CN104592393B - 一种双特异性抗体cd19×cd3的构建及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双特异性抗体、其制备方法及用途。本申请的双特异性抗体能在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，在肿瘤的免疫治疗中具有广阔的应用前景。本申请的双特异性抗体由单链单元和单价单元组成，其中该单链单元针对免疫细胞的表面抗原CD3具有特异性结合能力，该单价单元对肿瘤细胞表面抗原CD19具有特异性结合能力；该单链单元包含与Fc片段融合的单链可变片段(ScFv)，该单价单元包含轻链和重链对。本申请还提供双特异性抗体的制备方法，这些抗体的药学用途。

Description

一种双特异性抗体CD19×CD3的构建及应用

技术领域

本发明涉及免疫学的技术领域。具体地说涉及双特异性抗体的构建和制备方法，以及双抗体功能和性质检测方法。

背景技术

双特异性抗体(bispecific antibody，BiAb)是含有两种特异性抗原结合位点的人工抗体，能在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁，产生导向性的效应功能。 BiAb在生物医学中，特别是在肿瘤的免疫治疗中具有广阔的应用前景。通过BiAb介导细胞毒作用杀死肿瘤细胞是当前免疫治疗应用研究的热点，其主要特点是BiAb能同时结合肿瘤相关抗原和免疫效应细胞上的靶分子，直接触发免疫效应细胞对肿瘤细胞的特异性杀伤。以下是针对所研究的免疫细胞抗原和肿瘤细胞抗原，以及相关技术发展的一些背景技术介绍。

1.CD3

CD3分子由4个亚基组成：δ、ε、γ、ζ，其分子质量分别为18.9k Da、23.1k Da、20.5kDa、18.7k Da，其长度分别有171、207、182、164个氨基酸残基。它们一起组成6条肽链，常与T细胞受体(T cell receptor，TCR)紧密结合形成含有8 条肽链的TCR-CD3复合体，结构示意图见图1。此复合体具有T细胞活化信号转导，稳定TCR结构的功能。CD3胞质段含免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM)，TCR识别并结合由MHC(major histo-compatibility complex)分子提呈的抗原肽，导致CD3的ITAM的保守序列的酪氨酸残基被T细胞内的酪氨酸蛋白激酶p56lck磷酸化，然后可募集其他含有SH2(Scr homology 2)结构域的酪氨酸蛋白激酶(如ZAP-70)。ITAM的磷酸化和与ZAP-70的结合是T细胞活化信号传导过程早期阶段的重要生化反应之一。因此，CD3分子的功能是转导TCR识别抗原所产生的活化信号。

2.CD19

CD19在正常及恶性B淋巴细胞中均有表达，被视为B细胞发育过程中一个涵盖阶段较长的最为可靠的表面标记物。在正常淋巴组织中，CD19表达于生发中心的B细胞和滤泡树突状细胞、套细胞、滤泡间T细胞区的树突状大细胞，与CD20和CD22染色模式基本相同，但同CD20相比，CD19在前B细胞中也表达。此外，通过流式细胞学检测方法，CD19在人体组织分离得到的浆细胞中可以检测到。通常来说CD19在B淋巴细胞瘤中表达，其中包括B淋巴细胞淋巴瘤、小淋巴细胞淋巴瘤、套细胞淋巴瘤、滤泡淋巴瘤、Burkitt淋巴瘤、边缘区淋巴。

3.双特异性抗体技术发展

双特异性抗体，一个抗体分子中的两个抗原结合部位可分别结合两种不同的抗原表位的抗体。

抗体药物是以细胞工程技术和基因工程技术为主体的抗体工程技术制备的生物大分子药物，具有特异性高、性质均一、可针对特定靶点定向制备等优点。单克隆抗体在临床上主要应用于以下三个方面：肿瘤治疗、免疫性疾病治疗以及抗感染治疗。其中肿瘤的治疗是目前单抗应用最为广泛的领域，目前已经进入临床试验和上市的单抗产品中，用于肿瘤治疗的产品数量占比大概为50％。单克隆抗体治疗肿瘤是一种针对病变细胞特异靶点刺激免疫系统来杀伤靶细胞的免疫疗法，为了增强抗体的效应功能，特别是杀伤肿瘤细胞的效果，人们尝试多种方法改造抗体分子，双特异性抗体是改善抗体治疗效果的发展方向之一，现已成为抗体工程研究领域的热点。

用于免疫治疗的双特异性抗体是含有2种特异性抗原结合位点的人工抗体，能在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，在肿瘤的免疫治疗中具有广阔的应用前景。

4.双特异性抗体制备

双特异性抗体可通过多种途径获得，其制备方法主要有：化学偶联法、杂交—杂交瘤法和基因工程抗体制备法。化学偶联法是将2个不同的单克隆抗体用化学偶联的方式连接在一起，制备出了双特异性单克隆抗体，这是最早的双特异性单克隆抗体概念。杂交—杂交瘤法是通过细胞杂交法或者三元杂交瘤的方式产生双特异性单克隆抗体，这些细胞杂交瘤或者三元杂交瘤是通过建成的杂交瘤融合，或者建立的杂交瘤和从小鼠得到的淋巴细胞融合而得到的，只能生产出鼠源的双特异性抗体，它的应用受到了极大的限制。而随着分子生物学技术的迅速发展，出现了基因工程人源化双特异性抗体的多种构建模式，并主要分为双特异性微抗体，双链抗体，单链双价抗体，多价双特异性抗体四类。目前，国际上已有数种基因工程双特异性抗体药物进入临床试验阶段，并显示有较好的应用前景。

5.肿瘤的过继免疫治疗

肿瘤的过继免疫治疗是将自体或异体的免疫活性细胞经过体外扩增后输入患者体内，直接杀伤肿瘤细胞，调节和增强机体的免疫功能，主要包括LAK细胞、TIL细胞、激活的T淋巴细胞和CIK细胞的免疫治疗。而免疫疗法只能清除少量的、零散的肿瘤细胞，对于晚期的实体肿瘤疗效有限。故常将其作为一种辅助疗法与手术、化疗、放疗等常规方法联合应用。先用常规方法清扫大量的肿瘤细胞后，再用免疫疗法清除残存的肿瘤细胞，可提高肿瘤综合治疗的效果。其中，过继免疫治疗作为肿瘤综合治疗中的一个新方法，已经与常规手术治疗、放疗、化疗及其他细胞和分子治疗得到广泛配合，在多种肿瘤的治疗中展示了广泛的应用前景。然而，一种更理想的方式应该是，双特异性抗体一端可以结合培养好的免疫细胞的表面抗原CD3,并随之一起输入体内，而双特异性抗体的另一端能很好地结合肿瘤细胞的表面抗原；这样，双特异性抗体就能在体内架起肿瘤细胞和免疫细胞之间的桥梁，使免疫细胞集中在肿瘤细胞周围，进而对肿瘤细胞进行杀伤。通过这种方法可有效解决肿瘤细胞的转移和扩散，克服了手术、放化疗三大传统治疗方式后的“不彻底、易转移、副作用大”等弊端。

发明内容

术语和缩略语

BiAb:双特异性抗体(bispecific antibody)

TA:肿瘤抗原(tumor antigen)

VH:重链可变区(heavy chain variable region)。

VL:轻链可变区(light chain variable region)。

CL：轻链恒定区(constant region of light chain)。

CDR：是英文Complementarity determining regions(CDRs)的缩写，是指抗体的抗原互补决定区。

ScFv：单链可变区抗体片段(single-chain variable fragment)，又称为单链抗体。

CLD:细胞系开发(cell line development)

FACS：荧光激活细胞分选(Fluorescence-activated cell sorting)，也称为流式细胞分选术。

本发明针对常规单克隆抗体的不足之处，通过基因工程和抗体工程的方法进行的新分子-双特异性抗体的创制，在传统单克隆抗体主要通过CDC，ADCC和凋亡能力来杀伤肿瘤细胞的基础上，增加了介导T细胞的免疫疗法，大大提高了免疫系统杀伤肿瘤细胞的功效。

具体地，本发明提供了以下的技术方案：

在一种实施方式中，提供一种双特异性抗体，其特征在于，所述该抗体包含：(a)单价单元，为轻链-重链对，该轻链-重链对针对肿瘤细胞表面抗原具有特异性结合能力，优选地该肿瘤细胞表面抗原是CD19、CD20、CD30和CD133，更优选地该肿瘤细胞表面抗原是CD19；和(b)单链单元，为融合肽，该融合肽包含单链可变片段ScFv和具有铰链区、CH2结构域和CH3结构域的Fc片段，其中该融合肽针对的免疫细胞选自T 细胞、NKT细胞或CIK细胞；优选地，该融合肽对免疫细胞表面抗原CD3具有特异性结合能力。

在一种实施方式中，所述双特异性抗体的单链单元的CH2结构域位于ScFv片段和CH3结构域之间。

在一种实施方式中，双特异性抗体的单链可变片段由轻链可变区和重链可变区结构域组成，它们都靶向于抗原表位CD3。

在一种实施方式中，在单价单元中，轻链通过二硫键与重链结合；重链通过一个或多个二硫键与所述融合肽结合。

在一种实施方式中，单价单元包括针对人源CD19的抗体抗-CD19；

在一种实施方式中，抗体抗-CD19的重链的氨基酸序列为序列号1所示的氨基酸序列，抗体抗-CD19的轻链的氨基酸序列为序列号3所示的氨基酸序列，以及所述的抗-CD3ScFv-Fc的氨基酸序列为序列号5所示的氨基酸序列；并且抗-CD19重链在227位点上的半胱氨酸与抗-CD19的轻链218位点上的半胱氨酸以二硫键的形式连接，所述的抗-CD19重链在233和236位点上的半胱氨酸与抗-CD3ScFv-Fc的255和258位点上的半胱氨酸分别以二硫键的形式连接，所述的抗-CD19重链在399和416位点上与抗-CD3ScFv-Fc的428和 397位点上形成盐桥连接，所述的抗-CD19重链在373位点上与抗-CD3ScFv-Fc的436位点上形成隆突-入-穴连接。

在一种实施方式中，单价单元中的重链包含人或者人源化的Fc片段，优选地，该重链的Fc片段包含人IgG Fc片段；所述融合肽的Fc片段包含人或者人源化的Fc片段，优选地，该融合肽的Fc片段包含人IgG Fc片段。

在一种实施方式中，所述单价单元的人IgG Fc段和所述单链单元的IgG Fc通过盐桥和隆突-入-穴结构连接。

在一种实施方式中，提供一种双特异性抗体的制备方法，所述方法包括：

(1)分别将单价单元的重、轻链分别构建到第一表达载体上，将单链单元构建到第二表达载体上；

(2)将第一和第二表达载体一起共转染到细胞中，培养并取上清；

(3)将表达上清分离得到纯化后的双特异性抗体；优选地，所述的细胞是CHO-S细胞；或者优选地，所述的分离步骤包括：蛋白A亲和层析柱从表达上清中捕获所有带Fc结构域的抗体，通过SP阳离子交换层析实现目标双特异性抗体与副产物的分离，再过Q柱，最后浓缩置换缓冲液PBS。

在一种实施方式中，第一表达载体是pCHO1.0；第二表达载体是是pCHO1.0-潮霉素。

在一种实施方式中，所述单价单元为抗-CD19抗体，扩增其轻链所用引物为 Kozak(EcoR V)F，MK-前导序列(EcoRV)F，AC19-VL F1，hIgK(PacI)R，通过重叠 PCR扩增，将Kozak序列、前导序列及酶切位点EcoR V与PacI引入轻链；扩增其重链所用引物为Kozak(Avr II)F,K-前导序列(AvrI I)F,AC19-VH F1,hIgG1(sbfI)R，通过重叠PCR扩增将将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII与BstZl7I引入重链；扩增好的轻链基因片段与用EcoR V与PacI酶切过的pCHO1.0表达载体进行同源重组，获得装入抗-CD19轻链的表达载体；然后用AvrII与BstZl7I酶切后再和HC进行同源重组，获得抗-CD19的pCHO1.0表达载体，质粒命名为pCHO1.0-抗-CD19-HL-KKW；

所述单链单元为抗CD3ScFv-Fc抗体，扩增其所用引物为Kozak(Avr II)F,L2K-VH(MK) F1,hIgG1(sbfI)R，将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII与BstZl7I引入ScFv-Fc，将扩增好的基因片段与酶切过的pCHO1.0-潮霉素表达载体进行同源重组，获得装入抗CD3ScFv-Fc的表达载体，质粒命名为pCHO1.0-潮霉素-L2K-ScFv-Fc-LDY。

在一种实施方式中，上述任一的双特异性抗体或者按照上述任一方法制备的双特异性抗体在制备药物中的用途，所述的药物用于治疗CD19特异抗原表达所引起的肿瘤或相关疾病，或者用于杀死表达CD19细胞。

本发明的技术方案的有益的技术效果有：

1.本发明公开了一种新型双特异性抗体MSBODY(monomer and ScFv bispecificantibody)介导的免疫细胞杀伤肿瘤细胞的动物模型的建立及其应用。本发明针对双特异性抗体药物研究过程中，由于其介导免疫细胞杀伤，因此包括双特异性抗体的制备，以及双特异性抗体药效模型的建立和检测。双特异性抗体MSBODY包括一组重轻链组合，另一组则为ScFv连接Fc组合，其中一组特异结合一种人的肿瘤细胞抗原，包括CD19等一系列肿瘤细胞膜表面抗原，并且在其重链Fc区进行一些改造，使其相对野生型，不易自身形成二聚体；而另一组特异结合另一种鼠的T细胞抗原CD3，同样在其重链Fc区进行另外一些改造，也不易自身形成二聚体，而这两组重轻链之间很容易形成杂合二聚体。与此同时，双特异性抗体能在靶细胞和功能分子(细胞)之间架起桥梁，激发具有导向性的免疫反应，在肿瘤的免疫治疗中具有广阔的应用前景。

2.本申请提供了一种异二聚体抗体，该抗体包含两个不同的抗原结合多肽单元。该异二聚体与其对应的同二聚体分子量大小不同，可利用分子量的大小来区别异二聚体和同二聚体，从而较方便的确定双特异性抗体的纯度。这两个抗原结合多肽单元之一包含类似于野生型抗体的轻链-重链对，在整个本申请中，该单元也称为“单价单元”。另一抗原结合多肽单元包含单链可变片段(ScFv)。这样的ScFv可融合至抗体的恒定片段(Fc)。在本申请全文中此融合肽也被称为“单链单元”。

令人惊奇的是，本申请证明这种非对称的抗体是稳定的并具有高的抗原结合效率。这是令人意外的，因为已经证实在生理条件下即使是单链抗体的同二聚体都是不稳定的。例如，Ahmad等的“ScFv Antibody:Principles and Clinical Application,”Clinical and Developmental Immunology,2012:980250(2012),显示基于ScFv的IgG 类抗体不稳定，并且需要进一步改造以减少聚集并提高稳定性。

另外，因为具有非对称性，异二聚体具有与由其中任一抗原结合多肽单元组成的同二聚体所不同的等电点。基于异二聚体和同二聚体之间的等电点差异，可以容易地将需要的异二聚体与同二聚体分离，大大减少了双特异性抗体普遍存在的下游工艺开发存在的困难。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1.CD3分子结构示意图。

图2.CD19×CD3 MSBODY双特异性抗体分子示意图。

图3.电泳检测PCR产物，图A：M，DL10000核酸分子标记；1.抗CD19抗体重链；2.抗CD19抗体轻链；图B：M，DL10000核酸分子标记；1.抗-CD3抗体ScFv-Fc。

图4.CD19×CD3双抗体SDS-PAGE电泳图，M：蛋白分子量标记；1：还原SDS-PAGE电泳检测；2：非还原SDS-PAGE电泳检测；

图5.CD19×CD3的HPLC-SEC纯度峰形图。

图6.基于流式细胞分析方法测定的CD19×CD3双抗体与Raji细胞的亲和力结果图， (◆)为CD19×CD3双抗体；(▲)对照抗体Anti-CD19。

图7.基于流式细胞分析方法测定的CD19×CD3双抗体与Jurkat细胞的亲和力结果图,(◆)为CD19×CD3双抗体；(▲)对照抗体抗-CD3，L2K。。

图8.流式检测CD19×CD3双抗体同时结合Raji和Jurkat细胞、并促进2种细胞共结合的比率，(●)为CD19×CD3双抗体；(▼)对照抗体MT103。

图9.差示扫描热量计扫面测量CD19×CD3双抗体的Tm值。

图10.CD19×CD3双抗体经过热处理后活性检测图，A.与CD19结合活性检测，(●)CD19×CD3双抗体；(■)Anti-CD19单克隆抗体；B.与CD3结合活性检测，(▲)CD19×CD3 双抗体；(▼)Anti-CD3单克隆抗体L2K。

图11.CIK表型检测结果图，右上角的CD3，CD56双阳性的NK类细胞。

图12.双抗体有效介导CIK细胞杀伤Raji肿瘤细胞的结果图，(■)表示CD19×CD3，(▼)Anti-CD19单克隆抗体(●)4420×CD3双抗体，(▲)hIgG阴性对照。

图13.双抗体有效介导PBMC细胞杀伤Raji肿瘤细胞的结果图，(■)表示CD19×CD3， (▼)Anti-CD19单克隆抗体(▲)4420×CD3双抗体，(●)hIgG阴性对照。

具体实施方式

实施例1：双特异性抗体的表达载体构建(CD19×CD3,M901)

1.双特异性抗体序列设计

以CD19和CD3为靶点的双特异性抗体被命名为M901，如图(图2)，抗CD19为IgG形式，包括抗-CD19重链与轻链，含有Fab和Fc结构域；抗-CD3为ScFv-Fc形式，包括抗-CD3 的融合肽，含有VH、VL、Fc结构域。其中IgG形式一边Fc进行KKW改造，ScFv-Fc一边Fc 进行LDY改造，具体Fc改造过程参见PCT/CN2012/084982，使其各自不易形成同源二聚体，而易于形成杂合二聚体，即CD19×CD3双特异性抗体。同时，为了双抗体能在中国仓鼠卵巢细胞(CHO)中表达，并能分泌到培养基中，选择了鼠kappa链的前导肽序列作为分泌信号肽。各个结构域及信号肽的氨基酸序列和核酸序列见如下序列号1-8。

抗-CD19重链氨基酸序列(序列号1)

QVQLQQSGAELVRPGSSVKISCKASGYAFSSYWMNWVKQRPGQGLEWIGQIWPGDGDTNYNGKFKGKATLTADESSSTA YMQLSSLASEDSAVYFCARRETTTVGRYYYAMDYWGQGTTVTVSSASTKGPSVFPLAPSSKSTSGGTAALGCLVKDYFP EPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSSLGTQTYICNVNHKPSNTKVDKKVEPKSCDKTHTCPPCP APELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVL HQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLWCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPE NNYDTTPPVLDSDGSFFLYSDLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK

抗-CD19重链核酸序列(序列号2)

caggtgcagctgcagcagtctggggctgagctggtgaggcctgggtcctcagtgaagatttcctgcaaggcttctggct atgcattcagtagctactggatgaactgggtgaagcagaggcctggacagggtcttgagtggattggacagatttggcc tggagatggtgatactaactacaatggaaagttcaagggtaaagccactctgactgcagacgaatcctccagcacagcc tacatgcaactcagcagcctagcatctgaggactctgcggtctatttctgtgcaagacgggagactacgacggtaggcc gttattactatgctatggactactggggccaagggaccacggtcaccgtctcctccgcgtcgaccaagggcccatcggt cttccccctggcaccctcctccaagagcacctctgggggcacagcggccctgggctgcctggtcaaggactacttcccc gaaccggtgacggtgtcgtggaactcaggcgccctgaccagcggcgtgcacaccttcccggctgtcctacagtcctcag gactctactccctcagcagcgtggtgaccgtgccctccagcagcttgggcacccagacctacatctgcaacgtgaatca caagcccagcaacaccaaggtggacaagaaagttgagcccaaatcttgtgacaaaactcacacatgcccaccgtgccca gcacctgaactcctggggggaccgtcagtcttcctcttccccccaaaacccaaggacaccctcatgatctcccggaccc ctgaggtcacatgcgtggtggtggacgtgagccacgaagaccctgaggtcaagttcaactggtacgtggacggcgtgga ggtgcataatgccaagacaaagccgcgggaggagcagtacaacagcacgtaccgtgtggtcagcgtcctcaccgtcctg caccaggactggctgaatggcaaggagtacaagtgcaaggtctccaacaaagccctcccagcccccatcgagaaaacca tctccaaagccaaagggcagccccgagaaccacaggtctacaccctgcccccatcccgggatgagctgaccaagaacca ggtcagcctgtggtgcctggtcaaaggcttctatcccagcgacatcgccgtggagtgggagagcaatgggcagccggag aacaactacgataccacgcctcccgtgctggactccgacggctccttcttcctctacagcgatctcaccgtggacaaga gcaggtggcagcaggggaacgtcttctcatgctccgtgatgcatgaggctctgcacaaccactacacgcagaagagcct ctccctgtctccgggtaaatga

抗-CD19轻链氨基酸序列(序列号3)

DIQLTQSPASLAVSLGQRATISCKASQSVDYDGDSYLNWYQQIPGQPPKLLIYDASNLVSGIPPRFSGSGSGTDFTLNI HPVEKVDAATYHCQQSTEDPWTFGGGTKLEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNAL QSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC

抗-CD19轻链核酸序列(序列号4)

gacatccagctgacccagtctccagcttctttggctgtgtctctagggcagagggccaccatctcctgcaaggccagcc aaagtgttgattatgatggtgatagttatttgaactggtaccaacagattccaggacagccacccaaactcctcatcta tgatgcatccaatctagtttctgggatcccacccaggtttagtggcagtgggtctgggacagacttcaccctcaacatc catcctgtggagaaggtggatgctgcaacctatcactgtcagcaaagtactgaggatccgtggacgttcggtggaggga ccaagctcgagatcaaacgtacggtggctgcaccatctgtcttcatcttcccgccatctgatgagcagttgaaatctgg aactgcctctgttgtgtgcctgctgaataacttctatcccagagaggccaaagtacagtggaaggtggataacgccctc caatcgggtaactcccaggagagtgtcacagagcaggacagcaaggacagcacctacagcctcagcagcaccctgacgc tgagcaaagcagactacgagaaacacaaagtctacgcctgcgaagtcacccatcagggcctgagctcgcccgtcacaaa gagcttcaacaggggagagtgttag

抗-CD3ScFv-Fc氨基酸序列(序列号5)

DIKLQQSGAELARPGASVKMSCKTSGYTFTRYTMHWVKQRPGQGLEWIGYINPSRGYTNYNQKFKDKATLTTDKSSSTA YMQLSSLTSEDSAVYYCARYYDDHYCLDYWGQGTTLTVSSGGGGSGGGGSGGGGSDIQLTQSPAIMSASPGEKVTMTCR ASSSVSYMNWYQQKSGTSPKRWIYDTSKVASGVPYRFSGSGSGTSYSLTISSMEAEDAATYYCQQWSSNPLTFGAGTKL ELKGAAAEPKSCDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNA KTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSRDELTKNQVSLW CLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYDTTPPVLDSDGSFFLYSDLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSP GK

抗-hCD3ScFv-Fc核酸序列(序列号6)

gatatcaaactgcagcagtcaggggctgaactggcaagacctggggcctcagtgaagatgtcctgcaagacttctggctacacctttactaggtacacgatgcactgggtaaaacagaggcctggacagggtctggaatggattggatacattaatcctagccgtggttatactaattacaatcagaagttcaaggacaaggccacattgactacagacaaatcctccagcacagcctacatgcaactgagcagcctgacatctgaggactctgcagtctattactgtgcaagatattatgatgatcattactgccttgactactggggccaaggcaccactctcacagtctcctcaggaggcggcggttcaggcggaggtggaagtggtggaggaggttctgacattcagctgacccagtctccagcaatcatgtctgcatctccaggggagaaggtcaccatgacctgcagagccagttcaagtgtaagttacatgaactggtaccagcagaagtcaggcacctcccccaaaagatggatttatgacacatccaaagtggcttctggagtcccttatcgcttcagtggcagtgggtctgggacctcatactctctcacaatcagcagcatggaggctgaagatgctgccacttattactgccaacagtggagtagtaacccgctcacgttcggtgctgggaccaagctggagctgaaaggtgcggccgcagagcccaaatcttgtgacaaaactcacacatgcccaccgtgcccagcacctgaactcctggggggaccgtcagtcttcctcttccccccaaaacccaaggacaccctcatgatctcccggacccctgaggtcacatgcgtggtggtggacgtgagccacgaagaccctgaggtcaagttcaactggtacgtggacggcgtggaggtgcataatgccaagacaaagccgcgggaggagcagtacaacagcacgtaccgtgtggtcagcgtcctcaccgtcctgcaccaggactggctgaatggcaaggagtacaagtgcaaggtctccaacaaagccctcccagcccccatcgagaaaaccatctccaaagccaaagggcagccccgagaaccacaggtgtacaccctgcccccatcccgggatgagctgaccaagaaccaggtcagcctgtggtgcctggtcaaaggcttctatcccagcgacatcgccgtggagtgggagagcaatgggcagccggagaacaactacgataccacgcctcccgtgctggactccgacggctccttcttcctctacagcgatctcaccgtggacaagagcaggtggcagcaggggaacgtcttctcatgctccgtgatgcatgaggctctgcacaaccactacacgcagaagagcctctccctgtctccgggtaaatga

鼠kappa链的前导肽序列氨基酸序列(序列号7)

METDTLLLWVLLLWVPGSTG

鼠kappa链的前导肽序列核酸序列(序列号8)

atggagacagacacactcctgctatgggtactgctgctctgggttccaggttccactggt

2.双特异性抗体基因克隆

选择pCHO1.0作为表达载体去克隆和表达抗CD19的重链和轻链基因，pCHO1.0-潮霉素表达载体是通过用潮霉素抗性基因替换pCHO1.0载体中的嘌呤霉素基因改造而来，被选择用来克隆和表达抗-CD3的ScFv-Fc融合基因。表1中的引物根据克隆方案设计好后，发送到苏州金唯智生物科技有限公司进行合成。以表1中的引物进行PCR扩增，模板为早期实验中基因合成或亚克隆到pCDNA3.1或pUC57上的基因质粒，PCT/CN2012/084982专利有详细描述，然后分别将抗-CD19重、轻链分别构建到pCHO1.0的表达载体上，将抗-CD3ScFv-Fc构建到pCHO1.0- 潮霉素的表达载体上。

表1.双特异性抗体基因克隆中使用的引物

初始PCR扩增模板DNA：35ng的模板DNA，如，目标抗体的轻链和重链；1μl的 10μM正向引物和反向引物；2.5μl的10x PCR Buffer缓冲液；1μl的10mM dNTP； 1μl的2.5单位/μlPyrobest DNA聚合酶(Takara，R005A)；和蒸馏水到25μl总体积在microfuge管中轻柔混合，并在微量离心机中快速旋转以收集反应混合物到管底。使用GeneAmp PCR System 9700(Applied Biosystem)和以下设置进行PCR反应：95℃，5 分钟；以下的25个循环：95℃，每次30秒；56℃，30秒；和72℃，1分钟。

通过几轮重叠PCR扩增，将Kozak序列、前导序列及酶切位点EcoR V与PacI引入轻链，见图3A；以及相应的引物将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII与BstZl7I引入重链，见见图3A。先将扩增好的LC基因片段与用EcoR V与PacI酶切过的pCHO1.0表达载体进行同源重组，获得装入抗-CD19轻链的表达载体；然后用AvrII与BstZl7I酶切后再和 HC进行同源重组，获得抗-CD19的pCHO1.0表达载体，质粒命名为pCHO1.0-抗 -CD19-HL-KKW。

通过重叠PCR扩增抗-CD3ScFv-Fc结构域，并将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII 与BstZl7I引入ScFv-Fc，将扩增好的基因片段，见图3B，与酶切过的pCHO1.0-潮霉素表达载体进行同源重组，获得装入抗-CD3ScFv-Fc的表达载体，质粒命名为pCHO1.0-潮霉素-L2K-ScFv-Fc-LDY。

实施例2：双特异性抗体表达与纯化

1.双特异性抗体的表达

利用无内毒素大提试剂盒(Qiagen，12391)进行质粒大提，具体操作按照厂商提供的说明书进行。CHO-S细胞培养根据厂商提供的说明书在CD CHO培养基(Gibco，10743-029)中，置于37℃，5％CO₂细胞培养箱中进行培养，准备好细胞后，根据制造商的说明书(Maxcyte)，使用Maxcyte STX电转仪将质粒pCHO1.0-抗-CD19-HL-KKW与pCHO1.0-潮霉素 -L2K-ScFv-Fc-LDY一起共转染到CHO-S细胞中，设计共转染这两种质粒以表达对CD19× CD3的双特异性抗体M901。

分别在转染后第2天，培养温度下调到32℃，并每天补加3.5％FeedA，培养14天后，800*g离心收获表达上清。

2.双特异性抗体的纯化

表达上清用0.22uM滤膜过滤，利用Mabselect SuRe亲和层析柱(购自GE公司，18-1153-45, 17-5438-01)从表达上清中捕获所有带Fc结构域的抗体，用平衡缓冲液(9.5mMNaH₂PO₄+ 40.5mM Na₂HPO₄，pH7.0)平衡层析柱后，过亲和层析柱，用洗脱缓冲液(50mM柠檬酸+100mM 精氨酸，pH3.2)洗脱。通过SP阳离子交换层析，实现目标双特异性抗体与副产物的分离，阳离子交换柱购自GE公司(18-1153-44,17-1087-01)，用平衡缓冲液A(43.8mMNaH₂PO₄+ 6.2mM Na₂HPO₄，pH 6.0)平衡层析柱后，样品用双纯水稀释电导至3.0-3.5ms之间，过SP柱子结合后，用洗脱缓冲液B(43.8mM NaH₂PO₄+6.2mM Na₂HPO₄+1M NaCl，pH 6.0)20个柱体积线性洗脱；最后浓缩置换缓冲液PBS。纯化后的双特异性抗体进行SDS-PAGE、SEC检测，纯度在95％以上(见图4和图5)。

实施例3：双特异性抗体与细胞的结合活性测定(FACS)

本发明的双特异性抗体与相应细胞上的靶抗原结合。本发明以Raji(购自ATCC，CCL-86) 作为CD19阳性的细胞，Jurkat(Jurkat，TIB-152)作为CD3阳性的细胞，并以本发明制备的双抗体测定其细胞结合活性。

1.利用流式分析法检测双特异性抗体与Daji细胞的结合活性

培养足够的Raji细胞，离心收集细胞。同时稀释双特异性抗体，浓度从1000nmol开始， 3倍梯度稀释，得到12个浓度梯度，备用。将收集的细胞用PBS+1％FBS洗两遍，再加PBS+1％FBS 重悬细胞至4×10⁶个细胞/ml，细胞铺板于96孔板中，每孔50ul(2×10⁵个细胞)，加入50ul 稀释好的双特异性抗体，室温孵育1小时；离心去上清，用PBS洗细胞两遍，再用稀释好的 PE标记的抗人IgG FC抗体(Biolegend，409304)重悬细胞，室温避光孵育30分钟，PBS洗两遍，再用100ul PBS重悬，上机检测，再以平均荧光强度，通过用软件GraphPadPrism5.0进行分析计算双抗体与Raji的结合亲和力KD值。结果显示CD19×CD3双抗体与CD19阳性的Raji细胞具有良好的结合活性，见图6。

2.流式分析法检测双特异性抗体与Jurkat细胞的结合活性

培养足够的Jurkat悬浮细胞，离心收集细胞。接下来的实验过程与上述实施例相同，将100ul PBS重悬的细胞，上机检测，以平均荧光强度，通过用软件GraphPad Prism5.0进行分析计算双抗体与Jurkat细胞的结合亲和力KD值。结果显示CD19×CD3双抗体与CD3阳性的Jurkat细胞具有良好的结合活性，见图7。

3.双抗体介导的共结合活性检测

将培养好的Raji和Jurkat细胞，离心收集并用PBS洗2遍，分别用CFSE和PKH-26 染色。同时稀释双特异性抗体，浓度从160nmol开始，4倍梯度稀释，得到6个浓度梯度，备用。将染色好的Raji和Jurkat细胞离心去上清，用PBS+1％FBS洗两遍，再加PBS+1％FBS 重悬细胞至4×10⁶个细胞/ml，按1:1混合均匀，将细胞铺板于96孔板中，每孔50ul(2×10⁵个细胞)，加入50ul稀释好的双特异性抗体，室温孵育1小时；离心去上清，用PBS洗细胞两遍，最后用100ul PBS重悬，上机检测，分析双阳性细胞的比率，通过用软件GraphPad Prism5.0进行分析计算。结果显示CD19×CD3双抗体能同时结合CD19阳性的Raji细胞和 CD3阳性的Jurkat细胞，并能促进2种细胞共结合，见图8。

实施例4：双特异性抗体的热稳定性测定

1.双特异性抗体的Tm值测定

双特异性抗体的热稳定性通过差示扫描热量计(MicroCal VP-DSC，GE公司)进行测定，双抗体样品纯化后置换于PBS缓冲液中，以PBS缓冲液作为对照，量热扫描数据以60℃/小时的加热速率从10℃到100℃进行扫描获得。扫描结果显示，见图9，双特异性抗体的Tm值都在 70℃以上，表现除了良好的热稳定性。

2.双特异性抗体的热挑战性实验

单链抗体片段(ScFv)通过一个连接肽(Gly4Ser)3把重链可变区和轻链可变区连接起来而形成的。但是有报道ScFv内在的不稳定性可能会影响抗体药物的质量(Michaelson JS1,etc.,Anti-tumor activity of stability-engineered IgG-likebispecific antibodies targeting TRAIL-R2 and LTbetaR.MAbs.2009Mar-Apr；1(2):128-41.)。因此，我们将抗体稀释到0.4mg/ml,分别4℃，37℃，42℃，47℃，52℃，57℃，62℃，67℃，72℃，77℃，82℃，PCR仪处理1h，每管15ul。离心取上清，按照以下步骤进行流式检测，收集单细胞悬液加入96孔板，3×105/孔，加入各种处理抗体，并加入荧光二抗，流式上机检测，结果见图10，结果显示，双特异性抗体的Tm值都在58℃以上，表现除了良好的热稳定性。

实施例5：双抗体介导的体外细胞杀伤检测

1.PBMC细胞的分离及CIK细胞培养

取新鲜抗凝血，400g离心5min，弃上清。加入10倍细胞体积的红细胞裂解液，轻轻吹打混匀，室温或冰上裂解4-5分钟。在裂解过程中宜适当摇动以促进红细胞裂解。4 ℃400g离心5min，弃红色上清。若红细胞裂解不完全，重复步骤2和3一次。洗涤1-2 次。加入5倍细胞沉淀体积的PBS，重悬沉淀，4℃400g离心2-3分钟，弃上清。可再重复1次，共洗涤1-2次。根据实验需要用适当4℃PBS重悬细胞沉淀后即可进行计数等后续实验。

CIK细胞的培养，用CIK细胞启动培养液(无血清X-Vivo细胞培养液+750IU/mlIFN- γ±2％自体血浆)将每份细胞补满30ml，加到75cm2培养瓶中，置于饱和湿度、37℃、5.0％ CO₂培养箱培养。培养24小时后，加入CIK细胞刺激因子混合液1ml(无血清X-Vivo细胞培养液+75ng/ml Anti-human CD3ε、750IU/ml IL-2、0.6ng/ml IL-1α)，继续置于饱和湿度、37℃、5.0％CO₂培养箱内培养。接下来的步骤根据CIK细胞的生长情况决定补液(无血清X-Vivo培养液+750IU/ml IL-2±2％自体血浆)、分瓶的事情，基本上要维持细胞在2*10^6的浓度左右生长。最后用流式细胞仪FC500对收集的CIK细胞进行表型检测，包括：CD3，CD56，CD4，CD8，检测这些细胞表面抗原在CIK细胞的表达情况。检测结果见图11,表型结果显示CIK细胞具有35％以上的CD3和CD56双阳性，培养的细胞具有很好的NK T细胞的比率。

2.双抗体有效介导CIK细胞杀伤肿瘤细胞检测

收集Raji单细胞悬液，用终浓度为5uM的CFSE染色，染色后用该细胞培养的10％FBS-1640将细胞重悬至2×10⁵/ml，按照2×10⁴/孔，即100ul/孔加入96孔板培养过夜。实验设计加入培养的CIK细胞，50ul/孔，设置对照孔，无需加入CIK细胞的孔则用相同体积的培养基补入。加入CIK细胞的同时按实验设计加入相应抗体，其中对照抗体 4420×CD3为抗荧光素抗体和CD3组合的双抗体，其制备方法参见PCT/CN2012/084982。抗体加入量为50ul/孔，无需加入抗体的孔则用相同体积的培养基补入。48h后取出96 孔板，此过程中的所有上清及细胞悬液均对应收集到1.5ml EP管中，离心500g×5min。弃上清，各孔加入150ul 1％FBS-PBS重悬混匀细胞。各管于流式上机前10-15min加入PI (终浓度为1ug/ml)流式上机检测CFSE、PI双阳性细胞占CFSE阳性细胞比例即为靶细胞Raji的死亡率。结果见图12，细胞杀伤结果显示CD19×CD3 MSBODY双特异性抗体介导CIK细胞杀伤肿瘤细胞显示良好的杀伤效果，其最大杀伤效率和EC50都明显强于 Anti-CD19单抗。

3.双抗体有效介导PBMC细胞杀伤肿瘤细胞检测

制备Raji单细胞悬液。用终浓度为5uM的CFSE染色(染色步骤见protocol-1CFSE染色)，染色后用该细胞培养的10％FBS-1640将细胞重悬至2×10^5/ml，按照2×10^4/ 孔，即100ul/孔加入96孔板培养过夜。实验设计加入PBMC细胞，50ul/孔，设置对照孔，无需加入PBMC细胞的孔则用相同体积的培养基补入。加入PBMC细胞的同时按实验设计加入相应抗体，50ul/孔，无需加入抗体的孔则用相同体积的培养基补入。48h后取出96 孔板，用胰酶消化各孔细胞为单细胞悬液，此过程中的所有上清及细胞悬液均对应收集到1.5ml EP管中，离心500g×5min。弃上清，各孔加入150ul 1％FBS-PBS重悬混匀细胞。各管于流式上机前10-15min加入PI(终浓度为1ug/ml)流式上机检测CFSE、PI双阳性细胞占CFSE阳性细胞比例即为靶细胞Raji的死亡率。结果见图13，细胞杀伤结果显示 CD19×CD3 MSBODY双特异性抗体介导PBMC杀伤肿瘤细胞显示良好的杀伤效果，其EC50 明显强于Anti-CD19单抗以及4422×CD3对照双抗体。

例6：双特异性抗体杀伤血液扩散肿瘤的药效检测

CD19xCD3 MSBODY药效学评价基于CD19表达阳性raji细胞建立的血液扩散瘤模型上完成。模型建立方法：1x106raji细胞通过尾静脉注射到雌性NOD/SCID小鼠体内。药效评价：接种raji细胞第3天对小鼠随机分组，其中对抗体治疗组回输包被有CD19×CD3 MSBODY的人 Tcell细胞1.6x10⁷/只(通过抗人CD3抗体和IL-2诱导人PBMC培养获得)，两个对照分别回输 PBS和未包被抗体的人Tcell(所有回输治疗小鼠中均添加有LI-22000U/只)，首次回输治疗完毕后再在第6、9、12、14天对小鼠以相同的方式进行回输治疗。整个治疗过程当中对小鼠状态及体重实时监测，约15天后每天观察小鼠，统计各组生存率。

基于以上实验模型对CD19×CD3 MSBODY进行药效学评价后得到结果，回输 PBS和没有包被CD19×CD3 MSBODY的TCell对照组在接种25天之后开始死亡，到28天后 PBS组全部死亡，35天后Tcell组全部死亡，连续观察40天CD19×CD3 MSBODY给药治疗组小鼠存活率100％且身体健康状态正常。由此说明，Tcell在通过CD19×CD3 MSBODY介导后结合并聚集在CD19阳性肿瘤细胞周围，通过CD3刺激TCell产生的细胞毒杀伤肿瘤细胞，而对照组在没有TCell或有Tcell没有CD19×CD3 MSBODY介导的情况下肿瘤细胞没有得到及时彻底的杀伤和清除。此结果与理论设计相符，通过CD19×CD3 MSBODY介导的TCell可以特异性的杀伤CD19阳性肿瘤细胞并发挥更大于单纯TCell的杀伤作用。

应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质，因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的，而不是意欲限制本发明的范围，本发明的范围仅受限于所附的权利要求。

本领域的技术人员还将认识到，或者能够确认使用不超过常规实验，在本文中所述的本发明具体的实施方案的许多等价物。这些等价物意欲包含在所附的权利要求中。

Claims (6)

1.双特异性抗体，其特征在于，所述该抗体包含：(a)单价单元，为轻链-重链对，该轻链-重链对针对肿瘤细胞表面抗原具有特异性结合能力，该肿瘤细胞表面抗原是CD19；和(b)单链单元，为融合肽，该融合肽包含单链可变片段ScFv和具有铰链区、CH2结构域和CH3结构域的Fc片段，该融合肽对免疫细胞表面抗原CD3具有特异性结合能力；

所述单价单元包括针对人源CD19的抗体抗-CD19；

所述的抗-CD19重链的氨基酸序列为序列号1所示的氨基酸序列，抗-CD19的轻链的氨基酸序列为序列号3所示的氨基酸序列，以及所述的抗-CD3ScFv-Fc的氨基酸序列为序列号5所示的氨基酸序列；并且抗-CD19重链在227位点上的半胱氨酸与抗-CD19的轻链218位点上的半胱氨酸以二硫键的形式连接，所述的抗-CD19重链在233和236位点上的半胱氨酸与抗-CD3ScFv-Fc的255和258位点上的半胱氨酸分别以二硫键的形式连接，所述的抗-CD19重链在399和416位点上与抗-CD3ScFv-Fc的428和397位点上形成盐桥连接，所述的抗-CD19重链在373位点上与抗-CD3ScFv-Fc的436位点上形成隆突-入-穴连接；

所述单价单元中的重链包含人或者人源化的Fc片段，该重链的Fc片段包含人IgG Fc片段；所述融合肽的Fc片段包含人或者人源化的Fc片段，该融合肽的Fc片段包含人IgG Fc片段；

所述单价单元的人IgG Fc段和所述单链单元的IgG Fc通过盐桥和隆突-入-穴结构连接。

2.制备权利要求1所述的双特异性抗体的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

(1)分别将单价单元的重、轻链分别构建到第一表达载体上，将单链单元构建到第二表达载体上；

(2)将第一和第二表达载体一起共转染到细胞中，培养并取上清；

(3)将表达上清分离得到纯化后的双特异性抗体；所述的细胞是CHO-S细胞；所述的分离步骤包括：蛋白A亲和层析柱从表达上清中捕获所有带Fc结构域的抗体，通过SP阳离子交换层析实现目标双特异性抗体与副产物的分离，再过Q柱，最后浓缩置换缓冲液PBS。

3.根据权利要求2所述的方法，所述的第一表达载体是pCHO1.0；所述的第二表达载体是是pCHO1.0-潮霉素。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的方法的步骤(1)中：所述单价单元为抗-CD19抗体，扩增其轻链所用引物为Kozak F，MK-前导序列F，AC19-VL F1，hIgK R，通过重叠PCR扩增，将Kozak序列、前导序列及酶切位点EcoR V与PacI引入轻链；扩增其重链所用引物为KozakF,K-前导序列F,AC19-VH F1,hIgG1R，通过重叠PCR扩增将将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII与BstZl7I引入重链；扩增好的轻链基因片段与用EcoR V与PacI酶切过的pCHO1.0表达载体进行同源重组，获得装入抗-CD19轻链的表达载体；然后用AvrII与BstZl7I酶切后再和HC进行同源重组，获得抗-CD19的pCHO1.0表达载体，质粒命名为pCHO1.0-抗-CD19-HL-KKW；

所述单链单元为抗-CD3ScFv-Fc抗体，扩增其所用引物为Kozak F,L2K-VHF1,hIgG1R，将Kozak序列、前导序列及酶切位点AvrII与BstZl7I引入ScFv-Fc，将扩增好的基因片段与酶切过的pCHO1.0-潮霉素表达载体进行同源重组，获得装入抗-CD3ScFv-Fc的表达载体，质粒命名为pCHO1.0-潮霉素-L2K-ScFv-Fc-LDY。

5.权利要求1所述的双特异性抗体在制备药物中的用途，所述的药物用于治疗CD19特异抗原表达所引起的肿瘤疾病，或者用于杀死表达CD19细胞。

6.权利要求1所述双特异性抗体在制备药物中的用途，所述药物用于在肿瘤细胞系中筛选用于治疗表达CD19特异抗原的肿瘤细胞疾病的药物或者评价用于治疗表达CD19特异抗原的肿瘤细胞疾病的药物的药效。