CN116444672A - 人表皮生长因子3的抗体、其制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了人表皮生长因子3(HER3)的抗体、其制备方法及其应用。所述的HER3抗体能与HER3特异性结合并被细胞内吞,可以应用于抑制与HER3表达(包括过表达)相关或者是受到HER3功能影响的疾病,例如肿瘤。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域,更具体地,本发明涉及人表皮生长因子3的抗体、其制备方法及其应用。
背景技术
HER3 (ERRB3)属于人类表皮生长因子受体(EGFR)家族,该家族还包括EGFR(ERRB1、HER1)、HER2 (ERRB2)和HER4 (ERRB4)。HER3的细胞外结构域分为I到IV四个结构域,其中I和III是富含亮氨酸的B螺旋状区域,负责配体结合。II和IV是富含半胱氨酸的区域,其中II结构域还包含一个与其他受体相互作用所必需的二聚体臂。HER3的细胞内结构域,包括Juxta膜区、激酶结构和C端尾部。
HER3的配体包括神经调节蛋白1(NRG-1)和神经调节蛋白 2(NRG-2),并且配体结合HER3后,HER3不能形成同源二聚体,只能与另一受体形成异源二聚体来诱导胞内的磷酸化。另外,由于HER3几乎没有细胞内的酪氨酸激酶活性,不能独自启动下游信号通路,因此HER3需要与EGFR家族的其它受体成员,例如EGFR和HER2,或者非EGFR家族受体,包括MET因子受体和FGFR2,结合形成异源二聚体来参与信号的转导,启动细胞增殖或分化的相关途径。HER3易与EGFR和HER2形成异源二聚体,与HER4的亲和力较低。HER3和HER2形成的异源二聚体能激活磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)途径,激活的PI3K/AKT信号通路对癌细胞的生存非常重要,也是癌细胞产生耐药的主要原因。
HER3在多种癌种中高表达,包括乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、皮肤癌、胃癌、卵巢癌以及黑色素瘤,其高表达也与疾病进展以及预后不良有关。与其它EGFR家族成员相比,HER3单独过表达时并不致癌。但是HER3和HER2形成的异源二聚体在多种类型的癌症发生中发挥重要作用。研究表明,HER3表达上调是肿瘤细胞逃脱EGFR家族酪氨酸激酶抑制的机制之一。另外,HER2和HER3异源二聚体介导的信号转导与EGFR酪氨酸激酶抑制剂 (TKI),吉非替尼,在头颈癌和乳腺癌中的耐药性相关。在结直肠癌中,HER3配体NRG1,以及HER2和HER3异源二聚体的增加会使患者对EGFR抗体,西妥昔单抗,产生耐药。因此HER3被认为是治疗肿瘤的一个热门靶点。
开发针对HER3的单克隆抗体,有望成为对于EGFR、HER2高表达肿瘤治疗后复发的有效治疗手段。由于HER3缺乏明显的激酶活性,抗HER3的抗体主要是通过阻断HER3与配体或HER3与其它EGFR家族受体的相互作用,或者招募免疫细胞杀死癌细胞。目前,虽有HER3靶向抗体正在临床开发和临床前评估中,但没有 HER3 靶向抗体上市。另外,针对HER3的双特异性抗体和抗体偶联药物(ADC)也在临床试验中。这其中第一三共(Daiichi Sankyo)开发的抗体偶联药物patritumab deruxtecan,正在进行三期临床。patritumab deruxtecan是将抗人HER3抗体patritumab与小分子药物DXd偶联在一起,从目前临床试验的效果来看,patritumab deruxtecan对EGFR抑制剂耐药的非小细胞肺癌病人具有一定的治疗效果。然而,随着HER3在肿瘤进展和耐药中的重要性逐渐显现,开发靶向HER3的药物具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供人表皮生长因子3的抗体、其制备方法及其应用。
在本发明的第一方面,提供一种HER3特异性的抗体,该抗体具有轻链可变区和重链可变区,且,
轻链可变区的CDR1的氨基酸序列选自下组:SEQ ID NO:21,SEQ ID NO:30,SEQ IDNO:12,SEQ ID NO:18,SEQ ID NO:27;
轻链可变区的CDR2的氨基酸序列选自下组:SEQ ID NO:22,SEQ ID NO:31,SEQ IDNO:13,SEQ ID NO:28;
轻链可变区的CDR3的氨基酸序列为:SEQ ID NO:23,SEQ ID NO:32,SEQ ID NO:14,SEQ ID NO:19;
重链可变区的CDR1的氨基酸序列选自下组:SEQ ID NO:24,SEQ ID NO:33,SEQ IDNO:15;
重链可变区的CDR2的氨基酸序列选自下组:SEQ ID NO:25,SEQ ID NO:34,SEQ IDNO:16;
重链可变区的CDR3的氨基酸序列选自下组:SEQ ID NO:26,SEQ ID NO:35,SEQ IDNO:17,SEQ ID NO:20,SEQ ID NO:29。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为抗体(a)(可包括人源化(h)HE4/鼠(m)HE4/嵌合(c)HE4等),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:21、SEQ ID NO:22和SEQ ID NO:23所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQID NO:24、SEQ ID NO:25和SEQ ID NO:26所示。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为抗体(c)(可包括人源化HE6/鼠HE6/嵌合HE6等),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:30、SEQ ID NO:31和SEQ ID NO:32所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:33、SEQ ID NO:34和SEQ ID NO:35所示。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为抗体(d)(可包括人源化HE1/鼠HE1/嵌合HE1等),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:14所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:17所示。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为抗体(e)(可包括人源化HE2/鼠HE2/嵌合HE2等),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:18、SEQ ID NO:13和SEQ ID NO:19所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:20所示。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为抗体(f)(可包括人源化HE5/鼠HE5/嵌合HE5等),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:27、SEQ ID NO:28和SEQ ID NO:19所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:29所示。
在一种或多种实施方式中,所述抗体包括:单克隆抗体,单链抗体(scFv),结构域抗体,Fab片段,Fd片段,Fv片段,F(ab’)2片段。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体是人源化抗体、嵌合抗体或鼠抗体。
在一种或多种实施方式中,所述嵌合抗体具有鼠源抗体的轻链可变区和重链可变区,但将抗体的重链恒定区替换为人抗体IgG1重链恒定区,将抗体的轻链恒定区替换为人kappa轻链恒定区。
在一种或多种实施方式中,所述人源化抗体为:对于抗体可变区,保持鼠源CDR区,但基于鼠源可变区序列,将其重链可变区和轻链可变区的FR区域序列替换为人源抗体胚系基因的FR区域同源性最接近的序列后形成的抗体。较佳地,所述人源化抗体的重链恒定区为人抗体IgG1重链恒定区,轻链恒定区为人kappa轻链恒定区。
在一种或多种实施方式中,所述人源化抗体的轻链FR区具有:SEQ ID NO:36中第1-23位所示的FR1,第35-49位所示的FR2,第57-88位所示的FR3,第98-108位所示的FR4。
在一种或多种实施方式中,所述人源化抗体的重链FR区具有:SEQ ID NO:37中第1-27位所示的FR1,第36-47位所示的FR2,第60-96位所示的FR3,第112-122位所示的FR4。
在一种或多种实施方式中,所述抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:36所示轻链可变区、如SEQ ID NO:37所示重链可变区的抗体(为人源化抗体)。
在一种或多种实施方式中,所述抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示轻链可变区、如SEQ ID NO:6所示重链可变区的抗体(mHE4)。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:9所示轻链可变区、如SEQ ID NO:10所示重链可变区的抗体(mHE6)。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:9所示轻链可变区、如SEQ ID NO:11所示重链可变区的抗体(mHE7)。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示轻链可变区、如SEQ ID NO:2所示重链可变区的抗体(mHE1)。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示轻链可变区、如SEQ ID NO:4所示重链可变区的抗体(mHE2)。
在一种或多种实施方式中,所述的抗体为氨基酸序列如SEQ ID NO:7所示,重链可变区如SEQ ID NO:8所示重链可变区的抗体(mHE5)。
在一种或多种实施方式中,所述抗体还包括:重链可变区氨基酸序列与上述任一重链可变区氨基酸序列具有85%以上(如88%、90%、93%、95%、97%或99%以上)相同性、轻链可变区氨基酸序列与上述任一轻链可变区氨基酸序列具有85%以上(如88%、90%、93%、95%、97%或99%以上)相同性的抗体,且其具有本发明实施例所述抗体相同功能的抗体。
在本发明的另一方面,提供一种多核苷酸,其编码所述的抗体。
在本发明的另一方面,提供一种构建体(如表达载体),其包含所述的多核苷酸。
在本发明的另一方面,提供一种抗体表达系统,所述表达系统含有所述的构建体或基因组中整合有外源的所述的多核苷酸。
在一种或多种实施方式中,所述抗体表达系统为细胞表达系统。
在本发明的另一方面,提供一种制备前面任一所述的HER3特异性的抗体的方法,包括:在适合表达所述抗体的条件下,利用所述的抗体表达系统进行表达,从而获得所述的抗体。
在一种或多种实施方式中,所述制备方法还包括:纯化分离出所述抗体。
在本发明的另一方面,提供前面任一所述的抗体的用途,用于:制备特异性靶向表达HER3的肿瘤细胞的抗肿瘤药物;制备抗体药物偶联物或免疫缀合物;制备双功能或多功能抗体;制备诊断肿瘤的试剂,该肿瘤表达HER3;或制备嵌合抗原受体修饰的免疫细胞。
在本发明的另一方面,提供一种免疫缀合物,其包括前面任一所述的抗体;以及与之连接(包括共价连接、偶联、附着、吸附)的功能性分子。
在一种或多种实施方式中,所述功能性分子包括(但不限于):抑制肿瘤的分子,靶向肿瘤表面标志物的分子,细胞毒素,放射性同位素,生物活性蛋白质,靶向免疫细胞的表面标志物的分子或可检测标记物,基于嵌合抗原受体技术的胞外铰链区、跨膜区及胞内信号区,或其组合。
在一种或多种实施方式中,所述的抑制肿瘤的分子是抗肿瘤毒素或抗肿瘤细胞因子。
在一种或多种实施方式中,所述靶向肿瘤表面标志物的分子是结合肿瘤表面标志物的抗体或配体。
在一种或多种实施方式中,所述靶向免疫细胞的表面标志物的分子是结合免疫细胞表面标志物的抗体或配体。
在一种或多种实施方式中,所述抗肿瘤毒素包括(但不限于):作用于微管蛋白的毒素;作用于DNA的毒素或其衍生物;作用于细胞内代谢、转录、翻译或信号转导的化合物或其衍生物。
在一种或多种实施方式中,所述的抗肿瘤细胞因子包括(但不限于):IL-2、IL-12、IL-15、IFN-beta、TNF-alpha或其变体。
在一种或多种实施方式中,所述的结合肿瘤表面标志物的抗体是识别HER3以外的其它抗原的抗体,所述的其它抗原包括:EGFR,EGFRvIII,mesothelin,HER2,EphA2,cMet,EpCAM,MUC1,MUC16,CEA,Claudin 18.2,Claudin 6,WT1,NY-ESO-1,MAGE 3,CD47,ASGPR1或CDH16。
在一种或多种实施方式中,所述结合免疫细胞表面标志物的抗体,所述的抗原包括:CD3,CD4,CD8,PD-1,PD-L1,LAG-3,TIM-3,4-1BB,OX40,ICOS,B7-H3,CD16,CTLA-4,TIGIT,VISTA,GITR,CD27,SIRPα,CD32,CD64,ILT2,ILT4,NKG2A,NKG2D或KIR。
在一种或多种实施方式中,所述作用于微管蛋白的毒素包括:单甲基澳瑞他汀(Monomethyl auristatin)(包括其衍生物),美登木素生物碱(maytansinoid)(包括其衍生物)。
在一种或多种实施方式中,所述作用于DNA的毒素包括:DXd(包括其衍生物),Duocarmycin,Calicheamicin,Pyrrolobenzodiazepines(PBDs),SN-38(包括其衍生物)。
在一种或多种实施方式中,所述毒素还包括:作用于肿瘤细胞内如代谢,转录,翻译,信号转导等其它功能的相关化合物及其衍生物。
在一种或多种实施方式中,所述抗肿瘤毒素与所述的抗体通过连接子连接,所述连接子包括(但不限于):马来酰亚胺-GGFG接头(maleimide-GGFG peptide linker),mc-Val-Cit-PAB (maleimidocaproyl valine-citrulline para-aminobenzyloxycarbonyl),或mc-Val-Ala-PAB(maleimidocaproyl valine-alanine para-amino benzyloxycarbonyl)。
在一种或多种实施方式中,所述的可检测标记物包括(但不限于):荧光标记物、显色标记物。
在一种或多种实施方式中,所述的胞内信号区包括(但不限于):CD3ζ链,FcεRIγ酪氨酸激活基序,共刺激信号分子CD27、CD28、CD137、CD134、MyD88、CD40的胞内信号区。
在一种或多种实施方式中,所述跨膜区包括(但不限于):CD8或CD28的跨膜区。
在本发的另一方面,提供一种药物组合物(包括诊断组合物,如诊断试剂),其包括:前面任一所述的抗体或任一所述的免疫缀合物。
在一种或多种实施方式中,所述的药物组合物中还包括药学上可接受的载体。
在本发的另一方面,提供前面所述的抗体、所述的免疫缀合物或所述的药物组合物在制备用于诊断或治疗肿瘤的制剂、试剂盒或药盒中的用途;所述的肿瘤是表达HER3的肿瘤。
在一种或多种实施方式中,所述肿瘤包括(但不限于):乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、皮肤癌、胃癌、卵巢癌以及黑色素瘤。
在本发的另一方面,提供一种试剂盒或药盒,其中包括所述的抗体、所述的免疫缀合物或所述的药物组合物。
本发明的其它方面由于本文的公开内容,对本领域的技术人员而言是显而易见的。
附图说明
图1为本发明对免疫小鼠的血清效价ELISA和FACS检测结果。
图2为本发明嵌合抗体对人和猴HER3的ELISA检测结果。
图3为本发明嵌合抗体对人和猴HER3的FACS检测结果。
图4为本发明嵌合抗体与patritumab的抗原结合表位实验结果。
图5为本发明嵌合抗体内吞的检测结果。
图6为本发明嵌合抗体偶联药物对于肿瘤细胞的杀伤功能。
图7为本发明人源化抗体对人和猴HER3的ELISA的检测结果。
图8为本发明人源化抗体FACS的检测结果。
图9为本发明人源化与patritumab在HER3不同子域的结合情况。
图10为本发明人源化抗体与EGFR,HER2和HER4的结合能力。
图11为本发明人源化抗体内吞的细胞成像检测结果。
图12为本发明人源化抗体内吞的FACS检测结果。
图13为本发明人源化抗体偶联药物对于肿瘤的杀伤功能。
图14为本发明抗体偶联药物对于SW620荷瘤小鼠体内抗肿瘤效果。
图15为本发明抗体偶联药物对于DiFi荷瘤小鼠体内抗肿瘤效果。
图16为从杂交瘤制备直至获得人源化抗体的过程。
具体实施方式
本发明人经过深入的研究,揭示了一种HER3特异性的抗体,其能与HER3特异性结合并被细胞内吞,可以应用于抑制与HER3表达(包括过表达)相关或者是受到HER3功能影响的疾病,例如肿瘤。
术语
如本文所用,术语“抗体”或“免疫球蛋白”在本文中用作一般术语,包括全长抗体、单链抗体以及其所有部分、结构域或片段(包括但不限于抗原结合结构域或片段)。此外,本文所用的术语“序列”(例如在“免疫球蛋白序列”、“抗体序列”、“单一可变结构域序列”、“VHH序列”或“蛋白序列”等的术语中)一般应理解为既包括相关氨基酸序列,又包括编码所述序列的核酸序列或核苷酸序列,除非本文需要更限定的解释。
术语“单克隆抗体”指单分子组成的抗体分子制备物。单克隆抗体显示对特定表位的单结合特异性和亲和性。
术语“人源化抗体”指具有基本来自非人物种免疫球蛋白的抗原结合位点的分子,其中所述分子其余的免疫球蛋白结构是基于人免疫球蛋白的结构和/或序列。所述抗原结合位点可包含融合到恒定结构域上的完整可变结构域,或者仅包含移植到可变结构域中适当构架区的互补性决定区(CDR)。抗原结合位点可以是野生型的,或者通过一个或多个氨基酸替换进行修饰,例如进行修饰以与人免疫球蛋白更为相近。某些形式的人源化抗体保留了全部CDR序列。其他形式具有一个或多个相对于原始抗体而言发生了改变的CDR。
两个多肽序列之间的“序列相同性”指示序列之间相同氨基酸的百分比。“序列相似性”指示相同或代表保守氨基酸取代的氨基酸的百分比。用于评价氨基酸或核苷酸之间的序列相同性程度的方法是本领域技术人员已知的。例如,氨基酸序列相同性通常使用序列分析软件来测量。例如,可使用NCBI数据库的BLAST程序来确定相同性。
药剂的“有效量”指引起接受其施用的细胞或组织中的生理学变化所必需的量。
药剂例如药物组合物的“治疗有效量”指在必需的剂量和时间段上有效实现期望的治疗或预防结果的量。治疗有效量的药剂例如消除、降低、延迟、最小化或预防疾病的不良效果。
“个体”或“受试者”是哺乳动物。哺乳动物包括但不限于,驯养的动物( 例如母牛、羊、猫、犬和马)、灵长类( 例如人和非人灵长类如猴)、家兔和啮齿动物(例如小鼠和大鼠)。优选地,所述个体或受试者是人。
术语“药物组合物”指其形式使得其中含有的活性成分的生物学活性有效,且不含对会接受该组合物施用的受试者有不可接受的毒性的别的成分的制剂。
“药学可接受载体”指药物组合物中活性成分以外对受试者无毒的成分。药学可接受载体包括但不限于缓冲剂、赋形剂、稳定剂或防腐剂。
术语“治疗/预防”(及其语法变体)指试图改变治疗个体中疾病的自然进程,并且可以是为了预防或在临床病理学的过程期间实施的临床干预。治疗的期望效果包括但不限于预防疾病的发生或复发、缓解症状、降低疾病的任何直接或间接病理学后果、预防转移、减缓疾病进展的速率、改善或减轻疾病状态、及免除或改善预后。在一些实施方案中,本发明的抗体用于延迟疾病的形成或延缓病症的进展。
术语“可检测标记物”是指可连接于抗体上的,用于确定待待测对象中特定靶标的存在与否以及存在的量的标志物。所述“可检测标记物”可以是,但不限于:酶、荧光标记、核素、量子点、胶体金等。更具体地例如可选自:辣根过氧化物酶(HRP)、碱性磷酸酯酶(AP)、葡萄糖氧化酶、β–D-半乳糖苷酶、脲酶、过氧化氢酶、或葡萄糖淀粉酶。
本发明中,所述肿瘤为HER3的肿瘤;较佳地,所述肿瘤包括但不仅限于:乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、皮肤癌、胃癌、卵巢癌、黑色素瘤,或其组合。
抗体
本发明提供一种抗HER3抗体,所述抗HER3抗体具有如表6或表3中所列举的轻链CDR1-CDR3以及重链CDR1-CDR3。在优选的方式中,所述抗HER3抗体具有如表6或表2中所列举的轻链可变区以及重链可变区。本发明也包括了:重链可变区氨基酸序列与表6或表2中所列举的序列具有85%以上(如88%、90%、93%、95%、97%或99%以上)相同性、轻链可变区氨基酸序列与表6或表2中所列举的序列具有85%以上(如88%、90%、93%、95%、97%或99%以上)相同性的抗体,且其具有本发明实施例所述抗体相同功能或相近活性的抗体。
抗体的抗原结合特性通常由3个互补决定区CDR来决定,所述的CDR区与FR区有序排列,FR区不直接参与结合反应。这些CDR形成环状结构,通过其间的FR形成的β折叠在空间结构上相互靠近,构成了抗体的抗原结合位点。CDR区是免疫学感兴趣的蛋白质的序列,本发明的抗体包括了针对CDR区以及框架区的序列改造。
本发明所提供的抗HER3的抗体,可以高效地与人HER3特异性结合,或可以与猴HER3特异性结合,可以高效地阻断HER3的作用,可以高效地将与之偶联的另一物质携带到目标细胞。当其与细胞表面的HER3结合后,可以被快速地内吞到细胞内。
本发明也包括一种抗HER3抗体的融合蛋白,包括如本发明所述的抗体的第一结构域和用于延长体内半衰期和/或对效应细胞具有结合作用的第二结构域。所述融合蛋白可以是一种结合分子,所述结合分子能够与表达HER3的细胞特异性结合。
所述第二结构域中,用于延长体内半衰期的片段可以包括血清白蛋白或其片段、聚乙二醇、结合血清白蛋白的结构域(如抗血清白蛋白的抗体)、聚乙二醇-脂质体复合体等。所述第二结构域中,对效应细胞具有结合作用的片段可以包括免疫球蛋白Fc区等,优选选自人免疫球蛋白Fc区。所述人免疫球蛋白Fc区中包括用于改变Fc介导的效应功能的突变,所述效应功能包括CDC活性、ADCC活性、ADCP活性中的一种或多种的组合。所述免疫球蛋白可以选自IgG、IgA1、IgA2、IgD、IgE、IgM等中的一种或多种的组合,所述IgG具体可以选自IgG1、IgG2、IgG3或IgG4亚型等中的一种或多种的组合。抗体融合蛋白中包含的免疫球蛋白Fc区可以使所述融合蛋白形成二聚体,同时延长所述融合蛋白的体内半衰期和增加Fc介导的相关活性。在本发明一具体实施方式中,所述免疫球蛋白Fc区可以是人IgG1的Fc区,更具体可以是野生型IgG1 Fc序列,所述序列可以被引入用于改变Fc介导的效应功能的突变,例如,a)改变Fc介导的CDC活性的突变;b).改变Fc介导的ADCC活性的突变;或c).改变Fc介导的ADCP活性的突变。此类突变描述于下列文献中:Leonard G Presta,Current Opinion inImmunology 2008,20:460-470;Esohe E.Idusogie et al.,J Immunol 2000,164:4178-4184; RAPHAEL A. CLYNES et al.,Nature Medicine,2000,Volume 6,Number 4:443-446; Paul R. Hinton et al.,J Immunol,2006,176:346-356。
本发明所提供的抗HER3抗体的融合蛋白中,所述第一结构域和第二结构域之间可以设有连接肽。所述连接肽可以是通过由丙氨酸(A)和/或丝氨酸(S)和/或甘氨酸(G)组成的柔性多肽链,连接肽的长度可以为3~30个氨基酸,优选为3-9个、9-12个、12-16个、16~20个,在本发明另一具体实施方式中,连接肽的长度可以为8个或15个。
本发明也提供了一种分离的多核苷酸,编码本发明的抗体、或编码所述的融合蛋白,所述多核苷酸可以是RNA、DNA或cDNA等。提供所述分离的多核苷酸的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以通过自动DNA合成和/或重组DNA技术等制备获得,也可以从适合的天然来源加以分离。
构建体及抗体表达系统
本发明也提供了一种构建体,所述构建体含有本发明所述的分离的多核苷酸。所述构建体的构建方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,所述构建体可以通过体外重组DNA技术、DNA合成技术、体内重组技术等方法构建获得,更具体的,可以由所述的分离的多核苷酸插入到表达载体的多克隆位点构建而成。本发明中的表达载体通常指本领域熟知的各种市售表达载体等,例如可以是细菌质粒、噬菌体、酵母质粒、植物细胞病毒、哺乳动物细胞病毒如腺病毒、逆转录病毒或其他载体。所述载体还可以包括与这所述多核苷酸序列操作性连接的一个或多个调控序列,所述调控序列可以包括合适的启动子序列。启动子序列通常与待表达氨基酸序列的编码序列操作性连接。启动子可以是在所选择的宿主细胞中显示转录活性的任何核苷酸序列,包括突变的、截短的和杂合启动子,并且可以从编码与该宿主细胞同源或异源的胞外或胞内多肽的基因获得。调控序列还可以包括合适的转录终止子序列,由宿主细胞识别以终止转录的序列。终止子序列与编码该多肽的核苷酸序列的3’末端相连,在选择的宿主细胞中有功能的任何终止子都可用于本发明。
通常来说,合适的载体可以包含在至少一种有机体中起作用的复制起点、启动子序列、方便的限制酶位点和一个或多个可选择的标记。例如,这些启动子可以是包括但不限于大肠杆菌的lac或trp启动子;λ噬菌体PL启动子;真核启动子包括CMV立即早期启动子、HSV胸苷激酶启动子、早期和晚期SV40启动子、毕赤酵母的甲醇氧化酶启动子和其它一些已知的可控制基因在原核或真核细胞或其病毒中表达的启动子。标记基因可用于提供用于选择转化的宿主细胞的表型性状,例如,可以是包括但不限于真核细胞培养用的二氢叶酸还原酶、新霉素抗性以及绿色荧光蛋白(GFP),或用于大肠杆菌的四环素或氨苄青霉素抗性等。当所述的多核苷酸被表达时,表达载体中还可以包括增强子序列,如果在载体中插入增强子序列,则将会使转录得到增强,增强子是DNA的顺式作用因子,通常大约有10到300个碱基对,作用于启动子以增强基因的转录。
本发明也提供了一种抗体的表达系统,所述表达系统含有本发明所述的构建体或基因组中整合有外源的本发明所述的多核苷酸。任何适用于表达载体进行表达的细胞都可以作为宿主细胞,例如,所述宿主细胞可以是原核细胞,如细菌细胞;或是低等真核细胞,如酵母细胞;或是高等真核细胞,如哺乳动物细胞,具体可以是包括但不限于大肠杆菌,链霉菌属;鼠伤寒沙门氏菌的细菌细胞;真菌细胞如酵母、丝状真菌、植物细胞;果蝇S2或Sf9的昆虫细胞;CHO、COS、HEK293细胞、或Bowes黑素瘤细胞的动物细胞等中的一种或多种的组合。构建所述表达系统的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以是包括但不限于显微注射法、基因枪法、电穿孔法、病毒介导的转化法、电子轰击法、磷酸钙沉淀法等中的一种或多种的组合。
免疫缀合物
本发明也提供了一种免疫缀合物,所述免疫缀合物包括本发明所述的抗体、或本发明所述的融合蛋白。所述免疫缀合物通常还包括与所述抗体活融合蛋白连接(包括但不限于共价连接、偶联、附着、吸附)的功能性分子,所述功能性分子可以是包括但不限于可检测标记物、细胞毒素、放射性同位素、生物活性蛋白质、靶向肿瘤表面标志物的分子,抑制肿瘤的分子,靶向免疫细胞的表面标志物的分子等,或它们的组合。
制备所述免疫缀合物的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以将所述抗体和/或融合蛋白与功能性分子直接或通过合适长度的间隔物进行连接,连接方式可以是化学交联或基因工程融合表达,从而获得所述免疫缀合物。
为了治疗目的,与治疗效应物基团例如放射性基团可能是合适的,这些放射性基团即由放射性同位素或放射性核素(例如3H、14C、15N、33P、35S、90Y、99Tc、111ln、123l、125l、131l、201TI、213Bi)、毒素或细胞毒性基团例如细胞生长抑制剂组成或包括其的基团。
所述免疫缀合物可包含本发明的抗体或融合蛋白以及可检测标记物。所述的可检测标记物包括但不限于:荧光标记物、显色标记物、蛋白标签;如:酶、辅基、荧光材料、发光材料,生物发光材料、放射性材料、正电子发射金属以及非放射性顺磁性金属离子。也可包含一个以上的标记物。为了检测和/或分析和/或诊断目的用于标记抗体的标记依赖于使用的特定检测/分析/诊断技术和/或方法例如免疫组织化学染色(组织)样品、流式细胞计量术等。对于本领域已知的检测/分析/诊断技术和/或方法合适的标记为本领域技术人员所熟知。
本发明的抗体或融合蛋白可以与标记基团(标记的多肽)偶联,然后可以使用其例如用于诊断目的。合适的标记基团可以选自放射性同位素(例如上文提到的那些)或含有放射性同位素、放射性核素的基团、荧光基团(例如荧光蛋白例如GFP、RFP等、染料、罗丹明、荧光素及其衍生物例如FITC、花青染料)、酶基团(例如辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶、β-半乳糖苷酶)、化学发光基团、生物素基团、金属颗粒(例如金颗粒)、磁性颗粒(例如具有含有磁铁矿(Fe3O4)和/或磁赤铁矿(Fe2O3)的核心)、预定的多肽基团等。
所述免疫缀合物可包含本发明的抗体或融合蛋白以及靶向免疫细胞的表面标志物的分子。所述靶向免疫细胞的表面标志物的分子可识别免疫细胞,其携带本发明的抗体达到免疫细胞,同时本发明的抗体可将免疫细胞靶向于肿瘤细胞,从而在利用本发明的抗体的杀伤效应的同时,还引发免疫细胞特异性地杀伤肿瘤。
所述免疫缀合物可包含本发明的抗体或融合蛋白以及至少一种靶向肿瘤表面标志物的分子或抑制肿瘤的分子。所述的抑制肿瘤的分子可以是抗肿瘤的细胞因子,或抗肿瘤的毒素。例如,所述的细胞因子可以是但不限于:IL-2、IL-12、IL-15、IFN-beta、TNF-alpha等。所述的靶向肿瘤表面标志物的分子例如可以与本发明的抗体协同作用,更精准地靶向肿瘤细胞。
所述免疫缀合物还可以是嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor,CAR),所述嵌合抗原受体可表达于免疫细胞。所述的“免疫细胞”与“免疫效应细胞”可互换使用,其包括:T淋巴细胞,NK细胞或NKT细胞等,优选的,为NK细胞和T淋巴细胞。所述的嵌合抗原受体一般包含顺序连接的:胞外结合区、跨膜区和胞内信号区,其中所述胞外结合区包含本发明的抗体或融合蛋白。基于CAR技术的跨膜区和胞内信号区的设计是本领域公知的:例如跨膜区采用CD8,CD28等分子的跨膜区,胞内信号区采用免疫受体酪氨酸活化基序 (ITAM)CD3ζ链或FcεRIγ酪氨酸激活继续及共刺激信号分子CD28、CD27、CD137、CD134、MyD88、CD40等的胞内信号区。更具体地,针对T淋巴细胞,胞内信号区仅包含ITAM的为第一代CAR T淋巴细胞,其中嵌合抗原受体各部分按如下形式连接:scFv-TM-ITAM,可以激发抗肿瘤的细胞毒性效应;第二代CAR T淋巴细胞加入了CD28或CD137(又名4-1BB)的胞内信号区,其中嵌合抗原受体各部分按如下形式连接:scFv-TM-CD28 -ITAM或scFv-TM-/CD137-ITAM;胞内信号区发生的B7/CD28或4-1BBL/CD137共刺激作用引起T淋巴细胞的持续增殖,并能够提高T淋巴细胞分泌IL-2和IFN-γ等细胞因子的水平,同时提高CAR T在体内的存活周期和抗肿瘤效果;第三代CAR T淋巴细胞,其中嵌合抗原受体各部分按如下形式连接:scFv-TM-CD28-CD137-ITAM或scFv-TM-CD28-CD134-ITAM,进一步提高了CAR T在体内的存活周期和其抗肿瘤效果。
根据上述,应用本发明的抗体或融合蛋白制备的嵌合抗原受体可以是包括如下的顺序连接的胞外结合区、跨膜区和胞内信号区:本发明的抗体或融合蛋白、CD8和CD3ζ;本发明的抗体或融合蛋白、CD8、CD137和CD3ζ;本发明的抗体或融合蛋白、CD28分子的跨膜区(CD28a)、CD28分子的胞内信号区(CD28b)和CD3ζ;或本发明的抗体或融合蛋白、CD28分子的跨膜区、CD28分子的胞内信号区、CD137和CD3ζ。
将该嵌合抗原受体表达于免疫效应细胞的表面,在利用本发明的抗体的杀伤效应的同时,还可使得免疫效应细胞对表达HER3的肿瘤细胞具有高度特异性的细胞毒性作用。
作为本发明的优选方式,可将本发明的抗体与抑制肿瘤的分子相连接,较佳地所述抑制肿瘤的分子为抗肿瘤的毒素,包括作用于DNA的毒素,如DXd,duocarmycin,calicheamicin,pyrrolobenzodiazepines(PBDs),SN-38等相关化合物及其衍生物;作用于微管蛋白的毒素,如单甲基澳瑞他汀 (Monomethyl auristatin)相关化合物及其衍生物,美登木素生物碱(maytansinoid)相关化合物及其衍生物;以及作用于细胞内如代谢,转录,翻译,信号转导等其它功能的相关化合物及其衍生物。本发明也包括这些作为毒素的小分子化合物的类似物、异构体、前体等。
药物组合物及试剂盒
本发明也提供了一种药物组合物,包括本发明的抗HER3抗体、或本发明的抗HER3抗体的融合蛋白、或本发明的免疫缀合物。
所述药物组合物中还可以包括各种本领域药学上可接受的载体。药学上可接受的载体在所采用的剂量和浓度对接受者是无毒的,具体可以是包括但不限于:缓冲剂,如乙酸盐、Tris、磷酸盐、柠檬酸盐和其它有机酸;抗氧化剂,包括抗坏血酸和甲硫氨酸;防腐剂(如氯化十八烷基二甲基苄基铵;氯己双铵;苯扎氯铵、苄索氯铵;酚、丁醇或苄醇;对羟基苯甲酸烃基酯,如对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯甲酸丙酯;邻苯二酚;间苯二酚;环己醇;3-戊醇;和间甲酚);蛋白质,如血清蛋白、明胶或免疫球蛋白;亲水性聚合物,诸如聚乙烯吡咯烷酮;氨基酸,如甘氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、组氨酸、精氨酸或赖氨酸;单糖、二糖和其它碳水化合物,包括葡萄糖、甘露糖或糊精;螯合剂,如EDTA;张力调节剂,诸如海藻糖和氯化钠;糖类,诸如蔗糖、甘露醇、海藻糖或山梨醇;表面活性剂,如聚山梨醇酯;成盐抗衡离子,如钠;金属复合物(如Zn-蛋白质复合物);和/或非离子表面活性剂,如TWEE®、PLURONICS®或聚乙二醇(PEG)。用于体内施用的药物制剂一般是无菌的,实现药物制剂无菌的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,可以通过无菌滤膜过滤等方法来实现。本领域技术人员还可以根据药物组合物所需的剂型选择合适的药学上可接受的载体,以将其制备成不同的剂型,例如,本发明的药物组合物可以是包括但不限于片剂、注射剂、冻干剂等各种剂型。
所述药物组合物中,所述融合蛋白和免疫缀合物的含量通常是有效量的,所述有效量所对应的活性成分的含量可以根据所治疗的对象和特定给药方式来确定。例如,以药物组合物的总质量计,所述融合蛋白和免疫缀合物的含量范围可以是大约0.01~99%、0.1~70%、1~30%、0.01~0.05%、0.05~0.1%、0.1~0.3%、0.3~0.5%、0.5~1%、1~3%、3~5%、5~10%、10~20%、20~30%、30~50%、50~70%、或70~99%。
本发明的融合蛋白、免疫缀合物和药物组合物可以作为单一有效成分施用,也可以在联合治疗中施用,即与其他药剂联用。例如,所述联合治疗可以是所述融合蛋白、免疫缀合物、药物组合物联合其他至少一种抗肿瘤药物。再例如,所述联合治疗可以是所述融合蛋白、免疫缀合物、药物组合物与靶向其它肿瘤特异性抗原的抗体联合使用,所述靶向其它肿瘤特异性抗原的抗体例如但不限于:抗EGFR抗体、抗VEGF抗体、抗HER2抗体、或抗Claudin18A2抗体等中的一种或多种的组合,所述抑制剂优选可以是单克隆抗体。
本发明也提供了一种检测试剂盒,包括本发明所述的抗体、融合蛋白或免疫缀合物。所述试剂盒中还可根据需要包括:容器、对照物(阴性或阳性对照)、缓冲剂、助剂等,本领域技术人员可根据具体情况对其进行选择。所述试剂盒中也可包括使用说明书,以便于本领域技术人员操作。
本发明还进一步提供利用所述的抗体检测HER3蛋白的检测方法,包括但不限于定性检测、定量检测和定位检测。具体地,所述检测方法包括但不限于免疫荧光测定、免疫组化和放射免疫测定等。
一种检测样品中是否存在HER3蛋白的方法可以包括:将样品与本发明的抗体接触;观察是否形成抗体复合物,形成了抗体复合物就表示样品中存在HER3蛋白。所述的样品可以是细胞和/或组织样品;可以将样品固定或溶解在介质中;检测在所述固定或溶解的样品中HER3蛋白的水平。在一些实施方式中,检测对象可以是存在于细胞保存液中的含细胞的样本。在另一些实施方式中,所述抗体还缀合有可用于检测或可被其他试剂检测到的荧光染料、化学物质、多肽、酶、同位素、标签等。
用途
本发明也提供了本发明的抗体、融合蛋白、免疫缀合物或药物组合物在制备用于诊断、治疗或预防与表达(或过表达)HER3的细胞相关的疾病的用途。
本发明所提供的融合蛋白、免疫缀合物、药物组合物的“治疗有效量”优选地导致疾病症状的严重性降低,疾病无症状期的频率和持续时间增加,或者防止因疾病痛苦而引起的损伤或失能。例如,对于HER3相关肿瘤的治疗(包括如卵巢癌,子宫内膜癌,乳腺癌,宫颈癌等),相对于未接受治疗的对象,“治疗有效量”优选地将细胞生长或肿瘤生长抑制至少约10%,优选至少约20%,更优选至少约30%,更优选至少约40%,更优选至少约50%,更优选至少约60%,更优选至少约70%,更优选至少约80%。抑制肿瘤生长的能力可以在预测对人类肿瘤的疗效的动物模型系统中评价。或者,也可以通过检查抑制细胞生长的能力来评价,这种抑制可以通过本领域技术人员公知的试验在体外测定。治疗有效量的融合蛋白、免疫缀合物、药物组合物通常能够减小肿瘤大小,或者以其他方式缓解对象的症状。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的治疗有效量,例如,可以是对象的大小、对象症状的严重性和选择的特定组合物或给药途径。治疗的处方(例如,对剂量的决定等)可以是由医生确定的,通常考虑的因素包括但不限于所治疗的疾病、患者个体的情况、递送部位、施用方法以及其它因素等。预防有效量指在必需的剂量和时间上有效实现期望的预防效果的量。通常而非必然,由于预防剂量是在疾病发作之前或在疾病的早期用于受试者的,因此“预防有效量”通常低于“治疗有效量”。
本发明的有益技术效果包括:
目前本领域尚无抗HER3单克隆抗体上市,同时从目前的临床试验结果看,抗HER3单克隆抗体的药效并不显著。本发明的抗HER3抗体亲和力高,具有理想的抗原结合活性。
本发明的抗HER3抗体能快速有效地被细胞内吞,可以通过制备成ADC药物或者双特异性抗体在肿瘤治疗中发挥作用。显然的是,针对HER3的双特异性抗体或者抗体偶联药物(ADC)更有前景。
本发明的抗体如hHE4-G1W,与对照抗体patritumab相比,结合于HER3的不同表位,为临床提供了新的靶向抗体。
相比对照抗体patritumab,hHE4-G1W对表达HER3的肿瘤细胞亲和力更高,内吞速度更快,在偶联小分子后会高亲和力靶向结合表达HER3的肿瘤细胞,引起最好的细胞杀伤效果。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件如J.萨姆布鲁克等编著,分子克隆实验指南,第三版,科学出版社中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1、用于杂交瘤融合的动物的制备
使用His标签的人HER3胞外部分的融合蛋白(hHER3-ECD-His)作为免疫原,通过腹腔注射免疫多只SJL小鼠,包括编号分别如下的小鼠:10886、10888、10889、10890、10891、10892、10893、10894、10895,刺激小鼠体内产生抗人的HER3的抗体。利用ELISA的实验方法检测血清效价。先将hHER3-ECD-His蛋白吸附在96孔酶标板上,然后加入梯度稀释的血清,室温孵育1 h后洗酶标板。然后加入带HRP标记的兔抗鼠全长二抗(Thermo Fisher),室温孵育1 h后洗酶标板。最后用TMB显色,用酶标仪记录450 nm处的吸收值。如图1中的A图和B图所示,在蛋白水平上小鼠血清效价均达到1:1000 K以上。
接下来,采用表达HER3的A375细胞,利用FACS的方法来检测血清效价。先用胰酶将A375细胞消化下来离心收集,加入PBS重悬细胞后计数,加入96孔板中离心去上清,再加入各组免疫小鼠的血清,室温孵育30 min后清洗细胞两次,加入带PE标记的羊抗鼠全长二抗(Jackson),避光孵育30 min后清洗细胞一次,用PBS重悬细胞并用流式细胞仪检测。将结果如图1中的C图和D图结果显示,在细胞水平上10890小鼠血清效价最高,达到182 K,其余小鼠效价均达到1:20 K以上,表明小鼠血清中产生的抗体可特异性识别A375细胞表面表达的HER3。
通过血清效价的检测结果可知,使用人 HER3胞外区蛋白免疫小鼠产生了抗人HER3的抗体,根据效价结果选用10889和10890小鼠用于杂交瘤融合。
实施例2、亲和力较高的抗体的获得
采用电融合方法,对免疫组小鼠的脾脏淋巴细胞和骨髓瘤细胞SP2/0进行融合,来获得能分泌特异性抗人的HER3抗体且能无限增殖的杂交瘤细胞。通过对杂交瘤的亚克隆筛选,获得多个抗人HER3的特异性抗体,对其中诸多亚克隆进行ELISA和FACS检测,方法同实施例1,筛选获得5个亲和力较高的抗体。以人HER3(human HER3)或猴HER3(Cyno HER3)为抗原,实验结果见表1。
从结果可见,所述5个亚克隆能特异性的结合人和猴HER3抗原,具有较好的结合效果。
实施例3、抗体序列
将实施例2中得到的5个杂交瘤单克隆细胞提取mRNA(Omega),反转录为cDNA(TAKARA)。利用PCR从反转录的cDNA中扩增抗体基因的重链和轻链可变区,连接到pMDTM18-T载体(TAKARA)上,并化转到感受态细胞DH5α,测序得到单克隆抗体重链和轻链,表2和表3分别为小鼠单克隆抗体抗人HER3的可变区氨基酸序列和CDR氨基酸序列。经过序列分析,发现mHE6重链可变区的第73~75位氨基酸“NKS”为糖基化位点,因此在后续构建嵌合抗体时,将第73位的“N”突变为“D”,即命名mHE7重链,mHE7轻链可变区与mHE6轻链可变区相同。
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实施例4、嵌合抗体的表达
通过使用PrimeSTAR@ Max DNA Polymerase(TAKARA),PCR克隆实施例3中得到的抗体重链和轻链可变区核酸基因,再分别与人抗体IgG1重链恒定区(其氨基酸序列的GenBank登录号:AXN93653.1)和人kappa轻链恒定区(其氨基酸序列的GenBank登录号:AWK57456.1)的编码核酸基因,组合成重链和轻链的全长基因。通过琼脂糖凝胶电泳分离目的基因,使用胶回收试剂盒(Omega)得到目的基因,最后通过ClonExpress Ultra One StepCloning Kit(Vazyme)连接至表达载体。
测序验证表达载体正确后,表达嵌合抗体,相应于mHE1-mHE6的重链和轻链,分别获得嵌合抗体cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W、cHE5-G1W、cHE6-G1W和cHE7-G1W。验证嵌合抗体的功能。
实施例5、嵌合蛋白结合抗原的结合能力分析(ELISA)
利用ELISA技术检测嵌合抗体cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W、cHE5-G1W、cHE6-G1W和cHE7-G1W对人和猴HER3胞外区蛋白的结合能力。分别将人HER3-ECD-His蛋白和猴HER3-ECD-His(Sino bio)吸附在酶标板上,加入5%的脱脂奶粉室温孵育1小时后洗酶标板,加入梯度稀释的抗体,室温孵育1小时后洗酶标板。然后加入带HRP标记的羊抗人Fc二抗(Jackson),室温孵育1小时后洗酶标板。最后用TMB显色,用酶标仪记录450 nm处的吸收值。
结果如图2中的A图所示,所有嵌合抗体结合人HER3蛋白的亲和力和对照抗体patritumab(来自专利WO2007077028)相似。但图2中的B图显示,cHE6-G1W和cHE7-G1W结合猴HER3蛋白的EC50相比patritumab要差3~4倍。
实施例6、嵌合蛋白结合抗原的结合能力分析(FACS)
利用FACS技术检测嵌合抗体cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W、cHE5-G1W、cHE6-G1W和cHE7-G1W对人HER3和猴HER3细胞的结合。将过表达人HER3的CHO细胞和过表达猴HER3的CHO细胞分别离心,加入PBS重悬细胞后计数,加入96孔板中离心去上清,加入梯度稀释的抗体,4oC孵育30 min后清洗细胞两次,加入带PE标记的羊抗人IgG Fc标签的二抗(Jackson),4oC避光孵育30 min后清洗细胞一次,用PBS重悬细胞使用流式细胞仪进行检测。
如图3中的A图所示,发现嵌合抗体cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W和cHE5-G1W结合人HER3的EC50相比patritumab提高了2~7倍,cHE6-G1W、cHE7-G1W与patritumab亲和力相似。
如图3中的B图所示,cHE4-G1W相比patritumab结合猴HER3的EC50值提高了2倍,而其他嵌合抗体结合猴HER3的亲和力显著降低。
实施例7、嵌合抗体的亲和力分析
利用Octet检测6个嵌合抗体与人HER3-ECD-His和猴HER3-ECD-His蛋白的亲和力。结果如表4所示。
从Ka值看,6个嵌合抗体与人HER3-ECD-His(hHER3-ECD-His)和猴HER3-ECD-His(cyno HER3-ECD-His)蛋白的结合速率均优于patritumab。
从Kd值看,cHE4-G1W无论是与hHER3-ECD-His蛋白,还是与cyno HER3-ECD-His蛋白,解离速率均比patritumab慢。而cHE6-G1W和cHE7-G1W与hHER3-ECD-His蛋白的解离速率比patritumab慢,但与cyno HER3-ECD-His蛋白的解离速率要比patritumab快。
从KD的值看,cHE4-G1W、cHE6-G1W和cHE7-G1W与hHER3-ECD-His的亲和力都优于patritumab;并且cHE6-G1W和cHE7-G1W无论是与hHER3-ECD-His蛋白,还是与cyno HER3-ECD-His蛋白,亲和力相似,说明cHE6-G1W去掉糖基化位点不影响与hHER3-ECD-His和cynoHER3-ECD-His的亲和力。
实施例8、嵌合抗体热稳定性分析
利用动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)的方法来检测6个嵌合抗体以及patritumab的热稳定性。DLS(wyatt)仪器是检测抗体从25oC加热到85oC时的光散射,从而得到抗体的聚合温度Tagg的值。
结果如表5所示,通过检测发现,6个嵌合抗体的聚合温度Tagg的值均大于60oC。其中cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W、cHE5-G1W的Tagg值均要大于对照抗体patritumab,说明这4个嵌合抗体的热稳定性要优于patritumab。
实施例9、嵌合抗体结合表位分析
进一步利用Octet分析cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W、cHE5-G1W、cHE7-G1W和patritumab结合人 HER3的表位。先使用AMC传感器结合10 µg/mL 带有mouse Fc标签的人HER3-ECD蛋白,然后结合第一个抗体直至信号达到饱和,最后结合第二个抗体观察信号值是否增加。如果信号值增加,说明第一个抗体和第二个抗体结合人HER3是不同表位;如果信号值不变化,说明第一个抗体和第二个抗体结合人HER3是同一个表位。
通过该方法检测得到结果如图4所示,cHE1-G1W、cHE2-G1W、cHE4-G1W和cHE5-G1W结合的是相同表位,cHE7-G1W结合的是不同表位,而这些抗体均不与patritumab竞争结合人HER3,从而说明这些抗体与patritumab在人HER3上结合位点不同。
实施例10、嵌合抗体结合抗原后的细胞内吞分析
为了检测本发明中的cHE4-G1W、cHE5-G1W和cHE7-G1W结合人HER3后,是否能够和人HER3一起内吞到细胞内。将10 nM的抗体分别与过表达人HER3的A375细胞混合,4oC孵育1小时后洗去未结合的抗体,将0 h样品置4oC放置,然后将细胞放到37oC培养箱中进行孵育,分别1 h、2 h、3 h后取出,加入带PE标记的羊抗人Fc二抗(Jackson)到样品中,4 oC孵育30min后洗去未结合的二抗。最后用流式细胞仪检测。
分析结果如图5所示,cHE4-G1W、cHE5-G1、和cHE7-G1W在结合A375细胞表面的HER3后,均能被细胞内吞,其中cHE7-G1W与对照抗体patritumab内吞速率接近。
实施例11、基于嵌合抗体的偶联药物的制备及肿瘤杀伤效果分析
将cHE4-G1W、cHE5-G1W和cHE7-G1W这3个嵌合抗体制备成抗体偶联药物,检测它们对过表达人HER3的肿瘤细胞A375以及表达HER3的肿瘤细胞OVCAR3的杀伤效果。先将嵌合抗体先与TCEP(sigma)孵育,打开链间的二硫键,然后加入maleimide-GGFG-DXd(MedChemExpress)进行偶联,最后用脱盐柱进行纯化,去除多余的小分子药物,将得到的抗体偶联药物分别命名为cHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd、cHE7-G1W-DXd、patritumab-DXd,阴性对照是IgG-DXd。通过疏水相互作用色谱分析,cHE4抗体和DXd的比例是1:7,cHE5抗体和DXd的比列是1:6.9,cHE7抗体和DXd的比列是1:7.7,patritumab抗体和DXd的比列是1:8,IgG和DXd的比列是1:7.5。
将过表达人HER3的肿瘤细胞A375和OVCAR3细胞株按5000个每孔接种到96孔细胞板中,将抗体偶联药物cHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd、cHE7-G1W-DXd、patritumab-DXd以及阴性对照IgG-DXd进行梯度稀释,分别加入到含有过表达人HER3的A375和OVCAR3细胞的96孔细胞板中,37oC培养5天。用CellTiter-Glo(Promega)检测细胞活率,从而得到抗体偶联药物对细胞的杀伤效果。
结果如图6中A图和B图所示,在过表达人HER3的A375细胞上,cHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd、cHE7-G1W-DXd均有显著的杀伤效果,cHE4-G1W-DXd杀伤效果优于对照抗体patritumab-DXd 2倍。在OVCAR3细胞上,相比阴性对照IgG-DXd,cHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd、cHE7-G1W-DXd也均有杀伤效果,且与patritumab-DXd杀伤效果接近。
实施例12、人源化抗体的制备
根据实施例5~实施例11的实验结果,选择嵌合抗体cHE4-G1W进行人源化。利用IMGT数据库对cHE4-G1W抗体轻重链序列的可变区进行分析,其中与抗原结合起决定作用的CDR1,CDR2和CDR3区域如表3所示。将其进行人源化的时候,保留CDR区域,鼠源的FR区域替换为与人源抗体胚系基因的FR区域同源性最接近的,最终得到人源化抗体,其轻链和重链的可变区分别如表6所示。
将hHE4抗体的重链和轻链可变区氨基酸序列转变为核苷酸序列,通过密码子优化后进行基因合成。然后分别与人IgG1重链和轻链的恒定区基因连接后,构建至表达载体中,测序结果正确后,抽提质粒转染到ExpiCHO细胞中表达。通过Protein A纯化,获得人源化抗体hHE4-G1W。示意的获得人源化抗体的过程如图16。
实施例13、人源化抗体亲和力分析
利用ELISA技术检测人源化抗体hHE4-G1W相比嵌合抗体cHE4-G1W对人HER3和猴HER3的亲和力。分别将人HER3-ECD-His蛋白和猴HER3-ECD-His吸附在酶标板上,加入5%的脱脂奶粉室温孵育1小时进行封闭,洗酶标板后加入梯度稀释的抗体,室温孵育1小时后再洗酶标板。然后加入带HRP标记的羊抗人Fc二抗(Jackson),室温孵育1小时后洗酶标板。最后用TMB显色,用酶标仪记录450 nm处的吸收值。如图7中A图和B图所示,人源化后hHE4-G1W抗体相比嵌合抗体cHE4-G1W与人和猴HER3的结合能力一致,而且亲和力均优于对照抗体patritumab。
实施例14、人源化抗体的抗原结合能力分析
利用FACS技术检测人源化抗体hHE4-G1W相比嵌合抗体cHE4-G1W对表达人HER3和猴HER3的细胞亲和力的差异。方法同实施例6。
结果如图8所示,不论是对过表达人HER3的CHO细胞(A图)或原始的A375(C图),还是在过表达猴HER3的CHO细胞(B图),人源化后hHE4-G1W抗体相比嵌合抗体cHE4-G1W,与人和猴HER3在细胞水平的结合能力均没有发生改变,且hHE4-G1W比对照抗体patritumab结合人HER3的EC50值好4~8倍。
实施例15、人源化抗体的亲和力分析
利用Octet检测人源化抗体hHE4-G1W与人HER3-ECD-His和猴HER3-ECD-His蛋白的亲和力。结果如表7所示,从Ka、Kd和KD值看,人源化抗体hHE4-G1W相比嵌合抗体cHE4-G1W与人和猴的亲和力没有发生明显变化,而且hHE4-G1W的KD值比patritumab强10倍。
实施例16、人源化抗体的结合表位分析
利用ELISA检测人源化抗体hHE4-G1W结合HER3的结构域位置。根据文献报道(ActaCrystallogr F Struct Biol Commun. 2021 Jul 1;77(Pt 7):192-201),人HER3的胞外结构域分为四个结构域:I结构域为56~183位氨基酸,II结构域为184~308位氨基酸,III结构域为309~500位氨基酸,IV结构域为501~643位氨基酸。分别表达并纯化了带有mFc标签的I-III结构域(56~500)和I-IV结构域(56~643)的融合蛋白,用于ELISA检测。将羊抗人Fc(Jackson)在酶标板上吸附3 h,洗板后加入5%的脱脂奶粉室温孵育1 h,洗酶标板后加入2 µg/mL hHE4-G1W和patritumab,室温孵育1小时后再洗酶标板,加入梯度稀释的带mFc标签的HER3的I~III结构域(56~500)或HER3的I~IV结构域(56~643)融合蛋白孵育1 h,然后加入带HRP标记的兔抗鼠Fc二抗(Thermo Fisher),室温孵育1小时后洗酶标板。最后用TMB显色,用酶标仪记录450 nm处的吸收值。
如图9所示, hHE4-G1W抗体可以结合HER3的I~IV结构域,但不结合I~III结构域,说明hHE4-G1W抗体是结合在HER3的IV结构域;而patritumab不仅可以结合HER3的I~IV结构域,也可以结合I~III结构域,说明patritumab抗体结合位点在I~III结构域上。
因此,hHE4-G1W抗体与patritumab结合在人HER3的不同表位上。
实施例17、人源化抗体的结合特异性分析
为了证明hHE4-G1W只特异性地结合人HER3,利用ELISA技术检测hHE4-G1W与人类表皮生长因子受体(EGFR)家族EGFR、HER2和HER4是否有非特异性的结合。分别将人EGFR-ECD-His蛋白、人HER2-ECD-His蛋白和人HER4-ECD-His蛋白吸附在酶标板上,加入5%的脱脂奶粉室温孵育1小时进行封闭,洗酶标板后加入25 nM 3倍梯度稀释至0.011 nM的抗体,室温孵育1小时后再洗酶标板。然后加入带HRP标记的羊抗人Fc二抗(Jackson),室温孵育1小时后洗酶标板。最后用TMB显色,用酶标仪记录450 nm处的吸收值。
结果如图10中A-C图所示,hHE4-G1W和patritumab均不与EGFR、HER2和HER4结合,说明hHE4-G1W只特异性地结合人HER3。
实施例18、人源化抗体的热稳定性分析
利用DLS的方法检测人源化抗体hHE4-G1W热稳定性。方法同实施例8。结果如表8所示,相比嵌合抗体cHE4-G1W,人源化后hHE4-G1W的热稳定性从69.29oC提高至75.54oC,说明人源化抗体hHE4-G1W热稳定性显著优于patritumab。
实施例19、人源化抗体结合抗原后的细胞内吞分析
利用细胞成像微孔板检测仪对hHE4-G1W、hHE4-G1W-DXd、patritumab和patritumab-DXd结合到肿瘤细胞A375表面HER3后是否内吞进行监测。将100 nM的hHE4-G1W,hHE4-G1W-DXd,patritumab和patritumab-DXd分别与过表达HER3全长的A375细胞4oC孵育30 min,洗去未结合的抗体,加入带PE标记的羊抗人Fc二抗(Jackson)到样品中,4 oC孵育30 min后洗去未结合的二抗。此时抗体结合到A375细胞表面后未发生内吞为0 h样品,用biotek cytation 1 imaging reader进行荧光拍照,然后将细胞放到37oC培养箱中孵育3h后再进行荧光拍照。
结果如图11所示,可以看出0 h时,A375细胞表面有荧光,说明hHE4-G1W、hHE4-G1W-DXd、patritumab和patritumab-DXd均结合到细胞表面的HER3;在孵育3 h后,细胞表面的荧光减弱,相反荧光聚集到细胞内,说明3 h后hHE4-G1W、hHE4-G1W-DXd、patritumab和patritumab-DXd从结合A375细胞表面的HER3内吞到细胞内。
实施例20、人源化抗体结合抗原后的细胞内吞分析
利用FACS方法检测人源化抗体hHE4-G1W,嵌合抗体cHE4-G1W4和对照抗体patritumab与细胞表面表达HER3的A375细胞结合后的内吞速度,方法参考实施例10。
结果如图12所示,hHE4-G1W和cHE4-G1W4结合到A375细胞表面的HER3后在37oC孵育3小时的过程中内吞速度一致,相比对照抗体patritumab内吞速度快。
实施例21、基于人源化抗体的偶联药物的制备及肿瘤杀伤效果分析
检测人源化抗体hHE4-G1W偶联药物在表达HER3的HCC1569、A375和JIMT-1肿瘤细胞上的杀伤效果。抗体和小分子偶联方法参考实施例11,通过疏水相互作用色谱分析,cHE4-G1W-DXd、hHE4-G1W-DXd、patritumab-DXd、阴性对照IgG-DXd,偶联药物抗体和小分子比例分别为1:7、1:8、1:7.8和1:8。
结果如图13中A-C图所示,对于表达HER3的HCC1569细胞或过表达人HER3的A375和JIMT-1细胞,hHE4-G1W-DXd、cHE4-G1W-DXd和patritumab-DXd均有显著的杀伤效果,且hHE4-G1W-DXd在过表达人HER3的JIMT-1细胞杀伤效果比patritumab-DXd显著优异。
实施例22、基于人源化抗体的偶联药物对于荷瘤动物SW620肿瘤抑制作用分析
分析hHE4-G1W-DXd和cHE5-G1W-DXdDXd在SW620荷瘤小鼠体内的抗肿瘤药效。选用SCID雌性小鼠,通过背部皮下接种SW620细胞构建荷瘤小鼠模型,造模后随机分为9组,给药一次。三组作为阴性对照,其中一组注射生理盐水(PBS),另两组注射低剂量的3 mg/kgIgG-DXd和高剂量的6 mg/kg IgG-DXd,实验组分别注射低剂量3 mg/kg和6 mg/kg的 hHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd和patritumab-DXd。抗体偶联的小分子DXd平均值是8个。测量各组小鼠体重和肿瘤体积。
图14的结果说明,相比PBS和IgG-DXd对照组,实验组对SW620的肿瘤生长均具有抑制效果,但3 mg/kg patritumab-DXd在给药后14天肿瘤出现了明显生长,相比之下,3 mg/kg hHE4-G1W-DXd在给药后肿瘤一直没有出现生长,且6 mg/kg hHE4-G1W-DXd给药后有一只老鼠肿瘤完全消退。说明hHE4-G1W-DXd对SW620肿瘤的抑制效果优于patritumab-DXd。
实施例23、基于人源化抗体的偶联药物对于荷瘤动物DiFi肿瘤抑制作用分析
分析hHE4-G1W-DXd和cHE5-G1W-DXd在DiFi荷瘤小鼠体内的抗肿瘤药效。选用SCID雌性小鼠,通过背部皮下接种DiFi细胞构建荷瘤小鼠模型,造模后随机分为9组,每周给药一次,总共给药三次。三组作为阴性对照,其中一组注射生理盐水(PBS),另两组注射低剂量3 mg/kg IgG-DXd和高剂量6 mg/kg IgG-DXd,实验组分别注射低剂量3 mg/kg和高剂量6mg/kg的 hHE4-G1W-DXd、cHE5-G1W-DXd和patritumab-DXd。抗体偶联的小分子DXd平均值是8个。测量各组小鼠体重和肿瘤体积。
图15的结果说明,相比PBS和IgG-DXd对照组,实验组对DiFi的肿瘤生长均具有抑制效果;3 mg/kg patritumab-DXd比3 mg/kg hHE4-G1W-DXd和cHE5-G1W-DXd肿瘤抑制效果相对差;6 mg/kg的给药组对肿瘤的抑制效果接近。说明hHE4-G1W-DXd和cHE5-G1W-DXd对DiFi肿瘤的抑制效果与patritumab-DXd相当或有提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。同时,在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。
Claims (19)
1.一种HER3特异性的抗体,该抗体具有轻链可变区和重链可变区,选自:
抗体(a),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:21、SEQ IDNO:22和SEQ ID NO:23所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:24、SEQ ID NO:25和SEQ ID NO:26所示;
抗体(c),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:30、SEQ IDNO:31和SEQ ID NO:32所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:33、SEQ ID NO:34和SEQ ID NO:35所示;
抗体(d),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:12、SEQ IDNO:13和SEQ ID NO:14所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:17所示;
抗体(e),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:18、SEQ IDNO:13和SEQ ID NO:19所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:20所示;
抗体(f),其轻链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:27、SEQ IDNO:28和SEQ ID NO:19所示;重链可变区CDR1、CDR2和CDR3的氨基酸序列分别如SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:29所示。
2.如权利要求1所述的抗体,其特征在于,所述抗体包括:单克隆抗体,单链抗体,结构域抗体,Fab片段,Fd片段,Fv片段,F(ab’)2片段;或
所述的抗体是人源化抗体、嵌合抗体或鼠抗体。
3.如权利要求1所述的抗体,其特征在于,所述抗体选自:
氨基酸序列如SEQ ID NO:36所示轻链可变区、如SEQ ID NO:37所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:5所示轻链可变区、如SEQ ID NO:6所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:9所示轻链可变区、如SEQ ID NO:10所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:9所示轻链可变区、如SEQ ID NO:11所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示轻链可变区、如SEQ ID NO:2所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示轻链可变区、如SEQ ID NO:4所示重链可变区的抗体;
氨基酸序列如SEQ ID NO:7所示,重链可变区如SEQ ID NO:8所示重链可变区的抗体。
4.一种多核苷酸,其编码权利要求1-3任一所述的抗体。
5.一种构建体,其包含权利要求4所述的多核苷酸。
6.一种抗体表达系统,所述表达系统含有权利要求5所述的构建体或基因组中整合有外源的权利要求4所述的多核苷酸。
7.一种制备权利要求1-3任一所述的HER3特异性的抗体的方法,包括:在适合表达所述抗体的条件下,利用权利要求6所述的抗体表达系统进行表达,从而获得所述的抗体。
8.权利要求1-3任一所述的抗体的用途,用于:
制备特异性靶向表达HER3的肿瘤细胞的抗肿瘤药物;
制备抗体药物偶联物或免疫缀合物;
制备双功能或多功能抗体;
制备诊断肿瘤的试剂,该肿瘤表达HER3;或
制备嵌合抗原受体修饰的免疫细胞。
9.一种免疫缀合物,其包括:权利要求1-3任一所述的抗体;以及与之连接的功能性分子。
10. 如权利要求9所述的免疫缀合物,其特征在于,所述功能性分子包括:抑制肿瘤的分子,靶向肿瘤表面标志物的分子,细胞毒素,放射性同位素,生物活性蛋白质,靶向免疫细胞的表面标志物的分子或可检测标记物,基于嵌合抗原受体技术的胞外铰链区、跨膜区及胞内信号区,或其组合。
11. 如权利要求10所述的免疫缀合物,其特征在于,所述的抑制肿瘤的分子是抗肿瘤毒素或抗肿瘤细胞因子;或
所述靶向肿瘤表面标志物的分子是结合肿瘤表面标志物的抗体或配体;或
所述靶向免疫细胞的表面标志物的分子是结合免疫细胞表面标志物的抗体或配体。
12. 如权利要求11所述的免疫缀合物,其特征在于,所述抗肿瘤毒素包括:作用于微管蛋白的毒素;作用于DNA的毒素或其衍生物;作用于细胞内代谢、转录、翻译或信号转导的化合物或其衍生物;或
所述的抗肿瘤细胞因子包括:IL-2、IL-12、IL-15、IFN-beta、TNF-alpha或其变体;或
所述结合肿瘤表面标志物的抗体是识别HER3以外的其它抗原的抗体,所述的其它抗原包括:EGFR,EGFRvIII,mesothelin,HER2,EphA2,cMet,EpCAM,MUC1,MUC16,CEA,Claudin18.2,Claudin 6,WT1,NY-ESO-1,MAGE 3,CD47,ASGPR1或CDH16;或
所述结合免疫细胞表面标志物的抗体结合的抗原包括:CD3,CD4,CD8,PD-1,PD-L1,LAG-3,TIM-3,4-1BB,OX40,ICOS,B7-H3,CD16,CTLA-4,TIGIT,VISTA,GITR,CD27,SIRPα,CD32,CD64,ILT2,ILT4,NKG2A,NKG2D或KIR。
13.如权利要求12所述的免疫缀合物,其特征在于,所述作用于微管蛋白的毒素包括:单甲基澳瑞他汀,美登木素生物碱;或
所述作用于DNA的毒素包括:DXd,Duocarmycin,Calicheamicin,Pyrrolobenzodiazepines,SN-38。
14.如权利要求11或12所述的免疫缀合物,其特征在于,所述抗肿瘤毒素与权利要求1-3任一所述的抗体通过连接子连接,所述连接子包括:马来酰亚胺-GGFG接头,mc-Val-Cit-PAB,或mc-Val-Ala-PAB。
15.一种药物组合物,其包括:权利要求1-3任一所述的抗体或权利要求9-14任一所述的免疫缀合物。
16.权利要求1-3任一所述的抗体、权利要求9-14任一所述的免疫缀合物或权利要求15所述的药物组合物在制备用于诊断或治疗肿瘤的制剂、试剂盒或药盒中的用途;所述的肿瘤是表达HER3的肿瘤。
17.如权利要求16所述的用途,其特征在于,所述肿瘤包括:乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌、皮肤癌、胃癌或卵巢癌。
18.如权利要求17所述的用途,其特征在于,所述的皮肤癌为黑色素瘤。
19.一种试剂盒或药盒,其中包括权利要求1-3任一所述的抗体、权利要求9-14任一所述的免疫缀合物或权利要求15所述的药物组合物。
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