domain comprises about 35-55 amino acids and optionally about 50 amino acids. Among the 35-55 amino acids there are typically about 4 to about 6 cysteine residues. Of the six cysteines, disulfide bonds are typically found between the following cysteines: C1 and C5, C2 and C6, C3 and C4. The cysteine residues of the domain are disulfide linked to form a small, stable, functionally independent part containing a distorted β chain. These repeat clusters constitute the ligand binding domain, and differential cluster formation can provide specificity for ligand binding.

例示的なTSP1ドメイン配列および共通配列は以下の通りである。

Figure 2008520208
Exemplary TSP1 domain sequences and consensus sequences are as follows:
Figure 2008520208

いくつかの態様において、1型トロンボスポンジンドメイン変異体は、上記の配列のいずれかに実質的に同一な配列を含む。   In some embodiments, the type 1 thrombospondin domain variant comprises a sequence that is substantially identical to any of the sequences described above.

今日まで、少なくとも1677個の天然のトロンボスポンジンドメインが、cDNA配列に基づいて同定されている。天然のトロンボスポンジンドメインを含有する例示的なタンパク質としては、例えば、補体経路のタンパク質(例えば、プロペルジン、C6、C7、C8A、C8B、およびC9)、細胞外マトリックスタンパク質(例えば、ミンジン(mindin)、F-スポンジン、SCO-スポンジン)、スポロゾイト表面タンパク質2、ならびにプラスモディウム(Plasmodium)のTRAPタンパク質が挙げられる。1型トロンボスポンジンドメインは、例えば、Roszmusz et al., BBRC 296:156 (2002);Higgins et al., J Immunol. 155:5777-85 (1995);Schultz-Cherry et al., J. Biol Chem. 270:7304-7310 (1995);Schultz-Cherry et al., J. Biol Chem. 269:26783-8 (1994);Bork, FEBS Lett 327:125-30 (1993);およびLeung-Hagesteijn et al., Cell 71:289-99 (1992)にさらに記述されている。   To date, at least 1677 natural thrombospondin domains have been identified based on cDNA sequences. Exemplary proteins containing the natural thrombospondin domain include, for example, complement pathway proteins (e.g., properdin, C6, C7, C8A, C8B, and C9), extracellular matrix proteins (e.g., mindin ), F-spondin, SCO-spondin), sporozoite surface protein 2, and Plasmodium TRAP protein. Type 1 thrombospondin domains are described, for example, by Roszmusz et al., BBRC 296: 156 (2002); Higgins et al., J Immunol. 155: 5777-85 (1995); Schultz-Cherry et al., J. Biol Chem. 270: 7304-7310 (1995); Schultz-Cherry et al., J. Biol Chem. 269: 26783-8 (1994); Bork, FEBS Lett 327: 125-30 (1993); and Leung-Hagesteijn et al., Cell 71: 289-99 (1992).

本発明の実施に際して用いるのに適した別の例示的な単量体ドメインは、トレフォイルドメインである。トレフォイル単量体ドメインは、典型的には約30〜50または30〜65アミノ酸である。いくつかの態様において、このドメインは約35〜55アミノ酸および場合によっては約45アミノ酸を含む。35〜55アミノ酸の中に、典型的には約6システイン残基が存在する。6個のシステインのうちで、ジスルフィド結合は、典型的には、以下のシステイン間で見出される:C1とC5、C2とC4、C3とC6。   Another exemplary monomer domain suitable for use in the practice of the present invention is the trefoil domain. Trefoil monomer domains are typically about 30-50 or 30-65 amino acids. In some embodiments, this domain comprises about 35-55 amino acids and optionally about 45 amino acids. Of the 35-55 amino acids, there are typically about 6 cysteine residues. Of the six cysteines, disulfide bonds are typically found between the following cysteines: C1 and C5, C2 and C4, C3 and C6.

今日まで、少なくとも149個の天然のトレフォイルドメインが、cDNA配列に基づいて同定されている。天然のトレフォイルドメインを含有する例示的なタンパク質としては、例えば、タンパク質pS2 (TFF1)、鎮痙ペプチドSP (TFF2)、腸トレフォイル因子(TFF3)、腸スクラーゼ(surcease)-イソマルターゼ、ならびに上皮を保護することで微生物感染に対する防御に関与しうるタンパク質(例えば、アフリカツメガエル(Xenopus) xP1、xP4、外皮ムチンA.1およびC.1)が挙げられる。トレフォイルドメインは、例えば、Sands and Podolsky, Annu. Rev. Physiol. 58:253-273 (1996);Carr et al., PNAS USA 91:2206-2210 (1994);DeA et al., PNAS USA 91:1084-1088 (1994);Hoffman et al., Trends Biochem Sci 18:239-243 (1993)にさらに記述されている。   To date, at least 149 natural trefoil domains have been identified based on cDNA sequences. Exemplary proteins containing the natural trefoil domain include, for example, protein pS2 (TFF1), antispasmodic peptide SP (TFF2), intestinal trefoil factor (TFF3), intestinal sucrase-isomaltase, and protects the epithelium. Proteins that may be involved in defense against microbial infection (eg, Xenopus xP1, xP4, integument mucins A.1 and C.1). Trefoil domains are described, for example, in Sands and Podolsky, Annu. Rev. Physiol. 58: 253-273 (1996); Carr et al., PNAS USA 91: 2206-2210 (1994); DeA et al., PNAS USA 91: 1084-1088 (1994); Hoffman et al., Trends Biochem Sci 18: 239-243 (1993).

例示的なトレフォイルドメイン配列および共通配列は以下の通りである。

Figure 2008520208
Exemplary trefoil domain sequences and consensus sequences are as follows:
Figure 2008520208

本発明で用いるのに適した別の例示的な単量体ドメインは、サイログロブリンドメインである。サイログロブリン単量体ドメインは、典型的には約30〜85または30〜80アミノ酸である。いくつかの態様において、このドメインは約35〜75アミノ酸および場合によっては約65アミノ酸を含む。35〜75アミノ酸の中に、典型的には約6システイン残基が存在する。6個のシステインのうちで、ジスルフィド結合は、典型的には、以下のシステイン間で見出される:C1とC2、C3とC4、C5とC6。   Another exemplary monomer domain suitable for use in the present invention is a thyroglobulin domain. A thyroglobulin monomer domain is typically about 30-85 or 30-80 amino acids. In some embodiments, this domain comprises about 35-75 amino acids and optionally about 65 amino acids. Within 35-75 amino acids there are typically about 6 cysteine residues. Of the six cysteines, disulfide bonds are typically found between the following cysteines: C1 and C2, C3 and C4, C5 and C6.

今日まで、少なくとも251個の天然のサイログロブリンドメインが、cDNA配列に基づいて同定されている。TgのN末端部分は、1型TgリピートPUBMED:3595599、PUBMED:8797845として知られる約65アミノ酸のドメインの10回のリピートを含む。天然のサイログロブリンドメインを含有する例示的なタンパク質としては、例えば、HLAクラスII結合不変鎖、ヒト膵臓癌マーカータンパク質、ニドジェン(エンタクチン)、インスリン様成長因子結合タンパク質(IGFBP)、サキシフィリン、シロザケ卵システインプロテイナーゼ阻害因子、およびエキスタチンが挙げられる。Thyr-1および関連ドメインはMEROPSプロテイナーゼ阻害因子ファミリーI31、clan IXに属する。サイログロブリンドメインは、例えば、Molina et al., Eur. J. Biochem. 240:125-133 (1996);Guncar et al., EMBO J 18:793-803 (1999);Chong and Speicher, DW 276:5804-5813 (2001)にさらに記述されている。   To date, at least 251 natural thyroglobulin domains have been identified based on cDNA sequences. The N-terminal part of Tg contains 10 repeats of a domain of about 65 amino acids known as type 1 Tg repeat PUBMED: 3595599, PUBMED: 8797845. Exemplary proteins containing natural thyroglobulin domains include, for example, HLA class II binding invariant chain, human pancreatic cancer marker protein, nidogen (entactin), insulin-like growth factor binding protein (IGFBP), saxiphilin, chum salmon egg cysteine proteinase Inhibitors, and ectatin. Thyr-1 and related domains belong to the MEROPS proteinase inhibitor family I31, clan IX. Thyroglobulin domains are described, for example, by Molina et al., Eur. J. Biochem. 240: 125-133 (1996); Guncar et al., EMBO J 18: 793-803 (1999); Chong and Speicher, DW 276: 5804. -5813 (2001).

例示的なサイログロブリンドメイン配列および共通配列は以下の通りである。

Figure 2008520208
Exemplary thyroglobulin domain sequences and consensus sequences are as follows:
Figure 2008520208

本発明で使用できる別の例示的な単量体ドメインは、ラミニンEGFドメインである。ラミニンEGFドメインは、典型的には約30〜85または30〜80アミノ酸である。いくつかの態様において、このドメインは約45〜65アミノ酸および場合によっては約50アミノ酸を含む。45〜65アミノ酸の中に、典型的には約8システイン残基が存在しており、これらは相互作用して4つのジスルフィド結合を形成する。ラミニンは、細胞接着、増殖遊走、および分化を媒介する基底膜の主な非コラーゲン性成分である。それらは、異なるが関連したα、β、およびγ鎖で構成される。この3つの鎖は、長腕と3つの短い球状腕とからなる十字形状の分子を形成する。長腕は、3つ全ての鎖によって寄与されかつ鎖間ジスルフィド結合によって架橋されるコイルドコイル構造からなる。   Another exemplary monomer domain that can be used in the present invention is a laminin EGF domain. A laminin EGF domain is typically about 30-85 or 30-80 amino acids. In some embodiments, this domain comprises about 45-65 amino acids and optionally about 50 amino acids. There are typically about 8 cysteine residues in 45-65 amino acids that interact to form four disulfide bonds. Laminin is the main non-collagenous component of the basement membrane that mediates cell adhesion, proliferation migration, and differentiation. They are composed of different but related α, β, and γ chains. The three chains form a cross-shaped molecule consisting of a long arm and three short spherical arms. The long arm consists of a coiled-coil structure contributed by all three chains and bridged by interchain disulfide bonds.

例示的なラミニンEGFドメイン配列および共通配列は以下の通りである。

Figure 2008520208
Exemplary laminin EGF domain sequences and consensus sequences are as follows:
Figure 2008520208

上記のように、単量体ドメインは天然の変異体、または非天然の変異体とすることができる。「天然(の)」という用語は、対象を天然に見出すことができることを指すよう本明細書において用いられる。例えば、天然の単量体ドメインは、ヒト単量体ドメインまたは任意で、異なる種もしくは供給源、例えば、哺乳類、霊長類、齧歯類、魚類、鳥類、爬虫類、植物などに由来するドメインを含むことができる。天然の単量体ドメインはいくつかの方法により、例えば、ゲノムDNAまたはcDNAのPCR増幅により得ることができる。本発明の実施に際して利用される単量体ドメインのライブラリーは、天然の単量体ドメイン、非天然の単量体ドメイン変異体、またはその組合せを含むことができる。   As noted above, the monomer domain can be a natural variant or a non-natural variant. The term “natural” is used herein to refer to the ability of a subject to be found in nature. For example, natural monomer domains include human monomer domains or optionally domains derived from different species or sources such as mammals, primates, rodents, fish, birds, reptiles, plants, etc. be able to. Natural monomer domains can be obtained by several methods, for example, by PCR amplification of genomic DNA or cDNA. The library of monomer domains utilized in the practice of the present invention can include natural monomer domains, non-natural monomer domain variants, or combinations thereof.

単量体ドメイン変異体は、先祖ドメイン、ランダムドメイン、キメラドメイン、突然変異ドメインなどを含むことができる。例えば、先祖ドメインは系統発生的解析に基づくことができる。ランダムドメインは、1つまたは複数の領域がランダム化されているドメインである。ランダム化は全体的なランダム化、または任意で、配列多様性の自然分布に基づく部分的なランダム化に基づくことができる。キメラドメインは、1つまたは複数の領域が、同一ファミリーのその他のドメイン由来の対応領域によって置換されているドメインである。例えば、キメラドメインは、同一ファミリーの複数の関連ドメイン由来のループ配列を組み合わせて、免疫原性が低下している可能性のある新たなドメインを形成させることによって構築することができる。ランダムなアミノ酸配列を作製することよりもむしろ、同一ファミリーの各種関連ドメイン由来のループ領域を組み合わせることによって改変された結合ドメイン単量体を構築することの免疫学的な利点を当業者は認識するであろう。例えば、ヒトI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインにおいて天然のループ配列または場合により複数のループ配列を組み合わせて変異体ドメインを構築することにより、得られたドメインは新たな結合特性を含みうるが、曝露されるループは全てヒト由来のものであるため、免疫原性のタンパク質配列を含まないはずである。内因性の関連においてループアミノ酸配列を組み合わせることは、本発明の単量体構築体の全てに適用することができる。   Monomer domain variants can include ancestral domains, random domains, chimeric domains, mutant domains, and the like. For example, ancestral domains can be based on phylogenetic analysis. A random domain is a domain in which one or more regions are randomized. Randomization can be based on overall randomization or, optionally, partial randomization based on the natural distribution of sequence diversity. A chimeric domain is a domain in which one or more regions are replaced by corresponding regions from other domains of the same family. For example, a chimeric domain can be constructed by combining loop sequences from multiple related domains of the same family to form a new domain that may be reduced in immunogenicity. Those skilled in the art recognize the immunological advantages of building modified binding domain monomers by combining loop regions from various related domains of the same family, rather than generating random amino acid sequences. Will. For example, by constructing a mutant domain by combining natural loop sequences or optionally multiple loop sequences in a human type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain. The resulting domain may contain new binding properties, but since all exposed loops are of human origin, it should not contain immunogenic protein sequences. Combining loop amino acid sequences in an endogenous relationship can be applied to all of the monomer constructs of the present invention.

非天然単量体ドメインまたは改変単量体ドメインは、いくつかの方法により産生することができる。部位特異的突然変異誘発およびランダム突然変異誘発(例えば、化学的突然変異誘発)などの、突然変異誘発の任意の方法を用いて、変異体を産生することができる。いくつかの態様において、エラーの生じやすいPCRが、変異体を作製するために利用される。さらなる方法は、天然の複数の単量体ドメイン中の保存アミノ酸を整列させることによって天然の複数の単量体ドメインを整列させる段階;ならびに、保存アミノ酸を維持すること、および保存アミノ酸周辺でアミノ酸を挿入、欠失、または変更させることで非天然の単量体ドメインをデザインして、非天然の単量体ドメインを作製する段階を含む。1つの態様において、保存アミノ酸はシステインを含む。別の態様において、挿入段階ではランダムなアミノ酸を使用するか、または任意で、挿入段階では天然の単量体ドメインの部分を使用する。この部分は理想的には、同一ファミリー由来のドメインのループをコードすることができる。アミノ酸は合成オリゴヌクレオチドを用いて、またはシャッフリングにより、または制限酵素に基づく組換えにより挿入されるかまたは交換される。本発明のヒトキメラドメインは、最小限の免疫原性が望ましい治療用途に有用である。本発明は、ヒトキメラドメインのライブラリーを作製する方法を提供する。   Non-natural monomer domains or modified monomer domains can be produced by several methods. Any method of mutagenesis can be used, including site-directed mutagenesis and random mutagenesis (eg, chemical mutagenesis). In some embodiments, error-prone PCR is utilized to generate mutants. Further methods include aligning the natural monomer domains by aligning the conserved amino acids in the natural monomer domains; and maintaining the conserved amino acids and the amino acids around the conserved amino acids. Designing non-natural monomer domains by insertion, deletion or modification to create non-natural monomer domains. In one embodiment, the conserved amino acid comprises cysteine. In another embodiment, the insertion step uses random amino acids, or optionally, the insertion step uses portions of the natural monomer domain. This portion can ideally encode a loop of domains from the same family. Amino acids are inserted or exchanged using synthetic oligonucleotides or by shuffling or by restriction enzyme-based recombination. The human chimeric domains of the invention are useful for therapeutic applications where minimal immunogenicity is desired. The present invention provides a method of generating a library of human chimeric domains.

本発明の多量体または単量体ドメインは、当技術分野において公知の任意の方法によって産生することができる。いくつかの態様において、ポリペプチドを細菌プロモーターの転写制御下でコードするプラスミドを含む大腸菌が、タンパク質を発現させるために用いられる。集菌した後、それらを超音波処理、加熱、またはホモジナイゼーションにより溶解させ、遠心分離により清澄化させることができる。ポリペプチドはNi-NTAアガロースカラム(6×Hisタグが付いている場合)またはDEAEセファロース溶出(タグが付いていない場合)を用いて精製し、透析によって再び折り畳むことができる。誤って折り畳まれたタンパク質は、遊離スルフヒドリルをヨード酢酸でキャップすることによって無効化することができる。Qセファロース溶出、ブチルセファロース流入、SPセファロース溶出、DEAEセファロース溶出、および/またはCMセファロース溶出を用いて、ポリペプチドを精製することができる。等価な、陰イオンおよび/もしくは陽イオン交換または疎水性相互作用による精製段階が利用されてもよい。   The multimeric or monomeric domains of the invention can be produced by any method known in the art. In some embodiments, E. coli containing a plasmid that encodes the polypeptide under the transcriptional control of a bacterial promoter is used to express the protein. After collection, they can be lysed by sonication, heating, or homogenization and clarified by centrifugation. The polypeptide can be purified using a Ni-NTA agarose column (if 6 × His tag is attached) or DEAE Sepharose elution (if not tagged) and refolded by dialysis. Misfolded proteins can be nullified by capping free sulfhydryls with iodoacetic acid. Polypeptides can be purified using Q sepharose elution, butyl sepharose influx, SP sepharose elution, DEAE sepharose elution, and / or CM sepharose elution. An equivalent purification step by anion and / or cation exchange or hydrophobic interaction may be utilized.

いくつかの態様において、単量体または多量体は加熱溶解、典型的にはその後に急速冷却して大部分のタンパク質が復元するのを防ぐことによって精製される。本発明のタンパク質の熱安定性により、所望のタンパク質は加熱によって変性されないはずであり、それ故、高純度の精製段階(すなわち、混入タンパク質を取り除く精製)を可能にするはずである。いくつかの態様において、細菌細胞培養物から単量体または多量体を精製する連続フロー式加熱工程が使われる。例えば、細胞懸濁液は、細菌の溶解をもたらす温度に設定された水浴中に沈められたステンレス鋼コイルを通過させることができる(例えば、約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、または60分間、約55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、または100℃)。溶解された流出物は冷却浴を経由させて、急速冷却を達成し、変性された大腸菌タンパク質の復元を阻止する。大腸菌タンパク質は変性し、復元を阻止されるが、単量体または多量体は、その骨格の例外的な安定性により、これらの条件下で変性しない。加熱時間は、流速およびコイルの長さを調整することで制御される。この手法は代替的手法に比べて高収率かつ例外的に高純度(例えば、>60%、>65%、>70%、>75%、または>80%)で活性タンパク質をもたらし、臨床材料およびスクリーニングアッセイ(例えば、インビトロでの結合および阻害アッセイならびに細胞に基づく活性アッセイ)の材料を含む材料のハイスループット(例えば、96ウェルまたは384ウェル)産生および大規模(例えば、約100μl〜約1、2、5、10、15、20、50、75、100、500、または1000リットル)産生を受け入れやすい。   In some embodiments, the monomer or multimer is purified by heat lysis, typically followed by rapid cooling to prevent most of the protein from restoring. Due to the thermal stability of the proteins of the present invention, the desired protein should not be denatured by heating and therefore should allow a high purity purification step (ie, purification to remove contaminating proteins). In some embodiments, a continuous flow heating process is used to purify the monomer or multimer from the bacterial cell culture. For example, the cell suspension can be passed through a stainless steel coil submerged in a water bath set at a temperature that results in bacterial lysis (e.g., about 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 40, 45, 50, 55, or 60 minutes, approximately 55 ° C, 60 ° C, 65 ° C, 70 ° C, 75 ° C, 80 ° C, 85 ° C, 90 ° C, 95 ° C, or 100 ° C). The lysed effluent is routed through a cooling bath to achieve rapid cooling and prevent the restoration of denatured E. coli proteins. E. coli proteins are denatured and prevented from restoring, but monomers or multimers do not denature under these conditions due to the exceptional stability of the backbone. The heating time is controlled by adjusting the flow rate and the coil length. This method yields active protein in high yield and exceptionally high purity (e.g.> 60%,> 65%,> 70%,> 75%, or> 80%) compared to alternative methods, and clinical material And high-throughput (e.g., 96-well or 384-well) production and large-scale (e.g., about 100 μl to about 1) of materials, including materials for screening assays (e.g., in vitro binding and inhibition assays and cell-based activity assays). 2, 5, 10, 15, 20, 50, 75, 100, 500, or 1000 liters) easy to accept production.

いくつかの態様において、本発明の単量体または多量体の製造後、ヨード酢酸を含有する溶液中でそのポリペプチドを処理して、ジスルフィド結合を形成していないシステインの遊離-SH部分をキャップする。いくつかの態様において、0.1〜100 mM (例えば、1〜10 mM)のヨード酢酸が溶液中に含まれる。典型的には、ヨード酢酸は、個体に投与される前に除去することができる。   In some embodiments, after the production of the monomer or multimer of the present invention, the polypeptide is treated in a solution containing iodoacetic acid to cap the free-SH moiety of cysteine not forming a disulfide bond. To do. In some embodiments, 0.1-100 mM (eg, 1-10 mM) iodoacetic acid is included in the solution. Typically, iodoacetic acid can be removed prior to administration to an individual.

単量体ドメインをコードするポリヌクレオチド(核酸ともいう)は、典型的には、発現を介して単量体ドメインを作製するために使用される。単量体ドメインをコードする核酸は、種々の異なる供給源に由来することができる。単量体ドメインのライブラリーは、天然の単量体ドメイン、改変された単量体ドメイン(すなわち、単量体ドメイン変異体)、またはその組合せをコードする複数の異なる核酸を発現させることで調製することができる。   Polynucleotides encoding monomer domains (also referred to as nucleic acids) are typically used to create monomer domains via expression. Nucleic acids encoding monomer domains can be derived from a variety of different sources. A library of monomer domains is prepared by expressing multiple different nucleic acids encoding natural monomer domains, modified monomer domains (i.e., monomer domain variants), or combinations thereof can do.

天然の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインの断片をコードする核酸を同様に、混合させおよび/または組換えて(例えば、化学的または酵素的に産生された断片を使用することにより)、完全長の改変された単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを作製することができる。この断片および単量体ドメインは同様に、そのドメインまたは断片をコードする核酸の操作により組換えることができる。例えば、単量体ドメインの断片をコードする核酸構築体の連結を利用して、改変された単量体ドメインを作製することができる。   Nucleic acids encoding fragments of the natural monomer domain and / or immune domain can be similarly mixed and / or recombinantly (e.g., by using chemically or enzymatically produced fragments) to complete Long modified monomer domains and / or immune domains can be generated. This fragment and monomer domain can likewise be recombined by manipulation of the nucleic acid encoding the domain or fragment. For example, a modified monomer domain can be generated using ligation of nucleic acid constructs that encode fragments of the monomer domain.

改変された単量体ドメインは同様に、ペプチド配列の保存配列、ランダム配列、擬似ランダム配列、または規定配列をコードする合成オリゴヌクレオチド(例えば、重複オリゴヌクレオチド)の一群を提供し、これらの配列をその後、単量体ドメインをコードするポリヌクレオチド中の所定部位にライゲーションによって挿入することにより作製することができる。同様に、1つまたは複数の単量体ドメインの配列多様性は、部位特異的突然変異誘発、ランダム突然変異、擬似ランダム突然変異、規定のkernal突然変異、コドンに基づく突然変異などを用いて単量体ドメインを突然変異させることで拡張させることができる。得られた核酸分子は、クローニングおよび増幅に向けて宿主中で増やすことができる。いくつかの態様において、核酸は組換えられる。   Modified monomer domains also provide a group of synthetic oligonucleotides (e.g., overlapping oligonucleotides) that encode conserved, random, pseudorandom, or defined sequences of peptide sequences, and these sequences Then, it can produce by inserting in the predetermined site | part in the polynucleotide which codes a monomer domain by ligation. Similarly, the sequence diversity of one or more monomer domains can be determined using site-directed mutagenesis, random mutation, pseudorandom mutation, defined kernal mutation, codon-based mutation, etc. Can be expanded by mutating the monomer domain. The resulting nucleic acid molecule can be expanded in the host for cloning and amplification. In some embodiments, the nucleic acid is recombined.

本発明は同様に、単量体ドメインをコードする複数の核酸を組換え、および所望のリガンドまたはリガンド混合物などに結合する単量体ドメインについて得られたライブラリーをスクリーニングする方法を提供する。選択された単量体ドメイン核酸は同様に、例えば、選択された配列と実質的に同一な野生型のまたは天然の配列と戻し交配することによるなど、中性の配列(すなわち、結合に及ぼす実質的な機能的効果を持たない配列)をコードするポリヌクレオチド配列と組換えることにより戻し交配されて、天然様の機能的単量体ドメインを産生することができる。一般的に、戻し交配の間、特性、例えば、リガンドに対する結合を保持するため、その後の選択が適用される。   The present invention also provides a method of screening a library obtained for a monomer domain that recombines a plurality of nucleic acid encoding monomer domains and binds to a desired ligand or ligand mixture. The selected monomer domain nucleic acid is also a neutral sequence (i.e., has a substantial Can be backcrossed by recombination with a polynucleotide sequence encoding a non-functional functional sequence) to produce a natural-like functional monomer domain. In general, during backcrossing, subsequent selections are applied to retain properties, eg, binding to the ligand.

いくつかの態様において、単量体ライブラリーは組換えによって調製される。このような場合、単量体ドメインを単離し、組換えて、単量体ドメインをコードする核酸配列をコンビナトリアル的に組換える(組換えは単量体ドメイン間もしくは単量体ドメイン内で、またはその両方で起こりうる)。第1の段階は、所望の特性、例えば、特定のリガンドに対する親和性を有する単量体ドメインの同定を含む。組換えの間に保存アミノ酸を維持しながら、単量体ドメインをコードする核酸配列は組換えられる、または組換えられ、多量体に連結されうる。   In some embodiments, the monomer library is prepared recombinantly. In such cases, the monomer domains are isolated and recombined to recombine nucleic acid sequences encoding the monomer domains in a combinatorial manner (recombination is between or within the monomer domains, or within the monomer domains, or It can happen both.) The first step involves the identification of monomer domains that have the desired properties, eg, affinity for a particular ligand. Nucleic acid sequences encoding monomer domains can be recombined or recombined and linked to multimers while maintaining conserved amino acids during recombination.

II. 多量体
多量体(組換えモザイクタンパク質またはコンビナトリアルモザイクタンパク質)を作製する方法は、本発明の特徴である。多量体は少なくとも2つの単量体ドメインを含む。例えば、本発明の多量体は2〜約10個の単量体ドメイン、2〜約8個の単量体ドメイン、約3〜約10個の単量体ドメイン、約7個の単量体ドメイン、約6個の単量体ドメイン、約5個の単量体ドメイン、または約4個の単量体ドメインを含みうる。いくつかの態様において、多量体は少なくとも3個の単量体ドメインを含む。単量体ドメインサイズの可能な範囲を考慮して、本発明の多量体は、例えば、100kD、90kD、80kD、70kD、60kD、50kD、40kD、30kD、25kD、20kD、15kD、10kD、5kDまたはそれよりも小さくまたはそれよりも大きくすることができる。典型的には、単量体ドメインは、関心対象の標的分子への結合についてあらかじめ選択されている。
II. Multimers A method for producing multimers (recombinant mosaic proteins or combinatorial mosaic proteins) is a feature of the present invention. Multimers contain at least two monomer domains. For example, the multimer of the present invention has 2 to about 10 monomer domains, 2 to about 8 monomer domains, about 3 to about 10 monomer domains, about 7 monomer domains , About 6 monomer domains, about 5 monomer domains, or about 4 monomer domains. In some embodiments, the multimer comprises at least 3 monomer domains. In view of the possible range of monomer domain sizes, the multimers of the present invention are, for example, 100 kD, 90 kD, 80 kD, 70 kD, 60 kD, 50 kD, 40 kD, 30 kD, 25 kD, 20 kD, 15 kD, 10 kD, 5 kD or more Can be smaller or larger. Typically, the monomer domains are preselected for binding to the target molecule of interest.

いくつかの態様において、各単量体ドメインは、1つの標的分子に特異的に結合する。これらの態様のいくつかにおいて、各単量体は、標的分子上の異なる位置(エピトープに類似)に結合する。同じ標的分子に結合する複数の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは、各々の個々の単量体と比較して、標的分子に対する多量体の結合活性の改良をもたらす結合活性効果を引き起こす。いくつかの態様において、多量体は、単量体ドメイン単独の結合活性の少なくとも約1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、20倍、50倍または100倍または1000倍の結合活性を有する。典型的には、多量体は約10-15、10-14、10-13、10-12、10-11、10-10、10-9、または10-8未満のKdを有する。いくつかの態様において、多量体の少なくとも1つ、2つ、3つ、4つまたはそれ以上(全てを含む)の単量体は、カルシウムまたは別のイオンなどのイオンを結合する。 In some embodiments, each monomer domain specifically binds to one target molecule. In some of these embodiments, each monomer binds to a different location (similar to an epitope) on the target molecule. Multiple monomer domains and / or immune domains that bind to the same target molecule cause a binding activity effect that results in improved binding activity of the multimer to the target molecule as compared to each individual monomer. In some embodiments, the multimer is at least about 1.5 times, 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 10 times, 20 times, 50 times or 100 times or 1000 times the binding activity of the monomer domain alone. Have a binding activity of Typically, the multimer has a K d of less than about 10 −15 , 10 −14 , 10 −13 , 10 −12 , 10 −11 , 10 −10 , 10 −9 , or 10 −8 . In some embodiments, at least one, two, three, four or more (including all) monomers of the multimer bind ions such as calcium or another ion.

別の態様において、多量体は、異なる標的分子に対する特異性を有する単量体ドメインを含む。例えば、このような多様な単量体ドメインの多量体は、ウイルス複製系の異なる成分またはウイルスの異なる血清型に特異的に結合しうる。いくつかの態様において、少なくとも1つの単量体ドメインは、毒素に結合し、少なくとも1つの単量体ドメインは細胞表面分子に結合し、それによって、毒素を標的化する機構として作用する。いくつかの態様において、多量体の少なくとも2つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは、標的の細胞または組織中の異なる標的分子に結合する。同様に、治療用の分子は、治療剤を、細胞または組織結合の特異性を有する他の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインもまた含む、多量体の単量体に結合させることによって、細胞または組織に標的化されうる。いくつかの態様において、異なる単量体はシグナル伝達経路、代謝経路の異なる成分、または同一の相加的もしくは相乗的な生理学的作用もしくは生物学的作用を及ぼす異なる代謝経路の成分に結合する。   In another embodiment, the multimer comprises monomer domains having specificity for different target molecules. For example, such diverse monomer domain multimers can specifically bind to different components of the viral replication system or to different serotypes of the virus. In some embodiments, at least one monomer domain binds to a toxin and at least one monomer domain binds to a cell surface molecule, thereby acting as a mechanism for targeting the toxin. In some embodiments, the at least two monomer domains and / or immune domains of the multimer bind to different target molecules in the target cell or tissue. Similarly, a therapeutic molecule can be obtained by linking a therapeutic agent to a multimeric monomer that also includes other monomer domains and / or immune domains with cell or tissue binding specificity. Or it can be targeted to tissue. In some embodiments, different monomers bind to signal transduction pathways, different components of metabolic pathways, or components of different metabolic pathways that exert the same additive or synergistic physiological or biological effects.

多量体は種々の単量体ドメインの組合せを含みうる。例えば、単一の多量体において、選択された単量体ドメインは同様でもまたは全く同一であってもよく、任意で、異なってもまたは非同一であってもよい。さらに、選択された単量体ドメインは、同じ単量体ドメインファミリー由来の種々の異なる単量体ドメイン、または異なるドメインファミリー由来の種々の単量体ドメイン、あるいは任意で、その両方の組合せを含みうる。   Multimers can contain combinations of various monomer domains. For example, in a single multimer, the selected monomer domains may be similar or identical, and may optionally be different or non-identical. Furthermore, the selected monomer domains include various different monomer domains from the same monomer domain family, or various monomer domains from different domain families, or optionally a combination of both. sell.

本発明の実施に際して作製される多量体は、以下のいずれかでありうる:
(1) ホモ多量体(同じドメインの多量体、すなわち、A1-A1-A1-A1);
(2) 同じドメインクラスの異なるドメインのヘテロ多量体、例えば、A1-A2-A3-A4。例えば、ヘテロ多量体には、A1、A2、A3およびA4が特定のI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、もしくはトレフォイル単量体ドメインの非天然の異なる変異体である多量体、またはA1、A2、A3、およびA4のいくつかがI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、もしくはトレフォイル単量体ドメインの天然の変異体である多量体が含まれる。
(3) 異なる単量体ドメインクラス、例えば、A1-B2-A2-B1由来のドメインのヘテロ多量体。例えば、A1およびA2がI型トロンボスポンジン由来の2つの異なる単量体ドメイン(天然または非天然のいずれか)であり、ならびにB1およびB2がサイログロブリン由来の2つの異なる単量体ドメイン(天然または非天然のいずれか)である場合。
Multimers produced in the practice of the present invention can be any of the following:
(1) Homo multimers (multimers of the same domain, ie A1-A1-A1-A1);
(2) Heteromultimers of different domains of the same domain class, for example A1-A2-A3-A4. For example, in heteromultimers, A1, A2, A3 and A4 are those in which non-natural different variants of a particular type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain Or multimers in which some of A1, A2, A3, and A4 are natural variants of the type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain.
(3) Heteromultimers of domains from different monomer domain classes, eg, A1-B2-A2-B1. For example, A1 and A2 are two different monomer domains derived from type I thrombospondin (either natural or non-natural), and B1 and B2 are two different monomer domains derived from thyroglobulin (natural or If it is non-natural)

本発明の実施に際して利用される多量体ライブラリーは、ホモ多量体、同じ単量体クラスの異なる単量体ドメイン(天然または非天然)のヘテロ多量体、もしくは異なる単量体クラス由来の単量体ドメイン(天然または非天然)のヘテロ多量体、またはそれらの組合せを含むことができる。その他の例示的な多量体は、例えば、三量体およびより高次の多量体(例えば、四量体)を含む。   Multimeric libraries utilized in the practice of the present invention are homomultimers, heteromultimers of different monomer domains of the same monomer class (natural or non-natural), or single monomers from different monomer classes. It can include heteromultimers of somatic domains (natural or non-natural), or combinations thereof. Other exemplary multimers include, for example, trimers and higher order multimers (eg, tetramers).

本明細書において記述される、単量体ドメインは同様に、免疫ドメイン含有ヘテロ多量体(すなわち、少なくとも1つの免疫ドメイン変異体および1つの単量体ドメイン変異体を有する多量体)中で容易に利用される。従って、本発明の多量体は、ミニボディー、単一ドメイン抗体、単鎖可変断片(ScFv)、またはFab断片などの少なくとも1つの免疫ドメイン;ならびに、例えば、I型トロンボスポンジンドメイン、I型サイログロブリンリピートドメイン、トレフォイル(P型)ドメイン、EGF様ドメイン(例えば、ラミニン型EGF様ドメイン)、クリングルドメイン、I型フィブロネクチンドメイン、II型フィブロネクチンドメイン、III型フィブロネクチンドメイン、PANドメイン、Glaドメイン、SRCRドメイン、クニッツ/ウシ膵臓トリプシンインヒビタードメイン、カザル型セリンプロテアーゼインヒビタードメイン、C型フォンウィルブランド因子ドメイン、アナフィラトキシン様ドメイン、CUBドメインLDL受容体クラスAドメイン、スシドメイン、リンクドメイン、3型トロンボスポンジンドメイン、免疫グロブリン様ドメイン、C型レクチンドメイン、MAMドメイン、A型フォンウィルブランド因子ドメイン、ソマトメジンBドメイン、WAP型4ジスルフィドコアドメイン、C型F5/8ドメイン、ヘモペキシンドメイン、SH2ドメイン、SH3ドメイン、EFハンドドメイン、カドヘリンドメイン、アネキシンドメイン、ジンクフィンガードメイン、およびC2ドメイン、またはこれらの変異体などの、少なくとも1つの単量体ドメインを有することができる。   As described herein, monomer domains are also readily available in immune domain-containing heteromultimers (i.e., multimers having at least one immune domain variant and one monomer domain variant). Used. Accordingly, a multimer of the invention comprises at least one immune domain such as a minibody, single domain antibody, single chain variable fragment (ScFv), or Fab fragment; and, for example, a type I thrombospondin domain, a type I thyroglobulin Repeat domain, trefoil (P-type) domain, EGF-like domain (e.g. laminin-type EGF-like domain), kringle domain, type I fibronectin domain, type II fibronectin domain, type III fibronectin domain, PAN domain, Gla domain, SRCR domain, Kunitz / bovine pancreatic trypsin inhibitor domain, casal type serine protease inhibitor domain, type C von Willebrand factor domain, anaphylatoxin-like domain, CUB domain LDL receptor class A domain, sushi domain, link domain, type 3 thrombospo Njin domain, immunoglobulin-like domain, C type lectin domain, MAM domain, A type von Willebrand factor domain, somatomedin B domain, WAP type 4 disulfide core domain, C type F5 / 8 domain, hemopexin domain, SH2 domain, It can have at least one monomer domain, such as a SH3 domain, an EF hand domain, a cadherin domain, an annexin domain, a zinc finger domain, and a C2 domain, or variants thereof.

ドメインが連結されて多量体を形成する前にドメインが選択される必要はない。一方、多量体に連結される前に、ドメインを標的分子に結合する能力について選択することができる。従って、例えば、多量体は、1つの標的分子に結合する2つのドメインおよび第2の標的分子に結合する第3のドメインを含むことができる。   It is not necessary for the domains to be selected before the domains are joined to form a multimer. On the other hand, the domain can be selected for its ability to bind to the target molecule before being linked to the multimer. Thus, for example, a multimer can comprise two domains that bind to one target molecule and a third domain that binds to a second target molecule.

典型的には、本発明の多量体は単一の不連続のポリペプチドである。部分的リンカー-ドメイン-部分的リンカー部分の多量体は、複数のポリペプチドのつながりであって、それぞれが部分的リンカー-ドメイン-部分的リンカー部分に相当する。   Typically, the multimer of the present invention is a single discrete polypeptide. A multimer of partial linker-domain-partial linker moieties is a linkage of multiple polypeptides, each corresponding to a partial linker-domain-partial linker moiety.

従って、本発明の多量体は以下の特質を有しうる:多価、多特異性、一本鎖、熱安定性、血中および/または貯蔵半減期の延長。さらに、単量体ドメインの少なくとも1つ、複数もしくは全てがイオン(例えば、金属イオンもしくはカルシウムイオン)を結合してもよく、少なくとも1つ、複数もしくは全ての単量体ドメインがI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、もしくはトレフォイル単量体ドメインに由来してもよく、単量体ドメインの少なくとも1つ、複数もしくは全てが天然に存在しなくてもよく、および/または単量体ドメインの少なくとも1つ、複数もしくは全てが単量体ドメイン当たり1、2、3、もしくは4つのジスルフィド結合を含んでもよい。いくつかの態様において、多量体は、少なくとも1つの単量体ドメインが非天然の単量体ドメインでありかつ単量体ドメインがカルシウムを結合する少なくとも2つ(または少なくとも3つ)の単量体ドメインを含む。いくつかの態様において、多量体は少なくとも4つの単量体ドメインを含み、ここで少なくとも1つの単量体ドメインが天然に存在せず、およびここで:
a. 各単量体ドメインが30〜100アミノ酸でありかつ単量体ドメインのそれぞれが少なくとも1つのジスルフィド結合を含み;または
b. 各単量体ドメインが30〜100アミノ酸でありかつ細胞外タンパク質に由来し;または
c. 各単量体ドメインが30〜100アミノ酸でありかつタンパク質標的に結合する。
Accordingly, multimers of the present invention may have the following characteristics: multivalent, multispecific, single stranded, thermostable, in blood and / or prolonged storage half-life. Furthermore, at least one, more than one or all of the monomer domains may bind ions (eg, metal ions or calcium ions), and at least one, more than one or all of the monomer domains may be type I thrombospondin. May be derived from a monomer domain, a thyroglobulin monomer domain, or a trefoil monomer domain, and at least one, multiple, or all of the monomer domains may not be naturally occurring and / or At least one, multiple or all of the monomer domains may contain 1, 2, 3, or 4 disulfide bonds per monomer domain. In some embodiments, the multimer has at least two (or at least three) monomers in which at least one monomer domain is a non-natural monomer domain and the monomer domain binds calcium. Includes domain. In some embodiments, the multimer comprises at least 4 monomer domains, wherein at least one monomer domain does not occur in nature and wherein:
each monomer domain is 30-100 amino acids and each of the monomer domains contains at least one disulfide bond; or
b. Each monomer domain is 30-100 amino acids and is derived from an extracellular protein; or
c. Each monomer domain is 30-100 amino acids and binds to a protein target.

いくつかの態様において、多量体は少なくとも4つの単量体ドメインを含み、ここで少なくとも1つの単量体ドメインが天然に存在せず、およびここで、
a. 各単量体ドメインが35〜100アミノ酸であり;または
b. 各ドメインが少なくとも1つのジスルフィド結合を含みかつヒトタンパク質および/もしくは細胞外タンパク質に由来する。
In some embodiments, the multimer comprises at least 4 monomer domains, wherein at least one monomer domain does not occur in nature, and wherein
each monomer domain is 35-100 amino acids; or
b. Each domain contains at least one disulfide bond and is derived from a human protein and / or an extracellular protein.

いくつかの態様において、多量体は少なくとも2つの単量体ドメインを含み、ここで少なくとも1つの単量体ドメインが天然に存在せず、およびここで各ドメインが以下である:
a. 25〜50アミノ酸長かつ少なくとも1つのジスルフィド結合を含む;または
b. 25〜50アミノ酸長かつ細胞外タンパク質に由来する;または
c. 25〜50アミノ酸かつタンパク質標的に結合する;または
d. 35〜50アミノ酸長である。
In some embodiments, the multimer comprises at least two monomer domains, wherein at least one monomer domain does not occur in nature and each domain is:
a. 25-50 amino acids in length and containing at least one disulfide bond; or
b. 25-50 amino acids long and derived from extracellular protein; or
c. binds to 25-50 amino acids and protein target; or
d. 35-50 amino acids long.

いくつかの態様において、多量体は少なくとも2つの単量体ドメインを含み、ここで少なくとも1つの単量体ドメインが天然に存在せずおよび、
a. 各単量体ドメインが少なくとも1つのジスルフィド結合を含む;または
b. 少なくとも1つの単量体ドメインが細胞外タンパク質に由来する;または
c. 少なくとも1つの単量体ドメインが標的タンパク質に結合する。
In some embodiments, the multimer comprises at least two monomer domains, wherein at least one monomer domain is not naturally occurring and
each monomer domain contains at least one disulfide bond; or
b. at least one monomer domain is derived from an extracellular protein; or
c. At least one monomer domain binds to the target protein.

いくつかの態様において、本発明の多量体は同じまたはその他の多量体に結合して、凝集体を生ずる。凝集は、例えば、2つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメイン上の疎水性ドメインの存在によって媒介され、2つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメイン間の非共有性相互作用の形成を引き起こすことができる。または、凝集は、別の多量体中の単量体ドメインに対する結合特異性を有する多量体中の1つまたは複数の単量体ドメインによって促進されうる。凝集体は同様に、単量体ドメインまたは多量体上の親和性ペプチドの存在により生ずることができる。凝集体は単一の多量体よりも多くの標的分子結合ドメインを含むことができる。   In some embodiments, the multimers of the invention bind to the same or other multimer to produce an aggregate. Aggregation is mediated, for example, by the presence of two monomer domains and / or a hydrophobic domain on the immune domain, leading to the formation of non-covalent interactions between the two monomer domains and / or immune domains Can do. Alternatively, aggregation can be facilitated by one or more monomer domains in a multimer that have binding specificity for monomer domains in another multimer. Aggregates can also be caused by the presence of affinity peptides on monomer domains or multimers. Aggregates can contain more target molecule binding domains than a single multimer.

細胞表面の標的と第2の標的の両方に対する親和性を有する多量体は、いっそう高い結合活性効果を供与することができる。場合によっては、膜流動性は、相互作用の間隔および結合価を最適化する(自己アッセンブリにより)うえでタンパク質リンカーよりも柔軟でありうる。場合によっては、多量体は、それぞれが異なる細胞上のまたは一方が細胞上でもう一方が複数の結合部位を有する分子上の2つの異なる標的に結合しうる。   A multimer with affinity for both a cell surface target and a second target can provide a higher binding activity effect. In some cases, membrane fluidity may be more flexible than protein linkers in optimizing interaction spacing and valency (due to self-assembly). In some cases, a multimer can bind to two different targets, each on a different cell or on a molecule that has multiple binding sites, one on the cell and the other on the other.

III. リンカー
選択された単量体ドメインはリンカーにより連結されて単鎖の多量体を形成しうる。例えば、リンカーは、多量体中の各々の分離した個別の単量体ドメインの間に位置する。典型的には、免疫ドメインもまた、リンカー部分を介して互いに、または単量体ドメインに連結される。免疫ドメイン変異体を一緒に連結するために容易に使用されうるリンカー部分は、単量体ドメイン変異体の多量体について記述されたものと同じである。免疫ドメイン変異体を他のドメインに連結して多量体にするのに適した例示的なリンカー部分は、本明細書において記述されている。
III. Linker The selected monomer domains can be linked by a linker to form a single chain multimer. For example, the linker is located between each separate individual monomer domain in the multimer. Typically, the immune domains are also linked to each other or to the monomer domain via a linker moiety. The linker moieties that can be readily used to link immune domain variants together are the same as those described for multimers of monomer domain variants. Exemplary linker moieties suitable for linking immune domain variants to other domains to make multimers are described herein.

選択された単量体ドメインをリンカーを介して連結することは、当技術分野において公知の種々の技術を使用して達成されうる。例えば、選択された単量体ドメインをコードするポリヌクレオチドのコンビナトリアルアッセンブリは、制限消化と再ライゲーションにより、PCRに基づく、自己プライミング重複反応により、またはその他の組換え法により達成されうる。リンカーは、単量体が標的の多量体に結合するその能力について同定される前に、または単量体が標的の多量体に結合する能力について選択された後で、単量体に結合されうる。   Linking selected monomer domains via a linker can be accomplished using various techniques known in the art. For example, combinatorial assembly of polynucleotides encoding selected monomer domains can be achieved by restriction digestion and religation, by PCR-based, self-priming duplication reactions, or by other recombinant methods. The linker can be attached to the monomer before the monomer is identified for its ability to bind to the target multimer or after the monomer is selected for its ability to bind to the target multimer. .

リンカーは、天然のものであるか、合成によるか、またはその両方の組合せでありうる。例えば、合成リンカーは、ランダムリンカー(例えば、配列およびサイズの両方において)でありうる。1つの局面において、ランダムリンカーは、十分にランダム化された配列を含みうるか、または任意で、ランダムリンカーは、天然のリンカー配列に基づきうる。リンカーは、例えば、ポリペプチドでない部分、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどを含みうる。   The linker can be natural, synthetic, or a combination of both. For example, the synthetic linker can be a random linker (eg, in both sequence and size). In one aspect, the random linker can comprise a fully randomized sequence, or optionally, the random linker can be based on a natural linker sequence. A linker can include, for example, a non-polypeptide moiety, a polynucleotide, a polypeptide, and the like.

リンカーは、剛性であるか、または代替的には、柔軟であるか、またはその両方の組合せでありうる。リンカーの柔軟性は、リンカーと、リンカーが相互作用する単量体の両方の組成物の機能でありうる。リンカーは、2つの選択した単量体ドメインを連結し、単量体ドメインを分離した個別の単量体ドメインとして維持する。リンカーは、分離した個別の単量体ドメインが協働し、なお分離した特性、例えば、同じリガンドについての多量体中の複数の結合部位、または、例えば、異なるリガンドについての多量体中の複数の分離した結合部位を維持することを可能にしうる。場合によっては、ジスルフィド架橋が2つの連結単量体ドメイン間にまたはリンカーと単量体ドメインの間に存在する。いくつかの態様において、単量体ドメインおよび/またはリンカーは金属結合中心を含む。   The linker can be rigid, or alternatively, flexible, or a combination of both. Linker flexibility can be a function of the composition of both the linker and the monomer with which the linker interacts. The linker joins the two selected monomer domains and maintains the monomer domains as separate monomer domains. A linker can work together with separate individual monomer domains and still have separate properties such as multiple binding sites in a multimer for the same ligand, or multiple multiple sites in a multimer for different ligands, for example. It may be possible to maintain a separate binding site. In some cases, a disulfide bridge is present between two linked monomer domains or between a linker and a monomer domain. In some embodiments, the monomer domain and / or linker comprises a metal binding center.

2つまたはそれ以上の単量体ドメイン(すなわち、ポリペプチド鎖)が連結される、特定の場合に適したリンカーの選択は、例えば、単量体ドメインの性質、ポリペプチド多量体が結合すべき標的の構造および性質ならびに/またはタンパク質分解および酸化に対するペプチドリンカーの安定性を含む、種々のパラメータに依存しうる。   Selection of a suitable linker in certain cases where two or more monomer domains (i.e., polypeptide chains) are linked, e.g., the nature of the monomer domains, polypeptide multimers should bind It may depend on various parameters including the structure and properties of the target and / or the stability of the peptide linker against proteolysis and oxidation.

本発明は、所望の単量体ドメイン/変異体が同定されたら、リンカーの選択を最適化する方法を提供する。一般的に、単量体ドメインの組成に関して固定されているが、リンカーの組成および長さが変動しうる組成を有する多量体のライブラリーは、上記のように、容易に調製され、スクリーニングされうる。   The present invention provides a method for optimizing the choice of linker once the desired monomer domain / variant has been identified. In general, multimeric libraries having a composition that is fixed with respect to the composition of the monomer domains but can vary in the composition and length of the linker can be readily prepared and screened as described above. .

典型的には、リンカーポリペプチドは、Gly、Ser、AlaおよびThrから選択されるアミノ酸残基を主に含みうる。例えば、ペプチドリンカーは、Gly、Ser、AlaおよびThrから選択されるアミノ酸残基の少なくとも80%、例えば少なくとも85%または少なくとも90%など、少なくとも75% (ペプチドリンカー中に存在する残基の総数に基づいて計算される)を含みうる。ペプチドリンカーは同様に、Gly、Ser、Alaおよび/またはThr残基のみからなりうる。リンカーポリペプチドは、2つの単量体ドメインが、互いに関して正確な高次構造を呈し、その結果それらが、例えば、所与の受容体のアンタゴニストとしての所望の活性を保持するようにして、2つの単量体ドメインを連結するに十分な長さを有するべきである。   Typically, the linker polypeptide may mainly comprise amino acid residues selected from Gly, Ser, Ala and Thr. For example, the peptide linker is at least 80% of amino acid residues selected from Gly, Ser, Ala and Thr, such as at least 75%, such as at least 85% or at least 90% (in total number of residues present in the peptide linker). Calculated on the basis of The peptide linker can likewise consist only of Gly, Ser, Ala and / or Thr residues. A linker polypeptide has two monomer domains that exhibit the correct conformation with respect to each other so that they retain the desired activity as, for example, an antagonist of a given receptor. It should be long enough to link two monomer domains.

この目的に適した長さは、少なくとも1アミノ酸残基、および典型的には約50アミノ酸残基よりも少ない長さ(例えば、2〜25アミノ酸残基、5〜20アミノ酸残基、5〜15アミノ酸残基、8〜12アミノ酸残基、または11アミノ酸残基)の長さである。同様に、リンカーをコードするポリペプチドはサイズが、例えば、約2〜約15アミノ酸、約3〜15アミノ酸、約4〜12アミノ酸、約10アミノ酸、約8アミノ酸、または約6アミノ酸の範囲でありうる。核酸(例えば、DNA、RNA、または両方の組合せ)を含有する方法および組成物において、リンカー配列を含むポリヌクレオチドは、例えば、約6ヌクレオチド〜約45ヌクレオチドの間、約9ヌクレオチド〜約45ヌクレオチドの間、約12ヌクレオチド〜約36ヌクレオチドの間、約30ヌクレオチド、約24ヌクレオチド、または約18ヌクレオチドでありうる。同様に、リンカーポリペプチドに含めるために選択されたアミノ酸残基は、ポリペプチド多量体の活性または機能を有意に妨害しない特性を示すべきである。従って、ペプチドリンカーは、全体では電荷を示さないのが当然であり、それは、ポリペプチド多量体の活性または機能と矛盾するか、または内在性の折り畳みを妨害するか、または、問題の標的に対するポリペプチド多量体の結合を深刻に妨害する、1つもしくは複数の単量体ドメイン中のアミノ酸残基と結合または他の相互作用を形成する。   Suitable lengths for this purpose are at least 1 amino acid residue, and typically less than about 50 amino acid residues (e.g., 2-25 amino acid residues, 5-20 amino acid residues, 5-15 Amino acid residues, 8-12 amino acid residues, or 11 amino acid residues). Similarly, a polypeptide encoding a linker may range in size from, for example, about 2 to about 15 amino acids, about 3 to 15 amino acids, about 4 to 12 amino acids, about 10 amino acids, about 8 amino acids, or about 6 amino acids. sell. In methods and compositions containing nucleic acids (e.g., DNA, RNA, or a combination of both), the polynucleotide comprising the linker sequence is, for example, between about 6 nucleotides to about 45 nucleotides, between about 9 nucleotides to about 45 nucleotides. Between about 12 nucleotides and about 36 nucleotides, about 30 nucleotides, about 24 nucleotides, or about 18 nucleotides. Similarly, the amino acid residues selected for inclusion in the linker polypeptide should exhibit properties that do not significantly interfere with the activity or function of the polypeptide multimer. Thus, it is natural that the peptide linker does not exhibit an overall charge, which is inconsistent with the activity or function of the polypeptide multimer, interferes with intrinsic folding, or is polysylated against the target in question. It binds or forms other interactions with amino acid residues in one or more monomer domains that severely interfere with the binding of peptide multimers.

本発明の別の態様において、ペプチドリンカーはライブラリーから選択され、ここでは、ペプチドリンカー中のアミノ酸残基は、特定のポリペプチド多量体中の単量体ドメインの特定のセットのためにランダム化される。柔軟性のあるリンカーを用いて、単量体ドメインの適切な組合せを見出し、これを可変性のリンカーのこのランダムライブラリーにより最適化して、最適な長さおよび形状を有するリンカーを得ることができよう。最適なリンカーは、標的への結合に関与し、かつ、標的に結合しない場合のポリペプチド多量体中での互いに対する単量体ドメインの動きを制限する、最小の数の正しい型のアミノ酸残基を含みうる。   In another embodiment of the invention, the peptide linker is selected from a library, wherein amino acid residues in the peptide linker are randomized for a specific set of monomer domains in a specific polypeptide multimer. Is done. With flexible linkers, you can find the right combination of monomer domains and optimize it with this random library of variable linkers to obtain linkers with optimal length and shape Like. The optimal linker is the minimum number of correctly typed amino acid residues that participate in binding to the target and limit movement of the monomer domains relative to each other in the polypeptide multimer when not binding to the target Can be included.

ポリペプチドを新規な連結融合ポリペプチドにつなげる天然のおよび人工のペプチドリンカーの使用は、文献において周知である(Hallewell et al., (1989), J.Biol.Chem. 264, 5260-5268;Alfthan et al., (1995) Protein Eng. 8, 725-731;Robinson and Sauer (1996)、Biochemistry 35, 109-116;Khandekar (1997), J.Biol.Chem. 272, 32190-32197;Fares et al., (1998), Endocrinology 139, 2459-2464;Smallshaw et al., (1999), Protein Eng. 12, 623-630;米国特許第5,856,456号)。   The use of natural and artificial peptide linkers to link polypeptides to novel linking fusion polypeptides is well known in the literature (Hallewell et al., (1989), J. Biol. Chem. 264, 5260-5268; Alfthan et al., (1995) Protein Eng. 8, 725-731; Robinson and Sauer (1996), Biochemistry 35, 109-116; Khandekar (1997), J. Biol. Chem. 272, 32190-32197; Fares et al (1998), Endocrinology 139, 2459-2464; Smallshaw et al., (1999), Protein Eng. 12, 623-630; US Pat. No. 5,856,456).

ペプチドリンカーの使用が広範囲に及んでいる1つの例は、軽鎖(VL)および重鎖(VH)の可変領域が人工のリンカーを介して連結されている単鎖抗体の産生についてであり、この特定の分野において膨大な刊行物が存在する。広範に使用されるペプチドリンカーは、Gly-Gly-Gly-Gly-Serアミノ酸配列の3反復((Gly4Ser)3)からなる15merである。他のリンカーは使用されてきており、ファージディスプレイ技術、ならびに選択的感染性ファージ技術が適切なリンカー配列を多様化および選択するために使用されてきた(Tang et al., (1996), J.Biol.Chem. 271, 15682-15686;Hennecke et al., (1998), Protein Eng. 11, 405-410)。ペプチドリンカーは、ヘテロ二量体タンパク質およびホモ二量体タンパク質、例えば、T細胞受容体、λCroリプレッサー、P22ファージArcリプレッサー、IL-12、TSH、FSH、IL-5、およびインターフェロン-γ中の個々の鎖を接続するために使用されてきた。ペプチドリンカーはまた、融合ポリペプチドを作製するために使用されてきた。種々のリンカーが使用されてきており、Arcリプレッサーファージディスプレイの場合には、単鎖タンパク質の安定性の増加のために、ファージディスプレイがリンカーの長さおよび組成を最適化するために使用されてきた(Robinson and Sauer (1998), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5929-5934)。 One example of the widespread use of peptide linkers is for the production of single chain antibodies in which the variable regions of the light chain (V L ) and heavy chain (V H ) are linked via an artificial linker. There are numerous publications in this particular field. A widely used peptide linker is a 15mer consisting of 3 repeats of the Gly-Gly-Gly-Gly-Ser amino acid sequence ((Gly 4 Ser) 3 ). Other linkers have been used, and phage display technology, as well as selective infectious phage technology, has been used to diversify and select appropriate linker sequences (Tang et al., (1996), J. Biol. Chem. 271, 15682-15686; Hennecke et al., (1998), Protein Eng. 11, 405-410). Peptide linkers are in heterodimeric and homodimeric proteins such as T cell receptor, λCro repressor, P22 phage Arc repressor, IL-12, TSH, FSH, IL-5, and interferon-γ Has been used to connect individual strands. Peptide linkers have also been used to create fusion polypeptides. Various linkers have been used, and in the case of Arc repressor phage display, phage display has been used to optimize linker length and composition in order to increase the stability of single chain proteins. (Robinson and Sauer (1998), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 5929-5934).

別のタイプのリンカーはインテイン、すなわち、単鎖ポリペプチドとともに発現されるが、タンパク質スプライシングによって翻訳後に除去されるペプチドストレッチである。インテインの使用は、F.S.Gimble, Chemistry and Biology, 1998, 第5巻、第10号、251〜256頁によって概説されている。   Another type of linker is an intein, ie, a peptide stretch that is expressed with a single chain polypeptide but is post-translationally removed by protein splicing. The use of inteins is reviewed by F.S. Gimble, Chemistry and Biology, 1998, Vol. 5, No. 10, pp. 251-256.

適切なリンカーを得るためのさらに別の方法は、単純なリンカー、例えば、(Gly4Ser)nを、ランダム突然変異誘発を通して最適化することによる。 Yet another way to obtain a suitable linker is by optimizing a simple linker, such as (Gly 4 Ser) n , through random mutagenesis.

上記のように、ペプチドリンカーは、少なくともある程度の柔軟性を有することが一般的に好ましい。従って、いくつかの態様において、ペプチドリンカーは、1〜25のグリシン残基、5〜20のグリシン残基、5〜15のグリシン残基、または8〜12のグリシン残基を含む。ペプチドリンカーは、典型的には、少なくとも50%のグリシン残基、例えば、少なくとも75%のグリシン残基を含む。本発明のいくつかの態様において、ペプチドリンカーはグリシン残基のみを含む。   As mentioned above, it is generally preferred that the peptide linker has at least some flexibility. Thus, in some embodiments, the peptide linker comprises 1-25 glycine residues, 5-20 glycine residues, 5-15 glycine residues, or 8-12 glycine residues. Peptide linkers typically comprise at least 50% glycine residues, for example at least 75% glycine residues. In some embodiments of the invention, the peptide linker comprises only glycine residues.

ペプチドリンカーはグリシン残基に加えて、その他の残基、特にSer、AlaおよびThrから選択される残基、特にSerを含む。従って、特定のペプチドリンカーの1つの例には、アミノ酸配列Glyx-Xaa-Glyy-Xaa-Glyzを有するペプチドリンカーが含まれ、ここで各Xaaは、独立して、

Figure 2008520208
から選択され、かつx、yおよびzは、各々、1〜5の範囲の整数である。いくつかの態様において、各Xaaは、独立して、Ser、AlaおよびThr、特にSerから選択される。より詳細には、ペプチドリンカーは、アミノ酸配列Gly-Gly-Gly-Xaa-Gly-Gly-Gly-Xaa-Gly-Gly-Glyを有し、ここでXaaは、独立して、
Figure 2008520208
からなる群より選択される。いくつかの態様において、各Xaaは、独立して、Ser、AlaおよびThr、特にSerから選択される。 In addition to glycine residues, the peptide linker comprises other residues, in particular residues selected from Ser, Ala and Thr, in particular Ser. Thus, one example of a specific peptide linker includes a peptide linker having the amino acid sequence Gly x -Xaa-Gly y -Xaa-Gly z , where each Xaa is independently
Figure 2008520208
And x, y and z are each an integer ranging from 1 to 5. In some embodiments, each Xaa is independently selected from Ser, Ala and Thr, particularly Ser. More particularly, the peptide linker has the amino acid sequence Gly-Gly-Gly-Xaa-Gly-Gly-Gly-Xaa-Gly-Gly-Gly, where Xaa is independently
Figure 2008520208
Selected from the group consisting of In some embodiments, each Xaa is independently selected from Ser, Ala and Thr, particularly Ser.

場合によっては、ペプチドリンカーにある程度の強固さを提供することが望ましいまたは必要であるかもしれない。このことは、ペプチドリンカーのアミノ酸配列にプロリン残基を含有させることによって達成されうる。従って、本発明の別の態様において、ペプチドリンカーは、ペプチドリンカーのアミノ酸配列中に少なくとも1つのプロリン残基を含む。例えば、ペプチドリンカーは、アミノ酸配列の少なくとも25%、例えば少なくとも50%、例えば少なくとも75%がプロリン残基である、アミノ酸配列を有する。本発明の1つの特定の態様において、ペプチドリンカーはプロリン残基のみを含む。   In some cases, it may be desirable or necessary to provide a peptide linker with some degree of robustness. This can be achieved by including a proline residue in the amino acid sequence of the peptide linker. Accordingly, in another embodiment of the invention, the peptide linker comprises at least one proline residue in the amino acid sequence of the peptide linker. For example, a peptide linker has an amino acid sequence in which at least 25%, such as at least 50%, such as at least 75% of the amino acid sequence is a proline residue. In one particular embodiment of the present invention, the peptide linker contains only proline residues.

本発明のいくつかの態様において、ペプチドリンカーは、非ポリペプチド部分のための結合基を含むアミノ酸残基が導入されるような様式で修飾される。このようなアミノ酸残基の例は、システイン残基(これに非ポリペプチド部分が引き続いて結合する)でありうるか、またはアミノ酸配列は、インビボでのN-グリコシル化部位(それによって糖部分を(インビボで)ペプチドリンカーに結合する)を含みうる。さらなる選択肢は、進化tRNAおよびtRNA合成酵素(例えば、米国特許出願第2003/0082575号を参照のこと)を用いて、単量体ドメインまたはリンカーの中に非天然アミノ酸を遺伝子操作により組み入れることである。例えば、ケト-チロシンの挿入は、発現された単量体ドメインまたは多量体との部位特異的なカップリングを可能にする。   In some embodiments of the invention, the peptide linker is modified in such a way that amino acid residues are introduced that contain a linking group for the non-polypeptide moiety. An example of such an amino acid residue may be a cysteine residue (to which a non-polypeptide moiety is subsequently attached), or the amino acid sequence may be an N-glycosylation site in vivo (thereby providing a sugar moiety ( (In vivo) attached to a peptide linker). A further option is to genetically engineer unnatural amino acids into monomer domains or linkers using evolutionary tRNA and tRNA synthetases (see, for example, US patent application 2003/0082575). . For example, the insertion of keto-tyrosine allows site-specific coupling with the expressed monomer domain or multimer.

本発明のいくつかの態様において、ペプチドリンカーは、少なくとも1つのシステイン残基、例えば、1つのシステイン残基を含む。従って、本発明のいくつかの態様において、ペプチドリンカーは、Gly、Ser、Ala、ThrおよびCysから選択されるアミノ酸残基を含む。いくつかの態様において、このようなペプチドリンカーは、1つのシステイン残基のみを含む。   In some embodiments of the invention, the peptide linker comprises at least one cysteine residue, eg, one cysteine residue. Thus, in some embodiments of the invention, the peptide linker comprises an amino acid residue selected from Gly, Ser, Ala, Thr and Cys. In some embodiments, such a peptide linker comprises only one cysteine residue.

さらなる態様において、ペプチドリンカーは、グリシン残基およびシステイン残基、例えば、グリシン残基およびシステイン残基のみを含む。典型的には、ペプチドリンカー当たり1つのみのシステイン残基が含まれる。従って、システイン残基を含む特定のペプチドリンカーの1つの例には、アミノ酸配列Glyn-Cys-Glymを有するペプチドリンカーが含まれ、ここでnおよびmは、それぞれ、1〜12、例えば、3〜9、4〜8、または4〜7の整数である。より詳細には、ペプチドリンカーは、アミノ酸配列GGGGG-C-GGGGGを有しうる。 In further embodiments, the peptide linker comprises only glycine and cysteine residues, eg, glycine and cysteine residues. Typically, only one cysteine residue is included per peptide linker. Thus, one example of a specific peptide linker comprising a cysteine residue includes a peptide linker having the amino acid sequence Gly n -Cys-Gly m , where n and m are each 1 to 12, for example, It is an integer of 3-9, 4-8, or 4-7. More particularly, the peptide linker may have the amino acid sequence GGGGG-C-GGGGG.

この手法(すなわち、非ペプチド部分のための結合基を含むアミノ酸残基の導入)は同様に、より強固なプロリン含有リンカーのために使用されうる。従って、ペプチドリンカーは、プロリンおよびシステイン残基、例えば、プロリン残基およびシステイン残基のみを含みうる。システイン残基を含む特定のプロリン含有ペプチドリンカーの1つの例には、アミノ酸配列Pron-Cys-Promを有するペプチドリンカーが含まれ、ここでnおよびmはそれぞれ1〜12、好ましくは3〜9、例えば、4〜8または4〜7の整数である。より詳細には、ペプチドリンカーは、アミノ酸配列PPPPP-C-PPPPPを有しうる。 This approach (ie, the introduction of an amino acid residue containing a linking group for a non-peptide moiety) can also be used for a more robust proline-containing linker. Thus, a peptide linker can include only proline and cysteine residues, eg, proline and cysteine residues. One example of a specific proline-containing peptide linker comprising a cysteine residue includes a peptide linker having the amino acid sequence Pro n -Cys-Pro m , where n and m are each 1 to 12, preferably 3 to 9, for example, an integer of 4-8 or 4-7. More particularly, the peptide linker may have the amino acid sequence PPPPP-C-PPPPP.

いくつかの態様において、非ポリペプチド部分のための結合基を含む、システイン残基などの、アミノ酸残基の導入の目的は、その残基に、引き続いて非ポリペプチド部分を結合させることである。例えば、非ポリペプチド部分は、ポリペプチド多量体の血清中半減期を改善しうる。従って、システイン残基は、非ポリペプチド部分に共有結合的に結合されうる。非ポリペプチド部分の好ましい例としてはPEGまたはmPEG、特にmPEGなどのポリマー分子、ならびに非ポリペプチド治療剤が挙げられる。   In some embodiments, the purpose of introducing an amino acid residue, such as a cysteine residue, that includes a linking group for a non-polypeptide moiety is to subsequently attach a non-polypeptide moiety to that residue. . For example, a non-polypeptide moiety can improve the serum half-life of a polypeptide multimer. Thus, cysteine residues can be covalently linked to non-polypeptide moieties. Preferred examples of non-polypeptide moieties include PEG or mPEG, particularly polymer molecules such as mPEG, and non-polypeptide therapeutics.

当業者は、システイン以外のアミノ酸残基が、非ポリペプチド部分をペプチドリンカーに結合させるために使用されうることを認識するであろう。このような他の残基の1つの特定の例には、非ポリペプチド部分をリジン残基に結合させることが含まれる。   One skilled in the art will recognize that amino acid residues other than cysteine can be used to attach the non-polypeptide moiety to the peptide linker. One particular example of such other residues includes attaching a non-polypeptide moiety to a lysine residue.

ペプチドリンカー中の非ペプチド部分に部位特異的結合基を導入することの別の可能性は、ペプチドリンカー中に、インビボのN-グリコシル化部位、例えば、1つのインビボのN-グリコシル化部位を導入することである。例えば、1つのインビボのN-グリコシル化部位は、Gly、Ser、AlaおよびThrから選択されるアミノ酸残基を含むペプチドリンカーに導入されうる。糖部分が実際にそのインビボのN-グリコシル化部位に結合されることを保証するために、ポリペプチド多量体をコードするヌクレオチド配列は、グリコシル化を行う真核生物発現宿主に挿入されなければならないことが理解されよう。   Another possibility to introduce a site-specific linking group to a non-peptide moiety in a peptide linker is to introduce an in vivo N-glycosylation site, eg, one in vivo N-glycosylation site, into the peptide linker. It is to be. For example, one in vivo N-glycosylation site can be introduced into a peptide linker comprising amino acid residues selected from Gly, Ser, Ala and Thr. In order to ensure that the sugar moiety is actually attached to its in vivo N-glycosylation site, the nucleotide sequence encoding the polypeptide multimer must be inserted into the eukaryotic expression host that performs the glycosylation. It will be understood.

インビボのN-グリコシル化部位を含むペプチドリンカーの特定の例は、アミノ酸配列Glyn-Asn-Xaa-Ser/Thr-Glym、好ましくはGlyn-Asn-Xaa-Thr-Glymを有するペプチドリンカーであり、ここでXaaはプロリン以外の任意のアミノ酸残基であり、かつnおよびmは、それぞれ、1〜8の範囲、好ましくは2〜5の範囲の整数である。 A specific example of a peptide linker containing an N-glycosylation site in vivo is a peptide linker having the amino acid sequence Gly n -Asn-Xaa-Ser / Thr-Gly m , preferably Gly n -Asn-Xaa-Thr-Gly m Where Xaa is any amino acid residue other than proline, and n and m are each an integer in the range of 1-8, preferably in the range of 2-5.

しばしば、ポリペプチド多量体中に存在するすべてのペプチドリンカーのアミノ酸配列は同一である。それにもかかわらず、特定の態様においては、ポリペプチド多量体中に存在するすべてのペプチドリンカーのアミノ酸配列は異なりうる。後者は、ポリペプチド多量体がポリペプチドの三量体また四量体である場合、特に、非ペプチド部分のための結合基を含むアミノ酸残基がペプチドリンカーに含まれる場合に、特に関連性があると考えられている。   Often, the amino acid sequences of all peptide linkers present in a polypeptide multimer are identical. Nevertheless, in certain embodiments, the amino acid sequences of all peptide linkers present in the polypeptide multimer can be different. The latter is particularly relevant when the polypeptide multimer is a trimer or tetramer of a polypeptide, particularly when the peptide linker contains an amino acid residue that contains a linking group for a non-peptide moiety. It is thought that there is.

多くの場合、所望の効果(例えば、血清中半減期の延長)を達成するために、ポリペプチド多量体に、ほんのわずかの、典型的には1つのみの、非ペプチド部分(例えば、mPEG、糖部分または非ポリペプチド治療剤)を結合させることが所望されるかまたは必要である。明白なことに、2つのポリペプチドリンカーを含むポリペプチド三量体の場合には、1つのみのペプチドリンカーが、典型的には、例えば、システイン残基の導入によって修飾される必要があるが、一方、他のペプチドリンカーの修飾は、典型的には必要でない。この場合、ポリペプチド多量体(三量体)のすべての(両方の)ペプチドリンカーは異なる。   Often, to achieve the desired effect (e.g., increased serum half-life), the polypeptide multimer has only a few, typically only one, non-peptide moiety (e.g., mPEG, It is desirable or necessary to attach a sugar moiety or a non-polypeptide therapeutic agent). Obviously, in the case of a polypeptide trimer comprising two polypeptide linkers, only one peptide linker typically needs to be modified, for example by introduction of cysteine residues, On the other hand, modifications of other peptide linkers are typically not necessary. In this case, all (both) peptide linkers of the polypeptide multimer (trimer) are different.

従って、本発明のさらなる態様において、ポリペプチド多量体中に存在するすべてのペプチドリンカーのアミノ酸配列は、1つ、2つ、または3つのペプチドリンカーを除いて、例えば、1つまたは2つのペプチドリンカーを除いて、特に1つのペプチドリンカーを除いて同一である。このペプチドリンカーは、非ペプチド部分のための結合基を含むアミノ酸残基を含むアミノ酸配列を有する。このようなアミノ酸残基の好ましい例には、インビボのN-グリコシル化部位のシステイン残基が含まれる。   Thus, in a further embodiment of the invention, the amino acid sequence of all peptide linkers present in the polypeptide multimer is, for example, one or two peptide linkers, except for one, two or three peptide linkers. Except for one peptide linker in particular. The peptide linker has an amino acid sequence that includes amino acid residues that include a linking group for a non-peptide moiety. Preferred examples of such amino acid residues include cysteine residues at N-glycosylation sites in vivo.

リンカーは天然または合成のリンカー配列でありうる。例示的な天然のリンカーには、例えば、第1のI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインの最後のシステインと第2のI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインの最初のシステインとの間の配列が含まれ、この配列はリンカー配列として使用されうる。種々のドメイン連結の解析は、天然のリンカーが、少なくとも3アミノ酸〜20アミノ酸より少ない範囲、例えば、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、または18アミノ酸長にわたることを示す。しかしながら、当業者は、より長いまたはより短いリンカー配列が使用されうることを認識するであろう。いくつかの実施形態において、リンカーは以下の配列A1A2A3A4A5A6の6merであり、ここで、A1はアミノ酸A、P、T、Q、EおよびKから選択され;A2およびA3は、C、F、Y、W、またはM以外の任意のアミノ酸であり;A4はアミノ酸S、GおよびRから選択され;A5はアミノ酸H、P、およびRから選択され;かつA6はアミノ酸Tである。 The linker can be a natural or synthetic linker sequence. Exemplary natural linkers include, for example, the last cysteine of the first type I thrombospondin monomer domain, the thyroglobulin monomer domain, or the trefoil monomer domain and the second type I thrombospondin monomer. Includes sequences between the monomer domain, the thyroglobulin monomer domain, or the first cysteine of the trefoil monomer domain, which can be used as a linker sequence. Analysis of various domain linkages has shown that natural linkers range from at least 3 amino acids to less than 20 amino acids, e.g., 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 , 17 or 18 amino acids in length. However, those skilled in the art will recognize that longer or shorter linker sequences may be used. In some embodiments, the linker is a 6mer of the following sequences A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6, wherein, A 1 is selected amino acids A, P, T, Q, from E and K A 2 and A 3 are any amino acids other than C, F, Y, W or M; A 4 is selected from amino acids S, G and R; A 5 is from amino acids H, P and R; And A 6 is the amino acid T.

単量体ドメインおよび/または免疫ドメインから多量体を作製する方法は、選択されたドメインを少なくとも1つのリンカーと連結して、少なくとも1つの多量体を作製する段階を包含しうる。例えば、多量体は少なくとも2つの単量体ドメインおよび/または免疫ドメインならびにリンカーを含みうる。次いで、多量体は、選択された単量体ドメインと比較して、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する、改善された結合活性もしくは親和性または改変された特異性についてスクリーニングされる。この方法によって産生された多量体の組成は、本発明に含まれる。   A method of making a multimer from a monomer domain and / or an immune domain can include linking a selected domain with at least one linker to make at least one multimer. For example, a multimer can comprise at least two monomer domains and / or immune domains and a linker. Multimers are then screened for improved binding activity or affinity or altered specificity for the desired ligand or ligand mixture compared to the selected monomer domain. The composition of multimers produced by this method is included in the present invention.

他の方法において、選択された多量体ドメインを少なくとも1つのリンカーと連結して、選択された単量体ドメインの2つまたはそれ以上とリンカーとを含む少なくとも2つの多量体を作製する。2つまたはそれ以上の多量体は、選択された単量体ドメインと比較して、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する、改善された結合活性もしくは親和性または改変された特異性についてスクリーニングされる。上記の方法によって産生された2つまたはそれ以上の多量体の組成も本発明の特徴である。   In other methods, the selected multimer domain is linked to at least one linker to create at least two multimers comprising two or more selected monomer domains and a linker. Two or more multimers are screened for improved binding activity or affinity or altered specificity for the desired ligand or ligand mixture compared to the selected monomer domain. Compositions of two or more multimers produced by the above method are also a feature of the invention.

上記および下記の方法により産生されたリンカー、多量体または選択の多量体は、本発明の特徴である。多量体を含有するライブラリー、例えば、本発明の方法によって産生されたまたは本発明の方法によって選択された約100、250、500またはそれ以上のメンバーを含むライブラリーが提供される。いくつかの態様において、ライブラリーのメンバーを含む1つまたは複数の細胞も含まれる。組換えポリペプチドのライブラリー、例えば、約100、250、500またはそれ以上の異なる組換えポリペプチドを含むライブラリーも本発明の特徴である。   Linkers, multimers or selected multimers produced by the methods described above and below are a feature of the present invention. Libraries containing multimers, eg, libraries comprising about 100, 250, 500 or more members produced by or selected by the methods of the invention, are provided. In some embodiments, one or more cells comprising a library member are also included. Recombinant polypeptide libraries, eg, libraries comprising about 100, 250, 500 or more different recombinant polypeptides are also a feature of the invention.

本発明の実施に際して利用される適当なリンカーは、部分的リンカー部分の絶対(obligate)ヘテロ二量体を含む。「絶対ヘテロ二量体」(「親和性ペプチド」ともいわれる)という用語は本明細書において、組成が互いとは異なり、かつ非共有結合的な、特異的様式で互いに結合し、2つのドメインを一緒に連結する2つの部分的リンカー部分の二量体をいう。特異的結合とは、他の部分的リンカーとの結合と比較して、2つの部分的リンカーが実質的に互いに結合するようなものである。従って、単一ポリペプチドとして発現される本発明の多量体とは対照的に、ヘテロ二量体を介して一緒に連結されるドメインの多量体は、個別の、部分的リンカー-単量体-部分的リンカー単位から構築される。ヘテロ二量体のアッセンブリは、例えば、混合によって達成されうる。従って、部分的リンカーがポリペプチドセグメントである場合、各部分的リンカー-単量体-部分的リンカー単位は、多量体アッセンブリの前に個別のペプチドとして発現されうる。ジスルフィド結合は、正確な非共有結合的な対形成の後にペプチドを一緒に共有結合的にロックするために加えられうる。絶対ヘテロ二量体を形成するのに適した部分的リンカー部分には、例えば、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどが含まれる。例えば、部分的リンカーがポリペプチドである場合、結合ドメインは、独立して、それらの独特な連結ペプチド(すなわち、部分的リンカー)と共に産生され、後に組み合わされて多量体を生じる。例えば、Madden, M., Aldwin, L., Gallop, M. A., and Stemmer, W. P. C. (1993) Peptide linkers:Unique self-associative high-affinity peptide linkers. Thirteenth American Peptide Symposium, Edmonton, Canada (abstract)を参照されたい。従って、多量体中の結合ドメインの空間的順序は、各部分的リンカーのヘテロ二量体性の結合特異性に委ねられている。部分的リンカーは、所定の異種アミノ酸配列に特異的に結合する末端のアミノ酸配列を含みうる。このようなアミノ酸配列の例は、Bodenmuller et al., The neuropeptide head activator loses its biological activity by dimerization, (1986) EMBO J 5(8):1825-1829に記載されているような、Hydraニューロペプチドヘッドアクチベーターである。例えば、米国特許第5,491,074号および国際公開公報第94/28173号を参照されたい。これらの部分的リンカーは、多量体が最初に単量体-部分的リンカー単位または部分的リンカー-単量体-部分的リンカー単位として産生されることを可能にする。次いで、これらは、一緒に混合され、各部分的リンカーの結合特異性に基づいて理想的な順番に構築することを可能にされる。または、部分的リンカーに連結された単量体を細胞などの、表面に接触させてもよく、この場合には、複数の単量体が結合して、部分的リンカーを介してより結合活性の高い複合体を生じうる。場合によっては、結合はランダムなブラウン運動を介して生じうる。 Suitable linkers utilized in the practice of the present invention include absolute heterodimers of partial linker moieties. The term `` absolute heterodimer '' (also referred to as `` affinity peptide '') is used herein to bind two domains together in a specific manner that differs in composition from each other and is non-covalent. A dimer of two partial linker moieties that are linked together. Specific binding is such that two partial linkers bind substantially to each other as compared to binding to other partial linkers. Thus, in contrast to multimers of the invention expressed as a single polypeptide, multimers of domains linked together via heterodimers are discrete, partial linker-monomers- Constructed from partial linker units. Heterodimeric assembly can be achieved, for example, by mixing. Thus, where the partial linker is a polypeptide segment, each partial linker-monomer-partial linker unit can be expressed as a separate peptide prior to multimeric assembly. Disulfide bonds can be added to covalently lock the peptides together after correct non-covalent pairing. Suitable partial linker moieties for forming an absolute heterodimer include, for example, polynucleotides, polypeptides, and the like. For example, if the partial linker is a polypeptide, binding domains are independently produced with their unique linking peptide (ie, partial linker) and later combined to yield a multimer. See, for example, Madden, M., Aldwin, L., Gallop, MA, and Stemmer, WPC (1993) Peptide linkers: Unique self-associative high-affinity peptide linkers. Thirteenth American Peptide Symposium, Edmonton, Canada (abstract) I want. Thus, the spatial order of the binding domains in the multimer is left to the heterodimeric binding specificity of each partial linker. The partial linker may comprise a terminal amino acid sequence that specifically binds to a given heterologous amino acid sequence. Examples of such amino acid sequences are the Hydra neuropeptide head, as described in Bodenmuller et al., The neuropeptide head activator loses its biological activity by dimerization, (1986) EMBO J 5 (8): 1825-1829. Activator. See, for example, US Pat. No. 5,491,074 and WO 94/28173. These partial linkers allow multimers to be produced initially as monomer-partial linker units or partial linker-monomer-partial linker units. These are then mixed together and allowed to build in an ideal order based on the binding specificity of each partial linker. Alternatively, the monomer linked to the partial linker may be brought into contact with the surface of a cell or the like, and in this case, a plurality of monomers are bonded to each other and more binding activity is obtained via the partial linker. High complex can be produced. In some cases, binding can occur via random Brownian motion.

部分的リンカーがDNA結合モチーフを含む場合、各単量体ドメインは、独特なDNA結合特異性を排他的に有するDNA結合タンパク質を含む、上流および下流の部分的リンカーを有する(すなわち、Lp-ドメイン-Lp、ここで「Lp」は部分的リンカーの表示である)。これらのドメインは、個々に産生されてもよく、次いで、所望の順番でドメインを連結するために、これらのドメインを、適切なヌクレオチド配列(すなわち、2つの所望のドメインの部分的リンカーのDNA結合タンパク質についての特異的認識部位)を含むDNA断片と混合することによって特定の多量体に構築されうる。さらに、同じドメインは、DNA結合タンパク質認識部位の種々の組合せを含むDNA配列を加えることによって多くの異なる多量体に構築されうる。DNA断片におけるDNA結合タンパク質認識部位の組合せのさらなるランダム化は、多量体のライブラリーのアッセンブリを可能にしうる。このDNAは、インビボでの分解を妨害するために基本骨格の類似体とともに合成されうる。   When the partial linker includes a DNA binding motif, each monomer domain has upstream and downstream partial linkers, including DNA binding proteins that exclusively have a unique DNA binding specificity (i.e., Lp-domains). -Lp, where “Lp” is a representation of a partial linker). These domains may be produced individually and then combined with the appropriate nucleotide sequence (i.e., partial linker DNA binding of the two desired domains to link the domains in the desired order. Specific multimers can be constructed by mixing with DNA fragments containing specific recognition sites for proteins. Furthermore, the same domain can be built into many different multimers by adding DNA sequences containing various combinations of DNA binding protein recognition sites. Further randomization of the combination of DNA binding protein recognition sites in the DNA fragment may allow for the assembly of multimeric libraries. This DNA can be synthesized with analogs of the basic backbone to prevent degradation in vivo.

いくつかの態様において、多量体は、異なるタンパク質に特異性を有する単量体ドメインを含む。異なるタンパク質は、関連性があるかまたは関連性がないものでありうる。関連性があるタンパク質の例には、タンパク質ファミリーまたはウイルスの異なる血清型のメンバーが含まれる。または、多量体の単量体ドメインは、生理学的経路中の異なる分子(例えば、異なる血液凝固タンパク質)を標的化しうる。なお他の態様において、単量体ドメインは、関連性のない経路のタンパク質に結合する(例えば、2つのドメインが血液因子に結合し、2つの他のドメインが炎症関連のタンパク質に結合し、第5のドメインが血清アルブミンに結合する)。別の態様において、多量体は、異なる病原菌または関心対象の汚染菌に結合する単量体ドメインで構成される。そのような多量体は、いくつかの病原菌または汚染菌のいずれかの可能性を検出できる単一の検出剤として有用である。   In some embodiments, the multimer comprises monomer domains that have specificity for different proteins. Different proteins can be related or unrelated. Examples of related proteins include members of the protein family or different serotypes of the virus. Alternatively, multimeric monomer domains can target different molecules (eg, different blood clotting proteins) in a physiological pathway. In yet other embodiments, the monomer domains bind to proteins in unrelated pathways (e.g., two domains bind to blood factors, two other domains bind to inflammation-related proteins, 5 domains bind to serum albumin). In another embodiment, the multimer is composed of monomer domains that bind to different pathogens or contaminants of interest. Such multimers are useful as a single detection agent that can detect the potential of any of several pathogens or contaminants.

IV. 所望の結合親和性を有する単量体ドメインおよび/または多量体を同定する方法
本発明は、選択されるまたは所望とされるリガンドまたはリガンド混合物に結合する単量体ドメインを同定する方法を提供する。いくつかの態様において、単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは所望の特性(例えば、結合親和性)について同定または選択され、その後、単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは多量体に形成される。それらの態様の場合、所望の特性(例えば、特異的な結合特性)を有するドメインの選択をもたらす任意の方法を使用することができる。例えば、その方法は、それぞれの核酸が単量体ドメインをコードする複数の異なる核酸を提供する段階;複数の異なる核酸を翻訳し、それによって複数の異なる単量体ドメインを提供する段階;複数の異なる単量体ドメインを所望のリガンドまたはリガンド混合物の結合についてスクリーニングする段階;および、所望のリガンドまたはリガンド混合物を結合する複数の異なる単量体ドメインのメンバーを同定する段階を含むことができる。
IV. Methods for Identifying Monomer Domains and / or Multimers with Desired Binding Affinity The present invention provides a method for identifying monomer domains that bind to a selected or desired ligand or ligand mixture. provide. In some embodiments, monomer domains and / or immune domains are identified or selected for a desired property (e.g., binding affinity), after which the monomer domains and / or immune domains are formed into multimers. . For those embodiments, any method that results in the selection of domains having the desired properties (eg, specific binding properties) can be used. For example, the method includes providing a plurality of different nucleic acids, each nucleic acid encoding a monomer domain; translating a plurality of different nucleic acids, thereby providing a plurality of different monomer domains; Screening different monomer domains for binding of a desired ligand or ligand mixture; and identifying members of a plurality of different monomer domains that bind the desired ligand or ligand mixture.

ドメインのライブラリーからの単量体ドメインおよび/または免疫ドメインの選択は、種々の手順によって達成されうる。例えば、所望の特性を有する単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを同定する1つの方法は、それぞれの核酸が単量体ドメインおよび/または免疫ドメインをコードする複数の核酸を翻訳する段階、複数の核酸によってコードされるポリペプチドをスクリーニングする段階、ならびに、例えば、所望のリガンドまたはリガンド混合物に結合する単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを同定し、それによって選択の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを産生する段階を含む。それぞれの核酸によって発現される単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは、当技術分野において公知の方法(すなわち、パニング、アフィニティークロマトグラフィー、FACS解析)によって、リガンドに結合するそれらの能力について試験されうる。   Selection of monomer domains and / or immune domains from a library of domains can be accomplished by a variety of procedures. For example, one method for identifying monomer domains and / or immune domains having desired properties includes translating a plurality of nucleic acids that each encode a monomer domain and / or an immune domain, Screening a polypeptide encoded by the nucleic acid, and, for example, identifying a monomer domain and / or immune domain that binds to the desired ligand or ligand mixture, thereby selecting the monomer domain and / or immune Producing a domain. Monomer domains and / or immune domains expressed by each nucleic acid can be tested for their ability to bind ligand by methods known in the art (i.e. panning, affinity chromatography, FACS analysis). .

上記のように、単量体ドメインおよび/または免疫ドメインの選択は、標的タンパク質または他の標的分子(例えば、脂質、糖質、核酸など)のようなリガンドへの結合に基づきうる。他の分子は任意で、標的、例えば、Ca2+のようなイオンとともに方法に含まれてもよい。リガンドは、公知のリガンド、例えば、複数の単量体ドメインの1つに結合することが知られているリガンドであってもよく、または例えば、所望のリガンドは、未知の単量体ドメインリガンドであってもよい。単量体ドメインおよび/または免疫ドメインの他の選択は、例えば、標的タンパク質の特定の機能または活性の阻害または増強に基づきうる。標的タンパク質の活性には、例えば、エンドサイトーシスもしくは内部移行、第2メッセンジャー系の誘導、遺伝子の上方制御もしくは下方制御、細胞外マトリックスへの結合、分子の放出、または高次構造の変化が含まれうる。この場合、リガンドは公知である必要はない。選択は同様に、ハイスループットアッセイの使用を含みうる。 As described above, the selection of monomer domains and / or immune domains can be based on binding to a ligand such as a target protein or other target molecule (eg, lipid, carbohydrate, nucleic acid, etc.). Other molecules may optionally be included in the method along with the target, eg, ions such as Ca 2+ . The ligand may be a known ligand, eg, a ligand known to bind to one of a plurality of monomer domains, or, for example, the desired ligand is an unknown monomer domain ligand. There may be. Other selections of monomer domains and / or immune domains can be based on, for example, inhibition or enhancement of a particular function or activity of the target protein. Target protein activity includes, for example, endocytosis or internalization, induction of the second messenger system, up- or down-regulation of genes, binding to extracellular matrix, release of molecules, or conformational changes Can be. In this case, the ligand need not be known. Selection can also include the use of high throughput assays.

単量体ドメインおよび/または免疫ドメインがリガンドに結合するその能力に基づいて選択される場合、その選択の根拠には、通常、高い親和性が予測される、遅い解離速度に基づく選択が含まれうる。リガンドの結合価はまた、選択された単量体ドメインおよび/または免疫ドメインの平均結合親和性を制御するために変動されうる。リガンドは、例えば、競合物質化合物を含めることによって、希釈によって、または当業者に公知の他の方法によって、変動させた濃度で表面または基質に結合されうる。高濃度(結合価)の所定のリガンドは、比較的低い親和性を有する単量体ドメインを富化するために使用されうる一方で、低濃度(結合価)は、より高い親和性の単量体ドメインを優先的に富化しうる。   When monomer domains and / or immune domains are selected based on their ability to bind to a ligand, the basis for the selection usually includes selection based on slow dissociation rates, where high affinity is expected. sell. The valency of the ligand can also be varied to control the average binding affinity of the selected monomer domain and / or immune domain. The ligand can be bound to the surface or substrate at varying concentrations, for example, by including a competitor compound, by dilution, or by other methods known to those skilled in the art. A high concentration (valency) of a given ligand can be used to enrich for monomer domains with relatively low affinity, while a low concentration (valency) is a higher affinity unit. Can preferentially enrich body domains.

種々のレポーティングディスプレイのベクターまたは系は、本発明の単量体ドメイン、免疫ドメイン、および/または多量体をコードする核酸を発現するため、および所望の活性について試験するために使用されうる。例えば、ファージディスプレイ系は、単量体ドメインがファージ表面に融合タンパク質として発現される系である(Pharmacia, Milwaukee Wis.)。ファージディスプレイは、単量体ドメインおよび/または免疫ドメインをコードするポリペプチド配列の、繊維状バクテリオファージの表面上での提示を、典型的には、バクテリオファージの外殻タンパク質との融合物として含みうる。   A variety of reporting display vectors or systems can be used to express nucleic acids encoding the monomer domains, immune domains, and / or multimers of the present invention and to test for the desired activity. For example, the phage display system is a system in which monomer domains are expressed as fusion proteins on the phage surface (Pharmacia, Milwaukee Wis.). Phage display involves the display on the surface of filamentous bacteriophages of polypeptide sequences encoding monomeric domains and / or immune domains, typically as fusions with bacteriophage coat proteins. sell.

一般的に、これらの方法において、各々のファージ粒子または細胞は、天然のファージまたは細胞のタンパク質配列に加えて、ディスプレイされたポリペプチドの単一の種をディスプレイする個々のライブラリーメンバーとして機能する。複数の核酸が、融合タンパク質の転写を生じる部位でファージDNAにクローニングされ、融合タンパク質の一部が複数の核酸によってコードされる。核酸分子を含むファージは、細胞中で複製および転写を受ける。融合タンパク質のリーダー配列は、ファージ粒子の先端への融合タンパク質の輸送を方向付ける。従って、この核酸によって部分的にコードされる融合タンパク質は、上記または下記に記載した方法による検出および選択のために、ファージ粒子上でディスプレイされる。例えば、ファージライブラリーを、所定の(所望の)リガンドとインキュベートすることができ、その結果、リガンドに結合する融合タンパク質配列を提供するファージ粒子は、所定のリガンドに結合するポリペプチド配列を提供しないファージ粒子から、差次的に分配される。例えば、この分離は、所定のリガンドを固定化することによって提供されうる。次いで、固定化されたリガンドに結合するファージ粒子(すなわち、ライブラリーメンバー)は回収され、親和性富化およびファージ複製の引き続くラウンドのために、選択されたファージの亜集団を増幅するために複製される。親和性富化およびファージ複製の数回のラウンドの後で、このように選択されたファージライブラリーメンバーは単離され、ディスプレイされたポリペプチド配列をコードするヌクレオチド配列が決定され、それによって、所定のリガンドに結合するポリペプチドの配列を同定する。このような方法は、PCT公開公報第91/17271号、第91/18980号、第91/19818号、および第93/08278号にさらに記載されている。   In general, in these methods, each phage particle or cell functions as an individual library member that displays a single species of displayed polypeptide in addition to the native phage or cell protein sequence. . Multiple nucleic acids are cloned into phage DNA at sites that cause transcription of the fusion protein, and a portion of the fusion protein is encoded by the multiple nucleic acids. Phage containing nucleic acid molecules undergo replication and transcription in the cell. The leader sequence of the fusion protein directs the transport of the fusion protein to the tip of the phage particle. Thus, the fusion protein partially encoded by this nucleic acid is displayed on the phage particle for detection and selection by the methods described above or below. For example, a phage library can be incubated with a given (desired) ligand so that a phage particle that provides a fusion protein sequence that binds to the ligand does not provide a polypeptide sequence that binds to the given ligand Differential distribution from phage particles. For example, this separation can be provided by immobilizing a given ligand. The phage particles that bind to the immobilized ligand (i.e., library members) are then recovered and replicated to amplify the selected phage subpopulation for subsequent rounds of affinity enrichment and phage replication. Is done. After several rounds of affinity enrichment and phage replication, the phage library members thus selected are isolated and the nucleotide sequence encoding the displayed polypeptide sequence is determined, thereby providing a predetermined The sequence of the polypeptide that binds the ligand of is identified. Such methods are further described in PCT Publication Nos. 91/17271, 91/18980, 91/19818, and 93/08278.

他のディスプレイ系の例としては、リボソームディスプレイ、ヌクレオチド結合ディスプレイ(例えば、米国特許第6,281,344号;同第6,194,550号、同第6,207,446号、同第6,214,553号、および同第6,258,558号を参照されたい)、ポリソームディスプレイ、細胞表面ディスプレイなどが挙げられる。細胞表面ディスプレイは種々の細胞、例えば、大腸菌細胞、酵母細胞および/または哺乳動物細胞を含む。細胞がディスプレイとして使用される場合、例えば、PCR増幅、続いて消化によって得られた核酸が細胞に導入され翻訳される。任意で、本発明の単量体ドメインまたは多量体をコードするポリペプチドが、例えば、細胞への注入によって導入されてもよい。   Examples of other display systems include ribosome display, nucleotide binding display (see, e.g., U.S. Patent Nos. 6,281,344; 6,194,550, 6,207,446, 6,214,553, and 6,258,558), Examples include polysome display and cell surface display. Cell surface displays include various cells such as E. coli cells, yeast cells and / or mammalian cells. When cells are used as a display, for example, nucleic acids obtained by PCR amplification followed by digestion are introduced into the cells and translated. Optionally, a polypeptide encoding a monomer domain or multimer of the invention may be introduced, for example, by injection into a cell.

変異を作製する段階および所望の特性についてスクリーニングする段階を繰り返して(すなわち、再帰的に行って)、結果を最適化できることを当業者は認識するであろう。例えば、ファージディスプレイライブラリーまたはその他の同様の形式において、ライブラリーの第1スクリーニングを比較的低いストリンジェンシーで行い、それによって標的分子と結合する可能な限り多くの粒子を選択することができる。次いで、選択された粒子を単離することができ、単量体または多量体をコードするポリヌクレオチドを粒子から単離することができる。その後、さらなる変異をこれらの配列から作製し、続けてさらに高い親和性でスクリーニングすることができる。   One skilled in the art will recognize that the steps of creating mutations and screening for the desired property can be repeated (ie performed recursively) to optimize the results. For example, in phage display libraries or other similar formats, the first screening of the library can be performed with relatively low stringency, thereby selecting as many particles as possible that bind to the target molecule. The selected particles can then be isolated and the polynucleotide encoding the monomer or multimer can be isolated from the particles. Further mutations can then be made from these sequences and subsequently screened with higher affinity.

単量体ドメインは、タンパク質標的を含め、任意のタイプの標的分子を結合するよう選択することができる。例示的な標的としては、例えば、IL-6、Alpha3、cMet、ICOS、IgE、IL-1-R11、BAFF、CD40L、CD28、Her2、TRAIL-R、VEGF、TPO-R、TNFα、LFA-1、TACI、IL-1b、B7.1、B7.2、またはOX40が挙げられるが、これらに限定されることはない。標的がリガンドに対する受容体である場合、単量体ドメインは受容体のアンタゴニストまたはアゴニストとしての役割を果たすことができる。   The monomer domain can be selected to bind any type of target molecule, including protein targets. Exemplary targets include, for example, IL-6, Alpha3, cMet, ICOS, IgE, IL-1-R11, BAFF, CD40L, CD28, Her2, TRAIL-R, VEGF, TPO-R, TNFα, LFA-1 , TACI, IL-1b, B7.1, B7.2, or OX40, but are not limited to these. When the target is a receptor for a ligand, the monomer domain can serve as an antagonist or agonist of the receptor.

比較的大きな標的を結合できる多量体が望まれる場合、それらは「ウォーキング」選択法によって作製することができる。図3に示されるように、この方法は、単量体ドメインのライブラリーを提供する段階および第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階によって行われる。標的に結合する少なくとも1つの単量体が同定されたら、その特定の単量体を新たなライブラリーまたは単量体ドメインのオリジナルライブラリーの各残存メンバーに共有結合的に連結させる。この新たなライブラリーメンバーはそれぞれ、1つの共通ドメインと、異なる、すなわちランダム化されている少なくとも1つのドメインとを含む。このように、いくつかの態様において、本発明は、「ウォーキング」選択法を用いて作製される多量体のライブラリーを提供する。この新たな多量体(例えば、二量体、三量体、四量体などの)ライブラリーを次いで、いっそう高い親和性で標的に結合する多量体についてスクリーニングし、いっそう高い親和性で標的に結合する多量体を同定することができる。「ウォーキング」単量体選択法は、リンカー長の制限を前提として互いと相加的にまたは場合により相乗的に作用できる単量体で構成される多量体をアッセンブルする方法を提供する。このウォーキング技術は、高親和性で大きな標的タンパク質を結合できる多量体を選択し、アッセンブルする場合に非常に有用である。ウォーキング法を繰り返して、より多くの単量体を付加し、それによって一緒に連結された2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つまたはそれ以上の単量体を含む多量体をもたらすことができる。   If multimers capable of binding relatively large targets are desired, they can be made by a “walking” selection method. As shown in FIG. 3, the method is performed by providing a library of monomer domains and screening the library of monomer domains for affinity for the first target molecule. Once at least one monomer is identified that binds to the target, that particular monomer is covalently linked to each remaining member of the new library or the original library of monomer domains. Each new library member includes one common domain and at least one domain that is different, ie, randomized. Thus, in some embodiments, the present invention provides multimeric libraries generated using a “walking” selection method. This new multimer (eg, dimer, trimer, tetramer, etc.) library is then screened for multimers that bind to the target with higher affinity and binds to the target with higher affinity Multimers can be identified. The “walking” monomer selection method provides a method for assembling multimers composed of monomers that can act additively or optionally synergistically with each other, subject to linker length limitations. This walking technique is very useful when selecting and assembling multimers that can bind large target proteins with high affinity. Repeat the walking method to add more monomers and thereby two, three, four, five, six, seven, eight or more monomers linked together Can result in multimers.

いくつかの態様において、選択された多量体は3つ以上のドメインを含む。そのような多量体は段階的に作製することが可能であり、例えば、この場合には各新たなドメインの付加は個別的に試験され、ドメインの効果は逐次的に試験される。代替的な態様において、ドメインを連結させて3つ以上のドメインを含む多量体を形成させ、これを、どのより小さな多量体が、またはどの各ドメインが結合するかという予備的知識なしに結合について選択する。   In some embodiments, the selected multimer comprises more than two domains. Such multimers can be made in stages, for example in this case the addition of each new domain is tested individually and the effects of the domains are tested sequentially. In an alternative embodiment, the domains are joined to form a multimer comprising three or more domains, which is combined with no prior knowledge of which smaller multimer or each domain binds. select.

本発明の方法は同様に、単量体または多量体を進化させる方法を含む。図10に図解されるように、ドメイン内組換えは、単量体全体にわたりまたは異なる単量体の部分を取り入れて、新たに組換えられた単位を形成させることにより単量体に導入されうる。異なる単量体は同じ標的または異なる標的を結合することができる。例えば、いくつかの態様において、異なるトロンボスポンジン単量体の部分が組換えられることができる。いくつかの態様において、トロンボスポンジン単量体の部分がサイログロブリン単量体の部分および/またはトレフォイル/PD単量体の部分と組み合わされることができる。ドメイン間(例えば、異なる単量体を多量体にもしくは多量体間で組換える)組換えまたはモジュール(例えば、多量体内の複数の単量体)の組換えが達成されてもよい。ライブラリー間の組換えも企図される。   The methods of the present invention also include methods for evolving monomers or multimers. As illustrated in FIG. 10, intradomain recombination can be introduced into the monomer by forming the newly recombined unit throughout the monomer or incorporating portions of different monomers . Different monomers can bind the same target or different targets. For example, in some embodiments, portions of different thrombospondin monomers can be recombined. In some embodiments, a portion of a thrombospondin monomer can be combined with a portion of a thyroglobulin monomer and / or a portion of a trefoil / PD monomer. Recombination between domains (eg, recombining different monomers into or between multimers) or recombination (eg, multiple monomers within a multimer) may be achieved. Recombination between libraries is also contemplated.

図8は組換えによるドメイン内最適化の過程を図解する。示されているのは3断片のPCR重複反応であり、互いに対して単一ドメインの3セグメントを組換えている。図解されているのと同じやり方で2つ、3つ、4つ、5つまたはそれ以上の断片の重複反応を利用することができる。この組換え過程には多くの用途がある。用途の1つは、配列情報のない以前に選択されたクローンの何百もの大きなプールを組換えることである。各重複が作用するには、クローンのそれぞれにおいて同じ位置に存在する(比較的)一定な配列の1つの公知領域があれば十分である(定位置手法)。ドメイン内組換え法は、ランダム断片化に基づく標準的なDNA組換え(例えば、Stemmer, Nature 370:389-391 (1994))およびDNA配列相同性に基づく再アッセンブリにより、配列関連の単量体ドメインのプールで行われてもよく、組換えられるクローンの全てにおいて一定の重複部位は必要ない。   FIG. 8 illustrates the process of intradomain optimization by recombination. Shown is a 3 fragment PCR overlap reaction, recombining 3 segments of a single domain against each other. Duplicate reactions of two, three, four, five or more fragments can be utilized in the same manner as illustrated. This recombination process has many uses. One use is to recombine hundreds of large pools of previously selected clones without sequence information. For each overlap to work, it is sufficient to have one known region of a (relatively) constant sequence that is in the same position in each of the clones (positional approach). Intradomain recombination methods involve sequence-related monomers by standard DNA recombination based on random fragmentation (eg, Stemmer, Nature 370: 389-391 (1994)) and reassembly based on DNA sequence homology. It may be done in a pool of domains and does not require a constant overlap site in all of the recombined clones.

この過程の別の用途は、複数の分離した、処理されていない(パニングされていないことを意味する)ライブラリーであって、このそれぞれにおいてシステイン間のループの1つのみがランダム化されて、各ライブラリーにおいて異なるループをランダム化しているライブラリーを作製することである。標的に対して別々にこれらのライブラリーのパニングを行った後、選択されたクローンはランダム化される。各パニングライブラリーから、ランダム化されたセグメントだけをPCRにより増幅し、複数のランダム化されたセグメントを次に単一ドメインに組み合わせ、パニングされているおよび/またはいっそう高い効力についてスクリーニングされているシャッフルライブラリーを作製する。この過程を用いて、公知配列の小数のクローンをシャッフルすることもできる。   Another use of this process is multiple separate, unprocessed (meaning unpanned) libraries, in which only one of the loops between cysteines is randomized, To create a library in which different loops are randomized in each library. After panning these libraries separately against the target, the selected clones are randomized. From each panning library, only randomized segments are amplified by PCR, and multiple randomized segments are then combined into a single domain that is panned and / or screened for higher potency Create a library. This process can also be used to shuffle a small number of clones of known sequence.

任意の共通配列が交差点として使われてもよい。システイン含有単量体の場合、システイン残基は交差について論理にかなう場所である。しかしながら、コンピュータモデリングなどの、最適な交差部位を判定するその他の方法が存在する。あるいは、最大のエントロピーを有する残基、または最小数の分子内接触は同様に、交差に良好な部位とすることができる。   Any common sequence may be used as an intersection. In the case of cysteine-containing monomers, cysteine residues are a logical place to cross. However, there are other methods for determining the optimal intersection, such as computer modeling. Alternatively, the residue with the maximum entropy, or the minimum number of intramolecular contacts, can likewise be a good site for crossing.

単量体または多量体を進化させる方法は、例えば、以下の段階のいずれかまたは全てを含むことができる:複数の異なる核酸であって、それぞれが単量体ドメインをコードする核酸を提供する段階;複数の異なる核酸を翻訳し、複数の異なる単量体ドメインを提供する段階;複数の異なる単量体ドメインを所望のリガンドまたはリガンド混合物の結合についてスクリーニングする段階;所望のリガンドまたはリガンド混合物を結合する複数の異なる単量体ドメインのメンバーを同定し、選択された単量体ドメインを提供する段階;選択された単量体ドメインを少なくとも1つのリンカーと連結させて、少なくとも2つの選択された単量体ドメインと少なくとも1つのリンカーとを含む、少なくとも1つの多量体を作製する段階;および、選択された単量体ドメインと比較して、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する改善された親和性もしくは結合活性または改変された特異性について少なくとも1つの多量体をスクリーニングする段階。   The method of evolving a monomer or multimer can include, for example, any or all of the following steps: providing a plurality of different nucleic acids, each of which encodes a monomer domain. Translating a plurality of different nucleic acids to provide a plurality of different monomer domains; screening a plurality of different monomer domains for binding of a desired ligand or ligand mixture; binding a desired ligand or ligand mixture Identifying members of a plurality of different monomer domains to provide selected monomer domains; linking the selected monomer domains with at least one linker to form at least two selected single domains Creating at least one multimer comprising a monomer domain and at least one linker; and selected Screening at least one multimer for improved affinity or binding activity or altered specificity for the desired ligand or ligand mixture as compared to the monomer domain.

変異は単量体または多量体のいずれかに導入することができる。上記のように、単量体を改良する例は、得られる増幅産物に変異を導入する条件の下で単量体の2つまたはそれ以上(例えば、3つ、4つ、5つ、またはそれ以上)の部分が別々に増幅されるドメイン内組換え(例えば、シャッフリングまたはその他の組換え法による)、それにより単量体の異なる部分に対する変異体のライブラリーを合成することを含む。PCR断片の両方が共通点を持っている「中央」または「重複」配列内に中央プライマーの5'末端を位置付けることで、得られる「左」側および「右」側ライブラリーを重複PCRにより組み合わせて、単量体のオリジナルプールの新規の変異体を作製することができる。次いで、これらの新たな変異体を所望の特性についてスクリーニングすることができ、例えば、標的に対してパニングすることができまたは機能的効果についてスクリーニングすることができる。「中央」プライマーは単量体の任意のセグメントに対応するよう選択することができ、典型的には、骨格または単量体内の1つもしくは複数の共通アミノ酸(例えば、Aドメインに見出されるものなどのシステイン)に基づくことができよう。   Mutations can be introduced into either monomers or multimers. As noted above, examples of improving the monomer are two or more of the monomers (e.g., three, four, five, or more) under conditions that introduce mutations into the resulting amplification product. Intradomain recombination (eg, by shuffling or other recombination methods) in which the portions are separately amplified, thereby synthesizing a library of variants for different portions of the monomer. Combine the resulting “left” and “right” libraries by overlapping PCR by positioning the 5 ′ end of the central primer within the “central” or “overlapping” sequence where both PCR fragments share something in common Thus, new variants of the original monomer pool can be made. These new mutants can then be screened for the desired property, eg, panned against the target or screened for functional effects. The “center” primer can be selected to correspond to any segment of the monomer, typically one or more common amino acids within the backbone or monomer (e.g., those found in the A domain, etc. Cysteine).

同様に、多量体は、変異を単量体のレベルで導入し、その後、単量体の変異体ライブラリーを組換えることにより作製することができる。より大きな規模で、所望の特性を有する多量体(単一またはプール)を組換えて、より長い多量体を形成させることができる。場合によっては、変異を単量体にまたはリンカーに(典型的には合成的に)導入して、ライブラリーを形成させる。これは、例えば、2つの異なる標的に結合する2つの異なる多量体を用い、それによって1つの標的に結合する部分ともう1つの標的を結合する部分とを有する多量体を最終的に選択することで達成されうる。例えば、図9を参照されたい。   Similarly, multimers can be made by introducing mutations at the monomer level and then recombining the monomeric mutant library. On a larger scale, multimers (single or pool) with the desired properties can be recombined to form longer multimers. In some cases, mutations are introduced into monomers or linkers (typically synthetically) to form libraries. This may involve, for example, using two different multimers that bind to two different targets, thereby ultimately selecting a multimer that has a portion that binds to one target and a portion that binds another target. Can be achieved. For example, see FIG.

さらなる変異は、ドメイン間で異なる長さおよび組成のリンカーを挿入することにより導入することができる。これはドメイン間に最適なリンカーの選択を可能にする。いくつかの態様において、リンカーの最適な長さおよび組成は、ドメインの最適な結合を可能にするであろう。いくつかの態様において、特定の結合親和性を有するドメインが異なるリンカーにより連結され、最適なリンカーが結合アッセイで選択される。例えば、ドメインは所望の結合特性について選択され、その後、種々のリンカーを含むライブラリーに形成される。次いで、ライブラリーをスクリーニングして、最適なリンカーを同定することができる。あるいは、標的の分子結合に及ぼすドメインまたはリンカーの影響が知られていない多量体ライブラリーが形成されてもよい。   Additional mutations can be introduced by inserting linkers of different lengths and compositions between domains. This allows the selection of the optimal linker between domains. In some embodiments, the optimal length and composition of the linker will allow optimal binding of the domains. In some embodiments, domains with a specific binding affinity are linked by different linkers, and the optimal linker is selected in the binding assay. For example, domains are selected for the desired binding properties and then formed into a library containing various linkers. The library can then be screened to identify the optimal linker. Alternatively, multimeric libraries may be formed in which the domain or linker effects on target molecular binding are not known.

本発明の方法は同様に、複数の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを提供することにより1つまたは複数の選択された多量体を作製することを含む。複数の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを所望のリガンドまたはリガンド混合物の結合についてスクリーニングする。所望のリガンドまたはリガンド混合物を結合する複数のドメインのメンバーを同定し、それによって所望の親和性を有するドメインを提供する。同定されたドメインを少なくとも1つのリンカーと連結させて、各多量体が少なくとも2つの選択されたドメインと少なくとも1つのリンカーとを含む、多量体を作製する;および、選択されたドメインと比較して、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する改善された親和性もしくは結合活性または改変された特異性について多量体をスクリーニングし、それによって1つまたは複数の選択された多量体を同定する。   The methods of the invention also include making one or more selected multimers by providing a plurality of monomer domains and / or immune domains. Multiple monomer domains and / or immune domains are screened for binding of the desired ligand or ligand mixture. A plurality of domain members that bind the desired ligand or ligand mixture are identified, thereby providing a domain with the desired affinity. Ligating the identified domains with at least one linker to create a multimer, each multimer comprising at least two selected domains and at least one linker; and compared to the selected domains Screening multimers for improved affinity or binding activity or altered specificity for the desired ligand or ligand mixture, thereby identifying one or more selected multimers.

多量体ライブラリーは、いくつかの態様において、各ライブラリーメンバーが組換え部位として(例えば、lox部位)を含む、2つまたはそれ以上のライブラリーまたは単量体もしくは多量体をリコンビナーゼに基づく手法において組み合わせることにより作製することができる。分子的に多様なライブラリーメンバーのいっそう大きなプールには、原理上、いっそう高い標的結合親和性および機能的活性などの、所望の特性を有するいっそう多くの変異体が収容される。大腸菌に形質転換できるファージベクター中でライブラリーが構築される場合、ライブラリーのサイズ(109〜1010)は大腸菌の形質転換効率によって制限される。リコンビナーゼ/組換え部位の系(例えば、Cre-loxPの系)およびインビボ組換えを利用して、大腸菌の形質転換効率によってサイズが制限されないライブラリーを作製することができる。 A multimeric library, in some embodiments, is a recombinase-based approach to two or more libraries or monomers or multimers, where each library member includes a recombination site (e.g., a lox site). It can produce by combining in. A larger pool of molecularly diverse library members will in principle contain more variants with the desired properties, such as higher target binding affinity and functional activity. When a library is constructed in a phage vector that can be transformed into E. coli, the size of the library (10 9 to 10 10 ) is limited by the transformation efficiency of E. coli. Recombinase / recombination site systems (eg, the Cre-loxP system) and in vivo recombination can be used to generate libraries whose size is not limited by the transformation efficiency of E. coli.

例えば、Cre-loxP系を用いて1010、1011、1012、1013またはそれ以上の多様性を有する二量体ライブラリーを作製することができる。いくつかの態様において、処理されていない1つの単量体ライブラリーの宿主としての大腸菌と、もう1つの単量体ライブラリーを保有する繊維状ファージが使用される。ライブラリーサイズはこの場合、感染性ファージ(一方のライブラリーを保有する)の数および易感染性大腸菌細胞(他方のライブラリーを保有する)の数によってのみ制限される。例えば、1012個を超えるファージを1012個の大腸菌細胞(OD600 = 1で1 L)に感染させることで、1012個もの数の二量体の組合せを産生することができよう。 For example, a dimer library having diversity of 10 10 , 10 11 , 10 12 , 10 13 or more can be prepared using the Cre-loxP system. In some embodiments, E. coli as the host for one untreated monomer library and filamentous phage carrying another monomer library are used. The library size is in this case limited only by the number of infectious phages (holding one library) and the number of susceptible E. coli cells (holding the other library). For example, 10 12 By infecting more than phage 10 12 E. coli cells (OD600 = 1 in 1 L), could be used to produce dimeric combinations also of 10 12 number.

多量体の選択は、単量体ドメインを同定するための前述のものを含めて、種々の技術を用いて達成することができる。その他の選択方法は、例えば、選択された単量体ドメインと比べて、リガンドに対する改善された親和性もしくは結合活性または改変された特異性に基づく選択を含む。例えば、選択は特定の細胞型との、または一連の関連する細胞もしくはタンパク質型(例えば、異なるウイルス血清型)との選択的な結合に基づくことができる。次いで、例えば、リガンドの結合活性について選択された特性の最適化は、本発明において記述されるように、ドメインを組換えることで、および個々の単量体ドメインもしくはリンカードメインのアミノ酸配列またはそのようなドメインをコードするヌクレオチド配列を操作することで達成することができる。   Multimer selection can be accomplished using a variety of techniques, including those previously described for identifying monomer domains. Other selection methods include, for example, selection based on improved affinity or binding activity for the ligand or altered specificity relative to the selected monomer domain. For example, selection can be based on selective binding with a particular cell type or with a series of related cell or protein types (eg, different viral serotypes). Then, for example, optimization of the properties selected for the binding activity of the ligand can be achieved by recombining the domains as described in the present invention and the amino acid sequence of the individual monomer domain or linker domain or This can be achieved by manipulating the nucleotide sequence encoding the correct domain.

多量体を同定する方法の1つは、多量体をディスプレイすることにより達成することができる。単量体ドメインと同様に、多量体は任意で、前述のように、種々のディスプレイ系、例えば、ファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、ポリソームディスプレイ、ヌクレオチド結合ディスプレイ(例えば、米国特許第6,281,344号;同第6,194,550号、同第6,207,446号、同第6,214,553号、および同第6,258,558号を参照されたい)および/または細胞表面ディスプレイで発現されてもまたはディスプレイされてもよい。細胞表面ディスプレイは、以下に限定されることはないが、大腸菌、酵母または哺乳動物細胞を含むことができる。さらに、複数の結合部位を有する多量体のディスプレイライブラリーを、リガンドに対するまたは複数のリガンドに対する結合活性もしくは親和性または改変された特異性についてパニングすることができる。   One method of identifying multimers can be achieved by displaying multimers. As with the monomer domains, multimers are optional and, as described above, various display systems such as phage display, ribosome display, polysome display, nucleotide binding display (eg, US Pat. Nos. 6,281,344; 6,194,550). No. 6,207,446, 6,214,553, and 6,258,558) and / or may be expressed or displayed on a cell surface display. Cell surface displays can include, but are not limited to, E. coli, yeast or mammalian cells. In addition, multimeric display libraries with multiple binding sites can be panned for binding activity or affinity or altered specificity for a ligand or for multiple ligands.

単量体または多量体は、2-ハイブリッドスクリーニングアッセイを用いて酵母細胞で標的結合活性についてスクリーニングすることができる。このタイプのスクリーニングでは、スクリーニングされる単量体または多量体ライブラリーは、ライブラリーの各単量体または多量体と酵母の転写活性化因子断片(すなわち、Gal4)との間の融合タンパク質の形成を指令するベクターにクローニングされる。「標的」タンパク質をコードする配列は、標的とGal4タンパク質の残部(DNA結合ドメイン)との間の融合タンパク質の産生をもたらすベクターにクローニングされる。第3のプラスミドは、Gal4結合部位のDNA配列の下流にレポーター遺伝子を含有する。標的タンパク質に結合できる単量体は、これとともにGal4活性化ドメインをもたらし、このようにして機能的なGal4タンパク質を再構成する。レポーター遺伝子上流の結合部位に結合したこの機能的なGal4タンパク質は、レポーター遺伝子の発現および標的結合タンパク質としての単量体または多量体の選択をもたらす。(Chien et al., (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88:9578;Fields S. and Song O. (1989) Nature 340:245を参照のこと)。ライブラリースクリーニングに2-ハイブリッド系を用いることは、米国特許第5,811,238号にさらに記述されている(同様に、Silver S.C. and Hunt S.W. (1993) Mol. Biol. Rep. 17:155;Durfee et al., (1993) Genes Devel. 7:555;Yang et al., (1992) Science 257:680;Luban et al., (1993) Cell 73:1067;Hardy et al., (1992) Genes Devel. 6:801;Bartel et al., (1993) Biotechniques 14:920;およびVojtek et al., (1993) Cell 74:205を参照のこと)。本発明を実行するのに有用な別のスクリーニング系は、大腸菌/BCCP相互作用スクリーニング系である(Germino et al., (1993) Proc. Nat. Acad. Sci. (U.S.A.) 90:993;Guarente L. (1993) Proc. Nat. Acad. Sci. (U.S.A.) 90:1639)。   Monomers or multimers can be screened for target binding activity in yeast cells using a two-hybrid screening assay. In this type of screening, the monomer or multimer library screened is the formation of a fusion protein between each monomer or multimer in the library and the transcriptional activator fragment of yeast (i.e., Gal4). Cloned into a vector that directs The sequence encoding the “target” protein is cloned into a vector that results in the production of a fusion protein between the target and the remainder of the Gal4 protein (DNA binding domain). The third plasmid contains a reporter gene downstream of the DNA sequence of the Gal4 binding site. Monomers that can bind to the target protein together provide a Gal4 activation domain, thus reconstituting a functional Gal4 protein. This functional Gal4 protein bound to the binding site upstream of the reporter gene results in expression of the reporter gene and selection of a monomer or multimer as the target binding protein. (See Chien et al., (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 9578; Fields S. and Song O. (1989) Nature 340: 245). The use of the two-hybrid system for library screening is further described in US Pat. No. 5,811,238 (also, Silver SC and Hunt SW (1993) Mol. Biol. Rep. 17: 155; Durfee et al. (1993) Genes Devel. 7: 555; Yang et al., (1992) Science 257: 680; Luban et al., (1993) Cell 73: 1067; Hardy et al., (1992) Genes Devel. 6: 801; Bartel et al., (1993) Biotechniques 14: 920; and Vojtek et al., (1993) Cell 74: 205). Another screening system useful for practicing the present invention is the E. coli / BCCP interaction screening system (Germino et al., (1993) Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 90: 993; Guarente L (1993) Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 90: 1639).

その他の変化物では複数の結合化合物の使用を含み、その結果、これらの分子の単量体ドメイン、多量体またはライブラリーを、異なる結合特異性を有するさまざまなリガンドまたは化合物について同時にスクリーニングすることができる。複数の所定のリガンドまたは化合物を単一のライブラリーで同時にスクリーニングすることができ、またはいくつかの単量体ドメインもしくは多量体に対して逐次的にスクリーニングすることができる。1つの変化物では、それぞれが別個のビーズ(またはビーズの一部)上でコードされる複数のリガンドまたは化合物を適当な結合条件の下で、これらの分子の単量体ドメイン、多量体またはライブラリーと混合し、インキュベートすることができる。次いで、複数のリガンドまたは化合物を含むビーズの回収を利用して、親和性選択により、選択された単量体ドメイン、選択された多量体またはライブラリーメンバーを単離することができる。一般に、その後の親和性スクリーニングのラウンドは、ビーズの同一混合物、その一部、またはたった1つもしくは2つの個々のリガンドもしくは化合物を含有するビーズを含むことができる。この手法は効率的なスクリーニングを提供し、実験室自動化、一括処理、およびハイスループット・スクリーニング法と適合する。   Other variants involve the use of multiple binding compounds so that the monomer domains, multimers or libraries of these molecules can be screened simultaneously for various ligands or compounds with different binding specificities. it can. Multiple predetermined ligands or compounds can be screened simultaneously in a single library, or can be screened sequentially against several monomer domains or multimers. In one variation, multiple ligands or compounds, each encoded on a separate bead (or part of a bead), under appropriate binding conditions, monomer domains, multimers or live of these molecules. Can be mixed and incubated with the rally. Then, recovery of beads containing multiple ligands or compounds can be utilized to isolate selected monomer domains, selected multimers or library members by affinity selection. In general, subsequent rounds of affinity screening can include beads containing the same mixture of beads, portions thereof, or only one or two individual ligands or compounds. This approach provides efficient screening and is compatible with laboratory automation, batch processing, and high-throughput screening methods.

別の態様において、多量体を、複数のリガンドであって、それぞれが異なる標識を含むリガンドを結合する能力について同時にスクリーニングすることができる。例えば、各リガンドを異なる蛍光標識で標識し、多量体または多量体ライブラリーと同時に接触させることができる。次いで、所望の親和性を有する多量体を、所望の標識に連結された標識の存在に基づいて(例えば、FACSソーティングにより)同定する。   In another embodiment, multimers can be screened simultaneously for the ability to bind multiple ligands, each containing a different label. For example, each ligand can be labeled with a different fluorescent label and contacted simultaneously with the multimer or multimer library. Multimers with the desired affinity are then identified based on the presence of the label linked to the desired label (eg, by FACS sorting).

単量体ドメインまたは多量体のいずれか(便宜のため以下の考察では「親和剤」といわれる)のライブラリーをいくつかの異なる形式で複数のリガンドに対して同時にスクリーニングする(すなわち、パニングする)ことができる。例えば、複数のリガンドを単純混合物中で、アレイ中でスクリーニングすることができ、細胞もしくは組織上でディスプレイする(例えば、細胞または組織は、本発明の単量体ドメインまたは多量体によって結合されうる多数の分子を提供する)ことができ、および/または固定化することができる。例えば、図4を参照されたい。親和剤のライブラリーが任意で、酵母またはファージディスプレイ系でディスプレイされてもよい。同様に、必要に応じて、リガンド(例えば、cDNAライブラリー中にコードされる)が酵母またはファージディスプレイ系にディスプレイされてもよい。   A library of either monomer domains or multimers (referred to as “affinity agents” in the following discussion for convenience) is screened (ie panned) against multiple ligands in several different formats simultaneously be able to. For example, multiple ligands can be screened in a simple mixture, in an array and displayed on a cell or tissue (e.g., a cell or tissue can be bound by a monomer domain or multimer of the invention). And / or can be immobilized. For example, see FIG. A library of affinity agents may optionally be displayed in yeast or phage display systems. Similarly, if desired, a ligand (eg, encoded in a cDNA library) may be displayed on a yeast or phage display system.

最初に、親和剤ライブラリーを複数のリガンドに対してパニングする。任意で、得られた「ヒット」を1回または複数回リガンドに対しパニングして、得られた親和剤の群を濃縮してもよい。   First, the affinity agent library is panned against multiple ligands. Optionally, the resulting “hits” may be panned against the ligand one or more times to enrich the resulting group of affinity agents.

必要に応じて、個々の親和剤および/またはリガンドの同一性を判定することができる。いくつかの態様において、親和剤をファージ上でディスプレイする。初期のスクリーニングにおいて結合すると同定された親和剤を第1および第2の部分に分ける。第1の部分を細菌に感染させ、使用されるファージのタイプに応じて、プラークまたは細菌コロニーのいずれかを生じさせる。発現ファージを固定化し、その後、下記のように選択されたファージにディスプレイされたリガンドでプローブする。   If desired, the identity of individual affinity agents and / or ligands can be determined. In some embodiments, affinity agents are displayed on phage. The affinity agent identified as binding in the initial screen is divided into first and second parts. The first part is infected with bacteria, giving rise to either plaques or bacterial colonies, depending on the type of phage used. The expression phage is immobilized and then probed with the ligand displayed on the selected phage as described below.

第2の部分をビーズにカップリングしまたは別の方法で固定化し、固定化された第2の部分に、オリジナル混合物中のリガンドの少なくともいくつかを含有するファージディスプレイライブラリーを接触させる。第2の部分に結合するファージを続いて溶出させ、上記の段落で記述した固定化ファージと接触させる。ファージ間の相互作用を検出し(例えば、リガンド発現ファージに特異的なモノクローナル抗体を用いて)、得られたファージのポリヌクレオチドを単離することができる。   The second part is coupled to beads or otherwise immobilized, and the immobilized second part is contacted with a phage display library containing at least some of the ligands in the original mixture. The phage that binds to the second portion is subsequently eluted and contacted with the immobilized phage described in the paragraph above. The interaction between the phages can be detected (eg, using a monoclonal antibody specific for the ligand-expressing phage) and the resulting phage polynucleotides can be isolated.

いくつかの態様において、親和剤-リガンド対の同一性を判定する。例えば、親和剤とリガンドの両方がファージまたは酵母上でディスプレイされる場合、その対由来のDNAを単離し、配列決定することができる。いくつかの態様において、リガンドおよび親和剤に特異的なポリヌクレオチドを増幅する。各反応用の増幅プライマーは、得られる増幅産物が融合されるように相補的な5'配列を含んでおり、それによって親和剤の少なくとも一部およびリガンドの少なくとも一部をコードするポリヌクレオチドを含むハイブリッドポリヌクレオチドを形成させることができる。得られたハイブリッドを用い親和剤またはリガンド(例えば、cDNAにコードされた)ポリヌクレオチドライブラリーをプローブして、親和剤とリガンドの両方を同定することができる。例えば、図10を参照されたい。   In some embodiments, the identity of the affinity agent-ligand pair is determined. For example, if both the affinity agent and the ligand are displayed on phage or yeast, the DNA from that pair can be isolated and sequenced. In some embodiments, polynucleotides specific for the ligand and affinity agent are amplified. The amplification primer for each reaction contains a complementary 5 'sequence so that the resulting amplification product is fused, thereby including a polynucleotide encoding at least a portion of the affinity agent and at least a portion of the ligand. Hybrid polynucleotides can be formed. The resulting hybrid can be used to probe an affinity agent or ligand (eg, cDNA encoded) polynucleotide library to identify both the affinity agent and the ligand. For example, see FIG.

複数の多量体であって、このそれぞれがリガンド混合物中のリガンドに結合する多量体を同時に作製および同定するため、上記の方法を「ウォーキング」と容易に組み合わせることができる。これらの態様において、親和剤(単量体ドメイン、免疫ドメインまたは多量体)の第1のライブラリーを複数のリガンドに対してパニングし、溶出された親和剤を親和剤の第1または第2のライブラリーと連結させて、多量体親和剤(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、またはそれ以上の単量体または免疫ドメインを含む)のライブラリーを形成し、これをその後に複数のリガンドに対してパニングする。この方法を繰り返して、いっそう大きな多量体親和剤を作製し続けることができる。単量体ドメインの数を増加させることで、特定の標的に対するいっそう高い親和性および結合活性をもたらすことができる。もちろん、各段階で、パニングを任意で繰り返して、重要な結合剤を濃縮してもよい。場合によっては、ウォーキングは、単量体の末端に組換え部位(例えば、lox部位)を挿入し、リコンビナーゼを介した事象により単量体ライブラリーを組換えることで促進されよう。   The above method can be easily combined with “walking” to simultaneously create and identify multiple multimers, each of which binds to a ligand in a ligand mixture. In these embodiments, a first library of affinity agents (monomer domains, immune domains or multimers) is panned against a plurality of ligands, and the eluted affinity agent is the first or second affinity agent. Linked to the library, including multimeric affinity agents (e.g., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or more monomers or immune domains ), Which is then panned against multiple ligands. This process can be repeated to continue making larger multimeric affinity agents. Increasing the number of monomer domains can result in higher affinity and binding activity for a particular target. Of course, panning may optionally be repeated at each stage to concentrate important binders. In some cases, walking will be facilitated by inserting a recombination site (eg, a lox site) at the end of the monomer and recombining the monomer library with a recombinase-mediated event.

上記の方法の選択された多量体は、例えば、選択された多量体を組換えるかまたはシャッフリングすることによって(組換えは多量体間もしくは多量体内またはその両方で起こりうる)、選択された多量体を突然変異させることによってなど、さらに操作することができる。これによって改変された多量体をもたらし、これを選択の多量体と比べて増強された特性を有するメンバーについてスクリーニングし、選択し、それによって選択の改変多量体を産生することができる。   The selected multimer of the above method is selected, for example, by recombining or shuffling the selected multimer (recombination can occur between and / or within the multimer). Can be further manipulated, such as by mutating. This results in a modified multimer, which can be screened and selected for members having enhanced properties relative to the selected multimer, thereby producing the selected modified multimer.

本明細書中の記述を考慮すれば、以下の過程が続けて行われうることは明らかである。天然のもしくは非天然の単量体ドメインが組換えられてもよく、または変異体が形成されてもよい。任意でドメインは最初にまたは後に、それらが対象とされる宿主内で免疫原性である可能性が低い配列について選択されてもよい。任意で、組換えられたドメインを含むファージライブラリーは、所望の親和性についてパニングされてもよい。ファージにより発現される単量体ドメインまたは多量体は、標的に対するIC50についてスクリーニングされてもよい。ヘテロマーまたはホモマーの多量体が選択されうる。選択されたポリペプチドは、例えば、ヘテロ-またはホモ-多量体の標的を含め、任意の標的に対するその親和性について選択されてもよい。 In view of the description in the present specification, it is apparent that the following process can be continued. Natural or non-natural monomer domains may be recombined or mutants may be formed. Optionally, domains may be selected first or later for sequences that are unlikely to be immunogenic in the host in which they are intended. Optionally, a phage library containing the recombined domains may be panned for the desired affinity. Monomer domains or multimers expressed by the phage may be screened for IC 50 against the target. Heteromeric or homomeric multimers can be selected. The selected polypeptide may be selected for its affinity for any target, including, for example, hetero- or homo-multimeric targets.

本発明の有意な利点は、公知のリガンド、または未知のリガンドを用いて、単量体ドメインおよび/または多量体を選択できるということである。リガンド構造に関する事前情報は、関心対象の単量体ドメインまたは関心対象の多量体を単離するのに必要とされない。同定された単量体ドメインおよび/または多量体は生物活性を有することができ、このことは選択のまたは所望のリガンドに対して少なくとも特異的な結合親和性を含むことを意味するものであり、場合によっては、その他の化合物の結合を遮断する、代謝経路を刺激するまたは阻害する、シグナルまたは伝令としての役割を果たす、細胞活性を刺激するまたは阻害するなどの能力をさらに含むことができよう。単量体ドメインは、受容体に対する天然のリガンドが同定されていない受容体(オーファン受容体)に対するリガンドとして機能するよう作製することができる。これらのオーファンリガンドは、それらが結合する受容体先端部を遮断するかまたは活性化するよう作製することができる。   A significant advantage of the present invention is that monomer domains and / or multimers can be selected using known or unknown ligands. Prior information regarding the ligand structure is not required to isolate the monomer domain of interest or the multimer of interest. The identified monomer domains and / or multimers can have biological activity, which means that they contain at least specific binding affinity for the selected or desired ligand, In some cases, it may further include the ability to block the binding of other compounds, stimulate or inhibit metabolic pathways, act as a signal or messenger, stimulate or inhibit cellular activity, and the like. Monomeric domains can be made to function as ligands for receptors for which the natural ligand for the receptor has not been identified (orphan receptor). These orphan ligands can be made to block or activate the receptor tip to which they bind.

単量体ドメインおよび/または多量体を選択するため、単一のリガンドが使われてもよく、または任意で種々のリガンドが使われてもよい。本発明の単量体ドメインおよび/または免疫ドメインは、単一のリガンドまたは種々のリガンドを結合することができる。本発明の多量体は、単一のリガンドに対する複数の別個の結合部位を有してもよく、または任意で、種々のリガンドに対する複数の結合部位を有してもよい。   A single ligand may be used to select monomer domains and / or multimers, or optionally various ligands may be used. The monomer domains and / or immune domains of the present invention can bind a single ligand or various ligands. The multimers of the present invention may have multiple distinct binding sites for a single ligand, or optionally multiple binding sites for various ligands.

V. ライブラリー
本発明は同様に、単量体ドメインのライブラリーならびに単量体ドメインおよび/または免疫ドメインをコードする核酸のライブラリーを提供する。ライブラリーは、例えば、単量体ドメインをコードする約10、100、250、500、1000、もしくは10,000個またはそれ以上の核酸を含むことができ、またはライブラリーは、例えば、単量体ドメインをコードする約10、100、250、500、1000もしくは10,000個またはそれ以上のポリペプチドを含むことができる。ライブラリーは、同じシステイン枠を含有する単量体ドメイン、例えば、トロンボスポンジンドメイン、サイログロブリンドメイン、またはトレフォイル/PDドメインを含むことができる。
V. Libraries The present invention also provides a library of monomer domains and a library of nucleic acids encoding monomer domains and / or immune domains. The library can contain, for example, about 10, 100, 250, 500, 1000, or 10,000 or more nucleic acids encoding monomer domains, or the library can contain, for example, monomer domains. It may contain about 10, 100, 250, 500, 1000 or 10,000 or more polypeptides encoding. The library can include monomer domains containing the same cysteine frame, eg, thrombospondin domain, thyroglobulin domain, or trefoil / PD domain.

いくつかの態様において、変異体は、単量体ドメイン(例えば、LDL受容体クラスAドメイン)の同一ファミリー由来の2つまたはそれ以上の異なる配列を組換えることにより作製される。あるいは、異なるファミリー由来の2つまたはそれ以上の異なる単量体ドメインを組み合わせて、多量体を形成させることができる。いくつかの態様において、多量体は以下のファミリークラスの少なくとも1つの単量体または単量体変異体から形成される:I型トロンボスポンジンドメイン、I型サイログロブリンリピートドメイン、トレフォイル(P型)ドメイン、EGF様ドメイン(例えば、ラミニン型EGF様ドメイン)、クリングルドメイン、I型フィブロネクチンドメイン、II型フィブロネクチンドメイン、III型フィブロネクチンドメイン、PANドメイン、Glaドメイン、SRCRドメイン、クニッツ/ウシ膵臓トリプシンインヒビタードメイン、カザル型セリンプロテアーゼインヒビタードメイン、C型フォンウィルブランド因子ドメイン、アナフィラトキシン様ドメイン、CUBドメインLDL受容体クラスAドメイン、スシドメイン、リンクドメイン、3型トロンボスポンジンドメイン、免疫グロブリン様ドメイン、C型レクチンドメイン、MAMドメイン、A型フォンウィルブランド因子ドメイン、ソマトメジンBドメイン、WAP型4ジスルフィドコアドメイン、C型F5/8ドメイン、ヘモペキシンドメイン、SH2ドメイン、SH3ドメイン、EFハンドドメイン、カドヘリンドメイン、アネキシンドメイン、ジンクフィンガードメイン、およびC2ドメインならびにこれらの誘導体。別の態様において、単量体ドメインおよび異なる単量体ドメインは、Pfamデータベースおよび/またはSMARTデータベースで見出される1つまたは複数のドメインを含むことができる。上記の方法により産生されるライブラリー、ライブラリーの1つまたは複数のメンバーを含む1つまたは複数の細胞、およびライブラリーの1つまたは複数のメンバーを含む1つまたは複数のディスプレイも本発明に含まれる。   In some embodiments, variants are made by recombining two or more different sequences from the same family of monomer domains (eg, LDL receptor class A domains). Alternatively, two or more different monomer domains from different families can be combined to form a multimer. In some embodiments, the multimer is formed from at least one monomer or monomer variant of the following family class: type I thrombospondin domain, type I thyroglobulin repeat domain, trefoil (P type) domain , EGF-like domain (e.g. laminin-type EGF-like domain), kringle domain, type I fibronectin domain, type II fibronectin domain, type III fibronectin domain, PAN domain, Gla domain, SRCR domain, Kunitz / bovine pancreatic trypsin inhibitor domain, Casal Type serine protease inhibitor domain, type C von Willebrand factor domain, anaphylatoxin-like domain, CUB domain LDL receptor class A domain, sushi domain, link domain, type 3 thrombospondin domain, immunoglobulin -Like domain, C-type lectin domain, MAM domain, A-type von Willebrand factor domain, somatomedin B domain, WAP type 4 disulfide core domain, C-type F5 / 8 domain, hemopexin domain, SH2 domain, SH3 domain, EF hand Domains, cadherin domains, annexin domains, zinc finger domains, and C2 domains and derivatives thereof. In another embodiment, the monomer domain and the different monomer domains can comprise one or more domains found in the Pfam database and / or the SMART database. A library produced by the above method, one or more cells comprising one or more members of the library, and one or more displays comprising one or more members of the library are also included in the present invention. included.

任意で、単量体ドメインをコードする核酸文字列のデータセットは、例えば、単量体ドメインをコードする第1の文字列を、異なる単量体ドメインをコードする1つまたは複数の文字列と混合し、それによって本明細書において記述されるものを含め、単量体ドメインをコードする核酸文字列のデータセットをもたらすことにより作製されてもよい。別の態様において、単量体ドメインおよび異なる単量体ドメインは、Pfamデータベースおよび/またはSMARTデータベースで見出される1つまたは複数のドメインを含むことができる。この方法はさらに、単量体ドメインをコードする第1の文字列および異なる単量体ドメインをコードする1つまたは複数の第2の文字列をコンピュータ内に入力する段階ならびにコンピュータ内でその、多量体文字列またはライブラリーを作製する段階を含むことができる。   Optionally, a data set of nucleic acid strings encoding monomer domains includes, for example, a first string encoding monomer domains, one or more strings encoding different monomer domains, and It may be created by mixing and thereby providing a dataset of nucleic acid strings that encode monomer domains, including those described herein. In another embodiment, the monomer domain and the different monomer domains can comprise one or more domains found in the Pfam database and / or the SMART database. The method further includes inputting into the computer a first character string encoding a monomer domain and one or more second character strings encoding different monomer domains and the computer Creating a body string or library can be included.

ライブラリーは所望のリガンドもしくはリガンド混合物の結合などの所望の特性についてスクリーニングされてもよく、または別の方法で選択的な条件に曝露されてもよい。例えば、単量体ドメインのライブラリーのメンバーを公知のもしくは未知のリガンドもしくはリガンド混合物との結合に向けてディスプレイし、プレスクリーニングしてもよく、または血清中でインキュベートして、血清プロテアーゼの影響を受けやすいクローンを除去してもよい。次いで、単量体ドメイン配列を突然変異誘発(例えば、組換える、化学的に改変するなど)しまたは別の方法で改変してもよく、新たな単量体ドメインを、改善された親和性でリガンドまたはリガンド混合物に結合するかを再度スクリーニングしてもよい。選択された単量体ドメインを組み合わせるかまたは連結して、多量体を形成させることができ、これをリガンドまたはリガンド混合物に対する改善された親和性もしくは結合活性または改変された特異性についてスクリーニングすることができる。改変された特異性とは特異性が広くなること、例えば、複数の関連ウイルスの結合を意味してもよく、または任意で、改変された特異性とは特異性が狭くなること、例えば、リガンドの特定領域内での結合を意味してもよい。結合活性を計算するのに利用できるいくつかの方法が存在することを当業者は認識するであろう。例えば、Mammen et al., Angew Chem Int. Ed. 37:2754-2794 (1998);Muller et al., Anal. Biochem. 261:149-158 (1998)を参照されたい。   The library may be screened for a desired property, such as binding of a desired ligand or ligand mixture, or may be exposed to selective conditions in other ways. For example, a member of a library of monomer domains may be displayed for binding to a known or unknown ligand or ligand mixture, prescreened, or incubated in serum to show the effects of serum proteases. Susceptible clones may be removed. The monomer domain sequence may then be mutagenized (e.g., recombined, chemically modified, etc.) or otherwise modified to allow the new monomer domain to be modified with improved affinity. It may be screened again for binding to the ligand or ligand mixture. Selected monomer domains can be combined or linked to form multimers, which can be screened for improved affinity or binding activity or altered specificity for the ligand or ligand mixture. it can. Modified specificity may mean broader specificity, eg, binding of multiple related viruses, or, optionally, altered specificity is reduced specificity, eg, a ligand May mean a bond within a specific region. One skilled in the art will recognize that there are several methods that can be used to calculate binding activity. See, for example, Mammen et al., Angew Chem Int. Ed. 37: 2754-2794 (1998); Muller et al., Anal. Biochem. 261: 149-158 (1998).

本発明は同様に、ヒトタンパク質に由来するキメラ単量体ドメインのライブラリーを作製する方法であって、ヒトタンパク質のうちの少なくとも2つの異なる天然変異体の各々からの少なくとも1つのループに対応するループ配列であって、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列であるループ配列を提供する段階;およびループ配列を共有結合的に結び付けて、各キメラ配列が、少なくとも2つのループを有するキメラ単量体ドメインをコードする、少なくとも2つの異なるキメラ配列のライブラリーを作製する段階を含む方法を提供する。典型的には、キメラドメインは少なくとも4つのループ、および通常は、少なくとも6つのループを有する。前述のように、本発明は、ジスルフィド結合、二次タンパク質構造間の架橋、および分子動態(すなわち、柔軟性)の可能性などの、特異的な特徴によって同定された3タイプのループを提供する。この3タイプのループ配列は、システインによって規定されたループ配列、構造によって規定されたループ配列、およびB因子によって規定されたループ配列である。   The present invention is also a method for generating a library of chimeric monomer domains derived from human proteins, corresponding to at least one loop from each of at least two different natural variants of the human protein. Providing a loop sequence that is a polynucleotide or polypeptide sequence; and covalently linking the loop sequences so that each chimeric sequence encodes a chimeric monomer domain having at least two loops. A method comprising the step of creating a library of at least two different chimeric sequences. Typically, a chimeric domain has at least 4 loops, and usually at least 6 loops. As mentioned above, the present invention provides three types of loops identified by specific characteristics such as disulfide bonds, cross-links between secondary protein structures, and the possibility of molecular dynamics (ie flexibility). . The three types of loop sequences are a loop sequence defined by cysteine, a loop sequence defined by structure, and a loop sequence defined by factor B.

または、ヒトキメラドメインライブラリーはループレベルに照らして、アミノ酸レベルで天然のヒト単量体ドメインを修飾することで作製することができる。免疫原性の可能性を最小限に抑えるため、ヒト単量体ドメインの同一ファミリー由来のタンパク質配列において天然に存在する残基だけを利用して、キメラ配列を作製する。これは、単量体ドメインの同一ファミリー由来の少なくとも2つのヒト単量体ドメインの配列アライメントを提供し、ヒト単量体ドメイン間で異なるヒト単量体ドメイン配列において対応位置のアミノ酸残基を同定し、それぞれのヒトキメラ単量体ドメイン配列が種類と位置において、単量体ドメインの同一ファミリー由来の2つまたはそれ以上のヒト単量体ドメイン由来の残基に相当するアミノ酸残基からなる2つまたはそれ以上のヒトキメラ単量体ドメインを作製することにより達成することができる。ヒトキメラ単量体ドメインのライブラリーは、標的分子との結合についてヒトキメラ単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングし、および標的分子に結合するヒトキメラ単量体ドメインを同定することにより、関心対象の標的に結合するヒトキメラ単量体ドメインを同定するように利用することができる。初期の配列アライメント段階で利用される適当な天然のヒト単量体ドメイン配列は、本明細書において記述される天然の単量体ドメインのいずれかに対応するものを含む。   Alternatively, a human chimeric domain library can be generated by modifying the natural human monomer domain at the amino acid level in light of the loop level. In order to minimize the possibility of immunogenicity, only the naturally occurring residues in protein sequences from the same family of human monomer domains are utilized to create a chimeric sequence. This provides a sequence alignment of at least two human monomer domains from the same family of monomer domains and identifies corresponding amino acid residues in human monomer domain sequences that differ between human monomer domains And each human chimeric monomer domain sequence is composed of two amino acid residues corresponding to residues from two or more human monomer domains from the same family of monomer domains, in type and position. Alternatively, it can be achieved by creating more human chimeric monomer domains. The library of human chimeric monomer domains is targeted to the target of interest by screening the library of human chimeric monomer domains for binding to the target molecule and identifying human chimeric monomer domains that bind to the target molecule. It can be used to identify human chimeric monomer domains that bind. Suitable natural human monomer domain sequences utilized in the initial sequence alignment step include those corresponding to any of the natural monomer domains described herein.

本発明のヒトキメラドメインライブラリーは(ループを変化させることで作製されようとも単一のアミノ酸残基を変化させることで作製されようとも)、当業者に公知の方法により調製することができる。これらのライブラリーを作製するのに特に適した方法は、国際公開公報第01/23401号に記述されるスプリット-プール形式およびトリヌクレオチド合成形式である。   The human chimeric domain library of the present invention (whether created by changing the loop or by changing a single amino acid residue) can be prepared by methods known to those skilled in the art. Particularly suitable methods for generating these libraries are the split-pool format and the trinucleotide synthesis format described in WO 01/23401.

VI. 融合タンパク質
いくつかの態様において、本発明の単量体または多量体を別のポリペプチドに連結させて、融合タンパク質を形成させる。当技術分野における任意のポリペプチドを融合パートナーとして利用できるものの、融合パートナーが多量体を形成する場合に有用でありうる。例えば、本発明の単量体または多量体は、例えば、抗体の以下の位置または位置の組合せに融合させることができる:
1. VH1および/もしくはVL1ドメインのN末端に、任意でリーダーペプチド直後におよびドメインが始まる前に(骨格領域1);
2. VH1もしくはVL1ドメインに取って代わるよう、CH1もしくはCL1ドメインのN末端に;
3. 重鎖のN末端に、任意でCH1ドメイン後におよび蝶番部中のシステイン残基の前に(Fc-融合);
4. CH3ドメインのN末端に;
5. CH3ドメインのC末端に、任意で短いリンカーを介して最後のアミノ酸残基に付着されてもよい;
6. CH3ドメインに取って代わるよう、CH2ドメインのC末端に;
7. CL1もしくはCH1ドメインのC末端に、任意で鎖間ジスルフィドを形成するシステインの後に;または
8. VH1もしくはVL1ドメインのC末端に。例えば、図7を参照されたい。
VI. Fusion proteins In some embodiments, a monomer or multimer of the invention is linked to another polypeptide to form a fusion protein. Although any polypeptide in the art can be used as a fusion partner, it can be useful when the fusion partner forms a multimer. For example, the monomers or multimers of the invention can be fused, for example, to the following positions or combinations of positions of antibodies:
1. At the N-terminus of the VH1 and / or VL1 domain, optionally immediately after the leader peptide and before the domain begins (skeletal region 1);
2. At the N-terminus of the CH1 or CL1 domain to replace the VH1 or VL1 domain;
3. At the N-terminus of the heavy chain, optionally after the CH1 domain and before the cysteine residue in the hinge (Fc-fusion);
4. At the N-terminus of the CH3 domain;
5. It may be attached to the C-terminus of the CH3 domain to the last amino acid residue optionally via a short linker;
6. At the C-terminus of the CH2 domain to replace the CH3 domain;
7. At the C-terminus of the CL1 or CH1 domain, optionally after a cysteine forming an interchain disulfide; or
8. At the C-terminus of the VH1 or VL1 domain. For example, see FIG.

いくつかの態様において、単量体または多量体ドメインは、医薬として有用な分子(例えば、タンパク質、核酸、有機小分子など)に連結される。例示的な医薬タンパク質としては、例えば、サイトカイン、抗体、ケモカイン、増殖因子、インターロイキン、細胞表面タンパク質、細胞外ドメイン、細胞表面受容体、細胞毒素などが挙げられる。例示的な小分子医薬としては、小分子の毒素または治療薬が挙げられる。   In some embodiments, the monomeric or multimeric domain is linked to a pharmaceutically useful molecule (eg, protein, nucleic acid, small organic molecule, etc.). Exemplary pharmaceutical proteins include, for example, cytokines, antibodies, chemokines, growth factors, interleukins, cell surface proteins, extracellular domains, cell surface receptors, cytotoxins and the like. Exemplary small molecule pharmaceuticals include small molecule toxins or therapeutic agents.

いくつかの態様において、単量体または多量体は組織特異的なまたは疾患特異的な標的タンパク質に結合するよう選択される。組織特異的なタンパク質は、動物でのその他の組織と比べて1つまたはいくつかの特定の組織において、排他的にまたはかなり高いレベルで発現されるタンパク質である。同様に、疾患特異的なタンパク質は、動物でのその他の非病変細胞または組織と比べて1つまたはいくつかの病変細胞または組織において、排他的にまたはかなり高いレベルで発現されるタンパク質である。そのような疾患の例としては、光線性角化症、動脈硬化症、アテローム性動脈硬化症、滑液包炎、肝硬変、肝炎、混合性結合組織病(MCTD)、骨髄線維症、発作性夜間血色素尿症、真性赤血球増加症、乾癬、原発性血小板血症、ならびに腺癌、白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、肉腫、奇形癌を含む癌、具体的には、副腎、膀胱、骨、骨髄、脳、胸部、頸部、胆嚢、神経節、消化管、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副甲状腺、陰茎、前立腺、唾液腺、皮膚、脾臓、睾丸、胸腺、甲状腺、および子宮の癌などの細胞増殖性疾患;後天性免疫不全症候群(AIDS)、アジソン病、成人呼吸窮迫症候群、アレルギー、強直性脊椎炎、アミロイド沈着症、貧血症、ぜんそく、アテローム性動脈硬化症、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫多発性内分泌腺障害症(APECED)、気管支炎、胆嚢炎、接触性皮膚炎、クローン病、アトピー性皮膚炎、皮膚筋炎、糖尿病、肺気腫、リンパ球毒素性一時性リンパ球減少症、胎児赤芽球症、結節性紅斑、萎縮性胃炎、糸球体腎炎、グッドパスチャー症候群、痛風、グレーブス病、橋本甲状腺炎、過好酸球増加症、過敏性腸症候群、多発性硬化症、重症筋無力症、心筋または心膜の炎症、変形性関節症、骨粗しょう症、膵炎、多発性筋炎、乾癬、ライター症候群、関節リウマチ、強皮症、シェーグレン症候群、全身性アナフィラキシー、全身性エリテマトーデス、全身性硬化症、血小板減少性紫斑病、潰瘍性大腸炎、ブドウ膜炎、ウエルナー症候群、癌や、血液透析や、体外循環の合併症、ウイルス性の、細菌性の、真菌性の、寄生性の、原虫に起因する、および蠕虫に起因する感染、ならびに外傷などの自己免疫/炎症性疾患;うっ血性心不全、虚血性心疾患、狭心症、心筋梗塞、高血圧性心疾患、変性性心臓弁膜症、石灰化大動脈弁狭窄、先天性大動脈二尖弁、僧帽弁輪部石灰、僧帽弁逸脱、リウマチ熱およびリウマチ性心疾患、感染性心内膜炎、非細菌性血栓性心内膜炎、全身性エリテマトーデスに伴う心内膜炎、カルチノイド心疾患、心筋症、心筋炎、心膜炎、新生心臓病、先天性心疾患、心臓移植の合併症、動静脈瘻、アテローム性動脈硬化症、高血圧症、脈管炎、レイノー病、動脈瘤、動脈解離、静脈瘤、血栓静脈炎および静脈血栓症、血管腫瘍、ならびに血栓溶解や、バルーン血管形成や、血管移植術や、冠動脈バイパス術の合併症などの心疾患;てんかん、虚血性脳血管障害、脳卒中、脳新生物、アルツハイマー病、ピック病、ハンチントン病、認知症、パーキンソン病およびその他の錐体外路疾患、筋萎縮性側索硬化症およびその他の運動ニューロン疾患、進行性神経性筋萎縮、網膜色素変性症、遺伝性運動失調症、多発性硬化症およびその他の脱髄疾患、細菌性およびウイルス性髄膜炎、脳膿瘍、硬膜下膿瘍、硬膜外膿瘍、化膿性頭蓋内血栓性静脈炎、脊髄炎および神経根炎瘍、ウイルス性中枢神経障害、クルを含むプリオン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、 およびゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー症候群、致死性家族性不眠症、神経系の栄養性および代謝性疾患、神経線維腫症、結節硬化症、小脳網膜血管芽細胞腫(cerebelloretinal hemangioblastomatosis)、脳三叉神経症候群、知的障害およびダウン症を含む中枢神経系のその他の発達障害、脳性麻痺、神経系障害(neuroskeletal disorders)、自律神経系障害、脳神経障害、脊髄疾患、筋ジストロフィーおよびその他の神経筋障害、末梢神経系障害、皮膚筋炎および多発性筋炎、遺伝性の、代謝性の、内分泌性の、および中毒性の筋疾患、重症筋無力症、周期性四肢麻痺、気分障害、不安障害、および統合失調症を含む精神疾患、季節性情動障害(SAD)、静座不能、健忘症、緊張病、糖尿病性神経障害、遅発性ジスキネジー、筋失調症、妄想性精神病、帯状疱疹後神経痛、トウレット障害、進行性核上麻痺、大脳皮質基底核変性症、ならびに家族性前頭側頭型痴呆などの神経疾患;かつ尿細管性アシドーシス、貧血症、クッシング症候群、軟骨形成不全性小人症、デュシェンヌ型およびベッカー型筋ジストロフィー、てんかん、性腺発育障害、WAGR症候群(ウィルムス腫瘍, 無虹彩、泌尿生殖器異常、および知的障害)、スミス・マーゲニス症候群、骨髄異形成症候群、遺伝性粘膜上皮異形成、遺伝性角皮症、シャルコー・マリー・ツース病および神経線維腫症などの遺伝性ニューロパシー、甲状腺機能低下症、水頭症、シデナム舞踏病および脳性麻痺などの発作性疾患、二分脊椎症、無脳症、頭蓋脊椎披裂、先天性緑内障、白内障、ならびに感音難聴などの発達障害が挙げられるが、これらに限定されることはない。例示的な疾患または状態としては、例えば、MS、SLE、ITP、IDDM、MG、CLL、CD、RA、第VIII因子血友病、移植、動脈硬化症、シェーグレン症候群、川崎病、抗リン脂質Ab、AHA、潰瘍性大腸炎、多発性骨髄腫、糸球体腎炎、季節性アレルギー、およびIgA腎症が挙げられる。   In some embodiments, the monomer or multimer is selected to bind to a tissue-specific or disease-specific target protein. A tissue-specific protein is a protein that is expressed exclusively or at a significantly higher level in one or several specific tissues compared to other tissues in an animal. Similarly, disease-specific proteins are proteins that are expressed exclusively or at significantly higher levels in one or several diseased cells or tissues compared to other non-lesioned cells or tissues in animals. Examples of such diseases include actinic keratosis, arteriosclerosis, atherosclerosis, bursitis, cirrhosis, hepatitis, mixed connective tissue disease (MCTD), myelofibrosis, paroxysmal night Hemoglobinuria, polycythemia vera, psoriasis, primary thrombocythemia, and cancers including adenocarcinoma, leukemia, lymphoma, melanoma, myeloma, sarcoma, teratocarcinoma, specifically adrenal gland, bladder, bone, Bone marrow, brain, chest, neck, gallbladder, ganglion, gastrointestinal tract, heart, kidney, liver, lung, muscle, ovary, pancreas, parathyroid, penis, prostate, salivary gland, skin, spleen, testis, thymus, thyroid, And proliferative diseases such as cancer of the uterus; acquired immune deficiency syndrome (AIDS), Addison's disease, adult respiratory distress syndrome, allergy, ankylosing spondylitis, amyloidosis, anemia, asthma, atherosclerosis, Autoimmune hemolytic anemia, autoimmune thyroiditis Autoimmune multiple endocrine disorder (APECED), bronchitis, cholecystitis, contact dermatitis, Crohn's disease, atopic dermatitis, dermatomyositis, diabetes, emphysema, lymphotoxic transient lymphopenia, fetus Erythroblastosis, erythema nodosum, atrophic gastritis, glomerulonephritis, Goodpasture syndrome, gout, Graves' disease, Hashimoto's thyroiditis, hypereosinophilia, irritable bowel syndrome, multiple sclerosis, myasthenia gravis Disease, myocardial or pericardial inflammation, osteoarthritis, osteoporosis, pancreatitis, polymyositis, psoriasis, Reiter syndrome, rheumatoid arthritis, scleroderma, Sjogren's syndrome, systemic anaphylaxis, systemic lupus erythematosus, systemic sclerosis , Thrombocytopenic purpura, ulcerative colitis, uveitis, Werner syndrome, cancer, hemodialysis, complications of extracorporeal circulation, viral, bacterial, fungal, parasitic, Autoimmune / inflammatory diseases such as infections caused by protozoa and helminths and trauma; congestive heart failure, ischemic heart disease, angina, myocardial infarction, hypertensive heart disease, degenerative valvular heart disease, Calcified aortic stenosis, congenital aortic bicuspid valve, mitral annulus lime, mitral valve prolapse, rheumatic fever and rheumatic heart disease, infective endocarditis, nonbacterial thrombotic endocarditis, Endocarditis associated with systemic lupus erythematosus, carcinoid heart disease, cardiomyopathy, myocarditis, pericarditis, neonatal heart disease, congenital heart disease, heart transplant complications, arteriovenous fistula, atherosclerosis, hypertension , Vasculitis, Raynaud's disease, aneurysm, arterial dissection, varicose vein, thrombophlebitis and venous thrombosis, vascular tumors, thrombolysis, balloon angioplasty, vascular grafting, and coronary artery bypass Heart diseases such as epilepsy, ischemic Cerebrovascular disorder, stroke, brain neoplasm, Alzheimer's disease, Pick's disease, Huntington's disease, dementia, Parkinson's disease and other extrapyramidal diseases, amyotrophic lateral sclerosis and other motor neuron diseases, progressive neuropathy Muscle atrophy, retinitis pigmentosa, hereditary ataxia, multiple sclerosis and other demyelinating diseases, bacterial and viral meningitis, brain abscess, subdural abscess, epidural abscess, purulent skull Internal thrombophlebitis, myelitis and radiculitis, viral central neuropathy, prion diseases including Kull, Creutzfeldt-Jakob disease, and Gerstmann-Streisler-Scheinker syndrome, lethal familial insomnia, nerves Nutritional and metabolic diseases of the system, neurofibromatosis, tuberous sclerosis, cerebelloretinal hemangioblastomatosis, cerebral trigeminal syndrome, intellectual disability and Other developmental disorders of the central nervous system, including Down's syndrome, cerebral palsy, neurological disorders, autonomic nervous system disorders, cranial nerve disorders, spinal cord disorders, muscular dystrophy and other neuromuscular disorders, peripheral nervous system disorders, dermatomyositis and Psychiatric disorders, including polymyositis, hereditary, metabolic, endocrine and addictive myopathy, myasthenia gravis, periodic limb paralysis, mood disorders, anxiety disorders, and schizophrenia, seasonal Affective disorder (SAD), inability to sit still, amnesia, catatonia, diabetic neuropathy, tardive dyskinesia, myopathy, paranoid psychosis, postherpetic neuralgia, touret disorder, progressive supranuclear palsy, cerebral cortex base Nuclear degeneration, and neurological disorders such as familial frontotemporal dementia; and tubular acidosis, anemia, Cushing syndrome, chondrogenic dystrophy, Duchenne and Becker Muscular dystrophy, epilepsy, gonadal dysfunction, WAGR syndrome (Wilms tumor, aniridia, genitourinary abnormalities, and intellectual disability), Smith-Margenis syndrome, myelodysplastic syndrome, hereditary mucosal epithelial dysplasia, hereditary keratopathy Hereditary neuropathies such as Charcot-Marie-Tooth disease and neurofibromatosis, hypothyroidism, hydrocephalus, Sydenham chorea, and paroxysmal diseases such as cerebral palsy, spina bifida, anencephalopathy, cranial spine, congenital Examples include, but are not limited to, developmental disorders such as glaucoma, cataracts, and sensorineural hearing loss. Exemplary diseases or conditions include, for example, MS, SLE, ITP, IDDM, MG, CLL, CD, RA, factor VIII hemophilia, transplantation, arteriosclerosis, Sjogren's syndrome, Kawasaki disease, antiphospholipid Ab , AHA, ulcerative colitis, multiple myeloma, glomerulonephritis, seasonal allergies, and IgA nephropathy.

いくつかの態様において、標的タンパク質に結合する単量体または多量体は、標的タンパク質が発現される特異的組織または疾患関連細胞に、得られる複合体または融合体が標的化されるように医薬タンパク質または小分子に連結される。そのような複合体または融合体で用いる単量体または多量体を、標的タンパク質との結合について最初に選択することができ、結合がその他の非標的細胞または組織で低減されるかまたは解消されることが望ましい、その他の細胞または組織に対する陰性選択によって(例えば、骨髄または薬物毒性の下限を決めるその他の組織を標的化するのを回避するため)引き続き選択することができる。医薬を感受性組織から遠ざけることによって、治療濃度域が高まり、その結果、高用量を安全に投与することができる。別の方法では、単量体または多量体のライブラリーを動物に注入し、その後、関心対象の特定の組織または細胞に結合する単量体または多量体を単離することにより、動物でインビボパニングを行うことができる。   In some embodiments, the monomer or multimer that binds to the target protein is a pharmaceutical protein such that the resulting complex or fusion is targeted to the specific tissue or disease-related cell in which the target protein is expressed. Or linked to a small molecule. Monomers or multimers used in such complexes or fusions can be initially selected for binding to the target protein, and binding is reduced or eliminated in other non-target cells or tissues. It may be desirable to continue to select by negative selection on other cells or tissues (eg to avoid targeting bone marrow or other tissues that determine the lower limit of drug toxicity). By moving the drug away from the sensitive tissue, the therapeutic concentration range is increased, so that higher doses can be safely administered. Another method involves in vivo panning in an animal by injecting a library of monomers or multimers into the animal and then isolating the monomer or multimer that binds to the specific tissue or cell of interest. It can be performed.

上記の融合タンパク質は同様に、医薬タンパク質と単量体または多量体との間にリンカーペプチドを含むことができる。ペプチドリンカー配列は、例えば、各ポリペプチドがその二次および三次構造に折り畳まれるのを確実とするのに十分な距離でポリペプチド成分を分離するため利用することができる。融合タンパク質は一般に、化学的結合を含め、標準的な技術を用いて調製することができる。融合タンパク質は同様に、標準的な技術により発現系において組換えタンパク質として発現することができる。   The above fusion protein can also include a linker peptide between the pharmaceutical protein and the monomer or multimer. Peptide linker sequences can be utilized, for example, to separate polypeptide components at a distance sufficient to ensure that each polypeptide is folded into its secondary and tertiary structure. Fusion proteins can generally be prepared using standard techniques, including chemical conjugation. The fusion protein can also be expressed as a recombinant protein in an expression system by standard techniques.

例示的な組織特異的または疾患特異的タンパク質は、例えば、米国特許出願第2002/0107215号の表IおよびIIで見出すことができる。標的タンパク質が特異的に発現されうる例示的な組織は、例えば、肝臓、膵臓、副腎、甲状腺、唾液腺、下垂体、脳、脊髄、肺、心臓、胸部、骨格筋、骨髄、胸腺、脾臓、リンパ節、結腸直腸、胃、卵巣、小腸、子宮、胎盤、前立腺、睾丸、結腸、結腸、胃腸、膀胱、気管、腎臓、または脂肪組織を含む。   Exemplary tissue specific or disease specific proteins can be found, for example, in Tables I and II of US Patent Application No. 2002/0107215. Exemplary tissues in which the target protein can be specifically expressed are, for example, liver, pancreas, adrenal gland, thyroid, salivary gland, pituitary, brain, spinal cord, lung, heart, chest, skeletal muscle, bone marrow, thymus, spleen, lymph Includes nodal, colorectal, stomach, ovary, small intestine, uterus, placenta, prostate, testis, colon, colon, gastrointestinal, bladder, trachea, kidney, or adipose tissue.

VII. 組成物
本発明は同様に、本発明の方法によって産生された組成物を含む。例えば、本発明は、本発明の方法によって産生された単量体ドメインを含むライブラリーから選択または同定された単量体ドメインを含む。
VII. Compositions The present invention also includes compositions produced by the methods of the present invention. For example, the invention includes monomer domains selected or identified from a library containing monomer domains produced by the methods of the invention.

核酸およびポリペプチドの組成物は、本発明に含まれる。例えば、本発明は、それぞれの核酸が少なくとも1つの単量体ドメインまたは免疫ドメインをコードする複数の異なる核酸を提供する。いくつかの態様において、少なくとも1つの単量体ドメインはEGF様ドメイン(例えば、ラミニンEGFドメイン)、トレフォイル(P型)ドメイン、I型サイログロブリンリピート、I型トロンボスポンジンドメイン、およびこれらの1つまたは複数の変異体から選択される。適当な単量体ドメインは同様に、Pfamデータベースおよび/またはSMARTデータベースに記載されているものを含む。   Nucleic acid and polypeptide compositions are included in the invention. For example, the invention provides a plurality of different nucleic acids, each nucleic acid encoding at least one monomer domain or immune domain. In some embodiments, the at least one monomer domain is an EGF-like domain (e.g., a laminin EGF domain), a trefoil (P-type) domain, a type I thyroglobulin repeat, a type I thrombospondin domain, and one or more of these Selected from a plurality of variants. Suitable monomer domains also include those described in the Pfam database and / or SMART database.

本発明は同様に、複数の単量体ドメインであって、天然のポリペプチドに比べ順番または配列が改変されている単量体ドメインを含む1つまたは複数のポリペプチドをコードする組換え核酸を提供する。例えば、天然のポリペプチドはEGF様ドメイン(例えば、ラミニンEGFドメイン)、トレフォイル(P型)ドメイン、I型サイログロブリンリピートドメイン、I型トロンボスポンジンドメイン、およびこれらの1つまたは複数の変異体から選択することができる。別の態様において、天然のポリペプチドは、Pfamデータベースおよび/またはSMARTデータベースで見出される単量体ドメインをコードする。   The invention also relates to recombinant nucleic acids encoding one or more polypeptides comprising a plurality of monomer domains, the monomer domains comprising sequences or sequence modifications relative to the native polypeptide. provide. For example, the natural polypeptide is selected from an EGF-like domain (eg, a laminin EGF domain), a trefoil (P-type) domain, a type I thyroglobulin repeat domain, a type I thrombospondin domain, and one or more variants thereof. can do. In another embodiment, the native polypeptide encodes a monomer domain found in the Pfam database and / or SMART database.

本発明の方法によって産生された組成物、例えば、単量体ドメインならびにその多量体およびライブラリーを含む、本発明の全組成物は、任意で親和性材料のマトリックスに結合されうる。親和性材料の例としては、ビーズ、カラム、固体支持体、マイクロアレイ、試薬支持体のその他のプールなどが挙げられる。いくつかの態様において、溶液中のスクリーニングでは、ビオチン化された標的を用いる。これらの態様において、標的をファージライブラリーとインキュベートし、結合したファージを有する標的をストレプトアビジンビーズによって捕捉する。   Compositions produced by the methods of the invention, such as the entire composition of the invention, including monomer domains and multimers and libraries thereof, can optionally be bound to a matrix of affinity material. Examples of affinity materials include beads, columns, solid supports, microarrays, other pools of reagent supports, and the like. In some embodiments, screening in solution uses a biotinylated target. In these embodiments, the target is incubated with a phage library and the target with bound phage is captured by streptavidin beads.

本発明の組成物は親和性材料のマトリックス、例えば、組換えポリペプチドに結合されうる。親和性材料の例としては、例えば、ビーズ、カラム、固体支持体などが挙げられる。   The compositions of the invention can be bound to a matrix of affinity material, such as a recombinant polypeptide. Examples of affinity materials include beads, columns, solid supports and the like.

VIII 治療的および予防的な処置方法
本発明は同様に、1つまたは複数の、上記の本発明の核酸またはポリペプチド(あるいは薬学的に許容される賦形剤および1つまたは複数のこのような核酸またはポリペプチドを含む組成物)をインビボまたはエクスビボで、例えば、ヒト、霊長類、マウス、ブタ、ウシ、ヤギ、ウサギ、ラット、モルモット、ハムスター、ウマ、ヒツジを含む哺乳動物、または哺乳動物でない脊椎動物、例えば、鳥類(例えば、ニワトリもしくはアヒル)、魚類、あるいは無脊椎動物を含めて、被験体に投与することによって、疾患または障害を治療的にまたは予防的に処置する方法を含む。
VIII Therapeutic and Prophylactic Treatment Methods The present invention also provides one or more of the above-described nucleic acids or polypeptides of the invention (or pharmaceutically acceptable excipients and one or more such A composition comprising a nucleic acid or polypeptide) in vivo or ex vivo, e.g., a mammal including a human, primate, mouse, pig, cow, goat, rabbit, rat, guinea pig, hamster, horse, sheep, or not a mammal It includes methods of treating a disease or disorder therapeutically or prophylactically by administering to a subject, including vertebrates, eg, birds (eg, chickens or ducks), fish, or invertebrates.

本発明の1つの局面において、エクスビボの方法において、1つまたは複数の細胞または被験体の関心対象の細胞の集団(例えば、腫瘍細胞、腫瘍組織サンプル、器官細胞、血液細胞、皮膚細胞、肺、心臓、筋肉、脳、粘膜、肝臓、腸、脾臓、胃、リンパ系、頚部、膣、前立腺、口、舌など)が被験体から入手されるか取り出され、疾患、障害、または他の状態を予防的にまたは治療的に処置するのに有効な、本発明の選択された単量体ドメインおよび/または多量体の一定の量と接触される。次いで、接触された細胞は、処置される被験体中の関心対象の、それが得られた部位または別の部位(例えば、上記に規定したものを含む)で被験体に戻されるかまたは送達される。所望の場合、接触された細胞は、標準的移植技術および周知の移植技術を使用して、被験体中の関心対象の組織、器官、または系の部位(上記のすべてのものを含む)に移植されうるか、または、例えば、標準的な送達技術または輸血技術を使用して、血液またはリンパ系に送達されうる。   In one aspect of the invention, in an ex vivo method, one or more cells or a population of cells of interest in a subject (e.g., tumor cells, tumor tissue samples, organ cells, blood cells, skin cells, lungs, Heart, muscle, brain, mucous membrane, liver, intestine, spleen, stomach, lymphatic system, cervix, vagina, prostate, mouth, tongue, etc.) are obtained or removed from the subject, causing a disease, disorder, or other condition It is contacted with an amount of selected monomer domains and / or multimers of the present invention effective for prophylactic or therapeutic treatment. The contacted cells are then returned or delivered to the subject at the site from which it was obtained or another site of interest in the subject to be treated, including, for example, those defined above. The If desired, the contacted cells are transplanted to a site of tissue, organ, or system of interest in a subject (including all of the above) using standard and well-known transplant techniques. Or can be delivered to the blood or lymphatic system using, for example, standard delivery or transfusion techniques.

本発明は同様に、1つまたは複数の細胞または被験体の関心対象の細胞の集団が、疾患、障害、または他の状態を予防的にまたは治療的に処置するのに有効な、本発明の選択された単量体ドメインおよび/または多量体の一定の量と、直接的にまたは間接的に接触される、インビボの方法を提供する。直接的な接触/投与様式においては、選択された単量体ドメインおよび/または多量体は、典型的には、処置される細胞または関心対象の組織の部位(例えば、腫瘍細胞、腫瘍組織サンプル、器官細胞、血液細胞、皮膚細胞、肺、心臓、筋肉、脳、粘膜、肝臓、腸、脾臓、胃、リンパ系、頚部、膣、前立腺、口、舌など)に、局所的投与、注射(例えば、注射針または注射器の使用による)、またはワクチン送達あるいは組織、器官、または皮膚の組織に押し込む遺伝子銃送達を含む、種々の様式のいずれかによって、直接的に投与または輸送される。選択された単量体ドメインおよび/または多量体は、例えば、筋肉内に、皮内に、真皮下に、皮下に、経口に、腹腔内に、鞘内に、静脈内に送達されうるか、または身体の腔内に配置されるか(例えば、外科手術の間を含む)、あるいは吸入または膣投与もしくは直腸投与により送達されうる。いくつかの態様において、本発明のタンパク質は少なくとも25 mg/ml、50 mg/ml、75 mg/ml、100 mg/ml、150 mg/mlまたはそれ以上の濃度で調製される。そのような濃度は、例えば、皮下処方物に有用である。   The invention also relates to the invention wherein one or more cells or a population of cells of interest in a subject are effective to preventively or therapeutically treat a disease, disorder, or other condition. In vivo methods are provided in which a certain amount of selected monomer domains and / or multimers are contacted directly or indirectly. In a direct contact / administration mode, the selected monomer domains and / or multimers typically are treated cells or sites of tissue of interest (e.g., tumor cells, tumor tissue samples, Organ cells, blood cells, skin cells, lungs, heart, muscle, brain, mucous membrane, liver, intestine, spleen, stomach, lymphatic system, cervix, vagina, prostate, mouth, tongue, etc.), local administration, injection (e.g. , By use of a needle or syringe), or by direct delivery or delivery by any of a variety of modes, including vaccine delivery or gene gun delivery that pushes into tissue, organ, or skin tissue. The selected monomer domains and / or multimers can be delivered, for example, intramuscularly, intradermally, subdermally, subcutaneously, orally, intraperitoneally, intrathecally, intravenously, or It can be placed in a body cavity (eg, including during surgery) or delivered by inhalation or vaginal or rectal administration. In some embodiments, the protein of the invention is prepared at a concentration of at least 25 mg / ml, 50 mg / ml, 75 mg / ml, 100 mg / ml, 150 mg / ml or more. Such a concentration is useful, for example, in subcutaneous formulations.

インビボでの間接的な接触/投与様式において、選択された単量体ドメインおよび/または多量体は、本発明のポリペプチドを、そこから処置が容易にされうる1つまたは複数の細胞または細胞の集団に直接的に接触または投与することによって、典型的には、上記のもの(例えば、皮膚細胞、器官系、リンパ系、または血液細胞系など)を含む、処置される細胞または関心対象の組織の部位に間接的に投与または輸送される。例えば、被験体の体内の腫瘍細胞は、選択の単量体ドメインおよび/または多量体の関心対象の部位(例えば、体内の、関心対象の組織、器官、もしくは細胞、または血液もしくはリンパ系)への送達が行われて、有効な予防的または治療的処置がもたらされるような十分量の選択の単量体ドメインおよび/または多量体と血液もしくはリンパ系の細胞、皮膚、または器官を接触させることによって処置されうる。このような接触、投与、または輸送は、典型的には、上記の投与経路または様式の1つまたは複数を用いて行われる。   In an in vivo indirect contact / administration mode, the selected monomer domain and / or multimer is a polypeptide or polypeptide of the invention from which one or more cells or cells from which treatment can be facilitated. By directly contacting or administering to the population, typically the cells to be treated or the tissue of interest, including those described above (e.g. skin cells, organ system, lymphatic system, blood cell system, etc.) It is administered or transported indirectly to the site. For example, tumor cells in a subject's body are directed to selected monomer domains and / or multimeric sites of interest (e.g., tissues, organs or cells of interest, or blood or lymphatic system). Contact of blood or lymphoid cells, skin, or organs with a sufficient amount of selected monomer domains and / or multimers such that delivery of the drug is effected to provide effective prophylactic or therapeutic treatment Can be treated. Such contact, administration, or transport is typically performed using one or more of the routes or modes of administration described above.

別の局面において、本発明はエクスビボの方法を提供し、ここでは、1つまたは複数の関心対象の細胞または被験体の関心対象の細胞の集団(例えば、腫瘍細胞、腫瘍組織サンプル、器官細胞、血液細胞、皮膚細胞、肺、心臓、筋肉、脳、粘膜、肝臓、腸、脾臓、胃、リンパ系、頚部、膣、前立腺、口、舌など)が被験体から入手されるか取り出され、この1つまたは複数の細胞または細胞の集団を、疾患、障害、または他の状態を予防的にまたは治療的に処置するのに有効な、関心対象の生物学的に活性なポリペプチド(例えば、選択された単量体ドメインおよび/または多量体)をコードする本発明の核酸配列を含むポリヌクレオチド構築体と接触させることによって形質転換する。この1つまたは複数の細胞または細胞の集団は、十分な量のポリヌクレオチド構築体およびこの核酸配列の発現を制御するプロモーターと接触され、その結果、ポリヌクレオチド構築体(およびプロモーター)の細胞への取り込みが起こり、本発明の標的の核酸配列の十分な発現を生じて、疾患、障害、または状態を予防的にまたは治療的に処置するのに有効な、選択された単量体ドメインおよび/または多量体をコードする、生物学的に活性な一定量のポリペプチドを産生する。このポリヌクレオチド構築体は、本発明の核酸配列の発現を制御するプロモーター配列(例えば、CMVプロモーター配列)および/または、必要に応じて、少なくとも1つまたは複数の、本発明の別のポリペプチド、サイトカイン、アジュバント、または同時刺激性分子、または関心対象の他のポリペプチドをコードする、1つまたは複数のさらなるヌクレオチド配列を含みうる。   In another aspect, the present invention provides an ex vivo method, wherein one or more cells of interest or a population of cells of interest in a subject (e.g., tumor cells, tumor tissue samples, organ cells, Blood cells, skin cells, lungs, heart, muscle, brain, mucous membrane, liver, intestine, spleen, stomach, lymphatic system, cervix, vagina, prostate, mouth, tongue, etc.) obtained or removed from the subject A biologically active polypeptide of interest (e.g., a selection) effective to preventively or therapeutically treat a disease, disorder, or other condition in one or more cells or populations of cells. By contacting with a polynucleotide construct comprising a nucleic acid sequence of the invention that encodes a monomer domain and / or multimer). The one or more cells or populations of cells are contacted with a sufficient amount of the polynucleotide construct and a promoter that controls expression of the nucleic acid sequence, so that the polynucleotide construct (and promoter) is transferred to the cell. Selected monomer domains and / or effective for uptake, resulting in sufficient expression of the target nucleic acid sequences of the present invention to prophylactically or therapeutically treat a disease, disorder, or condition A certain amount of biologically active polypeptide encoding the multimer is produced. This polynucleotide construct comprises a promoter sequence that controls the expression of a nucleic acid sequence of the invention (e.g., a CMV promoter sequence) and / or, optionally, at least one or more other polypeptides of the invention, It may include one or more additional nucleotide sequences encoding cytokines, adjuvants, or costimulatory molecules, or other polypeptides of interest.

トランスフェクションの後、形質転換細胞は被験体に、それらを得た組織の部位もしくは系へまたは被験体内で処置される別の部位(例えば、腫瘍細胞、腫瘍組織サンプル、器官細胞、血液細胞、皮膚細胞、肺、心臓、筋肉、脳、粘膜、肝臓、腸、脾臓、胃、リンパ系、頚部、膣、前立腺、口、舌など)へ戻されるか、送達されるか、または輸送される。必要に応じて、細胞は、標準的かつ周知の移植技術を用いて被験体内の関心対象の組織、皮膚、器官、または身体系に移植されうるか、あるいは標準的な送達または輸血技術を用いて血液またはリンパ系に送達されうる。形質転換細胞のこのような送達、投与、または輸送は、典型的には、1つまたは複数の、上記の投与経路または様式を用いて行われる。標的核酸の発現は自然に起こりまたは誘導されてもよく(以下にさらに詳細に記述される)、部位または組織系で疾患または状態を処置するのに十分なおよび有効な、コードポリペプチドの量が発現される。   After transfection, the transformed cells are directed to the subject to the tissue site or system from which they were obtained or to another site that is treated within the subject (e.g., tumor cells, tumor tissue samples, organ cells, blood cells, skin Cell, lung, heart, muscle, brain, mucous membrane, liver, intestine, spleen, stomach, lymphatic system, cervix, vagina, prostate, mouth, tongue, etc.), delivered or transported. If desired, the cells can be transplanted into a tissue, skin, organ, or body system of interest within the subject using standard and well-known transplant techniques, or blood using standard delivery or transfusion techniques. Or it can be delivered to the lymphatic system. Such delivery, administration, or transport of transformed cells is typically performed using one or more of the above administration routes or modes. Expression of the target nucleic acid may occur or be induced naturally (described in further detail below), and the amount of the encoded polypeptide sufficient and effective to treat the disease or condition at the site or tissue system. Expressed.

別の局面において、本発明は、疾患、障害、またはその他の状態を予防的にまたは治療的に処置するうえで有効な、生物学的に活性な関心対象のポリペプチド(例えば、選択された単量体ドメインおよび/または多量体)をコードする本発明の核酸配列を含むポリヌクレオチド構築体と細胞または細胞の集団を接触させる(あるいは上記の投与経路または様式の1つまたは複数を用いて細胞または細胞の集団に投与するかまたは輸送する)ことにより、1つもしくは複数の関心対象の細胞または被験体の細胞の集団(例えば、上記の細胞および細胞系ならびに被験体を含む)が被験体の体内において形質転換されるインビボの方法を提供する。   In another aspect, the invention provides a biologically active polypeptide of interest (e.g., a selected single molecule) that is effective in prophylactically or therapeutically treating a disease, disorder, or other condition. Contacting a cell or population of cells with a polynucleotide construct comprising a nucleic acid sequence of the invention encoding a multimeric domain and / or a multimer) (or using one or more of the above routes or modes of administration) By administering or transporting to a population of cells) a population of cells or cells of interest or a subject's cells (including the cells and cell lines and subjects described above) in the subject's body In vivo methods of being transformed in are provided.

ポリヌクレオチド構築体は、疾患または障害にかかった細胞に、直接的に投与または輸送されうる(例えば、上記の投与経路または様式の1つまたは複数を用いる直接的な接触により)。あるいは、ポリヌクレオチド構築体は、疾患または障害にかかった細胞に間接的に投与または輸送されうる。これは、疾患を有しない細胞または他の疾患を有する細胞を、上記の投与経路または様式の1つまたは複数を用いて、生物学的に活性なポリペプチドをコードする核酸配列およびその核酸配列の発現を制御するプロモーターを含む、十分な量のポリヌクレオチド構築体と最初に直接的に接触させることによって行われる。その結果、細胞へのポリヌクレオチド構築体(およびプロモーター)の取込みが起こり、本発明の核酸配列の十分な発現が生じて疾患または障害を予防的にまたは治療的に処置するのに有効な量の生物学的に活性なポリペプチドを産生し、それによってポリヌクレオチド構築体または得られた発現されたポリペプチドは天然にまたは自動的に、被験体の身体の、最初の送達部位、系、組織、または器官から、被験体の身体の、疾患の部位、組織、器官、または系に輸送される(例えば、血液またはリンパ系を介して)。標的核酸の発現は天然に生じるか、または誘導されることができ(以下にさらに詳細に記述されるように)、その結果、一定量の発現されたポリペプチドは、その部位または組織系での疾患または状態を処置するのに十分かつ効果的である。このポリヌクレオチド構築体は、本発明の核酸配列の発現を制御するプロモーター配列(例えば、CMVプロモーター配列)および/または、必要に応じて、少なくとも1つまたは複数の、本発明の別のポリペプチド、サイトカイン、アジュバント、または同時刺激性分子、または関心対象の他のポリペプチドをコードする、1つまたは複数のさらなるヌクレオチド配列を含みうる。   The polynucleotide construct can be directly administered or transported to a diseased or disordered cell (eg, by direct contact using one or more of the above routes or modes of administration). Alternatively, the polynucleotide construct can be administered or transported indirectly to cells affected by the disease or disorder. This can be achieved by using a non-disease cell or a cell with another disease using one or more of the above administration routes or modes and a nucleic acid sequence encoding a biologically active polypeptide and This is done by first contacting directly with a sufficient amount of the polynucleotide construct, including a promoter that controls expression. As a result, uptake of the polynucleotide construct (and promoter) into the cell occurs, resulting in sufficient expression of the nucleic acid sequences of the invention, in an amount effective to prevent or therapeutically treat the disease or disorder. Producing a biologically active polypeptide, whereby the polynucleotide construct or the resulting expressed polypeptide is naturally or automatically, in the subject's body, the first delivery site, system, tissue, Or from the organ to the site of the disease, tissue, organ or system of the subject's body (eg, via the blood or lymphatic system). The expression of the target nucleic acid can occur naturally or can be induced (as described in further detail below) so that a certain amount of expressed polypeptide is present at that site or tissue system. It is sufficient and effective to treat a disease or condition. This polynucleotide construct comprises a promoter sequence that controls the expression of a nucleic acid sequence of the invention (e.g., a CMV promoter sequence) and / or, optionally, at least one or more other polypeptides of the invention, It may include one or more additional nucleotide sequences encoding cytokines, adjuvants, or costimulatory molecules, or other polypeptides of interest.

上記のようなインビボまたはエクスビボの処置方法の各々において、賦形剤および本発明のポリペプチドまたは核酸を含む組成物が投与または送達されうる。1つの局面において、薬学的に許容される賦形剤および本発明のポリペプチドまたは核酸を含む組成物は、疾患または障害を処置するのに有効な量で、上記のように被験体に投与または送達される。   In each of the in vivo or ex vivo methods of treatment as described above, a composition comprising an excipient and a polypeptide or nucleic acid of the invention can be administered or delivered. In one aspect, a composition comprising a pharmaceutically acceptable excipient and a polypeptide or nucleic acid of the invention is administered to a subject as described above in an amount effective to treat a disease or disorder, or Delivered.

別の局面において、上記のインビボおよびエクスビボの処置方法の各々において、細胞または被験体に投与されるポリヌクレオチドの量は、被験体の1つまたは複数の細胞へのポリヌクレオチドの取込みが起こり、その核酸配列の十分な発現が生じて、免疫原(例えば、抗原)によって誘導される免疫応答を含め、被験体での免疫応答を増強するのに有効な量の生物学的に活性なポリペプチドを産生するような量でありうる。別の局面において、このような方法の各々の場合、細胞または被験体に投与されるポリペプチドの量は、免疫原(例えば、抗原)によって誘導されるものを含め、被験体での免疫応答を増強するのに十分な量でありうる。   In another aspect, in each of the above in vivo and ex vivo treatment methods, the amount of polynucleotide administered to the cell or subject is such that uptake of the polynucleotide into one or more cells of the subject occurs An amount of biologically active polypeptide effective to enhance an immune response in a subject, including an immune response induced by an immunogen (e.g., an antigen) when sufficient expression of the nucleic acid sequence occurs. It can be in such an amount that it produces. In another aspect, in each of such methods, the amount of polypeptide administered to the cell or subject includes an immune response in the subject, including one induced by an immunogen (e.g., an antigen). It can be an amount sufficient to enhance.

なお別の局面において、ポリヌクレオチド構築体(またはポリヌクレオチド構築体を含む組成物)が生理学的に活性なポリペプチドを被験体に送達するために使用される、インビボまたはインビボの処理方法において、ポリヌクレオチド構築体の発現は、誘導性のオンおよびオフ遺伝子発現系を用いて誘導されうる。このようなオンおよびオフ遺伝子発現系の例には、Tet-On (商標)遺伝子発現システムおよびTet-Off (商標)遺伝子発現システムがそれぞれ挙げられる(例えば、このような系の各々の詳細な記載については、Clontechカタログ2000、110-111頁を参照されたい)。他の制御可能なまたは誘導性のオンおよびオフ遺伝子発現系は、当業者に公知である。このような系を用いると、ポリヌクレオチド構築体の標的の核酸の発現が、正確、可逆的、かつ定量的な様式で調節されうる。標的核酸の遺伝子発現は、例えば、標的核酸を含むポリヌクレオチド構築体を含む安定なトランスフェクト細胞が、関心対象の組織部位、器官、または系に送達または輸送されるか、または関心対象の組織部位、器官、または系に接触されるように作製された後で、誘導されうる。このような系は、標的核酸の発現を遅らせるか、または正確に制御することが有利であるような処置の方法および様式において特に利点がある。(例えば、手術の完了のための時間および/または手術後の治癒を可能にするため;標的核酸を含むポリヌクレオチド構築体が、処置される部位、細胞、系、または組織に到達するための時間を可能にするため;構築体で形質転換された細胞を含む移植物が、その移植物が接合または接着などされた組織または器官の上または中に取り込まれるための時間を可能にするため)。   In yet another aspect, in an in vivo or in vivo processing method, wherein a polynucleotide construct (or a composition comprising a polynucleotide construct) is used to deliver a physiologically active polypeptide to a subject, Nucleotide construct expression can be induced using inducible on and off gene expression systems. Examples of such on and off gene expression systems include the Tet-On ™ gene expression system and the Tet-Off ™ gene expression system, respectively (eg, a detailed description of each such system. (See Clontech catalog 2000, pages 110-111). Other controllable or inducible on and off gene expression systems are known to those skilled in the art. With such a system, the expression of the target nucleic acid of the polynucleotide construct can be regulated in an accurate, reversible and quantitative manner. Gene expression of the target nucleic acid can be achieved, for example, when a stable transfected cell containing a polynucleotide construct comprising the target nucleic acid is delivered or transported to the tissue site, organ or system of interest, or the tissue site of interest. Can be induced after being made in contact with an organ or system. Such systems are particularly advantageous in methods and modes of treatment where it is advantageous to delay or precisely control the expression of the target nucleic acid. (Eg, to allow time for completion of surgery and / or to allow post-surgical healing; time for a polynucleotide construct comprising the target nucleic acid to reach the site, cell, system, or tissue being treated) To allow time for the implant containing cells transformed with the construct to be taken up on or in the tissue or organ to which the implant has been joined or adhered).

IX. さらなる多量体の用途
本発明の多量体の潜在的な適用は多岐にわたり、親和剤が所望とされる任意の用途を含む。例えば、本発明は、アンタゴニストを作製するための適用において使用されうる。ここでは、選択された単量体ドメインまたは多量体は、2つのタンパク質間の相互作用を遮断する。任意で、本発明はアゴニストを作製してもよい。例えば、2つの異なるタンパク質、例えば、酵素および基質を結合する多量体は、例えば、酵素活性および/または基質変換を含め、タンパク質の機能を増強しうる。
IX. Further Multimer Uses The potential applications of the multimers of the present invention are diverse and include any use where an affinity agent is desired. For example, the present invention can be used in applications for making antagonists. Here, the selected monomer domain or multimer blocks the interaction between the two proteins. Optionally, the present invention may make an agonist. For example, a multimer that binds two different proteins, eg, an enzyme and a substrate, can enhance the function of the protein, including, for example, enzyme activity and / or substrate conversion.

その他の適用には細胞標的化が含まれる。例えば、特定の細胞表面タンパク質を認識する単量体ドメインおよび/または免疫ドメインからなる多量体は、特定の細胞型に選択的に結合しうる。抗ウイルス剤として単量体ドメインおよび/または免疫ドメインを含む適用も含まれる。例えば、ウイルス粒子上の異なるエピトープに結合する多量体は、多価ゆえに抗ウイルス剤として有用でありうる。その他の適用には、タンパク質精製、タンパク質検出、バイオセンサー、リガンド-アフィニティー捕捉実験などが含まれうるがこれらに限定されない。さらに、ドメインまたは多量体は、例えば、治療剤または診断剤としての、任意の適当な用途のために慣用的な手段によってバルクで合成されうる。   Other applications include cell targeting. For example, multimers consisting of monomeric domains and / or immune domains that recognize specific cell surface proteins can selectively bind to specific cell types. Applications that include monomer domains and / or immune domains as antiviral agents are also included. For example, multimers that bind to different epitopes on viral particles can be useful as antiviral agents because of their multivalent nature. Other applications can include, but are not limited to, protein purification, protein detection, biosensors, ligand-affinity capture experiments, and the like. Furthermore, domains or multimers can be synthesized in bulk by conventional means for any suitable use, for example as a therapeutic or diagnostic agent.

いくつかの態様において、単量体ドメインはリガンド阻害、リガンドクリアランスまたはリガンド刺激に使われる。これらの方法において可能なリガンドとしては、例えば、サイトカイン、ケモカイン、または増殖因子が挙げられる。   In some embodiments, the monomer domain is used for ligand inhibition, ligand clearance or ligand stimulation. Possible ligands in these methods include, for example, cytokines, chemokines, or growth factors.

受容体とのリガンド結合の阻害が望まれるなら、リガンドの受容体と接するリガンドの部分でリガンドに結合する、またはリガンドと接する受容体の部分で受容体に結合する、単量体ドメインを選択し、それによってリガンド-受容体の相互作用を阻止する。必要に応じて、単量体ドメインは任意で半減期延長分子に連結されてもよい。   If inhibition of ligand binding to the receptor is desired, select a monomer domain that binds to the ligand at the portion of the ligand that contacts the receptor of the ligand, or binds to the receptor at the portion of the receptor that contacts the ligand. Thereby blocking the ligand-receptor interaction. If desired, the monomer domain may optionally be linked to a half-life extending molecule.

リガンドクリアランスとは、体液中で可溶性リガンドの半減期を調節することをいう。例えば、半減期延長分子がないときは、大部分の単量体ドメインは、短い半減期を有する。すなわち、リガンドとの単量体ドメインの結合はリガンドの半減期を低減し、それによってリガンド濃度を低減させるであろう。単量体ドメインが結合したリガンドの部分は、一般に重要ではないが、その受容体に結合するリガンドの部分でリガンドを結合することが有益であり、それによってリガンドの効果をさらに阻害することができる。この方法は血流中の任意の分子の濃度を低減させるのに有用である。いくつかの態様において、血流中の分子の濃度は、分子の腎臓クリアランス率を促進させることで低減される。典型的には、単量体ドメイン-分子複合体は約40 KDa未満、約50 KDa未満、または約60 KDa未満である。   Ligand clearance refers to regulating the half-life of a soluble ligand in body fluids. For example, in the absence of a half-life extending molecule, most monomer domains have a short half-life. That is, binding of the monomer domain to the ligand will reduce the half-life of the ligand, thereby reducing the ligand concentration. The portion of the ligand to which the monomer domain is bound is generally not critical, but it is beneficial to bind the ligand with the portion of the ligand that binds to its receptor, which can further inhibit the effect of the ligand. . This method is useful for reducing the concentration of any molecule in the bloodstream. In some embodiments, the concentration of molecules in the bloodstream is reduced by promoting the renal clearance rate of the molecules. Typically, the monomer domain-molecule complex is less than about 40 KDa, less than about 50 KDa, or less than about 60 KDa.

または、半減期延長分子に結合する第1の単量体ドメインとリガンドの受容体に結合しないリガンドの部分に結合する第2の単量体ドメインとを含む多量体を用いて、リガンドの半減期を増加させることができる。   Alternatively, using a multimer comprising a first monomer domain that binds to a half-life extending molecule and a second monomer domain that binds to a portion of the ligand that does not bind to the receptor of the ligand, the half-life of the ligand Can be increased.

本発明はさらに、血液因子(例えば、血清アルブミン、免疫グロブリン、または赤血球)に結合する単量体ドメインを提供する。   The invention further provides monomer domains that bind to blood factors (eg, serum albumin, immunoglobulins, or red blood cells).

いくつかの態様において、単量体ドメインは免疫グロブリンポリペプチドまたはその部分に結合する。   In some embodiments, the monomer domain binds to an immunoglobulin polypeptide or portion thereof.

免疫グロブリンに結合する単量体ドメインの4つのファミリー(すなわち、ファミリー1、2、3および4)が同定されている。   Four families of monomer domains that bind immunoglobulin (ie, families 1, 2, 3 and 4) have been identified.

ファミリー1の配列を以下に示す。ダッシュ記号は間隔のためだけに含まれる。

Figure 2008520208
Family 1 sequences are shown below. Dash symbols are included only for spacing.
Figure 2008520208

ファミリー2は以下のモチーフを有する。

Figure 2008520208
Family 2 has the following motifs:
Figure 2008520208

IgGファミリー2モチーフを含む例示的な配列を以下に示す。ダッシュ記号は間隔のためだけに含まれる。

Figure 2008520208
An exemplary sequence comprising an IgG family 2 motif is shown below. Dash symbols are included only for spacing.
Figure 2008520208

ファミリー3は2つの以下のモチーフのどちらかを有する。

Figure 2008520208
Family 3 has either of the following two motifs:
Figure 2008520208

IgGファミリー3モチーフを含む例示的な配列を以下に示す。ダッシュ記号は間隔のためだけに含まれる。

Figure 2008520208
An exemplary sequence containing an IgG family 3 motif is shown below. Dash symbols are included only for spacing.
Figure 2008520208

ファミリー3アライメントに基づく、IgGを結合するかつAドメイン骨格中の3番目のシステイン直前の配列SSGRを有するさらなる非天然の単量体ドメイン。これらの単量体ドメインの配列を以下に示す。ダッシュ記号は間隔のためだけに含まれる。

Figure 2008520208
An additional non-natural monomer domain that binds IgG and has the sequence SSGR immediately before the third cysteine in the A domain backbone, based on family 3 alignment. The sequences of these monomer domains are shown below. Dash symbols are included only for spacing.
Figure 2008520208

赤血球(RBC)または血清アルブミン(CSA)に結合する単量体ドメインは、米国特許出願第2005/0048512号に記述されており、例えば、以下を含む。

Figure 2008520208
Monomeric domains that bind to red blood cells (RBC) or serum albumin (CSA) are described in US Patent Application No. 2005/0048512, including, for example:
Figure 2008520208

本発明は、例えば、本発明の多量体または動物での関心対象のタンパク質を含む、タンパク質の血清中半減期を延長させる方法を提供する。関心対象のタンパク質は、治療的な、予防的な、またはその他の点で望ましい機能性を有する任意のタンパク質(本発明の別の単量体ドメインまたは多量体を含む)とすることができる。この方法は、アルブミン(例えば、ヒト血清アルブミン)またはトランスフェリン、IgGまたはその一部などの血清タンパク質、赤血球などのような、血液により運搬される分子または細胞などの半減期延長分子に特異的に結合する結合タンパク質として同定された単量体ドメインを最初に提供する段階を含む。いくつかの態様において、半減期延長分子-結合単量体を、関心対象のタンパク質に結合親和性を有する別の単量体ドメインに共有結合的に連結させることができる。任意で関心対象のタンパク質を結合してよい、この多量体を哺乳動物に投与し、そこでその多量体は半減期延長分子(例えば、HSA、トランスフェリン、IgG、赤血球など)と結び付いて、複合体を形成することができよう。この複合体形成は、多量体および/または結合タンパク質をタンパク質分解ならびに/または多量体および/もしくはタンパク質のその他の除去から保護し、それによってタンパク質および/または多量体の半減期を延長させる、半減期の延長をもたらす(例えば、以下の実施例3を参照のこと)。本発明のこの用途の変化物の1つでは、関心対象のタンパク質に共有結合的に連結された半減期延長分子-結合単量体を含む。関心対象のタンパク質は、単量体ドメイン、単量体ドメインの多量体、または合成薬物を含むことができる。あるいは、免疫グロブリンまたは赤血球のいずれかに結合する単量体を上記の方法によって作製し、半減期の延長に使用することができよう。   The present invention provides a method of extending the serum half-life of a protein, including, for example, a protein of interest in a multimer or animal of the present invention. The protein of interest can be any protein (including another monomer domain or multimer of the present invention) having a therapeutic, prophylactic, or otherwise desirable functionality. This method specifically binds albumin (eg, human serum albumin) or serum proteins such as transferrin, IgG or parts thereof, blood transported molecules such as red blood cells or half-life extending molecules such as cells. Initially providing a monomer domain identified as a binding protein. In some embodiments, the half-life extending molecule-binding monomer can be covalently linked to another monomer domain that has binding affinity for the protein of interest. This multimer, which may optionally bind a protein of interest, is administered to a mammal, where the multimer is associated with a half-life extending molecule (e.g., HSA, transferrin, IgG, erythrocyte, etc.) to form a complex. Could be formed. This complex formation protects the multimer and / or binding protein from proteolysis and / or other removal of the multimer and / or protein, thereby extending the half-life of the protein and / or multimer. (See, eg, Example 3 below). One variation of this application of the invention involves a half-life extending molecule-binding monomer covalently linked to a protein of interest. The protein of interest can include a monomer domain, a multimer of monomer domains, or a synthetic drug. Alternatively, monomers that bind to either immunoglobulins or erythrocytes could be made by the method described above and used to extend half-life.

半減期延長分子-結合多量体は、典型的には、少なくとも2つのドメイン、キメラドメイン、または突然変異ドメイン(すなわち、関心対象の標的に結合する1つと、血液により運搬される分子または細胞に結合する1つ)の多量体である。適当なドメイン、例えば、本明細書において記述されるものを半減期延長分子との結合についてさらにスクリーニングし、選択することができる。半減期延長分子-結合多量体は、例えば、半減期延長分子-結合活性についてプレスクリーニングされた単量体ドメインを利用し、本明細書において記述される多量体を作成する方法によって作製される。例えば、一部の半減期延長分子-結合LDL受容体クラスAドメイン単量体を以下の実施例2で記述する。   Half-life extending molecule-bound multimers typically bind to molecules or cells carried by blood with at least two domains, a chimeric domain, or a mutant domain (i.e. one that binds to the target of interest). One) multimer. Appropriate domains, such as those described herein, can be further screened and selected for binding to a half-life extending molecule. Half-life extending molecule-binding multimers are made, for example, by methods of making multimers described herein using monomer domains prescreened for half-life extending molecule-binding activity. For example, some half-life extending molecule-bound LDL receptor class A domain monomers are described in Example 2 below.

いくつかの態様において、多量体は、HSA、トランスフェリン、IgG、赤血球またはその他の半減期延長分子に結合する少なくとも1つのドメインであって、本明細書において提供されるトレフォイル/PDドメインモチーフ、トロンボスポンジンドメインモチーフ、またはサイログロブリンドメインモチーフを含むドメインを含み、および多量体は、標的分子を結合する少なくとももう1つのドメインであって、本明細書において提供されるトレフォイル/PDドメインモチーフ、トロンボスポンジンドメインモチーフ、またはサイログロブリンドメインモチーフを含むもう1つのドメインを含む。分子の血清中半減期は、例えば、少なくとも1、2、3、4、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、400、500時間またはそれ以上の時間となるよう延長させることができる。   In some embodiments, the multimer is at least one domain that binds to an HSA, transferrin, IgG, erythrocyte or other half-life extending molecule comprising a trefoil / PD domain motif, thrombosponge provided herein And a multimer is at least another domain that binds a target molecule, the trefoil / PD domain motif provided herein, the thrombospondin domain Contains another motif that contains a motif or thyroglobulin domain motif. The serum half-life of the molecule is, for example, at least 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 400, 500 It can be extended to be hours or more.

本発明は同様に、哺乳動物における免疫応答の抑制または軽減のための方法を提供する。この方法は、免疫抑制性の標的に結合する単量体ドメインを最初に選択する段階を含む。そのような「免疫抑制性の標的」は、別のタンパク質に結合された場合、哺乳動物での免疫抑制性の結果をもたらす任意のタンパク質と定義される。次に、免疫抑制性の単量体ドメインは直接的に投与されてもよく、または免疫抑制性の単量体ドメインの所望の標的化をもたらしうる別のタンパク質にまたは別の単量体ドメインに共有結合的に連結されてもよい。免疫抑制性の多量体は、典型的には、少なくとも2つのドメイン、キメラドメイン、または突然変異ドメインの多量体である。適当なドメインは、本明細書において記述されるものの全てを含み、免疫抑制性の標的との結合についてさらにスクリーニングされ、選択される。免疫抑制性の多量体は、例えば、トレフォイル/PD単量体ドメイン、トロンボスポンジン単量体ドメイン、またはサイログロブリン単量体ドメインを利用し、本明細書において記述される多量体を作成する方法によって作製される。   The present invention also provides a method for suppressing or reducing an immune response in a mammal. This method involves first selecting a monomer domain that binds to an immunosuppressive target. Such an “immunosuppressive target” is defined as any protein that, when bound to another protein, results in an immunosuppressive result in a mammal. The immunosuppressive monomer domain can then be administered directly, or to another protein or to another monomer domain that can result in the desired targeting of the immunosuppressive monomer domain. They may be covalently linked. An immunosuppressive multimer is typically a multimer of at least two domains, a chimeric domain, or a mutant domain. Suitable domains include all of those described herein and are further screened and selected for binding to an immunosuppressive target. Immunosuppressive multimers can be produced by, for example, using the trefoil / PD monomer domain, thrombospondin monomer domain, or thyroglobulin monomer domain, and the method of making a multimer described herein. Produced.

別の態様において、リガンドに結合する第1の単量体ドメインと受容体に結合する第2の単量体ドメインとを含む多量体を用いて、受容体に対するリガンドの実効的な親和性を増大させることができる。   In another embodiment, a multimer comprising a first monomer domain that binds to a ligand and a second monomer domain that binds to a receptor is used to increase the effective affinity of the ligand for the receptor. Can be made.

別の態様において、受容体に結合する少なくとも2つの単量体を含む多量体を用いて、2つの受容体を、両方が多量体を結合することで接近させ、それによって受容体を活性化させる。   In another embodiment, a multimer comprising at least two monomers that bind to the receptor is used to bring the two receptors closer together by binding the multimer, thereby activating the receptor .

いくつかの態様において、2つの異なる単量体を有する多量体を用いて、標的により駆動される結合活性の増大を採用することができる。例えば、第1の単量体は第1の細胞型の細胞表面分子に標的化することができ、第2の単量体は第2の細胞型の表面分子に標的化することができる。多量体を形成させるよう2つの単量体を連結し、その後、多量体を2つの細胞型の混合物に加えることで、結合が細胞間で起こるはずであり、初期の結合事象が1つの多量体と2つの細胞との間で起こったら、その他の多量体も両細胞を結合することができよう。   In some embodiments, multimers with two different monomers can be used to employ a target-driven increase in binding activity. For example, a first monomer can be targeted to a cell surface molecule of a first cell type, and a second monomer can be targeted to a surface molecule of a second cell type. By linking the two monomers to form a multimer, and then adding the multimer to a mixture of the two cell types, binding should occur between cells, with the initial binding event being one multimer. If it happens between the two cells, other multimers will also be able to join them.

本発明の潜在的用途のさらなる例は、薬物結合(例えば、標的化のための放射ヌクレオチドの結合、薬物の半減期延長のための医薬の結合、過剰摂取による処置および中毒治療のための制御物質の結合)、免疫機能調節(例えば、CTLA-4のような受容体の結合による免疫原性の遮断、CD80のような受容体の結合による免疫原性の増強、またはFc型結合による補体活性化)、および特殊送達(例えば、リンカー切断による徐放、電気輸送ドメイン、二量体化ドメイン、または以下との特異的結合:細胞侵入ドメイン、FcRなどのクリアランス受容体、経粘膜輸送のためのplgRなどの経口送達受容体およびトランスフェリンRなどの血液脳関門輸送受容体)の能力がある、単量体ドメイン、およびその多量体を含む。   Further examples of potential uses of the invention include drug binding (e.g., binding of radioactive nucleotides for targeting, binding of drugs for extending drug half-life, treatment by overdose and control agents for addiction therapy) Binding), immune function modulation (e.g., blocking immunogenicity by binding receptors such as CTLA-4, enhancing immunogenicity by binding receptors such as CD80, or complement activity by Fc-type binding) And specific delivery (eg, sustained release by linker cleavage, electrotransport domain, dimerization domain, or specific binding to: cell entry domain, clearance receptors such as FcR, for transmucosal transport) Oral delivery receptors such as plgR and blood brain barrier transport receptors such as transferrin R), monomer domains, and multimers thereof.

さらなる態様において、単量体または多量体を検出可能な標識(例えば、Cy3、Cy5など)に連結することができ、またはレポーター遺伝子産物(例えば、CAT、ルシフェラーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、GFPなど)に連結することができる。   In further embodiments, the monomer or multimer can be linked to a detectable label (e.g., Cy3, Cy5, etc.) or a reporter gene product (e.g., CAT, luciferase, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, GFP, etc.) ).

いくつかの態様において、本発明の単量体を、検出アッセイで二次試薬として用いるため、特定の動物、例えば、ヤギ、ウサギ、マウスなどの抗体を結合する能力について選択する。   In some embodiments, the monomers of the invention are selected for their ability to bind antibodies from specific animals, such as goats, rabbits, mice, etc., for use as secondary reagents in detection assays.

場合によっては、単量体または多量体の対を同じ標的に結合するよう選択する(すなわち、サンドイッチに基づくアッセイで用いるため)。適合した単量体または多量体の対を選択するため、2つの異なる単量体または多量体は、典型的には、標的タンパク質を同時に結合することができる。そのような対を同定する手法の1つは、以下の段階を含む:
(1) 標的タンパク質を結合するよう以前に選択されたファージまたはタンパク質混合物を固定化する段階
(2) 固定化されたファージまたはタンパク質に標的タンパク質を接触させる段階および洗浄する段階;
(3) 結合された標的にファージまたはタンパク質混合物を接触させる段階および洗浄する段階;ならびに
(4) 固定化されたファージまたはタンパク質を溶出させることなく、結合されたファージまたはタンパク質を溶出させる段階。
いくつかの態様において、異なる薬物マーカーを有する異なるファージ集団が使われる。
In some cases, monomeric or multimeric pairs are selected to bind to the same target (ie, for use in sandwich-based assays). In order to select a matched monomer or multimer pair, two different monomers or multimers are typically capable of binding the target protein simultaneously. One technique for identifying such pairs involves the following steps:
(1) Immobilizing a previously selected phage or protein mixture to bind the target protein
(2) contacting the target protein with the immobilized phage or protein and washing;
(3) contacting the phage or protein mixture with the bound target and washing; and
(4) The step of eluting the bound phage or protein without eluting the immobilized phage or protein.
In some embodiments, different phage populations with different drug markers are used.

本発明の多量体または単量体ドメインの1つの用途は、検出アッセイまたはその他の親和性に基づくアッセイにおいて抗体またはその他の親和剤に取って代わる用途である。すなわち、いくつかの態様において、単量体ドメインまたは多量体は、混合物中の標的以外の成分を結合する能力に対して選択される。一般的な手法は、アッセイの間のサンプル組成を模倣することを含め、アッセイの条件に酷似する条件の下で親和性選択を行うことを含むことができる。従って、選択の段階は、標的リガンドを含んでいない混合物に単量体ドメインまたは多量体を接触させる段階および混合物に結合する任意の単量体ドメインまたは多量体を負に選択する段階を含むことができよう。従って、アッセイのサンプル(血清、血液、組織、細胞、尿、精液など)に相当する、(抗体、単量体ドメインまたは多量体を用いて枯渇させることができる標的リガンドの存在しない)混合物をブロッキング剤として使用することができる。そのようなサブトラクションは、例えば、標的に結合するがその他の血清タンパク質または非標的組織に結合しない医薬タンパク質を作製するのに有用である。   One application of the multimeric or monomeric domains of the invention is to replace antibodies or other affinity agents in detection assays or other affinity-based assays. That is, in some embodiments, monomer domains or multimers are selected for their ability to bind components other than the target in the mixture. A general approach can include performing affinity selection under conditions that closely resemble the conditions of the assay, including mimicking the sample composition during the assay. Thus, the selection step may include contacting the monomer domain or multimer with a mixture that does not include the target ligand and negatively selecting any monomer domain or multimer that binds to the mixture. I can do it. Therefore, blocking the mixture (in the absence of target ligand that can be depleted using antibodies, monomer domains or multimers) corresponding to the sample of the assay (serum, blood, tissue, cells, urine, semen, etc.) It can be used as an agent. Such subtraction is useful, for example, to make pharmaceutical proteins that bind to the target but not to other serum proteins or non-target tissues.

X. 単量体ドメインおよび/または多量体の核酸およびポリペプチドのさらなる操作
上述のように、本発明のポリペプチドは改変されうる。これらのポリペプチドをコードする修飾または改変された核酸配列を作製するための種々の多様な作製手段の記載は、以下の刊行物およびその中で引用される参考文献の中で上記におよび下記に記述されている。

Figure 2008520208
X. Further Manipulation of Monomeric Domains and / or Multimeric Nucleic Acids and Polypeptides As noted above, the polypeptides of the present invention can be modified. A description of a variety of different production means for producing modified or modified nucleic acid sequences encoding these polypeptides is given above and below in the following publications and references cited therein. is described.
Figure 2008520208

多様性を作製する突然変異の方法としては、例えば、部位特異的突然変異誘発

Figure 2008520208
ウラシル含有鋳型を用いる突然変異誘発
Figure 2008520208
オリゴヌクレオチド指向性突然変異誘発
Figure 2008520208
ホスホロチオエート修飾DNA突然変異誘発
Figure 2008520208
ギャップを有する二重鎖DNAを用いる突然変異誘発
Figure 2008520208
が挙げられる。 Mutation methods that create diversity include, for example, site-directed mutagenesis
Figure 2008520208
Mutagenesis using uracil-containing templates
Figure 2008520208
Oligonucleotide-directed mutagenesis
Figure 2008520208
Phosphorothioate-modified DNA mutagenesis
Figure 2008520208
Mutagenesis using double-stranded DNA with gaps
Figure 2008520208
Is mentioned.

さらなる適当な方法としては、点ミスマッチ修復(Kramer et al., Point Mismatch Repair, (1984) Cell 38:879-887)、修復欠損宿主株を用いる突然変異誘発(Carter et al., (1985) Nucl. Acids Res. 13:4431-4443;およびCarter, (1987) Methods in Enzymol. 154:382-403)、欠失突然変異誘発(Eghtedarzadeh & Henikoff, (1986) Nucl. Acids Res. 14:5115)、制限選択および制限精製(Wells et al., (1986) Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 317:415-423)、全体の遺伝子合成による突然変異誘発(Nambiar et al., (1984) Science 223:1299-1301;Sakamar and Khorana, (1988) Nucl. Acids Res. 14:6361-6372;Wells et al., (1985) Gene 34:315-323;およびGrundstrom et al., (1985) Nucl. Acids Res. 13:3305-3316)、
二本鎖切断修復(Mandecki, (1986) PNAS USA, 83:7177-7181;およびArnold, (1993) Curr. Op. Biotech. 4:450-455)が挙げられる。上記の方法の多くに関するさらなる詳細は、Methods in Enzymology 第154巻の中で見出すことができ、これは同様に、種々の突然変異誘発方法に伴う問題解決のための有用な標準について記述している。
Further suitable methods include point mismatch repair (Kramer et al., Point Mismatch Repair, (1984) Cell 38: 879-887), mutagenesis using repair-deficient host strains (Carter et al., (1985) Nucl Acids Res. 13: 4431-4443; and Carter, (1987) Methods in Enzymol . 154: 382-403), deletion mutagenesis (Eghtedarzadeh & Henikoff, (1986) Nucl. Acids Res. 14: 5115), Restriction selection and purification (Wells et al., (1986) Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 317: 415-423), mutagenesis by total gene synthesis (Nambiar et al., (1984) Science 223: 1299-1301; Sakamar and Khorana, (1988) Nucl. Acids Res. 14: 6361-6372; Wells et al., (1985) Gene 34: 315-323; and Grundstrom et al., (1985) Nucl. Acids Res. 13: 3305-3316),
Double strand break repair (Mandecki, (1986) PNAS USA , 83: 7177-7181; and Arnold, (1993) Curr. Op. Biotech. 4: 450-455). Further details on many of the above methods can be found in Methods in Enzymology, Volume 154, which also describes useful standards for solving problems with various mutagenesis methods .

さまざまな多様性を作製する方法に関するさらなる詳細は、

Figure 2008520208
の中で見出すことができる。 More details on how to create various diversity can be found at
Figure 2008520208
Can be found inside.

本発明の別の局面は、核酸をコードする単量体ドメイン、選択された単量体ドメイン、多量体および/または選択された多量体のクローニングおよび発現を含む。従って、多量体ドメインは、当技術分野において周知の発現系を用いて単一のタンパク質として合成されうる。上記の多くのテキストに加えて、単量体ドメイン、選択された単量体ドメイン、多量体および/または選択された多量体のような核酸を発現するのに関連性のあるベクター、プロモーターおよび多くの他のトピックスの使用を含め、本明細書において有用な分子生物学技術について記述する一般的なテキストは、Berger and Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology 第152巻、Academic Press, Inc., San Diego, CA (Berger);Sambrook et al., Molecular Cloning - A Laboratory Mannual (第2版) 第1-3巻, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1989 (「Sambrook」)およびCurrent Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel et al(編)., Current Protocols (Greene Publishing Associates, Inc.とJohn Wiley & Sons, Inc.,の合弁事業) (1999年から補遺) (「Ausubel」)を含む。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、Q-レプリカーゼ増幅およびその他のRNAポリメラーゼ媒介技術(例えば、NASBA)を含めて、核酸をコードする単量体ドメインおよび多量体を同定する、単離するおよびクローニングする際に有用な、インビトロ増幅法によって当業者を導くのに十分な技術の例は、Berger、Sambrook、およびAusubel、ならびに

Figure 2008520208
の中で見出される。インビトロで増幅された核酸をクローニングする改良法は、Wallaceら、米国特許第5,426,039号に記述されている。PCRによって大きな核酸を増幅する改良法は、Cheng et al., (1994) Nature 369:684-685およびその中で引用されている参考文献に要約されており、その中では40 kbまでのPCRアンプリコンが作製されている。逆転写酵素およびポリメラーゼを用いて、本質的にどんなRNAでも制限消化、PCR伸長および配列決定に適した二本鎖DNAに変換できることを当業者は理解するであろう。Ausubel、SambrookおよびBerger、全て前記を参照されたい。 Another aspect of the invention involves cloning and expression of a monomer domain encoding a nucleic acid, a selected monomer domain, a multimer and / or a selected multimer. Thus, multimeric domains can be synthesized as a single protein using expression systems well known in the art. In addition to much of the text above, vectors, promoters and more relevant for expressing nucleic acids such as monomer domains, selected monomer domains, multimers and / or selected multimers General texts describing molecular biology techniques useful herein, including the use of other topics, include Berger and Kimmel, Guide to Molecular Cloning Techniques, Methods in Enzymology Vol. 152, Academic Press, Inc. , San Diego, CA (Berger); Sambrook et al., Molecular Cloning-A Laboratory Mannual (2nd edition) Volumes 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York, 1989 ("Sambrook") and Current Protocols in Molecular Biology , FM Ausubel et al. (Ed.), Current Protocols (Joint venture between Greene Publishing Associates, Inc. and John Wiley & Sons, Inc.) (additional since 1999) (`` Ausubel '') included . Identify monomer domains and multimers that encode nucleic acids, including polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR), Q-replicase amplification, and other RNA polymerase-mediated techniques (e.g., NASBA). Examples of techniques sufficient to guide one skilled in the art by in vitro amplification methods useful in releasing and cloning are Berger, Sambrook, and Ausubel, and
Figure 2008520208
Found in An improved method for cloning nucleic acids amplified in vitro is described in Wallace et al., US Pat. No. 5,426,039. Improved methods for amplifying large nucleic acids by PCR are summarized in Cheng et al., (1994) Nature 369: 684-685 and references cited therein, in which PCR amplifiers up to 40 kb are included. Recon is being made. One skilled in the art will understand that using reverse transcriptase and polymerase, essentially any RNA can be converted to double stranded DNA suitable for restriction digestion, PCR extension and sequencing. See Ausubel, Sambrook and Berger, all above.

本発明は同様に、宿主細胞への本発明のベクターの導入、ならびに組換え技術による本発明の単量体ドメイン、選択された単量体ドメイン、免疫ドメイン、多量体および/または選択された多量体の産生に関する。宿主細胞は、例えば、クローニングベクターまたは発現ベクターとできる本発明のベクターを用いて遺伝的に操作される(すなわち、遺伝子導入される、形質転換されるまたは形質移入される)。ベクターは、例えば、プラスミド、ウイルス粒子、ファージなどの形態でありうる。遺伝子操作された宿主細胞は、プロモーターを活性化するのに、形質転換体を選択するのに、または関心対象の単量体ドメイン、選択された単量体ドメイン、多量体および/もしくは選択された多量体の遺伝子を増幅するのに適するよう改変された従来の栄養培地中で培養されうる。温度、pHなどのような培養条件は、発現のために選択された宿主細胞とともに以前に使用されたものであり、当業者には明らかであり、ならびに、例えば、Freshney (1994) Culture of Animal Cells, a Manual of Basic Technique, 第3版, Wiley-Liss, New Yorkおよびその中で引用されている参考文献を含め、本明細書において引用される参考文献から明らかであろう。   The present invention also provides for the introduction of the vectors of the present invention into host cells and the monomer domains, selected monomer domains, immune domains, multimers and / or selected macromolecules of the present invention by recombinant techniques. It relates to the production of the body. Host cells are genetically engineered (ie, introduced, transformed or transfected) with the vectors of the invention, which can be, for example, a cloning vector or an expression vector. The vector can be in the form of, for example, a plasmid, viral particle, phage, or the like. Genetically engineered host cells can be selected to activate promoters, select transformants, or monomer domains of interest, selected monomer domains, multimers and / or selected It can be cultured in conventional nutrient media modified to be suitable for amplifying multimeric genes. Culture conditions such as temperature, pH, etc., were previously used with the host cell selected for expression and will be apparent to those of skill in the art, as well as, for example, Freshney (1994) Culture of Animal Cells , a Manual of Basic Technique, 3rd edition, Wiley-Liss, New York and references cited therein, will be apparent from the references cited herein.

前述のように、本発明のポリペプチドは同様に、植物、酵母、真菌、細菌などのような動物以外の細胞で産生されうる。実際に、全体にわたって述べたように、ファージディスプレイはそのようなポリペプチドを産生するのに特に関連した技術である。Sambrook、BergerおよびAusubelに加えて、細胞培養に関する詳細は、Payne et al., (1992) Plant Cell and Tissue Culture in Liquid Systems John Wiley & Sons, Inc. New York, NY;Gamborg and Phillips (編) (1995) Plant Cell, Tissue and Organ Culture;Fundamental Methods Springer Lab Manual, Springer-Verlag (Berlin Heidelberg New York)およびAtlas an Parks (編) The Handbook of Microbiological Media (1993) CRC Press, Boca Raton, FLの中で見出すことができる。   As mentioned above, the polypeptides of the present invention can also be produced in cells other than animals such as plants, yeasts, fungi, bacteria and the like. Indeed, as stated throughout, phage display is a particularly relevant technique for producing such polypeptides. In addition to Sambrook, Berger and Ausubel, more details on cell culture can be found in Payne et al., (1992) Plant Cell and Tissue Culture in Liquid Systems John Wiley & Sons, Inc. New York, NY; Gamborg and Phillips (ed.) 1995) Plant Cell, Tissue and Organ Culture; Fundamental Methods Springer Lab Manual, Springer-Verlag (Berlin Heidelberg New York) and Atlas an Parks (ed) The Handbook of Microbiological Media (1993) CRC Press, Boca Raton, FL Can be found.

本発明は同様に、薬学的特性を改善するための、免疫原性を低減するための、または多量体および/もしくは単量体ドメインの細胞もしくは組織への輸送(例えば、血液脳関門を通して、もしくは皮膚を通して)を容易にするための、単量体ドメイン、免疫ドメインおよび/または多量体の改変を含む。これらの類の改変は、種々の修飾(例えば、糖基の付加またはグリコシル化)、PEGの付加、ある種のタンパク質(例えば、HSAまたはその他の血清タンパク質)を結合するタンパク質ドメインの付加、細胞へ、細胞からおよび細胞を通してシグナルを移動または輸送するタンパク質の断片または配列の付加を含む。さらなる成分を多量体および/または単量体ドメインに付加して、多量体および/または単量体ドメインの特性を操作することもできる。例えば、公知の受容体を結合するドメイン(例えば、Fc受容体を結合するFc-領域タンパク質ドメイン)、毒素または毒素の一部、多量体もしくは単量体ドメインを活性化するために選択的に切断されうるプロドメイン、レポーター分子(例えば、緑色蛍光タンパク質)、レポーター分子を結合する成分(放射線治療のための放射性核種、ビオチンもしくはアビジンなどの)または修飾の組合せを含めて、種々の成分を付加することもできる。   The invention also provides for improving pharmaceutical properties, reducing immunogenicity, or transporting multimeric and / or monomeric domains to cells or tissues (e.g., through the blood brain barrier, or Including modification of monomer domains, immune domains and / or multimers to facilitate (through the skin). These types of alterations include various modifications (e.g., addition of sugar groups or glycosylation), addition of PEG, addition of protein domains that bind certain proteins (e.g., HSA or other serum proteins), to cells. , Including the addition of protein fragments or sequences that move or transport signals from and through the cell. Additional components can be added to the multimer and / or monomer domain to manipulate the properties of the multimer and / or monomer domain. For example, selective cleavage to activate domains that bind known receptors (e.g., Fc-region protein domains that bind Fc receptors), toxins or portions of toxins, multimers or monomer domains Add various components, including possible prodomains, reporter molecules (e.g., green fluorescent protein), components that bind reporter molecules (such as radionuclides for radiotherapy, biotin or avidin) or combinations of modifications You can also

XI. さらなるスクリーニングの方法
本発明は同様に、以下の段階によって潜在的な免疫原性についてタンパク質をスクリーニングする方法を提供する:
候補タンパク質配列を提供する段階;
候補タンパク質配列をヒトタンパク質配列のデータベースと比較する段階;
データベース由来のヒトタンパク質配列の部分に相当する候補タンパク質配列の部分を同定する段階;および
候補タンパク質配列とデータベース由来のヒトタンパク質配列との間の一致の程度を判定する段階。
XI. Additional Screening Methods The present invention also provides a method for screening proteins for potential immunogenicity by the following steps:
Providing a candidate protein sequence;
Comparing the candidate protein sequence to a database of human protein sequences;
Identifying a portion of the candidate protein sequence that corresponds to a portion of the human protein sequence from the database; and determining a degree of match between the candidate protein sequence and the human protein sequence from the database.

一般に、候補タンパク質配列とデータベース由来のヒトタンパク質配列の1つまたは複数との間の一致の程度が大きい程、データベース由来のヒトタンパク質配列のいずれとも一致性がほとんどない候補タンパク質に比べ、それだけ免疫原性の可能性が低くなると予測される。免疫原性のアミノ酸および/または配列の数の制限または除去を利用して、例えば、ライブラリーをスクリーニングする前に、またはした後に、単量体ドメインの免疫原性を低減させることもできる。免疫原性の配列は、例えば、HLA I型もしくはII型配列またはプロテアソーム部位を含む。これらのアミノ酸を同定するため、種々の市販の製品およびコンピュータプログラム、例えば、Tepitope (Roche)、Parker Matrix、ProPred-Iマトリックス、Biovation、Epivax、Epimatrixを利用することができる。   Generally, the greater the degree of match between a candidate protein sequence and one or more of the human protein sequences from the database, the more immunogens are compared to the candidate protein that has little match to any of the human protein sequences from the database. The possibility of sex is expected to be low. Limiting or eliminating the number of immunogenic amino acids and / or sequences can also be utilized to reduce the immunogenicity of the monomer domains, for example, before or after screening the library. Immunogenic sequences include, for example, HLA type I or type II sequences or proteasome sites. Various commercially available products and computer programs such as Tepitope (Roche), Parker Matrix, ProPred-I matrix, Biovation, Epivax, Epimatrix can be used to identify these amino acids.

候補タンパク質をスクリーニングするための本発明の方法の実施に際して用いるのに適したヒトタンパク質配列のデータベースは、World Wide Webにてncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgiで見出すことができる(さらに、以下のウェブサイトを利用して、短い、ほぼ完全な適合を検索することができる:World Wide Webの

Figure 2008520208
)。この方法は、例えば、キメラ単量体ドメインなどの、キメラタンパク質中の交差配列が免疫原性による事象を引き起こす可能性が高いかどうかを判定する際に特に有用である。交差配列がヒトタンパク質配列のデータベースで見出される配列の部分に当たるなら、交差配列が免疫原性による事象を引き起こす可能性はいっそう低いと考えられる。 A database of human protein sequences suitable for use in carrying out the methods of the invention for screening candidate proteins can be found on the World Wide Web at ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi ( In addition, you can search for a short, almost complete match using the following website: World Wide Web
Figure 2008520208
). This method is particularly useful in determining whether a crossover sequence in a chimeric protein, such as a chimeric monomer domain, is likely to cause an immunogenic event. If the crossover sequence corresponds to a portion of the sequence found in the human protein sequence database, the crossover sequence is less likely to cause an immunogenic event.

本発明の方法によって調製されたヒトキメラドメインライブラリーを、結合親和性に加えて、潜在的な免疫原性についてスクリーニングすることができる。さらに、データベース由来のヒトタンパク質配列の部分に関する情報を利用して、ヒト様キメラタンパク質のタンパク質ライブラリーをデザインすることができる。そのようなライブラリーは、天然のヒトタンパク質に存在する「交差配列」に関する情報を用いて作製することができる。「交差配列」という用語は、その全体が少なくとも1つの天然のヒトタンパク質に見られる配列であって、その配列の一部が2つまたはそれ以上の天然タンパク質に見られるものを本明細書においていう。すなわち、後者の2つまたはそれ以上の天然タンパク質の組換えは、配列のキメラ部分が別の天然タンパク質に見られる配列に実際に相当するキメラタンパク質を作製することができよう。交差配列は、第1および第2の天然のヒトタンパク質配列に見られるが、第3の天然のヒトタンパク質配列には見られない、種類と位置が同一のアミノ酸残基によって、第1のアミノ酸位置が占有される2つの連続したアミノ酸残基位置のキメラ接合部を含む。第2のアミノ酸位置は、第2および第3の天然のヒトタンパク質配列に見られるが、第1の天然のヒトタンパク質配列には見られない、種類と位置が同一のアミノ酸残基によって占有される。換言すれば、「第2の」天然のヒトタンパク質配列は、上記のように、交差配列がその全体において現れる天然のヒトタンパク質に相当する。   Human chimeric domain libraries prepared by the methods of the present invention can be screened for potential immunogenicity in addition to binding affinity. Furthermore, a protein library of a human-like chimeric protein can be designed using information on a portion of a human protein sequence derived from a database. Such libraries can be generated using information regarding “crossover sequences” present in natural human proteins. The term “crossover sequence” is used herein to refer to a sequence that is found in its entirety in at least one natural human protein, a portion of which is found in two or more natural proteins. . That is, recombination of the latter two or more natural proteins could produce a chimeric protein in which the chimeric portion of the sequence actually corresponds to the sequence found in another natural protein. The crossover sequence is found in the first and second natural human protein sequences, but not in the third natural human protein sequence, and the first amino acid position by an amino acid residue of the same type and position. Contains a chimeric junction at two consecutive amino acid residue positions occupied. The second amino acid position is occupied by amino acid residues of the same type and position that are found in the second and third natural human protein sequences but not in the first natural human protein sequence . In other words, the “second” native human protein sequence corresponds to the native human protein in which the crossover sequence appears in its entirety as described above.

本発明によれば、ヒト様キメラタンパク質のライブラリーは、以下の段階によって作製される:同一ファミリーのタンパク質由来のタンパク質に相当するデータベース由来のヒトタンパク質配列を同定する段階;同一ファミリーのタンパク質由来のヒトタンパク質配列を参照タンパク質配列と整列させる段階;同一ファミリーの異なるヒトタンパク質配列に由来する部分配列のセットであって、それぞれが、異なる天然のヒトタンパク質配列に由来する少なくとも1つのその他の部分配列と同一性の領域を共有する部分配列を同定する段階;第1、第2、および第3の部分配列由来のキメラ接合部であって、それぞれの部分配列が異なる天然のヒトタンパク質配列に由来し、第1および第2の天然のヒトタンパク質配列に共通するが、第3の天然のヒトタンパク質配列には共通しないアミノ酸残基によって第1のアミノ酸位置が占有され、かつ第2および第3の天然のヒトタンパク質配列に共通するアミノ酸残基によって第2のアミノ酸位置が占有される2つの連続したアミノ酸残基位置を含むキメラ接合部を同定する段階;ならびにそれぞれ配列が部分配列のセット由来の2つまたはそれ以上の部分配列に相当し、かつそれぞれが、同定されたキメラ接合部の複数のうちの1つを含む、ヒト様キメラタンパク質分子を作製する段階。   According to the present invention, a library of human-like chimeric proteins is generated by the following steps: identifying human protein sequences from a database corresponding to proteins from the same family of proteins; Aligning a human protein sequence with a reference protein sequence; a set of subsequences derived from different human protein sequences of the same family, each of which is at least one other subsequence derived from a different native human protein sequence; Identifying subsequences that share a region of identity; chimera junctions from the first, second, and third subsequences, each subsequence derived from a different native human protein sequence; Common to the first and second natural human protein sequences, but the third natural human Two consecutive amino acid residues that are occupied by an amino acid residue that is not common to the protein sequence, and that the second amino acid position is occupied by an amino acid residue that is common to the second and third natural human protein sequences Identifying a chimeric junction comprising the determined amino acid residue positions; and each sequence corresponding to two or more partial sequences from a set of partial sequences, each comprising a plurality of identified chimeric junctions Creating a human-like chimeric protein molecule comprising one of them.

すなわち、例えば、第1の天然のヒトタンパク質配列がA-B-Cであり、第2がB-C-D-Eであり、第3がD-E-Fであるなら、キメラ接合部はC-Dである。または、第1の天然のヒトタンパク質配列がD-E-F-Gであり、第2がB-C-D-E-Fであり、第3がA-B-C-Dであるなら、キメラ接合部はD-Eである。ヒト様キメラタンパク質分子は、種々の方法で作製することができる。例えば、キメラ接合部をコードする配列を含むオリゴヌクレオチドを、配列が上記の部分配列のセット由来の2つまたはそれ以上の部分配列に相当するオリゴヌクレオチドと組換えて、ヒト様キメラタンパク質、およびそのライブラリーを作製することができる。天然のヒトタンパク質を整列させるのに使われる参照配列は、同一ファミリーの天然ヒトタンパク質由来の配列、またはファミリー内のタンパク質のキメラもしくはその他の変異体である。   Thus, for example, if the first natural human protein sequence is A-B-C, the second is B-C-D-E, and the third is D-E-F, the chimeric junction is CD. Alternatively, if the first natural human protein sequence is D-E-F-G, the second is B-C-D-E-F, and the third is A-B-C-D, the chimeric junction is D-E. Human-like chimeric protein molecules can be produced by various methods. For example, an oligonucleotide comprising a sequence encoding a chimeric junction is recombined with an oligonucleotide whose sequence corresponds to two or more subsequences from the set of subsequences described above to form a human-like chimeric protein, and Libraries can be created. The reference sequence used to align the native human proteins is a sequence derived from the same family of native human proteins, or a chimera or other variant of a protein within the family.

XII. 動物モデル
本発明の別の局面は、単量体または多量体ドメインの免疫原性を試験するための特異的な非ヒト動物モデルの開発である。そのような非ヒト動物モデルを作製する方法は、レシピエント非ヒト動物の少なくとも一部の細胞に、同一ファミリーのタンパク質由来の複数のヒトタンパク質をコードする遺伝子であって、同一ファミリーのタンパク質由来の複数のヒトタンパク質を発現できる遺伝子組換え非ヒト動物が得られるよう、ベクターが導入される細胞の少なくとも一部において機能的であるプロモーターにそれぞれ機能的に連結されている遺伝子を含むベクターを導入する段階を含む。
XII. Animal Models Another aspect of the invention is the development of specific non-human animal models for testing the immunogenicity of monomeric or multimeric domains. A method for producing such a non-human animal model is a method for producing a gene encoding a plurality of human proteins derived from the same family of proteins in at least some cells of the recipient non-human animal, Introducing a vector containing a gene that is operably linked to a promoter that is functional in at least some of the cells into which the vector is introduced so that a transgenic non-human animal capable of expressing multiple human proteins is obtained. Including stages.

本発明の実施に際して利用される適当な非ヒト動物は、ヒトを除く、全ての脊椎動物(例えば、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジなど)を含む。典型的には、タンパク質ファミリーの複数のメンバーは、そのファミリーの少なくとも2種のメンバー、および通常は少なくとも10種のファミリーメンバーを含む。いくつかの態様において、複数はタンパク質ファミリーの全ての公知メンバーを含む。使用できる例示的な遺伝子は、例えば、I型トロンボスポンジンドメインファミリー、サイログロブリンドメインファミリー、またはトレフォイルドメインファミリー、および本明細書において記述されるその他のドメインファミリーのメンバーなどの、単量体ドメインをコードするものを含む。   Suitable non-human animals utilized in the practice of the present invention include all vertebrates (eg, mice, rats, rabbits, sheep, etc.) except humans. Typically, a plurality of members of a protein family includes at least two members of the family, and usually at least 10 family members. In some embodiments, the plurality includes all known members of the protein family. Exemplary genes that can be used encode monomer domains, such as members of the type I thrombospondin domain family, thyroglobulin domain family, or trefoil domain family, and other domain families described herein. Including what to do.

本発明の非ヒト動物モデルを用いて、非ヒト動物モデルにより発現される同一ファミリーのタンパク質に由来する単量体または多量体ドメインの免疫原性についてスクリーニングすることができる。本発明は、上記の方法によって作製された非ヒト動物モデル、ならびに同一ファミリーのタンパク質由来の複数のヒトタンパク質(本明細書において記述される単量体ドメインなどの)をコードするDNA分子であって、DNA分子がトランスジェニック非ヒト動物に胚形成期で導入されており、かつDNA分子が導入された細胞の少なくとも一部においてプロモーターにそれぞれ機能的に連結されているDNA分子を、体細胞および生殖細胞が含みかつ発現する、トランスジェニック非ヒト動物を含む。   The non-human animal model of the present invention can be used to screen for immunogenicity of monomeric or multimeric domains derived from the same family of proteins expressed by the non-human animal model. The present invention is a DNA molecule encoding a non-human animal model made by the above method, as well as a plurality of human proteins (such as the monomer domains described herein) derived from proteins of the same family. DNA molecules that have been introduced into transgenic non-human animals at the embryogenesis stage and that are operably linked to promoters in at least some of the cells into which the DNA molecules have been introduced, somatic cells and reproductive cells Includes transgenic non-human animals that cells contain and express.

I型トロンボスポンジンドメイン、サイログロブリンドメイン、またはトレフォイルドメイン由来の結合タンパク質をスクリーニングするのに有用なマウスモデルの1例を以下のように記述する。野生型ヒトI型トロンボスポンジン単量体ドメイン、サイログロブリン単量体ドメイン、またはトレフォイル単量体ドメインをコードする遺伝子クラスターをPCRによってヒト細胞から増幅する。次に、これらの断片を用いて、上記の方法によりトランスジェニックマウスを作製する。このトランスジェニックマウスはヒトI型トロンボスポンジンドメイン、サイログロブリンドメイン、またはトレフォイルドメインを「自己」と認識し、従ってI型トロンボスポンジンドメイン、サイログロブリンドメイン、またはトレフォイルドメインに関してはヒトの「自己性」を模倣するであろう。個々のI型トロンボスポンジン由来の単量体、サイログロブリン由来の単量体、またはトレフォイル由来の単量体もしくは多量体は、I型トロンボスポンジン由来の単量体もしくは多量体、サイログロブリン由来の単量体もしくは多量体、またはトレフォイル由来の単量体もしくは多量体をマウスに注射し、その後、引き起こされた免疫応答(または応答の欠如)を分析することにより、これらのマウスで試験される。マウスは、それらがマウス抗ヒト応答(MAHR)を発現したかどうかを判定するよう試験される。MAHRの発生を引き起こさない単量体および多量体は、ヒトに投与された場合、非免疫原性である可能性が高い。   An example of a mouse model useful for screening binding proteins from type I thrombospondin, thyroglobulin, or trefoil domains is described as follows. Gene clusters encoding wild type human type I thrombospondin monomer domain, thyroglobulin monomer domain, or trefoil monomer domain are amplified from human cells by PCR. Next, using these fragments, a transgenic mouse is prepared by the method described above. This transgenic mouse recognizes the human type I thrombospondin domain, thyroglobulin domain, or trefoil domain as “self”, and thus human “self” for the type I thrombospondin domain, thyroglobulin domain, or trefoil domain. Will imitate. Individual type I thrombospondin-derived monomers, thyroglobulin-derived monomers, or trefoil-derived monomers or multimers are monomers of type I thrombospondin-derived monomers or multimers, thyroglobulin-derived monomers. These mice are tested by injecting them with a monomer or multimer, or a monomer or multimer from trefoil, and then analyzing the induced immune response (or lack of response). Mice are tested to determine if they expressed a mouse anti-human response (MAHR). Monomers and multimers that do not cause the development of MAHR are likely to be non-immunogenic when administered to humans.

歴史的に、トランスジェニックマウスでのMAHR試験は、その単一のタンパク質に関しトランスジェニックであるマウスにおいて個々のタンパク質を試験するのに用いられる。その一方、上記の方法は、ヒトタンパク質ファミリー全体を「自己」と認識する非ヒト動物モデルであって、それぞれ大幅に変化した結合活性や用途の能力がある大変多くの変異体タンパク質を評価するのに使用できる非ヒト動物モデルを提供する。   Historically, the MAHR test in transgenic mice has been used to test individual proteins in mice that are transgenic for that single protein. On the other hand, the above method is a non-human animal model that recognizes the entire human protein family as “self”, and evaluates a large number of mutant proteins each with significantly altered binding activity and ability to use. Provide a non-human animal model that can be used for

XIII. キット
本発明の方法において必要とされる成分(典型的には、混合していない形態で)およびキットの成分(包装材料、成分および/または方法を使用するための使用説明書、成分を保持するための1つまたは複数の容器(反応試験管、カラムなど))を含むキットは、本発明の特徴である。本発明のキットは、多量体ライブラリー、または単一の型のライブラリーを含むことができる。キットは同様に、検出可能に標識された分子を含め、検出を容易にする緩衝液または試薬などの、標的分子の結合を促進するのに適した試薬を含むことができる。単量体ドメインなどとのリガンドの結合を較正するための標準物質も本発明のキットの中に含むことができる。
XIII. Kits Components required in the methods of the invention (typically in unmixed form) and kit components (packaging materials, ingredients and / or instructions for using the method, instructions for use) Kits that contain one or more containers (reaction tubes, columns, etc.) for holding are a feature of the invention. The kit of the present invention may comprise a multimeric library or a single type of library. The kit can also include a reagent suitable for facilitating binding of the target molecule, such as a buffer or a reagent that facilitates detection, including detectably labeled molecules. Standards for calibrating ligand binding to monomer domains and the like can also be included in the kits of the invention.

本発明は同様に、商業的に価値のある結合アッセイおよびアッセイを実践するためのキットを提供する。本発明のアッセイのいくつかにおいて、1つまたは複数のリガンドが単量体ドメイン、免疫ドメインおよび/または多量体の結合を検出するために利用される。このようなアッセイは、単量体ドメインおよび/または多量体とのリガンドの結合を検出するため、当技術分野における任意の公知の方法、例えば、フローサイトメトリー法、蛍光顕微鏡法、プラズモン共鳴法などに基づく。   The present invention also provides commercially valuable binding assays and kits for practicing the assays. In some of the assays of the invention, one or more ligands are utilized to detect monomer domain, immune domain and / or multimer binding. Such an assay detects any binding of the ligand to the monomer domain and / or multimer to detect any known method in the art, such as flow cytometry, fluorescence microscopy, plasmon resonance, etc. based on.

アッセイに基づくキットも提供される。キットは、典型的には、容器および1つまたは複数のリガンドを含む。キットは任意で、アッセイを行うための指示書、さらなる検出試薬、緩衝液、またはこれらの成分のいずれかの使用のための使用説明書などを含んでもよい。または、キットは、本発明の単量体ドメインおよび/または多量体の発現のための、細胞、ベクター(例えば、本発明のポリペプチドを含む、発現ベクター、分泌ベクター)を含むことができる。   Assay-based kits are also provided. The kit typically includes a container and one or more ligands. The kit may optionally include instructions for performing the assay, additional detection reagents, buffers, instructions for use of any of these components, and the like. Alternatively, the kit can include cells, vectors (eg, expression vectors, secretion vectors, including polypeptides of the invention) for expression of the monomer domains and / or multimers of the invention.

さらなる局面において、本発明は、本明細書における任意の組成物、単量体ドメイン、免疫ドメイン、多量体、細胞、細胞培養物、装置、装置の成分もしくはキットの使用、本明細書における任意の方法もしくはアッセイの実践、および/または本明細書における任意のアッセイもしくは方法を実践するための任意の装置もしくはキットの使用および/または治療用処方物としての本明細書における細胞、細胞培養物、組成物もしくは他の特徴の使用を提供する。本明細書において記述される処置のための治療用処方物としての本明細書における全ての成分の製造も提供される。   In a further aspect, the invention relates to the use of any composition, monomer domain, immune domain, multimer, cell, cell culture, device, device component or kit herein, any composition herein. Method, assay practice, and / or use of any device or kit to practice any assay or method herein and / or cell, cell culture, composition herein as a therapeutic formulation Provide the use of objects or other features. Also provided is the manufacture of all ingredients herein as a therapeutic formulation for the treatments described herein.

XIV. 集積システム
本発明は、単量体ドメイン、選択された単量体ドメイン、多量体および/または選択された多量体ならびにこのようなポリペプチドをコードする核酸に対応する文字列を含む、コンピュータ、コンピュータ読み取り可能な媒体および集積システムを提供する。これらの配列はインシリコ組換え方法により、または標準的な配列アライメントもしくは文章処理ソフトウェアにより操作することができる。
XIV. Integration System The present invention relates to a computer comprising a monomer domain, a selected monomer domain, a multimer and / or a selected multimer and a character string corresponding to a nucleic acid encoding such a polypeptide. Computer readable media and integrated systems are provided. These sequences can be manipulated by in silico recombination methods or by standard sequence alignment or text processing software.

例えば、異なるタイプの類似性および種々のストリンジェンシーの考慮および文字列長は、本明細書における集積システムにおいて検出され認識されることができる。例えば、多くの相同性判定方法が、生体高分子の配列の比較分析のため、文章処理におけるスペルチェックのため、および種々のデータベースからのデータ検索のためデザインされてきた。天然のポリヌクレオチド中の4つの基本的な核酸塩基の間の二重らせん対相補体の相互作用の理解とともに、相補的な相同ポリヌクレオチド文字列のアニーリングを模擬するモデルを同様に、本明細書における配列に対応する文字列上で典型的に行われる配列アライメントまたはその他の操作(例えば、文章処理操作、配列または部分配列の文字列を含む図の構築、出力表など)の基礎として使用することができる。配列類似性を計算するのにGOを用いるソフトウェアパッケージの1例はBLASTであり、これは、本明細書における配列に対応する文字列を入力することによって本発明に適応させることができる。   For example, different types of similarities and various stringency considerations and string lengths can be detected and recognized in the integrated systems herein. For example, many homology determination methods have been designed for comparative analysis of biopolymer sequences, for spell checking in text processing, and for retrieving data from various databases. A model that mimics the annealing of complementary homologous polynucleotide strings as well as an understanding of the interaction of a double helix pair complement between four basic nucleobases in a natural polynucleotide is also described herein. As a basis for sequence alignment or other operations typically performed on strings corresponding to sequences in (e.g., text processing operations, construction of diagrams containing strings of sequences or subsequences, output tables, etc.) Can do. One example of a software package that uses GO to calculate sequence similarity is BLAST, which can be adapted to the present invention by entering a string corresponding to the sequences herein.

BLASTはAltschul et al., (1990) J. Mol. Biol. 215:403-410に記述されている。BLAST解析を行うためのソフトウェアは、全米バイオテクノロジー情報センター(World Wide Webのncbi.nlm.nih.govで利用可能)を通じて公的に利用可能である。このアルゴリズムは、最初に問合せ配列における長さWの短いワード(これは、データベース配列における同じ長さのワードと整列される場合、ある正の値の閾値スコアTに適合するか、それらを満たすかのいずれかである)を同定することによって、高スコア配列(HCP)ペアを同定する工程を包含する。Tは、隣接ワードスコア閾値という(Altschul et al., 前記)。これらの最初の隣接ワードヒットは、それらを含むより長いHSPを見出すための検索を開始するための元として作用する。次いで、ワードヒットは、累積アラインメントスコアが増加されうる限り、各配列に沿って両方向に伸長する。累積スコアは、ヌクレオチド配列の場合、パラメータM (適合残基の対に対する報酬(reward)スコア;常に>0)およびパラメータN (ミスマッチ残基に対するペナルティースコア;常に<0)を用いて計算される。アミノ酸配列の場合、スコア付けマトリックスを用いて累積スコアを計算する。各方向でのワードヒットの伸長は、以下の場合に停止される:累積アライメントスコアがその最大達成値から量Xで減少する場合;1つもしくは複数の負のスコアの残基アラインメントの蓄積に起因して、累積スコアが0もしくはそれ以下になる場合;または配列のいずれかの末端に達した場合。BLASTアルゴリズムのパラメータW、T、およびXは、アライメントの感度と速度を決定する。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列の場合)では、デフォルトとして11のワード長(W)、10の期待値(E)、100のカットオフ、M=5、N=-4および両鎖の比較を使用する。アミノ酸配列の場合、BLASTPプログラムでは、デフォルトとして3のワード長(W)、10の期待値(E)、およびBLOSUM62スコアリングマトリックス(Henikoff & Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10915を参照のこと)を使用する。 BLAST is described in Altschul et al., (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-410. Software for performing BLAST analyzes is publicly available through the National Center for Biotechnology Information (available at ncbi.nlm.nih.gov on the World Wide Web). This algorithm first calculates whether a short word of length W in the query sequence (which matches or satisfies a certain positive threshold score T when aligned with a word of the same length in the database sequence) Identifying a high-scoring sequence (HCP) pair. T is referred to as the neighborhood word score threshold (Altschul et al., Supra). These initial neighborhood word hits act as sources for initiating searches to find longer HSPs containing them. The word hits then extend in both directions along each sequence as long as the cumulative alignment score can be increased. The cumulative score is calculated for a nucleotide sequence using parameter M (reward score for matched residue pair; always> 0) and parameter N (penalty score for mismatched residue; always <0). For amino acid sequences, a cumulative score is calculated using a scoring matrix. Word hit extension in each direction is stopped when: The cumulative alignment score decreases by an amount X from its maximum achieved value; due to accumulation of one or more negative score residue alignments If the cumulative score is 0 or less; or if either end of the sequence is reached. The BLAST algorithm parameters W, T, and X determine the sensitivity and speed of the alignment. The BLASTN program (for nucleotide sequences) uses 11 word lengths (W), 10 expected values (E), 100 cut-offs, M = 5, N = -4 and a comparison of both strands as default. For amino acid sequences, the BLASTP program defaults to 3 word lengths (W), 10 expected values (E), and BLOSUM62 scoring matrix (Henikoff & Henikoff (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915).

有用な配列アライメントアルゴリズムのさらなる例は、PILEUPである。PILEUPは、進行的な、対のアライメントを用いて、関連する配列の群から複数の配列アライメントを作製する。これは同様に、アライメントを作製するために使用される集積した関連性を示す樹形図をプロットしうる。PILEUPでは、Feng & Doolittle, (1987) J. Mol. Evol. 35:351-360の進行的なアライメント方法の単純化を使用する。使用される方法は、Higgins & Sharp, (1989) CABIOS 5:151-153によって記載される方法に類似する。プログラムは、例えば、最大長5000文字の300配列までを整列させることができる。複数のアライメント手順は、2つの整列した配列のクラスターを生成する2つの最も類似する配列の対のアライメントから始まる。次いで、このクラスターは、次に最も関連する配列または整列された配列のクラスターに整列されうる。2つの配列のクラスターは、2つの個々の配列の対のアライメントの単純な伸長によって整列されうる。最終的なアライメントは、一連の進行的な、対のアライメントによって達成される。このプログラムは同様に、集積した関連性の系統樹または樹形図をプロットするために使用されうる。このプログラムは、配列比較領域に対する特定の配列およびそのアミノ酸またはヌクレオチドの座標を指定することで実行される。例えば、単量体ドメインファミリー中の保存アミノ酸を決定するためにまたはファミリー中の単量体ドメインの配列を比較するため、本発明の配列、またはコード核酸を整列させて、構造-機能情報を提供する。 A further example of a useful sequence alignment algorithm is PILEUP. PILEUP uses progressive, pairwise alignments to create multiple sequence alignments from groups of related sequences. This can similarly plot a dendrogram showing the accumulated associations used to create the alignment. PILEUP uses a simplification of the progressive alignment method of Feng & Doolittle, (1987) J. Mol. Evol. 35: 351-360. The method used is similar to the method described by Higgins & Sharp, (1989) CABIOS 5: 151-153. The program can, for example, align up to 300 sequences with a maximum length of 5000 characters. The multiple alignment procedure begins with the alignment of the two most similar sequence pairs that produce a cluster of two aligned sequences. This cluster can then be aligned to the next most related sequence or cluster of aligned sequences. A cluster of two sequences can be aligned by simple extension of the alignment of two individual sequence pairs. Final alignment is achieved by a series of progressive, pairwise alignments. This program can also be used to plot an accumulated related phylogenetic tree or dendrogram. This program is executed by designating a specific sequence and its amino acid or nucleotide coordinates for the sequence comparison region. For example, to determine conserved amino acids in a monomer domain family or to compare the sequences of monomer domains in a family, align the sequences of the invention, or encoding nucleic acid, to provide structure-function information To do.

1つの局面において、コンピュータシステムは、「インシリコ」の配列組換えまたは単量体ドメインに対応する文字列のシャッフリングを実行するために使用される。種々のこのような方法が、1999年2月5日付で出願された(米国特許出願第60/118854号)、SelifonovおよびStemmerの「Methods For Making Character Strings, Polynucleotides & Polypeptides Having Desired Characteristics」ならびに1999年10月12日付で出願された(米国特許出願第09/416,375号)、SelifonovおよびStemmerの「Methods For Making Character Strings, Polynucleotides & Polypeptides Having Desired Characteristics」に示されている。手短に言えば、遺伝子オペレーターが、例えば、突然変異、組換え、死などのような遺伝的現象を模倣することにより、所定の配列を変化させるよう遺伝的アルゴリズムにおいて使用される。配列を最適化するための多次元解析が同様に、例えば、'375出願において記述されるように、コンピュータシステムにおいて実行されうる。   In one aspect, the computer system is used to perform “in silico” sequence recombination or shuffling of strings corresponding to monomer domains. Various such methods were filed on Feb. 5, 1999 (U.S. Patent Application No. 60/118854), Selifonov and Stemmer, `` Methods For Making Character Strings, Polynucleotides & Polypeptides Having Desired Characteristics '' and 1999. It is shown in “Methods For Making Character Strings, Polynucleotides & Polypeptides Having Desired Characteristics” filed on Oct. 12 (US Patent Application No. 09 / 416,375) by Selifonov and Stemmer. Briefly, gene operators are used in genetic algorithms to alter a given sequence by mimicking genetic phenomena such as mutation, recombination, death, and the like. Multidimensional analysis to optimize the sequence can also be performed in a computer system, for example, as described in the '375 application.

デジタルシステムは同様に、オリゴヌクレオチド合成機に指示して、例えば、遺伝子再構築もしくは組換えに使われるオリゴヌクレオチドを合成することができ、または市販の供給源からのオリゴヌクレオチドを注文することができる(例えば、適切な注文フォームを印刷することによりもしくはインターネット上で注文フォームにリンクすることにより)。   The digital system can also instruct the oligonucleotide synthesizer to synthesize oligonucleotides used, for example, for gene reconstruction or recombination, or to order oligonucleotides from commercial sources (For example, by printing the appropriate order form or linking to the order form on the Internet).

このデジタルシステムは同様に、(例えば、配列または組換えのアライメント、例えば、本明細書において記述されるような、組換えられた単量体ドメインに基づき)核酸合成を制御するためのアウトプット要素を含むことができ、すなわち、本発明の集積システムは、任意でオリゴヌクレオチド合成機またはオリゴヌクレオチド合成制御装置を含んでもよい。このシステムは、アライメントの下流で発生するその他の操作または、例えば、アッセイに関して上で述べたように、本明細書中の配列に対応する文字列を使用して実行されるその他の操作を含むことができる。   This digital system also provides an output element for controlling nucleic acid synthesis (e.g., based on sequence or recombination alignment, e.g., based on a recombinant monomer domain, as described herein). That is, the integrated system of the present invention may optionally include an oligonucleotide synthesizer or an oligonucleotide synthesis controller. The system may include other operations that occur downstream of the alignment or other operations that are performed using strings corresponding to the sequences herein, for example, as described above with respect to the assay. Can do.

実施例
以下の実施例は例証のために提供され、特許請求の範囲に記載されている発明を限定するために提供されるものではない。
Examples The following examples are provided for the purpose of illustration and are not intended to limit the invention described in the claims.

実施例1
この実施例は、単量体ドメインの選択および多量体の作製について記述する。
Example 1
This example describes the selection of monomer domains and the production of multimers.

単量体ドメインを同定するためのおよび選択された単量体ドメインから多量体を作製するための出発材料ならびに手順は、種々のヒト配列および/または非ヒト配列のいずれかより導き出すことができる。例えば、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する特異的結合を有する選択された単量体ドメインを産生するため、1つまたは複数の単量体ドメイン遺伝子が、特定のリガンドに結合する単量体ドメインのファミリーから選択される。1つまたは複数の単量体ドメイン遺伝子をコードする核酸配列は、ゲノムDNAもしくはcDNAのPCR増幅によって得ることができ、または任意で、重複するオリゴヌクレオチドを使用して合成的に産生されてもよい。   Starting materials and procedures for identifying monomer domains and for producing multimers from selected monomer domains can be derived from any of a variety of human and / or non-human sequences. For example, a family of monomer domains in which one or more monomer domain genes bind to specific ligands to produce selected monomer domains with specific binding to the desired ligand or mixture of ligands Selected from. Nucleic acid sequences encoding one or more monomer domain genes can be obtained by PCR amplification of genomic DNA or cDNA, or optionally can be produced synthetically using overlapping oligonucleotides. .

最も一般的には、次いで、これらの配列を、発現およびスクリーニングのため、細胞表面ディスプレイの様式(すなわち、細菌、酵母、または哺乳動物(COS)の細胞表面ディスプレイ;ファージディスプレイ)にクローニングする。組換え配列を、これらが発現され細胞表面にディスプレイされる適切な宿主細胞にトランスフェクト(形質導入または形質転換)する。例えば、細胞を、標識された(例えば、蛍光的に標識された)所望のリガンドで染色することができる。染色された細胞をフローサイトメトリーにより分別し、遺伝子をコードする選択された単量体ドメインを陽性細胞から回収する(例えば、プラスミド単離、PCRまたは増殖およびクローニングにより)。染色および分別の過程は反復の複数回とすることができる(例えば、所望のレベルの富化が得られるまで、所望のリガンドの漸進的な減少濃度を使用する)。あるいは、所望のリガンドまたはリガンド混合物を結合する細胞を同定するために使用されうる、当技術分野において公知の任意のスクリーニングまたは検出方法を利用することができる。   Most commonly, these sequences are then cloned into a cell surface display format (ie, bacterial, yeast, or mammalian (COS) cell surface display; phage display) for expression and screening. The recombinant sequences are transfected (transduced or transformed) into appropriate host cells where they are expressed and displayed on the cell surface. For example, cells can be stained with a desired ligand that is labeled (eg, fluorescently labeled). Stained cells are sorted by flow cytometry and selected monomer domains encoding the gene are recovered from positive cells (eg, by plasmid isolation, PCR or propagation and cloning). The staining and fractionation process can be repeated multiple times (eg, using progressively decreasing concentrations of the desired ligand until the desired level of enrichment is obtained). Alternatively, any screening or detection method known in the art that can be used to identify cells that bind the desired ligand or ligand mixture can be utilized.

細胞を結合する所望のリガンドまたはリガンド混合物から回収された選択の単量体ドメインをコードする遺伝子は、本明細書においてまたは引用文献において記述される方法のいずれかによって任意で組換えられてもよい。次いで、多様化のこのラウンドにおいて産生された組換え配列を、所望のまたは標的のリガンドについて改善された親和性を有する組換え遺伝子を同定するために、同じまたは異なる方法によってスクリーニングする。多様化および選択の過程は、所望の親和性が得られるまで任意で反復されてもよい。   A gene encoding a selected monomer domain recovered from a desired ligand or ligand mixture that binds cells may optionally be recombined by any of the methods described herein or in the cited references. . The recombinant sequences produced in this round of diversification are then screened by the same or different methods to identify recombinant genes with improved affinity for the desired or target ligand. The diversification and selection process may optionally be repeated until the desired affinity is obtained.

これらの方法によって選択された選択の単量体ドメイン核酸を、例えば、DNAライゲーションによる選択の単量体ドメインをコードする核酸配列のコンビナトリアルアッセンブリにより、または任意で、PCRに基づく、自己プライミング重複反応により、リンカー配列を介して一緒に連結して、多量体を作製することができる。次いで、多量体をコードする核酸配列を、発現およびスクリーニングのため、細胞表面ディスプレイの様式(すなわち、細菌、酵母、または哺乳動物(COS)の細胞表面ディスプレイ;ファージディスプレイ)にクローニングする。組換え配列を、これらが発現され細胞表面にディスプレイされる適切な宿主細胞にトランスフェクト(形質導入または形質転換)する。例えば、細胞を、標識された、例えば、蛍光的に標識された所望のリガンドまたはリガンド混合物で染色することができる。染色された細胞をフローサイトメトリーにより分別し、遺伝子をコードする選択された多量体を陽性細胞から回収する(例えば、PCRまたは増殖およびクローニングにより)。陽性細胞は選択された単量体ドメインに比べて、所望のリガンドまたはリガンド混合物に対する、改善された結合活性もしくは親和性または変化した特異性を有する多量体を含む。染色および分別の過程は反復の複数回とすることができる(例えば、所望のレベルの富化が得られるまで、所望のリガンドまたはリガンド混合物の漸進的な減少濃度を使用する)。あるいは、所望のリガンドまたはリガンド混合物を結合する細胞を同定するために使用されうる、当技術分野において公知の任意のスクリーニングまたは検出方法を利用することができる。   The selected monomer domain nucleic acids selected by these methods can be obtained, for example, by combinatorial assembly of nucleic acid sequences encoding the selected monomer domains by DNA ligation or, optionally, by PCR-based self-priming overlap reactions. Can be linked together via a linker sequence to create a multimer. The nucleic acid sequence encoding the multimer is then cloned into a cell surface display format (ie, bacterial, yeast, or mammalian (COS) cell surface display; phage display) for expression and screening. The recombinant sequences are transfected (transduced or transformed) into appropriate host cells where they are expressed and displayed on the cell surface. For example, the cells can be stained with a labeled, eg, fluorescently labeled, desired ligand or ligand mixture. Stained cells are sorted by flow cytometry and selected multimers encoding the gene are recovered from positive cells (eg, by PCR or growth and cloning). Positive cells contain multimers with improved binding activity or affinity or altered specificity for the desired ligand or ligand mixture compared to the selected monomer domain. The staining and fractionation process can be repeated multiple times (eg, using progressively decreasing concentrations of the desired ligand or ligand mixture until the desired level of enrichment is obtained). Alternatively, any screening or detection method known in the art that can be used to identify cells that bind the desired ligand or ligand mixture can be utilized.

細胞を結合する所望のリガンドまたはリガンド混合物から回収された選択の多量体をコードする遺伝子は、本明細書においてまたは引用文献において記述される方法のいずれかによって任意で組換えられてもよい。次いで、多様化のこのラウンドにおいて産生された組換え配列を、所望のまたは標的のリガンドについて改善された結合活性もしくは親和性または変化した特異性を有する組換え遺伝子を同定するために、同じまたは異なる方法によってスクリーニングする。多様化および選択の過程は、所望の結合活性もしくは親和性または変化した特異性が得られるまで任意で反復されてもよい。   A gene encoding a selected multimer recovered from a desired ligand or ligand mixture that binds cells may optionally be recombined by any of the methods described herein or in the cited references. The recombinant sequences produced in this round of diversification are then the same or different to identify recombinant genes with improved binding activity or affinity or altered specificity for the desired or target ligand. Screen by method. The diversification and selection process may optionally be repeated until the desired binding activity or affinity or altered specificity is obtained.

実施例2
この実施例は、ヒト血清アルブミン(HSA)に結合できる単量体ドメインの選択について記述する。
Example 2
This example describes the selection of monomer domains that can bind to human serum albumin (HSA).

ファージの産生のため、大腸菌DH10B細胞(Invitrogen)に、pIIIファージタンパク質との融合体としてLDL受容体クラスAドメイン変異体のライブラリーをコードするファージベクターを形質転換した。これらの細胞を形質転換するため、エレクトロポレーションシステムMicroPulser (Bio-Rad)を、この同じ製造業者により供与されたキュベットとともに用いた。DNA溶液を細胞懸濁液100μlと混合し、氷上でインキュベートし、キュベット(電極ギャップ1 mm)の中に移した。パルス後、SOC培地(2 % w/vトリプトン、0.5 % w/v酵母抽出物、10 mM NaCl、10 mM MgSO4、10 mM MgCl2) 2 mlを加え、形質転換混合物を37℃で1時間インキュベートした。複数の形質転換物を混ぜ合わせて、20μg/mテトラサイクリンおよび2 mM CaCl2を含有する2×YT培地500 mlに希釈した。ライゲーション済みのDNA計10μgを用いた10回のエレクトロポレーションで、1.2×108個の独立したクローンが得られた。 For phage production, E. coli DH10B cells (Invitrogen) were transformed with a phage vector encoding a library of LDL receptor class A domain variants as a fusion with pIII phage protein. To transform these cells, the electroporation system MicroPulser (Bio-Rad) was used with the cuvette provided by this same manufacturer. The DNA solution was mixed with 100 μl of cell suspension, incubated on ice and transferred into a cuvette (electrode gap 1 mm). After pulsing, 2 ml of SOC medium (2% w / v tryptone, 0.5% w / v yeast extract, 10 mM NaCl, 10 mM MgSO 4 , 10 mM MgCl 2 ) is added and the transformation mixture is incubated at 37 ° C. for 1 hour. Incubated. Multiple transformants were combined and diluted in 500 ml of 2 × YT medium containing 20 μg / m tetracycline and 2 mM CaCl 2 . In 10 electroporations using a total of 10 μg of ligated DNA, 1.2 × 10 8 independent clones were obtained.

Aドメイン変異体ファージのライブラリーをコードするファージベクターを形質転換した細胞を含有する培養物160 mlを22℃、250 rpmで24時間増殖させ、その後、無菌の遠心分離管に移した。細胞を遠心分離(15分、5000 g、4℃)によって沈降させた。ファージ粒子の入った上清を1/5容量の20 % w/v PEG 8000、15 % w/v NaClと混合し、4℃で数時間インキュベートした。遠心分離(20分、10000 g、4℃)の後、沈殿したファージ粒子を2 mM CaCl2の入った冷TBS (50 mM Tris、100 mM NaCl、pH 8.0) 2 mlに溶解した。溶液を氷上で30分間インキュベートし、1.5 mlの反応容器2本に分配した。溶解していない成分を除去するための遠心分離(5分、18500 g、4℃)の後、上清を新たな反応容器に移した。1/5容量の20 % w/v PEG 8000、15 % w/v NaClを加え、氷上で60分間のインキュベーションによって、ファージを再沈殿させた。遠心分離(30分、18500 g、4℃)および上清の除去後、沈殿したファージ粒子を2 mM CaCl2の入ったTBS計1 mlに溶解した。氷上で30分間のインキュベーション後、溶液を上記のように遠心分離した。ファージ粒子の入った上清を親和性濃縮に直接使用した。 A 160 ml culture containing cells transformed with a phage vector encoding a library of A domain mutant phages was grown at 22 ° C. and 250 rpm for 24 hours and then transferred to a sterile centrifuge tube. Cells were sedimented by centrifugation (15 minutes, 5000 g, 4 ° C.). The supernatant containing the phage particles was mixed with 1/5 volume of 20% w / v PEG 8000, 15% w / v NaCl and incubated at 4 ° C. for several hours. After centrifugation (20 minutes, 10000 g, 4 ° C.), the precipitated phage particles were dissolved in 2 ml of cold TBS (50 mM Tris, 100 mM NaCl, pH 8.0) containing 2 mM CaCl 2 . The solution was incubated on ice for 30 minutes and dispensed into two 1.5 ml reaction vessels. After centrifugation (5 minutes, 18500 g, 4 ° C.) to remove undissolved components, the supernatant was transferred to a new reaction vessel. Phage were reprecipitated by adding 1/5 volume of 20% w / v PEG 8000, 15% w / v NaCl and incubation on ice for 60 minutes. After centrifugation (30 minutes, 18500 g, 4 ° C.) and removal of the supernatant, the precipitated phage particles were dissolved in a total of 1 ml of TBS containing 2 mM CaCl 2 . After 30 minutes incubation on ice, the solution was centrifuged as described above. The supernatant containing the phage particles was used directly for affinity enrichment.

ファージの親和性濃縮は96ウェルプレート(Maxisorp, NUNC, Denmark)を用いて行われた。シングルウェルを100μg/mlのヒト血清アルブミン(HSA, Sigma)のTBS溶液150μlとのインキュベーションによりRTで12時間コーティングした。HSAインキュベーション後に残存する結合部位は、RTで2時間2% w/vウシ血清アルブミン(BSA)のTBST (0.1 % v/v Tween 20入りのTBS) 250μlとのインキュベーションによって飽和された。その後、およそ5×1011個のファージ粒子を含有するファージ溶液40μlを3 % BSAおよび2 mM CaCl2の入ったTBST 80μlとRTで1時間混合した。結合していないファージ粒子を除去するために、ウェルを2 mM CaCl2の入ったTBST 130μlによって1分間5回洗浄した。 Phage affinity enrichment was performed using 96-well plates (Maxisorp, NUNC, Denmark). Single wells were coated for 12 hours at RT by incubation with 150 μl TBS solution of 100 μg / ml human serum albumin (HSA, Sigma). The binding sites remaining after HSA incubation were saturated by incubation with 250 μl of 2% w / v bovine serum albumin (BSA) TBST (TBS with 0.1% v / v Tween 20) for 2 hours at RT. Thereafter, 40 μl of a phage solution containing approximately 5 × 10 11 phage particles was mixed with 80 μl of TBST containing 3% BSA and 2 mM CaCl 2 at RT for 1 hour. To remove unbound phage particles, the wells were washed 5 times for 1 minute with 130 μl TBST containing 2 mM CaCl 2 .

ウェル表面に結合したファージを0.1 Mグリシン/HCl pH 2.2 130μlとの15分間のインキュベーションにより、または500μg/mlのHSAのTBS液130μlを加えることにより競合的な方法で溶出させた。前者の場合、溶出液を1 M Tris/HCl pH 8.0 30μlと混合することで、ウェルからの除去後に溶出分画のpHをすぐに中性にした。   Phage bound to the well surface were eluted in a competitive manner by incubation with 130 μl of 0.1 M glycine / HCl pH 2.2 for 15 minutes or by adding 130 μl of 500 μg / ml HSA TBS solution. In the former case, the pH of the elution fraction was immediately neutralized after removal from the well by mixing the eluate with 30 μl of 1 M Tris / HCl pH 8.0.

ファージの増幅のため、溶出液を用いて大腸菌K91BluKan細胞(F+)に感染させた。溶出したファージ溶液50μlを細胞の調製物50μlと混合し、RTで10分間インキュベートした。その後、20μg/mlのテトラサイクリンの入ったLB培地20 mlを加え、感染細胞を22℃、250 rpmで36時間増殖させた。その後、細胞を沈降させた(10分、5000 g、4℃)。上記のように沈殿によって上清からファージを回収した。ファージ粒子の反復親和性濃縮の場合、この実施例に記述されたのと同じ手順が使われた。HSAに対するその後2ラウンドのパニングの後、ランダムなコロニーをピックし、使われた標的タンパク質に対するその結合特性について試験した。 For phage amplification, the eluate was used to infect E. coli K91BluKan cells (F + ). 50 μl of the eluted phage solution was mixed with 50 μl of cell preparation and incubated at RT for 10 minutes. Thereafter, 20 ml of LB medium containing 20 μg / ml tetracycline was added, and the infected cells were grown at 22 ° C. and 250 rpm for 36 hours. Cells were then sedimented (10 minutes, 5000 g, 4 ° C.). Phages were recovered from the supernatant by precipitation as described above. For the repeated affinity enrichment of phage particles, the same procedure as described in this example was used. After two subsequent rounds of panning against HSA, random colonies were picked and tested for their binding properties to the target protein used.

この実施例はLDL受容体Aドメインの使用を実証するが、同じ技術を用いて、本発明の単量体ドメインにおける所望の結合特性を作製できることを当業者は理解するであろう。   Although this example demonstrates the use of the LDL receptor A domain, those skilled in the art will appreciate that the same techniques can be used to create the desired binding properties in the monomer domains of the present invention.

実施例3
この実施例は、HSAに結合できる単量体ドメインの生物活性の判定について記述する。
Example 3
This example describes the determination of the biological activity of a monomer domain that can bind to HSA.

インビボでのタンパク質の血清中半減期を延長させるHSA結合ドメインの能力を示すために、以下の実験設定が行われた。HSAの結合について進化したAドメイン(実施例2参照)とストレプトアビジン結合Aドメインとからなる多量体のAドメインをストレプトアビジン結合Aドメインそれ自体と比較した。それらのタンパク質を、ヒト血清アルブミン(HSA)を負荷したまたは負荷していない(対照として)マウスに注射した。Aドメインタンパク質の血中レベルをモニターした。   In order to demonstrate the ability of the HSA binding domain to prolong the serum half-life of proteins in vivo, the following experimental setup was performed. A multimeric A domain consisting of an A domain evolved for HSA binding (see Example 2) and a streptavidin binding A domain was compared with the streptavidin binding A domain itself. The proteins were injected into mice with or without human serum albumin (HSA) (as a control). Blood levels of A domain protein were monitored.

それ故、HSAの結合について進化したAドメイン(実施例1参照)を標準的な分子生物学法により、ストレプトアビジン結合Aドメイン多量体と遺伝子レベルで融合させた(Maniatis et al.,を参照のこと)。Aドメイン多量体ならびにヘキサヒスチジンタグおよびHAタグをコードする、得られた遺伝子構築体を用いて、大腸菌においてタンパク質を産生させた。再折り畳みおよび親和性タグを介した精製の後、タンパク質を150 mM NaCl、5 mM Tris pH 8.0、100μM CaCl2に対して数回透析し、ろ過滅菌した(0.45μM)。 Therefore, the evolved A domain for HSA binding (see Example 1) was fused at the gene level with streptavidin-binding A domain multimers by standard molecular biology methods (see Maniatis et al., thing). The resulting gene constructs encoding A domain multimers and hexahistidine tags and HA tags were used to produce proteins in E. coli. After refolding and purification via affinity tag, the protein was dialyzed several times against 150 mM NaCl, 5 mM Tris pH 8.0, 100 μM CaCl 2 and sterilized by filtration (0.45 μM).

2セットの動物実験が行われた。第1のセットでは、2.5μMの濃度で調製された各タンパク質溶液1 mlを個々のマウスの尾静脈に注射し、注射から2、5および10分後に血清サンプルを採取した。第2のセットでは、前記のタンパク質溶液に50 mg/mlのヒト血清アルブミンを追加した。上記のように、動物1匹当たり各溶液1 mlを注射した。注射されたストレプトアビジン結合Aドメイン二量体の場合には、注射から2、5および10分後に血清サンプルを採取し、その一方で、三量体の場合には、血清サンプルを10、30および120分後に採取した。全ての実験は二つ組として行い、個々の動物を時点ごとにアッセイした。   Two sets of animal experiments were performed. In the first set, 1 ml of each protein solution prepared at a concentration of 2.5 μM was injected into the tail vein of individual mice, and serum samples were collected at 2, 5 and 10 minutes after injection. In the second set, 50 mg / ml human serum albumin was added to the protein solution. As above, 1 ml of each solution was injected per animal. In the case of injected streptavidin-binding A domain dimers, serum samples are taken at 2, 5 and 10 minutes after injection, whereas in the case of trimers, serum samples are collected at 10, 30, and Collected after 120 minutes. All experiments were performed in duplicate and individual animals were assayed at each time point.

血清サンプル中のAドメインの血中濃度を検出するために、酵素連結イムノソルベントアッセイ(ELISA)が行われた。それ故、マキシソープ96ウェルマイクロタイタープレート(NUNC, Denmark)のウェルを、2 mM CaCl2の入ったTBS中、各1μgの抗His6抗体を用いて4℃で1時間コーティングした。残存する結合部位をカゼイン(Sigma)溶液で1時間ブロッキングした後に、0.1 % Tweenおよび2 mM CaCl2を含有するTBSでウェルを3回洗浄した。血清サンプルの連続的濃度希釈液を調製し、Aドメインタンパク質を捕捉するために2時間ウェル中でインキュベートした。前記同様に洗浄した後、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)と結合している抗HAタグ抗体(Roche Diagnostics, 25μg/ml)を加え、2時間インキュベートした。前記同様に洗浄した後、HRP基質(Pierce)を加え、製造元の使用説明書にしたがって検出反応の発色を行った。血清サンプル中に存在するAドメインタンパク質の量を反映する光吸収を、450 nmの波長で測定した。得られた値を規準化し、時間的尺度に対してプロットした。 An enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) was performed to detect blood levels of A domain in serum samples. Therefore, wells of Maxisorp 96 well microtiter plates (NUNC, Denmark) were coated with 1 μg of each anti-His 6 antibody in TBS with 2 mM CaCl 2 for 1 hour at 4 ° C. After remaining binding sites were blocked with casein (Sigma) solution for 1 hour, the wells were washed 3 times with TBS containing 0.1% Tween and 2 mM CaCl 2 . Serial dilutions of serum samples were prepared and incubated in wells for 2 hours to capture A domain protein. After washing as described above, anti-HA tag antibody (Roche Diagnostics, 25 μg / ml) conjugated with horseradish peroxidase (HRP) was added and incubated for 2 hours. After washing as described above, HRP substrate (Pierce) was added, and the color of the detection reaction was developed according to the manufacturer's instructions. Light absorption reflecting the amount of A domain protein present in the serum sample was measured at a wavelength of 450 nm. The values obtained were normalized and plotted against a time scale.

得られた値の評価から、HSAの存在なしで約4分、動物にHSAを負荷した場合にはそれぞれ5.2分の、ストレプトアビジン結合Aドメインの血清中半減期が示された。HSA結合Aドメインを含むAドメインの三量体では、HSAの存在なしで6.3分の血清中半減期が示されたが、HSAが動物に存在していた場合には38分の顕著に増大した半減期が示された。このことから明らかに、HSA結合Aドメインを融合パートナーとして用いて、タンパク質治療薬を含め、任意のタンパク質の血清中半減期を増加できることが示唆される。   Evaluation of the values obtained showed a serum half-life of streptavidin-binding A domain of about 4 minutes in the absence of HSA and 5.2 minutes each when the animals were loaded with HSA. A domain trimer, including the HSA-binding A domain, showed a serum half-life of 6.3 minutes in the absence of HSA, but was significantly increased by 38 minutes when HSA was present in animals A half-life was indicated. This clearly suggests that the HSA binding A domain can be used as a fusion partner to increase the serum half-life of any protein, including protein therapeutics.

実施例4
この実施例は、血中のタンパク質の半減期の延長を実証する実験について記述する。
Example 4
This example describes an experiment that demonstrates an extension of the half-life of a protein in the blood.

本発明の単量体ドメインを用いてタンパク質の血中半減期を延長できることをさらに実証するため、サル血清アルブミン、ヒト血清アルブミン、ヒトIgG、およびヒト赤血球に対して選択された個々の単量体ドメインタンパク質をヘパリン添加ヒトまたはサル全血の一定分量に加えた。   Individual monomers selected for monkey serum albumin, human serum albumin, human IgG, and human erythrocytes to further demonstrate the ability to extend the blood half-life of proteins using the monomer domains of the present invention Domain proteins were added to aliquots of heparinized human or monkey whole blood.

以下の羅列は、この実施例で解析された単量体ドメインの配列を供与する。

Figure 2008520208
The following list provides the sequence of the monomer domains analyzed in this example.
Figure 2008520208

次いで、単量体タンパク質を含有する血液一定分量を個々の透析袋(25,000 MWCO)に加え、密封し、Tris緩衝生理食塩水4 L中にて室温で終夜撹拌した。   A aliquot of blood containing monomeric protein was then added to individual dialysis bags (25,000 MWCO), sealed, and stirred in 4 L of Tris-buffered saline overnight at room temperature.

抗6×His抗体を96ウェルプレート(Nunc)との疎水性相互作用によって固定化した。各血液サンプルからの血清の連続希釈液をこの固定化抗体と3時間インキュベートした。プレートを洗浄して未結合タンパク質を除去し、α-HA-HRPでプローブして単量体を検出した。   Anti-6xHis antibody was immobilized by hydrophobic interaction with 96 well plate (Nunc). Serial dilutions of serum from each blood sample were incubated with this immobilized antibody for 3 hours. The plate was washed to remove unbound protein and probed with α-HA-HRP to detect the monomer.

透析実験において長い半減期を有すると同定された単量体は、HA、FLAG、E-Tag、またはmycエピトープタグのいずれかを含むように構築された。各タグに対しタンパク質1つを含有する、4つの単量体をプールして、2つのプールを作製した。   Monomers identified as having a long half-life in dialysis experiments were constructed to contain either HA, FLAG, E-Tag, or myc epitope tags. Four monomers containing one protein for each tag were pooled to create two pools.

生理食塩水中2.5 mLの全容量中に0.25 mg/kg/単量体の用量で、1プールにつきサル1頭に皮下注射した。24、48、96、および120時間の時点で血液サンプルを採血した。抗6×His抗体を96ウェルプレート(Nunc)との疎水性相互作用によって固定化した。各血液サンプルからの血清の連続希釈液をこの固定化抗体と3時間インキュベートした。プレートを洗浄して未結合タンパク質を除去し、α-HA-HRP、α-FLAG-HRP、α-ETag-HRP、およびα-myc-HRPで別々にプローブして、単量体を検出した。   One monkey was injected subcutaneously per pool at a dose of 0.25 mg / kg / monomer in a total volume of 2.5 mL in saline. Blood samples were drawn at 24, 48, 96, and 120 hours. Anti-6xHis antibody was immobilized by hydrophobic interaction with 96 well plate (Nunc). Serial dilutions of serum from each blood sample were incubated with this immobilized antibody for 3 hours. The plate was washed to remove unbound protein and probed separately with α-HA-HRP, α-FLAG-HRP, α-ETag-HRP, and α-myc-HRP to detect the monomer.

以下は市販の抗体と抗IgG多量体との間の比較を例証する:

Figure 2008520208
The following illustrates a comparison between commercially available antibodies and anti-IgG multimers:
Figure 2008520208

実施例5
この実施例は、「ウォーキング」によるタンパク質特異的な単量体ドメインおよび二量体の開発について記述する。
Example 5
This example describes the development of protein-specific monomer domains and dimers by “walking”.

単量体ドメインをコードするDNA配列のライブラリーは、Stemmer et al., Gene 164:49-53 (1995)に記述されているようにアッセンブリPCRにより作製される。   A library of DNA sequences encoding monomer domains is generated by assembly PCR as described in Stemmer et al., Gene 164: 49-53 (1995).

PCR断片を適切な制限酵素(例えば、XmaIおよびSfiI)で消化した。消化産物を3%アガロースゲルで分離し、ドメイン断片をゲルから精製する。DNA断片をファージディスプレイベクターfuse5-HA、つまりインフレームのHA-エピトープを保有するfuse5の派生体の対応制限部位にライゲーションした。ライゲーション混合物をTransforMax(商標) EC100(商標)エレクトロコンピテント大腸菌細胞にエレクトロポレーションする。形質転換された大腸菌細胞を20μg/mlのテトラサイクリンと2 mM CaCl2の入った2×YT培地中37℃で終夜増殖させる。 The PCR fragment was digested with appropriate restriction enzymes (eg, XmaI and SfiI). The digestion product is separated on a 3% agarose gel and the domain fragment is purified from the gel. The DNA fragment was ligated to the corresponding restriction sites of the phage display vector fuse5-HA, a derivative of fuse5 carrying the in-frame HA-epitope. The ligation mixture is electroporated into TransforMax ™ EC100 ™ electrocompetent E. coli cells. Transformed E. coli cells are grown overnight at 37 ° C. in 2 × YT medium containing 20 μg / ml tetracycline and 2 mM CaCl 2 .

ファージ粒子をPEG沈殿により培地から精製する。96ウェルマイクロタイタープレート(Maxisorp)の個々のウェルを標的タンパク質(1μg/ウェル)の0.1 M NaHCO3液でコーティングする。10 mg/mlのカゼインを含有するTBS緩衝液でウェルをブロッキングした後、精製ファージを約1〜3×1011個の典型的な数で加える。マイクロタイタープレートを4℃で4時間インキュベートし、洗浄緩衝液(TBS/Tween)で5回洗浄し、結合した粒子をグリシン-HCl緩衝液pH 2.2の添加により溶出させる。溶出液を1 M Tris-HCl (pH 9.1)の添加によって中和する。ファージ溶出液を大腸菌K91BlueKan細胞によって増幅し、精製の後、第2および第3ラウンドの親和性選択に対する投入菌として用いる(上記の段階を繰り返す)。 The phage particles are purified from the medium by PEG precipitation. Individual wells of a 96 well microtiter plate (Maxisorp) are coated with 0.1 M NaHCO 3 solution of target protein (1 μg / well). After blocking the wells with TBS buffer containing 10 mg / ml casein, purified phage is added in a typical number of about 1-3 × 10 11 . The microtiter plate is incubated for 4 hours at 4 ° C., washed 5 times with wash buffer (TBS / Tween) and the bound particles are eluted by addition of glycine-HCl buffer pH 2.2. Neutralize the eluate by adding 1 M Tris-HCl (pH 9.1). The phage eluate is amplified by E. coli K91BlueKan cells and, after purification, used as input for the second and third round of affinity selection (repeat above steps).

最終溶出液からのファージを、精製なしで、DNA配列をコードするドメインをPCR増幅するための鋳型として直接的に用いる。   The phage from the final eluate is used directly as a template for PCR amplification of the domain encoding the DNA sequence without purification.

PCR産物を精製し、その後に適当な制限酵素で(例えば、BpmIで50%およびBsrDIで50%)消化する。   The PCR product is purified and then digested with appropriate restriction enzymes (eg, 50% with BpmI and 50% with BsrDI).

DNAライゲーションを利用して未処理ドメイン断片のライブラリーを付着させることで、消化された単量体断片を二量体に「ウォーキング」する。ドメインを増幅させるのに適したプライマーを用いた初期ドメインライブラリー(上記のPEG精製から得られた)のPCR増幅によって、未処理のドメイン配列を得る。PCR断片を精製し、2等分し、次に適当な制限酵素(例えば、BpmIまたはBsrDIのいずれか)で消化する。   The DNA fragments are used to “walk” the digested monomer fragments into dimers by attaching a library of unprocessed domain fragments. The raw domain sequence is obtained by PCR amplification of an initial domain library (obtained from PEG purification above) using primers suitable for amplifying the domain. The PCR fragment is purified, halved and then digested with an appropriate restriction enzyme (eg, either BpmI or BsrDI).

消化産物を2%アガロースゲルで分離し、ドメイン断片をゲルから精製した。精製された断片を2つの別個のプール(例えば、未処理/BpmI + 選択/BsrDI & 未処理/BsrDI + 選択/BpmI)に組み合わせて、16℃で終夜ライゲーションする。   Digested products were separated on a 2% agarose gel and domain fragments were purified from the gel. Purified fragments are combined in two separate pools (eg, untreated / BpmI + selected / BsrDI & untreated / BsrDI + selected / BpmI) and ligated overnight at 16 ° C.

二量体ドメイン断片をPCR増幅し(5サイクル)、適当な制限酵素(例えば、XmaIおよびSfiI)で消化し、2%アガロースゲルから精製する。高親和性の結合剤を得るようさらにストリンジェントに行われる洗浄を除いて、スクリーニング段階を上記の通り繰り返す。感染後、K91BlueKan細胞を40μg/mlのテトラサイクリンの入った2×YT寒天プレートに蒔いて、終夜増殖させる。単一のコロニーをピックし、20μg/mlのテトラサイクリンと2 mM CaCl2の入った2×YT培地中で終夜増殖させる。ファージ粒子をこれらの培養物から精製する。 The dimer domain fragment is PCR amplified (5 cycles), digested with appropriate restriction enzymes (eg, XmaI and SfiI) and purified from a 2% agarose gel. The screening step is repeated as described above, except for further stringent washing to obtain a high affinity binder. After infection, K91BlueKan cells are plated on 2 × YT agar plates containing 40 μg / ml tetracycline and grown overnight. Single colonies are picked and grown overnight in 2 × YT medium containing 20 μg / ml tetracycline and 2 mM CaCl 2 . Phage particles are purified from these cultures.

個々のファージクローンのその標的タンパク質との結合をELISAにより分析した。最大のELISAシグナルをもたらすクローンを配列決定し、その後、タンパク質発現ベクターに再クローニングした。   The binding of individual phage clones to their target protein was analyzed by ELISA. The clone that gave the greatest ELISA signal was sequenced and then recloned into a protein expression vector.

IPTGを用いて発現ベクターでタンパク質の産生を誘導し、そのタンパク質を金属キレートアフィニティークロマトグラフィーにより精製する。タンパク質特異的な単量体を次のように特徴付ける。   IPTG induces protein production with an expression vector and the protein is purified by metal chelate affinity chromatography. Protein specific monomers are characterized as follows.

ビアコア
250 RUのタンパク質をNHS/EDCカップリングによりCM5チップ(ビアコア)に固定化する。単量体タンパク質の0.5および5μM溶液を、誘導体化されたチップの一面に流し、標準的なビアコアソフトウェアパッケージを用いてデータを解析する。
Biacore
250 RU protein is immobilized on a CM5 chip (Biacore) by NHS / EDC coupling. Run 0.5 and 5 μM solutions of monomeric protein over one side of the derivatized chip and analyze the data using a standard Biacore software package.

ELISA
1ウェル当たりタンパク質10ナノグラムを96ウェルプレート(Nunc)との疎水性相互作用によって固定化する。プレートを5 mg/mLのカゼインでブロッキングした。単量体タンパク質の連続希釈液を各ウェルに加え、3時間インキュベートした。プレートを洗浄して未結合タンパク質を除去し、α-HA-HRPでプローブして単量体を検出した。
ELISA
10 nanograms of protein per well is immobilized by hydrophobic interaction with a 96 well plate (Nunc). The plate was blocked with 5 mg / mL casein. A serial dilution of monomeric protein was added to each well and incubated for 3 hours. The plate was washed to remove unbound protein and probed with α-HA-HRP to detect the monomer.

機能アッセイ
単量体の生物活性を判定する機能アッセイを同様に行うことができ、例えば、単量体の結合特異性を判定するアッセイ、単量体がその標的分子に結合することによって代謝経路を拮抗するかまたは刺激するかどうかを判定するアッセイなどを含むことができる。
Functional assays Functional assays that determine the biological activity of a monomer can be performed in the same way, such as assays that determine the binding specificity of a monomer, and the metabolic pathway by binding a monomer to its target molecule. Assays that determine whether to antagonize or stimulate can be included.

実施例6
この実施例は、いっそう大きな多様性のライブラリーを作製するためのインビボでのタンパク質内組換えについて記述する。
Example 6
This example describes in vivo intraprotein recombination to create a library of even greater diversity.

オルソロガスなloxP部位が側面に位置した、単量体をコードするプラスミドベクター(pCKに由来するベクター;下記参照)をその適合するloxP部位を介してファージベクターとCre依存的に組換えた。組換え構築体に特異的なプライマーを用いたPCRにより、組換えファージベクターを検出した。DNA配列決定によって、的確な組換え産物が作製されたことが示唆された。   An orthologous loxP site flanked by a monomer-encoding plasmid vector (a vector derived from pCK; see below) was recombined Cre-dependently with the phage vector via its compatible loxP site. Recombinant phage vectors were detected by PCR using primers specific for the recombinant construct. DNA sequencing suggested that the correct recombinant product was produced.

試薬および実験手順
pCK-cre-lox-Mb-loxP
このベクターは2つの特に関連のある特徴を有する。第1に、それはPlacの制御下に、部位特異的なDNAリコンビナーゼCreをコードするcre遺伝子を保有する。PCR産物の末端にXbaI (5')およびSfiI (3')を組み入れたcre特異的なプライマーを用いて、Creをp705-cre (GeneBridgesより)からPCR増幅した。この産物をXbaIおよびSfiIで消化し、pCK110919-HC-Bla (pACYC ori)のbla-、CmR派生体pCKの同一部位にクローニングし、pCK-creを得た。
Reagents and experimental procedures
pCK-cre-lox-Mb-loxP
This vector has two particularly relevant characteristics. First, it carries the cre gene encoding the site-specific DNA recombinase Cre under the control of P lac . Cre was PCR amplified from p705-cre (from GeneBridges) using a cre specific primer incorporating XbaI (5 ′) and SfiI (3 ′) at the end of the PCR product. This product was digested with XbaI and SfiI and cloned into the same site of pCK110919-HC-Bla (pACYCori) bla and Cm R derivative pCK to obtain pCK-cre.

第2の特徴は、2つのオルソロガスなloxP部位、つまりCreにより触媒される部位特異的なDNA組換えに必要なloxP(野生型)およびloxP(FAS)が側面に位置した未処理のAドメインライブラリーである。例えば、Siegel, R. W., et al., FEBS Letters 505:467-473 (2001)を参照されたい。これらの部位は稀にしか別のものと組み換わらない。loxP部位をpCK-creに逐次的に組み込んだ。loxP(WT)ならびに消化済みのEcoRIおよびHinDIII消化pCKへのライゲーションを可能にするEcoRIおよびHinDIII適合性の突出部を保有する、5'リン酸化オリゴヌクレオチドloxP(K)およびloxP(K_rc)をともにハイブリダイズし、標準的なライゲーション反応(T4リガーゼ;16℃で終夜)でpCK-creに連結した。   The second feature is the untreated A-domain live flanked by two orthologous loxP sites, loxP (wild type) and loxP (FAS), which are required for site-specific DNA recombination catalyzed by Cre. Rally. See, for example, Siegel, R. W., et al., FEBS Letters 505: 467-473 (2001). These sites rarely recombine with others. loxP sites were sequentially incorporated into pCK-cre. Both 5 'phosphorylated oligonucleotides loxP (K) and loxP (K_rc) hybridize with loxP (WT) and EcoRI and HinDIII compatible overhangs that allow ligation to digested EcoRI and HinDIII digested pCK Soybeans were ligated to pCK-cre with a standard ligation reaction (T4 ligase; overnight at 16 ° C.).

得られたプラスミドをEcoRIおよびSphIで消化し、loxP(FAS)ならびにEcoRIおよびSphI適合性の突出部を保有する、ハイブリダイズした5'リン酸化オリゴloxP(L)およびloxP(L_rc)に連結した。ライブラリー構築の準備をするため、pCK-cre-lox-P(wt)-loxP(FAS)の大量精製(Qiagen MAXIプレップ)をQiagenのプロトコルにしたがって行った。Qiagen精製プラスミドをさらに精製するためCsCl勾配遠心分離に供した。次いで、この構築体をSphIおよびBglIIで消化し、既存のAドメインライブラリープールのPCR増幅を介して得られた、消化済みの未処理Aドメインライブラリーインサートに連結した。デザインによって、loxP部位およびMbはインフレームであり、これによってloxPコードリンカーを有するMbが作製される。このライブラリーを下記に詳述されるようにインビボでの組換え手順で利用した。   The resulting plasmid was digested with EcoRI and SphI and ligated to hybridized 5 ′ phosphorylated oligos loxP (L) and loxP (L_rc) carrying loxP (FAS) and EcoRI and SphI compatible overhangs. To prepare for library construction, large-scale purification (Qiagen MAXI prep) of pCK-cre-lox-P (wt) -loxP (FAS) was performed according to the Qiagen protocol. The Qiagen purified plasmid was subjected to CsCl gradient centrifugation for further purification. This construct was then digested with SphI and BglII and ligated to the digested untreated A domain library insert obtained via PCR amplification of the existing A domain library pool. By design, the loxP site and Mb are in-frame, which creates an Mb with a loxP-encoded linker. This library was utilized in in vivo recombination procedures as detailed below.

fUSE5HA-Mb-lox-loxベクター
このベクターはGeorge Smithの研究室(ミズーリ大学)からのfUSE5の派生体である。これを次に免疫検出アッセイのためHAタグを保有するように修飾した。loxP部位をfUSE5HAに逐次的に組み込んだ。loxP(WT)、終止コドンの鎖ならびにXmaIおよびSfiI適合性の突出部を保有する、5'リン酸化オリゴヌクレオチドloxP(I)およびloxP(I)_rcをともにハイブリダイズし、標準的なライゲーション反応(New England Biolabs T4リガーゼ;16℃で終夜)でXmaIおよびSfiI消化済みのfUSE5HAに連結した。
fUSE5HA-Mb-lox-lox vector This vector is a derivative of fUSE5 from George Smith's laboratory (University of Missouri). This was then modified to carry a HA tag for immunodetection assays. The loxP sites were sequentially incorporated into fUSE5HA. The 5 'phosphorylated oligonucleotides loxP (I) and loxP (I) _rc, which carry loxP (WT), a stop codon chain and an XmaI and SfiI compatible overhang are hybridized together and a standard ligation reaction ( Ligated to XmaI and SfiI digested fUSE5HA with New England Biolabs T4 ligase (overnight at 16 ° C.).

得られたファージベクターを次にXmaIおよびSphIで消化し、loxP(FAS)ならびにXmaIおよびSphIと適合する突出部を保有する、ハイブリダイズしたオリゴloxP(J)およびloxP(J)_rcに連結した。この構築体をXmaI/SfiIで消化し、次いで予め切断(XmaI/SfiI)された未処理Aドメインライブラリーインサート(PCR産物)に連結した。終止コドンはloxP部位の間に位置しており、gIIIの発現ひいては、感染性ファージの産生を阻止する。   The resulting phage vector was then digested with XmaI and SphI and ligated to hybridized oligos loxP (J) and loxP (J) _rc carrying loxP (FAS) and overhangs compatible with XmaI and SphI. This construct was digested with XmaI / SfiI and then ligated to a pre-cut (XmaI / SfiI) untreated A domain library insert (PCR product). A stop codon is located between the loxP sites and prevents the expression of gIII and thus the production of infectious phage.

その次に、連結されたベクター/ライブラリーを、下記に詳述されるように、fUSE5HA-Mb-lox-loxファージのレスキューを可能にするgIII発現プラスミドを持つ大腸菌宿主に形質転換した。   The ligated vector / library was then transformed into an E. coli host with a gIII expression plasmid that allowed fUSE5HA-Mb-lox-lox phage rescue as detailed below.

pCK-gIII
このプラスミドはgIIIをその天然プロモーターの制御下に保有する。これはプライマーgIIIプロモーター_EcoRIおよびgIIIプロモーター_HinDIIIを用いてVCSM13ヘルパーファージ(Stratagene)からgIIIおよびそのプロモーターをPCR増幅することにより構築された。この産物をEcoRIおよびHinDIIIで消化し、pCK110919-HC-Blaの同一部位にクローニングした。gIIIはそれ自体のプロモーターの制御下にあるので、gIII発現は構成的であると推定される。pCK-gIIIを大腸菌EC100 (Epicentre)に形質転換した。
pCK-gIII
This plasmid carries gIII under the control of its native promoter. This was constructed by PCR amplification of gIII and its promoter from VCSM13 helper phage (Stratagene) using primers gIII promoter_EcoRI and gIII promoter_HinDIII. This product was digested with EcoRI and HinDIII and cloned into the same site of pCK110919-HC-Bla. Since gIII is under the control of its own promoter, gIII expression is presumed to be constitutive. pCK-gIII was transformed into E. coli EC100 (Epicentre).

インビボ組換え手順
要約すれば、この手順は以下の重要な段階を含む:a) プラスミド由来のgIIIを発現する大腸菌宿主でのfUSE5HA-Mb-lox-loxライブラリーの感染体の産出(すなわち、レスキュー);b) 第2次ライブラリー(pCK)のクローニングおよびF+ TG1大腸菌への形質転換;c) レスキューされたfUSE5HA-Mb-lox-loxファージライブラリーでの第2次ライブラリーを保有する培養物の感染。
In Vivo Recombination Procedure In summary, this procedure includes the following important steps: a) Generation of an infectious agent of fUSE5HA-Mb-lox-lox library in an E. coli host expressing plasmid-derived gIII (ie, rescue) B) Cloning of the secondary library (pCK) and transformation into F + TG1 E. coli; c) Culture carrying the secondary library in the rescued fUSE5HA-Mb-lox-lox phage library Infection of things.

a. ファージベクターのレスキュー
pCK-gIIIを保有するエレクトロコンピテント細胞を標準的なプロトコルにより調製した。これらの細胞は4×108/μg DNAの形質転換率を有しており、fUSE5HA-lox-loxベクターおよび未処理Aドメインライブラリーインサートの大量ラーゲーション物(ベクターDNA約5μg)でエレクトロポレーションされた。細胞液およそ70μL/キュベットでの個々のエレクトロポレーション(DNA 100 ng/エレクトロポレーション)の後、温かいSOC培地930μLを加え、37℃で1時間振盪させながら細胞を回復させた。次に、テトラサイクリンを終濃度0.2μg/mLまで加えて、細胞を37℃で約45分間振盪した。この培養物の一定分量を取り出し、10倍に連続的に希釈し、培養皿に蒔いて、得られたライブラリーサイズを判定した(1.8×107)。残存する培養物を2×500 mLの2×YT (pCK-gIIIおよびfUSE5HAに基づくベクターを選択するため、それぞれ、20μg/mLのクロラムフェニコールおよび20μg/mLのテトラサイクリンの入った)に希釈し、30℃で終夜増殖させた。
a. Rescue of phage vectors
Electrocompetent cells carrying pCK-gIII were prepared by standard protocols. These cells have a transformation rate of 4 × 10 8 / μg DNA and are electroporated with a large ligation of the fUSE5HA-lox-lox vector and the untreated A domain library insert (approximately 5 μg of vector DNA) It was done. Following individual electroporation (DNA 100 ng / electroporation) with approximately 70 μL of cell fluid / cuvette, 930 μL of warm SOC medium was added and cells were allowed to recover by shaking at 37 ° C. for 1 hour. Next, tetracycline was added to a final concentration of 0.2 μg / mL and the cells were shaken at 37 ° C. for about 45 minutes. An aliquot of this culture was removed, serially diluted 10-fold, and placed in a culture dish to determine the resulting library size (1.8 × 10 7 ). Dilute the remaining culture in 2 x 500 mL 2 x YT (with 20 μg / mL chloramphenicol and 20 μg / mL tetracycline to select vectors based on pCK-gIII and fUSE5HA, respectively) And grown overnight at 30 ° C.

レスキューされたファージは標準的なPEG/NaCl沈殿プロトコルを用いて回収された。力価はおよそ形質導入単位1×1012/mLであった。 Rescued phage were recovered using a standard PEG / NaCl precipitation protocol. The titer was approximately 1 × 10 12 / mL transduction unit.

b. 第2次ライブラリーのクローニングおよび大腸菌宿主への形質転換
連結されたpCK/未処理Aドメインライブラリーを細菌F+宿主にエレクトロポレーションする。結果はおよそ108のライブラリーサイズと予想される。振盪しながらの37℃で1時間の回復時間の後、エレクトロポレーション細胞をOD600 約0.05まで2×YT (加えて20μg/mLのクロラムフェニコール)に希釈し、fUSEHA-Mb-lox-loxによる感染の前に37℃で対数増殖中期まで増殖させる。
b. Cloning of secondary library and transformation into E. coli host Electroporate the ligated pCK / untreated A domain library into a bacterial F + host. The result is expected to be approximately 10 8 library size. After a 1 hour recovery time at 37 ° C. with shaking, the electroporated cells were diluted to 2 × YT (plus 20 μg / mL chloramphenicol) to an OD 600 of approximately 0.05 and fUSEHA-Mb-lox- Grow to mid-log growth at 37 ° C before infection with lox.

c. レスキューされたfUSE5HA-Mb-lox-loxファージライブラリーでの第2次ライブラリーを保有する培養物の感染
組換え体の作製を最大限にするため、培養の間の大腸菌の高感染率(> 50%)が望ましい。大腸菌の感染性はF線毛の発現および増殖条件を含めて、いくつかの要因に依存する。大腸菌バックグラウンドTG1 (F'を保有する)およびK91 (Hfr菌株)が組換え系の宿主にあった。
c. Infection of culture harboring secondary library with rescued fUSE5HA-Mb-lox-lox phage library High infection rate of E. coli during culture to maximize the production of recombinants (> 50%) is preferred. Infectivity of E. coli depends on several factors, including F pili expression and growth conditions. E. coli background TG1 (carrying F ′) and K91 (Hfr strain) were in the recombinant hosts.

オリゴヌクレオチド:

Figure 2008520208
Oligonucleotide:
Figure 2008520208

実施例7
この実施例は標的との結合のための単量体および/またはリンカーの最適化による多量体の最適化について記述する。
Example 7
This example describes the optimization of multimers by optimizing monomers and / or linkers for target binding.

図8は、三量体の多量体で例示される、標的との多量体の結合を最適化するための手法を例証する。図では、最初に単量体のライブラリーが標的(例えば、BAFF)との結合についてパニングされている。しかしながら、単量体の中には互いから遠く離れた、標的上の位置に結合しうるものもあり、その結果、これらの部位に結合するドメインは、リンカーペプチドによって連結されることができない。それ故、単量体の最適化の前にこれらの単量体由来のホモまたはヘテロ三量体の大きなライブラリーを作製し、スクリーニングすることが有用である。これらの三量体ライブラリーは、例えば、ファージ(単量体の大プールから作製されるヘテロ三量体の場合に典型的)にてスクリーニングされてもよく、または別々に作製およびアッセイされてもよい(例えば、ホモ三量体の場合)。この方法により、最良の三量体が同定される。アッセイとしては、標的との結合アッセイまたは機能的なタンパク質もしくは細胞に基づくアッセイでの多量体のアゴニストもしくはアンタゴニスト効力の判定を挙げることができる。   FIG. 8 illustrates an approach for optimizing multimer binding to a target, exemplified by trimeric multimers. In the figure, initially a library of monomers is panned for binding to a target (eg, BAFF). However, some monomers can bind to locations on the target that are far from each other, so that domains that bind to these sites cannot be linked by a linker peptide. Therefore, it is useful to generate and screen large libraries of homo- or heterotrimers derived from these monomers prior to monomer optimization. These trimer libraries may be screened, for example, on phage (typically in the case of heterotrimers made from a large pool of monomers) or may be made and assayed separately. Good (eg in the case of homotrimers). This method identifies the best trimer. Assays can include determination of multimeric agonist or antagonist potency in target binding assays or functional protein or cell based assays.

次に、最良な単一の三量体の単量体ドメインが第2段階として最適化される。ホモ多量体は、1つのドメイン配列しか存在しないので、最適化するのが最も容易であるが、ヘテロ多量体が合成されてもよい。ホモ多量体の場合、単量体と比べて多量体による結合の増加は、結合活性効果である。   The best single trimer monomer domain is then optimized as a second step. Homomultimers are easiest to optimize because there is only one domain sequence, but heteromultimers may be synthesized. In the case of homomultimers, the increase in binding by the multimer compared to the monomer is a binding activity effect.

ドメイン配列それ自体の最適化(例えば、組換えまたはNNKランダム化による)およびファージパニングの後、改善された単量体を用いて、リンカーライブラリーにより二量体を構築する。リンカーライブラリーは、例えば、NNK組成および/または可変の配列長を有するリンカーから形成されうる。   After optimization of the domain sequence itself (eg, by recombination or NNK randomization) and phage panning, dimers are constructed with linker libraries using improved monomers. A linker library can be formed, for example, from linkers having NNK composition and / or variable sequence length.

このリンカーライブラリーのパニングの後、最良のクローン(例えば、阻害の効力またはその他の機能アッセイによって判定された)を複数(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つなど)の配列最適化ドメインと長さおよび配列最適化リンカーとからなる多量体に変換する。   After panning this linker library, the best clones (e.g., determined by inhibition potency or other functional assay) are multiple (e.g. 2, 3, 4, 5, 6, 7). , 8 etc.) to a multimer consisting of a sequence optimization domain and a length and sequence optimization linker.

この方法を実証するため、多量体をBAFFとの結合について最適化する。BAFF結合クローンの抗BAFF2は、三量体としてまたは単量体としてほぼ等しい親和性でBAFFに結合する。三量体内の単量体を隔てるリンカー配列は、長さが4アミノ酸であり、これは異常に短い。単量体間のリンカー長の伸長は、三量体内の各単量体の複数の結合接触を可能にし、単量体分子に比べて三量体の親和性を大いに高めうることが提案された。   To demonstrate this method, the multimer is optimized for binding to BAFF. The BAFF binding clone anti-BAFF2 binds to BAFF with approximately equal affinity as a trimer or as a monomer. The linker sequence separating the monomers in the trimer is 4 amino acids in length, which is unusually short. It has been proposed that linker length extension between monomers allows multiple binding contacts for each monomer within the trimer and can greatly increase the affinity of the trimer compared to the monomer molecule. .

これを試験するため、リンカー配列のライブラリーを2つの単量体間で作製し、潜在的にいっそう高い親和性の二量体分子を作製する。次いで、同定された最適なリンカーモチーフを用いて、潜在的にさらに高い親和性の三量体BAFF結合分子を作製する。   To test this, a library of linker sequences is created between the two monomers to create a potentially higher affinity dimer molecule. The identified optimal linker motif is then used to create a potentially higher affinity trimer BAFF binding molecule.

これらのライブラリーは、長さが4から18アミノ酸まで変化するランダムコドンNNKからなる。これらのライブラリーのリンカーオリゴヌクレオチドは、以下である:

Figure 2008520208
These libraries consist of random codons NNK that vary in length from 4 to 18 amino acids. The linker oligonucleotides for these libraries are:
Figure 2008520208

これらの配列のライブラリーをPCRにより作製する。鋳型としてクローン抗BAFF2を用いたPCRでリンカーオリゴヌクレオチドとともに汎用プライマーSfiI

Figure 2008520208
を用いる。PCR産物をQiagen Qiaquickカラムで精製し、次にBsrDIで消化する。親の抗BAFF2クローンをBpmIで消化する。これらの消化物をQiagen Qiaquickカラムで精製し、ともにライゲーションする。このライゲーション物をSfiIプライマーおよびプライマーBpmI
Figure 2008520208
を用いた10サイクルのPCRによって増幅させる。Qiagen Qiaquickカラムを用いた精製の後、DNAをXmaIおよびSfiIで消化する。消化産物を3%アガロースゲルで分離し、二量体BAFFドメイン断片をゲルから精製する。DNA断片をファージディスプレイベクターfuse5-HA、つまりインフレームのHA-エピトープを保有するfuse5の派生体の対応制限部位にライゲーションする。ライゲーション混合物をTransforMax(商標) EC100(商標)エレクトロコンピテント大腸菌細胞にエレクトロポレーションする。形質転換された大腸菌細胞を20μg/mlのテトラサイクリンの入った2×YT培地中37℃で終夜増殖させる。ファージ粒子をPEG沈殿により培地から精製し、パニングに使用する。 A library of these sequences is generated by PCR. General purpose primer SfiI with linker oligonucleotides in PCR using clone anti-BAFF2 as template
Figure 2008520208
Is used. The PCR product is purified on a Qiagen Qiaquick column and then digested with BsrDI. The parental anti-BAFF2 clone is digested with BpmI. These digests are purified on a Qiagen Qiaquick column and ligated together. This ligation product is converted to SfiI primer and primer BpmI.
Figure 2008520208
Amplify by 10 cycles of PCR using After purification using a Qiagen Qiaquick column, the DNA is digested with XmaI and SfiI. The digestion products are separated on a 3% agarose gel and the dimeric BAFF domain fragment is purified from the gel. The DNA fragment is ligated to the corresponding restriction sites of the phage display vector fuse5-HA, a derivative of fuse5 carrying the in-frame HA-epitope. The ligation mixture is electroporated into TransforMax ™ EC100 ™ electrocompetent E. coli cells. Transformed E. coli cells are grown overnight at 37 ° C. in 2 × YT medium containing 20 μg / ml tetracycline. The phage particles are purified from the medium by PEG precipitation and used for panning.

実施例8
この実施例は、改善された機能を有する単量体ドメインを同定するためのドメイン内組換えについて記述する。
Example 8
This example describes intradomain recombination to identify monomer domains with improved function.

単量体配列を数段階のパニングと1段階の組換えにより作製して、CD40リガンドまたはヒト血清アルブミンのいずれかに結合する単量体を同定した。CD40LおよびHSAを3つの異なるAドメインファージライブラリーに対してパニングした。2ラウンドのパニング後、溶出されたファージプールを2セットのオリゴヌクレオチドでPCR増幅して、2つの重複断片を産生させた。次いで、この2つの断片をともに融合させ、ファージミドベクターpIDにクローニングして、2断片組換えの産物を融合させた。次いで、組換えライブラリー(各1010サイズ)を溶液中パニングとストレプトアビジン磁気ビーズ捕捉によりCD40LおよびHSA標的に対して2ラウンド、パニングした。 Monomer sequences were generated by several steps of panning and one step of recombination to identify monomers that bind to either CD40 ligand or human serum albumin. CD40L and HSA were panned against three different A domain phage libraries. After two rounds of panning, the eluted phage pool was PCR amplified with two sets of oligonucleotides to produce two overlapping fragments. The two fragments were then fused together and cloned into the phagemid vector pID to fuse the two fragment recombination products. The recombinant library (10 10 size each) was then panned twice against CD40L and HSA targets by panning in solution and streptavidin magnetic bead capture.

次いで、選択されたファージミドプールをタンパク質高発現のため、タンパク質発現ベクターpET、つまりT7ポリメラーゼ駆動ベクターに再クローニングした。大体1400個のクローンを標準的なELISAにより抗CD40L結合単量体についてスクリーニングし、約2000個のクローンをHSAについてスクリーニングした。全てのクローンはユニーク配列であった。   The selected phagemid pool was then recloned into protein expression vector pET, a T7 polymerase driven vector, for high protein expression. Approximately 1400 clones were screened for anti-CD40L binding monomer by standard ELISA and approximately 2000 clones were screened for HSA. All clones were unique sequences.

ELISAプレートのウェルをCD40L 0.2μgまたはHAS 0.5μgでコーティングし、単量体発現クローン溶菌液5μlを各ウェルに適用した。次いで、結合した単量体(これはヘマグルチニン(HA)融合体として産生された)を抗HA-HRP結合抗体により検出し、西洋ワサビペルオキシダーゼ酵素活性により発色し、450 nmのODで測定した。陽性クローンは、ELISA測定値を既存の三量体抗CD40L 2.2と比較することによって選択され、T7プライマーを用いて配列決定された。   ELISA plate wells were coated with 0.2 μg CD40L or 0.5 μg HAS, and 5 μl of monomer expressing clone lysate was applied to each well. The bound monomer (which was produced as a hemagglutinin (HA) fusion) was then detected with an anti-HA-HRP-conjugated antibody, colored by horseradish peroxidase enzyme activity, and measured at an OD of 450 nm. Positive clones were selected by comparing ELISA measurements with existing trimeric anti-CD40L 2.2 and sequenced using T7 primers.

抗CD40Lサンプルの場合、2つの抗CD40L 2.2Igクローンを選択の単量体クローンと同じプレートで増殖させ、陽性対照として並行して処理した。形質転換された2つの空のpETベクタークローンを増殖させ、陰性対照として処理した。OD450でのELISA測定値および対応するクローン配列を示す。   In the case of anti-CD40L samples, two anti-CD40L 2.2Ig clones were grown on the same plate as the selected monomer clone and processed in parallel as a positive control. Two transformed empty pET vector clones were grown and treated as negative controls. The ELISA measurements at OD450 and the corresponding clone sequences are shown.

同じ選択およびスクリーニング過程をHSAに適用する。既存の抗HSA単量体および三量体を陽性対照として使用し、空のpETベクターを陰性対照として使用した。陽性の結合剤を抗HSA三量体と等しいまたは抗HSA三量体よりも良好なELISAシグナルを有するものとして選択した。   The same selection and screening process applies to HSA. Existing anti-HSA monomers and trimers were used as positive controls and empty pET vectors were used as negative controls. Positive binders were selected as having an ELISA signal equal to or better than anti-HSA trimers.

抗CD40L2.2Ig結合以上のOD450を有するクローンの陽性率は、およそCD40Lの場合0.7%およびHSAの場合0.4%であった。 The positive rate of clones with OD 450 greater than or equal to anti-CD40L2.2Ig binding was approximately 0.7% for CD40L and 0.4% for HSA.

同定された配列を以下に記載する。

Figure 2008520208
The identified sequences are listed below.
Figure 2008520208

この実施例はLDL受容体Aドメインの使用を実証するが、同じ技術を用いて、本発明の単量体ドメインでの所望の結合特性を作製できることを当業者なら理解するであろう。   Although this example demonstrates the use of the LDL receptor A domain, those skilled in the art will appreciate that the same techniques can be used to create the desired binding properties with the monomer domains of the present invention.

実施例9
この実施例は、所与の配列位置に天然のドメインで認められる残基のみを含む単量体を含むライブラリーのデザインおよび分析のための例示的な方法について記述する。この目的のため、所与のファミリーの全ての天然ドメインの配列アライメントを構築する。システイン残基はアライメントのうちの最も保存された特徴になりやすいので、これらの残基をさらなるデザインのためのガイドとして使用する。長さの変化による構造的変動性を考慮するため、2つのシステイン間の配列の各ストレッチを別々に検討する。各システイン間の配列に対し、長さのヒストグラムを構築する。公知のドメインにおいておよそ10%またはそれ以上の頻度で認められる長さをライブラリーデザインで用いるために検討する。別々の配列アライメントを各長さに構築し、部分アライメントにおいて所与の位置におよそ5%を超える頻度で現れるアミノ酸をその長さの最終的なライブラリーデザインで許容する。この過程を各システイン間の配列セグメントに対し繰り返して、最終的なライブラリーデザインを作製する。次いで、所望のタンパク質多様性を最適に発現するようデザインされた縮重コドンを有するオリゴヌクレオチドを合成し、標準的な方法を用いアッセンブルして、最終的なライブラリーを作製する。
Example 9
This example describes an exemplary method for the design and analysis of libraries containing monomers that contain only residues found in the natural domain at a given sequence position. For this purpose, a sequence alignment of all natural domains of a given family is constructed. Since cysteine residues are likely to be the most conserved feature of the alignment, these residues are used as a guide for further design. Consider each stretch of sequence between two cysteines separately to account for structural variability due to changes in length. A length histogram is constructed for the sequence between each cysteine. Lengths found in the known domains with a frequency of approximately 10% or more are considered for use in the library design. Separate sequence alignments are constructed for each length, and amino acids that appear at a given position in the partial alignment at frequencies greater than approximately 5% are allowed in the final library design of that length. This process is repeated for the sequence segment between each cysteine to create the final library design. Oligonucleotides with degenerate codons designed to optimally express the desired protein diversity are then synthesized and assembled using standard methods to create the final library.

典型的には、PCRアッセンブリのためセット1と2、セット2と3、およびセット3と4の間で9塩基の重複を有する4セットの重複オリゴヌクレオチドをデザインする。場合によっては、2セット間で9塩基の重複を有する2セットの重複オリゴヌクレオチドをデザインする。ライブラリーを以下のプロトコルで構築する。   Typically, 4 sets of overlapping oligonucleotides are designed for PCR assembly with 9 base overlap between set 1 and 2, set 2 and 3, and set 3 and 4. In some cases, two sets of overlapping oligonucleotides are designed with a 9 base overlap between the two sets. Build the library with the following protocol.

オリゴヌクレオチド
各オリゴヌクレオチドの10μM希釈標準溶液を調製する。各セットに対し等モル量のオリゴを混合する(セット1、2、3および4)。オリゴヌクレオチドを2つのPCRアッセンブリ段階でアッセンブルする:第1ラウンドのPCRではセット1と2、およびセット3と4をアッセンブルし、第2ラウンドのPCRでは第1ラウンドのPCR産物を用いて、各ライブラリーの完全長をアッセンブルする。
Oligonucleotides Prepare a 10 μM diluted standard solution of each oligonucleotide. Mix equimolar amounts of oligos for each set (sets 1, 2, 3 and 4). Assemble the oligonucleotides in two PCR assembly steps: Assemble sets 1 and 2 and set 3 and 4 in the first round of PCR, and use the first round PCR product in the second round of PCR. Assemble the full length of the rally.

PCRアッセンブリ-ラウンド1
以下のオリゴの対を用いて別々のPCR反応を行う:セット1 対 プールセット2の各オリゴ;セット2 対 プールセット1の各オリゴ;セット3 対 プールセット4の各オリゴ;セット4 対 プールセット3の各オリゴ。PCR反応混合物は容量が50μLであり、10×PCR緩衝液5μL、2.5 mM dNTPs 8μL、それぞれのオリゴおよびその対合オリゴプール5μL、LA Taqポリメラーゼ0.5μLならびに水26.5μLを含む。PCR反応条件は以下の通りである:[94℃/10秒、25℃/30秒、72℃/30秒]を18サイクルおよび[94℃/30秒、25℃/30秒、72℃/1分]を2サイクル。各PCR反応液5μLをTBE緩衝液中3%の低融点アガロースゲルで泳動して、予想されるPCR産物の存在を検証する。
PCR assembly-Round 1
Separate PCR reactions are performed using the following pairs of oligos: Set 1 vs. each Pool Set 2 oligo; Set 2 vs. each Pool Set 1 oligo; Set 3 vs. each Pool Set 4 oligo; Set 4 vs. Pool Set 3 each oligo. The PCR reaction mixture is 50 μL in volume and contains 5 μL of 10 × PCR buffer, 8 μL of 2.5 mM dNTPs, 5 μL of each oligo and its paired oligo pool, 0.5 μL of LA Taq polymerase and 26.5 μL of water. PCR reaction conditions are as follows: [94 ° C / 10 seconds, 25 ° C / 30 seconds, 72 ° C / 30 seconds] 18 cycles and [94 ° C / 30 seconds, 25 ° C / 30 seconds, 72 ° C / 1 Min] 2 cycles. Run 5 μL of each PCR reaction on a 3% low melting point agarose gel in TBE buffer to verify the presence of the expected PCR product.

PCRアッセンブリ-ラウンド2
全てのラウンド1 PCR産物をそれぞれのPCR反応液からの5μLとプールする。10×PCR緩衝液4μL、2.5 mM dNTPs 8μL、プールしたラウンド1 PCR産物10μL、LA Taq 0.5μLおよび水27.5μLを含む反応容量50μLならびに以下の反応条件を用いて、各ライブラリー骨格の完全長産物をPCRによりアッセンブルする:[94℃/10秒、25℃/30秒、72℃/30秒]を8サイクルおよび[94℃/30秒、25℃/30秒、72℃/1分]を2サイクル。
PCR assembly-Round 2
Pool all round 1 PCR products with 5 μL from each PCR reaction. Full length product of each library backbone using 4 μL of 10 × PCR buffer, 8 μL of 2.5 mM dNTPs, 10 μL of pooled round 1 PCR product, 50 μL reaction volume containing 0.5 μL LA Taq and 27.5 μL water and the following reaction conditions: Assemble by PCR: 8 cycles of [94 ° C / 10 sec, 25 ° C / 30 sec, 72 ° C / 30 sec] and 2 [94 ° C / 30 sec, 25 ° C / 30 sec, 72 ° C / 1 min] cycle.

レスキューPCRおよびSfi消化
完全にアッセンブルされたライブラリー骨格をPCRにより増幅して、ライブラリー産生に十分な材料を作製する。4つの別々な50μLのPCR反応を行う。各反応混合物は10×PCR緩衝液2.5μL、2.5 mM dNTPs 8μL、ラウンド2 PCR産物25μL、LA Taq 0.5μL、10μMの5'および3'各レスキューPCRプライマー(表2) 5μL、ならびに水4μLを含む。反応条件は以下の通りである:[94℃/10秒、25℃/30秒、72℃/30秒]を8サイクルおよび[94℃/30秒、45℃/30秒、72℃/1分]を2サイクル。反応混合物5μLをTBE緩衝液中3%の低融点アガロースゲルで泳動して、増幅産物が的確なサイズであることを確認する。次いで、増幅産物をQIAGEN QIAquickカラムにより精製し、EB緩衝液に溶出し、Sfi消化ARI 2ベクターへのクローニングのためSfi制限酵素で消化する。アッセンブルされたライブラリー骨格20μgを全容量1,000μL中200単位のSfi制限酵素で、50℃にて3時間消化する。消化されたDNAをQIAGEN QIAquickカラムで精製し、水に溶出する。
Rescue PCR and Sfi digestion A fully assembled library backbone is amplified by PCR to create sufficient material for library production. Perform four separate 50 μL PCR reactions. Each reaction mixture contains 2.5 μL of 10 × PCR buffer, 8 μL of 2.5 mM dNTPs, 25 μL of round 2 PCR product, LA Taq 0.5 μL, 10 μM 5 ′ and 3 ′ rescue PCR primers (Table 2) 5 μL, and water 4 μL . The reaction conditions are as follows: [94 ° C / 10 sec, 25 ° C / 30 sec, 72 ° C / 30 sec] 8 cycles and [94 ° C / 30 sec, 45 ° C / 30 sec, 72 ° C / 1 min ] For 2 cycles. Run 5 μL of the reaction mixture on a 3% low melting point agarose gel in TBE buffer to confirm that the amplification product is the correct size. The amplified product is then purified by QIAGEN QIAquick column, eluted in EB buffer and digested with Sfi restriction enzyme for cloning into Sfi digested ARI 2 vector. Digest 20 μg of the assembled library backbone with 200 units of Sfi restriction enzyme in a total volume of 1,000 μL at 50 ° C. for 3 hours. The digested DNA is purified on a QIAGEN QIAquick column and eluted in water.

試験ライゲーション
ライゲーションに最適なライブラリーインサート/ベクター比率を判定するため、Sfi消化ライブラリーインサートの各希釈系列(1/1、1/5、1/25、1/125および1/625) 1μLをSfi消化ARI 2ベクター1μL、T4 DNAリガーゼ1μL、10×リガーゼ緩衝液1μLおよび水7μLとともにライゲーションに用いる。ライゲーション反応混合物を室温で2時間インキュベートして、ライゲーション産物を作製する。ライゲーション産物1μLを0.1 cmキュベット中40μLのEC100細胞と混合し、氷上で5分間インキュベートし、これをエレクトロポレーションし、SOC 1 mL中37℃で1時間回復させる。各エレクトロポレーションに対し、希釈系列(1/1、1/10、1/100、1/1,000)の各5μLをテトラサイクリン入りの寒天プレートにスポットして、最適なインサート/ベクター比率を判定する。さらに、希釈液の各々の50μLを培養皿に蒔いて、ライブラリーQCのため単一のコロニーを増殖させる。
Test ligation To determine the optimal library insert / vector ratio for ligation, 1 μL of each dilution series (1/1, 1/5, 1/25, 1/125 and 1/625) of Sfi digested library inserts Used for ligation with 1 μL of digested ARI 2 vector, 1 μL of T4 DNA ligase, 1 μL of 10 × ligase buffer and 7 μL of water. The ligation reaction mixture is incubated at room temperature for 2 hours to produce a ligation product. 1 μL of ligation product is mixed with 40 μL of EC100 cells in a 0.1 cm cuvette, incubated on ice for 5 minutes, electroporated and allowed to recover for 1 hour at 37 ° C. in 1 mL of SOC. For each electroporation, spot 5 μL of each dilution series (1/1, 1/10, 1/100, 1 / 1,000) on agar plates with tetracycline to determine the optimal insert / vector ratio. In addition, 50 μL of each dilution is plated on a culture dish to grow a single colony for library QC.

配列解析およびタンパク質発現
個々のクローンをピックし、96ウェルプレート中20μg/mLのテトラサイクリンの入った2×YT 0.4 mL中で終夜増殖させる。終夜増殖させた細胞を遠沈し、1/5希釈の上清0.5μLを用いて、配列決定用に5'および3'レスキュープライマーによりライブラリーインサートを増幅させる。DNA配列解析を利用して、予想されるライブラリーインサートの存在を検証する。タンパク質発現を調べるため、ライブラリーインサートをpEVE発現ベクターに移入する。終夜培養物からの選択クローンのプール上清0.5μLを、N末端のHAエピトープおよびC末端のHis8タグとインフレームであるSfi制限部位を有するPCRプライマーの対によって増幅させる。PCR反応混合物は以下を含む:ファージ(32上清のプール) 0.5μL、10×LA Taq緩衝液5μL、2.5 mM dNTPs 8μL、10μMのEGF Eve 5および10μMの3Sfi Nプライマー各5μL、ならびにLA Taqポリメラーゼ0.5μL。PCR反応条件は以下の通りである:[94℃/10秒、45℃/30秒、72℃/30秒]を23サイクルおよび[94℃/秒、45℃/30秒、72℃/1分]を2サイクル。増幅産物をQIAquickカラムにより精製し、Sfi酵素で消化し、Sfi消化pEVEベクターと製造元の仕様書にしたがい室温で2時間ライゲーションする。ライゲーション産物1μLをエレクトロポレーションによりBL21細胞40μLに形質転換し、カナマイシンプレートに蒔き、37℃のインキュベーター内で終夜増殖させる。コロニーをピックし、2×YT培地0.5 mL中で終夜培養する。翌日、終夜培養物50μLを2×YT培地1 mLに植菌し、OD600が約0.8に達するまで約2.5時間増殖させ、その時点で、タンパク質発現のためにIPTGを1 mMの終濃度まで加える。細胞を15分間3,600 rpmで遠沈し、ペレットをTBS/2 mM Ca++ 100μLに懸濁し、65℃で5分間加熱してタンパク質を放出し、15分間3,600 rpmで遠沈する。各クローン由来の上清を4〜12%のNuPAGEゲル、各10μLの還元剤(Invitrogen)有りまたは無しで泳動する。還元および非還元サンプル間のバンド位置の移動は、発現タンパク質が適切に折り畳まれている可能性が高いことを示唆する。
Sequence analysis and protein expression Individual clones are picked and grown overnight in 0.4 mL of 2 × YT containing 20 μg / mL tetracycline in a 96-well plate. The cells grown overnight are spun down and the library insert is amplified with 5 ′ and 3 ′ rescue primers for sequencing using 0.5 μL of 1/5 dilution of the supernatant. DNA sequence analysis is used to verify the presence of the expected library insert. To examine protein expression, the library insert is transferred to the pEVE expression vector. Pool supernatants of selected clones from overnight cultures, 0.5 μL, are amplified by a pair of PCR primers with an N-terminal HA epitope and a C-terminal His8 tag and an Sfi restriction site in frame. The PCR reaction mixture contains: 0.5 μL of phage (32 supernatant pool), 5 μL of 10 × LA Taq buffer, 8 μL of 2.5 mM dNTPs, 5 μL each of 10 μM EGF Eve 5 and 10 μM 3Sfi N primer, and LA Taq polymerase 0.5 μL. PCR reaction conditions are as follows: [94 ° C / 10 sec, 45 ° C / 30 sec, 72 ° C / 30 sec] 23 cycles and [94 ° C / sec, 45 ° C / 30 sec, 72 ° C / 1 min ] For 2 cycles. The amplification product is purified by QIAquick column, digested with Sfi enzyme and ligated for 2 hours at room temperature according to Sfi digested pEVE vector and manufacturer's specifications. 1 μL of the ligation product is transformed into 40 μL of BL21 cells by electroporation, plated on kanamycin plates and grown overnight in a 37 ° C. incubator. Pick colonies and incubate overnight in 0.5 mL of 2X YT medium. The next day, 50 μL of overnight culture is inoculated into 1 mL of 2 × YT medium and allowed to grow for approximately 2.5 hours until OD600 reaches approximately 0.8, at which point IPTG is added to a final concentration of 1 mM for protein expression. Cells are spun down at 3,600 rpm for 15 minutes, the pellet is suspended in 100 μL of TBS / 2 mM Ca ++ , heated at 65 ° C. for 5 minutes to release the protein, and spun down at 3,600 rpm for 15 minutes. The supernatant from each clone is run with or without 4-12% NuPAGE gel, 10 μL each of reducing agent (Invitrogen). Movement of the band position between the reduced and non-reduced samples suggests that the expressed protein is likely to be properly folded.

ライブラリースケールアップ
完全なライブラリーをARI 2にライゲーションし、EC100細胞に形質転換し、その後K91細胞で増幅させる。ライゲーションはSfi消化ベクター25μg、Sfi消化ライブラリーインサート2.5μg、T4 DNAリガーゼ5μL、および10×DNAリガーゼ緩衝液250μLを用い2.5 mLの最終容量中にて室温で終夜行う。ライゲーション産物を酢酸ナトリウムおよびエタノールで沈殿し、水400μLに懸濁し、NaAc/EtOHで再沈殿し、H2O 50μLに再懸濁する。ライブラリーを、DNA 10μLおよびEC100細胞200μLを含む容器中でエレクトロポレーションし、SOC培地50 mLに移し、300 rpmで37℃にて1時間増殖させる。一定分量5μLを取り出し、(1) ライブラリーサイズを判定するために連続的に希釈し、(2) 配列検証のためにプレートアウトする。SOC 50 mL中の形質転換EC100を等分し、0.5のOD600を有するK91細胞の培養物500 mL 6つに加え、振盪せずに37℃で30分間インキュベートする。テトラサイクリンを濃度0.2μg/mLまで加え、培養物を300 rpmで37℃にて30分間増殖させる。最終的に、テトラサイクリンを終濃度20μg/mLまで加え、培養物を300 rpmで37℃にて終夜増殖させる。細胞を8,000 rpmで10分間遠心分離する。PEG 40 gおよびNaCl 30 g/1000 mLの添加、ならびに8,000 rpmで10分間の遠心分離により、上清中のファージを沈殿させる。ファージをTBS/2 mM Ca++ 50 mLに再懸濁し、5,000 rpmで10分間遠心分離して、細胞残屑を除去する。上清に終濃度20%のPEGおよび1.5 MのNaClを加え、これを氷上に40分間置き、ファージを5,000 rpmで10分間遠沈し、TBS/2 mM Ca++ 10 mLに再懸濁する。ファージ力価を連続希釈により判定する。
Library scale-up The complete library is ligated to ARI 2, transformed into EC100 cells, and then amplified in K91 cells. Ligation is performed overnight at room temperature in a final volume of 2.5 mL with 25 μg of Sfi digested vector, 2.5 μg of Sfi digested library insert, 5 μL of T4 DNA ligase, and 250 μL of 10 × DNA ligase buffer. The ligation product is precipitated with sodium acetate and ethanol, suspended in 400 μL of water, reprecipitated with NaAc / EtOH, and resuspended in 50 μL of H 2 O. The library is electroporated in a container containing 10 μL of DNA and 200 μL of EC100 cells, transferred to 50 mL of SOC medium, and grown at 37 ° C. for 1 hour at 300 rpm. Remove 5 μL aliquots, (1) serially dilute to determine library size, and (2) plate out for sequence verification. Aliquot the transformed EC100 in 50 mL SOC and add to 6 500 mL cultures of K91 cells with an OD600 of 0.5 and incubate for 30 minutes at 37 ° C. without shaking. Tetracycline is added to a concentration of 0.2 μg / mL and the culture is grown for 30 minutes at 37 ° C. at 300 rpm. Finally, tetracycline is added to a final concentration of 20 μg / mL and the culture is grown overnight at 37 ° C. at 300 rpm. Centrifuge the cells at 8,000 rpm for 10 minutes. Precipitate the phage in the supernatant by addition of 40 g PEG and 30 g / 1000 mL NaCl and centrifugation at 8,000 rpm for 10 minutes. Resuspend the phage in 50 mL of TBS / 2 mM Ca ++ and centrifuge at 5,000 rpm for 10 minutes to remove cell debris. Add 20% final concentration of PEG and 1.5 M NaCl to the supernatant, place it on ice for 40 minutes, centrifuge the phage at 5,000 rpm for 10 minutes, and resuspend in 10 mL of TBS / 2 mM Ca ++ . The phage titer is determined by serial dilution.

実施例10
この実施例は、上記の実施例9に記載の方法を利用したトレフォイル/PDドメイン由来ライブラリーのデザインおよび分析について記述する。
Example 10
This example describes the design and analysis of a trefoil / PD domain derived library utilizing the method described in Example 9 above.

天然のトレフォイル/PDドメインの配列アライメントに基づき、天然のトレフォイル/PDドメインにおいてのみ見出されるアミノ酸を各位置に含むトレフォイル/PDドメインをコードする縮重オリゴヌクレオチドのパネルをデザインした。トレフォイル/PDライブラリーのデザインを以下に示す。

Figure 2008520208
Based on the sequence alignment of the natural trefoil / PD domain, a panel of degenerate oligonucleotides encoding the trefoil / PD domain was designed that contained amino acids at each position found only in the natural trefoil / PD domain. The design of the trefoil / PD library is shown below.
Figure 2008520208

縮重オリゴヌクレオチド配列を下記表に示す。

Figure 2008520208
Degenerate oligonucleotide sequences are shown in the table below.
Figure 2008520208

NはA、T、G、またはCを表し:BはG、C、またはTを表し;DはG、A、またはTを表し;HはA、T、またはCを表し;KはGまたはTを表し;MはAまたはCを表し;RはAまたはGを表し;SはGまたはCを表し;VはG、A、またはCを表し;WはAまたはTを表し;およびYはTまたはCを表す。   N represents A, T, G, or C; B represents G, C, or T; D represents G, A, or T; H represents A, T, or C; K represents G or M represents A or C; R represents A or G; S represents G or C; V represents G, A, or C; W represents A or T; and Y represents T or C is represented.

各ライブラリー由来の個々の32ファージをPCRにより増幅し、増幅産物を配列決定した。配列決定の結果から、ファージがライブラリーに対し予想されるサイズと配列のインサートを含むことが確認された。ライブラリーには、57、58、61、または62アミノ酸を含む2.31×109個の単量体ドメインが含まれていた。配列決定の結果を下記表に示す。クローン5および6は、ドメインインサートを含んでいないクローンと同定されたが、むしろ形質転換由来の空のベクターバックグラウンドに当たる。

Figure 2008520208
Individual 32 phage from each library were amplified by PCR and the amplification products were sequenced. Sequencing results confirmed that the phage contained inserts of the expected size and sequence for the library. The library contained 2.31 × 10 9 monomer domains containing 57, 58, 61, or 62 amino acids. The results of sequencing are shown in the table below. Clones 5 and 6 were identified as clones containing no domain insert, but rather represent an empty vector background from the transformation.
Figure 2008520208

トレフォイル/PDライブラリー由来のクローンを、折り畳みタンパク質を産生するその能力について試験した。SDS-PAGEによって、これらのクローンが加熱溶解後に完全長の可溶性タンパク質を産生することが検証された。   Clones from the trefoil / PD library were tested for their ability to produce folded proteins. SDS-PAGE verified that these clones produced full-length soluble protein after heat lysis.

実施例11
この実施例は、上記の実施例9に記載の方法を利用したトロンボスポンジンドメイン由来ライブラリーのデザインおよび分析について記述する。
Example 11
This example describes the design and analysis of a thrombospondin domain derived library using the method described in Example 9 above.

天然のトロンボスポンジンドメインの配列アライメントに基づき、天然のトロンボスポンジンドメインにおいてのみ見出されるアミノ酸を各位置に含むトロンボスポンジンドメインをコードする縮重オリゴヌクレオチドのパネルをデザインした。トロンボスポンジンライブラリーのデザインを以下に示す。

Figure 2008520208
Based on the sequence alignment of the native thrombospondin domain, a panel of degenerate oligonucleotides encoding the thrombospondin domain containing amino acids at each position found only in the native thrombospondin domain was designed. The design of the thrombospondin library is shown below.
Figure 2008520208

縮重オリゴヌクレオチド配列を下記表に示す。

Figure 2008520208
Degenerate oligonucleotide sequences are shown in the table below.
Figure 2008520208

NはA、T、G、またはCを表し:BはG、C、またはTを表し;DはG、A、またはTを表し;HはA、T、またはCを表し;KはGまたはTを表し;MはAまたはCを表し;RはAまたはGを表し;SはGまたはCを表し;VはG、A、またはCを表し;WはAまたはTを表し;およびYはTまたはCを表す。   N represents A, T, G, or C; B represents G, C, or T; D represents G, A, or T; H represents A, T, or C; K represents G or M represents A or C; R represents A or G; S represents G or C; V represents G, A, or C; W represents A or T; and Y represents T or C is represented.

ライブラリー由来の個々の32ファージをPCRにより増幅し、増幅産物を配列決定した。配列決定の結果から、ファージがライブラリーに対し予想されるサイズと配列のインサートを含むことが確認された。ライブラリーには、60〜70アミノ酸を含む1.98×109個の単量体ドメインが含まれていた。配列決定の結果を下記表に示す。クローン1、4、8、11、12、22、26、および30は、ドメインインサートを含んでいないクローンと同定されたが、むしろ形質転換由来の空のベクターバックグラウンドに当たる。

Figure 2008520208
Individual 32 phage from the library were amplified by PCR and the amplification products were sequenced. Sequencing results confirmed that the phage contained inserts of the expected size and sequence for the library. The library contained 1.98 × 10 9 monomer domains containing 60-70 amino acids. The results of sequencing are shown in the table below. Clones 1, 4, 8, 11, 12, 22, 26, and 30 were identified as clones that did not contain a domain insert, but rather an empty vector background from the transformation.
Figure 2008520208

トロンボスポンジンライブラリー由来のクローンを、折り畳みタンパク質を産生するその能力について試験した。SDS-PAGEによって、これらのクローンが加熱溶解後に完全長の可溶性タンパク質を産生することが検証された。   Clones from the thrombospondin library were tested for their ability to produce folded proteins. SDS-PAGE verified that these clones produced full-length soluble protein after heat lysis.

実施例12
この実施例は、ランダム化されたシステイン間のループを有するタンパク質からなるライブラリーを作製する例示的な方法について記述する。この実施例では、前述の別々のループ、別々のライブラリー手法とは対照的に、複数のシステイン間のループを同一ライブラリー内で同時にランダム化する。
Example 12
This example describes an exemplary method for generating a library of proteins with randomized cysteine loops. In this example, in contrast to the separate loop, separate library approach described above, loops between multiple cysteines are simultaneously randomized within the same library.

以下のパターンを有する39〜45アミノ酸のタンパク質ドメインをコードするAドメインNNKライブラリーを構築した。

Figure 2008520208
ここで、
C1〜C6:システイン;
X(n):各位置に任意の残基を有するnアミノ酸の配列;
E1〜E3:グルタミン;
F:フェニルアラニン;
R1〜R2:アルギニン;
A:アラニン;
G1〜G4:グリシン;
I:イソロイシン;
P:プロリン;
S1〜S3:セリン;
W:トリプトファン;
V:バリン;
D1〜D5:アスパラギン酸;ならびに
C1-C3、C2-C5およびC4-C6はジスルフィドを形成する。 A domain NNK library encoding a protein domain of 39-45 amino acids with the following pattern was constructed.
Figure 2008520208
here,
C1-C6: cysteine;
X (n): a sequence of n amino acids with any residue at each position;
E1-E3: Glutamine;
F: phenylalanine;
R1-R2: Arginine;
A: Alanine;
G1-G4: glycine;
I: isoleucine;
P: proline;
S1-S3: Serine;
W: Tryptophan;
V: Valine;
D1-D5: aspartic acid; and
C1-C3, C2-C5 and C4-C6 form disulfides.

ライブラリーは、Stemmer et al., Gene 164:49-53 (1995)に記述されるアッセンブリPCRにより、チロシンコドン(TAT)または可変の非保存コドン(NNK)を含有するDNA配列のライブラリーを作製することによって構築された。天然のAドメイン骨格およびライブラリーA1 (前述の)を構築するために使われたデザインに比べて、この手法では、1) これらの潜在的に重要な残基をランダム化する代わりに、より多くの既存の残基を適所において保持する、ならびに2) システイン間の残基の平均数が天然のAドメインまたはA1ライブラリーのそれを超えて伸びるように、全20種のアミノ酸(NNKコドン)の可変長のアミノ酸の鎖を挿入する。チロシンは、恐らくチロシンがなしうる多くの異なる接触のため、抗体結合部位において大きな比率を占めることが分かったので、オリゴヌクレオチドの中にチロシンコドンを含有させることによりチロシン残基の割合を増大させた。このPCR反応で使われたオリゴヌクレオチドは、以下である:

Figure 2008520208
ここでR=A/G、Y=C/T、M=A/C、K=G/T、S=C/G、W=A/T、B=C/G/T、D=A/G/T、H=A/C/T、V=A/C/G、およびN=A/C/G/T。 Libraries are generated by assembly PCR as described in Stemmer et al., Gene 164: 49-53 (1995) to create a library of DNA sequences containing tyrosine codons (TAT) or variable non-conserved codons (NNK). Built by Compared to the design used to build the natural A-domain backbone and library A1 (described above), this approach 1) More than instead of randomizing these potentially important residues 2) all 20 amino acids (NNK codons) so that the average number of residues between cysteines extends beyond that of the natural A domain or A1 library. Insert a variable length amino acid chain. Tyrosine was found to occupy a large proportion at the antibody binding site, probably due to the many different contacts that tyrosine can make, so the inclusion of tyrosine codons in the oligonucleotide increased the proportion of tyrosine residues. . The oligonucleotides used in this PCR reaction are:
Figure 2008520208
Where R = A / G, Y = C / T, M = A / C, K = G / T, S = C / G, W = A / T, B = C / G / T, D = A / G / T, H = A / C / T, V = A / C / G, and N = A / C / G / T.

ライブラリーは、それぞれのプールが400 pmolのDNAを含有するオリゴヌクレオチドの4プールの混合物を用いた10サイクルのPCR増幅の初期ラウンドを通じて構築された。プール1にはオリゴヌクレオチド1〜9が含まれ、プール2には10〜17が含まれ、プール3には18だけが含まれ、プール4には19〜27が含まれた。完全にアッセンブルされたライブラリーは、プール1および4を用いたさらに8サイクルのPCRを通じて得られた。ライブラリー断片をXmaIおよびSfiIで消化した。DNA断片をファージディスプレイベクターfuse5-HA、つまりインフレームのHA-エピトープを保有するfuse5の派生体の対応制限部位にライゲーションした。ライゲーション混合物をTransforMax(商標) EC100(商標)エレクトロコンピテント大腸菌細胞にエレクトロポレーションし、2×109個の個別のクローンのライブラリーを得た。形質転換された大腸菌細胞を20μg/mlのテトラサイクリンの入った2×YT培地中37℃で終夜増殖させた。ファージ粒子をPEG沈殿により培地から精製し、1.1×1013/mlの力価が測定された。24クローンの配列を決定したところ、ライブラリーデザインの予想と一致していた。 The library was constructed through an initial round of 10 cycles of PCR amplification using a mixture of 4 pools of oligonucleotides, each pool containing 400 pmol of DNA. Pool 1 contained oligonucleotides 1-9, pool 2 contained 10-17, pool 3 contained only 18 and pool 4 contained 19-27. A fully assembled library was obtained through 8 additional cycles of PCR using pools 1 and 4. The library fragment was digested with XmaI and SfiI. The DNA fragment was ligated to the corresponding restriction sites of the phage display vector fuse5-HA, a derivative of fuse5 carrying the in-frame HA-epitope. The ligation mixture was electroporated into TransforMax ™ EC100 ™ electrocompetent E. coli cells, resulting in a library of 2 × 10 9 individual clones. Transformed E. coli cells were grown overnight at 37 ° C. in 2 × YT medium containing 20 μg / ml tetracycline. Phage particles were purified from the medium by PEG precipitation and a titer of 1.1 × 10 13 / ml was measured. The sequence of 24 clones was determined and was consistent with library design expectations.

前述の発明は明確化および理解の目的でいくぶん詳細に記述されているが、この開示を読むことで、形態および詳細の種々の変更が本発明の真の範囲から逸脱することなくなされうることが当業者には明らかであろう。例えば、上述の全ての技術、方法、組成物、装置および系が種々の組合せで使用されうる。本出願において引用される全ての刊行物、特許、特許出願、またはその他の文書は、あたかも各々の個々の刊行物、特許、特許出願、またはその他の文書が、全ての目的で参照により組み入れられることが個別的に示されるのと同じ程度に、全ての目的でその全体が参照により組み入れられる。   Although the foregoing invention has been described in some detail for purposes of clarity and understanding, various changes in form and detail may be made from reading this disclosure without departing from the true scope of the invention. It will be apparent to those skilled in the art. For example, all the techniques, methods, compositions, devices, and systems described above can be used in various combinations. All publications, patents, patent applications, or other documents cited in this application are incorporated by reference for each purpose as if each individual publication, patent, patent application, or other document was included. Are incorporated by reference in their entirety for all purposes to the same extent as are individually indicated.

リガンドに結合する単量体ドメインを同定する、選択された単量体ドメインを単離する、選択された単量体ドメインを種々の組合せで連結することによって選択された単量体ドメインの多量体を作製するおよび多量体をスクリーニングして、リガンドに結合する複数の単量体を含む多量体を同定する一般的なスキームを図解的に示す。Identify monomer domains that bind to ligands, isolate selected monomer domains, multimers of selected monomer domains by linking selected monomer domains in various combinations And schematically screen a multimer to identify a multimer comprising multiple monomers that bind to a ligand. 別の選択ストラテジーの略図である(誘導選択)。適切な結合特性を有する単量体ドメインを単量体ドメインのライブラリーから同定する。次いで、同定された単量体ドメインを単量体ドメインの別のライブラリー由来の単量体ドメインに連結させて、多量体のライブラリーを形成させる。多量体ライブラリーをスクリーニングして、標的に同時に結合する一対の単量体ドメインを同定する。その後、最適な結合特性が多量体で得られるまで、この過程を繰り返すことができる。Fig. 4 is a schematic representation of another selection strategy (guide selection) Monomeric domains with appropriate binding properties are identified from a library of monomer domains. The identified monomer domains are then linked to monomer domains from another library of monomer domains to form a multimeric library. A multimeric library is screened to identify a pair of monomer domains that simultaneously bind to the target. This process can then be repeated until optimal binding properties are obtained with the multimer. いっそう高い親和性で標的を結合する多量体を作製するためのウォーキング選択を図解する。Illustrates walking selection to create multimers that bind targets with higher affinity. 細胞上にディスプレイされた複数のリガンドに対する単量体ドメインのライブラリーのスクリーニングを図解する。Figure 4 illustrates the screening of a library of monomer domains for multiple ligands displayed on cells. 結合活性の増大のための単量体ドメインおよび多量体の態様を図解する。この図は特定の遺伝子産物および結合親和性を図解するが、これらは単なる例にすぎないことやその他の結合標的を同一のまたは類似の高次構造で使用できることを理解されたい。Illustrates embodiments of monomer domains and multimers for increased binding activity. While this figure illustrates specific gene products and binding affinities, it should be understood that these are only examples and that other binding targets can be used in the same or similar conformation. 結合活性の増大のための単量体ドメインおよび多量体の態様を図解する。この図は特定の遺伝子産物および結合親和性を図解するが、これらは単なる例にすぎないことやその他の結合標的を同一のまたは類似の高次構造で使用できることを理解されたい。Illustrates embodiments of monomer domains and multimers for increased binding activity. While this figure illustrates specific gene products and binding affinities, it should be understood that these are only examples and that other binding targets can be used in the same or similar conformation. 本発明の種々の可能な抗体-単量体または多量体の高次構造を図解する。いくつかの態様において、単量体または多量体が抗体のFab断片に置き換わる。Figure 3 illustrates the higher order structure of various possible antibody-monomers or multimers of the present invention. In some embodiments, the monomer or multimer replaces the Fab fragment of the antibody. 単量体のドメイン内最適化の方法を図解する。Illustrates the method of monomer intradomain optimization. 考えられる多量体最適化段階の順序を図解しており、その段階では最適な単量体その後に多量体が選択され、続けて単量体の最適化、リンカーの最適化その後に多量体の最適化が行われる。Illustrates the sequence of possible multimer optimization steps, where the optimal monomer followed by the multimer is selected, followed by monomer optimization, linker optimization and then multimer optimization Is done. 単量体および/または多量体ライブラリーを組換えて、新たな変異を導入する4つの例示的な方法を図解する。図10Aは、異なる単量体の部分が組換えられて新たな単量体を生ずる、単量体のドメイン内組換えの1つの例示的な態様を図解する。図10Bは、図10Aに記載されるように組換えられた単量体の部分がさらに組換えられて、さらに新しい単量体を生ずる、ドメイン内組換えの第2の態様を図解する。図10Cは、組換えられた異なる単量体が互いに連結されて、すなわち多量体を生ずる、ドメイン間組換えの1つの態様を図解する。図10Dは、同じ標的分子に結合する連結済みの組換え単量体、すなわち多量体が、異なる標的分子を認識するその他の組換え単量体に連結されて、異なる標的分子に同時に結合する新たな多量体を生ずる、モジュール間組換えの1つの態様を図解する。Illustrates four exemplary methods of recombining monomeric and / or multimeric libraries to introduce new mutations. FIG. 10A illustrates one exemplary embodiment of monomeric intradomain recombination in which portions of different monomers are recombined to yield a new monomer. FIG. 10B illustrates a second embodiment of intradomain recombination in which the portion of the recombined monomer as described in FIG. 10A is further recombined, resulting in newer monomers. FIG. 10C illustrates one embodiment of interdomain recombination in which different recombined monomers are linked together, ie, produce a multimer. FIG. 10D shows a new linked conjugate that binds to the same target molecule, i.e. a multimer is linked to another recombinant monomer that recognizes a different target molecule and binds to different target molecules simultaneously. 1 illustrates one embodiment of intermodule recombination that yields a multimer. 半減期延長分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインおよびその他2つの異なる分子に結合するその他の単量体ドメインを含む、本発明の多量体の考えられる高次構造を描く。この図では、2つの単量体ドメインが第1の標的分子に結合し、別の単量体ドメインが第2の標的分子に結合する。2 depicts a possible conformation of a multimer of the invention comprising at least one monomer domain that binds to a half-life extending molecule and other monomer domains that bind to two other different molecules. In this figure, two monomer domains bind to the first target molecule and another monomer domain binds to the second target molecule.

Claims (28)

以下の段階を含む、標的分子に結合する単量体ドメインを同定する方法:
a) トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインからなる群より選択される、非天然の単量体ドメインのライブラリーを提供する段階であって;
ここで、トロンボスポンジン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
かつサイログロブリン単量体ドメインは以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中「x」は任意のアミノ酸である、段階;
b) 第1の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;ならびに
c) 少なくとも1つの標的分子に結合する少なくとも1つの単量体ドメインを同定する段階。
A method for identifying a monomer domain that binds to a target molecule comprising the following steps:
a) providing a library of non-natural monomer domains selected from the group consisting of thrombospondin monomer domains, trefoil monomer domains, and thyroglobulin monomer domains;
Where the thrombospondin monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain includes the following sequences:
Figure 2008520208
Wherein “x” is any amino acid;
b) screening a library of monomer domains for affinity for the first target molecule; and
c) identifying at least one monomer domain that binds to at least one target molecule.
少なくとも1つの単量体ドメインが、非天然の単量体ドメインと少なくとも90%同一である天然の単量体ドメインによって結合されない標的分子に特異的に結合する、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the at least one monomer domain specifically binds to a target molecule that is not bound by a natural monomer domain that is at least 90% identical to a non-natural monomer domain. トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4が、ジスルフィド結合を形成し;ならびに
サイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6が、ジスルフィド結合を形成する、請求項1記載の方法。
Thrombospondin monomer domains C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form disulfide bonds; and thyroglobulin monomer domains C 1 -C 2 , C 3 -C The method of claim 1, wherein 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond.
トロンボスポンジン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4がジスルフィド結合を形成し;
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6がジスルフィド結合を形成し;および
式中αがw、y、f、およびlからなる群より選択され;φがd、e、およびnからなる群より選択され;ならびに「x」が任意のアミノ酸から選択される、請求項1記載の方法。
The thrombospondin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond;
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
The thyroglobulin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; and wherein α is selected from the group consisting of w, y, f, and l; φ is d, 2. The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of e and n; and "x" is selected from any amino acid.
トロンボスポンジン単量体が以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
および
サイログロブリン単量体が以下の配列を含む:
Figure 2008520208
請求項1記載の方法。
The thrombospondin monomer contains the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The method of claim 1.
以下の段階ををさらに含む、請求項1記載の方法:
同定された単量体ドメインを第2の単量体ドメインに連結して、各々が少なくとも2つの単量体ドメインを含む多量体のライブラリーを形成する段階;
第1の標的分子に結合する能力について多量体のライブラリーをスクリーニングする段階;および
第1の標的分子に結合する多量体を同定する段階。
The method of claim 1, further comprising the following steps:
Linking the identified monomer domains to a second monomer domain to form a multimeric library, each containing at least two monomer domains;
Screening a library of multimers for the ability to bind to a first target molecule; and identifying multimers that bind to the first target molecule.
選択された多量体の各単量体ドメインが同じ標的分子に結合する、請求項6記載の方法。   7. The method of claim 6, wherein each monomer domain of the selected multimer binds to the same target molecule. 選択された多量体が3つの単量体ドメインを含む、請求項6記載の方法。   7. The method of claim 6, wherein the selected multimer comprises three monomer domains. 選択された多量体が4つの単量体ドメインを含む、請求項6記載の方法。   7. The method of claim 6, wherein the selected multimer comprises 4 monomer domains. 少なくとも1つの単量体ドメインを突然変異させ、それによって突然変異した単量体ドメインを含むライブラリーを提供する段階をさらに含む、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, further comprising mutating at least one monomer domain thereby providing a library comprising the mutated monomer domains. 突然変異させる段階が、ポリペプチドドメインをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチドの、複数のポリヌクレオチド断片を組換える段階を含む、請求項10記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein mutating comprises recombining a plurality of polynucleotide fragments of at least one polynucleotide encoding a polypeptide domain. 以下の段階をさらに含む、請求項1記載の方法:
第2の標的分子に対する親和性について単量体ドメインのライブラリーをスクリーニングする段階;
第2の標的分子に結合する単量体ドメインを同定する段階;
第1の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインを、第2の標的分子に対する親和性を有する少なくとも1つの単量体ドメインと連結させ、それによって第1および第2の標的分子に対する親和性を有する多量体を形成する段階。
The method of claim 1 further comprising the following steps:
Screening a library of monomer domains for affinity for a second target molecule;
Identifying a monomer domain that binds to a second target molecule;
Linking at least one monomer domain having affinity for the first target molecule with at least one monomer domain having affinity for the second target molecule, thereby causing the first and second target molecules Forming a multimer having an affinity for.
単量体ドメインのライブラリーが、ファージディスプレイ、リボソームディスプレイまたは細胞表面ディスプレイとして発現される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the library of monomer domains is expressed as phage display, ribosome display or cell surface display. 単量体ドメインのライブラリーがマイクロアレイ上に提示される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the library of monomer domains is displayed on a microarray. 標的分子が、非天然の単量体ドメインと少なくとも90%同一である天然の単量体ドメインによって結合されず、
非天然の単量体ドメインが、トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインからなる群より選択される、
標的分子に特異的に結合する非天然の単量体ドメインを含む、タンパク質。
The target molecule is not bound by a natural monomer domain that is at least 90% identical to the non-natural monomer domain;
The non-natural monomer domain is selected from the group consisting of a thrombospondin monomer domain, a trefoil monomer domain, and a thyroglobulin monomer domain;
A protein comprising a non-natural monomer domain that specifically binds to a target molecule.
単量体ドメインが少なくとも1つのジスルフィド結合を含む、請求項15記載のタンパク質。   16. A protein according to claim 15, wherein the monomer domain comprises at least one disulfide bond. 単量体ドメインが少なくとも3つのジスルフィド結合を含む、請求項15記載のタンパク質。   16. The protein of claim 15, wherein the monomer domain comprises at least 3 disulfide bonds. 単量体ドメインが、30〜100アミノ酸長である、請求項15記載のタンパク質。   16. The protein of claim 15, wherein the monomer domain is 30 to 100 amino acids long. トロンボスポンジン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
かつサイログロブリン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中「x」が任意のアミノ酸である、
請求項15記載のタンパク質。
The thrombospondin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where `` x '' is any amino acid,
16. The protein according to claim 15.
トロンボスポンジン単量体ドメインのC1-C5、C2-C6およびC3-C4が、ジスルフィド結合を形成し;ならびに
サイログロブリン単量体ドメインのC1-C2、C3-C4およびC5-C6が、ジスルフィド結合を形成する、請求項19記載のタンパク質。
Thrombospondin monomer domains C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form disulfide bonds; and thyroglobulin monomer domains C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 forms a disulfide bond, claim 19 of the protein.
トロンボスポンジン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C5、C2-C6およびC3-C4がジスルフィド結合を形成し;
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
サイログロブリン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中C1-C2、C3-C4およびC5-C6がジスルフィド結合を形成し;および
式中αがw、y、f、およびlからなる群より選択され;φがd、e、およびnからなる群より選択され;ならびに「x」が任意のアミノ酸から選択される、
請求項15記載のタンパク質。
The thrombospondin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 5 , C 2 -C 6 and C 3 -C 4 form a disulfide bond;
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
The thyroglobulin monomer domain contains the following sequence:
Figure 2008520208
Wherein C 1 -C 2 , C 3 -C 4 and C 5 -C 6 form a disulfide bond; and wherein α is selected from the group consisting of w, y, f, and l; φ is d, selected from the group consisting of e, and n; and "x" is selected from any amino acid;
16. The protein according to claim 15.
トロンボスポンジン単量体が以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
かつサイログロブリン単量体が以下の配列を含む:
Figure 2008520208
請求項15記載のタンパク質。
The thrombospondin monomer contains the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer comprises the following sequence:
Figure 2008520208
16. The protein according to claim 15.
請求項15記載のタンパク質をコードする単離ポリヌクレオチド。   An isolated polynucleotide encoding the protein of claim 15. 単量体ドメインが、トロンボスポンジン単量体ドメイン、トレフォイル単量体ドメイン、およびサイログロブリン単量体ドメインからなる群より選択され、
ここで、トロンボスポンジン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
トレフォイル単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
かつサイログロブリン単量体ドメインが以下の配列を含み:
Figure 2008520208
式中「x」が任意のアミノ酸である、
非天然の単量体ドメインを含むタンパク質のライブラリー。
The monomer domain is selected from the group consisting of a thrombospondin monomer domain, a trefoil monomer domain, and a thyroglobulin monomer domain;
Where the thrombospondin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
The trefoil monomer domain includes the following sequence:
Figure 2008520208
And the thyroglobulin monomer domain comprises the following sequence:
Figure 2008520208
Where `` x '' is any amino acid,
A library of proteins containing non-natural monomer domains.
多量体の各単量体ドメインが非天然の単量体ドメインである、請求項24記載のライブラリー。   25. The library of claim 24, wherein each monomer domain of the multimer is a non-natural monomer domain. ライブラリーが、リンカーによって連結された少なくとも2つの単量体ドメインを含む複数の多量体を含む、請求項24記載のライブラリー。   25. The library of claim 24, wherein the library comprises a plurality of multimers comprising at least two monomer domains linked by a linker. ライブラリーが、異なる単量体ドメインを含む少なくとも100種の異なるタンパク質を含む、請求項24記載のライブラリー。   25. A library according to claim 24, wherein the library comprises at least 100 different proteins comprising different monomer domains. 請求項24記載のタンパク質のライブラリーをコードする、ポリヌクレオチドのライブラリー。   A library of polynucleotides encoding the library of proteins of claim 24.
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