EA041608B1 - HETERODIMERIC POLYSPECIFIC ANTIBODY FORMAT - Google Patents

HETERODIMERIC POLYSPECIFIC ANTIBODY FORMAT Download PDF

Info

Publication number
EA041608B1
EA041608B1 EA201890041 EA041608B1 EA 041608 B1 EA041608 B1 EA 041608B1 EA 201890041 EA201890041 EA 201890041 EA 041608 B1 EA041608 B1 EA 041608B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
domain
domains
protein
amino acid
heterodimeric
Prior art date
Application number
EA201890041
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Себастьян Мейер
Дэвид УРЕХ
Original Assignee
Нумаб Терапьютикс Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нумаб Терапьютикс Аг filed Critical Нумаб Терапьютикс Аг
Publication of EA041608B1 publication Critical patent/EA041608B1/en

Links

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к новому гетеродимерному полиспецифичному формату множества вариабельных доменов антител, включающему основу из двух разделенных пар вариабельных доменов, где оба вариабельных домена легких цепей и оба когнатных вариабельных домена тяжелых цепей расположены в тандеме на двух отдельных белковых цепях соответственно.The present invention relates to a new heterodimeric multispecific format of multiple antibody variable domains, comprising a backbone of two separated pairs of variable domains, where both light chain variable domains and both cognate heavy chain variable domains are located in tandem on two separate protein chains, respectively.

Уровень техникиState of the art

За последние сорок лет с момента создания первых моноклональных антител [R17] антитела становятся все более важным классом биомолекул для исследовательских, диагностических и терапевтических целей.Over the past forty years since the creation of the first monoclonal antibodies [R17], antibodies have become an increasingly important class of biomolecules for research, diagnostic and therapeutic purposes.

В качестве терапевтических агентов антитела разрабатываются в направлении более рационально подобранных функциональных возможностей, что, таким образом, улучшает и расширяет присущие им свойства. Примеры включают в себя оптимизацию эффекторных функций с помощью гликоинженерии [R18], специфичную локализацию, например переход через гематоэнцефалический барьер [R19] или настраиваемое время полужизни, например, путем усиления связывания с FcRn [R20].As therapeutic agents, antibodies are being developed towards more rationally chosen functionalities, thus improving and expanding their inherent properties. Examples include optimization of effector functions by glycoengineering [R18], site-specific, eg crossing the blood-brain barrier [R19], or tunable half-life, eg by enhancing binding to FcRn [R20].

Дополняющим подходом функционализации антител является объединение специфичного связывания с различными мишенями в одной молекуле для создания би- или полиспецифичных антител или фрагментов антител, что обеспечивает альтернативные механизмы действия, такие как перенацеливание Т-клеток, например, проиллюстрированное биспецифичным антителом Блинатумомабом или триспецифичным антителом Катумаксомабом.A complementary approach to antibody functionalization is to combine specific binding to different targets in a single molecule to generate bi- or multispecific antibodies or antibody fragments, which provides alternative mechanisms of action such as T-cell retargeting, such as exemplified by the bispecific antibody Blinatumomab or the trispecific antibody Catumaxomab.

Несмотря на то что на сегодняшний момент разработано большое количество различных форматов полиспецифичных антител [R21], текущий репертуар форматов би- и полиспецифичных антител все еще имеет значительные технические проблемы в производстве и низкую гибкость, причем только несколько форматов позволяют три- и полиспецифичное связывание, и еще меньшее количество форматов поддерживает образование гетеродимерных белков.Although a large number of different multispecific antibody formats have been developed to date [R21], the current repertoire of bi- and multispecific antibody formats still has significant technical challenges in production and low flexibility, with only a few formats allowing tri- and multispecific binding, and even fewer formats support the formation of heterodimeric proteins.

Ранее были предложены различные полиспецифичные форматы. Концептуально эти форматы можно отнести к трем категориям: а) одноцепочечные полиспецифичные форматы, где различные связывающиеся с мишенями домены расположены все на одной белковой цепи, экспрессирующейся с одного гена; b) гомо- би- и гомо-мультимерные форматы, где различные связывающиеся с мишенями домены расположены на идентичных белковых цепях, которые собираются с использованием мультимеризующего домена, что приводит к образованию би-/поливалентных и, возможно, также полиспецифичных комплексов; и с) гетеродимерные форматы, где связывающиеся с мишенями домены расположены на различных белковых цепях, а сборка двух белковых цепей обеспечивается гетеродимеризующим доменом.Previously, various polyspecific formats have been proposed. Conceptually, these formats can be classified into three categories: a) single-stranded polyspecific formats, where the various target-binding domains are all located on the same protein chain expressed from a single gene; b) homo-bi- and homo-multimeric formats, where different target-binding domains are located on identical protein chains, which are assembled using a multimerizing domain, resulting in the formation of bi-/multivalent and possibly also polyspecific complexes; and c) heterodimeric formats where the target-binding domains are located on different protein chains and the assembly of the two protein chains is provided by a heterodimerizing domain.

Гетеродимерные полиспецифичные форматы в принципе имеют преимущество в том, что связывающие домены с различной специфичностью и аффинностью легко могут быть протестированы в различных комбинациях путем простой перестановки двух гетеродимеризующихся белковых цепей, позволяя тем самым поиск оптимальных комбинаций специфичности и аффинности напрямую в конечном формате без необходимости утомительного клонирования.Heterodimeric polyspecific formats in principle have the advantage that binding domains with different specificities and affinities can be easily tested in different combinations by simply rearranging two heterodimerizing protein chains, thus allowing the search for optimal combinations of specificity and affinity directly in the final format without the need for tedious cloning. .

Такой скрининг в конечном формате продукта требуется в тех случаях, когда связывающие свойства и/или сила связывания различных доменов должны быть тщательно согласованы друг с другом для достижения оптимальной силы действия биспецифичного белка, одновременно минимизируя риск неспецифичных эффектов. В клинической практике это означает оптимальную эффективность при минимальном риске развития побочных эффектов. Ситуациями, где требуются такие оптимальные комбинации, могут являться, например, одновременное ингибирование двух провоцирующих заболевание цитокинов, которые продуцируются в процессе заболевания в различных концентрациях. В этой ситуации терапевтический биспецифичный белок должен обеспечивать эффективное ингибирование обоих цитокинов в одной и той же терапевтической дозе.Such screening in the final product format is required in cases where the binding properties and/or binding strength of different domains must be carefully matched to each other in order to achieve optimal potency of the bispecific protein while minimizing the risk of non-specific effects. In clinical practice, this means optimal efficacy with minimal risk of side effects. Situations where such optimal combinations are required may be, for example, the simultaneous inhibition of two disease-provoking cytokines, which are produced during the disease process at different concentrations. In this situation, the therapeutic bispecific protein should provide effective inhibition of both cytokines at the same therapeutic dose.

Другим примером, где в полиспецифичной молекуле должны быть согласованы характеристики связывающихся с мишенями доменов, является терапия раковых заболеваний, где цитотоксическое антитело направлено на две мишени на поверхности опухолевых клеток. В то время как две мишени антитела на клеточной поверхности в этой ситуации могут коэкспрессироваться исключительно на раковых клетках, они могут экспрессироваться по отдельности в различных здоровых тканях. В терапии опухолевых заболеваний для достижения наилучшей эффективности при низком риске неблагоприятных побочных эффектов цитотоксическое антитело предпочтительно должно связываться с клеткой, когда обе мишени коэкспрессируются, но не должно связываться с тканями, экспрессирующими только одну из двух мишеней. Для достижения этой цели аффинности двух связывающихся с мишенями доменов должны быть подобраны таким образом, чтобы с одной стороны аффинность отдельных доменов к своей мишени была слишком слабой, чтобы привести к лизису клеток, а с другой стороны кооперативная авидность в результате совместного связывания биспецифичной молекулы с обоими мишенями на раковой клетке была достаточной, чтобы вызвать лизис клеток. Из-за геометрических ограничений в результате одновременного связывания с различными макромолекулами, иммобилизованными на поверхности клеток, комбинация доменов для достижения максимального кооперативного связывания является не только функцией аф- 1 041608 финности, но также и эпитопов, и может быть определена только путем тестирования различных комбинаций доменов в фактическом формате продукта.Another example where the characteristics of target-binding domains must be matched in a multispecific molecule is in cancer therapy, where a cytotoxic antibody is directed to two targets on the surface of tumor cells. While the two cell surface antibody targets in this situation may be co-expressed exclusively on cancer cells, they may be expressed separately in various healthy tissues. In neoplastic therapy, in order to achieve the best efficacy with a low risk of adverse side effects, the cytotoxic antibody should preferably bind to the cell when both targets are co-expressed, but should not bind to tissues expressing only one of the two targets. To achieve this goal, the affinities of the two target-binding domains must be chosen in such a way that, on the one hand, the affinity of individual domains for their target is too weak to lead to cell lysis, and on the other hand, cooperative avidity as a result of co-binding of the bispecific molecule with both targets on the cancer cell was sufficient to cause cell lysis. Due to geometric constraints resulting from simultaneous binding to different macromolecules immobilized on the cell surface, the combination of domains to achieve maximum cooperative binding is not only a function of affinity, but also of epitopes, and can only be determined by testing different combinations of domains. in the actual product format.

Нативное антитело IgG-типа можно рассматривать как гомодимерный формат.A native IgG-type antibody can be considered as a homodimeric format.

Для того чтобы увеличить количество специфичностей связывания в гомодимерном формате антител, использующем классическую IgG-архитектуру в качестве каркаса, могут быть добавлены дополнительные связывающие фрагменты, такие как одноцепочечные Fv [R15], Fv [R16], однодоменные фрагменты [например, нанотела: Huang et al., Expert Rev Mol Diagn. 10 (2010):777-85] или альтернативные каркасы [например, финомеры: Schlatter et al., MAbs. 4 (2012) 497-508] на амино- или карбокси-конец обеих тяжелой и легкой цепей. Одно из преимуществ этого подхода состоит в том, что би- и триспецифичные конструкции могут быть получены с помощью обычного IgG в качестве каркасного домена, что позволяет использовать большинство технологий производства и модификации, которые были разработаны для обычных IgG. Однако из-за гомодимерной природы традиционных Fc-областей этот подход всегда будет приводить по меньшей мере к двум идентичным связывающим доменам на молекулу и, следовательно, к двухвалентному связыванию с определенной мишенью. Это может быть не всегда желательно, в частности: (а) если только кооперативное связывание с двумя мишенями должно привести к желаемому эффекту; (b) если молекулярная масса не должна дополнительно увеличиваться. Кроме того, этот подход часто страдает от плохой стабильности доменов присоединяемых связывающих фрагментов, что делает их непригодными в использования в фармацевтике.In order to increase the number of binding specificities in a homodimeric antibody format using the classical IgG architecture as a scaffold, additional binding fragments such as single chain Fv [R15], Fv [R16], single domain fragments [e.g. nanobodies: Huang et al., Expert Rev Mol Diagn. 10 (2010):777-85] or alternative scaffolds [eg finomers: Schlatter et al., MAbs. 4 (2012) 497-508] to the amino or carboxy terminus of both heavy and light chains. One advantage of this approach is that bi- and tri-specific constructs can be generated using conventional IgG as the framework domain, allowing most of the manufacturing and modification technologies that have been developed for conventional IgG to be used. However, due to the homodimeric nature of conventional Fc regions, this approach will always result in at least two identical binding domains per molecule and hence bivalent binding to a specific target. This may not always be desirable, in particular: (a) unless cooperative binding to two targets is to produce the desired effect; (b) if the molecular weight is not to be further increased. In addition, this approach often suffers from poor domain stability of the attached binding fragments, making them unsuitable for pharmaceutical use.

Концепция слияния с дополнительными связывающими доменами для увеличения количества специфичностей связывания может быть также применена к Fab-фрагментам [R14] или к другим антигенсвязывающим фрагментам IgG [R23]. Вследствие гетеродимерной природы Fab, состоящего из тяжелой и легкой цепей, Fab-фрагмент может быть использован в качестве гетеродимеризующего домена. Fabфрагмент, например, был использован для конструирования так называемого Tribody. В этом формате scFv-фрагменты слиты с карбоксиконцами обоих легкой и тяжелой цепей Fab, давая в результате действительно гетеродимерную три-специфичную молекулу. Связывание легкой цепи и тяжелой цепи в Fab происходит главным образом за счет взаимодействия между CL и СН1, которые дополнительно соединены ковалентной дисульфидной связью [R2] Проблемами этого формата являются: (а) ограничение стабильности наименее стабильным компонентом, которым, наиболее вероятно, является присоединяемый scFv; и (b) ограничение числа специфичностей связывания максимум тремя мишенями.The concept of fusion with additional binding domains to increase the number of binding specificities can also be applied to Fab fragments [R14] or other antigen-binding IgG fragments [R23]. Due to the heterodimeric nature of the heavy and light chain Fab, a Fab fragment can be used as a heterodimerizing domain. The Fab fragment, for example, was used to construct the so-called Tribody. In this format, the scFv fragments are fused to the carboxy termini of both the Fab light and heavy chains, resulting in a truly heterodimeric tri-specific molecule. The binding of the light chain and the heavy chain in the Fab occurs mainly through the interaction between CL and CH1, which are additionally connected by a covalent disulfide bond [R2] The problems of this format are: (a) stability limitation by the least stable component, which is most likely the attached scFv ; and (b) limiting the number of binding specificities to a maximum of three targets.

В качестве подхода для снятия ограничений гомодимерных биспецифичных форматов были предложены гетеродимерные IgG [R31]. Простая коэкспрессия двух различных моноклональных антител в одной клетке с очень низкой вероятностью приводит к сборке гетеродимерных биспецифичных IgG, где две различные тяжелые цепи образуют пару друг с другом, и две различные легкие цепи будут образовывать пары с их соответствующими тяжелыми цепями [R24]. Однако это также может привести к: а) неправильному образованию пар между тяжелыми и легкими цепями с различной специфичностью; и b) смесям различных комбинаций тяжелых цепей, дающих в результате моно- и биспецифичные варианты. Для устранения этих трудностей были предложены несколько подходов, которые создают искусственную асимметрию молекул. В концепции выпуклость-впадина [R3, R4] используется генно-инженерная модификация поверхности взаимодействия между тяжелыми цепями или тяжелой цепью и легкой цепью, чтобы направить связывание коэкспрессирующихся цепей в желаемую конфигурацию. В другом подходе методика CrossMab [R5] позволяет селективное образование пар между генно-инженерно модифицированными тяжелой и легкой цепями. Недостатком этих методик является то, что любую остаточную фракцию не образовавших пары молекул очень трудно отделить от продукта. Поэтому, другие методики сфокусированы на проблеме разделения путем создания отличающихся связывающих свойств для монои биспецифичных связывающих молекул [R22], а с другой стороны - допускают потери выхода, вызванные стохастическим распределением вариантов.Heterodimeric IgG [R31] have been proposed as an approach to remove the limitations of homodimeric bispecific formats. The simple co-expression of two different monoclonal antibodies in the same cell will, with a very low probability, result in the assembly of heterodimeric bispecific IgGs where two different heavy chains will pair with each other and two different light chains will pair with their respective heavy chains [R24]. However, it can also lead to: a) mismatching between heavy and light chains with different specificities; and b) mixtures of various combinations of heavy chains resulting in mono- and bispecific variants. To eliminate these difficulties, several approaches have been proposed that create an artificial asymmetry of the molecules. The bump-bottom concept [R3, R4] uses a genetically engineered modification of the interaction surface between heavy chains or a heavy chain and a light chain to direct the binding of co-expressed chains into the desired configuration. In another approach, the CrossMab [R5] technique allows selective pairing between the engineered heavy and light chains. A disadvantage of these techniques is that any residual fraction of unpaired molecules is very difficult to separate from the product. Therefore, other techniques focus on the problem of separation by creating different binding properties for mono- and bispecific [R22] binding molecules, and on the other hand, allow yield losses caused by a stochastic distribution of variants.

Еще одним ограничением гетеродимерных форматов на основе IgG является то, что все они должны содержать эффекторный домен Fc. Формат, в котором гетеродимеризация будет определяться связывающимися с мишенями доменами, направленными на любую желаемую мишень, позволит увеличить количество специфичностей связывания/функциональностей при той же самой или более низкой молекулярной массе. Молекулы с более низким молекулярным весом более эффективно проникают в тканимишени (например, в солидные опухоли) и, таким образом, способствуют повышению эффективности при той же самой или более низкой дозе. Такие низкомолекулярные форматы могут быть дополнительно генно-инженерно модифицированы, чтобы иметь время полужизни в сыворотке, сравнимое с таковым у IgG, путем простого добавления, например, связывающего домена, который взаимодействует с сывороточным альбумином.Another limitation of IgG-based heterodimeric formats is that they must all contain an Fc effector domain. The format in which heterodimerization will be determined by target-binding domains directed to any desired target will allow for more binding specificities/functionality at the same or lower molecular weight. Lower molecular weight molecules penetrate target tissues (eg, solid tumors) more efficiently and thus improve efficacy at the same or lower dose. Such small molecule formats can be further engineered to have a serum half-life comparable to that of IgG by simply adding, for example, a binding domain that interacts with serum albumin.

В альтернативном подходе для придания желаемой полиспецифичности используются слитые белки, не принадлежащие к классу антител, например scFv-фрагменты. Примерами таких слитых белков являются Dock-and-Lock [R25], барназа-барстар [R26], jun-fos [R27], TNF [R28] или HSA [R29]. Эти концепции имеют общее свойство в том, что они добавляют по меньшей мере одну пару доменов, которые взаимодействуют гетеродимерным образом, объединяя би- или полиспецифичные связывающие домены. Эти гетеродимеризующиеся домены напрямую не вовлечены в связывание мишеней, тем не менее, ониAn alternative approach uses non-antibody class fusion proteins, such as scFv fragments, to confer the desired polyspecificity. Examples of such fusion proteins are Dock-and-Lock [R25], barnase-barstar [R26], jun-fos [R27], TNF [R28] or HSA [R29]. These concepts have in common that they add at least one pair of domains that interact in a heterodimeric manner by combining bi- or polyspecific binding domains. These heterodimerizing domains are not directly involved in target binding, however, they

- 2 041608 увеличивают молекулярную массу белка аналогично первой константной области (С1) в формате- 2 041608 increase the molecular weight of the protein similarly to the first constant region (C1) in the format

Tribody. Кроме того, они могут дать риск повышения иммуногенности у человека за счет включения эпитопов и последовательностей животных.Tribody. In addition, they may pose a risk of increasing immunogenicity in humans by incorporating animal epitopes and sequences.

В отличие от взаимодействия между CL и СН1, обсуждаемого выше, связывание образующих паратоп доменов VL и VH, как правило, рассматривается как слабое. Однако существует несколько концепций гетеродимерных фрагментов антител, которые состоят исключительно из вариабельных доменов антител. Подходы, такие как диантитела [R6], DART [R10] и tandab [R7, R8], среди прочего, предлагают элегантный и минималистичный подход к созданию гомо- и гетеродимерных биспецифичных и би- тетра-валентных сборок. Наиболее важными ограничениями этих стратегий форматирования являются: (а) добавление дополнительных специфичностей связывания путем слияния, например, scFv с амино- или карбоксиконцом любой цепи диантител, или DART может привести к образованию внутрицепочечных пар вариабельных доменов легкой и тяжелой цепей, таким образом делая гетеродимеризацию двух белковых цепей очень проблематичной; (b) вследствие наблюдаемого ранее слабого связывания между поверхностями вариабельных доменов легкой и тяжелой цепей эти форматы страдают низкой стабильностью мономеров и плохой продуцируемостью, так что считаются необходимыми дополнительные генноинженерные модификации, такие как введение междоменных дисульфидных связей [R12] для стабилизации поверхности связывания.In contrast to the interaction between CL and CH1 discussed above, the binding of the paratope-forming domains of VL and VH is generally regarded as weak. However, there are several concepts of heterodimeric antibody fragments that consist solely of antibody variable domains. Approaches such as dianbodies [R6], DART [R10], and tandab [R7, R8], among others, offer an elegant and minimalistic approach to the creation of homo- and heterodimeric bispecific and bi-tetravalent assemblies. The most important limitations of these formatting strategies are: (a) adding additional binding specificities by fusion, e.g. scFv to the amino or carboxy terminus of any diabody chain, or DART can result in the formation of intrachain light and heavy chain variable domain pairs, thus making the two protein chains are very problematic; (b) due to the previously observed weak binding between light and heavy chain variable domain surfaces, these formats suffer from low monomer stability and poor production, such that additional genetic modifications are considered necessary, such as the introduction of interdomain disulfide bonds [R12] to stabilize the binding surface.

Для создания полиспецифичных одноцепочечных тандемных Fv-антител Киприянов и др. [R30] предложили конструкцию, содержащую две белковые цепи, каждая из которых состоит из двух разделенных Fv-доменов, расположенных в следующем порядке VL-(линкер 1)-VH-(линкер 2)-VL-(линкер 3)VH. Для создания гетеродимерных тетраспецифичных белков гетеродимер будет состоять из двух белковых цепей с приведенной ниже архитектурой. Цепь 1: VLA-(линкер 1)-VHA-(линкер 12)-VLB-(линкер 13)-VHC, и цепь В: VLD-(линкер 1)-VHD-(линкер 2)-VLC-(линкер 3)-VHB, где связывание FvB и FvC будет обуславливать гетеродимеризацию двух цепей (см. фиг. 10А). Для того чтобы предотвратить внутрицепочечное связывание, которое приводит к тандемному одноцепочечному Fv(scFv2)-подобному формату, а также чтобы усилить гетеродимеризацию двух мономерных белковых цепей, были предложены укороченные линкеры в положениях линкера 3 максимум из 10 аминокислот (ЕР1293514 А1). Предлагаемая организация двух разделенных вариабельных доменов с линкером 2 по меньшей мере из 15 аминокислот тем не менее дает возможность вторым вариабельным доменам связываться с N-концевыми доменами, что приводит к одноцепочечному диантитело(scDb)-подобному формату, состоящему из несовпадающих пар VH/VL, которые в свою очередь, скорее всего, не могут связываться со своей мишенью. Кроме того, существует также возможность образования гетеродимера, в котором бы все вариабельные домены тяжелых и легких цепей на белковой цепи 1 образовывали бы пары с вариабельными доменами тяжелых и легких цепей на белковой цепи 2 соответственно, тем самым предотвращая образование конечных scFv (scFvA и scFvD) и приводя к образованию пар между некогнатными вариабельными доменами. Тандемные побочные продукты scFv (scFv2) или scDb-типа могут являться причиной очень высокой доли белка, наблюдаемой при кажущейся молекулярной массе, из немультимеризованных белковых цепей [R30].To create polyspecific single-chain tandem Fv antibodies, Kipriyanov et al. [R30] proposed a construct containing two protein chains, each of which consists of two separated Fv domains arranged in the following order VL-(linker 1)-VH-(linker 2 )-VL-(linker 3)VH. To create heterodimeric tetraspecific proteins, a heterodimer will be composed of two protein chains with the architecture below. Strand 1: VLA-(linker 1)-VHA-(linker 12)-VLB-(linker 13)-VHC, and strand B: VLD-(linker 1)-VHD-(linker 2)-VLC-(linker 3) -VHB, where the binding of FvB and FvC will cause heterodimerization of the two chains (see Fig. 10A). In order to prevent intra-chain binding that results in a tandem single-stranded Fv(scFv2)-like format, as well as to enhance the heterodimerization of the two monomeric protein chains, truncated linkers at linker 3 positions of up to 10 amino acids have been proposed (EP1293514 A1). The proposed organization of the two separated variable domains with a linker 2 of at least 15 amino acids still allows the second variable domains to bind to the N-terminal domains, resulting in a single chain diaantibody (scDb)-like format consisting of mismatched VH/VL pairs, which, in turn, most likely cannot communicate with their target. In addition, there is also the possibility of forming a heterodimer in which all heavy and light chain variable domains on protein chain 1 would pair with the heavy and light chain variable domains on protein chain 2, respectively, thereby preventing the formation of final scFvs (scFvA and scFvD) and leading to pairing between non-cognate variable domains. Tandem by-products of scFv (scFv2) or scDb-type can be responsible for the very high proportion of protein seen at apparent molecular weight from non-multimerized protein chains [R30].

В теории, образование scDb-подобных структур в описанном выше подходе может быть дополнительно снижено за счет укорачивания также и второго линкера (линкера 2) между двумя разделенными вариабельными доменами. Однако это ограничивает гибкость конструкции, что во многих случаях может негативно повлиять на диапазон доступных эпитопов, которые позволяют одновременное связывание двух целей. Эти геометрические ограничения являются особенно проблемными, когда требуется одновременное связывание двух мембранных белков.In theory, the formation of scDb-like structures in the above approach can be further reduced by also shortening the second linker (linker 2) between the two separated variable domains. However, this limits the flexibility of the design, which in many cases can adversely affect the range of available epitopes that allow simultaneous binding of two targets. These geometric constraints are especially problematic when simultaneous binding of two membrane proteins is required.

Однако наиболее важно, что оба мономера могут образовывать гомодимерные фрагменты (см. фиг. 10В), так что статистически до двух третей димерных продуктов может состоять из двух гомодимеров, тогда как только одна треть будет состоять из желаемого гетеродимера.Most importantly, however, both monomers can form homodimeric moieties (see FIG. 10B), so that statistically up to two thirds of the dimeric products may consist of two homodimers, while only one third will consist of the desired heterodimer.

В общем, производство сильно нуждается в гетеродимерных полиспецифичных форматах, которые позволяют простую перестановку и последующую характеристику различных связывающих доменов в конечном формате. Основными проблемами таких форматов являлись: (а) относительно низкая эффективность специфичной гетеродимеризации, которая приводит к неоптимальному выходу продукта; и (b) необходимость использовать либо не связывающие мишень белки в качестве гетеродимеризующихся доменов, либо генно-инженерно модифицированные гетеродимеризующиеся Fc-эффекторные домены, что снижает возможность изменять время полужизни белка в сыворотке и ограничивает гибкость при добавлении новых функциональных возможностей без увеличения молекулярной массы.In general, the production is in great need of heterodimeric multispecific formats that allow simple permutation and subsequent characterization of different binding domains in the final format. The main problems of such formats were: (a) the relatively low efficiency of specific heterodimerization, which leads to a suboptimal product yield; and (b) the need to use either non-target-binding proteins as heterodimerizing domains or engineered heterodimerizing Fc effector domains, which reduces the ability to alter the serum half-life of the protein and limits the flexibility to add new functionality without increasing molecular weight.

Таким образом, желательно, чтобы оптимальный гетеродимерный полиспецифичный формат исключительно состоял бы из связывающих мишень доменов и позволял бы регулировать геометрию молекулы, например, путем свободного изменения длины линкеров между различными связывающими доменами для преодоления геометрических ограничений, определяемых взаимодействующими партнерами (мишенями). Решение этой проблемы, а именно модификация порядка расположения вариабельных доменов на мономерных цепях, до сих пор не было показано или не предлагалось в предшествующем уровне техники.Thus, it is desirable that the optimal heterodimeric multispecific format be exclusively composed of target-binding domains and allow the geometry of the molecule to be controlled, for example, by freely varying the length of linkers between different binding domains to overcome the geometrical limitations imposed by interacting partners (targets). A solution to this problem, namely modification of the arrangement of variable domains on monomeric chains, has not yet been shown or proposed in the prior art.

- 3 041608- 3 041608

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Данное изобретение относится к новому гетеродимерному полиспецифичному формату множества вариабельных доменов антител, включающему основу из двух разделенных пар вариабельных доменов, где оба вариабельных домена легких цепей и оба когнатных вариабельных домена тяжелых цепей расположены в тандеме на двух отдельных белковых цепях соответственно, тем самым обуславливая гетеродимеризацию двух белковых цепей. До двух дополнительных связывающих доменов, в частности связывающих доменов на основе антител, таких как scFv-фрагменты, слиты с амино- или карбоксиконцом каждой белковой цепи, в результате позволяя получить гетеродимерный белок, способный специфично связывать до шести мишеней (гексаспецифичный).The present invention relates to a novel heterodimeric multispecific format of a plurality of antibody variable domains, comprising a backbone of two separated pairs of variable domains, wherein both light chain variable domains and both cognate heavy chain variable domains are located in tandem on two separate protein chains, respectively, thereby causing heterodimerization of the two protein chains. Up to two additional binding domains, in particular antibody-based binding domains such as scFv fragments, are fused to the amino or carboxy terminus of each protein chain, resulting in a heterodimeric protein capable of specifically binding up to six targets (hexaspecific).

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку, содержащему первый и второй одноцепочечный белок, где указанный первый одноцепочечный белок содержит первую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):Thus, in a first aspect, the present invention provides a heterodimeric protein comprising a first and a second single chain protein, wherein said first single chain protein comprises a first amino acid sequence consisting of (from N- to C-terminus):

(ia) первого VL-домена, (iia) первого полипептидного линкера и (iiia) второго VL-домена; и где указанный второй одноцепочечный белок содержит вторую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):(ia) a first VL domain, (iia) a first polypeptide linker, and (iiiia) a second VL domain; and where the specified second single-chain protein contains a second amino acid sequence consisting of (from N- to C-terminus):

(ib) первого VH-домена, (iib) второго полипептидного линкера и (iiib) второго VH-домена; и где указанный первый VL-домен образует первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, с любым указанным первым или указанным вторым VHдоменом, и указанный второй VL-домен образует вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени с другим из указанных VH-доменов, и где по меньшей мере один из указанных первого или второго одноцепочечного белка дополнительно содержит (iv) по меньшей мере один дополнительный домен в качестве третьего функционального домена, который слит посредством третьего полипептидного линкера с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью, где, необязательно, указанный гетеродимерный белок не содержит когнатную пару первого и второго иммуноглобулинового константного домена, где указанный первый иммуноглобулиновый константный домен содержится в указанном первом одноцепочечном белке, и где указанный второй иммуноглобулиновый константный домен содержится в указанном втором одноцепочечном белке.(ib) a first VH domain, (iib) a second polypeptide linker, and (iiib) a second VH domain; and where said first VL domain forms a first cognate pair of variable domains with specificity for a first target antigen with any of said first or said second VH domain, and said second VL domain forms a second cognate pair of variable domains with specificity for a second target antigen with another of said VH domains, and wherein at least one of said first or second single chain protein further comprises (iv) at least one additional domain as a third functional domain that is fused via a third polypeptide linker to said first or said second amino acid sequence, where, optionally, said heterodimeric protein does not contain a cognate pair of first and second immunoglobulin constant domains, where said first immunoglobulin constant domain is contained in said first single-stranded protein, and where said second immunoglobulin constant domain is contained in said nom second single-stranded protein.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к одной или двум нуклеотидным последовательностям, кодирующим указанные первый и второй одноцепочечные белки.In a second aspect, the present invention provides one or two nucleotide sequences encoding said first and second single chain proteins.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к одному или двум векторам, содержащим указанные одну или две нуклеотидные последовательности.In a third aspect, the present invention provides one or two vectors containing said one or two nucleotide sequences.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к клетке-хозяину или клеткам-хозяевам, содержащим один или два вектора.In a fourth aspect, the present invention relates to a host cell or host cells containing one or two vectors.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения первого и второго одноцепочечных белков или гетеродимерного белка согласно настоящему изобретению, включающему в себя: (i) получение нуклеиновой кислоты или нуклеиновых кислот по настоящему изобретению, либо вектора или векторов по настоящему изобретению, экспрессию указанных нуклеиновой кислоты или нуклеиновых кислот, либо указанных вектора или векторов, и сбор указанных первого и второго одноцепочечных белков или указанного гетеродимерного белка из системы экспрессии; или (ii) получение клетки-хозяина или клеток-хозяев по настоящему изобретению, культивирование указанных клеткихозяина или клеток-хозяев, и сбор указанных первого и второго одноцепочечных белков или указанного гетеродимерного белка из клеточной культуры.In the fourth aspect, the present invention relates to a method for obtaining the first and second single-stranded proteins or heterodimeric protein according to the present invention, including: (i) obtaining a nucleic acid or nucleic acids of the present invention, or a vector or vectors of the present invention, the expression of these nucleic acids or nucleic acids or said vector or vectors, and collecting said first and second single chain proteins or said heterodimeric protein from the expression system; or (ii) obtaining a host cell or host cells of the present invention, culturing said host cell or host cells, and harvesting said first and second single chain proteins or said heterodimeric protein from the cell culture.

В пятом аспекте настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей гетеродимерный белок по настоящему изобретению и фармацевтически приемлемый носитель.In a fifth aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising a heterodimeric protein of the present invention and a pharmaceutically acceptable carrier.

В шестом аспекте настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку по настоящему изобретению для применения при лечении заболевания, в частности заболевания человека, более конкретно заболевания человека, выбранного из ракового, воспалительного и аутоиммунного заболевания, где по меньшей мере одна из указанных когнатных пар VL- и VH-доменов или указанных третьего, четвертого, пятого или шестого функционального домена способна специфично взаимодействовать с мишенью, имеющей терапевтическую значимость при соответствующем заболевании.In a sixth aspect, the present invention relates to a heterodimeric protein of the present invention for use in the treatment of a disease, in particular a human disease, more specifically a human disease selected from a cancerous, inflammatory, and autoimmune disease, wherein at least one of said VL- and VH cognate pairs α-domains or said third, fourth, fifth or sixth functional domain is capable of interacting specifically with a target of therapeutic relevance in the respective disease.

В седьмом аспекте настоящее изобретение относится к способу лечения пациента, страдающего от заболевания, в частности заболевания человека, более конкретно заболевания человека, выбранного из ракового, воспалительного и аутоиммунного заболевания, включающему в себя введение субъекту эффективного количества гетеродимерного белка по настоящему изобретению, где по меньшей мере одна из указанных когнатных пар VL- и VH-доменов или указанных третьего, четвертого, пятого или шестого функционального домена способна специфично взаимодействовать с мишенью, имеющей терапевтическую значимость при соответствующем заболевании.In a seventh aspect, the present invention relates to a method of treating a patient suffering from a disease, in particular a human disease, more specifically a human disease selected from a cancerous, inflammatory and autoimmune disease, comprising administering to the subject an effective amount of a heterodimeric protein of the present invention, where at least at least one of said cognate pairs of VL and VH domains or said third, fourth, fifth or sixth functional domain is capable of interacting specifically with a target of therapeutic relevance in the respective disease.

- 4 041608- 4 041608

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения изложены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения.Specific embodiments of the present invention are set forth in the appended dependent claims.

ЧертежиBlueprints

На фиг. 1 показано схематическое изображение сборки 1 (см. пример 1).In FIG. 1 shows a schematic representation of assembly 1 (see example 1).

На фиг. 2 показано схематическое изображение сборки 3 (см. пример 1).In FIG. 2 shows a schematic representation of assembly 3 (see example 1).

На фиг. 3 показано схематическое изображение сборки 5 (см. пример 1).In FIG. 3 shows a schematic representation of assembly 5 (see example 1).

На фиг. 4 показано схематическое изображение сборки 7 (см. пример 1).In FIG. 4 shows a schematic representation of assembly 7 (see example 1).

На фиг. 5 показаны эксклюзионные хроматограммы после 1-ступенчатой очистки. (А) Сборка 1; (В) сборка 3; (С) сборка 5; (D) сборка 7.In FIG. 5 shows size exclusion chromatograms after 1-step purification. (A) Assembly 1; (B) assembly 3; (C) assembly 5; (D) assembly 7.

На фиг. 6 показан ДСН-ПААГЭ-анализ после 1-ступенчатой очистки: панель A: PRO356 (сборка 1): восстановительные условия: дорожка 4; невосстановительные условия: дорожка 10; PRO357 (сборка 3): восстановительные условия: дорожка 5; невосстановительные условия: дорожка 11; PRO358 (сборка 5) восстановительные условия: дорожка 6; невосстановительные условия: дорожка 12; PRO355 (сборка 7) восстановительные условия: дорожка 3; невосстановительные условия: дорожка 9. Панель В: повторение ДСН-ПААГЭ с более низкой температурой во время подготовки образцов, показывающей выраженную сшивку PRO357 (сборка 3) при невосстановительных условиях.In FIG. 6 shows SDS-PAGE analysis after 1-step purification: panel A: PRO356 (build 1): reducing conditions: lane 4; non-reducing conditions: lane 10; PRO357 (Build 3): Reducing Conditions: Lane 5; non-reducing conditions: lane 11; PRO358 (build 5) recovery conditions: lane 6; non-reducing conditions: lane 12; PRO355 (build 7) recovery conditions: lane 3; non-reducing conditions: lane 9. Panel B: repeat of SDS-PAGE at a lower temperature during sample preparation showing pronounced crosslinking of PRO357 (build 3) under non-reducing conditions.

На фиг. 7 показано содержание белка после 28-дневного хранения при 37°С (1 г/л) (фиг. 7В) по сравнению с хранением при 4°С (фиг. 7А): PRO356 (сборка 1); PR0357 (сборка 3); PRO358 (сборка 5); PRO355 (сборка 7).In FIG. 7 shows protein content after 28 days storage at 37°C (1 g/l) (FIG. 7B) compared to storage at 4°C (FIG. 7A): PRO356 (assembly 1); PR0357 (assembly 3); PRO358 (build 5); PRO355 (build 7).

На фиг. 8 показано содержание мономера после 28-дневного хранения при 37°С (1 г/л) (фиг. 8В) по сравнению с хранением при 4°С (фиг. 8А): PRO356 (сборка 1); PR0357 (сборка 3); PRO358 (сборка 5); PRO355 (сборка 7).In FIG. 8 shows the monomer content after 28 days storage at 37°C (1 g/l) (FIG. 8B) compared to storage at 4°C (FIG. 8A): PRO356 (assembly 1); PR0357 (assembly 3); PRO358 (build 5); PRO355 (build 7).

На фиг. 9 показан ДСН-ПААГЭ-анализ стабильности образцов после инкубации в течение четырех недель при 37°С: PRO356 (сборка 1): восстановительные условия: дорожка 4; невосстановительные средств на основе полиспецифичных антител, полученных когнатной гетеродимеризацией) были иммобилизованы на сенсорном чипе, и 4 антигена вводили в указанной последовательности. Полученные сенсограммы показывают RU-сдвиги, согласующиеся с одновременным взаимодействием со всеми четырьмя антигенами каждого формата MATCH.In FIG. 9 shows SDS-PAGE stability analysis of samples after incubation for four weeks at 37°C: PRO356 (assembly 1): reducing conditions: lane 4; non-reducing agents based on polyspecific antibodies obtained by cognate heterodimerization) were immobilized on the sensor chip, and 4 antigens were injected in the indicated sequence. The resulting sensograms show RU shifts consistent with simultaneous interaction with all four antigens of each MATCH format.

На фиг. 12 показаны результаты анализа количества связывающих относительно неактивных МАТСН-молекул. МАТСН-молекулы предварительно инкубировали с избытком TNF (антигена для одного из образующих димер Fv-доменов), и комплекс разгоняли с условия: дорожка 10; PRO357 (сборка 3): восстановительные условия: дорожка 5; невосстановительные условия: дорожка 11; PRO358 (сборка 5) восстановительные условия: дорожка 6; невосстановительные условия: дорожка 12; PRO355 (сборка 7) восстановительные условия: дорожка 3; невосстановительные условия: дорожка 9.In FIG. 12 shows the results of the analysis of the number of binding relatively inactive MATCH molecules. MATCH molecules were pre-incubated with excess TNF (antigen for one of the dimer-forming Fv domains) and the complex was run from the following conditions: lane 10; PRO357 (Build 3): Reducing Conditions: Lane 5; non-reducing conditions: lane 11; PRO358 (build 5) recovery conditions: lane 6; non-reducing conditions: lane 12; PRO355 (build 7) recovery conditions: lane 3; non-reducing conditions: lane 9.

На фиг. 10 показано схематическое изображение полиспецифичных одноцепочечных тандемных Fv-антител по Киприянову с соавт. [R30]: VL-домены: серый фон; VH-домены: белый фон; когнатные пары указаны с помощью такого же закрашивания. (А) Схематическое изображение отдельных цепей и гетеродимерного продукта. (В) Схематическое изображение потенциальных гомодимеров.In FIG. 10 shows a schematic representation of polyspecific single-chain tandem Fv antibodies according to Kipriyanov et al. [R30]: VL domains: gray background; VH domains: white background; cognate pairs are indicated using the same shading. (A) Schematic representation of individual chains and heterodimeric product. (B) Schematic representation of potential homodimers.

На фиг. 11 показаны результаты SPR-эксперимента, где МАТСН-молекулы (молекулы терапевтических помощью эксклюзионной ВЭЖХ. Полученные хроматограммы анализировали, чтобы рассчитать долю активных (связывающих) относительно неактивных МАТСН-молекул. Анализ выявил от 11,4 до 4,7% неактивного белка при наложении на стабильный пик.In FIG. 11 shows the results of an SPR experiment where MATCH molecules (molecules therapeutic by size-exclusion HPLC. The resulting chromatograms were analyzed to calculate the proportion of active (binding) relative to inactive MATCH molecules. The analysis revealed 11.4 to 4.7% inactive protein when superimposed to a stable peak.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

В данном изобретении авторы представляют новый формат, обеспечивающий количественную гетеродимерную сборку двух белковых цепей, содержащих несколько вариабельных доменов антител. Этот формат состоит из основы из двух разделенных пар вариабельных доменов (двух Fv-фрагментов), где оба вариабельных домена легкой цепи и оба вариабельных домена тяжелой цепи расположены на отдельной белковой цепи, таким образом способствуя гетеродимеризации двух белковых цепей. До двух дополнительных вариабельных доменов в scFv-формате с высокой внутри- и междоменной стабильностью слиты с амино- и/или карбоксильным концом каждой пептидной цепи, в результате позволяя получить гетеродимерный белок, способный специфично связывать до шести мишеней (гексаспецифичный).In this invention, the authors present a new format that allows for the quantitative heterodimeric assembly of two protein chains containing multiple antibody variable domains. This format consists of a backbone of two separated pairs of variable domains (two Fv fragments), where both light chain variable domains and both heavy chain variable domains are located on a separate protein chain, thus promoting heterodimerization of the two protein chains. Up to two additional variable domains in scFv format with high intra- and inter-domain stability are fused to the amino and/or carboxyl terminus of each peptide chain, resulting in a heterodimeric protein capable of specifically binding up to six targets (hexaspecific).

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку, содержащему первый и второй одноцепочечный белок, где указанный первый одноцепочечный белок содержит первую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):Thus, in a first aspect, the present invention provides a heterodimeric protein comprising a first and a second single chain protein, wherein said first single chain protein comprises a first amino acid sequence consisting of (from N- to C-terminus):

(ia) первого VL-домена, (iia) первого полипептидного линкера и (iiia) второго VL-домена; и где указанный второй одноцепочечный белок содержит вторую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):(ia) a first VL domain, (iia) a first polypeptide linker, and (iiiia) a second VL domain; and where the specified second single-chain protein contains a second amino acid sequence consisting of (from N- to C-terminus):

(ib) первого VH-домена, (iib) второго полипептидного линкера и(ib) a first VH domain, (iib) a second polypeptide linker, and

- 5 041608 (iiib) второго VH-домена; и где указанный первый VL-домен образует первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, с любым указанным первым или указанным вторым VHдоменом, и указанный второй VL-домен образует вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени с другим из указанных VH-доменов, и где по меньшей мере один из указанных первого или второго одноцепочечного белка дополнительно содержит (iv) по меньшей мере один дополнительный домен в качестве третьего функционального домена, который слит посредством третьего полипептидного линкера с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью.- 5 041608 (iiib) second VH domain; and where said first VL domain forms a first cognate pair of variable domains with specificity for a first target antigen with any of said first or said second VH domain, and said second VL domain forms a second cognate pair of variable domains with specificity for a second target antigen with another of said VH domains, and wherein at least one of said first or second single chain protein further comprises (iv) at least one additional domain as a third functional domain that is fused via a third polypeptide linker to said first or said second amino acid sequence.

В данном описании и формуле изобретения, которые следуют ниже, если контекст не требует иного, слово содержать и его вариации, такие как содержит и содержащий, следует понимать как подразумевающие включение указанного целого числа, композиции или стадии, либо группы целых чисел или стадий, в то время как любые дополнительное целое число, композиция или стадия, либо группа целых чисел, композиций или стадий также могут, необязательно, присутствовать, включая варианты осуществления, в которых не присутствуют никаких дополнительных целого числа, композиции или стадии, либо групп целых чисел, композиций или стадий. В отношении таких последних вариантов осуществления настоящего изобретения термин содержащий, поэтому включает в себя более узкий термин состоящий из.In this description and the claims that follow, unless the context otherwise requires, the word contain and its variations such as contains and containing, should be understood to mean the inclusion of the specified integer, composition or step, or group of integers or steps, in while any additional integer, composition or step or group of integers, compositions or steps may also optionally be present, including embodiments in which no additional integer, composition or step or group of integers, compositions or steps are present or stages. With respect to such latter embodiments of the present invention, the term containing therefore includes the narrower term consisting of.

В тексте данной спецификации цитируются несколько документов. Каждый из документов, цитируемых в данном описании (включая все патенты, патентные заявки, научные публикации, спецификации производителя, инструкции, номера последовательностей в базе данных GenBank и т.д.), независимо от расположения в тексте, тем самым включен путем ссылки в полном объеме, насколько это возможно по соответствующему патентному законодательству. Ничто в данном документе не должно быть истолковано как допущение того, что изобретение не имеет права на противопоставление такого раскрытия на основании предшествующего изобретения.Several documents are cited throughout the text of this specification. Each of the documents cited in this specification (including all patents, patent applications, scientific publications, manufacturer's specifications, instructions, GenBank sequence numbers, etc.), regardless of location in the text, is hereby incorporated by reference in its entirety. to the extent possible under the relevant patent laws. Nothing in this document should be construed as an admission that the invention has no right to oppose such disclosure on the basis of prior invention.

В контексте настоящего изобретения термины VL-домен и VH-домен относятся к вариабельному домену легкой цепи и вариабельному домену тяжелой цепи соответственно антител. В контексте настоящего изобретения термин антитело относится к молекулам иммуноглобулинов и иммунологически активным участкам молекул иммуноглобулинов, т.е. к молекулам, которые содержат антигенсвязывающий сайт, который специфично связывается с антигеном, т.е. включающим участки антител, содержащие по меньшей мере один антигенсвязывающий фрагмент антитела.In the context of the present invention, the terms VL domain and VH domain refer to the light chain variable domain and the heavy chain variable domain, respectively, of antibodies. In the context of the present invention, the term antibody refers to immunoglobulin molecules and immunologically active regions of immunoglobulin molecules, i.e. to molecules that contain an antigen-binding site that specifically binds to an antigen, ie. comprising sections of antibodies containing at least one antigen-binding antibody fragment.

В контексте настоящего изобретения, антитело или любая связывающая молекула в общем считаются специфично связывающимися с антигеном (в случае антитела) или с когнатным связывающим партнером (в случае связывающей молекулы в общем), если они имеют константу диссоциации KD с указанным антигеном/когнатным связывающим партнером в качестве мишени, составляющую 100 мкМ или менее, предпочтительно 50 мкМ или менее, предпочтительно 30 мкМ или менее, предпочтительно 20 мкМ или менее, предпочтительно 10 мкМ или менее, предпочтительно 5 мкМ или менее, более предпочтительно 1 мкМ или менее, более предпочтительно 900 нМ или менее, более предпочтительно 800 нМ или менее, более предпочтительно 700 нМ или менее, более предпочтительно 600 нМ или менее, более предпочтительно 500 нМ или менее, более предпочтительно 400 нМ или менее, более предпочтительно 300 нМ или менее, более предпочтительно 200 нм или менее, еще более предпочтительно 100 нм или менее, еще более предпочтительно 90 нМ или менее, еще более предпочтительно 80 нМ или менее, еще более предпочтительно 70 нМ или менее, еще более предпочтительно 60 нМ или менее, еще более предпочтительно 50 нМ или менее, еще более предпочтительно 40 нМ или менее, еще более предпочтительно 30 нМ или менее, еще более предпочтительно 20 нМ или менее и еще более предпочтительно 10 нМ или менее.In the context of the present invention, an antibody or any binding molecule is generally considered to specifically bind to an antigen (in the case of an antibody) or to a cognate binding partner (in the case of a binding molecule in general) if it has a dissociation constant K D with the specified antigen/cognate binding partner as a target, 100 μM or less, preferably 50 μM or less, preferably 30 μM or less, preferably 20 μM or less, preferably 10 μM or less, preferably 5 μM or less, more preferably 1 μM or less, more preferably 900 nM or less, more preferably 800 nM or less, more preferably 700 nM or less, more preferably 600 nM or less, more preferably 500 nM or less, more preferably 400 nM or less, more preferably 300 nM or less, more preferably 200 nM or less, even more preferably 100 nm or less, even more preferably 90 nm or less, even more e preferably 80 nM or less, even more preferably 70 nM or less, even more preferably 60 nM or less, even more preferably 50 nM or less, even more preferably 40 nM or less, even more preferably 30 nM or less, even more preferably 20 nM or less, and even more preferably 10 nM or less.

В контексте настоящего изобретения термин функциональные домены относится к белковому домену, имеющему определенную функцию, например ферментативную активность или специфичное связывание с когнатным лигандом, где указанный белковый домен представляет собой структурированный домен, имеющий, по меньшей мере, вторичный структурный элемент. Способы для определения наличия вторичной структуры в полипептидах или белках, такие как рентгеновская кристаллография, круговой дихроизм (CD), колебательный круговой дихроизм (VCD), ЯМР или ИК-Фурье, или для прогнозирования наличия вторичной структуры в полипептидах, такие как PEP-FOLD (Shen et al., J. Chem. Theor. Comput. 10 (2014) 4745-4758), хорошо известны специалисту в данной области техники. В конкретных вариантах осуществления указанный белковый домен представляет собой структурированный домен, имеющий третичную структуру. В конкретных вариантах осуществления указанный белковый домен содержит по меньшей мере примерно 20 аминокислотных остатков (см. Heitz et al., Biochemistry 38 (1999) 10615-25), в частности по меньшей мере примерно 50 аминокислотных остатков, более конкретно по меньшей мере примерно 100 аминокислотных остатков.In the context of the present invention, the term functional domains refers to a protein domain having a specific function, such as enzymatic activity or specific binding to a cognate ligand, where said protein domain is a structured domain having at least a secondary structural element. Methods for determining the presence of secondary structure in polypeptides or proteins, such as X-ray crystallography, circular dichroism (CD), vibrational circular dichroism (VCD), NMR, or FT-IR, or for predicting the presence of secondary structure in polypeptides, such as PEP-FOLD ( Shen et al., J. Chem. Theor. Comput. 10 (2014) 4745-4758) are well known to those skilled in the art. In specific embodiments, said protein domain is a structured domain having a tertiary structure. In specific embodiments, said protein domain contains at least about 20 amino acid residues (see Heitz et al., Biochemistry 38 (1999) 10615-25), in particular at least about 50 amino acid residues, more specifically at least about 100 amino acid residues.

В контексте настоящего изобретения термин полипептидный линкер относится к линкеру, состоящему из цепи аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями, который соединяет два домена, каждый из которых прикреплен к одному концу линкера. В конкретных вариантах осуществлеIn the context of the present invention, the term polypeptide linker refers to a linker, consisting of a chain of amino acid residues connected by peptide bonds, which connects two domains, each of which is attached to one end of the linker. In specific cases,

- 6 041608 ния этот полипептидный линкер имеет непрерывную цепь из 2-30 аминокислотных остатков (например, из 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 аминокислотных остатков). В конкретных вариантах осуществления данный полипептидный линкер не является структурированным полипептидом. Как уже упоминалось выше, способы для определения наличия вторичной структуры в полипептидах, такие как рентгеновская кристаллография, круговой дихроизм (CD), колебательный круговой дихроизм (VCD), ЯМР или ИК-Фурье, или для прогнозирования наличия вторичной структуры в полипептидах, такие как PEP-FOLD (Shen et al., J. Chem. Theor. Comput. 10 (2014) 4745-4758), хорошо известны специалисту в данной области техники.This polypeptide linker has a continuous chain of 2-30 amino acid residues (e.g. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30 amino acid residues). In specific embodiments, the polypeptide linker is not a structured polypeptide. As mentioned above, methods for determining the presence of secondary structure in polypeptides, such as X-ray crystallography, circular dichroism (CD), vibrational circular dichroism (VCD), NMR or FT-IR, or for predicting the presence of secondary structure in polypeptides, such as PEP -FOLD (Shen et al., J. Chem. Theor. Comput. 10 (2014) 4745-4758) are well known to those skilled in the art.

Настоящее изобретение характеризуется следующим.The present invention is characterized as follows.

Использованием вариабельных доменов антител для создания гетеродимерного формата, где оба VL расположены на одной белковой цепи, тогда как соответствующие VH расположены на второй белковой цепи.Using antibody variable domains to create a heterodimeric format where both VLs are located on the same protein chain while the corresponding VHs are located on the second protein chain.

Домен для создания гетеродимера позволяет добавление дополнительных функциональных доменов, таких как связывающие домены, для создания три-, тетра-, пента- или гексаспецифичных молекул.The heterodimer creation domain allows the addition of additional functional domains, such as binding domains, to create tri-, tetra-, penta- or hexa-specific molecules.

Многочисленными примерами высокоэффективного образования пар у сборок гетеродимеризующихся основ.Numerous examples of highly efficient pairing in assemblies of heterodimerizing bases.

Простым решением для комбинаторного скрининга множества пулов связывающих доменов, которые имеют общий домен для создания гетеродимера.A simple solution for combinatorial screening of multiple pools of binding domains that share a common domain to create a heterodimer.

В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку, в котором указанный первый или второй одноцепочечный белок дополнительно содержат (v) четвертый функциональный домен, который слит посредством четвертого полипептидного мостика с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью.In a specific embodiment, the present invention provides a heterodimeric protein wherein said first or second single chain protein further comprises (v) a fourth functional domain that is fused via a fourth polypeptide bridge to said first or said second amino acid sequence.

В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку, в котором указаннык первый или второй одноцепочечный белок дополнительно содержат (vi) пятый функциональный домен, который слит посредством пятого полипептидного мостика с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью.In a specific embodiment, the present invention provides a heterodimeric protein wherein said first or second single chain protein further comprises (vi) a fifth functional domain that is fused via a fifth polypeptide bridge to said first or said second amino acid sequence.

В конкретном варианте осуществления настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку, в котором указанный первый или второй одноцепочечный белок дополнительно содержат (vii) шестой функциональный домен, который слит посредством шестого полипептидного мостика с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью.In a specific embodiment, the present invention provides a heterodimeric protein wherein said first or second single chain protein further comprises (vii) a sixth functional domain that is fused via a sixth polypeptide bridge to said first or said second amino acid sequence.

В конкретных вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок содержит указанный третий и указанный четвертый функциональные домены. В таких вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок является четырехвалентным, в конкретных вариантах осуществления, указанный гетеродимерный белок является тетраспецифичным.In specific embodiments, said heterodimeric protein comprises said third and said fourth functional domains. In such embodiments, said heterodimeric protein is tetravalent, in particular embodiments, said heterodimeric protein is tetraspecific.

В конкретных вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок содержит указанный третий, указанный четвертый, указанный пятый и указанный шестой функциональные домены. В таких вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок является шестивалентным, в конкретных вариантах осуществления, указанный гетеродимерный белок является гексаспецифичным.In specific embodiments, said heterodimeric protein comprises said third, said fourth, said fifth, and said sixth functional domains. In such embodiments, said heterodimeric protein is hexavalent, in particular embodiments, said heterodimeric protein is hexaspecific.

В конкретных вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок не содержит когнатную пару первого и второго иммуноглобулинового константного домена, где указанный первый константный иммуноглобулиновый домен содержится в указанном первом одноцепочечном белке, и где указанный второй константный иммуноглобулиновый домен содержится в указанном втором одноцепочечном белке. В конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один из указанного первого и указанного второго одноцепочечных белков не содержит константный иммуноглобулиновый домен. В конкретном варианте осуществления оба указанный первый и указанный второй одноцепочечные белки не содержат константный иммуноглобулиновый домен.In specific embodiments, said heterodimeric protein does not contain a first and second immunoglobulin constant domain cognate pair, wherein said first immunoglobulin constant domain is contained in said first single chain protein, and wherein said second immunoglobulin constant domain is contained in said second single chain protein. In specific embodiments, at least one of said first and said second single chain proteins does not contain an immunoglobulin constant domain. In a specific embodiment, both said first and said second single chain proteins do not contain a constant immunoglobulin domain.

В конкретных вариантах осуществления указанный гетеродимерный белок не содержит когнатную пару первого белкового взаимодействующего домена, содержащегося в указанном первом одноцепочечном белке, и второго белкового взаимодействующего домена, содержащегося в указанном втором одноцепочечном белке, помимо когнатных пар (i) указанного первого VL-домена и указанного первого VHдомена, и (ii) указанного второго VL-домена и указанного второго VH-домена.In specific embodiments, said heterodimeric protein does not contain a cognate pair of a first protein interaction domain contained in said first single chain protein and a second protein interaction domain contained in said second single chain protein, other than the cognate pairs of (i) said first VL domain and said first VH domain, and (ii) said second VL domain and said second VH domain.

В конкретных вариантах осуществления указанный первый полипептидный линкер состоит из 5-20 аминокислотных остатков, в частности 6-15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4; и выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5.In specific embodiments, said first polypeptide linker consists of 5-20 amino acid residues, in particular 6-15 amino acid residues. In specific embodiments, said polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; wherein m is independently selected from 2, 3 and 4; and choose from 1, 2, 3, 4 and 5.

В частных других вариантах осуществления изобретения указанный первый полипептидный линкер состоит из 11-20 аминокислотных остатков, в частности из 11-15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4 и n выбирают из 3, 4 и 5.In private other embodiments of the invention, the specified first polypeptide linker consists of 11-20 amino acid residues, in particular 11-15 amino acid residues. In specific embodiments, said polypeptide linker has the sequence (GmS)n; where m is independently selected from 2, 3 and 4 and n is selected from 3, 4 and 5.

В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный второй полипептидный линкер состоит из 5-20 аминокислотных остатков, в частности из 6-15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причемIn particular embodiments of the invention, said second polypeptide linker consists of 5-20 amino acid residues, in particular 6-15 amino acid residues. In specific embodiments, said polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; and

- 7 041608 m независимо выбирают из 2, 3 и 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5.- 7 041608 m independently selected from 2, 3 and 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5.

В частных других вариантах осуществления изобретения указанный второй полипептидный линкер состоит из 11-20 аминокислотных остатков, в частности из 11-15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4 и n выбирают из 3, 4 и 5.In private other embodiments of the invention, the specified second polypeptide linker consists of 11-20 amino acid residues, in particular 11-15 amino acid residues. In specific embodiments, said polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; where m is independently selected from 2, 3 and 4 and n is selected from 3, 4 and 5.

В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный третий, четвертый, пятый и/или шестой полипептидные линкеры независимо состоят из 8-20 аминокислотных остатков, в частности из 10-15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления указанные полипептидные линкеры независимо друг от друга имеют последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 2 и 3.In particular embodiments of the invention, said third, fourth, fifth and/or sixth polypeptide linkers independently consist of 8-20 amino acid residues, in particular 10-15 amino acid residues. In specific embodiments, said polypeptide linkers independently have the sequence (GmS)n; where m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 2 and 3.

В конкретных вариантах осуществления указанный первый VL-домен (ia) и указанный первый VHдомен (ib) образуют первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, а указанной второй VL-домен (iia) и указанный второй VH-домен (iib) образуют вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени. В таком варианте осуществления изобретения указанный первый и указанный второй одноцепочечный белок образуют указанный гетеродимерный белок в параллельном расположении указанных одноцепочечных белков.In specific embodiments, said first VL domain (ia) and said first VH domain (ib) form a first cognate pair of variable domains with specificity for the first target antigen, and said second VL domain (iia) and said second VH domain (iib ) form a second cognate pair of variable domains with specificity for the second target antigen. In such an embodiment, said first and said second single chain protein form said heterodimeric protein in a parallel arrangement of said single chain proteins.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанный первый полипептидный линкер состоит из 10-20 аминокислотных остатков, в частности из 12-17 аминокислотных остатков, в частности из 15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 3.In particular such embodiments of the invention, said first polypeptide linker consists of 10-20 amino acid residues, in particular 12-17 amino acid residues, in particular 15 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; where m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 3.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанный второй полипептидный линкер состоит из 10-20 аминокислотных остатков, в частности из 12-17 аминокислотных остатков, в частности из 15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 3.In particular such embodiments of the invention, said second polypeptide linker consists of 10-20 amino acid residues, in particular 12-17 amino acid residues, in particular 15 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; where m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 3.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанные третий, четвертый, пятый и/или шестой полипептидные линкеры независимо состоят из 10-20 аминокислотных остатков, в частности из 12-17 аминокислотных остатков, в частности из 15 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 3.In particular such embodiments of the invention, said third, fourth, fifth and/or sixth polypeptide linkers independently consist of 10-20 amino acid residues, in particular 12-17 amino acid residues, in particular 15 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; where m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 3.

В частных других вариантах осуществления указанный первый VL-домен (ia) и указанный второй VH-домен (iib) образуют первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, а указанной второй VL-домен (iia) и указанный первый VH-домен (ib) образуют вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени. В таком варианте осуществления изобретения указанный первый и указанный второй одноцепочечный белок образуют указанный гетеродимерный белок в антипараллельном расположении указанных одноцепочечных белков.In particular other embodiments, said first VL domain (ia) and said second VH domain (iib) form a first cognate pair of variable domains with specificity for the first target antigen, and said second VL domain (iia) and said first VH- domain (ib) form a second cognate pair of variable domains with specificity for the second target antigen. In such an embodiment, said first and said second single chain protein form said heterodimeric protein in an antiparallel arrangement of said single chain proteins.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанный первый полипептидный линкер состоит из 5-12 аминокислотных остатков, в частности из 5-10 аминокислотных остатков, в частности из 6 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 2; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 2.In particular such embodiments of the invention, said first polypeptide linker consists of 5-12 amino acid residues, in particular 5-10 amino acid residues, in particular 6 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; wherein m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 2; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 2.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанный второй полипептидный линкер состоит из 5-12 аминокислотных остатков, в частности, из 6-10 аминокислотных остатков, в частности из 8 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 3; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 2.In particular such embodiments of the invention, said second polypeptide linker consists of 5-12 amino acid residues, in particular 6-10 amino acid residues, in particular 8 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; wherein m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 3; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 2.

В частных таких вариантах осуществления изобретения указанные третий, четвертый, пятый и/или шестой полипептидные линкеры независимо состоят из 10-20 аминокислотных остатков, в частности из 8-12 аминокислотных остатков, в частности из 10 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GmS)n; причем m независимо выбирают из 2, 3 и 4, в частности из 4; и n выбирают из 1, 2, 3, 4 и 5, в частности из 2.In particular such embodiments of the invention, said third, fourth, fifth and/or sixth polypeptide linkers independently consist of 10-20 amino acid residues, in particular 8-12 amino acid residues, in particular 10 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, the specified polypeptide linker has the sequence (G m S) n ; where m is independently selected from 2, 3 and 4, in particular from 4; and n is selected from 1, 2, 3, 4 and 5, in particular from 2.

В конкретных вариантах осуществления изобретения указанные третий, четвертый, пятый и или шестой функциональные домены независимо выбирают из списка связывающих доменов, токсинов, ферментов, гормонов, сигнальных белков и альбуминов.In particular embodiments of the invention, said third, fourth, fifth, and or sixth functional domains are independently selected from a list of binding domains, toxins, enzymes, hormones, signaling proteins, and albumins.

В конкретных вариантах осуществления изобретения указанные третий, четвертый, пятый и/или шестой функциональные домены независимо выбирают из связывающих доменов.In particular embodiments of the invention, said third, fourth, fifth and/or sixth functional domains are independently selected from binding domains.

В частных таких вариантах осуществления связывающие домены независимо выбирают из списка связывающих доменов на основе антител, включая, но не ограничиваясь этим, scFv, Fab и одиночные вариабельные домены антител, однодоменные антитела на основе VNAR-структуры из акулы, и связывающих доменов на основе альтернативных каркасов, включающих, но ограниченных доменами на ос- 8 041608 нове анкиринов, финомерами, авимерами, антикалинами, фибронектинами и связывающими сайтами, встроенными в константные области антител (например, по технологии F-star).In particular such embodiments, binding domains are independently selected from a list of antibody-based binding domains, including, but not limited to, scFv, Fab, and single antibody variable domains, shark VNAR-based single-domain antibodies, and alternative scaffold-based binding domains. , including but limited to ankyrin-based domains, finomers, avimers, anticalins, fibronectins, and binding sites built into antibody constant regions (eg, by F-star technology).

В частных такие вариантах осуществления изобретения указанными связывающими доменами являются связывающие домены на основе антител, выбранные из одноцепочечных Fv-фрагментов и одиночных вариабельных доменов антител.In particular such embodiments, said binding domains are antibody-based binding domains selected from single chain Fv fragments and single antibody variable domains.

В некоторых таких вариантах осуществления изобретения порядок расположения вариабельных доменов в таком одноцепочечном Fv-фрагменте выбирают из (от N-конца к С-концу) VL-(линкер)-VH и VH-(линкер)-VL. В некоторых вариантах осуществления изобретения порядок расположения вариабельных доменов является одинаковым для всех одноцепочечных Fv-фрагментов, содержащихся в гетеродимерном белке. В некоторых вариантах осуществления три VL-домена соединены друг с другом с помощью указанного первого полипептидного линкера и одного из указанных третьего, четвертого и пятого полипептидных линкеров соответственно, например, где одноцепочечный Fv-фрагмент в порядке VL(линкер)-VH является С-концевым от указанной первой аминокислотной последовательности. В некоторых вариантах осуществления три VH-домена соединены друг с другом с помощью указанного второго полипептидного линкера и одного из указанных третьего, четвертого и пятого полипептидных линкеров соответственно, например, где одноцепочечный Fv-фрагмент в порядке VL-(линкер)-VH является Nконцевым от указанной второй аминокислотной последовательности (см. фиг. 1 и 4). Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один из указанного первого и указанного второго одноцепочечных белков содержит аминокислотную последовательность, состоящую из трех VL-доменов или трех VH-доменов соответственно, соединенных двумя полипептидными линкерами.In some such embodiments, the order of the variable domains in such a single chain Fv fragment is selected from (N-terminus to C-terminus) VL-(linker)-VH and VH-(linker)-VL. In some embodiments, the order of the variable domains is the same for all single chain Fv fragments contained in the heterodimeric protein. In some embodiments, the three VL domains are connected to each other via said first polypeptide linker and one of said third, fourth, and fifth polypeptide linkers, respectively, e.g. from said first amino acid sequence. In some embodiments, the three VH domains are connected to each other via said second polypeptide linker and one of said third, fourth, and fifth polypeptide linkers, respectively, e.g. the specified second amino acid sequence (see Fig. 1 and 4). Thus, in some embodiments, at least one of said first and said second single chain proteins comprises an amino acid sequence consisting of three VL domains or three VH domains, respectively, connected by two polypeptide linkers.

В некоторых других вариантах осуществления вариабельный домен любого такого связывающего домена на основе антитела, который напрямую связан через соответствующий линкер с N- и/или Сконцом указанной первой или второй аминокислотной последовательности, представляет собой: (а) VHдомен в случае, когда он слит с указанной первой аминокислотной последовательностью, и (b) VL-домен в случае, когда он слит с указанной второй аминокислотной последовательностью. Таким образом, VHдомен слит с N- и/или С-концом основной области VL-линкер-VL, а VL-домен слит с N- и/или С-концом основной области VH-линкер-VH (см., например, фиг. 3).In some other embodiments, the variable domain of any such antibody-based binding domain that is directly linked via an appropriate linker to the N- and/or C-terminus of said first or second amino acid sequence is: (a) a VH domain when fused to said a first amino acid sequence, and (b) a VL domain when fused to said second amino acid sequence. Thus, the VH domain is fused to the N- and/or C-terminus of the VL-linker-VL core region, and the VL domain is fused to the N- and/or C-terminus of the VH-linker-VH core region (see, for example, FIG. .3).

В конкретных вариантах осуществления изобретения указанные третий, четвертый, пятый и/или шестой связывающие домены являются одноцепочечными Fv-фрагментами.In specific embodiments, said third, fourth, fifth and/or sixth binding domains are single chain Fv fragments.

В частных таких вариантах осуществления изобретения полипептидный линкер, соединяющий вариабельные домены указанных одноцепочечных Fv-фрагментов, состоит из 15-25 аминокислотных остатков, в частности из 20 аминокислотных остатков. В конкретных вариантах осуществления изобретения указанный полипептидный линкер имеет последовательность (GGGGS)n, причем n выбирают из 3, 4 и 5, в частности из 4.In particular such embodiments, the polypeptide linker connecting the variable domains of said single chain Fv fragments consists of 15-25 amino acid residues, in particular 20 amino acid residues. In specific embodiments of the invention, said polypeptide linker has the sequence (GGGGS) n , n being selected from 3, 4 and 5, in particular from 4.

В конкретных вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один из указанных вариабельных доменов антитела содержит CDR-области, полученные из родительского кроличьего антитела.In specific embodiments, at least one of said antibody variable domains contains CDR regions derived from a parental rabbit antibody.

В конкретных вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один из указанных вариабельных доменов антител содержит каркасные области антител человека.In specific embodiments, at least one of said antibody variable domains comprises human antibody framework regions.

В частных таких вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один из указанных VLдоменов содержит: (i) каркасные области I-III из Vk человека; (ii) CDR-домены CDR1, CDR2 и CDR3 и (iii) каркасную область IV, которую выбирают из:In particular such embodiments of the invention, at least one of these VL domains contains: (i) framework regions I-III from human Vk; (ii) the CDR domains of CDR1, CDR2 and CDR3; and (iii) a framework region IV which is selected from:

a) последовательности зародышевой линии Vλ человека для IV каркасной области, в частности последовательности зародышевой линии Υλ, выбранной из списка SEQ ID NO 16-22 согласно WO 2014/206561;a) a human Vλ germline sequence for frame IV, in particular a Υλ germline sequence selected from the list of SEQ ID NOs 16-22 according to WO 2014/206561;

b) последовательности на основе VX, которая представляет собой (bi) консенсусную последовательность Υλ из последовательностей зародышевой линии Υλ человека для IV каркасной области, в частности, SEQ ID NO 17 согласно WO 2014/206561; или (bii) консенсусную последовательность Υλ из перестроенных последовательностей Υλ человека для IV каркасной области, в частности, консенсусную последовательность VX, выбранную из списка SEQ ID NO 16 и 17 согласно WO 2014/206561; иb) a VX-based sequence that is (bi) a Υλ consensus sequence from human Υλ germline sequences for framework IV, in particular SEQ ID NO 17 according to WO 2014/206561; or (bii) a Υλ consensus sequence from rearranged human Υλ sequences for framework IV, in particular a VX consensus sequence selected from the list of SEQ ID NOs 16 and 17 according to WO 2014/206561; And

с) последовательности на основе VX, которая имеет одну или две мутации, в частности одну мутацию, по сравнению с ближайшей последовательностью зародышевой линии Υλ человека для IV каркасной области.c) a VX-based sequence that has one or two mutations, in particular one mutation, compared to the nearest human Υλ germline sequence for the IV framework.

В некоторых вариантах осуществления когнатная пара одного из указанного первого и указанного второго VL- и VH-доменов является специфичной к антигену, выбранному из списка раковая мишень; и мишень, присутствующая на иммунных эффекторных клетках, такая как CD3.In some embodiments, a cognate pair of one of said first and said second VL and VH domains is specific for an antigen selected from a list of cancer targets; and a target present on immune effector cells such as CD3.

В частных таких вариантах осуществления указанные третий, четвертый, пятый и/или шестой связывающие домены представляют собой одноцепочечные Fv-фрагменты со специфичностью к мишени, выбранной из списка раковая мишень; и мишень, присутствующая на иммунных эффекторных клетках, такая как CD3.In particular such embodiments, said third, fourth, fifth and/or sixth binding domains are single chain Fv fragments with a specificity for a target selected from the list cancer target; and a target present on immune effector cells such as CD3.

В контексте настоящей заявки термин мишень относится к когнатному связывающему партнеруIn the context of this application, the term target refers to a cognate binding partner

- 9 041608 связывающего домена, такому как антиген антитела, который специфично связывается с таким связывающим доменом.- 9 041608 binding domain, such as an antigen of an antibody that specifically binds to such a binding domain.

В конкретных вариантах осуществления указанной мишенью является раковая мишень, в частности антиген или эпитоп, который присутствует на поверхности одного или более типов опухолевых клеток или ассоциированных с опухолью клеток в повышенной концентрации и/или в другой стерической конфигурации по сравнению с поверхностью неопухолевых клеток. В частности, указанная раковая мишень присутствует на поверхности одного или более типов опухолевых клеток или опухолевых стромальных клеток, но не на поверхности неопухолевых клеток.In specific embodiments, said target is a cancer target, in particular an antigen or epitope that is present on the surface of one or more types of tumor cells or tumor-associated cells at an increased concentration and/or in a different steric configuration compared to the surface of non-tumor cells. In particular, said cancer target is present on the surface of one or more types of tumor cells or tumor stromal cells, but not on the surface of non-tumor cells.

В других конкретных вариантах осуществления указанная мишень представляет собой антиген или эпитоп, которые преимущественно экспрессируются на клетках, участвующих в аутоиммунных заболеваниях. В других вариантах осуществления изобретения указанный антиген или эпитоп преимущественно экспрессируются в клетках, участвующих в воспалительном заболевании.In other specific embodiments, said target is an antigen or epitope that is predominantly expressed on cells involved in autoimmune diseases. In other embodiments of the invention, the specified antigen or epitope is predominantly expressed in cells involved in an inflammatory disease.

В конкретных вариантах осуществления указанная мишень представляет собой мишень, присутствующую на иммунных эффекторных клетках. В конкретных вариантах осуществления указанной мишенью является CD3.In specific embodiments, said target is a target present on immune effector cells. In specific embodiments, said target is CD3.

В некоторых вариантах осуществления изобретения указанный первый и указанный второй одноцепочечный белок выбирают из следующего списка, где VLA, VLB, VHA и VHB соответствуют указанным первому и второму VL- и VH-доменам, a VLC, VLD, VLE, VLF, VHC, VHD, VHE и VHF являются частью одноцепочечных фрагментов с линкером, соответствующим указанным третьему, четвертому, пятому и/или шестому функциональным доменам соответственно, связанному с помощью третьего, четвертого, пятого и/или шестого линкеров (LINKER3, LINKER4, LINKER5 и LINKER6) с основным доменом (выделенным полужирным шрифтом); все конструкции записаны в направлении от N-конца к Сконцу.In some embodiments, said first and said second single chain protein are selected from the following list, where VLA, VLB, VHA, and VHB correspond to said first and second VL and VH domains, and VLC, VLD, VLE, VLF, VHC, VHD, VHE and VHF are part of single-stranded fragments with a linker corresponding to the specified third, fourth, fifth and/or sixth functional domains, respectively, linked via third, fourth, fifth and/or sixth linkers (LINKER3, LINKER4, LINKER5 and LINKER6) to the main domain (highlighted in bold); all constructs are written in the direction from the N-terminus to the C-terminus.

А (параллельное расположение 6Fv):A (parallel arrangement 6Fv):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB(LINKER4)-VLD-(linker)-VHDCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

Цепь 2: VLE-(линкер)-VHE-(LINKERS)-VHA-(LINKER2)-VHB(LINKERS)-VLF-(линкер)-VHFCircuit 2: VLE-(linker)-VHE-(LINKERS)-VHA-(LINKER2)-VHB(LINKERS)-VLF-(linker)-VHF

В (антипараллельное расположение 6Fv):B (anti-parallel arrangement 6Fv):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB(LINKER4)-VLD-(linker)-VHDCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

Цепь 2: VLE-(линкер)-VHE-(LINKER52)-VHB-(LINKER2)-VHA(LINKERS)-VLF-(линкер)-VHFCircuit 2: VLE-(linker)-VHE-(LINKER52)-VHB-(LINKER2)-VHA(LINKERS)-VLF-(linker)-VHF

Cl (антипараллельное расположение 4 Fv) (см. фиг.1):Cl (anti-parallel arrangement 4 Fv) (see figure 1):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLBCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB

Цепь 2: VLD-(линкер)-VHD-(LINKER4)-VHB-(LINKER2)-VHACircuit 2: VLD-(linker)-VHD-(LINKER4)-VHB-(LINKER2)-VHA

C2 (антипараллельное расположение 4 Fv) (см. фиг.З):C2 (anti-parallel arrangement 4 Fv) (see fig.3):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLBCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB

Цепь 2: VHB-(LINKER2)-VHA-(LINKER4)-VLD-(линкер)-VHDCircuit 2: VHB-(LINKER2)-VHA-(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

СЗ (антипараллельное расположение 4 Fv):NW (anti-parallel arrangement 4 Fv):

Цепь 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS )-VLC-(линкер)-VHCCircuit 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS )-VLC-(linker)-VHC

Цепь 2: VLD-(линкер)-VHD-(LINKER4)-VHB-(LINKER2)-VHACircuit 2: VLD-(linker)-VHD-(LINKER4)-VHB-(LINKER2)-VHA

C4 (антипараллельное расположение 4 Fv):C4 (anti-parallel arrangement 4 Fv):

Цепь 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS )-VLC-(линкер)-VHCCircuit 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS )-VLC-(linker)-VHC

Цепь 2: VHB-(LINKER2)-VHA-(LINKER4)-VLD-(линкер)-VHDCircuit 2: VHB-(LINKER2)-VHA-(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

DI (параллельное расположение 4 Fv) (см. фиг.4):DI (parallel arrangement 4 Fv) (see figure 4):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLBCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB

Цепь 2: VLD-(линкер)-VHD-(LINKER4)-VHA-(LINKER2)-VHBCircuit 2: VLD-(linker)-VHD-(LINKER4)-VHA-(LINKER2)-VHB

D2 (параллельное расположение 4 Fv):D2 (parallel arrangement 4 Fv):

Цепь 1: VLC-(линкер)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLBCircuit 1: VLC-(linker)-VHC-(LINKERS )-VLA-(LINKER1)-VLB

Цепь 2: VHA-(LINKER2)-VHB-(LINKER4)-VLD-(линкер)-VHDCircuit 2: VHA-(LINKER2)-VHB-(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

D3 (параллельное расположение 4 Fv):D3 (parallel arrangement 4 Fv):

Цепь 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS)-VLC-(линкер)-VHCCircuit 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS)-VLC-(linker)-VHC

Цепь 2: VLD-(линкер)-VHD-(LINKER4)-VHA-(LINKER2)-VHBCircuit 2: VLD-(linker)-VHD-(LINKER4)-VHA-(LINKER2)-VHB

D4 (параллельное расположение 4 Fv):D4 (parallel arrangement 4 Fv):

Цепь 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS)-VLC-(линкер)-VHCCircuit 1: VLA-(LINKER1)-VLB-(LINKERS)-VLC-(linker)-VHC

Цепь 2: VHA-(LINKER2)-VHB-(LINKER4)-VLD-(линкер)-VHDCircuit 2: VHA-(LINKER2)-VHB-(LINKER4)-VLD-(linker)-VHD

В этом формате локализация двух разделенных вариабельных доменов тяжелых цепей VHB и VHC на одной белковой цепи и двух соответствующих вариабельных доменов легких цепей VLB и VLC на другой белковой цепи (VH-VH/VL-VL) предотвращает образование пар между доменами одной цепи,In this format, localization of two separated VHB and VHC heavy chain variable domains on one protein chain and two corresponding VLB and VLC light chain variable domains on another protein chain (VH-VH/VL-VL) prevents pairing between domains on the same chain,

- 10 041608 приводящее к неактивным подобным одноцепочечным диантителам (scDb) структурам, как это было бы в случае, если бы для обеспечения гетеродимеризации была использована ориентация VH-VL/VH-VL обычного диантитела аналогично конструкции, предложенной Куприяновым и др. В противоположность этому, ориентация VH-VH/VL-VL позволяет образование исключительно гетеродимерных белков, способных специфично связывать от 2 до 6 мишеней.- 10 041608 resulting in inactive single-stranded diabody-like (scDb) structures, as would be the case if the VH-VL/VH-VL orientation of a conventional diabody was used to provide heterodimerization, similar to the design proposed by Kupriyanov et al. In contrast, the VH-VH/VL-VL orientation allows the formation of exclusively heterodimeric proteins capable of specifically binding 2 to 6 targets.

Существует теоретическая возможность, что образование пар между VH/VL доменами связывающего мишени А и В основного домена VHA-VHB/VLA-VLB приведет к неактивному основному домену из-за неправильного спаривания VHA с VLB и VHB с VLA, приводящего в результате к образованию пар VHA-VLB и VHB-VLA. Неожиданно и удивительно, но такие неактивные варианты не были до сих пор обнаружены. Без привязки к какой-либо конкретной гипотезе димеризация может быть сдвинута в сторону когнатного спаривания за счет более эффективной упаковки CDR когнатных пар, в отличие от потенциальных помех для упаковки, возникающих в несовпадающих парах.There is a theoretical possibility that pairing between the VH/VL binding target A and B domains of the VHA-VHB/VLA-VLB core domain will result in an inactive core domain due to mispairing of VHA to VLB and VHB to VLA, resulting in pairing VHA-VLB and VHB-VLA. Unexpectedly and surprisingly, such inactive variants have not yet been discovered. Without being bound to any particular hypothesis, dimerization can be shifted towards cognate pairing due to more efficient packing of the CDRs of cognate pairs, as opposed to potential packing interference occurring in mismatched pairs.

В целях дальнейшего усиления гетеродимеризации в направлении образования активных пар в основном домене VH-VH/VL-VL, технологии выпуклость-впадина или аналогичные технологии могут быть применены в одной паре VL/VH (или при реципрокном применении - в обоих парах VL/VH) основного домена VH-VH/VL-VL. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения образование активных пар в основном домене VH-VH/VL-VL указанного гетеродимерного белка дополнительно усиливается технологией, выбранной из: технологии выпуклость-впадина и межцепочечные цистеиновые мостики.In order to further enhance heterodimerization towards active pairing in the main VH-VH/VL-VL domain, bulge-hollow techniques or similar techniques can be applied to a single VL/VH pair (or reciprocally applied to both VL/VH pairs) main domain VH-VH/VL-VL. Thus, in some embodiments, the formation of active pairs in the main VH-VH/VL-VL domain of said heterodimeric protein is further enhanced by a technology selected from: bulge-hollow technology and interstrand cysteine bridges.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к одной или двум нуклеотидным последовательностям, кодирующим указанные первый и второй одноцепочечные белки.In a second aspect, the present invention provides one or two nucleotide sequences encoding said first and second single chain proteins.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к одному или двум векторам, содержащим указанные одну или две нуклеотидные последовательности.In a third aspect, the present invention provides one or two vectors containing said one or two nucleotide sequences.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к клетке-хозяину или клеткам-хозяевами, содержащим один или два вектора.In a fourth aspect, the present invention relates to a host cell or host cells containing one or two vectors.

В четвертом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения первого и второго одноцепочечных белков или гетеродимерного белка согласно настоящему изобретению, включающему в себя: (i) получение нуклеиновой кислоты или нуклеиновых кислот по настоящему изобретению, либо вектора или векторов по настоящему изобретению, экспрессию указанных нуклеиновой кислоты или нуклеиновых кислот, либо указанных вектора или векторов, и сбор указанных первого и второго одноцепочечных белков или указанного гетеродимерного белка из системы экспрессии; или (ii) получение клетки-хозяина или клеток-хозяев по настоящему изобретению, культивирование указанных клеткихозяина или клеток-хозяев, и сбор указанных первого и второго одноцепочечных белков или указанного гетеродимерного белка из клеточной культуры.In the fourth aspect, the present invention relates to a method for obtaining the first and second single-stranded proteins or heterodimeric protein according to the present invention, including: (i) obtaining a nucleic acid or nucleic acids of the present invention, or a vector or vectors of the present invention, the expression of these nucleic acids or nucleic acids or said vector or vectors, and collecting said first and second single chain proteins or said heterodimeric protein from the expression system; or (ii) obtaining a host cell or host cells of the present invention, culturing said host cell or host cells, and harvesting said first and second single chain proteins or said heterodimeric protein from the cell culture.

В пятом аспекте настоящее изобретение относится к фармацевтической композиции, содержащей гетеродимерный белок по настоящему изобретению и фармацевтически приемлемый носитель.In a fifth aspect, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising a heterodimeric protein of the present invention and a pharmaceutically acceptable carrier.

В шестом аспекте настоящее изобретение относится к гетеродимерному белку по настоящему изобретению для применения при лечении заболевания, выбранного из ракового, воспалительного и аутоиммунного заболевания, где по меньшей мере одна из указанных когнатных пар VL- и VH-доменов или указанных третьего, четвертого, пятого или шестого функционального домена способна специфично взаимодействовать с мишенью, имеющей терапевтическую значимость при соответствующем заболевании.In a sixth aspect, the present invention relates to a heterodimeric protein of the present invention for use in the treatment of a disease selected from a cancerous, inflammatory, and autoimmune disease, wherein at least one of said VL and VH domain cognate pairs or said third, fourth, fifth, or of the sixth functional domain is able to specifically interact with a target of therapeutic significance in the corresponding disease.

В седьмом аспекте настоящее изобретение относится к способу лечения пациента, страдающего от заболевания, выбранного из ракового, воспалительного и аутоиммунного заболевания, включающему в себя введение субъекту эффективного количества гетеродимерного белка по настоящему изобретению, где по меньшей мере одна из указанных когнатных пар VL- и VH-доменов или указанных третьего, четвертого, пятого или шестого функционального домена способна специфично взаимодействовать с мишенью, имеющей терапевтическую значимость при соответствующем заболевании.In a seventh aspect, the present invention provides a method for treating a patient suffering from a disease selected from a cancerous, inflammatory, and autoimmune disease, comprising administering to the subject an effective amount of a heterodimeric protein of the present invention, wherein at least one of said VL- and VH cognate pairs α-domains or said third, fourth, fifth or sixth functional domain is capable of interacting specifically with a target of therapeutic relevance in the respective disease.

- 11 041608- 11 041608

Литература.Literature.

Rl. Skerra, A., and Pluckthun, A. (1988). Assembly of a functional immunoglobulin Fv fragment in Escherichia coli.Rl. Skerra, A. and Pluckthun, A. (1988). Assembly of a functional immunoglobulin Fv fragment in Escherichia coli.

Science 240, 1038-1041.Science 240, 1038-1041.

R2. Rbthlisberger et al., (2005). Domain interactions in the Fab fragment: A comparative evaluation of the single-chain Fv and Fab format engineered with variable domains of different stability. J Mol Biol 347, 773-789.R2. Rbthlisberger et al., (2005). Domain interactions in the Fab fragment: A comparative evaluation of the single-chain Fv and Fab format engineered with variable domains of different stability. J Mol Biol 347, 773-789.

R3. Ridgway et al., 1996. 'Knobs-into-holes' engineering of antibody CH3 domains for heavy chain heterodimerization. Protein Eng. 9, 617-621.R3. Ridgway et al., 1996. 'Knobs-into-holes' engineering of antibody CH3 domains for heavy chain heterodimerization. ProteinEng. 9, 617-621.

R4. Zhu (1997) Remodeling domain interfaces to enhance heterodimer formation. Protein Sci. 6, 781-788R4. Zhu (1997) Remodeling domain interfaces to enhance heterodimer formation. Protein Sci. 6, 781-788

R5. Schaefer, W., et al., 2011b. Immunoglobulin domain crossover as a generic approach for the production of bispecific IgG antibodies. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 11187-11192.R5. Schaefer, W., et al., 2011b. Immunoglobulin domain crossover as a generic approach for the production of bispecific IgG antibodies. Proc. Natl. Acad. sci. U.S.A. 108, 11187-11192.

R6. Holliger et al.,. Diabodies: small bivalent and bispecific antibody fragments. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 6444-6448.R6. Holliger et al. Diabodies: small bivalent and bispecific antibody fragments. Proc. Natl. Acad. sci. U.S.A. 90, 6444-6448.

R7. Arndt et al., 1999. Abispecific diabody that mediates natural killer cell cytotoxicity against xeno-transplantated human Hodgkin's tumors. Blood 94, 2562-2568.R7. Arndt et al., 1999. Abispecific diabody that mediates natural killer cell cytotoxicity against xeno-transplanted human Hodgkin's tumors. Blood 94, 2562-2568.

R8. Kipriyanov et al., 1999. Bispecific tandem diabody for tumor therapy with improved antigen binding and pharmacokinetics. J. Mol. Biol. 293, 41-56.R8. Kipriyanov et al., 1999. Bispecific tandem diabody for tumor therapy with improved antigen binding and pharmacokinetics. J. Mol. Biol. 293, 41-56.

R9. Alt et al., 1999. Novel tetravalent and bispecific IgGlike antibody molecules combining single-chain diabodies with the immunoglobulin gammal Fc or CH3 region. FEBS Lett. 454, 9094.R9. Alt et al., 1999. Novel tetravalent and bispecific IgGlike antibody molecules combining single-chain diabodies with the immunoglobulin gammal Fc or CH3 region. FEBS Lett. 454, 9094.

R10. Johnson et al., 2010. Effector cell recruitment with novel Fv-based dual-affinity re-targeting protein leads to potent tumor cytolysis and in vivo В-cell depletion. J. Mol. Biol.399, 436-449.R10. Johnson et al., 2010. Effector cell recruitment with novel Fv-based dual-affinity re-targeting protein leads to potent tumor cytolysis and in vivo B-cell depletion. J. Mol. Biol.399, 436-449.

Rll. De Jonge et al., (1995) Production and characterization of bispecific single-chain antibody fragments. Mol. Immunol. 32, 1405-1412.Rll. De Jonge et al., (1995) Production and characterization of bispecific single-chain antibody fragments. Mol. Immunol. 32, 1405-1412.

R12. Reiter et al., (1994) Engineering interchain disulfide bonds into conserved framework regions of Fv fragments: improved biochemical characteristics of recombinant immunotoxins containing disulfide-stabilized Fv. Protein Eng. 7, 697-704.R12. Reiter et al., (1994) Engineering interchain disulfide bonds into conserved framework regions of Fv fragments: improved biochemical characteristics of recombinant immunotoxins containing disulfide-stabilized Fv. ProteinEng. 7, 697-704.

R13. Pack, P., and Pluckthun, A. (1992). Miniantibodies: Use of amphipathic helices to produce functional, flexibly linked dimeric Fv fragments with high avidity in Escherichia coli. Biochemistry 31, 1579-1584.R13. Pack, P., and Pluckthun, A. (1992). Miniantibodies: Use of amphipathic helices to produce functional, flexibly linked dimeric Fv fragments with high avidity in Escherichia coli. Biochemistry 31, 1579-1584.

R14. Schoonjans et al., Fab chains as an efficient heterodimerization scaffold for the production of recombinant bispecific and trispecific antibody derivatives. J Immunol. 2000 Dec 15,-165 (12) :7050-7 .R14. Schoonjans et al., Fab chains as an efficient heterodimerization scaffold for the production of recombinant bispecific and trispecific antibody derivatives. J Immunol. 2000 Dec 15,-165(12):7050-7 .

R15. Orcutt et al., 2009. A modular IgG-scFv bispecific antibody topology. Pro-tein Eng. Des. Sei. 23, 221-228.R15. Orcutt et al., 2009. A modular IgG-scFv bispecific antibody topology. ProteinEng. Des. Sei. 23, 221-228.

R16. Wu, C. et al., 2007. Simultaneous targeting of multiple disease mediators by a dual-variable-domain immunoglobulin. Nat.Biotechnol. 25, 1290-1297.R16. Wu, C. et al., 2007. Simultaneous targeting of multiple disease mediators by a dual-variable-domain immunoglobulin. Nat.Biotechnol. 25, 1290-1297.

R17. mAbs; Kohler & Milstein, Nature. 256 (1975) 495-7R17. mAbs; Kohler & Milstein, Nature. 256 (1975) 495-7

R18. Umana et al., 1999. Engineered glycoforms of an antineuroblastoma IgGl with optimized antibody-dependentR18. Umana et al., 1999. Engineered glycoforms of an antineuroblastoma IgGl with optimized antibody-dependent

- 12 041608 cellular cytotoxic activity. Nat. Biotechnol. 17, 176-180- 12 041608 cellular cytotoxic activity. Nat. Biotechnol. 17, 176-180

R19. Yu, Y. J. et al. Sci. Trans. Med. 3, 84ra44 (2011).R19. Yu, Y. J. et al. sci. Trans. Med. 3, 84ra44 (2011).

R20. Hinton PR. et al., 2004. Engineered human IgG antibodies with longer serum half-lives in primates. J Biol Chern. 279(8):6213-6.R20. Hinton P. R. et al., 2004. Engineered human IgG antibodies with longer serum half-lives in primates. J Biol Chern. 279(8):6213-6.

R21. Spiess et al., 2015. Alternative molecular formats and therapeutic applications for bispecific antibodies. Mol Immunol. 2015 Jan 27.R21. Spiess et al., 2015. Alternative molecular formats and therapeutic applications for bispecific antibodies. Mol Immunol. 2015 Jan 27.

R22. Davis et al., 2013. Readily isolated bispecific antibodies with native immunoglobulin format. US Patent 8,586,713. Regeneron Pharmaceuticals, Inc.R22. Davis et al., 2013. Readily isolated bispecific antibodies with native immunoglobulin format. U.S. Patent 8,586,713. Regeneron Pharmaceuticals Inc.

R23. Shahied LS, et al., Bispecific minibodies targetingR23. Shahied LS, et al., Bispecific minibodies targeting

HER2/neu and CD16 exhibit improved tumor lysis when placed in a divalent tumor antigen binding format. J Biol Chern. 2004 Dec 24,-279(52):53907-14. Epub 2004 Oct 7.HER2/neu and CD16 exhibit improved tumor lysis when placed in a divalent tumor antigen binding format. J Biol Chern. 2004 Dec 24,-279(52):53907-14. Epub 2004 Oct 7.

R24. Milstein.C and Cuello.A.C. (1983) Nature, 305, 537-54R24. Milstein.C and Cuello.A.C. (1983) Nature, 305, 537-54

R25. Chang et al., The dock and lock method: a novel platform technology for building multivalent, multifunctional structures of defined composition with retained bioactivity.R25. Chang et al., The dock and lock method: a novel platform technology for building multivalent, multifunctional structures of defined composition with retained bioactivity.

Clin Cancer Res. 2007 Sep 15,-13(18 Pt 2) : 558 6s-5591s.Clinic Cancer Res. 2007 Sep 15,-13(18 Pt 2) : 558 6s-5591s.

R26. Deyev et al., (2003). Design of multivalent complexes using the barnase · barstar module. Nature biotechnology, 21(12), 1486-1492.R26. Deyev et al., (2003). Design of multivalent complexes using the barnase barstar module. Nature biotechnology, 21(12), 1486-1492.

R27. Pack, P., and Pluckthun, A. (1992). Miniantibodies:R27. Pack, P., and Pluckthun, A. (1992). miniantibodies:

Use of amphipathic helices to produce functional, flexibly linked dimeric Fv fragments with high avidity in Escherichia coli. Biochemistry 31, 1579-1584.Use of amphipathic helices to produce functional, flexibly linked dimeric Fv fragments with high avidity in Escherichia coli. Biochemistry 31, 1579-1584.

R28. Halin et al. (2003) . Synergistic therapeutic effects of a tumor targeting antibody fragment, fused to interleukin 12 and to tumor necrosis factor a. Cancer research, 63(12), 32023210.R28. Halin et al. (2003). Synergistic therapeutic effects of a tumor targeting antibody fragment, fused to interleukin 12 and to tumor necrosis factor a. Cancer research, 63(12), 32023210.

R29. D. Muller et al., Improved pharmacokinetics of recombinant bispecific antibody molecules by fusion to human serum albumin J. Biol. Chern., 282 (2007), pp. 12650-12660R29. D. Muller et al., Improved pharmacokinetics of recombinant bispecific antibody molecules by fusion to human serum albumin J. Biol. Chern., 282 (2007), pp. 12650-12660

R30. EP1293514R30. EP1293514

R31. Milstein C, and Cuello AC (1983) Hybrid hybridomas and their use in immunohistochemistry. Nature 305:537-540R31. Milstein C, and Cuello AC (1983) Hybrid hybridomas and their use in immunohistochemistry. Nature 305:537-540

ПримерыExamples

Пример 1. Конструирование полиспецифичных форматов.Example 1. Construction of polyspecific formats.

Для создания гетеродимерных полиспецифичных форматов, названных получаемыми с помощью когнатной гетеродимеризации терапевтическими средствами на основе полиспецифичных антител (MATCH), были выбраны четыре хорошо охарактеризованных вариабельных домена, мишенями которых являются альфа-фактор некроза опухолей человека (TNF), рецептор интерлейкина-5 человека (IL5R), эпсилон-цепь CD3 человека (CD3) и рецептор интерлейкина-23 (IL23R) соответственно. Исходя из известных характеристик связывания соответствующих вариабельных доменов в формате scFv, активность и, таким образом, правильное объединение когнатных пар VL/VH оценивали в контексте полиспецифичных молекул. Соответствующие вариабельные домены на периферии молекулы были расположены либо на аминоконце, либо на карбоксиконце каждой белковой цепи в качестве одноцепочечных Fvфрагментов (scFv), или были расположены в основном гетеродимеризующемся домене. В отличии от периферийных scFv-фрагментов, для которых VL и VH расположены на одной белковой цепи, когнатные вариабельные домены VL и VH основного домена расположены на двух различных белковых цепях. В представленных ниже примерах связывающие мишени домены, расположенные в двух основных доменах, связываются с CD3 или TNF соответственно. Вариабельные домены, связывающиеся с IL23R или IL5R, были использованы для периферийных scFv-модулей, которые были слиты с N- или С-концом основного домена с использованием гибкого аминокислотного линкера из 10 или 15 аминокислот.Four well-characterized variable domains targeting human tumor necrosis factor (TNF) alpha, human interleukin-5 receptor (IL5R ), the human CD3 epsilon chain (CD3), and the interleukin-23 receptor (IL23R), respectively. Based on the known binding characteristics of the respective variable domains in the scFv format, the activity and thus the correct association of the VL/VH cognate pairs was evaluated in the context of multispecific molecules. The corresponding variable domains at the periphery of the molecule were located either at the amino or carboxy terminus of each protein chain as single chain Fv fragments (scFv), or were located in the main heterodimerizing domain. Unlike peripheral scFv fragments, for which VL and VH are located on the same protein chain, the cognate variable domains VL and VH of the main domain are located on two different protein chains. In the examples below, the target-binding domains located in the two main domains bind to CD3 or TNF, respectively. IL23R or IL5R binding variable domains were used for peripheral scFv modules that were fused to the N- or C-terminus of the main domain using a flexible 10 or 15 amino acid linker.

Для того чтобы исследовать различные варианты сборки основного гетеродимера, представленного в данном изобретении, одновременно были сконструированы параллельная, а также антипараллельная ориентации когнатных пар вариабельных доменов, причем каждый из которых имел один или два дополнительных scFv-модуля, соединенных с N или С-концом основного домена.In order to explore different assembly options for the core heterodimer of the present invention, parallel as well as anti-parallel orientations of cognate pairs of variable domains were designed simultaneously, each having one or two additional scFv modules connected to the N or C terminus of the core domain.

В антипараллельной компоновке основной домен был сконструирован в ориентации VHAIn the anti-parallel arrangement, the main domain was designed in the VHA orientation

- 13 041608- 13 041608

VHB/VLB-VLA от N-конца к С-концу каждой белковой цепи (белковые цепи с 1 по 9). В одном варианте осуществления изобретения тетраспецифичный формат образован N-концевым слиянием одного scFvмодуля с каждой из двух белковых цепей (конструкции, состоящие из белковых цепей 1+2). Соответствующий триспецифичный формат содержит scFv-модуль, слитый только с одной из двух белковых цепей (конструкции 1+5). Для того чтобы исследовать возможные эффекты стабилизации сборки основного домена путем генно-инженерного введения дисульфидных мостиков, описанные выше два формата были получены также с С-концевым цистеином, что приводит к перекрестной сшивке когнатных Fv в основном домене каждой белковой цепи. Соответствующие гетеродимерные форматы состоят из белковых цепей 3+4 для тетраспецифичного формата и белковых цепей 4+6 для триспецифичного формата. В варианте антипараллельного расположения scFv-модуль, расположенный на цепи, содержащей тандем VH в основном домене, был слит с С-концом вместо N-конца и был объединен с белковой цепью, содержащей собранный scFv модуль на N-конце, давая в результате тетраспецифичный формат (белковые цепи 1+7), или с белковой цепью, содержащей только основной домен, давая в результате триспецифичный формат (белковые цепи 5+7).VHB/VLB-VLA from the N-terminus to the C-terminus of each protein chain (protein chains 1 to 9). In one embodiment, the tetraspecific format is formed by the N-terminal fusion of one scFv module to each of two protein chains (1+2 protein chain constructs). The corresponding trispecific format contains the scFv module fused to only one of the two protein chains (constructs 1+5). In order to investigate the possible effects of stabilizing core domain assembly by genetically engineered introduction of disulfide bridges, the two formats described above were also made with a C-terminal cysteine, resulting in cross-linking of cognate Fvs in the core domain of each protein chain. The corresponding heterodimeric formats consist of 3+4 protein chains for the tetraspecific format and 4+6 protein chains for the trispecific format. In an anti-parallel arrangement, the scFv module located on the strand containing the VH tandem in the main domain was fused at the C-terminus instead of the N-terminus and was fused to the protein strand containing the assembled scFv module at the N-terminus, resulting in a tetraspecific format (protein chains 1+7), or with a protein chain containing only the core domain, resulting in a trispecific format (protein chains 5+7).

В параллельной компоновке основной домен был сконструирован в ориентации VHA-VHB/VLAVLB от N-конца к С-концу каждой белковой цепи. Тетраспецифичный формат с обоими scFv-модулями, слитыми с N-концевой стороной основных доменов, получали путем совместной экспрессии белковых цепей 9+10. Соответствующую триспецифичную сборку с scFv-модулем исключительно на цепи, содержащей тандемный VH, получали путем совместной экспрессии белковых цепей 10+11.In a parallel arrangement, the core domain was designed in the VHA-VHB/VLAVLB orientation from the N-terminus to the C-terminus of each protein chain. A tetraspecific format with both scFv modules fused to the N-terminal side of the core domains was generated by co-expression of 9+10 protein chains. The corresponding trispecific assembly with the scFv module exclusively on the strand containing the tandem VH was generated by co-expression of the 10+11 protein chains.

Для создания конструкций, описанных в табл. 1, аминокислотные последовательности для Fvдоменов и линкеров были обратно транслированы в соответствующие нуклеотидные последовательности, которые были синтезированы de novo.To create the structures described in Table. 1, the amino acid sequences for the Fv domains and linkers were translated back into the corresponding nucleotide sequences, which were synthesized de novo.

Кодирующие последовательности были собраны и клонированы с помощью стандартных методов молекулярной биологии (см., например, Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual) в подходящий экспрессионный вектор (например, pcDNA3.1, Invitrogen) для секреции рекомбинантного белка.The coding sequences were assembled and cloned using standard molecular biology techniques (see, e.g., Sambrook, J., et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual) into an appropriate expression vector (e.g., pcDNA3.1, Invitrogen) for secretion of the recombinant squirrel.

Пример 2. Экспрессия и очистка.Example 2 Expression and purification.

Экспрессию сборок полиспецифичных форматов проводили путем котрансфекции конструкций в суспензионную клеточную линию (например, CHO-S Freestyle™, Invitrogen) с использованием протокола транзиентной экспрессии генов (система Freestyle™ МАХ). Комбинация коэкспрессированных экспрессионных векторов для создания сборок полиспецифичных форматов описана в табл. 2. После культивирования в течение нескольких дней супернатант клеток, секретирующих фрагменты антител, собирали для очистки. Белки сорбировали на подходящей аффинной смоле (например, Capto L., GE Healthcare), интенсивно промывали и элюировали сдвигом рН. Элюированные белки нейтрализовали, и заменяли буфер, получая очищенные пулы. Белки были проанализированы с помощью эксклюзионной высокоэффективной жидкостной хроматографии (SE-HPLC) (табл. 3 и фиг. 5) и электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (ДСН-ПААГЭ) (фиг. 6) для оценки чистоты и с помощью УФ-видимой спектроскопии для оценки содержания белка. Концентрацию белка доводили до требуемого уровня и проводили анализ стабильности.Expression of the polyspecific format assemblies was performed by co-transfection of the constructs into a suspension cell line (eg, CHO-S Freestyle™, Invitrogen) using a transient gene expression protocol (Freestyle™ MAX system). The combination of co-expressed expression vectors to create assemblies of polyspecific formats is described in table. 2. After culturing for several days, the supernatant of cells secreting antibody fragments was collected for purification. Proteins were adsorbed onto a suitable affinity resin (eg Capto L., GE Healthcare), washed extensively and eluted with a pH shift. The eluted proteins were neutralized and buffer exchanged to give purified pools. Proteins were analyzed by size exclusion high performance liquid chromatography (SE-HPLC) (Table 3 and Fig. 5) and sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) (Fig. 6) to assess purity and by UV visible spectroscopy to assess protein content. The protein concentration was adjusted to the required level and a stability analysis was performed.

С использованием процедуры одностадийной аффинной хроматографии все конструкции могли быть элюированы в высокочистой и мономерной фракции (фиг. 5 и 6), что подтверждает эффективное и правильное образование пар когнатных вариабельных доменов. Кроме того, при SDS-PAGE в невосстанавливающих условиях фракция PRO357 мигрировала почти количественно при размере ковалентно связанного гетеродимера (примерно 106 кДа), поддерживая соответствующие связи между цепями MATCH и демонстрируя высокую эффективность и практически полное образование дисульфидной связи между цепями. Из-за структурных ограничений образование этой дисульфидной связи между неправильно спаренными вариабельными доменами очень маловероятно. Таким образом, этот результат наводит на мысль, что гетеродимеризация происходила почти исключительно между когнатными парами вариабельных доменов.Using a one-step affinity chromatography procedure, all constructs could be eluted in a high purity and monomeric fraction (FIGS. 5 and 6), confirming efficient and correct pairing of cognate variable domains. In addition, on SDS-PAGE under non-reducing conditions, the PRO357 fraction migrated almost quantitatively at a covalently bound heterodimer size (about 106 kDa), maintaining proper inter-chain bonds of MATCH and demonstrating high efficiency and almost complete formation of an inter-chain disulfide bond. Due to structural limitations, the formation of this disulfide bond between mismatched variable domains is very unlikely. Thus, this result suggests that heterodimerization occurred almost exclusively between cognate pairs of variable domains.

Пример 3. Оценка стабильности при хранении.Example 3 Evaluation of storage stability.

Эффективная димеризация цепей MATCH была дополнительно продемонстрирована с помощью замечательной гомогенности белкового содержания в образцах, очищенных на белке L. Белок анализировали в течение четырех недель хранения при 4 и 37°С в отношении олигомеризации с помощью SEHPLC и деградации с помощью ДСН-ПААГЭ (см. фиг. 7-9). До начала исследования концентрацию образцов доводили до 1 г/л и отмечали момент времени t0. Содержание мономера определяли количественно путем разделения образцов на Shodex KW-402.5-4F (Showa Denko) и оценки полученных хроматограмм. Для расчета относительной процентной доли мономера белка площадь мономерного пика делили на общую площадь пиков, которые не могут быть отнесены к матриксу образца. Деградацию белка оценивали с помощью ДСН-ПААГЭ-анализа на гелях Any kD™ Mini-Protean TGX (Bio-Rad Laboratories) и окрашивали Кумасси бриллиантовым синим. Концентрацию белка контролировали в разные моменты времени с помощью УФ-видимой спектроскопии на спектрофотометре Infinite M200 Pro, оснащенномEfficient dimerization of MATCH chains was further demonstrated by the remarkable homogeneity of protein content in protein L-purified samples. The protein was analyzed over four weeks of storage at 4 and 37°C for oligomerization by SEHPLC and degradation by SDS-PAGE (see Fig. 7-9). Prior to the start of the study, the concentration of the samples was adjusted to 1 g/l and the time point t0 was noted. The monomer content was quantified by splitting the samples on Shodex KW-402.5-4F (Showa Denko) and evaluating the obtained chromatograms. To calculate the relative percentage of protein monomer, the area of the monomeric peak was divided by the total area of the peaks that could not be assigned to the sample matrix. Protein degradation was assessed by SDS-PAGE analysis on Any kD™ Mini-Protean TGX gels (Bio-Rad Laboratories) and stained with Coomassie brilliant blue. The protein concentration was monitored at different time points using UV-visible spectroscopy on an Infinite M200 Pro spectrophotometer equipped with

- 14 041608 планшетом Nanoquant (Tecan Group Ltd.).- 14 041608 Nanoquant plate (Tecan Group Ltd.).

Пример 4. Термическая денатурация.Example 4 Thermal Denaturation

Средняя точка перехода для термической денатурации испытанных конструкций была определена с помощью дифференциальной сканирующей флуориметрии (DSF), по существу как описано Niesen (Niesen et al., Nat Protoc. 2 (2007) 2212-21). Анализ DSF выполняется в приборе для количественной ПЦР (например, МХ3005р, Agilent Technologies). Образцы разводили в буфере (цитрат-фосфатный буфер, рН 6,4, 0,25 М NaCl), содержащем конечную концентрацию 5х Sypro оранжевого в общем объеме 25 мкл. Измерения образцов проводили в трех повторах, и программировали режим линейного изменения температуры 25-96°С. Флуоресцентный сигнал регистрировали, и необработанные данные анализировали с помощью GraphPad Prism (GraphPad Software Inc.).The median transition point for thermal denaturation of the tested constructs was determined by differential scanning fluorometry (DSF), essentially as described by Niesen (Niesen et al., Nat Protoc. 2 (2007) 2212-21). DSF analysis is performed on a quantitative PCR instrument (eg, MX3005p, Agilent Technologies). Samples were diluted in buffer (citrate-phosphate buffer, pH 6.4, 0.25 M NaCl) containing a final concentration of 5x Sypro orange in a total volume of 25 μl. Measurements of the samples were carried out in triplicate, and the mode of linear temperature change 25-96°C was programmed. The fluorescent signal was recorded and the raw data was analyzed using GraphPad Prism (GraphPad Software Inc.).

Пример 5. Определение аффинности.Example 5 Affinity Determination.

Аффинности связывания индивидуальных связывающих мишени доменов в одноцепочечном Fv(scFv)-формате, а также очищенных гетеродимерных тетраспецифичных конструкций, с рекомбинантными белками-мишенями - рецептором IL-5 человека (IL5R), внеклеточным доменом рецептора IL-23 человека (IL23R), моноцепью гамма-эпсилон CD3 человека (CD3) - были измерены с помощью поверхностного плазмонного резонанса (SPR) с использованием SPR-инструмента MASS-1 (Sierra Sensors). Для измерений аффинности (проводимых в проточном HEPES-буфере: 0,01 М HEPES, 0,15 М NaCl, 0,05% Tween) белки-мишени - внеклеточный домен гетеродимерного одноцепочечного CD3γδ человека (произведенный в лаборатории авторов), IL5R человека (R&D Systems), IL23R человека (Trenzyme) и TNF человека (Peprotech) - иммобилизовали в количестве 100-250 RU на сенсорном чипе (SPR-2 Affinity Sensor High Capacity Amine, Sierra Sensor) с использованием буферных систем, оптимизированных для каждой отдельной мишени с использованием стандартной процедуры связывания по аминогруппам. Для TNFa человека (TNF) использовали стандартный аминный сенсор. Двукратные серийные разведения очищенных гетеродимерных тетраспецифичных конструкций в диапазоне от 90 до 0,703 нМ вводили в проточную ячейку в течение 3 мин (20 мкл/мин) и оставляли для диссоциации на 720 с. После каждого цикла введения, поверхности регенерировали 45-секундным вторым введением 10 мМ глицина-HCl, рН 1,5. Аффинность рассчитывали путем подгонки сенсограмм для по меньшей мере шесть концентраций, так чтобы средний хи-квадрат составлял менее 10% от Rmax. Для TNF не было выполнено никаких серийных разведений, а только измерения при одной концентрации 90 нМ. Из данных дважды вычитают фон (вычитают референсный канал и контрольный цикл).Binding affinities of individual target-binding domains in single-chain Fv(scFv) format, as well as purified heterodimeric tetraspecific constructs, with recombinant target proteins - human IL-5 receptor (IL5R), extracellular domain of human IL-23 receptor (IL23R), monochain gamma human CD3 epsilon (CD3) were measured by surface plasmon resonance (SPR) using the MASS-1 SPR instrument (Sierra Sensors). For affinity measurements (performed in running HEPES buffer: 0.01 M HEPES, 0.15 M NaCl, 0.05% Tween) target proteins - extracellular domain of heterodimeric single chain human CD3γδ (produced in the authors laboratory), human IL5R (R&D Systems), human IL23R (Trenzyme) and human TNF (Peprotech) were immobilized at 100-250 RU on a sensor chip (SPR-2 Affinity Sensor High Capacity Amine, Sierra Sensor) using buffer systems optimized for each individual target using standard amino linkage procedure. For human TNFa (TNF), a standard amine sensor was used. Two-fold serial dilutions of the purified heterodimeric tetraspecific constructs ranging from 90 to 0.703 nM were injected into the flow cell over 3 min (20 µl/min) and allowed to dissociate for 720 s. After each injection cycle, surfaces were regenerated with a 45 second second injection of 10 mM glycine-HCl, pH 1.5. Affinity was calculated by fitting sensorgrams for at least six concentrations such that the mean chi-square was less than 10% of R max . No serial dilutions were made for TNF, only measurements at a single concentration of 90 nM. The background is subtracted from the data twice (reference channel and control cycle are subtracted).

Аффинность гетеродимерных тетраспецифичных конструкций связывания с каждой из четырех мишеней, как правило, очень близка с аффиностью отдельных связывающих доменов (scFv), используемых в тетраспецифичном формате, включая те CDR, чья иммунная реактивность, предположительно, зависит от правильной димеризации (т.е. те, которые представлены образующими Fv-димер, мишенью которых являются TNFa и CD3ε соответственно). Это демонстрирует полную функциональность каждого вариабельного домена в тетраспецифичных конструкциях и подтверждает правильность сборки когнатных пар вариабельных доменов.The affinity of the heterodimeric tetraspecific binding constructs for each of the four targets is generally very close to the affinity of the individual binding domains (scFv) used in the tetraspecific format, including those CDRs whose immune reactivity is presumably dependent on proper dimerization (i.e., those , which are represented by forming Fv-dimers, which target TNFa and CD3ε, respectively). This demonstrates the full functionality of each variable domain in the tetraspecific constructs and validates the assembly of the variable domain cognate pairs.

Кроме того, каждый из трех полиспецифичных форматов был способен связывать все четыре антигена-мишени одновременно, по-видимому, независимо от порядка взаимодействия с антигеном, как продемонстрировано SPR-анализом иммобилизованного MATCH белка (фиг. 11).In addition, each of the three polyspecific formats was able to bind all four target antigens simultaneously, apparently regardless of the order of interaction with the antigen, as demonstrated by SPR analysis of the immobilized MATCH protein (Fig. 11).

Важно признать, что в то время как эти данные указывают на правильную сборку между МАТСНцепями, они не обязательно указывают на отсутствие некогнатного связывания вариабельных доменов, в частности перевернутого образования пар между МАТСН-цепями, которое продуцирует химерные пары CDR. Было высказано предположение, что пары CDR влияют на эффективность ассоциации VLVH, и полученные авторами данные SE-HPLC, ДСН-ПААГЭ и SPR, по-видимому, позволяют предположить, что образование когнатных пар в МАТСН-цепях является весьма предпочтительным. Однако в попытке оценить степень образования перевернутых пар для МАТСН-цепей авторы провели SE-HPLCанализ антител и комплексов антиген-антитело после инкубации МАТСН-белков с мольным эквивалентом тримерного TNFa (т.е. 3-кратным избытком эпитопа TNFa). При применении этого способа анализа для родительского анти-TNFa scFv (данные не показаны) SE-HPLC хроматограммы показали дискретные пики, соответствующие трем различным популяциям комплекса антиген-антитело, отражающим неравные размеры комплексов TNFa с 1, 2 и 3 scFv. Кроме того, наблюдался пик, который согласуется с наличием остаточного, не находящегося в комплексе TNFa в растворе, тогда как не находящийся в комплексе scFv полностью отсутствовал в растворе, что подтверждает применение этого способа для идентификации неактивного анти-TNFa антитела.It is important to recognize that while these data indicate correct assembly between MATCH chains, they do not necessarily indicate the absence of non-cognate binding of variable domains, in particular inverted pairing between MATCH chains, which produces chimeric CDR pairs. It has been suggested that CDR pairing affects the efficiency of VLVH association, and our SE-HPLC, SDS-PAGE, and SPR data seem to suggest that cognate pairing in MATCH strands is highly favored. However, in an attempt to assess the degree of MATCH chain flip pairing, we performed SE-HPLC analysis of antibodies and antigen-antibody complexes after incubation of MATCH proteins with a molar equivalent of trimeric TNFa (i.e., a 3-fold excess of the TNFa epitope). Using this assay on the parental anti-TNFa scFv (data not shown), SE-HPLC chromatograms showed discrete peaks corresponding to three different antigen-antibody complex populations reflecting the unequal sizes of TNFa complexes with 1, 2 and 3 scFv. In addition, a peak was observed that is consistent with the presence of residual uncomplexed TNFa in solution, while uncomplexed scFv was completely absent from solution, confirming the use of this method to identify inactive anti-TNFa antibody.

Разделение МАТСН-белка и комплексов МАТСН-антиген было менее эффективно из-за большой молекулярной массы полиспецифичных молекул. Однако результаты авторов (фиг. 12) также четко показали наличие трех популяций комплексов МАТСН-TNFa и остаточного не находящегося в комплексе TNFa. Кроме того, образование плеч у пика комплекса 1xMATCH:TNFa позволяет предположить наличие неактивного, но димерного МАТСН-белка. Для оценки доли неактивного МАТСН-белка в растворе, пики деконволюировали с использованием программного обеспечения PeakFit v.1.2, предполагая га- 15 041608 уссово распределение для каждого пика, и наносили на график, чтобы оптимизировать степень согласия (фиг. 12). Этот анализ показал, что доля неактивного МАТСН-белка находилась в диапазоне от 4,7 доSeparation of MATCH protein and MATCH-antigen complexes was less effective due to the large molecular weight of polyspecific molecules. However, the authors' results (FIG. 12) also clearly showed the presence of three populations of MATCH-TNFa complexes and a residual non-complexed TNFa. In addition, the formation of shoulders at the peak of the 1xMATCH:TNFa complex suggests the presence of an inactive but dimeric MATCH protein. To estimate the proportion of inactive MATCH protein in solution, the peaks were deconvoluted using PeakFit v.1.2 software, assuming a Gaussian distribution for each peak, and plotted to optimize the degree of agreement (FIG. 12). This analysis showed that the proportion of inactive MATCH protein ranged from 4.7 to

11,4% (PRO357<PRO356<PRO355) от общего содержания МАТСН-белка.11.4% (PRO357<PRO356<PRO355) of the total MATCH protein content.

Таблица 1Table 1

КонструкцииConstructions

белков proteins Линкер 1 Linker 1 Основной домен Fv 1 Main Domain Fv 1 Линкер 2 Linker 2 Основной домен Fv 2 Basic Fv 2 domain Линкер 3 Linker 3 1 1 scFv (a!L23R) scFv (a!L23R) GGGGSGGGGS GGGGSGGGGS VL (aTNF'a) VL (aTNF'a) GGSGGS GGSGGS VL (aCD3) VL (aCD3) 2 2 scFv (aIL5R) scFv (aIL5R) GGGGSGGCGS GGGGSGGCGS VH (aCD3) VH (aCD3) GGSGGS GGSGGS VH (aTNFa) VH (aTNFa) 3 3 scFv (aIL23R) scFv (aIL23R) GGGGSGGGGS GGGGSGGGGS VL (aTNFa) VL (aTNFa) GGSGGS GGSGGS VL (aCD3) VL (aCD3) GSC GSC 4 4 scFv (aIL5R) scFv (aIL5R) GGGGSGGGGS GGGGSGGGGS VH (aCD3) VH (aCD3) GGSGGS GGSGGS VH (aTNFa) VH (aTNFa) GSC GSC 5 5 VL {a™ Fa) VL {a™ Fa) GGSGGS GGSGGS VL (aCD3) VL (aCD3) 6 6 VL (aTNFa) VL (aTNFa) GGSGGS GGSGGS VL (aCD3) VL (aCD3) GSC GSC 7 7 VH (aCD3) VH (aCD3) GGGSGGGS GGGSGGGS VH (aTNFa) VH (aTNFa) GGGGSGGGGS GGGGSGGGGS SCFv (alLSR) SCFv (alLSR) В IN VL (aTNFa) VL (aTNFa) GGSGGS GGSGGS VT, (aCD3) VT, (aCD3) 9 9 scFv (aTL23R) scFv (aTL23R) GGGGSGGGGSGGGGS GGGGSGGGGSGGGGS VL (aTNFa) VL (aTNFa) GGGGSGGGGSGGGGS GGGGSGGGGSGGGGS VL (aCD3) VL (aCD3) 10 10 scFv (a!L5R) scFv (a!L5R) GGGGSGGGGSGGGGS GGGGSGGGGSGGGGS VH (aCD3) VH (aCD3) GGGGSGGGGSGGGGS GGGGSGGGGSGGGGS VH (aTNFa) VH (aTNFa) 11 eleven VL (aTNFa) VL (aTNFa) GGGGSGGGGSGGGGS GGGGSGGGGSGGGGS VL (aCD3) VL (aCD3)

Таблица 2table 2

Сборки полиспецифичных форматовAssemblies of polyspecific formats

ID белка (Numab) Squirrel ID (Numab) Сборка Assembly Белковая цепь 1 Protein chain 1 Белковая цепь protein chain PRO356 PRO356 1 (см. фиг. 1) 1 (see Fig. 1) 1 1 2 2 PRO469 PRO469 2 2 1 1 5 5 PRO357 PRO357 3 (см. фиг . 2) 3 (see fig. 2) 3 3 4 ( 4 ( PRO470 PRO470 4 4 4 4 6 6 PRO358 PRO358 5 (см. фиг. 3) 5 (see Fig. 3) 1 1 7 7 PRO471 PRO471 6 6 5 5 7 7 PRO353 PRO353 7 (см. фиг. 4) 7 (see Fig. 4) 9 9 10 10 PRO468 PRO468 e e 10 10 11 eleven

Таблица 3Table 3

Эксклюзионные хроматограммы после 1 -стадийной очисткиSize exclusion chromatograms after 1-step purification

ID белка (внутр енний) Squirrel ID (internal) ID сборки Build ID Содержание мономера Content monomer Фигура Figure PR0356 PR0356 Сборка 1 Assembly 1 93,9 93.9 5A PR0357 PR0357 Сборка 3 Assembly 3 94, 4 94.4 5V PR0358 PR0358 Сборка 5 Build 5 93, 9 93.9 5C PR0355 PR0355 Сборка 7 Assembly 7 90, 4 90.4 5D 5D

Таблица 4Table 4

Средняя точка денатурации для белков, определенная с помощью дифференциальной сканирующей флуориметрииMean denaturation point for proteins determined by differential scanning fluorometry

ID белка (внутренний) Squirrel ID (interior) ID сборки Build ID Тт [°C] Tt [°C] PRO356 PRO356 1 1 67,99 67.99 PRO469 PRO469 2 2 67,24 67.24 PRO357 PRO357 3 3 71,27 71.27 PRO410 PRO410 4 4 70,34 70.34 : PRO358 : PRO358 5 5 68,51 : 68.51: PRO471 PRO471 6 6 67,98 67.98 PRO355 PRO355 7 7 67,33 67.33 PRO468 .......... PRO468 .......... 8 8 66, 67 66, 67

Claims (5)

Таблица 5Table 5 Аффинность гетеродимерных тетраспецифичных конструкций ID белка I Аффинность I Аффинность..........[ Аффинность I Аффинность.........I scFvs PR0355 к IL5R [М] 2,32Е-10 1,03Е-10 к CD3 М] 8? 57Е-09 2,01Е-08 к IL23R [М] 1,50Е-10 6,54Е-10 к TNF [М] 2,02Е-10 3,ЗОЕ-10Affinity of heterodimeric tetraspecific constructs Protein ID I Affinity I Affinity..........[Affinity I Affinity.........I scFvs PR0355 to IL5R [M] 2.32E-10 1.03E- 10 to CD3 M] 8 ? 57E-09 2.01E-08 to IL23R [M] 1.50E-10 6.54E-10 to TNF [M] 2.02E-10 3.3OE-10 PRO356 1,26Е-10 7,14Е-09 2,41Ε-Ί ; 2, 01Е-10PRO356 1.26E-10 7.14Е-09 2.41Ε-Ί; 2, 01E-10 PR0357 1,28Е-10 б,69Е-09 3,58Е-10 1,81Е-10PR0357 1.28E-10 b,69E-09 3.58E-10 1.81Е-10 PR0358 2,12Е-10 5,60Е-09 4,14Е-10 2,11Е-10PR0358 2.12E-10 5.60E-09 4.14Е-10 2.11E-10 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Гетеродимерная конструкция на основе антитела, содержащая, по меньшей мере, первую и вторую когнатные пары вариабельных доменов со специфичностью к первому и второму антигенаммишеням соответственно, содержащая первый и второй одноцепочечные белки, где указанный первый одноцепочечный белок содержит первую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):1. An antibody-based heterodimeric construct containing at least the first and second cognate pairs of variable domains with specificity for the first and second target antigens, respectively, containing the first and second single-stranded proteins, where the specified first single-stranded protein contains the first amino acid sequence consisting of ( from N- to C-terminus): (ia) первого VL-домена, (iia) первого полипептидного линкера и (iiia) второго VL-домена; и где указанный второй одноцепочечный белок содержит вторую аминокислотную последовательность, состоящую из (от N- к С-концу):(ia) a first VL domain, (iia) a first polypeptide linker, and (iiiia) a second VL domain; and where the specified second single-chain protein contains a second amino acid sequence consisting of (from N- to C-terminus): (ib) первого VH-домена, (iib) второго полипептидного линкера и (iiib) второго VH-домена; и где указанный первый VL-домен образует первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени с любым указанным первым или указанным вторым VHдоменом и указанный второй VL-домен образует вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени с другим из указанных VH-доменов, и где по меньшей мере один из указанных первого или второго одноцепочечного белка дополнительно содержит (iv) по меньшей мере один дополнительный домен в качестве третьего функционального домена, который слит посредством третьего полипептидного линкера с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью, где указанная гетеродимерная конструкция не содержит: ни (i) когнатную пару первого и второго иммуноглобулинового константного домена, где указанный первый иммуноглобулиновый константный домен содержится в указанном первом одноцепочечном белке, и где указанный второй иммуноглобулиновый константный домен содержится в указанном втором одноцепочечном белке, ни (ii) любую дополнительную пару гетеродимеризующих доменов, кроме указанных первого и второго VL- и VH-доменов (ia-iiia) и (ib-iiib), в которой один гетеродимеризующий домен указанной дополнительной пары гетеродимеризующих доменов расположен в указанном первом одноцепочечном белке, а другой гетеродимеризующий домен расположен в указанном втором одноцепочечном белке.(ib) a first VH domain, (iib) a second polypeptide linker, and (iiib) a second VH domain; and wherein said first VL domain forms a first cognate pair of variable domains with specificity for the first target antigen with any of said first or said second VH domain and said second VL domain forms a second cognate pair of variable domains with specificity for the second target antigen with the other of said VH domains, and wherein at least one of said first or second single chain protein further comprises (iv) at least one additional domain as a third functional domain that is fused via a third polypeptide linker to said first or said second amino acid sequence, where the specified heterodimeric construct does not contain: neither (i) a cognate pair of the first and second immunoglobulin constant domain, where the specified first immunoglobulin constant domain is contained in the specified first single-stranded protein, and where the specified second immunoglobulin constant domain is contained in the specified second single-stranded protein, nor (ii) any additional pair of heterodimerizing domains other than said first and second VL and VH domains (ia-iiiia) and (ib-iiib), in which one heterodimerizing domain of said additional pair of heterodimerizing domains is located in said the first single chain protein, and the other heterodimerizing domain is located in the second single chain protein. 2. Гетеродимерная конструкция по п.1, дополнительно содержащая:2. Heterodimeric construction according to claim 1, additionally containing: (v) четвертый функциональный домен, который слит посредством четвертого полипептидного мостика с указанной первой или указанной второй аминокислотной последовательностью;(v) a fourth functional domain that is fused via a fourth polypeptide bridge to said first or said second amino acid sequence; (vi) четвертый и пятый функциональные домены, которые слиты через четвертый и пятый полипептидные линкеры соответственно с указанной первой и/или указанной второй аминокислотной последовательностью; или (vi) четвертый, пятый и шестой функциональные домены, которые слиты через четвертый, пятый и шестой полипептидные линкеры соответственно с указанной первой и указанной второй аминокислотной последовательностью.(vi) fourth and fifth functional domains that are fused via fourth and fifth polypeptide linkers, respectively, to said first and/or said second amino acid sequence; or (vi) fourth, fifth, and sixth functional domains that are fused via fourth, fifth, and sixth polypeptide linkers, respectively, to said first and said second amino acid sequence. 3. Гетеродимерная конструкция по п.1 или 2, где указанный первый полипептидный линкер состоит из 5-20 аминокислотных остатков, в частности из 6-15 аминокислотных остатков.3. Heterodimeric construct according to claim 1 or 2, wherein said first polypeptide linker consists of 5-20 amino acid residues, in particular 6-15 amino acid residues. 4. Гетеродимерная конструкция по любому из пп.1-3, где: (а) указанный первый VL-домен (ia) и указанный первый VH-домен (ib) образуют первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, а указанный второй VL-домен (iiia) и указанный второй VHдомен (iiib) образуют вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени; или (b) указанный первый VL-домен (ia) и указанный второй VH-домен (iiib) образуют первую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью к первому антигену-мишени, а указанной второй VL-домен (iiia) и указанный первый VH-домен (ib) образуют вторую когнатную пару вариабельных доменов со специфичностью ко второму антигену-мишени.4. A heterodimeric construct according to any one of claims 1 to 3, wherein: (a) said first VL domain (ia) and said first VH domain (ib) form a first cognate pair of variable domains with specificity for the first target antigen, and said second VL domain (iiia) and said second VH domain (iiib) form a second cognate pair of variable domains with specificity for a second target antigen; or (b) said first VL domain (ia) and said second VH domain (iiib) form a first cognate pair of variable domains with specificity for the first target antigen, and said second VL domain (iiiia) and said first VH domain (ib) form a second cognate pair of variable domains with specificity for the second target antigen. 5. Гетеродимерная конструкция по любому из пп.1-3, где указанный третий, четвертый, пятый и/или шестой функциональные домены независимо выбраны из списка связывающих доменов, токсинов,5. A heterodimeric construct according to any one of claims 1 to 3, wherein said third, fourth, fifth and/or sixth functional domains are independently selected from a list of binding domains, toxins, --
EA201890041 2015-06-15 2016-06-15 HETERODIMERIC POLYSPECIFIC ANTIBODY FORMAT EA041608B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15001758.0 2015-06-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041608B1 true EA041608B1 (en) 2022-11-14

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11879005B2 (en) Hetero-dimeric multi-specific antibody format
CN107001468B (en) CD3 binding domain
JP6104121B2 (en) Engineered heterodimeric protein domains
EP3635014B1 (en) Hetero-dimeric multi-specific antibody format targeting at least cd3 and hsa
Wu et al. Building blocks for bispecific and trispecific antibodies
KR20200020703A (en) Heterodimerization Ig Domain
CN115066274A (en) Trivalent binding molecules
EP4303231A1 (en) Bispecific antibody
Grote et al. Bispecific antibody derivatives based on full-length IgG formats
WO2020135804A1 (en) Heterodimeric fusion protein
EA041608B1 (en) HETERODIMERIC POLYSPECIFIC ANTIBODY FORMAT