CN116606373A - 新型冠状病毒中和抗体及其用途 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种能够特异性结合新型冠状病毒的中和抗体,其能够恢复或提高对新型冠状病毒野生型和/或突变株的中和活性,有望成为广谱中和抗体。本申请还提供了编码本申请的抗体或其抗原结合片段的多核苷酸分子,用于表达本申请的抗体或其抗原结合片段的表达载体和宿主细胞,以及本申请的抗体或其抗原结合片段的用途。
Description
本申请要求于2022年2月16日提交中国专利局、申请号为202210141916.3发明名称为“新型冠状病毒中和抗体及其用途”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请属于生物医药领域,特别是涉及新型冠状病毒中和抗体及其用途。
背景技术
截至2021年8月26日,新型冠状病毒(SARS-CoV-2,又称为2019-nCoV)导致的疾病(COVID-19)的全球累计确诊病例已超2亿例,累计死亡病例已超440万例,对公众的生命和健康造成重大威胁。SARS-CoV-2属于冠状病毒。同属冠状病毒的重症急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)以及中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)也曾在分别在2002-2003年和2012年引发疫情。据世界卫生组织(WHO)统计SARS-CoV共引发8000人感染,794人死亡(https://www.who.int/)。自2012年至今,MERS-CoV感染病毒病例在持续增加,截至2019年底,全球确诊2499例感染病例,861例死亡病例。2020年1月12日,世界卫生组织正式将该新型冠状病毒命名为“2019新型冠状病毒(2019-nCoV)”,其后在2020年2月11-12日国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses,ICTV)宣布,新型冠状病毒(2019-nCoV)的正式分类名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acuterespiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2),世界卫生组织(WHO)同日在日内瓦举办全球研究和创新论坛上宣布,由这一病毒导致的疾病的正式名称为“COVID-19”。
自2019年COVID-19出现以来,SARS-CoV-2已经衍生出许多变体,其中一些变体含有刺突蛋白的关键位点的氨基酸取代,表现出更强的传播能力,免疫逃逸能力以及更低的单抗敏感性,这些变体的初次出现往往伴随着所在国家的感染率高峰,如Alpha突变株(B.1.1.7)、Beta突变株(B.1.351)、Gamma突变株(P.1)、Delta突变株(B.1.617.2)、Omicron突变株(B.1.1.529)等。Delta突变株在印度出现造成了灾难性的感染率和死亡率上升,到2021年5月,Delta突变株成为英国的优势突变株,同年6月,其成为全球范围内的优势突变株。2021年11-12月,Omicron突变株成为南非的优势突变株,并迅速在全球扩散。
治疗性抗体药物不但在肿瘤和自身免疫疾病方面占有重要地位,在传染性疾病的治疗中也同样有效。已经上市的治疗和预防病毒感染的药物有预防小儿呼吸道合胞病毒(RSV)感染的帕利珠单抗(Synagis),治疗HIV感染的艾巴利珠单抗(Trogarzo),以及用于狂犬病毒暴露后预防的Rabishield。目前对于SARS-CoV-2主要通过接种疫苗来预防,而在感染的治疗方面,已有Bamlanivimab、etesevimab(CB6)、imdevimab、Casirvimab、cilgavimab、tixagevimab等新冠中和抗体药物上市,但单独使用上述任一抗体都无法覆盖所有已经出现的主要突变株。有研究报道人体产生的大多数强效SARS-CoV-2中和抗体来自IGHV3-53或IGHV3-66胚系基因,因此这类中和抗体被称为公共抗体(public antibodies)。然而,绝大多数公共抗体对Beta、Omicron等突变株无效,出现病毒逃逸现象。因此,亟需开发能够恢复或提高对新型冠状病毒野生型和/或突变株的中和活性的中和抗体。
发明内容
本申请的目的在于提供一种能够特异性结合新型冠状病毒的中和抗体,其能够恢复或提高对新型冠状病毒野生型和/或突变株的中和活性,从而有望成为广谱中和抗体。
第一方面,本申请提供了一种抗体或其抗原结合片段,其包括以下位置的氨基酸发生突变的的冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段,所述冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段包括重链可变区和轻链可变区:所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸(G)、天冬酰胺(N)、酪氨酸(Y)、精氨酸(R)、脯氨酸(P)、谷氨酰胺(Q)、天冬氨酸(D)、甲硫氨酸(M)、缬氨酸(V)和赖氨酸(K)中的任一种;所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸(W)、精氨酸(R)、苯丙氨酸(F)、丙氨酸(A)、缬氨酸(V)、组氨酸(H)和酪氨酸(Y)中的任一种;所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P);且所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包括选自以下所述的氨基酸突变:
所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸(G),所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸(W),所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P),且所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段为新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段。
在一些实施方式中,所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的重链可变区为人IGHV3-53胚系基因对应的抗体的重链可变区或人IGHV3-66胚系基因对应的抗体的重链可变区;和/或所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的轻链可变区为人IGKV3-20胚系基因对应的抗体的轻链可变区或人IGKV1-9胚系基因对应的抗体的轻链可变区。
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3;其中,所述HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3;
其中,所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:145、SEQ ID NO:146和SEQID NO:147所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:193、GAS和SEQ ID NO:194所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:148、SEQ ID NO:149和SEQ IDNO:150所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:195、GAS和SEQID NO:196所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:151、SEQ ID NO:152和SEQ IDNO:153所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:197、GAS和SEQID NO:198所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:154、SEQ ID NO:155和SEQ IDNO:156所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:199、GAS和SEQID NO:200所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:157、SEQ ID NO:158和SEQ IDNO:159所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:201、GAS和SEQID NO:202所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:160、SEQ ID NO:161和SEQ IDNO:162所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:203、GAS和SEQID NO:204所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:163、SEQ ID NO:164和SEQ IDNO:165所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:205、GAS和SEQID NO:206所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:166、SEQ ID NO:167和SEQ IDNO:168所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:207、AAS和SEQID NO:208所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:169、SEQ ID NO:170和SEQ IDNO:171所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:209、AAS和SEQID NO:210所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:172、SEQ ID NO:173和SEQ IDNO:174所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:211、AAS和SEQID NO:212所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:175、SEQ ID NO:176和SEQ IDNO:177所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:213、AAS和SEQID NO:214所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:178、SEQ ID NO:179和SEQ IDNO:180所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:215、AAS和SEQID NO:216所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:181、SEQ ID NO:182和SEQ IDNO:183所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:217、AAS和SEQID NO:218所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:184、SEQ ID NO:185和SEQ IDNO:186所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:219、AAS和SEQID NO:220所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:187、SEQ ID NO:188和SEQ IDNO:189所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:221、AAS和SEQID NO:222所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:190、SEQ ID NO:191和SEQ IDNO:192所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:223、AAS和SEQID NO:224所示的氨基酸序列;
其中,所述SEQ ID NO:145-224、GAS、AAS中的至少一个可以替换为与其具有1、2或3个保守氨基酸突变的变体。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含重链可变区和轻链可变区;其中,所述重链可变区和轻链可变区分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含:氨基酸序列如SEQ IDNO:33所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:49所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:34所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:50所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:35所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:51所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:36所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:52所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:37所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:53所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:38所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:54所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:39所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:55所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:40所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:56所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:41所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:57所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:42所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:58所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:43所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:59所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:44所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:60所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:45所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:61所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:46所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:62所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:47所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:63所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:48所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:64所示的轻链可变区。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段还包含人重链恒定区和人轻链恒定区,所述人重链恒定区选自人IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的重链恒定区,优选为人IgG1的重链恒定区;所述人轻链恒定区选自λ轻链或κ轻链的轻链恒定区。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含重链和轻链;其中,所述重链和轻链分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含:
氨基酸序列如SEQ ID NO:225所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:226所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:227所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:228所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:229所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:230所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:231所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:232所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:233所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:234所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:235所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:236所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:237所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:238所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:239所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:240所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:241所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:242所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:243所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:244所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:245所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:246所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:247所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:248所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:249所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:250所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:251所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:252所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:253所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:254所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:255所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:256所示的轻链。
在一些实施方式中,所述抗体包括单克隆抗体和多特异性抗体中的至少一种,所述抗原结合片段包括Fab、Fab'、F(ab')2、Fd、Fv、dAb、Fab/c、互补决定区(CDR)片段、单链抗体(例如scFv)、双价抗体和结构域抗体中的至少一种。
第二方面,本申请提供了一种分离的抗体或其抗原结合片段,其具有以下特性中的至少一种:
(Ⅰ)与本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段结合相同的、或者完全重叠或部分重叠的冠状病毒(优选为新型冠状病毒)刺突蛋白的表位;
(Ⅱ)与本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段竞争结合冠状病毒(优选为新型冠状病毒)刺突蛋白的表位。
第三方面,本申请提供了一种多核苷酸分子,其包含编码本申请第一方面提供的抗体或其抗原结合片段,或编码本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段的核苷酸序列或其互补序列的至少一种。
第四方面,本申请提供了一种表达载体,其包含本申请第三方面提供的多核苷酸分子,优选地,所述表达载体为真核表达载体。
第五方面,本申请提供了一种宿主细胞,其包含本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,优选地,所述宿主细胞是真核细胞,更优选是哺乳动物细胞。
在一些实施方式中,所述宿主细胞用于表达本申请第一方面的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面的分离的抗体或其抗原结合片段。
第六方面,本申请提供了一种药物组合物,其包含本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,和药学上可接受的载体或赋形剂。
第七方面,本申请提供了一种试剂盒,其包含本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物。
第八方面,本申请提供了一种本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,在制备定性或定量检测新型冠状病毒野生型和/或突变株的试剂盒中的用途。
在一些实施方式中,本申请第八方面所述的新型冠状病毒野生型和/或突变株为人新型冠状病毒野生型和/或突变株。
第九方面,本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物在制备用于治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株引起的疾病的药物中的用途。
第十方面,本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物在治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病中的用途。
第十一方面,本申请提供了治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病的方法,包括向有需要的受试者施用本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物。
在一些实施方式中,本申请第八方面、本申请第九方面、本申请第十方面、本申请第十一方面所述的新型冠状病毒突变株包括阿尔法(Alpha)突变株、贝塔(Beta)突变株、伽马(Gamma)突变株、德尔塔(Delta)突变株、Epsilon突变株、Zeta突变株、Eta突变株、Theta突变株、Iota突变株、卡帕(Kappa)突变株、缪(Mu)突变株和奥密克戎(omicron)突变株中的至少一种;优选为贝塔突变株和奥密克戎突变株中的至少一种。
本申请提供的中和抗体能够特异性结合新型冠状病毒,能够恢复或提高对新型冠状病毒野生型和/或突变株的中和活性,能够恢复或提高对新型冠状病毒野生型和/或突变株S蛋白的体外结合活性,从而有望成为广谱中和抗体;其可用于定性或定量检测新型冠状病毒野生型和/或突变株,并且可用于制备治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株引起的疾病的药物。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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的一种实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的实施方式。
图1A-图1G显示了本申请实施例2中IGHV3-53/IGKV3-20公共抗体及改造后抗体与Beta突变体S蛋白结合检测结果。
图2A-图2I显示了本申请实施例2中IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体与Beta突变体S蛋白结合检测结果。
图3A-图3P显示了本申请实施例4中IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2野生型假病毒中和活性检测结果。
图4A-图4P显示了本申请实施例4中IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2Beta突变株假病毒中和活性检测结果。
图5A-图5P显示了本申请实施例4中IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2Omicron突变株假病毒中和活性检测结果。
具体实施方式
定义
除非另有说明,本申请的实施将采用分子生物学(包括重组技术)、微生物学、细胞生物学、生物化学和免疫学的常规技术,这些都在本领域的技术范围内。
为了可以更容易地理解本申请,某些科技术语具体定义如下。除非本申请其它部分另有明确定义,否则本申请所用的科技术语都具有本申请所属领域普通技术人员通常理解的含义。关于本领域的定义及术语,专业人员具体可参考Current ProtocolsinMolecular Biology(Ausubel)。氨基酸残基的缩写是本领域中所用的指代20个常用L-氨基酸之一的标准3字母和/或1字母代码。本申请(包括权利要求书)所用单数形式包括其相应的复数形式,除非文中另有明确规定。
术语“约”在与数字数值联合使用时意为涵盖具有比指定数字数值小5%的下限和比指定数字数值大5%的上限的范围内的数字数值,包括但不限于±5%、±2%、±1%和±0.1%。
术语“和/或”应理解为意指可选项中的任一项或可选项中的任意两项或更多项的组合。
应注意非明确数量的实体限定应指一或多个(种)该实体;例如,“双特异性抗体”应理解为表示一或多个(种)双特异性抗体。同样地,非明确数量限定的、术语“一个或多个”和“至少一个”在本申请中可互换使用。
术语“同源性”或“同一性”或“相似性”是指两个肽链分子之间或两个核酸分子之间的序列相似程度。同源性可通过比较每个序列中的位置来测定,可通过比对来进行比较。当在被比较的序列中的位置上有相同的碱基或氨基酸时,在该位置上的分子为同源的。多个序列之间的同源度为这些序列共有的配对或同源位点数量的函数。“无关的”或“非同源的”序列与本申请的序列之一之间具有少于40%的同源性,但优选小于25%的同源性。
多核苷酸或多核苷酸区域(或多肽或多肽区域)与另一序列具有一定的百分比(例如,60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%或99%)的“序列同一性”是指,在比对时,在这两个序列比较时该百分比的碱基(或氨基酸)是相同的。此种比对和百分比同源性或序列同一性,可使用本领域中已知的软件程序测定,例如,通过Ausubel等人编的(2007)Current Protocols in Molecular Biology描述的那些软件。优选地,使用默认参数用于比对。BLAST是一种比对程序,使用默认参数。具体地,程序为BLASTN和BLASTP,使用如下默认参数:Genetic code=standard;filter=none;strand=both;cutoff=60;expect=10;Matrix=BLOSUM62;Descriptions=50sequences;sort by=HIGH SCORE;Databases=non-redundant,GenBank+EMBL+DDBJ+PDB+GenBank CDS translations+SwissProtein+SPupdate+PIR。这些程序的详细信息,可于以下互联网地址获得:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/Blast.cgi,2008年5月21日最后一次访问。生物学等效的多核苷酸是具有上面提到的特定百分比的同源性,并编码具有相同或相似的生物活性多肽的多核苷酸。
术语“编码”在其应用于多核苷酸时指被认为“编码”某一多肽的多核苷酸,以其天然的状态或由本领域技术人员熟知的方法操作时,它可以被转录和/或翻译以产生该多肽的mRNA和/或其片段。反义链是此种核酸的互补物,该编码序列可以由其推导出。
本申请使用的术语“抗体片段”或“抗原结合片段”为抗体的一部分,该抗体例如F(ab')2、F(ab)2、Fab'、Fab、Fv、Fd、Fv、dAb、Fab/c、互补决定区(CDR)片段、二硫键连接的Fvs(sdFv)、单链抗体(例如scFv)、双价抗体或结构域抗体等。术语“抗体片段”也包括任何合成的或基因改造的蛋白,它们与抗体一样可结合至特定的抗原以形成复合体。
术语“单链可变片段”或“scFv”指免疫球蛋白的重链(VH)和轻链(VL)的可变区域的融合蛋白。在某些方面,这些区域用10至约25个氨基酸的短接头肽连接。该接头可富含甘氨酸以具有柔性,也含有丝氨酸或苏氨酸以具有可溶性,且能将VH的N-末端连接至VL的C末端,反过来也一样。该蛋白质保留了原始的免疫球蛋白的特性,只是去除了恒定区并引入了接头。scFv分子为本领域已知的,且描述于美国专利5,892,019中。
术语“抗体”是指具有所需生物活性的任何形式的抗体。因此,其以最广义使用,具体包括但不限于单克隆抗体(包括全长单克隆抗体)、多克隆抗体、多特异性抗体(例如双特异性抗体)、人源化抗体、全人抗体、嵌合抗体和骆驼源化单结构域抗体等。已知基本的抗体结构单位包含四聚体,每个四聚体包括两个相同的多肽链对,每个多肽链对具有一条“轻”链(L,约25kDa)和一条“重”链(H,约50-70kDa)。每条链的氨基端部分或片段可包括主要负责抗原识别的约100-110个或更多个氨基酸的可变区。每条链的羧基端部分或片段可限定主要负责效应子功能的恒定区。通常将人轻链归类为κ轻链和λ轻链。此外,通常将人重链归类为μ、δ、γ、α或ε五类,并依据重链的不同将抗体的同种型分别定义为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。在轻链和重链内,各自的可变区和恒定区通过约12个或更多个氨基酸的“J”区连接,其中重链还包括约10多个氨基酸的“D”区。一般参见Fundamental Immunology第7章(Paul,W.主编,第2版。Raven Press,N.Y.(1989))。
相对于抗体,术语“分离的抗体”表示该抗体基本上不含与其天然状态相关的其他细胞组分,例如核酸、蛋白质、脂质、糖或其它物质例如细胞碎片和生长培养基。可以理解为,所述分离的抗体为基本上纯化的状态,优选所述分离的抗体处于均质状态,所述分离的抗体可以是干燥或水性溶液。通常可以使用分析化学技术,例如聚丙烯酰胺凝胶电泳或高效液相色谱法来测定抗体的纯度和均质性。术语“分离(的)”并非意指完全不存在上述物质或不存在水、缓冲液或盐,除非它们以明显干扰本申请的抗体的实验或治疗应用的量存在。
术语“单克隆抗体”是由高度一致的免疫细胞制成的抗体,这些免疫细胞是单一亲本细胞的所有克隆。单克隆抗体具有单价亲和力,因为它们结合相同的表位(抗体识别抗原的部位)。所述单克隆抗体也可能包括少量天然存在的突变。相比之下,术语“多克隆抗体”结合多个表位,通常由几个不同的浆细胞(分泌抗体的免疫细胞)谱系组成,可以理解为是多种单克隆抗体的混杂物。修饰语“单克隆”不得解释为需要通过任何特定方法产生抗体。
术语“多特异性抗体”意指包含两个或更多个抗原结合结构域,能够结合两个或更多个不同的表位(例如,两个、三个、四个或更多个不同的表位)的抗体。可特异性抗体结合的表位可以在相同或不同的抗原上。多特异性抗体的示例包括结合两个不同表位的“双特异性抗体”。
本领域技术人员可针对任何给定的重链或轻链可变区容易地识别CDR和框架区的氨基酸,因为它们已经被明确定义(参见“Sequences of Proteins of ImmunologicalInterest,”Kabat,E.,等,美国卫生和公共服务部(U.S.Department of Health and HumanServices,),(1983);Chothia和Lesk,J.MoI.Biol.,196:901-917(1987),其在此通过引用以全文形式结合至本申请)。
在本技术领域内使用和/或可接受的情况下,一个术语有两个或两个以上定义时,本申请使用的术语的定义用于包括所有的含义,除非明确说明与此相反。一个具体的例子为,使用术语“互补决定区”(“CDR”)来描述在重链和轻链多肽的可变区中都存在的非连续的抗原结合位点。对于抗体的互补决定区CDR的精确氨基酸序列边界,可根据公知方法来定义,例如基于抗体的三维结构和CDR环的拓扑学的Chothia(Chothia等,Nature 342:877-883,1989;Al-Lazikani等,Journal of Molecular Biology,273:927-948,1997);或者基于抗体序列可变性的Kabat(Kabat等,Sequences of Proteins of ImmunologicalInterest,第4版,U.S.Department of Health and Human Services,NationalInstitutes of Health,1987)、AbM(University of Bath)、Contact(University CollegeLondon)以及IMGT(the international ImMunoGeneTics database,1999Nucleic AcidsResearch,27,209-212);或者基于利用大量晶体结构的近邻传播聚类(affinitypropagation clustering)的North CDR定义。本申请中抗体的CDR可以由本领域技术人员根据本领域的任何方案(例如上述任选的定义方法)确定边界。
应该注意的是,基于不同定义方式获得的同一抗体的CDR的边界可能有所差异,即不同定义方式下获得的同一抗体可变区的CDR序列有所不同。因此,当采用本申请定义的具体CDR序列限定抗体时,所述抗体还包括其互补决定区序列包含本申请所述的CDR的序列,只是由于采用了不同的CDR边界定义方式而导致其所声称的CDR边界与本申请所定义的具体CDR边界不同的抗体。
具有不同特异性(即针对不同的抗原结合位点)的抗体具有不同的CDR。然而,尽管CDR在抗体与抗体之间是不同的,但是CDR内只有有限数量的氨基酸位置直接参与抗原结合,抗体CDR与抗原结合的最小重叠区域也称为用于抗原结合的“最小结合单位”,可使用Kabat、Chothia、AbM、Contact和North方法中的至少两种来确定。最小结合单位可以是CDR的一部分。正如本领域技术人员所明了的,通过抗体的结构和蛋白折叠,可以确定CDR序列其余部分的残基,因此,本申请也考虑任何CDR的变体,例如,在一个CDR的变体中,最小结合单位的氨基酸残基可以保持不变,而根据Kabat或Chothia定义的其余CDR残基可以被保守氨基酸残基替代。
Kabat等也定义了用于可变结构域序列的编号系统,该系统适用于任一种抗体。本领域技术人员可毫无疑义地将该“Kabat编号”系统用于任何可变结构域序列,而不依赖于该序列自身之外的任何实验数据。本申请使用的编号为“Kabat编号”,其是指Kabat等描述的编号系统,其内容记载于美国卫生和公共服务部,“Sequence of ProteinsofImmunological Interest”(1983)。
Kabat编号系统描述的CDR区如下:CDR-H1在大约31号氨基酸处开始(即第一半胱氨酸残基后约9个残基),包括约5-7个氨基酸,并在下一个色氨酸残基处终止。CDR-H2在CDR-H1的末端后第15个残基处开始,包括约16-19个氨基酸,并在下一个精氨酸或赖氨酸残基处终止。CDR-H3在CDR-H2的末端后约第33个氨基酸残基处开始;包括3-25个氨基酸;并在序列W-G-X-G处终止,其中X为任意氨基酸。CDR-L1在约残基24处开始(即在半胱氨酸残基之后);包括大约10-17个残基;并终止于下一个色氨酸残基。CDR-L2在CDR-L1的末端后约16个残基后开始,并包括约7个残基。CDR-L3在CDR-L2的末端后约第33个残基处开始(即在半胱氨酸残基之后);包括约7-11个残基,并在序列F或W-G-X-G处终止,其中X为任意氨基酸。
本申请使用的术语“重链恒定区”包括来自免疫球蛋白重链的氨基酸序列。包含重链恒定区的多肽至少包含以下一种∶CH1结构域、铰链(例如上部铰链区、中间铰链区和/或下部铰链区)结构域、CH2结构域、CH3结构域或其变体或片段。例如,本申请中使用的抗原结合多肽可包含具有CH1结构域的多肽链;具有CH1结构域、至少一部分的铰链结构域和CH2结构域的多肽;具有CH1结构域和CH3结构域的多肽链;具有CH1结构域、至少一部分铰链结构域和CH3结构域的多肽链,或者具有CH1结构域,至少一部分铰链结构,CH2结构域,和CH3结构域的多肽链。在另一个实施方案中,本申请的多肽包括具有CH3结构域的多肽链。另外,在本申请中使用的抗体可能缺少至少一部分CH2结构域(例如,所有的或一部分的CH2结构域)。如上文所述,但本技术领域的普通技术人员应理解,重链恒定区可能会被修改,使得它们在氨基酸序列上与天然存在的免疫球蛋白分子不同。
“轻链-重链对”是指轻链和重链的集合,它们可通过轻链的CL结构域和CH1结构域之间的二硫键形成二聚体。
本申请使用的术语“嵌合的抗体”将用于指以下任何抗体:其中其免疫反应区或位点得自或来自第一物种且其恒定区(该恒定区可以是完整的,部分的或根据本申请修改过的)得自第二物种。在某些实施方案中靶结合区或位点将来自非人类来源(例如小鼠或灵长类)且恒定区来自人。
本申请使用的“百分比人源化”通过以下方式计算:测定人源化的结构域和种系结构域之间的框架氨基酸差值的数量(即非CDR差),用氨基酸总数减去该数量,然后除以氨基酸总数,再乘以100。
本申请使用的术语“治疗”(“treat”或“treatment”)是指治疗性治疗和预防或防治措施,其中对于受试者进行防止或减慢(减轻)不良的生理变化或疾病,如癌症的发展。有益的或所需的临床结果包括但不限于,减轻症状,降低疾病的程度、稳定(例如使其不恶化)疾病的状态,延迟或减缓疾病发展,改善或缓和疾病状态,并缓解(无论是部分或全部),无论可否被检测到。“治疗”也可指与不接受治疗时的预计生存期相比能延长生存期。那些需要治疗的状况包括那些已经具有病症或症状以及那些容易具有病症或症状或那些将对病症或症状进行预防的情况。
任何上述的抗体或多肽还可包括额外的多肽,形成缀合物或融合蛋白。例如,本申请所述的编码的多肽,抗体N端的信号肽,该信号肽用于指导分泌,或如本申请所述的其他异源多肽。
本技术领域的普通技术人员还应当理解,本申请所述的抗体可被修改,以使得它们的氨基酸序列与天然存在的结合多肽不同,它们得自这些天然存在的结合多肽。例如,来自于指定的蛋白的多肽或氨基酸序列可与起始序列类似,例如,与起始序列具有一定百分比的同一性,例如,其可与起始序列有60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%或99%的同一性。
此外,也可进行核苷酸或氨基酸替换、缺失或插入,以在“非必需”氨基酸区域进行保守替换或改变。例如,来自指定的蛋白质的多肽或氨基酸序列可与启动顺序相同,除了一个或多个独立的氨基酸的替换、插入或缺失,例如,1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、15个、20个或更多独立的氨基酸替换、插入或缺失。在某些实施方案中,来自指定的蛋白质的多肽或氨基酸序列相对于起始序列有1至5个、1至10个、1至15个或1至20个独立的氨基酸的替换、插入或缺失。
在其它实施方案中,本申请的抗原结合多肽可包含保守的氨基酸替换。“保守氨基酸替换”是其中氨基酸残基被具有类似侧链的氨基酸残基替换。或者说“保守性氨基酸取代”是其中氨基酸残基通过另一具有拥有相似化学性质(例如,电荷或疏水性)的侧链(R基)的氨基酸残基取代的一种。一般而言,保守的氨基酸取代将基本上不改变蛋白的功能性性质。在其中两个或多个氨基酸序列彼此通过保守取代不同的情况中,可向上调整相似性的百分比或程度以对于取代的保守性质进行校正。进行该调整的方式是本领域技术人员熟知的。具有拥有相似化学性质的侧链的氨基酸组的实例包括1)脂肪族侧链:甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸;2)脂肪族-羟基侧链:丝氨酸和苏氨酸;3)含酰胺侧链:天冬酰胺和谷氨酰胺;4)芳香族侧链:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸;5)碱性侧链:赖氨酸、精氨酸和组氨酸;6)酸性侧链:天冬氨酸和谷氨酸;和7)含硫侧链:半胱氨酸和甲硫氨酸。优选的保守性氨基酸取代基为:缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸、苯丙氨酸-酪氨酸、赖氨酸-精氨酸、丙氨酸-缬氨酸、谷氨酸-天冬氨酸和天冬酰胺-谷氨酰胺。
可以用于产生单链Fvs(scFvs)和抗体的技术实例包括描述在美国专利第4,946,778号和5,258,498号;Huston等的Methods in Enzymology 203:46-88(1991);Shu等的Proc.Natl.Sci.USA90:1995-1999(1993);和Skerra等的Science 240:1038-1040(1988)。对于某些应用,包括在人体内使用抗体和体外检测分析,可优选使用嵌合的、人源化的或人抗体。嵌合抗体为抗体的不同部分来自不同动物种类的分子,例如含有来自鼠单克隆抗体的可变区和人免疫球蛋白恒定区的抗体。嵌合抗体的制备方法是本领域已知的。见,例如,Morrison,Science 229:1202(1985);Oi等的BioTechniques 4:214(1986);Gillies等的J.Immunol.Methods 125:191-202(1989);美国专利第5,807,715;4,816,567和4,816397号,其全部内容通过引用的方式并入本申请。
人源化的抗体为来自于非人类物种的抗体分子,并且该抗体分子结合所需的抗原,该抗体分子具有一个或多个来自非人类物种的互补决定区(CDR)和来自人免疫球蛋白分子的框架区。通常,在人框架区中的框架残基将被来自CDR供体抗体的对应残基替换所改变,优选提高抗原结合能力。这些框架替换通过本领域已知的方法识别,例如,通过建立CDR和框架残基的相互作用模型,以鉴定对于抗原结合和序列比较重要的框架残基,以找出在特定位置的异常的框架残基。例如,Queen等的美国专利第5,585,089号;Riechmann等的Nature 332:323(1988),其全部内容通过引用并入本申请。可使用多种本领域已知的技术对抗体进行人源化,这些技术包括,例如,CDR-移植(EP 239,400;PCT公开号WO 91/09967;美国专利第5,225,539;5,530,101和5,585,089号),饰面(veneering)或表面置换(resurfacing)(EP 592,106;EP 519,596;Padlan,Molecular Immunology 28(4/5):489-498(1991);Studnicka等的,Protein Engineering 7(6):805-814(1994);Roguska等的Proc.Natl.Sci.USA 91:969-973(1994)),和链改组(shuffling)(美国专利号US 5,565,332,其全部内容通过引用结合至本申请)。
使用常规的重组DNA技术,本申请的抗原结合多肽的一个或多个CDR,可插入框架区内,例如,插入至人框架区以使非人类抗体人源化。该框架区可以是天然存在的或共有的框架区,且优选为人的框架区(例如,Chothia等的J.Mol.Biol.278:457-479(1998),人的框架区的列表)。优选地,该框架区和CDR的组合所产生的多核苷酸编码多肽,该多肽特异性地结合至所需多肽的至少一个抗原表位,例如LIGHT。优选地,可在框架区内进行一个或多个氨基酸替换,并且,优选地,该氨基酸替换提高该抗体对抗原结合能力。此外,这种方法可用于获得一个或多个可变区半胱氨酸残基(该半胱氨酸残基参与链内二硫键形成)的氨基酸替换或缺失,这样产生缺乏一个或多个链内二硫键的抗体分子。其他对于该多核苷酸进行的改变都包含在本申请的范围内,并在现有技术范围内。
此外,可使用用于通过对来自小鼠抗体分子的基因剪接生产“嵌合抗体”的技术(Morrison等,Proc.Natl.Acad.Sci.USA:851-855(1984);Neuberger等的Nature 372:604-608(1984);Takeda等的Nature 314:452-454(1985)),将具有合适的抗原特异性,与具有合适生物活性的人抗体分子基因一起。如本申请使用的,嵌合抗体为其中不同部分来自不同动物种类的分子,例如含有来自鼠单克隆抗体的可变区和人免疫球蛋白恒定区的抗体。
然而,另一种用于产生重组抗体的高效方法公开于Newman,Biotechnology 10:1455-1460(1992)。具体地,该技术导致产生含有猴可变结构域和人恒定序列的灵长类化的抗体。该文件通过引用全文结合至本申请中。此外,这种技术也被描述在共同转让的美国专利号5,658,570、5,693,780和5,756,096,其中每一篇通过引用并入本申请。
或者,产生抗体的细胞系可使用本领域技术人员熟知的技术选择和培养。这样的技术描述在多种实验室手册和主要出版物中。在这方面,本申请中适合使用的技术例如如下所述描述于Current Protocols in Immunology,Coligan等编,Green PublishingAssociates and Wiley-Interscience,John Wiley和Sons,New York(1991),其通过引用以全文并入本申请中,包括补充参考。
此外,本领域技术人员公知的标准技术可用于在编码本申请抗体的核苷酸序列中引入突变,包括,但不限于,定点诱变和PCR介导的突变,这产生氨基酸替换。优选地,所述变体(包括衍生物),相对于参考可变重链区,CDR-H1、CDR-H2、CDR-H3、轻链可变区、CDR-L1、CDR-L2或CDR-L3,编码少于50个氨基酸替换、少于40个氨基酸替换、少于30个氨基酸替换、少于25个氨基酸替换、少于20个氨基酸替换、少于15个氨基酸替换、少于10个氨基酸替换、少于5个氨基酸替换、少于4个氨基酸替换、少于3个氨基酸替换、或少于2个氨基酸替换。或者,可沿着全部或部分的编码序列随机引入突变,例如通过饱和诱变,可对所得到的突变体针对生物活性筛选,以确定保留有活性的突变。
术语“表位”是指抗体所结合的抗原区域。表位可以由连续的氨基酸形成或者通过蛋白的三级折叠而并置的非连续氨基酸形成。
术语“亲和力”或“结合亲和力”指反映结合对子的成员(如抗原和抗体)之间相互作用的固有结合亲和力。亲和力可以通常由平衡解离常数(KD)表示,平衡解离常数是解离速率常数和结合速率常数(分别是kdis和kon)的比值。亲和力可以由本领域已知的常见方法测量,例如可采用ForteBio生物学分子相互作用工作站测定。
术语“核酸”或“多核苷酸”是指脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)及其呈单链或双链形式的聚合物。除非明确地限制,否则术语“核酸”或“多核苷酸”还包括含有已知的天然核苷酸的类似物的核酸,其具有与参照核酸相似的结合性质,并且以与天然存在的核苷酸相似的方式被代谢(例如Kariko等人的美国专利No.8278036公开了尿苷被假尿苷替代的mRNA分子,合成所述mRNA分子的方法以及用于在体内递送治疗性蛋白的方法)。除非另有所指,否则特定核酸序列还隐含地包括其保守修饰的变体(例如简并密码子取代)、等位基因、直系同源物、单核苷酸多态性(SNP)和互补序列以及明确指出的序列。
“构建体”是指任何重组多核苷酸分子(例如质粒、粘粒、病毒、自主复制多核苷酸分子、噬菌体、线性或环状单链或双链DNA或RNA多核苷酸分子),其可衍生自任何来源,能够与基因组整合或自主复制,其可以以可操作的方式连接一或多个多核苷酸分子。本申请中,构建体通常本申请的多核苷酸分子,其可操作地连接至转录起始调节序列,这些序列会导引本申请的多核苷酸分子在宿主细胞中的转录。可使用异源启动子或内源启动子导引本申请的核酸的表达。
“载体”是指任何重组多核苷酸构建体,该构建体可用于转化的目的(即将异源DNA引入到宿主细胞中)。一种类型的载体为“质粒”,是指环状双链DNA环,可将额外DNA区段连接至该环中。另一类型的载体为病毒载体,其可将额外DNA区段连接至病毒基因组中。某些载体能够在被引入到的宿主细胞(例如具有细菌复制起点的细菌载体及游离型哺乳动物载体)中自主复制。另一些载体(例如非游离型哺乳动物载体)在引入到宿主细胞中后,被整合至宿主细胞的基因组中,与宿主基因组一起复制。
本申请所用术语“表达载体”是指能够在转化、转染或转导至宿主细胞中时复制及表达目的基因的核酸分子。表达载体通常包含一或多个表型选择标记和复制起点,用于维护载体及在需要的情况下在宿主内进行扩增。
术语“活性”或“生物活性”或术语“生物性质”或“生物特征”在本申请中可互换使用,其包括但不限于表位或抗原亲和力、特异性、在体内或体外中和或拮抗新型冠状病毒刺突蛋白活性的能力、半抑制浓度(IC50)、抗体的体内稳定性和抗体的免疫原性等。本领域公知的抗体的其它可鉴定的生物性质或特征包括,例如,交叉反应性(如与靶定肽的非人同源物,或与其它蛋白质或组织的交叉反应性),和保持哺乳动物细胞中蛋白质高水平表达的能力。使用本领域公知的技术观察、测定或评估前面提及的性质或特征,所述技术包括但不局限于酶联免疫吸附(ELISA)、流式细胞分选(FACS)或BIACORE等离子体共振分析、任意的体外或体内中和测定、受体结合测试、细胞因子或生长因子的产生和/或分泌测试、信号转导测试以及不同来源(包括人类、灵长类或任何其它来源)的组织切片的免疫组织化学分析等。
如本申请中所用,术语“治疗”在一个实施方式中可以是指改善疾病或病症,例如减缓、阻止或减少疾病的进展,或疾病的临床症状等;在另一个实施方式中,可以是指缓解或改善至少一个身体参数,这些参数可能并不表现出明显的疾病症状的改善;在另一个实施方式中,其可以是指在身体上(例如可辨别的症状的稳定)、生理上(例如身体参数的稳定)或在这两方面调节疾病或病症。除非在本申请中明确描述,否则用于评估疾病的治疗和/或预防的方法在本领域中通常是已知的。
本申请中,所述“受试者”包括任何的人或非人动物。术语“非人动物”包括所有脊椎动物,例如哺乳动物和非哺乳动物,诸如非人灵长类动物、绵羊、狗、猫、马、牛、鸡、两栖动物、爬行动物等。
抗体或其抗原结合片段
第一方面,本申请提供了一种抗体或其抗原结合片段,其包括以下位置的氨基酸发生突变的冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段(冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段包括重链可变区和轻链可变区):重链可变区第30位、重链可变区第31位、重链可变区第52位和轻链可变区第29位,其中根据Kabat编号对抗体重链可变区和轻链可变区的氨基酸进行编号。
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包括以下位置的氨基酸突变:重链可变区第52位和轻链可变区第29位,以及可选的重链可变区第30位和重链可变区第31位。
在一些实施方式中,所述氨基酸突变的方式包括:氨基酸插入、氨基酸缺失或氨基酸替换。
在一些实施方式中,所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸(G)、天冬酰胺(N)、酪氨酸(Y)、精氨酸(R)、脯氨酸(P)、谷氨酰胺(Q)、天冬氨酸(D)、甲硫氨酸(M)、缬氨酸(V)和赖氨酸(K)中的任一种。
在一些实施方式中,所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸(W)、精氨酸(R)、苯丙氨酸(F)、丙氨酸(A)、缬氨酸(V)、组氨酸(H)和酪氨酸(Y)中的任一种。
在一些实施方式中,所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P)和轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸(G)、天冬酰胺(N)、酪氨酸(Y)、精氨酸(R)、脯氨酸(P)、谷氨酰胺(Q)、天冬氨酸(D)、甲硫氨酸(M)、缬氨酸(V)和赖氨酸(K)中的任一种,所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸(W)、精氨酸(R)、苯丙氨酸(F)、丙氨酸(A)、缬氨酸(V)、组氨酸(H)和酪氨酸(Y)中的任一种,所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P)和所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包括选自以下所述的氨基酸突变:
所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸(G),所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸(W),所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸(P),且所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸(P)。
在一些实施方式中,所述冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段为新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段。
在一些实施方式中,所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的重链可变区为人IGHV3-53胚系基因对应的抗体的重链可变区或人IGHV3-66胚系基因对应的抗体的重链可变区;和/或所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的轻链可变区为人IGKV3-20胚系基因对应的抗体的轻链可变区或人IGKV1-9胚系基因对应的抗体的轻链可变区。
在一些实施方式中,抗体或其抗原结合片段包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3;
其中,所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:145、SEQ ID NO:146和SEQID NO:147所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:148、SEQ ID NO:149和SEQ IDNO:150所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:151、SEQ ID NO:152和SEQ ID NO:153所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:154、SEQ ID NO:155和SEQ ID NO:156所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:157、SEQ ID NO:158和SEQ ID NO:159所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:160、SEQ ID NO:161和SEQ ID NO:162所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:163、SEQ ID NO:164和SEQ ID NO:165所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:166、SEQ ID NO:167和SEQ ID NO:168所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:169、SEQ ID NO:170和SEQ ID NO:171所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:172、SEQ ID NO:173和SEQ ID NO:174所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:175、SEQ ID NO:176和SEQ ID NO:177所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:178、SEQ ID NO:179和SEQ ID NO:180所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:181、SEQ ID NO:182和SEQ ID NO:183所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:184、SEQ ID NO:185和SEQ ID NO:186所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQID NO:187、SEQ ID NO:188和SEQ ID NO:189所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ IDNO:190、SEQ ID NO:191和SEQ ID NO:192所示的氨基酸序列;
所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:193、GAS和SEQ ID NO:194所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:195、GAS和SEQ ID NO:196所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:197、GAS和SEQ ID NO:198所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:199、GAS和SEQ ID NO:200所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:201、GAS和SEQ ID NO:202所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:203、GAS和SEQ IDNO:204所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:205、GAS和SEQ ID NO:206所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:207、AAS和SEQ ID NO:208所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:209、AAS和SEQ ID NO:210所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQID NO:211、AAS和SEQ ID NO:212所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:213、AAS和SEQ ID NO:214所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:215、AAS和SEQ ID NO:216所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:217、AAS和SEQ ID NO:218所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:219、AAS和SEQ ID NO:220所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ ID NO:221、AAS和SEQ ID NO:222所示的氨基酸序列,或者分别具有如SEQ IDNO:223、AAS和SEQ ID NO:224所示的氨基酸序列;
其中,所述SEQ ID NO:145-224、GAS、AAS中的至少一个可以替换为与其具有一个或多个(优选1个、2个或3个)保守氨基酸突变的变体。
在一些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3;其中,所述HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3,其中:
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:145、SEQ ID NO:146和SEQ IDNO:147所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:193、GAS和SEQID NO:194所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:148、SEQ ID NO:149和SEQ IDNO:150所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:195、GAS和SEQID NO:196所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:151、SEQ ID NO:152和SEQ IDNO:153所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:197、GAS和SEQID NO:198所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:154、SEQ ID NO:155和SEQ IDNO:156所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:199、GAS和SEQID NO:200所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:157、SEQ ID NO:158和SEQ IDNO:159所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:201、GAS和SEQID NO:202所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:160、SEQ ID NO:161和SEQ IDNO:162所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:203、GAS和SEQID NO:204所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:163、SEQ ID NO:164和SEQ IDNO:165所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:205、GAS和SEQID NO:206所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:166、SEQ ID NO:167和SEQ IDNO:168所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:207、AAS和SEQID NO:208所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:169、SEQ ID NO:170和SEQ IDNO:171所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:209、AAS和SEQID NO:210所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:172、SEQ ID NO:173和SEQ IDNO:174所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:211、AAS和SEQID NO:212所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:175、SEQ ID NO:176和SEQ IDNO:177所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:213、AAS和SEQID NO:214所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:178、SEQ ID NO:179和SEQ IDNO:180所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:215、AAS和SEQID NO:216所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:181、SEQ ID NO:182和SEQ IDNO:183所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:217、AAS和SEQID NO:218所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:184、SEQ ID NO:185和SEQ IDNO:186所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:219、AAS和SEQID NO:220所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:187、SEQ ID NO:188和SEQ IDNO:189所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:221、AAS和SEQID NO:222所示的氨基酸序列;或者
所述HCDR1、HCDR2和HCDR3分别具有如SEQ ID NO:190、SEQ ID NO:191和SEQ IDNO:192所示的氨基酸序列,所述LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有如SEQ ID NO:223、AAS和SEQID NO:224所示的氨基酸序列;
其中,所述SEQ ID NO:145-224、GAS、AAS中的至少一个可以替换为与其具有一个或多个(优选1个、2个或3个)保守氨基酸突变的变体。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含重链可变区和轻链可变区;其中,所述重链可变区和轻链可变区分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含:氨基酸序列如SEQ IDNO:33所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:49所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:34所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:50所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:35所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:51所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:36所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:52所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:37所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:53所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:38所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:54所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:39所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:55所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:40所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:56所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:41所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:57所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:42所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:58所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:43所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:59所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:44所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:60所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:45所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:61所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:46所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:62所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:47所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:63所示的轻链可变区;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:48所示的重链可变区,和氨基酸序列如SEQ ID NO:64所示的轻链可变区。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段还包含人重链恒定区和人轻链恒定区,所述人重链恒定区选自人IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的重链恒定区,优选为人IgG1的重链恒定区;所述人轻链恒定区选自λ轻链或κ轻链的轻链恒定区。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含重链和轻链;其中,所述重链和轻链分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
重链 | 轻链 |
SEQ ID NO:225 | SEQ ID NO:226 |
SEQ ID NO:227 | SEQ ID NO:228 |
SEQ ID NO:229 | SEQ ID NO:230 |
SEQ ID NO:231 | SEQ ID NO:232 |
SEQ ID NO:233 | SEQ ID NO:234 |
SEQ ID NO:235 | SEQ ID NO:236 |
SEQ ID NO:237 | SEQ ID NO:238 |
SEQ ID NO:239 | SEQ ID NO:240 |
SEQ ID NO:241 | SEQ ID NO:242 |
SEQ ID NO:243 | SEQ ID NO:244 |
SEQ ID NO:245 | SEQ ID NO:246 |
SEQ ID NO:247 | SEQ ID NO:248 |
SEQ ID NO:249 | SEQ ID NO:250 |
SEQ ID NO:251 | SEQ ID NO:252 |
SEQ ID NO:253 | SEQ ID NO:254 |
SEQ ID NO:255 | SEQ ID NO:256 |
。
在一些实施方式中,所述的抗体或其抗原结合片段包含:
氨基酸序列如SEQ ID NO:225所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:226所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:227所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:228所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:229所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:230所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:231所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:232所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:233所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:234所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:235所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:236所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:237所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:238所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:239所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:240所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:241所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:242所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:243所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:244所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:245所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:246所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:247所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:248所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:249所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:250所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:251所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:252所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:253所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:254所示的轻链;或者
氨基酸序列如SEQ ID NO:255所示的重链,和氨基酸序列如SEQ ID NO:256所示的轻链。
在一些实施方式中,所述抗体包括但不限于为单克隆抗体和多特异性抗体中的至少一种,所述抗原结合片段包括但不限于为Fab、Fab'、F(ab')2、Fd、Fv、dAb、Fab/c、互补决定区(CDR)片段、单链抗体(例如scFv)、双价抗体和结构域抗体中的至少一种。
在一些实施方式中,氨基酸突变的方式包括:缺失、插入或置换。
第二方面,本申请提供了一种分离的抗体或其抗原结合片段,其具有以下特性中的至少一种:
(Ⅰ)与本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段结合相同的、或者完全重叠或部分重叠的冠状病毒(优选为新型冠状病毒)刺突蛋白的表位;
(Ⅱ)与本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段竞争结合冠状病毒(优选为新型冠状病毒)刺突蛋白的表位。
在一些实施方式中,本申请抗体或抗原结合片段的CDR的边界采用IMGT方案界定。
在一些实施方式中,氨基酸突变包括氨基酸缺失、插入或置换。
在一些实施方式中,本申请的抗体或其抗原结合片段包括经过保守性氨基酸替换后仍与上述抗体有至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性的氨基酸序列的抗体。
在一些实施方式中,编码本申请抗体的多核苷酸分子包括已通过核苷酸缺失、插入或置换突变的,但仍然与上文中所述的序列中描绘的CDR对应编码区具有至少约60%、70%、80%、90%、95%或100%同一性的多核苷酸分子。
在一些实施方式中,可在本申请中所提供抗体的Fc区中引入一个或多个氨基酸修饰,以此产生Fc区变体。Fc区变体可包含在一或多个氨基酸位置处包含氨基酸修饰(例如置换)的人Fc区序列(例如人IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的Fc区)。
在一些实施方式中,可以产生经半胱氨酸工程改造的抗体,例如“硫代MAb”,其中抗体的一或多个残基经半胱氨酸残基置换。
在一些实施方式中,本申请中所提供的抗体可进一步经修饰为含有本领域中已知且轻易获得的其他非蛋白质部分。适合抗体衍生作用的部分包括但不限于水溶性聚合物。水溶性聚合物的非限制性实例包括:聚乙二醇(PEG)、乙二醇/丙二醇共聚物、羧甲基纤维素、葡聚糖、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚-1,3-二烷、聚-1,3,6-三烷、乙烯/马来酸酐共聚物、聚氨基酸(均聚物或无规共聚物)、葡聚糖、聚(n-乙烯基吡咯烷酮)、丙二醇均聚物、聚环氧丙烷/氧化乙烯共聚物、聚氧乙基化多元醇(例如甘油)及至少两种上述物质形成的混合物。
抗体表达
第三方面,本申请提供了一种多核苷酸分子,其包含编码本申请第一方面提供的抗体或其抗原结合片段,或编码本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段的核苷酸序列或其互补序列的至少一种。本申请中的多核苷酸分子包括双链或单链的DNA或RNA。
第四方面,本申请提供了一种表达载体,其包含本申请第三方面提供的多核苷酸分子,优选地,所述表达载体为真核表达载体。
第五方面,本申请提供了一种宿主细胞,其包含本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,优选地,所述宿主细胞是真核细胞,更优选是哺乳动物细胞。
在一些实施方式中,所述宿主细胞用于表达本申请第一方面的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面的分离的抗体或其抗原结合片段。
本申请提供的用于表达本申请的重组抗体或其抗原结合片段的哺乳动物宿主细胞,包括可获自美国典型培养物保藏中心(ATCC)的许多永生化细胞系,例如,可以包括中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、NS0、SP2/0细胞、HeLa细胞、幼仓鼠肾(BHK)细胞、猴肾细胞(COS)、人肝细胞癌细胞、A549细胞、293T细胞和许多其它细胞系。哺乳动物宿主细胞包括人、小鼠、大鼠、狗、猴、猪、山羊、牛、马和仓鼠细胞。可以通过测定哪种细胞系具有高表达水平来选择特别优选的细胞系。
在一个实施方式中,本申请提供了一种制备本申请的抗体或其抗原结合片段的方法可以包括:将本申请的多核苷酸分子或表达载体采用公知的方法,例如脂质体转染、电转染、转化等方式导入本申请所述的宿主细胞中;在适合于所述抗体或其抗原结合片段表达的条件下培养所述的宿主细胞足够的一段时间,使所述宿主细胞表达所述抗体或其抗原结合片段,或者更优选抗体分泌到宿主细胞生长的培养基中,来产生抗体。可采用本领域公知的方法,例如聚丙烯酰胺凝胶电泳,从所述宿主细胞或培养基中回收所表达的抗体或其抗原结合片段。
需要说明的是,由于采用的表达载体或宿主细胞的不同,本领域技术人员可根据具体情况选择适合于所述抗体或其抗原结合片段表达的条件,本申请在此不做限定。
本申请中的用于表达所述抗体或其抗原结合片段的宿主细胞可以是分离的细胞,也可以是仍存在与宿主体内的细胞,例如可以采用不同细胞系表达所述抗体或其抗原结合片段,或者采用转基因动物表达所述抗体或其抗原结合片段。
由不同细胞系表达或在不同转基因动物中表达的抗体或其抗原结合片段可能具有不同的糖基化修饰。需要说明的是,这些由本申请提供的多核苷酸分子编码的,或包含本申请提供的氨基酸序列的所有抗体是本申请的组成部分。同样,在某些实施方式中,所述抗体或其抗原结合片段优选为非岩藻糖基化抗体或其抗原结合片段,本申请发明人发现,非岩藻糖基化的抗体或其抗原结合片段在体外和体内比岩藻糖基化的抗体或其抗原结合片段具有更强力的功效;此外,由于这些不同的糖结构都是天然人血清IgG的正常组分,因此其免疫原性并无明显差异。
药物组合物和药物制剂
第六方面,本申请提供了一种药物组合物,其包含本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,和药学上可接受的载体或赋形剂。
应理解,本申请提供的抗体或其药物组合物可以整合制剂中合适的运载体、赋形剂和其他试剂以联合给药,从而提供改善的转移、递送、耐受等。
本申请中,术语“药物组合物”指这样的制剂,其允许包含在其中的活性成分的生物学活性有效的形式存在,并且不包含对施用所述制剂的受试者具有不可接受的毒性的另外的成分。
在本申请的一些实施方式中,可以通过将具有所需纯度的本申请的抗体或其抗原结合片段与一种或多种任选的药用辅料(参见Remington's Pharmaceutical Sciences,第16版,Osol,A.编辑(1980))混合来制备本申请的药物组合物,优选地,本申请的药物组合物可以是水溶液或冻干制剂的形式。
本申请的药物组合物或制剂还可以包含一种或多种其它活性成分,所述活性成分可以根据特定适应症选择,优选地,所述活性成分不会不利地影响彼此的活性。在一些实施方式中,其它的活性成分可以为化疗剂、免疫检查点抑制剂、生长抑制剂、抗生素或已知的各种抗肿瘤或抗癌剂,所述活性成分可以以对于目的用途有效的量组合存在。
第七方面,本申请提供了一种试剂盒,其包含本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物。
用于诊断和检测的方法
第八方面,本申请提供了一种本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子在制备定性或定量检测新型冠状病毒野生型和/或突变株的试剂盒中的用途。
本申请所述的“检测”,包括定量或定性检测。本申请所述的“定性”,是指检测新型冠状病毒野生型和/或突变株在样品中是否存在;本申请所述的“定量”,是指检测新型冠状病毒野生型和/或突变株在样品中存在的水平(含量)。
在一些实施方式中,所述样品是生物样品。在某些实施方式中,生物样品是血、血清或生物来源的其他液体样品。在某些实施方式中,生物样品包含细胞或组织。
本申请对于检测的方法不做限定,包括使本申请所述的抗体或其抗原结合片段或含有所述抗体或其抗原结合片段的检测组合物与新型冠状病毒野生型和/或突变株样品接触的步骤,以及检测是否存在所述抗体或其抗原结合片段与新型冠状病毒野生型和/或突变株CBD结合产生的结合物,以及任选地对所述结合物进行定量测定的步骤;其中,所述抗体或其抗原结合片段可以被标记,以指示是否形成了所述结合物。
在一些实施方式中,本申请第八方面所述的新型冠状病毒野生型和/或突变株为人新型冠状病毒野生型和/或突变株。
在一些实施方式中,本申请第八方面所述的新型冠状病毒突变株包括阿尔法突变株(Alpha突变株)、贝塔突变株(Beta突变株)、伽马突变株(Gamma突变株)、德尔塔突变株(Delta突变株)、Epsilon突变株、Zeta突变株、Eta突变株、Theta突变株、Iota突变株、卡帕突变株(Kappa突变株)、缪突变株(Mu突变株)和奥密克戎突变株(omicron突变株)中的至少一种;优选为贝塔突变株和奥密克戎突变株中的至少一种。
医药用途及治疗方法
本申请提供的所有抗体或其抗原结合片段均可用于治疗或预防方法中。本申请的抗体或其抗原结合片段可以以治疗有效量或预防有效量用于本申请任一实施方式所述的治疗或预防方法中。
第九方面,本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物在制备用于治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株引起的疾病的药物中的应用。
第十方面,本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物在治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病中的用途。
第十一方面,本申请提供了治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病的方法,包括向有需要的受试者施用本申请提供了本申请第一方面所提供的抗体或其抗原结合片段,或本申请第二方面所提供的分离的抗体或其抗原结合片段,或本申请第三方面提供的多核苷酸分子,或本申请第四方面提供的表达载体,或本申请第五方面提供的宿主细胞,或本申请第六方面提供的药物组合物。
在一些实施方式中,本申请的给药方式包括但不限于口服、静脉内给药、皮下给药、肌内给药、动脉内给药、关节内给药(例如在关节炎关节中)、吸入给药、气雾剂递送或病灶内给药等。
本申请还提供了一种联合疗法,其包括向受试者联合施用治疗有效量的本申请任一实施方式所述的抗体或其抗原结合片段或药物组合物,和其它一种或多种疗法来治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病。在一些实施方式中,所述疗法包括手术治疗和/或放射疗法。
本申请还提供了一种联合疗法,其包括向受试者联合施用治疗有效量的本申请任一实施方式所述的抗体或其抗原结合片段或药物组合物,和其它一种或多种治疗剂来治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株感染引起的疾病。
在一些实施方式中,本申请第九方面、第十方面或第十一方面所述的新型冠状病毒野生型和/或突变株为人新型冠状病毒野生型和/或突变株。
在一些实施方式中,本申请第九方面、第十方面或第十一方面所述的新型冠状病毒突变株包括阿尔法突变株(Alpha突变株)、贝塔突变株(Beta突变株)、伽马突变株(Gamma突变株)、德尔塔突变株(Delta突变株)、Epsilon突变株、Zeta突变株、Eta突变株、Theta突变株、Iota突变株、卡帕突变株(Kappa突变株)、缪突变株(Mu突变株)和奥密克戎突变株(omicron突变株)中的至少一种;优选为贝塔突变株和奥密克戎突变株中的至少一种。
本申请包括所述特定实施方式的所有组合。本申请的进一步实施方式及可应用性的完整范畴将自下文所提供的详细描述变得显而易见。然而,应理解,尽管详细描述及特定实施例指示本申请的优选实施方式,但仅以说明的方式提供这些描述及实施例,因为本申请的精神及范畴内的各种改变及修改将自此详细描述对熟悉此项技术者变得显而易见。出于所有目的,包括引文在内的本申请所引用的所有公开物、专利及专利申请将以引用的方式全部并入本申请。
实施例
下面结合具体实施例,进一步阐述本申请。应理解,这些实施例仅用于举例说明本申请而不是用于限制本申请的范围。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.萨姆布鲁克等编著的分子克隆实验指南(科学出版社出版的第三版)或按照制造商所建议的条件。实验所用到的试剂,如无特殊说明,均可商购。
本申请采用下述缩略词:
SARS-CoV-2代表新型冠状病毒;
OD代表光密度;
RLU代表相对光单位;
HRP代表辣根过氧化物酶;
TMB代表3,3',5,5'-四甲基联苯胺;
RBD代表受体结合结构域;
ACE2代表血管紧张素转化酶2;
PBS代表磷酸缓冲盐溶液;
ELISA代表酶联免疫吸附测定;
EC50代表半最大效应浓度;
FBS代表胎牛血清;
IC50代表半抑制浓度。
实施例1:公共抗体改造
1.1IGHV3-53/IGHV3-66公共抗体质粒构建及抗体制备
在表1所示各单克隆抗体(野生型)的重链可变区(氨基酸序列分别如SEQ ID NO:1-16所示)基因的3’端添加人IgG1-LALA突变抗体恒定区(氨基酸序列如SEQ ID NO:257所示)后,采用人工合成法进行全基因合成,在表1所示各单克隆抗体(野生型)的轻链可变区(氨基酸序列分别如SEQ ID NO:17-32所示)基因的3’端添加人kappa轻链恒定区(氨基酸序列如SEQ ID NO:258所示)。将合成后的抗体轻重链全基因分别构建至表达载体pTT5(苏州君盟,主要元件依次包括:BSPQI酶切位点、CMV Promoter(目的基因表达的启动子)、AmpR(氨苄抗性基因)、pMB1ori(复制起始)、ori p、signal peptide(目的基因表达的信号肽)和目的基因)上,得到单克隆抗体完整的轻重链表达质粒。提取重组质粒(单克隆抗体完整的轻重链表达质粒),按等比例共转染CHO-18细胞(苏州君盟自制,由CHO-K1细胞(ATCC,CCL-61)经悬浮无血清驯化及筛选使细胞适用于瞬转表达,命名为CHO-18细胞)。细胞培养7天后,将培养液高速离心、微孔滤膜抽真空过滤后上样至单抗纯化预装柱(HiTrapMabSelectSuRe柱)中,用pH3.6的含100mM(mmol/L)醋酸-醋酸钠的缓冲液作为洗脱液一步洗脱蛋白,回收目标样品并透析换液至PBS中。
表1:公共抗体序列表
表1(续):公共抗体序列表
1.2公共抗体突变体设计
发明人在研究中发现,IGHV3-53/IGHV 3-66公共抗体的HCDR1、HCDR2(IMGT规则)序列具有高度的相似性。当公共抗体的轻链来自IGKV3-20/IGKV1-9胚系基因时,LCDR1、LCDR2(IMGT规则)序列同样具有高度的相似性(表2)。
表2:胚系基因CDR(IMGT规则)及Kabat编号
因此,发明人创造性的认为,在序列保守的HCDR1、HCDR2、LCDR1、LCDR2上进行改造,以提高抗体与SARS-CoV-2突变株RBD的结合能力,进而增强中和活性。具体来说,将抗体重链第30位氨基酸(Kabat编号)突变为甘氨酸G,重链第31位氨基酸(Kabat编号)突变为色氨酸W,重链第52位氨基酸(Kabat编号)突变为脯氨酸P;将抗体轻链第29位氨基酸(Kabat编号)突变为脯氨酸P,具体如表3所示,突变位点用粗体、下划线表示,改造后蛋白命名为GWPP突变体。
表3:共抗体CDR(IMGT规则)及突变位点
改造后抗体的CDR、可变区和全长氨基酸序列如表4所示。
表4:改造后抗体的CDR氨基酸序列(IMGT)
表4(续):改造后抗体的可变区和全长氨基酸序列
1.3公共抗体突变体质粒构建
在表4所示各单克隆抗体(突变体)的重链可变区(氨基酸序列分别如SEQ ID NO:33-48所示)基因的3’端添加人IgG1-LALA突变抗体恒定区(氨基酸序列如SEQ ID NO:257所示)后,采用人工合成法进行全基因合成,在表4所示各单克隆抗体(突变体)的轻链可变区(氨基酸序列分别如SEQ ID NO:49-64所示)基因的3’端添加人kappa轻链恒定区(氨基酸序列如SEQ ID NO:258所示)。将合成后的抗体轻重链全基因分别构建至表达载体pTT5(苏州君盟,主要元件依次包括:BSPQI酶切位点、CMV Promoter(目的基因表达的启动子)、AmpR(氨苄抗性基因)、pMB1ori(复制起始)、ori p、signal peptide(目的基因表达的信号肽)和目的基因)上,得到单克隆抗体完整的轻重链表达质粒。提取重组质粒(单克隆抗体完整的轻重链表达质粒),按等比例共转染CHO-18细胞(苏州君盟自制,由CHO-K1细胞(ATCC,CCL-61)经悬浮无血清驯化及筛选使细胞适用于瞬转表达,命名为CHO-18细胞)。细胞培养7天后,将培养液高速离心、微孔滤膜抽真空过滤后上样至单抗纯化预装柱(HiTrapMabSelectSuRe柱)中,用pH3.6的含100mM醋酸-醋酸钠的缓冲液作为洗脱液一步洗脱蛋白,回收目标样品并透析换液至PBS中。
实施例2公共抗体及改造后抗体与SARS-CoV-2的beta突变体S蛋白体外结合活性(ELISA)
将重组SARS-CoV-2的beta突变体S蛋白(购自Acro,货号:SPN-C52Hk)稀释至3.0μg/mL,置于包被板中,37℃孵育90分钟,洗板并用含有2%(w/v)脱脂牛奶的PBS溶液封闭。加入不同浓度的抗体(从10μg/mL到0.61ng/mL,4倍梯度稀释,共8个浓度),37℃孵育1小时并洗板。再与1:5000(v/v)稀释的山羊抗人IgG(Fc特异性)过氧化物酶抗体(购自Sigma,货号A0170,作为检测抗体)37℃孵育1小时,然后与0.1mg/mL的HRP底物TMB 37℃孵育15分钟显色,最后用2M(mol/L)HCl溶液终止反应,在450nm/620nm下读板,检测得到结合信号。使用软件GraphPad Prism进行四参数对数回归(4PL)模型拟合,得到EC50。
测试结果如表5和图1A-图1G、图2A-图2I所示。其中,图1A-图1G显示了IGHV3-53/IGKV3-20公共抗体及改造后抗体与Beta突变体S蛋白结合检测结果;图2A-图2I显示了IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体与Beta突变体S蛋白结合检测结果。表5为图1A-图1G、图2A-图2I对应的EC50结果,其中,公共抗体记为“野生型”,改造后抗体记为“GWPP突变体”。
表5:beta突变体S蛋白ELISA结合活性结果汇总
从表5和图1A-图1G、图2A-图2I的测定结果可知,除C099、COVOX-150和BD-604以外的公共抗体对beta突变体S蛋白均无结合活性或只是弱结合活性,而与其对应的GWPP突变体均恢复了结合活性;并且,C099、COVOX-150和BD-604对应的GWPP突变体结合活性均进一步得到了提高。
实施例3公共抗体及改造后抗体与SARS-CoV-2的omicron突变体S蛋白体外结合活性
将重组SARS-CoV-2的omicron突变体S蛋白(购自Acro,货号:SPN-C52Hz)稀释至3.0μg/mL,置于包被板中,37℃孵育90分钟,洗板并用含有2wt%脱脂牛奶的PBS溶液封闭。加入不同浓度的抗体(分别为100ng/mL和10ng/mL),37℃孵育1小时并洗板。再与1:5000(v/v)稀释的山羊抗人IgG(Fc特异性)过氧化物酶抗体(购自Sigma,货号A0170,作为检测抗体)37℃孵育1小时,然后与0.1mg/mL的HRP底物TMB 37℃孵育15分钟显色,最后用2M HCl溶液终止反应,在450nm下读板,检测得到结合信号。
测试结果如表6所示。其中OD450值越高,表明结合活性越强。
表6:omicron突变体S蛋白ELISA结合活性结果汇总
从表6中结果可知:除C099和BD-604以外的公共抗体对omicron突变体S蛋白均无结合活性或弱结合活性,而大部分与其对应的GWPP突变体的结合活性均显著提高。
实施例4公共抗体及改造后抗体假病毒中和活性
利用荧光素酶报告基因系统,检测公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2野生型(购自北京三药科技开发公司,货号:80033)、Beta突变株(购自北京三药科技开发公司,货号:80044)、omicron突变株(购自Vazyme,货号:DD1568-03)假病毒感染293-ACE2细胞(诺唯赞,产品编号:DD1401-01)的阻断作用。
将SARS-CoV-2野生型(2μL病毒/孔)、Beta突变株(2μL病毒/孔)、Omicron突变株突变株(1μL病毒/孔)假病毒分别与待测抗体(从100μg/mL到0.1pg/mL,10倍梯度稀释)在37℃预孵育1h。然后用实验缓冲液(DMEM培养基(1X)+10v/v%FBS)重悬293-ACE2细胞,并按每孔20000个细胞加入到假病毒与抗体混合液中,放于37℃培养箱孵育24h。孵育结束后,向每孔加入50μL荧光素酶报告基因检测试剂(Bright-Lite Luciferase Assay System,购自Vazyme,货号:DD1204),并用酶标仪检测荧光信号,之后用GraphPad Prism软件进行四参数对数回归(4PL)模型拟合曲线,得出IC50值。
测试结果如表7和图3A-图3P、图4A-图4P、图5A-图5P所示。其中,图3A-图3P显示了IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2野生型(WT)假病毒中和活性检测结果;图4A-图4P显示了IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2Beta突变株假病毒中和活性检测结果;图5A-图5P显示了IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及改造后抗体对SARS-CoV-2Omicron突变株假病毒中和活性检测结果。表7为图3-图5对应的IC50结果,其中,公共抗体记为“野生型”,改造后抗体记为“GWPP突变体”。
表7:假病毒中和活性结果汇总
从表7和图3A-图3P中可以看出,检测的IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体及其改造后抗体对野生型(WT)假病毒均具有中和活性。
从表7和图4A-图4P中可以看出,大多数IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体对Beta突变株假病毒无中和活性,仅C099有较强中和活性;C098、BD-629、COVOX-158和BD-604的IC50>1000ng/mL。与之相比,改造后抗体对Beta突变株均具有中和活性。
从表7和图5A-图5P中可以看出,大多数IGHV3-53/IGKV3-20、IGHV3-53/IGKV1-9公共抗体对Omicron突变株假病毒无中和活性,仅C099有较强中和活性;COVOX-158和BD-604的IC50>1000ng/mL。与之相比,除COVA2-4外的改造后抗体对Omicron突变株均具有中和活性。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本申请的保护范围内。
Claims (17)
1.一种抗体或其抗原结合片段,其包括以下位置的氨基酸发生突变的冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段,所述冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段包括重链可变区和轻链可变区:
所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸、天冬酰胺、酪氨酸、精氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸和赖氨酸中的任一种;
所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、缬氨酸、组氨酸和酪氨酸中的任一种;
所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸;且
所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸。
2.如权利要求1所述的抗体或其抗原结合片段,其中:
所述重链可变区第30位氨基酸替换为甘氨酸,所述重链可变区第31位氨基酸替换为色氨酸,所述重链可变区第52位氨基酸替换为脯氨酸,且所述轻链可变区第29位氨基酸替换或插入为脯氨酸。
3.如权利要求1或2所述的抗体或其抗原结合片段,其中,所述冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段为新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段。
4.如权利要求3所述的抗体或其抗原结合片段,其中,所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的重链可变区为人IGHV3-53胚系基因对应的抗体的重链可变区或人IGHV3-66胚系基因对应的抗体的重链可变区;和/或所述新型冠状病毒中和抗体或其抗原结合片段的轻链可变区为人IGKV3-20胚系基因对应的抗体的轻链可变区或人IGKV1-9胚系基因对应的抗体的轻链可变区。
5.如权利要求1-4所述的抗体或其抗原结合片段,其包含HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3;其中,所述HCDR1、HCDR2、HCDR3、LCDR1、LCDR2和LCDR3分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
其中,所述SEQ ID NO:145-224、GAS、AAS中的至少一个可以替换为与其具有1、2或3个保守氨基酸突变的变体。
6.如权利要求5所述的抗体或其抗原结合片段,其包含重链可变区和轻链可变区;其中,所述重链可变区和轻链可变区分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
。
7.如权利要求6所述的抗体或其抗原结合片段,其还包含人重链恒定区和人轻链恒定区,所述人重链恒定区选自人IgG1、IgG2、IgG3或IgG4的重链恒定区,优选为人IgG1的重链恒定区;所述人轻链恒定区选自λ轻链或κ轻链的轻链恒定区。
8.如权利要求7所述的抗体或其抗原结合片段,其包含重链和轻链;其中,所述重链和轻链分别具有下述所示的氨基酸序列中的任意一组:
。
9.如权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段,其中,所述抗体包括单克隆抗体和多特异性抗体的至少一种;所述抗原结合片段包括Fab、Fab'、F(ab')2、Fd、Fv、dAb、Fab/c、互补决定区片段、单链抗体、双价抗体和结构域抗体中的至少一种。
10.一种多核苷酸分子,其包含编码权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段的核苷酸序列或其互补序列的至少一种。
11.一种表达载体,其包含权利要求10所述的多核苷酸分子;优选地,所述表达载体为真核表达载体。
12.一种宿主细胞,其包含权利要求10所述的多核苷酸分子,或包含权利要求11所述的表达载体;优选地,所述宿主细胞是真核细胞,更优选是哺乳动物细胞。
13.一种药物组合物,其包含权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求10所述的多核苷酸分子或权利要求11所述的表达载体或权利要求12所述的宿主细胞,和药学上可接受的载体或赋形剂。
14.一种试剂盒,其包含权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求10所述的多核苷酸分子或权利要求11所述的表达载体或权利要求12所述的宿主细胞或权利要求13所述的药物组合物。
15.权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求10所述的多核苷酸分子在制备定性或定量检测新型冠状病毒野生型和/或突变株的试剂盒中的用途。
16.权利要求1-8中任一项所述的抗体或其抗原结合片段或权利要求10所述的多核苷酸分子或权利要求11所述的表达载体或权利要求12所述的宿主细胞或权利要求13所述的药物组合物在制备治疗新型冠状病毒野生型和/或突变株引起的疾病的药物中的用途。
17.如权利要求15或16所述的用途,其中,所述新型冠状病毒突变株包括阿尔法突变株、贝塔突变株、伽马突变株、德尔塔突变株、Epsilon突变株、Zeta突变株、Eta突变株、Theta突变株、Iota突变株、卡帕突变株、缪突变株和奥密克戎突变株中的至少一种;优选为贝塔突变株和奥密克戎突变株中的至少一种。
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