RU2412200C2 - Fc-VERSIONS WITH CHANGED BINDING WITH FcRn - Google Patents

Fc-VERSIONS WITH CHANGED BINDING WITH FcRn Download PDF

Info

Publication number
RU2412200C2
RU2412200C2 RU2007121679/10A RU2007121679A RU2412200C2 RU 2412200 C2 RU2412200 C2 RU 2412200C2 RU 2007121679/10 A RU2007121679/10 A RU 2007121679/10A RU 2007121679 A RU2007121679 A RU 2007121679A RU 2412200 C2 RU2412200 C2 RU 2412200C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binding
antibody
fcrn
polypeptide
variant
Prior art date
Application number
RU2007121679/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007121679A (en
Inventor
Аарон Кит ЧЕМБЕРЛЕН (US)
Аарон Кит ЧЕМБЕРЛЕН
Джон Р. ДИСДЖАРЛЕЙС (US)
Джон Р. ДИСДЖАРЛЕЙС
Шер Бахадур КАРКИ (US)
Шер Бахадур КАРКИ
Грегори Алан ЛАЗАР (US)
Грегори Алан ЛАЗАР
Юст ФИЛЬМЕТТЕР (US)
Юст ФИЛЬМЕТТЕР
Шон Кристофер ЙОДЕР (US)
Шон Кристофер ЙОДЕР
Original Assignee
Ксенкор, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ксенкор, Инк. filed Critical Ксенкор, Инк.
Publication of RU2007121679A publication Critical patent/RU2007121679A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2412200C2 publication Critical patent/RU2412200C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: claimed are versions of polypeptides with Fc-segment from IgG, which possess increased binding FcRn due to introduction of mutation 308C, 308F, 308W, 308Y or modified binding with introduction of mutation 252Y/308F, 257L/308F, 257L/308Y, 257N/308Y, 279Q/308F, 279Y/308F, ^281S/308F, ^A281S/308Y, 284E/308F, 298A/308F/333A/334A, 308F/332E, 308F/311V, 308F/G385H, 308F/428L, and 308F/434Y. Described is antibody with said mutations in Fc region, as well as application of said Fc regions for obtaining fused protein. Application of the invention provides novel Fc-versions with modified FcRn binding.
EFFECT: possibility of application in medicine for obtaining various constructions, with prolonged time of preservation in blood serum in vivo or, vice versa, in case of therapy with application of radioactive medications, with reduced time of preservation in blood serum in vivo.
14 cl, 44 dwg, 4 ex

Description

Эта заявка заявляет права в соответствии с 35 U.S.С. §119(е) на все преимущества заявок US 60/627,763, зарегистрированной 12 ноября 2004 года; US 60/642,886, зарегистрированной 11 января 2006 года; US 60/649,508, зарегистрированной 2 февраля 2005 года; US 60/662,468, зарегистрированной 15 марта 2005 года; US 60/669,311, зарегистрированной 6 апреля 2005 года; US 60/681,607, зарегистрированной 16 мая 2005 года, US 60/690,200, зарегистрированной 13 июня 2005 года; US 60/696,609, зарегистрированной 5 июля 2005 года; US 60/703,018, зарегистрированной 27 июля 2005 года и US 60/726,453, зарегистрированной 12 августа 2005 года, которые включены путем отсылки во всей своей полноте.This application claims rights under 35 U.S.C. §119 (e) for all the benefits of applications US 60/627,763, registered November 12, 2004; US 60 / 642,886, registered January 11, 2006; US 60 / 649,508, registered February 2, 2005; US 60 / 662,468 registered March 15, 2005; US 60 / 669,311, registered April 6, 2005; US 60 / 681,607, registered May 16, 2005, US 60 / 690,200, registered June 13, 2005; US 60 / 696,609, registered July 5, 2005; US 60 / 703,018, registered July 27, 2005 and US 60 / 726,453, registered August 12, 2005, which are incorporated by reference in their entirety.

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Это изобретение имеет отношение к оптимизированным вариантам иммуноглобулинов IgG, к конструкторским способам их получения и к их применению, в особенности в терапевтических целях.This invention relates to optimized variants of IgG immunoglobulins, to design methods for their preparation and to their use, especially for therapeutic purposes.

Уровень техникиState of the art

Антитела представляют собой иммунологические белки, которые связывают специфический антиген. У большинства млекопитающих, включая людей и мышей, антитела построены из спаренных тяжелых и легких полипептидных цепей. Каждая цепь собирается из индивидуальных доменов иммуноглобулина (Ig), и, таким образом, для таких белков используют общий термин иммуноглобулин. Каждая цепь собирается из двух различных участков, относящихся к вариабельной и константной области. Вариабельные области легкой и тяжелой цепей демонстрируют значительное различие в последовательности между антителами и отвечают за связывание с антигеном-мишенью. Константные области демонстрируют меньшие различия в последовательности и отвечают за связывание с большим количеством природных белков для достижения значимых биохимических эффектов. У человека существуют пять различных классов антител, включающих IgA (которые включают подклассы IgA1 и IgA2), IgD, IgE, IgG (которые включают подклассы IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4) и IgM. Характерной особенностью этих классов антител являются их константные области, хотя более тонкие различия могут существовать и в V-области. Фигура 1 демонстрирует антитело IgG1, используемое здесь в качестве примера, чтобы описать основные структурные черты иммуноглобулинов. Антитела IgG представляют собой тетрамерные белки, состоящие из двух тяжелых цепей и двух легких цепей. Тяжелая цепь IgG состоит из четырех иммуноглобулиновых доменов, присоединенных от N-конца к С-концу в порядке VH-СН1-СН2-СН3, относящихся к вариабельному домену тяжелой цепи, константному домену 1 тяжелой цепи, константному домену 2 тяжелой цепи и константному домену 3 тяжелой цепи соответственно (также называемых VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3, относящихся к вариабельному домену тяжелой цепи, константному домену гамма-1, константному домену гамма-2 и константному домену гамма-3 соответственно). Легкая цепь IgG состоит из двух иммуноглобулиновых доменов, присоединенных от N-конца к С-концу в порядке VL-CL, относящихся к вариабельному домену легкой цепи и константному домену легкой цепи соответственно.Antibodies are immunological proteins that bind a specific antigen. In most mammals, including humans and mice, antibodies are constructed from paired heavy and light polypeptide chains. Each chain is assembled from individual immunoglobulin (Ig) domains, and thus the generic term immunoglobulin is used for such proteins. Each chain is assembled from two different sections related to the variable and constant regions. The variable regions of the light and heavy chains show a significant difference in sequence between the antibodies and are responsible for binding to the target antigen. Constant regions exhibit smaller differences in sequence and are responsible for binding to a large number of natural proteins to achieve significant biochemical effects. In humans, there are five different classes of antibodies, including IgA (which include subclasses of IgA1 and IgA2), IgD, IgE, IgG (which include subclasses of IgG1, IgG2, IgG3 and IgG4) and IgM. A characteristic feature of these classes of antibodies are their constant regions, although more subtle differences may exist in the V region. Figure 1 shows an IgG1 antibody used as an example here to describe the main structural features of immunoglobulins. IgG antibodies are tetrameric proteins consisting of two heavy chains and two light chains. The IgG heavy chain consists of four immunoglobulin domains joined from the N-terminus to the C-terminus in the order of VH-CH1-CH2-CH3, referring to the variable domain of the heavy chain, constant domain 1 of the heavy chain, constant domain 2 of the heavy chain and constant domain 3 the heavy chain, respectively (also called VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3, referring to the variable domain of the heavy chain, the constant domain of gamma-1, the constant domain of gamma-2 and the constant domain of gamma-3, respectively). The IgG light chain consists of two immunoglobulin domains joined from the N-terminus to the C-terminus in the VL-CL order, relating to the variable domain of the light chain and the constant domain of the light chain, respectively.

Вариабельная область антитела содержит антиген-связывающие детерминанты молекулы и, таким образом, определяет специфичность антитела в отношении антигена-мишени. Вариабельная область называется так потому, что она наиболее сильно различается по последовательности от других антител внутри одного и того же класса. Наибольшие различия в последовательности обнаруживаются в гипервариабельных участках (CDR). Всего существует 6 участков CDR, по три на каждую тяжелую и легкую цепи, обозначаемые как VH CDR1, VH CDR2, VH CDR3, VL CDR1, VL CDR2 и VL CDR3. Вариабельный участок, находящийся вне участков CDR, относится к каркасному участку (FR). Среди различных антител наблюдают различия последовательности в участках FR, хотя и не такие существенные, как в участках CDR. В целом, это характерное строение антител обеспечивает стабильную основу (участок FR), на которой значительное разнообразие связывания антигенов (CDR) может использоваться иммунной системой для достижения специфичности для широкого множества антигенов. Для множества фрагментов вариабельных областей различных организмов доступно некоторое количество структур, определенных с высоким разрешением, некоторые из них находятся в свободном виде, а некоторые находятся в комплексе с антигенами. Последовательность и структурные особенности вариабельных областей антител хорошо охарактеризованы (Morea et al., 1997, Biophys Chem 68:9-16; Morea et al., 2000, Methods 20:267-279, работы включены путем отсылки во всей своей полноте), консервативные свойства антител позволили развить множество инженерных технологий для производства антител (Maynard et al., 2000, Annu Rev Biomed Eng 2:339-376, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Например, возможно пересадить CDR от одного антитела, например мышиного антитела, на каркасный участок другого антитела, например человеческого антитела. Этот процесс, называемый в этой области техники «гуманизацией», позволяет получить менее иммуногенные терапевтические антитела из антител, не имеющих отношения к человеческим. Фрагменты, включающие вариабельную область, могут существовать в отсутствие других областей антитела, такие фрагменты включают, например, фрагмент, связывающий антиген (Fab), включающий VH-Cγ1 и VH-CL; вариабельный фрагмент (Fv), включающий VH и VL; одноцепочечный вариабельный фрагмент (scFv), включающий VH и VL, связанные между собой в одну и ту же цепь; а также множество других фрагментов вариабельной области (Little et al., 2000, Immunol Today 21:364-370, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).The variable region of an antibody contains antigen-binding determinants of the molecule and thus determines the specificity of the antibody for the target antigen. The variable region is so named because it differs most strongly in sequence from other antibodies within the same class. The greatest differences in sequence are found in the hypervariable regions (CDR). There are 6 CDR sections in total, three for each heavy and light chain, designated as VH CDR1, VH CDR2, VH CDR3, VL CDR1, VL CDR2 and VL CDR3. The variable region outside the CDR regions refers to the framework region (FR). Among the various antibodies, sequence differences are observed in the FR regions, although not as significant as in the CDR regions. In general, this characteristic antibody structure provides a stable base (FR region) on which a significant diversity of antigen binding (CDRs) can be used by the immune system to achieve specificity for a wide variety of antigens. For many fragments of the variable regions of various organisms, a number of structures are available that are defined with high resolution, some of them are in free form, and some are in complex with antigens. The sequence and structural features of the variable regions of antibodies are well characterized (Morea et al., 1997, Biophys Chem 68: 9-16; Morea et al., 2000, Methods 20: 267-279, works included by reference in their entirety), conservative the properties of antibodies have allowed the development of many engineering technologies for the production of antibodies (Maynard et al., 2000, Annu Rev Biomed Eng 2: 339-376, the work is incorporated by reference in its entirety). For example, it is possible to transfer CDRs from one antibody, for example a murine antibody, to the frame region of another antibody, for example a human antibody. This process, called “humanization” in the art, allows the production of less immunogenic therapeutic antibodies from antibodies not related to human ones. Fragments comprising the variable region may exist in the absence of other regions of the antibody, such fragments include, for example, an antigen binding fragment (Fab) comprising VH-Cγ1 and VH-CL; variable fragment (Fv), including VH and VL; a single chain variable fragment (scFv), including VH and VL linked together in the same chain; as well as many other fragments of the variable region (Little et al., 2000, Immunol Today 21: 364-370, work incorporated by reference in its entirety).

Участок антитела Fc взаимодействует с различными рецепторами Fc и лигандами, которые сообщают ему множество важных функциональных возможностей, так называемые эффекторные функции. В иммуноглобулинах IgG Fc-участок, как показано на фигурах 1 и 2, включает иммуноглобулиновый домен Сγ2 и Сγ3 и N-концевой шарнир, ведущий в Сγ2. Важное семейство рецепторов Fc класса IgG включает гамма-рецепторы Fc (FcγRs). Эти рецепторы осуществляют связь между антителами и клеточными механизмами иммунной системы (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12:181-220; Ravetch et al., 2001, Annu Rev Immunol 19:275-290, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). У людей это семейство белков включает FcγRI (CD64), включающий изоформы FcγRIa, FcγRIb и FcγRIc; FcγRII (CD32), включающий изоформы FcγRIIa (включающий аллотипы Н131 и R131), FcγRIIb (включающий FcγRIIb-1 и FcγRIIb-2) и FcγRIIc; и FcγRIII (CD16), включающий изоформы FcγRIIIa (включающий аллотипы V158 и F158) и FcγRIIIb (включающий аллотипы FcγRIIIb-NA1 и FcγRIIIb-NA2) (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82:57-65, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Эти рецепторы обычно имеют внеклеточный домен, который опосредует связывание с Fc, мембранно-связанный участок и внутриклеточный домен, который может опосредовать некоторые сигнальные события внутри клетки. Эти рецепторы экспрессируются в различных иммунных клетках, включающих моноциты, макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки, эозинофилы, тучные клетки, тромбоциты, В-клетки, большие зернистые лимфоциты, клетки Лангерганса, натуральные киллеры (NK) и γγ Т-клетки. Образование комплекса Fc/FcγR направляет эти эффекторные клетки к местам связывания антигенов, что обычно приводит к проведению сигнала в клетках и важным последующим иммунным ответам, таким как высвобождение воспалительных медиаторов, активация В-клеток, эндоцитоз, фагоцитоз и цитотоксическая атака. Способность опосредовать цитотоксическую и фаготоксическую эффекторную функцию является потенциальным механизмом, с помощью которого антитела разрушают клетки-мишени. Опосредованная клетками реакция, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирующие FcγRs, узнают антитело, связанное на поверхности клетки-мишени, и затем вызывают лизис клетки-мишени, называется антитело-зависимой клеточно-опосредованной цитотоксичностью (ADCC) (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12:181-220; Gheitie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18:739-766; Ravetch et al., 2001, Annu Rev Immunol 19:275-290, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Опосредованную клетками реакцию, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирущие FcγRs, узнают антитело, связанное на поверхности клетки-мишени, и затем вызывают фагоцитоз клетки-мишени, называют антитело-зависимым клеточно-опосредованным фагоцитозом клеток-мишеней (ADCP). Было определено некоторое количество структур внеклеточных доменов FcγRs человека, включающих FcγRsIIa (код доступа в базе данных pdb 1H9V, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Sonderman et al., 2001, J Mol Biol 309:737-749, работа включена путем отсылки во всей своей полноте) (код доступа в базе данных pdb 1FCG, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Maxwell et al., 1999, Nat Struc Biol 6:437-442, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), FcγRsIIb (код доступа в базе данных pdb 2FCB, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Sondermann et al., 1999, Embo J 18:1095-1103, работа включена путем отсылки во всей своей полноте); и FcγRsIIIb (код доступа в базу данных pdb 1E4J, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Sondermann et al., 2000, Nature 406:267-273, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Все FcγRs связывают один и тот же Fc-участок в N-концевом участке домена Сγ2 и предшествующего шарнирного участка, показанных на фигуре 1. Это взаимодействие хорошо охарактеризовано структурно (Sondermann et al., 2001, J Mol Biol 309:737-749, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), и было определено несколько структур Fc человека, связывающихся с внеклеточным доменом FcγRsIIIb человека (код доступа в базе данных pdb 1E4K, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Sondermann et al., 2000, Nature 406:267-273, работа включена путем отсылки во всей своей полноте) (код доступа в базе данных pdb 1IIS и 1IIX, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276:16469-16477, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), а также структура комплекса Fc/FcєRIα человеческого IgE (код доступа в базе данных pdb 1F6A, включен путем отсылки во всей своей полноте) (Garman et al., 2000, Nature 406:259-266, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).An Fc antibody region interacts with various Fc receptors and ligands that give it many important functionalities, the so-called effector functions. In IgG immunoglobulins, the Fc region, as shown in Figures 1 and 2, includes the Cγ2 and Cγ3 immunoglobulin domain and the N-terminal hinge leading to Cγ2. An important family of IgG class Fc receptors includes Fc gamma receptors (FcγRs). These receptors bind antibodies and cellular mechanisms of the immune system (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12: 181-220; Ravetch et al., 2001, Annu Rev Immunol 19: 275-290, all works included by references in its entirety). In humans, this protein family includes FcγRI (CD64), including the isoforms FcγRIa, FcγRIb and FcγRIc; FcγRII (CD32) comprising isoforms FcγRIIa (including allotypes H131 and R131), FcγRIIb (including FcγRIIb-1 and FcγRIIb-2) and FcγRIIc; and FcγRIII (CD16), including the isoforms FcγRIIIa (including the allotypes V158 and F158) and FcγRIIIb (including the allotypes FcγRIIIb-NA1 and FcγRIIIb-NA2) (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82: 57-65, reference is made by reference in its entirety). These receptors typically have an extracellular domain that mediates Fc binding, a membrane-bound region, and an intracellular domain that can mediate some signaling events within the cell. These receptors are expressed in various immune cells, including monocytes, macrophages, neutrophils, dendritic cells, eosinophils, mast cells, platelets, B cells, large granular lymphocytes, Langerhans cells, natural killer cells (NK) and γγ T cells. The formation of the Fc / FcγR complex directs these effector cells to antigen binding sites, which usually leads to signaling in the cells and important subsequent immune responses, such as the release of inflammatory mediators, activation of B cells, endocytosis, phagocytosis and cytotoxic attack. The ability to mediate cytotoxic and phagotoxic effector function is a potential mechanism by which antibodies destroy target cells. A cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognizes an antibody bound to the surface of the target cell and then causes lysis of the target cell is called antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12: 181-220; Gheitie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18: 739-766; Ravetch et al., 2001, Annu Rev Immunol 19: 275-290, all works are incorporated by reference throughout its fullness). A cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognizes an antibody bound on the surface of the target cell and then causes phagocytosis of the target cell is called antibody-dependent cell-mediated phagocytosis of target cells (ADCP). A number of extracellular structures of human FcγRs have been determined, including FcγRsIIa (access code in the pdb 1H9V database is included by reference in its entirety) (Sonderman et al., 2001, J Mol Biol 309: 737-749, work included by reference in its entirety) (access code in the pdb 1FCG database, included by reference in its entirety) (Maxwell et al., 1999, Nat Struc Biol 6: 437-442, work included by sending in its entirety), FcγRsIIb (access code in the pdb 2FCB database, incorporated by reference in its entirety) (Sondermann et al., 1999, Embo J 18: 1095-1103, operation enabled by sending trees in their entirety); and FcγRsIIIb (access code for the pdb 1E4J database, incorporated by reference in its entirety) (Sondermann et al., 2000, Nature 406: 267-273, operation incorporated by reference in its entirety). All FcγRs bind the same Fc region in the N-terminal region of the Cγ2 domain and the previous hinge region shown in Figure 1. This interaction is well characterized structurally (Sondermann et al., 2001, J Mol Biol 309: 737-749, work included by reference in its entirety), and several human Fc structures have been identified that bind to the extracellular domain of human FcγRsIIIb (access code in the pdb 1E4K database, included by reference in its entirety) (Sondermann et al., 2000, Nature 406 : 267-273, the work is enabled by sending in its entirety) (access code in the database pdb data 1IIS and 1IIX, included by reference in its entirety) (Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16469-16477, work included by reference in its entirety), as well as the structure of the Fc / FcєRIα human IgE complex (access code in the pdb 1F6A database, included by reference in its entirety) (Garman et al., 2000, Nature 406: 259-266, work included by sending in its entirety).

Различные подклассы IgG обладают различным сродством к FcγRs, обычно IgG1 и IgG3 связываются с рецепторами значительно лучше, чем IgG2 и IgG4 (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett. 82:57-65, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Все FcγRs связываются с одним и тем же Fc-участком IgG, но с различным сродством: FcγRI, связывающий с самым высоким сродством, имеет Kd для IgG1, равную 10-8М, тогда как рецепторы с низким сродством, FcγRII и FcγRIII, связываются при 10-6М и 10-5М соответственно. Внеклеточные домены FcγRIIIa и FcγRIIIb идентичны на 96%, однако FcγRIIIb не имеет внутриклеточного сигнального домена. Кроме того, поскольку FcγRI, FcγRIIa/с и FcγRIIIa являются положительными регуляторами активации, запускаемой иммунным комплексом, они характеризуются наличием внутриклеточного домена, в состав которого входит иммунорецепторный тирозин-зависимый активационный мотив (ITAM), FcγRIIb имеет в своем составе иммунорецепторный тирозин-зависимый ингибиторный мотив (ITIM) и поэтому является ингибитором. Таким образом, первые рецепторы относятся к активирующим рецепторам, a FcγRIIb относится к ингибирующим рецепторам. Рецепторы также различаются по характеру и уровням экспрессии на различных иммунных клетках. Еще один уровень сложности состоит в существовании полиморфизма FcγR в протеоме человека. Особенно важным полиморфизмом с клиническим значением являются формы V158/F158 FcγRIIIa. IgG1 человека связывается с более высоким сродством с аллотипом V158 по сравнению с аллотипом F158. Показано, что различие в сродстве и предположительно влияние этого различия на ADCC и/или ADCP являются существенным показателем эффективности антитела к CD20 ритуксимаба (Rituxan®, BiogenIdec). Пациенты с аллотипом V158 благоприятно реагируют на лечение ритуксимабом, однако пациенты с аллотипом F158, обладающим более низкой аффиностью, слабо отвечают на такое лечение (Cartron et al., 2002, Blood 99:754-758, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Приблизительно 10-20% людей являются гомозиготами V158/V158, 45% являются гетерозиготами V158/F158 и 35-45% людей являются гомозиготами F158/F158 (Lehmbecher et al., 1999, Blood 94:4220-4232; Cartron et al., 2002, Blood 99:754-758, работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Таким образом, 80-90% людей являются слабо реагирующими, так как у них есть, по меньшей мере, одна аллель F158 FcγRIIIa.Different IgG subclasses have different affinities for FcγRs, usually IgG1 and IgG3 bind to receptors much better than IgG2 and IgG4 (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett. 82: 57-65, work included by reference in its entirety). All FcγRs bind to the same IgG Fc region, but with different affinities: the highest affinity FcγRI binds with an IgG1 Kd of 10 -8 M, while the low affinity receptors, FcγRII and FcγRIII, bind at 10 -6 M and 10 -5 M, respectively. The extracellular domains of FcγRIIIa and FcγRIIIb are 96% identical, however, FcγRIIIb does not have an intracellular signal domain. In addition, since FcγRI, FcγRIIa / c and FcγRIIIa are positive regulators of activation triggered by the immune complex, they are characterized by the presence of an intracellular domain, which includes an immunoreceptor tyrosine-dependent activation motif (ITAM), FcγRIIb incorporates an immunoreceptor tyrosine-dependent motive (ITIM) and therefore is an inhibitor. Thus, the first receptors relate to activating receptors, while FcγRIIb refers to inhibitory receptors. Receptors also vary in the nature and levels of expression on different immune cells. Another level of complexity is the existence of FcγR polymorphism in the human proteome. Especially important polymorphism with clinical significance are forms V158 / F158 FcγRIIIa. Human IgG1 binds with a higher affinity for the V158 allotype compared to the F158 allotype. The difference in affinity and the supposed effect of this difference on ADCC and / or ADCP have been shown to be a significant indicator of the effectiveness of the anti-rituximab anti-CD20 antibody (Rituxan®, BiogenIdec). Patients with the V158 allotype respond favorably to rituximab treatment, however, patients with a lower affinity F158 allotype respond poorly to such treatment (Cartron et al., 2002, Blood 99: 754-758, work included by reference in its entirety) . About 10-20% of people are V158 / V158 homozygotes, 45% are V158 / F158 heterozygotes and 35-45% of people are F158 / F158 homozygotes (Lehmbecher et al., 1999, Blood 94: 4220-4232; Cartron et al., 2002, Blood 99: 754-758, works incorporated by reference in their entirety). Thus, 80-90% of people are poorly responsive, as they have at least one F158 FcγRIIIa allele.

Перекрывающийся, но индивидуальный участок на Fc, показанный на фигуре 1, служит контактной поверхностью для белка комплемента C1q. Тем же самым способом, при котором связывание Fc/FcγR опосредует ADCC, связывание Fc/C1q опосредует зависимую от комплемента цитотоксичность (CDC). Чтобы сформировать комплекс С1, C1q образует комплекс с сериновыми протеазами С1r и C1s. C1q способен к связыванию с шестью антителами, хотя для активации комплементного каскада достаточно связывания с двумя IgG. Подобно взаимодействию Fc с FcγRs, различные подклассы IgG обладают различным сродством к C1q, обычно IgG1 и IgG3 лучше связываются с FcγRs, чем IgG2 и IgG4 (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett. 82:57-65, работа включена путем отсылки во всей своей полноте.The overlapping but individual Fc region shown in Figure 1 serves as a contact surface for the C1q complement protein. In the same way that Fc / FcγR binding mediates ADCC, Fc / C1q binding mediates complement dependent cytotoxicity (CDC). To form the C1 complex, C1q forms a complex with the serine proteases C1r and C1s. C1q is capable of binding to six antibodies, although binding to two IgGs is sufficient to activate the complement cascade. Similar to the interaction of Fc with FcγRs, different IgG subclasses have different affinities for C1q, usually IgG1 and IgG3 bind better to FcγRs than IgG2 and IgG4 (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett. 82: 57-65, work included by reference in its entirety.

В IgG участок на Fc между доменами Сγ2 и Сγ3 (фигура 1) опосредует взаимодействие с неонатальным рецептором FcRn, связывание которого приводит к рециркуляции эндоцитозного антитела от эндосомы обратно в кровяное русло (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12:181-220; Ghetie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18:739-766, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Этот процесс, сопряженный с устранением почечной фильтрации из-за большого габарита полноразмерной молекулы, приводит к тому, что время полужизни подходящих антител в сыворотке крови составляет диапазон от одной до трех недель. Связывание Fc с FcRn также играет ключевую роль в транспорте антител. Участок связывания для FcRn на Fc также является участком, в котором связываются бактериальные протеины А и G. Прочное связывание с этими белками обычно используют в качестве способа очистки антител при применении протеин А- или протеин G- аффинной хроматографии во время очистки белков. Таким образом, точное воспроизведение этого участка на Fc очень существенно как для клинических свойств антител, так и для их очистки. Имеющиеся в распоряжении структуры крысиного комплекса Fc/FcRn (Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте) и комплексов с протеинами А и G (Deisenhofer et al., 1981, Biochemistry 20:2361-2370; Sauer-Eriksson et al., 1995, Structure 3:265-278; Tashiro et al., 1995, Curr Opin Struct Biol 5:471-481, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте) обеспечивают понимание того, как происходит взаимодействие Fc с этими белками. Рецептор FcRn также отвечает за перенос IgG в желудочно-кишечный тракт новорожденных и в просвет эпителия кишечника у взрослых (Ghetie and Ward, Annu. Rev. Immunol., 2000, 18:739-766; Yoshida et al., Immunity, 2004, 20(6):769-783, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте).In IgG, the Fc region between the Cγ2 and Cγ3 domains (Figure 1) mediates an interaction with the neonatal FcRn receptor, the binding of which leads to the recirculation of the endocytotic antibody from the endosome back into the bloodstream (Raghavan et al., 1996, Annu Rev Cell Dev Biol 12: 181 -220; Ghetie et al., 2000, Annu Rev Immunol 18: 739-766, both of which are incorporated by reference in their entirety). This process, associated with the elimination of renal filtration due to the large size of the full-sized molecule, leads to the fact that the half-life of suitable antibodies in the blood serum ranges from one to three weeks. Binding of Fc to FcRn also plays a key role in antibody transport. The binding site for FcRn on Fc is also the site in which bacterial proteins A and G bind. Strong binding to these proteins is usually used as a method for antibody purification using Protein A or Protein G affinity chromatography during protein purification. Thus, the exact reproduction of this region on Fc is very important both for the clinical properties of antibodies and for their purification. Available structures of the rat Fc / FcRn complex (Burmeister et al., 1994, Nature, 372: 379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7: 867-877, both of which are incorporated by reference in their entirety) and complexes with proteins A and G (Deisenhofer et al., 1981, Biochemistry 20: 2361-2370; Sauer-Eriksson et al., 1995, Structure 3: 265-278; Tashiro et al., 1995, Curr Opin Struct Biol 5 : 471-481, all works are incorporated by reference in their entirety) provide an understanding of how Fc interacts with these proteins. The FcRn receptor is also responsible for the transfer of IgG into the gastrointestinal tract of newborns and into the lumen of the intestinal epithelium in adults (Ghetie and Ward, Annu. Rev. Immunol., 2000, 18: 739-766; Yoshida et al., Immunity, 2004, 20 (6): 769-783, both works are incorporated by reference in their entirety).

Исследования, проведенные на доменах Fcγ крысы и человека, продемонстрировали важность некоторых остатков Fc в связывании FcRn. Последовательности в Fc-участках у крыс и человека идентичны приблизительно на 65% (остатки 237-443 в нумерации по Kabat et al.). См. фигуры 3, 4 и 5, показывающие результаты выравнивания Fc, тяжелой цепи FcRn и легкой цепи FcRn (бета-2-микроглобулин) крысы/человека. На основе существующей структуры комплекса Fc/FcRn крысы была построена модель комплекса Fc/FcRn человека (Martin et al., 2001, Mol. Cell 7:867-877, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Последовательности у крысы и человека содержат некоторые общие для них остатки, которые критичны для связывания FcRn, например Н310 и Н435 (Medesan et al., 1997, J. Immunol. 158(5):221-7; Shields et al., 2001, J. Biol. Chem. 276(9):6591-6604, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Во многих положениях, однако, белки у крысы и человека имеют разные аминокислоты, обеспечивая для остатков в последовательности у человека другое окружение и возможно другие особенности по сравнению с последовательностью у крысы. Эта вариабельность ограничивает способность переносить характеристики одного гомолога на другой гомолог.Studies on rat and human Fcγ domains have demonstrated the importance of certain Fc residues in FcRn binding. The sequences in the Fc regions of rats and humans are approximately 65% identical (residues 237-443, numbered according to Kabat et al.). See figures 3, 4, and 5 for alignment results of rat / human Fc, FcRn heavy chain, and FcRn (beta-2-microglobulin) light chain. Based on the existing structure of the rat Fc / FcRn complex, a model of the human Fc / FcRn complex was constructed (Martin et al., 2001, Mol. Cell 7: 867-877, the work is incorporated by reference in its entirety). The rat and human sequences contain some common residues that are critical for the binding of FcRn, for example, H310 and H435 (Medesan et al., 1997, J. Immunol. 158 (5): 221-7; Shields et al., 2001, J. Biol. Chem. 276 (9): 6591-6604, both of which are incorporated by reference in their entirety). In many positions, however, the proteins in rats and humans have different amino acids, providing a different environment and possibly different features for residues in the sequence in humans compared to sequences in rats. This variability limits the ability to transfer the characteristics of one homolog to another homolog.

В мышином Fcγ случайная мутация и селекция с использованием фагового дисплея в участках Т252, Т254 и Т256 приводят к тройному мутанту T252L/T254S/T256F, у которого сродство к FcRn повышается в 3,5 раза и в 1,5 раза увеличивается время полужизни (Ghetie et al., 1997, Nat. Biotech. 15(7):637-640, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).In mouse Fcγ, random mutation and selection using phage display in the T252, T254, and T256 regions leads to the T252L / T254S / T256F triple mutant, in which the affinity for FcRn increases by 3.5 times and the half-life increases by 1.5 times (Ghetie et al., 1997, Nat. Biotech. 15 (7): 637-640, work incorporated by reference in its entirety).

Кристаллические структуры комплекса Fc/FcRn крысы идентифицировали остатки Fc, важные для связывания FcRn (Burmeister et al., Nature, 372:379-383 (1994); Martin et al. Molecular Cell. 7:867-877 (2001), обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Первоначальная структура комплекса Fc/FcRn была получена в 1994 году с разрешением 6 Е (таблица 2а, Burmeister et al., Nature, 372:379-383 (1994), работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Структура с более высоким разрешением, выполненная в 2001 году Martin et al., показала более детальный вид расположения боковых цепей (Martin et al. Molecular Cell. 7:867-877 (2001), работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Эта кристаллическая структура Fc крысы, связанного с FcRn крысы, была разрешена с использованием димера Fc с одним мономером, содержащим мутации Т252G/I253G/Т254G/Н310Е/Н433Е/Н435Е, у которого нарушено связывание с FcRn, и одним мономером, содержащим мономер Fc дикого типа.The crystal structures of the rat Fc / FcRn complex have identified Fc residues important for FcRn binding (Burmeister et al., Nature, 372: 379-383 (1994); Martin et al. Molecular Cell. 7: 867-877 (2001), both incorporated by reference in its entirety). The initial structure of the Fc / FcRn complex was obtained in 1994 with a resolution of 6 E (table 2a, Burmeister et al., Nature, 372: 379-383 (1994), the work is incorporated by reference in its entirety). The higher-resolution structure performed in 2001 by Martin et al. Showed a more detailed view of the location of the side chains (Martin et al. Molecular Cell. 7: 867-877 (2001), the work is incorporated by reference in its entirety). This crystal structure of rat Fc bound to rat FcRn was resolved using an Fc dimer with one monomer containing the T252G / I253G / T254G / H310E / H433E / H435E mutation, which has broken binding to FcRn, and one monomer containing the wild Fc monomer type.

Мутационные исследования Fcγ человека были выполнены на некоторых остатках, которые важны для связывания с FcRn и которые, как было показано, имеют увеличенное время полужизни в сыворотке крови. Hinton et al. в Fcγ человека мутировали три остатка по отдельности от 19 общих аминокислот. Hinton et al. обнаружили, что некоторые точечные мутации двойного мутанта повышали сродство при связывании FcRn (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279(8):6213-6216, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Две мутации повышали время полужизни у обезьян. Shields et al. мутировали остатки, почти что исключительно на Ala и изучали их связывание с FcRn и FcγR's (Shields et al., 2001, J Biol Chem 276:6591-6604, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).Mutation studies of human Fcγ have been performed on some residues that are important for binding to FcRn and which have been shown to have increased serum half-lives. Hinton et al. three residues separately from 19 common amino acids mutated in human Fcγ. Hinton et al. found that some point mutations of the double mutant increased affinity for FcRn binding (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279 (8): 6213-6216, work incorporated by reference in its entirety). Two mutations increased the half-life of monkeys. Shields et al. the residues mutated, almost exclusively on Ala, and studied their binding to FcRn and FcγR's (Shields et al., 2001, J Biol Chem 276: 6591-6604, work incorporated by reference in its entirety).

Чтобы отобрать Fc-мутанты, которые связывают FcRn с повышенным сродством, Dall'Acqua et al. использовали фаговый дисплей (Dall'Acqua et al., 2002, J. Immunol. 169:5171-5180, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Отобранные последовательности ДНК были двойными и тройными мутантами. В ссылке представлены белки, кодируемые многими отобранными последовательностями, и обнаружены некоторые белки, которые связываются с FcRn более прочно, чем Fc дикого типа.To select Fc mutants that bind FcRn with increased affinity, Dall'Acqua et al. used a phage display (Dall'Acqua et al., 2002, J. Immunol. 169: 5171-5180, work included by reference in its entirety). The selected DNA sequences were double and triple mutants. Proteins encoded by many selected sequences are presented in reference, and some proteins are found that bind to FcRn more strongly than wild-type Fc.

Для введения антител и белков, слитых с Fc, в качестве терапевтических средств необходимы инъекции с предписанной частотой, зависящей от характеристик выведения и времени полужизни белков. Более длительное время полужизни in vivo делает возможным более редкие инъекции или сниженные дозировки, что, несомненно, выгодно. Хотя мутации, сделанные ранее в Fc-домене, привели к получению некоторых белков с повышенным сродством при связывании с FcRn и увеличенными временами полужизни in vivo, эти мутации не выяснили оптимальные мутации и увеличенное время полужизни in vivo.In order to administer antibodies and proteins fused to Fc as therapeutic agents, injections with a prescribed frequency depending on the excretion characteristics and half-life of the proteins are necessary. A longer in vivo half-life makes infrequent injections or reduced dosages possible, which is undoubtedly beneficial. Although mutations made earlier in the Fc domain resulted in some proteins with increased affinity for binding to FcRn and increased in vivo half-lives, these mutations did not elicit optimal mutations and increased in-vivo half-lives.

Ключевой чертой Fc-участка является консервативное N-гликозилирование, показанное на фигуре 1, которое обнаруживают на остатке N297. Этот углевод или олигосахарид, как его иногда называют, играет особую структурную и функциональную роль в антителе, что является одной из принципиальных причин, по которой антитела должны продуцироваться с применением экспрессионных систем млекопитающих (Umana et al., 1999, Nat Biotechnol 17:176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74:288-294; Mimura et al., 2001, J Biol Chem 276:45539-45547; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276:16478-16483; Shields et al., 2001, J Biol Chem 276:6591-6604; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277:26773-26740; Simmons et al., 2002, J Immunol Methods 263:133-147). Однако влияние углевода незначительно, если имеется любой специфический контакт с FcγR (Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276:16469-16477; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276:16469-16477 и Krapp et al., 2003, J. Mol. Biol. 325:979-989, работы включены путем отсылки во всей своей полноте).A key feature of the Fc region is the conserved N-glycosylation shown in Figure 1, which is found on residue N297. This carbohydrate or oligosaccharide, as it is sometimes called, plays a special structural and functional role in the antibody, which is one of the principal reasons why antibodies must be produced using mammalian expression systems (Umana et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176- 180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288-294; Mimura et al., 2001, J Biol Chem 276: 45539-45547; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16478-16483; Shields et al., 2001, J Biol Chem 276: 6591-6604; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277: 26773-26740; Simmons et al., 2002, J Immunol Methods 263: 133-147). However, the carbohydrate effect is negligible if there is any specific contact with FcγR (Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16469-16477; Radaev et al., 2001, J Biol Chem 276: 16469-16477 and Krapp et al., 2003, J. Mol. Biol. 325: 979-989, works incorporated by reference in its entirety).

Антитела были разработаны для терапевтического применения. Наиболее типичные публикации, имеющие отношение к такому лечению включают Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14:52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9:195-200; Cragg et al., 1999, Curr. Opin. Immunol. 11:541-547; Glennie et al., 2000, Immunol. Today 21:403-410; McLaughlin et al., 1998, J. Clin. Oncol. 16:2855-2833 и Cobleigh et. al., 1999, J. Clin. Oncol. 17:2639-2648, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте. В настоящее время для противораковой терапии любое небольшое улучшение в коэффициенте смертности определяется как успех. Определенные IgG-варианты, раскрытые здесь, по меньшей мере, частично, увеличивают эффективность антител в ограничении дальнейшего роста или разрушения раковых клеток-мишеней.Antibodies have been developed for therapeutic use. The most typical publications relevant to such treatment include Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14: 52-60; Ashkenazi et al., 1997, Curr Opin Immunol 9: 195-200; Cragg et al., 1999, Curr. Opin. Immunol. 11: 541-547; Glennie et al., 2000, Immunol. Today 21: 403-410; McLaughlin et al., 1998, J. Clin. Oncol. 16: 2855-2833 and Cobleigh et. al., 1999, J. Clin. Oncol. 17: 2639-2648, all works are incorporated by reference in their entirety. For anticancer therapy, any minor improvement in mortality rates is currently defined as success. Certain IgG variants disclosed herein, at least in part, increase the effectiveness of antibodies in limiting the further growth or destruction of target cancer cells.

Противоопухолевая эффективность антител реализуется через повышение их способности опосредовать цитотоксические эффекторные функции, такие как ADCC, ADCP и CDC. Примеры включают работы Clynes et al., 1998, Proc Natl Acad Sci USA 95:652-656; Clynes et al., 2000, Nat Med 6:443-446 и Cartron et al., 2002, Blood 99:754-758, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте.Antitumor efficacy of antibodies is realized by increasing their ability to mediate cytotoxic effector functions such as ADCC, ADCP and CDC. Examples include the work of Clynes et al., 1998, Proc Natl Acad Sci USA 95: 652-656; Clynes et al., 2000, Nat Med 6: 443-446 and Cartron et al., 2002, Blood 99: 754-758, all works are incorporated by reference in their entirety.

IgG1 человека - антитело, наиболее часто применяемое в терапевтических целях, и большая часть конструкторских исследований была выполнена в этом контексте. Различные изотипы класса IgG, включающие IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4, однако, имеют уникальные физические, биологические и клинические свойства. В этой области техники существует необходимость разрабатывать такие варианты, чтобы улучшить связывание с FcRn и/или увеличить время полужизни in vivo по сравнению с природными полипептидами IgG. Настоящая заявка отвечает всем этим и другим требованиям.Human IgG1 is the antibody most commonly used for therapeutic purposes, and most design studies have been performed in this context. Various IgG class isotypes, including IgG1, IgG2, IgG3, and IgG4, however, have unique physical, biological, and clinical properties. There is a need in the art to develop such options to improve binding to FcRn and / or to increase the in vivo half-life compared to native IgG polypeptides. This application meets all these and other requirements.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Настоящее изобретение раскрывает создание новых вариантов Fc-доменов, включая те, которые обнаружены в антителах, слитых Fc и иммуноадгезинах, которые обладают повышенным связыванием с рецептором FcRn и повышенным удержанием в сыворотке крови in vivo. Дополнительный аспект изобретения - повышение связывания с FcRn по сравнению с диким типом, в особенности при низких значениях рН, около 6,0 для того, чтобы обеспечить связывание Fc/FcRn в эндосомах. Дополнительный аспект настоящего изобретения - предпочтительное связывание сконструированных вариантов при рН около 6 по сравнению с их связыванием при рН около 7,4 для того, чтобы облегчить высвобождение Fc в кровь после клеточного рециклирования.The present invention discloses the creation of new variants of Fc domains, including those found in antibodies fused with Fc and immunoadhesins that have increased binding to the FcRn receptor and increased retention in serum in vivo. An additional aspect of the invention is an increase in binding to FcRn compared to the wild type, especially at low pH values of about 6.0, in order to ensure binding of Fc / FcRn in endosomes. An additional aspect of the present invention is the preferred binding of the constructed variants at a pH of about 6 compared to their binding at a pH of about 7.4 in order to facilitate the release of Fc into the blood after cell recycling.

Еще один аспект настоящего изобретения имеет отношение к конструированию вариантов Fc со сниженным связыванием с FcRn и сниженным временем полужизни in vivo. Такие белки, включающие мутации для снижения сродства к FcRn и/или времени полужизни in vivo, полезны для многих вариантов терапии и диагностики, включая доставку и мониторинг радиоактивных лекарственных средств, где в идеальном случае время полужизни радиоактивной метки приблизительно равно времени полужизни in vivo ее белкового конъюгата.Another aspect of the present invention relates to the construction of Fc variants with reduced binding to FcRn and reduced in vivo half-life. Such proteins, including mutations to reduce the affinity for FcRn and / or in vivo half-life, are useful for many treatment and diagnostic options, including the delivery and monitoring of radioactive drugs, where, ideally, the half-life of the radioactive label is approximately equal to the in vivo half-life of its protein conjugate.

Еще один аспект настоящего изобретения имеет отношение к изменению связывания Fc-домена с FcR's, например с FcgRI, FcgRIIa, FcgRIIb, FcgRIIIa у людей. Эти рецепторы отвечают за индукцию различных эффекторных функций антител. Поэтому еще один аспект изобретения имеет отношение к изменению эффекторных функций Fc-домена, таких как зависимая антитело-зависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность (ADCC), зависимая от комплемента цитотоксичность (CDC) и антитело-зависимый клеточно-опосредованный фагоцитоз (ADCP).Another aspect of the present invention relates to a change in the binding of an Fc domain to FcR's, for example, to FcgRI, FcgRIIa, FcgRIIb, FcgRIIIa in humans. These receptors are responsible for the induction of various effector functions of antibodies. Therefore, another aspect of the invention relates to a change in the effector functions of the Fc domain, such as dependent antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC), complement-dependent cytotoxicity (CDC) and antibody-dependent cell-mediated phagocytosis (ADCP).

Еще один аспект настоящего изобретения имеет отношение к Fc-вариантам, которые обладают и измененным связыванием с FcRn, и измененным связыванием с Fcg, чтобы повлиять и на время полужизни in vivo, и на эффекторные функции белка, включающего Fc. Например, эти варианты могут иметь увеличенное время полужизни in vivo, а также улучшенную ADCC. Варианты, например, могут иметь увеличенное время полужизни in vivo и сниженную CDC.Another aspect of the present invention relates to Fc variants that possess both altered binding to FcRn and altered binding to Fcg to affect both the in vivo half-life and the effector functions of a protein including Fc. For example, these options may have an increased in vivo half-life, as well as improved ADCC. Variants, for example, may have an increased in vivo half-life and reduced CDC.

Еще в одном аспекте изобретение обеспечивает рекомбинантные нуклеиновые кислоты, кодирующие вариантные Fc-белки, экспрессионные векторы и клетки хозяина.In yet another aspect, the invention provides recombinant nucleic acids encoding variant Fc proteins, expression vectors, and host cells.

В дополнительном аспекте изобретение обеспечивает способы продуцирования белка, включающего Fc, включающие культивирование клеток-хозяев изобретения в условиях, подходящих для экспрессии белка.In an additional aspect, the invention provides methods for producing a protein comprising Fc, comprising culturing the host cells of the invention under conditions suitable for expression of the protein.

В еще одном аспекте изобретение обеспечивает фармацевтические композиции, включающие вариантный Fc-белок изобретения и фармацевтический носитель.In yet another aspect, the invention provides pharmaceutical compositions comprising a variant Fc protein of the invention and a pharmaceutical carrier.

Еще в одном аспекте изобретение обеспечивает способы лечения нарушений, включающие введение пациенту белка, включающего вариантный Fc изобретения.In yet another aspect, the invention provides methods for treating disorders, comprising administering to a patient a protein comprising the variant Fc of the invention.

В дополнительном аспекте изобретение предоставляет Fc-участок варианта в исходном Fc-полипептиде, включающий, по меньшей мере, одну модификацию в Fc-участке указанного исходного полипептида, где указанный вариантный белок демонстрирует измененное связывание с FcRn по сравнению с исходным полипептидом, и где указанный Fc-вариант включает, по меньшей мере, одну модификацию, выбираемую из группы, состоящей из:In an additional aspect, the invention provides an Fc region of a variant in a parental Fc polypeptide comprising at least one modification in the Fc region of a parental polypeptide, wherein said variant protein exhibits altered binding to FcRn compared to the parent polypeptide, and where said Fc the option includes at least one modification selected from the group consisting of:

Figure 00000001
Figure 00000001

где нумерация соответствует индексу EU и символ «^» означает вставку после указанного положения, а символ «#» означает делецию в этом указанном положении.where the numbering corresponds to the EU index and the symbol “^” means insertion after the indicated position, and the symbol “#” means the deletion at this indicated position.

Еще в одном аспекте изобретение обеспечивает Fc-варианты, включающие, по меньшей мере, одну модификацию, выбираемую из группы, состоящей из:In yet another aspect, the invention provides Fc variants comprising at least one modification selected from the group consisting of:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

В дополнительном аспекте изобретение обеспечивает Fc-варианты, включающие, по меньшей мере, одну модификацию, выбираемую из группы, состоящей из:In an additional aspect, the invention provides Fc variants comprising at least one modification selected from the group consisting of:

Figure 00000004
Figure 00000004

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фигура 1: Структура и функция антител. Показана модель полноразмерного человеческого антитела IgG1, смоделированного с использованием структуры гуманизированного фрагмента Fab с кодом доступа 1СЕ1 в базе данных pdb (James et al., 1999, J Mol Biol 289:293-301, работа включена путем отсылки во всей своей полноте) и структуры Fc-фрагмента человеческого IgG1 с кодом доступа 1DN2 в базе данных pdb (DeLano et al., 2000, Science 287:1279-1283, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Подвижный шарнир, который связывает участки Fab и Fc, не показан. IgG1 представляет собой гомодимер, состоящий из гетеродимеров, составленных из двух легких цепей и двух тяжелых цепей. Домены Ig, которые составляют антитело, отмечены и включают VL и CL в легкой цепи и VH, С-гамма-1 (Cγ1), С-гамма-2 (Сγ2) и С-гамма-3 (Сγ3) для тяжелой цепи. Fc-участок отмечен. Места связывания важных белков отмечены и включают место связывания антигена в вариабельной области и места связывания FcγRs, FcRn, C1q и протеинов А и G в участке Fc.Figure 1: Structure and function of antibodies. A model of a full-sized human IgG1 antibody is shown, modeled using the structure of a humanized Fab fragment with access code 1CE1 in the pdb database (James et al., 1999, J Mol Biol 289: 293-301, the work is incorporated by reference in its entirety) and structure Fc fragment of human IgG1 with access code 1DN2 in the pdb database (DeLano et al., 2000, Science 287: 1279-1283, the work is incorporated by reference in its entirety). A movable hinge that links the Fab and Fc portions is not shown. IgG1 is a homodimer consisting of heterodimers composed of two light chains and two heavy chains. The Ig domains that make up the antibody are marked and include V L and C L in the light chain and V H , C-gamma-1 (Cγ1), C-gamma-2 (Cγ2) and C-gamma-3 (Cγ3) for severe chains. The Fc region is marked. The binding sites of important proteins are marked and include the binding site of the antigen in the variable region and the binding sites of FcγRs, FcRn, C1q and proteins A and G in the Fc region.

Фигура 2: Последовательности IgG человека, применяемые в настоящем изобретении, с нумерацией в соответствии с индексом EU базы данных Kabat et al.Figure 2: Human IgG sequences used in the present invention, numbered in accordance with the EU index of the database Kabat et al.

Фигура 3: Пример последовательностей IgG человека и грызунов, применяемых в настоящем изобретении, с нумерацией в соответствии с индексом EU базы данных Kabat et al.Figure 3: An example of human and rodent IgG sequences used in the present invention, numbered according to the EU index of the Kabat et al. Database.

Фигура 4: Пример последовательностей тяжелых цепей FcRn человека и грызунов, применяемых в настоящем изобретении.Figure 4: Example of human and rodent FcRn heavy chain sequences used in the present invention.

Фигура 5: Пример последовательностей бета-2-микроглобулина человека и грызунов, применяемых в настоящем изобретении.Figure 5: Example sequences of human beta-2-microglobulin and rodents used in the present invention.

Фигура 6: Модель комплекса Fc/FcRn человека, созданная на основании структур крысы (Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Некоторые остатки гистидина показаны в виде заполняющих пространство атомов в цепях FcRn (светлосерые) и в Fc-полипептиде (темно-серые).Figure 6: Model of the human Fc / FcRn complex based on rat structures (Burmeister et al., 1994, Nature, 372: 379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7: 867-877, both included by references in its entirety). Some histidine residues are shown as space-filling atoms in the FcRn (light gray) and Fc polypeptide (dark gray) chains.

Фигура 7: Иллюстрация некоторых концепций, применяемых при конструировании вариантов, включающих вставки и делеции.Figure 7: Illustration of some of the concepts used in constructing options, including insertions and deletions.

Фигура 8: Варианты настоящего изобретения.Figure 8: Variants of the present invention.

Фигура 9: Варианты настоящего изобретения.Figure 9: Variants of the present invention.

Фигура 10: Варианты настоящего изобретения.Figure 10: Variants of the present invention.

Фигура 11: Схема вектора pcDNA3.1 Zeo+, который можно применять в конструкциях Fc-вариантов.Figure 11: Scheme of the pcDNA3.1 Zeo + vector, which can be used in the construction of Fc variants.

Фигура 12: Данные по конкуренции связывания Fc дикого типа и Fc-вариантов настоящего изобретения с FcRn. Ha каждой панели Fc-варианты настоящего изобретения показаны в виде левой кривой (красной или темно-серой), а трастузумаб дикого типа показан в виде правой кривой (синей или светло-серой).Figure 12: Data on competition of binding of wild-type Fc and Fc variants of the present invention with FcRn. In each panel, the Fc variants of the present invention are shown as a left curve (red or dark gray), and wild-type trastuzumab is shown as a right curve (blue or light gray).

Фигура 13: Обобщенные результаты FcRn-связывающих свойств Fc-вариантов. Колонки справа налево показывают модификации связывания FcRn, используемый иммуноглобулин, другие модификации, относительное сродство к FcRn, измеренное с помощью конкурентного анализа AlphaScreen™, по сравнению с диким типом (значение медианы), число проведенных анализов и идентификационный номер белка. Относительное сродство FcRn, которое выше, чем 1,0, показывает улучшение связывания по сравнению с диким типом.Figure 13: Generalized results of the FcRn binding properties of Fc variants. Columns from right to left show FcRn binding modifications, immunoglobulin used, other modifications, relative FcRn affinity measured using AlphaScreen ™ competitive assay versus wild type (median value), number of assays performed and protein identification number. The relative affinity of FcRn, which is higher than 1.0, shows an improvement in binding compared to the wild type.

Фигура 14: Данные по связыванию FcRn Fc-вариантами настоящего изобретения. Fc-варианты настоящего изобретения представляют собой алемтузумаб и трастузумаб. Показано кратное усиление связывания по сравнению с диким типом.Figure 14: Data on the binding of FcRn Fc-variants of the present invention. Fc variants of the present invention are alemtuzumab and trastuzumab. Shows a multiple increase in binding compared with the wild type.

Фигура 15: Обобщенные эксперименты, проведенные методом поверхностного плазменного резонанса с Fc-вариантами, имеющими улучшенное связывание с FcRn. Гистограмма показывает кратность увеличения сродства при связывании с FcRn каждого варианта по отношению к Fc-домену дикого типа.Figure 15: Generalized experiments carried out by surface plasma resonance with Fc variants having improved binding to FcRn. The histogram shows the increase in affinity for binding to each variant FcRn with respect to the wild-type Fc domain.

Фигура 16: Эксперименты, проведенные методом поверхностного плазменного резонанса с антителами дикого типа и вариантами настоящего изобретения. Показанные кривые представляют собой ассоциацию и диссоциацию Fc-вариантного антитела с FcRn при рН 6,0.Figure 16: Experiments conducted by surface plasma resonance with wild-type antibodies and variants of the present invention. The curves shown represent the association and dissociation of an Fc variant antibody with FcRn at pH 6.0.

Фигура 17: Анализы связывания Fc-вариантов настоящего изобретения с FcRn. Показаны результаты анализа прямого связывания методом AlphaScreen™ при рН 6,0 (а и b) и при рН 7,0 (с).Figure 17: Assays for binding of Fc variants of the present invention to FcRn. AlphaScreen ™ direct binding assay results are shown at pH 6.0 (a and b) and at pH 7.0 (s).

Фигура 18: Анализы связывания Fc-вариантов настоящего изобретения с FcRn. Приведены единицы поверхностного плазмонного резонанса, полученные при связывании Fc-варианта с прикрепленным на поверхности FcRn.Figure 18: Assays for binding of Fc variants of the present invention to FcRn. The surface plasmon resonance units obtained by binding the Fc variant with the FcRn attached to the surface are given.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение раскрывает создание новых вариантов Fc-доменов, включая те, которые обнаружены в антителах, слитых Fc и иммуноадгезинах, которые обладают усиленным связыванием с FcRn-рецептором. Как указано здесь, связывание с FcRn приводит к их более длительному удержанию в сыворотке крови in vivo.The present invention discloses the creation of new variants of Fc domains, including those found in antibodies fused with Fc and immunoadhesins that have enhanced binding to the FcRn receptor. As indicated here, binding to FcRn leads to their longer retention in serum in vivo.

Чтобы увеличить удержание Fc-белков in vivo, увеличение сродства при связывании должно быть приблизительно при рН 6,0 без сопутствующего увеличения сродства приблизительно при рН 7,4. Хотя это еще выясняется, полагают, что Fc-участки имеют более длительное время полужизни in vivo, так как связывание с FcRn при рН 6 в эндосоме приводит к захвату Fc (Ghetie and Ward, 1997, Immunol. Today, 18(12):592-598, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Эндосомальный компартмент затем вновь возвращает Fc на клеточную поверхность. После того, как компартмент открывается во внеклеточное пространство, более высокие значения рН около 7,4 индуцируют высвобождение Fc назад в кровяное русло. Dall' Acqua et al. показали, что Fc-мутанты с усиленным связыванием FcRn при рН 6 и 7,4 в действительности имеют сниженные концентрации в сыворотке крови и то же самое время полужизни, что и Fc дикого типа (Dall' Acqua et al., 2002, J. Immunol., 169:5171-5180, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Считают, что повышенное сродство Fc к FcRn при рН 7,4 не позволяет Fc высвобождаться обратно в кровь. Таким образом, мутации Fc, которые будут повышать время полужизни Fc in vivo, будут в идеальном случае увеличивать связывание FcRn при низких значениях рН, и в то же время все еще обеспечивать высвобождение Fc при более высоких значениях рН. Аминокислота гистидин изменяет свой заряд в диапазоне рН от 6,0 до 7,4. Следовательно, не удивительно обнаружить остатки His в важных положениях в комплексе Fc/FcRn (фигура 6).To increase the retention of Fc proteins in vivo, the increase in binding affinity should be at approximately pH 6.0 without a concomitant increase in affinity at approximately pH 7.4. Although this is still being clarified, it is believed that Fc regions have a longer half-life in vivo, since binding to FcRn at pH 6 in the endosome leads to capture of Fc (Ghetie and Ward, 1997, Immunol. Today, 18 (12): 592 -598, work included by reference in its entirety). The endosomal compartment then returns Fc to the cell surface again. After the compartment opens into the extracellular space, higher pH values of about 7.4 induce the release of Fc back into the bloodstream. Dall 'Acqua et al. showed that Fc mutants with enhanced FcRn binding at pH 6 and 7.4 actually have reduced serum concentrations and the same half-life as wild-type Fc (Dall 'Acqua et al., 2002, J. Immunol ., 169: 5171-5180, work included by reference in its entirety). It is believed that the increased Fc affinity for FcRn at pH 7.4 does not allow Fc to be released back into the blood. Thus, Fc mutations that will increase the in vivo half-life of Fc will ideally increase FcRn binding at low pH values, while still providing Fc release at higher pH values. The amino acid histidine changes its charge in the pH range from 6.0 to 7.4. Therefore, it is not surprising to detect His residues at important positions in the Fc / FcRn complex (Figure 6).

На Фигурах 8-10 и 17-19 представлены дополнительные данные по вариантам, раскрытым в первоначально поданном описании. На Фигурах 20, 27 и 30 приведены данные, полученные in vivo.In Figures 8-10 and 17-19, additional data is presented on the options disclosed in the originally filed description. In Figures 20, 27 and 30 show data obtained in vivo.

На Фигуре 20 представлено обобщение по результатам измерения аффинности связывания Fc-вариантов настоящего изобретения с FcRn человека, макаки и мыши, полученные методом поверхностного плазменного резонанса (SPR). Значения, превышающие единицу, указывают на увеличение связывания Fc-варианта настоящего изобретения с FcRn. Измерения проводились с использованием аппроксимации кривых, полученных методом SPR, в соответствии с моделью связывания по Лэнгмюру при стехиометрии связывания 1:1.The Figure 20 presents a summary of the results of measuring the binding affinity of the Fc variants of the present invention with human, macaque, and mouse FcRn obtained by surface plasma resonance (SPR). Values greater than one indicate an increase in the binding of the Fc variant of the present invention to FcRn. The measurements were carried out using approximation of the curves obtained by the SPR method in accordance with the Langmuir binding model with a 1: 1 binding stoichiometry.

На Фигуре 27 представлены результаты, полученные in vivo. Показаны значения концентрации антител дикого типа (WT) и вариантов в сыворотке мышей с нокином человеческого FcRn. Использовались следующие антитела против VEGF: антитела дикого типа (WT) - открытые квадратики, V308F - закрытые квадратики, P257L - закрытые треугольники, и P257N - крестики.The Figure 27 presents the results obtained in vivo. Shown are the concentrations of wild-type antibodies (WT) and variants in the serum of mice with human FcRn nokin. The following anti-VEGF antibodies were used: wild-type antibodies (WT) - open squares, V308F - closed squares, P257L - closed triangles, and P257N - crosses.

На Фигуре 30 представлены данные по связыванию антител дикого типа и вариантов с FcRn на поверхности клеток 293Т.The Figure 30 presents data on the binding of wild-type antibodies and variants with FcRn on the surface of 293T cells.

Дополнительный аспект изобретения - повышение связывания с FcRn по сравнению с диким типом, в особенности при низких значениях рН, около 6,0, чтобы облегчить связывание Fc/FcRn в эндосоме. Также в заявке раскрыты Fc-варианты с измененным связыванием с FcRn и измененным связыванием с другим классом Fc-рецепторов, FcγR's, так как было показано, что различное связывание с FcγRs, в особенности повышенное связывание с FcγRIIIb и пониженное связывание с FcγRIIb, приводит к увеличению эффективности.An additional aspect of the invention is the increase in binding to FcRn compared to the wild type, especially at low pH values of about 6.0, in order to facilitate the binding of Fc / FcRn in the endosome. The application also discloses Fc variants with altered binding to FcRn and altered binding to another class of Fc receptors, FcγR's, since it has been shown that different binding to FcγRs, in particular increased binding to FcγRIIIb and reduced binding to FcγRIIb, leads to an increase effectiveness.

ОпределенияDefinitions

Чтобы заявку можно было бы более полно понять, ниже приведены некоторые определения. Разумеется, что такие определения включают грамматические эквиваленты.So that the application could be more fully understood, below are some definitions. Of course, such definitions include grammatical equivalents.

Термин «ADCC» или «антитело-зависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность», который используют здесь, означает опосредованную клетками реакцию, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирующие FcγRs, распознают антитела, связанные на клетке-мишени, и, впоследствии, вызывают лизис клетки-мишени.The term “ADCC” or “antibody dependent cell-mediated cytotoxicity” as used herein means a cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognize antibodies bound to the target cell and subsequently cause lysis of the cell - the target.

Термин «ADCP» или «антитело-зависимый клеточно-опосредованный фагоцитоз», который используют здесь, означает опосредованную клетками реакцию, в которой неспецифические цитотоксические клетки, экспрессирующие FcγRs, распознают антитела, связанные на клетке-мишени, и впоследствии вызывают фагоцитоз клетки-мишени.The term “ADCP” or “antibody-dependent cell-mediated phagocytosis” as used herein means a cell-mediated reaction in which non-specific cytotoxic cells expressing FcγRs recognize antibodies bound to the target cell and subsequently cause phagocytosis of the target cell.

Термин «модификация аминокислот» означает здесь замену, вставку и/или делецию в полипептидной последовательности.The term "modification of amino acids" means here a replacement, insertion and / or deletion in the polypeptide sequence.

Термины «замена аминокислот» или «замена» означают здесь замещение аминокислоты в определенном положении в исходной полипептидной последовательности на другую аминокислоту. Например, замена E272Y относится к вариантному полипептиду, в данном случае к Fc-варианту, в котором глутаминовую кислоту в положении 272 замещают на тирозин.The terms "replacement of amino acids" or "replacement" means here the substitution of an amino acid at a certain position in the original polypeptide sequence with another amino acid. For example, the substitution E272Y refers to a variant polypeptide, in this case the Fc variant, in which the glutamic acid at position 272 is replaced with tyrosine.

Термин «вставка аминокислоты» или «вставка» означает здесь добавление аминокислоты в определенное положение в исходной полипептидной цепи. Например, -233Е или ^233Е обозначает вставку глутаминовой кислоты после положения 233 и до положения 234. Кроме того, -233ADE или ^233ADE обозначает вставку AlaAspGlu после положения 233 и перед положением 234.The term “amino acid insertion” or “insertion” means here the addition of an amino acid at a specific position in the parent polypeptide chain. For example, -233E or ^ 233E denotes the insertion of glutamic acid after position 233 and to position 234. In addition, -233ADE or ^ 233ADE denotes the insertion of AlaAspGlu after position 233 and before position 234.

Термин «делеция аминокислоты» или «делеция», который используют здесь, означает удаление аминокислоты, в частности, в определенном положении исходной полипептидной последовательности. Например, Е233- или Е233# обозначают делецию глутаминовой кислоты в положении 233. Кроме того, EDA233- или EDA233# делецию удаление последовательности GluAspAla, которая начинается от положения 233.The term "deletion of an amino acid" or "deletion", as used here, means the removal of an amino acid, in particular, at a certain position in the original polypeptide sequence. For example, E233- or E233 # denotes a deletion of glutamic acid at position 233. In addition, an EDA233- or EDA233 # deletion deletes the GluAspAla sequence that starts from position 233.

Термин «вариантный белок», или «вариант белка», или «вариант», который здесь используют, означает белок, которая отличается от исходного белка, по меньшей мере, одной аминокислотной модификацией. Вариант белка может относиться к белку самому по себе, к композиции, которая включает белок, или к последовательности аминокислот, которая его кодирует. Предпочтительно, когда вариант белка имеет, по меньшей мере, одну аминокислотную модификацию по сравнению с исходным белком, например приблизительно от одной до приблизительно десяти аминокислотных модификаций и предпочтительно приблизительно от одной до приблизительно пяти аминокислотных модификаций по сравнению с исходным белком. Последовательность варианта белка здесь предпочтительно будет иметь, по меньшей мере, 80%-ную гомологию с последовательностью исходного белка, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, примерно 90%-ную гомологию, более предпочтительно, по меньшей мере, примерно 95%-ную гомологию. Вариантный белок может относиться к вариантному белку самому по себе, к композиции, которая включает вариант белка, или к последовательности аминокислот, которая его кодирует. Соответственно термин «вариант антитела» или «вариантное антитело», который здесь используют, обозначает антитело, которое отличается от исходного антитела, по меньшей мере, одной аминокислотной модификацией, термин «IgG-вариант» или вариантный «IgG», используемый здесь, обозначает антитело, которое отличается от исходного IgG, по меньшей мере, одной аминокислотной модификацией, и термин «вариант иммуноглобулина» или «вариантный иммуноглобулин», который используют здесь, обозначает иммуноглобулиновую последовательность, которая отличается от исходной иммуноглобулиновой последовательности, по меньшей мере, одной аминокислотной модификацией. Варианты могут включать неприродные аминокислоты. Примеры включают US 6586207; WO 98/48032; WO 03/073238; US 2004-021988 A1; WO 05/35727A2; WO 05/74524A2; J.W.Chin et al., (2002) Journal of the AmericanChemical Society 124:9026-9027; J.W.Chin & P.G.Schultz, (2002), ChemBioChem 11:1135-1137; J.W.Chin et al., (2002), PICAS United States of America 99:11020-11024; и L.Wang & P.G.Schultz, (2002), Chem. 1-10, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте).The term “variant protein” or “variant protein” or “variant” as used herein means a protein that differs from the original protein in at least one amino acid modification. A variant of the protein may refer to the protein itself, to a composition that includes a protein, or to a sequence of amino acids that encodes it. Preferably, when the variant protein has at least one amino acid modification compared to the original protein, for example from about one to about ten amino acid modifications and preferably from about one to about five amino acid modifications compared to the original protein. The sequence of the variant protein here will preferably have at least 80% homology with the sequence of the original protein, most preferably at least about 90% homology, more preferably at least about 95% homology. A variant protein may refer to the variant protein per se, to a composition that includes a variant of the protein, or to an amino acid sequence that encodes it. Accordingly, the term “antibody variant” or “variant antibody” as used herein means an antibody that differs from the parent antibody in at least one amino acid modification, the term “IgG variant” or variant “IgG” as used herein means an antibody which differs from the original IgG by at least one amino acid modification, and the term “immunoglobulin variant” or “variant immunoglobulin” as used herein means an immunoglobulin sequence that differs are derived from the original immunoglobulin sequence of at least one amino acid modification. Options may include unnatural amino acids. Examples include US 6,586,207; WO 98/48032; WO 03/073238; US 2004-021988 A1; WO 05 / 35727A2; WO 05 / 74524A2; J. W. Chin et al., (2002) Journal of the American Chemical Society 124: 9026-9027; J. W. Chin & P. G. Schultz, (2002) ChemBioChem 11: 1135-1137; J. W. Chin et al., (2002), PICAS United States of America 99: 11020-11024; and L. Wang & P. G. Schultz, (2002), Chem. 1-10, all works are incorporated by reference in their entirety).

Термин «белок» здесь означает, по меньшей мере, две ковалентно связанные аминокислоты, термин включает в себя белки, полипептиды, олигопептиды и пептиды. Пептидильная группа может включать встречающиеся в природе аминокислоты и пептидные связи или синтетические пептидоподобные структуры, то есть «аналоги», например пептоиды (см. Simon et al., PNAS USA 89(20):9367 (1992), работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Аминокислоты могут быть или природными, или не встречающимися в природе, как это хорошо известно в этой области техники. Например, гомофенилаланин, цитруллин и норлейцин рассматриваются как аминокислоты, применяемые в целях настоящего изобретения, и могут применяться как D- и L- (R или S) конфигурации аминокислот. Варианты настоящего изобретения могут включать модификации, которые включают применение ненасыщенных аминокислот, в том числе и применение, например, технологий, развиваемых Schultz et al., включая, но не ограничиваясь методами, описанными Cropp&Schultz, 2004, Trends Genet. 20(12):625-30, Anderson et al., 2004, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101(2):7566-71, Zhang et al., 2003, 303(5656):371-3 и Chin et al., 2003, Science, 301(5635):964-7, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Кроме того, полипептиды могут включать получение синтетических производных одной или нескольких боковых или основных цепей, гликозилирование, ПЭГилирование, циклическую перестановку, циклизацию, линкеры к другим молекулам, слияние с белками или белковыми доменами и присоединение белковых тагов или меток.The term "protein" here means at least two covalently linked amino acids, the term includes proteins, polypeptides, oligopeptides and peptides. The peptidyl group may include naturally occurring amino acids and peptide bonds or synthetic peptide-like structures, that is, “analogs” such as peptoids (see Simon et al., PNAS USA 89 (20): 9367 (1992), the work is incorporated by reference in its entirety its fullness). Amino acids can be either natural or non-naturally occurring, as is well known in the art. For example, homophenylalanine, citrulline and norleucine are considered as amino acids used for the purposes of the present invention, and can be used as D- and L- (R or S) amino acid configurations. Embodiments of the present invention may include modifications that include the use of unsaturated amino acids, including the use, for example, of technologies developed by Schultz et al., Including but not limited to the methods described by Cropp & Schultz, 2004, Trends Genet. 20 (12): 625-30, Anderson et al., 2004, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101 (2): 7566-71, Zhang et al., 2003, 303 (5656): 371-3 and Chin et al., 2003, Science, 301 (5635): 964-7, all works are incorporated by reference in its entirety). In addition, polypeptides may include the preparation of synthetic derivatives of one or more side or main chains, glycosylation, PEGylation, cyclic rearrangement, cyclization, linkers to other molecules, fusion with proteins or protein domains, and attachment of protein tags or tags.

Термин «остаток», который здесь используют, означает положение в белке и ассоциированную с ним аминокислотную идентичность. Например, аспарагин-297 (также называемый Asn297, также называемый N297) является остатком антитела IgG1 человека.The term “residue,” as used herein, means a position in a protein and its associated amino acid identity. For example, asparagine-297 (also called Asn297, also called N297) is a residue of human IgG1 antibody.

Термин «Fab» или «Fab-участок», используемый здесь, означает полипептиды, которые включают VH-, CH1-, VL- и CL-домены иммуноглобулинов. Fab может иметь отношение к этому участку в изолированном виде или этот участок в контексте полноразмерного антитела или фрагмента антитела.The term “Fab” or “Fab region” as used herein means polypeptides that include the VH, CH1, VL, and CL domains of immunoglobulins. A Fab may be related to this region in isolation or this region in the context of a full length antibody or antibody fragment.

Термин «модификация подкласса IgG», используемый здесь, означает аминокислотную модификацию, которая превращает аминокислоту одного изотипа IgG в соответствующую аминокислоту в другом, выровненном по последовательности изотипе IgG. Например, так как IgG1 в EU-положении 296 включает тирозин, a IgG2 - фенилаланин, то замена F296Y в IgG2 означает модификацию подкласса IgG.The term “IgG subclass modification” as used herein means an amino acid modification that converts the amino acid of one IgG isotype to the corresponding amino acid in another, sequence aligned IgG isotype. For example, since IgG1 at EU position 296 includes tyrosine and IgG2 phenylalanine, the replacement of F296Y with IgG2 means a modification of the IgG subclass.

Термин «не встречающаяся в природе модификация», используемый здесь, означает аминокислотную модификацию, которая не является изотипической. Например, так как ни один из IgG не включает глутаминовую кислоту в положении 332, замена I332E в IgG1, IgG2, IgG3 или IgG4 рассматриваются как не встречающаяся в природе модификация.The term “non-naturally occurring modification” as used herein means an amino acid modification that is not isotypic. For example, since none of the IgG contains glutamic acid at position 332, the replacement of I332E with IgG1, IgG2, IgG3 or IgG4 is considered as a non-naturally occurring modification.

Термины «аминокислота» или «идентичность аминокислоты» используют здесь для обозначения одной из 20 встречающихся в природе аминокислот или любых их неприродных аналогов, которые могут присутствовать в специфическом определенном положении.The terms “amino acid” or “amino acid identity” are used herein to mean one of the 20 naturally occurring amino acids or any non-naturally occurring analogs that may be present in a specific position.

Термин «эффекторная функция» здесь означает биохимическое явление, которое происходит в результате взаимодействия Fc-участка антитела с Fc-рецептором или лигандом. Эффекторные функции включают, но не ограничиваются ADCC, ADCP и CDC.The term "effector function" here means a biochemical phenomenon that occurs as a result of the interaction of the Fc region of an antibody with an Fc receptor or ligand. Effector functions include but are not limited to ADCC, ADCP, and CDC.

«Эффекторная клетка» здесь означает клетку иммунной системы, которая экспрессирует один или несколько Fc-рецепторов и является посредником для одной или нескольких эффекторных функций. Эффекторные клетки включают, но не ограничиваются только ими, моноциты, макрофаги, нейтрофилы, дендритные клетки, эозинофилы, тучные клетки, тромбоциты, В-клетки, большие гранулярные лимфоциты, клетки Лангерганса, натуральные клетки-киллеры (NK) и γδТ-клетки, которые могут происходить из любого организма, включая, но не ограничиваясь людьми, мышами, крысами, кроликами и обезьянами.An “effector cell” as used herein means an immune system cell that expresses one or more Fc receptors and mediates one or more effector functions. Effector cells include, but are not limited to, monocytes, macrophages, neutrophils, dendritic cells, eosinophils, mast cells, platelets, B cells, large granular lymphocytes, Langerhans cells, natural killer cells (NK) and γδT cells that can come from any organism, including but not limited to humans, mice, rats, rabbits and monkeys.

Термин «Fc-лиганд IgG», который здесь используют, означает молекулу, предпочтительно полипептид из любого организма, который связывает Fc-участок антитела IgG с формированием комплекса Fc/Fc-лиганд. Fc-лиганды включают, но не ограничиваются только ими, FcγRI, FcγRII, FcγRIII, FcγRn, C1q, С3, маннан-связывающий лектин, маннозный рецептор, стафилококковый белок А, стрептококковый белок G и вирусный FcγR. Fc-лиганды также включают гомологи Fc-рецептора (FcRH), которые относятся к семейству Fc-рецепторов, гомологичных FcγRs (Davis et al., 2002, Immunological Reviews 190:123-136, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Fc-лиганды могут включать до сих пор не открытые молекулы, которые связываются с Fc. Особыми Fc-лигандами IgG являются FcRn и Fc-гамма-рецепторы. Термин «Fc-лиганд», который здесь используют, означает молекулу, предпочтительно полипептид из любого организма, который связывает Fc-участок антитела с формированием комплекса Fc/Fc-лиганд.The term “IgG Fc ligand” as used herein means a molecule, preferably a polypeptide from any organism, that binds the Fc region of an IgG antibody to form the Fc / Fc ligand complex. Fc ligands include, but are not limited to, FcγRI, FcγRII, FcγRIII, FcγRn, C1q, C3, mannan binding lectin, mannose receptor, staphylococcal protein A, streptococcal protein G and viral FcγR. Fc ligands also include homologs of the Fc receptor (FcRH), which belong to the family of Fc receptors homologous to FcγRs (Davis et al., 2002, Immunological Reviews 190: 123-136, work incorporated by reference in its entirety). Fc ligands may include hitherto not open molecules that bind to Fc. Special IgG Fc ligands are FcRn and Fc gamma receptors. The term “Fc ligand” as used herein means a molecule, preferably a polypeptide from any organism, that binds the Fc region of an antibody to form an Fc / Fc ligand complex.

Термины «Fc-гамма-рецептор» или «FcγR», которые здесь используют, означают любого представителя семейства белков, которые связывают Fc-фрагмент антитела IgG и которые кодируются геном FcγR. У людей это семейство включает, но не ограничивается только ими, FcγRI (CD64), включая изоформы FcγRIa, FcγRIb и FcγRIc; FcγRII (CD32), включая изоформы FcγRIIa (включая аллотипы Н131 и R131), FcγRIIb (включая FcγRIIb-1 и FcγRIIb-2) и FcγRIIc; и FcγRIII (CD16), включая изоформы FcγRIIIa (включая аллотипы V158 и F158), и FcγRIIIb (включая аллотипы FcγRIIIb-NA1 и FcγRIIIb-NA2) (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82:57-65, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), а также любые до сих пор не открытые человеческие FcγRs или изоформы или аллотипы FcγR. FcγR может происходить из любого организма, включающего людей, мышей, крыс, кроликов и обезьян, но не ограниченного ими. Мышиные FcγRs включают, но не ограничиваются перечисленными, FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), FcγRIII (CD16) и FcγRIII-2 (CD 16-2), так же как и любые до сих пор не открытые мышиные FcγRs или изоформы или аллотипы FcγR.The terms “Fc-gamma receptor” or “FcγR” as used herein mean any member of a family of proteins that bind the Fc fragment of an IgG antibody and which are encoded by the FcγR gene. In humans, this family includes, but is not limited to, FcγRI (CD64), including the isoforms FcγRIa, FcγRIb, and FcγRIc; FcγRII (CD32) including isoforms of FcγRIIa (including allotypes H131 and R131), FcγRIIb (including FcγRIIb-1 and FcγRIIb-2) and FcγRIIc; and FcγRIII (CD16), including isoforms of FcγRIIIa (including allotypes V158 and F158), and FcγRIIIb (including allotypes FcγRIIIb-NA1 and FcγRIIIb-NA2) (Jefferis et al., 2002, Immunol Lett 82: 57-65, included by reference in its entirety), as well as any still not open human FcγRs or isoforms or allotypes of FcγR. FcγR may be derived from, but not limited to, humans, mice, rats, rabbits, and monkeys. Murine FcγRs include, but are not limited to, FcγRI (CD64), FcγRII (CD32), FcγRIII (CD16) and FcγRIII-2 (CD 16-2), as well as any still not open murine FcγRs or isoforms or allotypes FcγR.

Термин «FcRn» или «неонатальный Fc-рецептор», используемый здесь, означает белок, который связывает Fc-участок антитела IgG и кодируется, по меньшей мере, частично геном FcRn. FcRn может происходить из любого организма, включая людей, мышей, крыс, кроликов и обезьян, но не ограничивается только ими. Как известно в этой области техники, функциональный FcRn-белок включает два полипептида, часто называемых тяжелой цепью и легкой цепью. Легкая цепь - бета-2-микроглобулин, а тяжелая цепь кодируется геном FcRn. Если в тексте специально не оговорено, FcRn или FcRn-белок относятся к комплексу тяжелой цепи FcRn с бета-2-микроглобулином. Последовательности FcRn, представляющие особый интерес, в особенности последовательности человека, показаны на чертежах.The term “FcRn” or “neonatal Fc receptor” as used herein means a protein that binds the Fc region of an IgG antibody and is encoded at least in part by the FcRn gene. FcRn can be derived from any organism, including, but not limited to humans, mice, rats, rabbits, and monkeys. As is known in the art, a functional FcRn protein comprises two polypeptides, often called a heavy chain and a light chain. The light chain is beta-2-microglobulin, and the heavy chain is encoded by the FcRn gene. Unless specifically stated in the text, FcRn or FcRn protein refers to the complex of the FcRn heavy chain with beta-2-microglobulin. FcRn sequences of particular interest, especially human sequences, are shown in the drawings.

Термин «исходный полипептид», который используют в тексте, означает полипептид, который значительно модифицирован для создания варианта. Исходный полипептид может быть полипептидом, встречающимся в природе, или вариантной или сконструированной разновидностью встречающегося в природе полипептида. Исходный полипептид может относиться как к полипептиду самому по себе, к композиции, которая включает исходный полипептид, или к последовательности аминокислот, которая его кодирует. Соответственно, термин «исходный иммуноглобулин», который здесь используют, означает немодифицированный иммуноглобулиновый полипептид, который затем модифицируют для создания варианта, а термин «исходное антитело», который здесь используют, означает немодифицированное антитело, которое затем модифицируют для создания вариантного антитела. Следует отметить, что «исходное антитело» включает известные имеющиеся в продаже антитела, рекомбинантно-продуцируемые антитела, как отмечено ниже.The term "source polypeptide", which is used in the text, means a polypeptide that is significantly modified to create a variant. The parent polypeptide may be a naturally occurring polypeptide, or a variant or engineered species of a naturally occurring polypeptide. The parent polypeptide may refer to either the polypeptide itself, a composition that includes the parent polypeptide, or an amino acid sequence that encodes it. Accordingly, the term “parent immunoglobulin”, which is used here, means an unmodified immunoglobulin polypeptide, which is then modified to create a variant, and the term “parent antibody”, which is used here, means an unmodified antibody, which is then modified to create a variant antibody. It should be noted that the “parent antibody” includes known commercially available antibodies, recombinantly produced antibodies, as noted below.

Термин «положение», который здесь используют, означает определенное место в последовательности белка. Положения могут быть пронумерованы последовательно или в соответствии с установленным форматом, например в соответствии с индексом EU в базе данных Kabat. Например, положение 297 - это положение в человеческом антителе IgG1.The term “position,” as used herein, means a specific place in a protein sequence. Provisions can be numbered sequentially or in accordance with the established format, for example, in accordance with the EU index in the Kabat database. For example, position 297 is a position in the human IgG1 antibody.

Термин «антиген-мишень», который здесь используют, означает молекулу, которая специфически связывается с вариабельной областью определенного антитела. Антиген-мишень может быть белком, углеводом, липидом или другим химическим веществом.The term “target antigen,” as used herein, means a molecule that specifically binds to the variable region of a specific antibody. The target antigen may be a protein, carbohydrate, lipid, or other chemical substance.

Термин «клетка-мишень», который здесь используют, означает клетку, которая экспрессирует антиген-мишень.The term “target cell,” as used herein, means a cell that expresses a target antigen.

Термин «вариабельная область», который здесь используют, означает часть иммуноглобулина, которая включает один или несколько Ig-доменов, в основном кодируемых любым из Vκ, Vλ- и/или VH- генов, которые содержат генетические локусы каппа, лямбда и локус тяжелой цепи иммуноглобулина соответственно.The term “variable region” as used herein means a portion of an immunoglobulin that includes one or more Ig domains, mainly encoded by any of the Vκ, Vλ and / or V H genes, which contain the genetic loci of kappa, lambda and the heavy locus immunoglobulin chains, respectively.

Термин «дикий тип или WT», который здесь используют, означает аминокислотную последовательность или нуклеотидную последовательность, которые обнаружены в природе, включая аллельные вариации. WT-белок имеет аминокислотную последовательность или нуклеотидную последовательность, которые не являются преднамеренно модифицированными.The term “wild type or WT,” as used herein, means an amino acid sequence or nucleotide sequence that is found in nature, including allelic variations. A WT protein has an amino acid sequence or nucleotide sequence that is not intentionally modified.

Настоящее изобретение направлено на антитела, которые демонстрируют модулированное связывание с FcRn (модуляция, включающая повышенное или пониженное связывание). Например, в некоторых случаях повышенное связывание приводит к клеточному рециклированию антитела и таким образом к увеличенному времени полужизни, например, в случае терапевтических антител. Альтернативно, требуется сниженное связывание с FcRn, например в случае диагностических антител или терапевтических антител, которые содержат радиоактивную метку. Кроме того, в настоящем изобретении находят свое применение антитела, демонстрирующие повышенное связывание с FcRn и измененное связывание с другими Fc-рецепторами, например с FcγRs.The present invention is directed to antibodies that exhibit modulated binding to FcRn (modulation, including increased or decreased binding). For example, in some cases, increased binding leads to cellular recycling of the antibody and thus to an increased half-life, for example, in the case of therapeutic antibodies. Alternatively, reduced binding to FcRn is required, for example, in the case of diagnostic antibodies or therapeutic antibodies that contain a radioactive label. In addition, antibodies exhibiting increased binding to FcRn and altered binding to other Fc receptors, for example FcγRs, find use in the present invention.

АнтителаAntibodies

Настоящее изобретение направлено на антитела, которые включают аминокислотные модификации, которые модулируют связывание с FcRw. Особый интерес представляют антитела, которые минимально включают Fc-участок, или его функциональный вариант, которые проявляют увеличенное средство связывания с FcRn при пониженных рН и не проявляют в существенной мере измененного связывания при более высоких рН.The present invention is directed to antibodies that include amino acid modifications that modulate binding to FcRw. Of particular interest are antibodies that minimally include the Fc region, or a functional variant thereof, which exhibit an increased binding agent for FcRn at lower pH and do not show a significantly altered binding at higher pH.

Традиционные структурные единицы антител обычно включают тетрамер. Каждый тетрамер обычно состоит из двух идентичных пар полипептидных цепей, каждая пара имеет одну «легкую» (обычно с молекулярной массой около 25 кДа) и одну «тяжелую» цепь (обычно с молекулярной массой около 50-70 кДа). У человека легкие цепи классифицируются как легкие цепи каппа и лямбда. Тяжелые цепи классифицируют как цепи мю, дельта, гамма, альфа или эпсилон и определяют такие изотипы антител, как IgM, IgD, IgG, IgA и IgE соответственно. Иммуноглобулин IgG имеет несколько подклассов, включающих, но неограниченных IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. Иммуноглобулин IgM имеет подклассы, включающие, но не ограниченные IgM1 и IgM2. Таким образом, термин «изотип», который здесь используют, означает любой из подклассов иммуноглобулинов с определенными химическими и антигенными характеристиками их константных областей. Известными изотипами иммуноглобулинов человека являются IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM1, IgM2, IgD и IgE.Conventional antibody structural units typically include a tetramer. Each tetramer usually consists of two identical pairs of polypeptide chains, each pair has one “light” (usually with a molecular weight of about 25 kDa) and one “heavy” chain (usually with a molecular weight of about 50-70 kDa). In humans, light chains are classified as kappa and lambda light chains. Heavy chains are classified as mu, delta, gamma, alpha or epsilon chains and antibody isotypes such as IgM, IgD, IgG, IgA and IgE are determined, respectively. IgG immunoglobulin has several subclasses, including but not limited to IgG1, IgG2, IgG3 and IgG4. IgM immunoglobulin has subclasses including but not limited to IgM1 and IgM2. Thus, the term "isotype", which is used here, means any of the subclasses of immunoglobulins with specific chemical and antigenic characteristics of their constant regions. Known isotypes of human immunoglobulins are IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1, IgA2, IgM1, IgM2, IgD and IgE.

N-концевая часть каждой цепи включает вариабельную область, состоящую приблизительно из 100-110 или более аминокислот, которая исходно отвечает за узнавание антигена. В вариабельной области в каждом V-домене тяжелой цепи и легкой цепи собраны по три петли для формирования антиген-связывающего участка. Каждая петля относится к гипервариабельному участку (в дальнейшем именуемому как «CDR»), в котором различие аминокислотной последовательности наиболее значительно.The N-terminal portion of each chain includes a variable region of approximately 100-110 or more amino acids, which is initially responsible for antigen recognition. In the variable region, in each V-domain of the heavy chain and light chain, three loops are assembled to form an antigen-binding site. Each loop refers to a hypervariable region (hereinafter referred to as “CDR”), in which the difference in amino acid sequence is most significant.

Карбокси-концевая часть каждой цепи определяет константную область, исходно отвечающую за эффекторную функцию. Kabat et al. собрали множество первичных последовательностей вариабельных областей тяжелых цепей и легких цепей. На основании степени консервативности последовательностей они классифицировали индивидуальные первичные последовательности на CDR и каркасную часть и создали их список (см. SEQUENCES OF IMMUNOLOGICAL INTEREST, 5™ edition, NIH publication. No. 91-3242, Kabat et al., работа включена путем отсылки во всей своей полноте).The carboxy-terminal part of each chain defines a constant region, initially responsible for effector function. Kabat et al. collected many primary sequences of the variable regions of the heavy chains and light chains. Based on the degree of sequence conservatism, they classified the individual primary sequences into CDR and framework and created a list of them (see SEQUENCES OF IMMUNOLOGICAL INTEREST, 5 ™ edition, NIH publication. No. 91-3242, Kabat et al., Incorporated by reference in its entirety).

В IgG-подклассе иммуноглобулинов в тяжелой цепи существует несколько иммуноглобулиновых доменов. Термин «иммуноглобулиновый (Ig) домен» здесь означает участок иммуноглобулина, имеющий обособленную третичную структуру. В настоящем изобретении представляют интерес домены тяжелых цепей, включая константные тяжелые (СН) домены, и домены шарнирного участка. В контексте IgG-антител каждый из IgG-изотипов имеет по три СН-участка. Соответственно «СН»-домены в контексте IgG представляют собой: «СН1», относящийся к положениям 118-220 в соответствии с EU-индексом в базе данных Kabat. «CH2» относится к положениям 237-340 в соответствии с EU-индексом в базе данных Kabat и «СН3» относится к положениям 341-447 в соответствии с EU-индексом в базе данных Kabat.In the IgG subclass of immunoglobulins in the heavy chain there are several immunoglobulin domains. The term “immunoglobulin (Ig) domain” as used herein means an immunoglobulin site having an isolated tertiary structure. In the present invention, domains of heavy chains, including constant heavy (CH) domains, and hinge region domains are of interest. In the context of IgG antibodies, each of the IgG isotypes has three CH sites. Accordingly, “CH” domains in the context of IgG are: “CH1” referring to positions 118-220 in accordance with the EU index in the Kabat database. “CH2” refers to provisions 237-340 according to the EU index in the Kabat database and “CH3” refers to provisions 341-447 according to the EU index in the Kabat database.

Другой тип Ig-домена тяжелой цепи относится к шарнирной области. Термины «шарнир» или «шарнирный участок», или шарнирный участок антитела», используемые здесь, относятся к подвижному полипептиду, включающему аминокислоты между первым и вторым константными доменами антитела. Структурно СН1-домен IgG заканчивается в EU-положении 220, а СН2-домен IgG начинается у остатка в EU-положении 237. Таким образом, в IgG шарнир антитела определен здесь как домен, включающий положения от 221 (D221 в IgG1) до 236 (G236 в IgG1), где нумерация соответствует EU-индексу в базе данных Kabat. В некоторых воплощениях, например в контексте Fc-участка, включен нижний шарнир, обычно имеющий отношение к положениям от 226 или 230.Another type of heavy chain Ig domain relates to the hinge region. The terms “hinge” or “hinge portion” or hinge portion of an antibody, as used herein, refer to a mobile polypeptide comprising amino acids between the first and second constant domains of an antibody. Structurally, the IgG CH1 domain ends at the EU position 220, and the IgG CH2 domain begins at the residue at the EU position 237. Thus, in the IgG antibody hinge is defined here as a domain including positions from 221 (D221 in IgG1) to 236 ( G236 in IgG1), where the numbering corresponds to the EU index in the Kabat database. In some embodiments, for example in the context of the Fc region, a lower hinge is included, typically relating to positions from 226 or 230.

Особый интерес в настоящем изобретении представляют Fc-участки. Термины «Fc» или «Fc-участок» означают здесь полипептид, включающий константную область антитела за исключением первого константного участка иммуноглобулинового домена и в некоторых классах часть шарнира. Таким образом, Fc относится к двум последним константным участкам иммуноглобулиновых доменов IgA, IgD и IgG, и к последним трем константным участкам иммуноглобулиновых доменов IgE и IgM и к подвижному N-концевому шарниру этих доменов. Fc IgA и IgM могут включать цепь J. Как показано на фигуре 1 для IgG, Fc включает иммуноглобулиновые домены С-гамма-2 и С-гамма-3 (Cg2 и Cg3) и участок нижнего шарнира между С-гамма-1 (Cg1) и С-гамма-2 (Cg2). Несмотря на то, что поверхности раздела Fc-участка могут различаться, Fc-участок тяжелой цепи человеческого IgG обычно включает остатки С226 или Р230 на С-конце, где нумерация соответствует индексу EU базы данных Kabat. Fc может иметь отношение к этому участку в изолированном виде или к участку в контексте Fc-полипептида, как описано ниже. Термин «Fc-полипептид», используемый здесь, означает полипептид, который включает весь или часть Fc-участка. Fc-полипептиды включают антитела, слитые Fc-белки, изолированные Fc и Fc-фрагменты.Of particular interest in the present invention are Fc regions. The terms “Fc” or “Fc region” are used herein to mean a polypeptide comprising the constant region of an antibody except for the first constant region of the immunoglobulin domain and, in some classes, a hinge part. Thus, Fc refers to the last two constant regions of the IgA, IgD and IgG immunoglobulin domains, and to the last three constant regions of the IgE and IgM immunoglobulin domains and to the N-terminal hinge of these domains. IgA and IgM Fc may include chain J. As shown in Figure 1 for IgG, Fc includes the C-gamma-2 and C-gamma-3 immunoglobulin domains (Cg2 and Cg3) and the lower hinge region between C-gamma-1 (Cg1) and C-gamma-2 (Cg2). Although the interfaces between the Fc region may vary, the Fc region of the heavy chain of human IgG typically includes C226 or P230 residues at the C-terminus, where the numbering corresponds to the EU index of the Kabat database. Fc may be related to this site in isolation or to the site in the context of the Fc polypeptide, as described below. The term “Fc polypeptide” as used herein means a polypeptide that includes all or part of the Fc region. Fc polypeptides include antibodies, Fc fusion proteins, isolated Fc and Fc fragments.

В некоторых воплощениях антитела являются полноразмерными. Под «полноразмерным антителом» здесь подразумевают структуру, которая создает природную биологическую форму антитела, включающую вариабельную и константную области, включающие одну или несколько модификаций, как здесь было отмечено.In some embodiments, the antibodies are full length. By “full-length antibody” is meant a structure that creates a natural biological form of the antibody, including variable and constant regions, including one or more modifications, as noted here.

Альтернативно, антитела могут представлять собой множество структур, включающих, но не ограниченных только ими, фрагменты антител, моноклональные антитела, биспецифические антитела, миниантитела, доменные антитела, синтетические антитела (иногда называемые здесь «миметиками антител»), химерные антитела, гуманизированные антитела, слитые антитела (иногда называемые «конъюгатами антител») и их фрагменты соответственно.Alternatively, antibodies can be many structures including, but not limited to, antibody fragments, monoclonal antibodies, bispecific antibodies, miniantibodies, domain antibodies, synthetic antibodies (sometimes referred to herein as “antibody mimetics”), chimeric antibodies, humanized antibodies, fused antibodies (sometimes called “antibody conjugates”) and fragments thereof, respectively.

Фрагменты антителAntibody Fragments

В одном воплощении антитело представляет собой фрагмент антитела. Особый интерес представляют антитела, которые включают Fc-участки, слитые Fc и константную область тяжелой цепи (СН1-шарнир-СН2-СН3), также снова включающие слитые константные тяжелые участки.In one embodiment, the antibody is an antibody fragment. Of particular interest are antibodies that include Fc regions, Fc fusions, and a heavy chain constant region (CH1-hinge-CH2-CH3), again including fused constant heavy regions.

Специфические фрагменты антител включают, но не ограничиваются только ими, (i) Fab-фрагмент, состоящий из VL-, VH-, CL- и СН1-доменов, (ii) Fd-фрагмент, состоящий из VH- СН1-доменов, (iii) Fv-фрагмент, состоящий из VL- и VH-доменов отдельного антитела; (iv) dAb-фрагмент (Ward et al., 1989, Nature 341:544-546, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), который состоит из отдельного вариабельного участка, (v) изолированные участки CDR, (vi) F(аb')2-фрагменты, бивалентный фрагмент, включающий два связанных Fab-фрагмента, (vii) моноцепочечные молекулы Fv (scFv), где VH- и VL-домены связаны через пептидный линкер, что позволяет двум доменам ассоциировать с образованием антиген-связывающего участка (Bird et al., 1988, Science 242:423-426, Huston et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5879-5883, работы включены путем отсылки во всей своей полноте), (viii) биспецифичный одноцепочечный Fv (WO 03/11161, включенный сюда путем отсылки) и (ix) димеры и тримеры малых фрагментов антител, мультивалентные или мультиспецифичные фрагменты, сконструированные путем слияния генов (Tomlinson et al., 2000, Methods Enzymol. 326:461-479; WO94/13804; Hollinger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:6444-6448, работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Фрагменты антител могут быть модифицированы. Например, молекулы могут быть стабилизированы путем включения дисульфидных мостиков, связывающих VH- и VL-домены (Reiter et al., 1996, Nature. Biotech. 14:1239-1245, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).Specific antibody fragments include, but are not limited to, (i) a Fab fragment consisting of VL, VH, CL, and CH1 domains, (ii) an Fd fragment consisting of VH CH1 domains, (iii A) an Fv fragment consisting of the VL and VH domains of a single antibody; (iv) dAb fragment (Ward et al., 1989, Nature 341: 544-546, the work is incorporated by reference in its entirety), which consists of a separate variable region, (v) isolated sections of the CDR, (vi) F ( a b ') 2 fragments, a bivalent fragment comprising two linked Fab fragments, (vii) single chain Fv molecules (scFv), where the VH and VL domains are linked through a peptide linker, which allows two domains to associate with the formation of an antigen binding site (Bird et al., 1988, Science 242: 423-426, Huston et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5879-5883, works incorporated by reference in their entirety), (viii) bispecific single chain Fv (WO 03/11161, incorporated herein by reference) and (ix) dimers and trimers of small antibody fragments, multivalent or multispecific fragments constructed by gene fusion (Tomlinson et al., 2000, Methods Enzymol. 326: 461-479 ; WO94 / 13804; Hollinger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6444-6448, works incorporated by reference in their entirety). Antibody fragments may be modified. For example, molecules can be stabilized by incorporating disulfide bridges linking the VH and VL domains (Reiter et al., 1996, Nature. Biotech. 14: 1239-1245, work incorporated by reference in its entirety).

Химерные и гуманизированные антителаChimeric and humanized antibodies

В некоторых воплощениях компоненты остова могут быть смесью из различных видов. Собственно, если антитело является каким-либо антителом, такое антитело может быть химерным антителом и/или гуманизированным антителом. В основном, как «химерные антитела», так и «гуманизированные антитела» относятся к антителам, которые объединяют области от более чем одного вида. Например, «химерные антитела» обычно включают вариабельную область (области) от мыши (или, в некоторых случаях, от крысы) и константную область (области) от человека. «Гуманизированные антитела» обычно относятся к антителам, не являющимся человеческими, которые включают каркасные участки вариабельного домена с заменой на последовательности, обнаруженные в человеческих антителах. Обычно в гуманизированном антителе антитело целиком, за исключением CDR's, кодируется полинуклеотидом человеческого проихождения или идентично такому антителу, за исключением его CDR's. CDR's, некоторые или все, которые кодируются нуклеиновыми кислотами, происходящими из организмов, не являющихся человеком, пересаживают в бета-складчатый каркасный участок вариабельного участка человеческого антитела для создания антитела, специфичность которого определяется пересаженными CDR's. Создание таких антител описано, например, в WO 92/11018, Jones et al., 1986, Nature 321:522-525; Verhoeyen et al., 1988, Science, 239:1534-1536, работы включены путем отсылки во всей своей полноте. «Обратная мутация» выбранных аминокислотных остатков акцепторного каркасного участка на соответствующие донорные аминокислотные остатки часто необходима для восстановления аффинности, которая теряется в исходной конструкции при пересадке (US 5530101; US 5585089; US 5693761; US 5693762; US 6180370; US 5859205; US 5821337; US 6054297; US 6407213, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Оптимально гуманизированное антитело также будет включать, по меньшей мере, часть константной области иммуноглобулина, обычно принадлежащей иммуноглобулину человека, и, следовательно, будет включать человеческий Fc-участок. Гуманизированные антитела также можно получить, используя мышей с генетически сконструированной иммунной системой. Roque et al., 2004, Biotechnol. Prog. 20:639-654, работа включена путем отсылки во всей своей полноте. В этой области техники хорошо известно множество методов гуманизации и восстановления исходной формы антител, не принадлежащих к человеку (см. Tsurushita & Vasquez, 2004, Humanization of Monoclonal Antibodies, Molecular Biology of В Cells, 533-545, Elsevier Science (USA), и ссылки, процитированные там, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Методы гуманизации включают, но не ограничиваются методами, описанными в работах Jones et al., 1986, Nature 321:522-525; Riechmann et al., 1988; Nature 332:323-329; Verhoeyen et al., 1988, science, 239:1534-1536; Queen et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci., USA 86:10029-33; He et al., 1998, J. Immunol. 160:1029-1035; Carter et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:4285-9, Presta et al., 1997, Cancer Res. 57(20):4593-9; Gorman et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:4181-4185; O'Connor et al., 1998, Protein Eng 11:321-8, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте. Гуманизация или другие методы снижения иммуногенности вариабельных областей антител, не являющихся человеческими, могут включать методы восстановления поверхности, как описано, например, в работе Roguska et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:969-973, включенной путем отсылки во всей своей полноте. В одном из воплощений исходное антитело является афинно созревшим, как это известно в этой области техники. Для гуманизации и аффинного созревания можно применять структурные методы, как, например, описано в US 11/004,590. Для гуманизации и аффинного созревания вариабельных областей антител можно применять селекционные методы, которые включают, но не ограничиваются методами, описанными в работах Wu et al., 1999, J. Mol. Biol. 294:151-162; Baca et al., 1997, J. Biol. Chem. 272(16):10678-10684; Rosok et al., 1996, J. Biol. Chem. 271(37): 22611-22618; Rader et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8910-8915; Krauss et al., 2003, Protein Engineering 16(10):753-759, включенных путем отсылки во всей своей полноте. Другие методы гуманизации могут включать пересадку только частей CDR, эти методы включают, но не ограничиваются методами, описанными в работах US 091810,502; Tan et al., 2002, J. Immunol. 169:1119-1125; De Pascalis et al., 2002, J. Immunol. 169:3076-3084, включенных сюда путем отсылки во всей своей полноте.In some embodiments, the components of the skeleton may be a mixture of various species. Actually, if the antibody is any antibody, such an antibody may be a chimeric antibody and / or a humanized antibody. In general, both “chimeric antibodies” and “humanized antibodies” refer to antibodies that combine regions from more than one species. For example, “chimeric antibodies” typically include a variable region (s) from a mouse (or, in some cases, a rat) and a constant region (s) from a human. “Humanized antibodies” generally refer to non-human antibodies that include framework regions of the variable domain with substitution for sequences found in human antibodies. Typically, in a humanized antibody, the entire antibody, with the exception of CDR's, is encoded by a human polynucleotide or is identical to such an antibody, with the exception of its CDR's. CDR's, some or all of which are encoded by nucleic acids originating from non-human organisms, are transplanted into the beta-folded frame region of the variable region of a human antibody to create an antibody whose specificity is determined by transplanted CDR's. The creation of such antibodies is described, for example, in WO 92/11018, Jones et al., 1986, Nature 321: 522-525; Verhoeyen et al., 1988, Science, 239: 1534-1536, works incorporated by reference in their entirety. The "reverse mutation" of the selected amino acid residues of the acceptor framework site to the corresponding donor amino acid residues is often necessary to restore the affinity that is lost in the original structure during transplantation (US 5530101; US 5585089; US 5693761; US 5693762; US 6180370; US 5859205; US 5821337; US 6054297; US 6407213, all works are incorporated by reference in their entirety). An optimally humanized antibody will also include at least a portion of the constant region of immunoglobulin, usually belonging to a human immunoglobulin, and therefore will include a human Fc region. Humanized antibodies can also be obtained using mice with a genetically engineered immune system. Roque et al., 2004, Biotechnol. Prog. 20: 639-654, work included by reference in its entirety. Many techniques are well known in the art for humanizing and restoring non-human antibodies to their original form (see Tsurushita & Vasquez, 2004, Humanization of Monoclonal Antibodies, Molecular Biology of B Cells, 533-545, Elsevier Science (USA), and references cited there, all works included by reference in its entirety). Humanization methods include, but are not limited to, the methods described in Jones et al., 1986, Nature 321: 522-525; Riechmann et al., 1988; Nature 332: 323-329; Verhoeyen et al., 1988, science, 239: 1534-1536; Queen et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci., USA 86: 10029-33; He et al., 1998, J. Immunol. 160: 1029-1035; Carter et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 4285-9, Presta et al., 1997, Cancer Res. 57 (20): 4593-9; Gorman et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 4181-4185; O'Connor et al., 1998, Protein Eng 11: 321-8, all works are incorporated by reference in their entirety. Humanization or other methods of reducing the immunogenicity of the variable regions of non-human antibodies may include surface repair methods, as described, for example, in Roguska et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 969-973, incorporated by reference in its entirety. In one embodiment, the parent antibody is affinity matured as is known in the art. Structural methods can be used for humanization and affinity maturation, as, for example, described in US 11 / 004,590. For humanization and affinity maturation of the variable regions of antibodies, selection methods can be used that include, but are not limited to, the methods described by Wu et al., 1999, J. Mol. Biol. 294: 151-162; Baca et al., 1997, J. Biol. Chem. 272 (16): 10678-10684; Rosok et al., 1996, J. Biol. Chem. 271 (37): 22611-22618; Rader et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8910-8915; Krauss et al., 2003, Protein Engineering 16 (10): 753-759, incorporated by reference in its entirety. Other methods of humanization may include transplanting only parts of the CDR, these methods include, but are not limited to, the methods described in US 091810,502; Tan et al., 2002, J. Immunol. 169: 1119-1125; De Pascalis et al., 2002, J. Immunol. 169: 3076-3084, incorporated herein by reference in its entirety.

Биспецифические антителаBispecific Antibodies

В одном из воплощений антитела изобретения являются мультиспецифичным антителом и исключительно биспецифичным антителом, также называемыми иногда «диателами». Это антитела, которые связывают два (или более) различных антигенов. Диатела можно изготовить множеством способов, известных в этой области техники (Holliger and Winter, 1993, Current Opinion Biotechnol. 4:446-449, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), например, получив химическим путем или из гибридных гибридом.In one embodiment, the antibodies of the invention are a multispecific antibody and an exclusively bispecific antibody, also sometimes referred to as "diabodies." These are antibodies that bind two (or more) different antigens. Diabodies can be made by a variety of methods known in the art (Holliger and Winter, 1993, Current Opinion Biotechnol. 4: 446-449, work included by reference in its entirety), for example, obtained by chemical means or from hybrid hybrids.

МиниантителаMini-antibodies

В одном из воплощений антитело является миниантителом. Миниантитела представляют собой доведенные до минимума антителоподобные белки, включающие scFv, присоединенный к CH1-домену. Hu et al., 1996, Cancer Res. 56:30553061, работа включена путем отсылки во всей своей полноте. В некоторых случаях scFv может быть присоединен к Fc-участку и может включать некоторую часть или весь шарнирный участок.In one embodiment, the antibody is a miniantibody. Miniantibodies are minimized antibody-like proteins including scFv attached to the CH1 domain. Hu et al., 1996, Cancer Res. 56: 30553061, work included by reference in its entirety. In some cases, scFv may be attached to the Fc region and may include some or all of the hinge region.

Человеческие антителаHuman antibodies

В одном из воплощений антитело является полностью человеческим антителом, по меньшей мере, с одной модификацией, как уже было указано. «Полностью человеческое антитело» или «абсолютно человеческое антитело» относится к человеческому антителу, имеющему последовательность антитела, происходящего из человеческой хромосомы с модификациями, указанными в тексте заявки.In one embodiment, the antibody is a fully human antibody with at least one modification, as already indicated. “Entirely human antibody” or “absolutely human antibody” refers to a human antibody having the sequence of an antibody derived from the human chromosome with the modifications specified in the text of the application.

Слитые антителаFused Antibodies

В одном из воплощений антитела изобретения представляют собой слитые белки антител (иногда называемые здесь «конъюгатом антител»). Один тип слитых антител включает слитые Fc, в которых Fc-участок связан с партнером по слиянию. Термин «слитый Fc». который используют в тексте, означает белок, в котором один или несколько полипептидов эффективно присоединены к Fc-участку. Слитый Fc здесь является синонимом терминов «иммуноадгезин», «слитый Ig», «химера Ig» и «рецепторный глобулин» (иногда пишется через тире), использовавшихся ранее (Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14:52-60; Ashkenazi et al., 1997 Curr Opin Immunol 9:195-200). Слитый Fc объединяет в себе Fc-участок иммуноглобулина с партнером по слиянию, который, в основном, может быть любым белком или небольшой молекулой. Фактически любой белок или небольшая молекула могут быть присоединены к Fc для создания слитого Fc. Белковые партнеры по слиянию не ограничиваются данными примерами, но могут включать вариабельную область антитела, связывающий участок рецептора-мишени, адгезионную молекулу, лиганд, фермент, цитокин, хемокин или какой-либо другой белок или белковый домен. Небольшая молекула в качестве партнеров по слиянию может включать любое терапевтическое средство, которое направляет слитый Fc к терапевтической мишени. Такими мишенями могут быть любые молекулы, предпочтительно внеклеточный рецептор, который вовлечен в заболевание. Таким образом, IgG-варианты могут быть присоединены к одному или нескольким партнерам по слиянию. В одном альтернативном воплощении IgG-вариант конъюгирован или эффективно присоединен к другому терапевтическому соединению. Терапевтическое соединение может быть цитотоксичным средством, химиотерапевтическим средством, токсином, радиоизотопом, цитокином или другим терапевтически активным средством. IgG может быть присоединен к одному из множества небелковых полимеров, например к полиэтиленгликолю, пропиленгликолю, полиалкиленам или сополимерам полиэтиленгликоля и пропиленгликоля.In one embodiment, the antibodies of the invention are antibody fusion proteins (sometimes referred to herein as an “antibody conjugate”). One type of fusion antibody includes Fc fusion in which the Fc region is linked to a fusion partner. The term "fused Fc". as used herein, means a protein in which one or more polypeptides are efficiently attached to the Fc region. The Fc fusion here is synonymous with the terms immunoadhesin, Ig fusion, Ig chimera and receptor globulin (sometimes spelled with a dash) as previously used (Chamow et al., 1996, Trends Biotechnol 14: 52-60; Ashkenazi et al., 1997 Curr Opin Immunol 9: 195-200). A Fc fusion combines the Fc region of an immunoglobulin with a fusion partner, which basically can be any protein or small molecule. In fact, any protein or small molecule can be attached to the Fc to create a fused Fc. Protein fusion partners are not limited to these examples, but may include a variable region of an antibody that binds a portion of a target receptor, an adhesion molecule, a ligand, an enzyme, a cytokine, a chemokine, or some other protein or protein domain. A small molecule as fusion partners may include any therapeutic agent that directs the fused Fc to a therapeutic target. Such targets can be any molecule, preferably an extracellular receptor that is involved in the disease. Thus, IgG variants can be attached to one or more fusion partners. In one alternative embodiment, the IgG variant is conjugated or efficiently attached to another therapeutic compound. The therapeutic compound may be a cytotoxic agent, chemotherapeutic agent, toxin, radioisotope, cytokine or other therapeutically active agent. IgG may be attached to one of a variety of non-protein polymers, for example, polyethylene glycol, propylene glycol, polyalkylene or copolymers of polyethylene glycol and propylene glycol.

Кроме слитых Fc, слитые антитела включают слияние константной области тяжелой цепи с одним или несколькими партнерами по слиянию (кроме того, включая вариабельную область любого антитела), в то время как другие слитые антитела представляют собой в значительной степени полные антитела или полноразмерные антитела с партнерами по слиянию. В одном из воплощений роль партнера по слиянию состоит в опосредовании связывания с мишенью и, таким образом, он является функциональным аналогом вариабельных областей антитела (и на самом деле может им быть). Фактически любой белок или небольшая молекула могут быть присоединены к Fc для создания слитого Fc (или слитого антитела). Белковые партнеры по слиянию не ограничиваются данными примерами, но могут включать связывающий участок рецептора-мишени, адгезионную молекулу, лиганд, фермент, цитокин, хемокин или какой-либо другой белок или белковый домен. Небольшая молекула в качестве партнеров по слиянию может включать любое терапевтическое средство, которое направляет слитый Fc к терапевтической мишени. Такими мишенями могут быть любые молекулы, предпочтительно внеклеточный рецептор, который вовлечен в заболевание.In addition to Fc fusion, fusion antibodies include fusion of the constant region of the heavy chain with one or more fusion partners (in addition, including the variable region of any antibody), while other fusion antibodies are substantially complete antibodies or full length antibodies with fusion partners merge. In one embodiment, the role of the fusion partner is to mediate binding to the target and, thus, it is a functional analogue of the antibody variable regions (and may actually be). In fact, any protein or small molecule can be attached to an Fc to create a Fc fusion (or fusion antibody). Protein fusion partners are not limited to these examples, but may include a target receptor binding site, an adhesion molecule, a ligand, an enzyme, a cytokine, a chemokine, or some other protein or protein domain. A small molecule as fusion partners may include any therapeutic agent that directs the fused Fc to a therapeutic target. Such targets can be any molecule, preferably an extracellular receptor that is involved in the disease.

Партнер по слиянию может быть белковым и небелковым; последний обычно создается с использованием функциональных групп, расположенных на антителе и партнере по слиянию. Например, в этой области техники известны линкеры; например, хорошо известны гомо- или гетеро-бифункциональные линкеры (см. каталог 1994 Pierce Chemical Company технический раздел, относящийся к поперечно-сшивающим агентам, стр.155-200, включенный сюда путем отсылки).A merger partner can be protein and non-protein; the latter is usually created using functional groups located on the antibody and fusion partner. For example, linkers are known in the art; for example, homo- or hetero-bifunctional linkers are well known (see the 1994 catalog of the Pierce Chemical Company technical section relating to cross-linking agents, pp. 155-200, incorporated herein by reference).

Подходящие конъюгаты включают, но не ограничиваются только ими, метки, как описано ниже, лекарственные средства и цитотоксические средства, включающие, но не ограниченные цитотоксическими лекарственными средствами (например, химиотерапевтическими средствами) или токсинами или активными фрагментами таких токсинов. Подходящие токсины и их соответствующие фрагменты включают дифтерийную цепь А, цепь А экзотоксина, цепь А рицина, цепь А абрина, курцин, кротин, феномицин, эномицин и т.п. Цитотоксические средства также включают радиоактивные химические вещества, сделанные путем слияния радиоизотопов с антителами или путем связывания радионуклидов с хелатирующими агентами, которые были ковалентно присоединены к антителу. Дополнительные воплощения применяют калихеамицин, ауристатины, гелданамицин, майтанзин и дуокармицины и аналоги (последние описаны в US 2003/0050331 А1, включенным путем отсылки во всей своей полноте).Suitable conjugates include, but are not limited to, labels, as described below, drugs and cytotoxic agents, including but not limited to cytotoxic drugs (e.g., chemotherapeutic agents) or toxins or active fragments of such toxins. Suitable toxins and their corresponding fragments include diphtheria chain A, chain A of exotoxin, chain A of ricin, chain A of abrin, curcin, crotin, phenomycin, enomycin, and the like. Cytotoxic agents also include radioactive chemicals made by fusing radioisotopes with antibodies or by binding radionuclides to chelating agents that have been covalently attached to an antibody. Additional embodiments use calicheamicin, auristatins, geldanamycin, maytansine and duocarmycins and analogues (the latter are described in US 2003/0050331 A1, incorporated by reference in its entirety).

Ковалентные модификации антителCovalent Antibody Modifications

Ковалентные модификации антител включены в объем этого изобретения и, в основном, но не всегда, сделаны посттрансляционно. Например, несколько типов ковалентных модификаций антитела введены в молекулу путем реакции специфических аминокислотных остатков антитела с органическим дериватизирующим агентом, который способен реагировать с выбираемыми боковыми цепями или N- или С-концевыми остатками.Covalent modifications of antibodies are included in the scope of this invention and are mainly, but not always, made post-translationally. For example, several types of covalent modifications of an antibody are introduced into a molecule by reacting specific amino acid residues of an antibody with an organic derivatizing agent that is capable of reacting with selectable side chains or N- or C-terminal residues.

Остатки цистеина наиболее часто реагируют с α-галогенацетатами (и соответствующими аминами), такими как хлоруксусная кислота или хлорацетамид, с образованием карбоксиметильных или карбоксиамидометильных производных. Остатки цистеина можно также перевести в производные с помощью реакции с бромтрифторацетоном, α-бром-β-(5-имидазоил)пропионовой кислотой, хлорацетилфосфатом, N-алкилмалеимидами, 3-нитро-2-пиридилдисульфидом, метил-2-пиридилдисульфидом, пара-хлормеркурибензоатом, 2-хлормеркури-4-нитрофенолом или хлор-7-нитробензо-2-окса-1,3-диазолом и т.п.Cysteine residues most often react with α-haloacetates (and corresponding amines), such as chloroacetic acid or chloroacetamide, to form carboxymethyl or carboxyamidomethyl derivatives. Cysteine residues can also be converted to derivatives by reaction with bromotrifluoroacetone, α-bromo-β- (5-imidazoyl) propionic acid, chloroacetyl phosphate, N-alkyl maleimides, 3-nitro-2-pyridyl disulfide, methyl-2-pyridyl disulfide, para-chloromethane , 2-chloromercuri-4-nitrophenol or chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole and the like.

Остатки гистидина превращают в производные с помощью реакции с диэтилпирокарбонатом при рН 5,5-7,0, так как это соединение относительно специфично по отношению к боковой цепи гистидина. Также полезен пара-бромфенацилбромид; реакцию предпочтительно проводят в 0,1 М какодилате натрия при рН 6,0.The histidine residues are converted into derivatives by reaction with diethyl pyrocarbonate at a pH of 5.5-7.0, since this compound is relatively specific for the histidine side chain. Para-bromophenacyl bromide is also useful; the reaction is preferably carried out in 0.1 M sodium cacodilate at pH 6.0.

Остатки лизина и концевые аминогруппы вводят в реакцию с ангидридами янтарной и других карбоновых кислот. Получение производных с помощью этих агентов оказывает эффект изменения заряда остатков лизина. Другие подходящие реагенты для получения производных остатков, содержащих альфа-аминогруппы, включают имидоэфиры, такие как метиловый эфир пиколинимидата; пиридоксальфосфат; пиридоксаль; хлорборгидрид; тринитробензосульфоновая кислота; O-метилизомочевина; 2,4-пентандион и реакция с глиоксилатом, катализируемая трансаминазой.Lysine residues and terminal amino groups are reacted with succinic and other carboxylic acid anhydrides. Derivative production using these agents has the effect of changing the charge of lysine residues. Other suitable reagents for derivatizing residues containing alpha amino groups include imido esters such as picolinimidate methyl ester; pyridoxalphosphate; pyridoxal; chloroborohydride; trinitrobenzosulfonic acid; O-methylisourea; 2,4-pentanedione and a reaction with glyoxylate catalyzed by transaminase.

Остатки аргинина модифицируют с помощью реакции с одним или несколькими общепринятыми реагентами, среди них фенилглиоксаль, 2,3-бутандион, 1,2-циклогександион и нингидрин. Для превращения остатков аргинина в их производные необходимо, чтобы реакцию проводили в щелочных условиях из-за высокого значения рКа гуанидиновой функциональной группы. Кроме того, эти реагенты могут реагировать с лизиновыми группами, а также с эпсилон-аминогруппой аргинина.Residues of arginine are modified by reaction with one or more common reagents, among them phenylglyoxal, 2,3-butanedione, 1,2-cyclohexanedione and ninhydrin. To convert arginine residues to their derivatives, it is necessary that the reaction is carried out under alkaline conditions due to the high pKa of the guanidine functional group. In addition, these reagents can react with lysine groups, as well as with the epsilon-amino group of arginine.

Могут быть сделаны специфические модификации остатков тирозина, причем особый интерес представляет введение в остатки тирозина спектральных меток с помощью реакции с ароматическими соединениями диазония или тетранитрометаном. Чаще всего для образования O-ацетилтирозиновых производных и 3-нитро-производных применяют N-ацетилимидазол и тетранитрометан соответственно. Остатки тирозина иодируют, применяя 125I или 131I для получения меченых белков для применения в радиоиммунологических анализах, подходящим является метод с использованием хлорамина Т, описанный выше.Specific modifications of tyrosine residues can be made, with the introduction of spectral labels into tyrosine residues by reaction with aromatic compounds of diazonium or tetranitromethane of particular interest. Most often, N-acetylimidazole and tetranitromethane are used to form O-acetyl tyrosine derivatives and 3-nitro derivatives, respectively. Tyrosine residues are iodinated using 125 I or 131 I to produce labeled proteins for use in radioimmunoassay, a method using chloramine T described above is suitable.

Боковые карбоксильные группы (аспартильная или глутамильная) селективно модифицируют с помощью реакции с карбодиимидами (R'-N=C=N-R'), где R и R' необязательно являются различными алкильными группами, такими как 1-циклогексил-3-(2-морфолинил-4-этил)карбодиимид или 1-этил-3-(4-азониа-4,4- диметилпентил)карбодиимид. Кроме того, остатки аспарагиновой и глутаминовой кислот превращают в остатки аспарагина и глутамина с помощью реакции с ионами аммония.Lateral carboxyl groups (aspartyl or glutamyl) are selectively modified by reaction with carbodiimides (R'-N = C = N-R '), where R and R' are optionally different alkyl groups such as 1-cyclohexyl-3- (2 morpholinyl-4-ethyl) carbodiimide or 1-ethyl-3- (4-azonia-4,4-dimethylpentyl) carbodiimide. In addition, residues of aspartic and glutamic acids are converted to residues of asparagine and glutamine by reaction with ammonium ions.

Дериватизация с помощью бифункциональных агентов полезна для сшивания антител с водонерастворимой поддерживающей матрицей или поверхностью для использования во многих методах, в дополнение к методам, описанным ниже. Обычно применяемые сшивающие агенты включают, например, 1,1-бис(диазоацетил)-2-фенилэтан, глутаровый альдегид, N-гидроксисукцинимидные эфиры, например эфиры с 4-азидосалициловой кислотой, гомофункциональные имидоэфиры, включающие дисукцинимидильные эфиры, такие как 3,3'-дитиобис(сукцинимидилпропионат) и бифункциональные малеимиды, такие как бис-N-малеимидо-1,8-октан. Дериватизирующие агенты, такие как метил-3-[(пара-азидофенил)дитио]пропиоимидат, позволяют получить фотоактивируемые интермедиаты, которые способны к образованию поперечных сшивок в присутствии света. Альтернативно, реакционноспособные водонерастворимые матрицы, такие как активированные цианогенбромидом углеводы и реакционноспособные субстраты, описанные в US Pat. Nos. 3,969,287; 3,691,016; 4,195,128; 4,247,642; 4,229,537 и 4,330,440, включенные сюда путем отсылки во всей своей полноте, применяют для иммобилизации белков.Derivatization using bifunctional agents is useful for crosslinking antibodies with a water-insoluble support matrix or surface for use in many methods, in addition to the methods described below. Commonly used crosslinking agents include, for example, 1,1-bis (diazoacetyl) -2-phenylethane, glutaraldehyde, N-hydroxysuccinimide esters, for example 4-azidosalicylic acid esters, homofunctional imido esters, including disuccinimidyl esters, such as 3.3 ' dithiobis (succinimidyl propionate) and bifunctional maleimides, such as bis-N-maleimido-1,8-octane. Derivatizing agents, such as methyl 3 - [(para-azidophenyl) dithio] propioimidate, provide photoactivated intermediates that are capable of crosslinking in the presence of light. Alternatively, reactive water-insoluble matrices, such as cyanogen bromide activated carbohydrates and reactive substrates, are described in US Pat. Nos. 3,969,287; 3,691,016; 4,195,128; 4,247,642; 4,229,537 and 4,330,440, incorporated by reference in their entirety, are used to immobilize proteins.

Остатки глутамина и аспарагина часто деамидируют для получения соответствующих остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот. Альтернативно, эти остатки можно деамидировать в мягких кислых условиях. Оба способа образования этих остатков входят в объем настоящего изобретения.Glutamine and asparagine residues are often deamidated to produce the corresponding glutamic and aspartic acid residues. Alternatively, these residues can be deamidated under mild acidic conditions. Both methods of forming these residues are included in the scope of the present invention.

Другие модификации включают гидроксилирование пролина и лизина, фосфорилирование гидроксильных групп остатков серина и треонина, метилирование α-аминогрупп лизиновых, аргининовых и гистидиновых боковых цепей (Т.Е. Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, W.H. Freeman&Co., San Francisco, pp.79-86 [1983], работа включена путем отсылки во всей своей полноте), ацетилирование N-концевого амина и амидирование любой С-концевой карбоксильной группы.Other modifications include hydroxylation of proline and lysine, phosphorylation of the hydroxyl groups of serine and threonine residues, methylation of the α-amino groups of lysine, arginine and histidine side chains (i.e., Creighton, Proteins: Structure and Molecular Properties, WH Freeman & Co., San Francisco, pp. 79-86 [1983], the work is incorporated by reference in its entirety), acetylation of the N-terminal amine and amidation of any C-terminal carboxyl group.

ГликозилированиеGlycosylation

Другим типом ковалентной модификации является гликозилирование. В другом воплощении IgG-варианты, раскрытые здесь, могут быть модифицированы для включения одной или нескольких сконструированных гликоформ. Термин «сконструированные гликоформы», который здесь используют, означает смесь углеводов, которую ковалентно присоединяют к IgG, где указанные углеводы химически отличаются от углеводов исходного IgG. Сконструированные гликоформы могут быть полезными для многих целей, включающих, но не ограниченных увеличением или снижением эффекторной функции. Сконструированные гликоформы могут быть созданы с помощью множества способов, известных в этой области техники (Umaňa et al., 1999, Nat Biotechnol 17:176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74:288-294; Shields et al., 2002, J Biol Chem 277:26733-26740; Shinkawa et al., 2003, J Biol Chem 278:3466-3473; US 6,602,684; US 10/277,370; US 10/113,929; PCT WO 00/61739A1; PCT WO 01/29246A1; PCT WO 02/31140A1; PCT WO 02/30954A1, все источники включены путем отсылки во всей своей полноте (PotelligentTM technology [Biowa, Inc., Princeton, NJ]; GlycoMAb™ glycosylation engineering technology [GLYCART biotechnology AG, Zűrich, Switzerland]). Многие из этих методик основаны на регулировании уровня фукозилированных и/или разветвления олигосахаридов, которые ковалентно присоединены к Fc-участку, например, с помощью экспрессии IgG в различных организмах или клеточных линиях, сконструированных или сделанных иным способом (например, в клетках Lec-13 СНО или клетках крысиной гибридомы YB2/0), с помощью регулирования ферментов, вовлеченных в путь гликозилирования (например, FUT8 [α1,6-фукозилтрансферазы] и/или β1-4-N-ацетилглюкозаминилтрансферазы III [GnTIII]) или с помощью модификации углевода(ов) после экспрессии IgG. Сконструированная гликоформа обычно имеет отношение к различным углеводам или олигосахаридам; поэтому IgG-вариант, например антитело или слитый Fc, могут включать сконструированную гликоформу. Альтернативно, сконструированная гликоформа может иметь отношение к варианту IgG, который включает различный углевод или олигосахарид. Как известно в этой области техники, способы гликозилирования могут зависеть как от последовательности белка (например, от присутствия или отсутствия особенных аминокислотных остатков, пригодных для гликозилирования), так и от клетки-хозяина или организма, в котором продуцируют белок. Отдельные экспрессионные системы обсуждаются ниже.Another type of covalent modification is glycosylation. In another embodiment, the IgG variants disclosed herein may be modified to include one or more engineered glycoforms. The term “engineered glycoforms” as used herein means a carbohydrate mixture that is covalently attached to IgG, wherein said carbohydrates are chemically different from the carbohydrates of the original IgG. Engineered glycoforms can be useful for many purposes, including but not limited to increasing or decreasing effector function. Designed glycoforms can be created using a variety of methods known in the art (Umaňa et al., 1999, Nat Biotechnol 17: 176-180; Davies et al., 2001, Biotechnol Bioeng 74: 288-294; Shields et al. , 2002, J Biol Chem 277: 26733-26740; Shinkawa et al., 2003, J Biol Chem 278: 3466-3473; US 6,602,684; US 10 / 277,370; US 10 / 113,929; PCT WO 00 / 61739A1; PCT WO 01 / 29246A1; PCT WO 02 / 31140A1; PCT WO 02 / 30954A1, all sources are incorporated by reference in their entirety (Potelligent TM technology [Biowa, Inc., Princeton, NJ]; GlycoMAb ™ glycosylation engineering technology [GLYCART biotechnology AG, Zűrich , Switzerland]). Many of these methods are based on the regulation of the level of fucosylated and / or branching oligosaccharides, which which are covalently attached to the Fc region, for example, by expressing IgG in various organisms or cell lines constructed or otherwise made (for example, in Lec-13 CHO cells or rat hybrid YB2 / 0 cells) by regulating the enzymes involved to the glycosylation pathway (eg, FUT8 [α1,6-fucosyltransferase] and / or β1-4-N-acetylglucosaminyltransferase III [GnTIII]) or by modifying the carbohydrate (s) after IgG expression. The engineered glycoform usually relates to various carbohydrates or oligosaccharides; therefore, the IgG variant, for example, an antibody or Fc fusion, may include engineered glycoform. Alternatively, the engineered glycoform may be related to an IgG variant that includes a different carbohydrate or oligosaccharide. As is known in the art, glycosylation methods can depend both on the protein sequence (for example, on the presence or absence of particular amino acid residues suitable for glycosylation), and on the host cell or organism in which the protein is produced. Individual expression systems are discussed below.

Гликозилирование полипептидов обычно происходит либо через N-связь, либо через O-связь. N-гликозилирование имеет отношение к присоединению молекулы углевода к боковой цепи остатка аспарагина. Трипептидные последовательности аспарагин-Х-серин и аспарагин-Х-треонин, где Х - любая аминокислота кроме пролина, являются последовательностями узнавания для энзиматического присоединения молекулы углевода к боковой цепи аспарагина. Таким образом, присутствие любой из этих трипептидных последовательностей в полипептиде создает потенциальный сайт гликозилирования. O-гликозилирование имеет отношение к присоединению одного из сахаров: N-ацетилгалактозамина, галактозы или ксилозы, к гидроксиаминокислоте, чаще всего серину или треонину, хотя также могут использоваться 5-гидроксипролин или 5-гидроксилизин.Glycosylation of polypeptides usually occurs either through an N-bond or through an O-bond. N-glycosylation refers to the attachment of a carbohydrate molecule to the side chain of an asparagine residue. The tripeptide sequences asparagine-X-serine and asparagine-X-threonine, where X is any amino acid except proline, are recognition sequences for the enzymatic attachment of a carbohydrate molecule to the asparagine side chain. Thus, the presence of any of these tripeptide sequences in a polypeptide creates a potential glycosylation site. O-glycosylation refers to the addition of one of the sugars: N-acetylgalactosamine, galactose or xylose, to hydroxyamino acid, most often serine or threonine, although 5-hydroxyproline or 5-hydroxylysine can also be used.

Включение участков гликозилирования в антитело удобно проводить путем изменения аминокислотной последовательности, так чтобы она содержала одну или более трипептидных последовательностей из описанных выше (для связанных с атомом N сайтов гликозилирования). Изменение можно сделать с помощью присоединения или замещения одного или нескольких остатков серина или треонина для начала последовательности (для связанных с атомом О сайтов гликозилирования). Для удобства аминокислотную последовательность антитела предпочтительно модифицируют путем изменения на уровне ДНК, в особенности путем мутирования ДНК, кодирующей полипептид-мишень, в заранее выбранных основаниях, так чтобы образовались кодоны, которые будут транслироваться в желаемые аминокислоты.The inclusion of glycosylation sites in an antibody is conveniently carried out by changing the amino acid sequence so that it contains one or more tripeptide sequences from those described above (for N-linked glycosylation sites). The change can be made by adding or replacing one or more residues of serine or threonine to start the sequence (for glycosylation sites linked to the O atom). For convenience, the amino acid sequence of an antibody is preferably modified by changing at the DNA level, in particular by mutating the DNA encoding the target polypeptide at preselected bases so that codons are formed that will translate into the desired amino acids.

Другими способами повышения количества молекул углеводов в антителе является химическое или энзиматическое присоединение гликозидов к белку. Эти процедуры полезны в тех методиках, которые не требуют продуцирование белка в клетке-хозяине, которая обладает способностью к гликозилированию по N- и O-связям. В зависимости от применяемого способа присоединения сахар(сахара) могут присоединяться к (а) аргинину и гистидину, (b) свободным карбоксильным группам, (с) свободным сульфгидрильным группам, таким как цистеин, (d) свободным гидроксильным группам, таким как серин, треонин или гидроксипролин, (е) ароматическим остаткам, таким как фенилаланин, тирозин или триптофан, или (f) амидной группе глутамина. Эти методы описаны в WO 87/05330 и в работе Aplin and Wriston, 1981, CRC Crit. Rev. Biochem., pp.259-306, включенных сюда путем отсылки во всей своей полноте.Other ways to increase the number of carbohydrate molecules in an antibody is by chemical or enzymatic attachment of glycosides to a protein. These procedures are useful in those methods that do not require protein production in the host cell, which is capable of glycosylation at the N - and O-bonds. Depending on the attachment method used, the sugar (s) can be attached to (a) arginine and histidine, (b) free carboxyl groups, (c) free sulfhydryl groups such as cysteine, (d) free hydroxyl groups such as serine, threonine or hydroxyproline, (e) aromatic residues such as phenylalanine, tyrosine or tryptophan, or (f) the amide group of glutamine. These methods are described in WO 87/05330 and in Aplin and Wriston, 1981, CRC Crit. Rev. Biochem., Pp. 259-306, incorporated herein by reference in its entirety.

Удаление углеводной части, присутствующей в исходном антителе, может быть проведено химически или энзиматически. Для химического дегликозилирования необходимо воздействие на белок соединения трифторметансульфоновой кислоты или эквивалентного соединения. Эта обработка приводит к отщеплению большинства или всех сахаров, за исключением связанных сахаров (N-ацетилглюкозамина или N-ацетилгалактозамина), в то время как уходящий белок остается интактным. Химическое дегликозилирование описано Hakimuddin et al., 1987, Arch. Biochem. Biophys. 259:52 и Edge et al., 1981, Anal. Biochem. 118:131, обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте. Энзиматическое отщепление углеводной части полипептида может быть достигнуто при использовании множества эндо- и экзогликозидаз, как описано в работе Thotakura et al., 1987, Meth. Enzymol. 138:350, включенной путем отсылки во всей своей полноте. Гликозилирование в потенциальных участках гликозилирования можно предотвратить при использовании соединения туникамицина, как описано в работе Duskin et al., 1982, J. Biol. Chem. 257:3105, включенной сюда путем отсылки во всей своей полноте. Туникамицин блокирует образование белок-N-гликозидных связей.Removing the carbohydrate moiety present in the parent antibody can be carried out chemically or enzymatically. Chemical deglycosylation requires exposure to a protein of a trifluoromethanesulfonic acid compound or equivalent compound. This treatment results in cleavage of most or all of the sugars, with the exception of linked sugars (N-acetylglucosamine or N-acetylgalactosamine), while the leaving protein remains intact. Chemical deglycosylation is described by Hakimuddin et al., 1987, Arch. Biochem. Biophys. 259: 52 and Edge et al., 1981, Anal. Biochem. 118: 131, both works are incorporated by reference in their entirety. Enzymatic cleavage of the carbohydrate moiety of the polypeptide can be achieved using a variety of endo- and exoglycosidases, as described by Thotakura et al., 1987, Meth. Enzymol. 138: 350, incorporated by reference in its entirety. Glycosylation at potential glycosylation sites can be prevented by using the tunicamycin compound as described by Duskin et al., 1982, J. Biol. Chem. 257: 3105, incorporated herein by reference in its entirety. Tunicamycin blocks the formation of protein-N-glycosidic bonds.

Другой тип ковалентной модификации антитела включает присоединение антитела к различным небелковым полимерам, включающим, но не ограниченным различными полиолами, такими как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль или полиоксиалкилены, способом, описанным, например, в 2005-2006 PEG Catalog from Nektar Therapeutics (доступно на веб-сайте Nektar), US Patents 4,640,835; 4,496,689; 4,301,144; 4,670,417; 4,791,192 или 4,179,337, все они включены путем отсылки во всей своей полноте. Кроме того, как известно в этой области техники, в различных положениях внутри антитела можно сделать аминокислотные замены, чтобы облегчить присоединение полимеров, таких как ПЭГ. См., например, публикацию US Publication No. 2005/011037А1, включенную путем отсылки во всей своей полноте.Another type of covalent modification of an antibody involves attaching the antibody to various non-protein polymers, including but not limited to various polyols, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polyoxyalkylenes, as described, for example, in 2005-2006 PEG Catalog from Nektar Therapeutics (available on the website Nektar), US Patents 4,640,835; 4,496,689; 4,301,144; 4,670,417; 4,791,192 or 4,179,337, all of which are incorporated by reference in their entirety. In addition, as is known in the art, amino acid substitutions can be made at various positions within the antibody to facilitate the attachment of polymers such as PEG. See, for example, US Publication No. 2005 / 011037A1, incorporated by reference in its entirety.

Меченые антителаLabeled antibodies

В некоторых воплощениях ковалентная модификация антител изобретения включает внедрение одной или нескольких меток. В некоторых случаях их рассматривают как слитые антитела. Термин «метящая группа» означает любую детектируемую метку. В некоторых воплощениях меченая группа присоединена к антителу через спейсерные ножки различной длины для снижения потенциального стерического затруднения. Различные методы получения меченых белков известны в этой области техники и могут быть использованы в осуществлении настоящего изобретения.In some embodiments, the covalent modification of an antibody of the invention includes the incorporation of one or more labels. In some cases, they are considered as fused antibodies. The term “labeling group” means any detectable label. In some embodiments, the labeled group is attached to the antibody through spacer legs of varying lengths to reduce potential steric hindrance. Various methods for producing labeled proteins are known in the art and can be used in the practice of the present invention.

В основном, метки бывают трех классов, в зависимости от анализа, в которых эти метки обнаруживают: а) изотопные метки, которые могут быть радиоактивными или тяжелыми изотопами; b) магнитные метки (например, магнитные частицы); с) редокс-активные вещества; d) оптические краски; энзиматические группы (например, пероксидаза хрена, β-галактозидаза, люцифераза, щелочная фосфатаза); е) биотинилированные группы и f) заранее определенные полипептидные эпитопы, узнаваемые вторичными репортерами (например, пара последовательностей «лейциновой молнии», связывающие места для вторичных антител, металл-связывающие домены, эпитопные метки и т.д.). В некоторых воплощениях меченая группа присоединена к антителу через спейсерные ножки различной длины для снижения потенциального стерического несоответствия. Различные методы получения меченых белков известны в этой области техники и могут быть использованы в осуществлении настоящего изобретения.Basically, labels come in three classes, depending on the analysis in which these labels are detected: a) isotopic labels, which can be radioactive or heavy isotopes; b) magnetic marks (e.g. magnetic particles); c) redox active substances; d) optical paints; enzymatic groups (e.g. horseradish peroxidase, β-galactosidase, luciferase, alkaline phosphatase); e) biotinylated groups; and f) predetermined polypeptide epitopes recognized by secondary reporters (for example, a pair of “leucine zipper sequences”, binding sites for secondary antibodies, metal-binding domains, epitope tags, etc.). In some embodiments, the labeled group is attached to the antibody through spacer legs of various lengths to reduce potential steric mismatch. Various methods for producing labeled proteins are known in the art and can be used in the practice of the present invention.

Специфические метки включают оптические краски, включающие, но не ограниченные только ими, хромофоры, люминофоры и флуорофоры, последние во многих случаях являются специфичными. Флуорофоры могут быть или флуоресцентными «небольшими молекулами», или флуоресцентными метками белковой природы.Specific labels include optical inks, including, but not limited to, chromophores, phosphors, and fluorophores, the latter in many cases being specific. Fluorophores can be either fluorescent "small molecules" or fluorescent tags of protein nature.

Термин «флуоресцентная метка» означает любую молекулу, которую можно детектировать, используя присущие ей флуоресцентные свойства. Подходящие флуоресцентные метки включают, но не ограничиваются только ими, флуоресцеин, родамин, тетраметилродамин, эозин, эритрозин, кумарин, метилкумарины, пирен, малахитовый зеленый, стильбен, Lucifer Yellow, Cascade BlueJ, Texas Red, IAEDANS, EDANS, BODIPY FL, LC Red 640, Су 5, Су 5.5, LC Red 705, Oregon green, краски Alexa-Fluor (Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680), Cascade Blue, Cascade Yellow и R-фикоэритрин (РЕ) (Molecular Probes, Eugene, OR), FITC, родамин и Texas Red (Pierce, Rockford, IL), Cy5, Cy5.5, Cy7 (Amersham Life Science, Pittsburgh, PA). Подходящие оптические краски, включающие флуорофоры, описаны в книге Molecular Probes Handbook by Richard P. Haugland, включенной сюда путем отсылки во всей своей полноте.The term “fluorescent label” means any molecule that can be detected using its inherent fluorescent properties. Suitable fluorescent labels include, but are not limited to, fluorescein, rhodamine, tetramethylrodamine, eosin, erythrosine, coumarin, methylcoumarins, pyrene, malachite green, stilbene, Lucifer Yellow, Cascade BlueJ, Texas Red, IAEDANS, EDANS, BODIPY FL, LC Red Red, LC Red LC 640, Su 5, Su 5.5, LC Red 705, Oregon green, Alexa-Fluor paints (Alexa Fluor 350, Alexa Fluor 430, Alexa Fluor 488, Alexa Fluor 546, Alexa Fluor 568, Alexa Fluor 594, Alexa Fluor 633, Alexa Fluor 660, Alexa Fluor 680), Cascade Blue, Cascade Yellow and R-phycoerythrin (PE) (Molecular Probes, Eugene, OR), FITC, Rhodamine and Texas Red (Pierce, Rockford, IL), Cy5, Cy5.5, Cy7 ( Amersham Life Science, Pittsburgh, PA). Suitable optical dyes including fluorophores are described in Molecular Probes Handbook by Richard P. Haugland, incorporated herein by reference in its entirety.

Подходящие белковые флуоресцентные метки включают, но не ограничиваются только ими, зеленый флуоресцентный белок, включая GFP из видов Renilla, Ptilosarcus или Aequorea (Chalfie et al., 1994, Science 263:802-805), EGFP (Clontech Laboratories, Inc., код доступа в Genbank U55762), синий флуоресцентный белок (BFP, Quantum Biotechnologies, Inc. 1801 de Maisonneuve Blvd. West, 8th Floor, Montreal, Quebec, Canada H3H 1J9; Stauber, 1998, Biotechniques 24:462-471; Helm et al., 1996, Cur. Biol. 6:178-182), желтый белок с усиленной флуоресценцией (EYFP, Clontech Laboratories, Inc.), люциферазу (Ichiki et al., 1993, J. Immunol. 150:5408-5417), β-галактозидазу (Nolan et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:2603-2607) и Renilla (WO 92/15673, WO 95/07463, WO 98/14605, WO 98/26277, WO 99/49019, US Patent Nos. 5292658, 5418155, 5683888, 5741668, 5777079, 5804387, 5874304, 5876995, 5925558). Все указанные выше источники в этом параграфе непосредственно включены путем отсылки.Suitable protein fluorescent labels include, but are not limited to, green fluorescent protein, including GFP from the species Renilla, Ptilosarcus or Aequorea (Chalfie et al., 1994, Science 263: 802-805), EGFP (Clontech Laboratories, Inc., code Genbank U55762), a blue fluorescent protein (BFP, Quantum Biotechnologies, Inc. 1801 de Maisonneuve Blvd. West, 8th Floor, Montreal, Quebec, Canada H3H 1J9; Stauber, 1998, Biotechniques 24: 462-471; Helm et al. , 1996, Cur. Biol. 6: 178-182), enhanced fluorescence yellow protein (EYFP, Clontech Laboratories, Inc.), luciferase (Ichiki et al., 1993, J. Immunol. 150: 5408-5417), β -galactosidase (Nolan et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 2603-2607) and Renilla (WO 92/15673, WO 95/07463, WO 98/14605, WO 98/26277, WO 99 / 49 019, US Patent Nos. 5292658, 5418155, 5683888, 5741668, 5777079, 5804387, 5874304, 5876995, 5925558). All of the above sources in this section are expressly incorporated by reference.

IgG-вариантыIgG variants

В одном из воплощений изобретение обеспечивает вариантные IgG-белки. Как минимум IgG-варианты включают фрагмент антитела, включающий СН2-СН3-участок тяжелой цепи. Кроме того, подходящие IgG-варианты включают Fc-домены (например, включающие нижний шарнирный участок), а также IgG-варианты, включающие константную область тяжелой цепи (СН1-шарнир-СН2-СН3), также полезны в настоящем изобретении, все они могут быть присоединены к партнерам по слиянию.In one embodiment, the invention provides variant IgG proteins. At a minimum, IgG variants include an antibody fragment comprising the CH2-CH3 region of the heavy chain. In addition, suitable IgG variants include Fc domains (for example, including a lower hinge region), as well as IgG variants including a constant region of the heavy chain (CH1-hinge-CH2-CH3) are also useful in the present invention, all of which can be joined to merger partners.

IgG-вариант включает одну или несколько аминокислотных модификаций, относящихся к исходному IgG-полипептиду, в некоторых случаях относящихся к дикому типу IgG. IgG-вариант может обладать одним или несколькими оптимизированными свойствами. IgG-вариант отличается по аминокислотной последовательности от своего исходного IgG фактически, по меньшей мере, одной аминокислотной модификацией. Таким образом, IgG-варианты имеют, по меньшей мере, одну аминокислотную модификацию по сравнению с исходным белком. Альтернативно, IgG-варианты могут иметь больше, чем одну, например, приблизительно от одной до пятидесяти аминокислотных модификаций, предпочтительно приблизительно от одной до десяти аминокислотных модификаций и наиболее предпочтительно приблизительно от одной до приблизительно пяти аминокислотных модификаций по сравнению с исходным белком.The IgG variant includes one or more amino acid modifications related to the parent IgG polypeptide, in some cases related to the wild type IgG. The IgG variant may have one or more optimized properties. The IgG variant differs in amino acid sequence from its original IgG in at least one amino acid modification. Thus, IgG variants have at least one amino acid modification compared to the original protein. Alternatively, IgG variants may have more than one, for example, from about one to fifty amino acid modifications, preferably from about one to ten amino acid modifications, and most preferably from about one to about five amino acid modifications compared to the parent protein.

Таким образом, последовательности IgG-вариантов и исходного Fc-полипептида в значительной степени гомологичны. Например, вариантные последовательности IgG-вариантов здесь будут иметь приблизительно 80%-ную гомологию с последовательностью исходного IgG-варианта, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 90%-ную гомологию и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 95%-ную гомологию. Модификации могут быть сделаны генетически с использованием молекулярной биологии, или могут быть сделаны энзиматически или химически.Thus, the sequences of the IgG variants and the starting Fc polypeptide are substantially homologous. For example, variant IgG variant sequences here will have approximately 80% homology with the sequence of the original IgG variant, preferably at least about 90% homology, and more preferably at least about 95% homology. Modifications can be made genetically using molecular biology, or can be made enzymatically or chemically.

Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009

Специалисты в этой области техники признают, что упомянутый выше список мишеней относится не только к специфическим белкам и биомолекулам, но и к биохимическому пути или путям, которые их включают. Например, ссылка на CTLA-4 в качестве антигена-мишени подразумевает, что лиганды и рецепторы, которые составляют Т-клеточный костимулирующий путь, включающий CTLA-4, В7-1, В7-2, CD28 и любые другие не открытые в настоящее время лиганды и рецепторы, которые связывают эти белки, также являются мишенями. Таким образом, термин «мишень», который здесь используют, относится не только к специфическим биомолекулам, но и к ряду белков, которые взаимодействуют с указанной мишенью и участниками биохимического пути, которому принадлежит указанная мишень. Специалисты в этой области техники в дальнейшем поймут, что любой из указанных выше антигенов-мишеней, лигандов или рецепторов, которые их связывают, или других участников соответствующего биохимического пути может быть эффективно присоединен к Fc-вариантам настоящего изобретения для образования слитого Fc. Так, например, слитый Fc, который нацелен на EGFR, может быть сконструирован эффективным присоединением Fc-варианта к EGF, TGF-b или любому другому лиганду, исследованному или не открытому в настоящее время, который связывается с EGFR. Соответственно Fc-вариант настоящего изобретения может быть эффективно присоединен к EGFR для образования слитого Fc, который связывает EGFR, TGF-b или любой другой лиганд, исследованный или не открытый в настоящее время, который связывается с EGFR. Таким образом, фактически любой полипептид, или лиганд, или рецептор, или некоторый другой белок или белковый домен, включающий, но не ограниченный указанными выше мишенями и белками, которые составляют соответствующие биохимические пути, может быть эффективно присоединен к Fc-вариантам настоящего изобретения для разработки слитого Fc.Those skilled in the art will recognize that the above list of targets applies not only to specific proteins and biomolecules, but also to the biochemical pathway or pathways that include them. For example, reference to CTLA-4 as a target antigen implies that the ligands and receptors that make up the T cell costimulatory pathway, including CTLA-4, B7-1, B7-2, CD28 and any other currently not discovered ligands and the receptors that bind these proteins are also targets. Thus, the term “target”, which is used here, refers not only to specific biomolecules, but also to a number of proteins that interact with the specified target and participants in the biochemical pathway to which the specified target belongs. Those skilled in the art will further understand that any of the above target antigens, ligands or receptors that bind them, or other participants in the corresponding biochemical pathway can be efficiently attached to the Fc variants of the present invention to form a fused Fc. For example, a Fc fusion that targets EGFR can be constructed by efficiently attaching the Fc variant to EGF, TGF-b, or any other ligand currently explored or not discovered that binds to EGFR. Accordingly, an Fc variant of the present invention can be efficiently attached to an EGFR to form an Fc fusion that binds EGFR, TGF-b, or any other ligand that is currently or not currently discovered that binds to EGFR. Thus, virtually any polypeptide, or ligand, or receptor, or some other protein or protein domain, including but not limited to the above targets and proteins that make up the corresponding biochemical pathways, can be effectively attached to the Fc variants of the present invention to develop merged Fc.

Выбор подходящего антигена зависит от желаемого практического применения. Для противораковой терапии желательно иметь мишень, экспрессия которой будет ограничена в раковых клетках. Некоторые мишени, для которых доказано, что они особенно хорошо поддаются лечению антителами, являются мишенями с сигнальными функциями. Другие терапевтические антитела проявляют свои эффекты путем блокирования передачи сигналов рецептором путем ингибирования связывания рецептора и лиганда, узнаваемого этим рецептором. Другой механизм действия терапевтических антител состоит в том, что они вызывают супрессирующую регуляцию рецептора. Другие антитела не функционируют путем передачи сигнала через свой антиген-мишень. В некоторых случаях применяют антитела, направленные против агентов, вызывающих инфекционные заболевания.The selection of a suitable antigen depends on the desired practical application. For anticancer therapy, it is desirable to have a target whose expression will be limited in cancer cells. Some targets for which it has been proven that they respond particularly well to antibody treatment are targets with signaling functions. Other therapeutic antibodies exert their effects by blocking receptor signaling by inhibiting the binding of the receptor and the ligand recognized by this receptor. Another mechanism of action of therapeutic antibodies is that they cause suppressive regulation of the receptor. Other antibodies do not function by signaling through their target antigen. In some cases, antibodies are used that are directed against agents that cause infectious diseases.

В одном из воплощений Fc-варианты настоящего изобретения вводят в антитело вместе с цитокином. Альтернативно, Fc-варианты сливают или конъюгируют с цитокином. Термин «цитокин», используемый здесь, означает общий термин для белков, высвобождаемых одной клеточной популяцией, которые действуют на другие клетки как межклеточные медиаторы. Примерами таких цитокинов являются лимфокины, монокины и традиционные пептидные гормоны. Например, как описано в работе Penichet et al., 2001, J Immunol Methods 248:91-101, прямо включенной сюда путем отсылки, цитокины могут быть слиты с антителом для предоставления набора желаемых свойств. Примерами таких цитокинов являются лимфокины, монокины и обычные полипептидные гормоны. К цитокинам относятся гормон роста, например гормон роста человека, N-метионильный гормон роста человека и бычий гормон роста; паратгормон; тироксин; инсулин; проинсулин; релаксин; прорелаксин; гликопротеиновые гормоны, например фоликулстимулирующий гормон (FSH), тироидстимулирующий гормон (TSH) и лютеинизирующий гормон (LH); печеночный фактор роста; фактор роста фибробластов; пролактин; плацентарный лактоген; фактор некроза опухолей-альфа и -бета; антимюллеров гормон; мышиный гонадотропин-ассоциированный пептид; ингибин; активин; эндотелиальный фактор роста сосудов; интегрин; тромбопоэтин (ТРО), факторы роста нервов, например NGF-beta; фактор роста тромбоцитов; трансформирующие факторы роста (TGFs), например TGF-альфа и TGF-бета; инсулиноподобный фактор роста I и II; эритропоэтин (ЕРО); остеоиндуктивные факторы; интерфероны, например интерферон-альфа, -бета и -гамма; колониестимулирующие факторы (CSFs), например макрофагальный-колониестимулирующий фактор (N-CSF), гранулоцитарный-макрофагальный-CSF (GM-CSF) и гранулоцитарный-CSF (G-CSF); интерлейкины (ILs), например IL-1, IL-1альфа, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12; IL-15, фактор некроза опухолей, например TNF-альфа или TNF-бета; С5а и другие полипептидные факторы, включающие LIF и лиганд Kit (KL). Используемый здесь термин «цитокин» включает белки из природных источников или из рекомбинантных клеточных культур и биологически активные эквиваленты цитокинов с природными последовательностями.In one embodiment, the Fc variants of the present invention are introduced into the antibody along with a cytokine. Alternatively, Fc variants are fused or conjugated to a cytokine. The term “cytokine” as used herein means a generic term for proteins released by one cell population that act on other cells as intercellular mediators. Examples of such cytokines are lymphokines, monokines, and traditional peptide hormones. For example, as described by Penichet et al., 2001, J Immunol Methods 248: 91-101, incorporated herein by reference, cytokines can be fused to an antibody to provide a set of desired properties. Examples of such cytokines are lymphokines, monokines, and the usual polypeptide hormones. Cytokines include growth hormone, for example, human growth hormone, N-methionyl human growth hormone and bovine growth hormone; parathyroid hormone; thyroxine; insulin; proinsulin; relaxin; prorelaxin; glycoprotein hormones, for example follicle-stimulating hormone (FSH), thyroid-stimulating hormone (TSH) and luteinizing hormone (LH); hepatic growth factor; fibroblast growth factor; prolactin; placental lactogen; tumor necrosis factor alpha and beta; anti-muller hormone; murine gonadotropin-associated peptide; inhibin; activin; endothelial vascular growth factor; integrin; thrombopoietin (TPO), nerve growth factors, such as NGF-beta; platelet growth factor; transforming growth factors (TGFs), for example TGF-alpha and TGF-beta; insulin-like growth factor I and II; erythropoietin (EPO); osteoinductive factors; interferons, for example interferon alpha, beta and gamma; colony stimulating factors (CSFs), for example macrophage-colony stimulating factor (N-CSF), granulocyte-macrophage-CSF (GM-CSF) and granulocyte-CSF (G-CSF); interleukins (ILs), e.g. IL-1, IL-1alpha, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12; IL-15, tumor necrosis factor, for example TNF-alpha or TNF-beta; C5a and other polypeptide factors including LIF and Kit Ligand (KL). As used herein, the term “cytokine” includes proteins from natural sources or from recombinant cell cultures and biologically active equivalents of cytokines with natural sequences.

Цитокины и растворимые мишени, например представители суперсемейства TNF, являются предпочтительными мишенями при применении вариантов настоящего изобретения. Например, антитела к VEGF и антитела к CTLA-4, и антитела к TNF или их фрагменты, представляют собой в особенности хорошие антитела для применения Fc-вариантов с усиленным связыванием FcRn. Терапевтические средства, направленные на эти мишени, часто применяют при лечении аутоиммунных заболеваний и для этого требуются многократные инъекции в течение долгого периода времени. Поэтому особенно предпочтительны увеличенное время полужизни в сыворотке крови и менее частые воздействия, обеспечиваемые вариантами настоящего изобретения.Cytokines and soluble targets, for example, members of the TNF superfamily, are preferred targets when using variants of the present invention. For example, anti-VEGF antibodies and anti-CTLA-4 antibodies, and anti-TNF antibodies, or fragments thereof, are particularly good antibodies for the use of Fc variants with enhanced FcRn binding. Therapeutic agents aimed at these targets are often used in the treatment of autoimmune diseases and this requires multiple injections over a long period of time. Therefore, increased serum half-lives and less frequent exposures provided by embodiments of the present invention are particularly preferred.

Для некоторых антител и слитых Fc, которые одобрены для применения, находятся на стадии клинических испытаний или разработки, могут быть полезны Fc-варианты настоящего изобретения. Эти антитела и слитые Fc называются здесь «клиническими продуктами и кандидатами». Таким образом, в предпочтительном воплощении Fc-полипептиды настоящего изобретения могут найти применение в ряду клинических продуктов и кандидатов. Например, для некоторых антител, мишенью которых является CD20, могут быть полезны Fc-полипептиды настоящего изобретения. Например, Fc-полипептиды настоящего изобретения могут найти применение в антителах, которые в значительной степени сходны с ритуксимабом (Rituxan®, IDEC/Genentech/Roche) (см. например, US 5,736,137), химерным антителом к CD20, одобренным для лечения неходжкинской лимфомы; HuMax-CD20, антителом к CD20, в настоящее время разрабатываемым компанией «Genmab», антителом к CD20, описанным в патенте US 5,500,362, АМЕ-133 (Applied Molecular Evolution), hA20 (Immunomedic, Inc.), HumaLYM (Intracel) и PRO70769 (PCT/US2003/040426 под названием «Immunoglobulin Variants and Uses Thereof»). Для некоторых антител, мишенью которых являются представители семейства рецепторов эпидермального фактора роста, включающих EGFR (ЕrbВ-1), Her2/neu (ErbB-2), Неr3 (ErbB-3), Her4 (Erb-4), могут быть полезны Fc-полипептиды настоящего изобретения. Например, Fc-полипептиды настоящего изобретения могут найти применение в антителе, которое в значительной степени сходно с трастузумабом (Herceptin®, Genentech) (см., например, US 5,677,171), гуманизированным антителом к Her2/neu, одобренном для лечения рака молочной железы; пертузумабом (rhuMab-2C4, Omnitarg™), в настоящее время разрабатываемым компанией «Genentech»; антителом к Нег2, описанным в US 4,753,894; цетуксимабом (Erbitux®, Imclone) (US 4,943,533; PCT WO 96/40210), химерным антителом к EGFR, проходящим клинические испытания для применения при множестве видов рака; ABX-EFG (US 6,235,883), в настоящее время разрабатываемым компанией «Abgenix/Immunex/Amgen»; HuMax-EGFr (US 10/172,317), в настоящее время разрабатываемым компанией «Genmab»; 425, EMD55900, EMD62000 и EMD72000 (Merck KGaA) (US 5558864; Murthy et al., 1987, Arch Biochem Biophys. 252(2):549-60; Rodeck et al., 1987, J Cell Biochem. 35(4):315-20; Kettleborough et al., 1991, Protein Eng. 4(7):773-83); ICR62 (Institute of Cancer Research) (PCT WO 95/20045; Modjtahedi et al., 1993, J Cell Biophys. 1993, 22(1-3):129-46; Modjtahedi et al., 1993, Br J Cancer. 1993, 67(2):247-53; Modjtahedi et al., 1996, Br J Cancer, 73(2):228-35; Modjtahedi et al., 2003, Int J Cancer, 105(2):273-80); TheraCIM hR3 (YM Biosciences, Canada and Centro de Immunologia Molecular, Cuba (US 5,891,996; US 6,506,883; Mateo et al., 1997, Immunotechnology, 3(1):71-81); mAb-806 (Ludwig Institute for Cancer Research, Memorial Sloan-Kettering) (Jungbluth et al., 2003, Proc Natl Acad Sci USA. 100(2):639-44); KSB-102 (KS Biomedix); MR1-1 (IVAX, National Cancer Institute) (PCT WO 0162931A2) и SC100 (Scancell) (PCT WO 01/88138). В другом предпочтительном воплощении Fc-полипептиды настоящего изобретения могут найти применение в алемтузумабе (Campath®, Millenium), гуманизированном моноклональном антителе, в настоящее время одобренном для лечения хронической В-клеточной лимфоцитарной лейкемии. Fc-полипептиды настоящего изобретения могут найти применение во множестве антител или слитых Fc, которые в значительной степени сходны с другими клиническими продуктами и кандидатами, включающими, но не ограниченными ими, муромонаб-CD3 (Orthoclone OKT3®), антитело к CD3, разработанное компанией «Ortho Biotech/Johnson & Johnson», ибритумомаб тиуксетан (Zevalin®), антитело к CD20, разработанное компанией «IDEC/Schering AG», гемтузумаб озогамицин (Mylotarg®), антитело к CD33 (белок р67), разработанное компанией «Celltech/Wyeth», алефасепт (Amevive®), антитело к LFA-3, слитое с Fc, разработанное компанией «Biogen», абциксимаб (ReoPro®), разработанный компанией «Centocor/Lilly», басиликсимаб (Simultec®), разработанный компанией «Novartis», паливизумаб (Sinagis®), разработанный компанией «MedImmune», инфликсимаб (Remicade®), антитело к TNF-альфа, разработанное компанией «Centocor», адалимумаб (Humira®), антитело к TNF-альфа, разработанное компанией «Abbott, Humicade™», антитело к TNF-альфа, разработанное компанией «Celltech», этанерцепт (Enbrel®), антитело к TNF-альфа, слитое с Fc, разработанное компанией «Immunex/Amgen», АВХ-CBL, антитело к CD 147, разрабатываемое компанией «Abgenix», ABX-IL8, антитело к IL8, разрабатываемое компанией «Abgenix», ABX-MA1, антитело к MUC18, разрабатываемое компанией «Abgenix», пемтумомаб (R1549, 90Y-muHMFG1), антитело к MUC1 в разработке компанией «Antisoma», Therex (R1550), антитело к MUC1, разрабатываемое компанией «Antisoma», AngioMab (AS1405), разрабатываемый компанией «Antisoma», HuBC-1, разрабатываемый компанией «Antisoma», Thioplatin (AS1407), разрабатываемый компанией «Antisoma», Antegren® (натализумаб), антитело к альфа-4-бета-1(VLA-4) и альфа-4-бета-7, разрабатываемое компанией «Biogen», VLA-1 mAb, антитело к интегрину VLA-1, разрабатываемое компанией «Biogen», LTBR mAb, антитело к рецептору лимфотоксина-бета (LTBR), разрабатываемое компанией «Biogen», CAT-152, антитело к TGFβ2, разрабатываемое компанией «Cambridge Antibody Technology», J695, антитело к IL-12, разрабатываемое компаниями «Cambridge Antibody Technology» и «Abbott», CAT-192, антитело к TGFβ1, разрабатываемое компаниями «Cambridge Antibody Technology» и «Genzyme», CAT-213, антитело к эотаксину-1, разрабатываемое компанией «Cambridge Antibody Technology», LymphoStat-B™ анти-Blys антитело, разрабатываемое компаниями «Cambridge Antibody Technology» и «Human Genome Sciences Inc.», TRAIL-R1mAb, антитело к TRAIL-R1, разрабатываемое компаниями «Cambridge Antibody Technology» и «Human Genome Sciences Inc.», Avastin™ (бевацизумаб, rhuMAb-VEGF), антитело к VEGF, разрабатываемое компанией «Genentech», антитело к семейству рецепторов HER, разрабатываемое компанией «Genentech», Anti-Tissue Factor (ATF), антитело к тканевому фактору, разрабатываемое компанией «Genentech», Xolair™ (омализумаб), антитело к иммуноглобулинам IgE, разрабатываемое компанией «Genentech», Raptiva™ (ефализумаб), антитело к CD-11, разрабатываемое компанией «Genentech» and «Xoma», антитело MLN-02 (ранее называвшееся LDP-02), разрабатываемое компаниями «Genentech» и «Millenium Pharmaceuticals», HuMax CD4, антитело к CD4, разрабатываемое компанией «Genmab», HuMax-IL15, антитело к IL15, разрабатываемое компаниями «Genmab» и «Amgen», HuMax-Inflam, разрабатываемый компаниями «Genmab» и «Medarex», HuMax-Cancer, антитело к гепараназе I, разрабатываемое компанией «Genmab» and «Medarex» and Oxford GcoSciences, препарат HuMax-Lymphoma, разрабатываемый компаниями «Genmab» и «Amgen», HuMax-TAC, разрабатываемый компанией «Genmab», IDEC-131 и антитело к CD40L, разрабатываемые компанией «IDEC Pharmaceuticals», IDEC-151 (кленоликсимаб), антитело к CD4, разрабатываемое компанией «IDEC Pharmaceuticals», IDEC-114, антитело к CD80, разрабатываемое компанией «IDEC Pharmaceuticals», IDEC-152, антитело к CD23, разрабатываемое компанией «IDEC Pharmaceuticals», антитела к фактору, ингибирующему миграцию макрофагов (MIF), разрабатываемые компанией «IDEC Pharmaceuticals», BEC2, антиидиотипическое антитело, разрабатываемое компанией «Imclone», IMC-1C11, антитело к KDR, разрабатываемое компанией «Imclone», DC101, антитело к flk-1, разрабатываемое компанией «Imclone», антитела к VE-кадгерину, разрабатываемые компанией «Imclone», CEA-Cide™ (лабетузумаб), антитело к карциноэмбриональному антигену (СЕА), разрабатываемое компанией «Immunomedics», LymphoCide™ (эпратузумаб), антитело к CD22, разрабатываемое компанией «Immunomedics», AFP-Cide, разрабатываемый компанией «Immunomedics», MyelomaCide, разрабатываемый компанией «Immunomedics», LkoCide, разрабатываемый компанией «Immunomedics», ProstaCide, разрабатываемый компанией «Immunomedics», MDX-010, антитело к CTLA4, разрабатываемое компанией «Medarex», MDX-060, антитело к CD30, разрабатываемое компанией «Medarex», MDX-070, разрабатываемое компанией «Medarex», MDX-018, разрабатываемое компанией «Medarex», Osidem™ (IDM-1) и антитело к Her2, разрабатываемые компаниями «Medarex» и «Immuno-Designed Moleculas», HuMax™-CD4, антитело к CD-4, разрабатываемое компанией «Medarex» и «Genmab», HuMax-IL15, антитело к IL15, разрабатываемое компанией «Medarex» и «Genmab», CNTO 148, анти-TNFα антитело, разрабатываемое компаниями «Medarex» и «Centocor/J&J», CNTO 1275, антитело к цитокину, разрабатываемое компанией «Centocor/J&J», MOR101 и MOR102, антитела к внутриклеточной адгезионной молекуле-1 (ICAM-1) (CD54), разрабатываемые компанией «MorphoSys», MOR201, антитело к рецептору 3 фактора роста фибробластов (FGFR-3), разрабатываемое компанией «MorphoSys», Nuvion® (висилизумаб), антитело к CD-3, разрабатываемое компанией «Protein Design Labs», HuZaF™, антитело к интерферону-гамма, разрабатываемое компанией «Protein Design Labs», антитело к интегрину α5β1, разрабатываемое компанией «Protein Design Labs», антитело к IL-12, разрабатываемое компанией «Protein Design Labs», ING-1, антитело к Ер-САМ, разрабатываемое компанией «Xoma» и MLN01, антитело к бета2-интегрину, разрабатываемое компанией «Xoma», все указанные выше источники в этом параграфе прямо включены путем отсылки.For some antibodies and Fc fusions that are approved for use that are in clinical trials or development, Fc variants of the present invention may be useful. These antibodies and Fc fusions are referred to herein as "clinical products and candidates." Thus, in a preferred embodiment, the Fc polypeptides of the present invention can be used in a number of clinical products and candidates. For example, for some antibodies targeted by CD20, the Fc polypeptides of the present invention may be useful. For example, the Fc polypeptides of the present invention may find use in antibodies that are substantially similar to rituximab (Rituxan®, IDEC / Genentech / Roche) (see, for example, US 5,736,137), a chimeric anti-CD20 antibody approved for the treatment of non-Hodgkin lymphoma; HuMax-CD20, an anti-CD20 antibody currently being developed by Genmab, an anti-CD20 antibody described in US Pat. No. 5,500,362, AME-133 (Applied Molecular Evolution), hA20 (Immunomedic, Inc.), HumaLYM (Intracel) and PRO70769 (PCT / US2003 / 040426 entitled "Immunoglobulin Variants and Uses Thereof"). For some antibodies targeted by members of the epidermal growth factor receptor family, including EGFR (ErbB-1), Her2 / neu (ErbB-2), Her3 (ErbB-3), Her4 (Erb-4), Fc- may be useful polypeptides of the present invention. For example, the Fc polypeptides of the present invention may find use in an antibody that is substantially similar to trastuzumab (Herceptin®, Genentech) (see, for example, US 5,677,171), a humanized anti-Her2 / neu antibody approved for the treatment of breast cancer; Pertuzumab (rhuMab-2C4, Omnitarg ™), currently under development by Genentech; anti-Neg2 antibody described in US 4,753,894; cetuximab (Erbitux®, Imclone) (US 4,943,533; PCT WO 96/40210), a chimeric anti-EGFR antibody undergoing clinical trials for use in many types of cancer; ABX-EFG (US 6,235,883), currently under development by Abgenix / Immunex / Amgen; HuMax-EGFr (US 10 / 172.317), currently under development by Genmab; 425, EMD55900, EMD62000 and EMD72000 (Merck KGaA) (US 5558864; Murthy et al., 1987, Arch Biochem Biophys. 252 (2): 549-60; Rodeck et al., 1987, J Cell Biochem. 35 (4) : 315-20; Kettleborough et al., 1991, Protein Eng. 4 (7): 773-83); ICR62 (Institute of Cancer Research) (PCT WO 95/20045; Modjtahedi et al., 1993, J Cell Biophys. 1993, 22 (1-3): 129-46; Modjtahedi et al., 1993, Br J Cancer. 1993 67 (2): 247-53; Modjtahedi et al., 1996, Br J Cancer, 73 (2): 228-35; Modjtahedi et al., 2003, Int J Cancer, 105 (2): 273-80) ; TheraCIM hR3 (YM Biosciences, Canada and Centro de Immunologia Molecular, Cuba (US 5,891,996; US 6,506,883; Mateo et al., 1997, Immunotechnology, 3 (1): 71-81); mAb-806 (Ludwig Institute for Cancer Research, Memorial Sloan-Kettering) (Jungbluth et al., 2003, Proc Natl Acad Sci USA. 100 (2): 639-44); KSB-102 (KS Biomedix); MR1-1 (IVAX, National Cancer Institute) (PCT WO 0162931A2) and SC100 (Scancell) (PCT WO 01/88138) In another preferred embodiment, the Fc polypeptides of the present invention can be used in alemtuzumab (Campath®, Millenium), a humanized monoclonal antibody currently approved for the treatment of chronic B-cell lymphocytic leukemia. Fc polypeptides of the present invention may find multiple antibodies or Fc fusions that are substantially similar to other clinical products and candidates, including, but not limited to, muromonab-CD3 (Orthoclone OKT3®), an anti-CD3 antibody developed by Ortho Biotech / Johnson & Johnson , ibritumumab tiuksetan (Zevalin®), anti-CD20 antibody developed by IDEC / Schering AG, gemtuzumab ozogamicin (Mylotarg®), anti-CD33 antibody (protein p67) developed by Celltech / Wyeth, alefasept (Amevive®), anti-LFA-3 antibody fused to Fc developed by Biogen, abciximab (ReoPro®) developed by Centocor / Lilly, Basiliximab (Simultec®), developed by Novartis, palivizumab (Sinagis®), developed by MedImmune, infliximab (Remicade®), TNF-alpha antibody developed by Centocor, adalimumab (Humira®) , Anti-TNF-alpha antibody developed by Abbott, Humicade ™, Anti-TNF-alpha antibody developed by Celltech, Etanercept (Enbrel®), Anti-TNF-alpha antibody fused to Fc, developed by Immunex / Amgen ", ABX-CBL, anti-CD 147 antibody developed by Abgenix, ABX-IL8, anti-IL8 antibody developed by Abgenix, ABX-MA1, anti-MUC18 antibody developed by paniey «Abgenix», pemtumomab (R1549, 90 Y-muHMFG1), antibody to MUC1 in the formulation now «Antisoma», Therex (R1550) , an antibody to MUC1, developed by the company «Antisoma», AngioMab (AS1405) , being developed by «Antisoma» , HuBC-1, developed by Antisoma, Thioplatin (AS1407), developed by Antisoma, Antegren® (natalizumab), anti-alpha-4-beta-1 (VLA-4) and alpha-4-beta-7 developed by Biogen, VLA-1 mAb, integrin antibody VLA-1, developed by Biogen, LTBR mAb, anti-lymphotoxin beta receptor (LTBR), developed by Biogen, CAT-152, anti TGFβ2, developed developed by Cambridge Antibody Technology, J695, an anti-IL-12 antibody developed by Cambridge Antibody Technology and Abbott, CAT-192, an anti-TGFβ1 antibody developed by Cambridge Antibody Technology and Genzyme, CAT- 213, anti-eotaxin-1 antibody developed by Cambridge Antibody Technology, LymphoStat-B ™ anti-Blys antibody developed by Cambridge Antibody Technology and Human Genome Sciences Inc., TRAIL-R1mAb, anti-TRAIL-R1 antibody developed by Cambridge Antibody Technology and Human Genome Sciences Inc., Avastin ™ (bevacizumab, rhuMAb-VEGF), anti-VEGF antibody developed by Genentech, anti-rat family HER fluids developed by Genentech, Anti-Tissue Factor (ATF), tissue factor antibody developed by Genentech, Xolair ™ (omalizumab), IgE immunoglobulin antibody developed by Genentech, Raptiva ™ (efalizumab) the anti-CD-11 antibody developed by Genentech and Xoma, the MLN-02 antibody (formerly called LDP-02) developed by Genentech and Millenium Pharmaceuticals, HuMax CD4, the anti-CD4 antibody developed by Genmab ”, HuMax-IL15, anti-IL15 antibody developed by Genmab and Amgen; HuMax-Inflam developed by Genmab and Medarex , HuMax-Cancer, anti-heparanase I antibody developed by Genmab and Medarex and Oxford GcoSciences; HuMax-Lymphoma drug developed by Genmab and Amgen; HuMax-TAC developed by Genmab, IDEC- 131 and an anti-CD40L antibody developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-151 (Clenoliximab), an anti-CD4 antibody developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-114, an anti-CD80 antibody developed by IDEC Pharmaceuticals, IDEC-152, anti-CD23 antibody developed by IDEC Pharmaceuticals, anti-macrophage migration inhibiting factor (MIF) antibodies developed by IDEC Pharmaceuti cals ", BEC2, anti-idiotypic antibody developed by Imclone, IMC-1C11, anti-KDR antibody developed by Imclone, DC101, anti-flk-1 developed by Imclone, anti-VE cadherin antibodies developed by Imclone, CEA-Cide ™ (labetuzumab), an anti-carcinoembryonic antigen (CEA) antibody developed by Immunomedics, LymphoCide ™ (epratuzumab), anti-CD22 antibody developed by Immunomedics, AFP-Cide, developed by Immunomed ", MyelomaCide, developed by Immunomedics, LkoCide, developed by Immunomedics, P rostaCide, developed by Immunomedics, MDX-010, anti-CTLA4 antibody, developed by Medarex, MDX-060, anti-CD30 antibody, developed by Medarex, MDX-070, developed by Medarex, MDX-018, developed by Medarex, Osidem ™ (IDM-1) and anti-Her2 antibody developed by Medarex and Immuno-Designed Moleculas, HuMax ™ -CD4, anti-CD-4 antibody developed by Medarex and Genmab ", HuMax-IL15, anti-IL15 antibody developed by Medarex and Genmab, CNTO 148, anti-TNFα antibody developed by Medarex and Centocor / J & J, CNTO 1275, cytokine antibody, developed developed by Centocor / J & J, MOR101 and MOR102, antibodies to the intracellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) (CD54), developed by MorphoSys, MOR201, an antibody to fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR-3), developed MorphoSys, Nuvion® (visilizumab), anti-CD-3 antibody developed by Protein Design Labs, HuZaF ™, anti-interferon-gamma antibody developed by Protein Design Labs, integrin antibody α5β1, developed by Protein Design Labs ", an anti-IL-12 antibody developed by Protein Design Labs, ING-1, an EP-CAM antibody developed by Xoma and MLN01, an anti-beta2 integrin antibody developed by Xoma, all of the above sources in this section are expressly incorporated by reference.

Fc-полипептиды настоящего изобретения могут быть включены в указанные выше клинические кандидаты и продукты или в антитела и слитые Fc, которые в значительной степени сходны с ними. Fc-полипептиды настоящего изобретения могут быть включены в разновидности указанных выше клинических кандидатов и продуктов, которые представляют собой гуманизированные, аффинно-созревшие, сконструированные или модифицированные каким-либо способом разновидности.Fc polypeptides of the present invention can be included in the above clinical candidates and products, or in antibodies and Fc fusions that are substantially similar to them. Fc polypeptides of the present invention can be included in varieties of the above clinical candidates and products, which are humanized, affinity-matured, engineered or modified in any way varieties.

В одном из воплощений Fc-полипептиды настоящего изобретения применяют для лечения аутоиммунных, воспалительных заболеваний или по показаниям при трансплантации. Антигены-мишени и клинические продукты и кандидаты, которые важны при таких заболеваниях, включают, но не ограничиваются ими, антитела к α4β7-интегрину, такие как LDP-02, антитела к бета-2-интегрину, такие как LDP-01, антитела к комплементу (С5), такие как 5G1.1, антитела к CD2, такие как BTI-322, MEDI-507, антитела к CD3, такие как ОKТ3, SMART anti-CD3, антитела к CD4, такие как IDEC-151, MDX-CD4, ОКТ4А, антитела к CD11а, антитела к CD14, такие как IC14, антитела к CD18, антитела к CD23, такие как IDEC 152, антитела к CD25, такие как зенапакс, антитела к CD40L, такие как 5с8, Antova, IDEC-131, антитела к CD64, такие как MDX-33, антитела к CD80, такие как IDEC-114, антитела к CD147, такие как ABX-CBL, антитела к Е-селектину, такие как CDP850, антитела к gpIIb/IIIа, такие как ReoPro/Abcixima, антитела к ICAM-3, такие как ICM3, антитела к ICE, такие как VX-740, антитела к FcR1, такие как MDX-33, антитела к IgE, такие как rhuMab-E25, антитела к IL-4, такие как SB-240683, антитела к IL-5, такие как SB-240563, SCH55700, антитела к IL-8, такие как ABX-IL8, антитела к интерферону-гамма, антитела к TNF (TNF, TNFa, TNFa, TNF-альфа), такие как CDP571, CDP870, D2E7, инфликсимаб, MAK-195F и антитела к VLA-4, такие как антегрен.In one embodiment, the Fc polypeptides of the present invention are used to treat autoimmune, inflammatory diseases, or as indicated by transplantation. Target antigens and clinical products and candidates that are important in such diseases include, but are not limited to, antibodies to α4β7 integrin, such as LDP-02, antibodies to beta-2 integrin, such as LDP-01, antibodies to complement (C5), such as 5G1.1, anti-CD2 antibodies, such as BTI-322, MEDI-507, anti-CD3 antibodies, such as OKT3, SMART anti-CD3, anti-CD4 antibodies, such as IDEC-151, MDX- CD4, OCT4A, antibodies to CD11a, antibodies to CD14, such as IC14, antibodies to CD18, antibodies to CD23, such as IDEC 152, antibodies to CD25, such as zenapax, antibodies to CD40L, such as 5c8, Antova, IDEC-131 Antibodies to CD64, such as MDX-33, anti-CD80 antibodies such as IDEC-114; anti-CD147 antibodies such as ABX-CBL; anti-E-selectin antibodies such as CDP850; anti-gpIIb / IIIa antibodies such as ReoPro / Abcixima; anti-ICAM-3 antibodies such as ICM3, antibodies to ICE, such as VX-740, antibodies to FcR1, such as MDX-33, antibodies to IgE, such as rhuMab-E25, antibodies to IL-4, such as SB-240683, antibodies to IL-5, such as SB-240563, SCH55700, antibodies to IL-8, such as ABX-IL8, antibodies to interferon-gamma, antibodies to TNF (TNF, TNFa, TNFa, TNF-alpha), such as CDP571, CDP870, D2E7, infliximab , MAK-195F, and anti-VLA-4 antibodies, such as integrin.

Fc-варианты настоящего изобретения с увеличенным связыванием с FcRn могут быть использованы в TNF-ингибиторных молекулах для обеспечения улучшенных свойств. Полезные TNF-ингибиторные молекулы включают любую молекулу, которая ингибирует действие TNF-альфа у млекопитающих. Подходящие примеры включают слитый Fc-белок Enbrel® (этанерцепт) и антитела Humira® (адалимумаб) и Remicade® (инфликсимаб). Моноклональные антитела (такие как ремикад и хумира), сконструированные с помощью Fc-вариантов настоящего изобретения, для улучшения связывания с FcRn, можно преобразовать в антитела с лучшей эффективостью путем увеличения времени полужизни.Fc variants of the present invention with increased binding to FcRn can be used in TNF inhibitor molecules to provide improved properties. Useful TNF-inhibitory molecules include any molecule that inhibits the action of TNF-alpha in mammals. Suitable examples include Enbrel® Fc protein (etanercept) and Humira® antibodies (adalimumab) and Remicade® (infliximab). Monoclonal antibodies (such as Remicad and Humira) engineered using the Fc variants of the present invention, to improve binding to FcRn, can be converted to antibodies with better efficiency by increasing half-life.

В некоторых воплощениях применяют антитела против инфекционных заболеваний. Антитела против эукариотических клеток включают антитела, направленные на клетки дрожжей, включающие, но не ограниченные Saccharomyces cerevisiae, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis и K.lactis, Pichia guillerimondii и Р.pastoris, Schizosaccharomyces pombe, Plasmodium falciparium и Yarrowia lipolytica.In some embodiments, antibodies against infectious diseases are used. Antibodies against eukaryotic cells include antibodies directed to yeast cells, including but not limited to Saccharomyces cerevisiae, Hansenula polymorpha, Kluyveromyces fragilis and K. lactis, Pichia guillerimondii and P. pastoris, Schizosaccharomyces pombe, Plasmodium liparipia liparipia farciparia farciparium falciparia liparipia falciparium falciparium falciparium.

Также полезны антитела к другим клеткам грибов, включающих антигены-мишени, ассоциированные со штаммами Candida, включающими Candida glabrata, Candida albicans, С.krusei, С.lusitaniae и С.maltosa, а также представители рода Aspergillus, Cryptococcus, Histoplasma, Coccidioides, Blastomyces и Penicillium и др.Antibodies to other fungal cells including target antigens associated with Candida strains including Candida glabrata, Candida albicans, C.krusei, C. lusitaniae and C.maltosa, as well as representatives of the genus Aspergillus, Cryptococcus, Histoplasma, Coccidioides, Blastomyces are also useful. and Penicillium et al.

Антитела, направленные против антигенов-мишеней, ассоциированных с простейшими, включают, но не ограничиваются антителами, ассоциированными с Trypanosoma, представителями рода Leishmania, включающими Leishmania donovanii, Plasmodium spp., Pneumocystis carinii, Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Entamoeba histolytica и Cyclospora cayetanensis.Antibodies directed against target antigens associated with protozoa include, but are not limited to antibodies associated with Trypanosoma, representatives of the Leishmania genus, including Leishmania donovanii, Plasmodium spp., Pneumocystis carinii, Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Entamoebaospoisolytispoi.

Полезны также антитела против антигенов прокариотов, включающие антитела против подходящих бактерий, таких как патогенные и непатогенные прокариоты, включающие, но не ограниченные только ими, Bacillus, включая Bacillus anthracis; Vibrio, например V. cholerae; Escherichia, например энтеротоксигенные Е.coli, Shigella, например S. dysenteriae; Salmonella, например S. typhi; Mycobacterium, например М. tuberculosis, M. leprae; Clostridium, например С. botulinum, С. tetani, С. difficile, С. perfringens; Corynebacterium, например С. diphtheriae; Streptococcus, S. pyogenes, S. pneumoniae; Staphylococcus, например P. aureus; Haemophilus, например H. influenzae; Neisseria, например N. meningitidis, N. gonorrhoeae; Yersinia, например Y. lamblia, Ypestis, Pseudomonas, например P. aeruginosa, P. putida; Chlamydia, например С.trachomatis; Bordetella, например В. pertussis; Treponema, например Т. palladium; В. anthracis, Y pestis, Brucella spp., F. tularensis, B. mallei, B. pseudomallei, C. botulinum, Salmonella spp., SEB V. cholerae toxin B, Е. coli O157:H7, Listeria spp., Trichosporon beigelii, Rhodotorula species, Hansenula anomala, Enterobacter sp., Klebsiella sp., Listeria sp., Mycoplasma sp. и т.п.Antibodies against prokaryotic antigens are also useful, including antibodies against suitable bacteria, such as pathogenic and non-pathogenic prokaryotes, including, but not limited to, Bacillus, including Bacillus anthracis; Vibrio, e.g. V. cholerae; Escherichia, for example, enterotoxigenic E. coli, Shigella, for example S. dysenteriae; Salmonella, e.g. S. typhi; Mycobacterium, e.g. M. tuberculosis, M. leprae; Clostridium, e.g. C. botulinum, C. tetani, C. difficile, C. perfringens; Corynebacterium, e.g. C. diphtheriae; Streptococcus, S. pyogenes, S. pneumoniae; Staphylococcus, e.g. P. aureus; Haemophilus, e.g. H. influenzae; Neisseria, e.g. N. meningitidis, N. gonorrhoeae; Yersinia, e.g. Y. lamblia, Ypestis, Pseudomonas, e.g. P. aeruginosa, P. putida; Chlamydia, e.g. C.trachomatis; Bordetella, e.g. B. pertussis; Treponema, e.g. T. palladium; B. anthracis, Y pestis, Brucella spp., F. tularensis, B. mallei, B. pseudomallei, C. botulinum, Salmonella spp., SEB V. cholerae toxin B, E. coli O157: H7, Listeria spp., Trichosporon beigelii, Rhodotorula species, Hansenula anomala, Enterobacter sp., Klebsiella sp., Listeria sp., Mycoplasma sp. etc.

В некоторых аспектах антитела направлены против вирусных инфекций; эти вирусы включают, но не ограничиваются только ими, ортомиксовирусы (например, вирус гриппа), парамиксовирусы (например, респираторно-синцитиальный вирус, вирус свинки, вирус кори), аденовирусы, риновирусы, коронавирусы, реовирусы, тогавирусы (например, вирус краснухи), парвовирусы, поксвирусы (например, вирус натуральной оспы, вирус коровьей оспы), энтеровирусы (например, полиовирус, вирус Коксаки), вирусы гепатита (включая А, В и С), вирусы герпеса (например, вирус простого герпеса, вирус ветряной оспы, цитомегаловирус, вирус Эпштейна-Барр), ротавирусы, вирусы Норфолк, хантавирус, аренавирус, рабдовирус (например, вирус бешенства), ретровирусы (включая HIV, HTLV-I и II), паповавирусы (например, вирус папилломы), полиомавирусы и пикорнавирусы и т.п.In some aspects, the antibodies are directed against viral infections; these viruses include, but are not limited to, orthomyxoviruses (e.g., influenza virus), paramyxoviruses (e.g., respiratory syncytial virus, mumps virus, measles virus), adenoviruses, rhinoviruses, coronaviruses, reoviruses, togaviruses (e.g. rubella virus), parvoviruses, poxviruses (e.g., smallpox virus, vaccinia virus), enteroviruses (e.g. poliovirus, Coxsackie virus), hepatitis viruses (including A, B and C), herpes viruses (e.g. herpes simplex virus, chickenpox virus, cytomegalovirus , Epstein-Barr virus), otavirusy, Norfolk viruses, hantavirus, arenaviruses, rhabdovirus (e.g., rabies virus), retroviruses (including HIV, HTLV-I and II), papovaviruses (e.g. papillomavirus), polyomaviruses, and picornaviruses, and the like

Свойства оптимизированных IgG-вариантовProperties of optimized IgG variants

Настоящее изобретение также обеспечивает IgG-варианты, которые оптимизированы под широкий спектр терапевтически важных свойств. IgG-вариант, сконструированный или спрогнозированный для демонстрации одного или нескольких оптимизированных свойств, называется здесь «оптимизированным IgG-вариантом». Наиболее предпочтительные свойства, которые могут быть оптимизированы, включают, но не ограничиваются увеличением или уменьшением сродства к FcRn и увеличение или уменьшение времени полужизни in vivo. Подходящие воплощения включают антитела, которые демонстрируют улучшенное сродство при связывании с FcRn при сниженных значениях рН, таких как значения рН, ассоциированные с эндосомами, например при рН 6,0, и в то же время не проявляют соответствующего улучшенного сродства при связывании при более высоких значениях рН, например при рН 7,4, что позволяет повысить поглощение в эндосомы при нормальных скоростях высвобождения. Сходным образом, эти антитела с модулированным связыванием FcRn необязательно обладают другими желаемыми свойствами, такими как модулированное связывание FcγR, такое как описано в US 11/174,287, 11/124,640, 10/822,231, 10/672,280, 10/379,392 и патентной заявке, озаглавленной «IgG Immunoglobulin variants with optimized effector function» и поданной 21 октября 2005 г. под номером ________. Таким образом, оптимизированные свойства также включают, но не ограничиваются только ими, повышение или снижение сродства к FcγR. В одном необязательном воплощении IgG-варианты оптимизированы для того, чтобы увеличить их сродство к активаторному FcγR человека, предпочтительно к FcγRIIIa в дополнение к FcRn-связывающему профилю. В еще одном необязательном альтернативном предпочтительном воплощении IgG-варианты оптимизированы для того, чтобы снизить их сродство к ингибиторному рецептору FcγRIIb человека. Значит, особые воплощения включают применение антител, которые демонстрируют повышенное связывание с FcRn и повышенное связывание с FcγRIIIa. В других воплощениях применяют антитела, которые демонстрируют повышенное связывание с FcRn и повышенное связывание с FcγRIIIa. Эти воплощения предусматривают обеспечение IgG-полипептидов с усиленными терапевтическими свойствами для людей, например, с усиленной эффекторной функцией и более высокой противораковой эффективностью. В альтернативном воплощении IgG-варианты оптимизированы таким образом, что у них повышено или понижено сродство к FcRn и повышено или понижено сродство к FcγR человека, включая, но не ограничиваясь FcγRI, FcγRIIa, FcγRIIb, FcγRIIc, FcγRIIIa и FcγRIIIb, включая их аллельные вариации. Эти воплощения предусматривают обеспечение IgG-полипептидов с усиленными терапевтическими свойствами для людей, например, с увеличенным временем полужизни в сыворотке крови и пониженной эффекторной функцией. В других воплощениях IgG-варианты обеспечивают повышенное сродство к FcRn и повышенное сродство к одному или нескольким FcγRs, и, кроме того, пониженное сродство к одному или нескольким FcγRs. Например, IgG-вариант может обладать улучшенным связыванием с FcRn и FcγRIIIa и, кроме того, пониженным связыванием с FcγRIIb. Альтернативно, IgG-вариант может обладать пониженным связыванием с FcRn и FcγR's. В другом воплощении IgG-вариант может обладать пониженным сродством к FcRn и повышенным сродством к FcγRIIb, и, кроме того, пониженным сродством к одному или нескольким активаторным FcγRs. В еще одном воплощении IgG-вариант может иметь увеличенное время полужизни в сыворотке крови и ослабленные эффекторные функции.The present invention also provides IgG variants that are optimized for a wide range of therapeutically important properties. An IgG variant designed or predicted to demonstrate one or more optimized properties is referred to herein as an “optimized IgG variant”. The most preferred properties that can be optimized include, but are not limited to increasing or decreasing the affinity for FcRn and increasing or decreasing the half-life in vivo. Suitable embodiments include antibodies that exhibit improved affinity for binding to FcRn at reduced pH values, such as those associated with endosomes, for example at pH 6.0, and at the same time do not exhibit corresponding improved affinity for binding at higher values pH, for example, at a pH of 7.4, which allows an increase in uptake into endosomes at normal release rates. Similarly, these FcRn modulated binding antibodies do not necessarily have other desired properties, such as FcγR modulated binding, such as described in US 11 / 174,287, 11 / 124,640, 10 / 822,231, 10 / 672,280, 10 / 379,392 and the patent application entitled “IgG Immunoglobulin variants with optimized effector function” and filed October 21, 2005 under ________. Thus, optimized properties also include, but are not limited to, increasing or decreasing the affinity for FcγR. In one optional embodiment, the IgG variants are optimized in order to increase their affinity for human activating FcγR, preferably FcγRIIIa, in addition to the FcRn binding profile. In yet another optional alternative preferred embodiment, the IgG variants are optimized to reduce their affinity for the human FcγRIIb inhibitor receptor. Hence, particular embodiments include the use of antibodies that exhibit increased binding to FcRn and increased binding to FcγRIIIa. In other embodiments, antibodies are used that exhibit increased binding to FcRn and increased binding to FcγRIIIa. These embodiments provide IgG polypeptides with enhanced therapeutic properties for humans, for example, with enhanced effector function and higher anti-cancer efficacy. In an alternative embodiment, the IgG variants are optimized so that they have increased or decreased affinity for FcRn and increased or decreased affinity for human FcγR, including but not limited to FcγRI, FcγRIIa, FcγRIIb, FcγRIIc, FcγRIIIa and FcγRIIIb, including variations thereof. These embodiments provide IgG polypeptides with enhanced therapeutic properties for humans, for example, with increased serum half-lives and reduced effector function. In other embodiments, IgG variants provide increased affinity for FcRn and increased affinity for one or more FcγRs, and, in addition, reduced affinity for one or more FcγRs. For example, the IgG variant may have improved binding to FcRn and FcγRIIIa and, in addition, reduced binding to FcγRIIb. Alternatively, the IgG variant may have reduced binding to FcRn and FcγR's. In another embodiment, the IgG variant may have reduced affinity for FcRn and increased affinity for FcγRIIb, and, in addition, reduced affinity for one or more activator FcγRs. In yet another embodiment, the IgG variant may have increased serum half-life and impaired effector functions.

Предпочтительные воплощения включают оптимизацию связывания с человеческим FcRn и FcγR, однако в альтернативных воплощениях IgG-варианты обладают повышенным или пониженным сродством к FcRn и FcγRs из организмов, не являющихся людьми, включающих, но не ограниченных грызунами и приматами, не являющимися людьми. IgG-варианты, у которых оптимизировано связывание с FcRn, не относящегося к человеческому, могут найти применение в проведении исследований. Например, модели на мышах пригодны для исследования множества болезней и позволяют испытывать свойства, такие как эффективность, токсичность и фармакокинетика определенного кандидата в лекарственное средство. Как известно специалистам в этой области техники, раковые клетки могут быть привиты или введены в мышь для имитации рака людей, этот процесс известен как ксенотрансплантация. Испытание IgG-вариантов, которые включают IgG-варианты, оптимизированные для FcRn, может предоставить полезную информацию относительно характеристик клиренса белка, механизма его клиренса и т.п. IgG-варианты также могут быть оптимизированы для усиления функциональности и/или повышения растворимости в агликозилированной форме. Fc-лиганды включают, но не ограничиваются перечисленными, FcRn, FcγRs, C1q и протеины А и G, и могут быть из любого источника, включающего, но не ограниченного человеком, мышью, крысой, кроликом или обезьяной, но предпочтительным источником является человек. В альтернативном предпочтительном воплощении IgG-варианты оптимизируют, чтобы они стали более стабильными и/или более растворимыми, чем агликозилированная форма исходного IgG-варианта.Preferred embodiments include optimizing binding to human FcRn and FcγR, however, in alternative embodiments, the IgG variants have increased or decreased affinity for FcRn and FcγRs from non-human organisms, including but not limited to non-human rodents and primates. IgG variants that have optimized binding to non-human FcRn can be used in research. For example, mouse models are suitable for the study of many diseases and allow testing properties such as efficacy, toxicity, and pharmacokinetics of a particular drug candidate. As is known to those skilled in the art, cancer cells can be inoculated or introduced into a mouse to mimic human cancer, a process known as xenograft. Testing IgG variants, which include IgG variants optimized for FcRn, can provide useful information regarding protein clearance characteristics, its clearance mechanism, and the like. IgG variants can also be optimized to enhance functionality and / or increase solubility in aglycosylated form. Fc ligands include, but are not limited to, FcRn, FcγRs, C1q, and proteins A and G, and may be from any source including, but not limited to, a mouse, rat, rabbit, or monkey, but the preferred source is human. In an alternative preferred embodiment, the IgG variants are optimized to become more stable and / or more soluble than the aglycosylated form of the parent IgG variant.

IgG-варианты могут включать модификации, которые модулируют взаимодействие с Fc-лигандами, которые не относятся к FcRn и FcγRs, которые включают, но не ограничиваются перечисленными, белки комплемента и гомологи Fc-рецепторов (FcRHs). FcRHs включают, но не ограничиваются перечисленными, FcRH1, FcRH2, FcRH3, FcRH4, FcRH5 и FcRH6 (Davis et al., 2002, Immunol. Reviews 190:123-136, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).IgG variants may include modifications that modulate interaction with Fc ligands that are not related to FcRn and FcγRs, which include, but are not limited to, complement proteins and Fc receptor homologs (FcRHs). FcRHs include, but are not limited to, FcRH1, FcRH2, FcRH3, FcRH4, FcRH5, and FcRH6 (Davis et al., 2002, Immunol. Reviews 190: 123-136, work incorporated by reference in its entirety).

Предпочтительно специфичность IgG-варианта к Fc-лиганду будет определять его терапевтическое применение. Применимость конкретного IgG-варианта для терапевтических целей будет зависеть от эпитопа или формы антигена-мишени и заболевания или симптома, которые подвергают лечению. Для большинства мишеней и показаний может быть предпочтительным усиленное связывание FcRn, так как усиленное связывание FcRn может приводить к увеличению времени полужизни в сыворотке крови. Увеличенное время полужизни в сыворотке крови позволяет использовать меньшую частоту введения доз или низкую дозировку лекарственных средств. Это может быть в особенности предпочтительно, если терапевтическое средство применяют в ответ на показания, для которых необходимо повторное введение средства. Для некоторых мишеней и показаний может быть предпочтительным пониженное сродство к FcRn. Это может быть особенно предпочтительным, если желательно иметь Fc-вариант с повышенным клиренсом или сниженным временем полужизни в сыворотке крови, например в Fc-полипептиде, применяемом в качестве визиографических средств или в виде радиоактивных терапевтических средств.Preferably, the specificity of the IgG variant for the Fc ligand will determine its therapeutic use. The applicability of a particular IgG variant for therapeutic purposes will depend on the epitope or form of the target antigen and the disease or symptom being treated. For most targets and indications, enhanced FcRn binding may be preferred, since enhanced FcRn binding can lead to an increase in serum half-life. The increased half-life in blood serum allows you to use a lower frequency of dosing or a low dosage of drugs. This may be particularly preferred if the therapeutic agent is used in response to indications that require repeated administration of the agent. For some targets and indications, a reduced affinity for FcRn may be preferred. This may be particularly preferred if it is desirable to have an Fc variant with increased clearance or reduced half-life in blood serum, for example, in an Fc polypeptide used as a visiographic agent or as a radioactive therapeutic agent.

Можно применять IgG-варианты, которые включают IgG-варианты, обеспечивающие повышенное сродство к FcRn с усиленными активаторными FcγR и/или пониженное сродство к ингибиторным FcγR. Для некоторых мишеней и показаний, кроме того, может быть полезным применение IgG-вариантов, которые обеспечивают различную селективность для различных активаторных FcγR; например, в некоторых случаях может быть желательным усиленное связывание с FcγRIIa и FcγRIIIa, но не с FcγRI, тогда как в других случаях может быть предпочтительным повышенное связывание только с FcγRIIa. Для некоторых мишеней и показаний может быть предпочтительным применение IgG-вариантов, которые изменяют связывание FcRn и усиливают эффекторные функции, как опосредованные FcγR, так и эффекторные функции, опосредованные комплементом, тогда как в других случаях может быть полезным применять IgG-варианты, которые усиливают связывание FcRn или увеличивают время полужизни в сыворотке крови и усиливают эффекторные функции, как опосредованные FcγR, так и эффекторные функции, опосредованные комплементом. Для некоторых мишеней или раковых показаний может быть полезным снизить или полностью устранить одну или несколько эффекторных функций, например с помощью нокаута связывания C1q, одного или нескольких FcγR, FcRn, одного или нескольких других Fc-лигандов. Для других мишеней и показаний может быть предпочтительным применять IgG-варианты, которые обеспечивают повышенное связывание с ингибиторным FcγRIIb и, кроме того, обеспечивают связывание с активаторными FcγR на уровне WT, на пониженном уровне или не связываются с активаторными FcγR вовсе. Это может быть особенно полезным, например, если целью IgG-варианта является ингибирование воспаления или аутоиммунного заболевания или модуляция некоторым образом иммунной системы. Так как аутоиммунные заболевания в основном продолжаются в течение долгого периода времени и для лечения используют повторное введение доз, в особенности предпочтительно лечение этих заболеваний с помощью Fc-вариантов с увеличенным временем полужизни вследствие усиления FcRn.You can apply IgG variants, which include IgG variants, providing increased affinity for FcRn with enhanced activator FcγR and / or reduced affinity for inhibitory FcγR. For some targets and indications, in addition, it may be useful to use IgG variants that provide different selectivity for different activator FcγR; for example, in some cases, enhanced binding to FcγRIIa and FcγRIIIa, but not to FcγRI, may be desirable, while in other cases, enhanced binding to only FcγRIIa may be preferred. For some targets and indications, it may be preferable to use IgG variants that alter FcRn binding and enhance effector functions, both FcγR mediated and complement mediated effector functions, whereas in other cases it may be useful to use IgG variants that enhance binding FcRn or increase the serum half-life and enhance effector functions, both FcγR-mediated and complement-mediated effector functions. For some targets or cancer indications, it may be useful to reduce or completely eliminate one or more effector functions, for example by knocking out C1q binding, one or more FcγR, FcRn, one or more other Fc ligands. For other targets and indications, it may be preferable to use IgG variants that provide increased binding to inhibitory FcγRIIb and, in addition, provide binding to activator FcγR at the WT level, at a reduced level, or do not bind to activator FcγR at all. This can be especially useful, for example, if the goal of the IgG variant is to inhibit inflammation or an autoimmune disease or modulate the immune system in some way. Since autoimmune diseases generally continue for a long period of time and re-dosing is used for treatment, it is particularly preferable to treat these diseases with Fc variants with increased half-life due to increased FcRn.

Чтобы улучшить стабильность, растворимость, функционирование или клиническое применение IgG, можно провести модификацию. В предпочтительном воплощении IgG-варианты могут включать модификации для снижения иммуногенности у людей. В наиболее предпочтительном воплощении иммуногенность IgG-варианта снижена с помощью методов, описанных в патенте US 11/004,590, включенном путем отсылки во всей своей полноте. В альтернативных воплощениях IgG-варианты гуманизированы (Clark, 2000, Immunol Today 21:397-402, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).To improve the stability, solubility, functioning or clinical use of IgG, a modification can be made. In a preferred embodiment, the IgG variants may include modifications to reduce the immunogenicity in humans. In a most preferred embodiment, the immunogenicity of the IgG variant is reduced by the methods described in US Pat. No. 11 / 004,590, incorporated by reference in its entirety. In alternative embodiments, the IgG variants are humanized (Clark, 2000, Immunol Today 21: 397-402, work incorporated by reference in its entirety).

IgG-варианты могут включать модификации, которые снижают иммуногенность. Модификации, предназначенные для снижения иммуногенности, могут включать модификации, которые ухудшают связывание процессированных пептидов, происходящих из последовательности-предшественника, с белками главного комплекса гистосовместимости (МНС). Например, аминокислотные модификации можно сконструировать таким образом, чтобы в них не было бы вовсе или было бы минимальное количество иммунных эпитопов, предположительно связывающихся с высоким сродством с любыми превалирующими аллелями МНС. В этой области техники известно несколько методов идентификации в белковых последовательностях эпитопов, связывающихся с МНС, и они могут быть использованы для определения суммы баллов для эпитопов в варианте IgG. См., например, WO 98/52976; WO 02/079232; WO 00/13317; US 09/903,378; US 10/039,170; US 60/222,697; US 10/754,296; PCT WO 01/21823 и РСТ WO 02/00165; Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: 942-948; Sturniolo et al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561; WO 98/59244; WO 02/069232; WO 02/77187; Marshall et al., 1995, J. Immunol. 154: 5927-5933 и Hammer et al., 1994, J. Exp. Med. 180: 2353-2358, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте. Для определения суммы баллов для связывания при взаимодействии конкретного пептида и МНС можно использовать информацию, основанную на последовательности (см., например, Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: p942-948; Sturniolo et. al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте).IgG variants may include modifications that reduce immunogenicity. Modifications designed to reduce immunogenicity may include modifications that impair the binding of processed peptides derived from the precursor sequence to proteins of the major histocompatibility complex (MHC). For example, amino acid modifications can be designed in such a way that they would not have at all or would have a minimal number of immune epitopes, presumably associated with high affinity for any prevailing MHC alleles. Several methods are known in the art for identifying the protein sequences of epitopes that bind to MHCs, and they can be used to determine the sum of scores for epitopes in an IgG variant. See, for example, WO 98/52976; WO 02/079232; WO 00/13317; US09 / 903.378; US 10 / 039,170; US 60 / 222,697; US 10 / 754,296; PCT WO 01/21823 and PCT WO 02/00165; Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: 942-948; Sturniolo et al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561; WO 98/59244; WO 02/069232; WO 02/77187; Marshall et al., 1995, J. Immunol. 154: 5927-5933 and Hammer et al., 1994, J. Exp. Med. 180: 2353-2358, all works are incorporated by reference in their entirety. Sequence-based information can be used to determine the amount of scoring for binding in the interaction of a particular peptide and MHC (see, for example, Mallios, 1999, Bioinformatics 15: 432-439; Mallios, 2001, Bioinformatics 17: p942-948; Sturniolo et. al., 1999, Nature Biotech. 17: 555-561, all works are incorporated by reference in their entirety).

Конструирование IgG-вариантовConstruction of IgG variants

Варианты настоящего изобретения могут быть сконструированы различными способами. Варианты, как описано здесь, могут быть вставками, делециями, заменами, другими модификациями или их комбинациями и другими изменениями. В частности, новейшим воплощением настоящего изобретения является конструирование вставок и делеций, которые как улучшают, так и ухудшают связывание Fc-полипептида с Fc-лигандом. Как раскрыто в этой заявке, могут быть сделаны вставки и делеции, которые повышают или понижают сродство Fc-полипептида к FcRn. Вставки и делеции могут быть сконструированы с помощью рационально продуманных подходов или с помощью подходов, которые включают применение случайных компонентов, таких как создание библиотек случайных или полуслучайных вариантов или скрининг. В альтернативном воплощении раскрыты замены, которые увеличивают или снижают сродство Fc-полипептида к FcRn.Embodiments of the present invention can be constructed in various ways. Variants, as described herein, may be insertions, deletions, substitutions, other modifications, or combinations thereof and other changes. In particular, the latest embodiment of the present invention is the construction of inserts and deletions that both improve and impair the binding of the Fc polypeptide to the Fc ligand. As disclosed in this application, insertions and deletions can be made that increase or decrease the affinity of the Fc polypeptide for FcRn. Insertions and deletions can be constructed using rationalized approaches or using approaches that include the use of random components, such as the creation of libraries of random or semi-random options or screening. In an alternative embodiment, substitutions are disclosed that increase or decrease the affinity of the Fc polypeptide for FcRn.

Вставки и делецииInsertions and Deletions

Вариантные Fc-полипептиды могут быть созданы путем замены исходной аминокислоты в каком-либо положении Fc-полипептида на вариантную аминокислоту. С помощью замены одной или нескольких аминокислот в Fc-полипептиде на вариантные аминокислоты в этих положениях изменяются боковые цепи. Наиболее полезные замены модифицируют свойства Fc путем изменения боковых цепей Fc. Замещенные боковые цепи могут взаимодействовать непосредственно или непрямым способом с партнером, связывающимся с Fc, ассоциированным с функцией или свойством Fc. По меньшей мере, одна замена меняет ковалентную структуру одной или нескольких боковых цепей исходного Fc-полипептида.Variant Fc polypeptides can be created by replacing the parent amino acid at any position of the Fc polypeptide with a variant amino acid. By replacing one or more amino acids in the Fc polypeptide with variant amino acids, side chains are changed at these positions. The most useful substitutions modify the properties of Fc by changing the side chains of Fc. The substituted side chains can interact directly or indirectly with a partner that binds to the Fc associated with the function or property of Fc. At least one substitution changes the covalent structure of one or more side chains of the original Fc polypeptide.

Альтернативно, могут быть созданы вариантные Fc-полипептиды, которые меняют ковалентную структуру основной цепи исходного Fc-полипептида. Атомы белка, входящие в состав основной цепи молекулы, включают пептидный атом азота, альфа-углеродный атом, карбонил или пептидный атом углерода и карбонильный кислород. Изменение ковалентной структуры основной цепи обеспечивает дополнительные способы изменения свойств Fc-полипептидов. Ковалентная структура основной цепи Fc может быть изменена путем добавления атомов в основную цепь молекулы, например путем вставки одной или нескольких аминокислот, или удалением атомов из основной цепи, например путем делеции одной или нескольких аминокислот. Ковалентную структуру основной цепи можно также модифицировать с помощью изменения индивидуальных атомов основной цепи на другие атомы (Deechongkit et al., J. Am. Che. Soc. 2004, 126(51):16762-71, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Как известно в этой области техники и проиллюстрировано здесь, вставки и делеции аминокислот в Fc-полипептидах могут быть сделаны с помощью вставок или делеций соответствующих нуклеотидов в ДНК, кодирующей Fc-полипептид. Альтернативно, как известно в этой области техники, вставки и делеции могут быть сделаны во время синтеза Fc-полипептидов.Alternatively, variant Fc polypeptides can be created that alter the covalent structure of the backbone of the parent Fc polypeptide. Protein atoms that make up the backbone of a molecule include a peptide nitrogen atom, an alpha-carbon atom, a carbonyl or peptide carbon atom, and carbonyl oxygen. Changing the covalent structure of the main chain provides additional methods for changing the properties of Fc polypeptides. The covalent structure of the Fc backbone can be changed by adding atoms to the backbone of the molecule, for example by inserting one or more amino acids, or by removing atoms from the backbone, for example by deletion of one or more amino acids. The covalent structure of the main chain can also be modified by changing individual atoms of the main chain to other atoms (Deechongkit et al., J. Am. Che. Soc. 2004, 126 (51): 16762-71, the work is incorporated by reference in its entirety ) As is known in the art and illustrated herein, insertions and deletions of amino acids in Fc polypeptides can be made using insertions or deletions of the corresponding nucleotides in DNA encoding an Fc polypeptide. Alternatively, as is known in the art, insertions and deletions can be made during the synthesis of Fc polypeptides.

Конструирование вставок и делеций аминокислот, которые изменяют взаимодействие Fc-полипептида с одним или несколькими партнерами по связыванию (например, с Fc-гаммаR's, FcRn, C1q) могут быть сделаны исходя из структуры комплекса Fc-полипептида и его партнера по связыванию. В менее предпочтительном воплощении конструирование можно провести исходя из структуры Fc-полипептида и информации о Fc-участке, вовлеченном в связывание с партнером по связыванию. Эту информацию можно получить с помощью экспериментов по мутагенезу, экспериментов с применением фагового дисплея, путем сравнения по гомологии, с помощью компьютерного моделирования и другими способами.The construction of insertions and deletions of amino acids that alter the interaction of the Fc polypeptide with one or more binding partners (e.g., Fc-gamma R's, FcRn, C1q) can be made based on the structure of the complex of the Fc polypeptide and its binding partner. In a less preferred embodiment, the construction can be carried out based on the structure of the Fc polypeptide and information about the Fc region involved in binding to the binding partner. This information can be obtained using experiments on mutagenesis, experiments using phage display, by comparison by homology, using computer modeling and other methods.

Предпочтительные положения в аминокислотной последовательности для вставок и делеции, которые влияют на взаимодействия при связывании Fc, но не оказывают влияния на общую структуру, стабильность, экспрессию или применение Fc-полипептида, находятся в участках взаимодействия Fc/партнер Fc по связыванию. Чтобы модифицировать связывание FcRn с Fc-полипептидом, предпочтительными местами расположения петель для вставок и делеций являются положения 244-257, 279-284, 307-317, 383-390 и 428-435 (нумерация в соответствии с EU-индексом в базе данных Kabat et al., Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7:867-877, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Чтобы модифицировать связывание Fc-гамма-рецептора с Fc-полипептидом, предпочтительными местами расположения петель для вставок и делеций являются положения 229-239, 266-273, 294-299 и 324-331 (нумерация в соответствии с EU-индексом в базе данных Kabat et al., код pdb 1E4K.pdb Sondermann et al., 2000, Nature 406:267, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте). Петли являются участками полипептида, не вовлеченными в структуру альфа-спиралей и бета-складок (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp2-67, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Положения петель являются предпочтительными, так как атомы основной цепи молекулы обычно более подвижны и менее вероятно вовлечены в образование водородных связей по сравнению с атомами основной цепи альфа-спиралей и бета-складок. Поэтому менее вероятно, что удлинение или укорачивание петель из-за вставки или делеции одной или нескольких аминокислот приведет к крупным, разрушительным изменениям в Fc-полипептиде, включая его стабильность, экспрессию и другие проблемы.Preferred amino acid positions for insertions and deletions that affect Fc binding interactions but do not affect the overall structure, stability, expression or use of the Fc polypeptide are in the Fc / Fc binding partner interaction sites. To modify the binding of FcRn to the Fc polypeptide, the preferred loop positions for insertions and deletions are positions 244-257, 279-284, 307-317, 383-390 and 428-435 (numbering according to the EU index in the Kabat database et al., Burmeister et al., 1994, Nature, 372: 379-383; Martin et al., 2001, Mol Cell 7: 867-877, all works are incorporated by reference in their entirety). To modify the binding of the Fc gamma receptor to the Fc polypeptide, the preferred loop positions for insertions and deletions are positions 229-239, 266-273, 294-299 and 324-331 (numbering according to the EU index in the Kabat database et al., pdb code 1E4K.pdb Sondermann et al., 2000, Nature 406: 267, all works are incorporated by reference in their entirety). Loops are regions of the polypeptide that are not involved in the structure of alpha helices and beta folds (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp2-67, the work is incorporated by reference in its entirety ) Loop positions are preferred since the backbone atoms of a molecule are usually more mobile and less likely to be involved in hydrogen bonding compared to backbone atoms of alpha helices and beta folds. Therefore, lengthening or shortening of loops due to the insertion or deletion of one or more amino acids is less likely to lead to large, disruptive changes in the Fc polypeptide, including its stability, expression and other problems.

Вставки и делеции могут быть использованы для изменения длины полипептида. Например, в области петель изменение длины петли приведет к измененной подвижности и конформационной энтропии петли. Вставки в петлю будут в основном повышать конформационную энтропию петли, которую можно определить как константу Больцмана, умноженную на натуральный логарифм числа возможных конформаций (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp78, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). При вставке в полипептид, по меньшей мере, одной аминокислоты общее количество конформаций, возможных в полипептиде, увеличивается. Эти дополнительные конформации могут быть полезными для образования благоприятных взаимодействий Fc/партнер Fc по связыванию, так как Fc-полипептид может использовать одну из дополнительных конформаций при связывании белка, связывающегося с Fc. В этом случае вставка может привести к более сильным взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию. Если дополнительные конформации не используются на поверхности связывания, то вставка может привести к более слабым взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию, так как дополнительные конформации должны конкурировать с конформацией, компетентной в отношении связывания. Сходным образом делеция полипептидного сегмента может также привести как к более прочным, так и менее прочным взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию. Если делеция сегмента, которая уменьшает возможное число конформаций основной цепи молекулы, ликвидирует конформацию, компетентную в отношении связывания, то делеция может привести к более слабым взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию. Если делеция сегмента не ликвидирует конформацию, компетентную в отношении связывания, то делеция может привести к более сильным взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию, так как делеция может ликвидировать конформации, конкурирующие с конформацией, компетентной в отношении связывания.Insertions and deletions can be used to change the length of the polypeptide. For example, in the loop region, changing the loop length will lead to altered mobility and conformational entropy of the loop. Loop inserts will generally increase the conformational entropy of the loop, which can be defined as the Boltzmann constant multiplied by the natural logarithm of the number of possible conformations (van Holde, Johnson and Ho. Principles of Physical Biochemistry. Prentice Hall, New Jersey 1998, Chapter 1 pp78, work included by reference in its entirety). When at least one amino acid is inserted into a polypeptide, the total number of conformations possible in the polypeptide increases. These additional conformations may be useful for generating favorable binding Fc / Fc partner interactions, since the Fc polypeptide may use one of the additional conformations in binding to the Fc binding protein. In this case, the insertion can lead to stronger Fc / Fc binding partner interactions. If additional conformations are not used on the binding surface, then the insertion may lead to weaker interactions of the Fc / Fc binding partner, since the additional conformations must compete with the conformation competent for binding. Similarly, deletion of the polypeptide segment can also result in both stronger and less strong Fc / Fc binding partner interactions. If a segment deletion that reduces the possible number of conformations of the backbone of a molecule eliminates a binding competent conformation, then a deletion can lead to weaker Fc / Fc binding partner interactions. If a segment deletion does not eliminate the binding competent conformation, then the deletion can lead to stronger Fc / Fc binding partner interactions, since the deletion can eliminate the conformations competing with the binding competent conformation.

Вставки и делеции могут быть использованы для изменения положений и ориентации аминокислот в Fc-полипептиде. Так как вставки и делеции могут вызывать изменения в ковалентной структуре основной цепи, они обязательно вызовут изменение в положениях атомов основной цепи. Фигура 7 сравнивает положения основной цепи в некоторых сегментах петли, обозначенных L1-L4, в трех различных основных цепях. Исходная основная структура содержит четыре сегмента петли, в то же время делеция в основной цепи приводит к потере сегмента L1, а вставка сегмента включает дополнительный сегмент, расположенный перед сегментом L1, например перед N-концом. Делеции и вставки вызывают масштабное изменение в структуре основной цепи вблизи места вставки или делеции. Из-за удаления сегмента, расположенного около N-концевой части петли, например сегмента L1, петля укорачивается, и оставшиеся сегменты смещают свое положение ближе к N-концу петли. Это оказывает эффект на передвижение сегмента L2 по направлению к прежнему расположению сегмента L1 и по направлению к N-концу петли. Это изменение положения сегмента L2 относительно сегмента L1 может усилить связывание комплекса Fc/партнера Fc по связыванию и является предпочтительным, если имеется предварительная информация, предполагающая, что аминокислота или аминокислоты, расположенные в L2, делают благоприятными взаимодействия с партнером по связыванию Fc при расположении в L1. Например, если L2 содержит аланин и тирозин и замена двух аминокислот в L1 на аланин и тирозин ранее привела к Fc-варианту с улучшенным связыванием, то делеция L1 может создать Fc-вариант с повышенным сродством к партнеру по связыванию с Fc.Insertions and deletions can be used to alter the positions and orientations of amino acids in the Fc polypeptide. Since insertions and deletions can cause changes in the covalent structure of the main chain, they will necessarily cause a change in the positions of the atoms of the main chain. Figure 7 compares the positions of the main chain in some loop segments labeled L1-L4 in three different main chains. The original main structure contains four loop segments, while a deletion in the main chain leads to the loss of the L1 segment, and the insertion of the segment includes an additional segment located in front of the L1 segment, for example, in front of the N-terminus. Deletions and insertions cause a large-scale change in the structure of the main chain near the site of insertion or deletion. Due to the removal of the segment located near the N-terminal part of the loop, for example the L1 segment, the loop is shortened, and the remaining segments shift their position closer to the N-end of the loop. This has an effect on the movement of the L2 segment towards the previous location of the L1 segment and towards the N-end of the loop. This change in the position of the L2 segment relative to the L1 segment can enhance the binding of the Fc complex / Fc binding partner and is preferable if there is preliminary information suggesting that the amino acid or amino acids located in L2 make favorable interactions with the Fc binding partner when located in L1 . For example, if L2 contains alanine and tyrosine and replacing the two amino acids in L1 with alanine and tyrosine previously led to an Fc variant with improved binding, then a deletion of L1 can create an Fc variant with increased affinity for the Fc binding partner.

Сходным образом, вставка полипептидного сегмента в Fc-полипептид на N-концевой части петли приведет к тому, что положение сегментов петли будет смещаться по направлению к С-концевой части петли. На фигуре 7 вставка одной или нескольких аминокислот перед сегментом L1, например на N-конце, изменяет конформацию основной цепи, включая перемещение сегмента L1 по направлению к С-концу петли. Такой тип вставки предпочтителен, если известно, что аминокислоты, расположенные в сегменте L1, благоприятствуют взаимодействию, когда они находятся в положении L2, так как вставка может приводить к более сильным взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию. Если желательно более слабые взаимодействия Fc/партнера Fc по связыванию, то можно использовать вставку для смещения неблагоприятной аминокислоты в новое положение. Вставленный, удаленный и исходный сегменты (L1-L4 на фигуре 7) могут быть одной или несколькими аминокислотами в Fc-полипептиде.Similarly, inserting a polypeptide segment into an Fc polypeptide at the N-terminal portion of the loop will cause the position of the segments of the loop to shift toward the C-terminal portion of the loop. In figure 7, the insertion of one or more amino acids in front of the L1 segment, for example at the N-terminus, changes the conformation of the main chain, including the movement of the L1 segment towards the C-end of the loop. This type of insertion is preferred if it is known that the amino acids located in the L1 segment favor interaction when they are in the L2 position, since the insertion can lead to stronger Fc / Fc binding partner interactions. If weaker interactions of the Fc / Fc binding partner are desired, an insert can be used to shift the unfavorable amino acid to a new position. The inserted, deleted, and parent segments (L1-L4 in FIG. 7) may be one or more amino acids in the Fc polypeptide.

Альтернативно, аналогично вставкам и делециям на N-концевом участке петель могут быть использованы вставки и делеции на С-концевом участке петель. Вставки на С-конце петель могут приводить к передвижению положений N-концевого участка вставки по направлению к N-концу петли. Делеции на С-конце петель могут приводить к передвижению положений N-концевого участка делеции по направлению к С-концу петли. Выбор при использовании вставки или делеции на N-концевом или С-концевом участке петли основан на аминокислотах, расположенных в петле, необходимости увеличения или уменьшения сродства в комплексе Fc/партнер Fc по связыванию и желаемого позиционного сдвига.Alternatively, like inserts and deletions at the N-terminal portion of the loops, inserts and deletions at the C-terminal portion of the loops can be used. The inserts at the C-terminus of the loops can cause the positions of the N-terminal portion of the insert to move toward the N-terminus of the loop. Deletions at the C-terminus of the loops can lead to the movement of the positions of the N-terminal portion of the deletion towards the C-end of the loop. The choice when using insertion or deletion at the N-terminal or C-terminal portion of the loop is based on the amino acids located in the loop, the need to increase or decrease the affinity of the Fc / Fc binding partner complex and the desired positional shift.

Вставки и делеции могут применяться в любом участке Fc-полипептида, включая участки петель, альфа-спиралей и бета-складок. Предпочтительные локализации вставок и делеции включают участки петель, которые не относятся к участкам альфа-спиралей и бета-складок. Петли предпочтительны потому, что они обычно воспринимают изменения в основной цепи лучше, чем альфа-спирали и бета-складки. Особенно предпочтительными локализациями вставок или делеций, которые приводят к более сильным белок/белковым взаимодействиям, являются N-концевой и С-концевой край петли. Если боковые цепи петли вовлечены во взаимодействия Fc/партнера Fc по связыванию, то менее вероятно, что вставки или делеция на краях приведут к очень вредным изменениям в связывающих взаимодействиях. Более вероятно, что делеции точно по центру петли ликвидируют важные остатки на поверхности взаимодействия Fc/партнера Fc по связыванию, а вставки точно по центру петли, более вероятно, создадут неблагоприятные взаимодействия на поверхности связывания Fc/партнера Fc по связыванию. Число удаляемых или вставляемых остатков может быть определено объемом желаемого изменения основной цепи, предпочтительно около 15 вставок или делеций или меньше, более предпочтительно около 10 вставок или делеций или меньше и наиболее предпочтительно около 5 вставок или делеций или меньше.Insertions and deletions can be used in any region of the Fc polypeptide, including regions of loops, alpha helices and beta folds. Preferred sites for insertions and deletions include loops that are not alpha helix and beta fold sites. Loops are preferred because they usually perceive changes in the main chain better than alpha helices and beta folds. Particularly preferred locations for insertions or deletions that result in stronger protein / protein interactions are the N-terminal and C-terminal edges of the loop. If the side chains of the loop are involved in the Fc / Fc binding partner interactions, it is less likely that insertions or deletions at the edges will lead to very harmful changes in the binding interactions. It is more likely that deletions at the exact center of the loop eliminate important residues on the binding surface of the Fc / Fc binding partner, and inserts at the exact center of the loop are more likely to create adverse interactions at the binding surface of the Fc / Fc binding partner. The number of residues to be removed or inserted can be determined by the volume of the desired main chain change, preferably about 15 inserts or deletions or less, more preferably about 10 inserts or deletions or less, and most preferably about 5 inserts or deletions or less.

После того, как расположение и размер делеционного Fc-варианта были спроектированы, окончательно определяют полную последовательность полипептида, и полипептид можно создать с помощью способов, известных в этой области техники.After the location and size of the deletion Fc variant have been designed, the complete sequence of the polypeptide is finally determined, and the polypeptide can be created using methods known in the art.

Инсерционные Fc-варианты, однако, имеют дополнительные стадии конструирования последовательности, по меньшей мере, из одной вставляемой аминокислоты. Вставки полярных остатков, включающих Ser, Thr, Asn, Gln, Ala, Gly, His, предпочтительны в положениях, которые, как ожидают, будут в Fc-полипептиде экспонированы. В особенности предпочтительны меньшие по размерам аминокислоты, включающие Ser, Thr и Ala, так как менее вероятно, что небольшой размер будет стерически препятствовать взаимодействиям Fc/партнера Fc по связыванию. Ser и Thr также обладают способностью к образованию водородных связей с атомами партнера Fc по связыванию.Insertion Fc variants, however, have additional steps of constructing a sequence of at least one inserted amino acid. Inserts of polar residues, including Ser, Thr, Asn, Gln, Ala, Gly, His, are preferred at the positions that are expected to be exposed in the Fc polypeptide. Particularly preferred are smaller amino acids, including Ser, Thr and Ala, as it is less likely that the small size will sterically hinder the interactions of the Fc / Fc binding partner. Ser and Thr also have the ability to form hydrogen bonds with the atoms of the Fc binding partner.

Вставки также могут обладать дополнительной гибкостью, которую можно сконструировать в инсерционном полипептиде, чтобы создать благоприятные взаимодействия с партнером Fc по связыванию, как было бы необходимо в случае, если желательно более сильное связывание Fc/партнера Fc по связыванию. Длина вставки в основную цепь может быть определена путем моделирования вариантной основной цепи с помощью простой базовой последовательности, используемой для вставки. Например, можно сконструировать и смоделировать вставки полисерина, полиглицина или полиаланина различной длины. Моделирование можно проводить с помощью множества методов, включающих гомологичное моделирование, основанное на известных трехмерных структурах гомологов, включающих вставки, и с помощью компьютерного моделирования, включающего MODELLER (M.A. Marti-Renom et al., Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 29, 291-325, 2000) и ROSETTA (Kuhlman et al. (2003). Science 302, 1364-8), обе работы включены путем отсылки во всей своей полноте. Обычно вначале создают различные конформации основной цепи, а конечную структуру основной цепи можно определить после того, как будут установлены идентичности боковой цепи. Боковые цепи могут быть спроектированы с помощью алгоритмов PDA® (US 6,188,965; 6,269,312; 6,403,312; 6,801,861; 6,804,611; 6,792,356, 6,950,754 и US 09/782,004; 09/927,790; 10/101,499; 10/666,307; 10/666311; 10/218,102, все включены путем отсылки во всей своей полноте).The inserts may also have additional flexibility that can be constructed in the insertion polypeptide to create favorable interactions with the Fc binding partner, as would be necessary if stronger binding of the Fc / Fc binding partner is desired. The length of the insertion into the main chain can be determined by modeling a variant main chain using the simple base sequence used for insertion. For example, polyserine, polyglycine or polyalanine inserts of various lengths can be constructed and modeled. Modeling can be carried out using a variety of methods, including homologous modeling, based on known three-dimensional structures of homologues, including inserts, and using computer modeling, including MODELLER (MA Marti-Renom et al., Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 29 , 291-325, 2000) and ROSETTA (Kuhlman et al. (2003). Science 302, 1364-8), both of which are incorporated by reference in their entirety. Usually, different conformations of the main chain are first created, and the final structure of the main chain can be determined after the side chain identities are established. Side chains can be designed using PDA® algorithms (US 6,188,965; 6,269,312; 6,403,312; 6,801,861; 6,804,611; 6,792,356, 6,950,754 and US 09 / 782,004; 09 / 927,790; 10 / 101,499; 10 / 666,307; 10 / 216,102; 10 , all are incorporated by reference in their entirety).

Вставки и делеции можно спроектировать в любых полипептидах помимо Fc-полипептидов с помощью методов, описанных здесь. Например, вставки или делеции в представителе суперсемейства TNF, APRIL, можно спроектировать, используя его трехмерную структуру (PDB код IXU1.pdb, Hymowitz, et al. (2005) J.Biol.Chem. 280:7218, включены путем отсылки во всей своей полноте). Вставки или делеции можно спроектировать для усиления связывания APRIL с его рецептором, TACI. Предпочтительными остатками петли в качестве участков для вставки или делеции являются остатки Ser118-Val124, Asp164-Phe167, Pro192-Ala198, Pro221-Lys226. Эти петли взаимодействуют с TACI в комплексе APRIL/TACI и опосредуют связывание.Insertions and deletions can be designed in any polypeptides other than Fc polypeptides using the methods described here. For example, insertions or deletions in a member of the TNF superfamily, APRIL, can be designed using its three-dimensional structure (PDB code IXU1.pdb, Hymowitz, et al. (2005) J.Biol.Chem. 280: 7218, incorporated by reference in their entirety completeness). Insertions or deletions can be designed to enhance the binding of APRIL to its receptor, TACI. Preferred loop residues as insertion or deletion sites are Ser118-Val124, Asp164-Phe167, Pro192-Ala198, Pro221-Lys226 residues. These loops interact with TACI in the APRIL / TACI complex and mediate binding.

Полипептиды, включающие вариантыPolypeptides Including Variants

IgG-варианты могут быть основаны на последовательностях IgG человека, и, таким образом, последовательности IgG человека применяют как «основные» последовательности, с которыми сравнивают другие последовательности, включающие, но не ограниченные последовательностями из других организмов, например последовательностями грызунов и приматов. IgG-варианты могут также включать последовательности из других классов иммуноглобулинов, таких как IgA, IgE, IgD, IgM и т.п. Предполагают, что хотя IgG-варианты конструируют в контексте одного исходного IgG, варианты могут быть сконструированы и «перенесены» в контекст другого, второго исходного IgG. Это делают путем определения «эквивалентных» или «соответствующих» остатков и замен между первым и вторым IgG, которое обычно основано на последовательности или структурной гомологии между последовательностями IgGs. Для установления гомологии аминокислотную последовательность первого IgG, указанного здесь, прямо сравнивают с последовательностью второго IgG. После процедуры выравнивания последовательностей с помощью одной или нескольких программ установления гомологии, известных специалистам в этой области (например, с помощью остатков, консервативных у различных видов), допускающих при необходимости существование вставок и делеций, чтобы сохранить выравнивание (то есть избежать исключения консервативных остатков из-за случайных вставок и делеций), устанавливают аминокислотные остатки, эквивалентные определенным аминокислотам в первичной последовательности IgG-варианта. Выравнивание консервативных остатков предпочтительно должно сохранять 100% таких остатков. Однако выравнивание более чем 75% или не менее 50% консервативных остатков также достаточно для определения эквивалентных остатков. Эквивалентные остатки можно также установить с помощью определения гомологии между первым и вторым IgG на уровне третичной структуры для IgGs, для которых третичная структура уже установлена. В этом случае эквивалентными называют остатки, для которых атомные координаты двух или нескольких атомов основной цепи определенного аминокислотного остатка в исходном полипептиде или его предшественнике (N на N, СА на СА, С на С, О на О) при выравнивании находятся в пределах 0.13 нм и предпочтительно в пределах 0.1 нм. Выравнивание достигается после того, как модель наилучшего соответствия ориентировали и располагали таким образом, чтобы обеспечить максимальное перекрывание атомных координат, относящихся к атомам белка, которые не являются атомами водорода. Независимо от того, сколько определяют эквивалентных или соответствующих остатков, и независимо от особенности исходного IgG, на основании которого создают IgGs, речь идет о том, что известные IgG-варианты могут быть спроектированы в любой второй исходный IgG, который имеет значительную гомологию в последовательности и структуре с IgG-вариантом. Таким образом, например, если получают вариантное антитело, в котором исходное антитело является IgG1 человека, с помощью методов, описанных выше или других методов определения эквивалентных остатков, вариантное тело может быть спроектировано в другое исходное антитело IgG1, которое связывает другой антиген, в исходное антитело IgG2 человека, исходное антитело IgA человека, исходное мышиное антитело IgG2a или IgG2b и т.п. Кроме того, как описано выше, контекст исходного IgG-варианта не влияет на возможность перевода IgG-вариантов в другие исходные IgGs.IgG variants can be based on human IgG sequences, and thus, human IgG sequences are used as “main” sequences, with which other sequences are compared, including but not limited to sequences from other organisms, such as rodent and primate sequences. IgG variants may also include sequences from other classes of immunoglobulins, such as IgA, IgE, IgD, IgM, and the like. It is believed that although IgG variants are constructed in the context of one source IgG, variants can be designed and “transferred” to the context of another, second source IgG. This is done by determining the "equivalent" or "corresponding" residues and substitutions between the first and second IgG, which is usually based on the sequence or structural homology between sequences of IgGs. To establish homology, the amino acid sequence of the first IgG indicated here is directly compared with the sequence of the second IgG. After the sequence alignment procedure using one or more homology programs known to specialists in this field (for example, using residues conservative in various species), allowing insertions and deletions to exist, if necessary, in order to maintain alignment (that is, to avoid the exclusion of conservative residues from due to random insertions and deletions), amino acid residues are established that are equivalent to certain amino acids in the primary sequence of the IgG variant. The alignment of conservative residues should preferably retain 100% of such residues. However, alignment of more than 75% or at least 50% of the conserved residues is also sufficient to determine equivalent residues. Equivalent residues can also be established by determining the homology between the first and second IgG at the level of the tertiary structure for IgGs for which a tertiary structure has already been established. In this case, residues are called equivalent for which the atomic coordinates of two or more atoms of the main chain of a particular amino acid residue in the original polypeptide or its precursor (N to N, CA to CA, C to C, O to O) during alignment are within 0.13 nm and preferably within 0.1 nm. Alignment is achieved after the model of best fit is oriented and positioned in such a way as to ensure maximum overlap of atomic coordinates related to protein atoms that are not hydrogen atoms. Regardless of how many equivalent or corresponding residues are determined, and regardless of the particularity of the initial IgG, on the basis of which the IgGs are created, it is a matter of the fact that known IgG variants can be designed into any second initial IgG that has significant homology in the sequence and structure with the IgG variant. Thus, for example, if you receive a variant antibody in which the original antibody is human IgG1, using the methods described above or other methods for determining equivalent residues, the variant body can be designed into another source IgG1 antibody that binds another antigen into the original antibody Human IgG2, parental human IgA antibody, parental mouse IgG2a or IgG2b antibody and the like. In addition, as described above, the context of the original IgG variant does not affect the ability to transfer the IgG variants to other original IgGs.

Обеспечиваются способы создания, продуцирования и скрининга IgG-вариантов. Это не означает, что описанные способы ограничены рамками какого-либо практического применения или механизма действия. Скорее, предоставляемые способы предназначены для иллюстрирования в общих чертах того, что один или несколько IgG-вариантов можно сконструировать, продуцировать и отобрать экспериментально, для того чтобы получить IgG-варианты с оптимизированной эффекторной функцией. Множество методов для конструирования, продуцирования и тестирования антител и исходных вариантов описано в US 10/754,296 и US 10/672,280, оба включены путем отсылки во всей своей полноте.Methods are provided for creating, producing and screening IgG variants. This does not mean that the described methods are limited by the scope of any practical application or mechanism of action. Rather, the methods provided are intended to illustrate broadly that one or more IgG variants can be constructed, produced, and experimentally selected in order to obtain IgG variants with optimized effector function. Many methods for the construction, production and testing of antibodies and parent variants are described in US 10 / 754,296 and US 10 / 672,280, both incorporated by reference in their entirety.

Для проектирования IgG-вариантов с оптимизированной эффекторной функцией можно применять множество методов конструирования белков. В одном воплощении можно применять основанный на известной структуре метод конструирования, в котором для управления заменами применяют имеющуюся в распоряжении информацию о структуре, где замены проектируют, основываясь на их энергетическом соответствии при компьютерных расчетах. См., например, US 10/754,296 и US 10/672,280 и ссылки, процитированные в них, все они включены путем отсылки во всей своей полноте.For the design of IgG variants with optimized effector function, many methods for constructing proteins can be used. In one embodiment, a design method based on a known structure can be applied in which available structure information is used to manage substitutions, where substitutions are designed based on their energy compliance in computer calculations. See, for example, US 10 / 754,296 and US 10 / 672,280 and the references cited therein, all of which are incorporated by reference in their entirety.

Для управления заменами в установленных положениях может быть использовано выравнивание последовательностей. Специалистам в этой области техники будет понятно, что использование информации о последовательностях может сдерживать введение замен, которые потенциально вредны для структуры белка. Источники последовательностей могут сильно различаться и включают в себя одну или несколько известных баз данных, включающих, но не ограниченных перечисленными источниками, базу данных Kabat (Northwestern University); Johnson & Wu, 2001, Nucleic Acids Res 29:205-206; Johnson & Wu, 2000, Nucleic Acids Res 28:214-218), базу данных IMGT (IMGT, международную информационную систему ImMunoGeneTics information system®; Lefranc et al., 1999, Nucleic Acids Res 27:209-212; Ruiz et al., 2000 Nucleic Acids Res 28:219-221; Lefranc et al., 2001, Nucleic Acids Res 29:207-209; Lefranc et al., 2003, Nucleic Acids Res 31:307-310) и VBASE, все включены путем отсылки во всей своей полноте. Информацию о последовательностях антител можно получить, собрать и/или создать из выравниваний последовательностей зародышевой линии клеток или существующих в природе антител из любого организма, включающего, но не ограниченного только млекопитающими. Специалистам в этой области техники будет ясно, что использование последовательностей, которые являются человеческими или главным образом человеческими, могут, кроме того, приносить пользу из-за их меньшей иммуногенности при введении человеку. Другие базы данных, которые обычно представляют собой базы данных нуклеиновых кислот или белков, то есть не имеют отношения только к антителам, включают, но не ограничиваются SwissProt, GenBank, Entrez и EMBL Nucleotide Sequence Database. Выравниваемые последовательности могут включать последовательности VH, VL, СН и/или CL. Существует большое количество программ выравнивания, основанных на последовательностях, и способов, известных в этой области техники, и все они находят применение для создания выравниваний последовательностей.Sequence alignment can be used to control substitutions at set positions. Those skilled in the art will understand that the use of sequence information can inhibit the introduction of substitutions that are potentially harmful to the protein structure. Sources of sequences can vary greatly and include one or more well-known databases, including, but not limited to, the Kabat database (Northwestern University); Johnson & Wu, 2001, Nucleic Acids Res 29: 205-206; Johnson & Wu, 2000, Nucleic Acids Res 28: 214-218), IMGT database (IMGT, ImMunoGeneTics information system®; Lefranc et al., 1999, Nucleic Acids Res 27: 209-212; Ruiz et al. , 2000 Nucleic Acids Res 28: 219-221; Lefranc et al., 2001, Nucleic Acids Res 29: 207-209; Lefranc et al., 2003, Nucleic Acids Res 31: 307-310) and VBASE, all incorporated by reference in its entirety. Information about antibody sequences can be obtained, collected, and / or created from sequence alignments of the germ line of cells or naturally occurring antibodies from any organism, including but not limited to mammals. It will be clear to those skilled in the art that the use of sequences that are human or mainly human can also benefit from their lower immunogenicity when administered to humans. Other databases, which are typically nucleic acid or protein databases, that is, not only related to antibodies, include, but are not limited to SwissProt, GenBank, Entrez, and EMBL Nucleotide Sequence Database. Aligned sequences may include the sequences VH, VL, CH and / or CL. There are a large number of sequence-based alignment programs and methods known in the art, and all of them find application for creating sequence alignments.

Альтернативно, могут применяться методы случайного или полуслучайного мутагенеза для получения аминокислотных модификаций в желаемых положениях. В этих случаях положения выбирают случайным образом или аминокислотные замены производят с помощью упрощенных приемов. Например, все остатки могут быть мутированы в аланин, этот процесс называют аланиновым сканированием. Такие способы могут быть сопряжены с более сложными инженерными подходами, в которых для отбора более высоких уровней разновидностей последовательностей применяют селекционные методы. Как известно в этой области техники, существует многообразие селекционных технологий, которые могут применяться в таких подходах и которые включают, например, технологии дисплея, например, фаговый дисплей, рибосомальный дисплей, дисплей на поверхностности клеток и т.п., как описано ниже.Alternatively, random or semi-random mutagenesis techniques can be used to obtain amino acid modifications at desired positions. In these cases, positions are chosen randomly or amino acid substitutions are made using simplified techniques. For example, all residues can be mutated into alanine; this process is called alanine scanning. Such methods can be coupled with more complex engineering approaches in which selection methods are used to select higher levels of sequence varieties. As is known in the art, there are a variety of breeding technologies that can be applied in such approaches and which include, for example, display technologies, for example, phage display, ribosomal display, cell surface display, and the like, as described below.

Методы получения и отбора IgG-вариантов хорошо известны в этой области техники. Основные методы молекулярной биологии антител, экспрессии, очистки и скрининга описаны в книге Antibody Engineering, edited by Duebel&Kontermann, Springer-Verlag, Heidelberg, 2001; и в работе Hayhurst&Georgiou, 2001, Curr Opin Chem Biol 5:683-689; Maynard&Georgiou, 2000, Annu Rev Biomed Eng 2:339-76. Также см. методы, описанные в US 10/754,296; US 10/672,280 и US 10/822,231 и 11/124,620, все включены путем отсылки во всей своей полноте.Methods for the preparation and selection of IgG variants are well known in the art. The main methods of molecular biology of antibodies, expression, purification, and screening are described in Antibody Engineering, edited by Duebel & Kontermann, Springer-Verlag, Heidelberg, 2001; and Hayhurst & Georgiou, 2001, Curr Opin Chem Biol 5: 683-689; Maynard & Georgiou, 2000, Annu Rev Biomed Eng 2: 339-76. Also see methods described in US 10 / 754,296; US 10/672,280 and US 10/822,231 and 11/124,620 are all incorporated by reference in their entirety.

Предпочтительные варианты настоящего изобретения включают те, которые представлены на фигуре 8. Альтернативно предпочтительные варианты настоящего изобретения включают те, которые представлены на фигуре 9. Кроме того, альтернативно предпочтительные варианты настоящего изобретения включают те, которые представлены на фигуре 10. Особенно предпочтительные варианты настоящего изобретения включают G358H и N434Y. Наиболее предпочтительные варианты настоящего изобретения включают 257С, 257М, 257L, 257N, 257Y, 279Q, 279Y, 308F и 308Y.Preferred embodiments of the present invention include those shown in Figure 8. Alternatively preferred embodiments of the present invention include those shown in Figure 9. In addition, alternatively preferred embodiments of the present invention include those shown in Figure 10. Particularly preferred embodiments of the present invention include G358H and N434Y. Most preferred embodiments of the present invention include 257C, 257M, 257L, 257N, 257Y, 279Q, 279Y, 308F, and 308Y.

Изготовление IgG-вариантовProduction of IgG variants

IgG-варианты могут быть изготовлены любыми методами, известными в этой области техники. В одном из воплощений для создания нуклеиновых кислот, которые кодируют последовательности какого-либо представителя и которые могут затем быть клонированы в клетки хозяина, экспрессированы и при необходимости проанализированы, применяют последовательности IgG-вариантов. Эти способы выполняют, применяя хорошо известные процедуры, и разнообразные методы, которые могут найти применение, описаны в книге Molecular Cloning - A Laboratory Manual, 3nd Ed. (Maniatis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001) и Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley&Sons), обе включены путем отсылки во всей своей полноте. Для экспрессии белка нуклеиновые кислоты, которые кодируют IgG-варианты, могут быть включены в экспрессионный вектор. Экспрессионные векторы обычно включают белок, эффективно соединенный, то есть находящийся в функциональных взаимоотношениях с управляющими или регулирующими последовательностями, селективными маркерами и партнерами по слиянию и/или дополнительными элементами. IgG-варианты можно создать путем культивирования клетки хозяина, трансформированной нуклеиновой кислотой, предпочтительно экспрессионным вектором, включающим нуклеиновую кислоту, кодирующую IgG-варианты, в условиях, подходящих для того, чтобы индуцировать или вызвать экспрессию белка. Может быть использовано огромное разнообразие подходящих клеток хозяина, включающих, но не ограниченных перечисленными, клетки млекопитающих, бактерии, клетки насекомых и дрожжей. Например, множество клеточных линий, которые могут найти применение в настоящем изобретении, описаны в каталоге клеточных линий АТСС, доступном в американской коллекции типовых культур (American Type Culture Collection) и включенном сюда путем отсылки во всей своей полноте. Методы введения экзогенной нуклеиновой кислоты в клетки хозяина хорошо известны в этой области техники и меняются в зависимости от того, какую клетку хозяина применяют.IgG variants can be made by any methods known in the art. In one embodiment, to generate nucleic acids that encode sequences of a representative and which can then be cloned into host cells, expressed and, if necessary, analyzed, IgG variants are used. These methods are performed using well-known procedures, and a variety of methods that may find application are described in Molecular Cloning - A Laboratory Manual, 3 nd Ed. (Maniatis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2001) and Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley & Sons), both incorporated by reference in their entirety. For protein expression, nucleic acids that encode IgG variants may be included in the expression vector. Expression vectors usually include a protein that is effectively connected, that is, in functional relationships with control or regulatory sequences, selective markers and fusion partners and / or additional elements. IgG variants can be created by culturing a host cell transformed with a nucleic acid, preferably an expression vector comprising a nucleic acid encoding the IgG variants, under conditions suitable for inducing or inducing protein expression. A huge variety of suitable host cells can be used, including, but not limited to, mammalian cells, bacteria, insect cells, and yeast. For example, many cell lines that may find use in the present invention are described in the ATCC cell line catalog, available from the American Type Culture Collection and incorporated by reference in its entirety. Methods for introducing exogenous nucleic acid into host cells are well known in the art and vary depending on which host cell is used.

В предпочтительном воплощении IgG-варианты очищают или выделяют после экспрессии. Белки можно выделить или очистить с помощью многочисленных способов, известных специалистам в этой области техники. Стандартные способы очистки включают хроматографические методы, электрофорез, иммунологические способы, осаждение, диализ и изоэлектрофокусирование. Как хорошо известно в этой области техники, разнообразные природные белки связывают антитела, например бактериальные протеины A, G и L, и эти белки могут найти применение при очистке. Очистку часто можно проводить при помощи определенного партнера по слиянию. Например, белки могут быть очищены при помощи глутатионовой смолы, если используется слитый GST; при помощи N+2-аффинной хроматографии, если используется His-tag, или при помощи иммобилизованного антитела против flag при применении flag-метки. Для ознакомления с подходящими способами очистки, см. книгу Antibody Purification: Principles and Practice, 3rd Ed., Scopes, Springer-Verlag, NY, 1994, включенную сюда путем отсылки во всей своей полноте.In a preferred embodiment, the IgG variants are purified or isolated after expression. Proteins can be isolated or purified using numerous methods known to those skilled in the art. Standard purification methods include chromatographic methods, electrophoresis, immunological methods, sedimentation, dialysis and isoelectric focusing. As is well known in the art, a variety of naturally occurring proteins bind antibodies, such as bacterial proteins A, G, and L, and these proteins can be used in purification. Cleaning can often be done using a specific merger partner. For example, proteins can be purified using glutathione resin if fused GST is used; by N + 2 affinity chromatography, if His-tag is used, or by using an immobilized anti-flag antibody using a flag tag. For an introduction to suitable cleaning methods, see Antibody Purification: Principles and Practice, 3 rd Ed., Scopes, Springer-Verlag, NY, 1994, incorporated by reference in its entirety.

IgG-варианты могут быть подвергнуты скринингу при помощи различных способов, включающих, но не ограниченных перечисленными, способы, в которых применяют анализы in vitro, анализы in vivo, клеточные анализы и селекционные методики. В процедурах скрининга могут применяться автоматические и высокопроизводительные технологии скрининга. В скрининге могут применяться партнер по слиянию или метка, например иммунная метка, изотопная метка или метка, представляющая собой небольшую молекулу, например флуоресцентный или колориметрический краситель.IgG variants can be screened using a variety of methods, including, but not limited to, methods that use in vitro assays, in vivo assays, cell assays, and selection techniques. Screening procedures can use automatic and high-performance screening technologies. A fusion partner or label, such as an immune label, an isotopic label, or a label representing a small molecule, such as a fluorescent or colorimetric dye, may be used in the screening.

В предпочтительном воплощении в анализе in vitro отбирают функциональные и/или биофизические свойства IgG-вариантов. В предпочтительном воплощении белок отбирают на основании его функциональных возможностей, например способности катализировать реакцию или сродства при связывании его мишени. Анализы связывания могут быть проведены с применением целого ряда способов, известных в этой области техники, включающих, но не ограниченных перечисленными, анализы, основанные на FRET (резонансный перенос энергии флуоресценции) и BRET (резонансный перенос энергии биолюминесценции), AlphaScreen™ (гомогенный анализ близости с применением усиленной люминесценции), сцинтилляционный анализ близости, ELISA (иммуноферментный анализ), SPR (поверхностный плазменный резонанс, также известный как BIACORE®), калориметрию изотермического титрования, дифференциальную сканирующую калориметрию, гель-электрофорез и хроматографию, включающую гельфильтрацию. Эти и другие способы могут использовать преимущества некоторых партнеров по слиянию или меток. В анализах могут быть использованы разнообразные способы детекции, включающие, но не ограниченные перечисленными, хромогенные, флуоресцентные, люминесцентные и изотопные метки. Биофизические свойства белков, например стабильность или растворимость, могут быть отобраны с помощью разнообразных способов, известных в этой области техники. Стабильность белка можно определить с помощью измерения термодинамического равновесия между свернутым и развернутым состояниями. Например, IgG-варианты могут быть развернуты с помощью химического денатурирующего соединения, нагревания или рН, и за этим переходом можно следить с помощью способов, включающих, но не ограниченных перечисленными, спектроскопию кругового дихроизма, флуоресцентную спектроскопию, абсорбционную спектроскопию, спектроскопию ЯМР, калориметрию и протеолиз. Как признано специалистами в этой области техники, кинетические параметры переходов свернутого и развернутого состояния также могут быть прослежены с помощью этих и других технологий. Растворимость и общая структурная целостность IgG-вариантов может быть охарактеризована качественно и количественно с помощью широкого спектра способов, известных в этой области техники. Способы, которые могут найти применение для характеристики биофизических свойств IgG-вариантов, включают гель-электрофорез, хроматографию, такую как эксклюзионную хроматографию и обратно-фазовую высокоэффективную жидкостную хроматографию, масс-спектрометрию, ультрафиолетовую абсорбционную спектроскопию, флуоресцентную спектроскопию, спектроскопию кругового дихроизма, калориметрию изотермического титрования, дифференциальную сканирующую калориметрию, аналитическое ультрацентрифугирование, динамическое светорассеяние, протеолиз и межмолекулярное сшивание, измерение мутности, анализ задержки на фильтре, иммунологические анализы, анализ связывания флуоресцентных красителей, анализ окрашивания белков, микроскопию и детекцию агрегатов с помощью анализа ELISA или другого анализа связывания. Возможен также структурный анализ с применением кристаллографических методов, использующих рентгеновские лучи, и спектроскопия ЯМР.In a preferred embodiment, the in vitro assay selects the functional and / or biophysical properties of the IgG variants. In a preferred embodiment, the protein is selected based on its functionality, for example, its ability to catalyze a reaction or affinity for binding to its target. Binding assays can be performed using a variety of methods known in the art, including, but not limited to, assays based on FRET (resonance fluorescence energy transfer) and BRET (bioluminescence resonance energy transfer), AlphaScreen ™ (homogeneous proximity analysis using enhanced luminescence), proximity scintillation analysis, ELISA (enzyme immunoassay), SPR (surface plasma resonance, also known as BIACORE®), isothermal titration calorimetry, differential Scanning calorimetry, gel electrophoresis, and chromatography, including gel filtration. These and other methods may take advantage of some merge partners or tags. A variety of detection methods can be used in the analyzes, including, but not limited to, chromogenic, fluorescent, luminescent and isotopic labels. Biophysical properties of proteins, such as stability or solubility, can be selected using a variety of methods known in the art. Protein stability can be determined by measuring the thermodynamic equilibrium between folded and unfolded states. For example, IgG variants can be deployed using a chemical denaturing compound, heating or pH, and this transition can be monitored using methods including, but not limited to, circular dichroism spectroscopy, fluorescence spectroscopy, absorption spectroscopy, NMR spectroscopy, calorimetry and proteolysis. As recognized by experts in this field of technology, the kinetic parameters of transitions of the rolled-up and expanded states can also be traced using these and other technologies. The solubility and overall structural integrity of the IgG variants can be characterized qualitatively and quantitatively using a wide range of methods known in the art. Methods that can be used to characterize the biophysical properties of IgG variants include gel electrophoresis, chromatography such as size exclusion chromatography and reverse phase high performance liquid chromatography, mass spectrometry, ultraviolet absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, circular dichroism spectroscopy, calorimetry, calorimetry titration, differential scanning calorimetry, analytical ultracentrifugation, dynamic light scattering, proteols and intermolecular cross-linking, turbidity measurement, filter delay analysis, immunoassays, binding assays fluorescent dye, analysis of protein staining, microscopy, and detection of aggregates via ELISA analysis or other binding assay. Structural analysis using crystallographic methods using x-rays and NMR spectroscopy are also possible.

Как известно в этой области техники, группа способов скрининга позволяет выбирать полезных участников библиотеки. Указанные здесь способы относят к "способам селекции", и эти способы находят применение при скрининге IgG-вариантов. Если библиотеки белков подвергают скринингу с помощью способа селекции, то размножают, выделяют и/или отмечают только тех участников библиотеки, которые являются полезными, то есть которые отвечают определенным критериям селекции. Считают, что в связи с получением только наиболее подходящих вариантов такие способы позволяют осуществлять скрининг библиотек, которые более масштабны по сравнению с библиотеками, которые отбирают с помощью способов, анализирующих индивидуальную пригодность участников библиотеки. Селекцию можно осуществить любым способом, методикой или с помощью партнера по слиянию, который ковалентно или нековалентно соединяет фенотип белка с его генотипом, то есть функцию белка с нуклеиновой кислотой, которая его кодирует. Например, использование в качестве способа селекции метода фагового дисплея становится возможным при слиянии участников библиотеки с белком гена III. В этом случае селекцию или получение IgG-вариантов, которые соответствуют определенным критериям, например сродству при связывании с белковыми мишенями, также применяют для отбора или получения нуклеиновой кислоты, которая их кодирует. После выделения ген или гены, кодирующие IgG-варианты, могут быть затем амплифицированы. Этот процесс выделения и амплификации, называемый пэннингом, может быть повторен и позволяет обогатить библиотеку полезными вариантами IgG. В конце концов, секвенирование присоединенной нуклеиновой кислоты позволяет идентифицировать ген.As is known in the art, a group of screening methods allows the selection of useful library members. The methods described herein are referred to as “selection methods”, and these methods find use in screening for IgG variants. If protein libraries are screened using a selection method, then only those library members who are useful, that is, who meet certain selection criteria, are propagated, isolated and / or marked. It is believed that in connection with obtaining only the most suitable options, such methods allow screening of libraries that are larger in comparison with libraries that are selected using methods that analyze the individual suitability of library members. Selection can be carried out by any method, technique or using a fusion partner that covalently or non-covalently combines the phenotype of a protein with its genotype, that is, the function of the protein with a nucleic acid that encodes it. For example, the use of the phage display method as a selection method becomes possible when fusing library members with gene III protein. In this case, the selection or production of IgG variants that meet certain criteria, for example, the affinity for binding to protein targets, is also used to select or obtain the nucleic acid that encodes them. After isolation, the gene or genes encoding the IgG variants can then be amplified. This process of isolation and amplification, called panning, can be repeated and enriches the library with useful IgG variants. Finally, sequencing of the attached nucleic acid allows the gene to be identified.

В этой области техники известно множество способов селекции, которые могут найти применение для скрининга белковых библиотек. Они включают, но не ограничиваются перечисленными способами, метод фагового дисплея (Phage display of peptides and proteins: a laboratory manual, Kay et al., 1996 Academic Press, San Diego, CA, 1996; Lowman et al., 1991, Biochemistry 30:10832-10838; Smith, 1985, Science 228:1315-1317) и его модификации, такие как метод селективного инфицирования фагом (Malmborg et al., 1997, J Mol Biol 273:544-551), метод селективно инфекционного фага (Krebber et al., 1997, J Mol Biol 268:619-630) и пэннинг отложенной инфективности (Benhar et al., 200, J Mol Biol 301:893-904), дисплей на клеточной поверхности (Wittrup, 2001, Curr Opin Biotechnol, 12:395-399), например дисплей на бактериях (Georgiou et al., 1997, Nat Biotechnol 15:29-34; Geourgiou et al., 1993, Trends Biotechnol 11:6-10; Lee et al., 2000, Nat Biotechnol 18:645-648; Jim et al., 1998, Nat Biotechnol 16:576-80), на дрожжах (Boder & Wittrup, 2000, Methods Enzymol 328:430-44; Boder & Wittrup, 1997, Nat Biotechnol 15:553-557) и на клетках млекопитающих (Whitehom et al., 1995, Biotechnology 13:1215-1219), a также технологии дисплея in vitro (Amstutz et al., 2001, Curr Opin Biotechnol 12:400-405), такие как дисплей на полисомах (Matheakis et al., 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91:9022-9026), дисплей на рибосомах (Hanes et al., 1997 Proc Natl Acad Sci USA 94:4937-4942), дисплей на мРНК (Roberts & Szostak, 1997, Proc Natl Acad Sci USA 94:12297-12302; Nemoto et al., 1997, FEBS Lett 414:405-408) и система дисплея инактивации рибосом (Zhow et al., 2002, J Am Chem Soc 124:538-543). Все источники включены в этот параграф путем отсылки во всей своей полноте.In this area of technology there are many selection methods that may find application for screening protein libraries. These include, but are not limited to, the phage display method (Phage display of peptides and proteins: a laboratory manual, Kay et al., 1996 Academic Press, San Diego, CA, 1996; Lowman et al., 1991, Biochemistry 30: 10832-10838; Smith, 1985, Science 228: 1315-1317) and its modifications, such as the method of selective infection with phage (Malmborg et al., 1997, J Mol Biol 273: 544-551), the method of selectively infectious phage (Krebber et al., 1997, J Mol Biol 268: 619-630) and panning for delayed infectivity (Benhar et al., 200, J Mol Biol 301: 893-904), cell surface display (Wittrup, 2001, Curr Opin Biotechnol, 12 : 395-399), e.g. bacteria display (Georgiou et al., 1997, Nat Biotechnol 15: 29-34; Geourgiou et al., 1993 , Trends Biotechnol 11: 6-10; Lee et al., 2000, Nat Biotechnol 18: 645-648; Jim et al., 1998, Nat Biotechnol 16: 576-80), yeast (Boder & Wittrup, 2000, Methods Enzymol 328: 430-44; Boder & Wittrup, 1997, Nat Biotechnol 15: 553-557) and on mammalian cells (Whitehom et al., 1995, Biotechnology 13: 1215-1219), as well as in vitro display technologies (Amstutz et al., 2001, Curr Opin Biotechnol 12: 400-405), such as a polysome display (Matheakis et al., 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91: 9022-9026), a ribosome display (Hanes et al., 1997 Proc Natl Acad Sci USA 94: 4937-4942), mRNA display (Roberts & Szostak, 1997, Proc Natl Acad Sci USA 94: 12297-12302; Nemoto et al., 1997, FEBS Lett 414: 405-408) and a ribosome inactivation display system (Zhow et al., 2002, J Am Chem Soc 124: 538-543). All sources are included in this paragraph by reference in its entirety.

Другие способы селекции, которые могут найти применение, включают методы, которые не относятся к дисплею, например, это способы селекции in vivo, включающие, но не ограниченные перечисленными, экспрессию в периплазме и цитометрический скрининг (Chen et al., 2001, Nat Biotechnol 19:537-542, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), комплементационный анализ белковых фрагментов (Johnsson & Varshavsky, 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91:10340-10344; Pelletier et al., Proc Natl Acad Sci USA 95:12141-12146, все работы включены путем отсылки во всей своей полноте) и дрожжевая система скрининга двойных гибридов (Fields & Song, 1989, Nature 340:245-246, работа включена путем отсылки во всей своей полноте), применяемая в селективном режиме (Visintin et al., 1999, Proc Natl Acad Sci USA 96:11723-11728, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). В альтернативном воплощении селекцию можно проводить с помощью партнера по слиянию, который связывается со специфической последовательностью экспрессионного вектора, таким образом, ковалентно или нековалентно связывая партнера по слиянию и ассоциированного с ним участника библиотеки Fc-вариантов с нуклеиновой кислотой, которая их кодирует. Например, патенты US 09/642,574; US 10/080,376; US 09/792,630; US 10/023,208; US 09/792,626; US 10/082,671; US 09/953,351; US 10/097,100; US 60/366,658; PCT WO 00/22906; PCT WO 01/49058; PCT WO 02/04852; PCT WO 02/04853; PCT WO 02/08023; PCT WO 01/28702; и PCT WO 02/07466, все включенные сюда путем отсылки во всей своей полноте, описывают такого партнера по слиянию и технику, которая может найти применение. В альтернативном воплощении селекция in vivo может происходить в том случае, если экспрессия белка наделяет клетки некоторыми преимуществами роста, воспроизведения или выживаемости.Other selection methods that may find application include methods that are not related to display, for example, in vivo selection methods including, but not limited to, periplasm expression and cytometric screening (Chen et al., 2001, Nat Biotechnol 19 : 537-542, work included by reference in its entirety), complement analysis of protein fragments (Johnsson & Varshavsky, 1994, Proc Natl Acad Sci USA 91: 10340-10344; Pelletier et al., Proc Natl Acad Sci USA 95: 12141 -12146, all works are incorporated by reference in their entirety) and yeast double-hybrid screening system (Field s & Song, 1989, Nature 340: 245-246, work included by reference in its entirety), used in selective mode (Visintin et al., 1999, Proc Natl Acad Sci USA 96: 11723-11728, work included by reference in its entirety). In an alternative embodiment, the selection can be carried out using a fusion partner that binds to a specific sequence of the expression vector, thus covalently or non-covalently linking the fusion partner and its associated member of the Fc variants library with the nucleic acid that encodes them. For example, patents US 09 / 642,574; US 10 / 080,376; US09 / 792,630; US 10 / 023,208; US09 / 792,626; US 10 / 082,671; US09 / 953.351; US 10 / 097,100; US 60 / 366,658; PCT WO 00/22906; PCT WO 01/49058; PCT WO 02/04852; PCT WO 02/04853; PCT WO 02/08023; PCT WO 01/28702; and PCT WO 02/07466, all incorporated herein by reference in their entirety, describe such a merger partner and a technique that may find application. In an alternative embodiment, in vivo selection can occur if protein expression confers on the cells some of the benefits of growth, reproduction or survival.

Подгруппа способов селекции, относящихся к "направленной эволюции", представляет собой способы, которые включают соединение или размножение полезных последовательностей во время селекции, иногда с помощью включения новых мутаций. Как признается специалистами в этой области техники, способы направленной эволюции могут способствовать идентификации наиболее полезных последовательностей библиотеки и могут увеличивать разнообразие отбираемых последовательностей. В этой области техники известно множество способов направленной эволюции, которые могут найти применение для скрининга библиотек IgG-вариантов и которые включают, но не ограничиваются перечисленными, перестановку ДНК (PCT WO 00/42561 A3; PCT WO 01/70347 A3), перестановку экзона (US 6,365,377; Kolkman & Stemmer, 2001, Nat Biotechnol 19:423-428), перестановку семейства (Crameri et al., 1998, Nature 391:288-291; US 6,376,246), RACHITT™ (Coco et al., 2001, Nat Biotechnol 19:354-359; PCT WO 02/06469), STEP и случайный прайминг рекомбинации in vitro (Zhao et al., 1998, Nat Biotechnol 16:258-261; Shao et al., 1998, Nucleic Acids Res 26:681-683), сборку генов, зависимую от экзонуклеазы (US 6,352,842; US 6,361,974), метод Gene Site Saturation Mutagenesis™ (US 6,358,709), метод Gene Reassembly™ (US 6,358,709), SCRATCHY (Lutz et al., 2001, Proc Natl Acad Sci USA 98:11248-11253), способы фрагментации ДНК (Kikuchi et al., Gene 236:159-167), перестановку одноцепочечной ДНК (Kikuchi et al., 2000, Gene 243:133-137) и технологию конструирования белков направленной эволюции AMEsystem™ (прикладная молекулярная эволюция) (US 5,824,514; US 5,817,483; US 5,814,476; US 5,763,192; US 5,723,323). Все источники, процитированные в параграфе, включены путем отсылки во всей своей полноте.A subset of selection methods related to “directed evolution” are methods that include combining or propagating useful sequences during selection, sometimes by incorporating new mutations. As recognized by those skilled in the art, directional evolution techniques can help identify the most useful library sequences and can increase the diversity of the selected sequences. Many directed evolutionary methods are known in the art that can be used to screen libraries of IgG variants and which include, but are not limited to, DNA rearrangement (PCT WO 00/42561 A3; PCT WO 01/70347 A3), exon rearrangement ( US 6,365,377; Kolkman & Stemmer, 2001, Nat Biotechnol 19: 423-428), family rearrangement (Crameri et al., 1998, Nature 391: 288-291; US 6,376,246), RACHITT ™ (Coco et al., 2001, Nat Biotechnol 19: 354-359; PCT WO 02/06469), STEP and random in vitro recombination priming (Zhao et al., 1998, Nat Biotechnol 16: 258-261; Shao et al., 1998, Nucleic Acids Res 26: 681 -683), exonuclease-dependent gene assembly (US 6,352,842; US 6,361, 974), Gene Site Saturation Mutagenesis ™ method (US 6,358,709), Gene Reassembly ™ method (US 6,358,709), SCRATCHY (Lutz et al., 2001, Proc Natl Acad Sci USA 98: 11248-11253), DNA fragmentation methods (Kikuchi et al., Gene 236: 159-167), rearrangement of single-stranded DNA (Kikuchi et al., 2000, Gene 243: 133-137) and AMEsystem ™ (applied molecular evolution) protein engineering for directed evolution (US 5,824,514; US 5,817,483; US 5,814,476; US 5,763,192; US 5,723,323). All sources cited in the paragraph are incorporated by reference in their entirety.

В предпочтительном воплощении IgG-варианты подвергают скринингу, применяя один или несколько клеточных анализов или анализов in vivo. Для таких анализов обычно добавляют экзогенно очищенные или неочищенные белки, так чтобы клетки были подвергнуты воздействию определенных вариантов или пула вариантов, принадлежащих библиотеке. Эти анализы обычно, но не всегда, основаны на функции IgG, то есть на способности IgG связывать свой антиген-мишень и опосредовать некоторые биохимические события, например эффекторную функцию, ингибирование связывания лиганда/рецептора, апоптоз и т.п. Такие анализы часто включают мониторинг ответа клеток на IgG, например, такого как выживание клеток, клеточная смерть, изменение в клеточной морфологии или активация транскрипции, например клеточная экспрессия природного гена или репортерного гена. Например, в таких анализах можно измерять способность IgG-вариантов вызывать ADCC, ADCP или CDC. Для некоторых анализов кроме клеток-мишеней может быть необходимым добавление дополнительных клеток или компонентов, например сывороточного комплемента или эффекторных клеток, таких как моноциты периферической крови (РВМС), NK-клетки, макрофаги и т.п. Такие дополнительные клетки могут происходить из любого организма, но предпочтительно, чтобы они были клетками человека, мышей, крыс, кроликов и обезьян. Антитела могут вызвать апоптоз некоторых клеточных линий, экспрессирующих мишень, или они могут опосредовать атаку на клетки-мишени с помощью иммунных клеток, которые были добавлены для анализа. В этой области техники известны способы мониторинга клеточной смерти или жизнеспособности, и они включают применение красителей, иммунохимических, цитохимических и радиоактивных реагентов. Например, анализ с окрашиванием каспаз дает возможность измерять уровень апоптоза, а поглощение и высвобождение радиоактивных субстратов или флуоресцентных красителей, таких как Аламаровый синий, позволяет наблюдать за клеточным ростом или клеточной активацией. В предпочтительном воплощении применяют анализ цитотоксичности DELFIA®EuTDA-based cytotoxicity assay (Perkin Elmer, MA). Альтернативно, за мертвыми или поврежденными клетками-мишенями можно следить с помощью высвобождения одного или нескольких природных внутриклеточных белков, например лактатдегидрогеназы. Активация транскрипции также может служить способом анализа функции в клеточных измерениях. В этом случае за ответом можно следить с помощью природных генов или белков, которые могут регулироваться с помощью активации, например, можно измерить высвобождение определенных интерлейкинов, или, альтернативно, ответ может быть опосредован репортерной конструкцией. Клеточные анализы могут также включать измерение морфологических изменений клеток в ответ на присутствие белка. Типы клеток в таких анализах могут быть прокариотическим или эукариотическими, и можно применять разнообразные клеточные линии, которые известны в этой области техники. Альтернативно, отбор с использованием клеток проводят с помощью клеток, которые были трансформированы или трансфицированы с помощью нуклеиновой кислоты, кодирующей варианты. То есть IgG-варианты не добавляют экзогенно к клеткам. Например, в одном из воплощений в отборе, основанном на применении клеток, используют метод представления на клеточной поверхности. Можно применять партнера по слиянию, который делает возможным представление IgG-вариантов на поверхности клеток (Witrrup, 2001, Curr Opin Biotechnol, 12:395-399, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).In a preferred embodiment, the IgG variants are screened using one or more cell or in vivo assays. For such assays, exogenously purified or untreated proteins are usually added so that the cells are exposed to certain variants or a pool of variants belonging to the library. These analyzes are usually, but not always, based on IgG function, i.e., the ability of IgG to bind its target antigen and mediate some biochemical events, such as effector function, inhibition of ligand / receptor binding, apoptosis, etc. Such assays often include monitoring the response of cells to IgG, for example, such as cell survival, cell death, a change in cell morphology or activation of transcription, for example, cell expression of a natural gene or reporter gene. For example, in such assays, the ability of IgG variants to induce ADCC, ADCP or CDC can be measured. For some analyzes, in addition to the target cells, it may be necessary to add additional cells or components, for example, serum complement or effector cells, such as peripheral blood monocytes (PBMC), NK cells, macrophages, etc. Such additional cells can come from any organism, but it is preferable that they be cells of humans, mice, rats, rabbits and monkeys. Antibodies can induce apoptosis of certain cell lines expressing the target, or they can mediate an attack on target cells using immune cells that have been added for analysis. Methods for monitoring cell death or viability are known in the art and include the use of dyes, immunochemical, cytochemical, and radioactive reagents. For example, a caspase staining assay provides an opportunity to measure apoptosis, and uptake and release of radioactive substrates or fluorescent dyes such as Alamar blue makes it possible to observe cell growth or cell activation. In a preferred embodiment, a DELFIA® EuTDA-based cytotoxicity assay cytotoxicity assay (Perkin Elmer, MA) is used. Alternatively, dead or damaged target cells can be monitored by the release of one or more naturally occurring intracellular proteins, such as lactate dehydrogenase. Transcription activation can also serve as a way to analyze function in cellular measurements. In this case, the response can be monitored using natural genes or proteins that can be regulated by activation, for example, the release of certain interleukins can be measured, or, alternatively, the response can be mediated by the reporter construct. Cellular assays may also include measuring morphological changes in cells in response to the presence of protein. Cell types in such assays can be prokaryotic or eukaryotic, and a variety of cell lines that are known in the art can be used. Alternatively, selection using cells is performed using cells that have been transformed or transfected with a nucleic acid encoding the variants. That is, IgG variants are not exogenously added to the cells. For example, in one of the embodiments in the selection based on the use of cells, the method of presentation on the cell surface is used. A fusion partner can be used that makes it possible to present IgG variants on the cell surface (Witrrup, 2001, Curr Opin Biotechnol, 12: 395-399, work included by reference in its entirety).

В предпочтительном воплощении иммуногенность IgG-вариантов определяют экспериментально, применяя один или несколько клеточных анализов. Для экспериментального подтверждения эпитопов можно применять несколько методов. В предпочтительном воплощении для экспериментальной количественной оценки иммуногенности применяют активацию Т-клеток ex vivo. В этом методе антиген-презентирующие клетки и нативные Т-клетки из подходящих доноров один или несколько раз провоцируют пептидом или целым белком, представляющим интерес. Затем активацию Т-клеток детектируют, применяя некоторое количество методов, например с помощью мониторинга за продукцией цитокинов или измерения поглощения тимидина, меченного тритием. В наиболее предпочтительном воплощении следят за продукцией гамма-интерферона, используя анализ Elispot (Schmittel et al., 2000, J. Immunol. Meth. 24:17-24, работа включена путем отсылки во всей своей полноте).In a preferred embodiment, the immunogenicity of the IgG variants is determined experimentally using one or more cell assays. Several methods can be used for experimental confirmation of epitopes. In a preferred embodiment, ex vivo T cell activation is used to experimentally quantify immunogenicity. In this method, antigen-presenting cells and native T cells from suitable donors are provoked one or more times by the peptide or whole protein of interest. T cell activation is then detected using a number of methods, for example, by monitoring the production of cytokines or by measuring the uptake of thymidine labeled with tritium. In a most preferred embodiment, gamma-interferon production is monitored using an Elispot assay (Schmittel et al., 2000, J. Immunol. Meth. 24: 17-24, work incorporated by reference in its entirety).

Биологические свойства IgG-вариантов можно охарактеризовать в экспериментах на клетках, тканях или целом организме. Как известно в этой области техники, лекарственные препараты часто испытывают на животных, включающих, но не ограниченных перечисленными, мышей, крыс, кроликов, собак, кошек, свиней и обезьян, для того чтобы определить эффективность лекарственных средств для лечения болезней или в моделях заболеваний; или чтобы измерить фармакокинетику, токсичность и другие свойства лекарственных средств. Животные могут быть отнесены к моделям заболеваний. Терапевтические средства часто испытывают на мышах, включающих, но не ограниченных перечисленными, безволосых мышей, мышей SCID, ксенотрансплантантных мышей и трансгенных мышей (включая нокины и нокауты). Такой эксперимент может предоставить очень важные сведения для определения потенциала белка, применяемого в качестве терапевтического средства. Любой организм, желательно млекопитающее, может быть использован в испытаниях. Например, в связи с тем, что генетически обезьяны схожи с человеком, они могут быть подходящими терапевтическими моделями, и таким образом могут быть использованы для тестирования эффективности, токсичности, фармакокинетики или других свойств IgG. В конечном итоге для апробации их в качестве лекарственных средств требуются испытания на людях, и, конечно поэтому, такие эксперименты предусмотрены. Таким образом, IgG могут быть испытаны на людях для определения терапевтической эффективности, токсичности, иммуногенности, фармакокинетики и/или других клинических свойств.The biological properties of IgG variants can be characterized in experiments on cells, tissues or the whole body. As is known in the art, drugs are often tested on animals, including, but not limited to, mice, rats, rabbits, dogs, cats, pigs and monkeys, in order to determine the effectiveness of drugs for treating diseases or in disease models; or to measure the pharmacokinetics, toxicity, and other properties of drugs. Animals can be classified as disease models. Therapeutic agents are often tested on mice, including, but not limited to, hairless mice, SCID mice, xenograft mice and transgenic mice (including knockouts and knockouts). Such an experiment can provide very important information for determining the potential of a protein used as a therapeutic agent. Any organism, preferably a mammal, can be used in trials. For example, since monkeys are genetically similar to humans, they can be suitable therapeutic models, and thus can be used to test the efficacy, toxicity, pharmacokinetics, or other properties of IgG. Ultimately, human testing is required to test them as medicines, and, of course, therefore, such experiments are provided. Thus, IgG can be tested in humans to determine therapeutic efficacy, toxicity, immunogenicity, pharmacokinetics and / or other clinical properties.

Способы применения IgG-вариантовMethods of using IgG variants

IgG-варианты могут найти применение в широком диапазоне продуктов. В одном из воплощений IgG-вариант является терапевтическим, диагностическим или исследовательским реагентом, предпочтительно терапевтическим средством. IgG-вариант может найти применение в композиции антител, которые могут быть моноклональными или поликлональными. В предпочтительном воплощении IgG-варианты применяют для уничтожения клеток-мишеней, которые несут антиген-мишень, например раковых клеток. В альтернативном воплощении IgG-варианты применяют для того, чтобы блокировать антиген-мишень, быть антагонистами или агонистами антигена-мишени, например, чтобы быть антагонистами для цитокина или цитокинового рецептора. В альтернативном предпочтительном воплощении IgG-варианты применяют для того, чтобы блокировать антиген-мишень, быть антагонистами или агонистами антигена-мишени и чтобы уничтожать клетки-мишени, несущие антиген-мишень.IgG variants can be used in a wide range of products. In one embodiment, the IgG variant is a therapeutic, diagnostic or research reagent, preferably a therapeutic agent. The IgG variant may find use in the composition of antibodies, which may be monoclonal or polyclonal. In a preferred embodiment, IgG variants are used to kill target cells that carry a target antigen, such as cancer cells. In an alternative embodiment, IgG variants are used to block the target antigen, to be antagonists or agonists of the target antigen, for example, to be antagonists for a cytokine or cytokine receptor. In an alternative preferred embodiment, IgG variants are used to block the target antigen, to be antagonists or agonists of the target antigen, and to destroy target cells carrying the target antigen.

IgG-варианты могут применяться в различных терапевтических целях. В предпочтительном воплощении антитела, включающие IgG-вариант, вводят пациенту для лечения антитело-зависимого расстройства. Термин «пациент» в целях настоящего изобретения включает как людей, так и других животных, предпочтительно млекопитающих и наиболее предпочтительно людей. Термины «антитело-зависимое расстройство», или «антитело-чувствительное расстройство», или «состояние», или «заболевание» здесь означают расстройство, которое может быть улучшено введением фармацевтической композиции, включающей IgG-вариант. Антитело-зависимые расстройства включают, но не ограничиваются ими, аутоиммунные заболевания, иммунологические заболевания, инфекционные заболевания, воспалительные заболевания, неврологические заболевания и онкологические и неопластические заболевания, включающие рак. Термины «рак» и «раковый» имеют отношение или описывают физиологическое состояние у млекопитающих, которое обычно характеризуют неконтролируемым клеточным ростом. Примеры рака включают, но не ограничиваются ими, карциному, лимфому, бластому, саркому (включая липосаркому), нейроэндокринные опухоли, мезотелиому, шваному, менингиому, аденокарциному, меланому и лейкемию или лимфоидные злокачественные новообразования.IgG variants can be used for various therapeutic purposes. In a preferred embodiment, antibodies comprising the IgG variant are administered to a patient for the treatment of an antibody dependent disorder. The term "patient" for the purposes of the present invention includes both humans and other animals, preferably mammals and most preferably humans. The terms “antibody-dependent disorder” or “antibody-sensitive disorder” or “condition” or “disease” as used herein mean a disorder that can be improved by administering a pharmaceutical composition comprising an IgG variant. Antibody-dependent disorders include, but are not limited to, autoimmune diseases, immunological diseases, infectious diseases, inflammatory diseases, neurological diseases, and oncological and neoplastic diseases, including cancer. The terms "cancer" and "cancerous" refer to or describe the physiological state in mammals, which is usually characterized by uncontrolled cell growth. Examples of cancer include, but are not limited to, carcinoma, lymphoma, blastoma, sarcoma (including liposarcoma), neuroendocrine tumors, mesothelioma, schwannoma, meningioma, adenocarcinoma, melanoma, and leukemia or lymphoid malignancies.

В одном воплощении IgG-вариант является единственным терапевтически активным средством, вводимым пациенту. Альтернативно, IgG-вариант вводят вместе с одним или несколькими терапевтическими средствами, включающими, но не ограниченными ими, цитотоксические средства, химиотерапевтические средства, цитокины, средства, ингибирующие рост, антигормональные средства, ингибиторы киназ, антиангиогенные средства, кардиопротекторы или другие терапевтические средства. IgG-варианты могут быть введены дополнительно к одному или нескольким другим терапевтическим режимам. Например, IgG-вариант может быть введен пациенту вместе с химиотерапией, радиотерапией или одновременно с химиотерапией и радиотерапией. В одном из воплощений IgG-вариант может быть введен в сочетании с одним или несколькими антителами, которые могут быть или не быть IgG-вариантом. В соответствии с другим воплощением для воздействия на раковые клетки ex vivo применяют IgG-вариант и один или несколько видов противораковой терапии. Полагают, что такое воздействие ех vivo может быть полезным при трансплантации костного мозга и, в особенности, при аутогенной трансплантации костного мозга. Конечно же, полагают, что IgG-варианты можно применять еще и в комбинации с другими терапевтическими методиками, такими как хирургия.In one embodiment, the IgG variant is the only therapeutically active agent administered to a patient. Alternatively, the IgG variant is administered together with one or more therapeutic agents, including, but not limited to, cytotoxic agents, chemotherapeutic agents, cytokines, growth inhibitory agents, antihormonal agents, kinase inhibitors, antiangiogenic agents, cardioprotectors or other therapeutic agents. IgG variants can be introduced in addition to one or more other therapeutic regimens. For example, an IgG variant may be administered to a patient along with chemotherapy, radiotherapy, or simultaneously with chemotherapy and radiotherapy. In one embodiment, the IgG variant may be introduced in combination with one or more antibodies, which may or may not be an IgG variant. In accordance with another embodiment, an IgG variant and one or more types of anti-cancer therapy are used ex vivo to effect cancer cells. It is believed that such an ex vivo effect may be useful in bone marrow transplantation, and especially in autologous bone marrow transplantation. Of course, it is believed that IgG variants can also be used in combination with other therapeutic methods, such as surgery.

Для введения вместе вариантами IgG могут найти применение множество других терапевтических средств. В одном из воплощений IgG вводят вместе с антиангиогенным средством. Термин «антиангиогенное средство», который здесь используют, означает соединение, которое блокирует или в некоторой степени мешает развитию кровеносных сосудов. Антиангиогенное средство, например, может быть небольшой молекулой или белком, например антителом, слитым Fc или цитокином, которые связываются с фактором роста или рецептором фактора роста, вовлеченными в стимуляцию ангиогенеза. Предпочтительным антиангиогенным фактором здесь является антитело, которое связывается с эндотелиальным фактором роста сосудов (VEGF). В альтернативном воплощении IgG вводят вместе с терапевтическим средством, которое включает или усиливает адаптивный иммунный ответ, например, с антителом, мишенью которого является CTLA-4. В альтернативном воплощении IgG вводят вместе с ингибитором тирозинкиназы. Термин «ингибитор тирозинкиназы». который здесь используют, означает молекулу, которая до некоторой степени ингибирует тирозинкиназную активность тирозинкиназы. В альтернативном воплощении IgG-варианты вводят вместе с цитокином.For administration together with IgG variants, many other therapeutic agents may find use. In one embodiment, IgG is administered together with an antiangiogenic agent. The term "anti-angiogenic agent", which is used here, means a compound that blocks or to some extent interferes with the development of blood vessels. The anti-angiogenic agent, for example, can be a small molecule or protein, for example, an antibody fused with Fc or a cytokine that binds to a growth factor or growth factor receptor involved in stimulating angiogenesis. A preferred anti-angiogenic factor is an antibody that binds to endothelial vascular growth factor (VEGF). In an alternative embodiment, IgG is administered together with a therapeutic agent that includes or enhances an adaptive immune response, for example, with an antibody targeted by CTLA-4. In an alternative embodiment, IgG is administered together with a tyrosine kinase inhibitor. The term "tyrosine kinase inhibitor." which is used here means a molecule that to some extent inhibits the tyrosine kinase activity of tyrosine kinase. In an alternative embodiment, IgG variants are administered together with a cytokine.

Предусмотрены фармацевтические композиции, в состав которых входят IgG-вариант и одно или несколько терапевтически активных средств. Композиции IgG-вариантов получают для хранения путем смешивания IgG, имеющего желаемую степень чистоты, с необязательными фармацевтически приемлемыми носителями, наполнителями или стабилизаторами (Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed., 1980, работа включена путем отсылки во всей своей полноте) в виде лиофилизированных композиций или водных растворов. Композиции, применяемые для введения in vivo, предпочтительно являются стерильными. Это легко сделать с помощью фильтрации через стерильные фильтрационные мембраны или другими способами. IgG-варианты и другие терапевтически активные средства, раскрытые здесь, можно применять в композиции в виде иммунолипосом и/или поместить в микрокапсулы.Pharmaceutical compositions are provided that comprise an IgG variant and one or more therapeutically active agents. Compositions IgG-variants are prepared for storage by mixing the IgG, having the desired degree of purity with optional pharmaceutically acceptable carriers, excipients or stabilizers (Remington's Pharmaceutical Sciences 16 th edition, Osol, A. Ed. , 1980, work incorporated by reference in its entirety ) in the form of lyophilized compositions or aqueous solutions. The compositions used for in vivo administration are preferably sterile. This is easily done by filtration through sterile filtration membranes or other methods. IgG variants and other therapeutically active agents disclosed herein can be used in the composition as immunoliposomes and / or placed in microcapsules.

Концентрация терапевтически активного IgG-варианта в композиции может варьировать приблизительно от 0,1 до 100% по массе. В предпочтительном воплощении концентрация IgG находится в диапазоне от 0,003 до 1,0 М. Для лечения пациента можно вводить терапевтически эффективную дозу IgG-варианта. Термин «терапевтически эффективная доза» здесь означает дозу, которая вызывает эффекты, для которых ее вводят. Точная доза будет зависеть от цели лечения и устанавливается специалистом с использованием известных методик. Дозировки могут составлять от 0,01 до 100 мг/кг веса тела или более, например 0,01, 0,1, 1,0, 10 или 50 мг/кг веса тела, предпочтительно от 1 до 10 мг/кг. Как известно в этой области техники, может понадобиться корректировка, учитывающая деградацию белка, соотношение системной доставки против локализованной доставки, и уровень синтеза новых протеаз, а также возраст, вес тела, общее состояние здоровья, пол, питание, время введения, взаимодействие лекарств и тяжесть состояния, и это будет выяснено специалистами в процессе рутинной экспериментальной работы.The concentration of the therapeutically active IgG variant in the composition may vary from about 0.1 to 100% by weight. In a preferred embodiment, the concentration of IgG is in the range of 0.003 to 1.0 M. A therapeutically effective dose of the IgG variant can be administered to treat a patient. The term "therapeutically effective dose" here means a dose that causes the effects for which it is administered. The exact dose will depend on the purpose of the treatment and is set by a specialist using known techniques. Dosages may be from 0.01 to 100 mg / kg body weight or more, for example 0.01, 0.1, 1.0, 10 or 50 mg / kg body weight, preferably from 1 to 10 mg / kg. As is known in the art, adjustments may be necessary that take into account protein degradation, the ratio of systemic delivery to localized delivery, and the level of synthesis of new proteases, as well as age, body weight, general health, gender, nutrition, time of administration, drug interaction, and severity state, and this will be clarified by specialists in the process of routine experimental work.

Введение фармацевтической композиции, включающей IgG-вариант, предпочтительно в форме стерильного водного раствора, может быть осуществлено многими способами, включающими, но не ограниченными только ими, пероральный, подкожный, внутривенный, парентеральный, внутриносовой, внутриушной, внутриглазной, ректальный, вагинальный, чрескожный, поверхностный (например, при применении гелей, мазей, лосьонов, кремов и т.д.), внутрибрюшинный, внутримышечный, внутрилегочный (например, при применении метода ингаляции AERx®, коммерчески доступного от компании «Aradigm», или при применении системы доставки в легкие Inhance™, коммерчески доступной от компании «Nektar Terapeutics») способы введения и т.д. Терапевтические средства, описанные здесь, могут быть дополнительно введены вместе с другими терапевтическими средствами, то есть терапевтические средства, описанные здесь, могут быть введены совместно с помощью других видов терапии или вместе с терапевтическими средствами, которые включают, например, небольшие молекулы, другие биологические соединения, радиационную терапию, хирургию и т.п.The introduction of a pharmaceutical composition comprising the IgG variant, preferably in the form of a sterile aqueous solution, can be carried out in many ways, including, but not limited to, oral, subcutaneous, intravenous, parenteral, intranasal, intraocular, intraocular, rectal, vaginal, transdermal, superficial (for example, when using gels, ointments, lotions, creams, etc.), intraperitoneal, intramuscular, intrapulmonary (for example, using the AERx® inhalation method commercially available from Aradigm, or using the Inhance ™ Lung Delivery System, commercially available from Nektar Terapeutics), administration methods, etc. The therapeutic agents described herein can be additionally administered together with other therapeutic agents, that is, the therapeutic agents described here can be administered together with other therapies or together with therapeutic agents that include, for example, small molecules, other biological compounds , radiation therapy, surgery, etc.

ПримерыExamples

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие настоящее изобретение. Это не означает, что приведенные примеры ограничивают объем настоящего изобретения любыми частными способами применения или теориями действия. Во всех положениях, обсуждаемых в настоящем изобретении, нумерация соответствует индексу EU в базе данных Kabat (Kabat et al., 1991, Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed., United States Public Health Service, National Intitules of Health, Bethesda, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Специалисты в этой области техники признают, что эта договоренность включает непоследовательную нумерацию в определенных участках последовательности иммуноглобулинов, что позволяет нормализованно ссылаться на консервативные положения в семействах иммуноглобулинов. Таким образом, положения любого предоставленного иммуноглобулина, определяемые с помощью индекса EU, не обязательно совпадают с его последовательной нумерацией.The following are examples illustrating the present invention. This does not mean that the examples given limit the scope of the present invention to any particular methods of application or theories of action. In all the provisions discussed in the present invention, the numbering corresponds to the EU index in the Kabat database (Kabat et al., 1991, Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed., United States Public Health Service, National Intitules of Health, Bethesda, work included by reference in its entirety). Those skilled in the art will recognize that this arrangement includes inconsistent numbering of immunoglobulin sequences in specific sections of the sequence, which permits normal reference to conservative positions in immunoglobulin families. Thus, the provisions of any immunoglobulin provided, determined using the EU index, do not necessarily coincide with its sequential numbering.

Пример 1: Конструирование ДНК, экспрессия и очистка Fc-вариантовExample 1: DNA Construction, Expression and Purification of Fc Variants

Fc-варианты были сконструированы с использованием Fc-домена IgG1 человека и вариабельной области трастузумаба (Herceptin®, Genentech). Fc-полипептиды были частью алемтузумаба, трастузумаба или АС10. Алемтузумаб (Campath®, торговая марка фирмы «Millenium») представляет собой гуманизированное моноклональное антитело, одобренное в настоящее время для лечения хронической В-клеточной лимфоцитарной лейкемии (Hale et al., 1990. Tissue Antigens 35:118-127, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Трастузумаб (Herceptin®, торговая марка фирмы «Genentech») представляет собой антитело к Her2/neu для лечения метастатического рака молочной железы. АС10 представляет собой моноклональное антитело к CD30. Вариабельную область герцептина составляли, используя метод рекурсивной ПЦР. Эту вариабельную область затем клонировали вместе с IgG1 в вектор pcDNA3.1/Zeo(+) (Invitrogen), показанный на фигуре 11. Плазмиды размножали в клетках One Shot TOP10 Е. coli (Invitrogen) и очищали с помощью набора Hi-Speed Plasmid Maxi Kit (Qiagen). Плазмиды секвенировали, чтобы проверить на присутствие клонированных вставок.Fc variants were constructed using the Fc domain of human IgG1 and the variable region of trastuzumab (Herceptin®, Genentech). Fc polypeptides were part of alemtuzumab, trastuzumab, or AC10. Alemtuzumab (Campath®, a trademark of Millenium) is a humanized monoclonal antibody currently approved for the treatment of chronic B-cell lymphocytic leukemia (Hale et al., 1990. Tissue Antigens 35: 118-127, work included by reference in its entirety). Trastuzumab (Herceptin®, a Genentech trademark) is an anti-Her2 / neu antibody for the treatment of metastatic breast cancer. AC10 is a monoclonal antibody to CD30. The variable region of herceptin was composed using the recursive PCR method. This variable region was then cloned together with IgG1 into the pcDNA3.1 / Zeo (+) vector (Invitrogen) shown in Figure 11. Plasmids were expanded in E. coli One Shot TOP10 cells (Invitrogen) and purified using the Hi-Speed Plasmid Maxi Kit Kit (Qiagen). Plasmids were sequenced to check for the presence of cloned inserts.

Сайт-направленный мутагенез проводили с помощью метода Quikchange™ (Stratagene). Плазмиды, содержащие желаемые замены, вставки и делеции, размножали в клетках One Shot TOP10 Е. coli (Invitrogen) и очищали с помощью набора Hi-Speed Plasmid Maxi Kit (Qiagen). ДНК секвенировали для подтверждения точности последовательностей.Site-directed mutagenesis was performed using the Quikchange ™ method (Stratagene). Plasmids containing the desired substitutions, insertions, and deletions were expanded in E. coli One Shot TOP10 cells (Invitrogen) and purified using the Hi-Speed Plasmid Maxi Kit (Qiagen). DNA was sequenced to confirm sequence accuracy.

Плазмиды, содержащие ген тяжелых цепей (VH-Cγ1-Cγ2-Сγ3) (дикий тип или варианты), ко-трансфицировали с плазмидой, содержащей ген легких цепей (VL-Cκ), в клетки 293Т. Среду собирали через 5 дней после трансфекции и антитела из супернатанта очищали с помощью аффинной хроматографии на колонке с протеином A (Pierce). Концентрацию антител определяли с помощью анализа с бицинхониновой кислотой (ВСА) (Pierce).Plasmids containing the heavy chain gene (VH-Cγ1-Cγ2-Cγ3) (wild type or variants) were co-transfected with a plasmid containing the light chain gene (VL-Cκ) to 293T cells. The medium was collected 5 days after transfection and the antibodies from the supernatant were purified by protein A affinity chromatography (Pierce). The concentration of antibodies was determined using analysis with bicinchoninic acid (ICA) (Pierce).

Пример 2: Измерения сродства связыванияExample 2: Measurement of binding affinity

Связывание Fc-полипептидов с Fc-лигандами анализировали с помощью измерения поверхностного плазменного резонанса. Измерения поверхностного плазменного резонанса (SPR) проводили с помощью прибора BIAcore 3000 (BIAcore AB). Антитело дикого типа или вариантное антитело фиксировали с помощью иммобилизованного протеина L (Pierce Biotechnology, Rockford, IL) и измеряли связывание с рецепторным аналитом. Протеин L ковалентно связывали с сенсорным чипом СМ5 в концентрации 1 мкМ в 10 мМ ацетате натрия, рН 4,5 на сенсорном чипе СМ5, используя N-гидроксисукцинимид/N-этил-N'-(-3-диметиламино-пропил)карбодиимид (NHS/EDC) со скоростью потока 5 мкл/мин. Проточную кювету 1 каждого сенсорного чипа обрабатывали NHS/EDC в качестве отрицательного контроля связывания. Рабочим буфером был 0,01 М HEPES рН 7,4, 0,15М NaCl, 3 мМ ЭДТА, 0,005% масс/масс поверхностно-активное вещество Р20 (HBS-EP, Biacore, Upsala, Sweden), а буфером для регенерации чипа был 10 мМ глицин НС1 рН 1,5. 125 нМ антитело трастузумаб, дикого типа или вариант, связывали с протеин L-СМ5-чипом в HBS-EP при скорости 1 мкл/мин в течение 5 минут. Аналит FcRn-His-GST, FcRn, слитый с His-меткой и глутатион-S-трансферазой, в серийном разведении в диапазоне от 1 до 250 нМ, вводили инъекцией для ассоциации в течение 20 минут, для диссоциации в течение 10 минут в HBS-EP при скорости 10 мкл/мин. Ответ, измеряемый в резонансных единицах (RU) и отражающий близкое к стационарному связывание, обнаруживали через 1200 секунд после инъекции рецептора. Цикл, проведенный только с антителом и буфером, обеспечивал базовый уровень сигнала. Строили график зависимости RU от 1/log концентрации и аппроксимировали в сигмоидальную кривую доза-ответ с помощью метода нелинейной регрессии, используя программу GraphPad Prism.The binding of Fc polypeptides to Fc ligands was analyzed by measuring surface plasma resonance. Surface plasma resonance (SPR) measurements were performed using a BIAcore 3000 instrument (BIAcore AB). The wild-type antibody or variant antibody was fixed with immobilized protein L (Pierce Biotechnology, Rockford, IL) and binding to the receptor analyte was measured. Protein L was covalently coupled to a CM5 sensor chip at a concentration of 1 μM in 10 mM sodium acetate, pH 4.5 on a CM5 sensor chip using N-hydroxysuccinimide / N-ethyl-N '- (- 3-dimethylamino-propyl) carbodiimide (NHS / EDC) with a flow rate of 5 μl / min. Flow cell 1 of each sensor chip was treated with NHS / EDC as a negative control for binding. The working buffer was 0.01 M HEPES pH 7.4, 0.15 M NaCl, 3 mM EDTA, 0.005% w / w surfactant P20 (HBS-EP, Biacore, Upsala, Sweden), and the chip regeneration buffer was 10 mM glycine HC1 pH 1.5. A 125 nM trastuzumab antibody, wild-type or variant, was coupled to the protein L-CM5 chip in HBS-EP at a speed of 1 μl / min for 5 minutes. FcRn-His-GST, FcRn, fused to His-tag and glutathione-S-transferase, in serial dilution in the range from 1 to 250 nM, was injected for association for 20 minutes, for dissociation for 10 minutes in HBS- EP at a rate of 10 μl / min. The response, measured in resonance units (RU) and reflecting close to stationary binding, was detected 1200 seconds after the injection of the receptor. A cycle conducted only with antibody and buffer provided a baseline signal level. We plotted the dependence of RU on 1 / log concentration and approximated the sigmoidal dose-response curve using the nonlinear regression method using the GraphPad Prism program.

Связывание Fc-полипептидов с Fc-лигандами также проводили с помощью анализа AlphaScreen™ (гомогенный анализ близости с применением усиленной люминесценции). AlphaScreen™ - нерадиоактивный люминесцентный анализ измерения близости. Возбуждение лазером донорных бусинок возбуждает кислород, который в случае близко расположенных акцепторных бусинок будет вызывать каскад хемилюминесцентных явлений, приводящих в конце концов к эмиссии флуоресценции при 520-620 нм. Принципиальным преимуществом анализа AlphaScreen™ является его чувствительность. Так как одна донорная бусинка выделяет до 60000 возбужденных молекул кислорода в секунду, амплификация сигнала становится чрезвычайно высокой, что позволяет детектировать величины аттомолярного уровня (10-18). Антитело дикого типа биотинилировали с помощью стандартных методов для присоединения к стрептавидиновым донорным бусинкам и меченый Fc-лиганд, например FcRn, присоединяли к акцепторным бусинкам, хелатирующим глутатион. AlphaScreen™ применяли в качестве анализа прямого связывания, в котором взаимодействие Fc/Fc-лиганд приводило к объединению донорных и акцепторных бусинок. Кроме того, AlphaScreen™ применяли в конкурентном анализе для скрининга сконструированных Fc-полипептидов. В отсутствие конкурирующих Fc-полипептидов антитело дикого типа и FcRn взаимодействовали и давали сигнал при 520-620 нм. Немеченые Fc-домены конкурировали с взаимодействием Fc дикого типа/FcRn, количественно уменьшая флуоресценцию, что дает возможность определить относительное сродство связывания.The binding of Fc polypeptides to Fc ligands was also performed using an AlphaScreen ™ assay (homogeneous proximity assay using enhanced luminescence). AlphaScreen ™ - Non-radioactive luminescent proximity measurement analysis. Laser excitation of donor beads excites oxygen, which in the case of closely located acceptor beads will cause a cascade of chemiluminescent phenomena, ultimately leading to fluorescence emission at 520-620 nm. The principal advantage of AlphaScreen ™ analysis is its sensitivity. Since one donor bead emits up to 60,000 excited oxygen molecules per second, the amplification of the signal becomes extremely high, which makes it possible to detect attomolar levels (10 -18 ). The wild-type antibody was biotinylated using standard methods to attach to streptavidin donor beads and labeled Fc ligand, for example FcRn, was attached to glutathione chelating beads. AlphaScreen ™ was used as a direct binding assay in which the interaction of the Fc / Fc ligand resulted in the association of donor and acceptor beads. In addition, AlphaScreen ™ was used in a competitive assay to screen engineered Fc polypeptides. In the absence of competing Fc polypeptides, the wild-type antibody and FcRn interacted and gave a signal at 520-620 nm. Unlabeled Fc domains competed with the wild-type / FcRn interaction, quantitatively reducing fluorescence, which makes it possible to determine the relative binding affinity.

Пример 3: FcRn-связывающие свойства Fc-вариантов.Example 3: FcRn-binding properties of Fc variants.

Сродство связывания Fc IgG1 с FcRn измеряли с вариантными антителами, используя AlphaScreen™. Fc-полипептиды были частью алемтузумаба или трастузумаба. Алемтузумаб (Campath®, Ilex) представляет собой гуманизированное моноклональное антитело, одобренное в настоящее время для лечения хронической В-клеточной лимфоцитарной лейкемии (Hale et al., 1990. Tissue Antigens 35:118-127, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Трастузумаб (Herceptin®, «Genentech») представляет собой антитело к Her2/neu для лечения метастатического рака молочной железы.The binding affinity of Fc IgG1 to FcRn was measured with variant antibodies using AlphaScreen ™. Fc polypeptides were part of alemtuzumab or trastuzumab. Alemtuzumab (Campath®, Ilex) is a humanized monoclonal antibody currently approved for the treatment of chronic B-cell lymphocytic leukemia (Hale et al., 1990. Tissue Antigens 35: 118-127, reference is hereby incorporated by reference in its entirety) . Trastuzumab (Herceptin®, "Genentech") is an anti-Her2 / neu antibody for the treatment of metastatic breast cancer.

Собирали данные конкурентного анализа AlphaScreen™ для измерения относительного связывания Fc-вариантов по сравнению с антителом дикого типа при рН 6,0. Примеры сигнала AlphaScreen™ как функции конкурентного антитела представлены на фигуре 12. Кривые для 12 вариантов: P257L, P257N, V279E, V279Q, V279Y, ^281S, E283F, V284E, L306Y, T307V, V308F и Q311V, показывают повышенное сродство, так как на графике в соответствующем окошке кривая для каждого варианта смещается влево от кривой для дикого типа. Данные конкурентного анализа AlphaScreen™ для Fc-вариантов настоящего изобретения суммированы на фигурах 13 и 14. Составлена таблица относительного связывания FcRn вариантов по сравнению с диким типом. Значения больше чем 1 демонстрируют улучшенное связывание Fc-варианта с FcRn по сравнению с диким типом. Например, вариант E283L и V284E демонстрируют связывание, которое в 9,5 и 26 раз сильнее, чем у дикого типа, соответственно. Измерения поверхностного плазменного резонанса многих вариантов также показывают повышенное связывание с FcRn, как показано на фигурах 15 и 16.AlphaScreen ™ competitive assay data was collected to measure the relative binding of Fc variants compared to wild-type antibody at pH 6.0. Examples of the AlphaScreen ™ signal as a function of a competitive antibody are shown in Figure 12. The curves for 12 variants: P257L, P257N, V279E, V279Q, V279Y, ^ 281S, E283F, V284E, L306Y, T307V, V308F and Q311V, show an increased affinity since In the graph in the corresponding window, the curve for each variant shifts to the left of the curve for the wild type. AlphaScreen ™ competitive assay data for the Fc variants of the present invention are summarized in Figures 13 and 14. A table is presented of the relative binding of FcRn variants compared to the wild type. Values greater than 1 demonstrate improved binding of the Fc variant to FcRn compared to the wild type. For example, variants E283L and V284E show binding that is 9.5 and 26 times stronger than that of the wild type, respectively. Surface plasma resonance measurements of many variants also show increased binding to FcRn, as shown in figures 15 and 16.

В положении 257 все варианты, у которых убрали иминокислоту пролин и заменили аминокислоту, у которой в основной цепи нет атома N, на ковалентную связь боковой цепи, обеспечивают большую подвижность основной цепи, которая предоставляет большую свободу Fc-домена для лучшего связывания FcRn. В частности, варианты с L и N в положении 257 обладают сильным связыванием FcRn при рН 6, что демонстрирует, что 4-атомная боковая цепь и гамма-разветвленный элемент боковой цепи помогает Fc-домену делать продуктивным, то есть более сильным, взаимодействие с FcRn. Положение 308 взаимодействует с положением 257. Оба эти положения, в свою очередь, взаимодействуют с Н310, который прямо вовлечен во взаимодействия Fc/FcRn (таблица 2, Burmeister et al., 1994, Nature, 372:379-383, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Сродство Fc-вариантов V308F и V308Y к FcRn в 2,9 раза и в 4,3 раза выше по сравнению с диким типом (фигура 13). Положения 279 и 385 взаимодействуют с FcRn, так как все варианты V279E, V279Q и V279Y, и G385H, и G385N сильнее связываются с FcRn. Все эти варианты имеют отношение к аминокислотам, которые способны к образованию водородных связей.At position 257, all variants that have removed the proline amino acid and replaced an amino acid that does not have an N atom in the main chain with a covalent bond of the side chain provide greater main chain mobility, which provides greater freedom of the Fc domain for better FcRn binding. In particular, variants with L and N at position 257 possess strong binding of FcRn at pH 6, which demonstrates that the 4-atom side chain and the gamma-branched side chain element helps the Fc domain to produce, i.e., stronger, interaction with FcRn . Position 308 interacts with position 257. Both of these positions, in turn, interact with H310, which is directly involved in Fc / FcRn interactions (Table 2, Burmeister et al., 1994, Nature, 372: 379-383, work included by reference in its entirety). The affinity of the Fc variants of V308F and V308Y to FcRn is 2.9 times and 4.3 times higher compared to the wild type (Figure 13). Positions 279 and 385 interact with FcRn since all variants of V279E, V279Q and V279Y, and G385H, and G385N are more strongly associated with FcRn. All of these options are related to amino acids that are capable of forming hydrogen bonds.

Fc-вариант N434Y обладает особенно сильным связыванием с FcRn при рН 6,0, как показано на фигуре 13. Единичный вариант N434Y обладает 16-кратным повышенным связыванием. Комбинации этих вариантов с другими модификациями приводят к еще более прочному связыванию. Например, P257L/N434Y, ^281S/N434Y и V308F/N434Y демонстрируют усиление связывания FcRn в 830,180 и 350 раз.The Fc variant of N434Y has particularly strong binding to FcRn at pH 6.0, as shown in Figure 13. A single variant of N434Y has 16-fold increased binding. Combinations of these options with other modifications result in even stronger binding. For example, P257L / N434Y, ^ 281S / N434Y, and V308F / N434Y demonstrate 830,180 and 350 fold enhancement of FcRn binding.

Пример 4: Варианты, включающие вставки и делецииExample 4: Options Including Insertions and Deletions

Были сконструированы вставки и делеции, которые изменяют силу взаимодействия Fc/FcRn и были измерены их связывающие свойства в отношении различных Fc-лигандов. Для усиления FcRn-связывающих свойств Fc-домена был спроектирован Fc-вариант с вставленным остатком Ser между 281 и 282 остатками, в соответствии с EU-индексом по Kabat et al. Этот вариант нывается ^281S, где символ «^» означает вставку сразу после указанного положения. Вставленной последовательности, которая может включать более одного остатка, присваивают следующий позиционный номер. Этот Fc-вариант был сконструирован в каппа-IgG1-антителе трастузумабе (Herceptin®, «Genentech») с помощью способов, раскрытых в этой заявке. Вставка на участке между остатками 281 и 282 сдвигает остатки петли Fc к С-концевой части остатка 281 по направлению к С-концевой части петли и изменяет расположение боковой цепи. Предполагают, что смещение в С-концевой части петли у Fc-вариантов, включающих замены в положениях 282, 283 и 284, было выгодным (смотри фигуру 14). Для перемещения положения FcRn-связывающей петли был также сконструирован другой вариант с делецией N286, называемый иногда N286#. Оба этих варианта демонстрируют усиленное сродство с FcRn при рН 6,0.Insertions and deletions were constructed that alter the strength of the Fc / FcRn interaction and their binding properties for various Fc ligands were measured. To enhance the FcRn binding properties of the Fc domain, an Fc variant was designed with an inserted Ser residue between 281 and 282 residues, according to the EU index according to Kabat et al. This option is referred to as ^ 281S, where the symbol “^” means insert immediately after the specified position. The inserted sequence, which may include more than one residue, is assigned the following position number. This Fc variant was constructed in the Kappa-IgG1 antibody trastuzumab (Herceptin®, "Genentech") using the methods disclosed in this application. The insert in the area between residues 281 and 282 shifts the remains of the Fc loop to the C-terminal portion of residue 281 towards the C-terminal portion of the loop and changes the location of the side chain. It is believed that the offset at the C-terminal portion of the loop in the Fc variants, including substitutions at positions 282, 283 and 284, was advantageous (see figure 14). Another variant with an N286 deletion, sometimes called N286 #, was also designed to move the position of the FcRn binding loop. Both of these variants show enhanced affinity for FcRn at pH 6.0.

Результаты анализа AlphaScreen™ показывают связывание варианта ^281S и других вариантов с FcRn. Эти результаты AlphaScreen™ собирали в качестве прямого анализа связывания. Более высокие уровни хемилюминесцентного сигнала демонстрируют более прочное связывание. При повышении концентраций вариантов в анализе получают более мощные сигналы. Эти данные при рН 6,0, представленные на фигурах 17а и 17b, показывают повышенное сродство вариантов ^281S, P257L, P257L/^281S (комбинация вариантов с заменой и вставкой) и других вариантов по сравнению с Fc дикого типа. Также показана двойная замена, T250Q/M428L, которая, как было показано ранее, имеет увеличенное время полужизни в сыворотке крови у обезьян (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279(8):6213-6216, работа включена путем отсылки во всей своей полноте). Вставка ^281S сама по себе усиливает связывание Fc/FcRn. Кроме того, ^281S повышает связывание P257L, если в варианте P257L/^281S объединяют две модификации, как показано в результатах для точки ~40 нМ. Результаты, приведенные на фигуре 17с, демонстрируют, что эти варианты не обладают повышенным связыванием FcRn при рН 7,0. Пониженное сродство при рН 7,0 желательно для увеличения времени полужизни in vivo, так как это дает возможность высвобождению Fc-полипептидов из FcRn во внеклеточное пространство, что является важной стадией в рециклировании Fc.AlphaScreen ™ analysis results show binding of the ^ 281S variant and other variants to FcRn. These AlphaScreen ™ results were collected as a direct binding assay. Higher levels of the chemiluminescent signal demonstrate stronger binding. With increasing concentrations of options in the analysis receive more powerful signals. These data at pH 6.0 shown in FIGS. 17a and 17b show an increased affinity for the ^ 281S, P257L, P257L / ^ 281S variants (combination of substitution and insertion variants) and other variants compared to wild-type Fc. Also shown is a double substitution, T250Q / M428L, which, as previously shown, has an increased serum half-life in monkeys (Hinton et al., 2004, J. Biol. Chem. 279 (8): 6213-6216, work included by reference in its entirety). The ^ 281S insert itself enhances Fc / FcRn binding. In addition, ^ 281S enhances P257L binding if two modifications are combined in the P257L / ^ 281S variant, as shown in the results for the point of ~ 40 nM. The results shown in figure 17C demonstrate that these options do not have increased FcRn binding at pH 7.0. A reduced affinity at pH 7.0 is desirable to increase the in vivo half-life, as this allows the release of Fc polypeptides from FcRn into the extracellular space, which is an important step in Fc recycling.

Эксперименты с поверхностным плазменным резонансом также демонстрируют улучшенное связывание ^281S с FcRn. Фигура 18 показывает единицы сигнала, возникающие при связывании различных Fc-вариантов с FcRn на поверхности чипов. После того, как вариант полностью связывается с чипом, записывают единицы сигнала, которые показаны на ординате. Вставка ^281S демонстрирует связывающие свойства, сравнимые с другими вариантами, показанными здесь, которые обладают повышенным сродством к FcRn по сравнению с диким типом (см., например, фигуры 13, 14 и 15).Surface plasma resonance experiments also show improved binding of ^ 281S to FcRn. Figure 18 shows the signal units arising from the binding of various Fc variants to FcRn on the surface of the chips. After the option is fully associated with the chip, the signal units are displayed, which are shown on the ordinate. The ^ 281S insert demonstrates binding properties comparable to the other variants shown here, which have an increased affinity for FcRn compared to the wild type (see, for example, Figures 13, 14 and 15).

Делеционный вариант N286#, включающий делецию N286, также демонстрирует повышенное сродство к FcRn по сравнению с диким типом. Этот вариант обладает 2-кратным увеличением сродства к FcRn, как показано на фигуре 13, также здесь представлены данные анализа AlphaScreen™ по исследованию конкуренции при рН 6,0. Для ингибирования связывания с Fc дикого типа, присоединенного к донорным бусинкам, с FcRn, присоединенным с акцепторными бусинками, использовали различные варианты. Для ингибирования связывания донорных и акцепторных бусинок через комплекс Fc/FcRn требовалось в два раза меньше свободного N286# по сравнению со свободным Fc дикого типа. Это показывает 2-кратное усиление связывания N286# по сравнению с диким типом.The deletion variant of N286 #, including the deletion of N286, also shows an increased affinity for FcRn compared to the wild type. This variant has a 2-fold increase in FcRn affinity, as shown in FIG. 13, and also presents AlphaScreen ™ assay data on competition studies at pH 6.0. Various options have been used to inhibit the binding of wild-type Fc attached to donor beads to FcRn attached to acceptor beads. To inhibit the binding of donor and acceptor beads through the Fc / FcRn complex, half the free N286 # was required compared to wild-type free Fc. This shows a 2-fold increase in N286 # binding compared to the wild type.

Другие Fc-варианты, включающие вставки и делении, обладали пониженным сродством к FcRn. Инсерпионный вариант ^254N обладает значительно сниженным связыванием FcRn, как следовало ожидать из природы варианта и его расположения. В этом варианте вставка Asn размещена в середине FcRn-связывающей петли. Эта вставка обладает лишь 1,1% связывающего сродства по сравнению с диким типом (фигура 13).Other Fc variants, including insertion and division, had a reduced affinity for FcRn. The insertion variant ^ 254N has significantly reduced FcRn binding, as expected from the nature of the variant and its location. In this embodiment, the Asn insert is located in the middle of the FcRn binding loop. This insert has only 1.1% binding affinity compared to the wild type (Figure 13).

Несмотря на то, что частные воплощения настоящего изобретения были описаны выше в целях иллюстрации, специалистам в этой области техники будет очевидно, что можно осуществлять множество модификаций деталей без отступления от изобретения, как оно описано в прилагаемой в конце текста формуле изобретения. Все процитированные здесь публикации включены путем отсылки во всей своей полноте.Although particular embodiments of the present invention have been described above for purposes of illustration, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications to the details can be made without departing from the invention, as described in the appended claims at the end of the text. All publications cited herein are incorporated by reference in their entirety.

Claims (14)

1. Полипептид, демонстрирующий измененное связывание с FcRn, включающий Fc-вариант исходного Fc-полипептида IgG, содержащий модификацию в Fc-участке, выбранную из группы, состоящей из 308С, 308F, 308W, 308Y, где указанный Fc-вариант демонстрирует увеличенное связывание с FcRn по сравнению с исходным Fc-полипептидом, где нумерация соответствует ЕU-индексу.1. The polypeptide showing altered binding to FcRn, including the Fc variant of the original IgG Fc polypeptide, containing the modification in the Fc region selected from the group consisting of 308C, 308F, 308W, 308Y, where the specified Fc variant shows increased binding to FcRn compared to the original Fc polypeptide, where the numbering corresponds to the EU index. 2. Полипептид по п.1, где указанный Fc-вариант содержит, по меньшей мере, одну замену, выбранную из группы, состоящей из: 308F, 308W и 308Y.2. The polypeptide according to claim 1, where the specified Fc-variant contains at least one substitution selected from the group consisting of: 308F, 308W and 308Y. 3. Полипептид по п.1 или 2, где указанный Fc-вариант содержит 308F.3. The polypeptide according to claim 1 or 2, where the specified Fc-variant contains 308F. 4. Полипептид по любому из пп.1-3, где указанный Fc-вариант демонстрирует измененное связывание с FcγR по сравнению с указанным исходным Fc-полипептидом.4. The polypeptide according to any one of claims 1 to 3, where the specified Fc-variant shows an altered binding to FcγR compared to the specified source Fc-polypeptide. 5. Полипептид по любому из пп.1-4, где указанный Fc-вариант демонстрирует повышенное связывание с FcγR.5. The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, where the specified Fc-variant shows increased binding to FcγR. 6. Полипептид по любому из пп.1-4, где указанный Fc-вариант демонстрирует пониженное связывание с FcγR.6. The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, where the specified Fc-variant shows reduced binding to FcγR. 7. Полипептид по любому из пп.1-4, где указанный Fc-вариант демонстрирует измененное связывание с FcRn по сравнению с исходным Fc-полипептидом, и где указанный полипептид дополнительно характеризуется тем, что полипептид обладает специфичностью по отношению к молекуле-мишени, которую выбирают из группы, состоящей из цитокина, растворимого белкового фактора и белка, экспрессируемого на раковых клетках.7. The polypeptide according to any one of claims 1 to 4, where the specified Fc-variant shows an altered binding to FcRn compared to the original Fc-polypeptide, and where the specified polypeptide is further characterized in that the polypeptide has specificity for the target molecule, which selected from the group consisting of a cytokine, a soluble protein factor, and a protein expressed on cancer cells. 8. Полипептид, демонстрирующий измененное связывание с FcRn, включающий Fc-вариант исходного Fc-полипептида IgG, где указанный Fc-вариант демонстрирует увеличенное связывание с FcRn по сравнению с исходным Fc-полипептидом, где указанный Fc-вариант включает модификации в Fc-участке указанного исходного полипептида, выбранные из группы, состоящей из 252Y/308F, 257L/308F, 257L/308Y, 257N/308Y, 279Q/308F, 279Y/308F, ^281S/308F, ^281S/308Y, 284E/308F, 298A/308F/333A/334A, 308F/332E, 308F/311V, 308F/G385H, 308F/428L и 308F/434Y, где ^ означает инсерцию, где нумерация соответствует EU-индексу.8. A polypeptide showing altered binding to FcRn, comprising the Fc variant of the original IgG Fc polypeptide, wherein said Fc variant shows increased binding to FcRn compared to the original Fc polypeptide, where the specified Fc variant includes modifications in the Fc region of the specified the source polypeptide selected from the group consisting of 252Y / 308F, 257L / 308F, 257L / 308Y, 257N / 308Y, 279Q / 308F, 279Y / 308F, ^ 281S / 308F, ^ 281S / 308Y, 284E / 308F, 298A / 308F / 333A / 334A, 308F / 332E, 308F / 311V, 308F / G385H, 308F / 428L and 308F / 434Y, where ^ means insertion, where the numbering corresponds to the EU index. 9. Полипептид по п.8, где указанный Fc-вариант демонстрирует измененное связывание с FcγR по сравнению с указанным исходным Fc-полипептидом.9. The polypeptide of claim 8, where the specified Fc-variant shows an altered binding to FcγR compared to the specified source Fc-polypeptide. 10. Полипептид по любому из пп.8 и 9, где указанный Fc-вариант демонстрирует повышенное связывание с FcγR.10. The polypeptide according to any one of claims 8 and 9, wherein said Fc variant exhibits increased binding to FcγR. 11. Полипептид по любому из пп.8 и 9, где указанный Fc-вариант демонстрирует пониженное связывание с FcγR.11. The polypeptide according to any one of claims 8 and 9, wherein said Fc variant exhibits reduced binding to FcγR. 12. Полипептид по любому из пп.8 и 9, где указанный Fc-вариант демонстрирует измененное связывание с FcRn по сравнению с исходным Fc-полипептидом, и где указанный полипептид дополнительно характеризуется тем, что полипептид обладает специфичностью по отношению к молекуле-мишени, которую выбирают из группы, состоящей из цитокина, растворимого белкового фактора и белка, экспрессируемого на раковых клетках.12. The polypeptide according to any one of claims 8 and 9, wherein said Fc variant exhibits altered binding to FcRn compared to the original Fc polypeptide, and wherein said polypeptide is further characterized in that the polypeptide has specificity for the target molecule, which selected from the group consisting of a cytokine, a soluble protein factor, and a protein expressed on cancer cells. 13. Антитело, демонстрирующее измененное связывание с FcRn, содержащее Fc-вариант по любому из пп.1-12.13. An antibody showing altered binding to FcRn containing the Fc variant according to any one of claims 1 to 12. 14. Применение Fc-варианта, охарактеризованного в любом из пп.1-13, для получения слитого с Fc белка, демонстрирующего увеличенное связывание с FcRn. 14. The use of the Fc variant, characterized in any one of claims 1 to 13, to obtain fused to Fc protein, showing increased binding to FcRn.
RU2007121679/10A 2004-11-12 2005-11-14 Fc-VERSIONS WITH CHANGED BINDING WITH FcRn RU2412200C2 (en)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62776304P 2004-11-12 2004-11-12
US60/627,763 2004-11-12
US60/642,886 2005-01-11
US60/649,508 2005-02-02
US60/662,468 2005-03-15
US60/669,311 2005-04-06
US60/681,607 2005-05-16
US60/690,200 2005-06-13
US60/696,609 2005-07-05
US60/703,018 2005-07-27
US60/726,453 2005-10-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007121679A RU2007121679A (en) 2008-12-20
RU2412200C2 true RU2412200C2 (en) 2011-02-20

Family

ID=39012077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007121679/10A RU2412200C2 (en) 2004-11-12 2005-11-14 Fc-VERSIONS WITH CHANGED BINDING WITH FcRn

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN101098890B (en)
RU (1) RU2412200C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650873C2 (en) * 2011-10-19 2018-04-17 Рош Гликарт Аг Separation method for fucosylated antibodies

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11046784B2 (en) 2006-03-31 2021-06-29 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Methods for controlling blood pharmacokinetics of antibodies
SI2202245T1 (en) 2007-09-26 2016-10-28 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Method of modifying isoelectric point of antibody via amino acid substitution in cdr
CN107488228A (en) 2008-04-11 2017-12-19 中外制药株式会社 The antigen binding molecules combined repeatedly with the antigen of multiple molecules
RU2536937C2 (en) * 2008-10-14 2014-12-27 Дженентек, Инк. Versions of immunoglobulin and their application
EP2448972A4 (en) * 2009-06-30 2012-11-28 Res Dev Foundation Immunoglobulin fc polypeptides
NZ604510A (en) * 2010-08-17 2013-10-25 Csl Ltd Dilutable biocidal compositions and methods of use
RU2658504C9 (en) 2010-11-30 2018-08-21 Чугаи Сейяку Кабусики Кайся Antigen-binding molecule, that is capable of multiple binding with a lot of antigenic molecules
KR20230005405A (en) 2011-02-25 2023-01-09 추가이 세이야쿠 가부시키가이샤 FcγRIIb-specific Fc antibody
US20150050269A1 (en) 2011-09-30 2015-02-19 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Antigen-binding molecule promoting disappearance of antigens having plurality of biological activities
TW201817745A (en) * 2011-09-30 2018-05-16 日商中外製藥股份有限公司 Therapeutic antigen-binding molecule with a FcRn-binding domain that promotes antigen clearance
WO2013081143A1 (en) 2011-11-30 2013-06-06 中外製薬株式会社 Drug containing carrier into cell for forming immune complex
KR102041412B1 (en) * 2011-12-30 2019-11-11 한미사이언스 주식회사 Derivatives of Immunglobulin Fc fragment
CN107964042B (en) 2012-05-30 2022-04-19 中外制药株式会社 Target tissue specific antigen binding molecules
CN104428315B (en) 2012-07-13 2017-09-29 罗氏格黎卡特股份公司 Bispecific anti-vegf/antibody of anti-ANG 2 and its application in treatment Ocular Vessels disease
KR20210084688A (en) 2012-08-24 2021-07-07 추가이 세이야쿠 가부시키가이샤 FcγRIIb-specific Fc region variant
EP3783017A1 (en) 2013-04-02 2021-02-24 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Fc region variant
AU2014358191B2 (en) 2013-12-04 2020-12-24 Chugai Seiyaku Kabushiki Kaisha Antigen-binding molecules, the antigen-binding activity of which varies according to the concentration of compounds, and libraries of said molecules
CN106459191B (en) * 2014-06-12 2021-12-10 豪夫迈·罗氏有限公司 Methods of selecting antibodies with modified FcRn interactions
CN113201071A (en) * 2017-03-28 2021-08-03 礼进生物医药科技(上海)有限公司 Therapeutic agents and methods for enhancing immune response in tumor microenvironment
US11498953B2 (en) * 2020-07-10 2022-11-15 Invetx, Inc. Compositions for increasing half-life of a therapeutic agent in felines and methods of use

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6900292B2 (en) * 2001-08-17 2005-05-31 Lee-Hwei K. Sun Fc fusion proteins of human erythropoietin with increased biological activities

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DALL'ACQUA et al. "Increasing the affinity of a human IgG1 for the neonatal Fc receptor: biological consequences", The Journal of immunology, 2002, 169, 5171-5180. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650873C2 (en) * 2011-10-19 2018-04-17 Рош Гликарт Аг Separation method for fucosylated antibodies

Also Published As

Publication number Publication date
CN101098890A (en) 2008-01-02
RU2007121679A (en) 2008-12-20
CN101098890B (en) 2012-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2412200C2 (en) Fc-VERSIONS WITH CHANGED BINDING WITH FcRn
JP7051266B2 (en) Fc variants with mutant binding to FcRn
US20220112307A1 (en) Fc VARIANTS WITH ALTERED BINDING TO FcRn
US20210115147A1 (en) Fc VARIANTS WITH ALTERED BINDING TO FcRn
US20070135620A1 (en) Fc variants with altered binding to FcRn