CN101506238A - 具有提高治疗活性的方法和成分 - Google Patents

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Abstract

通过改变Fc区寡糖的唾液酸化作用，控制含有Fc的蛋白质(例如抗体)的性质。改性的含有Fc的蛋白质在疾病和病症中具有治疗的实用性，预期其在疾病和病症中可控制对一种或多种FcγRI、FcγRIIA、和FcγRIIIA受体的亲和力、ADCC活性、巨噬细胞或单核细胞活化、血清半衰期、和亲合力。

Description

具有提高治疗活性的方法和成分
技术领域
本发明涉及与Fc受体相互作用的改性治疗蛋白质和生产改性治疗蛋白质(例如抗体)的方法，致使寡糖链的成分可提高抗体对其靶标的亲合力和改变受体结合亲和力并因此与未改性的抗体相比改变所述抗体效应子功能活性。
背景技术
抗体为先天免疫中担任重要作用的可溶血清糖蛋白。所有天然产生抗体的碳水化合物结构在重链恒定区保守位置随着同种型的不同而变化。各种同型具有不同排列的N-连接寡糖结构，其可不同地影响蛋白质组装、分泌或功能活性(Wright，A.，和Morrison，S.L.，Trends Biotech.15：26-32(1997))。参照图1和2，连接N-连接寡糖的结构依赖处理的程度可相当大地变化，且可包括高甘露糖以及复合双触角的寡糖，可有或没有二等分的GlcNAc和核心岩藻糖残基(Wright，A.，和Morrison，S.L.，supra)。一般地，在特定糖基化位点连接核心寡糖结构具有异种的处理方法，恰好使单克隆抗体存在多种糖形式。同样地，已经显示在产生抗体的细胞系之间出现了抗体糖基化的主要差异，和甚至在不同培养条件下生长的指定细胞系中观察到次要的差异。
已知聚糖上的唾液酸(静电基团(staticgroups))在延长除抗体之外的糖蛋白的血清半衰期中是重要的(Stockert，R.J.(1995)Physiol.Rev.75，591-609)。到目前为止，单克隆抗体(Mab)上唾液酸的作用不是很清楚的。Mab的血清半衰期是尤其长的并证明了Fc融合蛋白的构建在开发治疗蛋白质例如蛋白质enteracept中是有用的策略。
抗体和T细胞受体分子具有负责特异细胞表面受体结合的区域，所述结合调节细胞应答。免疫系统中，将这些功能归类为体液的和细胞的。抗体常常指作衔接分子，连接体液和细胞的免疫机制：体液应答主要归因于能与靶抗原高亲和结合的成熟的、分泌的、循环抗体。细胞应答归因于细胞活化的结果，所述细胞活化可通过ab-ag复合体的结合和通过作为复合体结合效应细胞的结果的细胞介质释放所引起的下游区结局而实现。这些细胞应答包括中和靶标、调理和敏化(如果抗原位于细胞表面)、敏化肥大细胞、和活化补体。至于细胞靶标，即为，细胞表面抗原，这些效应子功能导致通常所称的抗体-依赖的细胞毒性(ADCC)和补体依赖细胞毒性(CDC)。
在抗体同型(例如IgE、IgD、IgA、IgM、和IgG)中，IgG类为最丰富的，IgG1子类显示出效应子功能的最显著程度和排列。IgG1-型抗体是癌症免疫疗法中最常用的抗体，其中ADCC和CDC活性常常被认为是重要的。结构上，IgG铰链区和CH2域在抗体效应子功能中担任主要的作用。Fc区中存在的N-连接寡糖(通过铰链二聚化形成的CH2和CH3区域)影响效应子功能。共价结合的寡糖为复合双触角型结构且为高度异种的(参见图1和2)。Asn297中保守的N-连接糖基化位点位于每个CH2区域。在成熟的抗体中，与Asn297连接的两个复合双触角寡糖埋在CH2区域之间，构成与多肽骨架的广泛接触。据发现，它们的存在是抗体介导效应子功能(例如ADCC)的要素(Lifely，M.R.，等，Glycobiology5：813-822(1995)；Jefferis，R.，等，Immunol Rev.163：59-76(1998)；Wright，A.和Morrison，S.L.，supra)。
这些异种的寡糖包含作为末端糖的占优势的唾液酸、岩藻糖、半乳糖和GlcNAc残基(Raju，T.S.，等.Glycobiology 2000.10(5)：477-86)。已经显示出这些末端糖中的一些例如暴露的半乳糖、核心岩藻糖和二等分GlcNAc的残基，影响ADCC活性、CDC活性，也影响抗体对多种配体包括Clq补体蛋白质的结合(Presta L.2003.Curr Opin Struct Biol.13(4)：519-25)。虽然Fc中存在的多数N-连接寡糖本性为复合双触角的，它们没有被唾液酸化至显著的程度(Idusogie EE，等.2000.J Immunol.15：164(8)：4178-84)。
人IgG和其它重组产生的IgG中发现的主要结构为有或没有Gal残基暴露的复合双触角结构(图1)。已经详细研究了含末端Gal的结构对抗体功能的生物学重要性的作用。抗体的半乳糖基化程度受到年龄、性别和疾病的影响(Raju，T.S.，等.Glycobiology 2000.10(5)：477-86)。一般而言，寡糖结构有一定程度的种特异性并广泛地变化。进一步地，也已经研究了有和没有二等分GlcNAc和核心岩藻糖残基的寡糖结构对生物学重要性的影响。人IgG和多数重组产生的IgG包含较小量的唾液酸化的寡糖，然而极大多数IgG包含无唾液酸化的寡糖结构。
Ab的Fc聚糖中的唾液酸对Fc功能影响的信息是有限的，部份是由于不能利用成对的唾液酸含量显著不同的相同碱Mab。据报道，从抗癌IgG1Campath-1H(阿仑单抗)上除去唾液酸对ADCC活性没有影响，但是用作参照的最初Mab制品上的Fc聚糖基具有小于10％唾液酸化，使之难于检测到任何效果(Boyd等.，1995)。相似地，Wright和Morrison(1998)报道在唾液酸化缺损的突变型CHO细胞系中表达的IgG1Ab和在野生型CHO细胞系中表达相同的Ab之间没有可辨别的FcγRI结合上的差异。然而，来自野生型细胞系的Ab中存在的唾液酸量是相当低的(Wright等.，2000)，因此也难于检测到唾液酸化和无唾液酸化的Ab之间的任何结合差异。Mimura等.(2000)比较了天然的(异种的)IgG1-Fc和IgG1Ab相对于用唾液酸酶和β-半乳糖苷酶两者但没有单用唾液酸酶处理后的相同物质的Fc活性，单用唾液酸酶处理才可检验唾液酸的影响。突变和高唾液酸化(经α2，3连接)的人IgG3Ab(Lund等.，1996supra)在补体溶胞测定、和FcγRI-依赖的及FcγRII-依赖的功能测定中，比其野生型低唾液酸化相似物低2至3-倍的活性，但是含有混合两种唾液酸连接(α2，3和α2，6)的相同Ab的高唾液酸化变体具有比得上野生型的活性(Jassal等.，2001 Biochem Biophys Res Comm286：243-249)。虽然证实唾液酸连接类型对突变型IgG3Ab的Fc功能可至少具有一些影响，但研究没有比较高含量唾液酸的IgG与低含量唾液酸的IgG的Fc功能。
因此，对寡糖结构中与免疫球蛋白恒定区连接的唾液酸成分作用的系统分析是正当的。治疗抗体的预表达基因工程或表达后修饰的可用技术给出后，该信息可用于提高和进一步匹配由该类型生物药剂学对邻近的初始靶标和疾病适应证所诱出的细胞应答。
发明概述
本发明包含优化含Fc分子的体液和细胞免疫功能的方法，尤其为抗体治疗法。
本发明包含控制含Fc分子性质的方法，其包含改变(对生型增加或减少)Fc区寡糖的唾液酸化以控制分子对多种局部靶蛋白质的亲合力；对一种或多种Fcγ受体(例如FcγRI、FcγRIIA、和FcγRIIIA受体)的亲和力；ADCC活性；巨噬细胞或单核细胞活化；和血清半衰期。
通过酶处理、酶改性分子、基因操纵分子、凝集素色谱法、亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、尺寸排阻色谱法、用于表达蛋白质的细胞系的特定选择或基因工程、用于含有能修饰寡糖的酶或这些酶的抑制剂的血清或环境(mileu)中产生含有Fc蛋白质的宿主细胞培养，和将蛋白质暴露给多种pH环境，可以改变聚糖唾液酸化作用。
本发明也涉及高度同种的批抗体的制备，所述抗体包含Fc区内最大唾液酸化的N-连接寡糖。本发明进一步涉及批抗体的纯化，以富集含唾液酸的Fc寡糖抗体以及不含唾液酸的Fc寡糖抗体。
更具体而言，本发明涉及宿主细胞或在细胞培养基或在体外操纵糖基转移酶(唾液酸转移酶)或唾液酸酶活性的方法，以影响合成重组表达单克隆抗体或其它含有Fc的融合蛋白的唾液酸化水平，所述方法使合成重组表达蛋白质具有适当最佳化的(i)Fc介导的效应子功能，(ii)Fcγ受体结合，(iii)改变的ADCC(iv)与重组表达的含有Fc但没有优化唾液酸含量的多肽相比的血清半衰期或(v)对位于天然或合成排列的靶分子亲合力。
附图若干视图的简述
图1为人IgG中发现的最大量寡糖结构的概要叙述。
图2描述中国仓鼠卵巢(CHO)细胞生产的重组IgG中发现的主要寡糖的结构。
图3展示HPLC检验Fc寡糖的结果。通过肽-N-聚糖酶F(PNGase F)酶处理，N-连接寡糖首先从抗体中释放出来。将释放的寡糖用邻氨基苯甲酸标记，并将标记的寡糖通过凝胶过滤色谱法纯化。将纯化标记的寡糖通过HPLC分析，结果展示于色谱图中。
图4A和4B的曲线图展示不同Ab1的结合：K562细胞上通过两种不同形式对人FcγRII的免疫复合。(A)竞争结合，通过在固定量的与Ab6复合的25I-标记的人IgG1Ab5(Ab5特异性小鼠单克隆的Ab)存在下，向细胞加入不同量的未标记的Ab1和TNF的复合体进行测量。(B)直接结合，通过向K562细胞加入与125I-标记TNF复合的不同量的Ab1进行测量。
图5A-D为多种测试Ab制品的FcγRIIIa结合实验的曲线图，所述制品用于竞争以固定浓度结合NK-细胞FcγRIIIa的放射标记的抗FcγRIIIa mAb 3G8：Ab1天然糖基化变体(A)；Ab5天然糖基化变体(B)；Ab1凝集素柱部分(C)；和Ab2凝集素柱部分(D)。
图6A-D的曲线图展示在细胞表面过度表达TNF的K2靶细胞和表达FcγR的人PBMC效应细胞上应用不同唾液酸含量的Ab1进行的体外ADCC测定的结果。(A)Ab1天然糖基化变体，(B)Ab5天然糖基化变体，(C)基于WGA凝集素亲和力分级分离的唾液酸含量不同的三子批(sublot)Ab1和酶脱糖基化的(Gno)Ab1的比较，(D)未处理的Ab1样品和完全唾液酸化的Ab1 G2S2样品或Ab7同型配对的阴性对照Ab的比较。以一式三份(误差条表示s.d.)分析样品，所示结果代表各对变体的三个独立试验。当通过平方和增量(extra sum of squares)F检验确定时，这些测试样品之间的活性差异是显著的(曲线图A、C、和D，P<0.0001；曲线图B，P＝0.0016)。
图7A和B的曲线图展示多种IgG抗体样品在U-937细胞上对人FcγRI(CD64)受体的竞争性结合，(A)Ab1 G2(完全半乳糖化和无唾液酸化)和Ab1 G2S2(hi)(完全半乳糖化和完全唾液酸化)只有唾液酸存在和不存在的差别，(B)两种不同批的带电荷不同量的寡糖种类(含有唾液酸的种类)的Ab3，分别为总寡糖的2％或42％。
图8的曲线图展示施用后的时间和完全地唾液酸化(G2S2)或未改性的Fc部分的融合蛋白(FcP1)的血清浓度之间的关系。
图9的曲线图按照所述的酶方法，展示施用后的时间和完全地唾液酸化Ab2 G2S2或完全无唾液酸化Ab2 G2的Fc部分的血清浓度之间的关系。
图10A-D的曲线图通过与放射标记的Ab竞争性结合，展示Ab制品中的唾液酸对细胞表面靶配体的亲和力的影响：(A)Ab1天然变体，(b)Ab5天然变体，(C)Ab1凝集素-柱部分变体，和(D)Ab2凝集素柱部分变体。样品以双份或四份进行试验，所示结果代表3或4个独立试验。当通过平方和增量的F检验确定时，这些测试样品之间的结合差异是显著的(曲线图A、C、和D，P<0.0001)。
图11A-B的曲线图展示Ab制品中的唾液酸对EIA板涂布的靶配体的亲和力的影响：(A)与TNF结合的Ab1天然变体，(B)与抗Id抗体结合的Ab2。
图12A-C为曲线图，展示Ab制品中的唾液酸对以放射标记的可溶性表面结合Ab的抗原存在的靶配体的亲和力的影响：(A)Ab1天然变体，(B)Ab11凝集素-柱部分变体，和(C)Ab2凝集素-柱部分变体。进行放射标记的Ag和100-倍过量未标记的Ag对照孵育，以测定非特异性结合。样品以三份进行试验。
本发明详述
缩写
α1，3GT，α-1，3-半乳糖基转移酶；α2，3ST，α-2，3-唾液酸转移酶；β1，4GT，β-1，4-半乳糖基转移酶；ADCC，抗体-依赖的细胞毒性；ATCC，美国标准培养收集所；BATDA，双(乙酰氧甲基)2，2′：6′，2＂-三联吡啶-y，y＂-二羧酸盐；BSA，牛血清白蛋白；CD培养基，化学定义的培养基；CDC，补体直接的细胞毒性；CMPSia，一磷酸胞苷-N-乙酰神经氨糖酸；DMEM，达尔伯克改良伊格尔培养基；E:T，效应细胞对靶细胞的比例：FBS，胎牛血清；ESI-MS，电喷射离子质谱法；NK细胞，天然杀伤细胞；IgG，免疫球蛋白G；IMDM，伊思考夫改良达尔伯克培养基；MALDI-TOF-MS，基质辅助的激光/解吸电离飞行时间质谱法；MHX，麦考酚酸，次黄嘌呤、黄嘌呤；NANA，唾液酸的N-乙酰神经氨糖酸的同分异构体；NGNA，唾液酸的N-羟乙酰基神经氨酸的同分异构体；PBMC，外周血单核细胞；PBMC，外周(peripherall)血单核细胞；PBS，磷酸缓冲盐溶液；PNGase F，肽-N-糖苷酶F；RP-HPLC，反相高效液相色谱法；RT，室温；Sia，唾液酸；UDP-Gal，尿苷二磷酸-半乳糖；UDP-Glc N Ac，尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺。
定义
本文所用的术语“亲和力”旨在表示简单的单价配体(simplemonovalent ligand)对其相应的结合配偶体的结合(例如Fab′对抗原或表位的结合)常数的量度。亲和力可用几种方法测量，包括例如通过等离子体共振法(BiaCore)测量结合以及分离的速率(分别为kon和kOff)，且亲和力可表达为全部缔合(Kass)或解离常数(KD)，其中Kass为kon/kOff和KD为kOff/kon。也可以经验地例如通过测量配体与结合配偶体为半饱和结合时的浓度，测量KD。测量KD的另一种方法为通过竞争测定法，其中将一种结合剂或配体标记或标识并保持恒定的浓度，而以不同的浓度加入测试结合剂或配体，以同标记物质竞争使之从其相应结合配偶体上离去并测定标记物减少一半时的浓度。
本文所用的术语“亲合力”旨在表示配体保持与配偶体结合在配体和结合配偶体两者多价结合范围内的趋向和对特异性配体可同时发生多重缔合和解离事件趋向的量度。因此亲合力通过增加已知亲和力的结合配偶体的多价构造的表观亲和力，可测量亲合力。
本文所用的术语“含有Fc的蛋白质”或“含有Fc的分子”是指单体的、二聚体的或异二聚体的蛋白质，具有配体结合域和至少免疫球蛋白的CH2和CH3域。CH2和CH3域可至少形成该蛋白质/分子(例如抗体)的二聚体区域的一部分。
术语“抗体”旨在包括抗体、消化片断、特定部分和其变体，其包括但不限于抗体模拟物或包含模拟抗体或其特定片断或部分的结构和/或功能的抗体部分，其保留了Fc介导的功能，包括但不限于：结合Fc受体(例如FcγRI(CD64)、FcγRIIA(CD32A)、FcγRIIIA(CD16A)和FcRn)、结合补体(例如Clq)、ADCC和CDC。
本文所用的术语“单克隆抗体”为含有Fc融合蛋白的特异形式，其中配体结合域保留至少一种动物抗体的至少一个重链或轻链抗体可变域的基本同源性。
术语“唾液酸”是指九碳羧酸糖家族的任何成员。唾液酸家族最通常的成员为N-乙酰神经氨酸(2-氧代-5-乙酰胺基-3，5-双脱氧-D-甘油-D-半乳壬碳吡喃糖-1-酸(galactononulopyranos-1-onic acid))(通常缩写为Neu5Ac、NeuAc、或NANA)。该家族第二个成员为N-羟乙酰基-神经氨酸(NGNA、Neu5Gc或NeuGc)，其中NeuAc的N-乙酰基基团被羟基化。该形式在啮齿类动物和微生物来源的糖蛋白中是普遍的。第三个唾液酸家族成员为尤罗索尼克酸(2-氧代-3-脱氧-壬碳糖酸(nonulosonicacid))(KDN)(Nadano等.(1986)J.Biol.Chem.261：11550-11557；Kanamori等.，J.Biol.Chem.265：21811-21819(1990))。也公开了9-取代的唾液酸例如9-O-C-C6酰基Neu5Ac，像9-O-乳酰基-Neu5Ac或9-O-乙酰基-Neu5Ac、9-脱氧-9-氟-Neu5Ac和9-叠氮基-9-脱氧-Neu5Ac。至于静电酸(static acid)家族的综述，参见例如，Varki，Glycobiology 2：25-40(1992)；Sialic Acids：Chemistry，Metabolism and Function，R.Schauer，Ed.(Springer Verlag，New York(1992))。
描述
出乎意料地发现了Fc寡糖唾液酸化的水平可改变重组生产的治疗性抗体对Fcγ受体的亲和力，导致所述抗体生物作用的多方面调整。更具体地说，发现了高度唾液酸化的Ab对低亲和性受体FcγRIIA(CD32A)和FcγRIIIA(CD16A)具有显著减少的亲和力，且在体外ADCC测定(据相信FcγRIIIA为其中有关的受体)中具有显著减少的活性。进一步发现了高度唾液酸化的Ab对高亲和性Fcγ受体-FcγRI(CD64)具有增加的亲和力，且当与无唾液酸化或部分唾液酸化的含有Fc蛋白质比较时，完全唾液酸化的含有Fc的蛋白质具有降低的血清半衰期。
进一步发现了从Fc寡糖上除去(或缺失或降低的水平)唾液酸可提高重组生产的治疗性抗体对其靶分子的亲合力。虽然不希望受限于任何一种理论，可将从寡糖上除去带电荷的静电基团解释为使整体抗体结构更具柔性，所述柔性在彼此联系的两个结合区域中提供潜在相互作用更大的范围。Ab的二价(bivalently)结合两种抗原表位的能力也将依赖于表位的可近性、方向、密度、和流动性。应当注意到唾液酸化对结合抗原的影响也可与Ab相关，所述Ab识别病毒或细菌表面抗原和甚至为均聚物的可溶性抗原，因为Ab柔性可决定可溶性免疫复合物内个体Ab分子的二价结合程度的多少，其中一些Ab不仅可以结合一种以上的抗原，而且一些抗原可以被一个以上的Ab结合。
本发明包含控制含Fc分子性质的方法，它通过改变Fc′寡糖的唾液酸化作用和含改变的Fc分子。唾液酸在生理学pH时具有净负电荷，因此在Fc结合的碳水化合物中唾液酸的存在预期会改变三维结构因而构造CH2域，并因此影响Fc与多种配体或受体的结合。含有改变的Fc分子可影响一种或多种FcγRI、FcγRIIA、和FcγRIIIA受体的亲和力，ADCC活性，巨噬细胞或单核细胞活化，和血清半衰期。
含有Fc蛋白质的唾液酸化形式的富集
一种制备唾液酸含量不同的含有特定Fc的蛋白质子批的方法是取具有异种Fc寡糖(包括唾液酸化和无唾液酸化两种分子)的含有Fc的蛋白质制品，使之通过含有固定凝集素的柱，所述凝集素柱对唾液酸化和无唾液酸化寡糖具有差别的亲和力。非结合流动经过(T，经过)或柱非结合的部分可与结合部分(B，结合)分离，后者通过洗脱缓冲剂经过柱而收集。例如通过在用初始样品缓冲剂连续清洗柱期间收集洗脱的含有Fc的蛋白质，也可能单独地收集弱结合部分或柱延滞部分(R，延滞)。取决于所用的凝集素，非结合部分可比结合的部分具有更高或更低的唾液酸含量。
可富集含有唾液酸化和无唾液酸化Fc蛋白质的凝集素实例为怀槐(Maackia amurensis)凝集素(MAA)，其特异地结合末端唾液酸寡糖；和麦胚凝集素(WGA)其特异地结合末端唾液酸或末端N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)的寡糖。另一个实例为蓖麻凝集素(RCA)，其与末端半乳糖寡糖结合。在较后的实例中，非结合流动经过的部分可以用于富集含有唾液酸化Fc的分子。
含有Fc的蛋白质的酶修饰
另制备唾液酸含量不同的含有特定Fc的蛋白质子批的方法是用唾液酸酶处理含有Fc的蛋白质制品部分，从而除去唾液酸。可比较所得到的无唾液酸化的物质与初始的、部分唾液酸化的物质在生物活性中的差别。初始含有Fc的蛋白质批中唾液酸含量越高，检测到生物活性中的任何差别的机会越大。例如，如果初始蛋白质制品只有10％Fc寡糖含唾液酸，在唾液酸酶处理后(0-1％寡糖含唾液酸)可能难于检测到生物活性中的差别。如果唾液酸酶处理导致岩藻糖化和无岩藻糖化(afucosylated)的寡糖分布不同，那么比较含有Fc的蛋白质在唾液酸酶处理前和后的生物活性将会更加困难，因为岩藻糖水平对某些生物活性诸如对人FcγRIIIA的亲和性和ADCC活性具有极大的影响。例如，如果将唾液酸含量从30％寡糖减少至0％，导致无岩藻糖化寡糖的比例从5％增加至15％，那就不可能将ADCC活性的差别单独地归因于唾液酸含量的减少。唾液酸酶处理可能影响岩藻糖化和无岩藻糖化寡糖的相对比例(并且已经观察到)，因为在用唾液酸酶处理以除去唾液酸残基之前，存在岩藻糖化和岩藻糖化寡糖的唾液酸化差异。
存在于Fc区的唾液酸化寡糖也可应用体外糖基化方法来实现。应用这种方法，可能获得抗体样品最大唾液酸化的糖形(glycoform)。基于申请人的发现，当与无唾液酸化或唾液酸化不足的抗体相比时，抗体或其它含有Fc构造的最大唾液酸化的糖形具有减少的血清半衰期。因此，本发明的方法提供了控制包含抗体的糖形或含有免疫球蛋白Fc区的其它重组蛋白质构造的同质性和所述抗体或构造的体内功能方面的任选方法。
糖基转移酶天然的功能是合成寡糖。它们产生特异的产物，具有极好的立体化学和区域化学几何学(regiochemical geometry)。糖基残基的转移导致寡糖或多糖的延长或合成。已经描述了许多糖基转移酶类型，包括唾液酸转移酶、岩藻糖基转移酶、半乳糖基转移酶、N-乙酰半乳糖氨基转移酶、N-乙酰葡糖氨基转移酶等。
用于本发明的糖基转移酶包括例如α-唾液酸转移酶、α-葡糖转移酶、α-半乳糖基转移酶、α-岩藻糖基转移酶、α-甘露糖基转移酶、α-木糖基转移酶、α-N-乙酰己糖氨基转移酶(acetylhexosaminyltransferases)、β-唾液酸转移酶、β-葡糖转移酶、β-半乳糖基转移酶、β-岩藻糖基转移酶、β-甘露糖基转移酶、β-木糖基转移酶、和β-N-乙酰己糖氨基转移酶，例如来自脑膜炎奈瑟球菌(Neisseria meningitides)或其它细菌源的那些糖基转移酶，和来自大鼠、小鼠、兔、牛、猪、人类和昆虫病毒源的那些糖基转移酶。优选地，糖基转移酶为其中切除结合膜的区域的平截变体糖基转移酶。
示例性半乳糖基转移酶包括α(1，3)半乳糖基转移酶(E.G.No.2.4.1.151，参见，例如，Dabkowski等.，Transplant Proc.25：2921(1993)和Yamamoto等.Nature345：229-233(1990))和α(1，4)半乳糖基转移酶(E.C.No.2.4.1.38)。可应用其它的糖基转移酶，例如唾液酸转移酶。
α(2，3)唾液酸转移酶通常称作唾液酸转移酶，可用于产生唾液酸乳糖或更高级别的结构。该酶从CMP-唾液酸上转移唾液酸(NeuAc)至半乳糖(Gal)残基，并在所述两个糖之间形成α-连接。糖之间的键合(连接)位于NeuAc的2-位和Gal的3-位之间。示例性α(2，3)唾液酸转移酶是指唾液酸转移酶(EC2.4.99.6)，其将唾液酸转移至Galβ1—>3Glc二糖或糖苷的非还原末端Gal的α(2，3)。参见，Van den Eijnden等，J.Biol.Chem.，256：3159(1981)，Weinstein等.，J.Biol.Chem.，257：13845(1982)和Wen等.，J.Biol.Chem.，267：21011(1992)。另一个示例性α-2，3-唾液酸转移酶(EC 2.4.99.4)将唾液酸转移至二糖或糖苷的非还原末端Gal。参见，Rearick等.，J.Biol.Chem.，254：4444(1979)和Gillespie等.，J.Biol.Chem.，267：21004(1992)。进一步的示例性酶包括Gal-β-1，4-GlcNAcα-2，6唾液酸转移酶(参见，Kurosawa等.Eur.J.Biochem.219：375-381(1994))。
具体用于制备本发明寡糖的其它葡糖转移酶为甘露糖基转移酶包括α(1，2)甘露糖基转移酶、α(1，3)甘露糖基转移酶、β(1，4)甘露糖基转移酶、Dol-P-Man合酶、OCh1、和Pmtl。
其它葡糖转移酶还包括N-乙酰半乳糖氨基转移酶包括α(1，3)N-乙酰半乳糖氨基转移酶、β(1，4)N-乙酰半乳糖氨基转移酶(Nagata等.J.Biol.Chem.267：12082-12089(1992)和Smith等.J.Biol Chem.269：15162(1994))以及多肽N-乙酰半乳糖胺基转移酶(Homa等.J.BiolChem.268：12609(1993))。适用的N-乙酰葡糖氨基转移酶包括GnTI(2.4.1.101，Hull等.，BBRC 176：608(1991))，GnTII，和GnTIII(Hiara等.J.Biolchem.113：692(1993))，GnTV(Shoreiban等.J.Biol.Chem.268：15381(1993))。
至于其中以商业规模实施本方法的那些实施方案，将糖基转移酶固定在支撑上可能是有利的。这种固定容易使酶从批产品中除去且有利于酶以后的再使用。例如通过除去转移酶的膜结合区域并在其位置连接纤维素结合区域，可以实现糖基转移酶的固定。本领域技术人员应当理解也可以应用其它的固定方法，这些方法描述在可用的文献中。
因为受体底物基本上为含有对特定糖基转移酶显示特异性的末端糖残基的任何单糖或寡糖，底物可以在其非还原端位置被取代。因此，糖甙受体可以为单糖、寡糖、荧光标记的糖、或糖衍生物，诸如包括抗体和其它含有Fc蛋白质的氨基糖甙抗生素、神经节糖苷或糖蛋白。在一组优选的实施方案中，糖甙受体为寡糖，优选地，Galβ(1-3)GlcNAc、Galβ(1-4)GlcNAc、Galβ(1-3)GalNAc、Galβ(1-4)GalNAc、Manα(1，3)Man、Manα(1，6)Man、或GalNAcβ(1-4)-甘露糖。在尤其优选的实施方案中，寡糖受体与含有Fc的蛋白质的CH2区域连接。
通过应用与糖基转移酶(glycoltransferase)反应并发的再生反应(又称再循环系统)，可防止利用活化的糖底物即糖-核苷磷酸盐。例如美国专利6,030,815中所教导的，CMP-唾液酸再循环系统利用CMP-唾液酸合成酶来补充CMP-唾液酸(CMP-NeuAc)，因为它在α(2，3)唾液酸转移酶存在下与唾液酸转移酶受体反应，形成唾液酸化糖。本发明所用的CMP唾液酸再生系统包含一磷酸胞苷(CMP)、三磷酸核苷(例如三磷腺苷(ATP)、磷酸盐供体(例如磷酸烯醇丙酮酸或乙酰磷酸)、能够从磷酸盐供体转移磷酸盐至二磷酸核苷的激酶(例如丙酮酸激酶或醋酸盐激酶)以及能够从三磷酸核苷转移末端磷酸盐至CMP的核苷单磷酸激酶(例如肌激酶)。α(2，3)唾液酸转移酶和CMP唾液酸合成酶也可被看作是CMP唾液酸再生系统的一部分，因为活化唾液酸的除去利于维持合成的推进速度。1992年10月1日公布的国际申请WO 92/16640公开了应用包含改性CMP唾液酸合成酶基因的噬菌粒在唾液酸化过程中的唾液酸化合物合成和用途。
制备寡糖的替代选择性方法可如同美国专利5,952,203所教导，应用糖基转移酶和作为糖供体的活化糖基衍生物，而不需要糖核苷酸作为糖供体。活化的糖基衍生物用于替代天然存在的底物，所述底物为昂贵的糖核苷酸，通常为核苷酸二磷酸糖或核苷酸单磷酸糖，其中核苷酸磷酸盐与糖1-位置为α-连接。
有用的活化的糖苷衍生物包括活化的离去基团，例如氟、氯、溴、甲苯磺酸酯、甲磺酸酯、三氟甲磺酸酯(triflateester)等。活化糖苷衍生物的优选实施方案包括氟代糖(glycosyl fluorides)和甲磺酸糖基酯(glycosyl mesylates)，尤其优选的为氟代糖。在氟代糖中，最优选的为氟代α-半乳糖、氟代α-甘露糖、氟代α-葡萄糖、氟代α-岩藻糖、氟代α-木糖、氟代α-唾液酸、氟代α-N-乙酰氨基葡糖、氟代α-N-乙酰氨基半乳糖、氟代β-半乳糖、氟代β-甘露糖、氟代β-葡萄糖、氟代β-岩藻糖、氟代β-木糖、氟代β-唾液酸、氟代β-N-乙酰氨基葡糖和氟代β-N-乙酰氨基半乳糖。
通过首先将糖乙酰化然后用HF/吡啶处理，可由游离糖制备氟代糖。通过与于甲醇中的弱(催化性)碱(例如NaOMe/MeOH)反应，可以将乙酰化的氟代糖脱保护。而且，多数氟代糖是商业上可得到的。其它活化的糖基衍生物可应用本领域技术人员已知的常规方法制得。例如，甲磺酸糖基酯可通过用甲磺酰氯处理完全苄化半缩醛形式的糖，随后通过催化氢化除去苄基制得。
该反应进一步的成分为催化剂量的磷酸核苷或其类似物。本发明适用的一磷酸核苷包括例如一磷酸腺苷(AMP)、一磷酸胞苷(CMP)、一磷酸尿苷(UMP)、一磷酸鸟苷(GMP)、一磷酸肌苷(IMP)、和一磷酸胸苷(TMP)。根据本发明所适用的三磷酸核苷包括三磷酸腺苷(ATP)、三磷酸胞苷(CTP)、三磷酸尿苷(UTP)、三磷酸鸟苷(GTP)、三磷酸肌苷(ITP)和三磷酸胸苷(TTP)。优选的三磷酸核苷为UTP。优选地，磷酸核苷为二磷酸核苷，例如二磷酸腺苷(ADP)、二磷酸胞苷(CDP)、二磷酸尿苷(UDP)、二磷酸鸟苷(GDP)、二磷酸肌苷(IDP)和二磷酸胸苷(TDP)。优选的二磷酸核苷为UDP。如上所述，也可用磷酸核苷的类似物实施本发明。适合的类似物包括，例如核苷硫酸盐和磺酸盐。其它的类似物还包括简单的磷酸盐，例如焦磷酸盐。
一种在例如鼠细胞(其中唾液酸的羟基化物形式占优势(NGNA))中产生改性重组蛋白质的方法是用唾液酸酶处理蛋白质，除去NGNA-型唾液酸，随后用试剂UDP-Gal和β-1，4-Gal转移酶进行酶的半乳糖基化，产生高度同种的G2糖形。该制品然后可任选地用试剂CMP-NANA和α-2，3-唾液酸转移酶处理，得到高度同种的G2S2糖形。
唾液酸变体的结构特征
至于含唾液酸变体寡糖的结构特征，将包括抗体制品的糖蛋白制品用肽-N-糖苷酶F处理以释出N-连接的寡糖。酶肽-N-糖苷酶F(PNGase F)可分开天冬酰胺连接的寡糖。将释出的寡糖用邻氨基苯甲酸(2-氨基苯甲酸)标记荧光，通过所述的HPLC(参见Anumula，K.R.和Dhume STGlycobiology.1998Jul；8(7)：685-94)进行纯化和分析。如图3所示，寡糖在色谱图中分离为可检测和定量的GO、G1、G2、G2S1和G2S2。糖基化的种类-天然缺乏聚糖的或具有被化学或酶分解的聚糖被指定为Gno。唾液酸变体的生物学特征
通过几种众所周知的体外分析，可比较含有Fc蛋白质的功能性。尤其感兴趣的是Fcγ受体的FcγRI、FcγRII、和FcγRIII家族成员的亲和性。应用受体的重组可溶形式或受体细胞相关的形式，可进行这些测量。此外，例如通过BIAcore应用重组可溶的FcRn，可测量FcRn(负责延长IgG循环半衰期的受体)的亲和性。基于细胞的功能测定诸如ADCC测定和CDC测定，提供了洞察特定变体结构的功能结果的可能性。在一个实施方案，ADCC测定中配置有NK细胞充当初级的效应细胞，从而反映出对FcγRIIIA受体的功能影响。也可应用吞噬作用试验以比较不同变体的免疫效应子功能，因为实验可测量细胞应答诸如过氧化物或炎症介质的释放。
亲和力和亲合力的测定
可测试天然多价抗体以确定其与靶蛋白质结合的多种参数。测定表观Kd方便的形式为ELISA(酶联免疫吸附测定)或RIA(放射性免疫测定)。＂ELISA＂通常被用于表示在固体载体上应用间接测定方法所进行的结合测定。一般地，在ELISA中，在与固相反应物特异性结合后，将可溶性分析物从溶液中分离。在这种方法中，通过在塑料微孔板上吸附抗原或抗体制得固相反应物；在其它方法中，固相反应物为细胞相关的分子。在所有的方案中，将固相反应物与酶共价偶联的第二或第三反应物一起孵育。通过清洗除去非结合的偶联物，并加入发色或荧光(fluorogenic)的底物。由于底物被结合的酶偶联物所水解，产生了有色的或荧光的产物。最后，在视觉上或用微孔板读数器检测产物。所产生的信号强度与试验混合物中最初分析物的量成比例。
在固相测定的变体中，可间接地固定或俘获抗原，例如应用可识别抗原无关结构域的固定俘获的抗体，或通过应用抗体或其它的配体，其与靶蛋白质(例如多组氨酸序列)中设计的＂tag＂结合。
测量表面抗原抗体结合的替代选择性方法是应用整体细胞，其在细胞表面表达(天然地或通过基因工程)抗原。将这些细胞与含初始抗体的试验溶液一起孵育。将非结合的抗体洗掉，然后将细胞与酶偶联物一起孵育，以获得初始抗体的特异性抗体。将非结合的酶偶联物洗掉，然后加入底物溶液。结合初始抗体的水平与底物水解的量成比例。如果每单位体积的细胞数保持不变，则可定量。替代选择地，通过如上所述的直接结合或竞争，应用放射标记配体进行测定。ELISA测定的方案参见于例如In：Ausebel，FM等.Current Protocols in Molecular Biology.2003John Wiley & Sons，Inc。
应用固相结合剂或配体以及流动液相结合剂或配体的BIAcore技术，通过表面等离子体共振法检测，可测量结合速率、缔合速率和离解速率。
评价效应子功能的方法
由于抗体糖基化在清除率中的作用，因此含有治疗性Fc蛋白质的药动学似乎是最小限度的(minimal)；与新生的Fc受体(FcRn)的结合被认为是负责从循环中除去IgG，似乎不受抗体Fc部分上缺乏N-连接寡糖的干扰。
连接IgG抗体介导的免疫应答与细胞效应子功能的IgG Fc受体(FcR)包括Fcγ受体：FcRI(CD64)、FcRII(CD32)(FcRIIA和FCRIIB两种)、和FcRIII(CD16)。所有三者均发现在单核细胞上显示。然而，在各种靶细胞上这些受体的精细之处似乎出现差异并与其它因素对应。因此，含糖基化修饰Fc的生物治疗药物对Fcγ受体的亲和性测量是适用于预测提高效应子功能的测量。
据报道，在其Fc聚糖上含低水平岩藻糖的人IgG1Ab对人CD16FcR具有更大的亲和性，且在应用人PBMC效应细胞的ADCC测定中显著地提高体外活性(Shinkawa等.J Biol Chem 278(5)：3466-3473，2003；Shields等.J Biol Chem 277(30)：26733-26740，2002；Umana等.，NatBiotech 17：176-180，1999)。
应用体外ADCC测定，可以定量的方式进行效应子功能的评价方法。因此，体外测定可以设计为测量结合抗体引起细胞破坏的能力，其中通过正确选择靶和效应细胞系显示其近亲配体和通过使细胞无力继续分化或通过内容物的释放例如51Cr释放评价细胞＂杀死＂。靶细胞可以是对本发明的抗体、抗体片段、或融合蛋白正常表达靶配体的细胞系，或可以是设计为在其表面表达和保留靶蛋白质的细胞系。这样设计的细胞系实例为K2细胞、Sp2/0小鼠骨髓瘤细胞系，在其表面可稳定表达由于导入删除1-12位氨基酸的成熟细胞因子而保持跨膜形式的重组人TNF(Perez等.，Cell63：251-258，1990)。这种细胞系可用于评价抗TNF抗体、抗体片段、或设计具有Fc区域或Fc区域活性的抗TNFα靶融合蛋白在ADCC活性中的变化。
用于体外ADCC活性测定的效应细胞可以是人或其它哺乳动物来源的PBMC(外周血单核细胞)。可以通过被认可的方法将PBMC效应细胞从收集的供体血液中新鲜分离出。其它可以应用的单核细胞或巨噬细胞为流出液体如腹膜渗出液所衍生的那些细胞。
用于测量细胞免疫功能的体内模型也是可用的。例如，抗CD3抗体可用于小鼠内测量T细胞活化，因为T细胞活化依赖于抗体Fc域衔接特异性Fcγ抗体的方式。体外，比较了抗CC趋化因子受体4的嵌合体人IgG1Ab的高岩藻糖和低岩藻糖型式(version)的抗肿瘤活性，没有观察到它们在体外ADCC活性中的差异(应用小鼠效应细胞)，然而，低岩藻糖Ab在体内显示更强的效能。提供了非人的效应细胞且小鼠保留内源的NK细胞(Niwa等.Cancer Res 64：2127-2133，2004)。因为已证明人NK细胞上的CD16受体对IgG1 Ab的岩藻糖水平有提高的敏感性，这些数据提示小鼠中起作用的机制不同于人效应细胞中所研究的机制。一种可能性为更近发现的小鼠CD16-2受体(Mechetina等.Immunogen54：463-468，2002)。与众所周知的小鼠CD16受体相比，小鼠CD16-2的胞外域具有显著更高的与人CD16A相同的序列(65％)，提示它对其结合的IgG的岩藻糖水平可能比小鼠CD16更敏感。据报道鼠巨噬细胞样J774细胞中的表达与Niwa等.(2004)所述的表达CD16-2的鼠巨噬细胞可导致低岩藻糖Ab有更大抗肿瘤活性的可能性一致。因此，含人IgG1-型Fc的蛋白质结合Fc受体对鼠效应细胞的研究是不可预言的。
蛋白质生产方法
生产含有Fc蛋白质所涉及的不同方法可影响包括唾液酸的Fc寡糖的结构。在一个实施方案中，在先前没有受到升热处理(例如56℃，30分钟)的血清例如胎牛血清(FBS)存在下，培养分泌含有Fc蛋白质的宿主细胞。这可产生含有Fc的蛋白质，它不含或含有非常低量的唾液酸，这是由于血清中天然存在活性唾液酸酶，它可从这些细胞所分泌的含有Fc的蛋白质上除去唾液酸。在另一个实施方案中，在受到升热处理因此使唾液酸酶灭活的血清存在下，或者在没有包含唾液酸酶的血清或其它培养成份下，培养分泌含有Fc蛋白质的细胞，致使含有Fc蛋白质具有更高水平的唾液酸，对于应用(例如，治疗学适应症)来说这是令人想要的。
在另一个实施方案中，建立了用于纯化和进一步处理含有Fc蛋白质的条件，可利于优化唾液酸含量。例如，因为唾液酸为酸不稳定的，延长暴露给低pH环境，例如随着从A蛋白层析柱上洗脱或滤过性毒菌灭活过程期间，可同时导致唾液酸含量减少。
宿主细胞的细胞工程学
如本文所述，用于表达含重组Fc蛋白质或单克隆抗体所选择的宿主细胞对促成最终组成(包括没有限于在免疫球蛋白CH2域修饰蛋白质的寡糖部分组成的变体)是重要的。因此，本发明的一个方面涉及选择适当的宿主细胞，用于表达预期治疗蛋白质的细胞生产的用途和/或开发。
在一个实施方案中，宿主细胞为天然缺损或缺乏唾液酸转移酶的细胞。在另一个实施方案中，宿主细胞为遗传上修改或处理过的没有唾液酸转移酶的细胞。在进一步的实施方案中，宿主细胞为经选择衍生的宿主细胞系，其表达减少的或不能检测到的唾液酸转移酶的水平。在又一个实施方案中，宿主细胞为天然缺乏的或为遗传上修改或处理过的没有CMP唾液酸合成酶的细胞，所述酶催化形成CMP唾液酸，其又为唾液酸转移酶用于转移唾液酸至抗体的唾液酸来源。在相关的实施方案中，宿主细胞可为天然缺乏的或为遗传上修改或处理过的没有丙酮酸合成酶的细胞，所述酶从丙酮酸形成唾液酸。
在另外的实施方案中，宿主细胞可为天然缺乏的或为遗传上修改或处理过的没有半乳糖基转移酶的细胞，致使所述细胞中表达的抗体缺乏半乳糖。没有半乳糖，唾液酸就不能连接。在单独的实施方案中，宿主细胞细胞可为天然过表达的或遗传上修改为过表达的细胞，在生产期间唾液酸酶从抗体上除去唾液酸。这样的唾液酸酶可在抗体分泌或分泌至培养基前在细胞内作用于抗体，且作用于已经分泌至培养基中的抗体。选择改变了转葡糖基酶的细胞系及其表达改变碳水化合物成分的糖蛋白方法已经有描述(Ripka和Stanley，1986.Somatic Cell Mol Gen12：51-62；US2004/0132140)。工程化宿主细胞生产具有改变糖基化型且导致ADCC提高的抗体的方法，已有教导，例如美国专利6,602,864，其中宿主细胞包含核酸，所述编码核酸至少一个糖蛋白改性的糖基转移酶，尤其为β(1，4)-N-乙酰氨基葡糖转移酶(acetyl glucosamnyltranferase)III(GnTIII)。
如EP1,176,195所教导，通过操作宿主细胞糖基转移酶对宿主细胞糖基性质的基因工程的其它方法包括消除或抑制其活性，特别地α-1，6岩藻糖基转移酶(FUT8基因产物)。实践除上述具体实施例外的宿主细胞工程学的方法，对本领域技术人员来说应是显而易见的。进一步地，工程化宿主细胞可以为哺乳动物源细胞或可以选自骨髓瘤、淋巴瘤、酵母、昆虫或植物细胞、或它们的任何衍生细胞、永生化细胞或变异细胞。
在另一个实施方案中，抑制或消除唾液酸连接所需酶的活性的方法可以选自基因沉默诸如通过应用siRNA、基因敲除、或加入酶抑制剂，诸如通过酶特异性结合和阻滞其酶活性的细胞内Ab或肽的共同表达，和其它已知的基因工程技术。在另一个实施方案中，阻滞唾液酸连接的酶或除去已连接唾液酸的唾液酸酶的表达或活性的提高方法，可以选自重组体酶基因转染、提高酶RNA合成的转录因子的转染、或提高酶RNA稳定性的基因修饰，所有这些导致提高的酶诸如唾液酸酶的活性，致使纯化产物中唾液酸水平更低。在另一个实施方案中，可以向细胞培养基中加入特异酶抑制剂。
抗体
本申请所述的抗体可包括或为任何哺乳动物衍生的，例如但不限于人、小鼠、兔、大鼠、啮齿类动物、灵长类动物或它们的任何组合，且包括分离的人、灵长类动物、啮齿类动物、哺乳动物、嵌合体的、人源化的和/或CDR嫁接的抗整联蛋白抗体、免疫球蛋白、分解产物和其它特定的部分和其变体。本发明也涉及抗体，编码或补充核酸、载体、宿主细胞、组成、制品、装置、转基因动物、转基因植物、和制备和应用它们的方法，如本文所述与本领域已知的共同组合在一起。
本发明进一步提供细胞、细胞系、和细胞培养物，其表达免疫球蛋白或其片断，能使CH2域糖基化，所述CH2域结合抗原、细胞因子、整联蛋白、抗体、生长因子、细胞谱系和分化的标示物的表面抗原、激素、受体或其融合蛋白、血液蛋白质、涉及凝固的蛋白质、其任何片断、和任何前述的任何结构或功能类似物。在优选的实施方案中，免疫球蛋白、片断或其衍生物在靶细胞表面结合抗原。在尤其优选的实施方案中，靶细胞为肿瘤细胞、肿瘤脉管系统细胞、或免疫细胞。在具体实施方案中，免疫球蛋白、片断或其衍生物结合TNF、整联蛋白、B细胞抗原、或组织因子。
在又一个实施方案中，本发明的细胞、细胞系、和细胞培养物可检测地表达包含生长因子和激素的融合蛋白。本发明期望的生长因子的实例包括但不限于人生长因子、血小板衍生的生长因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、神经生长因子、人绒毛膜促性腺素、促红细胞生成素(erythropoeitin)、血小板生成素、成骨蛋白质、转化生长因子、胰岛素样生长因子、或胰高血糖素样肽、和它们的任何结构或功能的类似物。
本发明的分离抗体包括具有ADCC活性的抗体同型，尤其为人IgG1(例如，IgG1κ和IgGλ)，和更少优选的IgG2和IgG3，或在Fc域特异残基上含有改变残基的杂种同型为它们的其它物种相似物的那些抗体。抗体可为全长的抗体(例如，IgG1)或可为仅仅包括能够引出效应子功能(包括ADCC、补体激活和C1q结合)的抗原结合部分和Fc部分或区域。
此外，本发明的细胞、细胞系、和细胞培养物所产生的免疫球蛋白片断可包括但不限于包含Fc或其它CH2区域的结构及其任何结构或功能类似物。在一个实施方案中，免疫球蛋白片断为二聚体受体域的融合多肽。在特定的实施方案中，二聚体受体域的融合多肽为依那西普(etanercept)。依那西普为重组可溶的TNFα受体分子，皮下地给药后与患者血清中的TNFα结合，使之在生物学上失去活性。依那西普为二聚体融合蛋白，由与人IgG1的Fc部分连接的人75千道尔顿(p75)肿瘤坏死因子受体(TNFR)的细胞外配体结合部分组成。依那西普的Fc成分包含CH2域、CH3域和铰链区，但不含IgG1的CH1域。
应用本发明细胞系易于制备的其它产物包括目前由其它类型的动物细胞系所制备的具有能够被糖基化的CH2的治疗或预防性蛋白质。特别优选的为治疗的、糖基化的、含CH2区域的与细胞表面的靶抗原结合的蛋白质，其细胞类型预期可由体内失能或消除。许多这样的治疗性抗体被设计为包含人IgG1，尤其包含人CH1、CH2和CH3域的IgG1重链。这样的治疗性抗体包括但不限于本文下述的那些抗体。
英利昔单抗(Infliximab)，目前以
Figure A200680031565D00241
销售。英利昔单抗为嵌合体的IgG1κ单克隆抗体，具有大约149,100道尔顿的分子量。它包含人恒定区和鼠可变区。英利昔单抗特异性结合人肿瘤坏死因子α(TNF(α))，其结合常数为1010M-1。英利昔单抗通过高亲和性结合可溶性和跨膜形式的TNF(α)并抑制TNF(α)与其受体的结合，中和TNF(α)的生物活性。表达与英利昔单抗结合的跨膜TNF(α)的细胞可在体外或体内溶解。英利昔单抗适用于治疗风湿性关节炎、克罗恩氏病和僵直性(alkylosing)脊椎炎。英利昔单抗以静脉输注给予3至5mg/kg的剂量给药，随后根据要治疗的疾病在第2、6和/或8周且以每8周的间期给予另外的类似剂量。
达克珠单抗(以
Figure A200680031565D00242
销售)为通过重组DNA技术产生的免疫抑制的、人源化的IgG1单克隆抗体，它与活化淋巴细胞表面表达的人高亲和性白细胞介素2(IL-2)受体的α亚单位(p55α、CD25、或Tac亚单位)特异性结合。达克珠单抗为互补决定区(CDR)嫁接的小鼠-人嵌合抗体。人序列来自人IgG1恒定域和Eu骨髓瘤抗体的可变构架区。鼠序列来自鼠抗Tac抗体的CDR。达克珠单抗适用于预防接受肾移植患者的急性器官排斥并通常用作免疫抑制方案(包括环孢菌素和皮质甾类)的一部分。巴利昔单抗(以销售)为通过重组DNA技术产生的嵌合(鼠/人)单克隆抗体，其充当免疫抑制剂，特异性结合并阻滞于活化T淋巴细胞表面上的白细胞介素2受体(α)-链(IL-2R(α)，也称作CD25抗原)。基于氨基酸序列，蛋白质的计算分子量为144千道尔顿。它为糖蛋白，获自遗传工程所建立的小鼠骨髓瘤细胞系的发酵，以表达编码选择性结合IL-2R(α)的RFT5抗体的包含人重和轻链恒定区基因(IgG1)和鼠重和轻链可变区基因的质粒。巴利昔单抗适用于预防接受肾移植患者的急性器官排斥，用作免疫抑制方案(包括环孢菌素和皮质甾类)的一部分。阿达木单抗(以
Figure A200680031565D00252
销售)为人肿瘤坏死因子(TNF)特异的重组体人IgG1单克隆抗体。应用噬菌体展示技术制造阿达木单抗，导致抗体具有人衍生的重和轻链可变区和人IgG1κ恒定区。
Figure A200680031565D00253
适用于对一和多种DMARD不充分反应的具有中等至严重的活动风湿性关节炎的成年患者，以减少体征和症状以及抑制结构性损伤的进行。
Figure A200680031565D00254
可单独或与MTX或其它的DMARD结合应用。
利妥昔单抗(以销售)为遗传工程嵌合的鼠/人单克隆抗体，直接对抗正常和恶性B淋巴细胞表面上发现的CD20抗原。抗体为IgG1κ免疫球蛋白，包含鼠轻和重链可变区序列和人恒定区序列。利妥昔单抗对CD20抗原的结合亲和力大约为8.0nM。利妥昔单抗适用于治疗低级别或滤泡的、CD20阳性、B细胞非何杰金淋巴瘤的复发或难治性患者。
Figure A200680031565D00256
以375mg/m2IV输注给药，每周一次应用4或8次剂量。
曲妥珠单抗(以
Figure A200680031565D00257
销售)为重组DNA衍生的人源化单克隆抗体，其在基于细胞测定(Kd＝5nM)中对人表皮生长因子受体2蛋白质HER2的胞外域具有高亲和力的选择性结合。该抗体为IgG1κ，包含人构架区，具有与HER2结合的鼠抗体(4D5)的互补决定区。HERCEPTIN(赫赛汀)可适用于单种药物治疗法，用于治疗转移乳腺癌(这种肿瘤过度表达HER2蛋白质)且对其转移性疾病已接受一种或多种化学疗法方案的患者。
Figure A200680031565D00258
与紫杉醇组合适用于治疗转移乳腺癌(这种肿瘤过度表达HER2蛋白质)和对其转移性疾病没有接受化学疗法方案的患者。推荐剂量为90分钟输注给予起始负荷剂量的4mg/kg曲妥珠单抗，如果起始负荷剂量耐受良好可30分钟输注给予每周维持剂量的2mg/kg曲妥珠单抗。
阿仑珠单抗(以
Figure A200680031565D00261
销售)为重组DNA衍生的人源化单克隆抗体(Campath-1H)，直接对抗21-28kD细胞表面糖蛋白CD52。阿仑珠单抗结合CD52，为非调节的抗原，位于基本上所有B和T淋巴细胞，大部分单核细胞，巨噬细胞和NK细胞，粒细胞亚群，和雄性生殖系统组织的表面。Campath-1H抗体为IgG1κ，具有人可变构架区和恒定区，和鼠(大鼠)单克隆抗体(Campath-1G)的互补决定区。Campath适用于治疗B细胞慢性淋巴细胞白血病(B-CLL)的患者，该患者已经用烷化剂治疗且经历氟达拉滨治疗失败。Campath效果测定是基于整体响应率。最初给予3mg的Campath，每日2小时内IV输注给药；一旦耐受，此每日剂量应升至10mg并连续给药直至耐受。一旦耐受了这种剂量水平，可开始以30mg Campath的维持剂量，每周三次给药，最高可给予12周。在大多数患者，升至30mg可在3-7天内实现。
奥马珠单抗(以
Figure A200680031565D00262
销售)为重组体人源化的IgG1(κ)单克隆抗体，其与人免疫球蛋白E(IgE)选择性结合。奥马珠单抗抑制IgE与肥大细胞和嗜碱细胞表面上的高亲和性IgE受体(Fc(ε)RI)的结合。在携带(Fc(ε)RI)细胞上表面结合IgE的减少限制了变应性应答介质的释放程度。用奥马珠单抗治疗也减少了特应性患者嗜碱细胞上Fc(ε)RI受体的数目。奥马珠单抗适用于中等至严重持续哮喘的成人和青少年(12岁和以上)，这些人具有皮试阳性或体外对永久气源性过敏原的反应性，且其症状为吸入皮质甾类不能充分控制的。以150～375mg的剂量每2或4周SC给予奥马珠单抗。
依法珠单抗(RAPTIV 
Figure A200680031565D00263
)为与人CD11a结合的免疫抑制的重组人源化的IgG1κ同型单克隆抗体。依法珠单抗结合所有白细胞上表达的CD11a(白细胞功能抗原-1(LFA-1)的(α)亚单位)，并减少细胞表面CD11a的表达。依法珠单抗抑制LFA-1与胞间粘附分子-1(ICAM-1)的结合，因而抑制白细胞与其它类型细胞的粘附。LFA-1和ICAM-1之间的相互作用促成多种进程的开始和维持，所述进程包括T淋巴细胞激活、T淋巴细胞与内皮细胞的粘附、和T淋巴细胞迁移至炎症包括牛皮癣皮肤的位置。淋巴细胞活化和运输至皮肤在慢性斑块状银屑病的病理生理学中担任作用。牛皮癣皮肤中，ICAM-1细胞表面的表达在内皮和角化细胞是向上调节的。CD11a也在B淋巴细胞、单核细胞、中性白细胞、天然杀伤细胞和其它白细胞的表面上表达。因此，依法珠单抗对激活、粘附、迁移和除了T淋巴细胞的细胞数目存在潜在性影响。
Figure A200680031565D00271
的推荐剂量为单独0.7mg/kg SC调节剂量(conditioning dose)，随后1mg/kg的每周SC剂量(最大单次剂量总数不超过200mg)。
在另一个实施方案中，本发明的细胞系是稳定转染的或另外工程化表达非免疫球蛋白衍生的多肽的细胞系，但是所述多肽落在含有Fc蛋白质定义内。
本发明编码核酸的抗体和蛋白质可用本领域众所周知的几种方法获得。在一个方面，通过用本发明肽免疫小鼠制备的杂交瘤可方便地获得抗体。抗体因此能得自所用的本领域众所周知的任何杂交瘤技术，参见例如，Ausubel，等编辑，Current Protocols in Molecular Biology，JohnWiley & Sons，Inc.，NY，NY(1987-2001)；Sambrook，等.，MolecularCloning：A Laboratory Manual，第2版，Cold Spring Harbor，NY(1989)；Harlow和Lane，antibodies，a Laboratory Manual，Cold Spring Harbor，NY(1989)；Colligan，等编辑，Current Protocols in Immunology，John Wiley &Sons，Inc.，NY(1994-2001)；Colligan等.，Current Protocols in ProteinScience，John Wiley & Sons，NY，NY，(1997-2001)，在此将各自的全文引入，作为参考。
在抗体的靶结合部分(一般为抗体的可变重和/或可变轻区域)衍生的另一个适宜方法中，这些部分选自已建立的结合区域文库，例如噬菌体文库。通过插入包含感兴趣序列的任意寡核苷酸文库或多聚核苷酸文库，例如来自免疫动物或人的B细胞，可建立噬菌体文库(Smith，G.P.1985.Science 228：1315-1317)。抗体噬菌体文库在一个噬菌体中包含重(H)和轻(L)链可变区对，可表达单链Fv片断或Fab片断(Hoogenboom，等.2000，Immunol.Today 21(8)371-8)。可利用噬菌粒文库的多样性以增加和/或改变文库单克隆抗体的免疫特异性，以生产另外预期的人单克隆抗体并随之鉴定。例如可将编码重(H)链和轻(L)链的免疫球蛋白分子的基因随机地混合(混洗)以在装配的免疫球蛋白分子中建立新的HL对。
此外，可在免疫球蛋白多肽可变区的互补性决定区(CDR)将编码H和L链的两者或之一的基因诱变处理，随后筛选预期的亲和力及中和能力。通过选择一或多个人构架序列并引入人抗体谱衍生或变体设计的CDR盒(cassette)集合，也可合成地建立抗体文库(Kretzschmar and vonRuden 2000，Current Opinion in Biotechnology，13：598-602)。多样性的位置不限于CDR，也可包括可变区的构架区段或可包括与抗体不同的可变区，例如肽类。
可包括与抗体不同的可变区的靶结合成分的其它文库为核糖体展示、酵母展示、和细菌展示。核糖体展示为在保持蛋白质与RNA连接时将mRNA翻译成同源蛋白质的方法。编码核酸的序列通过RT-PCR恢复(Mattheakis，L.C.等.1994.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91，9022)。酵母展示基于膜相关的α凝集素酵母粘着受体(aga1和aga2，交配型系统的一部分)的融合蛋白构建(Broder，等.1997.Nature Biotechnology，15：553-7)。细菌展示为基于与细胞膜或细胞壁相关的输出细菌蛋白质的靶向融合(Chen and Georgiou 2002.Biotechnol Bioeng，79：496-503)。
与杂交瘤技术学比较，噬菌体和其它抗体展示的方法提供了体外抗抗原靶的选择性操作的机会，且不受到宿主对抗原可能影响的限制，或者反之亦然。
宿主细胞
本文所述的宿主细胞包括能够产生特异性抗体宿主细胞，所述抗体的寡糖容量中具有确定的唾液酸含量。
不像大多数从连续基因组DNA序列转录的基因，抗体基因是由种系中广泛分离的基因节段所装配的。特别地，通过重组编码抗体可变(V)、多变(D)和连接(J)/恒定(C)区的三个基因组段，形成重链基因。通过连接两个基因节段，其中一个编码V区和另一个编码J/C区，形成功能轻链基因。重链和κ轻链基因座均含有多个V基因片段(估计在100～1000之间变化)，估计充分扩展可达1000kb。作为对比，λ基因座是非常小的，已经显示在小鼠染色体16上伸展大约为300kb。它由两个可变基因区段和四个连接/恒定(J/C)区基因段组成。功能基因的形成要求V和J/C成分之间重组。
在天然产生抗体的B细胞中，对重和κ轻链基因两者重排的转录控制依赖于V区上游组织特异性启动子的活性和位于J-C内含子的组织特异性增强子的活性。这些成分协同地作用。并且，在κ轻链基因座中已经鉴定了第二种B细胞特异性增强子。这种另外的增强子位于Cκ的下游9kb处。因此，使永生抗体表达基因的杂交瘤方法依赖于母体B细胞谱系的内源启动子和增强子序列。替代选择地，在包含编码内源DNA的本发明抗体的内源宿主细胞中通过启动(通过操作)，可以在宿主细胞中表达本发明的核酸。这样的方法是本领域众所周知的，例如美国专利号5,580,734、5,641,670、5,733,746、和5,733,761中所述的，在此将这些专利全文引入，作为参考。
将抗体基因组DNA克隆至人工载体为建立能够表达抗体的宿主细胞的另一种方法。然而，强启动子后单克隆抗体的表达增加了鉴别高产细胞系和获得高产率单克隆抗体的机会。应用例如本领域众所周知的重组DNA技术和基因转染的组合方法，可在宿主细胞转染瘤中生产本发明的抗体(例如，Morrison，S.(1985)Science 229：1202)。
在多种不同宿主细胞中的克隆和多肽表达系统是众所周知的。适用的宿主细胞包括细菌、哺乳动物细胞、植物细胞、酵母和杆状病毒系统以及转基因植物和动物。本领域中可用的表达完整异种多肽糖基化蛋白的哺乳动物细胞系包括中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、HeLa细胞、仓鼠婴肾细胞(BHK)、NSO小鼠黑色素瘤细胞和衍生的细胞系(例如SP2/0、YB2/0(ATC CRL-1662)大鼠骨髓瘤细胞)、人胚肾细胞(HEK)、人胚视网膜细胞PerC.6细胞、hep G2细胞BSC-1(例如ATCC CRL-26)和可用的许多其它细胞系，例如来自美国标准培养收集所Manassas，Va(www.atcc.org)的细胞系。通常优选的细菌宿主为大肠杆菌(E.coli)。
哺乳动物细胞例如CHO细胞、骨髓瘤细胞、HEK293细胞、BHK细胞(BHK21、ATCC CRL-1O)、小鼠Ltk细胞、和NIH3T3细胞，已常用于异源基因的稳定表达。细胞系如Cos(COS-1ATCC CRL1650；COS-7，ATCC CRL-1651)和HEK293是常规用于重组蛋白质瞬时表达的。
用于表达本发明重组抗体优选的哺乳动物宿主细胞包括骨髓瘤细胞例如Sp2/0、YB2/0(ATC CRL-1662)、NSO、和P3X63.Ag8.653(例如SP2/0-Agl4)，这是因为它们的高速表达。特别地，至于应用NSO骨髓瘤细胞，另一个优选的表达系统为WO 87/04462、WO 89/01036、和EP338,841中公开的GS基因表达系统。当将编码抗体基因的重组表达载体引入哺乳动物宿主细胞时，通过将宿主细胞培养足够的时期以使抗体在宿主细胞中表达来生产抗体，更优选地，抗体分泌至宿主细胞生长的培养基中。应用标准的蛋白质纯化方法，可从培养基中回收抗体。
CHO-K1和DHFR-CHO细胞DG44和DUK-B11(G.Urlaub，L.A.Chasin，1980.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.77，4216-4220)被用于高水平的蛋白质生产，因为通过应用例如药物甲氨喋呤(MTX)掺入可选择的扩增的标记DHFR，能够进行感兴趣的基因扩增(RJ.Kaufman，1990.Methods Enzymol.185：537-566)。DHFR-CHO细胞可成功地用于高水平生产重组体mAb。DHFR-CHO可以以80-110mg106细胞-1天-1的速度或大于200mg106细胞-1天-1的速度产生抗MCP-1抗体。已用多种启动子以获得在这些CHO细胞中H-和L-链的表达，例如b-肌动蛋白启动子、人CMV MIE启动子、腺病毒(Ad virus)主要晚期启动子(MLP)、RSV启动子、和鼠白血病病毒LTR。在文献中描述了许多表达mAb的载体，其中两个Ig链被两个不同的具有独立可选择/扩增标记的质粒携带。载体含有一个抗体链例如与DHFR标记连接H-链，且与Neor标记连接L-链表达盒或者反过来也一样，此载体在旋转烧瓶中可用于获得高达180mg的人源化mAb L-17天-1。用于起始选择和随后扩增的方法可以是各式各样的且是本领域技术人员众所周知的。一般而言，应用下述步骤可获得高水平的mAb表达：起始选择和随后扩增的候选的克隆，共选择(例如在H-链和L-链两种表达载体携带DHFR表达单位的情形中)和扩增，应用不同扩增标记的共扩增，和起始选择和随后扩增的大量培养，随后通过稀释克隆法鉴定各个高表达的克隆。因为整合位点可以影响H-链和L-链表达和全部mAb表达的效率，已建立了其中两个Ig-链表达单位串联在一起的单载体。这些载体也携带显性可选标记诸如Neor和DHFR表达盒。至于综述参见Ganguly，S.和A.Shatzman.Expression Systems，mammalian cells IN：Encyclopedia of Bioprocess Technology：Fermentation，Biocatalysis，and Bioseparation.1999，John Wiley & Sons，Inc.。
Cockett等(1990.Bio/Technology 8，662-667)开发了在CHO细胞中高水平表达异源基因的GS系统。将包含cDNA(在hCMV启动子的转录控制下)和GS小基因(在SV40后期启动子控制下)的表达载体转染至CHO-K1细胞(用20mM～500mM MSX选择后)，可用于产生表达本发明抗体的克隆，其产率比得上DHFR-CHO系统中的产率。结合欧洲专利号0 216 846、0 256 055、和0 323 997和欧洲专利申请号89303964.4，整体或部分地讨论了GS系统。
当以一般术语描述本发明后，在下列实施例中进一步公开了本发明的实施方案。
实施例1：唾液酸不同水平的抗体种类基于凝集素的分离
与MAA(怀槐凝集素)或WGA(麦胚凝集素)偶联的琼脂糖小球购自Vector Labs或EY Labs。测试抗体Ab1为完全人类单克隆抗体，可结合人TNF。将于含20mM CaCl2和20mM MgCl2的20mM Tris-HCl缓冲剂(pH7.0)中的Ab1(～1-10mg)，在MAA-琼脂糖或WGA-琼脂糖柱上分级分离。与MAA-琼脂糖柱结合的Ab1用0.5％乙酸洗脱，用1M Tris-HCl(pH7.0)中和，然后将缓冲剂换为PBS。这种物质称作Ab1 MAAB。
在将Ab1抗体样品装载至WGA-琼脂糖柱后，收集非结合(T，经过)部分，并将缓冲剂换为PBS。这种物质称作Ab1WGAT。如上所述用相同的缓冲剂清洗含结合Ab1的柱，当在280nm测量OD监测时，收集1ml部分的任何洗脱的抗体(代表弱结合(R，延滞)物质)。将洗脱的物质的缓冲剂换为PBS，称作Ab1WGA-R。最后，洗过后还与柱结合的物质用200mM GlcNAc溶液洗脱，并将样品缓冲剂换为PBS。这种物质称作Ab1 WGAB。HPLC和质谱法分析显示各子批的Ab1实际上改变了其唾液酸的含量(参见表1)，范围从Ab1 MAAB的高43％至Ab1 WGAT的低29％。将另一批未改性的Ab1-29直接经过固定的麦胚凝集素(WGA)凝集素。测定流过的部分和弱结合部分，分别含有29％和41％唾液酸化聚糖，并称作Ab1-WGA-29和Ab1-WGA-41。
另一个抗TNF Ab为Ab2，其含有大约5％Fc唾液酸化，在WGA柱分级分离前首先用半乳糖基转移酶处理以制备完全半乳糖基化的物质，形成大量的Ab2-GT-WGA-5和少量的Ab2-GT-WGA-67。Ab2识别的抗原与Ab1识别的抗原相同，Ab2识别的抗个体基因型(抗Id)抗体称作抗Id2。
实施例2：半乳糖基化和唾液酸化抗体的酶修饰
为经酶方法使纯化的抗体样品半乳糖基化，向抗体样品中加入来自Sigma Chemical Co.(St.Louis，MO)的牛β-1，4-半乳糖基转移酶(β1，4GT)和UDP-Gal。重组体大鼠肝α-2，3-唾液酸转移酶(α2，3ST)、重组体α-1，3-半乳糖基转移酶(α1，3GT)和CMP-Sia来自Calbiochem(San Diego，CA)。PNGase F来自New England Biolabs(Beverly，MA)或来自Prozyme(San Leandro，CA)或来自Selectin BioSciences(Pleasant Hill，CA)。β-半乳糖苷酶和肺炎双球菌(Diplococcus pneumoniae)的β-氨基葡糖苷酶获自ProZyme或Selectin BioSciences。牛肾的β-半乳糖苷酶和所有其它的酶获自ProZyme或获自Selectin BioSciences。NAP-5和HiTrap蛋白A柱获自Pharmacia Biotech(Piscataway，NJ)。所有其它的试剂为分析等级。
制备Ab1的酶去糖基化形式(称作Gno)，作为缺乏Fc免疫效应子功能的对照抗体。这种变体的制备方法，包括取于100mM MES缓冲液(pH7.0)中的Ab1(～10mg，1.0mL缓冲液中)并用1000U PNGase F在37℃处理24小时。加入另一等分部分的酶并再继续孵育24小时。将去糖基化Ab1用HiTrap蛋白A柱纯化，并用pH7.0 PBS配制。通过MALDI-TOF-MS赋予Gno糖形的特征，以证实去糖基化。
除实验室所操作的Ab制品之外，也比较了唾液酸含量天然不同的Ab子批，此处是指′天然变体′。将从初始批物质的缓冲剂换为PBS后，未改性的抗体称作Ab1 PBS。人IgG1单克隆Ab，Ab1和Ab3，其中此对成员的唾液酸化程度不同，显然是由于用于制备它们的不同产生过程(但是用同样的宿主细胞型生产)。Ab1变体，Ab1-20和Ab1-29，分别含有20％和29％唾液酸化聚糖；Ab5变体，Ab5-20和Ab5-26，分别含有0％和26％唾液酸化聚糖。另外，每对成员具有同样的氨基酸序列、同样水平的Fc岩藻糖基化和二等分GlcNAc含量(MALDI-TOF质谱法分析)、和同样低水平的Ab聚集物(通过SEC-HPLC分析<1％)。
表1中概述了用于各种生物测定的Ab和含有Fc的蛋白质制品及衍生它们的方式。
表1.本文所用测试的含有Fc蛋白质制品的总目录
 
母体抗体 特异变体 ％唾液酸化 说明
Ab1 - - 抗TNF人IgG1抗体
Ab1未改性的，Ab1-29 29 初始组成，天然唾液酸变体
Ab1Gno N.A. 酶去糖基化的
Ab1PBS 29 未改性的，缓冲剂交换成PBS
Ab1-20 20 天然唾液酸变体
Ab1MAAB 43 与MAA凝集素柱结合
Ab1WGAB 32 与WGA凝集素柱结合
Ab1WGAR 40 被WGA凝集素柱延滞的
Ab1WGAT 29 经过WGA凝集素柱的
Ab1-WGAR-41 41 被WGA凝集素柱延滞的
Ab1-WGAT-29 29 经过WGA凝集素柱的
Ab1G2 0 酶改性成完全半乳糖基化
Ab1G2S2(hi) 95 酶改性成G2S2
Ab1G2S2(lo) 33 失去大多数唾液酸的G2S2
Ab2 - - 抗TNF人IgG1抗体
未改性的Ab2 5％ 未改性的，用于FcγRI结合，图6
Ab2 G2 0％ 改性的，用于小鼠PK研究，图8
Ab2 G2S2 ～90％ 改性的，用于小鼠PK研究，图8
Ab2 AlaAla 不相关的 对FcγR缺乏亲和性的突变型抗TNF
Ab2 GT-WGAT 5 经过WGA凝集素柱的
Ab2 GT-WGAR 67 半乳糖基化且与WGA凝集素柱结合
Ab3 - - 对细胞因子亚单位的特异
Ab3(lo) 2 天然唾液酸变体
Ab3(hi) 42 天然唾液酸变体
Ab4 Ab4 - 小鼠IgG1(对FcγRI缺乏亲和性)
Ab5 Ab5 结合异二聚体细胞表面受体
 
Ab5-0 0 天然糖基化的变体
Ab5-26 26 天然糖基化的变体
FcP1 - 含有Fc的非Ab蛋白质
未改性的FcP1 5 未改性的，用于PK，图8
FcP1G2S2 ～98 改性成G2S2，用于PK，图8
所有测试样品包含人IgG1铰链、CH2、和CH3域。Ab1、Ab2、Ab3、和Ab5为单克隆IgG Ab，具有人IgG1和κ恒定区。Ab1为对人TNF特异的完全人Ab，Ab2为对人TNF特异的鼠/人嵌合体Ab。Ab3为对异二聚体促炎细胞因子的亚单位之一特异性的完全人Ab。所有四个Ab均在转染Sp2/0的小鼠骨髓瘤细胞中表达。Ab5为直接对抗异二聚体细胞表面受体亚单位的全人抗体。FcP1为二聚体融合蛋白，其包含人的人IgG1铰链、CH2和CH3域。
G2糖形的制备方法，包括在37℃使于100mM MES缓冲液(pH7.0)中的IgG样品(～10mg，1.0mL缓冲液中)受到50毫单位的β1，4GT、5μmol的UDP-Gal、和5μmol的MnC12的24小时处理。加入另一等分部分的酶和UDP-Gal，并将混合物在37℃再孵育24小时。将去半乳糖化的IgG样品用HiTrap蛋白A柱纯化。通过PNGase F释放寡糖，并如下所述通过MALDI-TOF-MS和HPLC赋予特征。
G2S2糖形的制备方法，包括根据厂商建议的方案，应用NAP-5柱使IgG样品进入100mM MES缓冲液(pH7.0)中(～10mg，1.0mL缓冲液中)。向这种溶液中加入各自50毫单位的β1，4GT和α2，3ST以及各自5μ mol的UDP-Gal、CMP-Sia(NANA同分异构体)和MnCl2。将混合物在37℃孵育。24小时后，随同核苷酸糖一起加入另一等分部分的酶，并将混合物在37℃再孵育24小时。如上所述，将IgG样品的G2S2糖形纯化。至于一种特定Ab1 G2S2批，Ab1 G2S2(lo)，初始连接的唾液酸在随后的储存期间失去，或许由于污染了唾液酸酶。分析表明Ab1G2S2(lo)中仅有30％Fc寡糖包含唾液酸，而Ab1 G2S2(hi)中～95％寡糖包含唾液酸。
通过多种方法分析了Ab制品的聚糖结构。为了进行完整IgG Ab的MALDI-TOF-MS分析，使IgG样品进入pH7.0的10mM Tris-HCl缓冲液中并调节浓度至～1mg/mL缓冲液。将大约2μl IgG溶液与2μl基质溶液(基质溶液的制备方法，包括将10mg芥子酸(sinnapinic acid)溶入1.0ml的含0.1％三氟乙酸的50％乙腈水溶液中)混合，将2ml的这种溶液装载至靶标并使之风干。应用Applied BioSystems的VoyagerDE仪器(Foster City，CA)，获得MALDI-TOF-MS。
为进行释出Fc聚糖的MALDI-TOF-MS分析，在体外糖基化反应之前和之后，在37℃将IgG样品(～50μg)在pH7.0的10mM Tris-HClbuffer(50μl)缓冲液中用PNGase F消化4小时。通过用50％乙酸(～5μl)将反应混合液酸化而终止消化，然后如先前所述通过阳离子交换树脂柱(Papac等.，1996；Papac等.，1998；Raju等.，2000)。如同别处所述(Papac等.，1996；Papac等.，1998；Raju等.，2000)应用AppliedBioSystems的Voyager DE仪器(Foster City，CA)，通过阳和阴离子方式的MALDI-TOF-MS，分析包含酸性和中性寡糖的混合物这些样品。
在37℃通过在pH7.0的10mM Tris-HCl buffer(～50μl)缓冲液中用PNGase F消化IgG样品(～50μg)4-8小时，进行Fc聚糖的HPLC分析。如(参见Anumula KR，Anal Biochem.2000 JuI 15；283(1)：17-26)所述，将释出的寡糖用邻氨基苯甲酸(2-氨基苯甲酸)进行衍生化。简言之，首先制备4％醋酸钠3H2O(w/v)和2％硼酸(w/v)的甲醇溶液。然后通过将～30mg邻氨基苯甲酸(Aldrich)和～20mg氰基硼氢化钠(Aldrich)溶解在1.0ml甲醇-醋酸-硼酸-钠(methanol-sodium acetate-borate)溶液中，得到新鲜配制的衍生化试剂。在1.6ml聚丙烯螺旋帽的“O”环冷冻小瓶(Sigma)中，将IgG衍生化寡糖(<3nmol，20-50μl水溶液)与0.1ml邻氨基苯甲酸(AA)试剂溶液混合并盖紧瓶盖。将小瓶用80℃的烘箱或加热块(Reacti-Therm，Pierce)加热1-2小时。将小瓶冷却至室温后，用水稀释样品使体积至～0.5ml。通过应用NAP-5柱将衍生化寡糖纯化。
实施例3：与低亲和性细胞FC受体的结合
效应细胞上的几种类型的Fc受体中，Fcγ型II和III被认为是低或中等亲和性受体。一般地，单体的结合可能亲和性太低而不能检测到或为非常低的水平。例如，单体IgG与γ型IIA的结合是很难测量的。这些受体起作用与免疫复合物结合，这是由于它们更亲合的多效价的本质结合，或许是由于复合物减慢的速率。
人K562细胞，它表达作为唯一的Fcγ受体的FcγRIIA，用于两种类型的结合测定，以测试Fc聚糖中酸唾液含量的改变是否影响与这种低亲和性人Fcγ受体的结合。为了获得与FcγRIIA(其对单体IgG具有低亲和性)有足够亲合的结合，将抗TNF的测试Ab与同型三聚体(homotrimeric)TNF以2:1摩尔比混合，制备免疫复合物，该比率显示仅产生痕量游离的Ab或游离的TNF。对免疫复合物的依赖进行了举例说明，放射标记的Ab2单独在浓度高达1ug/ml时不能检测到其与K562细胞的结合，但是Ab2:TNF复合物在0.02ug/m时显示显著的结合(未展示数据)。
竞争结合形式.制备两组IgG免疫复合物，标记的复合物包含人IgG1抗体，所述抗体对抗V区特异性非人类的Ab和Ab5的复合具有不相关的特异性。为了建立标记的复合物，如先前所述(Knight等.，1993)应用IODO-GEN试剂，将嵌合体单克隆Ab(携带的仓鼠V区以及人IgG1和轻链κ恒定区)碘化。然后将仓鼠-人嵌合体V区个体基因型的特异性大鼠IgG2a单克隆Ab以1:1摩尔比在PBS中混合30分钟，以形成放射标记的免疫复合物。大鼠抗Id显示不能促成与FcγRIIA的直接结合，当制备的复合物具有去糖基化的仓鼠-人嵌合体时，发生少的结合；然而复合物具有未改性嵌合体的Ab时显示高水平的结合(未展示数据)。此外，用于制备单独免疫复合物的试剂之间没有检测到交叉反应性，交叉反应性可表明一种免疫复合物可能结合另一种免疫复合物(未展示数据)。
为了测试复合物，室温下将唾液酸变体的Ab1与人TNF同型三聚体以2:1摩尔比(通过光散射分析显示，产生非常少的非结合的Ab和非结合的TNF)在PBS中混合30分钟。在一组实验中，将具有百分比20和29的唾液酸的Ab1天然变体的复合物彼此进行比较。在第二组实验中，将Ab1-29：TNF复合物与凝集素柱增强的制品Ab1-43：TNF复合物进行比较。在两种情况下对照复合物为Ab1-Gno:TNF，其中抗体被酶除去聚糖。
将人K562细胞以3 X 105细胞/孔接种在5％FBS的IMDM的96孔板中。向不同量的测试抗体复合物中，加入定量的放射标记的抗体复合物，然后向K562细胞中加入组合的混合物使得每孔含有终浓度0.1μg/ml碘化的抗体复合物。将孔板在4℃孵育16-18小时，用5％FBS的IMDM洗涤三次除去非结合的Ab后，应用γ计数器测定细胞结合的计数值。
结果.随着非标记竞争免疫复合物量的增加，会增加对放射标记免疫复合物结合的抑制。唾液酸变体，未改性的Ab1(29％唾液酸化)和Ab1MAAB(43％唾液酸化)显示：具有更高唾液酸化Ab的复合物与具有更低唾液酸化Ab1的复合物相比，产生相同程度的FcγRII结合需要5至10倍的更高浓度(图4A)。至于相差9％唾液酸含量(20对29)的天然变体Ab1，对于更低唾液酸化制品来说相差大约4倍的更高亲合力(未展示)。因此，在这种人IgG1上存在唾液酸的NGNA同分异构体形式(作为鼠骨髓瘤宿主细胞重组体表达的结果)，减少了免疫复合物对人FcγRII的亲合力。
免疫复合物对K562细胞的结合.将Ab1测试样品与125I-标记的人TNF以2:1的固定摩尔比混合，然后向96孔培养皿中的3 X 105 K562细胞中加入不同量的合成免疫复合物。Ab1G2:TNF复合物(无唾液酸化的Ab)与Ab1G2S2(hi):TNF复合物(完全唾液酸化的Ab)的对比显示完全唾液酸化的Ab具有亲合力非常小的结合，高唾液酸化的变体与无唾液酸化的变体相比，达到相同程度的结合需要10倍的更高浓度(图4B)。这些结果表明唾液酸的NGNA同分异构体的存在(通过体外酶修饰的引入)减少了抗体对人FcγRII的亲合力，其可归因于对靶(TNF)结合亲和力的减少，从而使Ab:TNF复合物的稳定性更低，减少恒定区对Fc受体亲和性，或两者。
与细胞FcγRIIIa结合的Ab.为了分析与天然杀伤细胞(NK)FcγRIIIa结合的Ab，如上所述分离出人PBMC，然后应用NK细胞分离盒(Miltenyi Biotec)通过磁细胞拣选从PBMC分离出NK细胞。在96孔板中以每孔1 X 105细胞将NK细胞在37℃，5％ CO2下的10％ FBS的DMEM培养基中培养过夜。将抗FcγRIIIa mAb 3G822(BD BiosciencesPharmingen)用碘化法试管(Pierce)标记125I至放射性比度(specific activity)为11μCi/μg。将碘化的mAb 3G8与不同量的未标记的竞争剂Ab在10％ FBS的DMEM中预混合，向NK细胞中加入Ab混合物至碘化3G8的终浓度为0.3μg/ml。将细胞在4℃孵育16小时，然后用PBS洗涤4次除去非结合的IgG。应用γ计数器测定CP结合细胞M的数值。
将在添加2mM L-谷氨酰胺、1mM丙酮酸钠和10％ FBS的RPMI1640培养基(U-937培养基)中培养过的U-937细胞(没有为提高FcγR表达进行预处理)接种至96孔板中，使每孔具有3 X 105细胞的50μlU-937培养基。将Ab2(人IgG1)标记125I至放射性比度为17μ Ci/μg。将碘化的Ab2Ab与不同量的未标记的竞争剂Ab2在U-937培养基中预混合。然后向50μl U-937细胞中加入50μl Ab混合物，以使所有孔中碘化Ab3的终浓度为0.2μg/ml。将细胞在4℃孵育16小时，然后用U-937培养液洗涤三次除去非结合的IgG。应用γ计数器测定CPM结合细胞的数值。
为了测试Ab变体是否对FcγRIIIa显示差别亲和力，新分离的NK细胞是从健康人捐献者中分离出的，并用于竞争结合实验，所述实验包括放射标记的mAb 3G8、与Fc竞争结合的抗FcγRIIIa Ab、和作为竞争剂的非标记的Ab。游离的、未复合的Ab用于代替免疫复合物(其通常显示对cγRIIIa非常大的结合)，以便结果不会被可溶免疫复合物本身的稳定性差异所困惑，所述稳定性差异可能受到Fc唾液酸含量的影响(我们的未公布的数据)。这些结果显示更高唾液酸化天然变体Ab1(Ab1-29)对NK细胞上的FcγRIIIa具有减少的亲和力，与Ab 1-20相比达到相同程度的结合需要4倍的更高浓度(图5A)。对于天然变体Ab5具有相似的差异，其中与Ab5-0相比，竞争对抗mAb 3G8至相同的程度，Ab5-26需要5倍的更高浓度(图5B)。当应用至少两者不同供血者的NK细胞(没有展示数据；没有测定FcγRIIIa异型)时，在各自的实验中观察到相似的结果。这些结果表明唾液酸化的更高水平可减少IgG对FcγRIIIa的亲和力，因此，几乎必然地促成所测到的ADCC活性降低。
当用凝集素分级分离所衍生的成对变体进行同样的实验时，然而观察到更高唾液酸化的变体与FcγRIIIa结合正如更低唾液酸化的变体的结合，且也许稍更好些(图5C和5D)。两队天然变体和两队凝集素衍生变体的不同结果的原因是未知的，但是相当大的可能性是唾液酸残基存在的位置的差异。
实施例4：体外ADCC测定
抗TNF Ab靶细胞包含Sp2/0小鼠骨髓瘤细胞系，在其表面稳定表达由于导入删除1-12位氨基酸的成熟TNF而保持跨膜形式的重组体人TNF(Perez等.，1990)。将K2细胞在伊思考夫培养基中培养，所述培养基包含热灭活的FBS、2mM L-氨酰胺、1mM丙酮酸钠、0.1mM非必需的氨基酸、和MHX。培养基和添加物购自Gibco(Invitrogen)。将细胞每2-3天传代1:5。测定的当天，将K2细胞离心并用PBS洗涤一次。将细胞用培养液调至大约1 x 106细胞/ml，加入15微升BATDA荧光标记试剂(于Delfia EuTDA Cytotoxicity Reagent Kit中，Perkin-Elmer LifeSciences)至5ml的细胞中(Blomberg等.，1996)。在37℃将细胞孵育30分钟，然后用PBS在5分钟1000rpm下，洗涤两次。与PBMC效应细胞混合即时前，将靶细胞离心，并以2 x 105细胞/ml再悬浮于含1％ BSA的伊思考夫培养基中。
在收集血液至肝素化真空采血管(vacutainer)并用PBS稀释两倍后，从健康捐献者中分离出PBMC效应细胞。在50ml圆锥形管中，将三十ml稀释的血液分层置于Ficoll-Paque(Amersham，Uppsala，Sweden)上部15ml，并在室温(RT)1500rpm离心30分钟。收集含PBMC的分界面(阻挡层)，用PBS洗涤两次，在RT，以1200rpm离心10分钟。将细胞再悬浮于伊思考夫培养基中，所述培养基包含5％热灭活的FBS、2mM L-氨酰胺、1mM丙酮酸钠和0.1mM非必需的氨基酸。在37℃ 5％ CO2通过在100mm组织培养皿(Corning)上孵育，将PBMC活化大约4小时，所述培养皿之前涂有OKT3(10ug/ml的PBS，Ortho Pharmaceutical)并在4℃过夜并用PBS清洗。收集PBMC，用含1％ BSA的伊思考夫培养基洗涤一次；计数并再悬浮至大约1 x 107细胞/ml。
将Ab1的测试样品包括阴性对照变体Ab1Gno，连续用伊思考夫-1％BSA培养液稀释。向圆底96孔皿(Corning)中加入50微升的靶细胞(～10，000)和100微升的抗体。向混合物中加入五十(50)微升效应细胞(～500,000细胞)，将孔皿在RT下以1000rpm离心5分钟。E:T的比值通常为50:1，然而有时用35:1的比值。至于背景荧光，将孔与效应细胞、靶细胞和培养基一起孵育。至于最大的荧光，向背景孔中加入10微升溶胞液(来自Delfia EuTDA Cytotoxicity kit)。至于ADCC测定，在37℃5％ CO2下将细胞孵育大约2小时。将20微升的上清液转移至96孔平底板(Corning)。在RT下，加入200微升的铕溶液(Delfia EuTDACytotoxcity Kit)，并将板置于平板摇床振荡10分钟。在时间分辨的荧光计EnVision Instrument(Perkin-Elmer Life Sciences)中测定荧光。根据下式计算各自样品特异性溶胞的百分数：％特异性释放＝([实验释放-自发释放]÷[最大释放-自发释放])X 100。
唾液酸效应的最初评价集中于两队天然变体的体外ADCC活性。将Ab1-29和Ab1-20以不同的浓度同铕标记的表达Ag1的靶细胞一起孵育。如图6A所示，在细胞毒性活力中具有明确的差异，其中Fc唾液酸化更高水平的Ab1-29与Ab1-20相比，为激发细胞溶解至相同程度，需要大约7倍的更高浓度。这些结果表明富集唾液酸化糖形的Ab1子批，Ab1MAAB，比未改性的Ab1 PBS具有更少的效力。达到Ab1 PBS-29％样品相同量的溶胞作用需要大约3倍值的Ab1 MAAB-43％物质。对于成对的Ab2天然变体，表达Ag5靶细胞的实验显示为同样的模式。为了达到不含可检测量唾液酸的Ab2-0变体相同程度的溶胞作用，需要大约6倍的更高浓度的Ab2-26(如图6B所示)。因此，天然糖基化变体对这种ADCC的测量值的作用不是Ab或靶特异性的。
在比较Ab1子批(基于凝集素分级分离后它们的唾液酸含量不同)的ADCC活性的代表性实验中，比较Ab1 MAAB(43％唾液酸化)与衍生的未改性的Ab1批(Ab1PBS)。在比较唾液酸含量不同的Ab1子批的第二个实验中，将Ab1 WGAT(29％唾液酸化)、Ab1 WGAR(40％唾液酸化)和Ab1 WGAB(32％唾液酸化)相互进行比较。
测定的结果也证明了在ADCC测定中唾液酸含量和潜能之间存在反相关的关系，而不考虑制备Ab的方式(图6C)。就是说，含有与未改性的Ab1大约相同唾液酸量的Ab1 WGAT展示了与未改性的Ab1相同的活性。然而，WGA制备的部分随着唾液酸含量的增加失去了潜能(图6C)。
实验中，比较了唾液酸量差别更大的两种样品：酶改性的Ab1 G2(0％唾液酸化)和Ab1 G2S2(hi)(～95％唾液酸化)。通过密度离心法，在Ficoll-Paque中分离出新鲜的PBMC。将于100ml体积中的5 X 105 PBMC与不同量的未处理的Ab1、Ab1 G2S2(hi)(完全半乳糖化和唾液酸化)、或Ab7(同种型配对的阴性对照Ab)一起预孵育大约10分钟。表达表面结合的重组体人TNF的K2细胞被用作靶标并标记200mCi51Cr。将标记的细胞加至PBMC/Ab混合物中，在1000rpm离心1分钟，然后在37℃孵育4小时。已知孵育时间(4小时)可出现NK细胞(在PBMC细胞种群内)引发的初始细胞的溶解，NK细胞表达FcγRIIIA，FcγRIIIA不是由巨噬细胞表达，巨噬细胞通常表达FcγRI(CD64)、FcγRIIA(CD32A)、和FcγRIIIA(CD16A)。然后应用Topcount测定细胞上清液中放射活性数。所示的结果(图6D)代表两个应用不同捐献者的PBMC所完成的独立试验，完全唾液酸化的Ab和几乎去唾液酸化的Ab之间在细胞溶解的能力显示出大于10倍的变化。
在ADCC测定中也比较了其它成对的Ab制品。在ADCC测定中应用表达Ag2的靶细胞，评价了由半乳糖化Ab2制成的WGA凝集素部分。此外，更高唾液酸化的物质具有更少的活性，然而在EC50值上只有4倍的差异，尽管在唾液酸含量(5％对67％)存在更大的差异。比较起来，由Ab1制成的WGA凝集素部分表明41％唾液酸化变体与29％唾液酸化变体相比，达到相同程度的细胞溶解需要大约6倍的更高浓度。
所有测试的三对Ab的这些结果一致地表明Fc唾液酸的高水平与降低的ADCC活性相关。虽然没有定量，ADCC活性的量级变化与Ab制品唾液酸含量的量级变化之间的差异在四种Ab1变体组内存在一致的关系，其中Ab1-20、Ab1-29、Ab1-WGA-29、和Ab1-WGA-41的EC50值一般分别0.3ng/ml、2ng/ml、2ng/ml和10ng/ml。凝集素部分的结果也证实了唾液酸化Ab制品包含ADCC活性不同水平的分子种类。值得注意的是，除Ab3-0和Ab3-26之外，本文所分析的变体没有显示达到溶胞最大水平差异的趋向。
由于这种方法测量的ADCC活性主要是由FcγRIIIA阳性NK细胞所介导的，数据意味着鉴于Fc寡糖中唾液酸的存在增强与FcγRI的结合，其存在显著减少了与FcγRIIIA的结合。
实施例5：高亲和性细胞的FC受体的结合
在人单核细胞的细胞系U-937细胞上应用竞争结合形式，测量唾液酸含量不同的受试Ab对高亲和性人Fc受体FcγRI(CD64)的结合。在T烧瓶中，将U-937细胞在2mM L-谷氨酰胺、1mM丙酮酸钠和10％FBS的RPMI 1640培养基中培养，且在37℃用5％CO2维持培养器。应用碘化剂(IODO-Gen)预涂渍碘化管，将Ab2(鼠/人IgG1嵌合体Ab)碘化至放射性比度为17.2mCi/mg。将U-937细胞以6 x 106细胞/ml再悬浮于新鲜的培养基中，然后通过过滤器以每孔3 X 105细胞密度接种至Millipore 96孔组织培养板中。这些细胞没有进行预处理以产生更高的FcγR表达。在50μl的体积中，应用培养基作为稀释液将碘化的Ab2与不同量的未标记的Mab竞争剂(测试样品)预混合。然后将混合物加至U-937细胞的50μl培养基中，得到最终碘化Ab2的浓度为0.2ng/ml。然后将细胞在4℃孵育16小时。用培养液清洗以除去非结合的IgG，应用板真空系统抽吸三次。应用γ计数器测定细胞结合的计数值。
图7A展示与Ab1G2(无唾液酸)相比，Ab1 G2S2(hi)(～95％唾液酸化)与U-937细胞上的高亲和性FcR(CD64)的结合具有5～10倍更高的亲和性，亦即，Ab1 G2S2(hi)达到抑制碘化Ab2结合的相同程度时，只需要五分之一至十分之一的浓度。没有检测到Ab1 G2与未处理的Ab之间的差异(数据未展示)，未处理的Ab是不同糖形的异种混合物，其大多数含有比Ab1 G2样品更少的半乳糖(即GO和G1糖形)。
图7B展示了两种不同批次的Ab3具有不同量的带电荷寡糖种类(含有唾液酸的种类)，或者为总寡糖的2％或42％，同样表明了具有更高唾液酸含量为特征的批次对FcγRI具有更高的亲和性。
在观察到两队天然糖基化变体Ab1和Ab5中更高唾液酸含量的抗体制品具有与NK细胞FcγRIIIa减少的结合后(实施例3，图5A和B)，这些结果的可能性被认为是由于带负电荷的唾液酸和带负电荷的细胞表面之间简单的静电排斥。然而，唾液酸含量对人U-937细胞FcγRI受体的结合亲和性的相反影响并没有遵循Ab5或其它Ab的相同模式(数据未显示)。
应当指明的是，鉴于两种Ab1样品在缺失/存在唾液酸NANA形式中的不同，因而认为两种Ab3样品在唾液酸NANA形式的量上不同(鼠宿主细胞生产的)。
实施例6：血清半衰期的测量
在本实施例中，将含有Fc的融合蛋白(其包含与小鼠骨髓瘤细胞表达的抗体可变区序列和人IgG1铰链、CH2和CH3区域稠合的N末端肽)处理以形成完全唾液酸化(G2S2)的形式。对正常雌性CD1大鼠(每处理组4个)静脉注射给予未改性的形式的FcP1(其含有5％唾液酸化的Fc寡糖)或将完全唾液酸化型式(～98％唾液酸化)由静脉内分组注射给雌性CD1大鼠。在1小时、5小时、24小时、72小时、7天、14天、和21天通过后眼窝取血收集血液，然后在28天通过对CO2麻醉的动物进行心脏穿刺的最后采血。由血样制备血清，应用比色法ELISA测量血清中人Fc的浓度。简言之，首先将96孔EIA板涂上多克隆的山羊抗人Fc抗体。在室温下将不同稀释度的血清样品在孔中孵育1小时。通过清洗除去非结合的蛋白质，根据适当的着色底物，应用酶结合的山羊抗人IgG抗体测定结合的人Fc。
图8中显示了研究结果。未改性抗体计算的曲线下面积(AUC)为95±1.6天·ng/mlXlO-3和48±1.9天·ng/mlXlO-3。这表明Fc寡糖中更高程度的唾液酸化与正常大鼠中更快的清除速率有关。
在第二个实验中，给正常小鼠注入单个3mg/kg剂量的酶修改为完全无唾液酸化或(G2)完全唾液酸化(G2S2)的Ab2。应用如上所述的比色法ELISA，监测和测量血清中的人Fc。图9中显示了此实验结果。在大约一周时期后，Ab2 G2S2开始被更快地从小鼠血清中清除，至第20天血清中剩下的Ab2 G2S2大约1000倍地小于Ab2-G2的浓度。
小鼠体循环中Ab1唾液酸变体的清除
在注射含有与Ab1结合的异种混合聚糖种类的样品后，通过定量测定各个糖基化种类的血清清除速率，进行唾液酸含量效应的另一种直接测量。
以20mg/kg的剂量给18个正常的8-10周龄的Balb/c小鼠腹腔内注入同样的异种糖基化的制品Ab1。在第3天从6个小鼠中、在第6天从另外6个小鼠中和在第28天从最后6个小鼠中采集血液。从各个血样中制备血清，应用Ab1 V区特异性抗Id亲和柱，将血清中的Ab1重纯化。然后通过HPLC分析对重纯化的Ab1样品的Fc聚糖的结构进行分析，如本文先前所述测定各种糖形的相对比例。
发现了缺乏唾液酸的半乳糖化糖形(G2S0)在小鼠4周期内保持其相对丰度，而含有1个唾液酸聚糖(G2S1)的Ab糖形和2个唾液酸(G2S2)糖形以更快的速度被清除。
因此，与无唾液酸化或部分唾液酸化组成相比，含完全唾液酸化的Fc蛋白质具有更短的血清半衰期。
实施例7：唾液酸含量和抗体亲合力
此处所述的结果支持Fc区域(二聚化铰链-CH2-CH3)Fc聚糖中的唾液酸含量的变化将影响整个蛋白质的理论。至于包含糖基化Fc的二价抗体和融合蛋白，这种影响可在蛋白质对特异靶标的亲合力中得到证明。进行本实施例的实验以验证这种理论，并进一步证实唾液酸含量对靶结合亲合力的特异性作用。
与细胞表面抗原的结合.在结合测定中应用上述ADCC测定中所用的表达Ag的相同细胞系，以测试唾液酸变体之间在其抗原结合亲合力中的差别。测定以竞争形式进行，其中将一个放射标记的Ab(Ab1、Ab2、或Ab5)保持固定的浓度与表达Ag的细胞一起在不同量的未标记的测试Ab存在下孵育。通过碘化剂方法制备的碘化的Ab通常为10uCi/ug的放射性比度。
在5％ FBS的MDM培养基中，将表达表面TNF的细胞以每孔50,000个细胞和表达Ag2的细胞以每孔180,000个细胞接种于96孔组织培养皿。将适当的125I标记的Ab与滴定量的测试Ab预混合，并将混合物加到适当表达Ag2的细胞中。在RT将皿孵育2小时以使Ab与细胞结合。用5％ FBS的IMDM将这些细胞清洗三次以除去非结合的Ab，然后应用γ计数器测定细胞结合的计数值。
至于Ab5变体，在50μl 10％ FBS的DMEM中，将表达Ag5的细胞以每孔186,000个细胞接种于96孔组织培养皿。将125I标记的Ab2与滴定量的测试Ab预混合，并将50μl混合物加到适当表达Ag的细胞中。在4℃将皿孵育16小时以使Ab与细胞抗原结合。然后用10％ FBS的DMEM将这些细胞清洗三次以除去非结合的Ab，然后应用γ计数器测定细胞结合的计数值。将样品一式双份或四份进行检测，所示结果表示3或4次独立试验的结果。按照平方和增量F-检验确定时，这些测试样品之间的结合差异是显著的(P<0.0001，图a、c、和d)。
这些结果展示在图10A-D中：在作为竞争剂的未标记Ab1天然变体存在下，放射标记的Ab1与表达Ag1细胞的结合(图10A)；在作为竞争剂的未标记Ab5天然变体存在下，放射标记的Ab5与表达Ag5细胞的结合(图10B)；在作为竞争剂的未标记Ab1凝集素衍生变体存在下，放射标记的Ab1与表达Ag1细胞的结合(图10C)；在作为竞争剂的未标记Ab3凝集素衍生变体存在下，放射标记的Ab3与表达Ag3细胞的结合(图10D)。
与固相配体结合的Ab.通过向每个孔中加入于PBS中的浓度为1μg/ml的50μl Ag或抗Id Ab，并将板在4℃孵育过夜，使重组可溶的TNF或抗Id2涂布在EIA板上。将孔清洗，然后在RT用50μl 1％ BSA、0.125％明胶的PBS预处理1小时，以使非特异性结合降到最低。将125I标记的Ab1或125I标记的Ab3在5％ FBS的IMDM中分别与滴定量的各个测试Ab制品预混合，并将50μl混合物加到涂布靶标的孔中。所有孔中放射标记的Ab终浓度为100ng/ml。在RT将这些板孵育2小时以使Ab与涂布的靶标结合。将这些孔清洗以除去非结合的Ab，然后应用γ计数器测定结合的计数值。
板上涂布的Ab与可溶性抗原的结合.将96孔板涂上唾液酸变体Ab1和Ab3，然后与不同量的放射标记的可溶性抗原一起孵育如下：(a)放射标记的可溶Ag1与板上涂布的Ab1天然变体的结合，(b)放射标记的可溶Ag1与板上涂布的Ab1凝集素分级分离的变体的结合，和(c)放射标记的可溶Ag3与板上涂布的Ab3凝集素分级分离的变体的结合。用放射标记的Ag和100倍过量的未标记的Ag进行对比孵育，以测定非特异性结合。样品一式三份进行测试。由于没有可利用的可溶Ag2，没有分析Ab2变体。
统计分析.通过比较曲线并同时应用4-参数的逻辑回归(logisticregression)：共同的最小数、最大数和斜率(根据初步试验的斜率)和对于零浓度所得到的共同稳态水平(common plateau)的范围(亦即，通常假定对于递增曲线没有测验共同的“底部”和对于递减曲线没有测验共同的顶部)，分析了抗体变体之间的效能差异。在GraphPad Prism v4中用平方和增量F-检验进行显著性检验。P值<0.05被认为有显著性。对CPM分析被CPM2相反地加权，因为CPM的标准差对其平均值按比例地增加(亦即，CPM变异系数CV与平均值是不相关的)。
结果
应用ADCC测定所用的表达Ag相同的靶细胞，以竞争形式所进行的的抗原结合实验出乎意料地显示了与Ab1-20相比，Ab1-29一致地结合细胞表面抗原，具有大约3倍的更低亲和性(图10A)。相反地，Ab5-26显示与Ab5-0不能区别的亲和性(图10B)。用两队凝集素衍生的变体所进行的相同测定显示与Ab1天然变体类似的结果，亦即，更高唾液酸化的Ab1-WGA-41与较少唾液酸化的Ab1-WGA-29相比，达到相同程度的竞争性结合需要4至6倍的更高浓度(图10C)，和更高唾液酸化的Ab2-GT-WGA-67与较少唾液酸化的Ab2-GT-WGA-5，需要4至6倍的更高浓度(图1OD)。
有趣地，在测定与固定在96孔EIA板上的靶(可溶重组体抗原或抗Id Ab)结合的实验中，也观察到更高量的唾液酸化Ab1和Ab2变体具有降低结合的相同模式(图11A和B)。这些结果表明Fc唾液酸化程度的差异可能影响到与抗原以及FcγRIIIA的结合，但是唾液酸化的程度不能影响所有的Ab结合抗原。
根据固定靶结合的数据，可以认为增加Fc唾液酸化可用于降低Ab铰链区的柔性。在Ab1和Ab2结合细胞表面抗原的情形中，降低铰链柔性可导致更多的单价结合和更少的二价(高亲合力)结合到抗原，这取决于固体载体或细胞表面上的抗原表位的间距。Ab5铰链区也可降低柔性，但是这种Ab达到与Ag5最大结合可能不需要这种柔性。
为了区别Ab的柔性效应或固有结合亲和性的变化之间是否受到Fc唾液酸化的影响，测试了Ab与可溶配体的结合，作为纯粹单价亲和性的结合。这些结果确实表明了：对于在与细胞表面抗原结合中表现出差异的三对唾液酸变体，在它们与可溶靶结合中成对变体之间没有观察到可检测的差异(图12A-C)。一并考虑，这些结果证实了与固定靶(细胞表面或板上涂布的)结合的这些差异不是由于各个Fab臂和靶之间的固有亲和力的差异。因此，Ab1和Ab2唾液酸变体在它们与固定靶结合之间的这些差异是由于与细胞二价结合程度的差异。
应当澄明本发明可以以除前述说明书和实施例中具体所述之外的方式实施。根据上述教导对本发明进行众多的修饰和变更是可能的，这在所附权利要求的范围内。

Claims (48)

1.控制含有Fc的分子性质的方法，包含改变Fc区域寡糖的唾液酸化。
2.权利要求1的方法，其中唾液酸化在Fc区域是增加的。
3.权利要求1的方法，其中控制的性质选自对一种或多种FcγRI、FcγRIIA和FcγRIIIA受体的亲和力，ADCC活性，巨噬细胞或单核细胞活化，血清半衰期，和亲合力。
4.权利要求1的方法，其中通过至少一种选自：酶处理、酶改性分子、基因操纵分子、凝集素色谱法、亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、尺寸排阻色谱法、改变用于蛋白质表达的细胞系、用于血清中产生含有Fc蛋白质的宿主细胞培养、和将蛋白质暴露给多种pH环境的方法，对野生型Fc区域进行所述的唾液酸化改变。
5.权利要求4的方法，其中酶处理包含用唾液酸酶或唾液酸转移酶处理。
6.权利要求1的方法，其中含有Fc的分子具有对靶的特异性结合区域，所述靶为固定靶。
7.权利要求1的方法，其中含有Fc的分子具有对靶的特异性结合区域，所述靶为细胞表面上表达的靶。
8.权利要求1的方法，其中含有Fc的分子为抗体。
9.控制含有Fc治疗蛋白质性质的方法，所述蛋白质的特征为在其CH2免疫球蛋白区具有与天冬酰胺残基共价连接的双触角寡糖，该方法包括将含有Fc治疗蛋白质的非G2S2糖形转化成基本上为G2S2唾液酸化糖形的寡糖。
10.权利要求9的方法，其中所述的含有Fc蛋白质与含有相同Fc的非G2S2糖形的治疗蛋白质相比具有一种多种选自下列的性质：降低对FcγRIIA和FcγRIIIA的亲和力、降低NK细胞介导的ADCC测定中的活性、提高对FcγRI的亲和力、提高活化巨噬细胞的能力、和更短的血清半衰期。
11.权利要求9的方法，其中转化步骤包括酶工程的重组表达单克隆抗体、应用色谱法富集特定的糖形、应用唾液酸转移酶以增加唾液酸残基、和改变用于蛋白质表达的细胞系中的至少一个步骤。
12.权利要求11的方法，其中色谱法包括凝集素亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、或尺寸排阻色谱法。
13.权利要求12的方法，其中基因工程掺入糖基转移酶。
14.控制含有Fc治疗蛋白质性质的方法，所述蛋白质的特征为在其CH2免疫球蛋白区具有与天冬酰胺残基共价连接的双触角寡糖，该方法包括将含有Fc治疗蛋白质的G2S2糖形转化成基本上为G2、G1、或G)的无唾液酸化糖形的寡糖。
15.权利要求14的方法，其中所述的含有Fc蛋白质与含有相同Fc的基本上为G2S2唾液酸化糖形的治疗蛋白质相比具有一种多种选自下列的性质：提高对FcγRIIA和FcγRIIIA的亲和力、提高NK细胞介导的ADCC测定中的活性、降低对FcγRI的亲和力、降低活化巨噬细胞的能力、和更长的血清半衰期。
16.通过权利要求1-15的任何一项的方法生产或改变的含有Fc的蛋白质。
17.含有Fc的基本上为G2S2唾液酸化糖形的治疗蛋白质，所述蛋白质的特征为在其CH2免疫球蛋白区具有与天冬酰胺残基共价连接的双触角寡糖，其中所述含有Fc的蛋白质与含有相同Fc的基本上为无唾液酸化GO、G1、或G2糖形的治疗蛋白质的制品相比具有：降低对Fc
γRIIA和FcγRIIIA的亲和力、降低NK细胞介导的ADCC测定中的活性、提高对FcγRI的亲和力、提高活化巨噬细胞的能力、和更短的血清半衰期。
18.权利要求17的蛋白质，其中该蛋白质靶结合区域所结合的靶为固定的靶。
19.权利要求17的蛋白质，其中该蛋白质结合区域所结合的靶为细胞表面上表达的靶。
20.权利要求17-19的任何一项的蛋白质，其中该蛋白质适用于治疗肿瘤学相关的病症、慢性疾病、或感染性疾病。
21.权利要求20的蛋白质，其中感染性疾病涉及FcR介导的调理抗体(antibody-opsinized)的细胞或包括病毒和细菌之一或此两者的粒子的清除率，和需要长期治疗的慢性疾病。
22.权利要求17的蛋白质，其中该蛋白质包括重组体表达的单克隆抗体、应用唾液酸转移酶的酶改性抗体，具有用凝集素亲和色谱法富集的特定糖形、或具有用唾液酸酶除去的唾液酸残基。
23.权利要求17的蛋白质，其中该蛋白质为应用亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、和尺寸排阻色谱法中的一种或多种方法所纯化的重组体表达的单克隆抗体。
24.权利要求23的蛋白质，其中亲和色谱法为凝集素亲和色谱法。
25.权利要求17的蛋白质，其中所述蛋白质为遗传工程学宿主细胞中表达的单克隆抗体，具有提高水平的唾液酸化或无唾液酸化的单克隆抗体。
26.含有Fc的基本上为无唾液酸化GO、G1、或G2糖形的治疗蛋白质，所述蛋白质的特征为在其CH2免疫球蛋白区具有与天冬酰胺残基共价连接的双触角寡糖，其中所述含有Fc的蛋白质与含有相同Fc的基本上为G2S2糖形的治疗蛋白质相比具有：提高对FcγRIIA和FcγRIIIA的亲和力、提高NK细胞介导的ADCC测定中的活性、降低对FcγRI的亲和力、降低活化巨噬细胞的能力、和延长的血清半衰期。
27.权利要求26的蛋白质，其适用于治疗肿瘤学相关的指征和病症。
28.权利要求26的蛋白质，其中肿瘤学相关的指征为非霍奇金淋巴瘤。
29.权利要求26的蛋白质，其中该蛋白质为应用唾液酸转移酶或唾液酸酶的酶改性的重组表达的单克隆抗体。
30.权利要求26的蛋白质，其中该蛋白质为应用亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、和尺寸排阻色谱法中的一种或多种方法所纯化的重组表达的单克隆抗体。
31.权利要求30的蛋白质，其中亲和色谱法为凝集素亲和色谱法。
32.权利要求30的蛋白质，其中所述蛋白质为宿主细胞中遗传工程表达的单克隆抗体，具有提高水平的唾液酸化或无唾液酸化的寡糖。
33.权利要求17或30的蛋白质，其中所述蛋白质选自Ab1、Ab2、Ab3、或Ab5。
34.制备含有治疗重组Fc的蛋白质批的方法，所述蛋白质的特征包含至少铰链区、CH2、C和H3域的免疫球蛋白IgG同型区域，其中该方法包括用酶处理该批，以增加或除去与所述蛋白质连接的多糖链上的糖残基。
35.药物组合物，包含权利要求34的方法所生产的蛋白质和药学上可接受的载体。
36.权利要求35的方法所生产的蛋白质的应用方法，用于治疗或诊断疾病或病症。
37.权利要求36的方法，其中所述的蛋白质用于治疗选自癌、淋巴瘤、肉瘤、和骨髓瘤的肿瘤性疾病。
38.权利要求36的方法，其中所述的蛋白质用于治疗选自银屑病、风湿性关节炎、溃疡性结肠炎、炎性肠病、克罗恩氏病、和系统性红斑狼疮的炎症性疾病。
39.权利要求36的方法，其中所述的蛋白质用于治疗涉及角膜或视网膜新生血管化的疾病。
40.控制具有特异性靶结合区域的含有Fc分子靶的结合亲和性的方法，包括在Fc区域改变寡糖的唾液酸化。
41.权利要求40的方法，其中所述的唾液酸化在Fc区域是增加的且亲合力是降低的。
42.权利要求40的方法，其中所述的唾液酸化在Fc区域是降低的且亲合力是增加的。
43.权利要求40的方法，其中通过至少一种选自：酶处理、酶改性分子、基因操纵分子、凝集素色谱法、亲和色谱法、离子交换色谱法、疏水作用色谱法、尺寸排阻色谱法、改变用于蛋白质表达的细胞系、用于血清中产生含有Fc蛋白质的宿主细胞培养、和将蛋白质暴露给多种pH环境的方法，对野生型Fc区域进行所述的唾液酸化改变。
44.权利要求43的方法，其中酶处理包含用唾液酸酶或唾液酸转移酶处理。
45.权利要求40的方法，其中所述的靶为固定靶。
46.权利要求40的方法，其中所述的靶为细胞表面上表达的靶。
47.权利要求40的方法，其中含有Fc的分子为抗体。
48.本文所述的任何发明。
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