CN1387444A - 使用抗ErbB抗体－类美坦素偶联物的治疗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用抗ErbB抗体－类美坦素偶联物的治疗方法,以及此类方法中所用的制品。具体地说,本发明涉及用抗ErbB受体的抗体与类美坦素的偶联物进行ErbB受体靶向癌症治疗的方法。

Description

使用抗ErbB抗体一类美坦素偶联物的治疗方法
                             发明背景
技术领域
本发明涉及用抗ErbB受体的抗体与类美坦素的偶联物进行ErbB受体靶向癌症治疗的方法，以及其中所用的制品。
相关技术说明
1. 美坦素和类美坦素
最早，美坦素分离自非洲灌木Maytenus serrata(美国专利3,896,111)。后来发现，有些微生物也能产生类美坦素，例如美坦醇和C-3美坦醇酯(美国专利4,151,042)。以下专利中描述了美坦醇及其类似物：美国专利4,137,230；4,248,870；4,256,746；4,260,608；4,265,814；4,294,757；4,307,016；4,308,268；4,308,269；4,309,428；4,313,946；4,315,929；4,317,821；4,322,348；4,331,598；4,361,650；4,364,866；4,424,219；4,450,254；4,362,663；和4,371,533。
美坦素和类美坦素具有强细胞毒性，但它们在癌症化疗中的应用受到极大限制，因为它们对肿瘤的选择性差会导致严重的副作用。美坦素的临床试验因其对中枢神经系统及胃肠道系统的严重副作用而中止(Issel等，癌症治疗回顾5：199-207(1978))。
2. ErbB族受体酪氨酸激酶和抗ErbB抗体
ErbB族受体酪氨酸激酶是细胞生长、分化和存活重要的介质。该受体家族包括4个不同成员：上皮生长因子受体(EGFR或ErbB1)，HER2(ErbB2或p185neu)，HER3(ErbB3)和HER4(ErbB4或tyro2)。
最早鉴定的p185neu是化疗大鼠成神经细胞瘤转化基因的产物。neu原癌基因的活化形式缘于其编码蛋白跨膜区内的一个点突变(缬氨酸变成谷氨酸)。在乳房癌和卵巢癌中可观察到人neu扩增，且与预后差相关(Slamon等，科学，235：177-182(1987)；Slamon等，科学，244：707-712(1989)；和美国专利4,968,603)。迄今为止尚未发现人肿瘤发生类似neu原癌基因中的点突变。在胃癌、子宫内膜癌、唾液腺癌、肺癌、肾癌、结肠癌、甲状腺癌、胰腺癌和膀胱癌等其他癌症中也存在ErbB2过量表达(通常但非一定是因为基因扩增)。见：King等，科学，229：974(1985)；Yokota等，柳叶刀，1：765-767(1986)；Fukushigi等，分子细胞生物学，6：955-958(1986)；Geurin等，癌基因研究，3：21-31(1988)；Cohen等，癌基因，4：81-88(1989)；Yonemura等，癌症研究，51：1034(1991)；Borst等，妇科医学与肿瘤学，38：363(1990)；Weiner等，癌症研究，50：421-425(1990)；Ken等，癌症研究，50：5184(1990)；Park等，癌症研究，49：6605(1989)；Zhau等，分子癌症学，3：354-357(1990)；Aasland等，英国癌症杂志，57：358-363(1988)；Williams等，病理生物学59：46-52(1991)；和McCann等，癌症，65：88-92(1990)。ErbB2还可能在前列腺癌中过量表达(Gu等，癌症通讯，99：185-9(1996)；Ross等，人类病理学，28：827-33(1997)；Ross等，癌症，79：2162-70(1997)；和Sadasivan等，泌尿学杂志，150：126-31(1993))。2000年4月13日的PCT公开WO00/20579描述了一种erbB2癌基因的剪接形式，该形式编码一种组成型酪氨酸磷酸化的ErbB2受体。由这种剪接变异体编码的erbB2蛋白框内缺失了16个氨基酸(CVDLDDKGCPAEQRAS)，其中2个是保守性半胱氨酸。
大鼠p185neu和人ErbB2蛋白质产物的抗体已有所描述。Drebin与其同事获得了抗大鼠neu基因产物p185neu的抗体。见例如Drebin等，细胞，41：695-706(1985)；Myers等，酶促方法，198：277-290(1991)；和WO94/22478。Drebin等在癌基因，2：273-277(1988)中称，与p185neu两个不同区域反应的抗体的混合物对植入裸鼠的neu转化的NIH-3T3细胞具有抗肿瘤协同作用。另可见例如1998年10月20日的美国专利5,824,311。
以下文献中描述了其他不同特性的抗ErbB2抗体：Tagliabue等，世界癌症杂志，47：933-937(1991)；McKenzie等，癌基因，4：543-548(1989)；Maier等，癌症研究51：5361-5369(1991)；Bacus等，癌发生分子学，3：350-362(1990)；Stancovski等，PNAS(USA)88：8691-8695(1991)；Bacus等，癌症研究52：2580-2589(1990)；Xu等，世界癌症杂志53：401-408(1993)；WO94/00136；Kasprzyk等，癌症研究52：2771-2776(1992)；Hancock等，癌症研究51：4575-4580(1991)；Shawver等，癌症研究54：1367-1373(1994)；Arteaga等，癌症研究54：3758-3765(1994)；Harweuth等，生物化学杂志267：15160-15167(1992)；美国专利5,783,186；和Klapper等，癌基因14：2099-2109(1997)。
Hudziak等在分子细胞生物学9(3)：1165-1172(1989)中描述了一组抗ErbB2抗体的产生，这种方法的特征在于使用人乳房癌细胞线SK-BR-3。在SK-BR-3细胞与抗体接触72小时后，通过细胞单层结晶紫染色测定了细胞的相对增殖率。用该试验，最大抑制来自被称为4D5的抗体，该抗体可抑制56％的细胞繁殖。该组中其他抗体在该试验中对细胞繁殖的抑制程度较低。还发现，抗体4D5可以使得ErbB2过量表达的乳房癌细胞对TFN细胞毒作用敏感。另可见例如1997年10月14日的美国专利5,677171。Hudziak等所述的抗ErbB2抗体在以下文献中得到了进一步的鉴定：Fendly等，癌症研究50：1550-1558(1990)；Kotts等，体外26(3)：59(A)(1990)；Sarup等，生长调节1：72-82(1991)；Shepard等，临床免疫学杂志11(3)：117-127(1991)；Kumar等，分子细胞生物学11(2)：979-986(1991)；Lewis等，癌症与免疫学与免疫治疗学37：255-263(1993)；Pietras等，癌基因9：1829-1838(1994)；Vitetta等，癌症研究54：5301-5309(1994)；Sliwkowski等，生物化学杂志269(20)：14661-14665(1994)；scott等，生物化学杂志266：14300-5(1991)；D′souza等，美国科学院院报91：7202-7206(1994)；Lewis等，癌症研究56：1457-1465(1996)；和Schaefer等，癌基因15：1385-1394(1997)。
小鼠单克隆抗HER2抗体可抑制过量表达HER2达2+和3+水平的乳房癌细胞的生长，但是对于低水平表达HER2的细胞则没有作用(Lewis等，癌症与免疫学与免疫治疗学(1993))。根据这一发现，将4D5人源化(Carter等，美国科学院院报89：4285-4289(1992))。在经传统化疗后仍过量表达HER2的乳房癌患者中对称为HERCEPTIN的这一人源化版本(huMAb4D5-8，rhuMAbHER2，美国专利5,821,337)进行了测试(Baselga等，临床肿瘤学杂志14：737-744(1996)；Cobleigh等，临床肿瘤学杂志17：2639-2648(1999))。该试验中的大多数患者有3+水平的HER过量表达，但其中一部分是2+肿瘤。值得注意的是，HERCEPTIN在15％的患者中诱导产生了临床反应(4％为完全反应，11％为部分反应)，反应持续时间的中值为9.1个月。1998年9月25日，HERCEPTIN经食品与药物管理委员会准许上市用于治疗过量表达ErbB2蛋白的恶性乳房癌患者。
同源性筛选发现了另外2个ErbB受体家族的成员：ErbB3(美国专利5,183,884和5,480,968，以及Kraus等，PNAS(USA)86：9193-9197(1989)和ErbB4(欧洲专利申请599,274；Plowman等，美国科学院院报90：1746-1750(1993)；和Plowman等，自然366：473-475(1993))。这2种受体都在至少部分乳房癌细胞线中过量表达。
3. 类美坦素-抗体偶联物
为了提高治疗指数，目前将美坦素和类美坦素与特异性结合肿瘤细胞抗原的抗体偶联。含类美坦素的免疫偶联物可见例如美国专利5,208,020；5,416,064和欧洲专利0 425 234 B1。Liu等在 美国科学院院报93：8618-8623(1996)中描述了含类美坦素DM1与抗人结肠直肠癌单克隆抗体C242相连的免疫偶联物。这种偶联物对培养的结肠癌细胞具有强细胞毒作用，并在体内肿瘤生长试验中表现出抗癌活性。Chari等在癌症研究52：127-131(1992)中描述的免疫偶联物中，类美坦素通过二硫键与结合人结肠癌细胞线上抗原的小鼠抗体A7偶联，或与结合HER2/neu癌基因的小鼠单克隆抗体TA.1偶联。体外测定了TA.1-类美坦素偶联物对人乳房癌细胞线SK-BR-3的细胞毒性，该细胞线每细胞表达3×105HER-2表面抗原。该药物偶联物获得了与游离类美坦素药物相当的细胞毒性，这种毒性可以通过增加每个抗体上结合的类美坦素分子数量来提高。A7-类美坦素偶联物在小鼠中的全身性细胞毒性较低。
虽然HERCEPTIN是曾尝试过多种抗癌治疗的ErbB2过量表达型乳房癌治疗史的一次突破，但约85％的受治者对HERCEPTIN疗法无反应或者只有弱反应，而且，在获准上市前的临床试验中，全部受治患者的发病前时间中值仅为3.1个月。所以，临床上亟需进一步开发HER2-靶向的抗癌药物，以用于哪些对HERCEPTIN疗法无反应或者只有弱反应的HER2过量表达型肿瘤或其他HER2表达相关性疾病的患者。
本发明概述
本发明的基础是出人意料的实验发现：HERCEPTIN-类美坦素偶联物治疗HERCEPTIN疗法无反应或弱反应型HER2(ErbB2)过量表达型肿瘤治疗中非常有效。
本发明内容之一涉及治疗哺乳动物肿瘤的方法，所述肿瘤的特征在于过量表达ErbB受体，而且对单克隆抗ErbB抗体治疗无反应或弱反应，该方法包括给予所述哺乳动物治疗有效量的抗ErbB抗体与类美坦素的偶联物。
在优选实施方式之一中，所述患者是人。另一优选实施方式中，所述ErbB受体是(人)ErbB2(HER2)。所述方法不受所用抗ErbB抗体作用机制的限制。因此，所述抗ErbB抗体可具有，例如，生长抑制特性和/或诱导细胞死亡和/或凋亡。在一特定优选实施方式中，所述方法涉及对乳房癌、卵巢癌、胃癌、子宫内膜癌、唾液腺癌、肺癌、肾癌、结肠癌、结肠直肠癌、甲状腺癌、胰腺癌、前列腺癌和膀胱癌等癌症的治疗。较好的是，乳房癌，尤其是过量表达ErbB2达2+水平或以上的乳房癌，达3+水平更好。优选组的抗体具有4D5单克隆抗体的生物学特征，或与4D5单克隆抗体结合相同的表位，特别好的是鼠源单克隆抗体4D5(ATCCCRL 10463)的人源化形式。
本发明偶联物所用的类美坦素可以是美坦素，或者，美坦醇或美坦醇酯更好。所述抗体和类美坦素可通过例如N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶硫)丙酸酯(SPDP)或N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶硫)戊酸酯(SPP)等双特异性化学接头偶联。抗体与类美坦素之间的接头可以是例如二硫键，硫醚，酸不稳定性基团，光不稳定性基团，肽酶不稳定性基团，或酯酶不稳定性基团。
本发明的另一内容涉及一种制品，它包括一个容器和其中的组合物，该组合物包含抗ErbB抗体-类美坦素偶联物，还包含包装内说明或标签，上面说明了该组合物可用于治疗以ErbB受体过量表达(最好达2+水平或以上)为特征的癌症。
附图说明
图1是类美坦素“DM1”的结构。
图2是HERCEPTIN-DM1偶联物的结构。
图3是HERCEPTIN-DM1偶联物在Sephacryl S300凝胶过滤柱上的洗脱曲线。
图4是HER2转基因质粒构建物的核苷酸序列(SEQ ID NO：1)，该构建物指导天然人HER2(ErbB2)在转基因小鼠乳腺中的表达。该图还包括HER2(ErbB2)cDNA插入片段的核苷酸序列(SEQ ID NO：2)，以及HER2(ErbB2)的推定氨基酸序列(SEQ ID NO：3)，包括信号序列。在SEQ ID NO：3中，残基22-645是HER2(ErbB2)的胞外区。
图5显示HERCEPTIN-DM1对HER2转基因肿瘤的作用。将2mm3大小的MMTV HER2-转基因肿瘤切片移植到FVB小鼠的乳房脂肪层中。当肿瘤长到250mm3时，连续5天给一组8个小鼠i.v.注射HERCEPTIN-DM1偶联物。另2组小鼠每周用10mg/kg HERCEPTIN或RITUXAN进行IP处理两次。
图6显示人源化抗HER2抗体2C4的重链可变区序列。
图7显示人源化抗HER2抗体2C4的轻链可变区序列。
本发明的详细描述
1. 定义
除非另作说明，本文中科技术语的意义与本领域的常规理解相同。Singleton等，微生物学和分子生物学辞典，第2版，J.Wiley & Sons(New York，NY 1994)。本领域技术人员将会看出，还有许多与本文所述相似或等效的方法和材料可用于本发明。实际上，本发明并不局限于后文所述的方法和材料。本发明中术语的含意如下：
“ErbB受体”或“ErbB”指属于ErbB受体家族的酪氨酸激酶受体蛋白，包括ErbB1(EGFR)，ErbB2，ErbB3和ErbB4受体，以及将来可能鉴定到的该家族其他成员。该定义特别包括相应erbB癌基因剪接形式所编码的ErbB受体，这包括但不限于已公开PCT申请WO00/20579(2000年4月13日公开)中所述的ErbB2缺失变体。ErbB受体一般包括一个结合ErbB配体的胞外区；亲脂性跨膜区；保守的胞内酪氨酸激酶区；和包含数个可磷酸化酪氨酸残基的羧基末端信号区。所述ErbB受体可以是“天然序列”的ErbB受体，或其功能性衍生物，例如“氨基酸序列变体”。优选的是天然序列人ErbB受体。
“ErbB1”，“表皮生长因子受体”和“EGRF”在本文中通用，都表示天然序列的EGFR，例如Carpenter等，生物化学年度回顾，56：881-914(1987)所述，包括其天然突变体(例如Humphrey等，PNAS(USA)，87：4207-4211(1990)所述的缺失突变EGFR，及其功能性衍生物，例如氨基酸序列变体。erbB1表示编码EGFR蛋白质产物的基因。
“ErbB2”或“HER2”在本文中通用，都表示天然序列的人HER2蛋白，见例如Semba等，PNAS(USA)，82：6497-6501(1985)和Yamamoto等，自然319：230-234(1986)(Genebank登录号X03363)，及其功能性衍生物，例如氨基酸序列变体。erbB2指编码人HER2的基因，neu表示编码大鼠p185neu的基因。优选的HER2是天然序列的人HER2。结合HER2的抗体的例子包括MAbs4D5(ATCC CRL10463)，2C4(ATCC HB-12697)，7F3(ATCC HB-12216)和7C2(ATCC HB 12215)(见，美国专利5,772,997，WO98/77797；和美国专利5,840,525)。人源化抗HER2抗体包括美国专利5,821,337中表3中的huMAb4D5，huMAb4D5-2，huMAb4D5-3，huMAb4D5-4，huMAb4D5-5，huMAb4D5-6，huMAb4D5-7和huMAb4D5-8(HERCEPTIN)；人源化520C9(WO93/21319)。有关人抗HER-2抗体可见1998年6月30日的美国专利5,772,997和1997年1月3日公开的WO97/00271。
“ErbB3”和“HER3”指受体多肽(例如美国专利5,183,884和5,480,968以及Kraus等，PNAS(USA)86：9193-9197(1989)所述)，及其功能性变体，包括其氨基酸序列变体。结合HER3的抗体的例子包括美国专利5,968,511(Akita和Sliwkowski)所述，例如8B8抗体(ATCC HB12070)或其人源化变体。
“ErbB4”和“HER4”指受体多肽(例如欧洲专利申请599,274；Plowman等，美国科学院院报90：1746-1750(1993)；和Plowman等，自然，366：473-475(1993)，及其功能性变体，包括其氨基酸序列变体，例如WO99/19488所述的HER4同种异型。
“天然”或“天然序列”EGFR，HER2，HER3或HER4多肽可以分离自大自然，也可以用重组DNA技术、化学合成法，或以上及类似技术的联合制得。
“功能性衍生物”包括氨基酸序列变体，以及天然多肽的共价衍生物，条件是它们保留了与天然多肽相当的生物活性。氨基酸序列变体与天然氨基酸序列的差异一般在于天然氨基酸序列中中一个或多肽氨基酸的取代、缺失和/或插入。缺失变体包括天然多肽的片段和N端和/或C端截短变体。通常，氨基酸序列变体与天然多肽应具有至少70％，甚至至少80％，甚至至少90％的同源性。
“同源性”指氨基酸序列排列对比后(为了获得最大同源性百分比，可以引入必要的空距)相同残基的百分比。用于序列排列对比的方法和计算机程序都是本领域所熟知的。此类程序之一是Genetech Inc.的“Align 2”，已于1991年12月10日向美国版权局(Washington，DC 20559)登记。
“ErbB配体”指能结合和/或激活ErbB受体的多肽。本发明中特别有意义的ErbB配体是天然序列人ErbB配体，例如表皮生长因子(EGF)(Savage等，生物化学杂志247：7612-7621(1972))；转化生长因子α(TGF-α)(Marqardt等，科学223：1079-1082(1984))；双调蛋白(又称施旺细胞或角质形成细胞自泌生长因子(Shoyab等，科学243：1074-1076(1989)，Kimura等，自然348：257-260；和Cook等，分子细胞生物学11：2547-2557(1991))；betacellulin(Shing等，科学259：1604-1607(1993)；和Sasada等，生物化学和生物物理学研究通讯190：1173(1993))；肝素结合性表皮生长因子(HB-EGF)(Higashiyama等，科学251：936-939(1991))；上皮调节蛋白(epiregulin)(Toyoda等，生物化学杂志270：7495-7500(1995)；和Komurasaki等，癌基因15：2841-2848(1997))，heregulin(见后文)；神经调节蛋白-2(NRG-2)(Carraway等，自然387：512-516(1997))；神经调节蛋白-3(NRG-3)(Zhang等，美国科学院院报94：9562-9567(1997))；或cripto(CR-1)(Kannan等，生物化学杂志272(6)：3330-3335(1997))。结合ERFR的ErbB配体包括EGF，TGF-α，双调蛋白，betacellulin，HB-EGF和上皮调节蛋白。结合HER3的ErbB配体包括heregulin。结合HER4的ErbB配体包括betacellulin，HB-EGF，NRG-2，NRG-3和heregulin。
“heregulin(HRG)”指激活(即结合后诱导复合物中酪氨酸残基的磷酸化)ErbB2-ErbB3和ErbB2-ErbB4蛋白质复合物的多肽。其所包括的各种heregulin多肽可见Holmes等，科学256：1205-1210(1992)；WO92/20798；Wen等，Mol，Cell，Biol.，14(3)：1909-1919(1994)和Marchiomi等，自然362：312-318(1993)所述。该术语包括天然HRG多肽的生物活性片段和/或变体，例如其EGF-样区域片段(例如HRGβ177-244)。
“Erb异寡聚物”是至少两种不同ErbB受体非共价偶联的寡聚物。当表达两种或两种以上ErbB受体的细胞接触ErbB配体时就会形成此类复合物，它们可以按照例如Sliwkowski等，生物化学杂志269(20)：14661-14665(1994)所述通过免疫沉淀进行分离，用SDS-PAGE进行分析。此类ErbB异寡聚物的例子包括EGFR-HER2，HER2-HER3和HER3-HER4复合物。而且，所述ErbB异寡聚物还包括两个或两个以上HER2受体与HER3、HER4或EGFR等另外的ErbB受体的组合。所述异寡聚物也包括细胞因子受体亚基(例如gp130)等其他蛋白质。
在有关HER2变体(例如HER2片段)的描述中，“具有天然人HRE2的生物学活性”表示当所述片段在本发明(转基因或非转基因)动物模型中过量表达时，其诱导肿瘤生长的能力与天然HER2相当。
“肿瘤”指各种瘤细胞生长和增殖(不论其是恶性还是良性)，以及各种癌前和癌性细胞和组织。
“癌”和“癌性”表示哺乳动物中以细胞生长失控为特征的生理状况。癌的例子包括但不限于癌，淋巴瘤，乳房癌，肉瘤，和白血病或淋巴系统恶性肿瘤。更具体的例子包括鳞状细胞癌(例如上皮鳞状细胞癌)，肺癌，包括小细胞肺癌、非小细胞肺癌、肺部的腺癌和肺部的鳞状细胞癌，腹膜癌，肝细胞癌，胃癌(包括胃肠癌)，胰腺癌，恶性胶质瘤，宫颈癌，卵巢癌，肝癌，膀胱癌，肝细胞瘤，乳房癌，结肠癌，直肠癌，结肠直肠癌，子宫内膜癌或子宫癌，唾液腺癌，肾癌，前列腺癌，阴道癌，甲状腺癌，肝癌，肛门癌，阴茎癌，以及头颈癌。
过量表达某种ErbB受体的癌指细胞表面ErbB受体(例如HER2)水平明显高于同类组织非癌性细胞。这样的过量表达可能是因为基因扩增或转录和翻译的增强所致。ErbB受体过量表达可以在诊断或预后试验中通过测定(例如通过免疫组织化学试验IHC)细胞表面ErbB蛋白质水平升高来判断，也可以通过测定细胞中ErbB编码核酸的水平(例如通过原位荧光杂交FISH；见WO98/45479，1998年10月公开)，Southern印迹或聚合酶链反应(PCR)技术(例如实时定量PCR(RT-PCR))。还可以通过检测血清等生物液中的脱落抗原(shed antigen)(例如ErbB胞外区)来研究ErbB受体过量表达(见，例如美国专利4,933,294，1990年6月12日授权；WO91/05264，1991年4月18日公开；美国专利5,401,638，1995年3月28日授权；和Sias等，免疫学方法杂志132：73-80(1990))。除此之外，还可以采用各种已知的体内试验。例如，可以让患者体内的细胞与抗体(可以带有放射性同位素等可检测标记)接触，然后通过体外放射性扫描或分析接触抗体前取自患者的活组织样品来测评抗体与细胞的结合。
可根据每个细胞表达的HER2分子拷贝数(这可以用生物化学方法测定)将过量表达HER2的肿瘤进行免疫组织化学评分并进行生物化学分级：0＝0-10,000拷贝/细胞，1+＝至少约200,000拷贝/细胞，2+＝至少约500,000拷贝/细胞，3+＝至少约2,000,000拷贝/细胞。3+水平的HER2过量表达可引起酪氨酸激酶的非配体依赖性激活(Hudziak等，美国科学院院报84：7159-7163(1987))，可见于约30％的乳房癌，这些患者的无复发存活率和总存活率大大降低(Slamon等，科学244：707-712(1989)；Slamon等，科学235：177-182(1987))。
相反，“并非以ErbB受体过量表达为特征的”癌指，在诊断试验中，与同类组织的非癌细胞相比，其表达ErbB受体并不高于正常水平。
“非激素依赖性”癌指其增殖不依赖于存在结合癌细胞表面受体的激素。此类癌在临床给予降低肿瘤内或肿瘤周围激素浓度的药物或手术不能缓解。非激素依赖性癌的例子包括非雄激素依赖性前列腺癌，非雌激素依赖性乳房癌，子宫内膜癌和卵巢癌。此类癌可能始于激素依赖性肿瘤，在接受抗激素治疗后，由激素敏感期发展成为非激素控制性肿瘤。
“抗体”在此取其最广义的解释，具体包括完整单克隆抗体，多克隆抗体，由至少2个完整抗体形成的多特异性抗体(例如双特异性抗体)，以及抗体片段，只要它们都具有所需的生物学活性。
“单克隆抗体”指该抗体来自一群基本均一抗体，即构成该集群的各抗体完全相同，除了可能存在的少量天然突变。单克隆抗体具有针对单一抗原性位点的高特异性。而且，与多克隆抗体制剂不同，多克隆抗体制剂包含针对不同决定簇(表位)的不同抗体，每个单克隆抗体只针对抗原的一个决定簇。除了特异性之外，单克隆抗体的优点还在于在合成时可以不受其他抗体的污染。修饰语“单克隆”表示该抗体的特征在于来自一个基本均一的抗体群，而不应理解成需由特殊方法制得。例如，本发明的单克隆抗体可以通过杂交瘤方法获得(Kohler等，自然256：495(1975))，或通过重组DNA方法制得(见美国专利4,816,567)。“单克隆抗体”还可以如Clackson等，自然352：624-628(1991)和Marks等，分子生物学杂志222：581-597(1991)所述，从噬菌体抗体库中分离得到。
本发明中，单克隆抗体还特别包括“嵌合”抗体及其片段，即重链和/或轻链的一部分与某种、某类或某亚类抗体相同或同源，其余部分则与另一种、类或亚类抗体相同或同源，只要它们具有所需的生物学活性(美国专利4,816,567；和Morrison等，美国科学院院报81：6851-6855(1984))。本发明的嵌合抗体包括灵长化(primatized)抗体，其中包含来自非人灵长类(例如古猴，猩猩等)的可变区抗原结合序列和人恒定区序列。
“抗体片段”包括抗体的一部分，最好是抗原结合区或可变区。抗体片段的例子包括Fab，Fab′，F(ab′)2和Fv片段；二抗体(diabody)；线性抗体；单链抗体分子；和由抗体片段形成的多特异性抗体。
“完整抗体”包含抗原结合可变区以及轻链恒定区(CL)，重链恒定区(CH1，CH2和CH3)。恒定区可以是天然序列(例如人天然恒定区序列)或其氨基酸序列变异体。较好的是具有一种或多种效应功能的完整抗体。
非人(例如鼠)抗体的“人源化”形式指包含最少量非人免疫球蛋白序列的嵌合抗体。大多数人源化抗体是人接受者免疫球蛋白的超变区残基被换成具有所需特异性、亲和力和功能的非人(例如小鼠、大鼠、兔子或非人灵长类)超变区残基(供者抗体)。有时，人免疫球蛋白的框架区(FR)残基也被置换以非人残基。而且，人源化抗体还可以包含受者抗体或供者抗体中没有的残基。这些修饰是为了进一步优化抗体的性能。通常，人源化抗体一般包含至少一个，通常是两个可变区，其中所有或几乎所有超变环与非人免疫球蛋白的相对应，而FR则完全或几乎完全是人免疫球蛋白的序列。人源化抗体还可以包含免疫球蛋白恒定区(Fc)(通常是人免疫球蛋白Fc)的至少一部分。有关细节见Jones等，自然321：522-525(1986)；Riechmann等，自然332：323-329(1988)；和Presta，当代结构生物学见解2：593-596(1992)。
人源化抗ErbB2抗体包括美国专利5,821,337的表3中的huMAb4D5-1，huMAb4D5-2，huMAb4D5-3，huMAb4D5-4，huMAb4D5-5，huMAb4D5-6，huMAb4D5-7和huMAb4D5-8(HERCEPTIN)；和该专利图6中的人源化2C4抗体。
抗体的“效应功能”指抗体Fc区(Fc区天然序列或其氨基酸序列变异体)产生的生物学活性，例如C1q结合性；补体依赖性细胞毒性；Fc受体结合性；抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)；吞噬作用；细胞表面受体(例如B细胞受体即BCR)下调，等。
完整抗体可根据重链恒定区的氨基酸序列分为不同的“类”。主要的五类是IgA，IgD，IgE，IgG和IgM，其中几类还可以分为不同的“亚类”(同种型)，例如IgG1，IgG2，IgG3，IgG4；IgA1和IgG2。抗体不同类的重链恒定区分别称为……。免疫球蛋白不同类的亚基结构和三维构型都是众所周知的。
“抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)”指以下由细胞介导的反应：表达Fc受体(FcR)的非特异性细胞毒细胞(例如天然杀伤细胞(NK细胞)，嗜中性粒细胞和巨噬细胞)识别靶细胞上结合的抗体，然后引起靶细胞的裂解。介导ACDD的主要细胞即NK细胞只表达Fc RIII，单核细胞则表达Fc RI，Fc RII和Fc RIII。Ravetch和Kinet，免疫学粘度回顾9：457-92(1991)第464页的表3中总结了造血细胞上的FcR表达。可通过体外ADCC试验，例如美国专利5,500,362或5,821,337，来评价某分子的ADCC活性。可用于此类试验的效应细胞包括外周血单核细胞(PBMC)和天然杀伤细胞(NK细胞)。或者，也可以通过动物模型体内试验来评价某分子的ADCC活性，例如Clynes等，PANS(USA)95：652-656(1998)所述。
“人效应细胞”是表达一种或多种FeR，并具有效应功能的白细胞。较好的是，此类细胞至少表达Fc RIII，并具有ADCC效应功能。介导ADCC的人白细胞的例子包括外周血单核细胞(PBMC)和天然杀伤细胞(NK细胞)，单核细胞，细胞毒T细胞和嗜中性粒细胞；其中优选PBMC和NK细胞。效应细胞可以从其天然来源中分离，例如自血液或PBMC中分离。
“Fc受体”或“FcR”指结合抗体Fc区的受体。优选的FcR是天然序列的人FcR。而且，优选的FcR应能结合IgG抗体(γ受体)，这包括Fc RI、Fc RII和Fc RIII亚类，包括它们的等位变体和不同拼接形式。Fc RII受体包括Fc RIIA(“活化受体”)和Fc RIIB(“抑制受体”)，它们的氨基酸序列相似，主要区别在于胞质区。活化受体Fc RIIA的胞质区含有一个免疫受体基于酪氨酸的活化基序(ITAM)。抑制受体Fc RIIB的胞质区含有一个免疫受体基于酪氨酸的抑制基序(ITIM)(见M.Daeron，免疫学年度回顾15：203-234(1997))。有关FcR可见Ravetch和Kinet，免疫学年度回顾9：457-92(1991)；Capel等，免疫学方法4：25-34(1994)；和的Hass等，实验室临床医学杂志126：330-41(1995)。本发明的“FcR”还包括将来鉴定到的FcR，还包括新生儿受体即FcRn，它负责IgG的母婴传递(Guyer等，免疫学杂志117：587(1976)和Kim等，免疫学杂志24：249(1994))。
“补体依赖性细胞毒性”或“CDC”指分子在补体存在下裂解白细胞的能力。补体活化路径从补体系统的第一组分(C1q)与某分子(例如抗体)与相应抗原的复合物结合开始。可通过CDC实验来评价补体的激活，例如Gazzano-Santoro等，免疫学方法杂志202：163(1996)。
“天然抗体”通常为四聚糖蛋白，分子量约150,000道尔顿(Da)，由两条相同的轻链(L)和两条相同的重链(H)构成。每条轻链通过一个二硫共价键与一条重链相连，免疫球蛋白不同同种型重链间二硫键的数量是不同的。每一重链和轻链还具有规则间隔的链间二硫桥。每一重链的一端具有一个可变区(VH)，后跟数个恒定区。每一轻链的一端为可变区(VL)，另一端为恒定区。轻链的恒定区与重链的第一恒定区对齐，轻链的可变区与重链的可变区对齐。可以认为，特定的残基在轻链可变区和重链可变区之间形成了一个界面。
抗体描述中的“可变”指：抗体可变区的某些部分彼此之间差异很大，并被用于特定抗体与其特定抗原的结合和特异性。然而，抗体可变区的可变性分布是不均匀的。可变性主要集中于轻链和重链可变区内的超变区。可变区中保守性较高的部分称为框架区(FR)。天然重链和轻链的可变区各有4个FR，一般为平面构型，彼此间通过3个成环超变区相连，有时，超变区构成平面的一部分。各链中的超变区通过FR紧靠在一起，并与另一链中的超变区靠近，由此形成抗体的抗原结合位点(残基Kabat等，免疫学上重要蛋白质的序列，第5版，Public HealthService，National Institute of Health，Bethesda，MD(1991))。恒定区不直接参与抗体与抗原的结合，但也具有各种不同的效应功能，例如参与抗体依赖性细胞毒作用(ADCC)。
“超变区”指抗体中负责结合抗原的氨基酸残基序列。超变区主要包括轻链可变区中“互补决定区”或“CDR”的氨基酸残基(轻链可变区内的残基24-34(L1)，50-56(L2)和89-97(L3)，和重链可变区内的残基31-35(H1)，50-56(H2)和95-102(H3)；Kabat等，免疫学上重要蛋白质的序列，第5版，Public Health Service，National Institute of Health，Bethesda，MD(1991))和/或“超变环”中的残基(例如轻链可变区内的残基26-32(L1)，50-52(L2)和91-96(L3)，和重链可变区内的残基26-32(H1)，53-55(H2)和96-101(H3)；Chothia和Lesk，分子生物学杂志196：901-917(1987))。“框架区”或“FR”残基指可变区内上所超变区残基之外的残基。
“分离的”抗体指从其自然环境中被鉴定，分离和/或回收的抗体。其天然环境中的杂质组分指那些会影响其诊断或治疗用途的物质，这些杂质包括酶、激素以及其他蛋白质或非蛋白质溶质。在优选实施方式中，抗体被纯化至(1)95wt.％(用Lowry法测定)，最好是99wt.％；(2)纯化至可用转杯测序仪测得至少15个N末端残基或内部氨基酸序列的程度；或(3)纯化至用还原或非还原Coomassie蓝或银染色(更好)的SDS-PAGE结果为均一。分离的抗体包括重组细胞内的原位抗体，因为此时至少有一种该抗体天然环境中的组分将不存在。然而，分离抗体的制备至少需经一个纯化步骤。
“结合”所研究抗原(例如ErbB2抗原)的抗体指与该抗原的结合亲和力足以适应以下用途的抗体：作为靶向表达该抗原的细胞的诊断试剂和/或靶向传送细胞毒性或其他化疗药物(例如类美坦素)的治疗药物。如果是结合ErbB2的抗体，它将优先结合ErbB2而非其他ErbB受体，也可以是与EGFR、ErbB3或ErbB4等其他蛋白质没有明显交叉反应的抗体。此类实施方式中，用荧光活化细胞分选(FACS)试验或放射性免疫沉淀(RIA)测定，该抗体与非ErbB2蛋白质的结合(例如细胞表面与内源性受体的结合)程度应低于10％。有时，抗ErbB2抗体与大鼠neu蛋白没有明显的交叉反应，例如见Schecter等，自然312：513(1984)和Drebin等，自然312：545-548(1984)。
除非另作说明，“单克隆抗体4D5”和“4D5单克隆抗体”指含有来自鼠4D5抗体的抗原结合残基的抗体。例如，单克隆抗体4D5可以是具有鼠单克隆抗体4D5的抗原结合氨基酸残基的鼠单克隆抗体4D5(ATCC CRL10463)或其变体，例如人源化抗体4D5。人源化4D5抗体的例子包括huMAb4D5-1，huMAb4D5-2，huMAb4D5-3，huMAb4D5-4，huMAb4D5-5，huMAb4D5-6，huMAb4D5-7和huMAb4D5-8(HERCEPTIN)，见美国专利5,821,337，其中优选huMAb4D5-8(HERCEPTIN)。
具有某指定抗体(例如单克隆抗体4D5)“生物学特征”的抗体指具有一个或多个该指定抗体区别于结合同一抗原(例如ErbB2)的其他抗体的生物学特征的抗体。例如具有4D5生物学特征的抗体以依赖于ErbB2表达水平的方式抑制ErbB表达细胞的生长，和/或以相同于4D5的方式结合ErbB2胞外区内的同一表位(例如阻抑单克隆抗体4D5结合ErbB2的抗体)。
“生长抑制剂”指在体外或体内抑制细胞尤其是ErbB表达癌细胞生长的化合物或组合物。因此，生长抑制剂可以是能显著降低S期ErbB表达细胞百分比的物质。生长抑制剂的例子包括(在S期以外)阻抑细胞周期发展的物质，例如引起G1停滞和M期停滞的物质。典型的M期阻抑剂包括长春花提取物(包括长春新碱和长春花碱)，taxanes和topo II抑制剂，例如阿霉素、表柔比星、柔红霉素、依托泊甙和博来霉素。阻滞G1的物质也参与S期阻滞，例如他莫昔芬、泼尼松、达卡巴嗪、氮芥、顺铂、甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶和Ara-C等DNA烷基化剂。其他相关信息可见癌症的分子基础，Mendelsohn和Israel编，Murakami等的第一章“细胞周期的调节，致癌基因和抗瘤药物”(WB Saunders：Philadelphia，1995)，p.13。
“生长抑制”性抗体的例子是结合ErbB2并抑制过量表达ErbB2的癌细胞生长的抗体。优选的生长抑制性抗ErbB2抗体以0.5-30g/m1左右的浓度与SK-BR-3乳房癌细胞接触6天后检测，抑制培养的SK-BR-3乳房癌细胞达20％，更好的超过50％(例如50-100％)(1997年10月4日的美国专利5,677,171)。本发明后文将更详细的描述SK-BR-3细胞生长抑制试验。优选的生长抑制性抗体是单克隆抗体4D5，例如人源化4D5。
“诱导细胞死亡”的分子(例如抗体)指使得活细胞变成非活性细胞的分子。所述的细胞一般为表达ErbB2受体的细胞，尤其是过表达该受体的细胞。较好的是，所述细胞是癌细胞，例如乳房癌、卵巢癌、胃癌、子宫内膜癌、唾液腺癌、肺癌、肾癌、结肠癌、甲状腺癌、胰腺癌、前列腺癌或膀胱癌的癌细胞。在体外，所述细胞可以是SK-BR-3细胞，BT474细胞，Calu 3细胞，MDA-MB-453细胞，MDA-MB-361细胞或SKOV3细胞。体外细胞死亡可在没有补体或免疫效应细胞存在的条件下测定，以区别于抗体依赖性细胞介导的细胞毒(ADCC)或补体依赖性细胞毒(CDC)所致的细胞死亡。因此，可采用热灭活血清(即没有补体)，并在没有免疫效应细胞的条件下进行细胞死亡试验。要确定某分子是否能够诱导细胞死亡，可通过碘丙鎓(PI)、台盼蓝(Moore等，细胞技术17：1-11(1995))或7AAD摄取来检测细胞膜完整性的损伤，并与未经处理的细胞相比较。优选的细胞死亡诱导性抗体是能在BT474细胞PI摄取试验中引起PI摄取的抗体。可诱导细胞死亡的抗体的例子包括抗ErbB2抗体7C2和7F3(WO98/17797)，包括其人源化和/或亲和力成熟变体。
“诱导凋亡”的分子(例如抗体)是根据膜联蛋白V结合、DNA断裂、细胞收缩、内质网膨胀、细胞破坏和/或膜泡(又称凋亡体)测定，诱导细胞程序性死亡的分子。所述细胞一般是过量表达ErbB2受体的细胞。较好的是，所述细胞是肿瘤细胞，例如乳房癌、卵巢癌、胃癌、子宫内膜癌、唾液腺癌、肺癌、肾癌、结肠癌、甲状腺癌、胰腺癌、前列腺癌或膀胱癌的癌细胞。在体外，所述细胞可以是SK-BR-3细胞，BT474细胞，Calu 3细胞，MDA-MB-453细胞，MDA-MB-361细胞或SKOV3细胞。有多种方法可用于评价与细胞凋亡相关的细胞活动。例如，可通过膜联蛋白结合来检测磷酯酰丝氨酸(PS)转移；通过DNA序列梯来配件DNA断裂；通过亚二倍体细胞的增多来评价与DNA断裂相伴的核/染色质收缩。较好的是，诱导凋亡的分子是在BT474细胞的膜联蛋白结合试验中，诱导的膜联蛋白结合是未处理细胞的2-50倍，5-50倍，甚至10-50倍的分子。有时，促凋亡分子会进一步抑制ErbB受体的ErbB配体活化作用。其他情形中，促凋亡分子并不显著抑制ErbB受体的ErbB配体活化作用。而且，所述分子可以诱导凋亡但并引起S期的细胞大量减少(例如，与对照相比，细胞百分比仅下降约0-10％)。诱导凋亡的抗体的例子包括抗ErbB2抗体7C2和7F3(WO98/17797)，包括其人源化和/或亲和力成熟变体。
“抑制”ErbB受体的配体活化作用的抗体是如前所述降低或阻止所述活化作用的抗体，所述抗体能比单克隆抗体4D5更有效地抑制ErbB受体的配体活化作用，例如该抗体可以与单克隆抗体7F3或2C4或它们的Fab片段等效，更好的是与单克隆抗体2C4或其Fab片段等效。例如，抑制ErbB受体配体活化作用的抗体可以是抑制ErbB异寡聚物形成的效率比4D5高约50-100％的抗体。阻抑ErbB受体的配体活化作用可通过多种方式，例如干扰配体与ErbB受体结合，干扰ErbB复合物形成，干扰ErbB复合物中酪氨酸激酶活性和/或干扰ErbB受体内或其近旁酪氨酸激酶残基的磷酸化。抑制ErbB受体的配体活化作用的抗体的例子包括单克隆抗体2C4和7F3(抑制ErbB2/ErbB3和ErbB2/ErbB4异寡聚物的HRG活化；以及EGF、TGF、双调蛋白、HB-EGF和/或表调蛋白(epiregulin)对EGFR/ErbB2异寡聚物的活化)；和L26、L96和L288抗体(Klapper等，致癌基因14：2099-2109(1997))，它们抑制EGF和NDF与T47D细胞的结合，该细胞表达EGFR、ErbB2、ErbB3和ErbB4，还包括上述抗体的人源化及亲和力成熟变体以及其他抗体。
“表位”指多种抗原的(单克隆或多克隆)抗体结合位点。
结合特定表位的抗体可过“表位图谱”来鉴定。有许多已知方法可用于蛋白质上表位位置的制图和特征分析，包括抗体-抗原复合物晶体结构解构，竞争试验，基因片段表达试验和基于合成肽的试验，见例如Harlow和Lane，抗体的使用，实验室手册，Cold Spring Harbour Laboratory Press，Cold Spring Harbour，New York1999中的第11章。竞争试验可见后文。根据基因片段表达试验，随机或特定的基因构建使编码蛋白质的开放读码框断裂，然后测定所表达的蛋白质片段与所研究的抗体的反应性。可以通过例如PCR生成基因片段，然后体外转录，并在放射性氨基酸存在下翻译成蛋白质。通过免疫沉淀和凝胶电泳来检测放射性标记的蛋白质片段与抗体的结合。有些表位也可以用大型噬菌体展示的随机肽序列库(噬菌体库)来鉴定。还可以在单纯结合试验中检测已知的重叠肽片段库是否与所测抗体结合。后一种方法适合鉴定约5-15个氨基酸的线性表位。
当两抗体识别相同或空间重合的表位时，“基本上结合同一表位”的抗体互为参比抗体。确定两表位是否相同或空间重合最常用且最快的方法是竞争试验，该试验用标记的抗原或标记的抗体进行，可采用多种模式。通常，将抗原固定在96孔板上，用放射性或酶标记来检测非标记抗体抑制标记抗体结合的能力。
“表位4D5”指ErbB2胞外区内抗体4D5(ATCC CRL10463)所结合的区域。该表位靠近ErbB2的跨膜区，是图4 SEQ ID NO：3中ErbB2胞外区氨基酸序列内的残基519-625，包含端值。可通过常规交叉抑制试验来筛选结合4D5表位的抗体，见例如Harlow和Lane，同上。也可以通过制作表位图谱来确定抗体是否结合ErbB2的4D5表位(例如，SEQ ID NO：3中残基529-625之间的任一或多个残基)。
“表位3H4”指ErbB2胞外区内抗体3H4所结合的区域。该表位包括图4 SEQID NO：3中ErbB2胞外区氨基酸序列内的残基541-599。
“表位7C2/7F3”是位于ErbB2胞外区N末端7C2和/或7F3抗体(已在ATCC保藏，见后文)结合的区域。可通过常规交叉抑制试验来筛选结合表位7C2/7F3的抗体，见例如Harlow和David Lane，抗体，实验室手册，Cold Spring HarbourLaboratory Press，Cold Spring Harbour，New York 1988。也可以通过制作表位图谱来确定抗体是否结合ErbB2上的7C2/7F3表位(例如，图4 SEQ ID NO：3中残基22-53之间的任一或多个残基)。
“对抗ErbB单克隆抗体治疗无反应或反应差”的肿瘤在公认动物模型或人体临床试验中，与无处理或安慰剂处理相比，抗ErbB抗体治疗没有引起统计学上显著的改善，或者，在抗ErbB抗体治疗初期有反应，但随着治疗的继续，肿瘤继续长大。特别适合测定抗ErbB抗体效果的动物模型是本发明实施例3所述的转基因动物模型。
“处理”或“治疗”都指以预防或减缓恶化(例如癌症的发展或扩散)为目的的治疗和预防手段。就本发明而言，理想的良好临床效果包括但不限于缓解症状，减轻病重程度，稳定疾病状态(即不恶化)，延迟或减缓疾病发展，减轻病症，和(部分或全面)恢复，不论可测知或不可测知。“治疗”也可以表示相对于不接受治疗的预期存活期相比，延长了存活期。需要治疗的包括已经患病和易于发病的，或需要预防的个体。
“疾病”指各种可因本发明治疗方法而缓解的病症，包括慢性和急性疾病，或使得哺乳动物易于患病的病理状态。有待治疗的疾病的例子包括但不限于良性和恶性肿瘤；白血病和淋巴系统恶性肿瘤，尤其是乳房癌、卵巢癌、胃癌、子宫内膜癌、唾液腺癌、肺癌、肾癌、结肠癌、甲状腺癌、胰腺癌、前列腺癌或膀胱癌。特别适合用本发明方法治疗的疾病是过量表达ErbB受体(例如ErbB2和/或EGFR)，而且对于用所述过量表达的受体其抗体进行的治疗无反应或反应差的恶性肿瘤，例如乳房癌。特别适合的是对于HERCEPTIN治疗无反应或反应差的、过量表达ErbB2受体的乳房癌。
“治疗有效量”指药物的用量可有效治疗哺乳动物的疾病。以癌症为例，药物的治疗有效量可减少癌细胞；缩小癌细胞；抑制癌细胞渗入周围器官(即一定程度的减缓，最好是停止)；抑制肿瘤扩散(即一定程度的减缓，最好是停止)；一定程度地抑制肿瘤生长；和/或一定程度地缓解一种或多种与癌症相关的症状。药物阻止已存在的癌细胞生长和/或将其杀死可以是通过细胞静止作用或细胞毒性作用。就癌症治疗而言，可以通过测定疾病发展的时间(TTP)和/或反应速度(RR)来确定效果。
“细胞毒试剂”在此指可抑制细胞功能和/或造成细胞破坏的的物质，包括放射性同位素(例如At211，I131，I125，Y90，Re186，Re188，Sm153，Bi212，P32和Lu的放射性同位素)，化疗试剂，以及来自细菌、真菌、植物或动物的毒性，例如小分子毒素或酶活性毒素，包括它们的片段和/或变体。
“化疗试剂”指用于治疗癌症的化合物，包括烷基化剂，例如塞替派和环磷酰胺(CYTOXANTM)等；烷基硫酸酯，例如白消安，英丙舒凡和哌博舒凡；氮丙啶，例如苯佐替派、卡波醌、美妥替哌和乌瑞替哌；氮丙啶和methylamelamines，包括六甲蜜胺、曲他安、三亚乙基磷酰胺、三亚乙基硫代磷酰胺和trimethylolomelamine；氮芥，例如苯丁酸氮芥、萘氮芥、氯磷酰胺(cholophosphamide)、雌莫司汀、异环磷酰胺、氮芥、次氯酸氮芥(mechlorethamineoxide hydrochloride)、美法仑、novembicin、胆甾醇对苯乙酸氮芥、泼尼莫司汀、曲磷胺、乌拉莫司汀；亚硝基脲，例如卡莫司汀、cholorozotocin、福莫司汀、洛莫司汀、尼莫司汀、雷莫司汀；抗生素，例如阿克拉霉素、放线菌素、authramycin、偶氮丝氨酸、博来霉素、放线菌素C、刺孢霉素、carabicin、洋红霉素、carzinophilin、色霉素、放线菌素D、柔红霉素、地托比星、6-重氮-5-氧-L-正亮氨酸、阿霉素、表柔比星、依索比星、伊达比星、marcellomycin、丝裂霉素、麦考酚酸、诺拉霉素、橄榄霉素、培洛霉素、potfiromycin、嘌罗霉素、quelamycin、罗多比星、绛色霉素、链佐星、杀结核菌素、乌苯美司、净他司丁、佐柔比星；抗代谢药，例如氨甲蝶啉和5-氟尿嘧啶(5-FU)；叶酸类似物，例如denopterin、氨甲蝶啉、蝶罗呤、三甲曲沙；嘌呤类似物，例如氟达拉滨、6-巯嘌呤、硫嘌呤、硫鸟嘌呤；嘧啶类似物，例如安西他滨、阿扎胞苷、6-氮杂尿苷、卡莫氟、阿糖胞苷、双脱氧尿苷、去氧氟尿苷、依诺他滨、氟尿苷、5-FU；雄激素，例如卡鲁睾酮、屈他雄酮丙酸酯、环硫雄醇、美雄烷、睾内酯；抗肾激素类(anti-adrenals)，例如氨鲁米特、米托坦、曲洛司坦；叶酸补充剂，例如叶酸；醋葡醛内酯；醛磷酰胺苷(aldophosphamide glycoside)；氨基乙酰丙酸；安吖定；bestrabucil；比生群；edatraxate；地磷酰胺；地美可辛；地吖醌；elfornithine；依利醋铵；依托革鲁；硝酸镓；羟基脲；蘑菇多糖；氯尼达明；米托胍腙；米托蒽醌；莫哌达醇；nitracrine；喷司他丁；phenamet；吡柔比星；鬼臼酸；2-乙基酰肼；丙卡巴肼；PSK；雷佐生；西佐喃；锗螺胺；细交链胞菌酮酸；三亚胺醌；2，2′，2′-三氯三乙胺；脲烷；长春地辛；达卡巴嗪；甘露莫司汀；二溴甘露醇；二溴卫茅醇；哌泊溴烷；gacytosine；阿拉伯糖苷(Ara-C)；环磷酰胺；塞替派；taxanes，例如paclitaxel(TAXOL，Bristol-Myers Squibb Oncology，Princton，NJ)和doxetaxel(TAXOTERE，Rhone-Poulenc Rorer，Antony，France)；苯丁酸氮芥；gemcitabine；6-硫鸟嘌呤；巯基嘌呤；氨甲蝶啉；铂同系物，例如顺铂和卡铂；长春碱；铂；依托泊甙(VP-16)；异环磷酰胺；丝裂霉素C；米托蒽醌；长春新碱；长春瑞宾；navelbine；novantrone；替尼泊苷；道诺霉素；氨蝶呤；xeloda；ibandronate；CPT-11；拓扑异构酶抑制剂RFS2000；二氟甲基鸟氨酸(DMFO)；视黄酸；埃斯波素；capecitabine；和以上所述化合物的药学上认可的盐、酸或衍生物。“化疗试剂”还包括调节或抑制激素对肿瘤作用的抗激素试剂，例如抗雌激素药物：他莫昔芬，雷洛昔芬，芳香酯抑制性4(5)-咪唑，4-羟基他莫昔芬，曲沃昔芬；keoxifene；LY117018；onapristone和托瑞米芬(Fareston)等；和抗雄激素药物：氟他胺，尼鲁米特，bicalutamide，亮丙瑞林和革舍瑞林；以及它们的药学上认可的盐、酸或衍生物。
“前药”在此指药学活性物质的前体或衍生物形式，与亲本药相比，它们对肿瘤细胞的细胞毒性较低，但能被酶激活或转化成活性较高的亲本药形式。见例如Wilman，“癌症化疗中的前药”，生物化学协会会刊14，pp.375-382，Belfast第615次会议(1986)和Stella等，“前药：一种药物靶向传递的化学方法”，定向药物传递，Borchardt等编辑，pp.247-267，Humana Press(1985)。本发明的前药包括但不限于含磷酸酯前药，含硫代磷酸酯前药，含硫酸酯前药，含肽前药，D氨基酸改性前药，糖基化前药，含内酰胺前药，含可取代苯氧基乙酰胺前药或含取代苯乙酰胺前药，5-氟胞嘧啶和其他5-氟尿嘧啶前药，它们能转化为活性较高的细胞毒性游离药。可经衍生为细胞毒性药物的本发明前药形式的例子包括但不限于前述化疗试剂。
“核酸”指聚核苷酸，例如脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)，还包括由核苷酸类似物形成的DNA或RNA的等效物、类似物，单链(有义链或反义链)和双链聚核苷酸。“分离的”核酸分子指经过鉴定，并去除了至少一种其天然来源中通常与之结合的污染性核酸分子的核酸。分离的核酸其形式不同于其天然形式。因此，分离的核酸分子不同于存在于天然细胞内的核酸分子。然而，分离的核酸分子包括存在于抗体表达细胞内的核酸分子，即(例如)，其染色体位置不同于其天然细胞的核酸分子。
“载体”在此指能够运载另一核酸的核酸分子。“表达载体”包括能够合成自身所带重组基因所编码的HER2蛋白的质粒、粘粒或噬菌体。优选载体能够自复制和自表达与之相连的核酸。本说明书中，“质粒”和“载体”混用，因为质粒是最常用的载体形式。
“转录调控元件”和“转录调控序列”在此混用，都指在特定宿主细胞内表达操作性连接的编码序列所需的核酸(例如DNA)序列。例如，适用于原核细胞的调控序列包括启动子，可选的操纵子序列，和核糖体结合位点。已知，真核细胞使用的是启动子、增强子、剪接信号和聚腺苷酸信号。所谓调控序列包括促进或调节转录的各种元件，包括启动子、RNA聚合物与转录因子间基本作用所需的核心元件，上游元件，增强子和应答元件(Lewin，“基因V”，Oxford University Press，Oxford，pp.847-873)。本发明所称某基因或一类基因的转录调控元件包括该基因或该类基因的完整天然转录调控元件区域，也包括其修饰形式。所述的修饰形式包括元件重排，元件缺失或异源序列，异源序列的插入。转录调控元件具有模块性，有些调控元件(例如增强子)的功能没有位置依赖性，这使得所述修饰成为可能。已有许多技术可用于剖析基因的调控序列，从而确定它们的位置和功能。可根据需要用此类信息来指导调控元件的修饰。然而，较好的是使用完整的转录调控元件全区域。
“组织特异性启动子”指这样一段核苷酸序列：它可作为启动子调控与之操作性相连的选定DNA序列的表达，并能够使得该选定DNA序列在特定组织细胞内表达，例如在乳腺细胞内。在一说明性实施方式中，可用采用了乳腺特异性启动子的基因构建物来指导HER2蛋白或其片段在乳腺组织内的优势性表达。
将核酸“操作性连接”即使之处于与另一核酸序列具有功能关系的位置。例如，前导序列或分泌性前导肽的DNA与某多肽的DNA操作性连接，如果它们表达为参与所述多肽分泌的前体蛋白质；启动子或增强子与一段编码序列操作性连接，如果该启动子或增强子影响着所述序列的转录；或者，核糖体结合位点与一段编码序列操作性连接，如果其位置促进翻译。总的说来，“操作性连接”表示连接后的DNA序列连是连续的，如果是分泌性前导肽，则应连续而且在读码相内。然而，增强子的连接不必是连续的。所述连接可通过常规限制性位点的连接反应实现。如果没有这样的位点，可根据已知方法使用合成的寡核苷酸接头。
“转染”表示通过核酸介导的转移将核酸分子(例如表达载体)导入宿主细胞。“转化”过程表示：细胞的基因型因摄取了异源DNA或RNA而被改变，例如，转化细胞将表达重组HER2。
“转基因”在此指对于导入了基因的转基因动物或细胞而言部分或完全异源的核酸序列，或者，其序列与导入了基因的转基因动物或细胞的内源基因同源，但它插入动物的基因组后改变了该基因组(例如，该同源序列插入在不同于天然基因所在的位置，或其插入造成基因敲除)。可将转基因与一段或多段转录调控序列或选定核酸表达优化所需的其他核酸(例如内含子)操作性连接。
因此，“转基因构建物”指包含转基因并可包含其他核酸的核酸序列，所述其他核酸例如转录调控序列、聚腺苷酸化位点，复制起点，标记基因等，即对将转基因插入宿主基因组整体操作可能有用的序列。
“转基因的”在此表示某动物或构建物含有转基因。例如，“转基因生物”指其一个或多个细胞经人为导入(例如本领域公知的转基因技术)而含有异源核酸的动物，尤其是非人动物。通过精细的基因操作，例如微注射和重组病毒感染，将核酸直接导入细胞，或通过导入其前体而间接导入。“基因操作”不包括育种和体外受精，而是指导入重组DNA分子。该分子可能整合到染色体内，也可能成为染色体外复制的DNA。在本文所述的典型转基因动物中，转基因使得细胞表达或过量表达重组形式的HER2蛋白。“建立者线”或“建立动物”表示这些动物是导入了转基因的胚胎的成熟产物，即，这些动物由插入了DNA并被植入一种或多种代孕宿主的胚胎长成。
“子代”和“转基因动物的子代”指原转化哺乳动物每一后代的任一或所有后代。“非人动物”指哺乳动物类中除人之外的所有成员。“哺乳动物”指包括人在内的所有哺乳类动物，包括圈养动物、放养动物、动物园内动物、参赛动物或宠物，例如小鼠、大鼠、兔子、猪、绵羊、山羊、牛和高级灵长类动物。
“细胞”，“细胞线”和“细胞培养物”在此混用，且都包括它们的后代。因此，“转化子”和“转化细胞”包括原代细胞和由它们得到的培养物，不论存在几次传递。还需要指出的是，所有子代的DNA内容不一定完全相同，因为存在着随机突变。本发明包括筛选得到的与原转化细胞具有相同功能或生物学活性的突变子代。根据后文所述，根据需要，它们可能具有不同的称谓。
“脂质体”是由各种脂类、磷脂和/或表面活性剂构成的小泡，用于向动物传递药物(例如本发明的抗ErbB2抗体，或化疗试剂)。脂质体的组成一般排列成双层，类似于生物膜的脂类排列。
“包装内说明”指治疗产品市售包装内的说明书，其中的信息包括适应症、使用方法、剂量、给药方式、禁忌症和/或使用注意事项。
“心保护剂”指预防或减轻患者与服药(例如抗ErbB抗体或其类美坦素偶联物)有关的心肌功能异常(即心肌病和/或充血性心衰)的化合物或组合物。例如，心保护剂能够预防和减弱自由基介导的心脏毒性作用和/或预防和减弱氧化性应激损伤。本发明心保护剂的例子包括离子螯合剂dexrazoxane(ICRF-187)(Seifert等，药物治疗学年报28：1063-1072(1994))；降脂药和/或抗氧化剂，例如普罗布考(Signal等，分子细胞心脏病学杂志27：1055-1063(1995))；氨磷汀(氨基硫醇2-[(3-氨基丙基)氨基]乙硫醇二氢磷酸酯，又称WR-2721，及其去磷酸细胞摄取形式，又称WR-1065)和S-3-(3-甲基氨基丙基氨基)丙基磷酸硫代酸(WR-151327)，见Green等，癌症研究54：738-741(1994)；地高辛(Bristow，M.R.，Bristow MR.编的药物引起的心脏病，New York：Elsevier 191-215(1980))；β-抑制剂，例如美托洛尔(Hjalmarson等，药物47：增刊4：31-9(1994)和Shaddy等，美国心脏病杂志129：197-9(1995))；维生素E；抗坏血酸(维生素C)；自由基清除剂，例如石竹酸，乌索酸和N-乙酰半胱氨酸(NAC)；自旋捕集化合物，例如α-苯基-叔丁基硝酮(PBN)(Paracchini等，抗癌研究13：1607-1612(1993))；硒基化合物，例如P251(Elbesen)；等等。
2. 详细描述
本发明的基础是在一种新的鼠HER2转基因肿瘤模型中所获得的结果，该模型中，HERCEPTIN或由其得到的鼠抗体4D5对于肿瘤生长几乎没有作用。用该模型检测HERCEPTIN和HERCEPTIN-类美坦素偶联物的效用，意外发现：于转基因小鼠中移植肿瘤虽然对HERCEPTIN治疗反应较差，但HERCEPTIN-类美坦素偶联物却非常有效。
因此，本发明的基础是用抗ErbB抗体-类美坦素偶联物来治疗对抗ErbB抗体和/或类美坦素反应不良的ErbB过量表达型肿瘤。
A. 抗ErbB抗体的生成
以下是本发明用来生成抗体的方法，只可视为举例。以下将就抗ErbB2抗体来描述抗体的生产，但本领域技术人员可以看出，显然可用类似方法生成和修饰ErbB受体家族其他成员的抗体。
用来生产抗体的ErbB2抗原可以是例如ErbB2蛋白的胞外区或其片段的可溶形式，其中应包含所需的表位。或者，也可使用在细胞表面表达ErbB2的细胞(例如经转化而过量表达ErbB2的NIH-3T3细胞；或SK-BR-3等癌细胞；见Stancovski等，PANS(USA)88：8691-8695(1991))来生产抗体。本领域技术人员可以看出，还可用其他形式的ErbB2来生产抗体。
(i)多克隆抗体
可通过给动物多次皮下注射(sc)或腹膜内注射(ip)相关抗原和佐剂来产生多克隆抗体。按需要，可用双官能剂或衍生剂将相关抗原与对待免疫动物具有免疫原性的蛋白质偶联，所述蛋白质例如匙孔血蓝蛋白、血清白蛋白、牛甲状腺球蛋白或大豆胰蛋白酶抑制剂，所述双官能剂例如马来酰亚氨基苯甲酸基磺基琥珀酰亚胺酯(通过半胱氨酸残基偶联)，N-羟基琥珀酰亚胺(通过赖氨酸残基偶联)，戊二醛，琥珀酸酐，SOCl2，或R1N＝C＝NR，其中的R和R1是不同的烷基。
例如，将100g(兔)或5g(小鼠)蛋白质或偶联物与3倍体积弗氏完全佐剂混合，用此溶液多点皮下注射，如此以抗原、免疫原性偶联物或衍生物免疫动物。一个月后增强免疫，即用肽或偶联物原用量的1/5至1/10与弗氏完全佐剂混合后多点皮下注射。7-14天后，放取动物的血，检测血清的抗体效价。继续对动物增强免疫，直至效价达到平台期。较好的是用同一抗原与不同蛋白质或通过不同的交联剂形成的偶联物增强免疫。也可以用重组细胞培养物生成的融合蛋白形式的偶联物。而且，可适当使用明矾等凝聚剂爱增强免疫反应。
(ii)单克隆抗体
单克隆抗体是由一群基本均一的抗体获得的，即该群中的各抗体除可能极少量存在的天然突变之外完全相同。因此，修饰语“单克隆”是指抗体不是不同抗体的混合物这一特征。
例如，单克隆抗体可用杂交瘤方法制备，最早的相关报道是Kohler等，自然256：495(1975)，也可用重组DNA方法制备(美国专利4,816,567)。
在杂交瘤方法中，如上所述地免疫小鼠或仓鼠等合适的宿主动物，为的是激发生产或能够生产特异性结合免疫所用蛋白质的抗体的淋巴细胞。或者也可以进行淋巴细胞体外免疫。然后用合适的融合剂(例如聚乙二醇)将淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞(Goding，单克隆抗体：原理和实践，pp.59-103(AcademicPress，1986)。
将所得的杂交瘤细胞接种并培养在合适的培养基中，培养基中含有一种或多种可抑制非融合亲本骨髓瘤细胞生长或存活的物质。例如，如果亲本骨髓瘤细胞没有次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT或HPRT)，则杂交瘤的培养基含有次黄嘌呤、氨甲蝶啉和胸苷(HAT培养基)，这将阻止HGPRT缺陷型细胞的生长。
优选的骨髓瘤细胞应能有效融合，支持抗体生产细胞稳定而高水平地生产抗体，并对培养基(例如HAT培养基)敏感。优选的骨髓瘤细胞线是鼠骨髓瘤细胞线，例如MOPC-21和MPC-11小鼠肿瘤衍生的细胞线(Salk Institute Cell DistributionCenter，San Diego，California USA)和SP-2或X63-Ag8-653细胞(美国典型培养物保藏中心，Rockville，Maryland USA)。曾有人用人骨髓瘤和小鼠-人杂交骨髓瘤细胞线来生产人单克隆抗体(Kozbor，J.，Immunol，133：3001(1984)；和Brodeur等，单克隆抗体生产技术和应用，pp.51-63(Marcel Dekker，Inc.，New York，1987)。
对杂交瘤生长的培养基进行抗抗原单克隆抗体生产检测。较好的是，杂交瘤细胞所产生的单克隆抗体的结合特异性用免疫沉淀或体外结合试验来测定，例如放射性免疫试验(RIA)或酶联免疫吸附试验(ELISA)。
单克隆抗体的结合亲和力可用Munson等，生物化学年报107：220(1980)所述的Scatchard试验来测定。
鉴定到所生产抗体具有所需特异性、亲和力和活性的杂交瘤细胞后，将该克隆用有限稀释法进行亚克隆，用标准方法培养(Goding，单克隆抗体：原理和实践pp.59-103(Academic Press，1986)。合适的培养基包括例如D-MEM或RPMI-1640。此外，也可以在动物体内培养杂交瘤细胞，例如腹水瘤。
用常规抗体纯化方法从培养基，复水或血清中分离出亚克隆分泌的单克隆抗体，纯化方法例如蛋白A-琼脂糖、羟基磷灰石层析、凝胶电泳，透析或亲和层析。
用常规技术不难分离得到编码单克隆抗体的DNA并测序(例如，用特异性结合鼠抗体重链和轻链编码基因的寡核苷酸探针)。杂交瘤细胞是此类DNA的优选来源。分离后，将DNA插入表达载体，然后转染原本不生产抗体蛋白的宿主细胞，例如大肠杆菌细胞，猴COS细胞，中国仓鼠卵巢(CHO)细胞或骨髓瘤细胞，由此在重组宿主细胞内实现单克隆抗体的合成。有关抗体编码DNA在细菌内的重组表达可见Skerra等，当代免疫学观点5：256-262(1993)和Pluckthum，免疫学回顾，130：151-188(1992)。
另一种实施方式中，可从用McCafferty等，自然348：552-554(1990)所述方法建立的抗体噬菌体库中分离单克隆抗体或抗体片段。Clackson等，自然352：624-628(1991)和Marks等，分子生物学杂志222：581-597(1991)描述了用噬菌体库分离获得小鼠和人抗体。以后的文献中曾用链改组(Marks等，生物学/技术，10：779-783(1992))，联用感染和体内重组构建极大型噬菌体库(Waterhouse等，核酸研究21：2265-2266(1993))来生产高亲和力的人抗体。因此，这些技术都可作为传统单克隆抗体杂交瘤技术的备选用于分离单克隆抗体。
还可以对DNA进行修饰，例如用人重链和轻链恒定区编码序列取代同源性鼠序列(美国专利4,816,567；和Morrison等，美国科学院院报81：6851(1984))，或将某种非免疫球蛋白多肽的完整或部分编码序列与该免疫球蛋白编码序列共价连接。
通常，所述用非免疫球蛋白多肽取代抗体的恒区，或者取代抗体的抗原结合位点之一的可变区，从而形成嵌合二价抗体，即包含某一抗原特异性的一个抗原结合位点，和另一抗原特异性的另一个抗原结合位点。
(iii)人源化抗体
非人抗体人源化的技术是已知的。较好的是，人源化抗体内导入了来自其非人来源的一个或多个氨基酸残基。这些非人氨基酸残基通常称为取自“输入”可变区的“输入”残基。人源化可基本上按照以下方法即Winter及其同事(Jones等，自然321：522-525(1986)；Riechmann等，自然332：323-327(1988)；Verhoeyen等，科学239：1534-1536(1988))，用超变区取代人抗体内的相应序列。因此，此类“人源化”抗体是嵌合抗体(美国专利4,816,567)，不到一个完整的人可变区被相应的非人序列所取代。实践中，人源化抗体一般是人抗体，但其中部分超变区残基，还可能包括部分FR残基被鼠抗体相应位置的残基所取代。
挑选用来制造人源化抗体的轻链和重链可变区对于降低抗原性来说十分重要。按照“最佳拟合”法，在整个已知人可变区序列库中筛选鼠抗体的可变区序列。然后，将与鼠序列最近似的人序列作为人源化抗体的人框架区(FR)(Sims等，免疫学杂志，151：2296(1993)；Chothia等，分子生物学杂志196：901(1987))。另一种方法使用所有人抗体特定亚类轻链或重链衍生的共有序列作为特定的框架区。该相同框架区可用于数种不同的人源化抗体(Carter等，美国科学院院报89：4285(1992)；Presta等，免疫学杂志151：2623(1993))。
更重要的是，人源化抗体应保留对抗原的高亲和力及其他优良生物学特性。为此，一种优选方法制备人源化抗体的过程为：用亲本序列和人源化序列的三维模型来分析亲本序列和各种理论人源化产物。三维免疫球蛋白模型是已有的，并为本领域技术人员所熟知。可用计算机程序证明并展示特定候选免疫球蛋白序列的可能三维构象结构。对上述展示的研究可分析出个各残基在候选免疫球蛋白序列的功能中可能的作用，即分析出影响候选免疫球蛋白与其抗原结合的残基。用该方法可选出FR残基，并将受者序列与输入序列结合，从而获得所需的抗体特性，例如提高对靶抗原的亲和力。通常，超变区残基直接影响抗原结合，或影响最大。
后文实施例1以人源化抗ErbB2抗体为例描述了制备方法。本发明的人源化抗体在人重链可变区内掺入非人超变区残基，并可包含选自69H，71H和73H位置(采用Kabat的具有免疫学意义的蛋白质的序列(第5版)，Public Health Service，National Institute of Health，Bethseda，MD(1991)所述的可变区编号体系)的框架区(FR)取代。实施方式之一中，人源化抗体含有2个和全部69H，71H和73H位置的框架区(FR)取代。
考虑了各种不同形式的人源化抗体，例如，人源化抗体可以Fab等抗体片段，或者，人源化抗体可以是完整抗体，例如完整的IgG1抗体。
(iv)人抗体
作为人源化的备选方案，可生产人抗体。例如，现在已经能够生成经免疫后能生成完整人抗体库而没有内源性免疫球蛋白产生的转基因动物(例如小鼠)。例如，据称，嵌合和种系突变小鼠内抗体重链铰链区(JH)纯合缺失造成内源性抗体生产的完全抑制。将人种系免疫球蛋白基因转移到此类种系突变小鼠中，在收到抗原攻击后即可生成人抗体。见，例如Jakpbovits等，美国科学院院报90：2551(1993)；Jakobovits等，自然362：255-258(1993)；Bruggermann等，免疫学年报7：33(1993)；和美国专利5,591,669,5,589,369和5,545,807。
或者，可用噬菌体展示技术(McCafferty等，自然348：552-553(1990))，从非免疫供体的免疫球蛋白可变(V)区基因库中体外制备人抗体或抗体片段。根据这一技术，将抗体V区基因框内克隆到丝状噬菌体(例如M13或fd)的主衣壳蛋白或次衣壳蛋白基因中，在噬菌体颗粒表面展示为功能性抗体片段。因为丝状噬菌体颗粒含有单链的噬菌体DNA拷贝，根据抗体功能的选择同时选出了有此功能抗体的编码基因。这样，噬菌体模拟了B细胞的某些特性。噬菌体展示可用多种方式进行，见例如Johnson，Kevin S.和Chiswell，David J.，现代结构生物学杂志3：564-571(1993)。有多种V基因序列来源可用于噬菌体展示。Clackson等(自然352：624-628(1991))从免疫小鼠脾脏V基因的随机小组合库中分离到抗噁唑酮抗体的多样性列阵。按照Marks等的方法(分子生物学杂志222：581-597(1991))或Griffith等(欧洲生物学杂志12：725-734(1993))以及美国专利5,565,332和5,573,905所述的方法，可构建出非免疫人供体的V基因库，并分离到针对一抗原多样性列阵的抗体。
如前所述，人抗体也可以通过体外激活B细胞来制备(见美国专利5,567,610和5,229,275)。
有关人抗ErbB2抗体可见1998年6月30日的美国专利5,772,997和1997年1月3日的WO97/00271。
(v)抗体片段
已有多种技术可用于生成抗体片段。通常，这些片段通过完整抗体的酶消化衍生而得(Morimoto等，生物化学和生物物理学方法杂志24：107-117(1992)和Brennan等，科学229：81(1985))。然而，现在，这些片段也可以直接由重组宿主细胞生成。例如，可用上述噬菌体库中分离得到抗体片段。或者，可从大肠杆菌中直接回收Fab′-SH片段，然后化学偶联成F(ab′)2片段(Carter等，生物/技术10：163-167(1982))。另一种方法直接从重组宿主细胞培养物中分离F(ab′)2片段。其他生成抗体片段的方法对本领域技术人员来说显而易见。另一实施方式中，所选抗体是单链Fv片段(scFv)。见WO93/16185；美国专利5,571,894和美国专利5,587,458。这种抗体片段又称“线性抗体”，见美国专利5,641,870。此类线性抗体片段可以是单特异性的或双特异性的。
(vi)双特异性抗体
双特异性抗体即对至少两种不同表位具有特异性的抗体，例如能结合ErbB2蛋白质上两个不同表位的抗体。其他此类抗体可将ErbB2结合位点与EGFR、ErbB3和/或ErbB4的结合位点相组合。或者，可将抗ErbB2臂与另一臂结合，后者与白细胞上的触发分子结合，使得细胞的防御机制集中针对表达ErbB2的细胞，所述触发分子例如T细胞受体分子(例如CD2或CD3)，或IgG的Fc受体(Fc R)FcRI(CD64)、Fc RII(CD32)和Fc RIII(CD16)。也可用双特异性抗体将细胞毒试剂导向表达ErbB2的细胞。WO96/16673描述一种抗ErbB2/抗Fc RIII双特异性抗体，美国专利5,837,234描述了一种抗ErbB2/抗Fc RI双特异性抗体，WO98/02463描述了一种抗ErbB2/Fc双特异性抗体，美国专利5,821,337描述了一种抗ErbB2/抗CD3双特异性抗体。
制备双特异性抗体的方法是本领域已知的。制备全长双特异性抗体的传统方法以两对免疫球蛋白重链-轻链的共表达为基础，其中两对链具有不同的特异性(Millstein等，自然305：537-539(1983))。由于免疫球蛋白重链与轻链的随机配对，这些杂交瘤(四交瘤)可产生10种不同抗体分子的混合物，其中只有一种是正确的双特异性结构。正确分子的纯化一般通过亲和层析进行，该过程相当烦琐，而且得率不高。WO93/08829和Traunecker等，欧洲生物学杂志10：3655-3659(1991)描述了类似的方法。另一种方法将具有所需结合特异性的抗体可变区(抗体-抗原结合位点)与免疫球蛋白恒定区序列融合，最好与包含至少部分铰链区、CH2和CH3的免疫球蛋白重链恒定区融合。最好在至少一种融合体中含有轻链结合所必需位点的重链第一恒定区(CH1)。根据需要，可将编码免疫球蛋白重链融合体的DNA和编码免疫球蛋白轻链的DNA分别插入不同的表达载体，然后共转染合适的宿主。当构建过程使用不等量的三种片段可获得最佳得率时，这为调节三段多肽片段相互比例提供了很大的灵活性。然而，当至少两段片段等量时可获得高得率，或者多肽之比无关紧要时，也可以将编码两段或三段多肽片段的聚核苷酸插入同一表达载体。
在该方法的优选实施方式中，双特异性抗体的一臂包含具有第一结合特异性的杂交免疫球蛋白重链，另一臂包含杂交的免疫球蛋白重链-轻链对(具有第二结合特异性)。已发现，这种不对称结构有利于所需双特异性化合物的分离，因为仅双特异性分子的一半含有免疫球蛋白轻链易于分离。该方法可见WO94/04690。有关制备双特异性抗体更详细的内容可见Suresh等，酶学方法，121：210(1986)。
根据美国专利5,731,168描述的另一种方法，可对抗体分子对之间的界面进行基因工程改造，从而尽可能提高从重组细胞培养物中回收得到异二聚体的百分比。优选界面至少包含抗体恒定区CH3的一部分。该方法中，第一抗体分子界面上的一段或多段小氨基酸侧链用大氨基酸侧链(例如酪氨酸或色氨酸)置换。然后在第二抗体分子界面上通过用小氨基酸侧链(例如丙氨酸或苏氨酸)置换大氨基酸侧链形成大小与大侧链相同或近似的补偿性“穴”。这样可使得异二聚体的得率高于均二聚体等其他不需要的终产物。
文献中还记载了由抗体片段制备双特异性抗体的技术。例如，可通过化学连接来制备双特异性抗体。Brennan等，科学229：81(1985)描述的过程中，完整抗体经蛋白酶剪切生成F(ab′)2片段。二硫酚复合剂亚砷酸钠存在下还原这些片段，稳定相邻的二硫酚，避免形成分子内二硫键。然后将产生的Fab′片段转变为硫代硝基苯甲酸酯(TNB)衍生物。然后用巯基乙胺将Fab′-TNB衍生物之一还原成Fab′-硫醇，与等量的另一种Fab′-TNB衍生物混合，形成双特异性抗体。由此生成的双特异性抗体可用于酶的选择性固定化。
最近已可以直接从大肠杆菌中回收Fab′-SH片段，然后可通过化学偶联形成双特异性抗体。Shalaby等，实验医学杂志175：217-225(1992)描述了一种全人源化双特异性抗体F(ab′)2分子的产生。由大肠杆菌分别分泌各Fab′片段，然后直接体外化学偶联成双特异性抗体。这样形成的双特异性抗体能够结合过量表达ErbB2受体的细胞和正常人T细胞，并触发人细胞毒性淋巴细胞对人乳房癌肿瘤的裂解活性。
已有多种从重组细胞培养物中直接制造和分离双特异性抗体片段的技术。例如，可用亮氨酸拉链来制造双特异性抗体。Kostelny等，免疫学杂志148(5)：1547-1553(1992)。通过基因融合将Fos和Jun蛋白的亮氨酸拉链肽与两种不同抗体的Fab′片段连接。在铰链区还原抗体均二聚体，形成单体，然后再氧化成抗体异二聚体。该方法也可以用来制造抗体均二聚体。Hollinger等，美国科学院院报90：6444-6448(1993)描述的“二抗体”技术提供了另一种制造双特异性抗体片段的方法。其中的片段中，一段重链可变区(VH)通过一段连接肽与一段轻链可变区(VL)连接，这段连接肽很短以致不可能发生同一链内两区之间的配对。因此，一片段的VH和VL被迫与另一片段的互补VL和VH配对，于是形成两个抗原结合位点。还有另一种用单链Fv(sFv)二聚体来制造双特异性抗体片段的方法，见Gruber等，免疫学杂志152：5368(1994)。
也可以制造二价以上的抗体，例如三特异性抗体。Tutt等，免疫学杂志147：60(1991)。
(vii)其他氨基酸序列修饰
可以对本发明中的抗ErbB2抗体进行氨基酸序列修饰。例如，可能需要改进抗体的结合亲和力和/或其他生物学特性。制备抗ErbB2抗体的氨基酸序列变体可以通过在抗ErbB2抗体核酸内引入合适的核苷酸改变，或者通过肽合成。所述的修饰包括例如抗ErbB2抗体氨基酸序列内的缺失和/或插入和/或取代。只要最终结构具有所需的特征，可以联合运用缺失、插入和取代来形成最终结构。氨基酸改变还可以改变抗ErbB2抗体的翻译后加工，例如改变糖基化位点的数量或位置。
一种鉴定抗ErbB2抗体内作为突变优选位置的残基或区域的方法称为“丙氨酸扫描诱变”，见Cunningham和Wells，科学244：1081-1085(1989)。其中，确定一个残基或一组残基(例如arg、asp、his、lys和glu等带电残基)，置换以中性或负电氨基酸(最好是丙氨酸或苯丙氨酸)，从而影响氨基酸与ErbB2抗原之间的相互作用。然后，在取代位置导入更多或其他变异，从而进一步分析对取代表现出功能性敏感的氨基酸残基。因此，虽然导入氨基酸序列变异的位点是预定的，但是该位置上突变的性质不要求预定。例如，为例分析某给定位点上突变的性能，在目标密码子或区域进行Ala扫描和随机诱变，然后在表达出的抗ErbB2抗体变体中筛选所需的活性。
氨基酸序列插入包括氨基-和/或羧基末端融合，长度可以从一个残基到包含百多个残基的多肽，还包括单个或多个氨基酸残基的链内插入。末端插入的例子包括具有N-末端甲硫氨酰基残基的抗ErbB2抗体或该抗体与一段细胞毒性多肽的融合体。抗ErbB2抗体的其他插入变体包括其N或C末端与酶(例如ADEPT)或可延长抗体血清半寿期的多肽的融合体。
另一种变体是氨基酸取代变体。这些变体中，抗ErbB2抗体内的至少一个氨基酸残基被其他残基取代。最有意义的取代突变位点包括超变区，但也要考虑改变FR。表1中“优选取代”列举了保守性的取代。如果此类取代改变了生物学活性，则可引入更具实质性的取代即表1中所谓“取代范例”或后文就氨基酸种类所述的取代，并对产物进行筛选。
表1
    原残基     取代范例     优选取代
 Ala(A) val；leu；ile  val
 Arg(R) lys；gln；asn  lys
 Asn(N) gln；his；asp，lys；arg  gln
 Asp(D) glu；asn  glu
 Cys(C) ser；ala  ser
 Gln(Q) asn；glu  asn
 Glu(E) sap；gln  asp
 Gly(G) Ala  ala
 His(H) asn；gln；lys；arg  arg
 Ile(I) leu；val；met；ala；phe；正亮氨酸  leu
 Leu(L) 正亮氨酸；ile；val；met；ala；phe  ile
 Lys(K) arg；gln；asn  arg
 Met(M) leu；phe；ile  leu
 Phe(F) leu；val；ile；ala；tyr  tyr
 Pro(P) Ala  ala
 Ser(S) Thr  thr
 Thr(T) Ser  ser
 Trp(W) tyr；phe  tyr
 Tyr(Y) trp；phe；thr；ser  phe
 Val(V) ile；leu；met；phe；ala；正亮氨酸  leu
对抗体生物学特性的实质性改变是通过挑选对于维持以下特性的影响显著不同的取代：(a)取代区域内多肽主链的结构，例如平面或双螺旋构象，(b)目标位点的电荷或疏水性，或(c)侧链体积。根据侧链特征，可将天然残基分为：
(1)疏水性：正亮氨酸，met，ala，val，leu，ile；
(2)中性亲水性：cys，ser，thr；
(3)酸性：asp，glu；
(4)碱性：asn，gln，his，lys，arg；
(5)影响链取向的残基：gly，pro；和
(6)芳香性：trp，tyr，phe
非保守性取代可能将一类的成员改变成另一类的。
也可以取代不参与维持抗ErbB2抗体正确构象的半胱氨酸残基，通常用丝氨酸，这可以提高分子的氧化稳定性，避免误交联。另一方面，也可以在抗体内增加半胱氨酸键以提高稳定性(尤其当抗体是Fv片段等抗体片段时)。
特别优选的取代变体中，亲本抗体(人源化抗体或人抗体)超变区内的一个或多个残基被取代。通常，选来进一步研究的变异抗体应具有优于其亲本的生物特性。产生此类取代变体的一个简便方法涉及采用噬菌体展示的亲和成熟。简而言之，对多个超变区位点(例如6-7个位点)进行突变，形成各位置上所有可能的取代。由丝状噬菌粒以单价形式展示这些抗体，且是与包装在各噬菌粒内的M13基因III的产物形成的融合体。然后如本文所述对噬菌体展示的变体进行生物学活性(例如结合亲和力)筛选。为了确定进行修饰的候选超变区位点，可通过丙氨酸扫描诱变来鉴定对抗原结合性贡献显著的超变区残基。也可以或还可以进行抗原-抗体复合物的晶体结构分析，确定抗体和人ErbB2的接触点。这样的接触残基及其附近残基就是本文所述取代的候选位点。待此类变体产生后，就可根据本文所述对变体组进行筛选，在一个或多个相关试验中挑选具有优良特性的抗体继续研究。
可以就效应功能对本发明抗体进行修饰，例如增强抗体的抗原依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)和/或补体依赖性细胞毒性(CDC)。这可以通过在抗体Fc区引入一个或多个氨基酸取代。也可以或还可以在Fc区引入半胱氨酸残基，从而在该区域形成链间二硫键。由此形成的均二聚体抗体提高了内化能力并/或提高了补体介导的细胞杀伤和抗体依赖性细胞毒性(ADCC)。见Caron等，实验医学杂志176：1191-1195(1992)和Shopes，B.，免疫学杂志148：2918-2922(1992)。也可以用异双官能交联剂制备具有增强抗肿瘤活性的均二聚抗体，见Wolff等，癌症研究53：2560-2565(1993)。也可以将抗体改造成具有2个Fc区，从而增强补体裂解和ADCC能力。见Stevenson等，抗癌药物设计3：219-230(1989)。
为了延长抗体的血清半寿期，可以在抗体(特别是抗体片段)内加入一个补救受体结合表位，见美国专利5,739,277。本文中的“补救受体结合表位”指IgG分子(例如IgG1，IgG2，IgG3或IgG4)Fc区内能够延长IgG分子体内血清半寿期的表位。
(viii)糖基化变体
抗体在其恒定区内的保守性位点被糖基化(Jefferis和Lund， 化学免疫学65：111-128(1997)；Wright和Morrison， TibTECH 15：26-32(1997))。免疫球蛋白的寡糖侧链会影响蛋白质的功能(Boyd等， 分子免疫学32：1311-1318(1996)；Wittwe和Howard， 生物化学29：4175-4180(1990))和糖蛋白分子内区域间的相互作用，这可能影响糖蛋白的构象和三维表面(Hefferis和Lund， 同上；Wyss和Wagner，当代生物技术7：409-416(1996))。寡糖还可能基于特殊的识别结构将某糖蛋白靶向特定的分子。例如，据报道，在半乳糖基化的IgG中，寡糖部分“弹”出在CH2内空间，末端的N-乙酰基葡糖胺残基因而能够与甘露糖结合蛋白结合(Malhotra等，自然医学1：237-243(1995))。用糖肽酶从中国仓鼠卵巢(CHO)细胞产生的CAMPATH-1H(一种重组人源化鼠单克隆IgG1抗体，能够识别人淋巴细胞的CDw52抗原)中的去除部寡糖，导致补体介导的裂解作用(CMCL)完全丧失(Boyd等， 分子免疫学32：1311-1318(1996))，但是用神经酰胺酶选择性地去除唾液酸残基则对DMCL没有影响。另据报道，抗体糖基化还会影响抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)。例如，据报道，抗体的糖基化会影响抗体依赖性细胞毒性(ADCC)。具体地说，具有四环素调节的β(1，4)-N-乙酰基葡糖胺转移酶III(GnIII)(一种催化等分GlcNAc形成的糖基转移酶)表达的CHO细胞具有增强的DCC活性(Umana等， 成熟生物技术17：176-180(1999))。
抗体的糖基化一般是N连接或O连接的。N连接指糖基连接于天冬酰胺残基的侧链。三肽序列天冬酰胺-X-丝氨酸和天冬酰胺-X-苏氨酸是糖基与天冬酰胺侧链酶促结合的识别序列，其中的X是脯氨酸之外的任一氨基酸。因此，多肽内存在以上三肽序列之一则形成一个潜在的糖基化位点。O连接糖基化指N-乙酰半乳糖胺、半乳糖或木糖之一与羟基氨基酸(一般为丝氨酸或苏氨酸，但也可以使用5-羟基脯氨酸或5-羟基赖氨酸)连接。
抗体的糖基化变体即抗体的糖基化方式被改变的变体。所谓“改变”即删除一个或多个抗体内的原糖基，增加一个或多个糖基，改变糖基化的组成(糖基化方式)和糖基化程度等。
给抗体增加糖基化位点可通过改变含有一个或多个上述三肽序列的氨基酸序列(如果是N连接糖基化位点)。改变还可以通过增加或取代原抗体的一个或多个丝氨酸或苏氨酸残基(如果是O连接糖基化位点)。同理，去除糖基化位点也可以通过改变抗体天然糖基化位点内的氨基酸。
改变氨基酸序列常可以通过改变其核酸序列。编码抗ErbB2抗体氨基酸序列变体的核酸分子可用多种本领域已知方法制备。这些方法包括但不限于从天然来源中分离(如果存在天然氨基酸序列变体)，或通过对抗ErbB2抗体的预制变体或非变异体进行寡核苷酸介导(定点)诱变、PCR诱变和盒诱变。
还可以改变抗体糖基化(包括糖基化方式)而不改变氨基酸序列或其核苷酸序列。糖基化主要依赖于表达该抗体的宿主细胞。因为用来表达作为潜在治疗剂的重组糖蛋白(例如抗体)的细胞一般都不是原天然细胞，所以可以期望抗体糖基化方式的显著变异(见，例如Hse等， 生物化学杂志272：9062-9070(1997))。除选择宿主细胞之外，在重组生产抗体过程中影响糖基化的因素还包括生长模式、培养基配方、培养物密度、给氧条件、pH、纯化方法等。已有多种方法可用来在特定宿主内改变糖基化方式，包括引入或过量表达参与寡糖生产的酶(美国专利5,047,335；5,510,261和5,278,299)。可以用酶例如内切糖苷酶H(Endo H)消除糖蛋白的糖基化或某种类型的糖基化。此外，可以通过基因工程使得重组宿主细胞产生缺陷，不能加工某种类型的多糖。以上技术或类似技术都是本领域已知的。
抗体的糖基化结构可以通过常规糖分析技术来分析，包括凝集素层析，NMB质谱，HPLC，GPC，单糖组成分析，顺序酶促消化和HPAEC-PAD(通过高pH离子交换层析根据电荷来分离寡糖)。为分析目的解离寡糖的技术也是已知的，包括但不限于酶促处理(一般用肽-N-糖苷酶F/内腔-β-半乳糖苷酶)，用强碱性条件主要解离O连接结构，和用无水肼释放N和O连接寡糖的化学方法。
(ix)筛选具有所需特性的抗体
以上描述了制备抗体的技术。根据需要，然后可以挑选具有某些生物学特征的抗体。
例如，要鉴定生长抑制性抗ErbB2抗体，可以通过筛选抑制过量表达ErbB2的癌细胞生长的抗体。实施方式之一中，所选的生长抑制性抗体在约0.5-30g/ml浓度对细胞培养物中SK-BR-3细胞生长的抑制可达20-100％，较好的是约50-100％。为了鉴定这样的抗体，可进行美国专利5,677,171所述的SK-BR-3试验。根据该试验，将SK-BR-3细胞培养在1∶1的F12和DMEM培养基中，其中补充了10％胎牛血清，谷氨酰胺和青霉素、链霉素。在一个35mm细胞培养皿上接种20,000个SK-BR-3细胞(2ml/35mm培养皿)。每培养皿内加0.5-30g/ml抗ErbB2抗体。6天后，用电子COULTER细胞计数仪清点细胞数，并与未处理细胞比较。挑选抑制SK-BR-3细胞生长达20-100％或50-100％的抗体作为生长抑制性抗体。
要挑选诱导细胞死亡的抗体，可以通过与对照相比评价由PI、台盼蓝或7AAD摄取反映的细胞膜破损。优选试验是BT474细胞PI摄取试验。根据该试验，将BT474细胞(获自美国典型培养物保藏中心，Rockville，MD)培养在Dulbecco改进的Eagle培养基(D-MEM)：Ham′s F-12(50∶50)中，其中补充了10％热灭活的FBS(Hyclone)和2mM L-谷氨酰胺。(因此，该试验在无补体和免疫效应细胞的条件下进行)。以3×106/培养皿的密度将BT474细胞接种到100×20mm培养皿上，过夜附着。然后去除培养基，换以纯新鲜培养基或含10g/ml相应单克隆抗体的培养基。细胞培养3天。每次处理后用PBS洗涤细胞单层，并通过胰蛋白酶消化解离。然后在4℃以1200rpm离心细胞5分钟，将沉淀重悬于3ml冰冷的Ca2+结合缓冲液(10mM Hepes，pH7.4，140mM NaCl，2.5mM CaCl2)，并等分后转移到35mm滤网盖12×75试管(1ml/管，每一处理组3管)内，消除细胞块。然后在试管内加入PI(10g/ml)。可用FACSCAN流式细胞计数仪和FACSCONVERT CellQuest软件(Becton Dickinson)分析样品。根据PI吸收测定，诱导细胞死亡达统计学上显著水平的抗体可选作细胞死亡诱导性抗体。
为了挑选诱导凋亡的抗体，可用BT474细胞进行膜联蛋白结合试验。如前所述培养BT474细胞，并接种到培养皿中。然后去除培养基，换以纯新鲜培养基和含有10g/ml单克隆抗体的培养基。培养3天后，用PBS洗涤细胞单层，用胰蛋白酶消化解离。然后离心细胞，重悬于Ca2+结合缓冲液中，如前所述等分到试管中进行细胞死亡试验。然后在试管内加入带标记的膜联蛋白(例如膜联蛋白V-FTIC)(1g/ml)。可用FACSCAN流式细胞计数仪和FACSCONVERT CellQuest软件(Becton Dickinson)分析样品。可挑选与对照相比诱导膜联蛋白结合达统计学显著水平的抗体作为凋亡诱导性细胞。
除了膜联蛋白结合试验之外，还可以采用BT474细胞DNA染色试验。为例进行该该试验，将经以上两段所研究抗体处理的BT474细胞与9g/ml HOECHST33342在37℃共培养2小时，然后在EPICS ELITE流式细胞计数仪(CoulterCorporation)上用MODFIT LT软件(Verity Software House)进行分析。挑选诱导的凋亡细胞百分比比未处理细胞(至多100％凋亡细胞)高2倍(3倍或以上更好)的抗体作为促凋亡抗体。
为了鉴定阻抑ErbB受体被配体活化的抗体，可测定抗体阻抑ErbB配体与表达ErbB受体的细胞结合的能力(例如所研究的ErbB受体与另一ErbB受体偶联成ErbB异寡聚体)。例如，可将天然表达或转染后表达ErbB异寡聚体内各ErbB受体的细胞与抗体共培养，然后接触带标记的ErbB配体。然后，评价抗ErbB2抗体阻抑配体与ErbB异寡聚体内ErbB受体结合的能力。
例如，可如后文实施例1所述，在24孔板内，在冰上，用MCF7培养物单层进行抗ErbB2抗体抑制HRG与MCF7乳房癌细胞线结合的试验。可在各孔内加入抗ErbB2单克隆抗体，培养30分钟。然后加入125I-标记的rHRG 1177-224(25pm)，继续培养4-16小时。制作量效曲线，己酸所研究抗体的IC50。实施方式之一中，在该试验中，阻抑ErbB受体被配体活化的抗体抑制HRG与MCF7细胞结合的IC50约50nM或以下，约10nM或以下更好。如果所述抗体是抗体片段，例如Fab片段，该试验中抑制HRG结合MCF7细胞的IC50约100nM或以下，约50nM或以下更好。
也可以或还可以评价抗ErbB2抗体阻抑ErbB配体激发ErbB异寡聚物内ErbB受体的酪氨酸磷酸化的能力。例如，可将内源性表达或转染表达ErbB受体的细胞与抗体共培养，然后用抗磷酸酪氨酸单克隆抗体(可以与可测标记偶联)分析ErbB配体依赖性酪氨酸磷酸化活性。也可采用美国专利5,766,863所述的激酶受体活化试验来测定ErbB受体活化，和抗体对此活性的阻抑能力。
实施方式之一中，可筛选抑制HRG激发MCF7细胞内p180酪氨酸磷酸化的抗体。例如，可将MCF7细胞培养在24孔板中，在各孔中加入抗ErbB2单克隆抗体，室温培养30分钟；然后在各孔中加入rHRG 1177-224(0.2nM)，继续培养8分钟。抽干各孔中的培养基，加入100μl SDS样品缓冲液(5％SDS，25mM DTT和25mM Tris-HCl，pH6.8)终止反应。各种样品(25μl)在4-12％梯度凝胶(Novex)上电泳，然后电泳转移到聚二氟乙烯膜上。进行抗磷酸酪氨酸(1g/ml)免疫印迹，用反射密度法定量测定Mr -180,000处主要反应性带的强度。所选抗体应能显著抑制HRG激发的p180酪氨酸磷酸化，即在该试验中仅为对照的0-35％。根据反射密度法测定，绘制抑制HRG激发p180酪氨酸磷酸化的量效曲线，并计算所研究抗体的IC50。实施方式之一中，阻抑配体活化ErbB受体的抗体抑制HRG激发p180酪氨酸磷酸化的IC50约为50nM或以下，10nM或以下更好。如果所述抗体是Fab等抗体片段，其在该试验中抑制HRG激发p180酪氨酸磷酸化的IC50约为100nM或以下，50nM或以下更好。
也可以按照Schaefer等，致癌基因15：1385-1394(1997)所述，评价抗体对MDA-MB-175细胞的生长抑制作用。根据该试验，MDA-MB-175细胞可用抗ErbB2单克隆抗体(10g/ml)处理4天，然后用结晶紫染色。抗ErbB2抗体共培养对该细胞线造成的生长抑制与单克隆抗体2C4相似。另一实施方式中，外源性HRG不能显著逆转这种抑制作用。较好的是，不论是否存在外源性HRG，所述抗体都能够比单克隆抗体4D5更强(或者比单克隆抗体7F3更强)地抑制MDA-MB-175细胞的增殖。
实施方式之一中，根据共免疫沉淀实验测定，所研究的抗ErbB2抗体可阻抑ErbB2与MCF7和SK-BR-3细胞内ErbB3的heregulin依赖性结合，且比单克隆抗体4D5更有效，更好的是比单克隆抗体7F3更有效。
为了筛选能与某研究抗体所结合的ErbB2上的表位结合的抗体，可进行常规交叉阻抑实验，例如抗体，实验室手册，Cold Spring Harbor Laboratory，Harlow和David Lane编辑(1988)所述。也可以或还可以用已知方法制作表位图谱(见图1A和1B)。
然后，可根据以上细胞试验的结果进行动物(例如鼠、模型、人临床试验)试验。例如，用后文实施例所述的转基因小鼠模型可证明某种抗体不能或能有限地治疗ErbB2过量表达型肿瘤。
B. 抗ErbB抗体-类美坦素偶联物(免疫偶联物)
制备抗ErbB抗体-类美坦素偶联物可通过将抗ErbB抗体与类美坦素分子化学连接，但不可显著削弱抗体和类美坦素分子各自的生物学活性。类美坦素是本领域所熟知的，它可用已知方法合成，也可以从天然原料中分离。合适的类美坦素见美国专利5,208,020等专利和非专利出版物。优选的类美坦素是美坦醇和在芳环或其他位置上被修饰的美坦醇类似物，例如各种美坦醇酯。
本领域内已知许多接头可用于制作抗体-类美坦素偶联物，例如美国专利5,208,020或欧洲专利0425235B1和Chari等，癌症研究52：127-131(1992)所述。此类接头包括以上专利中所述的二硫基，硫醚基，酸不稳定性基团，光不稳定基团，肽酶不稳定基团，或酯酶不稳定基团，其中优选二硫基和硫醚基。
抗体与类美坦素的偶联物可用多种双官能蛋白质偶联剂来制备，例如N-琥珀酰亚胺-3-(2-吡啶二硫代)丙酸酯(SPDP)，琥珀酰亚胺-4-(N-马来酰亚胺甲基)环己烷-1-羧酸酯，iminothiolane(IT)，亚氨酸酯的双官能衍生物(例如盐酸己二酰亚胺二甲酯)，活性酯(例如辛二酸二琥珀酰亚胺酯)，醛(例如戊二醛)，二重氮化合物(例如二(对重氮苯甲酰基)己二胺)，二重氮衍生物(例如二(对重氮苯甲酰基)-乙二胺)，二异氰酸酯(例如2，6-二异氰酸甲苯酯)，和双活性氟化合物(例如1，5-二氟-2，4-二硝基苯)。优选的偶联剂包括可形成二硫键的N-琥珀酰亚胺-3-(2-吡啶二硫代)丙酸酯(SPDP)(Carlsson等，生物化学杂志173：723-737(1978))和N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶硫)戊酸酯(SPP)。
可将接头连接于类美坦素分子的各个位置，这取决于连接的类型。例如，可用常规偶联技术在具有羟基的C3位，羟甲基修饰的C14位，羟基修饰的C15位，和具有羟基的C20位形成酯键。优选实施方式之一中，连键形成于类美坦素或美坦醇类似物的C3位。
C. 药物制剂
将具有所需纯度的抗体与可选的药学上认可的载体、赋形剂或稳定剂(雷明顿药物科学，第16版，Osol，A.编(1980))混合，制备成冻干剂或水溶液形式的本发明抗体-类美坦素偶联物治疗性制剂。认可的载体、赋形剂或稳定剂在使用剂量和浓度对受主无毒，包括：缓冲液，例如磷酸盐缓冲液，柠檬酸盐缓冲液，和其他有机酸缓冲液；抗氧化剂，包括抗坏血酸和甲硫氨酸；防腐剂，例如氯化十八烷基二甲基苄基铵，氯化己烷双胺，亚苄基二氯，苯索氯铵，苯酚或苄醇，例如对羟基苯甲酸甲酯或丙酯的对羟基苯甲酸烷酯，儿茶酚，间苯二酚，环己醇，3-戊醇和间苯甲酚；低分子量(少于10个残基)多肽；蛋白质，例如血清白蛋白，明胶或免疫球蛋白；亲水性聚合物，例如聚乙烯吡咯烷酮；氨基酸，例如甘氨酸，谷氨酰胺，天冬酰胺，组氨酸，精氨酸或赖氨酸；单糖，二糖和其他糖类，包括葡萄糖，甘露糖或糊精；螯合剂，例如EDTA；糖，例如蔗糖，甘露醇，海藻糖，山梨醇；成盐反离子，例如钠；精神复合物，例如Zn-蛋白质复合物；和/或非离子性表面活性剂，例如TWEEN，PLURONICS或聚乙二醇(PEG)。优选的冷冻干燥抗ErbB2抗体制剂可见WO97/04810。
本发明的制剂也可以包含一种以上针对特定适应症的活性化合物，较好的是，彼此的活性相互补充而不相互消减。例如，同一制剂中可另含结合EGFR、ErbB2(例如结合ErbB2上其他表位)、ErbB3、ErbB4或血管内皮生长因子(VEGF)的抗体或抗体-类美坦素偶联物。组合物也可以或还可以含有化疗试剂、细胞毒性试剂、细胞因子、生长抑制剂、抗激素剂和/或心保护剂。这些分子以适宜的有效含量存在。
可以将活性成分包在微胶囊中。例如，可采用凝聚技术或界面聚合技术分别包入羟甲基纤维素或明胶微胶囊和聚(甲基丙烯酸甲酯)微胶囊内，包于胶体药物传递系统(例如脂质体、白蛋白微球、微乳液、纳米粒子和纳米胶囊)中或包于粗乳液中。此类技术可参考雷明顿药物科学第16版，Osol，A.编(1980)。
可以制备成缓释制剂。缓释制剂的合适例子包括内含抗体的固体疏水性聚合物半透性有形(例如膜或微胶囊)基质。缓释基质的例子包括聚酯、水凝胶(例如聚(2-羟基乙基甲基丙烯酸酯)、或聚(乙烯醇)、聚交酯(美国专利3,773,919)，L-谷氨酸和L-谷氨酸乙酯的共聚物，非可降解的乙烯-乙酸乙酯共聚物，可降解的乳酸-乙二酸共聚物，例如LUPRON DEOPT(由乳酸-乙二酸共聚物和乙酸leuprolide构成的注射微球)和聚-D-(-)-3-羟基丁酸。
体内使用的制剂必须无菌。这可以通过除菌滤膜过滤做到。
D. 使用抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物的治疗方法
本发明认为，可用抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物治疗多种疾病，例如良性或恶性肿瘤；白血病和淋巴癌；还包括例如神经、胶质细胞、星形细胞、下丘脑、腺体、巨噬细胞、上皮、基底细胞、囊胚腔、炎症、血管生成和免疫疾病。
所治的疾病主要是癌症。本发明可治的癌症例如但不限于恶性癌症、淋巴瘤、胚细胞瘤、肉瘤、白血病或淋巴癌。更具体的是：鳞状细胞癌(例如上皮鳞状细胞癌)，肺癌(包括小细胞肺癌，非小细胞肺癌，肺腺癌和肺鳞状细胞癌)，腹膜癌，肝细胞癌，胃癌(包括胃肠癌)，胰腺癌，成胶质细胞瘤，宫颈癌，卵巢癌，肝癌，膀胱癌，肝细胞瘤，乳房癌，结肠癌，直肠癌，直肠结肠癌，子宫内膜癌或子宫癌，唾液腺癌，肾癌，前列腺癌，外阴癌、甲状腺癌、肝癌、肛门癌，阴茎癌，以及头颈癌。
所治的癌应包含ErbB表达细胞，这样，本发明的抗ErbB抗体就能与以过量表达ErbB受体为特征的癌结合。在优选实施方式之一中，所述的癌包含ErbB2表达细胞，更好的是以过量表达ErbB2受体为特征的细胞。可用多种已知的诊断/预后试验来测定癌中ErbB例如ErbB2的表达。实施方式之一中，可通过IHC，用HERCEPTEST(Dako)来分析ErbB2过量表达。可用肿瘤活检样品的石蜡包埋组织切片进行IHC试验，ErbB2蛋白染色强度定级如下：0级没有观察到染色，或者，仅10％以下肿瘤细胞的细胞膜被染色；1+级10％以上肿瘤细胞膜有弱染色/或难以察觉的染色。细胞仅部分细胞膜被染色。2+级10％以上肿瘤细胞的全细胞膜被弱-中度染色。3+级10％以上肿瘤细胞的全细胞膜被中度-强染色。
ErbB2过量表达呈0至1+级的肿瘤可认为不具有过量表达ErbB2的特征，2+至3+的肿瘤则认为以过量表达ErbB2为特征。
测定肿瘤中ErbB2过量表达的程度，也可以或还可以对福尔马林固定或石蜡包埋的肿瘤组织进行FISH试验，例如INFORM(Ventana，Arizona出售)或PATHVISION(Vysis，Illinois)。
实施方式之一中，癌症表达(或过量表达)EGFR。过量表达EGFR的癌症例如鳞状细胞癌(如上皮鳞状细胞癌)，肺癌(如小细胞肺癌，非小细胞肺癌，肺腺癌和肺鳞状细胞癌)，腹膜癌，肝细胞癌，胃癌(包括胃肠癌)，胰腺癌，成胶质细胞瘤，宫颈癌，卵巢癌，肝癌，膀胱癌，肝细胞瘤，乳房癌，结肠癌，直肠癌，直肠结肠癌，子宫内膜癌或子宫癌，唾液腺癌，肾癌，前列腺癌，外阴癌、甲状腺癌、肝癌、肛门癌，阴茎癌，以及头颈癌。
较好的是，本发明的免疫偶联物和/或与之结合的ErbB(例如ErbB2)或EGFR蛋白由细胞内化，这样可提高免疫偶联物杀死其所结合癌细胞的疗效。优选实施方式之一中，细胞毒试剂(类美坦素)靶向或干扰癌细胞内的核酸。
本发明的治疗针对的是对非偶联抗ErbB抗体无反应或反应差的ErbB过量表达肿瘤。这些患者可能曾经接受过无类美坦素偶联抗ErbB抗体治疗，但没有获得显著改善，或者只得到暂时改善。然而，患者曾接受非偶联抗ErbB抗体治疗并不是其作为本发明治疗候选者的条件。本领域一般技术人员根据患者公开的临床信息和记录，不难判断其是否适合本发明的免疫偶联物治疗。对不曾接受(非偶联)抗ErbB抗体治疗的哺乳动物-尤其是人-进行治疗也在本发明范围内。
可采用已知方法将抗ErbB抗体-类美坦素偶联物给予哺乳动物尤其是人，例如静脉内(例如推注或连续滴注)、肌内、腹膜内、脑脊髓内、皮下、动脉内、滑膜腔内、鞘内、口服、局部、吸入途径。优选通过静脉内或皮下给予抗体。
可将其他治疗与抗ErbB抗体-类美坦素偶联物治疗相联合。联合给药包括用单独制剂或单一制剂联合给药，和按一定顺序给药，最好存在着多种活性成分同时发挥各自生物学活性的时候。
优选实施方式之一中，患者接受两种或两种以上不同抗ErbB抗体治疗，至少其中之一的形式是与类美坦素的偶联物。例如，患者接受第一抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物治疗，其中的抗体是生长抑制剂(例如HERCEPTIN)，并接受第二抗ErbB2抗体或抗体-免疫偶联物治疗，所述第二免疫偶联物例如抗体-类美坦素偶联物，可阻抑ErbB受体被配体活化(例如2C4或其人源化和/或亲和成熟变体)或诱导ErbB2过量表达细胞凋亡(例如7C2，7F3或它们的人源化变体)。另一实施方式中，治疗包括给予特异性结合两种或两种以上不同ErbB受体(例如ErbB2和EGFR受体)的抗体，其中至少一种抗ErbB抗体以类美坦素偶联物形式给予。较好的是，以上联合治疗可获得协同效应。
也可将抗ErbB抗体-类美坦素偶联物与针对其他非ErbB受体族肿瘤相关抗原的抗体联合给予。此处的其他抗体可(例如)结合血管内皮生长因子(VEGF)，其形式可以是与类美坦素的偶联物，或其他免疫偶联物。
实施方式之一中，本发明的治疗包联合给予抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物与一种或多种化疗制剂或生长抑制剂，包括联合给予不同化疗制剂的混合物。优选的化疗制剂包括taxanes(例如paclitaxel和doxetaxel)和/或anthracycline抗生素。此类化疗制剂的准备和使用剂量可以按照制造商的说明书或根据经验决定。此类化疗的准备和使用剂量也可参考化疗服务，M.C.Perry编，Williams & Wilkins，Baltimore，MD(1992)。
可将抗体-类美坦素偶联物与抗激素化合物联用，后者例如抗雌激素化合物，如他莫昔芬；抗孕酮化合物，例如onapristone(EP616812)；或抗雄激素化合物，例如氟他胺，它们的剂量是已知的。当待治疗的癌症非激素依赖性时，患者可能已接收过抗激素治疗，当癌症变为非激素依赖性后，可给予患者抗ErbB2抗体(和上述他药物)。
有时，还可能优选给患者联用心保护剂(为了预防或减轻与治疗相关的心肌功能不良)或一种或多种细胞因子。除以上治疗方法之外，还可以对患者进行手术切除癌细胞和/或放射治疗。
以上联用制剂的剂量可以是目前所用的，也可以略低，因为这些制剂可能与抗ErbB2抗体产生叠加(协同)效应。
就预防或治疗疾病而言，抗体-类美坦素偶联物的合适剂量取决于所治疾病的种类、程度和病程，抗体是用于预防还是用于治疗，先前的治疗，患者的临床记录和对抗体的反应，以及主治医生的考虑。抗体-类美坦素偶联物可以一次性给予患者，或分多次给予。根据疾病的种类、程度，不论是一次性给予或多次给予或连续输注，抗体-类美坦素偶联物的初始候选剂量约为1g/kg至15mg/kg(例如0.1-20mg/kg)。根据以上因素，典型的日用剂量约为1g/kg至100mg/kg或以上。如果是数日或更长时间的重复给药，根据病情，治疗应持续至症状抑制达到要求。一种优选给药方案包括：抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物初始剂量约4mg/kg，然后每周的维持剂量约2mg/kg。然而，也可以采用其他给药方案。可用常规技术和试验来监测本发明治疗的进展。
E. 产品
本发明另一实施方式提供一种含有治疗前述疾病所需材料的产品。该产品包括：容器和容器上或与之在一起的标签或包装内说明。合适的容器包括例如瓶，管形瓶或注射管等。容器可以用玻璃或塑料等多种材料制成。容器内装用于治疗疾病的组合物，并具有无菌接口(例如，容器可以是一个静脉输液袋或带塞管形瓶，塞子可让针头穿透)。至少组合物中有效成分之一是抗ErbB2抗体-类美坦素偶联物。标签或包装内说明指明，该组合物用于治疗选定的疾病，例如癌症。另一实施方式中，标签或包装内说明指明，含结合ErbB2的抗体的组合物可用于治疗表达ErbB受体的癌症，所述受体选自表皮生长因子受体(EGFR)、ErbB2、ErbB3和ErbB4，最好是EGFR。此外，标签和包装内说明还指明，接受治疗的患者所患应是以ErbB受体(选择EGFR，ErbB2，ErbB3或ErbB4)活化过度为特征的癌症。例如，所述癌症可以是过量表达上述受体之一和/或过量表达某种ErbB配体(例如TGF-)的癌症。标签和包装内说明还可以指明，组合物也可以用来治疗非以过量表达ErbB2受体为特征的癌症。例如，虽然HERCEPTIN的包装内说明书指明该抗体用于治疗其肿瘤过量表达ErbB2蛋白的乳房癌转移患者，它还说明该抗体或组合物可用于治疗对HERCETPIN无反应或反应差的癌症。另一种实施方式中，包装内说明可以指明，该抗体-类美坦素偶联物或组合物还可用于治疗非激素依赖性癌症，例如前列腺癌、结肠癌或结肠直肠癌。而且，本发明产品还可以包括(a)第一容器，其中的组合物含第一抗体与类美坦素的偶联物，该抗体结合ErbB2并抑制过量表达ErbB2的癌细胞生长；和(b)第二容器，其中的组合物含第二抗体或其与类美坦素的偶联物，该抗体结合ErbB2并阻抑ErbB受体被配体活化。本发明此实施方式的产品还包括说明该第一和第二抗体可治疗癌症的包装内说明书。本发明的产品也可以或还可以包括内含药学上认可的缓冲液(例如注射用无菌水(BWFI)，磷酸盐缓冲液，Ringer溶液和葡萄糖溶液)的第二(或第三)容器。该产品还可以根据销售和使用者需要包括其他物质，例如其他缓冲液，稀释剂，过滤器，针头和注射管等。
以下非限定性实施例将进一步详细描述本发明。
                               实施例1
             抗ErbB2单克隆抗体4D5的产生，鉴定和人源化
按照Fendly等，癌症研究50：1550-1558(1990)所述制备特异性结合ErbB2胞外区的鼠单克隆抗体4D5。简而言之，按Hudziak等，美国科学院院报84：7158-7163(1987)所述培养NIH 3T3/HER2-3400细胞(每细胞表达约1×105个ErbB2分子)，用含25mM EDTA的磷酸盐缓冲液(PBS)收获，用于免疫BALB/小鼠。在第0、2、5、7周，给小鼠腹膜内(i.p.)注射含107个细胞的0.5ml PBS。给予抗血清可免疫沉淀32P标记的ErbB2的小鼠在第9周和第13周i.p.注射麦胚凝集素琼脂糖(WGA)纯化的ErbB2膜提取物。这以后，静脉内(i.v.)注射0.1ml ErbB2制剂，将脾细胞与小鼠骨髓瘤细胞线X63-Ag8.653融合。通过ELISA和放射性免疫沉淀筛选ErbB2结合性杂交瘤上清液。表位图谱和鉴定
用竞争结合试验(Fendly等，癌症研究50：1550-1558(1990))测定单克隆抗体4D5所结合的ErbB2表位。进行交叉阻抑试验，即用PANDEXTM筛选仪定量测定完整细胞上的直接荧光。用标准方法(Wofsy等，细胞免疫学中的选择方法，p.287，Mishel和Schiigi(编)，San Francisco：W.J.Freeman Co.(1980))将单克隆抗体与异硫氰酯荧光素酯(FITC)偶联。用胰蛋白酶解离下铺满的NIH 3T3/HER2-3400细胞单层，洗涤一次，重悬于含0.5％胎牛血清白蛋白(BSA)和0.1％NaN3的冷PBS，浓度为1.75×106细胞/ml。加入胶乳粒子(IDC，Portland，OR)至1％，用以减少PANDEXTM板膜的堵塞。在PANDEXTM板的孔内加入201细胞悬浮液和201纯化单克隆抗体(100g/ml至0.1g/ml)，冰上培养30分钟，各孔加入预定稀释度的FITC标记的单抗201，培养30分钟，洗涤，用PANDEXTM定量测定荧光。如果单克隆抗体抑制彼此的结合比抑制无关对照抗体高出50％或以上，则可认为它们针对相同的表位。该试验中，设定单克隆抗体4D5针对表位1(ErbB2胞外区内氨基酸残基529-625，包括端值，见SEQ ID NO：3)。
用乳房癌细胞线SK-BR-3评价单克隆抗体4D5的生长抑制特征(见Hudziak等，分子细胞生物学9(3)：1165-1172(1989))。简而言之，用胰蛋白酶(0.25v/v％)解离下SK-BR-3细胞，悬浮于完全培养基，4×105细胞/ml。将100μl(4×104个细胞)的等份加入96孔微稀释板孔中，待细胞附着后加入100ul纯培养基或含单克隆抗体(最终浓度为5g/ml)的培养基。72小时后，用PBS(pH7.5)洗板2次，用结晶紫(甲醇中的0.5％溶液)染色，按Sugarnan等，科学230：943-945(1985)所述分析相对细胞增殖。单克隆抗体4D5抑制SK-BR-3细胞相对细胞繁殖达56％。
还评价了单克隆抗体4D5抑制HRG刺激MCF7全细胞裂解液中M，180,000蛋白质酪氨酸磷酸化的能力(Lewis等，癌症研究56：1457-1465(1996))。据报道，MCF7细胞表达所有已知ErbB受体，但表达水平较低。由于ErbB2、ErbB3和ErbB4的分子大小几乎相同，因此，用Western印迹分析法评价全细胞裂解液不可能分辨出是哪一蛋白被酪氨酸磷酸化。然而，这些细胞是HRG酪氨酸磷酸化试验理想的材料，因为在试验条件下，在没有外源HRG加入的条件下，它们产生M，180,000范围内蛋白的酪氨酸磷酸化水平为零或不可能测得。
将MCF7细胞培养在24孔板内，在各孔内加入抗ErbB2抗体，室温下培养30分钟；然后在各孔内加入rHRG 1177-244至0.2nM最终浓度，继续培养8分钟。小心地抽干各孔内的培养液，加入100μl SDS样品缓冲液(5％SDS，25mM DTT，25mM Tris-HCl，pH6.8)终止反应。各样品(251)在4-12％梯度凝胶(Novex)上电泳，然后电泳转移到聚二氟乙烯膜上。进行抗磷酸酪氨酸(4G10，获自UBI，用量为1g/ml)免疫印迹，按已知方法(Holmes等，科学256：1205-1210(1992)和Sliwkowski等，生物化学杂志269：14661-14665(1994))，用反射密度法定量测定M，180,000主反应带的强度。
单克隆抗体4D5显著抑制M，180,000处HRG诱导的酪氨酸磷酸化信号产生，但在没有HRG存在时，不能激发M，180,000范围内蛋白质的酪氨酸磷酸化。而且，该抗体与EGFR(Fendly等，癌症研究50：1550-1558(1990))、ErbB2、ErbB3或ErbB4无交叉反应。单克隆抗体4D5阻抑HRG激发的酪氨酸磷酸化可达50％。
还评价了在有或没有外源性rHRG1存在下，单克隆抗体4D5对MDA-MB-175和SK-BR-3细胞的生长抑制作用(Schaefer等，致癌基因15：1385-1394(1997))。MDA-MB-175细胞内的ErbB2水平比正常乳房上皮细胞高4-6倍，该细胞内的ErbB2-ErbB4受体组成型地被酪氨酸磷酸化。不论有无外源HRG，单克隆抗体4D5都能抑制MDA-MB-175细胞的增殖。4D5对细胞增殖的抑制作用依赖于ErbB2表达水平(Lweis等，癌症与免疫学与免疫治疗学37：255-263(1993))。SK-BR-3细胞内测得的最大抑制为66％。然而，外源性HRG可抵消这一作用。人源化
将鼠单克隆抗体4D5人源化，采用新的“基因转变诱变”法，见美国专利5,821,337。以下实施例所用的人源化单克隆抗体4D5称为huMAb4D5-8。该抗体为IgG1同种型。
                         实施例2
                   HERCEPTIN-DM1偶联物
1. HERCEPTIN的纯化
将HERCEPTIN(huMAb4D5-8，rhuMAb HER2，美国专利5,821,337)(每管含440mg抗体)溶于50ml MES缓冲液(25mM MES，50mM NaCl，pH5.6)。将样品上到阳离子交换柱(Sepharose S，15cm×1.7cm)上，该柱预先用同种缓冲液平衡。然后用该缓冲液洗柱(5倍柱体积)。将缓冲液内NaCl浓度提高至200mM来洗脱HERCEPTIN。合并含抗体的流出组分，稀释至10mg/ml，在含50mm磷酸钾，50mM NaCl，2mM EDTA，pH6.5的缓冲液中透析。
2. 用SPP修饰HERCEPTIN
用N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶硫)戊酸酯(SPP)修饰纯化后的HERCEPTIN，以引进二硫吡啶基团。用SPP(用2.3ml乙醇赔偿5.3摩尔当量)处理44.7ml含抗体(376mg，8mg/ml)的50mM磷酸钾缓冲液(pH6.5，NaCl(50mM)，EDTA(1mM))。氩气氛下环境温度下培养90分钟后，用Sephadex G25柱凝胶过滤反应混合物，该柱先用35mM柠檬酸钠，154mM NaCl和2mM EDTA平衡。合并含抗体的流出组分，并分析。如前所述测定抗体的修饰度。修饰抗体(HERCEPTIN-SPP-Py)的回收率为337mg(89.7％)，每个抗体有4.5个可释放的2-硫吡啶基。
3. HERCEPTIN-SPP-Py与DM1的偶联
用前述35mM柠檬酸钠缓冲液(pH6.5)稀释修饰抗体(337.0mg，9.5μmol可释放2-硫吡啶基)成2.5mg/ml最终浓度。然后在该抗体稀释液中加入DM1(结构见图1)(1.7当量，16.1μmol)以3.0mM二甲基乙酰胺(DMA，在最终反应混合物中的浓度为3％(v/v))配制的溶液。反应在氩气氛下、环境温度下进行20小时。HERCEPTIN-DM1偶联物的结构见图2。
将反应液上样到Sephacryl S300凝胶过滤柱(5.0cm×90.0cm，1.77L)上，该柱预先用35mM柠檬酸钠，154mM NaCl(pH6.5)平衡。流量为5.0ml/min，收集65份组分(每份20.0ml)。主峰位于第47组分附近(图3)。主峰含单体HERCEPTIN-DM1。合并第44-51组分并分析。通过测定252nm和280nm处的吸光度来测定每抗体分子所连接的DM1药物个数，发现每个抗体分子连接3.7个药物分子。
                        实施例3
                       转基因动物
为了提高HERCEPTIN的临床活性，制作了一种转基因HER2小鼠模型，可用于进行新的HER2定向疗法的临床前试验。表达neu突变活化形式(即大鼠HER2的类似物)的转基因小鼠很容易形成肿瘤，但是乳房癌过量表达的HER2没有发生突变，而且，在过量表达非突变HER2的转基因小鼠内，肿瘤的形成也缓和得多(Webster等，癌症生物学学报5：69-76(1994))。为了增强非突变HER2肿瘤的形成，进一步增强了转基因小鼠内非突变HER2的过量表达。
在小鼠乳腺上皮细胞内促进HER2表达的任意启动子均可用于本发明构建物中。许多乳蛋白基因是由只在乳腺中具有活性的启动子/增强子元件转录的。乳蛋白基因包括编码酪蛋白(α-S1和β)、β-乳球蛋白、α-乳白蛋白和乳清酸性蛋白的基因。绵羊β-乳球蛋白启动子在本领域内了解较充分，且已广泛使用(Whitelaw等，生物化学杂志286：31-39(1992))。然而，类似的其他启动子DNA片段也适用。优选启动子是小鼠乳房肿瘤病毒(MMTV)长末端重复序列(LTR)衍生的启动子。本发明的一种HER2转基因构建物就采用了MMTV LTR启动子。
为了增强非突变HER2肿瘤的形成，我们用上游ATG缺失的HER2 cDNA质粒来制造转基因小鼠，该缺失是为了防止上游ATG密码子启动翻译，该密码子启动翻译会降低HER2下游真起始密码子启动翻译的频率(见Child等，生物化学杂志274：24335-24341(1999))。此外，可在5′端增加一个嵌合内含子，这也将提高表达水平(见Neuberger和Williams，核酸研究16：6713(1988)，Buchman和Berg，分子细胞生物学8：4395(1988)；Brinster等，美国科学院院报85：836(1988))。这一嵌合内含子衍生自Promega的载体，即pCI-neo哺乳动物表达载体(bp890-1022)。cNDA的3′端侧接人生长素外显子4和5，以及聚腺苷酸化序列。而且，选用FVB小鼠，因为该品系更容易形成肿瘤。采用MMTV-LTR启动子来确保HER2在乳腺内的组织特异性表达。为了使得动物更容易形成肿瘤，饲以AIN 76A饮食(Rao等，乳房癌研究和治疗45：149-158(1997))。该转基因质粒构建物的核苷酸序列(SEQ ID NO：1)见图4。
适合转基因实验的动物可从标准商业来源获得，例如Taconic(Germantown，N.Y.)。许多品系都适合，但优选的是FVB雌鼠，因为它们更容易形成肿瘤。用FVB雄鼠进行交配，并用切除了输精管的CD.1种鼠激发假孕。切除了输精管的小鼠可从各供应商处获得。用假孕鼠与FVB小鼠或129/BL6×FVB的p53杂合小鼠交配。用p53等位基因杂合的小鼠来增强肿瘤形成，但这被证明并非必需。所以，有些F1肿瘤是混合品系的。建立了肿瘤的小鼠都是FVB品系的。获得了6个建立鼠，具有某些发展中的肿瘤，不生育后代。
                        实施例4
          以HER2转基因小鼠作为肿瘤模型评价HER2-定向治疗
实施例3制造的转基因建立小鼠在2月龄左右，其乳腺组织活检根据免疫组织化学染色显示为3+级HER2表达。经测定，脱落进入血清的HER2胞外区约为1.2ng/ml(Huang等，同上)。该小鼠在在产下4窝仔后，约5月龄时发生乳房瘤。在无菌条件下手术切除该肿瘤，切取2mm3的小片，植入野生型FVB雌小鼠的乳房脂肪层中。31个接受移植的小鼠中22个发生肿瘤，潜伏期为5周。随着继续传代，肿瘤形成的潜伏期越来越短，生长越来越快，接受移植者中的肿瘤发病率提高至95％以上。根据免疫组织化学染色监测，在原代肿瘤中，HER2表达为3+级，但不一致，在第一代之后，则变成了一致的3+。
用HERCEPTIN或4D5(获得人源化HERCEPTIN的原鼠抗体)治疗患肿瘤小鼠，对于肿瘤生长仅有中等抑制作用(图5)。HERCEPTIN或4D5治疗期间生长的肿瘤的HER2表达为3+，这说明没有HER2阴性肿瘤选择性。而且，将cy3-HERCEPTIN注射入患肿瘤小鼠后，检测到其对肿瘤细胞的修饰，这说明无效并非因为抗体没有与肿瘤接触。
因为该肿瘤模型的持续性表达HER2，且对HERCEPTIN无反应，如实施例3所述，用HERCEPTIN-类美坦素DM1偶联物试验了一种新的方法。图5显示，在该模型中，HERCEPTIN-类美坦素DM1偶联物具有显著的抗肿瘤活性。RITUXAN是一种无关的抗CD20单克隆抗体，在以上研究中用作阴性对照。与对照抗体RITUXAN比较，对HERCEPTIN几乎没有反应，但HERCEPTIN的类美坦素偶联物却具有显著的抗肿瘤活性。如图5所示，所有接受HERCEPTIN-类美坦素偶联物治疗的小鼠的肿瘤都显著缩小，虽然都没有消失。约4周后，肿瘤开始恢复生长。此时，杀死5个小鼠，发现，它们的肿瘤表达HER2水平为3+。可见，对HER2阴性肿瘤没有选择性。根据这一发现，在其后的5天内用HERCEPTIN-类美坦素偶联物对其余3只小鼠进行治疗，肿瘤因而再次减退。
生物材料的保藏
以下杂交瘤细胞线已在美国典型培养物保藏中心(ATCC)(10801 UniversityBoulevard，Manassas，VA 20110-2209，USA)保藏：
       抗体                     ATCC号            保藏日
       7C2                   ATCC HB-12215    1996年10月17日
       7F3                   ATCC HB-12216    1996年10月17日
     4D5          AICC CRL-10463          1990年5月24日
     2C4          ATCC HB-12697           1999年4月8日
保藏根据有关用于专利程序的微生物保藏的国际认可的布达佩斯条约进行(布达佩斯条约)。以上保藏确保培养物自保藏日起30年内保持存活。ATCC根据布达佩斯相关条约，以及Genetech，Inc.与ATCC之间的协议获得以上微生物，并保证自相关美国专利授权或在任一美国或国外专利申请最先公开后，培养物的后代永久地、无限制地对公众开放，并保证对美国专利商标局根据35 USC§122和委员会的相关规定(包括37 CFR§1.12，尤其是886 OG 638)认可的主体开放。
以上保藏如正在申请欧洲专利，则在欧洲专利公知将被授权，或授权被撤回或视为撤回之日之前，保藏微生物的样品将只发放给需要样品者授权的专业人士。(EPC规则28(4))。
本申请的受让人同意，如果保藏物在适当的培养条件下死亡或灭失或破坏，将在收到通知后立即更换以同种培养物的活样品。不应将可以获得保藏物理解为获得许可实施本发明，这样的理解将违反各国政府根据各自专利法所授予的权利。
以上说明书已足以使本领域技术人员能够实施本发明。本发明的范围不应仅限于保藏的构建物，因为保藏的实施方式只是为了说明本发明某些方面的内容，任何与之等效的构建物都应属于本发明范围内。本发明对生物材料进行保藏并不意味着以上描述不能满足实施本发明包括最佳实施方式在内的各项内容所需，也不应将其理解成将权利要求的范围局限于具体描述所代表的内容。实际上，根据以上描述，本领域技术人员不难发现除本文所示和所述之外的修改，这些都应归入权利要求的范围内。
需要指出的是，根据本文所述，本领域一般技术人员都能够将本发明的技术运用于具体的问题或场合。本发明产品的实施例及其代表性的分离方法、用途和制造方法都不应理解为是对本发明的限定。

Claims (41)

1.一种治疗哺乳动物肿瘤的方法，其中的肿瘤以过量表达ErbB受体为特征，而且对抗ErbB抗体治疗无反应或反应差，所述方法包括给予所述哺乳动物治疗有效量的抗ErbB抗体-类美坦素偶联物。
2.根据权利要求1所述的方法，所述的哺乳动物是人。
3.根据权利要求2所述的方法，所述ErbB受体选自ErbB1(EGFR)，ErbB2(HER2)，ErbB3(HER3)和ErbB4(HER4)。
4.根据权利要求3所述的方法，所述抗ErbB抗体是生长抑制性抗体。
5.根据权利要求3所述的方法，所述抗ErbB抗体诱导细胞死亡。
6.根据权利要求3所述的方法，所述抗ErbB抗体诱导细胞凋亡。
7.根据权利要求3所述的方法，所述抗体是抗ErbB2抗体。
8.根据权利要求7所述的方法，所述肿瘤是癌症。
9.根据权利要求8所述的方法，所述癌症选自乳房癌，卵巢癌，胃癌，子宫内膜癌，唾液腺癌，肺癌，肾癌，结肠癌，结肠直肠癌，甲状腺癌，胰腺癌，前列腺癌和膀胱癌。
10.根据权利要求9所述的方法，所述癌症是乳房癌。
11.根据权利要求10所述的方法，所述乳房癌以2+或以上水平过量表达ErbB2。
12.根据权利要求11所述的方法，所述乳房癌以3+水平过量表达ErbB2。
13.根据权利要求12所述的方法，所述抗体具有4D5单克隆抗体的生物学特征。
14.根据权利要求13所述的方法，所述抗体与4D5单克隆抗体结合相同表位。
15.根据权利要求13所述的方法，所述抗体是单克隆抗体4D5(ATCC CRL10463)。
16.根据权利要求13所述的方法，所述抗体是人源化抗体。
17.根据权利要求16所述的方法，所述抗体选自以下人源化抗体：huMAb4D5-1，huMAb4D5-2，huMAb4D5-3，huMAb4D5-4，huMAb4D5-5，huMAb4D5-6，huMAb4D5-7和huMAb4D5-8(HERCEPTIN)。
18.根据权利要求17所述的方法，所述抗体是人源化抗体huMAb4D5-8(HERCEPTIN)。
19.根据权利要求3所述的方法，所述抗体是抗体片段。
20.根据权利要求19所述的方法，所述抗体片段是Fab片段。
21.根据权利要求3所述的方法，所述类美坦素是美坦素。
22.根据权利要求3所述的方法，所述类美坦素是美坦醇。
23.根据权利要求3所述的方法，所述类美坦素是美坦醇酯。
24.根据权利要求23所述的方法，所述类美坦素是美坦醇C-3位的酯。
25.根据权利要求24所述的方法，所述类美坦素是图1所示的DM1。
26.根据权利要求3所述的方法，所述抗体与类美坦素通过双特异性化学接头偶联。
27.根据权利要求26所述的方法，所述化学接头是N-琥珀酰亚胺-3-(2-吡啶硫)丙酸酯(SPDP)或N-琥珀酰亚胺-4-(2-吡啶硫)戊酸酯(SPP)。
28.根据权利要求3所述的方法，将所述抗体与类美坦素偶联的接头选自二硫键，硫醚，酸不稳定、光不稳定、肽酶不稳定和酯酶不稳定的基团。
29.根据权利要求28所述的方法，所述接头是二硫键或硫醚基团。
30.根据权利要求29所述的方法，所述接头是二硫键。
31.根据权利要求3所述的方法，所述偶联物的每个抗体分子连有1-10个类美坦素分子。
32.根据权利要求31所述的方法，所述偶联物的每个抗体分子连有3-5个类美坦素分子。
33.根据权利要求7所述的方法，还包括给予患者结合ErbB2并阻抑ErbB受体被配体活化的第二抗体。
34.根据权利要求33所述的方法，所述第二抗体包括单克隆抗体2C4或人源化的2C4。
35.根据权利要求33所述的方法，所述第二抗体与细胞毒试剂偶联。
36.根据权利要求35所述的方法，所述细胞毒试剂是类美坦素。
37.一种产品，包括容器和装于其中的组合物，该组合物含有抗ErbB抗体-类美坦素偶联物，该产品还包括包装内说明书或标签，上面指明所述组合物可用于治疗以过量表达ErbB受体为特征的癌症。
38.根据权利要求37所述的产品，所述包装内说明书或标签指明所述组合物可用于治疗以过量表达ErbB2受体为特征的癌症。
39.根据权利要求38所述的产品，所述癌症是乳房癌。
40.根据权利要求38所述的产品，所述癌症的特征是以2+或以上水平过量表达ErbB2受体。
41.根据权利要求40所述的产品，所述癌症的特征是以3+水平过量表达ErbB2受体。
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