CN101801407B - 受体酪氨酸激酶抑制剂及其使用方法 - Google Patents

受体酪氨酸激酶抑制剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了结合人受体酪氨酸激酶(例如人Kit RTK或PDGFRRTK)的Ig样结构域(例如D4或D5)或V型受体酪氨酸激酶的D7结构域的成分，其中所述成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定在非活性状态，从而拮抗受体酪氨酸激酶的活性。

Description

受体酪氨酸激酶抑制剂及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求以下申请的优先权：2008年3月24日递交的美国临时申请系列号61/070,506、2007年12月28日递交的美国临时申请系列号61/009,482和2007年6月5日递交的美国临时申请系列号60/933,238。通过这种引用将前述每一申请的全部内容并入本申请中。
关于联邦资助的研究或开发的声明
本发明是按照国立卫生研究院授予的约定R01-AR 051448、R01-AR 051886、和P50 AR054086合约在政府的支持下作出的。政府在本发明中享有一定权利。
背景技术
干细胞因子(SCF)是通过结合并激活受体酪氨酸激酶Kit(亦称SCF-受体)而介导其多样的细胞应答的细胞因子。Kit最初是作为猫科反向病毒中捕获激活和截短形式的表面受体的致癌基因发现(Besmer等(1986)J Virol 60：194-203.)。SCF由鼠steel(SI)基因座编码，而Kit则由小鼠中的显性白斑(W)基因座编码(Copeland等(1990)Cell63：175-183；Huang等(1990)Cell 63：225-233；Flanagan和Leder(1990)Cell 63：185-194.；Tan等(1990)Science 247：209-212；Bernstein等(1990)Ciba Found Symp 148：158-166；discussion 166-172)。SCF作为非共价同型二聚体发挥作用，且通过交替RNA剪切以及通过蛋白水解加工产生的膜锚定形式和可溶形式的SCF均已有所记述(综述于Ashman(1999)Int J Biochem Cell Biol 31：1037-1051)。Kit是受体酪氨酸激酶(RTK)III型家族的成员，该家族还包括PDGF-受体-α和β、CSF-1-受体(亦称作M-CSF-受体或Fms)以及Flt3-受体(亦称作Flk2)(综述于：Ullrich和Schlessinger(1990)Cell 61：203-212；Blume-Jensen等(2001)Nature 411：355-365)。Kit由糖基化的胞外配体结合结构域(胞外域)构成，该结构域通过单一跨膜(TM)结构域连接于胞质区(综述于Schlessinger(2000)Cell 103：211-225)。Kit和其它III型RTK的成员的胞外域均含有五个Ig样结构域，其中第二和第三膜远端结构域表明在配体识别中起作用(综述于Ullrich和Schlessinger(1990)Cell61：203-212)。细胞外配体结合结构域仅由多个Ig-样重复序列组成的其它RTK包括VEGF-受体家族(7个Ig-样结构域)、CCK4-受体(7个Ig-样结构域)和FGF-受体(3个Ig-样结构域)的成员。Kit的胞质区含有带有大的激酶插入区的蛋白酪氨酸激酶(PTK)结构域；这是III型RTK的另一个标志。SCF与Kit的结合导致受体二聚化、分子间自磷酸化和PTK活化。有人提出，Kit的第四Ig样结构域负责响应于单价或者二价SCF结合的Kit二聚化(Lev等(1992b)J Biol Chem 267：15970-15977；Blechman等(1995)Cell 80：103-113)。然而，其它研究证明配体诱导的Kit二聚化是由SCF的二价结合驱动的(Philo等(1996)J Biol Chem 271：6895-6902；Lemmon等(1997)J Biol Chem272：6311-6317)。
在SCF或Kit基因座发生突变的小鼠的特征已经表明SCF和Kit是造血细胞、黑素细胞、生殖细胞和肠起搏细胞(intestinal pacemakercell)的发育所需要的(综述于Ashman(1999)Int J Biochem Cell Biol31：1037-1051)。在人体中，Kit的失能(loss of function)突变引起特征是前胸和腹部脱色的花斑(piebald)性状、毛发的白色fareflock、耳聋和便秘(Fleischman等(1991)Proc Natl Acad Sci U S A 88：10885-10889)。在不同类型的人类癌症中发现了多种Kit的获能(gain-of-function)突变。在其它癌症中，在胃肠间质瘤(GIST)、急性骨髓性白血病(AML)和肥大细胞白血病(MCL)中发现了活化的Kit突变。在膜近侧Ig-样结构域(D5)(外显子8和9)、近膜(juxtamembrane)(JM)结构域(外显子11)和酪氨酸激酶(PTK)结构域(外显子17)中鉴定出突变(参见Forbes等(2006)COSMIC 2005.BR J.CANCER，94：318-22.Somatic mutation database：Catalogue of Somatic Mutations in Cancerhttp://www.sanger.ac.uk/genetics/CGP/cosmic/)。尽管有很好的证据表明在JM和PTK结构域中的获能突变通过解除自身抑制性约束而导致Kit的组成型活化(Mol等(2004)J Biol Chem.279：31655-31663)，但尚不理解在胞外域的D5中发生获能突变的分子机制。仍需要更好地表征RTK(如Kit和PDGFR、以及SCF、PDGFα/β)和结合的Kit/SCF复合体的结构。这样的表征将导致广泛识别可以被药物、药品或其它生物制剂作为靶标的区域。
发明内容
本发明提供结合人受体酪氨酸激酶，例如III型或V型受体酪氨酸激酶(如人Kit(亦称SCF受体)或PDGFRα/β)，的胞外域(例如Ig样结构域或Ig样结构域之间的铰链)的成分(moiety)，例如抗体或其抗原结合部分、小分子、肽类分子(peptidec molecule)、适体(aptamer)和adnectin。本发明的成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定在非活性状态，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。在本发明的一种实施方式中，所述成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至单体状态。在本发明的另一个实施方式中，所述成分允许受体酪氨酸激酶的胞外域二聚化，但是影响两个单体的Ig样结构域之间(例如III型受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域或者V型受体酪氨酸激酶的D7-D7结构域)的定位、定向和/或距离，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。换言之，所述成分可以允许配体诱导的受体酪氨酸激酶胞外域的二聚化，但是影响两个胞外域在细胞表面界面处的定位，或者改变或阻止受体酪氨酸激酶的构象变化，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性(例如抑制受体内化和/或抑制受体的酪氨酸自磷酸化和/或抑制受体激活下游的信号传导途径的能力)。本发明(至少部分地)基于单体形式和配体诱导的同型二聚体形式的受体酪氨酸激酶Kit的整个胞外域的晶体结构的解码。这些晶体结构的解码使得能够识别本发明的成分可能靶向的表位，例如构象表位(conformational epitope)。
本发明也至少部分地基于如下发现：不是在受体二聚化中起作用，而是相邻受体之间的同型D4(以及同型D5)相互作用需要两个受体的膜近侧区以使得两个受体的胞质结构域之间能够发生相互作用从而引起酪氨酸激酶活化的距离和方向精确定位。
因此，在一个方面，本发明提供了结合人受体酪氨酸激酶的胞外域(例如Ig样结构域或铰链区)的成分，其中所述成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定在非活性状态，从而拮抗受体酪氨酸激酶的活性。在一种实施方式中，所述Ig样结构域可以负责或不负责配体与受体酪氨酸激酶的结合。在另一种实施方式中，所述成分可以阻断或不阻断受体酪氨酸激酶和受体酪氨酸激酶配体之间的相互作用。在又一实施方式中，本发明的成分可以阻止或不阻止受体酪氨酸激酶的二聚化。在进一步的实施方式中，本发明的成分可以不阻止配体诱导的受体二聚化，但阻止受体酪氨酸激酶活化所需要的膜近侧区之间的同型或异型相互作用。
在一些实施方式中，本发明的成分阻止受体酪氨酸激酶的各原聚体的胞外域的膜近侧区之间的同型或异型相互作用。例如，本发明的成分可以引起来自受体酪氨酸激酶的各原聚体的胞外域终点(最接近质膜的胞外域的末端)被分隔大于约15
Figure G2008800190719D00041
约20
Figure G2008800190719D00042
约25
Figure G2008800190719D00043
约30
Figure G2008800190719D00044
约35
Figure G2008800190719D00045
或约40
Figure G2008800190719D00046
的距离。
在优选实施方式中，受体酪氨酸激酶是III型受体酪氨酸激酶，例如Kit、PDGFRα、PDGFRβ、CSF1R、Fms、Flt3或Flk2。
在其他的实施方式中，本发明的成分结合的Ig样结构域是III型受体酪氨酸激酶的D4结构域。在一种特定实施方式中，所述成分结合D4相互作用位点的以下共有序列：LX1RX2X3X4X5X6X7G，其中L是亮氨酸，R是精氨酸，G是甘氨酸；X1选自苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺或赖氨酸；X2选自亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸；X3选自赖氨酸、组氨酸、天门冬酰胺和精氨酸；X4选自甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸；X5选自苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸；X6选自谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺；以及X7选自甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和苏氨酸。在另一个实施方式中，本发明的成分结合的Ig样结构域是III型受体酪氨酸激酶的D5结构域，例如人Kit的氨基酸残基309-413或410-519。在一种特定实施方式中，本发明的成分可以结合来自D5相互作用位点的保守氨基酸的共有序列。
在另一实施方式中，本发明的成分结合III型受体酪氨酸激酶D4或D5结构域的突变体或者结合V型受体酪氨酸激酶D7结构域的突变体。在一种特定实施方式中，所述成分结合人Kit的突变D5结构域的点突变，其中所述突变选自Thr417、Tyr418、Asp419、Leu421、Arg420、Tyr503和Ala502。
在一些实施方式中，III型受体酪氨酸激酶是人Kit，且本发明的成分结合选自以下表4中所示的那些氨基酸残基的一个或多个氨基酸残基，例如2个以上、3个以上、4个以上、5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上、10个以上、11个以上、12个以上、13个以上、14个以上、15个以上、16个以上、17个以上或18个以上氨基酸残基。例如，本发明的成分可以结合以下残基中的一个或多个：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。在特定实施方式中，本发明的成分结合选自K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373的Kit受体中的至少一个氨基酸残基或者选自Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390的Kit受体中的至少一个氨基酸残基。本发明的成分可以结合形成表4中确认的口袋或腔的所有残基，或者它们可以结合形成口袋或腔的残基的一部分。本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的成分可以容易地靶向于其它III型RTK中对应于上面所列举的残基的残基，例如形成相似的口袋或腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同位置的那些残基。
在另一实施方式中，本发明的成分结合人Kit的氨基酸残基381Arg和386Glu。在又一实施方式中，本发明的成分结合人Kit的氨基酸残基418Tyr和/或505Asn。
在进一步的实施方式中，本发明的成分结合PDGFRα或PDGFRβ受体。在类似的实施方式中，本发明的成分结合人PDGFRβ的氨基酸残基385Arg和/或390Glu，或者PDGFRα中的相应残基。
在又一实施方式中，本发明的成分结合III型RTK上的构象表位。在特定实施方式中，所述构象表位由来自III型RTK的D3、D4或D5结构域或铰链区的两个或多个残基组成，例如人Kit受体或PDGF受体。在进一步的特定实施方式中，本发明的成分可以结合由选自表4中所示的那些氨基酸残基的两个或多个残基组成的人Kit受体中的构象表位，例如2个以上、3个以上、4个以上、5个以上、6个以上、7个以上、8个以上、9个以上、10个以上、11个以上、12个以上、13个以上、14个以上、15个以上、16个以上、17个以上或18个以上氨基酸残基。在一种特别实施方式中，本发明的成分结合由选自Y125、H180、R181、K203、V204、R205、P206.V238、S239、S240、H263、G265、D266、F267、N268和Y269的两个或多个氨基酸组成的构象表位。在相似的实施方式中，本发明的成分可以结合由选自以下氨基酸组之一的两个或多个氨基酸组成的构象表位：P206、F208、V238和S239；K127、A207、F208和T295；L222、A339、F340、K342、E368、S369、N370、I371和Y373；L222、L223、E306、V308、F312、E338、F340和I371；R224、V308、K310、G311、F340、P341和D398；K218、A219、S220、N367、E368和S369；K218、A220、E368和S369；G384、T385、T411、K412、E414和K471；Y408、F433、G470、K471和L472；F324、V325、N326和N410；D327、N410、T411、K412和V497；G384、G387、V409和K471；L382、G387、V407和V409；Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、F208、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269；P206、F208、V238和S239；K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373；G384、G387、G388、Y408、V409、T411、F433、F469、G470和K471；D327、T411、K412、E414、A431、G432和K471；Y350、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390；Y350、R353和F355。如上所示，本发明的成分可以结合形成在表4中确认的口袋或腔的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成口袋或腔的残基的一部分。
在进一步的实施方式中，本发明的成分结合构象表位，其中构象表位由选自表5中所列的肽的两个或多个氨基酸残基组成。在一种特定实施方式中，构象表位由选自第一肽的一个或多个氨基酸残基和选自第二肽的一个或多个氨基酸残基组成，其中第一和第二肽选自表5中所列的肽的组。因而，本发明的成分可以结合其中第一和第二肽的组如下的构象表位：Ala219-Leu222和Thr304-Val308；Asp309-Gly311和Arg224-Gly226；Thr303-Glu306和Ala219-Leu222；Asn367-Asn370和Ser217-Tyr221；Ala339-Pro343和Asn396-Val399；Ala339-Pro343和Glu368-Arg372；Lys358-Tyr362和Val374-His378；Asp357-Glu360和Leu377-Thr380；Met351-Glu360和His378-Thr389；His378-Thr389和Val323-Asp332；Val409-Ile415和Ala493-Thr500；Val409-Ile415和Ala431-Thr437；Val409-Ile415和Phe469-Val473；Val409-Ile415和Val325-Asn330；Val409-Ile415和Arg381-Gly387；Gly466-Leu472和Gly384-Gly388；Val325-Glu329和Tyr494-Lys499；Thr411-Leu416和Val497-Ala502；Ile415-Leu421和Ala502-Ala507；Ala502-Ala507和Lys484-Thr488；及Ala502-Ala507和Gly445-Cys450。本发明的成分可以结合形成上述第一和第二肽组的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成第一和第二肽组的残基的一部分。
在其它实施方式中，本发明的成分结合作为VEGF受体家族成员的受体酪氨酸激酶(V型受体酪氨酸激酶)，例如VEGFR-1(Flt1)、VEGFR-2(Flk1)和VEGFR-3(Flt4)。在一些实施方式中，由本发明的成分结合的Ig样结构域可以是VEGF受体家族会员的D7结构域。在一种特定实施方式中，所述成分结合VEGF受体家族成员的D7结构域的以下共有序列：IX1RVX2X3EDX4G(SEQ ID NO：1)，其中I是异亮氨酸，R是精氨酸，E是谷氨酸，D是天冬氨酸，G是甘氨酸；X1选自谷氨酸、精氨酸和谷氨酰胺；X2选自精氨酸和苏氨酸；X3选自谷氨酸和赖氨酸；以及X4选自谷氨酸和丙氨酸。
在一些实施方式中，本发明的成分是分离的抗体或其抗原结合部分。所述抗体或其抗原结合部分可以是人抗体、人源化抗体、双特异性抗体或嵌合抗体。在一些实施方式中，所述抗体或其抗原结合部分包含选自IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgM、IgA和IgE恒定区的重链恒定区。在优选实施方式中，所述抗体重链恒定区是IgG1。另外，本发明的成分可以是抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分选自Fab片段、F(ab’)2片段、单链Fv片段、SMIP、亲和体(affibody)、高亲合性多聚体(Avimer)、纳米体(nanobody)和单结构域抗体。在特别的实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分以1x10-7M或更低、更优选5x10-8M或更低、更优选1x10-8M或更低、更优选5x10-9M或更低的KD结合受体酪氨酸激酶的Ig样结构域。
在一些实施方式中，本发明的分离的抗体或其抗原结合部分结合人Kit的氨基酸残基309-413和/或410-519，从而将人Kit的胞外域锁定在非活性状态并拮抗人Kit的活性。
在进一步的实施方式中，本发明包括产生本发明的抗体或其抗原结合部分的杂交瘤。
在另一优选实施方式中，本发明的成分是小分子。
在一些优选实施方式中，本发明的小分子结合选自表4中所示的氨基酸残基的一个或多个氨基酸残基。例如，本发明的小分子可以结合以下残基中的一个或多个：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。在一种特定实施方式中，本发明的小分子结合选自K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373的Kit受体中的至少一个氨基酸残基。在相关的实施方式中，本发明的小分子结合选自Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390的Kit受体中的至少一个氨基酸残基。本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的小分子可以容易地靶向其它III型RTK中相应于以上所列的残基的残基，例如形成相似的口袋或腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同的位置的那些残基。
在进一步的实施方式中，本发明的成分是肽类分子。在一些实施方式中，基于受体酪氨酸激酶的Ig样结构域设计所述肽类分子。在一种特定实施方式中，基于Kit的D4结构域设计本发明的肽类分子。本发明的肽类分子可以包含保守的D4相互作用位点，例如，如上所述的D4共有序列(LX1RX2X3X4X5X6X7G)，或者通过比对或比较III型受体酪氨酸激酶的D4结构域产生的其它序列。在另外的实施方式中，本发明的肽类分子包含与人Kit的氨基酸残基309-413至少80％相同的结构，或者与人Kit的氨基酸残基410-519至少80％相同的结构。肽部分还可以基于Kit的D5结构域进行设计，且在进一步优选的实施方式中，可以包含通过比对或比较III型受体酪氨酸激酶的D5结构域产生的共有序列。在可选的实施方式中，基于突变D5结构域的序列或共有序列设计肽类分子。
本发明的肽成分可以是包含或由本文中确定的任何氨基酸序列(例如SEQ ID NOs：1-89、92、93和105-157)组成的肽。
在一些实施方式中，本发明的肽类分子包含至少一个D-氨基酸残基。
在另一优选实施方式中，本发明的成分是adnectin。
另外，在一些实施方式中本发明的小分子和肽类分子结合目标RTK中的构象表位。在其它实施方式中，本发明的小分子和肽类分子结合目标RTK中不是构象表位的表位。
在另一方面，本发明提供包含本发明的成分的任一种和药学上可接受的载体的药物组合物。
在另外的方面，本发明提供治疗或预防对象的受体酪氨酸激酶相关疾病的方法。所述方法包括向对象施用有效量的本发明的成分(例如结合III型受体酪氨酸激酶的D4或D5结构域或V型受体酪氨酸激酶的D7结构域的成分)，从而治疗或预防所述疾病。在优选实施方式中，所述受体酪氨酸激酶相关疾病是癌症，例如GIST、AML和SCLC。
在另一方面，本发明提供治疗或预防对象的受体酪氨酸激酶相关疾病的方法，通过向所述对象施用有效量的结合人III型受体酪氨酸激酶的D3-D4和/或D4-D5铰链区的成分，从而治疗或预防所述疾病。在特定实施方式中，所述受体酪氨酸激酶相关疾病是癌症，例如GIST、AML和SCLC。
在另一方面，本发明提供用于鉴定结合受体酪氨酸激酶的Ig样结构域并将所述受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至非活性状态的成分的方法。该方法包括使受体酪氨酸激酶与候选成分接触；同时或顺序地使受体酪氨酸激酶与受体酪氨酸激酶的配体接触；以及确定所述成分是否影响配体诱导的二聚体受体酪氨酸激酶的Ig样结构域之间的定位、定向和/或距离，从而鉴定结合受体酪氨酸激酶的Ig样结构域并将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至非活性状态的成分。
在进一步的方面，本发明提供用于鉴定将III型受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至非活性状态的成分的方法。该方法包括使III型受体酪氨酸激酶与候选成分接触；同时或顺序地使受体酪氨酸激酶与受体酪氨酸激酶的配体接触；以及确定所述成分是否影响配体诱导的二聚体受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域之间的定位、定向和/或距离，从而鉴定将III型受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至非活性状态的成分。
本发明的其它特征和优点将从以下详细说明和权利要求中清晰可见。
附图简要说明
本专利或申请文件含有至少一副以彩色制作的附图。经请求并支付必要的费用，专利局将提供含彩色附图的本专利或专利申请公开的副本。
图1A-E描绘Kit胞外域的晶体结构。图1A显示Kit胞外域单体的带状栅图(ribbon diagram)(左)和表面表现图(surfacerepresentation)(右)。右图显示沿着左图中所示视图的纵轴旋转90°后的视图。D1着蓝色，D2绿色，D3黄色，D4橙色，D5粉红色，N末端和C末端被标记。D1和D5中的二硫键以球-棍显示，使硫原子着橙色。天门冬酰胺连接的糖以棍型显示。图1B-E提供D1-D2(B)、D2-D3(C)、D3-D4(D)和D4-D5(E)界面的详图。色彩编码同图1A。标记了参与结构域-结构域相互作用的氨基酸，并且氢键绘成断续的黄线。根据IgSF命名法指定二级结构元件。
图2A-B描绘SCF-Kit胞外域2∶2复合体的晶体结构。图2A显示SCF-Kit 2∶2复合体的带状栅图。D1至D5的色彩编码与图1相同，并且SCF着洋红色。Kit和SCF的N和C末端被标记。D1和D5中的二硫键以球-棍显示，硫原子着橙色。天门冬酰胺连接的糖以棍型表示。箭头标记SCF-Kit 2∶2复合体中的大空腔。图2B显示SCF-Kit胞外域2∶2复合体的表面表现图。该图显示顶视图(顶部图)、正视图(中间左图)、侧视图(中间右图)和底视图(下图)。色彩编码同图2A。视图表明SCF二聚体通过两个对应Kit胞外域的D1、D2和D3对称地相互作用。此外，Kit胞外域通过两个相邻受体的D4(橙色)之间和D5(粉红色)之间的侧面接触而形成类似性的(homophylic)相互作用。
图3A-E描绘Kit识别SCF。图3A显示SCF-Kit界面的视图。SCF和Kit胞外域中包埋表面内的氨基酸通过拉开两个分子而呈现。该图显示Kit D1-D2-D3(左)和SCF(右)的分子表面。酸性氨基酸以红色显示，碱性氨基酸以蓝色显示，极性氨基酸以橙色显示，而疏水性氨基酸以黄色显示。Kit上的SCF结合位点-I、位点-II和位点-III被圈出。图3B描绘配体-受体界面中静电势的互补性。右图显示沿着左图所示静电表面的纵轴旋转180°后的视图。D1-D2-D3的静电表面电势叠合在分子表面上，具有着绿色的结合SCF的草图的印记。右图描绘着蓝色(正的)和红色(负的)的SCF结合Kit的静电表面电势。Kit以着青色的带状栅图的形式显示。图3C-E显示SCF-Kit界面的位点-I(C)、位点-II(D)和位点-III(E)的特写视图。SCF着绿色，而Kit着青色。相互作用的氨基酸被标记，氢键绘成断续的环线，而二级结构元件标记在带和线上。
图4A-C描绘结合于Kit时SCF中的构象变化。图4A显示两个SCF原聚体之间的角度在Kit结合后改变。该视图显示游离SCF(绿色)和结合于Kit的SCF(洋红)的草图。一个SCF原聚体(左)的叠合揭示了第二原聚体(右)的大约5°的角运动，如测量螺旋αC所得。螺旋被标记并显示为圆柱。图4B描绘在结合Kit后SCF的N-末端的构象变化。Kit的位点-III显示为分子表面(灰色)，游离SCF的N-末端显示为绿色，而结合于Kit的SCF的N-末端为洋红色。Cys4’和Cys89’之间的二硫键显示为黄色球体。关键氨基酸被标记，并显示为棍型。图4C描绘在结合于Kit的位点-I后SCF的αC-β2环中的构象变化。色彩编码同图4B。
图5A-B描绘在结合SCF后Kit D4和D5的重构。图5A显示在SCF-Kit复合体中D4和D5的重构。来自Kit单体的D3与结合于SCF的Kit的D3(两者均着蓝色)的叠合表明结合形式的D4(红色)相对于游离形式的D4(绿色)的位置移动了22°。两种形式的D4(均为蓝色)的叠合(右图)表明SCF结合形式的D5(红色)相对于游离形式的D5(绿色)的位置移动了27°。两个底部图显示单体(绿色)和同型二聚体(红色)形式的D3-D4和D4-D5界面的铰链区的近视图。图5B显示SCF占据的Kit的D4和D5的表面表现图(顶图)，以与图2同样的方向观察。黑色轮廓显示通过SCF结合于配体结合区连接的Kit胞外域单体的D4和D5的位置。D4和D5的重构导致两个相邻胞外域的C末端彼此距离从75
Figure G2008800190719D00131
移动到15
Figure G2008800190719D00132
下图显示来自SCF-Kit复合体的细胞膜(底视图)的视图。注意沿着X轴的90°旋转。D1至D5的色彩编码同图1。
图6A-D描绘D4-D4和D5-D5界面的视图。图6A(顶部图)显示在1.1σ水平处绘制的2Fo-Fc电子密度图，显示D4-D4界面的视图。Kit原聚体的主链分别表示为粉红色和黄色管。两个相邻胞外域的D4-D4界面的近视图(底部图)。在两个邻近的D4的Arg381和Glu386之间形成的链间氢键着色为黄色。关键氨基酸被标记，并显示为棍型。根据IgSF命名法标记二级结构元件。图6B描绘III型和V型RTK家族成员之间的D4-D4二聚化基序的保守性。人Kit(AAC50969.1)的残基370-398(SEQ ID NO：94)与以下序列比对：小鼠(AAH75716.1)(SEQ ID NO：95)、鸡(NP_989692.1)(SEQ ID NO：96)、爪蟾(AAH61947)(SEQ ID NO：97)、真螈(AAS91161.1)(SEQ ID NO：98)和斑马鱼(A型(SEQ ID NO：99)和B型(SEQ ID NO：100)(NP_571128，XP_691901)同系物。还显示了来自人的CSF1R的氨基酸序列(P07333)(SEQ ID NO：101)、小鼠的CSF1R的氨基酸序列(P09581)(SEQ ID NO：102)和虎河豚A型(SEQ ID NO：103)和B型(SEQ ID NO：104)(P79750，Q8UVR8)的CSF1R的氨基酸序列及来自人类的PDGFRα和PDGFRβ的序列(分别是SEQ ID NO：105和107)(P16234，P09619)和小鼠的PDGFRα和PDGFRβ的序列(分别是SEQ ID NO：106和108)(NP_035188，P05622)。也呈现了人VEGFR 1-3型的V型RTK的氨基酸序列(按照出现的顺序分别为SEQ ID NO：109-111)(第七Ig样结构域)(P17948、P35968和P35916)。在序列比对的顶部标记了Kit的二级结构元件。Arg381和Lys383、Leu382和Leu379、Glu386和Gly388的保守残基分别着蓝色、黄色、红色和绿色。图6C描绘了D5-D5界面的带状栅图。两个邻近的Kit原聚体的A和G股参与形成D5-D5界面。通过两个相邻受体的Tyr418和Asn505之间的侧面相互作用(很可能通过离子或水分子)保持D5-D5界面。图6D描绘Kit的D4和D5的静电势表面。这些图显示D4-D4相互作用表面的正视图(右)和沿着纵轴旋转90°的视图(左)。酸性补丁(acidic patch)的位置和D4-D4界面被圈出，且相互作用残基Arg381和Glu386被标记。
图7A-C描绘参与癌症和其它疾病的Kit胞外域突变以及Kit和其它RTK活化的机制。图7A描绘负责花斑性状的失能突变示于左图。D1(蓝色)、D2(绿色)和D3(黄色)的带状栅图以及SCF的表面表现图(灰色)。突变的氨基酸着红色。负责GIST、SCLC和AML的获能突变显示于右图。同型二聚体形式的D4和D5的表面表现图着灰色。在GIST中加倍的Ala502和Tyr503以蓝色显示，靠近Asp419的缺失和插入突变(AML和NCLL)以绿色显示。注意激活的Kit突变限于D5-D5界面。图7B显示Kit活化受到D4-D4界面中的点突变损害。瞬时表达野生型Kit(WT)、D4中的R381A或E386A点突变的HEK293细胞如所示的在37℃以10ng/ml SCF刺激六分钟(上部左图)。采用抗Kit抗体使未刺激的或SCF刺激的细胞的溶解产物进行免疫沉淀(IP)，接下来进行SDS-PAGE，并用抗Kit抗体或抗磷酸酪氨酸(p-Tyr)抗体进行免疫印迹分析。根据抗p-Tyr免疫印迹(右上图)进行的Kit的酪氨酸自磷酸化的密度定量。用不同浓度的SCF处理稳定表达野生型Kit(WT)或R381A突变体的3T3细胞。采用抗Kit抗体使来自未刺激或SCF刺激的细胞的溶解产物进行免疫沉淀，接下来进行SDS-PAGE，并用抗Kit抗体或抗p-Tyr抗体进行免疫印迹分析(左下图)。使用天然SCF进行细胞结合125I-SCF的置换测定。表达WT(■)、R381A
Figure G2008800190719D00151
R381A/E386A(◆)或激酶阴性Kit(▲)的3T3细胞在存在浓度增加的天然SCF的情况下用125I-SCF处理。SCF对WT Kit的EC50(置换50％的结合到c-Kit的125I-SCF的配体浓度)(1.1nM)与SCF对R381A(1.0nM)、R381A/E386A(0.8nM)或激酶阴性Kit突变体(1.4nM)的EC50相当。图7C示出由在相邻细胞的细胞表面上表达的可溶性(左图)或膜锚定(右图)SCF分子驱动的Kit及其他RTK活化的模型。SCF结合到D1-D2-D3配体结合模块使得两个结合的Kit胞外域单体的C-末端彼此相距在75
Figure G2008800190719D00152
之内。D3-D4和D4-D5铰链的灵活性使得D4-D4和D5-D5侧面相互作用成为可能，该相互作用使两个相邻胞外域的C-末端彼此相距在15
Figure G2008800190719D00153
之内。因此，Kit胞质域的接近度和局部浓度增加导致在激酶结构域内调节性酪氨酸残基的自磷酸化，这引起PTK活化。(注意，PTK活化在该模型中未绘出。)在胞质域中关键酪氨酸磷酸化之后，发生细胞信号传导分子的补体的募集和活化。该模型基于游离的SCF结构、无配体Kit、SCF-Kit复合物和Kit PTK结构(PDB项1QZJ、1R01和1T45)。使用二级结构预测(绿色螺旋和黑色环)对结构还没有被确定的区进行建模。SCF以洋红色着色，Kit胞外域为蓝色，而Kit PTK为浅蓝色。
图8描绘了基于Kit胞外域结构进行的III型RTK的基于结构的序列比对，以及III型RTK家族的配体的基于结构的比对。各行显示单个Ig样结构域的比对。基于IgSF折叠特征人工比对氨基酸序列，如由(Harpaz等(1994)J Mol Biol 238：528-539)并在如Jpred(Cuff等(1998)Bioinformatics 14：892-893)计算的家族成员的二级结构预测协议内所确定的。红色标记的氨基酸表示决定IgSF折叠的氨基酸。在所述序列上，B折叠通过箭头标记，而α-螺旋通过弹簧标记，连同人Kit和人SCF的编号。在配体结合后显示出溶剂可及性降低的配体结合位点的残基通过星号标注。位点-I着黑色，位点-II为红色，而位点-III为绿色。同一色彩编码被用于标记SCF中的相互作用氨基酸残基。负责D4-D4相互作用的D4EF环加青色框。用于比对的序列是：Kit人(AAC50969)、Kit小鼠(AAH75716)、CSFR1人(P07333)、PDGFRα人(P16234)、PDGFRβ人(P09619)和Flt3人(P36888)。对于配体结构比对，使用Lsqman(Kleywegt和Jones，1995)叠合SCF(1EXZ)、CSF(1HMC)、Flt3L(1ETE)的PDB项，而使用ClustalW将SCF小鼠(NP_038626)的序列与人SCF进行比对。所述图按照出现的顺序分别公开了SEQ ID NO：112-147。
图9提供了2∶2SCF-Kit复合物的整体结构的立体图。2∶2SCF-Kit复合物的带状模型(ribbon model)以立体示意图表示。所述视图和色彩编码与图2A相同。
图10A-B描绘了在SCF-Kit复合物表面上的氨基酸保守性。图10A显示SCF-Kit晶体结构复合物的以颜色编码的保守模式。青色至栗色被用于标记可变氨基酸至保守氨基酸。图10B显示通过将两个分子彼此拉开而使SCF和Kit可视化。位点I、位点II和位点III以及D4-D4相互作用区(D4-D4界面)被圈出。
图11A-B描绘SCF-Kit界面的电子密度。图11A显示2∶2SCF-Kit复合物的位点II的局部图，其中在Kit周围绘出在2σ水平的2Fo-Fc电子密度图。除了标记的侧链外，Kit主链以黄色管画出。图11B描绘了SCF-Kit界面的电子密度，示出游离Kit的局部图，其中画出在Kit周围的1.5σ水平的实验图。取向和色彩编码同图12A。
图12A-D描绘了来自游离的Kit和SCF结合的Kit的一对叠合的Ig样结构域的视图。来自游离的Kit和SCF结合的Kit的单个D1、D2、D3和D4被叠合。显示的是Ig样结构域对的(A)D1和D2、(B)D2和D3、(C)D3和D4以及(D)D4和D5的结构，其中在各对中被叠合的Ig样结构域以蓝色着色，而第二(不被叠合的)Ig样结构域对于游离的胞外域以绿色着色而对于SCF结合的胞外域以红色着色。这些图表明，在SCF结合后五个单独的Ig样结构域中的每一个的结构实际上无变化发生，且D1-D2-D3起到配体结合单元的作用，所述配体结合单元保持用于SCF结合的姿态(poised)。相反，在SCF结合的Kit中，在D3-D4和D4-D5界面中发生大的重排。
图13A-B描绘SCF-Kit复合结构的静电表面电势。图13A具体显示出SCF-Kit 2∶2复合物。图13B描绘了SCF-Kit复合结构的静电表面电势，具体地说是在SCF从SCF-Kit 2∶2复合物拉开之后Kit的静电表面电势的可视化。带正电和负电的表面分别以蓝色和红色着色。SCF结合区和D4-D4界面被圈出。
图14描绘了通过抗Kit-D5抗体抑制SCF诱导的Kit活化。表达Kit的3T3细胞与浓度增加的抗Kit D5抗体(针对Kit的第五Ig样结构域)或作为对照与抗SCF抗体(针对SCF配体)或抗Kit胞外域抗体(针对完全的Kit胞外域)一起温育。
图15描绘了使用重组Kit D4抑制SCF诱导的Kit活化。表达Kit的3T3细胞与浓度增加的重组Kit-D4在室温下温育10分钟，接下来进行10分钟的SCF刺激。
图16A表明PDGF诱导的PDGFR活化受到D4中点突变的阻止。使表达WT PDGFR或D4突变体(R385A和E390A)的PDGFR-/-MEF血清饥饿过夜并用所示浓度的PDGF BB刺激5分钟。用抗PDGFR抗体免疫沉淀细胞溶解产物，接下来进行SDS-PAGE，并用抗磷酸酪氨酸抗体4G10进行免疫印迹分析。剥去膜，用抗标记(flag)标签抗体(tag antibody)进行再印迹分析，以确定总PDGFR水平。
图16B表明经由PDGFR的信号传导受到D4中点突变抑制。使表达WT PDGFR和D4突变体(R385A和E390A)的PDGFR-/-MEF血清饥饿过夜并在23℃用所示浓度的PDGF BB刺激5分钟。使相同量的总细胞溶解产物(TCL)进行SDS-PAGE并通过分别采用抗磷酸-MAPK、MAPK、磷酸-Akt和Akt的免疫印迹进行分析。该实验表明，MAPK响应和Akt活化都被D4中的点突变所阻止。
图16C表明抑制PDGFR活化的D4中的点突变不干扰PDGF诱导的PDGFR二聚化。表达WT或E390A突变体的PDGFR-/-MEF血清饥饿过夜，接下来与所示量的PDGF在DMEM/50mM Hepes缓冲液(pH7.4)中在4℃温育90分钟。在除去非结合的配体之后，细胞与PBS中的0.5mM二琥珀酰亚胺基辛二酸酯(DSS)一起温育30分钟。采用抗PDGFR抗体使未刺激的或刺激的细胞的溶解产物发生免疫沉淀(IP)，接下来进行SDS-PAGE分析，并采用抗标记抗体(左图)或抗pTyr抗体(右图)进行免疫印迹分析。
图17显示D3-D4绞链区中的空腔。几个空腔分散在胞外域单体结构中的D3-D4界面上。参与界定所述空腔的氨基酸总结在表4(下文)中。在两个Kit受体之间形成同型相互作用时，D3-D4绞链区被改变，从而导致形成由下列残基产生的浅的空腔：来自D3的K218、S220、Y221、L222和来自D4的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。图17显示了未被占据的单体(A)和SCF结合的二聚体(B)的D3-D4绞链区的带状栅图以及D3-D4口袋的网格表示。
图18显示D4-D5绞链区中的空腔。通过Kit单体的D4的AB环和EF环、D4-D5连接接头和D5的DE环和FG环的一部分形成小的空腔。界定所述空腔的残基总结在表4(下文)中。所述空腔的形状和大小在Kit胞外域二聚结构中被改变。由D4的EF环和G股、D4-D5接头和D5的B股和DE环形成的主要空腔位于D4的EF环之下；一个对于D4同型界面的形成很关键的区域。注意，位置靠近空腔的D5的DE环可具有较高的灵活性，如由非结合的和占据的Kit结构的较低质量的电子密度所揭示的。图18显示了未被占据的单体(A)和SCF二聚体(B)的带状栅图以及在D4-D5绞链区周围的浅空腔的网格表示。
图19显示了在介导D4同型相互作用的区域的空腔。由Kit D4的CD环和EF环形成的凹面位于D4同型界面的上方右侧。来自D4的残基Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390为胞外域二聚结构中的凹面提供了大约130A2的表面积。在D4同型界面中起重要作用的Glu386的侧链伸向所述表面的中心。所述凹面的特征是由带电残基(Glu386和Lys358)围绕的小的疏水补丁。在发生同型D4∶D4相互作用时，所述表面的尺寸和可及性被改变，使得变化发生在CD环的构象中，其变得向着所述结构域顶部向上折叠。在凹面的形成中涉及的残基总结在表4(下文)中。在下面该图中图A显示覆盖在配体占据的Kit D4(未示出)上的Kit的未被占据的D4结构域(金色)的带状栅图，在配体占据的(绿色)和未被占据的胞外域结构(红色)之间CD和EF环的构象不同。用于D4∶D4相互作用的关键残基以棍型形式示出。图B和图C示出了未被占据的Kit(图19B)和SCF占据的Kit结构(图19C)的带状栅图以及D4同型界面之上的浅空腔的网格表示。
图20显示在配体结合D2和D3区的凹面。浅的凹面位于D2和D3的部分配体结合表面上。在小口袋中包括的残基是来自D2的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208，以及来自D3的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。口袋通过被亲水性残基围绕的小的疏水补丁产生。在未被占据的和SCF占据的Kit结构之间没有大的改变，总包埋面积为大约500A2。图A和B显示了未被占据的Kit(A)和SCF结合的Kit(B)的带状栅图以及D2-D3口袋的网格表示。
图21描绘了基于结构的序列分析和PDGF受体膜近侧区的同源性建模。图21A描绘了PDGFRα、PDGFRβ和Kit的D4的氨基酸序列(按照出现的顺序分别为SEQ ID NO：148-157)的比对。人Kit结构的D4的IgSF折叠的关键残基和Ig折叠的核心残基的氨基酸相应地用红色和绿色着色。负责D4同型相互作用的两个关键碱性和酸性残基分别用蓝色和红色加框。相应于在Ig样结构域上的保守二硫键形成半胱氨酸残基的位置(B5和F5)通过星号标注。β折叠通过Kit序列下的箭头标记。根据IgSF命名法标记二级结构元件。图21B描绘了PDGFR的胞外域的膜近侧区的模型。PDGFRβ胞外域的膜近侧区以白色着色，并显示为具有透明分子表面的带(D4着橙子，而D5着粉色；左图)。两个相邻PDGFRβ分子的D4-D4界面的放大视图(右图)表明在D4之间的相互作用通过从两个相邻的EF环伸出的残基Arg385和Glu390介导。标记关键氨基酸并以棍型显示。
图22描绘了实验结果，其表明PDGF诱导的PDGFR活化受到D4中的突变的影响。图22A显示出实验结果，其表明在表达PDGFRβ的E390A、R385A、RE/AA和RKE/AAA突变体的细胞中PDGFRβ的PDGF诱导的酪氨酸自磷酸化受到强烈影响。图22B是显示出野生型和突变体PDGFRβ的置换曲线的图。通过用Prism4进行曲线拟合确定IC50值。图22C描绘了免疫印迹分析结果，其表明R385A、E390A或RE/AA突变不影响PDGFR的固有酪氨酸激酶活性。
图23描绘了来自免疫沉淀实验的结果，其表明在D4结构域中突变的PDGF刺激的PDGFRβ在细胞表面上以无活性二聚体的形式表达。采用抗PDGFR抗体免疫沉淀细胞溶解产物，且免疫沉淀物通过SDS-PAGE和分别用抗标记抗体(左图)和抗磷酸酪氨酸抗体(右图)进行免疫印迹进行分析。
图24描绘了免疫沉淀实验的结果，其表明PDGF诱导的细胞应答受到PDGFRβD4突变体中的突变的影响。
图25描绘了实验结果，其表明PDGF刺激的肌动蛋白环形成在表达PDGFR D4突变体的MEF中受到影响。尽管大约83％的表达WT PDGFR的MEF表现出圆形肌动蛋白环形成，但是仅5％的PDGFRD4突变体细胞在用50ng/ml的PDGF刺激2分钟之后显示出相似的圆形肌动蛋白环形成。而且，在2-5分钟的PDGF刺激之后在表达WT PDGFR的MEF中达到高峰的瞬时圆形肌动蛋白环形成在表达R385A、E390A或RE/AA PDGFR突变体的细胞中被微弱地检测到。
图26描绘了实验结果，其表明PDGFR内化作用和泛素介导的PDGFR降解受到PDGFR的D4中的突变的影响。图26A是表明结合于表达WT PDGFR的MEF的125I标记PDGF的内化动力学比结合于表达E390A、R385A或RE/AA PDGFR的细胞的125I标记PDGF的内化动力学快得多的曲线图。图26B表明R385A、E390A或RE/AAPDGFR突变体的降解动力学被大大降低；并且尽管一半WT PDGFR在PDGF刺激的1.5小时内被降解，但是PDGFR D4突变体的半衰期延长至大约4至6小时。图26C描绘了表明在相似条件条件下，相比于WT PDGFR，E390A PDGFR的PDGF诱导的泛素化刺激也被大大降低的实验。
图27描绘了实验结果，其表明D4界面的破坏阻断了KIT中的致癌突变。野生型KIT的SCF刺激导致KIT活化的增强，这由KIT的酪氨酸自磷酸化增强所揭示。所述实验进一步表明KIT的致癌性D5-重复序列突变体被组成性地进行酪氨酸自磷酸化。相比之下，D5-重复序列/E386A突变体阻断通过致癌D5-重复序列突变介导的KIT的组成型酪氨酸自磷酸化。
图28描绘免疫印迹实验的结果，表明针对对应于KIT-D4的同型相互作用基序的肽的抗体识别全长KIT受体。
具体实施方式
本发明提供结合人受体酪氨酸激酶(例如III型或V型受体酪氨酸激酶，如人Kit(亦称SCF受体)或PDGFRα或PDGFRβ)的胞外域(例如Ig样结构域或Ig样结构域之间的铰链)的成分，例如抗体或其抗原结合部分、小分子、肽类分子、适体和adnectin。本发明的成分锁定受体酪氨酸激酶的胞外域在非活性状态，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。在本发明的一种实施方式中，所述成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定至单体的状态。在本发明的另一个实施方式中，所述成分允许受体酪氨酸激酶的胞外域二聚化，但是影响两个单体的Ig样结构域(例如III型受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域或者V型受体酪氨酸激酶的D7-D7结构域)之间的定位、定向和/或距离，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。换言之，所述成分可以允许受体酪氨酸激酶胞外域的配体诱导的二聚化，但是影响两个胞外域在细胞表面界面处的定位，或者改变或阻止受体酪氨酸激酶中的构象变化，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性(例如抑制受体内化和/或抑制受体的酪氨酸自磷酸化和/或抑制受体激活下游的信号传导途径的能力)。本发明至少部分地基于单体形式以及配体诱导的同型二聚体形式的受体酪氨酸激酶整个胞外域的晶体结构的解码(deciphering)。这些晶体结构的解码允许确认本发明的成分可能靶向的表位，例如构象表位。
如本文中所使用，术语“成分”意于包括任何结合受体酪氨酸激酶的胞外域(例如Ig样结构域)的成分，其中所述成分将受体酪氨酸激酶的胞外域锁定在非活性状态，例如单体状态，从而拮抗受体酪氨酸激酶的活性。所述成分可以是分离的抗体或其抗原结合部分；小分子；肽类分子(例如基于受体酪氨酸激酶的Ig样结构域的结构设计的肽类分子)；适体或adnectin。在一些方面，所述成分结合连接受体酪氨酸激酶的Ig样结构域的铰链区(例如III型RTK的D3-D4或D4-D5铰链区)。
在一些实施方式中，所述成分将结合人Kit受体的特定序列，例如人Kit的残基309-413、残基410-519、381Arg和386Glu或418Tyr和505Asn。残基309-413包含D4结构域，残基410-519包含人Kit的D5结构域，并在本文中表明对于Kit受体二聚化至关重要。残基381Arg和386Glu是Kit的D4结构域中的残基，在本文中表明对于D4结构域的非共价连接是重要的，因此，对于受体的二聚化是重要的。类似地，残基418Tyr和505Asn是Kit的D5结构域中的残基，在本文中表明对于受体的二聚化是重要的。本领域技术人员将理解，特异性结合上述残基的成分可以通过例如阻止两个单体Kit分子的二聚化而拮抗受体的活性。
在另外的实施方式中，所述成分结合人Kit中突变的氨基酸残基，其中所述氨基酸残基是417Thr、418Tyr、419Asp、421Leu、420Arg、503Tyr或502Ala中的至少之一。
在优选实施方式中，本发明的成分结合Kit受体中的一或多个残基，这些残基构成在表4(下文)中所述的小腔或口袋。例如，本发明的成分可以结合Kit受体的D3-D4铰链区中的一个或多个以下残基：来自D3结构域的K218、S220、Y221、L222和来自D4结构域的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。本发明的成分也可以结合一个或多个以下残基，这些残基构成Kit受体的D4结构域中的凹面：Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390。在另一实施方式中，本发明的成分结合一个或多个以下残基，这些残基形成Kit受体的D2-D3铰链区中的口袋：来自D2结构域的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208，以及来自D3结构域的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。
因此，在一些实施方式中，本发明的成分可以结合连续的或不连续的氨基酸残基，并起到阻止RTK的膜近侧区以使酪氨酸激酶能够活化的距离和定向进行定位所需的运动分子楔(molecular wedge)的作用。本发明的成分也可以起到阻止同型或异型的D4或D5受体相互作用或使配体-受体相互作用位点不稳定的作用。在一些优选实施方式，本发明的成分结合Kit受体上的一个或多个以下残基：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的成分可以容易地靶向于其它III型RTK中的相应残基，例如形成相似的口袋或空腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同位置的那些残基。
在一种特定实施方式中，本发明的成分结合III型RTK上的构象表位或非连续表位。构象表位或非连续表位可以由来自III型RTK(例如人Kit受体或PDGF受体)的D3、D4和/或D5结构域或者D4-D5或D3-D4铰链区的两个或多个残基组成。例如，所述构象表位或非连续表位可以由表4中所列的两个或多个残基组成。
在一种具体实施方式中，本发明的成分结合由2个或多个选自Y125、H180、R181、K203、V204、R205、P206、V238、S239、S240、H263、G265、D266、F267、N268和Y269的氨基酸组成的构象表位。在相似的实施方式中，本发明的成分可以结合由选自以下的氨基酸组之一的2个或多个氨基酸组成的构象表位：P206、F208、V238和S239；K127、A207、F208和T295；L222、A339、F340、K342、E368、S369、N370、I371和Y373；L222、L223、E306、V308、F312、E338、F340和I371；R224、V308、K310、G311、F340、P341和D398；K218、A219、S220、N367、E368和S369；K218、A220、E368和S369；G384、T385、T411、K412、E414和K471；Y408、F433、G470、K471和L472；F324、V325、N326和N410；D327、N410、T411、K412和V497；G384、G387、V409和K471；L382、G387、V407和V409；Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、F208、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269；P206、F208、V238和S239；K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373；G384、G387、G388、Y408、V409、T411、F433、F469、G470和K471；D327、T411、K412、E414、A431、G432和K471；Y350、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390；Y350、R353和F355。如以上所指出的，本发明的成分可以结合形成如表4中确定的口袋或空腔的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成口袋或空腔的残基的一部分。应当理解，在特定实施方式中，当提到结合表位例如构象表位的本发明的成分时，意图是所述成分仅结合那些构成该表位(例如表4中确定的口袋或空腔)的那些特定残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在进一步的实施方式中，本发明的成分结合构象表位，其中所述表位由选自表5中所列的肽的两个或多个氨基酸残基组成。在一种具体实施方式中，构象表位由选自第一肽的一个或多个氨基酸残基和选自第二肽的一个或多个氨基酸残基组成，其中第一和第二肽选自表5中所列的肽的组。因而，本发明的成分可以结合构象表位，其中来自表5的所述第一和第二肽组如下：Ala219-Leu222和Thr304-Val308；Asp309-Gly311和Arg224-Gly226；Thr303-Glu306和Ala219-Leu222；Asn367-Asn370和Ser217-Tyr221；Ala339-Pro343和Asn396-Val399；Ala339-Pro343和Glu368-Arg372；Lys358-Tyr362和Val374-His378；Asp357-Glu360和Leu377-Thr380；Met351-Glu360和His378-Thr389；His378-Thr389和Val323-Asp332；Val409-Ile415和Ala493-Thr500；Val409-Ile415和Ala431-Thr437；Val409-Ile415和Phe469-Val473；Val409-Ile415和Val325-Asn330；Val409-Ile415和Arg381-Gly387；Gly466-Leu472和Gly384-Gly388；Val325-Glu329和Tyr494-Lys499；Thr411-Leu416和Val497-Ala502；Ile415-Leu421和Ala502-Ala507；Ala502-Ala507和Lys484-Thr488；及Ala502-Ala507和Gly445-Cys450。本发明的成分可以结合形成前述第一和第二肽组的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成第一和第二肽组的残基的一部分。应当理解，在特定实施方式中，当提到结合表位例如构象表位的本发明的成分时，意图是所述成分仅结合那些构成该表位(例如表5中确定的特定肽)的那些特定残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在另一实施方式中，本发明的成分结合由2个或多个选自E33、P34、D72、E76、N77、K78、Q79、K158、D159、N250、S251、Q252、T253、K254、L255、N260、W262、H264、G265、E344、N352、R353、F355、T356、D357、Y362、S365、E366、N367、N370和G466的氨基酸组成的构象表位或非连续表位。
在另一实施方式中，本发明的成分结合人PDGFRβ的氨基酸残基385Arg和390Glu，或者PDGFRα中的相应残基。人PDGFRβ的残基385Arg和390Glu与Kit受体的残基381Arg和386Glu类似，并介导PDGFRβ的同型D4-D4相互作用。本发明的成分可以通过阻止III型RTK的膜近侧区之间的关键同型相互作用(例如人PDGFRβ的385Arg和390Glu之间形成的盐桥)而发挥其对受体活化的抑制作用，所述相互作用对于胞质域以对于酪氨酸激酶活化至关重要的距离和定向进行定位是不可或缺的。本文中讨论的实验证明：同型D4-D4相互作用对于PDGFRβ二聚化不是必要的，而PDGFRβ二聚化对于受体活化是必要的然而并非足够的。因此，本发明的成分可以允许PDGFRβ二聚化而阻止活化。基于结构的序列比对已经表明：在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R中，EF环的大小以及包含重要氨基酸的D4-D4界面是保守的。因此，在一些实施方式中，本发明的成分可以靶向于III型RTK的D4或D5结构域的保守区。本领域技术人员也会理解，本发明的成分可以结合糖残基，所述糖残基可以出现在RTK的糖基化形式上。本发明的成分也可以结合由氨基酸残基和糖残基两者组成的表位。
术语“受体酪氨酸激酶”和“RTK”在本文中可互换地使用以表示公知的使酪氨酸残基磷酸化的膜受体的家族。很多受体酪氨酸激酶在发育或者细胞分裂中起到重要作用。受体酪氨酸激酶具有细胞外配体结合结构域、跨膜结构域和胞内催化结构域。胞外结构域结合细胞因子、生长因子或其它配体，并通常由一或多个可识别的结构基序组成，包括富半胱氨酸区、纤连蛋白III样结构域、免疫球蛋白样结构域、EGF样结构域、钙粘着蛋白样结构域、kringle样结构域、因子VIII样结构域、富甘氨酸区、富亮氨酸区、酸性区和盘状(discoidin)结构域。胞内激酶结构域的活化通过配体结合细胞外结构域实现，这引起受体二聚化。以这种方式活化的受体能够自磷酸化催化结构域外面的酪氨酸残基，从而促进活性受体构象的稳定。磷酸化残基也作为随后在细胞内传导信号的蛋白质的结合位点。RTK的实例包括但不限于Kit受体(亦称干细胞因子受体或SCF受体)、成纤维细胞生长因子(FGF)受体、肝细胞生长因子(HGF)受体、胰岛素受体、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)受体、神经生长因子(NGF)受体、血管内皮生长因子(VEGF)受体、PDGF受体-α、PDGF受体-β、CSF-1受体(亦称M-CSF受体或Fms)和Flt3-受体(亦称Flk2)。
在本发明的优选实施方式中，RTK是III型RTK。在本发明另一实施方式中，RTK是V型，即VEGF受体家族的成员。
如本文中所使用，术语“受体酪氨酸激酶的III型家族”或“III型RTK”意于包括一般地在其胞外域中包含五个免疫球蛋白像结构域或Ig样结构域的受体酪氨酸激酶。III型RTK的实例包括但不限于PDGF受体、M-CSF受体、FGF受体、Flt3受体(亦称Flk2)和Kit受体。在本发明的优选实施方式中，III型RTK是Kit(在本领域也称为SCF受体)。Kit，与其它III型RTK相似，由通过单一跨膜(TM)结构域连接于胞质区糖基化的细胞外配体结合结构域(胞外域)构成(综述于Schlessinger(2000)Cell 103：211-225)。III型RTK，例如Kit或PDGFR，的另一标志是带有大的激酶插入区的胞质蛋白酪氨酸激酶(PTK)结构域。已知存在至少两种Kit受体的剪切同工型，较短的利用框内的剪接位点。本发明包括Kit以及其它上述RTK的所有同工型。
本文中所用的受体酪氨酸激酶(RTK)的“Ig样结构域”意于包括本领域公知的存在于RTK胞外域中的结构域。在III型受体酪氨酸激酶(III型RTK)家族例如Kit的胞外域中，存在5个这样的结构域，已知为D1、D2、D3、D4和D5。III型RTK的D1、D2和D3结构域负责结合RTK的配体(综述于Ullrich和Schlessinger(1990)Cell 61：203-212)。因此，在本发明的一种实施方式中，术语“Ig样结构域”不意于包括负责配体结合的RTK的结构域。在本发明的优选实施方式中，Ig样结构域是III型RTK的D4和/或D5结构域。在VEGF受体家族的胞外域中，存在7个Ig样结构域，已知为D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7。在本发明的一种优选实施方式中，Ig样结构域是VEGF受体家族的D7结构域。
本文中所用的术语“VEGF受体家族”，亦称V型RTK，包括血管内皮生长因子的RTK受体。如上所述，这些RTK在其胞外域中具有7个Ig样结构域。VEGF家族受体的实例为VEGFR-1(亦称Flt-1)、VEGFR-2(亦称KDR或Flk-1)和VEGFR-3(亦称Flt-4)。
术语受体酪氨酸激酶(RTK)的“胞外域”是本领域公知的，并且指RTK的细胞外部分，即在质膜外的RTK的部分。
术语受体酪氨酸激酶的胞外域的“膜近侧区”指的是接近质膜的RTK的细胞外部分，并优选地不直接负责配体与RTK的结合。膜近侧区的实例包括但不限于III型受体酪氨酸激酶的D4结构域、III型受体酪氨酸激酶的D5结构域、III型受体酪氨酸激酶的D3-D4铰链区、III型受体酪氨酸激酶的D4-D5铰链区和V型受体酪氨酸激酶的D7结构域。
本文中所用的术语“同型相互作用”指的是来自两个单体受体的两个相同的膜近侧区之间的相互作用。
本文中所用的术语“异型相互作用”指的是来自两个单体受体的两个不同的膜近侧区之间的相互作用。异型相互作用可以是两个不同类型的单体受体二聚化的结果，或者同种单体受体的野生型和突变体形式二聚化的结果。例如，本领域公知癌症患者可以携带某一受体的野生型等位基因和突变体等位基因。
本文中所用的术语“单体状态”指的是其中RTK分子由单一多肽链组成的RTK的状态，该单一多肽链不与相同或不同类型的第二RTK多肽结合。RTK二聚化导致自磷酸化和受体活化。因此，单体状态的RTK是非活性状态。单体状态也是其中单一RTK的D4或D5结构域不与第二RTK的D4或D5结构域分别结合的状态。
短语“锁定受体酪氨酸激酶的胞外域在非活性状态”指的是本发明的成分抑制受体酪氨酸激酶的活性的能力。换言之，该短语包括本发明的成分将平衡转向形成非活性或抑制性的受体构型的能力。例如，与不存在本发明的成分时受体活性相比，本发明的成分可以抑制受体酪氨酸激酶的活性至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。
本文中所用的术语“非活性状态”指的是其中RTK分子不能激活下游的信号传导的RTK的状态。非活性状态可以是这样的状态，其中受体酪氨酸激酶的胞外域被允许二聚化，但是两个单体的Ig样结构域(例如III型受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域或者V型受体酪氨酸激酶的D7-D7结构域)之间的定位、定向、构象和/或距离发生改变，从而抑制了受体酪氨酸激酶的活性(例如受体内化受抑制和/或受体的酪氨酸自磷酸化受抑制和/或受体激活下游信号传导途径的能力受抑制)。非活性状态也包括如上所述的单体状态。非活性状态也可以是这样的状态，其中受体酪氨酸激酶的胞外域结合于受体配体并二聚化，但是还没有发生允许受体活化的构象变化。实施例22-25进一步讨论了表明存在对于RTK活化至关重要(例如通过介导D4或D5同型相互作用)但是对于受体二聚化不是必要的特定保守氨基酸残基的实验。术语“非活性状态”包括这样的状态，其中与没有本发明的成分时的受体活性相比，本发明的成分可以降低或抑制受体酪氨酸激酶的活性至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。本文中描述的任何功能试验可用于确定本发明的成分抑制受体酪氨酸激酶活性的能力。在一些实施方式中，本发明的成分可以表现出宽的效应，例如当大部分或全部目标RTK灭活时。在其他的实施方式中，本发明的成分可以表现出较窄的效应，例如当部分靶RTK灭活时。在这样的实施方式中，与没有所述成分时的受体相比，至少5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％的受体被锁定在非活性状态。
本文中所使用的术语“构象表位”或“非线性表位”或“不连续表位”可互换地使用以指由至少两个不是单蛋白质链中的连续氨基酸的氨基酸组成的表位。例如，构象表位可以是由一段(strech)插入氨基酸分开，但是足够靠近以被本发明的成分作为单一表位识别的两个或多个氨基酸组成。作为进一步的实例，在单蛋白质链上由插入氨基酸分开的氨基酸或者存在于分离的蛋白质链上的氨基酸可以由于蛋白质结构或复合体的构象形状而拉近，以成为可以被本发明的成分结合的构象表位。特定的不连续表位和构象表位在本文中进行描述(参见例如表4和5)。
本领域技术人员将理解，通常，本发明的成分结合的线性表位可以取决于或不取决于RTK的二级、三级或四级结构。例如，在一些实施方式中，本发明的成分可以结合一组氨基酸而无论它们是否以天然的三维蛋白质结构进行折叠。在其他的实施方式中，本发明的成分可能不识别组成该表位的单个氨基酸残基，而是可能需要特别的构象(弯曲、盘旋、转角或折叠)以识别和结合表位。
在以下各分节中进一步详细描述本发明的各个方面。
I.结合人受体酪氨酸激酶胞外域的抗体
在本发明的一个方面，结合人受体酪氨酸激酶的胞外域例如Ig样结构域或铰链区的成分是抗体或其抗原结合片段。
在本文中所指的“抗体”包括整个的抗体和任何抗原结合片段(即抗原结合部分”)或其单链。抗体”指包含通过二硫键相互连接的至少两个重(H)链和两个轻(L)链的糖蛋白，或其抗原结合部分。各个重链由重链可变区(在这里缩写为VH)和重链恒定区组成。重链恒定区由三个结构域组成，CH1、CH2和CH3。各个轻链由轻链可变区(在这里缩写为VL)和轻链恒定区组成。轻链恒定区由一个结构域，CL，组成。VH和VL区可以进一步细分成称为互补决定区(CDR)的超变区，其间交替散布着更加保守的称为构架区(FR)的区域。各个VH和VL由三个CDR和四个FR组成，按以下顺序从氨基端至羧基端排列：FR1，CDR1，FR2，CDR2，FR3，CDR3，FR4。重链和轻链的可变区含有与抗原相互作用的结合结构域。抗体的恒定区可以介导免疫球蛋白与宿主组织或因子(包括免疫系统的各种细胞(例如效应细胞)和经典补体系统的第一成分(Clq))的结合。
本文中所用的术语抗体的“抗原结合部分”(或简称“抗体部分”)指的是保留特异性结合抗原(例如Kit的D4或D5结构域)能力的抗体的一个或多个片段。已经表明，全长抗体的片段可以执行抗体的抗原结合功能。包含在术语抗体的“抗原结合部分”中的结合片段的实例包括(i)Fab片段，由VL、VH、CL和CH1结构域构成的单价片段；(ii)F(ab′)2片段，包含在铰链区通过二硫桥连接的两个Fab片段的二价片段；(iii)Fab’片段，主要是带有部分铰链区的Fab(参见，FUNDAMENTALIMMUNOLOGY(Paul编著，第三版1993)；(iv)由VH和CH1结构域构成的Fd片段；(v)由抗体单臂的VL和VH结构域构成的Fv片段，(vi)dAb片段(Ward等，(1989)Nature 341：544-546)，其由VH结构域构成；(vii)分离的互补决定区(CDR)；以及(viii)纳米体，含有单一的可变结构域和两个恒定结构域的重链可变区。而且，尽管Fv片段的两个结构域VL和VH由独立的基因编码，但是它们可以使用重组方法通过使得它们能够形成单蛋白质链的合成接头连接的，其中VL和VH区配对以形成单价分子(已知为单链Fv(scFv)；参见例如Bird等(1988)Science 242：423-426；和Huston等(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA85：5879-5883)。这样的单链抗体也意于包括在术语抗体的“抗原结合部分”中。这些抗体片段使用本领域技术人员已知的常规方法获得，并且片段以与完整抗体同样的方法进行用途筛选。
本文中所用的“分离的抗体”意于指基本上没有具有不同抗原特异性的其它抗体的抗体(例如特异性结合RTK的Ig样结构域的分离的抗体基本上没有特异性结合除了RTK的Ig样结构域之外的抗原的抗体)。而且，分离的抗体可以是基本上没有其它的细胞物质和/或化学物质。但是，“分离的抗体”可以包括全都特异性结合例如RTK的Ig样结构域的多克隆抗体。
本文中所用的术语“单克隆抗体”或“单克隆抗体组成”指的是单分子组成的抗体分子的制剂。单克隆抗体组成显示对特定表位的单一结合特异性和亲合性。
本文中所用的术语“人抗体”意于包括具有其中框架区和CDR区均源自人种系免疫球蛋白序列的可变区的抗体。而且，如果抗体含有恒定区，该恒定区也源自于人种系免疫球蛋白序列。本发明的人抗体可以包括不是由人种系免疫球蛋白序列编码的氨基酸残基(例如体外随机或定点诱变或者体内体细胞突变引入的突变)。然而，本文中所用的术语“人抗体”不意于包括其中来自另一哺乳动物种(例如小鼠)的种系的CDR序列嫁接于人框架序列的抗体。
术语“人单克隆抗体”是指具有其中框架区和CDR区均源自人种系免疫球蛋白序列的可变区的显示单一结合特异性的单克隆抗体。在一种实施方式中，人单克隆抗体由包括由非人类转基因动物例如转基因小鼠获得的B细胞的杂交瘤产生，所述非人类转基因动物具有融入无限增殖细胞的包含人重链转基因和轻链转基因的基因组。
本文中所用的术语“重组人抗体”包括通过重组方法制备、表达、创造或分离的所有人抗体，例如(a)从对于人免疫球蛋白基因进行转基因或转染色体的动物(例如小鼠)或由其制备的杂交瘤分离的抗体(以下进一步描述)，(b)从经转化以表达人抗体的宿主细胞分离的抗体，例如从转染瘤的抗体，(c)从重组、组合的人抗体文库分离的抗体，和(d)通过包括将人免疫球蛋白基因序列与其它DNA序列剪接的任何其它方法制备、表达、创造或分离的抗体。这样的重组人抗体具有其中框架区和CDR区域源自于人种系免疫球蛋白序列的可变区。然而，在某些实施方式中，这样的重组人抗体可以进行体外诱变(或在使用人Ig序列转基因的动物时，进行体内体细胞诱变)，从而尽管重组抗体的VH和VL区的氨基酸序列源自人种系VH和VL序列和与之相关，但它们可以并不是天然存在于体内人抗体种系库内。
本文中所用的“同种型”指的是由重链恒定区基因编码的抗体类(例如IgM或IgG1)。
短语“识别抗原的抗体”和“抗原特异性的抗体”在本文中与术语“特异性结合抗原的抗体”互换地使用。
术语“人抗体衍生物”指的是人抗体的任何修饰形式，例如抗体和另一种物质或抗体的缀合物。
术语“人源化抗体”意于表示其中源自另一哺乳动物种例如小鼠的CDR序列嫁接于人框架序列上的抗体。可以在人框架序列内进行另外的构架区修饰。本领域技术人员将理解，当序列“源自于”特定的种时，所述序列可以是蛋白质序列，例如当可变区氨基酸取自鼠抗体时，或者所述序列可以是DNA序列，例如当编码可变区的核酸取自鼠DNA时。也可以基于人和非人(例如鼠或兔)抗体来设计人源化抗体。所述设计的抗体(可能结合了人的和非人的残基)可以是化学合成的。所述序列也可以在DNA水平合成，并在体外或体内表达以产生人源化抗体。
术语“嵌合抗体”意于指其中可变区序列源自于一个种而恒定区序列源自于另一个种的抗体，例如其中可变区序列源自于小鼠抗体，而恒定区序列源自于人抗体的抗体。
术语“抗体模拟物”或“抗体类似物”意于指的是能够模拟抗体结合抗原的能力的分子，但它不局限于天然的抗体结构。此类抗体模拟物的实例包括但不限于Adnectin(即基于纤连蛋白的结合分子)、亲和体、DARPin、抗运载蛋白(Anticalin)、高亲合性多聚体和Versabody，尽管它们它们模拟传统的抗体结合，它们全部采用通过完全不同的机制产生的结构并通过完全不同的机制发挥作用。当本发明的实施方式涉及抗体或其抗原结合部分时，它们也可以应用于如上所述的抗体模拟物。
本文中所用的“特异性结合”RTK的Ig样结构域的抗体意指以1x10-7M或更低、更优选5x10-8M或更低、更优选1x10-8M或更低、更优选5x10-9M或更低的的KD结合RTK的Ig样结构域的抗体。
本文中所用的术语“基本上不结合”蛋白质或细胞表示不结合或不以高亲和性结合蛋白质或细胞，即以1x10-6M或更高、更优选1x10-5M或更高、更优选1x10-4M或更高、更优选1x10-3M或更高、甚至更优选1x10-2M或更高的KD结合蛋白质或细胞。
本文中所用的术语″K结合″或“Ka”意指特定抗体-抗原相互作用的结合速率，而本文中所用的术语″K解离″或“Kd”意指特定抗体-抗原相互作用的解离速率。本文中所用的术语“KD”意指解离常数，其从Kd与Ka的比率(即Kd/Ka)获得，并表示为摩尔浓度(M)。可以使用本领域公认的方法确定抗体的KD值。测定抗体的KD的优选方法是使用表面等离子体共振，优选使用生物传感器系统，例如
Figure G2008800190719D00341
系统。
本文中所用的术语“高亲和性”在涉及IgG型抗体时，指的是对于RTK的Ig样结构域，抗体具有10-8M或更低、更优选10-9M或更低、甚至更优选10-10M或更低的KD。然而，对于其它抗体同种型“高亲和性”结合可能有所改变。例如，IgM同种型的“高亲和性”结合指的是抗体具有10-7M或更低、更优选10-8M或更低、更优选10-9M或更低的KD。
抗体
本发明的抗体特异性结合RTK的Ig样结构域，例如人受体酪氨酸激酶III型家族的成员。在优选实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分与RTK单体的Ig样结构域的结合将胞外域锁定在非活性状态，例如单体状态，并因此拮抗RTK二聚化和激活下游信号传导途径的能力。例如，所述抗体可以阻断配体诱导的受体酪氨酸激酶的酪氨酸自磷酸化和/或受体内化。
选择或设计本发明的抗体以结合RTK的特定Ig样结构域，例如人Kit的D4结构域或D5结构域或者VEGF受体的D7结构域。在其它实施方式中，选择或设计抗体或其抗原结合部分以结合与RTK(例如Kit受体)的结构域具有同源性的蛋白质。例如，可以选择或设计抗体以结合与Kit受体的结构域(例如D4或D5结构域)具有至少50％的同一性、至少60％的同一性、至少70％的同一性、至少80％的同一性、至少90％的同一性、或至少95％、96％、97％、98％或99％的同一性的结构域。这样的抗体或其抗原结合部分将能够结合与Kit的D4或D5结构域在功能上类似的蛋白质结构域(可能在Kit和其它RTK中)。
也可以选择或设计本发明的抗体或其抗原结合部分以结合由RTK(例如人III型RTK)的Ig样结构域衍生的特殊基序或共有序列，从而使抗体或其抗原结合部分特异性结合人RTK III型家族的成员之间以及III型RTK和其它RTK(例如V型RTK)之间共有的表位或结构域。例如，可以通过使用序列比对算法来比对各种RTK的结构域(例如在RTK类型或各物种之间D4结构域的结构域)找到这类线性共有序列(参见图6B)。本领域技术人员可以比对例如来自各种物种(例如人、小鼠、大鼠)的Kit D4结构域的蛋白质序列以确定在被比对的序列的至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少100％中哪些蛋白质残基是保守的。然后，这样的共有序列可以用于产生特异性结合该共有序列的抗体或其它成分，并因此结合Kit RTK的最保守的残基。类似地，人们也可以比对V型RTK的D7结构域的蛋白质序列(参见图6)以获得可以用于产生本发明的成分的共有序列。本领域技术人员应理解，最高度保守的残基是哪些通过进化保留并最可能对于蛋白质功能具有重要性的残基。或者，如果比对在各种不同类的RTK之间进行，对于这样的共有序列产生的抗体将允许抗体结合多种RTK类型中的相似Ig样结构域。
在一种具体实施方式中，本发明的成分(例如抗体或其抗原结合部分)结合D4相互作用位点的以下共有序列：LX1RX2X3X4X5X6X7G，其中L是亮氨酸，R是精氨酸，G是甘氨酸；X1选自苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺或赖氨酸；X2选自亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸；X3选自赖氨酸、组氨酸、天门冬酰胺和精氨酸；X4选自甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸；X5选自苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸；X6选自谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺；以及X7选自甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和苏氨酸。
在另一实施方式中，本发明的成分(例如抗体或其抗原结合部分)结合VEGF受体家族成员的D7结构域的以下共有序列：IX1RVX2X3EDX4G(SEQ ID NO：1)，其中I是异亮氨酸，R是精氨酸，E是谷氨酸，D是天冬氨酸，G是甘氨酸；X1选自谷氨酸、精氨酸和谷氨酰胺；X2选自精氨酸和苏氨酸；X3选自谷氨酸和赖氨酸；以及X4选自谷氨酸和丙氨酸。
本发明的抗体不结合RTK的配体结合位点，例如Kit受体的SCF结合位点。因此，本文中描述的抗体不拮抗受体结合其目标配体的能力。
在一些实施方式中，抗体或其抗原结合部分结合人Kit受体的特定序列，例如人Kit受体的残基309-413、残基410-519、381Arg和386Glu或者418Tyr和505Asn。
在其它实施方式中，抗体或其抗原结合部分结合代表蛋白质中三维结构的蛋白质基序或共有序列。这样的基序或共有序列不代表氨基酸的连续链，而是导致RTK的三维折叠的非连续的氨基酸排列(即“结构基序”或“非线性表位”)。这样的基序的实例是Kit受体的D4-D4或D5-D5结合界面。在一种实施方式中，本发明的抗体结合例如D4-D4或D5-D5界面中的非线性表位，从而阻止RTK的活化。
在优选实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合构成表4(下文中)中描述的小腔或口袋的Kit受体中的一个或多个残基。例如，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合Kit受体的D3-D4铰链区中的一个或多个以下残基：来自D3结构域的K218、S220、Y221、L222和来自D4结构域的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。本发明的抗体或其抗原结合部分也可以结合构成Kit受体的D4结构域中的凹面的一个或多个以下残基：Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390。在另一实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合形成Kit受体的D2-D3铰链区中的口袋的一个或多个以下残基：来自D2结构域的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208以及来自D3结构域的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。
因此，在一些实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合连续的或不连续的氨基酸残基，并起到阻止RTK的膜近侧区以使酪氨酸激酶能够活化的距离和定向进行定位所需的运动的分子楔的作用。本发明的抗体或其抗原结合部分也可以起到阻止同型D4或D5受体的相互作用或使配体-受体相互作用位点不稳定的作用。在一些优选实施方式，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合Kit受体上的一个或多个以下残基：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。
本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分可以容易地靶向于其它III型RTK中的相应残基，例如形成相似的口袋或空腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同的位置的那些残基。
在一种具体实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分结合III型RTK上的构象表位或非连续表位。构象表位或非连续表位可以由来自III型RTK(例如人Kit受体或PDGF受体)的D3、D4或D5结构域或者D4-D5或D3-D4铰链区的两个或多个残基组成。例如，所述构象表位或非连续表位可以由下面表4中所列的两个或多个残基组成。
在一种特定实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分结合由2个或多个选自Y125、H180、R181、K203、V204、R205、P206、V238、S239、S240、H263、G265、D266、F267、N268和Y269的氨基酸组成的构象表位。在相似的实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分可以结合由选自以下的氨基酸组之一的2个或多个氨基酸组成的构象表位：P206、F208、V238和S239；K127、A207、F208和T295；L222、A339、F340、K342、E368、S369、N370、I371和Y373；L222、L223、E306、V308、F312、E338、F340和I371；R224、V308、K310、G311、F340、P341和D398；K218、A219、S220、N367、E368和S369；K218、A220、E368和S369；G384、T385、T411、K412、E414和K471；Y408、F433、G470、K471和L472；F324、V325、N326和N410；D327、N410、T411、K412和V497；G384、G387、V409和K471；L382、G387、V407和V409；Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、F208、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269；P206、F208、V238和S239；K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373；G384、G387、G388、Y408、V409、T411、F433、F469、G470和K471；D327、T411、K412、E414、A431、G432和K471；Y350、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390；Y350、R353和F355。如以上所指出的，本发明的抗体可以结合形成在表4中确定的口袋或空腔的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成口袋或空腔的残基的一部分。应当理解，在某些实施方式中，当说明本发明的抗体结合表位例如构象表位时，意图是抗体仅结合那些构成该表位(例如表4中确定的口袋或空腔)的那些特定残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在进一步的实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分结合构象表位，其中所述构象表位由选自表5中所列的肽的两个或多个氨基酸残基组成。在一种具体实施方式中，构象表位由选自第一肽的一个或多个氨基酸残基和选自第二肽的一个或多个氨基酸残基组成，其中第一和第二肽选自表5中所列的肽的组。因而，本发明的抗体或其抗原结合部分结合构象表位，其中所述第一和第二肽组如下：Ala219-Leu222和Thr304-Val308；Asp309-Gly311和Arg224-Gly226；Thr303-Glu306和Ala219-Leu222；Asn367-Asn370和Ser217-Tyr221；Ala339-Pro343和Asn396-Val399；Ala339-Pro343和Glu368-Arg372；Lys358-Tyr362和Val374-His378；Asp357-Glu360和Leu377-Thr380；Met351-Glu360和His378-Thr389；His378-Thr389和Val323-Asp332；Val409-Ile415和Ala493-Thr500；Val409-Ile415和Ala431-Thr437；Val409-Ile415和Phe469-Val473；Val409-Ile415和Val325-Asn330；Val409-Ile415和Arg381-Gly387；Gly466-Leu472和Gly384-Gly388；Val325-Glu329和Tyr494-Lys499；Thr411-Leu416和Val497-Ala502；Ile415-Leu421和Ala502-Ala507；Ala502-Ala507和Lys484-Thr488；以及Ala502-Ala507和Gly445-Cys450。
本发明的抗体可以结合形成前述第一和第二肽组的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成第一和第二肽组的残基的一部分。应当理解，在某些实施方式中，当说到本发明的抗体结合表位例如构象表位时，意图是抗体仅结合构成该表位(例如表5中确定的特定肽)的那些特异性残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在另一实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分结合由选自E33、P34、D72、E76、N77、K78、Q79、K158、D159、N250、S251、Q252、T253、K254、L255、N260、W262、H264、G265、E344、N352、R353、F355、T356、D357、Y362、S365、E366、N367、N370和G466的2个或多个氨基酸组成的构象表位或非连续表位。
在另一实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合部分结合人PDGFRβ的氨基酸残基385Arg和390Glu，或者PDGFRα中相应的残基。人PDGFRβ的残基385Arg和390Glu类似于Kit受体的残基381Arg和386Glu，并介导PDGFRβ的同型D4-D4相互作用。本发明的抗体或其抗原结合部分可以通过阻止对于胞质结构域以酪氨酸激酶活化必要的距离和定向进行定位所必需的III型RTK的膜近侧区之间的关键同型相互作用(例如人PDGFRβ的385Arg和390Glu之间形成的盐桥)而发挥其对受体活化的抑制作用。本文中讨论的实验证明：同型D4-D4相互作用对于PDGFRβ的二聚化不是必要的，而PDGFRβ二聚化对于受体活化是必要的然而并非足够的。因此，本发明的抗体或其抗原结合部分可以允许PDGFRβ二聚化而阻止活化。基于结构的序列比对已经表明：在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R中，EF环的大小以及包含重要氨基酸的D4-D4界面是保守的。因此，在一些实施方式中，本发明的抗体或其抗原结合片段可以靶向于III型RTK的D4或D5结构域的保守区。
在另外的实施方式中，选择或设计本发明的抗体或其抗原结合部分以特异性结合突变体RTK。在优选实施方式中，突变体RTK是致瘤的或致癌的突变体。在一种具体实施方式中，选择或设计抗体或其抗原结合部分以结合致癌的Kit受体突变体。可以被本发明的抗体靶向的几种Kit受体突变体是具有一个或多个以下氨基酸中的突变的Kit受体：Thr417、Tyr418、Asp419、Leu421、Arg420、Tyr503或Ala502。本领域技术人员应理解，本发明的方法将可以应用于Kit中的其它突变或其它RTK中的突变。靶向突变体RTK的一个优点是治疗抗体可以仅结合包含突变的细胞上的RTK，从而保持健康细胞大部分或全部不受影响。因此，在突变是致瘤性突变的情况下，仅肿瘤细胞被作为治疗靶标，从而潜在地减少副作用和剂量要求。
优选地，抗体以5x10-8M或更低的KD、1x10-8M或更低的KD、5x10-9M或更低的KD，或者1x10-8M至1x10-10M之间或更低的KD结合人RTK的Ig样结构域。本领域已知用于评价抗体对于RTK(例如Kit)的Ig样结构域的结合能力的标准试验，包括例如ELISA、蛋白质印迹和RIA。抗体的结合动力学(例如结合亲合力)也可以通过本领域已知的标准试验来评定，例如通过ELISA、Scatchard和Biacore分析。
工程化和修饰的抗体
根据本发明的方法制备的抗体的VH和/或VL序列可以用作工程化修饰的抗体的起始材料，所述修饰的抗体可以具有从起始抗体发生改变的性质。抗体可以通过修饰一个或两个原始可变区(即VH和/或VL)内(例如一或多个CDR区和/或一或多个构架区内)的一或多个残基进行工程化。另外地或者可选地，可以通过修饰恒定区内的残基来进行工程化，例如改变抗体的效应子功能。
一种可以进行的可变区工程化是CDR接枝。抗体主要地通过位于6个重链和轻链互补决定区(CDR)中的氨基酸残基与靶抗原相互作用。为此，在各抗体之间CDR中的氨基酸序列比CDR外的序列更加多样化。因为CDR序列负责大多数抗体-抗原相互作用，可以通过构建表达载体来表达模拟特定的天然存在抗体的性质的重组抗体，所述表达载体包括来自特定的天然存在抗体的CDR序列，这些CDR序列被接枝到来自具有不同性质的不同抗体的框架序列上(参见，例如Riechmann，L.等(1998)Nature 332：323-327；Jones，P.等(1986)Nature 321：522-525；Queen，C.等(1989)Proc.Natl.Acad.Sei.U.S.A.86：10029-10033；授予Winter的美国专利No.5,225,539，以及授予Queen等的美国专利No.5,530,101；5,585,089；5,693,762和6,180,370)。
可以从公共的DNA数据库或包括种系抗体基因序列的发表的参考文献来获得抗体的框架序列。例如，人重链和轻链可变区基因的种系DNA序列可以从“VBase”人种系序列数据库中找到(可在互联网上在mrc-cpe.cam.ac.uk/vbase网站获得)，以及在Kabat，E.A.等(1991)Sequences of Proteins of Immunological Interest，Fifth Edition，U.S.Department of Health and Human Services，NIH Publication No.91-3242；Tomlinson，I.M.等(1992)″The Repertoire of Human Germline VHSequences Reveals about Fifty Groups of VH Segments with DifferentHypervariable Loops″J.Mol.Biol.227：776-798；和Cox，J.P.L.等(1994)″A Directory of Human Germ-line VH Segments Reveals a StrongBias in their Usage″Eur.J.Immunol.24：827-836中找到；每一篇文献的内容均通过引用的方式明确并入本文中。作为另一实例，人重链和轻链可变区基因的种系DNA序列可以从Genbank数据库中找到。
使用一种称为Gapped BLAST的序列相似性检索方法相对于编译蛋白质序列数据库比较抗体蛋白质序列(Altschul等(1997)NucleicAcids Research 25：3389-3402)，这是本领域技术人员公知的。BLAST是一种探试算法(heuristic algorithm)，其中抗体序列和数据库序列之间的统计上显著的比对很可能含有比对字段(aligned word)的高分片段对(high-scoring segment pair)(HSP)。不能通过延伸或者修剪提高分值的片段对称为命中(hit)。简言之，VBASE来源的核苷酸序列(vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/vbase1/list2.php)被翻译，且FR1-FR3框架区之间和包括上述框架区之间的区域得到保持。数据库序列平均长度为98个残基。去除在蛋白质全长范围内精确匹配的重复序列。使用具有缺省的标准参数(除了被关闭的低复杂性过滤器)的程序blastp和BLOSUM62的替代矩阵进行蛋白质的BLAST检索过滤出产生序列匹配的前5个命中。核苷酸序列在所有6个框架中被翻译，而在数据库序列的匹配片段中没有终止密码子的框架被认为是潜在的命中。这随后使用BLAST程序tblastx进行证实，其在所有6个框架中翻译抗体序列，并将那些翻译与在所有6个框架中动态地翻译的VBASE核苷酸序列进行比较。可以如上所述类似地对VBASE进行其它人种系序列数据库，例如可从IMGT(http://imgt.cines.fr)获得的那些的检索。
同一性是在全长序列上抗体序列和蛋白质数据库之间的精确的氨基酸匹配。阳性结果(同一性+置换匹配)不是相同的，但是氨基酸置换由BLOSUM62替代矩阵指导。如果抗体序列以相同的同一性与两个数据库序列相匹配，那么具有最多阳性结果的命中将被确定为匹配序列命中。
确认的VH CDR1、CDR2和CDR3序列以及VK CDR1、CDR2和CDR3序列可以接枝到构架区上，所述框架区具有与框架序列所来源的种系免疫球蛋白基因中发现的那些序列相同的序列，或者CDR序列可以接枝到与种系序列相比含有一或多个突变的构架区上。例如，已经发现在某些情况下，在构架区内的突变残基对于维持或提高抗体的抗原结合能力是有益的(参见例如授予Queen等的美国专利No.5,530,101；5,585,089；5,693,762和6,180,370)。
另一类型的可变区修饰是突变VH和/或VK CDR1、CDR2和/或CDR3区内的氨基酸残基，从而改进目的抗体的一种或多种结合性质(例如亲合性)。可以进行定点诱变或PCR介导的诱变来引入突变，并且可以在本领域已知的体外或体内试验中评价对抗体结合的影响或其它感兴趣的功能性质。例如，可以突变本发明的抗体来产生文库，然后可以就与RTK的Ig样结构域例如人Kit RTK的D4或D5结构域，的结合对文库进行筛选。优选地，引入保守修饰(如以上讨论的)。突变可以是氨基酸置换、添加或缺失，但优选是置换。而且，一般CDR区内不超过一个、两个、三个、四个或五个残基被改变。
另一种类型的框架修饰包括突变构架区内、或者甚至一个或多个CDR区内的一个或多个残基以去除T细胞表位，从而降低抗体潜在的免疫原性。该方法也称为“脱免疫(deimmunization)”，并在Carr等人的美国专利公开No.20030153043中更加详细地进行了描述。
在框架或CDR区内进行的修饰之外或者替代以上修饰，本发明的抗体可以工程化以包含Fc区内的修饰，从而通常改变抗体的一种或多种功能性质，例如血清半衰期、补体结合、Fc受体结合和/或抗原依赖性细胞毒性。而且，本发明的抗体可以进行化学修饰(例如一个或多个化学部分可以附着于抗体)或者进行修饰以改变它的糖基化作用，而再改变抗体的一种或多种功能性质。在下文中更加详细地描述这些实施方式中的每一个。Fc区中残基的编号是Kabat的EU索引的编号。
在一种实施方式中，修饰CH1的铰链区从而改变(例如增加或减少)铰链区中半胱氨酸残基的数量。该方法在Bodmer等人的美国专利No.5,677,425中进一步描述。改变CH1铰链区中半胱氨酸残基的数目例如以帮助轻链和重链的组装或者提高或降低抗体的稳定性。
在另一实施方式中，使抗体的Fc铰链区突变以降低抗体的生物半衰期。更具体地说，将一个或多个氨基酸突变引入Fc铰链片段的CH2-CH3结构域界面区，使得抗体相对于天然的Fc铰链结构域的葡萄球菌A蛋白(SpA)结合具有受损的SpA结合。该方法在Ward等人的美国专利No.6,165,745中进一步描述。
在另一实施方式中，抗体经修饰以增加其生物半衰期。多种方法均可行。例如，如授予Ward的美国专利No.6,277,375中描述的，可以引入一个或多个以下突变：T252L、T254S、T256F。或者，为了提高生物半衰期，如在Presta等人的美国专利No.5,869,046和6,121,022中所述，可以在CH1或CL区内改变抗体以包含从IgG的Fc区CH2结构域的两个环获得的补救受体(salvage receptor)结合表位。只要抗体与RTK的Ig样结构域的结合不受损，这些策略将是有效的。
在再其它实施方式中，通过以不同的氨基酸残基来置换至少一个氨基酸残基而改变Fc区，以改变抗体的效应子功能。例如，选自氨基酸残基234、235、236、237、297、318、320和322的一个或多个氨基酸可以被不同的氨基酸残基取代，从而抗体具有对效应子配体的改变的亲和性，但保持亲本抗体的抗原结合能力。其亲和性发生改变的效应子配体可以是例如Fc受体或补体的C1成分。该方法在Winter的美国专利No.5,624,821和5,648,260中有进一步的详细描述。
在另一实例中，选自氨基酸残基329、331和322的一个或多个氨基酸可以被不同的氨基酸残基置换，从而抗体具有改变的Clq结合和/或降低的或消除的补体依赖性细胞毒性(CDC)。该方法在Idusogie等人的美国专利No.6,194,551中进一步详细描述。
在另一实例中，改变氨基酸位置231和239内的一个或多个氨基酸残基，从而改变抗体固定补体的能力。该方法在Bodmer等人的PCT公开WO 94/29351中进一步描述。
在又一个实例中，通过修饰以下位置的一个或多个氨基酸来修饰Fc区以提高抗体介导抗体依赖性细胞毒性(ADCC)的能力和/或提高抗体对Fcγ受体的亲和力：238、239、248、249、252、254、255、256、258、265、267、268、269、270、272、276、278、280、283、285、286、289、290、292、293、294、295、296、298、301、303、305、307、309、312、315、320、322、324、326、327、329、330、331、333、334、335、337、338、340、360、373、376、378、382、388、389、398、414、416、419、430、434、435、437、438或439。该方法在Presta的PCT公开WO 00/42072中进一步描述。人IgG1上与FcγR1、FcγRII、FcγRIII和FcRn的结合位点已经作图，并且具有改进的结合的变异体已经描述(参见Shields，R.L.等(2001)J.Biol.Chem.276：6591-6604)。位置256、290、298、333、334和339的特定突变显示出提高了对FcγRIII的结合。另外，以下结合突变体显示出提高了FcγRIII的结合：T256A/S298A，S298A/E333A、S298A/K224A和S298A/E333A/K334A。
在再另一实施方式中，如美国临时申请No.60/957,271(通过引用的方式将该专利以其全部内容并入本文)中描述的那样，通过引入半胱氨酸残基来修饰本发明抗体的C-末端。这样的修饰包括但是不局限于在全长重链序列的C-末端或其附近置换现有的氨基酸残基，以及将含有半胱氨酸的延伸段引入全长重链序列的C-末端。在优选实施方式中，含有半胱氨酸的延伸段包括序列丙氨酸-丙氨酸-半胱氨酸(从N-末端至C-末端)。
在优选实施方式中，这样的C-末端半胱氨酸修饰的存在提供了结合伴体分子例如治疗剂或标记分子的位置。特别是，由于C-末端半胱氨酸修饰周到反应性硫醇基的存在可如下文详述的用于缀合使用二硫接头的伴体分子。用这样的方式结合抗体与伴体分子能够提高对连接的特定位点的控制。此外，通过在C-末端处或其附近引入连接位点，可以优化结合，从而降低或消除对抗体功能性质的干扰，并能够简化对缀合物制剂的分析和质量控制。
在再另一实施方式中，抗体的糖基化作用被修饰。例如，可以产生无糖基化抗体(即抗体缺少糖基化)。可以改变糖基化作用以例如提高抗体对抗原的亲和性。这样的糖修饰可以通过例如改变抗体序列内的一个或多个糖基化位点而实现。例如，可以进行导致消除一个或多个可变区框架糖基化位点的一个或多个氨基酸置换，从而消除该位点的糖基化。这样的无糖基化可以增加抗体对抗原的亲和性。在授予Co等的美国专利No.5,714,350和6,350,861中进一步详细描述了这样的方法。在授予Hanai等人的美国专利7,214,775、授予Presta的美国专利No.6,737,056、授予Presta的美国公开No.20070020260、授予Dickey等的PCT公开No.WO/2007/084926、授予Zhu等人的PCT公开No.WO/2006/089294和授予Ravetch的PCT公开No.WO/2007/055916中进一步详细描述了用于改变糖基化的其它方法，上述每一篇文献的全部内容均通过引用的方式并入本文。
另外地或可选地，可以产生具有改变的糖基化类型的抗体，例如具有减少量的岩藻糖残基的低岩藻糖化(hypofucosylated)抗体或具有增加的对开(bisecting)GlcNac结构的抗体。已经证明这种改变的糖基化模式提高了抗体的ADCC能力。通过例如在具有改变的糖基化机构的宿主细胞中表达抗体可以实现这种糖修饰。具有改变的糖基化机构的细胞在本领域中有描述，并且可用作表达本发明的重组抗体的宿主细胞，从而产生具有改变的糖基化的抗体。例如，细胞系Ms704、Ms705和Ms709缺少岩藻糖基转移酶基因，FUT8(α(1，6)岩藻糖基转移酶)，从而在Ms704、Ms705和Ms709细胞系中表达的抗体在其糖类化合物上缺少岩藻糖。使用两个置换载体通过靶向破坏CHO/DG44细胞中的FUT8基因来产生Ms704、Ms705和Ms709FUT8-/-细胞系。(参见Yamane等人的美国专利公开No.20040110704和Yamane-Ohnuki等(2004)Biotechnol Bioeng 87：614-22)。作为另一实例，Hanai等的EP 1,176,195描述了具有功能受损的FUT8基因(其编码岩藻糖转移酶)的细胞系，从而在这样的细胞系中表达的抗体通过减少或消除α-1，6键-相关的酶而表现出低岩藻糖化。Hanai等也描述了具有将岩藻糖添加至N-乙酰葡糖胺(其结合抗体的Fc区)的低的酶活性或不具有所述酶活性的细胞系，例如大鼠骨髓瘤细胞系YB2/0(ATCC CRL 1662)。Presta的PCT公开WO 03/035835描述了变异CHO细胞系、Lec13细胞，其具有降低的将岩藻糖连接到Asn(297)-连接的糖上的能力，也导致在该宿主细胞中表达的抗体的低岩藻糖化(也参见Shields，R.L.等(2002)J.Biol.Chem.277：26733-26740)。Umana等的PCT公开WO 99/54342描述了工程化以表达糖蛋白-修饰的糖基转移酶(例如β(1，4)-N-乙酰葡糖氨基转移酶III(GnTIII))的细胞系，使得在该工程化细胞系中表达的抗体表现出对开GlcNac结构增加，这引起所述抗体的ADCC活性增加(也参见Umana等(1999)Nat.Biotech.17：176-180)。可选地，所述抗体的岩藻糖残基可以使用岩藻糖苷酶切割。例如，岩藻糖苷酶α-L-岩藻糖苷酶从抗体除去岩藻糖残基。(Tarentino，A.L.等(1975)Biochem.14：5516-23)。
另外地或可选地，可以制备具有改变类型的糖基化的抗体，其中该改变涉及所述抗体的唾液酸化水平。这样的改变被描述于Dickey等的PCT公开WO/2007/084926号和Ravetch等的PCT公开WO/2007/055916号，两者都通过引用以其全部内容并入本文。例如，可使用利用唾液酸酶(诸如产脲节杆菌(Arthrobacter ureafacens)唾液酸酶)的酶促反应。这种反应的条件被一般地描述于美国专利5,831,077中，其通过引用以其全部内容由此并入。适当的酶的其它非限制性实例是神经氨糖酸苷酶和N-糖苷酶F，如分别在Schloemer等J.Virology，15(4)，882-893(1975)中和在Leibiger等，Biochem J.，338，529-538(1999)中描述的。去唾液酸化抗体可以通过使用亲和层析进一步纯化。可选地，可使用增加唾液酸化水平的方法，例如通过使用唾液酸转移酶进行。这种反应的条件被一般地描述于Basset等，Scandinavian Journal of Immunology，51(3)，307-311(2000)中。
在本文中本发明考虑的另一种抗体修饰是聚乙二醇化。例如，抗体可以被聚乙二醇化，以例如增加所述抗体的生物(例如血清)半衰期。为使抗体聚乙二醇化，所述抗体或其片段通常在其中一个或多个PEG基团形成与所述抗体或抗体片段的连接的条件下与聚乙二醇(PEG)(诸如PEG的活性酯或醛衍生物)反应。优选地，聚乙二醇化经由与反应性PEG分子(或类似的反应性水溶性聚合物)的酰化反应或烷基化反应进行。如本文所使用，术语“聚乙二醇”意图包括已经用于衍生其它蛋白质的任何形式的PEG，诸如单(C1-C10)烷氧基-或芳氧基-聚乙二醇或聚乙二醇-马来酰亚胺。在某些实施方式，待乙二醇化的抗体是无糖基化抗体。用于蛋白质聚乙二醇化的方法是本领域已知的并且可以被应用于本发明的抗体。例如，参见Nishimura等的EP 0154 316和Ishikawa等的EP 0 401 384。同样，这里描述的聚乙二醇化方法也适用如下所述的本发明的肽类分子。
抗体片段和抗体模拟物
本发明不限于传统的抗体，而是可以通过利用抗体片段和抗体模拟物进行实施。如下文所详述的，各种抗体片段和抗体模拟物技术现在已经被开发出来并且在本领域中是广为人知的。尽管许多的这些技术，诸如结构域抗体、纳米体和UniBody，使用传统抗体结构的片段或对传统抗体结构的其它修饰，但仍存在采用结合结构的替代的技术，诸如Adnectin、亲和体、DARPin、抗运载蛋白、高亲合性多聚体和Versabody，尽管它们模拟传统的抗体结合，但是通过完全不同的机理产生并经由不同的机理起作用。这些替代结构的一些在Gill和Damle(2006)17：653-658中进行了综述。
结构域抗体(dAb)是抗体的最小功能结合单元，相应于人抗体的重(VH)链或轻(VL)链的可变区。结构域抗体具有大约13kDa的分子量。Domantis已经开发出完全人VH和VL dAb的一系列大的和高度功能性的文库(在各文库中超过一百亿不同的序列)，并运用这些文库来选择特异于治疗靶标的dAb。与许多常规抗体相反，结构域抗体在细菌、酵母和哺乳动物细胞系统中良好地表达。通过参考美国专利6,291,158、6,582,915、6,593,081、6,172,197、6,696,245；美国专利申请No.2004/0110941；欧洲专利申请No.1433846和欧洲专利0368684和0616640；WO05/035572、WO04/101790、WO04/081026、WO04/058821、WO04/003019和WO03/002609可获得结构域抗体和其制备方法的更多细节，上述文献每一篇通过引用以其全部内容并入本文.
纳米体是包含天然存在的重链抗体的独特结构性和功能性特性的源自抗体的治疗性蛋白质。这些重链抗体包含单一可变结构域(VHH)和两个恒定结构域(CH2和CH3)。重要的是，克隆的和分离的VHH结构域是具有原始重链抗体的完全的抗原结合能力的完全稳定的多肽。纳米体与人抗体的VH结构域具有高同源性，并可以被进一步人源化而没有任何活性损失。重要的是，纳米体具有低的致免疫能力，这已经在采用纳米体前导化合物的灵长类动物研究中得到了证实。
纳米体将常规抗体的优点和小分子药物的重要特征相结合。像常规抗体一样，纳米体显示出高的靶特异性、对它们的靶的高亲合力和低的固有毒性。然而，如小分子药物一样，它们可以抑制酶并容易地到达受体裂缝(receptor cleft)。而且，纳米体极其稳定，可以通过除了注射之外的方式进行施用(例如，参见WO 04/041867，其通过引用以其全部内容并入本文)并易于制造。纳米体的其它优点包括由于它们的小尺寸而识别不常见的或隐藏的表位，从而以高亲合力、由于独特的三维结构而导致的选择性及药物形式灵活性结合到蛋白质靶的空腔或活性部位，因而调整半衰期和药物开发的容易度和速度。
纳米体通过单一基因进行编码并在几乎所有的原核和真核宿主中高效产生，例如大肠杆菌(例如见U.S.6,765,087，其通过引用以其全部并入本文)、霉菌(例如曲霉属(Aspergillus)或木霉属(Trichoderma))和酵母(例如酵母属(Saccharomyces)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、汉逊酵母属(Hansenula)或毕赤氏酵母属(Pichia))(例如见美国6,838,254，其通过引用以其全部并入本文)。该产生方法可扩大规模并已经产生出数公斤量的纳米体。因为纳米体相比于常规抗体表现出优异的稳定性，所以它们可以被配制成长贮存期的即用溶液。
Nanoclone法(例如见WO 06/079372，其通过引用以其全部并入本文)是基于B细胞的自动化高通量选择的，用于产生针对期望靶的纳米体的专用方法，并且可被用于本发明。
UniBody是另一种抗体片段技术，然而这个技术是基于去除IgG4抗体的绞链区。该绞链区的缺失产生大小基本上为常规IgG4抗体的一半并具有单价结合区而不是IgG4抗体的二价结合区的分子。也众所周知的是，IgG4抗体是惰性的，因此不与免疫系统相互作用，这对于其中不期望免疫应答的疾病的治疗可能是有利的，并且该优点传递到UniBody。例如，UniBody可起到抑制或沉默而不是杀死它们所结合的细胞的作用。另外，结合癌细胞的UniBody不刺激它们增殖。而且，因为UniBody的大小为常规IgG4抗体大小的一半左右，所以它们可以潜在有利的效力在较大的实体瘤上显示出更好的分布。UniBody以与整个IgG4抗体相似的速率从机体清除，并且能够以与全抗体相似的对抗原的亲合性结合。通过参考专利申请WO2007/059782——其通过引用以其全部并入本文，可获得UniBody的更多细节。
Adnectin分子是来源于纤连蛋白的一个或多个结构域的工程化结合蛋白。纤连蛋白在人体内天然存在。它作为不溶性糖蛋白二聚物存在于细胞外基质中并还充当连接蛋白。它还以可溶的形式作为二硫连接的二聚体存在于血浆中。通过肝脏细胞(肝细胞)合成纤连蛋白的血浆形式，而通过软骨细胞、巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和上皮的一些细胞产生ECM形式(见Ward M.和Marcey，D.，callutheran.edu/Academic_Programs/Departments/BioDev/omm/fibro/fibro.htm)。如早先提及，纤连蛋白可天然地作为细胞粘附分子发挥其作用，或者它可通过在细胞外基质中进行接触而介导细胞的相互作用。通常，纤连蛋白由三个不同的蛋白质模块——I型、II型和III型模块——组成。对于纤连蛋白的结构或功能的综述，见Pankov和Yamada(2002)J Cell Sci.；115(Pt 20)：3861-3，Hohenester和Engel(2002)21：115-128，和Lucena等(2007)Invest Clin.48：249-262。
在优选的实施方式中，adnectin分子通过改变由分布在两个β折叠之间的多个β链组成的天然蛋白质而衍生于纤连蛋白III型结构域。取决于起源的组织，纤连蛋白可包含多个III型结构域，其可以被表示为例如1Fn3、2Fn3、3Fn3等。10Fn3结构域包含整联蛋白结合基序，并进一步包含连接所述β链的三个环。这些环可以被认为相当于IgG重链的抗原结合环，并且它们可以通过下文讨论的方法加以改变以特异性结合目标靶，例如RTK的Ig样结构域，诸如人Kit RTK的D4或D5结构域。优选地，可用于本发明的目的的纤连蛋白III型结构域是表现出与编码纤连蛋白III型分子的结构的序列(其可从Protein DataBank(PDB，rcsb.org/pdb/home/home.do)以访问代码(accession code)：1ttg获取)具有至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的序列同一性的序列。Adnectin分子还可来源于10Fn3相关分子的聚合物，而不是简单的单体10Fn3结构。
尽管天然10Fn3结构域通常结合整联蛋白，但经改装变成adnectin分子的10Fn3蛋白被改变以结合目标抗原，例如RTK的Ig样结构域，诸如人Kit的D4或D5结构域。在一个实施方式中，对10Fn3分子的改变包括对β链的至少一个突变。在优选的实施方式中，连接10Fn3分子的β链的环区被改变以结合人受体酪氨酸激酶(例如III型受体酪氨酸激酶，诸如人Kit)的Ig样结构域。
10Fn3中的改变可通过本领域已知的任何方法进行，包括但不限于易错PCR、定点诱变、DNA改组或在本文提及的其它类型的重组诱变。在一个实例中，编码10Fn3序列的DNA的变异体可以直接体外合成，并且之后在体外或体内转录和翻译。可选地，天然10Fn3序列可使用标准方法从基因组分离或克隆(如在例如美国专利申请No.20070082365中进行的)，然后使用本领域已知的诱变方法进行突变。
在一个实施方式中，靶蛋白(例如，RTK的Ig样结构域如Kit RTK的D4或D5结构域)可以固定在固相载体上，例如柱树脂或微孔滴定板中的孔。然后，将靶与潜在结合蛋白的文库接触。该文库可包含通过10Fn3序列的诱变/随机化或通过10Fn3环区(不是β链)的诱变/随机化而来源于野生型10Fn3的10Fn3克隆或adnectin分子。在优选的实施方式中，所述文库可以是通过Szostak等的美国专利申请No.09/007,005和09/247,190、Szostak等的WO989/31700以及Roberts &Szostak(1997)94：12297-12302描述的技术产生的RNA-蛋白质融合文库。所述文库也可以是DNA-蛋白质文库(例如，如描述于Lohse，美国专利申请No.60/110,549、美国专利申请No.09/459,190和WO00/32823)。然后，所述融合文库与固定的靶(例如人Kit RTK的D4或D5结构域)一起温育，并洗涤固相载体以除去非特异性结合的成分。然后，在严格条件下洗脱紧密结合物，并且使用PCR来扩增遗传信息或产生结合分子的新的文库，以重复所述过程(有或者没有另外的诱变)。可以重复选择/诱变过程，直到获得对靶具有足够的亲合性的结合物。用于本发明的Adnectin分子可以使用Adnexus(Briston-Myers Squibb公司)采用的PROfusionTM技术进行工程化。PROfusion技术是基于上文所述的技术建立的(例如Roberts &Szostak(1997)94：12297-12302)。产生改变的10Fn3结构域的文库和选择可用于本发明的适当结合物的方法被充分描述于下列美国专利和专利申请文件中并通过引用并入本文：美国专利No.7,115,396、6,818,418、6,537,749、6,660,473、7,195,880、6,416,950、6,214,553、6623926、6,312,927、6,602,685、6,518,018、6,207,446、6,258,558、6,436,665、6,281,344、7,270,950、6,951,725、6,846,655、7,078,197、6,429,300、7,125,669、6,537,749、6,660,473和美国专利申请No20070082365、20050255548、20050038229、20030143616、20020182597、20020177158、20040086980、20040253612、20030022236、20030013160、20030027194、20030013110、20040259155、20020182687、20060270604、20060246059、20030100004、20030143616和20020182597。纤连蛋白III型结构域(诸如10Fn3)的多样性的产生及随后的选择步骤可以使用本领域已知的其它方法进行，诸如噬菌体展示、核糖体展示或酵母表面展示，例如
Figure G2008800190719D00521
等(2007)Journal of Molecular Biology 368：1024-1041；Sergeeva等(2006)Adv Drug Deliv Rev.58：1622-1654；Petty等(2007)Trends Biotechnol.25：7-15；Rothe等(2006)Expert Opin Biol Ther.6：177-187；和Hoogenboom(2005)Nat Biotechnol.23：1105-1116。
本领域普通技术人员应该理解的是，上文引用的参考文献中的方法可用来从优选的10Fn3结构域之外的蛋白质衍生抗体模拟物。可用于经由上述引用的方法产生抗体模拟物的其他分子非限制性地包括人纤连蛋白模块1Fn3-9Fn3和11Fn3-17Fn3以及来自非人类动物和原核生物的相关Fn3模块。此外，也可使用来自与10Fn3具有序列同源性的其它蛋白质——诸如腱生蛋白(tenascin)和粗纤维调节素(undulin)——的Fn3模块。具有免疫球蛋白样折叠(但是具有与VH结构域无关的序列)的其它示例性蛋白质包括N-钙粘蛋白、ICAM-2、肌联蛋白(titin)、GCSF受体、细胞因子受体、糖苷酶抑制剂、E-钙粘蛋白和抗生素色蛋白。具有相关结构的其它结构域可以来源于髓磷脂膜粘附分子P0、CD8、CD4、CD2、I类MHC、T细胞抗原受体、CD1、VCAM-1的C2和I-组结构域、肌球蛋白-结合蛋白C的I-组免疫球蛋白折叠、肌球蛋白-结合蛋白H的I-组免疫球蛋白折叠、端蛋白(telokin)的I-组免疫球蛋白折叠、telikin、NCAM、twitchin、神经胶质蛋白、生长激素受体、红细胞生成素受体、催乳素受体、GC-SF受体、干扰素-γ受体、β-半乳糖苷酶/葡糖苷酸酶、β-葡糖苷酸酶和转谷氨酰胺酶。可选地，包括一个或多个免疫球蛋白样折叠的任何其他的蛋白质可以用于产生adnectin样结合成分。这样的蛋白质可以例如使用程序SCOP加以确定(Murzin等，J.Mol.Biol.247：536(1995)；Lo Conte等，NucleicAcids Res.25：257(2000)。
适体是本发明包括的另一种类型的抗体模拟物。适体通常是小的核苷酸聚合物，其结合特定的分子靶。适体可以是单链或双链核酸分子(DNA或RNA)，尽管DNA基适体最通常是双链的。对于适体核酸没有限定的长度；然而，适体分子最常见具有在15和40个核苷酸之间的长度。
适体经常形成复合三维结构，其决定它们对靶分子的亲合性。适体相比于简单的抗体可以提供许多优势，主要是因为它们可以几乎完全在体外被工程化和被扩增。而且，适体通常很少或不诱导免疫应答。
适体可以使用各种技术产生，但最初使用体外选择(Ellington和Szostak.(1990)Nature.346(6287)：818-22)和SELEX法(通过指数富集导致系统性配体进化)(Schneider等1992.J Mol Biol.228(3)：862-9)——其内容通过引用并入本文——进行开发。制备和使用适体的其它方法已经公开，包括Klussmann.The Aptamer Handbook：Functional Oligonucleotides and Their Applications.ISBN：978-3-527-31059-3；Ulrich等2006.Comb Chem High ThroughputScreen 9(8)：619-32；Cerchia和de Franciscis.2007.Methods Mol Biol.361：187-200；Ireson和Kelland.2006.Mol Cancer Ther.20065(12)：2957-62；美国专利No：5582981；5840867；5756291；6261783；6458559；5792613；6111095；以及美国专利申请No：11/482,671；11/102,428；11/291,610；和10/627,543，其都通过引用并入本文。
SELEX法明显是最流行的并且以三个基本步骤进行。首先，针对与特定分子靶的结合对候选核酸分子的文库进行挑选。其次，从非结合物分离出对于所述靶具有足够亲合性的核酸。第三，扩增结合的核酸，形成第二文库，并且重复该过程。在各次重复时，选择对于靶分子具有越来越高的亲合性的适体。SELEX法被更充分描述于通过引用并入本文的下列出版物中：Bugaut等2006.4(22)：4082-8；Stoltenburg等2007Biomol Eng.200724(4)：381-403；和Gopinath.2007.Anal Bioanal Chem.2007.387(1)：171-82。
本发明的“适体”也包括由肽而不是核苷酸制成的适体。肽适体与核苷酸适体具有一些共同的性质(例如，小的尺寸和以高亲合性结合靶分子的能力)并且它们可以通过与用于产生核苷酸适体的选择法具有相似原理的选择法产生，例如Baines和Colas.2006.Drug DiscovToday.11(7-8)：334-41；和Bickle等2006.Nat Protoc.1(3)：1066-91，其通过引用并入本文。
亲和体分子表示来源于葡萄球菌蛋白A的IgG结合结构域之一的基于58个氨基酸残基蛋白质结构域的一类新的亲合性蛋白质。这一种三螺旋束结构域已经用作构建组合噬菌粒文库的支架，可使用噬菌体展示技术从该文库选择靶向于期望分子的亲和体变体(Nord K，Gunneriusson E，Ringdahl J，Stahl S，Uhlen M，Nygren PA，Bindingproteins selected from combinatorial libraries of an α-helical bacterialreceptor domain，Nat Biotechnol 1997；15：772-7.Ronmark J，Gronlund H，Uhlen M，Nygren PA，Human immunoglobulin A(IgA)-specific ligandsfrom combinatorial engineering of protein A，EurJ Biochem2002；269：2647-55)。与它们的低分子量(6kDa)结合，亲和体分子的简单、稳定的结构使得它们适于各式各样的应用，例如作为检测试剂(Ronmark J，Hansson M，Nguyen T等，Construction and characterizationof affibody-Fc chimeras produced in Escherichia coli，J ImmunolMethods 2002；261：199-211)，以及用于抑制受体相互作用(SandstormK，Xu Z，Forsberg G，Nygren PA，Inhibition of the CD28-CD80co-stimulation signal by a CD28-binding Affibody ligand developed bycombinatorial protein engineering，Protein Eng 2003；16：691-7)。通过参考美国专利No.5,831,012(其通过引用以其全部并入本文)可获得亲和体和其制备方法的更多细节。
DARPin(设计的锚蛋白重复序列蛋白质)是抗体模拟DRP(设计的重复序列蛋白质)技术的一个实例，该技术已经被开发为利用非抗体多肽的结合能力。重复序列蛋白质如锚蛋白或富亮氨酸重复序列蛋白质是遍在的结合分子，其在细胞内和细胞外存在，这与抗体不同。它们的独特的模块结构的特征在于重复结构单元(重复序列)，其堆叠在一起以形成显示出可变的和模块的靶-结合表面的细长重复序列结构域。基于该模块性，具有高度多样化结合特异性的多肽的组合文库可以被产生。该策略包括展示可变表面残基的自相容性重复序列的共有设计以及它们随机装配成重复序列结构域。
DARPin可以在细菌表达系统中以很高的产量产生并且它们属于已知的最稳定的蛋白质。对宽范围的靶蛋白质——包括人受体、细胞因子、激酶、人蛋白酶、病毒和膜蛋白质——具有高度特异性、高亲合性的DARPin已经被选择。可以获得具有单数位纳摩尔至皮摩尔范围内的亲合性的DARPin。
DARPin已经用于各种各样的应用，包括ELISA、夹心ELISA、流式细胞术分析(FACS)、免疫组织化学(IHC)、芯片应用、亲和纯化或蛋白质印迹。DARPin也已证明在细胞内空间具有高度的活性，例如作为融合于绿色荧光蛋白(GFP)的胞内标记蛋白。DARPin被进一步用于以pM范围内IC50抑制病毒进入。DARPin不仅对于阻断蛋白质相互作用是理想的，而且对于抑制酶也是理想的。蛋白酶、激酶和转运蛋白已经被成功抑制，最经常变构性抑制模式。在肿瘤上的极快和特异性富集以及非常有利的肿瘤-血液比率使得DARPin很适于体内诊断或治疗方法。
关于DARPin及其他DRP技术的其它信息可发现于美国专利申请公开No.2004/0132028和国际专利申请公开No.WO 02/20565，两者都通过引用以其全部内容并入本文。
抗运载蛋白是另外的抗体模拟技术，然而，在这种情况下，结合特异性源自于脂钙蛋白(lipocalin)——在人组织和体液中天然存在且大量表达的低分子量蛋白质家族。脂钙蛋白已进化为执行与化学上敏感的或不溶性的化合物的生理运输和储存有关的许多体内功能。脂钙蛋白具有稳固的内在结构，其包含高度保存的β桶，该β桶在所述蛋白质一个末端支持四个环。这些环形成结合袋的入口，并且在所述分子的这个部分的构象差异造成在各个脂钙蛋白之间结合特异性的变化。
尽管由保守β折叠框架支持的超变环的整体结构类似于免疫球蛋白，但是脂钙蛋白与抗体在大小、由160-180个氨基酸(其比单一免疫球蛋白结构域稍大)的单一多肽链组成方面显著不同。
脂钙蛋白被克隆并且它们的环进行工程化以产生抗运载蛋白。结构上多样的抗运载蛋白的文库已经被产生，并且抗运载蛋白展示允许对结合功能进行选择和筛选，之后在原核或真核系统中表达和产生用于进一步分析的可溶性蛋白质。研究已经成功地证明，可以开发对于几乎任何可以被分离的人靶蛋白特异性的抗运载蛋白，并且可以获得在纳摩尔或以上的范围内的结合亲合性。
抗运载蛋白还可以被设计成双靶向蛋白质，所谓的Duocalin。Duocalin结合在使用标准制造方法容易产生的一个单体蛋白质中的两个独立的治疗靶标上，同时保持靶特异性和亲合性，而无论它的两个结合结构域的结构取向如何。
通过单一分子对多个靶的调节在已知涉及一种以上病因的疾病中是特别有利的。而且，二价或多价结合形式如Duocalin在靶向疾病中的细胞表面分子、介导对信号转导途径的激动效应或诱导经由细胞表面受体的结合和成簇而增强的内化效应方面具有显著的能力。而且，Duocalin的高内在稳定性与单体抗运载蛋白相当，从而为Duocalin提供灵活的制刘和输送可能。
关于抗运载蛋白的其它信息可发现于美国专利7,250,297和国际专利申请公布No.WO 99/16873中，两者都通过引用以其全部内容并入本文。
可用于本发明的另一个抗体模拟技术是高亲合性多聚体。高亲合性多聚体是通过体外外显子改组和噬菌体展示从人的细胞外受体结构域的大家族发展而来，从而产生具有结合和抑制性质的多结构域蛋白。连接多个独立的结合结构域已经表明产生亲合力(avidity)，并且相比于常规的单一表位结合蛋白质，引起亲合性和特异性的改善。其它潜在优点包括在大肠杆菌中多靶特异性分子的简单和有效的产生、热稳定性改善和蛋白酶抗性。已经获得针对各种靶的、具有亚纳摩尔亲合性的高亲合性多聚体。
关于高亲合性多聚体的其它信息可发现于美国专利申请公开No.2006/0286603、2006/0234299、2006/0223114、2006/0177831、2006/0008844、2005/0221384、2005/0164301、2005/0089932、2005/0053973、2005/0048512、2004/0175756，其全部都通过引用以其全部内容并入于此。
Versabody是可用于本发明的另一个抗体模拟技术。Versabody是具有＞15％的半胱氨酸的3-5kDa的小蛋白质，其形成高二硫化密度的骨架，取代典型蛋白质具有的疏水核心。用少量二硫化物置换大量疏水性氨基酸(包括疏水核心)产生较小、更亲水(较少聚集和非特异性结合)、更耐蛋白酶和更耐热的蛋白质，并且所述蛋白质具有较低密度的T细胞表位，因为对MHC呈递贡献最大的残基是疏水性的。这四个性质已知全部影响免疫原性，并且预期它们一起引起大的免疫原性降低。
Versabody的灵感来自通过水蛭、蛇、蜘蛛、蝎子、蜗牛和海葵产生的天然可注射生物药物，其已知出乎意料地表现出低免疫原性。从选择的天然蛋白质家族开始，通过设计和通过筛选尺寸、疏水性、蛋白水解抗原加工和表位密度得以最小化至远低于天然可注射蛋白质的平均水平。
给定Versabody的结构，这些抗体模拟物提供多种多样的形式，包括多价、多特异性、半衰期机理的多样性、组织靶向模块和抗体Fc区的缺失。而且，Versabody在大肠杆菌中以高产率制造，并且因为它们的亲水性和小尺寸，Versabody高度可溶并可以配制成高浓度。Versabody是异常耐热的(它们可以被煮沸)，因而提供延长的贮存期。
关于Versabody的其它信息可发现于美国专利申请公开No.2007/0191272，其通过引用以其全部内容由此并入。
SMIPTM(Small Modular ImmunoPharmaceuticals-TrubionPharmaceuticals)被工程化以保持并优化靶结合、效应子功能、体内半衰期和表达水平。SMIPS由三个不同的模块结构域组成。首先，它们包含可以由赋予特异性的任何蛋白质(例如细胞表面受体、单链抗体、可溶蛋白质等等)组成的结合结构域。其次，它们包含在结合结构域和效应子结构域之间充当柔性接头，以及帮助控制SMIP药物的多聚化的铰链结构域。最后，SMIP包含可以来源于各种分子的效应子结构域，包括Fc结构域或其它特别地设计的蛋白质。所述设计的模块化(其允许采用各种不同的结合、铰链和效应子结构域简单地构建SMIP)提供了快速和个性化的药物设计。
关于SMIP的更多信息，包括如何设计它们的实例，可以发现于Zhao等(2007)Blood 110：2569-77和下列美国专利申请No.20050238646、20050202534、20050202028、20050202023、20050202012、20050186216、20050180970和20050175614。
上文提供的抗体片段和抗体模拟物技术的详细描述不意图是可被用于本说明书的全部技术的完全列表。例如，并且非限制性地，各种另外的技术，包括可选的基于多肽的技术，诸如在Qui等，NatureBiotechnology，25(8)921-929(2007)(通过引用以其全部内容由此并入)中概述的互补决定区的融合，以及基于核酸的技术，如描述于美国专利5,789,157、5,864,026、5,712,375、5,763,566、6,013,443、6,376,474、6,613,526、6,114,120、6,261,774和6,387,620(全部通过引用由此并入)中的RNA适体技术，可用于本发明中。
抗体物理特性
本发明的抗体，其结合RTK的Ig样结构域，可以进一步通过各种物理特性加以表征。基于这些物理特性，各种测定方法可用来检测和/或区别不同类的抗体。
在一些实施方式中，本发明的抗体可以在轻链或重链可变区中包含一个或多个糖基化位点。一个或多个糖基化位点在可变区中的存在可以导致抗体的免疫原性增加或由于抗原结合改变而引起抗体的pK改变(Marshall等(1972)Annu Rev Biochem 41：673-702；Gala FA和Morrison SL(2004)J Immunol 172：5489-94；Wallick等(1988)J ExpMed 168：1099-109；Spiro RG(2002)Glycobiology 12：43R-56R；Parekh等(1985)Nature 316：452-7；Mimura等(2000)Mol Immunol37：697-706)。已知糖基化在包含N-X-S/T序列的基序上发生。使用Glycoblot测定可检测可变区糖基化，该测定切割抗体以产生Fab，然后使用测量高碘酸盐氧化和希夫碱形成的测定方法检测糖基化。可选地，可以使用Dionex薄层色谱(Dionex-LC)检测可变区糖基化，其从Fab切割糖以成为单糖并分析各种糖含量。在一些情况下，可优选具有不包含可变区糖基化的抗体。这可以通过选择在可变区不包含糖基化基序的抗体或者通过使用本领域熟知的标准技术在糖基化基序内使残基突变加以实现。
各抗体具有独特的等电点(pI)，但是通常抗体将落在6和9.5之间的pH范围内。IgG1抗体的pI通常落入7-9.5的pH范围内，而IgG4抗体的pI通常落入6-8的pH范围内。抗体可具有在该范围之外的pI。尽管效应通常是未知的，但推测具有在正常范围之外的pI的抗体可能在体内条件下产生一些展开和不稳定性。可以使用毛细管等电聚焦分析检测等电点，所述测定建立pH梯度并可利用激光聚焦以提高准确度(Janini等(2002)Electrophoresis 23：1605-11；Ma等(2001)Chromatographia 53：S75-89；Hunt等(1998)J Chromatogr A800：355-67)。在一些情况下，优选具有包含落于正常范围内的pI值的抗体。这可以通过选择具有在正常范围内的pI的抗体或者通过使用本领域熟知的标准技术突变带电表面残基加以实现。
各抗体具有作为热稳定性指标的解链温度(Krishnamurthy R和Manning MC(2002)Curr Pharm Biotechnol 3：361-71)。较高的热稳定性表示体内总体抗体稳定性更高。使用诸如差示扫描量热法的技术可以测量抗体的熔点(Chen等(2003)Pharm Res 20：1952-60；Ghirlando等(1999)Immunol Lett 68：47-52)。TM1表示抗体最初展开的温度。TM2表示抗体完全展开的温度。通常，优选的是，本发明的抗体的TM1大于60℃、优选大于65℃、甚至更优选大于70℃。可选地，可以使用圆二色性测量抗体的热稳定性(Murray等(2002)J.Chromatogr Sci40：343-9)。
在优选的实施方式，可以期望不迅速地降解的抗体。可以使用毛细管电泳(CE)和MALDI-MS测量抗体的断裂，如本领域充分了解的(Alexander AJ和Hughes DE(1995)Anal Chem 67：3626-32)。
在另一个优选的实施方式中，选择具有最小聚集效应的抗体。聚集可能导致引发不需要的免疫应答和/或导致改变的或不利的药物代谢动力学性质。通常，具有25％或以下的聚集的抗体是可接受的，优选20％或以下，甚至更优选15％或以下，甚至更优选10％或以下并且甚至更优选5％或以下。可以通过本领域熟知的几种技术测量聚集，包括尺寸排阻柱(SEC)高效液相色谱法(HPLC)和光散射以鉴定单体、二聚体、三聚物或多聚体。
本发明的多克降抗体的产生
本发明的多克隆抗体可以通过本领域熟知的多种技术产生。多克隆抗体源自于不同的B细胞系，因此可识别同一抗原上的多个表位。通常通过用目标抗原(例如RTK的Ig样结构域，诸如人Kit的D4或D5结构域或人VEGF的D7结构域)免疫适当的哺乳动物产生多克隆抗体。经常被用来产生多克隆抗体的动物是鸡、山羊、豚鼠、仓鼠、马、小鼠、大鼠、绵羊和最常用的兔子。在下文的实施例14中，通过用Kit的第四(D4)或第五(D5)Ig样结构域或Kit的完整胞外域免疫兔子产生多克隆抗Kit抗体。产生多克隆抗体的标准方法是本领域广泛熟知的，并可以与本发明的方法结合(例如research.cm.utexas.edu/bkitto/Kittolabpage/Protocols/Immunology/PAb.html；美国专利No.4,719,290、6,335,163、5,789,208、2,520,076、2,543,215和3,597,409，其完整内容通过引用并入本文)。
本发明的单克隆抗体的产生
本发明的单克隆抗体(mAb)可以通过多种技术产生，包括常规单克隆抗体方法，例如Kohler和Milstein(1975)Nature 256：495的标准体细胞杂交技术。尽管体细胞杂交法是优选的，但原则上，其它产生单克隆抗体的技术可以被使用，例如B淋巴细胞的病毒性或致癌性转化。应该注意到，抗体(单克隆或多克隆)或其抗原结合部分可以针对RTK的Ig样结构域、更优选人Kit RTK的D4或D5结构域上的任何表位而产生，或者针对在本文论述的共有序列而产生，或者针对在本文描述的任何构象、非连续或线性表位而产生。
本领域已知的几种方法可用于特异性选择特异性结合目标非连续表位的抗体或其抗原结合片段。例如，在通过引用并入本文的美国公开No.2005/0169925中公开的技术允许选择结合蛋白质序列内两个不同的肽的抗体。这样的方法可根据本发明用于特异性靶向于在本文公开的构象和非连续表位。如果构象表位是蛋白质二级结构，这样的结构通常很容易在较小的肽(例如＜50个氨基酸)中形成。因此，用较小的肽免疫动物可以捕获一些构象表位。可选地，包含构象表位的两个小肽(例如表5中确定的肽)可以经由柔性接头(例如，聚乙二醇或一段极性的、不带电的氨基酸)连接。所述接头允许肽试探各种相互作用取向。采用这种构建体进行免疫，继之以适当的筛选，可允许鉴定针对构象表位的抗体。在优选的实施方式中，通过用RTK的特定结构域(例如，Kit胞外域的结构域4或结构域5)免疫动物，接着筛选结合目标表位的抗体，可以产生针对特定构象或线性表位的肽。在一个实施方式中，冷冻电镜术(Jiang等(2008)Nature 451，1130-1134；Joachim(2006)Oxford University Press_ISBN：0195182189)可用来鉴定由本发明的抗体或抗原结合片段结合的表位。在另一个实施方案中，RTK或其结构域可以与结合的抗体或其抗原结合片段一起结晶并通过X-射线晶体衍射法分析，以确定被结合的精确表位。此外，可以通过用来自小鼠或另一个物种的相应序列替换RTK序列的部分对表位进行作图。针对目标表位的抗体选择性地结合人序列区，因此，有可能对靶表位进行顺序作图。该基于嵌合体的表位作图技术已经成功地用于鉴定各种情况下的表位(参见Henriksson和Pettersson(1997)Journal of Autoimmunity.10(6)：559-568；Netzer等(1999)J Biol Chem.1999 Apr 16；274(16)：11267-74；Hsia等(1996)Mol.Microbiol.19，53-63，其完整内容通过引用并入本文)。
据认为，靶RTK(例如Kit RTK)中的目标表位未被糖基化。然而，如果目标RTK被糖基化，抗体或其抗原结合部分(及本发明的其他成分)可被产生以使得它们结合有关的氨基酸和/或糖残基。例如，本领域已知Kit蛋白质具有最少10个潜在的N-连接糖基化位点。(Morstyn，Foote，Lieschke(2004)Hematopoietic Growth Factors in Oncology：Basic Science and Clinical Therapeutics.Humana Press.ISBN：1588293025)。进一步认为，Kit可表现出O-连接糖基化以及与唾液酸残基的连接(Wypych J等(1995)Blood.85(1)：66-73)。因此，本发明考虑，抗体或其抗原结合部分(及本发明的其他成分)可被产生以使得它们也结合可以连接于在本文鉴定的任何表位的糖残基。出于该目的，可以在动物细胞中产生抗原性目标肽以使得它被适当糖基化，并且然后糖基化的抗原肽可用于免疫动物。产生糖基化肽的适当的细胞和技术是本领域已知的并在下文进一步描述(参见例如，可从GlycoFi，Inc.，Lebanon，NH and BioWa；Princeton，NJ获得的技术)。可使用任何标准方法诸如等电点聚焦(IEF)、酸水解(以确定单糖组成)、化学或酶促裂解和质谱法(MS)鉴定聚糖而检测肽的适当糖基化。也可使用由Procognia(procognia.com)提供的技术——其使用基于植物凝血素的阵列来加速聚糖分析。特别地，可以使用如还原性碱性裂解或“β-消除”、肽作图、液相色谱和质谱或这些技术的任何组合的技术检测O-糖基化。
用于制备杂交瘤的优选的动物系统是鼠系统。在小鼠中产生杂交瘤是非常完善的方法。免疫方案和分离用于融合的免疫脾细胞的技术是本领域已知的。融合伴体(例如鼠骨髓瘤细胞)和融合方法也是已知的。
本发明的嵌合或人源化抗体可以基于如上所述制备的鼠单克隆抗体的序列进行制备。编码重链和轻链免疫球蛋白的DNA可以使用标准分子生物学技术从感兴趣的的鼠杂交瘤获得并工程化以包含非鼠(例如人)的免疫球蛋白序列。例如，为产生嵌合抗体，可以使用本领域已知的方法(例如见Cabilly等的美国专利No.4,816,567)将鼠可变区连接到人恒定区。为产生人源化抗体，可以使用本领域已知的方法将鼠CDR区插入人框架中(例如，见Winter的美国专利5,225,539和Queen等的美国专利5,530,101、5,585,089、5,693,762和6,180,370)。可选地，在已知人和非人序列的情况下，可以在DNA或蛋白水平设计人源化抗体。这样的抗体可以直接进行化学合成，或者DNA可以被合成并进行体外或体内表达以产生人源化抗体。
在优选的实施方式中，本发明的抗体是人单克隆抗体。可以使用携带部分人免疫系统而不是小鼠系统的转基因或转染色体小鼠产生针对RTK的Ig样结构域(例如Kit的D4或D5结构域)的这类人单克隆抗体。这些转基因和转染色体小鼠包括在本文被分别称为HuMAb小鼠和KM miceTM的小鼠，并且在本文被统称为“人Ig小鼠”。HuMAb(Medarex，Inc.)包含编码未重排的人重链(μ和γ)和κ轻链免疫球蛋白序列的人免疫球蛋白基因小基因座(miniloci)，连同灭活内源性μ和κ链基因座的靶向突变(见例如Lonberg等(1994)Nature 368(6474)：856-859)。因此，所述小鼠表现出小鼠IgM或κ的表达减少，并且响应于免疫时引入的人重链和轻链转基因经历类别转换和体细胞突变以产生高亲合性人IgGκ单克隆(Lonberg，N.等(1994)，同上；在Lonberg，N.(1994)Handbook of Experimental Pharmacology113：49-101中综述；Lonberg，N.和Huszar，D.(1995)Intern.Rev.Immunol.13：65-93，以及Harding，F.和Lonberg，N.(1995)Ann.N.Y.Acad.Sci.764：536-546)。HuMab小鼠的制备和使用以及这样的小鼠携带的基因组修饰被进一步描述在Taylor，L.等(1992)Nucleic AcidsResearch 20：6287-6295；Chen，J.等(1993)International Immunology 5：647-656；Tuaillon等(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90：3720-3724；Choi等(1993)Nature Genetics 4：117-123；Chen，J.等(1993)EMBO J.12：821-830；Tuaillon等(1994)J.Immunol.152：2912-2920；Taylor，L.等(1994)International Immunology 6：579-591；和Fishwild，D.等(1996)Nature Biotechnology 14：845-851中，其全部内容都通过引用明确地由此并入。进一步参见美国专利5,545,806；5,569,825；5,625,126；5,633,425；5,789,650；5,877,397；5,661,016；5,814,318；5,874,299；和5,770,429，其全部授予Lonberg和Kay；授予Surani等的美国专利5,545,807；PCT公开WO 92/03918、WO 93/12227、WO 94/25585、WO 97/13852、WO 98/24884和WO 99/45962，其全部授予Lonberg和Kay；和授予Korman等的PCT公开WO 01/14424。
在另一个实施方式中，可以使用在转基因和转染色体上携带人免疫球蛋白序列的小鼠(如携带人重链转基因和人轻链转染色体的小鼠)产生本发明的人抗体。这类小鼠，在本文称为“KM miceTM”，被详细描述于授予Ishida等的PCT公开WO 02/43478中。
更进一步，可选择的表达人免疫球蛋白基因的转基因动物系统在本领域中是可获得的，并可用于产生本发明的抗体。例如，称为Xenomouse(Abgenix，Inc.)的可选转基因系统可被使用；这样的小鼠被描述于例如授予Kucherlapati的美国专利5,939,598、6,075,181、6,114,598、6,150,584和6,162,963中。
而且，可选择的表达人免疫球蛋白基因的转染色体动物系统在本领域中是可获得的，并可用于产生本发明的抗体。例如，携带人重链转染色体和人轻链转染色体的小鼠，称为“TC小鼠”，可以被使用；这类小鼠被描述于Tomizuka等(2000)Proc.Natl.Acad.Sci.USA97：722-727中。而且，携带人重链和轻链转染色体的母牛已经在本领域中进行了描述(Kuroiwa等(2002)Nature Biotechnology 20：889-894)并且可用于产生本发明的抗体。
本发明的人单克隆抗体还可以使用用于筛选人免疫球蛋白基因文库的噬菌体展示方法加以制备。用于分离人抗体的这类噬菌体展示方法在本领域中被建立。例如，参见：授予Ladner等的美国专利5,223,409、5,403,484和5,571,698；授予Dower等的美国专利5,427,908和5,580,717；授予McCafferty等的美国专利5,969,108和6,172,197；以及授予Griffiths等的美国专利5,885,793、6,521,404、6,544,731、6,555,313、6,582,915和6,593,081。
本发明的人单克隆抗体还可以使用SCID小鼠进行制备，其中人免疫细胞已经被重构以使得在免疫时可以产生人抗体应答。这样的小鼠被描述在例如授予Wilson等的美国专利5,476,996和5,698,767中。
在另一个实施方式中，本发明的抗体可以使用熟知的噬菌体展示技术产生，如描述于Marks，J.D.等((1991).J.Mol.Biol.222，581)，Nissim，A.等((1994).EMBO J.13，692)以及美国专利6,794,132、6562341、6057098、5821047和6512097中。
在进一步的实施方式中，本发明的抗体可使用酵母细胞表面展示技术进行寻找，如在例如美国专利6,423,538、6,300,065、6,696,251、6,699,658中所描述的。
制备本发明的人单克隆抗体的杂交瘤的产生
为产生制备本发明的人单克隆抗体的杂交瘤，来自免疫小鼠的脾细胞和/或淋巴结细胞可以被分离并且融合到适当的无限增殖化细胞系，如小鼠骨髓瘤细胞系。可以对得到的杂交瘤进行抗原特异性抗体产生的筛选。例如，可以采用50％PEG将来自免疫小鼠的脾淋巴细胞的单细胞悬液融合于六分之一数目的P3X63-Ag8.653非分泌性小鼠骨髓瘤细胞(ATCC，CRL 1580)。可选地，可以使用基于电场的电融合法，使用CytoPulse大室细胞融合电感受器(CytoPulse Sciences，Inc.，Glen Burnie Maryland)对来自免疫小鼠的脾淋巴细胞的单细胞悬液进行融合。在平底微孔滴定板上以大约2x105接种细胞，接下来在含有20％胎儿克隆血清、18％“653”条件培养基、5％origen(IGEN)、4mML-谷氨酰胺、1mM丙酮酸钠、5mM HEPES、0.055mM 2-巯基乙醇、50单位/ml青霉素、50mg/ml链霉素、50mg/ml庆大霉素和1X HAT(Sigma；HAT在融合之后24小时添加)的选择培养基中培养两周。在大约两周之后，可以在HAT被替换为HT的培养基中培养细胞。然后，可以通过ELISA对各细胞进行人单克隆IgM和IgG抗体筛选。一旦大规模的杂交瘤生长发生，则通常可以在10-14天之后观察培养基。分泌抗体的杂交瘤可以被重新接种，再次筛选，并且如果仍然是人IgG阳性的，则单克隆抗体可以通过有限稀释进行至少两次分种。然后，体外培养稳定的亚克隆，以在组织培养基中产生少量的用于鉴定的抗体。
为纯化人单克隆抗体，可以将选择的杂交瘤在两升旋转烧瓶中培养以用于单克隆抗体纯化。在用蛋白A-琼脂糖(Pharmacia，Piscataway，N.J.)进行亲和层析之前，可以过滤并浓缩上清液。洗脱的IgG可以通过凝胶电泳和高效液相色谱进行检验以确保纯度。缓冲溶液可以被替换成PBS，并且可以使用1.43的消光系数通过OD280确定浓度。单克隆抗体可以被等分并且储存在-80℃。
制备本发明的单克隆抗体的转染瘤的产生
也可以使用例如本领域所熟知的重组DNA技术和基因转染方法的组合(例如Morrison，S.(1985)Science 229：1202)在宿主细胞转染瘤(杂交瘤的一种类型)中产生本发明的抗体。
例如，为表达所述抗体或其抗体片段，编码部分或全长轻链和重链的DNA可以通过标准分子生物学技术(例如，PCR扩增或使用表达目标抗体的杂交瘤进行cDNA克隆)获得并且所述DNA可以被插入表达载体中以使得基因被可操作地连接于转录和翻译调控序列。在本文中，术语“可操作地连接”意图指抗体基因被接合入载体以使得在所述载体内的转录和翻译调控序列发挥它们调节所述抗体基因的转录和翻译的预期功能。选择表达载体和表达调控序列以与所使用的表达宿主细胞相容。抗体轻链基因和抗体重链基因可以被插入独立的载体中，或者更通常地，两种基因被插入同一表达载体中。所述抗体基因通过标准方法(例如在抗体基因片段和载体上的互补限制性位点的接合，或者如果不存在限制性位点的话通过平端连接)被插入所述表达载体中。所描述的抗体的轻链和重链可变区可用于通过将它们插入已经编码需要的同种型的重链恒定区和轻链恒定区的表达载体中以使得VH片段被可操作地连接于所述载体内的CH片段，而VK片段被可操作地连接于所述载体内的CL片段而产生任何抗体同种型的全长抗体基因。另外地或替代地，重组表达载体可以编码促进抗体链从宿主细胞分泌的信号肽。抗体链基因可以被克隆入所述载体以使得信号肽在框架内(in-frame)被连接到抗体链基因的氨基端。信号肽可以是免疫球蛋白信号肽或异源信号肽(即，来自非免疫球蛋白的信号肽)。
除了所述抗体链基因之外，本发明的重组表达载体携带调控序列，其调控所述抗体链基因在宿主细胞中的表达。术语“调控序列”意图包括启动子、增强子及其他控制抗体链基因的转录或翻译的表达调控元件(例如多腺苷酸化信号)。这样的调控序列被描述在例如Goeddel(Gene Expression Technology.Methods in Enzymology 185，AcademicPress，San Diego，CA(1990))中。本领域普通技术人员将理解，表达载体的设计，包括调控序列的选择，可取决于如待转化宿主细胞的选择、期望的蛋白质表达水平等因素。用于哺乳动物宿主细胞表达的优选调控序列包括指导哺乳动物细胞中高水平的蛋白质表达的病毒元件，如来源于巨细胞病毒(CMV)、猴病毒40(SV40)、腺病毒(例如腺病毒主要晚期启动子(AdMLP))和多瘤病毒的启动子和/或增强子。可选地，可以使用非病毒调控序列，如遍在启动子或β-球蛋白启动子。更进一步，由来自不同来源的序列组成的调控元件，如SRa启动子系统，其包含来自SV40早期启动子和人T细胞白血病毒1型的长末端重复序列的序列(Takebe，Y.等(1988)Mol.Cell.Biol.8：466-472)。
除了抗体链基因和调控序列之外，本发明的重组表达载体可携带另外的序列，诸如调节载体在宿主细胞中的复制的序列(例如复制起点)和选择性标记基因。选择性标记基因帮助选择所述载体已经被引入的宿主细胞(参见例如Axel等的美国专利4,399,216、4,634,665和5,179,017)。例如，通常，选择性标记基因赋予所述载体已经被引入的宿主细胞对药物诸如G418、潮霉素或氨甲喋呤的抗性。优选的选择性标记基因包括二氢叶酸还原酶(DHFR)基因(用于以氨甲喋呤进行选择/扩增的dhfr-宿主细胞)和neo基因(用于G418选择)。
为了表达轻链和重链，编码重链和轻链的表达载体通过标准技术转染到宿主细胞中。术语“转染”的各种形式意图包括常用来将外源性DNA引入真核或原核宿主细胞的各种技术，例如电穿孔、磷酸钙沉淀、DEAE-葡聚糖转染等等。尽管理论上在原核或真核宿主细胞中表达本发明的抗体是可能的，但是在真核细胞中表达抗体是最优选的，并且最优选哺乳动物宿主细胞，因为这类真核细胞、特别是哺乳动物细胞比原核细胞更可能装配和分泌适当折叠的免疫活性抗体。已经报告，抗体基因的原核生物表达对于以高产量产生活性抗体是无效的。(Boss，M.A.和Wood，C.R.(1985)Immunology Today 6：12-13)。
表达本发明的重组抗体的优选哺乳动物宿主细胞包括中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)(包括dhfr-CHO细胞，其描述于Urlaub和Chasin，(1980)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77：4216-4220中，与DHFR选择性标记一起使用，如描述于R.J.Kaufman和P.A.Sharp(1982)Mol.Biol.159：601-621)中)、NSO骨髓瘤细胞、COS细胞和SP2细胞。特别地，对于采用NSO骨髓瘤细胞，另一个优选的表达系统是GS基因表达系统，其公开于WO 87/04462、WO 89/01036和EP 338,841中。当编码抗体基因的重组表达载体被引入哺乳动物宿主细胞时，通过培养宿主细胞一段足以允许所述抗体在宿主细胞中表达或更优选所述抗体分泌入宿主细胞在其中生长的培养基中的一段时间产生所述抗体。可以使用标准蛋白质纯化方法从培养基回收抗体。
结合RTK的Ig样结构域的抗体的鉴定
通过例如标准ELISA，可以检测本发明的抗体与胞外域例如RTK的Ig样结构域(或任何选择的区域，如在本文论述的共有序列)的结合。简言之，用在PBS中的0.25μg/ml纯化的Ig样结构域(或优选的受体结构域)包被微孔滴定板，然后用在PBS中的5％牛血清白蛋白封闭。抗体的稀释物(例如，来自免疫小鼠——例如用人Kit的D4或D5结构域免疫的小鼠——的血浆的稀释物)被添加至每一孔并在37℃温育1-2小时。用PBS/Tween洗涤所述板，然后与偶联于碱性磷酸酶的第二试剂(例如对于人抗体，为山羊抗人IgG Fc特异性多克隆试剂)在37℃温育1小时。在洗涤之后，用pNPP底物(1mg/ml)对所述板进行显色，并在405-650的OD下分析。优选地，显示出最高滴度的小鼠将用于融合。
如上所述的ELISA测定还可以用来筛选显示出与免疫原的阳性反应性的杂交瘤。以高亲合力结合例如RTK的Ig样结构域的杂交瘤被分种并进一步进行鉴定。来自各杂交瘤的一个克隆(其保持亲本细胞的反应性(通过ELISA))可以被选择来用于制备储存于-140℃的5-10小瓶细胞库和用于抗体纯化。
为纯化抗RTK抗体，可以使选择的杂交瘤在两升旋转烧瓶中培养用于单克隆抗体纯化。在用蛋白A-琼脂糖(Pharmacia，Piscataway，NJ)进行亲和层析之前，可以过滤并浓缩上清液。洗脱的IgG可以通过凝胶电泳和高效液相色谱进行检验以确保纯度。缓冲溶液可以被替换成PBS，并且可以使用1.43消光系数通过OD280测定浓度。单克隆抗体可以被等分并且储存在-80℃。
为确定所选择的单克隆抗体是否结合独特表位，可以使用市售试剂(Pierce，Rockford，IL)生物素化各抗体。可以使用如上所述以RTK的Ig样结构域(例如Kit-D4结构域或Kit-D5结构域)包被的RTK包被ELISA板进行使用未标记的单克隆抗体和生物素化单克隆抗体的竞争研究。生物素化mAb结合可以采用链霉-抗生物素蛋白-碱性磷酸酶探针进行检测。
为确定纯化抗体的同种型，可以使用对于具有特定同种型的抗体具有特异性的试剂进行同种型ELISA。例如，为确定人单克隆抗体的同种型，可以用1μg/ml的抗人免疫球蛋白在4℃包被微孔滴定板的孔过夜。在用1％BSA封闭之后，所述板与1μg/ml或更低的测试单克隆抗体或纯化的同种型对照在环境温度反应一至两个小时。然后，所述孔与人IgG1或人IgM-特异性碱性磷酸酶偶联的探针反应。如上所述对板进行显色和分析。
可以通过蛋白质印迹法进一步测试抗RTK人IgG与RTK的Ig样结构域或在本文给出的共有序列的反应性。简言之，RTK的Ig样结构域，如Kit RTK的D4或D5结构域，可以被制备并进行十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳。在电泳之后，将分离的抗原转移到硝酸纤维素膜、用10％胎牛血清封闭、并用待测试的单克隆抗体探测。可以使用抗人IgG碱性磷酸酶检测人IgG结合，并用BCIP/NBT底物片(Sigma Chem.Co.，St.Louis，Mo.)进行显色。
表位作图可用来确定本发明的抗体或其抗原结合片段的结合位点。可获得进一步允许构象表位作图的几种方法。例如，可以使用公开于Timmerman等(Mol Divers.2004；8(2)：61-77)的方法。Timmerman等能够使用两种新的技术Domain Scan和Matrix Scan成功地对非连续/构象表位作图。也可以使用公开于Ansong等(J Thromb Haemost.2006.4(4)：842-7)中的技术。Ansong等使用亲合性定向质谱(affinitydirected mass spectrometry)来对抗体R8B 12识别的非连续表位进行作图。此外，成像技术如Protein Tomography可用于使靶RTK的抗体或肽结合成像。Protein Tomography先前已经用于观察分子相互作用，并用来显示抑制性抗体通过结合EGFR的结构域III起作用，从而将EGFR锁定为非柔性和非活性的构象(Lammerts等Proc Natl Acad SciU S A.2008.105(16)：6109-14)。更多的传统方法诸如定点诱变也可被用于对非连续表位作图。据认为参与非连续表位的氨基酸区可以被选择性突变并分析其与本发明的抗体或其抗原结合片段的结合。当任一个区被突变时，所述抗体丧失结合能力可表明所述结合取决于两个氨基酸片段。如上所述，一些线性表位的特征在于为了结合本发明的成分必须存在的特定三维结构。当RTK处于其天然或折叠状态时以及再次当RTK变性时，这样的表位可以通过分析所述抗体(或另一成分)的结合发现。结合仅仅在折叠状态发生这一观察结果表明所述表位或者是特征在于特定折叠结构的线性表位或者是仅仅存在于折叠蛋白质中的非连续表位。
除了在本文描述的活性分析之外，Protein Tomography还可用来确定本发明的抗体或其抗原结合片段是否能结合和灭活受体酪氨酸激酶。结合相互作用的可视化可表明，所述抗体的结合可影响两个胞外域在细胞表面界面的定位或者改变或阻止在所述受体酪氨酸激酶中的构象变化。
II.结合人受体酪氨酸激酶的Ig样结构域或绞链区的小分子
在本发明的另一个方面，结合人受体酪氨酸激酶的胞外域例如Ig样结构域或绞链区的成分是小分子。
本发明的小分子的特征在于特定功能特征或性质。例如，所述小分子结合RTK的Ig样结构域，例如Kit RTK的D4或D5结构域，或者RTK的绞链区，例如Kit RTK的D3-D4或D4-D5绞链区。在优选的实施方式，小分子抑制剂与D3-D4或D4-D5绞链区的结合将阻止使得膜近侧D4和D5结构域能够处于允许酪氨酸激酶结构域的反式自磷酸化和活化，随后是下游信号传导通路的募集和活化的距离和取向(位置)的运动。在一些实施方式中，小分子结合可允许受体酪氨酸激酶的胞外域二聚化，但影响在两个单体的Ig样结构域(例如，III型受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域或者V型受体酪氨酸激酶的D7-D7结构域)之间的定位、取向和/或距离，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。换句话说，所述成分或小分子可允许配体诱导的受体酪氨酸激酶胞外域的二聚化，但影响两个胞外域在细胞表面界面的定位，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性(例如，抑制受体内化作用和/或抑制所述受体的酪氨酸自磷酸化和/或抑制所述受体激活下游信号传导通路的能力)。
术语“小分子化合物”、“小分子药物”、“小分子”或“小分子抑制剂”在本文可互换使用以用来指对其对RTK的影响和它们抑制RTK(例如Kit RTK)的二聚化或活性的能力进行筛选的本发明的化合物。这些化合物可包含在PubChem数据库(pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)、MolecularLibraries Screening Center Network(MLSCN)数据库中的化合物、相关数据库中的化合物、或者它们的衍生物和/或功能类似物。
如本文所使用，“类似物”或“功能类似物”是指化合物或小分子抑制剂，其在结构上类似于母体化合物，但在组成上稍微不同(例如，一个或多个原子或功能团被添加、除去或改变)。相比于初始化合物，类似物可具有或不具有不同的化学或物理特性，并可具有或不具有改善的生物学和/或化学活性。例如，与母体化合物相比，类似物可以是更疏水性的或者它可具有改变的活性(增加、降低或与母体化合物相同)。所述类似物可以是初始化合物的天然或非天然发生(例如重组)的变体。其它类型的类似物包括化合物的异构体(对映异构体、非对映异构体等等)和其它类型的化合物手性变体，以及结构异构体。所述类似物可以是线性化合物的分支或环状变体。例如，线性化合物可具有支化的或另外取代以赋予某些期望的性质(例如改善的亲水性或生物利用度)的类似物。
如本文所使用，“衍生物”是指化合物或小分子抑制剂的化学上或生物学上的改良形式，其结构上类似于母体化合物并且(实际上或理论上)可衍生于该母体化合物。“衍生物”与“类似物”或“功能类似物”的区别在于母体化合物可以是产生“衍生物”的起始物质，而母体化合物不是必须被用作产生“类似物”或“功能类似物”的起始物质。衍生物可以具有或不具有与所述母体化合物不同的化学或物理特性。例如，与母体化合物相比，衍生物可以是更亲水性的或者它可具有改变的反应性。衍生化(即，通过化学或其它手段修饰)可包括在分子内一个或多个部分的取代(例如，官能团的改变)。例如，氢可以用卤素如氟或氯取代，或者羟基(--OH)可以用羧酸部分(--COOH)取代。术语“衍生物”也包括偶联物和母体化合物的前药(即化学修饰衍生物，其在生理条件下可转化为原始化合物)。例如，前药可以是活性剂的无活性形式。在生理条件下，前药可以转化为所述化合物的活性形式。例如，可以通过用酰基基团(酰基前药)或氨基甲酸酯基团(氨基甲酸酯前药)置换氮原子上的一个或两个氢原子形成前药。关于前药的更多详细信息可例如发现于Fleisher等，Advanced Drug Delivery Reviews 19(1996)115；Design of Prodrugs，H.Bundgaard(编辑)，Elsevier，1985；和H.Bundgaard，Drugs of the Future 16(1991)443。术语“衍生物”也用于描述全部溶剂合物，例如水合物或加合物(例如与醇的加合物)、活性代谢物和母体化合物的盐。可以制备的盐的类型取决于在化合物内的部分的性质。例如，酸性基团如羧酸基团可以形成碱金属盐或碱土金属盐(例如钠盐、钾盐、镁盐、钙盐)和与生理上可容许的季铵离子的盐以及与氨水和生理上可容许的有机胺如三乙胺、乙醇胺或三(2-羟乙基)胺)的酸加成盐。碱性基团可以例如与无机酸如盐酸(“HCl”)、硫酸或磷酸形成酸加成盐，或者与有机羧酸和磺酸如乙酸、柠檬酸、苯甲酸、马来酸、富马酸、酒石酸、甲磺酸或对甲苯磺酸形成酸加成盐。除了碱性氮原子之外同时包含碱性基团和酸性基团(如羧基)的化合物可以作为两性离子存在。可以通过本领域普通技术人员已知的惯用方法获得盐，例如通过在溶剂或稀释剂中结合化合物和无机或有机酸或碱，或者通过阳离子交换或阴离子交换从其它盐获得所述盐。
小分子已知具有1200或以下、1000或以下、900或以下、800或以下、700或以下、600或以下、500或以下、400或以下、300或以下、200或以下、100或以下、50或以下、25或以下或者10或以下的分子量。
本发明的小分子抑制剂被选择或设计来结合RTK的胞外域，例如Ig样结构域或绞链区。在一些实施方式中，小分子抑制剂被选择或设计来结合人Kit或PDGFR的Ig样结构域或绞链区，例如人Kit受体的D4或D5结构域、或D3-D4和/或D4-D5绞链区，从而拮抗受体二聚化和转变成活性形式的能力，例如自磷酸化和活化细胞内信号传导途径。在其它实施方式中，小分子抑制剂被选择来结合与Kit受体的结构域具有同源性的结构域。例如，本发明的小分子可以针对与RTK的Ig样结构域(例如Kit的D4或D5结构域)、RTK的绞链区(例如Kit或PDGFR受体的D3-D4或D4-D5绞链区)具有至少50％同一性、至少60％同一性、至少70％同一性、至少80％同一性、至少90％同一性、或至少95％或99％同一性的结构域。这样的小分子将能够结合在功能上类似于例如Kit或PDGF受体的D4或D5结构域或D3-D4和/或D4-D5绞链区的蛋白结构域——可能在Kit和其它RTK中。
本发明的小分子抑制剂也可结合来源于RTK(例如人III型RTK)的Ig样结构域或绞链区的特定基序或共有序列，这允许所述小分子抑制剂特异性结合RTK家族的成员(例如人RTK的III型家族的成员)中共有的结构域。
在一种具体实施方式中，本发明的小分子结合D4相互作用位点的以下共有序列：LX1RX2X3X4X5X6X7G，其中L是亮氨酸，R是精氨酸，G是甘氨酸；X1选自苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺或赖氨酸；X2选自亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸；X3选自赖氨酸、组氨酸、天门冬酰胺和精氨酸；X4选自甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸；X5选自苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸；X6选自谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺；以及X7选自甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和苏氨酸。
在另一实施方式中，本发明的小分子结合VEGF受体家族成员的D7结构域的以下共有序列：IX1RVX2X3EDX4G(SEQ ID NO：1)，其中I是异亮氨酸，R是精氨酸，E是谷氨酸，D是天冬氨酸，G是甘氨酸；X1选自谷氨酸、精氨酸和谷氨酰胺；X2选自精氨酸和苏氨酸；X3选自谷氨酸和赖氨酸；以及X4选自谷氨酸和丙氨酸。
在其它实施方式中，小分子抑制剂结合代表蛋白质的三维结构的蛋白质基序或共有序列。这样的基序或共有序列不表示氨基酸的连续链，而是产生于RTK的三维折叠的非线性的氨基酸排列(即“结构基序”)。这样的基序的实例是基于Kit受体的D3-D4和/或D4-D5铰链区设计的基序。这样的基序和共有序列可以根据关于抗体的章节I中论述的方法设计。
重要地，本发明的小分子抑制剂不结合RTK的配体结合位点，例如Kit受体的SCF结合位点。换言之，小分子抑制剂不结合负责配体结合的RTK的Ig样结构域。
在另外的实施方式中，选择或设计本发明的小分子抑制剂来特异性结合RTK的突变胞外域，例如突变Ig样结构域或突变铰链区。在优选实施方式中，突变体RTK是致瘤的或致癌的突变体。在一种具体实施方式中，选择或设计小分子抑制剂来结合致癌的Kit受体突变体。可以被本发明的小分子靶向的Kit受体突变体具有一个或多个以下氨基酸中的突变的Kit受体：Thr417、Tyr418、Asp419、Leu421、Arg420、Tyr503或Ala502。本领域技术人员应理解，本发明的方法可以应用于Kit中的其它突变或其它RTK中的突变。靶向于突变体RTK的一个优点是治疗性小分子可以仅结合包含突变的细胞上的RTK，而使得健康细胞大部分或全部不受影响。因此，在突变是致瘤性突变的情况下，仅肿瘤细胞将被用作治疗靶标，潜在地减少副作用和剂量要求。
在一些实施方式中，所述小分子结合人Kit受体的特定序列，例如人Kit受体的残基309-413、残基410-519、381Arg和386Glu或418Tyr和505Asn。
在优选实施方式中，本发明的小分子可以结合Kit受体中构成在表4(下文中)中所描述的小腔或口袋的一个或多个残基。例如，本发明的小分子可以结合Kit受体的D3-D4铰链区中的一个或多个以下残基：来自D3结构域的K218、S220、Y221、L222和来自D4结构域的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。本发明的小分子也可以结合构成Kit受体的D4结构域中的凹面的一个或多个以下残基：Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390。在另一实施方式中，本发明的小分子可以结合形成Kit受体的D2-D3铰链区中的口袋的一个或多个以下残基：来自D2结构域的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208以及来自D3结构域的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。
因此，在一些实施方式中，本发明的小分子可以结合连续的或不连续的氨基酸残基，并起到阻止RTK的膜近侧区以使酪氨酸激酶能够活化的距离和定向来定位所需的运动的分子楔的作用。本发明的小分子也可以起到阻止同型D4或D5受体相互作用或使配体-受体相互作用位点不稳定的作用。在一些优选实施方式中，本发明的小分子可以结合Kit受体上的的一个或多个以下残基：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的小分子可以容易地被靶向于其它III型RTK中的相应残基，例如形成相似的口袋或空腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同的位置的那些残基。
在一种具体实施方式中，本发明的小分子结合III型RTK上的构象表位或非连续表位。构象表位或非连续表位可以由来自III型RTK(例如人Kit受体或PDGF受体)的D3、D4或D5结构域或者D4-D5或D3-D4铰链区的两个或多个残基组成。例如，所述构象表位或非连续表位可以由下表4中所列的两个或多个残基组成。在一种具体实施方式中，本发明的小分子结合由选自Y125、H180、R181、K203、V204、R205、P206、V238、S239、S240、H263、G265、D266、F267、N268和Y269的2个或多个氨基酸组成的构象表位。在相似的具体实施方式中，本发明的小分子可以结合由选自以下氨基酸组之一的2个或多个氨基酸组成的构象表位：P206、F208、V238和S239；K127、A207、F208和T295；L222、A339、F340、K342、E368、S369、N370、I371和Y373；L222、L223、E306、V308、F312、E338、F340和I371；R224、V308、K310、G311、F340、P341和D398；K218、A219、S220、N367、E368和S369；K218、A220、E368和S369；G384、T385、T411、K412、E414和K471；Y408、F433、G470、K471和L472；F324、V325、N326和N410；D327、N410、T411、K412和V497；G384、G387、V409和K471；L382、G387、V407和V409；Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、F208、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269；P206、F208、V238和S239；K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373；G384、G387、G388、Y408、V409、T411、F433、F469、G470和K471；D327、T411、K412、E414、A431、G432和K471；Y350、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390；Y350、R353和F355。如以上所指出的，本发明的小分子可以结合形成在表4中确定的口袋或空腔的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成口袋或空腔的残基的一部分。应理解，在某些实施方式中，当涉及结合表位(例如构象表位)的本发明的小分子时，意图是所述小分子仅结合那些构成该表位(例如表4中确定的口袋或空腔)的那些特定残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在进一步的实施方式中，本发明的小分子结合构象表位，其中所述构象表位由选自表5中所列的肽的两个或多个氨基酸残基组成。在一种具体实施方式中，构象表位由选自第一肽的一个或多个氨基酸残基和选自第二肽的一个或多个氨基酸残基组成，其中第一和第二肽选自表5中所列的肽的组。因而，本发明的小分子可以结合其中第一和第二肽组如下的构象表位：Ala219-Leu222和Thr304-Val308；Asp309-Gly311和Arg224-Gly226；Thr303-Glu306和Ala219-Leu222；Asn367-Asn370和Ser217-Tyr221；Ala339-Pro343和Asn396-Val399；Ala339-Pro343和Glu368-Arg372；Lys358-Tyr362和Val374-His378；Asp357-Glu360和Leu377-Thr380；Met351-Glu360和His378-Thr389；His378-Thr389和Val323-Asp332；Val409-Ile415和Ala493-Thr500；Val409-Ile415和Ala431-Thr437；Val409-Ile415和Phe469-Val473；Val409-Ile415和Val325-Asn330；Val409-Ile415和Arg381-Gly387；Gly466-Leu472和Gly384-Gly388；Val325-Glu329和Tyr494-Lys499；Thr411-Leu416和Val497-Ala502；Ile415-Leu421和Ala502-Ala507；Ala502-Ala507和Lys484-Thr488；和Ala502-Ala507和Gly445-Cys450。本发明的小分子可以结合形成上述第一和第二肽组的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成第一和第二肽组的残基的一部分。应理解，在某些实施方式中，当涉及结合表位(例如构象表位)的本发明的小分子时，意图是所述小分子仅结合那些构成该表位(例如表5中确定的特定肽)的那些特定残基，而不是在该受体的线性氨基酸序列中的其它残基。
在另一实施方式中，本发明的小分子可以结合由2个或多个选自E33、P34、D72、E76、N77、K78、Q79、K158、D159、N250、S251、Q252、T253、K254、L255、N260、W262、H264、G265、E344、N352、R353、F355、T356、D357、Y362、S365、E366、N367、N370和G466的氨基酸组成的构象表位或非连续表位。
在另一实施方式中，本发明的小分子结合人PDGFRβ的氨基酸残基385Arg和390Glu或PDGFRα中的相应残基。人PDGFRβ的残基385Arg和390Glu类似于Kit受体残基381Arg和386Glu并介导PDGFRβ的同型D4-D4相互作用。本发明的小分子可以通过阻止III型RTK的膜近侧区之间的关键同型相互作用(例如人PDGFRβ的385Arg和390Glu之间形成的盐桥)发挥其对受体活化的抑制作用，所述膜近侧区之间的关键同型相互作用对于将胞质结构域定位在对于酪氨酸激酶活化至关重要的距离和定向是是必要的。本文中论述的实验表明，同型D4-D4相互作用对于PDGFRβ二聚化不是必要的，而PDGFRβ二聚化对于受体活化是必要的然而并非足够的。因此，本发明的小分子可以允许PDGFRβ的二聚化而同时阻止活化。基于结构的序列比对已经表明EF环的大小以及包含关键氨基酸的D4-D4界面在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R中是保守的。因此，在一些实施方式中，本发明的小分子可以靶向于III型RTK的D4或D5结构域的保守区。
在优选实施方式中，本发明的小分子以高亲和性结合Kit的Ig样结构域或铰链区(例如Kit受体的D3-D4和/或D4-D5铰链区或D4-D4和/或D5-D5界面结合位点)，例如KD为1x10-7M或更低、KD为5x10-8M或更低、KD为1x10-8M更低、KD为5x10-9M更低、或者KD为1x10-8M和1x10-10M之间或更低的亲和性。
本发明的小分子抑制剂可以通过本领域已知的几种方法进行制备或选择。筛选方法可用于从文库鉴定结合希望的RTK的Ig样结构域或铰链区(例如人Kit RTK的D4或D5结构域)的小分子。一种方法(
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(Nuevolutions))利用文库中各分子的DNA标签来辅助选择。
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系统允许筛选用于靶向结合的数百万化合物。涉及基于小分子文库和标签的筛选的专利是美国专利申请20070026397；20060292603；20060269920；20060246450；20060234231；20060099592；20040049008；20030143561，将这些专利以其全文通过引用的方式并入本文。
其它可以用于从文库鉴定结合希望的RTK的Ig样结构域或铰链区(例如人Kit RTK D4或D5结构域)的小分子的公知方法包括利用其中文库成员以鉴定标记进行标记(即，文库中存在的各个标记与文库中存在的不同化合物结构相关，从而鉴别标记得知标记分子的结构)的文库的方法。标记的文库的一种方法利用寡核苷酸标签，如在例如以下文献中描述：PCT公开WO 2005/058479 A2(Direct SelectTM技术)和美国专利No.5,573,905；5,708,153；5,723,598，6,060,596；公开的PCT申请WO 93/06121；WO 93/20242；WO 94/13623；WO 00/23458；WO 02/074929和WO 02/103008，以及Brenner和Lerner(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89，5381-5383(1992)；Nielsen和Janda(Methods.：ACompanion to Methods in Enzymology 6，361-371(1994)；以及Nielsen、Brenner和Janda(J.Am.Chem.Soc.115，9812-9813(1993))，每一篇文献的全部内容均通过引用的方式并入本文中。这样的标签可以使用例如聚合酶链式反应进行扩增，以产生很多标签拷贝并通过测序鉴定所述标签。然后标签的序列确认结合分子的结构，所述结合分子可以纯化形式进行合成并测试活性。
组合化学文库的预备和筛选是本领域技术人员公知的。可用于鉴定本发明的成分的这类组合化学文库包括但不局限于肽文库(参见，例如美国专利No.5,010,175，Furka，Int.J.Pept.Prot.Res.37：487493(1991)和Houghton等，Nature 354：8488(1991))。用于产生化学多样性文库的其它化学物质是本领域公知的并且可以使用。这样的化学物包括但不局限于：类肽(例如PCT公开No.WO 91/19735)，编码肽(例如PCT公开WO 93/20242)，随机生物寡聚物(例如PCT公开No.WO92/00091)，苯并二氮
Figure G2008800190719D00801
(例如美国专利No.5,288,514)，diversomer如乙内酰脲、苯并二氮
Figure G2008800190719D00802
和二肽(Hobbs等，Proc.Nat.Acad.Sci.USA90：6909 6913(1993))，插烯多肽(vinylogous polypeptide)(Hagihara等，J.Amer.Chem.Soc.114：6568(1992))、具有葡萄糖骨架的非肽类肽模拟物(Hirschmann等，J.Amer.Chem.Soc.114：92179218(1992))，小化合物文库的类似有机合成(Chen等，J.Amer.Chem.Soc.116：2661(1994))、寡氨酯(oligocarbamate)(Cho等，Science 261：1303(1993))和/或肽基膦酸酯(Campbell等，J.Org.Chem.59：658(1994))、核酸文库(参见Ausubel，Berger和Russell & Sambrook，所有同上)、肽核酸文库(参见例如美国专利No.5,539,083)、碳水化合物文库(参见例如Liang等，Science，274：1520 1522(1996)和美国专利No.5,593,853)、小有机分子文库(参见例如苯并二氮
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Baum C&EN，Jan 18，33页(1993)；类异戊二烯，美国专利No.5,569,588；噻唑烷酮和间噻嗪酮，美国专利No.5,549,974；吡咯烷，美国专利No.5,525,735和5,519,134；吗啉代化合物，美国专利No.5,506,337；苯并二氮
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5,288,514等)。各前述出版物通过引用的方式并入本文。公众数据库也是可利用的，并常用于小分子筛选，例如PubChem(pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)，Zinc(Irwin和Shoichet(2005)J.Chem.Inf.Model.45(1)：177-82)和ChemBank(Seiler等(2008)Nucleic Acids Res.36(数据库发行号)：D351-D359)。
用于制备组合文库的装置是市场上可买到的(见，例如357 MPS，390 MPS，Advanced Chem Tech，Louisville Ky.，Symphony，Rainin，Woburn，Mass.，433A Applied Biosystems，Foster City，Calif.，9050 Plus，Millipore，Bedford，Mass.)。此外，许多组合文库本身是市场上可买到的(见例如，ComGenex，Princeton，N.J.，Tripos，Inc.，St.Louis，Mo.，3DPharmaceuticals，Exton，Pa.，Martek Biosciences，Columbia，Md.，等)。而且，因为筛选方法被非常好地限定，通常与专业公司签订合同以鉴定用于目标靶的特定化合物(例如BioFocus DPI(biofocus.com)和Quantum Lead(q-lead.com))。
本领域众所周知的并且可应用于本发明的方法的其它选择小分子的方法是Huang和Stuart L.Schreiber(1997)Proc Natl Acad Sci U SA.94(25)：13396-13401；Hung等(2005)Science 310：670-674；Zhang等(2007)Proc Natl Acad Sci 104：4606-4611；或者在Gordon(2007)ACS Chem.Biol.2：9-16中综述的任何一种方法，其全部都通过引用以其全部内容并入本文。
除了实验筛选法之外，本发明的小分子还可以使用虚拟筛选法加以选择。虚拟筛选技术使用统计分析和蛋白质对接(docking)模拟来预测来自文库的哪些小分子将结合蛋白质或其中的特定表位。最常见地，虚拟筛选方法比较蛋白质的三维结构和文库中小分子的三维结构。使用对蛋白质-分子相互作用进行建模的不同策略，尽管常用的是模拟在原子之间的结合能——包括氢键、静电力和范德华相互作用——的算法。通常，虚拟筛选方法可以扫描超过一百万个化合物的文库并返回可能是强结合物的小分子的短的名单。对虚拟筛选的若干综述可以获得，其详述了可用来鉴定本发明的小分子的技术(Engel等(2008)J.Am.Chem.Soc.，130(15)，5115-5123；McInnes.(2007).CurrOpin Chem Biol.Oct；11(5)：494-502；Reddy等(2007)Curr Protein PeptSci.Aug；8(4)：329-51；Muegge和Oloff.(2006)Drug Discovery Today.3(4)：405-411；Kitchen等(2004)Nature Reviews Drug Discovery 3，935-949)。小分子筛选的进一步的实例可以在美国专利申请2005/0124678中找到，其通过引用并入本文。
本发明的小分子可以包含在下表中描绘的骨架结构之一。在该表中引用的参考文献均通过引用的方式以其全文并入本文中。基团R1、R2、R3和R4的仅限制于它们不应干扰或显著抑制所指出的反应，并且可以包括氢、烷基、取代烷基、杂烷基、取代杂烷基、环烷基、杂环烷基、取代环烷基、取代杂环烷基、芳基、取代芳基、芳烷基、杂芳烷基、取代芳烷基、取代杂芳烷基、杂方基、取代杂芳基、卤素、烷氧基、芳氧基、氨基、取代氨基和本领域已知的其它基团。适宜的取代基包括但不局限于烷基、烷氧基、硫代烷氧基、硝基、羟基、巯基、芳氧基、芳基-S-、卤素、羧基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、氰基、氰酸酯、腈、异氰酸酯、硫氰酸酯、氨基甲酰基和取代氨基甲酰基。
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III.结合人受体酪氨酸激酶的Ig样结构域的肽类分子
在本发明的另一方面，结合人受体酪氨酸激酶的胞外域(例如Ig样结构域或铰链区)的成分是肽类分子。
所述肽类分子可以基于RTK的Ig样结构域或源自这样的结构域的共有序列进行设计。
在一种具体实施方式中，肽类分子结合D4相互作用位点的以下共有序列：LX1RX2X3X4X5X6X7G，其中L是亮氨酸，R是精氨酸，G是甘氨酸；X1选自苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺或赖氨酸；X2选自亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸；X3选自赖氨酸、组氨酸、天门冬酰胺和精氨酸；X4选自甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸；X5选自苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸；X6选自谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺；以及X7选自甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和苏氨酸。
因而，在一种实施方式中，本发明的肽类分子包含或由匹配上述共有序列(LX1RX2X3X4X5X6X7G)的序列组成，其中L是亮氨酸，R是精氨酸，G是甘氨酸；X1选自苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、天门冬酰胺或赖氨酸；X2选自亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸；X3选自赖氨酸、组氨酸、天门冬酰胺和精氨酸；X4选自甘氨酸、缬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸；X5选自苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、丙氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸；X6选自谷氨酸、天冬氨酸和谷氨酰胺；以及X7选自甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、赖氨酸、精氨酸、谷氨酰胺和苏氨酸。
在另一实施方式中，所述肽类分子结合VEGF受体家族成员的D7结构域的以下共有序列：IX1RVX2X3EDX4G(SEQ ID NO：1)，其中I是异亮氨酸，R是精氨酸，E是谷氨酸，D是天冬氨酸，G是甘氨酸；X1选自谷氨酸、精氨酸和谷氨酰胺；X2选自精氨酸和苏氨酸；X3选自谷氨酸和赖氨酸；和X4选自谷氨酸和丙氨酸。
因而，在一种实施方式中，本发明的肽类成分包含或由匹配该共有序列IX1RVX2X3EDX4G(SEQ ID NO：1)的序列组成，其中I是异亮氨酸，R是精氨酸，E是谷氨酸，D是天冬氨酸，G是甘氨酸；X1选自谷氨酸、精氨酸和谷氨酰胺；X2选自精氨酸和苏氨酸；X3选自谷氨酸和赖氨酸；以及X4选自谷氨酸和丙氨酸。
在一种实施方式中，本发明的肽类成分可以包含整个蛋白质结构域，例如人Kit的D4或D5结构域，如D4结构域(残基309-413)或D5结构域(残基410-519)。作为进一步的实例，本发明的肽类成分可以包含V型RTK的D7结构域(或其片段)，例如VEGFR的D7结构域。这样的肽类分子结合RTK并通过阻止RTK活化而起到拮抗剂的作用(参见下面实施例16)。在一些实施方式中，本发明的肽类成分可以与RTK(例如III型RTK)的结构域具有低至50％的同一性，例如，本发明的肽类成分可以与RTK的D4或D5结构域具有至少50％的同一性、至少60％的同一性、至少70％的同一性、至少80％的同一性、至少90％的同一性、或至少95％、96％、97％或98％的同一性。在一种具体实施方式中，本发明的肽类成分与人Kit RTK的氨基酸残基309-413具有至少80％的同一性、至少90％的同一性或至少95％、96％、97％或98％的同一性。在类似的实施方式中，本发明的肽类成分与人Kit RTK的氨基酸残基410-519具有至少80％的同一性、至少90％的同一性或至少95％、96％、97％或98％的同一性。
在一些实施方式中，本发明的肽类成分结合或包含人Kit受体的特定序列，例如人Kit受体的残基309-413、残基410-519、381Arg和386Glu或418Tyr和505Asn。
在优选实施方式中，本发明的肽类成分可以结合(或包含或由其组成)Kit受体中的一或多个残基，这些残基构成在表4(下文)中所描述的小腔或口袋。例如，本发明的肽类分子可以结合(或包含或由其组成)Kit受体的D3-D4铰链区中的一个或多个以下残基：来自D3结构域的K218、S220、Y221、L222和来自D4结构域的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。本发明的肽类分子也可以结合(或包含或由其组成)构成Kit受体的D4结构域中的凹面的一个或多个以下残基：Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390。在另一实施方式中，本发明的肽类分子可以结合(或包含或由其组成)形成Kit受体的D2-D3铰链区的一个或多个以下残基：来自D2结构域的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208以及来自D3结构域的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。
本发明的肽类成分可以结合连续的或不连续的氨基酸残基，并起到阻止RTK的膜近侧区以使酪氨酸激酶能够活化的距离和定向进行定位所需的运动的分子楔的作用。本发明的肽类分子也可以起到阻止同型D4或D5受体相互作用或使配体-受体相互作用位点不稳定的作用。在一些优选实施方式中，本发明的肽类分子可结合(或包含或由其组成)Kit受体上的一个或多个以下残基：Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、P206、F208、K127、A207、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268、Y269、T295、L222、L222、L223、E306、V308、R224、V308、K310、K218、A219、S220、K218、A220、Y221、A339、D327、D398、E338、E368、E386、F312、F324、F340、F355、G311、G384、G387、G388、I371、K342、K358、L382、L379、N326、N367、N370、N410、P341、S369、T385、V325、V407、V409、Y373、Y350、Y408、T380、T390、R381、R353、T411、K412、E414、K471、F433、G470、L472、V497、F469、A431或G432。本发明的肽类成分可以结合(或包含或由其组成)形成在表4中确定的口袋或空腔的所有氨基酸残基，或者它们可以结合(或包含或由其组成)形成口袋或空腔的残基的一部分。本领域技术人员将理解，在一些实施方式中，本发明的肽类分子可以容易地被靶向于其它III型RTK中的相应残基，例如形成相似的口袋或空腔的那些残基或通过结构比对或序列比对处于相同的位置的那些残基。
在一种具体实施方式中，本发明的肽类分子结合III型RTK上的构象表位或非连续表位。构象表位或非连续表位可以由来自III型RTK(例如人Kit受体或PDGF受体)的D3、D4或D5结构域或者D4-D5或D3-D4铰链区的两个或多个残基组成。例如，所述构象表位或非连续表位可以由下表4中所列的两个或多个残基组成。在一种特定实施方式中，本发明的肽类分子结合由选自Y125、H180、R181、K203、V204、R205、P206、V238、S239、S240、H263、G265、D266、F267、N268和Y269的2个或多个氨基酸组成的构象表位。在相似的实施方式中，本发明的肽类分子可以结合由选自以下氨基酸组中的一种的2个或多个氨基酸组成的构象表位：P206、F208、V238和S239；K127、A207、F208和T295；L222、A339、F340、K342、E368、S369、N370、I371和Y373；L222、L223、E306、V308、F312、E338、F340和I371；R224、V308、K310、G311、F340、P341和D398；K218、A219、S220、N367、E368和S369；K218、A220、E368和S369；G384、T385、T411、K412、E414和K471；Y408、F433、G470、K471和L472；F324、V325、N326和N410；D327、N410、T411、K412和V497；G384、G387、V409和K471；L382、G387、V407和V409；Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206、F208、V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269；P206、F208、V238和S239；K218、S220、Y221、L222、F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371和Y373；G384、G387、G388、Y408、V409、T411、F433、F469、G470和K471；D327、T411、K412、E414、A431、G432和K471；Y350、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390；Y350、R353和F355。
在进一步的实施方式中，本发明的肽类分子结合由选自表5中所列的肽的两个或多个氨基酸残基组成的构象表位。在一种具体实施方式中，构象表位由选自第一肽的一个或多个氨基酸和选自第二肽的一个或多个氨基酸组成，其中第一和第二肽选自表5中所列的肽的组。因而，本发明的肽类分子可以结合其中第一和第二肽组如下的构象表位：Ala219-Leu222和Thr304-Val308；Asp309-Gly311和Arg224-Gly226；Thr303-Glu306和Ala219-Leu222；Asn367-Asn370和Ser217-Tyr221；Ala339-Pro343和Asn396-Val399；Ala339-Pro343和Glu368-Arg372；Lys358-Tyr362和Val374-His378；Asp357-Glu360和Leu377-Thr380；Met351-Glu360和His378-Thr389；His378-Thr389和Val323-Asp332；Val409-Ile415和Ala493-Thr500；Val409-Ile415和Ala431-Thr437；Val409-Ile415和Phe469-Val473；Val409-Ile415和Val325-Asn330；Val409-Ile415和Arg381-Gly387；Gly466-Leu472和Gly384-Gly388；Val325-Glu329和Tyr494-Lys499；Thr411-Leu416和Val497-Ala502；Ile415-Leu421和Ala502-Ala507；Ala502-Ala507和Lys484-Thr488；及Ala502-Ala507和Gly445-Cys450。本发明的肽类成分可以结合形成上述第一和第二肽组的所有氨基酸残基，或者它们可以结合形成第一和第二肽组的残基的一部分。
在另一实施方式中，本发明的肽类成分可以结合(或包含或由其组成)2个或多个选自E33、P34、D72、E76、N77、K78、Q79、K158、D159、N250、S251、Q252、T253、K254、L255、N260、W262、H264、G265、E344、N352、R353、F355、T356、D357、Y362、S365、E366、N367、N370和G466的氨基酸。
在另一实施方式中，本发明的肽类分子结合或包含人PDGFRβ的氨基酸残基385Arg和390Glu或PDGFRα中的相应残基。人PDGFRβ的残基385Arg和390Glu类似于Kit受体的残基381Arg和386Glu并介导PDGFRβ的同型D4-D4相互作用。本发明的肽类分子可以通过阻止III型RTK的膜近侧区之间的关键同型相互作用(例如人PDGFRβ的385Arg和390Glu之间形成的盐桥)发挥其对受体活化的抑制作用，所述膜近侧区之间的关键同型相互作用对于将胞质结构域定位在对于酪氨酸激酶活化至关重要的距离和定向上是至关重要的。本文中论述的实验表明同型D4-D4相互作用对于PDGFRβ二聚化不是必要的，而PDGFRβ二聚化对于受体活化是必要的然而并非足够的。因此，本发明的肽类分子可以允许PDGFRβ的二聚化而同时阻止活化。基于结构的序列比对已经表明EF环的大小以及包含关键氨基酸的D4-D4界面在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R中是保守的。因此，在一些实施方式中，本发明的肽类分子可以靶向于III型RTK的D4或D5结构域的保守区。
本发明的肽类成分可以是包含或由本文中确定的任一氨基酸序列(例如SEQ ID NO：1-89、92、93和105-157)组成。例如，本发明的肽类成分可以是包含或由以下任一氨基酸序列组成的肽：EVVDKGFIN(SEQ ID NO：2)、ASYL(SEQ ID NO：3)、TLEVV(SEQID NO：4)、ASYLTLEVV(SEQ ID NO：5)、DKG，REG，DKGREG(SEQID NO：6)、VVSVSKASYLL(SEQ ID NO：7)、VTTTLEVVD(SEQ IDNO：8)、REGEEFTVTCTI(SEQ ID NO：9)、TTLE(SEQ ID NO：10)、TTLEASYL(SEQ ID NO：11)、KSENESNIR(SEQ ID NO：12)、NESN(SEQ ID NO：13)、SKASY(SEQ ID NO：14)、NESNSKASY(SEQ IDNO：15)、AFPKP(SEQ ID NO：16)、NSDV(SEQ ID NO：17)、AFPKPNSDV(SEQ ID NO：18)、ESNIR(SEQ ID NO：19)、AFPKPESNIR(SEQ ID NO：20)、DKWEDYPKSE(SEQ ID NO：21)、IRYVSELHL(SEQ ID NO：22)、LTRLKGTEGGT(SEQ ID NO：23)、GENVDLIVEYE(SEQ ID NO：24)、MNRTFTDKWE(SEQ ID NO：25)、KWEDY(SEQ ID NO：26)、VSELH(SEQ ID NO：27)、KWEDYVSELH(SEQ ID NO：28)、DKWE(SEQ ID NO：29)、LHLT(SEQ ID NO：30)、DKWELHLT(SEQ ID NO：31)、HLTRLKGTEGGT(SEQ ID NO：32)、MNRTFTDKWE(SEQ ID NO：25)、HLTRLKGTEGGT(SEQ ID NO：32)、MNRTFTDKWEHLTRLKGTEGGT(SEQ ID NO：33)、VFVNDGENVD(SEQ ID NO：34)、VNTKPEI(SEQ ID NO：35)、AYNDVGKT(SEQ ID NO：36)、VNTKPEIAYNDVGKT(SEQ ID NO：37)、AGFPEPT(SEQ ID NO：38)、VNTKPEIAGFPEPT(SEQ ID NO：39)、FGKLV(SEQ ID NO：40)、VNTKPEI FGKLV(SEQ ID NO：41)、VNDGEN(SEQ ID NO：42)、VNTKPEIVNDGEN(SEQ ID NO：43)、RLKGTEG(SEQ ID NO：44)、VNTKPEIRLKGTEG(SEQ ID NO：45)、GPPFGKL(SEQ ID NO：46)、GTEGG(SEQ ID NO：47)、GPPFGKLGTEGG(SEQ ID NO：48)、VNDGE(SEQ ID NO：49)、YNDVGK(SEQ ID NO：50)、VNDGEYNDVGK(SEQ ID NO：51)、TKPEILTYDRL(SEQ ID NO：52)、DRLVNGMLQC(SEQ ID NO：53)、GKTSAYFNFAFK(SEQ ID NO：54)、CPGTEQRCSAS(SEQ ID NO：55)、CSASVLPVDVQ(SEQ ID NO：56)、DSSAFKHNGT(SEQ ID NO：57)、GTVECKAYND(SEQ ID NO：58)、LNSSGPPFGKL(SEQ ID NO：59)、FAFKGNNKEQI(SEQ ID NO：60)、TKPEIL(SEQ ID NO：61)、VGKTSA(SEQ ID NO：62)、TKPEILVGKTSA(SEQ ID NO：63)、ILTYDRL(SEQ ID NO：64)、AYFNFA(SEQ ID NO：65)、ILTYDRLAYFNFA(SEQ ID NO：66)、KHNGT(SEQ ID NO：67)、AYFNFAKHNGT(SEQ ID NO：68)、GTEQRC(SEQ ID NO：69)、AYFNFAGTEQRC(SEQ ID NO：70)、YHRKVRPVS SHGDFNY(SEQID NO：71)、PFVS(SEQ ID NO：72)、KAFT(SEQ ID NO：73)、LAFKESNIY(SEQ ID NO：74)、LLEVFEFI(SEQ ID NO：75)、RVKGFPD(SEQ ID NO：76)、KASNES(SEQ ID NO：77)、KAES(SEQID NO：78)、GTTKEK(SEQ ID NO：79)、YFGKL(SEQ ID NO：80)、FVNN(SEQ ID NO：81)、DNTKV(SEQ ID NO：82)、GGVK(SEQ IDNO：83)、LGVV(SEQ ID NO：84)、YGHRKVRPFVSSSHGDFNY(SEQID NO：85)、PFVS(SEQ ID NO：72)、KSYLFPKNESNIY(SEQ ID NO：86)、GGGYVTFFGK(SEQ ID NO：87)、DTKEAGK(SEQ ID NO：88)、YFKLTRLET(SEQ ID NO：89)和YRF。
本发明的肽类分子可以被进一步修饰以增加其稳定性、生物利用度或溶解度。例如，在所述肽类分子内的一个或多个L-氨基酸残基可以用D-氨基酸残基替换。如应用于本发明的肽类分子的术语“模拟物”意图包括模拟D-肽结构的化学结构并保持D-肽结构的功能特性的模拟物。术语“模拟物”进一步意图包括如下所述的肽的“类似物”和/或“衍生物”。设计肽类似物、衍生物和模拟物的方法是本领域已知的。例如，见Farmer，P.S.in Drug Design(E.J.Ariens编辑)Academic Press，New York，1980，vol.10，pp.119-143；Ball.J.B.和Alewood，P.F.(1990)J.Mol.Recognition 3：55；Morgan，B.A.和Gainor，J.A.(1989)Ann.Rep.Med.Chem.24：243；以及Freidinger，R.M.(1989)Trends Pharmacol.Sci.10：270。也参见Sawyer，T.K.(1995)″Peptidomimetic Design andChemical Approaches to Peptide Metabolism″in Taylor，M.D.和Amidon，G.L.(编辑)Peptide-Based Drug Design：Controlling Transport andMetabolism，Chapter 17；Smith，A.B.3rd等(1995)J.Am.Chem.Soc.117：11113-11123；Smith，A.B.3rd等(1994)J.Am.Chem.Soc.116：9947-9962；和Hirschman，R.等(1993)J.Am.Chem.Soc.115：12550-12568。
如本文所使用，本发明的肽类分子的“衍生物”是指其中在所述分子上的一个或多个反应基团已经用取代基团衍生化的肽类分子的一种形式。肽衍生物的实例包括其中氨基酸侧链、肽主链或氨基或羧基末端进行衍生化的肽(例如具有甲基化酰胺键的肽化合物)。如本文所使用，本发明的肽类分子的“类似物”是指保持所述分子的功能活性所需的所述分子的化学结构，但还包含不同于所述分子的某些化学结构的肽类分子。天然存在的肽的类似物的实例是包括一个或多个非天然存在的氨基酸的肽。如本文所使用，本发明的肽类分子的“模拟物”是指其中对于所述分子的功能活性所需的所述分子的化学结构已经被其它模拟所述分子的构象的化学结构替换的肽类分子。肽模拟物的实例包括其中肽主链被一个或多个苯并二氮
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分子取代的肽化合物。(例如，见James，G.L.等(1993)Science 260：1937-1942)。
本发明的肽类分子的类似物意图包括其中肽结构的一个或多个L-或D-氨基酸被类似氨基酸置换而使得所述分子的性质得以保持的分子。优选地，在一个或多个氨基酸残基处进行保守的氨基酸置换。“保守的氨基酸置换”是其中氨基酸残基被具有相似侧链的氨基酸残基替换的置换。具有相似侧链的氨基酸残基族已经在本领域定义，包括碱性侧链(例如赖氨酸、精氨酸、组氨酸)、酸性侧链(例如天冬氨酸、谷氨酸)、不带电极性侧链(例如甘氨酸、天门冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸)、非极性侧链(例如丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸)、β-分支侧链(例如苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)和芳香族侧链(例如酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸)。可以在本发明的肽类分子的结构中进行的同系置换的非限制实例包括用D-酪氨酸、D-吡啶基丙氨酸或D-高苯丙氨酸置换D-苯丙氨酸，用D-缬氨酸或其它具有脂族侧链的天然或非天然氨基酸置换D-亮氨酸和/或用D-亮氨酸或其它具有脂族侧链的天然或非天然氨基酸置换D-缬氨酸。
术语模拟物，特别是肽模拟物，意图包括等排体。如本文所使用的，术语“等排体”意图包括，因为第一化学结构的立体构象适合对于第二结构特异的结合位点，可用来替换第二化学结构的化学结构。所述术语明确地包括本领域普通技术人员熟知的肽主链修饰(即酰胺键模拟物)。这样的修饰包括酰胺氮、α-碳、酰胺羰基、酰胺键的完全置换，延伸、缺失或主链交联的修饰。几种肽主链修饰是已知的，包括ψ[CH2S]、ψ[CH2NH]、ψ[CSNH2]、ψ[NHCO]、ψ[COCH2]和ψ[(E)或(Z)CH＝CH]。在上文使用的命名中，ψ表示酰胺键不存在。替代酰胺基的结构在括号内具体说明。
其它可能的修饰包括N-烷基(或芳基)取代(ψ[CONR])、或主链交联以构建内酰胺及其它环状结构。本发明的调节化合物的其它衍生物包括C-末端羟甲基衍生物、O-修饰衍生物(例如C-末端羟甲基二甲苯醚)、N-末端修饰的衍生物，包括取代的酰胺如烷基酰胺和酰肼。
本发明的肽类分子可以通过本领域已知的标准方法进行制备。所述肽类分子，例如人Kit RTK的D4结构域，可以使用标准技术从人细胞克隆，插入重组载体，并在体外细胞系统中表达(例如，通过将所述载体转染入酵母细胞中)。可选地，可以设计并经由已知的合成法从头合成所述肽类分子，例如Atherton等(1989)Oxford，England：IRL Press.ISBN 0199630674；Stewart等(1984).第二版，Rockford：Pierce Chemical Company，91.ISBN 0935940030；Merrifield(1963)J.Am.Chem.Soc.85：2149-2154。
然后，使用在本文描述的任何分析方法，例如在下文实施例部分描述的那些，测试所述肽类分子的功能活性。
IV.用于鉴定本发明的成分的筛选分析
可以使用在本文中描述的任何一种测定和本领域熟知的那些测定方法筛选本发明的成分的RTK抑制活性。例如，可测定受体内化作用、受体自磷酸化和/或激酶信号传导的分析方法可用来鉴定阻止目标RTK(例如Kit受体)的活化的成分。可以通过使用本领域已知的标准方法，例如通过使用phosphoELISATM方法(可在Invitrogen获得)来确定RTK或下游分子的磷酸化状态，而实现新的抑制剂成分的筛选。所述受体(例如Kit受体)的磷酸化状态可以使用市场上可买到的试剂盒，例如C-Kit[pY823]ELISA KIT，HU(BioSourceTM；CatalogNumber-KHO0401)；c-KIT[TOTAL]ELISA KIT，HU(BioSourceTM；Catalog Number-KHO0391)，加以测定。本发明的抗体、小分子和其它成分可以使用这样的试剂盒来测定它们的RTK抑制活性而进行筛选。例如，在用适当的配体和本发明的成分处理之后，可以进行phosphoELISATM以确定磷酸化状态，从而确定目标RTK的活化状态。本发明的成分可以被鉴定为阻止RTK活化的那些成分。下文的实施例15和16描述了包括使用抗磷酸酪氨酸抗体检测RTK活化的分析方法。下文的实施例20描述了使用phosphoELISATM系统检测受体活化的一种可能的分析方法。实施例22-25(包括与其相关的方法和介绍)进一步描述了本文使用的确定RTK的活化状态的方法。
因为受体活化可导致胞吞作用和受体内化作用，所以在一些实施方式中，通过测量本发明的成分阻止受体内化作用的能力而测定本发明的成分抑制目标RTK的能力是有用的。下文的实施例25(和与其相关的方法)描述了对PDGF受体突变体的内化和降解的测量。受体内化测定是本领域熟知的，并描述于如Fukunaga等(2006)Life Sciences.80(1).p.17-23；Bernhagen等(2007)Nature Medicine 13，587-596；natureprotocols.com/2007/04/18/receptor_internalization_assay.php)，其中各文献的全部内容以引用的方式并入本文。测定受体内化的一个众所周知的方法是用荧光蛋白(例如绿色荧光蛋白(GFP))或其它适当的标记剂标记配体。在配体结合受体后，荧光显微术可用来使受体内化作用可视化。类似地，本发明的成分可以用标记剂进行标记，并且荧光显微术可用来使受体内化可视化。如果所述成分能够抑制所述受体的活性，则相比于适当的对照，在配体存在的情况下降低荧光的内化(例如仅可在其中所述成分与受体结合的细胞边缘而不是在内涵体或囊泡中观察到荧光)。
除了上述的这些之外，各种其它受体活化测定是本领域已知的，其任何一个可用于评价本发明的成分的功能。根据本发明可使得的进一步的受体活化测定被描述于美国专利6,287,784；6,025,145；5,599,681；5,766,863；5,891,650；5,914,237；7,056,685和许多科学出版物中，包括但不限于：Amir-Zaltsman等(2000)Luminescence15(6)：377-80；Nakayama和Parandoosh(1999)Journal of ImmunologicalMethods.225(1-2)，27，67-74；Pike等(1987)Methods of Enzymology146：353-362；Atienza等(2005)Journal of Biomolecular Screening.11(6)：634-643；Hunter等(1982).Journal of Biological Chemistry257(9)：4843-4848；White和Backer(1991)Methods in Enzymology 201：65-67；Madden等(1991)Anal Biochem 199：210-215；Cleaveland等(1990)Analytical Biochemistry 190：249-253；Lazaro等(1991)Analytical Biochemistry 192：257-261；Hunter和Cooper(1985)Ann RevBiochem 54：897-930；Ullrich和Schlessinger(1990)Cell 61：203-212；Knutson和Buck(1991)Archives of Biochemistry and Biophysics 285(2)：197-204)；King等(1993)Life Sciences 53：1465-1472；Wang.(1985)Molecular and Cellular Biology 5(12)：3640-3643；Glenney等(1988)Journal of Immunological Methods 109：277-285；Kamps(1991)Methodsin Enzymology 201：101-110；Kozma等(1991)Methods in Enzymology201：28-43；Holmes等(1992)Science 256：1205-10；及Corfas等(1993)PNAS，USA 90：1624-1628。
通过配体结合的受体活化通常启动后续的细胞内事件，例如第二信使如IP3增加，第二信使再释放钙离子的细胞内储存。因此，受体活性可以通过测量第二信使，如IP3、环核苷酸、细胞内钙或磷酸化信号传导分子，如STAT、PI3K、Grb2或其它本领域已知的可能目标，的量加以测定。美国专利7,056,685描述并引用了几种根据本发明可用来检测受体活性的方法，其通过引用的方式并入本文。
上面描述的许多分析方法，如受体内化作用测定或受体活化测定，可包括使用免疫结合测定检测或定量目标RTK(例如当在受体内化作用测定期间使用放射性标记的抗体检测在细胞表面上的RTK的量时)。免疫结合测定在本领域中被广泛地描述(参见，例如美国专利4,366,241；4,376,110；4,517,288和4,837,168)。对于一般性免疫测定的综述，也参见Methods in Cell Biology：Antibodies in Cell Biology，volume 37(Asai，ed.1993)；Basic and Clinical Immunology(Stites &Terr编辑，第七版1991)。
免疫分析，如可以用于受体内化作用研究、受体活化研究或受体检测分析的那些，经常采用标记剂来特异性结合和标记由检测抗体和RTK形成的复合物(见美国专利7,056,685，其通过引用并入本文)。标记剂本身可以是用于检测受体的抗体(这里所述的抗体可以是或不是本发明的成分)。可选地，标记剂可以是第三试剂，诸如第二或第三抗体(例如结合对于目标RTK特异性的小鼠单克隆抗体的抗小鼠抗体)。能够特异性结合免疫球蛋白恒定区的蛋白质，如A蛋白或G蛋白，在免疫结合分析中也可用作标记剂。这些蛋白质表现出强的与来自多个物种的免疫球蛋白恒定区的非免疫原性反应性(例如见Kronval等(1973)，J.Immunol.111：1401-1406；Akerstrom等(1985)，J.Immunol.135：25892542)。所述标记剂还可以用一个可检测试剂(如生物素)加以修饰，另一个分子(如链霉抗生物蛋白)可以特异性结合该可检测试剂。多种可检测成分为本领域普通技术人员所熟知。
通常使用的分析方法包括非竞争性分析(例如夹心式分析)以及竞争性分析。通常使用的分析形式包括蛋白质印迹(免疫印迹)，其用来检测和定量蛋白质在样品中的存在。用于所述测定中的特定标记或可检测基团不是本发明的关键方面，只要它不显著地干扰用于检测RTK的免疫球蛋白或设计用来结合和灭活RTK的本发明的成分的特异性结合。可检测基团可以是具有可检测的物理或化学性质的任何材料。这样的可检测标记在免疫分析领域已经得到充分的发展，并且一般而言，大多数可用于这类方法的任何标记可以被用于本发明。因此，标记是可通过光谱学、光化学、生物化学、免疫化学、电学、光学或化学方法检测的任何组成。在本发明中有用的标记包括荧光染料(例如异硫氰酸荧光素、德克萨斯红、若丹明等等)、放射性标记(例如3H、125I、35S、14C或32P)、酶(例如辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶及其他ELISA中常用的酶)和比色标记如胶体金或有色玻璃或塑料珠(例如聚苯乙烯、聚丙烯或胶乳)。
可以根据本领域熟知的方法将所述标记直接或间接地偶联到所述测定的期望成分上。所述标记还可以被直接结合到信号产生化合物上，例如通过与酶或荧光团结合。作为标记的目标酶主要是水解酶，特别是磷酸酶、酯酶和糖苷酶，或氧化酶(oxidotase)，特别是过氧化物酶。荧光化合物包括荧光素及其衍生物、若丹明及其衍生物、丹磺酰、伞形酮等等。化学发光化合物包括萤光素和2，3-二氢邻苯二甲酰肼，例如鲁米诺。对于可使用的各种标记或信号产生系统的综述见美国专利4,391,904。
检测标记的方法是本领域普通技术人员所熟知的。因此，例如，在所述标记是放射性标记的情况下，检测手段包括闪烁计数器或如在放射自显影术中的摄影胶片。在标记是荧光标记时，可以通过用适当波长的光激发荧光团并检测所得到的荧光进行检测。荧光可以目测、利用摄影胶片、利用电子检测器(如电荷耦合器件(CCD)或光电倍增器等等)进行检测。类似地，可以通过提供酶的适当底物并检测所得到的反应产物检测酶标记。最后，简单的比色标记可以简单地通过观察与所述标记相关的颜色进行检测。因此，在各种浸量尺(dipstick)测定中，结合的金通常显粉色，而各种结合珠显现所述珠的颜色。
在本发明的进一步的方面，本发明的成分可结合在目标RTK上的表位上并仍允许受体酪氨酸激酶的胞外域二聚化。在该实施方式中，所述成分的结合可影响两个单体的Ig样结构域(例如，III型受体酪氨酸激酶的D4-D4或D5-D5结构域或者V型受体酪氨酸激酶的D7-D7结构域)之间的定位、取向和/或距离，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性。换句话说，所述成分可允许配体诱导的受体酪氨酸激酶胞外域的二聚化，但影响两个胞外域在细胞表面界面的定位或者改变或阻止受体酪氨酸激酶的构象变化，从而抑制受体酪氨酸激酶的活性(例如，抑制受体内化作用和/或抑制所述受体的酪氨酸自磷酸化和/或抑制所述受体激活下游信号传导通路的能力)。
因此，在一些实施方式中，使用能够鉴定允许受体二聚化但仍使受体无活性的成分的测定方法是有用的。这样的测定方法在下文中描述。例如，实施例18描述了采用PDGF受体进行的实验，由此使用交联检测受体二聚化，并使用磷酸酪氨酸特异性抗体测定受体活化。而且，实施例23表明PDGFR的突变体对配体诱导的酪氨酸自磷酸化有影响，这不是由配体诱导的受体二聚化中的缺陷引起的(也参见实施例22-25的方法和介绍)。
通过荧光能量共振转移(FRET)分析也可以确定RTK的构象状态。关于确定蛋白质构象和相互作用的荧光方法的综述可以发现于Johnson(2005)Traffic.2005Dec；6(12)：1078-92，其通过引用并入本文。在FRET测定中，用合适的FRET荧光团标记目标RTK。在标记RTK之后，表达标记的RTK的细胞与本发明的测试成分以及RTK的配体(例如，对于Kit RTK是SCF)一起温育。FRET分析将允许观察在RTK中与配体结合、RTK二聚化和/或受体活化相关的构象变化。通过该方法，本领域普通技术人员可直接评价表明RTK二聚化而无下游活化的蛋白质构象变化。存在许多可用来进行FRET分析的方法，并且大部分的不同源于使用不同的荧光团或将荧光团掺入目标蛋白质的不同技术。FRET荧光团和分析方法在本领域中是熟知的，并且FRET技术的简述可获自Heyduk.(2002)Current Opinion inBiotechnology.13(4).292-296及其中的参考文献。下列出版物详述FRET方法并通过引用的方式并入本文：Kajihara等(2006)NatMethods.3(11)：923-9；Biener-Ramanujan等(2006)Growth Horm IGFRes.16(4)：247-57；Taniguchi等(2007)Biochemistry.46(18)：5349-57；美国专利No.6,689,574；5,891,646和WIPO公开WO/2002/033102。FRET荧光团可以被掺入RTK的任何结构域或绞链区以检测构象变化(例如，III型RTK的D4或D5结构域或者V型RTK的D7结构域)，条件是所述荧光团不干扰RTK的功能或本发明的成分结合RTK的能力。
可用于FRET的荧光团通常与可用于如下文讨论的生物发光能量共振转移(BRET)的那些荧光团相同。最常用的FRET方法是将反应性半胱氨酸残基工程化到目标蛋白质中。然后，荧光团可以容易地与选择的半胱氨酸残基反应。通常，构建融合蛋白质，由此将目标蛋白质与绿色荧光蛋白融合(见Neininger等(2001)EMBO Reports.2(8)：703-708)。另外的方法和可用于FRET的荧光团被描述于Huebsch和Mooney(2007)Biomaterials.28(15)：2424-37；Schmid和Birbach(2007)Thromb Haemost.97(3)：378-84；Jares-Erijman和Jovin(2006)Curr Opin Chem Biol.10(5)：409-16；Johansson(2006)Methods Mol Biol.335：17-29；Wallrabe和Periasamy(2005)Curr Opin Biotechnol.16(1)：19-27；以及Clegg RM(1995)Curr Opin Biotechnol.6(1)：103-10，其通过引用并入本文。
在其它实施方式中，可能不知道或难以确定(取决于受体)是哪种RTK构象特别地表示在无活化的情况下的二聚化。在这类情况下，本领域普通技术人员可将确定受体二聚化的测定方法和确定受体活化的测定方法结合。例如，可结合上述讨论到的任何受体活化测定方法使用传统的交联研究(由Rodriguez等(1990)MolecularEndocrinology，4(12)，1782-1790示例)检测RTK二聚化。FRET和相似系统也可用于直接测量受体活化或二聚化。例如，通过将适当的FRET荧光团掺入RTK的胞质域和掺入磷酸化目标蛋白(即下游信号传导分子)，FRET将能够确定下游信号传导分子是否正被RTK募集。因此，在一个实施方式中，成功的本发明的成分是允许受体二聚化(如通过交联或FRET所测量的)，但阻止受体活化(通过FRET或BRET分析或通过其它受体活化测定(例如使用抗磷酸酪氨酸抗体的自磷酸化测定和蛋白质印迹)检测为不存在荧光)的成分。因此，使用在本文描述的技术，本领域普通技术人员可以容易地测试成分(例如小分子、肽或抗体)，以确定它们是否抑制RTK活性和它们是否允许受体二聚化。
特别地，生物发光能量共振转移(BRET)分析可用来鉴定抑制RTK活性的成分。美国专利公开20060199226、WIPO公开WO/2006/094073和Tan等(2007.Molecular Pharmacology.72：1440-1446)具体描述鉴定活化RTK的配体的方法，并因此通过引用的方式并入本文。这些技术已经被用于确定体外和体内蛋白质相互作用(Pfleger等(2006)Nature Protocols 1 337-345；Kroeger等(2001)，J.Biol.Chem.，276(16)：12736-43；和Harikumar等(2004)Mol Pharmacol 65：28-35；其通过引用的方式全部并入本文)。
通过筛选阻止RTK活化的那些成分，BRET可用于从测试化合物中鉴定本发明的成分。
如在通过引用并入本文的美国专利公开2006/0199226中讨论的，基于BRET的测定可用于监测具有生物发光供体分子(DM)的蛋白质与具有荧光受体部分(AM)的蛋白质的相互作用。简言之，表达RTK-DM融合体的细胞将底物的化学能转化为光。如果存在非常接近RTK-DM融合体的AM(例如，信号传导蛋白质-AM融合体)，则细胞将在发现特定波长的光。例如，基于BRET的测定可用于评价在RTK-荧光素酶融合体和GFP-信号传导蛋白融合体之间的相互作用。这稍微不同于FRET分析(其中供体分子可通过特定波长的光激发而不是通过化学能转化)。可用于BRET分析的具有荧光素酶活性的生物发光蛋白质的实例可以在美国专利5,229,285、5,219,737、5,843,746、5,196,524、5,670,356中找到。可选的DM包括酶，其可以作用于适当的底物以产生荧光信号。这样的酶的具体实例是β-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酸酶和β-葡糖苷酶。这些酶的合成发光底物是本领域所熟知的，并且可从公司如Tropix Inc.(Bedford，Mass.，USA)商购获得。DM也可以从昆虫分离或进行工程化(美国专利5,670,356)。
取决于底物，DM发射不同的波长的光。DM底物的非限制性实例包括肠腔素(coelenterazine)、苯并噻唑、萤光素、烯醇甲酸酯(enolformate)、萜和醛等等。DM部分可以被直接与RTK蛋白质的氨基末端或羧基末端部分融合。优选地，BDM结构域在RTK-DM融合体内的位置不改变天然蛋白质的活性或本发明的成分的结合。RTK-DM融合蛋白质可以被检测，以确保它保持生化特性，如配体结合和与所述天然蛋白质的下游信号传导分子相互作用的能力。
在BRET分析中AM可以再发射荧光形式的转移能量。AM的实例包括绿色荧光蛋白(GFP)，或其同工型和衍生物，诸如YFP、EGFP、EYFP等等(R.Y.Tsien，(1998)Ann.Rev.Biochem.63：509-544)。优选地，AM结构域在AM-蛋白质融合体内的位置不改变所述天然蛋白质的活性。AM-第二蛋白质融合蛋白可以被检测以确保它保持同源天然蛋白质的生化特性，诸如与RTK的相互作用。例如，可以使用GFP蛋白质与通过目标RTK磷酸化或可以结合目标RTK的任何底物的氨基末端融合体。
V.包含本发明的成分的药物组合物
在另一个方面，本发明提供包含与药学上可接受的载体一起配制的本发明的成分(例如单克隆抗体或其抗原结合部分、抗体模拟物、小分子或本发明的肽类分子)之一或组合的组合物例如药物组合物。这样的组合物可包括一种或组合的(例如，两种或多种)本发明的抗体、或者免疫缀合物、小分子或肽类分子。例如，本发明的药物组合物可以包含结合在靶RTK上不同的表位或者具有互补的活性的抗体和小分子的组合，例如结合III型RTK的D3-D4绞链区的小分子与结合III型RTK的D4结构域的单克隆抗体组合。
本发明的药物组合物还可以联合治疗施用，即与其它药剂结合。例如，联合治疗可以包括与至少一种其它抗癌剂联合的本发明的抗RTK抗体(或者小分子或肽类分子)。可被用于联合治疗的治疗剂的实例在下文更详细地描述。
如本文所使用的，“药学上可接受的载体”包括生理上相容的任何和所有溶剂、分散介质、包衣、抗菌剂和抗真菌剂、等渗剂和吸收延迟剂等等。优选地，所述载体适于静脉内、肌内、皮下、非肠道、脊柱或表皮施用(例如通过注射或输注)。取决于给药途径，活性化合物，即本发明的成分，可以包被在材料中以防止所述化合物免受酸和其它可能灭活所述化合物的自然条件的作用。
本发明的药物化合物可包括一种或多种药学上可接受的盐。“药学上可接受的盐”是指保持母体化合物的期望的生物活性而不施加任何不想要的毒理效应的盐(例如见Berge，S.M.等(1977)J.Pharm.Sci.66：1-19)。这样的盐的实例包括酸加成盐和碱加成盐。酸加成盐包括源于非毒性无机酸如盐酸、硝酸、磷酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸、亚磷酸等等的那些盐，以及源自非毒性有机酸如脂族单羧酸和二羧酸、苯基取代的链烷酸、羟基链烷酸、芳香酸、脂族和芳族磺酸等等的那些盐。碱加成盐包括源于碱土金属如钠、钾、镁、钙等等的那些盐以及源自非毒性有机胺如N，N′-二苄基乙二胺、N-甲基葡糖胺、氯普鲁卡因、胆碱、二乙醇胺、乙二胺、普鲁卡因等等的那些盐。
本发明的药物组合物还可包括药学上可接受的抗氧化剂。药学上可接受的抗氧化剂的实例包括：(1)水溶性抗氧化剂，例如抗坏血酸、盐酸半胱氨酸、硫酸氢钠、偏亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等等；(2)油溶性抗氧化剂，例如抗坏血酸棕榈酸酯、丁羟茴醚(BHA)、丁羟甲苯(BHT)、卵磷脂、没食子酸丙酯、α-生育酚等等；和(3)金属螯合剂，例如柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、山梨醇、酒石酸、磷酸等等。
可用于本发明的药物组合物中的适当的水性载体和非水性载体的实例包括水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇、聚乙二醇等等)和其适当的混合物、植物油如橄榄油及可注射的有机酯如油酸乙酯。例如，可以通过利用包衣材料(如卵磷脂)、在分散剂的情况下通过维持所需要的颗粒大小和通过利用表面活性剂维持适当的流动性。
这些组合物还可包含辅助剂如防腐剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。通过灭菌方法和通过包含各种抗菌剂和抗真菌剂(例如对羟苯甲酸酯、氯代丁醇、苯酚、山梨酸等等)可以确保防止微生物的存在。将等渗剂如糖、氯化钠等等包括入所述组合物也可能是期望的。此外，通过包含延迟吸收的物质如单硬脂酸铝和明胶，可以引起注射药物形式的吸收延长。
药学上可接受的载体包括无菌水溶液或分散液和用于临时制备无菌注射溶液或分散液的无菌粉末。用于药学上活性物质的这类介质和试剂在本领域中是已知的。除非任何常规介质或试剂与活性化合物不相容，可以考虑任何常规介质或试剂在本发明的药物组合物中的使用。补充活性化合物也可以被加入所述组合物中。
药物组合物通常必须是无菌的并且在制造和储存的条件下是稳定的。所述组合物可以被配制为溶液、微乳剂、脂质体或其它适于高药物浓度的有序结构。所述载体可以是溶剂或分散介质，其包含例如水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等等)及其适当的混合物。例如，通过利用包衣(如卵磷脂)、在分散剂的情况下通过维持所需要的颗粒大小和通过利用表面活性剂可以维持适当的流动性。在很多情况下，优选在所述组合物中包括等渗剂例如糖、多元醇(如甘露糖醇、山梨醇)或氯化钠。通过将延迟吸收的物质(例如单硬脂酸盐和明胶)包括在所述组合物内可以引起可注射组合物的吸收延长。
可以通过将活性化合物以需要的量与按照需要的上文列举的组分之一或其组合一起加入适当的溶剂中，然后无菌微过滤制备无菌注射溶液。通常，可以通过将所述活性化合物加入包含基本分散介质和来自上文列举的物质的其它需要的组分的无菌载体中制备分散液。在用于制备无菌注射液的无菌粉末的情况中，优选的制备方法是真空干燥和冷冻干燥(冻干)，其从先前无菌过滤的溶液产生活性成分加任何附加的需要成分的粉末。
可以与载体物质结合以产生单一剂型的活性成分的量取决于所治疗的对象和特定施用模式。可以与载体结合以产生单一剂型的活性成分的量一般是产生治疗效应的组合物的量。通常，以100％算，该量的范围为约0.01％至约99％的活性成分，优选从约0.1％至约70％，最优选约1％至约30％的活性成分与药学上可接受的载体组合。
调节给药方案以提供最佳的期望反应(例如治疗反应)。例如，可以施用单一大丸剂，可以随着时间施用几个分开的剂量，或者可以根据治疗情况的紧迫性而按比例减少或增加所述剂量。由于便于施用和剂量的均匀性，将非肠道组合物配制成单位剂型是特别有利的。如本文所使用，单位剂型是指适合作为用于待治疗对象的单一剂量的物理上分散的单位；各单元包含与需要的药物载体结合的适于产生期望治疗效应的预定量的活性化合物。本发明的单位剂型的规格由以下因素规定并直接取决于以下因素：(a)活性化合物的独特性质和待实现的特定治疗效应，和(b)在配制这类活性化合物用于治疗个体敏感性的领域中固有的限制。
对于所述抗体、小分子或肽类分子的施用，剂量范围为宿主体重的约0.0001至100mg/kg，并更通常是0.01至5mg/kg。例如，剂重可以是0.3mg/kg体重、1mg/kg体重、3mg/kg体重、5mg/kg体重或10mg/kg体重或在1-10mg/kg的范围内。示例性的治疗方案要求每周施用一次、每两周一次、每三周一次、每四周一次、一月一次、每3个月一次或每三至6个月一次。对于本发明的成分，优选的给药方案包括经由静脉内施用，1mg/kg体重或3mg/kg体重，其中使用下列给药时间表之一给予所述抗体：(i)每四周给予六个剂量，然后每三个月；(ii)每三周；(iii)3mg/kg体重一次，然后每三周1mg/kg体重。
可选地，所述抗体、小分子或肽类分子可以作为缓释制剂进行施用，在这种情况下需要较低频度的施用。剂量和频率随所施用的物质在患者中的半衰期而变化。通常，人抗体显示出最长的半衰期，接下来是人源化抗体、嵌合抗体和非人类抗体。施用的剂量和频率可以取决于治疗是预防性或者是治疗性的。在预防性应用中，以相对不频繁的间隔在长时间内施用以相对低的剂量施用。一些患者在他们的余生中持续接受治疗。在治疗性应用中，有时要求相对短的时间间隔和相对高的剂量，直到疾病的进展被减缓或终止，并优选直到患者显示出疾病症状的部分或完全改善。其后，可以给予患者预防性方案。
活性成分和小分子在本发明的药物组合物中的实际剂量水平可以有所变化，以便获得对特定患者、组成和施用模式有效实现期望治疗响应而对所述患者无毒性的活性成分的量。所选择的剂量水平取决于各种药代动力学因素，包括所使用的本发明的特定组合、或者其酯、盐或酰胺的活性、给药途径、施用时间、使用的特定化合物的排泄速率、治疗持续时间、与所使用的特定组合联合使用的其它药物、化合物和/或材料、待治疗患者的年龄、性别、体重、病症、总体健康状况和在先病史、以及医学领域内熟知的类似因素。
本发明的抗RTK成分的“治疗有效剂量”优选引起病症严重程度的降低、无疾病症状期间的频率和持续时间增加或者防止由于疾病折磨而导致损伤或残疾。例如，对于肿瘤的治疗，相对于未治疗的对象，“治疗有效剂量”优选抑制细胞生长或肿瘤生长至少约20％、更优选至少约40％、甚至更优选至少约60％和更优选至少约80％。化合物抑制肿瘤生长的能力可以在预测在人肿瘤中的功效的动物模型中进行评价。可选地，可以通过用普通技术人员已知的测定方法检查化合物的抑制能力，如这类体外抑制，评价组合物的这一性质。治疗有效量的治疗化合物可以降低肿瘤大小，或者以其它方式改善对象的症状。基于如对象身材、对象症状的严重程度和所选择的特定组合或给药途径等因素，本领域普通技术人员能够确定这样的量。
本发明的抗RTK成分可以被测试以确定其是否有效拮抗RTK。测试抗RTK成分的一个方法是证实在抗RTK成分和RTK之间存在相互作用。例如，本领域普通技术人员可测试本发明的抗体、小分子或肽类分子是否结合人Kit RTK的D4或D5结构域。这样的对结合的测试是本领域熟知的并且可包括标记(例如放射性标记)抗RTK成分，在结合可发生的条件下温育抗RTK成分和RTK，然后在凝胶或荧光屏上分离/显像复合物。类似地，ELISA技术可用来测定结合。
确定本发明的成分是否拮抗RTK的另一种方法是检测RTK的胞质域的磷酸化状态。在具体实施方式中，有效拮抗剂将阻止RTK的活化和自磷酸化。使用本领域已知的标准方法例如通过使用特异性结合RTK的磷酸化残基的抗体，可以检测RTK的磷酸化。检测磷酸化事件的其它方法包括描述于美国专利6548266；或Goshe等(2006)Brief Funct Genomic Proteomic.4：363-76；de Graauw等(2006)Electrophoresis.27：2676-86；Schmidt等(2007)J Chromatogr B AnalytTechnol Biomed Life Sci.849：154-62中的方法；或利用用于PerkinElmer的采用[γ-33P]ATP的激酶磷酸化分析的FlashPlates(SMP200)方案。本领域普通技术人员将理解，这些方法以及在实施例中示范的那些方法，也可用来测定通过RTK磷酸化并且作为在所述细胞内的信号传导物的蛋白质的磷酸化状态。检测这样的蛋白质的磷酸化状态还表明RTK是否已经被本发明的成分有效地拮抗。
可以使用本领域已知的各种方法的一种或多种，经由一种或多种给药途径施用本发明的组合物。如普通技术人员理解的，施用路径和/或模式将取决于期望的结果。本发明的结合成分的优选施用途径包括静脉内、肌内、真皮内、腹膜内、皮下、脊柱或其它非肠道施用途径，例如通过注射或输注。如本文所使用的，短语“非肠道施用”是指除了肠内和局部施用之外的施用模式，通常通过注射进行，并且非限制性地包括静脉内、肌内、动脉内、鞘内、囊内、眶内、心内、真皮内、腹膜内、经气管、皮下、表皮下、关节内、囊下、蛛网膜下、脊柱内、硬膜外和胸骨内注射和输注。
可选地，本发明的抗RTK结合成分可以经由诸如局部、表皮或黏膜给药途径的非肠道途径施用，例如鼻内、口腔、阴道、直肠、舌下或局部给药。
可以用防止活性化合物快速释放的载体制备所述活性化合物，诸如控释制剂，包括植入物、经皮贴剂和微胶囊输送系统。可使用可生物降解的生物相容性聚合物，如乙烯乙酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原、聚原酸酯和聚乳酸。制备这样的制剂的许多方法被授予专利或通常是本领域普通技术人员已知的。参见例如Sustained andControlled Release Drug Delivery Systems，J.R.Robinson，ed.，MarcelDekker，Inc.，New York，1978。
可以用本领域已知的医疗器械施用药物组合物。例如，在优选的实施方式中，本发明的药物组合物可以用无针皮下注射装置诸如在美国专利5,399,163、5,383,851、5,312,335、5,064,413、4,941,880、4,790,824或4,596,556中公开的装置进行施用。可用于本发明的公知的植入物和模块的实例包括：美国专利4,487,603，其披露了用于以控制的速率分配药物的可植入微输液泵；美国专利4,486,194，其披露了用于经皮肤施用药物的治疗装置；美国专利4,447,233，其披露了用于以精确的输注速率输送药物的药物输液泵；美国专利4,447,224，其披露了用于连续输送药物的可变流植入式输注装置；美国专利4,439,196，其披露了具有多腔隔室的蠕动药物输送系统；和美国专利4,475,196，其披露蠕动药物输送系统。这些专利通过引用的方式并入本文。许多其它这样的植入物、输送系统和模块是本领域普通技术人员已知的。
V.使用本发明的成分的方法
在另一个方面，本发明提供治疗对象的RTK相关疾病的方法，包括向所述对象施用治疗有效量的本发明的成分。本发明的抗RTK成分例如抗体、小分子或肽类分子具有许多涉及受体酪氨酸激酶相关疾病的诊断和治疗的体外和体内诊断和治疗用途。本发明的结合成分可以被施用于在培养中、体外或活体外的细胞，或者施用于人类对象(例如体内施用)以治疗、预防和诊断受体酪氨酸激酶相关疾病。
如本文所使用的，“受体酪氨酸激酶相关疾病”是由RTK活性介导或与异常RTK表达或活化有关的疾病或病症。受体酪氨酸激酶相关疾病的实例包括与例如FGF受体、HGF受体、胰岛素受体、IGF-1受体、NGF受体、VEGF受体、PDGF受体-α、PDGF受体-β、CSF-1受体和Flt3受体有关的疾病或病症，如年龄相关性黄斑变性(AMD)、动脉粥样硬化、类风湿性关节炎、糖尿病性视网膜病或疼痛相关疾病。受体酪氨酸激酶相关疾病的具体实例包括但不限于胃肠间质瘤(GIST)、急性骨髓性白血病(AML)、小细胞性肺癌(SCLC)、乳腺癌、骨转移乳腺癌和腱鞘巨细胞瘤。受体酪氨酸激酶相关疾病的其它实例包括结肠癌(包括小肠癌)、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、黑素瘤(例如转移性恶性黑色素瘤)、急性骨髓性白血病、肾癌、膀胱癌、卵巢癌和前列腺癌。可以使用本发明方法治疗的其它癌的实例包括肾癌(例如肾细胞癌)、胶质母细胞瘤、脑肿瘤、慢性或急性白血病包括急性淋巴细胞性白血病(ALL)、成人T细胞性白血病(T-ALL)、慢性粒细胞性白血病、急性淋巴母细胞性白血病、慢性淋巴细胞性白血病、淋巴瘤(例如霍奇金和非霍奇金淋巴瘤、淋巴细胞性淋巴瘤、原发性CNS淋巴瘤、T细胞淋巴瘤、伯基特氏肿瘤、间变大细胞性淋巴瘤(ALCL)、皮肤T细胞淋巴瘤、结节性小裂细胞性淋巴瘤(nodular small cleaved-celllymphomas)、外周T细胞淋巴瘤、伦纳特淋巴瘤、免疫母细胞性淋巴瘤、T细胞白血病/淋巴瘤(ATLL)、中心母细胞(entroblastic)/中心细胞性(cb/cc)滤泡性淋巴瘤癌、弥散性B系大细胞淋巴瘤、血管免疫母细胞性淋巴结病(AILD)样T细胞淋巴瘤和HIV相关体腔基淋巴瘤)、胚胎性癌、鼻咽的未分化性癌(例如Schmincke氏肿瘤)、Castleman氏病、卡波济氏肉瘤、多发性骨髓瘤、Waldenstrom氏巨球蛋白血症及其他B细胞淋巴瘤、鼻咽癌、骨癌、皮肤癌、头颈癌、皮肤或眼内恶性黑色素瘤、子宫癌、直肠癌、肛区癌、胃癌、睾丸癌、子宫癌、输卵管癌、子宫内膜癌、宫颈癌、阴道癌、外阴癌、食管癌、小肠癌、内分泌系统癌、甲状腺癌、甲状旁腺癌、肾上腺癌、软组织肉瘤、尿道癌、阴茎癌、儿童期实体瘤、膀胱癌、肾或输尿管癌、肾盂癌、中枢神经系统(CNS)的肿瘤、肿瘤血管发生、脊柱轴(spinal axis)肿瘤、脑干神经胶质瘤、垂体腺瘤、表皮样癌、鳞状上皮细胞癌、环境诱导型癌包括由石棉诱导的那些癌(例如间皮瘤)和所述癌的组合。
而且，假设III型或V型RTK在各种肿瘤细胞上表达，本发明的结合成分、组合物和方法可用于治疗患有致瘤障碍(例如以存在表达Kit的肿瘤细胞为特征的障碍，例如胃肠间质瘤、肥大细胞病和急性骨髓性白血病)的对象。其他的患有致瘤障碍的对象的实例包括患有肾癌(例如肾细胞癌)、胶质母细胞瘤、脑肿瘤、慢性或急性白血病(包括急性淋巴细胞性白血病(ALL)、成人T细胞性白血病(T-ALL)、慢性粒细胞性白血病、急性淋巴母细胞性白血病、慢性淋巴细胞性白血病)、淋巴瘤(例如霍奇金和非霍奇金淋巴瘤、淋巴细胞性淋巴瘤、原发性CNS淋巴瘤、T细胞淋巴瘤、伯基特氏肿瘤、间变大细胞性淋巴瘤(ALCL)、皮肤T细胞淋巴瘤、结节性小裂细胞性淋巴瘤、外周T细胞淋巴瘤、伦纳特淋巴瘤、免疫母细胞性淋巴瘤、T细胞白血病/淋巴瘤(ATLL)、中心母细胞/中心细胞性(cb/cc)滤泡性淋巴瘤癌、弥散性B系大细胞淋巴瘤、血管免疫母细胞性淋巴结病(AILD)样T细胞淋巴瘤和HIV相关体腔基淋巴瘤)、胚胎性癌、鼻咽的未分化性癌(例如Schmincke氏肿瘤)、Castleman氏病、卡波济氏肉瘤、多发性骨髓瘤、Waldenstrom氏巨球蛋白血症及其他B细胞淋巴瘤、鼻咽癌、骨癌、皮肤癌、头颈癌、皮肤或眼内恶性黑色素瘤、子宫癌、直肠癌、肛区癌、胃癌、睾丸癌、子宫癌、输卵管癌、子宫内膜癌、宫颈癌、阴道癌、外阴癌、食管癌、小肠癌、内分泌系统癌、甲状腺癌、甲状旁腺癌、肾上腺癌、软组织肉瘤、尿道癌、阴茎癌、儿童期实体瘤、膀胱癌、肾或输尿管癌、肾盂癌、中枢神经系统(CNS)的肿瘤、肿瘤血管发生、脊柱轴肿瘤、脑干神经胶质瘤、垂体腺瘤、表皮样癌、鳞状上皮细胞癌、环境诱导型癌包括由石棉诱导的那些癌(例如间皮瘤)和所述癌的组合的对象。
如本文所使用的，术语“对象”意图包括人和非人动物。非人动物包括所有脊椎动物例如哺乳动物和非哺乳动物，诸如非人灵长类、绵羊、狗、猫、牛、马、鸡、两栖动物和爬行动物。优选的对象包括患有受体酪氨酸激酶相关疾病的人类对象。
本发明的成分(例如抗体、其抗原结合部分、小分子、肽类分子、抗体模拟物和组合物)在RTK相关疾病的治疗和诊断中具有用途。例如，人单克隆抗体、多特异性或双特异性分子、小分子或肽类分子可用于在体内或体外引发一种或多种下列生物学活性：抑制表达RTK(例如Kit或PDGFR)的细胞的生长和/或杀死所述细胞；在人效应细胞存在的情况下介导表达RTK(例如Kit或PDGFR)的细胞的吞噬ADCC或；或将RTK(例如RTK III型家族成员)的胞外域锁定至无活性状态和/或单体状态，从而拮抗所述受体的活性。
体内和体外施用本发明的抗RTK成分的适当路径是本领域所熟知的，并且可以由普通技术人员加以选择。例如，可以通过注射(例如静脉内或皮下注射)施用所述抗RTK成分。所使用分子的适当剂量将取决于对象的年龄和体重以及结合成分组合物的浓度和/或配制。
如先前描述的，本发明的抗RTK成分可以与一种或其它更多种治疗剂(例如细胞毒性剂、放射毒性剂或免疫抑制剂)共同施用。所述成分可以与所述药剂连接或可以与所述药剂分开施用。在后一种情况(分开施用)下，所述结合成分可以在所述剂之前、之后或同时施用，或者可以与其它已知的治疗例如抗癌治疗(例如放射)共同施用。这样的治疗剂特别包括抗肿瘤剂如多柔比星(阿霉素)、顺铂、博莱霉素硫酸盐、卡莫司汀、苯丁酸氮芥和环磷酰胺羟基脲等，它们本身仅仅在对患者具有毒性或亚毒性的水平下才有效。顺铂以100mg/剂，每四周一次进行静脉施用，而阿霉素以60-75mg/ml剂量，每21天一次进行静脉施用。本发明的抗RTK结合成分与化疗剂的共同施用提供经由对人肿瘤细胞产生细胞毒性效应的不同机理起作用的两种抗癌药。这样的共同施用可以解决由于抗药性的产生或肿瘤细胞的抗原性变化(其将使它们不与所述结合成分起反应)带来的问题。
当施用本发明的抗RTK成分-伴体分子结合物预防和/或治疗与异常细胞增殖有关的疾病时，可以使用约0.001μM至20μM或约0.01μM至5μM的施用化合物循环浓度。
对于患者经口施用在本文描述的化合物，通常剂量范围为约1mg/日至约10,000mg/日，更通常从约10mg/日至约1,000mg/日，以及最通常从约50mg/日至约500mg/日。从患者体重方面来说，典型的剂量范围为约0.01至约150mg/kg/日，更通常从约0.1至约15mg/kg/日，以及最通常从约1至约10mg/kg/日，例如5mg/kg/日或3mg/kg/日。
在至少一些实施方式中，延迟或抑制肿瘤生长的患者剂量可以是1μmol/kg/日或更低。例如，患者剂量可以是0.9、0.6、0.5、0.45、0.3、0.2、0.15或0.1μmol/kg/日或更低(指药物的摩尔数)。优选地，当以每日剂量在至少五天的期间内施用时，抗RTK成分-药物结合物延迟肿瘤的生长。
在一个实施方式中，本发明的结合物可通过将这类化合物连接至抗RTK结合成分而用于将化合物(例如治疗剂、标记、细胞毒素、放射性毒素、免疫抑制剂等等)靶向于具有RTK细胞表面受体的细胞。例如，抗RTK成分可以被结合至在美国专利6,281,354和6,548,530、美国专利公开20030050331、20030064984、20030073852和20040087497中描述的或者公布于WO 03/022806中的毒素化合物的任何一种，这些文献通过引用的方式以全部内容由此并入。因此，本发明还提供活体外或体内定位表达RTK的细胞的方法(例如利用可检测标记，如放射性同位素、荧光化合物、酶或酶辅因子)。
靶特异性效应细胞，例如连接至本发明的组分(例如抗体、其抗原结合部分、小分子或肽类分子)的效应细胞，也可以用作治疗剂。用于靶向的效应细胞可以是人白细胞，如巨噬细胞、嗜中性白细胞或单核细胞。其它细胞包括嗜酸性粒细胞、天然杀伤细胞及其他IgG或IgA受体携带细胞。如果需要，效应细胞可以从待治疗的对象获得。靶特异性效应细胞可以作为在生理上可接受的溶液中的细胞悬液进行施用。施用的细胞数目可以在108-109的数量级，但将随治疗目的而变化。通常，所述量将足以获得在靶细胞(例如表达RTK的肿瘤细胞)的定位并且通过例如吞噬作用实现细胞杀伤。施用途径也可以变化。
用靶特异性效应细胞治疗可以连同其它去除靶细胞的技术一起进行。例如，使用本发明的成分和/或装备有这些组分的效应细胞进行的抗肿瘤治疗可与化疗一起使用。
本发明进一步提供检测样品中人RTK抗原的存在或者测量人RTK抗原(例如人Kit RTK或PDGFR的Ig样结构域)的量的方法，包括使所述样品和对照样品与RTK结合成分(例如人单克隆抗体)或特异性结合人RTK的其它结合成分在允许所述抗体或其它成分与人RTK(如Kit)之间形成复合物的条件下接触。然后，检测复合物的形成，其中在样品之间相比于对照样品的复合物形成差异指示RTK(例如人Kit RTK或PDGFR RTK)在所述样品中的存在。
包含抗RTK结合成分(例如，抗体、其抗原结合部分、小分子或肽类分子)和使用说明的试剂盒也在本发明范围内。所述试剂盒可进一步包含一种或多个另外的试剂(如免疫抑制剂、细胞毒性剂或放射性毒剂)或者一种或多种另外的本发明的抗RTK成分(例如具有结合与第一抗RTK成分不同的RTK抗原中的表位的互补活性的抗RTK结合成分)。通常，试剂盒包括指明所述试剂盒的内含物的指定用途的标签。术语标签包括任何文字或者在所述试剂盒上，或者与所述试剂盒一起提供的记录材料，或者以另外的方式与所述试剂盒结合的记录材料。
本发明通过下列实施例进一步阐述，其不应该被解释为进一步限制。全部附图的内容和本申请通篇引用的全部参考文献、专利和公开的专利申请以及附图通过引用的方式以它们的全部内容明确并入本文。
实施例
实施例1-19的介绍
干细胞因子(SCF)通过结合于Kit胞外域而导致酪氨酸激酶活化，从而启动多种细胞响应。在下面的一些实施例中，描述了在SCF刺激之前和之后Kit的整个胞外域的晶体结构。结构表明：Kit二聚化是由SCF结合驱动的，SCF结合唯一的作用在于将两个Kit分子带到一起。受体二聚化之后是使得两个Kit分子的膜近侧Ig样结构域D4和D5之间能够发生侧向相互作用的构象变化。培养细胞的实验表明，Kit活化受到在D4-D4相互作用至关重要的氨基酸的点突变的影响。而且，多种致癌突变被对应到D5-D5界面。因为Kit结构的关键标志(配体诱导的受体二聚化和D4-D4界面中的关键残基)在其它受体中是保守的，在本报告中揭示的Kit的机制可应用于其它的受体活化。这表明被靶向这些界面的药物或生物制剂可用作治疗剂。
如在本文中描述的阐明SCF刺激之前和之后Kit的整个胞外域的X射线晶体结构已经提供了关于SCF诱导的Kit二聚化和活化的有价值的认识。结构表明，称为D1、D2和D3的Kit的前三个Ig样结构域负责SCF结合。SCF结合的主要作用是交联两个Kit分子以提高细胞膜上Kit的局部浓度。这促进Kit膜近侧区中大的构象变化，从而引起邻近Kit分子的D4或D5之间的同型相互作用。两个相邻Kit分子的D4之间的侧向相互作用通过来自各D4原聚体的EF环的两对盐桥进行直接接触而发生。膜近则的D5结构域提供相邻Kit分子之间的进一步的间接相互作用，以进一步稳定所述胞外域的近膜部分和将其定位在能够活化胞质酪氨酸激酶的距离和方向。
在以下数个实施例中描述了在单体和SCF诱导的同型二聚体(SCF-Kit 2∶2复合物)形式中Kit的整个胞外域的晶体结构。未占据的单体形式以3.0
Figure G2008800190719D01161
分辨率和SCF诱导的同型二聚体形式以3.5
Figure G2008800190719D01162
分辨率的详图提供了关于Kit及其他RTK的激活机制的新见解。本领域技术人员应理解，如下所述的实验可以用其它RTK进行。可以通过本发明的方法使用的实例RTK序列包括但不限于Kit mRNA的Genbank参考序列NM_000222.2(编码蛋白质NP_000213.1；MRGARGAWDFLCVLLLLLRVQTGSSQPSVSPGEPSPPSIHPGKSDLIVRVGDEIRLLCTDPGFVKWTFEILDETNENKQNEWITEKAEATNTGKYTCTNKHGLSNSIYVFVRDPAKLFLVDRSLYGKEDNDTLVRCPLTDPEVTNYSLKGCQGKPLPKDLRFIPDPKAGIMIKSVKRAYHRLCLHCSVDQEGKSVLSEKFILKVRPAFKAVPVVSVSKASYLLREGEEFTVTCTIKDVSSSVYSTWKRENSQTKLQEKYNSWHHGDFNYERQATLTISSARVNDSGVFMCYANNTFGSANVTTTLEVVDKGFINIFPMINTTVFVNDGENVDLIVEYEAFPKPEHQQWIYMNRTFTDKWEDYPKSENESNIRYVSELHLTRLKGTEGGTYTFLVSNSDVNAAIAFNVYVNTKPEILTYDRLVNGMLQCVAAGFPEPTIDWYFCPGTEQRCSASVLPVDVQTLNSSGPPFGKLVVQSSIDSSAFKHNGTVECKAYNDVGKTSAYFNFAFKGNNKEQIHPHTLFTPLLIGFVIVAGMMCIIVMILTYKYLQKPMYEVQWKVVEEINGNNYVYIDPTQLPYDHKWEFPRNRLSFGKTLGAGAFGKVVEATAYGLIKSDAAMTVAVKMLKPSAHLTEREALMSELKVLSYLGNHMNIVNLLGACTIGGPTLVITEYCCYGDLLNFLRRKRDSFICSKQEDHAEAALYKNLLHSKESSCSDSTNEYMDMKPGVSYVVPTKADKRRSVRIGSYIERDVTPAIMEDDELALDLEDLLSFSYQVAKGMAFLASKNCIHRDLAARNILLTHGRITKICDFGLARDIKNDSNYVVKGNARLPVKWMAPESIFNCVYTFESDVWSYGIFLWELFSLGSSPYPGMPVDSKFYKMIKEGFRMLSPEHAPAEMYDIMKTCWDADPLKRPTFKQIVQLIEKQISESTNHIYSNLANCSPNRQKPVVDHSVRINSVGSTASSSQPLLVHDDV(SEQ ID NO：92))或Kit mRNA的变体2的Genbank参考序列NM_001093772.1(编码蛋白质NP_001087241.1；MRGARGAWDFLCVLLLLLRVQTGSSQPSVSPGEPSPPSIHPGKSDLIVRVGDEIRLLCTDPGFVKWTFEILDETNENKQNEWITEKAEATNTGKYTCTNKHGLSNSIYVFVRDPAKLFLVDRSLYGKEDNDTLVRCPLTDPEVTNYSLKGCQGKPLPKDLRFIPDPKAGIMIKSVKRAYHRLCLHCSVDQEGKSVLSEKFILKVRPAFKAVPVVSVSKASYLLREGEEFTVTCTIKDVSSSVYSTWKRENSQTKLQEKYNSWHHGDFNYERQATLTISSARVNDSGVFMCYANNTFGSANVTTTLEVVDKGFINIFPMINTTVFVNDGENVDLIVEYEAFPKPEHQQWIYMNRTFTDKWEDYPKSENESNIRYVSELHLTRLKGTEGGTYTFLVSNSDVNAAIAFNVYVNTKPEILTYDRLVNGMLQCVAAGFPEPTIDWYFCPGTEQRCSASVLPVDVQTLNSSGPPFGKLVVQSSIDSSAFKHNGTVECKAYNDVGKTSAYFNFAFKEQIHPHTLFTPLLIGFVIVAGMMCIIVMILTYKYLQKPMYEVQWKVVEEINGNNYVYIDPTQLPYDHKWEFPRNRLSFGKTLGAGAFGKVVEATAYGLIKSDAAMTVAVKMLKPSAHLTEREALMSELKVLSYLGNHMNIVNLLGACTIGGPTLVITEYCCYGDLLNFLRRKRDSFICSKQEDHAEAALYKNLLHSKESSCSDSTNEYMDMKPGVSYVVPTKADKRRSVRIGSYIERDVTPAIMEDDELALDLEDLLSFSYQVAKGMAFLASKNCIHRDLAARNILLTHGRITKICDFGLARDIKNDSNYVVKGNARLPVKWMAPESIFNCVYTFESDVWSYGIFLWELFSLGSSPYPGMPVDSKFYKMIKEGFRMLSPEHAPAEMYDIMKTCWDADPLKRPTFKQIVQLIEKQISESTNHIYSNLANCSPNRQKPVVDHSVRINSVGSTASSSQPLLVHDDV(SEQ ID NO：93))，其中通过标准的1-字母氨基酸代码来表示蛋白质。
实施例1：SCF和Kit的表达、纯化和结晶
使用杆状病毒表达系统在昆虫细胞中表达由称为D1、D2、D3、D4和D5的五个Ig样结构域组成的Kit的完整胞外域。纯化的Kit胞外域单体或SCF诱导的Kit胞外域同型二聚体(SCF-Kit2∶2复合物)各对于晶体生长和优化进行大规模的筛选，然后确定其晶体结构。
蛋白质表达和纯化
使用杆状病毒表达系统在昆虫细胞(Sf9)中表达在C-末端含有多组氨酸标签的可溶性Kit胞外域(氨基酸1-519)。通过Ni螯合然后进行大小排阻层析(Superdex 200，GE Healthcare)来纯化Kit胞外域。在使用内糖苷酶F1进行部分去糖基化后，通过阴离子交换层析(MonoQ，GE Healthcare)进一步纯化胞外域。如前所述，进行SCF(1-141)表达、重折叠和纯化(Langley等(1994)Arch Biochem Biophys 311：55-61；Zhang等(2000)Proc Natl Acad Sci U S A 97：7732-7737)。
细胞系和表达载体
分别在补充了10％FCS和10％CS的DMEM中培养HEK和NIH3T3细胞。在SCF刺激前，如前所述在无血清培养基中使细胞饥饿过夜。(Kouhara等(1997)Cell 30：693-702)。根据制造商说明使用Lipofectamin(Invitrogen)进行转染。将全长Kit的cDNA分种到用于瞬时转染的RK5表达载体中并分种到用于稳定表达的pBABE/puro载体中(Kouhara等(1997)Cell 30：693-702)。通过以重组Kit胞外域免疫兔产生抗Kit抗体。单克隆抗Kit抗体(Santa Cruz)用于免疫印迹分析。抗磷酸酪氨酸(抗pTyr)抗体购自Upstate Biotechnology。
结晶和数据收集
单独的Kit胞外域或与SCF的复合体的样品就晶体生长和优化进行大量筛选。在4°温度下在含有聚乙二醇(PEG)作为沉淀剂的磷酸盐缓冲液(0.1M Na-Pi缓冲液pH 6.0，0.2M KCl，12％PEG 400)中获得尺寸约0.12x0.1x0.05mm的去糖基化胞外域的晶体。全部晶体被浸入补充有5-18％甘油的贮备溶液数秒钟；快速冷却，并在数据收集期间保持在100°K的氮气流中。所述晶体属于六方晶格设置的晶胞大小为a＝162.4
Figure G2008800190719D01191
和c＝67.1的棱形空间群R3，其中每一个不对称单元具有一个分子。通过将所述晶体在277K下浸泡入含有浓度范围为0.1mM至50mM的重原子试剂的贮备溶液数秒至10天制备Kit的铂、溴和碘衍生物。
采用聚乙二醇(PEG)作为沉淀剂(0.2M硫酸铵、8-12％PEG 8000、5-8％乙二醇，pH 7.0-8.5)在4℃生长SCF-Kit复合物的晶体，并用NSLS，Brookhaven National Laboratory的X25束线的ADSD量子-210 CCD检测器以3.5
Figure G2008800190719D01193
的分辨率收集衍射数据。晶体属于单斜空间群C2，具有晶胞大小a＝269.5
Figure G2008800190719D01194
b＝52.1
Figure G2008800190719D01195
c＝189.8
Figure G2008800190719D01196
β＝108.2°，其由不对称单元中的两组SCF和Kit分子组成。使用DENZO和SCALEPACK以及HKL2000程序包。(Otwinowski等(1997)MethodsEnzymol.276：307-326)处理并估算所有数据集。数据收集统计资料总结在表1A中。
实施例2：结构测定
通过使用具有反常散射的多对同晶置换(MIRAS)和通过多波长反常散射(MAD)以3.0的分辨率计算实验相(表1A)。所得到的电子密度图显示出β夹心结构的连续电子密度和清晰的溶剂-蛋白质边界。单体Kit胞外域的分子模型被人工构建到实验电子密度图中。使用25.4％的结晶R-因子和29.6％的自由R-因子的原始数据集，将所述结构优化至3.0
Figure G2008800190719D01202
的分辨率(表1B)。使用该报告中描述的单体形式和SCF结构(Zhang等(2000)Proc Natl Acad Sci U S A 97：7732-7737；可用代码：1EXZ从Protein Data Bank获得)作为搜索模型，通过分子置换解析SCF-Kit 2∶2复合物的结构。使用设置为24.9％的结晶R-因子和29.5％的自由R-因子的原始数据集将所述结构优化至3.5的分辨率(表1A和1B)。使用Pymol(pymol.sourceforge.net)和CCP4MG(Potterton等(2004)Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 60：2288-2294)软件产生分子图像。Kit单体和SCF-Kit复合物的原子坐标和结构因子已经存储于Protein Data Bank(rcsb.org/pdb)，其获取码分别为2EC8和2E9W。
表1A.数据收集和相位统计(phasing statistics)
Figure G2008800190719D01204
表1B.精修统计
Figure G2008800190719D01221
实施例3：Kit胞外域结构的分析
胞外域结构的一般性分析
Kit胞外域显示出细长的蛇纹石状，具有大约170x60x50
Figure G2008800190719D01222
的尺寸(图1A)。Kit的D1、D2、D3、D4和D5结构域表现出典型的免疫球蛋白超家族(IgSF)折叠，其由装配成由两个反平行β折叠组成的β夹心结构的八个β链——称为ABCC’DEFG——组成(图1A)。D1、D2、D3和D5各包含连接B5和F5的半胱氨酸残基(分别是链B和F的第五个氨基酸)的保守二硫键；和桥接两个β折叠以形成Ig样折叠的疏水核心的中心的位置(Harpaz和Chothia(1994)J Mol Biol 238：528-539)。D2和D5包含两个二硫键，而D4不包含任何半胱氨酸残基，然而，即使在B5和F5处的保守半胱氨酸残基分别被缬氨酸和苯丙氨酸残基替换，D4的Ig样折叠的完整性也得以保持。
沿着两个结构域的轴在D1和D2之间的角度为76°(图1A、B)，其类似在白介素-1β受体的第一和第二Ig样结构域之间的取向(Vigers等(1997)Nature，386：190-194)。相反，在D2和D3之间的角度是150°，在D3和D4之间是119°，而在D4和D5之间是162°。对于不同的Ig样结构域，在ABED和A’GFC β-折叠之间的取向对于D1-D2是～180°，对于D2-D3是～180°，对于D3-D4是～90°，而对于D4-D5是～180°(图1)。
Kit胞外域的全部五个Ig样结构域与用作Ig折叠的标准的端蛋白的叠合(Holden等(1992)J.Mol.Biol.227：840-851)显示出对于等效Cα原子的1.5-2.9的均方根(r.m.s.)差。D2是五个Kit Ig样结构域中最不同的(图8)，如当与端蛋白叠合时它的较高的r.m.s.d.所显示。基于在Ig样结构域中关键氨基酸的结构保守性和它们的二级结构拓扑学(Harpaz等(1994)J Mol Biol 238：528-539；Halaby等(1999)ProteinEng 12：563-571)，D1、D2、D3和D4属于I-亚组，而D5与IgSF的C2和IgCAM亚组有关。而且，在IgSF的结构上保守的20个指纹残基(Harpaz等(1994)J Mol Biol 238：528-539)中，10-14个残基在KitdIg样结构域五个Ig样结构域中是保守的(表2)。
表2.对于Kit结构域和作为典型的I-组IgSF(1)的端蛋白(PDB码：1TLK)，IgSF的20个关键指纹残基
Figure G2008800190719D01241
Kit Ig样结构域的结构的详细分析
Kit D1。D1折叠是由两个β折叠组成的β夹心结构。一个折叠由三条链A、B和E形成，而第二个折叠由五条链A’、G、F、C和C’组成(ABE/A′GFCC′)。第一链——被Pro41处的顺式构象中断，被分成两个较短的A和A’链，其分别与B和G链配对。连接B5的Cys58与F5的Cys97的二硫键桥接两个β折叠。相对长的C’链——其与C链相互作用——使多肽链的C-末端朝向D1上侧，D1被直接连接到E链。根据Ig样结构域命名法，D1属于IgSF的I2-亚组(Casasnovas等(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95：4134-4139)。
Kit D2。D2由小的β折叠和第二β折叠以及在E链和F链之间的交叉处的另外的螺旋(残基177-179)组成，所述小的β折叠由B、E和D链形成，而第二β折叠由A’、G、F和C链组成(BED/A’GFC)。尽管I-组IgSF的20个标志残基的11个在D2上被鉴定，但是该Ig样结构域在许多方面不同于标准的I1-组的IgSF。D2在C4位置具有Leu残基，而其它I1-组的IgSF具有保守的Trp。在B链中氢键的模式被改变，原因在于两个短β链(其被称为B和B’链)的形成。另外的B’链与A链排成一行，从而形成具有AB’拓扑结构的短β折叠。G链被分成两个短链——G(底侧)和G’(顶侧)，原因在于氨基酸197-199处的插入，其导致与A’链形成β折叠。由在G链中残基197-199处的“结”所引起的氢键模式的破坏由在Ser197的侧链和Cys186的主链酰胺之间的氢键来补偿。值得注意的是，Ser197在来自不同物种的Kit中和在其它III型RTK中作为Ser或Thr残基是保守的。D2在桥接CD环与F链的末端的Cys 151和Cys183之间包含另外的二硫键，以对C链和CD环提供另外的稳定性。所述另外的二硫桥可补偿在C链和F链之间减少的氢键网络。这两个Cys在从斑马鱼到人的Kit中是高度保守的。
Kit D3。D3由属于IgSF的I1-亚组的两组β折叠(ABED/A’GFC)组成。两个β折叠通过在B链上的Cys233和F链上的Cys290之间的二硫键桥接。端蛋白(PDB码：1TLK)和D3结构的比较显示出对于D3的98个比对的Cα残基的10.4的Z分数和2.0的均方根偏差。
Kit D4。尽管D4缺乏在B5和F5的半胱氨酸之间的特征二硫键，但是D4保持了IgSF拓扑结构。此外，I-组IgSF的20个指纹残基中的13个在D4中是保守的。通过在分别存在于B5和F5上的隐蔽脂肪族(Val335)和芳香族(Phe392)残基——其构成所述结构域的疏水核心的一部分——之间的相互作用，D4的结构完整性得以保持。使用DALI的结构比较表明，在Kit Ig样结构域之中，D4最类似于端蛋白(以Protein Data Bank码：1TLK获取)，对于89个比对的Cα残基，Z分数为11.9，而r.m.s.d.为1.5
Figure G2008800190719D01261
Val335和Phe392的Cα-Cα之间8.6
Figure G2008800190719D01262
的距离是在缺乏连接B5和F5的二硫键的IgSF结构域中的相似位置之间可见的距离范围之内。例如，肌联蛋白Ig样结构域M5(ProteinData Bank码：1TNM)(也缺乏二硫键)以2
Figure G2008800190719D01263
的r.m.s.d与D4叠合，并在B5和F5位置之间具有8.9
Figure G2008800190719D01264
的距离。D4由包含四个链的两个β折叠组成，具有ABED/A’GFC排列。Thr321(A’链的第一个残基)与高度保守的Phe405的芳环形成范德华接触。值得注意的是，向所述结构域的上部折叠的CD环通过三种主要相互作用而稳定。Thr354的侧链与Gln347的侧链和Trp348的主链羰基形成氢键。位于疏水核心边缘的疏水性残基(Trp348、Tyr350、Trp359、Val377、Leu379和Tyr390)为Phe355提供疏水环境。尽管CD环不表现出显著的序列保守性，但在所有III型家族RTK中该环都包含八个氨基酸。
Kit D5。D5属于IgSF的C2和IgCAM亚组，并且在该模块中20个指纹残基中的10个是保守的。D5表现出ABED/CFG拓扑结构，在B5的Cys428和F5的Cys491之间、桥接所述两个β折叠的二硫键，和桥接C链和CD环的第二二硫键。两个二硫键在所有Kit和III型RTK中都是保守的。值得注意的是，D5的上半部类似于神经细胞粘附分子轴突蛋白-1/TAG-1(Protein Data Bank码1CS6)的第三Ig。若干标志可以被鉴定，尽管在端蛋白(Protein Data Bank码1FHG)、FGFR(Protein Data Bank码1CVS)中和在RTK Musk(Protein Data Bank码2IEP)中程度较低。它们包括两个Ala残基(Ala430和Ala493)，接近于连接B5与F5的二硫键；在该区域内小的侧链的存在使得能够在所述结构域顶部上紧密填充。在A、B、C和G链中，第二标志分别是Pro和Gly残基Pro413、Gly432、Pro436和Gly498的环排列。第三标志是在F9中存在Asn残基(Asn495)，其分别与FG和BC环的Val497和Pro434的主链形成氢键。合起来，在D5顶部的这三个标志产生紧密填充的结构，类似于细胞粘附蛋白的Ig样结构域。
实施例4：Kit单体形式中的内部Ig样结构域相互作用
在Kit的5个Ig样结构域之间的内部结构域相互作用负责保持Kit胞外域单体的总体拓扑结构(图1)。D1相对于D2的取向由大规模的包埋的表面积(由在两个Ig样结构域之间的许多相互作用引起)确定(图1B)。在D1-D2界面中1240
Figure G2008800190719D01271
的包埋表面积比杆样多结构域IgSF结构大多数内部Ig样结构域界面的包埋表面积的(Su等(1998)Science 281：991-995)大得多，在Kit胞外域包括三个其它内部Ig样界面(范围在500和800
Figure G2008800190719D01272
之间)。该界面主要由在D1的A’和G链、EF和CC’环与D2的A链N-末端区、B链C-末端、BC和DE环之间的疏水性和静电相互作用形成(图1B)。而且，在包括来自D1的G链、连接D1和D2的接头区以及D2的BC环的氨基酸的D1-D2界面中的许多残基在来自不同物种的Kit中是保守的(图1B)。
D2-D3交界面的包埋表面积是大约780
Figure G2008800190719D01273
D2-D3界面由小的疏水性补丁组成，该疏水性补丁由两种静电相互作用围绕。该界面由在D2的EF环和D3的DE环之间的相互作用和在D2-D3接头区与D3的FG和BC环之间的相互作用形成(图1C)。D3-D4界面的包埋表面积是大约570A2。D3和D4主要通过D3的A’和G链与D4的BC和DE环相互作用(图1D)。D3-D4界面的长度是大约20
Figure G2008800190719D01274
原因在于D4相对于D3以沿着两个Ig样结构域的长轴的119°的角度形成排列。D4-D5界面形成760
Figure G2008800190719D01275
的包埋表面积，主要由疏水性相互作用介导(图1E)。所述界面由在D4的A、G和F链与D5的BC和DE环以及与D4-D5接头区之间的相互作用形成(图1E)。
关于Kit单体中内部Ig样结构域相互作用的逐个结构域的详细信息
D1-D2界面。在D1的残基Ile47、Ile70、Leu71、Ala89、Tyr108和Phe110与D2的Leu119、Pro137、Leu138、Pro141、Pro166和Lys167的侧链之间的疏水相互作用使结构域间相互作用稳定(图1B)。在围绕所述疏水性补丁的区域中存在两个主要的静电相互作用，包括在D1的Arg112与D2的Asp140之间的相互作用和在D1的Asp72与D2的Arg135之间的相互作用(图1B)。
D2-D3界面。所述疏水性补丁由Arg177的脂肪族部分和Pro206、Phe208、Val238和Phe267的侧链组成。所述静电相互作用包括在D2的Glu128和Asp129的侧链与D3的Lys209之间的氢键(图1C)。在Arg177的侧链和Glu128的侧链之间的盐桥使D2中Arg177的侧链和Pro206的侧链以及D3中Phe267的位置稳定，以为D2中的Arg177的侧链的脂肪族部分产生疏水环境(图1C)。第二静电相互作用由在D2中的Arg181侧链与D3的Asp266的侧链介导。
D3-D4界面。D3-D4界面中的疏水相互作用包括在来自D3的Val308和Leu222与来自D4的Phe312、Phe340和Ile371之间的那些。比起其它内部Ig样结构域界面，D3-D4界面覆盖较小的包埋面积(图1D)。
D4-D5界面。在D4-D5界面上的疏水性补丁包括分别来自D4的A和G链的Phe324和Tyr408以及来自D5的BC环的Phe433。此外，范德华接触有助于稳定围绕所述疏水性补丁的界面；D4的Phe324、Gly384、Thr389、Tyr408、Asn410、Thr411和Met351与D5的Val497、Phe433、Gly470、Phe649和Lys471相互作用(图1E)。
实施例5：结合的SCF-Kit复合物的总体结构分析
SCF-Kit复合物的结构显示出2∶2化学计量，其中在不对称单元中的两组1∶1复合物通过非结晶二重对称而相关(图2)。在晶格中观察到的SCF-Kit 2∶2复合物与证明Kit二聚化由二聚的SCF配体驱动的实验一致(Philo等(1996)J Biol Chem 271：6895-6902；Lemmon等(1997)J Biol Chem 272：6311-6317)。两组Kit胞外域和SCF分子类似倒置的字母“A”，具有170x130x70
Figure G2008800190719D01291
的尺寸(图2A和图9)。
与Kit结合的SCF的总体结构类似于早先描述的游离SCF的结构(Zhang等(2000)Proc Natl Acad Sci U S A 97：7732-7737；Jiang等(2000)Embo J 19：3192-3203)。SCF-Kit 2∶2复合物的结构表明单个SCF原聚体直接结合单个Kit原聚体的D1、D2和D3(图2B)。因此，单一受体原聚体与SCF原聚体上的相似二重相关表面形成对称复合物。Kit的二聚化也由在Kit的两个膜近侧Ig样结构域之间的同型相互作用，即D4-D4和D5-D5相互作用介导(图2B)。这导致D4和D5相对于所述分子的剩余部分发生显著构型改变，这使得彼此相距15
Figure G2008800190719D01292
之内的C-末端接近到其中它们连接跨膜结构域的位置(图2B和图9)。所述结构的特征还在于在复合物中心处大空腔的存在，其尺寸为～50x50x15
Figure G2008800190719D01293
(图2B)。所述晶体结构证明，SCF的各原聚体专门结合单一Kit分子，并且受体二聚化由SCF二聚体驱动，这促进另外的受体-受体相互作用。
实施例6：Kit的SCF结合区的分析
SCF结合于由Kit的D1、D2和D3以以下构型形成凹面，其中SCF的四个螺旋束垂直于D1、D2和D3的长轴而取向，并且SCF和Kit的C-末端朝向相反方向(图2、3和图9)。包埋在Kit和各SCF原聚体之间的界面中的溶剂可及表面积是大约2060
Figure G2008800190719D01294
在已知的配体受体界面的范围内的包埋表面积。将SCF-Kit界面分成三个结合位点是可能的(图3A、B、表2和表3)。位点-I位于D1上，位点-II位于D2和D2-D3接头区中，而位点-III位于D3中。位点I、II和III的包埋表面积分别为大约280、770和1010
Figure G2008800190719D01295
位点-I
SCF的αC-β2环与D1的C’链垂直排列，如图3C所示。D1的Asp72、Glu73和Thr74与SCF的Lys99’、ser101’和Phe102’以6-8
Figure G2008800190719D01296
的Cα距离接近地定位，表明这些残基可能参与在D1和SCF之间的相互作用。由于αC-β2环的弱的侧链电子密度，具体的相互作用不能被确定。
位点-II
SCF结合大部分通过在Kit上的带电表明的互补静电相互作用介导(图3A、B、D)。盐桥在Kit的碱性氨基酸Arg122、Arg181、Lys203和Arg205与在SCF上的酸性氨基酸Asp54’、Asp77’、Asp84’和Glu88’之间形成。通过在Kit的Glu198和SCF的Asp54’之间的盐桥使Arg122的构象稳定。图3D表明，在D2上三个主要相互作用残基Tyr125、Arg181和Lys203在同一平面上排列并与SCF的αB和αC的Asp77’、Asn81’、Asp84’、Ser53’和Thr57’形成氢键。在D2的Ser123和Ile201与SCF的Val50’和Thr57’之间的范德华接触也有助于配体-受体复合物的形成。然而，在来自其它物种的Kit和SCF中位点-II的残基存在显著差异(图3、图8和10)。尽管Arg181和Lys203在哺乳动物中作为碱性氨基酸无变化，但是在小鼠和大鼠中Tyr125由苯丙氨酸置换，这很可能产生氢键损失。Kit的Arg205是高度保守的氨基酸，而在小鼠和大鼠中Glu88’分别由亮氨酸和丙氨酸残基置换。而且，人中的Kit的Arg122和SCF的Asp54’在小鼠和大鼠中分别由亮氨酸或缬氨酸置换。这些置换可解释啮齿动物SCF对人Kit的亲和性降低(Lev等(1992b)J Biol Chem 267：15970-15977)。
位点-III
SCF的N-末端片段与D3的D链相互作用(图3A、E)。氢键在SCF的Asn10’的侧链与Ser261的主链酰胺和羰基以及与D3上的Asp260和Trp262的侧链之间形成。此外，SCF的Thr9’和Asn11’分别结合Kit的Ser261的侧链和主链酰胺和His263。SCF的突变分析表明Asn10’用丙氨酸或谷氨酸残基置换使SCF对于Kit的结合亲和性降低了大约10倍，并且Asn10’(或者在其它物种中是Asp)是生物活性所必需的(Hsu等(1998)Biochemistry 37：2251-2262)。来自不同物种的SCF中受体结合界面的比较表明，Asn10’(或Asp)是高度保守的残基(图8)。另外的重要相互作用通过SCF的Asn6’和Arg7’经由与Kit的D3上的Tyr259、Thr269、Ser240、Val242、Ser241、Ser244的范德华接触而介导。
表3.在Kit原聚体之间的SCF-Kit相互作用和嗜同性相互作用
Figure G2008800190719D01321
实施例7：Kit/SCF结构和与结合有关的构象变化的分析
使Kit的配体结合结构域准备SCF结合
Kit单体形式的单个D1、D2和D3的结构与SCF-诱导的同型二聚体形式的相应结构的叠合对于在D1、D2和D3中的82、92和100个比对的Cα残基分别显示出0.5、0.8和1.1
Figure G2008800190719D01322
的r.m.s.d.值。类似地，Kit单体的完整D1-D2-D3区的结构与SCF-Kit 2∶2复合物中的相应结构的叠合对于D1-D2-D3区的274个比对的Cα残基显示出1.1
Figure G2008800190719D01323
的r.m.s.d.。值得注意地，在Kit的SCF结合袋的结构中不存在显著的主链变化(图3和图11)。然而，在SCF结合时若干微小的结构变化在SCF结合裂缝中检测到。在SCF结合之后，在D2的G、F和C链(氨基酸167-187和143-166)的上半部中观察到结构改变。这些链位于与SCF结合界面相反的一面并且不参与介导与SCF的任何直接接触。总的说来，Kit单体的结构与SCF占据的Kit二聚体的结构的比较表明Kit的D1-D2-D3区可以被视为功能单元，其准备SCF结合，接下来是由二聚SCF分子驱动的Kit二聚化。
结合Kit的SCF分子的构象变化
尽管结合Kit的SCF的总体结构类似于游离SCF的结构，但是在两个原聚体之间的角度、连接环的构象和所述分子的柔性N末端的结构方面存在显著的差异(图4)。公开的SCF二聚体结构(在Protein DataBank中的获取码1EXZ和1SCF)的比较表明，在游离SCF同型二聚体的两个原聚体之间的角度(在αC螺旋之间的角度)在不同结构中可变化2°至6°，表明某种程度的灵活性存在于SCF二聚体中。在Kit结合的SCF原聚体之间的角度与游离SCF的角度的差异范围增加3-9°。图4显示出Kit结合的SCF结构，其中在SCF原聚体之间的角度增加5°。
图4B表明，从Cys4’至Asn11’的游离SCF的N-末端具有随机螺旋结构(Zhang等(2000)Proc Natl Acad Sci U S A 97：7732-7737)。也表明，前四个氨基酸的缺失导致SCF对Kit的结合亲和性下降大约25％，表明在Cys4’和Cys89’之间的二硫桥在维持SCF的功能完整性方面起作用(Langley等(1994)Arch Biochem Biophys 311：55-61)。图4B也表明结合Kit的SCF的N-末端区的Thr9’和Asn10’经历构象变化，其中它们的Cα位置在受体结合后移动3至5
Figure G2008800190719D01331
(图4B)。在N-末端的Cys4’和αC螺旋的Cys89’之间的二硫桥看起来在介导SCF的N-末端中发生的构象变化中起重要作用。在游离SCF中Cys24’的位置在受体占据后不改变，如通过Cα位置的1.2
Figure G2008800190719D01332
的均方根偏差(r.m.s.d.)所揭示的。最后，游离SCF的αC-β2或者被扰乱或者具有与结合Kit的SCF中的αC-β2环的结构不同的结构。图4C表明SCF的αC-β2环在受体结合后经历大的构象变化，一种对于SCF-Kit界面的位置-I的建立关键的变化。
在SCF结合的Kit中D4和D5取向的大重排
Kit单体形式的单个D1、D2、D3、D4和D5的结构与SCF诱导的同型二聚体形式的相应单个Ig样结构域的叠合显示出Kit Ig样结构域的结构在SCF结合之后的微小变化。相比之下，Kit单体形式的D3-D4-D5区与同型二聚体形式的相应区域的叠合揭示出在D4和D5相对于彼此和相对于Kit的配体结合区的取向中发生大的结构改变(图5A和图12)。单体Kit的各单个结构域D3、D4和D5可以分别以对于D3、D4和D5的98、101和85个Cα原子的0.9、0.9和1.9
Figure G2008800190719D01341
的r.m.s.d.值与它们在SCF-占据的Kit中的对应物叠合。然而，Kit单体的D3结构与在配体-占据的同型二聚体形式中的D3结构的叠合揭示在SCF结合的Kit中D4和D5的取向中存在显著的移动(图5A)。D4和D5相对于配体结合区的再取向通过沿着分别穿过D3-D4和D4-D5界面的连接D3至D4的接头中的轴旋转和连接D4至D5的接头中的轴旋转而发生(图5A)。游离和配体结合的Kit的比较表明配体占据的Kit的D4相对于D3旋转22
Figure G2008800190719D01342
而配体占据的Kit的D5相对于D4旋转27
Figure G2008800190719D01343
(图5A)。D4和D5在SCF占据的Kit中的重排引起受体-受体相互作用，其通过两个相邻Kit分子的D4-D4和D5-D5相互作用介导(图5B)。D5的DE环的构象在SCF占据的胞外域中被改变。由受体二聚化驱动的D4和D5重取向赋予D5的DE环新的构型(图5A)。
在Kit同型二聚体中的D4∶D4相互作用
在两个相邻Kit分子的D4之间的同型相互作用通过在SCF-Kit2∶2复合物中的D4-D4界面介导。D4-D4界面通过由各Kit原聚体的D4的ABED链形成的两个β折叠介导，以形成几乎平面的排列，其中各原聚体的Arg381指向彼此，从而产生360A2的包埋表面积。图6A表明Arg381和Glu386跨过Kit二聚体的二重轴形成盐桥和范德华接触。此外，各原聚体的Arg381的侧链与相邻Kit分子的相应残基的主链羰基形成氢键。
基于结构的序列分析已经表明D4-D4界面在大多数III型RTK(包括CSF1R、PDGFRα和PDGFRβ)中是保守的(图6B和图8)。在PDGFRα中，Glu386被天冬氨酸替代；一个也可以作为盐桥伴体起作用的残基。一对碱性(Arg381)和酸性(Glu386)残基在不同物种的III型RTK中是严格保守的。在D4-D4界面中发现的序列基序在V型RTK(VEGFR家族)的全部成员——包括VEGFR1(Flt1)、VEGFR-2(Flk1)和VEGFR3(Flt4)——的膜近侧第七Ig样结构域(D7)中也是保守的。在VEGFR中，碱性(Arg)和酸性(Asp)残基位于EF环中。尽管负责III型RTKD4-D4界面的核心基序位于VEGFR的不同Ig样结构域(即，D7相对于III型的D4)，可能的是，类似于在Kit的D4-D4界面中观察到的那些受体-受体相互作用将也在RTK的VEGFR家族的全部成员的相似的D7-D7界面(图6A)中发生(Ruch等(2007)Nature.Struct.Mol.Biol.14：249-250)。
在Kit同型二聚体中的D5-D5相互作用
图2B和图5B、6C表明，在SCF-Kit 2∶2复合物中，相邻D5原聚体是平行的并且彼此很接近，以及具有可能垂直于细胞膜的取向。D5的β折叠拓扑结构采取非典型的排列，其与大多数其中A链分成A链和A’链的I-组IgSF不同。D5的A链与B链配对，得到ABED/CFG的β折叠拓扑结构。因此，位于两个β折叠(ABED/CFG)边缘的A和G链几乎平行，在Cα中彼此相距6.5-11.5
Figure G2008800190719D01351
而且，一个原聚体的A和G链以二重对称面向相邻D5的A和G链。两个相邻Kit原聚体的Asn505的侧链彼此相距大约4.2
Figure G2008800190719D01352
但是可介导在两个天冬酰胺之间的间接相互作用的水或金属离子不能在该弱电子密度区域检测到。通过两个相邻Kit分子的Tyr418介导另外的D5-D5相互作用(图6C)。相邻Tyr418侧链的羟基之间的相互作用可以通过水分子介导。也表明，相邻D5结构域的相对位置通过相邻原聚体的Tyr418和Asn505形成的间接相互作用介导。D5的G-链经由短接头连接至Kit的跨膜结构域。
实施例8：受体活化的机理
Kit胞外域单体和SCF诱导的二聚体的结构提供了关于Kit和其它在胞外域中包含五个或七个Ig样结构域的RTK的配体诱导活化的机理的新的观点。Kit胞外域单体的D1、D2和D3的结构与在SCF诱导的胞外域二聚体中的相应区域的比较显示，在SCF结合之后在SCF结合袋和在D1、D2和D3的其它部分中几乎没有结构改变。基于它们的不同生物化学功能，我们已经将Kit的胞外域分成三个独立的功能单元。第一个单元由三个膜远侧Ig样结构域D1、D2和D3组成。D1-D2-D3区作为单独的模块起作用，其用作特异性SCF结合单元。SCF结合单元通过柔性接头(D3-D4界面)被连接至D4；D4是由另外的柔性接头(D4-D5界面)连接至D5的第二个独立单元，D5被定义为第三个独立单元。D4和D5的功能是分别介导侧面D4-D4和D5-D5相互作用，其使两个相邻Kit胞外域的膜近侧区之间的相互作用汇合并使之稳定。
依据这种观点，Kit的二聚化由二价SCF结合驱动，该二价SCF结合的唯一功能在于结合SCF并将两个Kit分子集合到一起。SCF诱导Kit二聚化之后是D4和D5取向相对于D1-D2-D3SCF-结合单元的位置发生大变化。在本文中给出的数据证明在D3-D4和D4-D5界面的柔性接头使得能够进行侧向相互作用，导致在受体二聚化之后发生大的构象变化。二聚化可在从柔性连接的单体到刚性二聚体的过渡中选择特定构象，而不是诱导Kit发生构象变化。这在Kit的两个相邻D4和两个相邻D5之间形成复合物时达到顶点，从而将D5的C-末端带到在其中两个相邻Kit分子的跨膜结构域彼此相距15
Figure G2008800190719D01361
之内的细胞膜上的一个点。实际上，SCF诱导的Kit的酪氨酸自磷酸化(图7B)和下游信号传导通路的刺激受到在Kit的D4内Arg381或Glu386的点突变的强烈影响。PDGF-受体活化和下游信号传导通路的刺激也受到PDGFR的D4中类似点突变的影响。本文给出的数据表明，在Kit的膜近侧区之间的同型相互作用主要通过D4-D4界面介导，并且D5-D5界面通过促进两个Kit胞外域在细胞表面界面的精确定位而起协作的次要作用。
SCF-Kit复合物表现出静电场的强极化，具有下列特征：(i)总体带负电的表面；(ii)在SCF(负)和配体结合D1-D2-D3单元(正)之间的互补性；和(iii)恰在D4-D4界面之上和周围的强负极性表面(图6D、3B和图13)。该数据证明，SCF与Kit的结合以至少两个步骤发生：首先，在SCF和D1-D2-D3之间的静电引力将沿着Kit上的相对配体结合区排列SCF。由于Steering效应，静电引力也可导致更快的SCF结合速率(Muellera等(2002)Biochina and Biophysica Acta.1592：237-250)。接着，SCF-Kit复合物形成将通过另外的相互作用而稳定，包括结合的SCF分子中的构象变化介导的那些相互作用。在D4上的强极化静电表面也可通过诱导在相邻Kit受体的D4结构域之间的排斥而将Kit保持在单体无活性结构中发挥作用(图6D)。相邻受体的D4对于D4和D5对于D5的结合亲和性可能太低以致不能在细胞表面上的局部受体浓度通过SCF驱动的受体二聚化和通过维度效应(effect of dimensionality)增加之前促进Kit胞外域二聚化。一旦达到这样的局部浓度阈，则在相邻D4之间的吸引力克服静电推斥将达到两个相邻D4单位能彼此结合的程度。有趣地，保持D4-D4界面的主要相互作用，即在相邻Kit分子中的Arg381和Glu386之间的双重盐桥也受静电相互作用介导。
Kit和C-钙粘蛋白(Boggon等(2002)Science 296：1308-1313)的胞外域各由五个串列的Ig样结构域组成并且两者都表现出相似的细长拓扑结构；对于Kit是170
Figure G2008800190719D01371
而对于C-钙粘蛋白是185
Figure G2008800190719D01372
而且，细菌粘附分子侵袭素表现出非常相似的细长构造和内部Ig样结构域拓扑结构(Hamburger等(1999)Science 286：291-295)。Kit胞外域可能已经从编码调节细胞间相互作用的蛋白质的共同祖先基因发生了演化。尽管传统的钙粘蛋白利用它们的最膜远侧的Ig样结构域进行介导细胞间相互作用的同型结合，但是Kit的胞外域已经演化成起细胞信号传导受体的作用，所述细胞信号传导受体结合膜锚定的或可溶的SCF同工型以诱导受体二聚化和活化(图7C)。
由于Kit结构的标志、配体结合和受体二聚化在其它受体中是保守的，本文对于Kit活化描述的机理可以是许多受体活化的一般机理(图7C)。而且，本文描述的结构信息可以被用于设计新的治疗干预方法，用于治疗癌症和由活化受体驱动的其它疾病。
实施例9：在人类疾病中Kit突变的分析
各种人类疾病由Kit基因的突变所引起。在人类中，在Kit胞外域中的失能突变导致花斑性状(Fleischman等(1996)J Invest Dermatol107：703-706；Murakami等(2005)J Invest Dermatol.124：670-672)。Kit基因座中这些外显子-2和外显子-3点突变导致Cys136被精氨酸残基替代，而Ala178被苏氨酸残基替代。两种突变都发生于D2——在Kit上的SCF结合位点的关键成分(图7A)。花斑Cys136Arg突变将导致在保持D2的结构和功能完整性并由此保持它识别SCF的能力中发挥关键作用的重要二硫键的丧失。Ala178位于非常接近D2-D3界面的D2的EF环中(图7A)。花斑Ala178Thr突变可破坏对于维持D2-D3界面完整性必需的相互作用和D2和/或D3结合SCF需要的相互作用(图7A)。
在Kit基因座中的各种获功突变被发现于不同的癌症中，包括GIST、AML和SCLC(见Forbes等(2006)COSMIC 2005.BR J.CANCER，94：318-22.Somatic mutation database：Catalogue of SomaticMutations in Cancer http://www.sanger.ac.uk/genetics/CGP/cosmic/)。在JM和在Kit的PTK结构域中，许多致癌突变被鉴定。多种致癌突变也发现于Kit胞外域(图7A)中，包括框架内(in-frame)缺失、点突变、框架内重复和插入(其共同导致形成Kit的活化形式)。在外显子-8处涉及Asp419的缺失或置换的框架内缺失和插入突变在患有AML的患者中进行了描述，而Ala502-Tyr503和Ala502-Phe506序列的重复在GIST中被鉴定(图7A)。Asp419位于连接D5的A链和AB环的区域，而Ala502-Tyr503位于Kit的D5的G链上。有趣地是，几乎全部发现于Kit胞外域的活化致癌突变被定位至D5-D5界面(图7A)。致癌D5突变的作用方式的最合理的解释是这些突变通过增加结合速率(on-rate)或降低了解离速率(off-rate)或以利于增强的D5-D5相互作用的方式改变两个过程的速率而增强在相邻D5结构域之间的结合亲和性和同型相互作用。
上文的分析表明D4和D5区是治疗所针对靶村的良好候选。药物、药剂或生物制品可用于结合Kit，以促进Kit二聚化/活化，或更优选阻止二聚化/活化。
实施例10：Kit胞外域的表达、纯化和部分去糖基化
在C末端包含另外的五个组氨酸残基的编码人Kit的氨基酸1-519的DNA构建体被连接到pFastBac1(Invitrogen，Inc.)中。根据Bac-toBac使用手册(Invitrogen)中描述的方法制备表达胞外域Kit蛋白的杆状病毒。在15L补充有10％热灭活胎牛血清的Grace昆虫培养基中，采用Wave Bioreactor(Wave Biotech，LLC，System 20/50)使昆虫Sf9细胞生长至2～3×106个细胞/ml，然后用携带Kit胞外域基因的重组杆状病毒感染。尽管胞外域Kit包含来自人Kit的信号序列，所述蛋白质在昆虫细胞中积累，而不是被分泌出来。在72小时之后收获细胞并在1.4升的含有200mM NaC1、10％甘油、1％NDP-40和2mM PMSF的50mM磷酸钾缓冲液(pH 8)中在冰上裂解20分钟。在离心和过滤之后，使用采用Ni-NTA珠的亲和层析，继之以采用Superdex 200的凝胶过滤来纯化Kit的胞外域。在包含25mM NaC1和1％甘油的25mM Tris缓冲液(pH8.5)中的纯化的重组Kit胞外域在4℃用重组内切糖苷酶(endoglycosylase)F1处理12小时，重组内切糖苷酶F1以10∶1w/w的最终比率添加至Kit溶液中。然后，将核酸内切酶F1处理的Kit胞外域装载在预平衡过的16/10 Mono Q柱上并用包含400mM NaC1和1％甘油的窄梯度的Tris缓冲液(pH 8.5)洗脱。去糖基化Kit胞外域的级分被收集并使用旋转浓缩器浓缩至35mg/ml。纯化的、部分去糖基化的Kit胞外域制剂被分成等分试验并在液N2中快速冷冻。使用该方法，从15升培养细胞中纯化出～10mg的部分去糖基化的Kit胞外域。如前所述，表达、重折叠和纯化SCF(1-141)(Zhang等(2000)Proc Natl Acad Sci U S A 97：7732-7737)。Kit的胞外域(氨基酸1-514)使用杆状病毒系统在Sf9昆虫细胞中也以分泌形式表达并如前所述进行纯化(Lemmon等(1997)J Biol Chem 272：6311-6317)。
实施例11：结构测定和优化
使用Kit胞外域单体晶体的多波长反常衍射(MAD)和多对同型置换加反常散射(MIRAS)的组合油定实验相。使用CNS(Brunger等(1998)Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 54：905-921)和SHARP(Bricogne等(2003)Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 59：2023-2030)程序包进行重原子探测和定相。对于铂衍生物(K2Pt(NO2)4)，检测到一个主要的位点和两个次要的位点，而对于碘浸泡晶体，检测到一个主要的位点和五个次要的位点。使用CNS，在三种波长下，对于铂衍生物，以高达3.3
Figure G2008800190719D01401
的分辨率计算MAD相。使用CNS和SHARP，对于铂和碘衍生物，以高达3.0
Figure G2008800190719D01402
的分辨率计算MIRAS相。溶剂翻转(flipping)密度改变导致具有可解释特性的电子密度图，其具有连续的电子密度和非常清晰的溶剂-蛋白质边界。弱电子密度特性的区域，包括D2中的F、G和C链的上半部和CD环以及D5中的CD环、D链、DE环和EF环和F链的下半部，通过比较通过MIRAS和MAD定相计算的电子密度图加以证实。数据收集和相位统计在表1A和1B中概述。使用COOT，将Kit的分子模型人工构建到实验电子密度图中(Emsley和Cowtan(2004)Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 60：2126-2132)。对于自由R-因子的计算，在优化过程中忽略5％的数据。使用CNS，针对原始数据以3.0
Figure G2008800190719D01403
的分辨率进行优化。在所述优化的最后阶段，通过CCP4程序包的Refmac5(Murshudov等(1997)ActaCrystallogr D Biol Crystallogr 53：240-255)，采用使用TLSMD网络服务器产生的三个TLS组(Painter等(2006)J Appl Cryst 39：109-111)，进行平移/释放/螺旋(translation/liberation/screw，TLS)优化。
使用PHASER(McCoy等(2005)Acta Crystallogr D BiolCrystallogr 61：458-464)，通过分子置换解析SCF-Kit复合物的结构。使用PHASER，针对原始数据集，分别使用Kit的D1D2D3和D4以及SCF作为检索模型，发现Kit胞外域的D1D2D3D4和SCF的清晰的分子置换方案。使Kit(D1D2D3D4)-SCF复合结构进行从20至4
Figure G2008800190719D01411
的刚性体优化，得到43.8％的Rcryst。使用CNS进行模型重建和优化，分别得到31.6％和34.0％的Rcryst和Rfree值在D5的区域中的连续电子密度被发现于2σ2Fo-Fc和3σFo-Fc图中。使用COOT在图中人工追踪D5的链，接下来在各步骤之后进行优化。在整个初始优化期间，非晶体对称(NCS)约束被施加于所述残基。针对原始X射线衍射数据以3.5
Figure G2008800190719D01412
的分辨率进行进一步的优化。在基本上建立完整的SCF-Kit复合分子之后，NCS约束被去除，导致R和Rfree的值降低而电子密度提高。在优化的最后阶段，NCS约束被完全去除。采用PROCHECK(Laskowski等(1993)J Appl Cryst 26：283-291)分析所述模型的立体化学。优化统计的总结示于表1B中。
实施例12：SCF的放射性标记和配体置换测定
使用Iodo-Gen Iodination Tubes(Pierce)按照制造商的说明用1mCi的125I(PerkinElmer)标记人SCF(10μg)。对于置换结合分析，表达WT Kit或Kit突变体的3T3细胞在包含10％FCS的DMEM中生长。用包含10mM HEPES(pH7.4)和0.1％BSA的DMEM(DMEM-BSA)洗涤细胞三次，然后在室温下与2ng的125I-标记-SCF在浓度增加的天然SCF存在的情况下温育1小时。然后，细胞用冷DMEM-BSA洗涤三次，在室温下在0.5ml的0.5M NaOH中裂解1小时，并将100μl的细胞溶解产物用于10ml的Opti-Fluor闪烁液(PerkinElmer)，以使用LS6500闪烁计数器(Beckman Coulter)测量与细胞相关的放射性。
实施例13：保守性分析
人SCF和Kit的氨基酸序列被用作查询序列，以使用PSI-BLAST(Altschul等(1990)J Mol Biol 215：403-410)搜索非冗余数据库(nr)的同源序列。使用ClustalW(Higgins(1994)Methods Mol Biol 25：307-318)对SCF序列或Kit序列进行序列对比，然后基于IgSF折叠约束对Kit Ig样结构域中的20个关键残基进行人工调节。通过SCF-Kit复合物晶体结构所揭示的氨基酸序列的比对被提交到Consurf 3.0服务器(Landau等(2005)Nucleic Acids Res 33：W299-302)以对于所述比对的各个位置产生最大似然性归一化进化率，其中低发散率对应于高序列保守性。对于Consurf输出，连续保守性得分被分配入9个箱元(bin)的离散标度中以用于可视化，使得箱元9包含最保守的(栗色)位置，而箱元1包含变化最大的(青色)位置。
实施例14：蛋白质表达、纯化和抗体的产生
使用PCR反应，从全长人Kit的cDNA扩增编码人Kit的第四Ig样结构域(残基309-413；Kit D4)的DNA。BL21(DE3)大肠杆菌密码子Plus细胞用指导Kit D4合成的细菌表达载体(pET-NusA组氨酸标记的)进行转化，接下来在16℃培养过夜。使用金属螯合亲和柱(Ni-NTA；QIAGEN)从BL21溶解产物纯化Kit D4-NusA融合蛋白，接下来使用阴离子交换色谱(Source Q柱；GE Healthcare)进一步纯化。然后，在4℃使D4-NusA与TEV蛋白酶温育过夜，以从D4切割NusA和组氨酸标签。使用凝胶过滤色谱法(Superdex 200柱；GE Healthcare)进行额外的Kit D4纯化步骤。
人Kit的第五Ig样结构域(残基410-519；Kit D5)在大肠杆菌BL21菌株(DE3)细胞中表达并利用使用包含6.0M盐酸胍的10mM Tris缓冲液(pH 8.0)的再折叠步骤从细菌包涵体纯化。使用阴离子交换色谱(Q琼脂糖柱；GE Healthcare)并接下来使用凝胶过滤色谱法(Superdex 200柱；GE Healthcare)进行的纯化以及使用阴离子交换色谱的另外的纯化步骤，进一步纯化再折叠Kit D5。
使用本领域熟知的技术，例如在实施例1中描述的方法，产生抗分离的D4、D5或抗完整Kit胞外域(氨基酸1-519；Kit EC)或抗包含来自人Kit的C-末端区域的片段(残基876-976)的GST-融合蛋白的兔多克隆抗体。例如，抗Kit胞外域的多克隆抗体可以通过用纯化的Kit胞外域免疫兔子并通过标准方法收集所产生的抗体而产生。使用经A蛋白亲和层析纯化的抗体制剂，进行其中抗体对Kit活化的效应被测试的实验，例如实施例15和图14中的实验。
实施例15：使用针对Kit的D5结构域的抗体抑制SCF-诱导的Kit活化
表达人Kit的3T3细胞与包含增加浓度的针对分离的重组Kit的D5产生的多克隆兔抗体一起温育(图14)。作为对照，细胞用针对SCF的兔多克隆抗体或针对完整Kit胞外域的兔多克隆抗体处理，所述完整Kit胞外域在使用杆状病毒表达系统的昆虫细胞中产生。采用抗Kit抗体使细胞溶解产物进行免疫沉淀，接下来进行SDS-PAGE并用抗Kit抗体或抗p-Tyr抗体进行免疫印迹(图14)。
该实验表明抗D5抗体阻断Kit的SCF诱导的酪氨酸自磷酸化。
实施例16：通过分离的重组Kit D4结构域抑制SCF-诱导的Kit活化
表达Kit的3T3细胞与增加浓度的、在大肠杆菌中表达的纯化重组D4在23℃温育10分钟，接着进行SCF温育。采用抗Kit抗体对未刺激或刺激的细胞的溶解产物进行免疫沉淀反应，接下来进行SDS-PAGE并用抗Kit抗体或抗p-Tyr抗体进行免疫印迹(图15)。
该实验表明分离的D4的存在干扰Kit的SCF诱导的酪氨酸自磷酸化。
实施例17：SCF诱导的Kit刺激实验
在包含10％小牛血清的DMEM中培养表达人Kit的3T3细胞。在SCF刺激前，如Yuzawa et al(2007)Cell，130：323所述在无血清培养基中使细胞饥饿过夜。用包含10mM的HEPES(pH 7.4)和0.1％BSA的冷DMEM洗涤饥饿细胞三次，接下来与增加浓度的抗体或与Kit-D4在23℃温育10分钟，如在图14或图15中所示。细胞用100ng/ml SCF在23℃刺激10分钟，并用冷PBS洗涤三次。采用抗Kit抗体，使未刺激或SCF刺激的细胞的溶解产物发生免疫沉淀，接下来进行SDS-PAGE并用抗Kit抗体或抗p-Tyr抗体进行免疫印迹。
实施例18：在PDGFRβ的D4中关键氨基酸的点突变阻止PDGF诱导的PDGF受体β的活化和经由PDGFRβ的信号传导
来源于表达WT PDGFRβ或在D4中关键氨基酸的点突变体(基于在Kit胞外域X射线晶体结构中与D4-D4界面的序列相似性)的PDGFR-/-小鼠的小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)被用来证明，R385或E390的突变阻止PDGF诱导的受体活化(图16A)、或者PDGF-诱导的MAP激酶应答和Akt刺激(图16B)。而且，使用采用共价交联剂的交联实验，我们证明，E390A点突变不干扰PDGF诱导的受体二聚化。然而，与以活化状态存在于细胞表面的WT PDGFRβ共价交联的二聚体不同，E390A突变体的共价交联的二聚体是无活性的(图16C)。该实验表明在D4中的关键E390残基的突变阻止对于PDGFR活化必需的D4-D4相互作用。然而，PDGF诱导的PDGFR二聚化不受阻止受体活化的D4中的点突变影响，表明D4-D4在介导胞外域的膜近侧区的定位以能够活化PDGFR的酪氨酸激酶结构域中起重要作用。
因此，本发明的一个实施方式包括结合或靶向PDGFR中的残基R385或E390的成分。所述成分可用于灭活所述受体，而保持受体二聚化。本实施例也表明，基于一个RTK的晶体结构(在该情况下是Kit胞外域晶体结构)的信息可以被容易地转移到其它RTK。这里，在鉴定对于PDGF受体的活化而言重要的氨基酸方面，关于Kit D4的认识是正确的。一组涉及PDGFR的更详细的实验被描述于实施例22-25中。
实施例19：Kit胞外域的分子表面分析
在本文描述的SCF结合之前和之后测定Kit的完整胞外域的晶体结构已经表明，SCF诱导的受体二聚化之后是在两个相邻Kit分子的膜近侧Ig样结构域D4和D5之间的同型侧向相互作用。同型D4和D5相互作用使得两个相邻受体的胞质酪氨酸激酶结构域以能够进行酪氨酸自磷酸化和激酶活化的距离和取向进行定位。在本文也已证明，对于D4同型相互作用关键的单一氨基酸残基的突变影响SCF诱导的Kit活化和PDGF诱导的PDGF受体活化(参见实施例22-25)。
在本文描述的结构分析提供了关于如何设计抑制性成分(诸如结合由RTK胞外域(例如D3、D4或D5区域)形成的空腔的浅区域中的构象表位或非连续表位的单克隆抗体或结合Kit和其它类型RTK的胞外域的D3-D4和D4-D5绞链区的小分子抑制剂)的新的见解。在所述胞外域中四个区域最初被定靶：(A)可以产生结合D3-D4绞链区并作为分子楔起作用的本发明的成分，所述分子楔阻止膜近侧区以能够活化酪氨酸激酶的距离和取向进行定位所需的运动(参见图17)；(B)可以产生结合D4-D5绞链区并作为分子楔起作用的成分，所述分子楔阻止膜近侧区以能够活化酪氨酸激酶的距离和取向进行定位所需的运动(参见图18)；(C)可以产生结合D4∶D4界面而阻止同型D4受体相互作用的成分(参见图19)；(D)可以产生结合D2-D3绞链区处的凹面而导致配体-受体相互作用不稳定的成分(参见图20)；和(E)可以产生结合在Kit表面上的形成各种连续和非连续表位的肽区域(表5)的成分。
使用Computed Atlas of Surface Topography of proteins(CASTp)服务器分析Kit胞外域和SCF-Kit复合物(PDB码：2EC8和2E9W)的分子表面，以提供与在蛋白质三维结构上的凹面区域的位置有关的信息，并使得能够描绘和测量蛋白质三维结构上的凹面区域(Dundas等，(2006)Nucl Acids Res，34：W116-W118)。使用Pymol可视化并检查所鉴定的空腔(DeLano.(2002)DeLano Scientific，San Carlos，CA，USA)。
(A)在D3-D4绞链区中的空腔(图17)
若干空腔分散在胞外域单体结构中的D3-D4界面上。参与界定所述空腔的氨基酸在表4中概述。在两个Kit受体之间形成同型相互作用时，D3-D4绞链区被改变，导致形成由下列残基产生的浅的空腔：来自D3的K218、S220、Y221、L222和来自D4的F340、P341、K342、N367、E368、S369、N370、I371、Y373。图17显示了未被占据的单体(图17A)和SCF结合的二聚体(图17B)D3-D4绞链区的带状栅图以及D3-D4口袋的网格表示。
(B)在D4-D5绞链区中的空腔(图18)
通过Kit单体中D4的AB环和EF环、D4-D5连接接头和D5的DE环和FG环的部分形成小空腔。界定上述空腔的残基在表4中概述。所述空腔的形状和大小在Kit胞外域二聚结构中被改变。由D4的EF环和G链、D4-D5接头和D5的B链和DE环形成的主要空腔位于D4的EF环之下，一个对于D4同型界面的形成很关键的区域。注意，位置靠近所述空腔的D5的DE环可具有较高的灵活性，如通过来自非结合的和占据的Kit结构两者的较低电子密度特性所揭示的。图18显示了未被占据的单体(图18A)和SCF二聚体(图18B)的带状栅图以及在D4-D5绞链区周围的浅空腔的网格表示。
(C)在介导D4同型相互作用的区域中的空腔
由Kit D4的CD环和EF环形成的凹面正好位于D4同型界面的上方。来自D4的残基Y350、R353、F355、K358、L379、T380、R381、L382、E386和T390为胞外域二聚结构中的凹面提供了大约130A2的表面积。在D4同型界面中起重要作用的Glu386的侧链伸向所述表面的中心。所述凹面的特征是由带电残基(Glu386和Lys358)围绕的小的疏水性补丁。在同型D4∶D4相互作用时所述表面的尺寸和可及性被改变，使得变化发生在CD环的构象中，其变成向着所述结构域顶部向上折叠。参与凹面形成的残基在表4中概述。图19A描绘了覆盖在配体占据的Kit D4(未示出)之上的Kit的未被占据的D4结构域(金色)的带状栅图，其中在配体占据的(绿色)和未被占据的胞外域结构(红色)之间CD和EF环的构象不同。用于D4∶D4相互作用的关键残基以棍型形式示出。图19B和19C示出了未被占据的Kit(图19B)和SCF占据的Kit结构(图19C)的带状栅图以及D4同型界面之上的浅空腔的网格表示。
(D)配体结合D2和D3区域的凹面
浅的凹面位于D2和D3结构域的一部分配体结合表面上。包括在小口袋中的残基是来自Kit的D2结构域的Y125、G126、H180、R181、K203、V204、R205、P206和F208，以及来自D3结构域的V238、S239、S240、S241、H263、G265、D266、F267、N268和Y269。通过由亲水性残基围绕的小的疏水性补丁产生所述口袋。在未被占据的和SCF占据的Kit结构之间没有大的改变，其中总包埋表面积为大约500A2。图20A和20B显示了未被占据的Kit(A)和SCF结合的Kit(B)的带状栅图以及D2-D3口袋的网格表示。
表4
游离Kit
Figure G2008800190719D01471
Figure G2008800190719D01481
SCF-Kit复合物molA，C(表4-续表)
Figure G2008800190719D01482
Figure G2008800190719D01491
(E)如上所述进行KIT酪氨酸激酶的结构分析。所述分析显示出可以是本发明的成分的靶标的连续和非连续表位。在表5中，表位1、4、5、6、8、12-16、19、22-23和31-39是连续表位。这些表位由KIT蛋白质中的连续氨基酸组成。表5中的表位2、3、7、9-11、17、18、20、21、24-30和40-43是非连续构象表位，其由通过KIT蛋白质的折叠而使其接近的KIT蛋白质的至少2个肽组成。
表5
编号 氨基酸 序列 结构域 链/环 氨基酸 序列 结构域 链/环
  1   Glu306-   EVVDKGFI   D3-D4接
  Ile313   N(SEQ IDNO：2)   头
  2   Ala219-Leu222   ASYL(SEQID NO：3)   D3   A   Thr304-Val308   TLEVV(SEQ IDNO：4)   D3   G
  3   Asp309-Gly311   DKG   D3-D4接头   Arg224-Gly226   REG   D3   AB环
  4   Val213-Leu222   VVSVSKASYLL(SEQID NO：7)   D3   A
  5   Val301-Asp309   VTTTLEVVD(SEQ IDNO：8)   D3   G
  6   Arg224-Ile235   REGEEFTVTCTI(SEQID NO：9)   D3   AB环，B
  7   Thr303-Glu306   TTLE(SEQID NO：10)   D3   G   Ala219-Leu222   ASYL(SEQ IDNO：3)   D3   A
  8   Lys364-Arg372   KSENESNIR(SEQ IDNO：12)   D4   D，DE环
  9   Asn367-Asn370   NESN(SEQID NO：13)   D4   DE环   Ser217-Tyr221   SKASY(SEQ IDNO：14)   D3   A
  10   Ala339-Pro343   AFPKP(SEQ IDNO：16)   D4   BC环   Asn396-Val399   NSDV(SEQ IDNO：17)   D4   F
  11   Ala339-   AFPKP   D4   BC   Glu368-   ESNIR   D4   DE
  Pro343   (SEQ IDNO：16)   环   Arg372   (SEQ IDNO：19)   环
  12   Asp357-Glu366   DKWEDYPKSE(SEQID NO：21)   D4   D
  13   Ile371-Leu379   IRYVSELHL(SEQ IDNO：22)   D4   E
  14   Leu379-Thr389   LTRLKGTEGGT(SEQID NO：23)   D4   EF环
  15   Gly328-Glu338   GENVDLIVEYE(SEQID NO：24)   D4   B
  16   Met351-Glu360   MNRTFTDKWE(SEQID NO：25)   D4   CD环
  17   Lys358-Tyr362   KWEDY(SEQ IDNO：26)   D4   D   Val374-His378   VSELH(SEQ IDNO：27)   D4   E
  18   Asp357-Glu360   DKWE(SEQ IDNO：29)   D4   CD环   Leu377-Thr380   LHLT(SEQ IDNO：30)   D4   E
  19   His378-Thr389   HLTRLKGTEGGT(SEQID NO：32)   D4   E，EF环
  20   Met351-Glu360   MNRTFTDKWE(SEQID NO：25)   D4   CD环   His378-Thr389   HLTRLKGTEGGT(SEQ ID   D4   E，EF环
  NO：32)
  21   His378-Thr389   HLTRLKGTEGGT(SEQID NO：32)   D4   E，EF环   Val323-Asp332   D4   A，AB环
  22   Val323-Asp332   VFVNDGENVD(SEQID NO：34)   D4   A，AB环
  23   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头
  24   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头   Ala493-Thr500   AYNDVGKT(SEQID NO：36)   D5   FG环
  25   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头   Ala431-Thr437   AGFPEPT(SEQ IDNO：38)   D5   B
  26   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头   Phe469-Val473   FGKLV(SEQ IDNO：40)   D5   DE环
  27   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头   Val325-Asn330   VNDGEN(SEQ IDNO：42)   D4   A
  28   Val409-Ile415   VNTKPEI(SEQ IDNO：35)   D4-D5接头   Arg381-Gly387   RLKGTEG(SEQ IDNO：44)   D4   EF环
  29   Gly466-Leu472   GPPFGKL(SEQ IDNO：46)   D4   DE环   Gly384-Gly388   GTEGG(SEQ IDNO：47)   D4   EF环
  30   Val325-   VNDGE   D4   A   Tyr494-   YNDVGK   D5   FG
  Glu329   (SEQ IDNO：49)   Lys499   (SEQ IDNO：50)   环
  31   Thr411-Leu421   TKPEILTYDRL(SEQID NO：52)   D5   A
  32   Asp419-Cys428   DRLVNGMLQC(SEQID NO：53)   D5   AB环
  33   Gly498-Lys509   GKTSAYFNFAFK(SEQID NO：54)   D5   G
  34   Cys443-Ser453   CPGTEQRCSAS(SEQID NO：55)   D5   C
  35   Cys450-Gln460   CSASVLPVDVQ(SEQID NO：56)   D5   C
  36   Asp479-Thr488   DSSAFKHNGT(SEQ IDNO：57)   D5   EF环
  37   Gly487-Tyr496   GTVECKAYND(SEQ IDNO：58)   D5   F
  38   Leu462-Leu472   LNSSGPPFGKL(SEQID NO：59)   D5   DE环
  39   Phe506-Ile515   FAFKGNNKEQI(SEQID NO：60)   D5   C尾
  40   Thr411-leu416   TKPEIL(SEQ IDNO：61)   D5   A   Val497-Ala502   VGKTSA(SEQ IDNO：62)   D5   FG环
  41   Ile415-Leu421   ILTYDRL(SEQ IDNO：64)   D5   A   Ala502-Ala507   AYFNFA(SEQ IDNO：65)   D5   G
  42   Ala502-Ala507   AYFNFA(SEQ IDNO：65)   D5   G   Lys484-Thr488   KHNGT(SEQ IDNO：67)   D5   EF环
  43   Ala502-Ala507   AYFNFA(SEQ IDNO：65)   D5   G   Gly445-Cys450   GTEQRC(SEQ IDNO：69)   D5   C
实施例20：RTK活性测定
使包含目标RTK的细胞暴露于所述受体的活化配体和本发明的成分。通过标准分子生物学方法(例如抗体纯化)可以分离目标RTK。在纯化之后，结合RTK的抗体(不是本发明的成分，而仅仅是结构结合物，如用于纯化)被预包被在96孔微量滴定板上。然后，将RTK和校准标准物添加至RTK蛋白质被捕获的单独的孔中。接下来添加检测抗体，其可以是磷酸位点特异性的(例如c-Kit pY823或在活化时被磷酸化的Kit的其它残基；phosphoELISATM系统使用兔抗体)。使用被结合到标记或酶(例如辣根过氧化酶被用于phosphoELISATM系统)的二抗(例如抗兔Ab，以检测兔来源的一抗)，之后使用比色底物检测抗体-Kit复合物。然后，添加终止溶液，并对所述板进行读数(例如使用450nm光源和检测器)。phosphoELISATM的详细方案可从Invitrogen获得(invitrogen.com/content.cfm？pageid＝11655；invitrogen.com/downloads/F1027_BN_pELISA1006.pdf；invitrogen.com/downloads/F1028_BN_pELISA1006.pdf C-KIT[pY823]ELISA KIT，HU(BioSourceTM)Catalog Number-KHO0401；c-KIT[TOTAL]ELISA KIT，HU(BioSourceTM)Catalog Number-KHO0391)。
实施例21：受体内化作用测定
表达目标RTK的细胞首先与适当的配体一起温育(例如表达Kit的细胞与SCF一起温育)，从而诱导受体内化作用。通过在冷PBS中洗涤细胞终止受体内化过程。然后，通过在具有足以解离所述配体盐浓度和/或pH水平的溶液中洗涤所述细胞除去残留的表面结合的配体。然后，将细胞重悬于适当的缓冲液中。此时，所述细胞将包含内化的受体，因此较少量的受体仍保持在细胞表面上。
进行另一组相似的实验，其中所述细胞暴露于适当的配体和本发明的测试成分。如果所述测试成分阻止靶RTK的活化，则受体内化作用将被抑制。当相比于上述实验中描述的细胞(其中受体活化发生)时，这些细胞显示出降低的内化作用和在细胞表面上更大量的受体。也设立对照组，其中细胞仅仅用缓冲液或乙醇溶液——一种药物溶解的常见载体——处理。
在上述实验中在细胞表面上的受体的量的测定可以通过使所述细胞与对所述受体具有特异性的小鼠抗体一起温育，接下来与结合于荧光团诸如绿色荧光蛋白(GFP)的抗小鼠抗体一起温育而实现。然后，荧光显微术可用来显像和对细胞表面上的受体进行定量。
细胞表面受体的定量或显像的可选技术在本领域中是熟知的，并包括各种荧光和放射性技术。例如，一种方法包括使细胞与放射性标记的抗受体抗体一起温育。可选地，所述受体的天然配体可以被结合于荧光分子或放射性标记并与所述细胞一起温育。另外的受体内化作用测定方法是本领域熟知的并描述于例如：Jiménez等(1999)Biochemical Pharmacology.57(10)：1125-1131；Bernhagen等(2007)Nature Medicine.13(5)：587-596；和Conway等(2001)J.Cell Physiol.189(3)：341-55，其中每一个文献的全部内容通过引用的方式并入本文。
实施例22-25的介绍
受体酪氨酸激酶(RTK)活化的一般公认机理是，配体诱导的受体二聚化促进在催化核心的活化环中关键调节性酪氨酸残基的反式自磷酸化；这是一个对于酪氨酸激酶活化必需的步骤。这之后进行所述胞质域中的多个酪氨酸残基的自磷酸化，所述多个酪氨酸残基充当各种信号传导蛋白质的SH2(Src同源物2)或PTB(磷酸酪氨酸结合)结构域的结合位点，所述信号传导蛋白质在募集和/或酪氨酸磷酸化时以受控方式发送信号至各种胞内区室(Schlessinger，J.(2000)Cell 103，211-225；Pawson，T.& Nash，P.(2003)Science 300，445-452；和Hunter，T.(2000)Cell 100，113-127)。
尽管全部RTK都通过二聚化而活化，但不同的RTK家族已经进化成利用不同的分子策略来进行配体诱导的受体二聚化和活化(Burgess，A.W.等(2003)Mol Cell 12，541-552；Schlessinger，J.等(2000)Molecular Cell 6，743-750)。III型RTK(包括PDGF、SCF、CSF和Flt3L)的全部配体是能够通过二价结合于两个相邻受体分子的等同位置而交联它们的同族受体的二聚分子。PDGF原聚体由中央的四链β-折叠组成，其在分子的一端具有特征性的半胱氨酸结。两个PDGF原聚体以反平行的方式排列并且通过两个链间二硫桥彼此连接(Oefner，C.等(1992)EMBO J.11，3921-3926.)。相反，各SCF、CSF或Flt3L原聚体由短螺线折叠组成并且通过非共价相互作用彼此连接(Jiang，X.等(2000)Embo J 19，3192-3203；Zhang，Z.等(2000)ProcNatl Acad Sci U S A 97，7732-7737；Pandit，J.等(1992)Science 258，1358-62；和Savvides，S.N.等(2000)Nat Struct Mol Biol 7，486-491)。尽管它们的多样性折叠，这两种生长因子亚型结合并以基本上相同的方式激活它们的同族RTK，导致活化配体/RTK 2∶2复合物的形成(Savvides，S.N.等(2000)Nat Struct Mol Biol 7，486-491)。所有III型RTK由细胞外配体结合区和胞质酪氨酸激酶结构域组成，所述细胞外配体结合区包含五个串联Ig样结构域，继之以单个跨膜螺旋，而所述胞质酪氨酸激酶结构域具有与发生自磷酸化和通过异源蛋白质激酶的磷酸化的调节区侧邻的大的激酶插入区域(Hubbard，S.R.(1999)Prog Biophys Mol Biol 71，343-358)。
通过分析基于相关受体酪氨酸激酶Kit的细胞外区域的晶体结构设计的突变体受体的性质探索PDGF受体β(PDGFRβ)活化的机理。基于这些实验，证明了在D4(细胞外区的第四Ig样结构域)中Arg385或Glu390突变的PDGFRβ的PDGF诱导型活化受到影响，导致各种PDGF诱导的细胞应答受损。这些实验也表明，同型D4相互作用(其可能通过在Arg385和Glu390之间的盐桥介导)在PDGFRβ和全部III型RTK的活化中起重要作用。化学交联剂也被用于共价交联PDGF-刺激的细胞，以证明PDGFRβ的Glu390Ala突变体经历典型的PDGF诱导的受体二聚化。然而，与在配体刺激的细胞的表面上表达的以活化态的WT PDGFR不同，PDGF诱导的Glu390Ala二聚体是无活性的。尽管介导D4同型相互作用所需的保守氨基酸对于PDGFRβ活化(以及III型RTK中的相似相互作用)是关键的，但是这些相互作用对于PDGFRβ二聚化不是必要的。而且，PDGFRβ二聚化对于酪氨酸激酶活化是必需的，但不足以活化酪氨酸激酶。
类似于Kit的D4结构域，PDGFRα和PDGFRβ的D4结构域缺乏桥接位于Ig样结构域的B5和F5中的半胱氨酸残基的特征性二硫键。在图21中给出的氨基酸序列比对表明，I组IgSF折叠的20个指纹残基中的13个在PDGFR的D4结构域中是保守的，并且相应于指纹残基的链的编号和长度在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R的D4结构域中是高度保守的。这表明，本发明的抑制剂可以被设计来抑制包括全部III型RTK的各种受体分子。
Kit的D4结构域由两个β折叠组成，各包含具有ABED/A’GFC排列的四个链，并且同型D4接触通过从两个相邻Kit分子伸出的D4的EF环介导。在本文披露的Kit结构表明，EF环中的Arg381和Glu386跨过Kit二聚体的二重轴形成盐桥和范德华接触。此外，各原聚体的Arg381的侧链与相邻Kit分子的相应残基的主链羰基形成氢键。基于结构的序列对比已经表明，EF环的尺寸和D4-D4界面包含的关键氨基酸在Kit、PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R中是保守的。在PDGFRα中，Glu386被天冬氨酸替代，这是也可起盐桥伴体作用的残基。此外，一对碱性和酸性(Glu/Asp)残基在从红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)到人的不同物种的PDGFRα和PDGFRβ中是严格保守的(图21)，从而为该区域的功能重要性提供了进一步的支持。如此，靶向于具有不同氨基酸序列的RTK(例如III型RTK)或靶向于在本文描述的那些具有相似功能的变体结构域的本发明的成分也属于本发明的范围。
与实施例22-25相关的方法
序列对比和同源性建模
使用CONSEQ服务器(Berezin，C.等(2004)Bioinformatics 20，1322-1324)以及根据IgSF折叠特征(Harpaz，Y. & Chothia，C.(1994)Journal of Molecular Biology 238，528-539)和根据人Kit结构的D4的Ig折叠的核心残基(Yuzawa，S.等(2007)Cell 130，323-334)进行氨基酸序列比对。各序列的获取码是：PDGFRα人(P16234)、小鼠(P26618)、鸡(Q9PUF6)、蛙(P26619)和河豚(Q8AXC7)；PDGFRβ人(P09619)、狗(Q6QNF3)、小鼠(P05622)、河豚(P79749)和Kit人(Q96RW7)。使用WHAT IF服务器(Rodriguez，R.等(1998)Bioinformatics 14，523-528)基于D4 Kit结构(PDB码：2E9W)产生PDGFRβ的D4的同源性模型。使用PyMOL(Delano，W.L.；pymol.org)制图。
试剂和抗体
从Sigma购买L-组氨醇和抗标记抗体。抗MAPK、磷酸-MAPK、Akt、磷酸-Akt和磷脂酶Cγ的抗体购自Cell Signaling Technology。抗磷酸酪氨酸(4G10)抗体来自于Upstate Technology。抗泛素抗体(P4D1)来自Santa Cruze。抗PDGFRβ的抗体通过用来自PDGFRβ的胞质域的合成肽免疫兔子而产生。PDGF BB cDNA获自Stuart Aaronson。PDGF BB购自Invitrogen，以及如原先所描述的在细菌中产生(Hoppe，J.等(1990)European Journal of Biochemistry 187，207-214)。125I放射性核素购自Perkin Elmer。Bolton-Hunter试剂和IODO-GEN预包被碘化管来自Piece。FITC-鬼笔环肽购自Invitrogen。
细胞系和逆转录病毒感染
来源于PDGFRα和PDGFRβ缺陷(PDGFRα/β)的小鼠胚的成纤维细胞由Philip Sariano和Andrius Kazlauskas提供。PDGFRβcDNA由Daniel DeMaio提供。PDGFRβcDNA被亚克隆到pLXSHD逆转录病毒载体中，且标记-标签被添加至所述受体的C-末端。根据生产商的说明(Stratagen)，通过定点诱变产生在D4中的所有突变体。编码WT和突变体PDGFRβ的逆转录病毒在293GPG细胞中产生(Ory，D.S.等(1996)Proc.Nat.Acad.Sci.93，11400-11406)。感染之后，用L-组氨醇选择细胞，并且所选择细胞的集合被用于实验。
免疫沉淀和免疫印迹
在包含50mM Hepes、150mM NaCl、1mM EDTA、1％TritonX-100、25mM氟化钠、1mM原钒酸盐、1mM苯基-甲磺酰氟、5μg的抑肽酶和亮抑酶肽的缓冲液(pH 7.5)中裂解未刺激的或PDGF刺激的细胞。用所示的抗体免疫沉淀等量的细胞溶解产物，通过SDS-PAGE解析免疫沉淀物并转移到硝酸纤维素膜。膜用不同的抗体进行免疫印迹。使用光密度计(Amersham)扫描膜并用Imagequant软件(Moleculardynamics)进行定量。
PDGFR的体外磷酸化测定
使细胞进行血清饥饿16小时，并在包含150mM NaCl、50mMHepes(pH 7.4)、1mM EDTA、25mM NaF、0.1mM原钒酸钠、5μg/ml亮抑酶肽和抑肽酶、1mM PMSF和1％NP40的裂解缓冲液中溶解。溶解产物用抗PDGFRβ抗体进行免疫沉淀，而免疫沉淀物在包含50mM Hepes(pH7.4)、1mM ATP和10mM MgCl2的反应缓冲液中在室温下温育5分钟。在温育之后，通过SDS-PAGE分析沉淀物，继之以采用抗磷酸酪氨酸抗体的免疫印迹分析。剥去膜，用抗标记标签抗体进行再印迹分析以测定总PDGFRβ水平。
受体二聚体的化学交联
在150mm板中生长细胞直到达到80％汇合，并且在与所示浓度的PDGF在包含50mM Hepes(pH 7)的DMEM中在4℃温育之前，使细胞血清饥饿16小时。在90分钟之后，用PBS(pH 7.4)彻底洗涤细胞。板被转移到室温下并且辛二酸二琥珀酰亚胺酯(DSS)被添加至0.5mM的终浓度。在30分钟之后通过与10mM Tris缓冲液温育15分钟淬灭交联反应，继之以深度的PBS洗涤火。在50mM Hepes、150mMNaCl、1mM EDTA、1％Triton X-100、25mM氟化钠、1mM原钒酸钠、1mM苯基甲磺酰氟、5μg/ml抑肽酶和5μg/ml亮抑酶肽(pH 7.4)中的细胞溶解产物用抗PDGFR抗体进行免疫沉淀，并通过SDS-PAGE解析。硝酸纤维素膜用针对标记-标签的抗体或抗磷酸酪氨酸(4G10)抗体进行免疫印迹，以分别检测总受体和磷酸化受体的水平。
PDGF诱导的肌动蛋白细胞骨架重组
将MEF在盖玻片上接种24小时这到亚汇合，继之以血清饥饿过夜。细胞或者用50ng/ml PDGF处理2、5、10或30分钟，或者不进行处理。细胞在4％低聚甲醛PBS溶液中固定、用0.1％Triton的PBS溶液渗透，并用在包含1％BSA的PBS中用FITC-鬼笔环肽(Sigma)染色30分钟。用Prolong Antifade封固剂(Invitrogen)固定盖片，并用Nikon荧光显微镜获得图像。分析各盖片上的约400个细胞，计算显示出肌动蛋白环形成的细胞的百分比，并线性地呈现。
PDGF结合和内化作用实验
根据生产商的说明，在使用Iodo-gen碘化管(Pierce)碘化之前使用Bolton-Hunter试剂(Pierce)标记PDGF。将细胞接种入24孔板，并使其在补充有胎牛血清的DMEM中生长至80％汇合。在包含20mMHepes(pH7.4)和0.1％BSA的冷DMEM中洗涤细胞两次。在增加量的天然PDGF存在的情况下，用5ng/ml的125I-PDGF在孔中进行温育，一式三份。在25℃使结合进行1小时。然后，在冷PBS中洗涤细胞，并使其溶解在0.5M NaOH中。使用LS6500闪烁计数器(BeckmanCoulter)测定样品的放射性含量，并使用PRISM软件(GraphPad)分析数据。
对于内化作用实验，细胞被接种入24孔板，使其生长至80％汇合，并饥饿过夜。在4℃，用在DMEM/0.1％BSA/50mM Hepes pH7.4中的5ng/ml125I-PDGF温育细胞90分钟。通过用冰冷的PBS(pH 7.4)洗涤除去未结合的配体。预加热的DMEM/0.1％BSA/50mM Hepes被添加至所述细胞并在37℃温育所示的时间。用包含PBS(pH 3)和0.1％BSA的冰冷酸性缓冲液收集细胞表面结合配体10分钟。通过用0.5MNaOH溶解收集内化的配体。通过用10％三氯乙酸(TCA)沉淀培养基并对上清液进行TCA可溶组分计数测定降解的125I-PDGF的量。通过液体闪烁计数器测定细胞表面结合的、内化的和释放的放射性。表面结合的、细胞内的和降解的PDGF的量被表示为在冰上温育90分钟之后总细胞结合放射性的百分比(t＝0分钟)。每一个时间点进行三次，结果表示为平均值±SE。
实施例22：PDGF诱导的PDGF受体活化受到D4结构域中突变的影响。
图21A中给出的氨基酸序列比对表明，在PDGFR的EF环中的Arg385和Glu390可介导同型D4相互作用，其类似于在Kit的Arg381和Glu386之间负责介导在相邻Kit受体之间的同型D4相互作用的盐桥。为研究是否PDGFRβ采用相似的机理，Arg385和Glu390各自单独地(R385A、E390A)或组合地(R385E390/AA)被丙氨酸残基置换。在环区中另外的保守Lys387残基也被丙氨酸残基置换(R385K387E390/AAA)，以检验其在调控PDGF诱导的PDGFRβ活化中的潜在作用。野生型和突变体PDGFRβ在来源于PDGFRα和PDGFRβ缺陷的小鼠胚的成纤维细胞(MEF)中稳定地表达(Soriano，P.(1994)Genes Dev.8，1888-1896；Soriano，P.(1997)Development 124，2691-2700；和Andrews，A.等(1999)Invest.Ophthalmol.Vis.Sci.40，2683-2689)。表达野生型或突变体PDGFRβ的MEF——其在表达水平方面相当——用于如下所述的实验。来自未刺激的或PDGF刺激的细胞的溶解产物用抗PDGFR抗体进行免疫沉淀，接下来用抗磷酸酪氨酸抗体进行免疫印迹。
接着剥去膜，并用抗PDGFR抗体再印迹以用于定量PDGFR表达。在图22A中给出的实验表明，PDGFRβ的PDGF诱导的酪氨酸自磷酸化在表达PDGFRβ的E390A、R385A、(R385E390/AA)和(R385K387E390/AAA)突变体的细胞中受到强烈损害；酪氨酸自磷酸化的程度和动力学分别被降低和渐弱。这些实验表明，D4的EF环中的Arg385和Glu390在PDGFRβ的PDGF诱导的刺激中起重要作用，这表明与在Kit结构中鉴定的那些类似的盐桥对也存在于活化的PDGFR和其它III型RTK中。在配体-受体复合物内相邻受体的D4结构域之间的直接相互作用可代表用于配体诱导的III型RTK活化的共同机理。已经一致地和可再现地观察到，与表达R385A、(R385E390/AA)或(R385K387E390/AAA)突变体的细胞相比，PDGF诱导的受体自磷酸化在表达E390A的细胞中受到更强烈的影响。尽管造成这些突变体之间的差异的精确机理尚不清楚，但可能的是，在D4界面处的局部正表面电荷可引起静电推斥，以在配体刺激之前保持相邻受体的D4分开。而Arg385被丙氨酸残基置换将阻止盐桥形成，该变化也可降低D4-D4界面中的净正电荷，导致对PDGFR活化的抑制较弱。
为了检验PDGFR的D4结构域中的突变是否可能影响突变体PDGFRβ的细胞膜表达和配体结合亲和性，接下来对表达野生型或突变体PDGFRβ的细胞进行定量PDGF结合实验。在存在浓度增加的天然PDGF的情况下，在4℃下，表达野生型、R385A、E390A或(R385E390/AA)PDGFRβ突变体的细胞与包含125I-PDGF的缓冲液一起温育90分钟。使用闪烁计数器测量细胞结合放射性。通过用Prism4进行曲线拟合分析野生型和突变体PDGFRβ的置换曲线的EC50值(图22B)。在转染的MEF中表达的野生型和突变体PDGFRβ的量也通过用抗PDGFR的抗体或抗标签抗体进行总细胞溶解产物的免疫印迹而进行比较(图22A和C)。合起来，这些实验表明，相似量的野生型或突变体PDGFRβ被表达于转染细胞的细胞表面上。而且，对于表达野生型(3.7nM)、R385A(6.0nM)、E390A(2.8nM)或RE/AA(3.0nM)突变体的细胞获得相似的IC50值(置换50％的125I-PDGF结合的PDGF浓度)。通过比较野生型和突变体受体的体外酪氨酸激酶活性，突变体PDGFRβ的固有酪氨酸激酶活性是否受到不利地影响也被检验。在该实验中，用抗PDGFR抗体对来自血清饥饿细胞的细胞溶解产物进行免疫沉淀，并且使固定的PDGFR在存在1mM ATP和10mM氯化镁的情况下进行体外激酶分析。在温育之后，通过采用抗磷酸酪氨酸抗体的免疫印迹分析样品。在图22C中给出的实验表明，R385A、E390A或RE/AA突变不影响PDGFR的固有酪氨酸激酶活性。总而言之，这些实验表明在D4中影响PDGF诱导的PDGFRβ刺激的突变不改变PDFGRβ在细胞表面上的表达、不影响PDFGRβ的配体结合亲和性且不改变突变体PDGFRβ的固有酪氨酸激酶活性。
实施例23：PDGF受体D4点突变体在PDGF刺激的细胞的表面上以无活性二聚体的形式表达
因为受体二聚化已经被认为是受体酪氨酸激酶活化的关键机理，所以我们研究了突变体PDGFRβ响应PDGF刺激的酪氨酸自磷酸化减少是否由受体二聚化缺陷所引起。化学交联剂早先已经用来监测和追踪几种细胞膜受体(包括野生型和各种EGF受体突变体)在活细胞的细胞表面上的配体诱导二聚化(Cochet，C.等(1988)J Biol Chem263，3290-3295)。在该实验中，表达野生型PDGFRβ或E390A突变体的细胞被血清饥饿过夜，继之以在4℃进行PDGF温育90分钟。若干次洗涤被用来除去非结合的PDGF，并且用在PBS中的0.5mM辛二酸二琥珀酰亚胺酯(DSS)在25℃温育细胞30分钟。使来自未刺激的或PDGF刺激的细胞的细胞溶解产物用抗PDGFR抗体进行免疫沉淀，继之以SDS-PAGE，并采用抗标记抗体进行免疫印迹以监控PDGFR二聚化的状态，或者采用抗磷酸酪氨酸抗体的免疫印迹以监控PDGFR活化的状态(图23)。
在图23中描绘的实验表明，在未刺激的细胞的溶解产物中，在SDS凝胶上迁移的具有相当于PDGFR单体的180kDa的表观分子量的带在来自表达野生型PDGFRβ或E390A突变体的细胞的溶解产物中检测到。在PDGF刺激后，在SDS凝胶上迁移的具有相当于PDGFR二聚体的360kDa的表观分子量的另外的带在表达野生型PDGFRβ和E390A突变体的细胞中都检测到。然而，采用抗磷酸酪氨酸抗体的样品免疫印迹表明，尽管相当于野生型PDGFR的二聚体的带是强酪氨酸磷酸化的，但是检测到相应于E390A突变体二聚体的带的酪氨酸磷酸化非常弱(图23)。
该实验表明，E390A突变体的配体诱导酪氨酸自磷酸化的削弱不是由配体诱导的受体二聚化缺陷所引起的。该实验也表明，共价交联的野生型PDGFRβ以活性二聚体的形式展示在PDGF刺激的细胞的细胞表面上，而E390A突变体以无活性二聚体的形式展示在PDGF刺激的细胞的表面上。上述数据表明，PDGFR中的D4同型相互作用不是受体二聚化所必需的，并且PDGF诱导的受体二聚是活化酪氨酸激酶必需的，但不足以活化酪氨酸激酶。
实施例24：在表达D4 PDGF-受体突变体的细胞中细胞信号传导的刺激削弱
PDGFR D4突变对响应PDGF刺激的细胞信号传导的影响被检验。采用抗磷脂酶Cγ(抗PLCγ)抗体对来自未刺激的或PDGF刺激的表达WT或PDGFR D4突变体的细胞的溶解产物进行免疫沉淀，接下来进行SDS-PAGE，并用抗PLCγ或抗Tyr抗体进行免疫印迹。在图24A中给出的实验表明，在表达R385A、E390A、RE/AA或RKE/AAA的PDGFR突变体的细胞中，PLCγ的酪氨酸磷酸化受到严重损害。在表达PDGFR D4突变体的细胞中观察到另外的PDGF诱导的细胞应答的刺激削弱。在图24B中给出的实验表明，与在表达WT PDGFR的MEF中通过PDGF诱导的相似应答相比，在表达R385A、E390A、R385E390/AA或R385K387E390/AAAPDGFR突变体的细胞中MAP-激酶应答和Akt刺激受到强烈损害。总的说来，为在表达E390A、R385E390/AA(即RE/AA)或R385K387E390/AAA(即RKE/AAA)PDGFR突变体的细胞中达到相似的MAP-激酶应答和Akt刺激水平，需要大约10倍高的PDGF浓度。
培养的成纤维细胞的PDGF刺激的标志之一是在PDGF-刺激的细胞的背面上通常形成膜皱褶和圆形肌动蛋白环结构。在图25中给出的实验表明，肌动蛋白环形成的PDGF刺激在表达PDGFR D4突变体的MEF中受到损害。尽管大约83％的表达WT PDGFR的MEF表现出圆形肌动蛋白环形成，但是仅仅5％的PDGFR D4突变体细胞在用50ng/ml的PDGF刺激2分钟之后显示出相似的圆形肌动蛋白环形成。而且，在2-5分钟的PDGF刺激之后在表达WT PDGFR的MEF中达到峰值的瞬时圆形肌动蛋白环形成在表达R385A、E390A或RE/AAPDGFR突变体的细胞中被微弱地检测到。
实施例25：D4PDGF受体突变体的内化作用和降解减少
PDGFR D4突变对PDGF内化作用、PDGFR降解和PDGFR泛素化的影响也被检验。在4℃用5ng/ml的125I标记的PDGF处理表达WT PDGFR或PDGFR D4突变体的MEF 90分钟，继之以用PBS(pH7.4)短暂清洗以除去培养基中的过量配体。将预标记的细胞温热至37℃，以最长4小时的各种时间长度开始配体-受体复合物的胞吞作用。细胞表面结合的、细胞内的和在培养基中的降解的125I-PDGF被收集、使用闪烁计数器定量、并作为在4℃温育90分钟(t＝0)之后总细胞结合125I PDGF放射性的百分比(平均值±SD)给出。在图26A中给出的实验表明，结合于表达WT PDGFR的MEF的125I标记的PDGF的内化作用动力学比结合于表达E390A、R385A或R385E390/AAPDGFR突变体的细胞的125I标记的PDGF的内化作用动力学快得多。在30分钟之后，约75-80％的125I-PDGF被从细胞表面除去并在表达WT受体的细胞内部累积，这与在表达突变体的细胞中的50％以下的比率形成对比。
125I-PDGF的低分子量降解产物在30分钟之后变成可检测的。降解的125I-PDGF的释放在E390A突变体细胞中比在WT中慢得多(图26A)。PDGF内化作用和降解减少被反映在PDGFR D4突变体的降解减少。表达WT或R385A、E390A或R385E390/AA PDGFR突变体的细胞首先与放线菌酮温育30分钟，以防止在降解实验期间新的PDGFR分子的生物合成。采用抗PDGFR抗体使未刺激的或PDGF刺激的细胞的溶解产物进行免疫沉淀，继之以SDS-PAGE，并采用针对连接于WT或PDGFR D4突变体的C-末端的标签的抗体进行免疫印迹。图26B中给出的实验表明，R385A、E390A或R385E390/AA PDGFR突变体的降解动力学被大大削弱；尽管一半的WT PDGFR在PDGF刺激的1.5小时内被降解，PDGFR D4突变体的半衰期延长至大约4至6小时。在图26C中给出的实验表明，在相似条件下，相比于WTPDGFR，E390A PDGFR的PDGF诱导的泛素化刺激也被大大降低。总的说来，这些实验表明PDGFR内化和泛素介导的PDGFR降解受到PDGFR的D4中突变的损害。
实施例22-25的讨论
III型RTK的全部成员——包括PDGFRα、PDGFRβ、CSF1R、Flt3和Kit——的细胞外结构域由五个Ig样结构域组成，其中前三个用作二聚配体分子的结合位点，二聚配体分子在结合后刺激受体二聚经和活化。由于III型RTKs的分子结构、配体结合特征和受体二聚化的机理是高度保守的，由刺激之前和之后Kit的完整胞外域的晶体结构所揭示的SCF诱导的Kit活化的机理代表全部III型RTK的一般性活化机理。而且，在它们的细胞外结构域中包含Ig样结构域的RTK的系统发育分析显示出III型和IV型RTK的共同进化起源：一个包括VEGFR1(Flt1)、VEGFR2(KDR)和VEGFR3(Flt4)的家族。而且，VEGF和PDGF都属于同一半胱氨酸节家族：同型二聚化生长因子，共享相似的拓扑结构、大小和受体结合策略。因此，由它的细胞外结构域X-射线结构分析(在本文首次披露的)所揭示的Kit活化的显著特征也可适用于V型RTK的配体诱导活化。
Kit的结构分析已经表明，在两个相邻D4结构域的Glu386和Arg381之间形成的一对盐桥负责介导对于SCF诱导的Kit活化必需的同型D4相互作用。III型RTK的氨基酸序列的比较表明，相同序列基序存在于PDGFRα、PDGFRβ和CSF1R的D4的EF环中(图21)，这提供了证据证明相似的盐桥也III型RTK的D4之间形成。实际上，在PDGFRβ的D4结构域中Arg385或Asp390被丙氨酸置换已经影响PDGFRβ活化的PDGF刺激，导致在表达WT PDGFRβ的细胞中由PDGF刺激的多种细胞应答受损。由Kit结构的分析揭示的配体诱导的Kit活化的机理适用于全部III型RTK的活化。与负责D4同型相互作用的序列基序相同的序列基序也在RTK的VEGFR家族(IV型)的全部三个成员的膜近侧第七Ig样结构域(D7)的EF环中被鉴定。尽管负责在Kit和其它III型RTK中介导同型D4相互作用的保守序列基序位于IV型RTK的D7结构域中，VEGFR的D7可能在介导IV型RTK的膜近侧区之间的同型相互作用中起相似的作用。实际上，VEGFR2的细胞外结构域结构的电子显微镜分析已经在VEGF结合的VEGFR2二聚体中显示出D7之间的直接接触(Ruch，C.等(2007)NatStruct Mol Biol 14，249-250)。在膜近侧Ig样结构域之间的直接接触代表III型和IV型RTK都使用的一般机理。
研究各种受体突变体或使用特异性结合Kit(Blechman等(1995)Cell 80，103-113)，PDGF受体(Miyazawa，K.等(1998)J.Biol.Chem.273，25495-25502)和其它III型RTK的单个Ig样结构域的单克隆抗体的研究已经揭示，即使当Kit由单价SCF配体刺激时，D4也在介导受体二聚化中起作用(Lev，S.等(1992)J Biol Chem 267，15970-15977)。然而，使用SCF结合的微量量热学和SCF化学计量法对由前三个Ig样结构域(D1-D3)或全部五个Ig样结构域(D1-D5)组成的Kit的纯化细胞外结构域的定量分析已经表明，D4和D5对于Kit二聚化的SCF刺激不是必需的。换句话说，这些报道已经表明，Kit二聚化主要由结合Kit的SCF的二聚性质驱动(Lemmon，M.A.等(1997)J.Biol.Chem.272，6311-6317.)。
然而，在本文中描述的工作表明，对于两个受体的膜近侧区以使它们的胞质域之间的相互作用能导致酪氨酸激酶活化的距离和取向进行精确定位而言，在相邻受体之间的同型D4(以及同型D5)相互作用是必需的，而不是在受体二聚化中起作用。因此，本发明的成分(例如单克隆抗体)通过阻止在III型RTK的膜近侧区之间的关键同型相互作用而对受体活化发挥它们的抑制作用，而不是干扰受体二聚化，其中所述同型相互作用对于胞质域以酪氨酸激酶活化必需的距离和取向定位而言是不可缺少的。
在本文给出的实验表明，PDGFRβ、Kit及其他III型RTK的二聚化完全由配体结合驱动，并且配体结合的唯一作用是交联两个受体分子，以增加它们在细胞膜中的局部浓度。负责介导同型D4相互作用的两个盐桥(具有包埋表面积为360的界面)太弱以致不能在没有配体介导的受体二聚化支持的情况下支持受体相互作用，在Kit的情况下，配体介导的受体二聚化由各种强相互作用介导的，对于各SCF原聚体具有2060
Figure G2008800190719D01682
的总包埋表面积。在每细胞表达20,000个受体的未刺激细胞的细胞膜中受体的表观浓度估计为大约1-3μM(Klein，P.等(2004)Proc Natl Acad Sci U S A 101，929-934；Chandrasekhar，S.(1943)Reviews of Modern Physics 15，1)。在结合二聚配体(如SCF)时，两个占据的受体以75
Figure G2008800190719D01683
的距离保持在一起。在这些条件下，使用平均距离，以至最近邻域的平均距离法计算的细胞膜中的表观受体浓度提高超过两个数量级，达到4-6x10-4M。该计算表明，即使解离常数在10-4-10-5M范围内的弱相互作用(如由两个盐桥介导的那些)也可介导在两个相邻受体的膜近侧区之间的结合和直接接触。细胞膜内的高局部浓度连同连接D4和D5到其余受体分子的接头的灵活性使得将受体的膜近侧区以能够进行相邻胞质域之间的相互作用的精确定向和距离(在Kit情况下为15
Figure G2008800190719D01691
)定位的同型D4以及同型D5的移动和形成成为可能。
最后，通过应用化学交联剂以在未刺激的或PDGF刺激的细胞上共价交联WT或突变体受体，本发明已经证明，E390A PDGFRβ突变体发生与PDGF诱导的WT受体二聚化类似的PDGF诱导的二聚化。然而，与在PDGF刺激的细胞的细胞表面上以活化的形式表达WTPDGFRβ不同，E390A突变体在PDGF刺激的细胞上以无活性二聚体的形式表达。该实验表明，同型D4-D4相互作用对于PDGFRβ二聚化不是必需的，并且PDGFRβ二聚是活化受体必需的，但对于活化受体不是足够的。
实施例26：D4-D4界面的破坏克服致癌KIT活化
稳定表达野生型(WT)KIT、其中D5的Ala502和Tyr503被重复的致癌KIT突变体(D5-重复序列突变体)或其中D5的Ala502和Tyr503(D5重复序列)被重复的KIT突变体以及其中D4的Glu386由Ala残基置换的另外的点突变(D5-重复序列/E386A突变体)的鼠3T3细胞用1、5或10ng/ml的SCF在37℃刺激5分钟。
使未刺激的或SCF刺激的细胞的溶解产物与抗KIT抗体进行免疫沉淀，继之以SDS-PAGE，并且采用抗KIT或抗磷酸酪氨酸(抗pY)抗体进行免疫印迹。
在图27中给出的实验证明，野生型KIT的SCF刺激导致由响应SCF刺激的KIT酪氨酸自磷酸化增强揭示的KIT活化增强。实验也表明，KIT的致癌D5-重复序列突变体被组成型地酪氨酸自磷酸化(即，它在SCF刺激不存在的情况下被活化)。相比之下，在D4中携带另外的点突变(其在正常受体蛋白的背景下表现出削弱KIT的SCF活化)的D5-重复序列/E386A突变体阻断由该致癌D5-重复序列突变介导的组成型酪氨酸自磷酸化。
该实验为D4-D4同型相互作用在介导通过D5中的致癌突变和据推测通过该KIT分子的不同部分中的其它致癌突变产生的KIT活化方面的重要性提供了遗传确认。而且，该实验对这样的观点提供了进一步的确认：通过由本发明的成分(例如抗体、或其抗原结合部分、小分子或肽类分子)的药理学干预破坏D4-D4界面将阻断D5中的致癌突变、KIT分子的其它部分中和在致癌III型和IV型RTK中的致癌突变的活性。
实施例27：针对相应于参与介导D4同型相互作用的KIT特征基序的合成肽的抗体识别完整的KIT蛋白质
在这个实施例中，针对三个不同的KIT抗原产生兔多克隆抗体：
1.人KIT的全长细胞外结构域(氨基酸1-510)。
2.由氨基酸308-411组成的KIT Ig样结构域4(D4)(KIT-D4)
3.相应于氨基酸375-391的17-聚体肽，其包括结合于KLH的KITD4的特征基序(SELHLTRLKGTEGGTYT)。
以两周间隔，用三个抗原的每一种免疫兔子，并分析测试血。给出的结果来自在第三次免疫之后收集的血清样品。
表达野生型人KIT的3T3细胞的溶解产物与包含下列抗体之一的30μl血清一起温育：1.抗KIT抗体，其针对全长KIT细胞外结构域。2.抗D4抗体，其针对KIT-D4，和3.抗肽抗体，其针对对应于KIT D4的氨基酸375-391的肽。表达野生型KIT的3T3细胞的溶解产物与各种抗体一起，连同A蛋白琼脂糖在4℃温育2小时，然后用包含20mMHepes、150mM NaCl、0.1％TritonX-100和5％丙三醇的洗涤缓冲液洗涤三次。在SDS-PAGE上分离免疫沉淀物，将其转移到硝酸纤维素上并与如图28所描述的各抗体进行免疫印迹分析。在图28中给出的数据表明，各抗体，包括针对对于将KIT二聚物定位在活化构型中必需的D4的同型相互作用区的抗肽抗体，在所述实验的免疫沉淀和免疫印迹步骤中识别完整的天然KIT。
值得注意的是，该实验表明，抗肽抗体识别野生型KIT与针对KIT的完整细胞外区或D4区的抗体一样有效。
等同方案
本领域普通技术人员将认识到或能够仅使用常规试验确定在本文描述的本发明的具体实施方式的许多等同方案。这样的等同方案意图被以下权利要求包括在内。
Figure ISB00000978480300011
Figure ISB00000978480300021

Claims (19)

1.分离的人抗体、人源化抗体或嵌合抗体或其抗原结合部分，其结合人Kit受体的氨基酸残基309-413和/或410-519、从而将人Kit受体的胞外域锁定在非活性状态并拮抗人Kit受体的活性。
2.分离的抗体或其抗原结合部分，其结合人Kit受体的氨基酸残基410-519、从而将人Kit受体的胞外域锁定在非活性状态并拮抗人Kit受体的活性。
3.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分阻断配体诱导的人Kit受体的酪氨酸自磷酸化。
4.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分阻断配体诱导的人Kit受体的内化。
5.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分包含选自IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgM、IgA和IgE恒定区的重链恒定区。
6.权利要求5的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分包含IgG1重链恒定区。
7.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分选自Fab片段、F(ab’)2片段、单链Fv片段、SMIP、亲和体、高亲合性多聚体、纳米体和单结构域抗体。
8.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分以1x10-7M或更低的Kd结合人Kit受体。
9.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分以5x10-8M或更低Kd结合人Kit受体。
10.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分以1x10-8M或更低的Kd结合人Kit受体。
11.权利要求1或2的抗体或其抗原结合部分，其中所述抗体或其抗原结合部分以5x10-9M或更低的Kd结合人Kit受体。
12.产生权利要求1-11中任一项的抗体或其抗原结合部分的杂交瘤。
13.产生权利要求1-11中任一项的抗体或其抗原结合部分的宿主细胞。
14.权利要求1-11中任一项的抗体或其抗原结合部分在制备用于治疗或预防对象中受体酪氨酸激酶相关疾病的药物中的用途。
15.权利要求14的用途，其中所述受体酪氨酸激酶相关疾病选自癌症、年龄相关性黄斑变性(AMD)、动脉粥样硬化、类风湿性关节炎、糖尿病性视网膜病和疼痛相关疾病。
16.包含权利要求1-11中任一项的抗体或其抗原结合部分及药学上可接受的载体的药物组合物。
17.权利要求16的药物组合物在制备用于治疗或预防对象中受体酪氨酸激酶相关疾病的药物中的用途。
18.权利要求17的用途，其中所述受体酪氨酸激酶相关疾病选自癌症、年龄相关性黄斑变性(AMD)、动脉粥样硬化、类风湿性关节炎、糖尿病性视网膜病和疼痛相关疾病。
19.权利要求18的用途，其中所述癌症选自GIST、白血病、AML和SCLC。
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