CN104245729A - 序列对称性的修饰的IgG4双特异性抗体 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供了非对称性混合抗体，所述抗体包含两条各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的重链或重链片段，其中第一重链或其片段为种类IgG4并且具有：a.CH1结构域中按照Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和b.任选地位于上铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换，并且其中第二重链或其片段的特征在于链的部分或全部在至少可变区外的区域(例如恒定区)中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列，以及提供了包含所述抗体的制剂、上述两者的治疗性用途和制备抗体和制剂的方法。

Description

序列对称性的修饰的IgG4双特异性抗体
本公开内容涉及包含经突变的IgG4重链或片段和与所述IgG4链不同的第二重链或片段的非对称性抗体。本公开内容还扩展至包含所述非对称性抗体的组合物以及所述抗体以及包含所述抗体的组合物用于治疗的用途。在其他方面本公开内容扩展至制备抗体和制剂的方法，以及编码抗体的载体和表达其的宿主。
包括重组蛋白、单克隆抗体(mAb)和基于核酸的药物的生物制药产业正在快速成长。抗体工程已导致抗体片段或替代形式的设计和产生。当选择基于抗体的蛋白作为治疗剂时，将优选的分子形式与其它方面例如产品收率、蛋白质质量和贮藏稳定性一起考虑。
所有免疫球蛋白(Ig)分子的基本结构包括通过二硫键偶联的两个相同的重链(HC)和两个相同的轻链(LC)。每一个LC由可变结构域(VL)和恒定结构域(CL)组成。基于HC，识别了5个主要Ig类别：IgG、IgA、IgD、IgE和IgM。对于IgG，HC由一个可变结构域(VH)和3个恒定结构域(CH1-3)组成。CH2和CH3结构域形成分子的Fc部分，该部分负责刺激效应子功能并且通过赋予IgG分子柔性的铰链区连接于Fab片段(VHVL和CHCL)。两个抗原识别位点位于VL和VH结构域的末端。IgG进一步细分成4个不同的同种型：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4。
Fc-介导的效应子功能，即抗体依赖性细胞毒性(ADCC)或补体依赖性细胞毒性(CDC)是同种型依赖性的。每一同种型已进化来在体内执行特定功能。IgG1同种型因其延长的半衰期、增强的ADCC活化和补体活化而目前最广泛地用作治疗剂。取决于靶和期望的效应，其它同种型被用作治疗剂。例如，当仅中和靶抗原并且效应子功能不太重要时，可使用替代的同种型例如IgG2和IgG4。或者，可考虑具有再工程化的Fc/效应子功能的IgG。
IgG2也具有最小相关的效应子功能，但易于二聚化，该现象未完全弄清楚。
由于其效应子功能诱导的相对缺乏，IgG4仍然是有用的同种型。然而，IgG4的使用还具有一些固有的实际困难，即其更短的血清半衰期及其进行“Fab-臂交换”的能力，“Fab-臂交换”也称为动态重链交换或重链交换，其中一个抗体的重链及其连接的轻链与另一个抗体的重链及其连接的轻链交换，从而形成由两个重链和两个连接的轻链组成的完整抗体(van der Neut Kolfschoten等人,2007Science317,1554-1557)。
在体内，Fab-臂交换导致双特异性抗体，所述抗体，由于它们具有不同的可变结构域，可同时衔接(co-engage)不同的靶抗原。这产生高百分比的循环IgG4，已观察到该循环IgG4是双特异性的，但功能上是单价的。(Schuurman,J.,Van Ree,R.,Perdok,G.J.,VanDoorn,H.R.,Tan,K.Y.,Aalberse,R.C.,1999.Normal humanimmunoglobulin G4can be bispecific:it has two differentantigen-combining sites.Immunology97,693-698)。
在体外，当通过非还原性SDS-PAGE分析IgG4抗体时，已观察到它们形成所谓的“半分子”，每一个半分子包含因重链间二硫键不存在(通常因一条重链的铰链区内重链内二硫键的形成而导致的)而引起的单个共价缔合的重链-轻链对。“半分子”的重链可与其重链配对伴侣非共价缔合，缔合通过CH3:CH3结构域相互作用维持。在溶液中，使用方法例如尺寸排阻色谱法实际观察到这样的“半分子”是完全尺寸的，即约150kDa，但在非还原性SDS-PAGE上其包含75kDa LC:HC配对(所谓的“半分子”)。
铰链中位置241(根据Kabat编号系统编号的)上的Ser至Pro的突变减少通过非还原SDS-PAGE显示的这些”半分子”的出现(Angal,S.等人,1993.A single amino acid substitution abolishes theheterogeneity of chimeric mouse/human(IgG4)antibody as observedduring SDS-PAGE analysis Mol Immunol30,105-108)。此外，该点突变不影响IgG4的致密结构，从而允许IgG4保持其减弱的活化补体的能力。
在S241P突变发现后，已研究了IgG4的其它突变，以理解IgG4抗体的重链间相互作用、减小IgG4效应子功能和增强结构稳定性。在Schuurman等人(Schuurman,J等人,2001.The inter-heavy chaindisulphide bonds of IgG4are in equilibrium with intra-heavy chaindisulphide bonds.Molecular Immunology38,1-8)中，使用IgG4突变体研究观察到的IgG4的重链间二硫键的不稳定性。在突变体M1中，参与重链-轻链间(CL-CH1)二硫键的Cys131(根据EU编号系统编号的，或根据Kabat编号系统编号的Cys127)被丝氨酸替代，发现该突变体导致轻链二聚体和重链二聚体的形成。在突变体M2中，参与铰链中的重链间二硫键的半胱氨酸226(按照EU编号系统编号的226或按照Kabat编号系统编号的239)被丝氨酸替代，发现该突变体相较于IgG4具有更稳定的重链间连接，并且阻止重链内二硫键的形成。
先前已研究了存在于抗体的铰链区中的半胱氨酸残基的数目的改变。US 5677425Bodmer等人公开了可增加铰链区中半胱氨酸残基的数目以促进半胱氨酸巯基用于连接效应子或报道分子的用途。US5677425还教导可将铰链区中半胱氨酸残基的数目减少至一个以促进抗体分子的装配，因为将仅需要形成单个二硫键，其将提供用于将铰链区连接至另一个铰链区或连接至效应子或报道分子的特异性靶。
考虑到施用至受试者的IgG4抗体对于动态重链交换易感以形成“混合抗体”，在本公开内容中可利用该过程来在体外制备本公开内容的抗体。有利地，这允许抗体的特征被操作。
仍然需要提供新型抗体以用作治疗剂。本发明提供了新型突变抗体，其可具有有利的性质，包括例如相较于野生型抗体，改良的生物物理性质。
发明概述
本公开内容提供了非对称性混合抗体，所述抗体包含两条各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的重链或重链片段，
其中第一重链或其片段是种类IgG4并且具有：
a)CH1结构域中按照Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b)任选地位于上铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换。
其中第二重链或其片段的特征在于整个链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在备选的方面，本公开内容涉及包含IgG4重链或重链片段的非对称性混合抗体，其中重链或片段包含可变区、铰链区和CH1结构域，其中铰链被突变成为IgG1型铰链。
还提供了非对称性混合抗体，所述抗体包含各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的第一和第二重链或重链片段，其中第一重链或其片段是种类IgG4并且具有IgG1型铰链，第二重链或其片段在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在一个实施方案中，两条重链的铰链区是相似或相同的。
本公开内容因其允许通过常规的和可容易地获得的方法来操纵和控制抗体性质而是有利的。
本发明的抗体可显示相较于野生型IgG4减少的重链交换，这提供非对称性抗体(例如双特异性抗体)，其在体内显示极少的与野生型IgG4的交换或无所述交换(因其相较于IgG4减小的对交换的倾向性以及还因相较于天然循环IgG4抗体相对低的体内非对称性混合抗体浓度而导致的)。
本发明的抗体可显示在高于体内浓度的浓度例如0.5mM或更高的浓度下相较于IgG4野生型减少的重链交换。虽然本发明的抗体显示了相较于野生型IgG4减少的重链交换，但它们确实显示了相较于IgG1wt和IgG4S241P的一定程度的重链交换，这足以在体外从两种不同的抗体(例如两种具有不同抗原特异性的抗体)产生非对称性混合抗体。
因此在一个实施方案中，本公开内容的抗体可在体外利用5mMGSH而非利用0.5mM GSH来交换。后者更近似地模拟体内交换屏障。图20举例说明了该事实，其显示在5mM GSH下Ab28(C127SY229C)的确与野生型、S241G S241A或S241T交换，但在0.5mM不交换。
因此，本发明还提供了产生非对称性混合抗体的方法，包括下列步骤：获得包含如本文中定义的第一重链序列或其片段的对称性抗体，在有助于两种抗体之间的重链交换的条件下，在体外将所述抗体与包含不同于所述第一重链序列的第二重链序列或其片段的第二对称性抗体混合，以及任选地分离从其获得的非对称性混合抗体。在一个实施方案中，本方法提供了双特异性抗体，其包括混合两种抗体，其中第一抗体的可变区的抗原特异性与第二抗体的可变区的抗原特异性不同。
在一个实施方案中，抗体是单价的。
本公开内容的方法允许完全地操纵抗体的性质以提供最终的针对期望的治疗性用途进行定制和优化的治疗性分子。
此外，根据本公开内容的抗体因其具有低水平的效应子功能和/或不参与交联而可以是有利的。
附图概述
图1a显示IgG1野生型和IgG4野生型的人CH1和铰链序列，其中铰链残基加以下划线，和κ轻链恒定序列。
图1b显示：
标明形成链间CL-CH1二硫键的半胱氨酸(加以下划线的)的人κ轻链恒定序列；
人IgG1、2、3和4重链N-末端CH1残基和铰链区序列，其中标明了(加以下划线的)形成链间CL-CH1二硫键的半胱氨酸位置(对于IgG1在上铰链中，以及对于IgG2、3和4在N-末端CH1中)；
人IgD重链N-末端CH1残基和铰链区序列的部分，其中标明了(加以下划线的)形成链间CL-CH1二硫键的N-末端CH1序列中的半胱氨酸位置；
人IgM重链N-末端CH1、C-末端CH1残基和选择的N-末端CH2残基，其中标明了(加以下划线的)形成链间CL-CH1二硫键的N-末端CH1中半胱氨酸位置；和
其中加以下划线的残基的IgG3和IgG4的上铰链、IgD的铰链中的残基以及IgM的C-末端CH1和CH2中的残基表示其中一个或多个残基可在本发明的抗体中被半胱氨酸置换的位置。
图2a显示与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的CH1半胱氨酸残基(C127)和IgG1野生型、IgG4野生型的上铰链残基和核心铰链残基，以及其中突变被引入本发明的IgG4抗体的位置。
图2b显示与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的CH1半胱氨酸残基(C127)和IgG3野生型的铰链残基，以及其中本发明的IgG3抗体中1个或多个残基被半胱氨酸置换的位置。
图2c显示与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的CH1半胱氨酸残基(C127)和IgM野生型的选择的CH1和CH2残基，和其中本发明的IgM抗体中一个或多个残基被半胱氨酸置换的位置。
图2d显示与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的CH1半胱氨酸残基(C128)和IgD野生型的铰链残基，和其中本发明的IgD抗体中一个或多个残基被半胱氨酸置换的位置。
图3a显示被引入根据本发明的IgG4抗体的突变。
图3b显示图3a中显示的IgG4抗体的突变的重链中的残基的位置，和可与轻链(LC)中的半胱氨酸或与另一个突变的重链(HC)形成的预测的二硫键。其中半胱氨酸可与LC或HC中的半胱氨酸键合，加以下划线的链是预测的主要的二硫键排列。
图4a显示引入根据本发明的IgG4抗体的突变。
图4b显示图4a中显示的IgG4抗体中的半胱氨酸残基的位置，和可与轻链(LC)或重链(HC)中的半胱氨酸形成的预测的二硫键。其中半胱氨酸可与LC或HC中的半胱氨酸键合，加以下划线的链是预测的主要的二硫键排列。
图5显示各种序列。
图6显示各种序列。
图7显示根据本发明的抗体的Western印迹分析，上方的凝胶显示使用抗人Fc抗体的结果，底部的凝胶显示使用抗κ抗体的结果。
图8显示根据本发明的抗体的Western印迹分析，最上方的凝胶显示使用抗人Fc抗体的结果，底部的凝胶显示使用抗人κ抗体的结果。
图9显示根据本发明的抗体的Western印迹分析，最上方的凝胶显示使用抗人Fc抗体的结果，底部的凝胶显示使用抗人κ抗体的结果。
图10显示根据本发明的抗体的Western印迹分析，最上方的凝胶显示使用抗人Fc抗体的结果，底部的凝胶显示使用抗人κ抗体的结果。
图11显示本发明的抗体的Thermofluor分析的结果，该结果显示Fab和CH2结构域的热稳定性。
图12显示本发明的抗体的Thermofluor分析的结果，该结果显示Fab和CH2结构域的热稳定性。
图13显示本发明的抗体的Thermofluor分析的结果，该结果显示Fab和CH2结构域的热稳定性。
图14显示本发明的抗体的Thermofluor分析的结果，该结果显示Fab和CH2结构域的热稳定性。
图15显示选择的本发明的抗体的热稳定性的等级评定。
图16显示在两种GSH浓度下在第16小时时的重链交换，其中第一抗体选自IgG1野生型、IgG4野生型和各种突变体抗体并且第二抗体是IgG4野生型。该图显示突变体具有比野生型IgG4抗体稍微更少的交换和比IgG1野生型抗体和IgG4P抗体显著更多的交换。这是有利的，因为交换可用于制备本公开内容的非对称性抗体，其在体内对于经历交换具有比野生型IgG4抗体更低的易感性。在一些情况下，增加还原剂例如GSH的浓度增加了观察到的交换的量。
图17包含在位置241上具有替代残基的1型可变区的突变体与2型可变区的非对称性交换分析。
图18以不同的S241和核心铰链半胱氨酸突变体温育的具有1型可变区的IgG4WT与2型可变区的非对称性交换分析。
图19以不同的S241突变体、IgG4C127S Y229C(Ab28)温育的具有1型可变区的IgG4S241P与2型可变区的非对称性交换分析。
图20以不同的S241突变体和IgG4WT温育的具有1型可变区的IgG4C127S Y229C(28号)与2型可变区的非对称性交换分析。
图21以不同的突变体温育的具有1型可变区的双铰链突变体与2型可变区的非对称性交换分析。
序列概述
SEQ ID NO:1显示IgG1野生型抗体的CH1和铰链区序列。
SEQ ID NO:2显示IgG4野生型抗体的CH1和铰链区序列。
SEQ ID NO:3显示人野生型κ轻链的恒定区的部分。
SEQ ID NO:4显示人IgG1抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:5显示人IgG1抗体的铰链区。
SEQ ID NO:6显示人IgG2抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:7显示人IgG2抗体的铰链区。
SEQ ID NO:8显示人IgG3抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:9显示人IgG3抗体的铰链区。
SEQ ID NO:10显示人IgG4抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:11显示人IgG4抗体的铰链区。
SEQ ID NO:12至37分别显示抗体6、7、8、15、16、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、44、45、46、47、2、3、48、28P和44P的CH1结构域和铰链区序列。
SEQ ID NO:38至63分别显示抗体6、7、8、15、16、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、44、45、46、47、2、3、48、28P和44P的CH1结构域、铰链区、CH2结构域和CH3结构域序列。
SEQ ID NO:64显示野生型IgG4CH2和CH3结构域序列。
SEQ ID NO:65显示野生型IgG4CH2和野生型IgG1CH3结构域序列。
SEQ ID NO:66显示人野生型κ轻链的恒定区序列。
SEQ ID NO:67显示人IgD抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:68显示人IgG D抗体的铰链区的部分。
SEQ ID NO:69显示人IgM抗体的CH1结构域的N-末端序列的部分。
SEQ ID NO:70显示人IgM抗体的CH1结构域的C-末端序列的部分。
SEQ ID NO:71显示人IgM抗体的CH2结构域的部分。
SEQ ID NO:72至295显示各铰链区。
SEQ ID NO:296至305分别显示抗体1、4、5、5P、9、10、11、12、13和14的CH1结构域和铰链区序列。
SEQ ID NO:306至315分别显示抗体1、4、5、5P、9、10、11、12、13和14的CH1结构域、铰链区、CH2结构域和CH3结构域序列。
SEQ ID NO:316至322显示各铰链序列及其部分。
发明详述
本文中使用的“非对称性抗体”为其中两条重链或其片段在可变区外的区域中具有部分或完全不同的氨基酸序列的抗体，例如在相关的部分具有小于98％例如小于97、96、95％的相似性。在一个实施方案中，在10个连续氨基酸的区域中存在1、2、3、4、5个氨基酸的差异或增加。氨基酸序列还可以是不同的长度，这必然将导致氨基酸序列的不同。重链的部分可具有相似或相同的序列，例如重链中的可变区可以是相同或不同的。
在一个实施方案中，本公开内容的抗体的重链序列例如通过链间二硫键，例如天然存在于对应野生型片段中的键或通过基因工程化而存在于链中期望的位置中的键共价连接。
在一个方面，本公开内容的抗体的特征在于第一重链IgG4序列或片段具有IgG1型铰链。
在一个方面，本公开内容的抗体的特征在于重链序列或片段都具有IgG1型铰链。
野生型IgG1的上铰链和核心铰链具有序列EPKSCDKTHTCPPCP SEQ ID No:316。
野生型IgG4的上铰链和核心铰链具有序列ESKYGPPCPSCPSEQ ID No:317。
本文中使用的IgG1型铰链意欲指其中一个或多个例如1至5个，例如1、2或3个氨基酸被插入IgG4铰链，特别是在EPKYGPP SEQID No:318与CPSC之间，和/或IgG4铰链中的氨基酸YGPP的一个或多个被替代，例如替代为对应于IgG1铰链中的氨基酸，特别是G(来自IgG4铰链中的YGPP)被C替代或其中Y(来自IgG4铰链中的YGPP)被C或S替代。
因此，本发明还提供了包含具有上铰链、核心铰链和下铰链的第一IgG4重链的非对称性混合抗体，并且本文中的重链或每一条重链中的所述上铰链和核心铰链具有13至17例如15个氨基酸的长度。
在一个实施方案中，具有第一IgG4重链的非对称性混合抗体具在长度为15个氨基酸的上铰链和核心铰链。
在一个实施方案中，至少第一重链的上铰链和核心铰链包含在IgG4铰链中发现的天然12个氨基酸和另外3个氨基酸，例如3个丙氨酸残基或3个甘氨酸残基或其组合。
在一个实施方案中，铰链具有下列序列之一：
在一个实施方案中，本公开内容的至少第一IgG4重链中的上铰链和核心铰链由天然IgG1铰链即EPKSCDKTHTCPPC SEQ ID No:96或其衍生物组成，所述衍生物为例如：
通常非对称性混合抗体的每一条重链中的铰链区将至少是相容的。也就是说当重链配对时排列将例如因铰链区中的内部张力而不会是不稳定的。
在一个实施方案中，每一条重链的铰链区包含独立地选自本文中公开的铰链序列的序列。
在一个实施方案中，每一条重链的铰链是相似或相同的。这可以是有利的，因为这可最小化两条链的铰链区的不相容性。
在其他方面，本发明提供非对称性混合抗体，其包含两条各自包含至少可变区、CH1结构域和铰链区的IgG4重链，其中在第一重链中：
a.CH1结构域中按照Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.其中重链或每一条重链中的铰链具有12至17例如15个氨基酸的长度；
其中第二重链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
适当的铰链描述于上文中。
在其他方面，本发明还提供了非对称性抗体，其包含两条各自包含CH1结构域和铰链区的IgG4重链，其中在第一重链中：
a.按照Kabat编号系统编号的位置127上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.按照Kabat编号系统编号的位置239上的半胱氨酸或位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；
其中第二重链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在根据本发明的后一方面的一个实施方案中，至少IgG4重链在铰链中包含22个氨基酸，例如如上文所描述的。
第二重链序列和片段包含任何抗体重链，包括IgG1、IgG2、IgG3、IgG4(包括上文描述的类型)、IgD和IgM。
在其他实施方案中，本发明还提供了非对称性混合抗体，其包含两条各自包含CH1结构域和铰链区的IgG3重链，例如其中在第一重链中：
a.CH1结构域中与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.位于上铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换；
其中第二重链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在其他实施方案中，本发明提供了非对称性混合抗体，其还包含两条各自包含CH1结构域和CH2结构域的IgM重链，例如其中在第一重链中：
a.CH1结构域中与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.位于CH1结构域或CH2结构域中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换；
其中第二重链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在其他实施方案中，本发明提供了非对称性混合抗体，其还包含两条IgD重链，例如所述重链各自包含CH1结构域和铰链区，其中在第一重链中：
a.CH1结构域中与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.位于铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换；
其中第二重链的部分或全部在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
然而不希望受理论束缚，据推测IgG4抗体的CH3区域具有在动态交换过程中发挥的功能。因此用IgG4抗体的CH3结构域置换非IgG4种类抗体的CH3结构域可使得突变的抗体更有助于交换。
在一个实施方案中，一个或多个会天然地参与轻链和重链之间的链间二硫键的形成的半胱氨酸被非半胱氨酸氨基酸置换，如WO2005/003170和WO2005/003171(其均通过引用并入本文)中描述的。
在一个实施方案中，根据本公开内容的抗体或片段中的人κ轻链具有一个或多个被置换的残基171、156、202或203，如WO2008/038024(其通过引用并入本文)中描述的。
本领域技术人员将理解针对IgG4抗体产生的突变也可用于具有与IgG4抗体相同的二硫键排列的其它抗体同种型或种类，以提供改良抗体。具有与IgG4抗体相同的二硫键排列的抗体的具体实例为IgG3抗体、IgM抗体和IgD抗体。如图1b中所示，IgG3和IgM在CH1结构域中的位置127上具有半胱氨酸，IgD在CH1结构域中的位置128上具有半胱氨酸，该半胱氨酸等同于IgG4的CH1结构域中与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的C127。此外，还可从图1b看出，IgG3和IgD的上铰链区以及IgM的CH1结构域的C-末端区域和CH2结构域的N-末端区域不包含等同于IgG1的上铰链区的残基的半胱氨酸残基。因此，本发明还提供了IgG3抗体、IgD抗体和IgM抗体，其中与轻链中的半胱氨酸形成链间二硫键的CH1结构域中的半胱氨酸被另一种氨基酸置换，并且其中在与IgG1或IgG4的上铰链区结构上类似的位置中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换。可将这些经突变的重链用作例如根据本公开内容的抗体的第二重链。
在一个实施方案中，根据本公开内容的抗体包含两条IgG4种类重链。
在一个实施方案中，根据本公开内容的抗体还包含两条轻链。
在一个实施方案中，根据本公开内容的抗体包含两种可变区。
在一个实施方案中，两种可变区具有相同的特异性，也就是说它们特异于相同的抗原。
在一个方面，本公开内容提供了非对称性混合抗体，其中可变区具有不同的特异性，即双特异性抗体。也就是说其中抗体包含两个重链可变区，其中每一个可变区特异于不同的抗原。
在一个实施方案中，每一个可变区可独立地结合靶抗原。
本抗体形式是有利的，因为其可从常规的抗体产生方法和利用天然存在的机制容易地获得。
在一个实施方案中，一条或两条重链的C-末端与例如具有针对不同的抗原的特异性的结构域抗体融合，所述抗原是重链的可变区不特异于的抗原。
可使用本领域中已知的方法来产生用于本发明的单可变结构域(也称为单结构域抗体或dAb)，并包括WO2005118642、Ward等人,1989,Nature,341,544-546和Holt等人,2003,Trends inBiotechnology,21,484-490中描述的那些。在一个实施方案中，用于本发明的单结构域抗体是重链可变结构域(VH)或轻链结构域(VL)。每一个轻链结构域可以是κ或λ亚型。用于分离VH和VL结构域的方法已描述于本领域中，参见例如EP0368684和Ward等人(同上)。这样的结构域可来源于任何适当的物种或抗体起始材料。在一个实施方案中，单结构域抗体可来源于啮齿类动物、人类或其它物种。在一个实施方案中，单结构域抗体是人源化的。
在一个实施方案中，单结构域抗体来源于噬菌体展示文库，使用例如WO2005/118642、Jespers等人,2004,Nature Biotechnology,22,1161-1165和Holt等人,2003,Trends in Biotechnology,21,484-490中描述的方法。优选地这样的单结构域抗体是完全人的，但也可来源于其它物种。将理解单结构域抗体的序列在分离后可被修饰以改良单结构域抗体的性质例如可溶性，如Holt等人(同上)中描述的。
在一个实施方案中，结构域抗体或每一个结构域抗体是VH或VHH。
在一个实施方案中，存在两个结构域抗体，一个与每一条重链融合，其中两个结构域抗体形成与它们协作地特异于的抗原结合的VH/VL配对。
在一个实施方案中，本公开内容的抗体是分离的，也就是说不位于人体或动物体中。
除非上下文另有所指，否则术语“蛋白质”和“多肽”在本文中可互换使用。“肽”意欲指10个或更少的氨基酸。
除非另有所指，否则术语“多核苷酸”包括基因、DNA、cDNA、RNA、mRNA等。
如本文中所用，本说明书的上下文中的术语“包含”应当解释为“包括”。
在本发明的上下文中，术语“野生型”意指不包含任何基因工程化的突变如可天然存在或可从环境分离的抗体。
本文中的置换突变体的命名由字母后跟数字后跟字母组成。第一字母表示野生型蛋白质中的氨基酸。数字是指其中发生氨基酸置换的氨基酸位置，第二字母表示用于替代野生型氨基酸的氨基酸。
抗体可变和恒定结构域中的残基按照由Kabat等人设计的系统来常规地编号。该系统示于Kabat等人,1987,in Sequences of Proteins ofImmunological Interest,US Department of Health and HumanServices,NIH,USA(在下文中“Kabat等人(同上)”)中。
Kabat残基命名并不总是直接对应于氨基酸残基的线性编号。实际的线性氨基酸序列可包含比严格Kabat编号中更少的氨基酸或可包含额外的氨基酸，对应于基本可变结构域结构的结构组件(无论是构架区还是互补决定区(CDR))的缩短或至其中的插入。可通过将抗体序列中具有同源性的残基与“标准”Kabat编号的序列进行比对来确定给定抗体的残基的正确Kabat编号。
或者，氨基酸残基的编号可通过EU-索引或EU编号系统(也描述于Kabat等人,Sequences of Proteins of Immunological Interest,第5版，Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,MD.(1991)中)来进行。
抗体的氨基酸残基的其它编号系统为IMGT编号系统(Lefranc,M.-P.等人,Dev.Comp.Immunol.,29,185-203(2005))。
Kabat编号系统用于本说明书，除另外地指明使用EU编号系统或IMGT编号系统的地方外。
在4种IgG同种型之间，重链和轻链中的链内二硫键排列是相似的，然而链间二硫键排列对于每一个同种型是独特的[由(Wypych,J.,Li,M.,Guo,A.,Zhang,Z.,Martinez,T.,Allen,M.J.,Fodor,S.,Kelner,D.N.,Flynn,G.C.,Liu,Y.D.,Bondarenko,P.V.,Ricci,M.S.,Dillon,T.M.,Balland,A.,2008.人IgG2antibodies displaydisulphide-mediated structural isoforms.J Biol Chem.283,16194-16205)综述的]。
如图1b中显示的，4种IgG同种型的铰链区序列不同。完全或遗传铰链区通常由残基226至251(按照Kabat编号系统编号的)组成。图1b显示4种IgG同种型的铰链区的上区段、核心区段和下区段。对于IgG1同种型，上铰链区为残基226至238，核心铰链区为残基239至243，下铰链区为残基244至251。对于IgG4同种型，上铰链区为残基226至238，核心铰链区为残基239至243，下铰链区为残基244至251。
因此如图1a中显示的，IgG1中包含上铰链、核心铰链和下铰链的铰链在长度上为23个氨基酸。上铰链为10个氨基酸。核心铰链为5个氨基酸，下铰链为8个氨基酸，参见例如图1b。
如图1a中显示的，IgG4中包含上铰链、核心铰链和下铰链的铰链在长度上为20个氨基酸。上铰链为7个氨基酸。核心铰链为5个氨基酸，下铰链为8个氨基酸，参见例如图1b。
已通过修饰IgG4内的链间二硫键排列开发了根据本发明的新型突变IgG4抗体，特别地已修饰了轻链(LC)与重链(HC)之间的CL-CH1链间二硫键。
图1b显示IgG1-4同种型的人IgG重链和轻链序列区段，标明了形成CL-CH1链间二硫键的半胱氨酸位置(加以下划线的)。IgG1的CL-CH1间二硫键正好在铰链区之前于HC的LC C214(Kabat编号系统)与C233(Kabat编号系统)之间形成。相反地，IgG2、3和4的CH1-CL二硫键在HC的链内二硫键的N-末端在LC C214与C127之间形成。图1b中显示并比对了参与CL-CH1二硫键形成的半胱氨酸残基周围的LC和HC序列。
本发明已研究CL-CH1二硫键如何影响IgG4抗体的性质，包括抗体的热稳定性、结构稳定性、二硫化物异型体异质性、亲和力和半分子交换。
可以通过用另一种氨基酸置换CH1中位置127上的半胱氨酸残基，以及用半胱氨酸置换上铰链区中一个或多个氨基酸，优选选自IgG4的根据Kabat编号系统编号的227、228、229和230的位置上的氨基酸来产生IgG4的突变体。位置227、228、229或230位于IgG1半胱氨酸233位于的等同结构位置或该位置附近。
每一条重链可包含其它突变，包括用另一个氨基酸对IgG4铰链区中的半胱氨酸残基239和242的一个或两个的置换。在位置238与239之间使IgG4上铰链区延长3个氨基酸至与IgG1铰链一样长的突变也可包括在一些抗体中。还将S241P突变引入一些抗体。
因此，在一个实施方案中，提供了IgG4抗体，在所述抗体中用另一个氨基酸替代半胱氨酸127，并且轻链的半胱氨酸通过二硫键连接于位置227、228、229或230上的工程化半胱氨酸。
在一个实施方案中，上铰链区和核心铰链区选自下列序列之一：
在一个实施方案中，一条或两条重链序列或其片段中的核心铰链区具有序列CPPCP SEQ ID NO：322。
然而不希望受理论束缚，认为该序列可能在“体内”型浓度例如低于0.5mM的还原剂的浓度阻断抗体臂的动态交换，特别地在5uM量级的还原剂浓度被认为是生理上相关(Zilmer等人,2005Drug DesignReviews第2卷,no.2,pp.121–127,2005)。
现将更详细地描述本发明的抗体的突变。用于替代氨基酸的方法在分子生物学领域是公知的。这样的方法包括例如使用方法例如PCR来删除和/或置换氨基酸的定点诱变或合成序列的从头设计。
图2a显示IgG1野生型、IgG4野生型的铰链残基以及其中突变被引入本发明的抗体的位置。编号基于Kabat编号系统。
根据本发明的抗体在位置127(C127)上包含突变，其中半胱氨酸残基被另一个氨基酸，优选不包含巯基的氨基酸替代。关于替代或置换，我们意指在链间半胱氨酸127通常被发现于抗体重链中的地方，另一个氨基酸在其位置。C127上的突变可以是对编码位置127上的氨基酸的核苷酸的1、2或3个核苷酸的任何适当的突变，所述突变将氨基酸残基从半胱氨酸改变成另一个适当的氨基酸。适当的氨基酸的实例包括丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、甘氨酸或任何极性氨基酸。特别优选氨基酸是丝氨酸。
另一个氨基酸对位置127上的半胱氨酸的置换除去了CH1结构域中通常与野生型IgG4的轻链中的半胱氨酸形成二硫键的半胱氨酸。因此，为了通过链间二硫键形成轻链与重链配对，轻链必须与位于重链的铰链区中的半胱氨酸形成二硫键。
在本发明的第一方面，根据本发明的抗体包含其中选自227、228、229和230(根据Kabat编号系统编号的)的位置上的氨基酸的一个或多个被半胱氨酸置换的重链。因此，根据本发明的抗体可具有下列突变的一个或多个：S227C、K228C、Y229C、G230C。
优选地仅一个选自227、228、229和230的残基被半胱氨酸残基置换。
本发明的特别优选的抗体具有突变Y229C或G230C。
在重链的铰链区中在选自227、228、229和230的位置上包含半胱氨酸残基提供了在重链与轻链之间形成链间二硫键的新位置。
可将其它突变引入本发明的该方面的抗体。在一个实施方案中，用另一个氨基酸，优选不包含巯基的氨基酸置换重链的根据Kabat编号系统编号的位置239上的半胱氨酸(C239)和/或位置242上的半胱氨酸(C242)。关于替代或置换，我们意指在半胱氨酸239和/或半胱氨酸242通常被发现于抗体重链中的位置，另一个氨基酸在其位置。C239和/或C242上的突变可以是对编码氨基酸的核苷酸的1、2或3个核苷酸的任何适当的突变，所述突变将氨基酸残基从半胱氨酸改变成另一个适当的氨基酸。适当的氨基酸的实例包括丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、甘氨酸或任何极性氨基酸。特别优选氨基酸是丝氨酸。
在一个实施方案中，重链的位置239上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换，以及重链的位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。在该实施方案中，C239和C242的置换除去了重链的铰链区中通常与另一条重链中的对应半胱氨酸形成重链间二硫键的两个半胱氨酸残基。所得的半分子可通过两个重链之间的非共价键合来形成完整抗体分子。
在可选择的实施方案中，重链的位置239上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。在该实施方案中，位置242上的半胱氨酸不被另一种氨基酸置换。
在其它可选择的实施方案中，重链的位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。在该实施方案中，位置239上的半胱氨酸不被另一种氨基酸置换。
C239或C242的置换在重链中留下了一个能够与另一条重链的半胱氨酸形成重链间二硫键的半胱氨酸。不希望受理论束缚，据认为铰链区中一个半胱氨酸的置换，特别地C239的置换，减少了铰链区中链内二硫键的形成，从而可减少半抗体分子的形成。
在本发明的一个实施方案中，位置240上的脯氨酸可被另一种氨基酸置换。
在本发明的一个实施方案中，位置241上的丝氨酸可被另一种氨基酸置换。
在其中位置227上的丝氨酸被半胱氨酸置换的本发明的一个实施方案中，抗体优选在位置C239和C242上不包含突变。在另一个实施方案中，其中位置227上的丝氨酸被半胱氨酸置换，重链的位置239上的半胱氨酸优选被另一种氨基酸置换但位置242上的半胱氨酸不被另一种氨基酸置换。
在一个实施方案中，本发明的抗体包括经突变在氨基酸226与243之间插入一个或多个氨基酸的IgG4重链。插入的氨基酸的数目可以为1至10、1至5、1至3个，优选插入1、2、3或4个氨基酸。优选在氨基酸238与239之间插入氨基酸。可在铰链区中插入任何适当的氨基酸，例如丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸或苏氨酸及其组合。优选插入3个丙氨酸(AAA)、3个甘氨酸(GGG)、3个丝氨酸(SSS)或3个苏氨酸(TTT)或苏氨酸、组氨酸和另一个苏氨酸(THT)。据信包含经突变在铰链区中插入3个氨基酸的IgG4重链的本发明的抗体显示增强的稳定性例如热稳定性。
可被引入根据本发明的抗体的其它突变是突变S241P。先前已显示该突变在生物相关浓度下减少半分子的形成(Angal,S.等人,1993.Asingle amino acid substitution abolishes the heterogeneity of chimericmouse/human(IgG4)antibody。Mol Immunol30,105-108)。已令人惊讶地发现包含S241P突变的本发明的突变抗体在强还原条件下相较于IgG4P(具有S241P的IgG4)在体外显示一些重链交换。这允许从本发明的突变IgG4抗体体外产生双特异性抗体。
根据本发明的抗体可在铰链区中包含一个或多个其它突变。例如，抗体还可包含一个或多个下列突变：S227P、Y229S、P237D和P238K。
在一个实施方案中，根据本发明的抗体有效地包含从残基226至243的IgG1铰链区(上铰链和核心铰链)。因此，本发明的抗体包含这样的铰链区：其中位置230上的甘氨酸被半胱氨酸置换，位置227上的丝氨酸被脯氨酸置换，位置229上的酪氨酸被丝氨酸置换，位置237上的脯氨酸被天冬氨酸置换，位置238上的脯氨酸被赖氨酸置换，位置238与239之间插入了氨基酸序列苏氨酸-组氨酸-苏氨酸以及位置241上的丝氨酸被脯氨酸置换。这些突变还可写为S227P、Y229S、G230C、P237D、P238KTHT和S241P，如图2a中显示的。
根据本发明的抗体优选具有从残基244至251的IgG4下铰链(APEFLGGP SEQ ID No:321)。不希望受理论束缚，据信IgG4下铰链区导致IgG4抗体丧失效应子功能。
在本发明的第二方面，本公开内容的非对称性混合抗体包含重链，其中位置127上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换，如上所述的，并且重链中的位置239或位置242(根据Kabat编号系统编号的)上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。在该第二方面，位置227、228、229和230上的残基都未被半胱氨酸残基置换。因此，提供了：
非对称性混合抗体，其包含两条各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的重链，其中第一重链或其片段的特征在于其为种类IgG4并且具有：
a.根据Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.任选地根据Kabat编号系统编号的位置239或位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；
其中第二重链或其片段的特征在于其在可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
在本发明的第二方面，抗体可包含一个或多个其它突变。在一个实施方案中，抗体包含至少第一IgG4重链，其经突变在氨基酸226与243之间，优选氨基酸238与239之间插入3个氨基酸，如上文中描述的。在其它实施方案中，抗体包含突变S241P。在其它实施方案中，抗体还可包含下列突变的一个或多个：S227P、Y229S、P237D和P238K。
在一个实施方案中，本发明提供了非对称性混合抗体，所述抗体包含两条各自包含可变区、CH1结构域和铰链的重链(例如两条重链独立地)，并且每一条重链独立地包含选自下列序列之一的序列：SEQID NO:12、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15、SEQID NO:16、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQID NO:20、SEQ ID NO:21、SEQ ID NO:22、SEQ ID NO:23、SEQID NO:24、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:27、SEQID NO:28、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:31、SEQ IDNO:32、SEQ ID NO:33、SEQ ID NO:34、SEQ ID NO:35、SEQ ID NO:36和SEQ ID NO:37。
在一个实施方案中，本发明的非对称性混合抗体包含两条重链，每一条重链包含可变区、CH1结构域和铰链(例如两条重链独立地)，并且每一条重链独立地包含选自下列序列之一的序列：SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ ID NO:20、SEQ ID NO:21、SEQ ID NO:22、SEQ ID NO:23、SEQ ID NO:24、SEQ ID NO:25、SEQ ID NO:26、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:31、SEQ ID NO:32、SEQ ID NO:35、SEQ ID NO:36和SEQ ID NO:37。更具体地，本发明的非对称性混合抗体包含两条重链，每一条重链包含可变区、CH1结构域和铰链(例如两条重链独立地)，并且每一条重链独立地包含选自下列序列之一的序列：SEQ IDNO:12、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15、SEQ IDNO:16、SEQ ID NO:17、SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:19、SEQ IDNO:20、SEQ ID NO:29、SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:31、SEQ IDNO:32、SEQ ID NO:35、SEQ ID NO:36和SEQ ID NO:37。
因此，本发明提供了非对称性混合抗体的两条重链，所述重链的每一条包含可变结构域、CH1结构域和铰链、CH2结构域和CH3结构域(例如两条重链独立地)，并且每一条重链包含独立地选自下列序列之一的序列：SEQ ID NO:38,SEQ ID NO:39,SEQ ID NO:40,SEQID NO:41,SEQ ID NO:42,SEQ ID NO:43,SEQ ID NO:44,SEQ IDNO:45,SEQ ID NO:46,SEQ ID NO:47,SEQ ID NO:48,SEQ IDNO:49,SEQ ID NO:50,SEQ ID NO:51,SEQ ID NO:52,SEQ IDNO:53,SEQ ID NO:54,SEQ ID NO:55,SEQ ID NO:56,SEQ IDNO:57,SEQ ID NO:58,SEQ ID NO:59,SEQ ID NO:60,SEQ IDNO:61,SEQ ID NO:62和SEQ ID NO:63。
在一个实施方案中，本发明的非对称性混合抗体包含两条重链，每一条重链包含可变区、CH1结构域和铰链区，其中每一条重链独立地包含SEQ ID NO:36(抗体28P)、SEQ ID NO:37(抗体44P)或SEQID NO:35(抗体48)。
在一个实施方案中，本发明的非对称性混合抗体包含两条重链，每一条重链包含可变区、CH1结构域、铰链区、CH2结构域和CH3结构域，其中每一条重链独立地包含SEQ ID NO:62(抗体28P)、SEQ IDNO:63(抗体44P)或SEQ ID NO:61(抗体48)。
在上述任意实施方案中，抗体的第二重链可选自本文中公开的任何重链序列。
下表1列出相较于IgG4野生型序列具有已被引入的突变的示例性抗体。表1还包括野生型IgG1和IgG4抗体以及对照抗体。
表1
在一个实施方案中，将第一IgG4重链序列与第二IgG4重链序列组合，所述重链的每一条包含如表2中描述的CH1和上铰链突变以及核心铰链序列：
表2
因此，本发明提供了包含两条重链的非对称性混合抗体，所述重链的每一条包含至少可变区、铰链区和CH1结构域，其中第一重链和第二重链序列为选自表2中列出的第一和第二重链序列突变的组合的IgG4重链序列。
非对称性混合抗体可包含第一和第二重链，其中每一条重链恒定序列包含如上文描述的CH1结构域和铰链区的突变，并且其中每一条重链中的CH1结构域和铰链区的突变是不同的。或者，第一重链恒定序列可包含如上文描述的CH1结构域和铰链区的突变并且第二重链恒定序列为IgG4野生型或具有S241P突变的IgG4野生型。
在本发明的一个实施方案中，非对称性混合抗体是双特异性抗体，其中每一条重链具有不同的可变区。抗体优选还包含两条轻链，其中每一个重链-轻链对(Fab)具有不同的可变区。
本文中使用的“不同的可变区”意欲指其中所述可变区具有对于不同抗原的特异性。也就是说，每一个可变区所特异性针对的抗原是不同的抗原或抗原的不同部分，例如不同表位。
本文中使用的“特异性的”是指结合结构域以比其所非特异性针对的其它抗原更大的亲和力和/亲合性(例如为10、20、50、10或1000倍)识别靶抗原的事实。这并不一定意味着特异性结合区不结合任何非靶抗原，而是与靶的相互作用使得其可用于从抗原(包括相同蛋白质家族中的抗原)的复杂混合物中纯化出靶抗原(其所特异性针对的)。
在一个实施方案中，根据本公开内容的抗体是分离的。
本文中使用的分离的意欲指从人体分离的抗体，例如通过重组技术制备的，使用技术例如层析纯化的，和/或药物制剂中的抗体。
如本文中所用，术语‘抗体’包括完整(完全)抗体及功能活性片段，所述抗体和片段包含两条各自包含VH结构域、CH1结构域和铰链区的重链。根据本发明的抗体优选包含至少一条轻链。因此，本发明中的术语“抗体”涵盖双价、三价或四价抗体、Fab’的二聚体以及F(ab’)2片段和包含两个轻链和重链配对的完整抗体分子。
如在本领域中是公知的，典型的Fab’分子包含重链和轻链对，其中重链包含可变区VH、恒定结构域CH1和铰链区，并且轻链包含可变区VL和恒定结构域CL。
在一个实施方案中，提供了根据本公开内容的Fab’的二聚体，例如二聚化可通过铰链进行。
在一个实施方案中，重链包含CH2结构域和CH3结构域以及任选地CH4结构域。在一个实施方案中，抗体包含两条重链，其各自是如上文中在本发明的第一或第二方面中定义的。根据本发明的抗体还优选地包含两条轻链，所述轻链可以是相同或不同的。在其中提供包含如上文定义的两条重链和两条轻链的双特异性抗体的本发明的实施方案中，两条轻链具有不同的可变区并且可具有相同或不同的恒定区。
在一个实施方案中，可将使用的CH2和CH3结构域突变，例如为了减少IgG4抗体的聚集体的形成。US 2008/0063635Takahashi等人已研究了IgG4的突变体，在所述突变体中CH3结构域中的位置409(根据EU编号系统编号的409或根据Kabat编号系统编号的440)上的精氨酸被赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸或亮氨酸置换，以抑制在低pH下的聚集体形成。还教导了L235、D265、D270、K322、P329和P331(按照EU编号系统编号的L235、D265、D270、K322、P329和P331或按照Kabat编号系统编号的L248、D278、D283、K341、P348和P350)上的其它突变，以减小CDC活性。WO2008/145142Van de Winkel等人公开了稳定的IgG4抗体，所述抗体通过位置409上的精氨酸残基、位置405上的Phe残基或位置370上的Lys(根据EU编号系统编号的R409、F405和K370或根据Kabat的编号系统编号的R440、F436和K393)的置换而具有减小的进行“Fab-臂交换”的能力，即使在铰链区中的S228P(根据EU编号系统编号的S228或根据Kabat编号系统编号的S241)突变不存在的情况下亦如此。
在一个实施方案中，本发明的抗体是包含两条轻链和两条重链的完整非对称性混合抗体，其中每一条重链包含其中根据Kabat编号系统编号的位置127上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换的IgG4CH1、IgG1上和中铰链区、IgG4下铰链区、CH2结构域和CH3结构域。
IgG4抗体的完全铰链区通常由残基226至251(基于根据Kabat编号系统编号的)组成。然而，铰链区可按需缩短或延长。例如，根据本发明的第一方面的抗体，野生型氨基酸在位置227、228、229或230上被半胱氨酸残基置换，铰链区可终止于位置227、228、229或230上的新的半胱氨酸残基之后。根据本发明的抗体还可包含位于铰链区的N-末端和/或C-末端的一个或多个其它氨基酸。此外，铰链的其它特征可受控制，例如铰链半胱氨酸离轻链链间半胱氨酸的距离、铰链的半胱氨酸之间的距离和铰链中可影响铰链的性质例如柔性的其它氨基酸的组成，例如，可将甘氨酸掺入铰链以增加旋转灵活性或可掺入脯氨酸以减少柔性。或者可将带电荷的或疏水性残基的组合掺入铰链以赋予多聚化或纯化性质。其它修饰铰链区可以是完全合成的，并且可被设计来具有期望的性质例如长度、组成和柔性。
当存在时，本发明中使用的恒定区结构域(特别地Fc结构域中的)优选为其中不需要抗体效应子功能的IgG4同种型。相应地，每一条重链优选包含IgG4CH2结构域和CH3结构域，如SEQ ID NO:64中显示的。
应理解，还可使用Fc恒定区结构域的序列变体。
在一个实施方案中，每一条重链包含IgG4CH2和CH3结构域，其中位置409(EU编号)上的精氨酸被赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸或亮氨酸置换，以抑制在低pH下聚集体形成(US 2008/0063635Takahashi等人)。还教导了L235,D265,D270,K322,P331和P329(根据EU编号系统编号的)上的突变，以减弱CDC活性(US 2008/0063635Takahashi等人)。
每一条重链可包含WO2008/145142Van de Winkel等人(其公开了通过位置409上的精氨酸残基、位置405上的Phe残基或位置370上的Lys(按照EU编号系统编号的)的置换而具有减弱的经历Fab-臂交换的能力的稳定的IgG4抗体)中教导的突变。
在一个实施方案中，每一条重链包含IgG4CH2结构域和IgG1CH3结构域，如SEQ ID NO:65中显示的。
在其中抗体是突变IgG3、IgD或IgM抗体的本发明的实施方案中，每一条重链优选包含CH2结构域和CH3结构域，和任选地CH4结构域。在IgG3抗体中，每一条重链优选包含IgG3CH2结构域和IgG3CH3结构域。在IgD抗体中，每一条重链优选包含IgD CH2结构域和IgD CH3结构域。在IgM抗体中，每一条重链优选包含IgM CH2结构域、IgM CH3结构域和IgM CH4结构域。
在一个实施方案中，抗体是单克隆、完全人、人源化或嵌合抗体片段。在一个实施方案中，抗体是完全人的或人源化的。
单克隆抗体可通过本领域已知的任何方法例如杂交瘤技术(Kohler&Milstein,Nature,1975,256,495-497)、三源杂交瘤技术、人B-细胞杂交瘤技术(Kozbor等人,Immunology Today,1983,4,72)和EBV-杂交瘤技术(Cole等人,“Monoclonal Antibodies and CancerTherapy”,pp.77-96,Alan R.Liss,Inc.,1985)来制备。
用于本发明的抗体还可使用单淋巴细胞抗体法，通过克隆和表达从单个淋巴细胞产生的免疫球蛋白可变区cDNA来产生，所述淋巴细胞通过例如由Babcook,J.等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1996,93(15),7843-7848,WO 92/02551、WO2004/051268和WO2004/106377描述的方法被选择来用于产生特定抗体。
人源化抗体是来自非人物种的抗体分子，其具有一个或多个来自非人物种的互补决定区(CDR)和来自人免疫球蛋白分子的任选地包含一个或多个来自非人物种的供体残基的构架区(参见，例如，US5,585,089)。
用于本发明的抗体还可使用本领域已知的各种噬菌体展示法来产生，包括由Brinkman等人,J.Immunol.Methods,1995,182,41-50；Ames等人,J.Immunol.Methods,1995,184,177-186；Kettleborough等人Eur.J.Immunol.,1994,24,952-958；Persic等人,Gene,1997187,9-18；和Burton等人,Advances in Immunology,1994,57,191-280；WO 90/02809；WO 91/10737；WO 92/01047；WO 92/18619；WO93/11236；WO 95/15982；WO 95/20401；US 5,698,426；5,223,409；5,403,484；5,580,717；5,427,908；5,750,753；5,821,047；5,571,698；5,427,908；5,516,637；5,780,225；5,658,727；5,733,743和5,969,108公开的那些。同样地，可使用转基因小鼠或其它生物体，包括其它哺乳动物来产生人源化抗体。
完全人抗体是其中重链和轻链的可变区和恒定区(当存在时)全部是人来源的，或大体上与人来源的序列相同但不一定来自相同抗体的那些抗体。完全人抗体的实例可包括例如通过上述噬菌体展示法产生的抗体和由小鼠产生的抗体，在所述小鼠中，鼠免疫球蛋白可变区和/或恒定区基因已被它们的人对应物替代，如在EP0546073B1、US5,545,806、US 5,569,825、US 5,625,126、US 5,633,425、US 5,661,016、US5,770,429、EP 0438474B1和EP0463151B1中概括地描述的。
用于本发明的抗体起始材料可通过使用重组DNA技术来制备，所述技术包括编码抗体可变区和恒定区的DNA的操纵和再表达。标准分子生物学技术可用于根据需要修饰、添加或删除氨基酸或结构域。对可变区或恒定区的任何改变仍然包括在本文中使用的术语‘可变’和‘恒定’区中。
抗体起始材料可从任何物种包括例如小鼠、大鼠、兔、仓鼠、骆驼、骆马、山羊或人获得。抗体的部分可从超过一个物种获得，例如抗体可以是嵌合的。在一个实例中，恒定区来自一个物种而可变区来自另一个物种。抗体起始材料还可被修饰。在另一个实例中，已使用重组DNA工程技术产生抗体的可变区。这样的工程化形式包括例如从天然抗体可变区通过天然抗体的氨基酸序列的或对其进行的插入、缺失或改变来产生的那些形式。该类型的具体实例包括那些包含来自一种抗体的至少一个CDR和任选地一个或多个构架区氨基酸并且可变区结构域的其余部分来自第二抗体的工程化可变区结构域。用于产生和制造这些抗体的方法在本领域是公知的(参见例如，Boss等人,US4,816,397；Cabilly等人,US 6,331,415；Shrader等人,WO 92/02551；Ward等人,1989,Nature,341,544；Orlandi等人,1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86,3833；Riechmann等人,1988,Nature,322,323；Bird等人,1988,Science,242,423；Queen等人,US5,585,089；Adair,WO91/09967；Mountain and Adair,1992,Biotechnol.Genet.Eng.Rev,10,1-142；Verma等人,1998,Journal ofImmunological Methods,216,165-181)。
在一个实施方案中，抗体包含形成结合结构域的可变结构域对，所述可变结构域对是同源对(cognate pair)。本文中使用的同源对意欲指天然的可变结构域对，也就是说是从单个抗体或抗体表达细胞分离的。
可变结构域可能已被最优化和/或人源化。
来源于同源对的最优化/人源化可变结构域在最优化/人源化后仍然被认为是同源对。
因此本发明扩展至人、人源化或嵌合分子。
在一个实施方案中，分子特异性结合靶抗原。本文中使用的特异性结合意欲指这样的分子，所述分子对于靶抗原(所述分子对于其是特异性的)具有高亲和力并且以低或低得多的亲和力(或根本不)结合所述分子对于其不是特异性的抗原。测量亲和力的方法对于本领域技术人员来说是已知的，包括这样的测定如BIAcoreTM。
本发明的抗体分子适当地具有高结合亲和力(具体地纳摩尔或皮摩尔)。可使用本领域已知的任何适当方法来测量亲和力，所述方法包括BIAcoreTM。在一个实施方案中，本发明的分子具有约100pM或更好的结合亲和力。在一个实施方案中，本发明的分子具有约50pM或更好的结合亲和力。在一个实施方案中，本发明的分子具有约40pM或更好的结合亲和力。在一个实施方案中，本发明的分子具有约30pM或更好的结合亲和力。在一个实施方案中，本发明的分子为完全人的或人源化的，并且具有约100pM或更好的结合亲和力。
本文中使用的天然存在的结构域的衍生物意欲指其中已替代或删除天然存在的序列中的1、2、3、4或5个氨基酸，例如以例如通过消除不期望的性质(但其中结构域的特征性质得以保留)来最优化结构域的性质。
在一个实施方案中，本发明的抗体分子包含一个或多个白蛋白结合肽。在体内肽结合白蛋白，所述白蛋白增加分子的半衰期。
可从分子的一个或多个可变区、铰链或C-末端或不干扰分子抗原结合性质的任何位置添加白蛋白结合肽。
在WO 2007/106120中提供了白蛋白结合肽的实例。
本领域技术人员应理解，抗体可经历多种翻译后修饰。这些修饰的类型和程度通常取决于用于表达分子的宿主细胞系以及培养条件。这样的修饰可包括糖基化、甲硫氨酸氧化、哌嗪二酮形成、天冬氨酸异构化和天冬酰胺脱酰胺作用的变化。常见的修饰是因羧肽酶的作用而引起的羧基末端碱性残基(例如赖氨酸或精氨酸)的丢失(如Harris,RJ.Journal of Chromatography 705:129-134,1995中描述的)。
必要时，可将用于本发明的分子缀合于一个或多个效应分子。应理解，效应分子可包含单个效应分子或两个或更多个这样的分子(如此连接以形成可连接于本发明的抗体分子的单个部分)。当期望获得连接于效应分子的根据本发明的抗体时，这可通过标准化学或重组DNA法(其中将抗体直接或通过偶联剂连接于效应分子)来制备。用于将这样的效应分子缀合于抗体的技术在本领域是公知的(参见，Hellstrom等人,Controlled Drug Delivery,2nd Ed.,Robinson等人,eds.,1987,pp.623-53；Thorpe等人,1982,Immunol.Rev.,62:119-58和Dubowchik等人,1999,Pharmacology and Therapeutics,83,67-123)。具体化学方法包括例如WO 93/06231、WO 92/22583、WO89/00195、WO 89/01476和WO03031581中描述的方法。或者，当效应分子是蛋白质或多肽时，连接可使用重组DNA法，例如WO86/01533和EP0392745中描述的方法来实现。
如本文中所用，术语效应分子包括例如抗肿瘤剂、药物、毒素、生物活性蛋白例如酶、其它抗体或抗体片段、合成或天然存在的聚合物、核酸及其片段例如DNA、RNA及其片段、放射性核素，特别地放射性碘化物、放射性同位素、螯合金属、纳米颗粒和报道基团例如荧光化合物或可通过NMR或ESR光谱学检测的化合物。
效应分子的实例可包括细胞毒素或细胞毒性剂，包括对细胞有害(例如杀死)的任何试剂。实例包括考布他汀(combrestatin)、多拉司他汀、埃博霉素、星形孢菌素、美登素类化合物(maytansinoid)、海绵毒素(spongistatin)、根霉素、软海绵素、杆孢菌素、哈米特林(hemiasterlins)、泰素、细胞松弛素B、短杆菌肽D、溴乙啶、依米丁(emetine)、丝裂霉素、依托泊苷、鬼臼噻吩甙(tenoposide)、长春新碱、长春碱、秋水仙碱、多柔比星、柔红霉素、二羟基炭疽菌素二酮(dihydroxy anthracin dione)、米托蒽醌、光辉霉素、放线菌素D、1-去氢睾酮、糖皮质激素、普鲁卡因、丁卡因、利多卡因、普萘洛尔和嘌呤霉素及其类似物或同源物。
效应分子还包括但不限于抗代谢药(例如甲氨蝶呤、6-巯嘌呤,6-硫鸟嘌呤,阿糖胞苷,5-氟尿嘧啶、氨烯咪胺),烷化剂(例如氮芥、噻替哌苯丁酸氮芥(thioepa chlorambucil)、美法仑、卡莫司汀(BSNU)和洛莫司汀(CCNU)、环磷酰胺(cyclothosphamide)、白消安、二溴甘露醇、链脲霉素、丝裂霉素C，和顺-二氯二氨铂(II)(DDP)顺铂)、蒽环类(例如柔红霉素(以前称为道诺霉素)和多柔比星)、抗生素(例如更生霉素(以前称为放线菌素)、博来霉素、光辉霉素、氨茴霉素(AMC)、卡奇霉素或多卡米星)和抗有丝分裂剂(例如长春新碱和长春碱)。
其它效应分子可包括螯合放射性核素例如111In和90Y、Lu177、铋213、锎252、铱192和钨188/铼188；或药物例如但不限于烷基磷酸胆碱、拓扑异构酶I抑制剂、紫杉烷和舒拉明。
其它效应分子包括蛋白质、肽和酶。目标酶包括但不限于蛋白水解酶、水解酶、裂解酶、异构酶、转移酶。目标蛋白质、多肽和肽包括但不限于免疫球蛋白、毒素例如相思豆毒蛋白、篦麻毒素A、假单胞菌外毒素或白喉毒素、蛋白质例如胰岛素、肿瘤坏死因子、α-干扰素、β-干扰素、神经生长因子、血小板衍生生长因子或组织型纤溶酶原激活物、血栓形成剂或抗血管生成剂例如血管他丁或内皮他丁，或生物反应修饰剂例如淋巴因子、白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、神经生长因子(NGF)或其它生长因子和免疫球蛋白。
其它效应分子可包括用于例如诊断的可检测物质。可检测物质的实例包括各种酶、辅基、荧光材料、发光材料、生物发光材料、放射性核素、正电子发射金属(用于正电子发射断层摄影术)和非放射性顺磁性金属离子。关于可缀合于抗体以用作诊断剂的金属离子，通常参见美国专利No.4,741,900。适当的酶包括辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶或乙酰胆碱酯酶；适当的辅基包括链霉抗生物素蛋白、抗生物素蛋白和生物素；适当的荧光材料包括伞形酮、荧光素、异硫氰酸荧光素、罗丹明、二氯三嗪胺荧光素、丹酰氯和藻红蛋白；适当的发光材料包括鲁米诺；适当的生物发光材料包括萤光素酶、萤光素和水母发光蛋白；以及适当的放射性核素包括125I、131I、111In和99Tc。
在另一个实例中，效应子分子可增加抗体的体内半衰期和/或减小抗体的免疫原性和/或增强抗体穿过上皮屏障至免疫系统的递送。该类型的适当效应分子的实例包括聚合物、白蛋白、白蛋白结合蛋白或白蛋白结合化合物例如WO 05/117984中描述的那些蛋白质或化合物。
当效应分子是聚合物时，其通常可以是合成或天然存在的聚合物，例如任选地取代的直链或支链聚亚烷基、聚亚烯基或聚氧化亚烷基聚合物或分支多糖或直链多糖，例如同聚或异聚多肽。
可存在于上述合成聚合物上的具体的任选取代基包括一个或多个羟基、甲基或甲氧基。
合成聚合物的具体实例包括任选地取代的直链或支链聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(乙烯醇)或其衍生物，特别地任选地取代的聚(乙二醇)例如甲氧基聚(乙二醇)或其衍生物。
具体的天然存在的聚合物包括乳糖、直链淀粉、葡聚糖、糖原或其衍生物。
本文中使用的“衍生物”意欲包括反应性衍生物，例如巯基选择性反应基团例如马来酰亚胺类等。反应基团可直接或通过接头片段连接于聚合物。应理解，这样的基团的残基在一些情况下将形成产物的部分作为本公开内容的抗体与聚合物之间的连接基团。
可按需要改变聚合物的尺寸，但聚合物的尺寸通常在500Da至50000Da，例如5000至40000Da、例如20000至40000Da的平均分子量范围内。可特别地基于产物期望的用途例如定位至某些组织例如肿瘤的能力或延长循环半衰期来选择聚合物尺寸(关于综述，参见Chapman,2002,Advanced Drug Delivery Reviews,54,531-545)。因此，例如，当意欲产物离开循环和渗入组织，例如用于治疗肿瘤时，可有利地使用小分子量(例如具有约5000Da的分子量)聚合物。对于其中产物保留在循环中的应用，可有利地使用具有更高分子量的聚合物，例如具有在20000Da至40000Da的范围内的分子量。
适当的聚合物包括聚亚烷基聚合物，例如聚(乙二醇)或，特别地甲氧基聚(乙二醇)或其衍生物，特别地具有在约15000Da至约40000Da的范围内的分子量。
在一个实例中，将用于本发明的抗体连接于聚(乙二醇)(PEG)部分。在一个特定实例中，可通过任何可获得的位于抗体中的氨基酸侧链或末端氨基酸官能团(例如任何游离氨基、亚胺基、巯基、羟基或羧基)来连接PEG分子。这样的氨基酸可天然存在于抗体中或可使用重组DNA法工程化入抗体(参见例如US 5,219,996；US 5,667,425；WO 98/25971)。在一个实例中，本发明的分子是修饰抗体，其中修饰是将一个或多个氨基酸添加至其重链的C末端以允许效应分子附着。多个位点可用于连接两个或更多个PEG分子。
在一个实施方案中，PEG分子连接于轻链中的半胱氨酸171，例如参见WO2008/038024(通过引用并入本文)。
适当地通过位于抗体中的至少一个半胱氨酸残基的巯基共价连接PEG分子。每一个连接于修饰抗体的聚合物分子可共价地连接于位于抗体中的半胱氨酸残基的硫原子。共价连接通常为二硫键或特别地硫-碳键。当巯基用作适当地激活的效应分子的连接点时，例如可使用巯基选择性衍生物例如马来酰亚胺和半胱氨酸衍生物。激活的聚合物可在上述聚合物-修饰抗体的制备中用作起始材料。激活的聚合物可以是包含巯基反应基团例如α-卤代羧酸或酯例如碘乙酰胺、酰亚胺，例如马来酰亚胺、乙烯基砜或二硫化物的任何聚合物。这样的起始材料可商购获得(例如来自Nektar,先前称为Shearwater Polymers Inc.,Huntsville,AL,USA)或可使用常规化学法从商购可得的起始材料制备。具体的PEG分子包括20K甲氧基-PEG-胺(获自Nektar,先前称为Shearwater；Rapp Polymere；和SunBio)和M-PEG-SPA(获自Nektar,先前称为Shearwater)。
本发明还提供了编码本文中描述的抗体分子的分离的DNA。
在其它方面，提供了包含所述DNA的载体。
可籍以构建载体的一般方法、转染方法和培养方法对于本领域技术人员来说是公知的。在这方面，参考“Current Protocols in MolecularBiology”,1999,F.M.Ausubel(ed),Wiley Interscience,New York andthe Maniatis Manual(由Cold Spring Harbor Publishing产生的)。
在其它方面，提供了包含所述载体和/或DNA的宿主细胞。
任何适当的宿主细胞/载体系统可用于表达编码本发明的分子的DNA序列。可使用细菌，例如大肠杆菌(E.coli)和其它微生物系统，或还可使用真核(例如哺乳动物)宿主细胞表达系统。适当的哺乳动物宿主细胞包括CHO、骨髓瘤或杂交瘤细胞。
本发明还提供了用于产生本文中描述的抗体分子的方法，其包括在适合于导致蛋白质从编码本发明的抗体分子的DNA表达的条件下培养包含本发明的载体(和/或DNA)的宿主细胞，和分离抗体分子。
为了产生包含重链和轻链的产物，可用两个载体转染细胞系，第一载体编码轻链多肽并且第二载体编码重链多肽。或者，可使用单个载体，该载体包括编码重链和轻链多肽的序列。
根据本公开内容的抗体分子以适当的水平从宿主细胞表达，从而使它们有助于商业加工。
抗体可对于任何靶抗原是特异性的。抗原可以是细胞结合的蛋白，例如细胞例如细菌细胞、酵母细胞、T细胞、内皮细胞或肿瘤细胞上的细胞表面蛋白，或其可以是可溶性蛋白。目标抗原还可以是任何医学上相关的蛋白质例如在疾病或感染期间被上调的那些蛋白，例如受体和/或它们的对应配体。细胞表面蛋白的具体实例包括粘附分子，例如整联蛋白例如β1整联蛋白例如VLA-4、E-选择蛋白、P选择蛋白或L-选择蛋白、CD2、CD3、CD4、CD5、CD7、CD8、CD11a、CD11b、CD18、CD19、CD20、CD23、CD25、CD33、CD38、CD40、CD40L、CD45、CDW52、CD69、CD134(OX40)、ICOS、BCMP7、CD137、CD27L、CDCP1、CSF1或CSF1-受体、DPCR1、DPCR1、dudulin2、FLJ20584、FLJ40787、HEK2、KIAA0634、KIAA0659、KIAA1246、KIAA1455、LTBP2、LTK、MAL2、MRP2、结合素-样2、NKCC1、PTK7、RAIG1、TCAM1、SC6、BCMP101、BCMP84、BCMP11、DTD、癌胚抗原(CEA)、人乳脂球蛋白(HMFG1和2)、MHC I类和MHC II类抗原、KDR和VEGF、PD-1、DC-SIGN、TL1A、DR3、IL-7受体A以及适当时其受体。
可溶性抗原包括白细胞介素例如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-12、IL-13、IL-14、IL-16或IL-17例如IL17A和/或IL17F、病毒抗原例如呼吸道合胞病毒或巨细胞病毒抗原、免疫球蛋白例如IgE、干扰素例如干扰素α、干扰素β或干扰素γ、肿瘤坏死因子TNF(先前称为肿瘤坏死因子-α，在本文中称为TNF或TNFα)、肿瘤坏死因子-β、集落刺激因子例如G-CSF或GM-CSF、以及血小板衍生生长因子例如PDGF-α和PDGF-β、WISP-1以及适当时其受体。其它抗原包括细菌细胞表面抗原、细菌毒素、病毒例如流感病毒、EBV、HepA、B和C、生物恐怖试剂、放射性核素和重金属，以及蛇和蜘蛛的毒液和毒素。
在一个实施方案中，抗体可用于功能性改变目标抗原的活性。例如，抗体可直接或间接中和、拮抗或激动所述抗原的活性。
在一个实施方案中，本公开内容扩展至产生根据本公开内容的非对称性混合抗体的方法，所述方法包括下列步骤：获得包含如本文中定义的第一重链序列或其片段的对称性抗体(即其中两条重链是相同/同一的抗体)，在有助于两种抗体之间的重链交换的条件下，在体外将所述抗体与包含第二重链序列或其片段的第二对称性抗体混合，其中所述第二重链序列与所述第一重链序列不同，以及任选地分离非对称性混合抗体。
有助于动态交换的体外条件包括还原条件。适当的还原剂包括GSH、2-巯基乙醇、2-巯基乙胺、TBP、TCEP、半胱氨酸-HCl和DTT。
还原剂的适当浓度在0.01至10mM例如0.5至5mM的范围内。此外，可使用氧化还原缓冲剂来实现还原，即不同的相对比例的试剂的氧化和还原变型例如：GSH:GSSG和Cys:二Cys。
适当的条件包括0.5:5至5:05例如1:1或1:2的抗体的比例。
适当的温度包括15至40℃，例如37℃。
可选择在同二聚体与异二聚体的还原稳定性之间的还原条件。
在可选择的实施方案中，如果本公开内容的抗体使用混合细胞培养物来制备，则存在例如约50％的交换。这可产生大约1-2g/l的期望的双特异性抗体。
在一个实施方案中，提供了特别地用于治疗的获自或可获自本文中描述的方法的非对称性抗体和包含所述抗体的制剂。
本发明的抗体分子在病理状态的治疗和/或预防中是有用的。
因此，提供了通过例如在药物制剂中施用其治疗有效量而用于治疗的根据本发明的抗体。在一个实施方案中，例如通过吸入给肺局部施用根据本发明的抗体。
本发明提供的抗体在疾病或障碍，包括炎性疾病和障碍、免疫疾病和障碍、纤维变性障碍和癌症的治疗中是有用的。
术语“炎性疾病”或“障碍”和“免疫疾病或障碍”包括类风湿关节炎、银屑病关节炎、斯蒂尔病、穆-韦二氏综合征(Muckle Wellsdisease)、银屑病、克罗恩氏病、溃疡性结肠炎、SLE(系统性红斑狼疮)、哮喘、变态反应性鼻炎、特应性皮炎、多发性硬化、血管炎、I型糖尿病、移植和移植物抗宿主病。
术语“纤维变性障碍”包括特发性肺纤维化(IPF)、系统性硬化症(或硬皮病)、肾纤维化、糖尿病肾病、IgA肾病、高血压、晚期肾病、腹膜纤维变性(持续不卧床腹膜透析(continuous ambulatoryperitoneal dialysis))、肝硬化、老年性黄斑变性(ARMD)、视网膜病变、心肌反应性纤维化(cardiac reactive fibrosis)、疤痕、疤痕疙瘩、烧伤、皮肤溃疡、血管成形术、冠状动脉架桥外科、关节成形术和白内障手术。
术语“癌症”包括在皮肤或更常见地身体器官例如乳腺、卵巢、前列腺、肺、肾、胰腺、胃、膀胱或肠的内衬中发现的从上皮产生的恶性新生物。癌症倾向于浸润入邻近组织并扩散(转移)至远处的器官，例如扩散至：骨、肝、肺或脑。
本发明还提供了包含与一种或多种药学上可接受的赋形剂、稀释剂或载体组合的本发明的抗体的药物或诊断组合物。因此，提供了本发明的抗体用于制造药剂的用途。组合物通常作为无菌药物组合物的部分提供，所述组合物通常包含药学上可接受的载体。本发明的药物组合物可另外地包含药学上可接受的佐剂。
本发明还提供了用于制备药物或诊断组合物的方法，包括将本发明的抗体与一种或多种药学上可接受的赋形剂、稀释剂或载体一起添加和混合。
本公开内容的抗体可以是药物或诊断组合物中的唯一的活性成分或可以伴随有其它活性成分，所述其它活性成分包括其它抗体成分，例如抗-TNF、抗-IL-1β、抗-T细胞、抗-IFNγ或抗-LPS抗体或非抗体成分例如黄嘌呤类。其它适当的活性成分包括能够诱导耐受性的抗体，例如抗-CD3或抗-CD4抗体。
在其它实施方案中，将根据本公开内容的抗体或组合物与其它药物活性剂例如皮质类固醇(例如丙酸氟替卡松)和/或β-2-激动剂(例如舒喘灵、沙美特罗或福莫特罗)或细胞生长和增殖的抑制剂(例如雷帕霉素、环磷酰胺、甲氨蝶呤)或可选择地CD28和/或CD40抑制剂组合使用。在一个实施方案中，抑制剂是小分子。在另一个实施方案中，抑制剂是特异于靶的抗体。
药物组合物适当地包含治疗有效量的本发明的抗体。如本文中所用，术语“治疗有效量”是指治疗、缓解或预防靶向的疾病或病况，或显示可检测的治疗或预防作用所需的治疗剂的量。治疗有效量可起始地在细胞培养测定中或在动物模型中，通常地在啮齿类动物、兔、狗、猪或灵长类动物中进行评价。动物模型还可用于测定适当的浓度范围和施用途径。这样的信息随后可用于测定用于在人中施用的有用剂量和途径。
用于人受试者的精确治疗有效量将取决于疾病状态的严重度、受试者的一般健康状态、受试者的年龄、体重和性别、饮食、施用时间和频率、药物组合、反应灵敏度和对治疗的耐受/反应。这样的量可通过常规实验来确定，并且在临床医生的判断能力之内。通常地，治疗有效量为0.01mg/kg至50mg/kg，例如0.1mg/kg至20mg/kg。可方便地以包含每剂量预定量的本发明的活性剂的单位剂量形式来提供药物组合物。
可将组合物单独地给患者施用或可将其与其它试剂、药物或激素组合(例如同时、相继地或分开地)施用。
本发明的抗体的施用剂量取决于待治疗的病况的性质，例如疾病/炎症显示的程度以及取决于分子是被预防性使用或是治疗现存病况。
给药频率将取决于抗体的半衰期和其作用持续时间。如果抗体具有短半衰期(例如2至10小时)，则可能必需每日提供一个或多个剂量。或者，如果抗体具有长半衰期(例如2至15天)，则可能仅需每日一次、每周一次或每1个或2个月一次提供1个剂量。
药学上可接受的载体本身不应当诱导对接受组合物的个体有害的抗体产生，并且不应当是有毒的。适当的载体可以是大的缓慢代谢的大分子例如蛋白质、多肽、脂质体、多糖、聚乳酸、聚乙醇酸、多聚氨基酸、氨基酸共聚物和灭活的病毒颗粒。
可使用药学上可接受的盐，例如矿物酸盐，例如盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐和硫酸盐或有机酸的盐，例如乙酸盐、丙酸盐、丙二酸盐和苯甲酸盐。
治疗性组合物中的药学上可接受的载体可额外地包含液体例如水、盐水、甘油和乙醇。此外，辅助物质，例如湿润剂或乳化剂或pH缓冲物质可存在于这样的组合物中。这样的载体使得药物组合物能够被配制为片剂、丸剂、锭剂、胶囊剂、液体、凝胶、糖浆剂、软膏和悬浮液以用于患者摄入。
适当的施用形式包括适合于胃肠外施用的形式，例如通过注射或输注，例如通过单次快速静脉注射或连续输注。当产物用于注射或输注时，其可采取油性或水性媒介物中的悬浮液、溶液或乳液的形式，其可包含配制剂例如悬浮剂、防腐剂、稳定剂和/或分散剂。或者，本公开内容的分子可以以干燥形式存在，以在使用前用适当的无菌液体进行重建。
配制后，可将本发明的组合物给受试者直接施用。待治疗的受试者可以是动物。然而，在一个或多个实施方案中，组合物适合用于给人受试者施用。
适当地在根据本公开内容的制剂中，终制剂的pH与抗体的等电点的值不相似，例如如果制剂的pH为7，则8-9或更高的pI可以是适当的。然而不希望受理论束缚，据认为这可最终提供具有增强的稳定性的终制剂，例如抗体保留在溶液中。
本发明的药物组合物可通过任何数量的途径施用，所述途径包括但不限于口服、静脉内、肌内、动脉内、髓内、硬膜内、心室内、经皮肤、经皮(例如，参见WO98/20734)、皮下、腹膜内、鼻内、肠内、局部、舌下、阴道内或直肠途径。皮下注射器也可用于施用本发明的药物组合物。通常地，治疗性组合物可被制备为可注射物，如液体溶液或悬浮液。还可制备适用于在注射之前溶解或悬浮于液体媒介物中的固体形式。
组合物的直接递送通常通过皮下、腹膜内、静脉内或肌内注射来实现，或被递送至组织的细胞间隙。还可将组合物施用至伤口中。剂量治疗可以是单份剂量方案或多份剂量方案。
应理解，组合物中的活性成分将是抗体。照这样，其将易于在胃肠道中被降解。因此，如果将通过使用胃肠道的途径施用组合物，那么组合物将需要包含保护抗体免受降解但一旦其被胃肠道吸收后就释放抗体的试剂。
药学上可接受的载体的详尽讨论可在雷氏药学大全(Remington'sPharmaceutical Sciences)(Mack Publishing Company,N.J.1991)中获得。
在一个实施方案中，将制剂提供为用于局部施用(包括吸入)的制剂。
适当的可吸入制剂包括可吸入粉剂、包含喷射气体的定量气雾剂或不含喷射气体的可吸入溶液。包含活性物质的根据本公开内容的可吸入粉剂可仅由上述活性物质组成或由上述活性物质与生理上可接受的赋形剂的混合物组成。
这些可吸入粉剂可包括单糖(例如葡萄糖或阿拉伯糖)、二糖(例如乳糖、蔗糖、麦芽糖)、寡糖和多糖(例如葡聚糖)、多元醇(例如山梨醇、甘露醇、木糖醇)、盐(例如氯化钠、碳酸钙)或这些物质彼此的混合物。可适当地使用单糖或二糖，使用乳糖或葡萄糖，特别地但非排他地以它们的水合物形式使用。
用于肺中沉积的颗粒需要小于10微米，例如1-9微米，例如0.1至5μm，特别地1至5μm的颗粒尺寸。活性成分(例如抗体)的颗粒尺寸是最重要的。
可用于制备可吸入气雾剂的喷射气体在本领域是已知的。适当的喷射气体选自烃类例如正-丙烷、正-丁烷或异丁烷，和卤代烃例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、环丙烷或环丁烷的氯化和/或氟化衍生物。上述喷射气体可单独使用或以其混合物使用。
特别适合的喷射气体是选自TG11、TG12、TG134a和TG227的卤代烷衍生物。在上述卤代烃中，TG134a(1,1,1,2-四氟乙烷)和TG227(1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷)及其混合物是特别适合的。
含喷射气体可吸入气雾剂还可包含其它成分例如共溶剂、稳定剂、表面活性剂(表面活化剂)、抗氧化剂、润滑剂以及用于调节pH的装置。所有这些成分在本领域是已知的。
根据本发明的含喷射气体可吸入气雾剂可包含按重量达到5％的活性物质。根据本发明的气雾剂包含例如按重量计0.002至5％、按重量计0.01至3％、按重量计0.015至2％、按重量计0.1至2％、按重量计0.5至2％或按重量计0.5至1％的活性成分。
或者，至肺的局部施用还可以是通过例如使用装置的液体溶液或悬浮制剂的施用，所述装置为例如喷雾器，例如，连接至压缩机的喷雾器(例如，连接于由Pari Respiratory Equipment,Inc.,Richmond,Va.制造的Pari Master(R)压缩机的Pari LC-Jet Plus(R)喷雾器)。
可以将本发明的抗体分散在溶剂中例如以溶液或悬浮液的形式来递送。其可悬浮于适当的生理溶液，例如盐水或其它药学上可接受的溶剂或缓冲溶液。本领域已知的缓冲溶液可包含0.05mg至0.15mg依地酸二钠、8.0mg至9.0mg NaCl、0.15mg至0.25mg聚山梨酯、0.25mg至0.30mg无水柠檬酸和0.45mg至0.55mg柠檬酸钠/1mL水以获得约4.0至5.0的pH。悬浮液可使用例如冻干分子。
治疗性悬浮液或溶液制剂还可包含一种或多种赋形剂。赋形剂在本领域中是公知的并且包括缓冲剂(例如，柠檬酸盐缓冲剂、磷酸盐缓冲剂、醋酸盐缓冲剂和碳酸氢盐缓冲剂)、氨基酸、尿素、醇、抗坏血酸、磷脂、蛋白质(例如，血清白蛋白)、EDTA、氯化钠、脂质体、甘露醇、山梨醇和甘油。可将溶液或悬浮液封装在脂质体或生物可降解微球体中。通常以大体上无菌的形式(使用无菌制造过程)提供制剂。
这可包括生产和灭菌(通过过滤用于制剂的缓冲溶剂/溶液、分子至无菌缓冲溶剂溶液中的无菌悬浮，和利用本领域技术人员熟知的方法将制剂分配入无菌容器)。
可以例如以包装在箔封袋中的单个剂量单位(例如，密封塑料容器或小瓶)提供根据本公开内容的可喷雾制剂。每一个小瓶包含在一定体积(例如2ml)的溶剂/溶液缓冲液中的单位剂量。
根据本公开内容的抗体被认为特别适合通过喷雾递送。
本说明书的上下文中的包含意指包括。
其中可将本发明的技术上适当的实施方案组合。
“非对称性”和“非对称性混合”在本文中可互换使用。
将参考下列实施来描述本发明，所述实施例仅仅是举例说明性，不应当以任何方式理解为限定本发明的范围。
实施例
1.IgG4重链的诱变和突变的IgG4重链的单基因载体的产生
使用Lightening Multi Site DirectedMutagenesis(SDM)试剂盒或II DSM试剂盒(获自)(目录号分别为210516和200521)，按照制造商的说明书来进行氨基酸突变。
通过DNA测序来验证突变。产生下表中抗体1至47的IgG4重链：
制备的其它抗体描述于上表中。
抗体48的重链(序列ID NO:266)通过PCR和限制性内切酶克隆产生。PCR产物利用编码IgG1上铰链区和核心铰链区序列以及限制性位点BglII的正向寡核苷酸和编码限制性内切酶DraIII的反向寡核苷酸来产生。随后用上述酶消化PCR片段，将其连接入包含适当可变区的hG4单基因载体。
2.突变的IgG4抗体的表达
将所有突变DNA转染进入CHOK1细胞。将细胞(2x108个细胞/ml)重悬浮于1ml厄尔平衡盐溶液(Sigma)中并与400μg的DNA(200μg重链DNA和200μgκ轻链DNA)混合。将800μl等分转移至0.4cm比色皿(Biorad)中。对于500ml培养物，将6个比色皿在下列参数下进行电穿孔：1ms,9.6Amps；10ms,0Amps；40ms,3.2Amps。将转染的细胞在以140rpm摇动的条件下于5％CO2潮湿环境中在37℃温育24小时，从转染后第2天在32℃继续温育10-13天。在转染后第4天，将1.6ml1M丁酸钠添加至培养物。当细胞达到40％的存活率或至第13天时，收集上清液。将培养物以4000rpm离心45分钟。将上清液通过0.22μM Stericup过滤器(Millipore)以进行纯化。
3.突变的IgG4抗体的纯化
使用Protein A 5ml HiTrap MabSelect SuRe柱(GE Healthcare,Amersham UK)纯化上清液(200-500ml)。通过添加1/50的上清液体积的2M Tris-HCl pH8.5来制备样品。将样品以1ml/min的速率上样至柱子上。用PBS pH7.4洗涤柱子。为了洗脱样品，将0.1M pH3.4的柠檬酸钠以1ml/min通过柱子，收集0.5ml级分。通过向每一个级分中添加0.125ml的2M Tris-HCl pH8.5来中和峰值级分。将UV检测设置在280nm。
4.纯化的突变的IgG4抗体的表征
SDS PAGE分析:
将粗制上清液以1200rpm离心5min，随后在OCTET上进行定量。通过添加适当量的抗体、4x上样缓冲液(Invitrogen)和2μl 100mMNEM来制备抗体样品(25-30ng)。使用dH2O制成20μl的总体积。随后将样品在100℃煮沸3min，将其上样至15个孔的1.5mm4-20％Tris-甘氨酸凝胶上。将凝胶在150V于1x Tank缓冲液中电泳1.5小时。使用iBlot干燥转移系统装置将抗体转移至硝酸纤维素膜，转移进行8min。将膜在摇动的平台上于室温(RT)、PBS-TM中温育1小时，随后在摇动的情况下，用兔抗-人IgG Fc HRP缀合抗体(JacksonImmunoresearch)或山羊抗-人κ轻链HRP缀合抗体(Bethyl)于RT温育1小时。随后利用PBS-T进行3次洗涤，每次5分钟。按照制造商的说明书(Pierce)，使用金属增强DAB底物试剂盒显现印迹。
免疫印迹分析的结果示于图7、8、9和10中。在图7-10中，H链代表重链，L代表轻链，H2L2是包含两条重链和两条轻链的完整抗体分子，HL是包含一条重链和一条轻链的半分子。
图7显示抗体15、16、6、7、8、17、18、19、5、5P、9、10、11、1、2、3、4、12、13和14的免疫印迹分析。可从图7看出，除因两个铰链突变C239S和C242S的存在而未显示或显示极少的H2L2的抗体4、8和14外，抗体显示良好水平的H2L2。然而，抗体4、8和14可通过重链间非共价键合形成H2L2。突变体3也显示极少的H2L2，该突变体保留C239，但不能在铰链中形成重链内二硫化合物，这推测是因C-末端轻链(LC)半胱氨酸与铰链C239之间的二硫化物的高效形成而导致。还可看到包含突变C239S但不包含C242S的抗体(抗体2、6、9和12)，相较于既不包含C239S也不包含C242S的抗体或包含C242S但不包含C239S的抗体，显示减少的HL的形成。包含S241P突变的抗体5P和16也显示减少的HL的形成。突变体2和3的比较显示与重链形成二硫键的轻链的C-末端半胱氨酸的“达到”的程度，轻链半胱氨酸对重链中的C239的键合效率似乎高于对C242的键合效率。
图8显示抗体15、6、7、8、28、29、30、31、17、19、32、33、33、34、35、36、37、38和39的免疫印迹分析。可从图8看出，除抗体8、31、35和39(所述抗体因铰链区中存在突变C239S和C242S以及从而在两条重链之间无二硫键形成而未显示或显示极少的H2L2)外，抗体显示良好水平的H2L2。然而，抗体8、31、35和39可通过重链间非共价键合形成H2L2。还可看到包含突变C239S但不包含C242S的抗体(抗体抗体6、29、33和37)，相较于既不包含C239S也不包含C242S的抗体或包含C242S但不包含C239S的抗体，显示减少的HL的形成。突变体15能够在轻链与CH1中的G230C之间形成二硫键和重链间二硫化物从而导致完全装配的和二硫键键合的蛋白质。此外，突变体15(C127S G230C)、28(C127S Y229C)、32(C127SK228C)和36(C127S S227C)的比较显示引入的半胱氨酸在上铰链中的位置增加了LC-HC间二硫键形成。G230和Y229是特别优选的引入半胱氨酸的位置。突变体28(C127S Y229C)显示低水平的HL和H2，从而具有低二硫键异质性。
图9显示抗体15、6、7、8、44、45、46、47、17和19的免疫印迹分析。可从图9看到，除抗体8和47(所述抗体因在铰链区中存在C239S和C242S突变和从而在两条重链之间无二硫键形成而未显示或显示极少的H2L2)外，抗体显示良好水平的H2L2。然而，抗体8和47可通过重链之间的非共价键合形成H2L2。还可看到包含突变C239S但不包含C242S(抗体6和45)的抗体，相较于不包含C239S和C242S的抗体或包含C242S但不包含C239S的抗体，显示减少的HL的形成。特别地，突变44显示3个氨基酸在上铰链中的插入也可减少HL和H2的形成，从而具有比可比较的突变体15更低的水平的二硫化物异质性。
图10显示抗体48、17、18和19的免疫印迹分析。可从图10看到，抗体48显示良好水平的H2L2和极少的HL。突变体48包含IgG1上铰链序列EPKSCDKTHT SEQ ID NO:319(替代IgG4上铰链序列)和核心铰链S241P突变。从而突变体48具有上铰链和核心铰链序列EPKSCDKTHTCPPCP SEQ ID NO:320。突变体48显示相较于野生型IgG4抗体17更低水平的二硫键异质性和相较于IgG4S241P突变体18和野生型IgG1抗体19大致相等的低水平二硫键异质性。
Thermofluor测定:
通过使用Orange监控蛋白质的热解折叠过程，在thermofluor测定中分析纯化的mAb的热稳定性。将5μl1mg/ml的mAb、5μl30x染料和40μlPBS一起添加。将10μl的混合物以一式四份分配至384PCR光学孔板，随后在7900HT Fast Real-Time PCR系统(Agilent Technologies UK Ltd、Wokingham UK)上进行PCR。该PCR系统包括用于设置在20℃至99℃的精确温度控制的加热装置；同时监控孔中的荧光变化的电荷耦合装置。
图11、12、13、14和15显示IgG4抗体突变体相较于野生型IgG1和IgG4抗体的热稳定性分析的结果。
突变体15与野生型IgG4(突变体17)的比较显示因改变的二硫化物排列而引起的Fab Tm的增加。突变体15与28的比较显示包含Y229C突变的突变体28相较于包含G230C突变的突变体15的FabTm的进一步升高。突变体15和44的比较显示G230C突变体的FabTm可进一步地通过在上铰链中插入3个氨基酸来进一步升高。突变体17与18的比较显示S241P中铰链突变不升高Fab Tm，即使其显著减少HL形成。当与野生型IgG4(突变体17)和突变体15比较时，突变体48也显示显著升高的Fab Tm。
图15显示根据本发明的选择的IgG4突变体的热稳定性的总体等级评定。突变体48、44、44P、46、45、6、29、30、28、28P、31、8、47和15全都具有比野生型IgG4(突变体17)和野生型IgG4S241P(突变体18)显著更高的Fab Tm值。
5.Fab臂交换
a)体外重链交换
将各自具有不同的抗原特异性的第一IgG4抗体和第二IgG4抗体在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中(以mM计:150NaCl,10NaH2PO4；pH7.4中)以100ug/ml的总浓度以1:2的摩尔比混合。为了使二硫键还原，用还原的谷胱甘肽(GSH；Sigma)补充样品至0、0.5或5mM的终浓度。在实验开始时(t＝0小时)，取出混合物的等分，利用至10mM的终浓度(以使潜在的反应性巯基失活)的N-乙基马来酰亚胺(NEM；Sigma)进行淬灭，将其在37℃与剩余的混合物并排温育16小时(t＝16小时)。温育后，如上所述淬灭t＝16小时的样品。
测试的第一和第二抗体的组合示于下表中：
上表中的抗体1和2之间的重链交换提供了具有来自每一种相关抗体的重链的非对称性抗体。
b)体外重链交换的检测和定量
使用夹心MSD测定法来测定功能活性双特异性抗体的存在，在所述测定法中，在搅拌(200r.p.m)的条件下，利用1ug/ml的PB中的生物素化抗原1(第一抗体的抗原)在RT预温育于1％的PBS中的BSA(PB)中系列稀释的实施例5a)中提供的淬灭的反应样品，进行1小时，随后转移至PB预封闭的链霉抗生物素蛋白涂覆的MSD板(MesoScale Diagnostics)。在搅拌的条件下于RT温育1小时后，用PBS/0.1％Tween-20洗涤孔3次，随后用1ug/ml的PB中的硫标记的抗原2(第二抗体的抗原)温育。温育后，如上所述洗涤板，使用产品读取缓冲液(manufactures read buffer)和Image Sector 6000仪分别显现和测量信号。从所有信号扣除从对照平行反应获得的本底值，在所述对照平行反应中，用非生物素化替代物替代生物素化抗原。在所有计算中使用来自至少3个独立实验的一式两份值。MSD信号越高，已发生重链交换的量越大。
图16显示在两种GSH浓度下在第16小时时的重链交换，其中第一抗体选自IgG1野生型、IgG4野生型和各种突变抗体并且第二抗体是IgG4野生型。该图显示突变体具有比野生型IgG4抗体更少的交换和比IgG1野生型抗体显著更多的交换。这是有利的，因为交换可用于体外制备本公开内容的非对称性抗体，相对于野生型IgG4抗体，其在体内经历交换的易感性更低。在一些情况下，增加还原剂例如GSH的浓度增加了观察到的交换的量。
与文献(Labrijn2011,Lewis2009,Stubenrauch2010,Labrijn2009)充分一致，我们显示IgG4核心铰链中的S241P突变代表用于阻止Fab-臂交换的工具(图16)。还可看到本发明的突变双特异性抗体显示比在0.5mM GSH(该浓度为4-6uM的血浆的生理GSH浓度(Zilmer.等人,2005.Drug Design Reviews)的100倍)显示的Fab臂交换更少的Fab臂交换。因此，可在还原条件下通过Fab臂交换在体外产生双特异性抗体，随后所述双特异性抗体相较于IgG4wt会具有显著减少的体内Fab臂交换。
图17显示位置241上的甘氨酸可容易地与在此位置上具有丙氨酸或苏氨酸的IgG4突变体交换。在位置241上具有丙氨酸的IgG4与在此位置上具有苏氨酸的突变体的交换将比与在此位置上具有甘氨酸的突变体的交换要更多。类似地，在与S241G的反应中，在位置241上具有苏氨酸的IgG4突变体相较于对称性测定显示减少的交换活性。与IgG4S241A的交换相似于对称性测定。总之，这表明IgG4S241T在与IgG4WT相似的水平上交换并且相较于突变体S241A和S241G其更可能交换。
抗体亲和力:
本发明的选择的突变IgG4抗体对可溶性靶细胞因子的亲和力可利用BIAiacoreTM来测量。测定形式是将IgG捕获在抗-Fc表达上，随后滴定可溶性细胞因子。
术语"kd"(s-1)是指抗体-抗原相互作用的解离速率常数。所述值也称为koff值。
如本文中所用，术语"ka"(M-1s-1)是指抗体-抗原相互作用的结合速率常数。
如本文中所用，术语"KD"(M)或“KD”(pM)是指抗体-抗原相互作用的解离平衡常数。
尺寸排阻(SEC)HPLC分析:
将约50ug纯化的抗体在使用S200型柱子的HPLC中运行。将Ab1至19用于分析。该结果显示形成了非共价缔合的H2L2，尽管人IgG4分子的DSB排列发生了改变。

Claims (35)

1.非对称性抗体，所述抗体包含两条各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的重链或重链片段，其中第一重链或其片段为种类IgG4并且具有：
a.CH1结构域中按照Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b.任选地位于上铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换，并且
其中第二重链或其片段的特征在于链的部分或全部在至少可变区外的区域(例如恒定区)中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
2.非对称性抗体，所述抗体包含各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的第一和第二重链或重链片段，其中第一重链或其片段是种类IgG4并且具有IgG1型铰链，并且第二重链或其片段在至少可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
3.权利要求1或2的非对称性抗体，其中位于第一重链的上铰链区中的一个或多个氨基酸被半胱氨酸置换并且选自根据Kabat编号系统编号的227、228、229和230位置上的氨基酸。
4.权利要求3的非对称性抗体，其中根据Kabat编号系统编号的位置230上的甘氨酸被半胱氨酸置换。
5.权利要求3或4的非对称性抗体，其中根据Kabat编号系统编号的位置229上的酪氨酸被半胱氨酸置换。
6.权利要求3至5的任一项的非对称性抗体，其中根据Kabat编号系统编号的位置228上的赖氨酸被半胱氨酸置换。
7.权利要求3至6的任一项的非对称性抗体，其中根据Kabat编号系统编号的位置227上的丝氨酸被半胱氨酸置换。
8.权利要求1至7的任一项的非对称性抗体，其中第一重链中根据Kabat编号系统编号的位置239上的半胱氨酸和位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。
9.权利要求1至7的任一项的非对称性抗体，其中第一重链中的根据Kabat编号系统编号的位置239上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。
10.权利要求1至7的任一项的非对称性抗体，其中第一重链中的根据Kabat编号系统编号的位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换。
11.非对称性抗体，所述抗体包含两条各自包含至少可变区、铰链区和CH1结构域的重链，其中第一重链或其片段的特征在于其为种类IgG4并且具有：
a)根据Kabat编号系统编号的位置127上的链间半胱氨酸被另一种氨基酸置换；和
b)任选地根据Kabat编号系统编号的位置239上的半胱氨酸或位置242上的半胱氨酸被另一种氨基酸置换；其中第二重链或其片段的特征在于其在可变区外的区域中具有与所述第一重链不同的氨基酸序列。
12.权利要求8至11的任一项的非对称性抗体，其中第一重链的位置239上的半胱氨酸和/或位置242上的半胱氨酸被不包含巯基的氨基酸置换。
13.权利要求12的非对称性抗体，其中所述不包含巯基的氨基酸为丝氨酸。
14.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中根据Kabat编号系统编号的残基240和/或241上的氨基酸被另一种氨基酸置换。
15.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中位置127上的半胱氨酸被不包含巯基的氨基酸置换。
16.权利要求15的非对称性抗体，其中所述不包含巯基的氨基酸为丝氨酸。
17.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中重链经突变在根据Kabat编号系统编号的氨基酸226至243之间插入3个氨基酸。
18.权利要求17的非对称性抗体，其中第一重链经突变在根据Kabat编号系统编号的位置238与239之间插入3个氨基酸。
19.权利要求18的非对称性抗体，其中3个丙氨酸被插入第一重链的根据Kabat编号系统编号的位置238与239之间。
20.权利要求18的对称双特异性抗体，其中在第一重链的根据Kabat编号系统编号的位置238与239之间插入了苏氨酸、组氨酸和另外一个苏氨酸。
21.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中第一重链的根据Kabat编号系统编号的位置241上的丝氨酸被脯氨酸置换。
22.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中在第一重链中，位置230上的甘氨酸被半胱氨酸置换，位置227上的丝氨酸被脯氨酸置换，位置229上的酪氨酸被丝氨酸置换，位置237上的脯氨酸被天冬氨酸置换，位置238上的脯氨酸被赖氨酸置换，位置238与239之间插入了苏氨酸-组氨酸-苏氨酸的氨基酸序列并且位置241上的丝氨酸被脯氨酸置换。
23.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中一条或更多条重链或其片段包含CH2结构域和/或CH3结构域。
24.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中每一条重链包含可变区并且两个可变区是相同的。
25.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中每一条重链包含可变区并且两个可变区是不同的。
26.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中抗体是双特异性的。
27.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中每一条重链或重链片段中的铰链区是不同的，例如不同的氨基酸序列和/或不同的序列长度。
28.权利要求1至27的任一项的非对称性抗体，其中每一条重链或重链片段中的铰链区是相同的，例如相同的氨基酸序列。
29.权利要求1至28的任一项的非对称性抗体，其中重链或每一条重链包含长度为12至17个氨基酸，例如长度为15个氨基酸的上铰链区和核心区。
30.任何前述权利要求的非对称性抗体，其中第二重链为种类IgG4或种类IgG1，例如为种类IgG4。
31.表达载体，其包含编码权利要求1至30的任一项中定义的抗体的序列。
32.宿主细胞，其包含权利要求31中定义的载体。
33.权利要求1至30的任一项中定义的抗体，其用于治疗疾病或障碍。
34.治疗疾病或障碍的方法，其包括施用治疗有效量的权利要求1至30的任一项中定义的抗体。
35.产生抗体(例如权利要求1至30的任一项中定义的抗体)的方法，其包括下列步骤：获得包含如本文中定义的第一重链序列或其片段的对称性抗体，在有助于两种抗体之间的重链交换的条件下，在体外将所述抗体与包含不同于所述第一重链序列的第二重链序列或其片段的第二对称性抗体混合，以及任选地分离从其获得的非对称性混合抗体。
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