JP2002505086A - 抗体ベースの融合タンパク質の循環半減期の増強 - Google Patents
抗体ベースの融合タンパク質の循環半減期の増強Info
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Abstract
Description
887号を参考として援用し、そしてその出願に対する優先権およびその利益を
受けることを主張する。
ベースの融合タンパク質の循環半減期を増強する方法に関する。
伝子操作の導入によってより精巧になっている。抗体の有用性を改善するために
いくつかの技術が開発された。これらとしては以下が挙げられる:(1)「ハイ
ブリドーマ」を生成するための細胞融合による、または抗体産生細胞からの抗体
重鎖(H)および軽鎖(H)の分子クローニングによる、モノクローナル抗体の
作製;(2)好ましい部位へインビボで送達するための、抗体への他の分子(例
えば、放射性同位体、毒性薬物、タンパク質性毒素、およびサイトカイン)の結
合体化;(3)生物学的活性を増強または低減するための抗体エフェクター機能
の操作;(4)抗体ベースの融合タンパク質を生成するための、他のタンパク質
(例えば、毒素およびサイトカイン)と抗体との、遺伝子レベルでの連結;なら
びに(5)領域を遺伝子レベルで合わせて二重特異性抗体を生成する、1以上の
セットの抗体の連結。
場合、最終産物でどの特性が親分子から保持されるかを予測することはしばしば
困難である。化学的結合体化を用いて、連結プロセスは、分子の異なる部位で生
じ得、そして一般に、一方または両方のタンパク質の機能に影響を与え得る種々
の程度の改変を有する分子をもたらす。一方、遺伝子融合物の使用は、連結プロ
セスをより一貫したものとし、そして両方の構成要素タンパク質の機能を保持す
る一貫した最終産物の生成をもたらす。例えば、Gilliesら,Proc.
Natl.Acad.Sci.USA 89:1428−1432(1992)
;および米国特許第5,650,150号を参照のこと。
からのそれらの迅速なインビボクリアランスによって制限され得る。例えば、抗
体−サイトカイン融合タンパク質は、遊離の抗体よりも有意に短いインビボでの
循環半減期を有することを示した。種々の抗体−サイトカイン融合タンパク質を
試験する場合、Gilliesらは、試験した全ての融合タンパク質が、1.5
時間未満のα相(分配相)半減期を有することを報告した。実際、大部分の抗体
ベースの融合タンパク質が、2時間までに遊離抗体の血清濃度の10%までクリ
アランスされた。Giliesら、Bioconj.Chem.4:230−2
35(1993)を参照のこと。それゆえ、当該分野では、抗体ベースの融合タ
ンパク質のインビボでの循環半減期を増強する方法についての必要性が存在する
。
アプローチがここで発見された。具体的には、本発明は、Fcレセプターについ
ての減少した結合親和性を有する免疫グロブリンと、第2の非免疫グロブリンタ
ンパク質との間の融合タンパク質の生成のための方法を提供する。Fcレセプタ
ーについての減少した結合親和性を有する抗体ベースの融合タンパク質は、連結
していない第2の非免疫グロブリンタンパク質よりも有意に長い、インビボでの
循環半減期を有する。
(FcR)(すなわち、FcγRI、FcγRII、およびFcγRIII)と
相互作用する。好ましい実施態様では、この融合タンパク質の免疫グロブリン(
Ig)構成要素は、FcγRI、FcγRII、またはFcγRIIIの少なく
とも1つについての減少した結合親和性を有するIgGの定常領域の少なくとも
一部分を有する。
和性は、重鎖アイソタイプを、細胞上のFcレセプターについての減少した結合
親和性を有する融合パートナーとして用いることにより低減される。例えば、ヒ
トIgG1およびIgG3の両方は、高親和性でFcγRIに結合するが、一方
、IgG4は10倍少なく結合し、そしてIgG2は全く結合しないことが報告
されている。Fcレセプターに対するIgGの結合のために重要な配列は、CH
2ドメインに存在することが報告されている。従って、好ましい実施態様では、
増強されたインビボでの循環半減期を有する、抗体ベースの融合タンパク質は、
IgG2またはIgG4の少なくともCH2ドメインを、第2の非免疫グロブリ
ンタンパク質に連結することにより得られる。
性は、Fcレセプターについてのこれらのアイソタイプの結合親和性を低減させ
るIgG1重鎖またはIgG3重鎖の定常領域における1以上のアミノ酸の遺伝
子修飾を導入することにより低減される。このような改変は、Fcレセプターと
接触するために必要な残基の変更、または誘導されるコンホメーションの変化を
介して他の重鎖残基とFcレセプターとの間の接触に影響を与える他の残基の変
更を含む。従って、好ましい実施態様では、Leu234、Leu235、Gly236 、Gly237、Asn297、およびPro331からなる群より選択される1以上の アミノ酸にて、IgG1定常領域において変異、欠失、または挿入を最初に導入
し、次いで得られる免疫グロブリンまたはその部分を、第2の非免疫グロブリン
タンパク質に連結することにより、増強されたインビボでの循環半減期を有する
抗体ベースの融合タンパク質が得られる。代替的な好ましい実施態様では、変異
、欠失、または挿入は、Leu281、Leu282、Gly283、Gly284、Asn 344 、およびPro378からなる群より選択される1以上のアミノ酸にてIgG3
定常領域に導入され、そして得られる免疫グロブリンまたはその部分が第2の非
免疫グロブリンタンパク質に連結される。得られる抗体ベースの融合タンパク質
は、連結されない第2の非免疫グロブリンタンパク質よりも長いインビボでの循
環半減期を有する。
、サイトカインである。用語「サイトカイン」は、本明細書中で、細胞によって
生成され、そして放出され、かつそのサイトカインに対するレセプターを有する
細胞における特異的応答を惹起する、タンパク質、そのアナログ、およびそれら
のフラグメントを記載するために用いられる。好ましくは、サイトカインは、イ
ンターロイキン(例えば、インターロイキン2(IL−2))、造血因子(例え
ば、顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF))、腫瘍壊死因
子(TNF)(例えば、TNFα)、およびリンホカイン(例えば、リンホトキ
シン)を含む。好ましくは、本発明の抗体−サイトカイン融合タンパク質は、サ
イトカインの生物学的活性を提示する。
成要素は、生物学的活性を有するリガンド結合タンパク質である。このようなリ
ガンド結合タンパク質は、例えば、以下を行い得る:(1)細胞表面でのレセプ
ター−リガンド相互作用のブロック;または(2)血液の液相における分子(例
えば、サイトカイン)の生物学的活性を中和し、それにより、その細胞標的に到
達するのを防止する。好ましくは、リガンド結合タンパク質としては、CD4、
CTLA−4、TNFレセプター、またはインターロイキンレセプター(例えば
、IL−1レセプターおよびIL−4レセプター)が挙げられる。好ましくは、
本発明の抗体レセプター融合タンパク質は、リガンド結合タンパク質の生物学的
活性を提示する。
ブリン構成要素は、タンパク質毒素である。好ましくは、本発明の抗体−毒素融
合タンパク質は、タンパク質性毒素の毒性活性を示す。
可変領域、およびペプチド結合を介して第2の非免疫グロブリンタンパク質に結
合した定常領域を含む。定常領域は、通常、可変領域と結合している定常領域、
または異なる定常領域(例えば、異なる種由来の可変領域および定常領域)であ
り得る。重鎖は、CH1ドメイン、CH2ドメイン、および/またはCH3ドメ
インを含み得る。用語「融合タンパク質」の中にはまた、例えば、Winter
ら,GB 2,188,638により開示される、異なる種由来のフレームワー
ク領域および可変領域(すなわち、相補性決定領域)を含む結合ドメインを有す
る構築物が包含される。可変領域を含む抗体ベースの融合タンパク質は、好まし
くは、抗原結合特異性を示す。なお別の好ましい実施態様では、抗体ベースの融
合タンパク質は、軽鎖をさらに含む。従って、本発明は、抗体の抗原結合特異性
および活性が第2の非免疫グロブリンタンパク質(例えば、サイトカイン)の強
力な生物学的活性と合わされる融合タンパク質を提供する。本発明の融合タンパ
ク質を用いて、第2の非免疫グロブリンタンパク質を標的細胞にインビボで選択
的に送達し得、その結果、この第2の非免疫グロブリンタンパク質は局所化され
た生物学的効果を発揮する。
合を介して第2の非免疫グロブリンタンパク質に結合した重鎖定常領域を含むが
、重鎖可変領域を含まない。従って、本発明はさらに、第2の非免疫グロブリン
タンパク質の強力な生物学的活性を保持するが、抗体の抗原結合特異性および活
性を欠く、融合タンパク質を提供する。
セプター(FcRp)への結合に必要な配列(例えば、β2ミクログロブリン含
有新生児腸輸送レセプター(FcRn))をさらに含む。
つのキメラ鎖を含み、そして第2の非Igタンパク質は、ジスルフィド結合によ
り連結される。
らの構築物でトランスフェクトされた細胞株(例えば、骨髄腫)を特徴とする。
とともに、以下の説明、図面、および特許請求の範囲からより明らかになる。
が、抗体構造を変更し得、1以上の細胞結合Fcレセプターについての結合親和
性を増加させ、そして循環からのこの抗体ベースの融合タンパク質の迅速なクリ
アランスをもたらすことが現在発見されている。本発明は、増強されたインビボ
での循環半減期を有する抗体ベースの融合タンパク質を記載し、そして組換えD
NA技術を介して、1以上のFcレセプターについての低減した結合親和性を有
する抗体ベースの融合タンパク質を生成することを含む。
ク質は、Fcレセプターについての低減した結合親和性を有するアイソタイプを
有する融合タンパク質を構築すること、およびFcレセプターに結合する抗体ア
イソタイプからの配列の使用を回避することにより入手され得る。例えば、4つ
の公知のIgGアイソタイプのうち、IgG1(Cγ1)およびIgG3(Cγ
3)は、FcRγIを高親和性で結合することが公知であり、一方、IgG4(
Cγ4)は10倍低い結合親和性を有し、そしてIgG2(Cγ2)はFcRγ
Iに結合しない。従って、Fcレセプターについての低減した結合親和性を有す
る抗体ベースの融合タンパク質は、Cγ2定常領域(Fc領域)またはCγ4
Fc領域を有する融合タンパク質を構築すること、およびCγ1 Fc領域また
はCγ3 Fc領域を有する構築物を回避することにより入手され得る。
ク質は、Fcレセプターについての結合親和性を有するアイソタイプにおけるF
cレセプターに結合するために必要な配列を改変し、結合を低減または排除する
ことにより入手され得る。上記で言及したように、IgG分子は、3つのクラス
のFcレセプター(FcR)(すなわち、FcγRI、FcγRII、およびF
cγRIII)と相互作用する。Cγ1およびCγ3は、FcRγIに高親和性
で結合し、一方、Cγ4およびCγ2は、FcRγIについての結合親和性が減
少しているかまたは結合親和性を有さない。Cγ1およびCγ3の比較は、Cγ
3における伸長したヒンジセグメントを除いて、これらの2つのアイソタイプの
間のアミノ酸配列相同性は非常に高いことを示す。これは、補体のC1qフラグ
メントおよび種々のFcγRクラスと相互作用することを示したこれらの領域に
おいてさえもあてはまる。図1は、Cγ1およびCγ3のアミノ酸配列のアライ
ンメントを提供する。ヒトIgGの2つの他のアイソタイプ(Cγ2およびCγ
4)は、FcR結合に関連した配列の相違を有する。図2は、Cγ1、Cγ2、
およびCγ4のアミノ酸配列のアラインメントを提供する。FcγR結合につい
て重要な配列は、ヒンジに隣接するCH2ドメインに位置する、Leu−Leu
−Gly−Gly(Cγ1における残基234〜237)である。Canfie
ldおよびMorrison、J.Exp.Med.173:1483−149
1(1991).これらの配列モチーフは、Cγ1およびCγ3において保存さ
れており、それらの類似の生物学的特性と一致しており、そしておそらく、IL
−2融合タンパク質を構築するために用いる場合の類似の薬物動態挙動の類似性
に関連する。多くの変異分析を行って、残基234〜237、ならびにIgG4
においてSerによって置換されるヒンジの近位の屈曲残基Pro331における 変異を含む、FcR結合に対する特定の変異の効果を実証した。有効なFcR結
合について必要な別の重要な構造的構成要素は、Asn297に共有結合したN結 合型炭水化物鎖の存在である。この構造の酵素的除去またはAsn残基の変異は
、全てのクラスのFcγRへの結合を効果的に無くすかまたは少なくとも劇的に
低減する。
体の異化速度を遅くして、続いて細胞へのそれらの飲細胞運動を遅くする防御レ
セプター(FcRp)の存在が、それらを循環に再度戻すことを再指向すると仮
定した。Brumbellら,Nature 203:1352−1355(1
964)。β2ミクログロブリン含有新生児腸輸送レセプター(FcRn)は、
近年、FcRpとして同定された。Junghansら,Proc.Natl.
Acad.Sci.USA 93:5512−5516(1996)を参照のこ
と。このレセプターへ結合するために必要な配列は、4つ全てのクラスのヒトI
gGにおいて保存されており、そしてCH2ドメインとCH3ドメインとの間の
界面に位置する。Medesanら,J.Immunol.158:2211−
2217(1997)を参照のこと。これらの配列は、抗体のインビボでの循環
半減期について重要であることが報告された。国際PCT公開WO 97/34
631を参照のこと。従って、本発明の好ましい抗体ベースの融合タンパク質は
、FcRpへの結合のために必要な配列を有する。
床インビボ動物モデルの両方でそれらの薬物動態活性について試験するために有
用なアッセイとともに記載される。キメラ鎖をコードする好ましい遺伝子構築物
は、5’から3’の方向で、免疫グロブリンの少なくとも一部分をコードするD
NAセグメント、および第2の非免疫グロブリンタンパク質をコードするDNA
を含む。代替的な好ましい遺伝子構築物は、5’から3’の方向で、第2の非免
疫グロブリンタンパク質をコードするDNAセグメント、および免疫グロブリン
の少なくとも一部分をコードするDNAを含む。融合された遺伝子は、融合遺伝
子が発現される適切なレシピエント細胞のトランスフェクションのための発現ベ
クターにおいてアセンブルされるか、またはその発現ベクター中に挿入される。
スイッチによる抗体−IL2融合タンパク質のインビボでの循環半減期の改善) 本発明によって、増強されたインビボでの循環半減期を有する抗体ベースの融
合タンパク質を、Fcレセプターについての結合親和性が低減しているかまたは
結合親和性を有さない抗体アイソタイプからの配列を用いて抗体ベースの融合タ
ンパク質を構築することにより入手し得る。
ついての結合親和性が低減しているかまたは結合親和性を有さない抗体アイソタ
イプからの配列を用いて増強され得るか否かを評価するために、ヒトCγ1定常
領域(Fc領域)を有する抗体−IL2融合タンパク質を、ヒトCγ4 Fc領
域を有する抗体−IL2融合タンパク質と比較した。
構築) Cγ1定常領域を有する抗体−IL2融合タンパク質の構築は、当該分野で記
載されている。例えば、Gilliesら,Proc.Natl.Acad.S
ci.USA 89:1428−1432(1992);および米国特許第5,
650,150号(これらの開示は本明細書中に参考として援用される)を参照
のこと。
IL−2に融合した、ヒト汎癌腫(pancarcinoma)抗原(KSA)
に特異的な可変(V)領域およびヒトCγ1重鎖を有するヒト化抗体−IL2融
合タンパク質を発現し得るプラスミドベクターを、Cγ1遺伝子フラグメントを
除去し、そしてヒトCγ4遺伝子からの対応する配列でそれを置換することによ
り改変した。いくつかの関連する制限部位およびCγ4遺伝子フラグメントの挿
入部位のマップを、図3に提供する。これらのプラスミド構築物は、マウス抗体
KS−1/4由来の軽鎖(L)および重鎖(H)の可変領域をコードするmRN
Aの転写のためのサイトメガロウイルス(CMV)初期プロモーターを含む。マ
ウスV領域を、標準的な方法によりヒト化し、そしてそれらをコードするDNA
配列を化学的に合成した。機能的なスプライスドナー部位を、各々のV領域の末
端に付加し、その結果、これを、H鎖定常領域遺伝子およびL鎖定常領域遺伝子
を含有するベクター中で用い得た。ヒトCκ軽鎖遺伝子を、VL遺伝子のクロー
ニング部位の下流に挿入し、そしてその内在性3’非翻訳領域およびポリアデニ
ル化部位が続いた。この転写単位には、重鎖−IL2融合タンパク質についての
第2の独立した転写単位が続いた。これもまた、CMVプロモーターにより駆動
される。VHコード配列を、ヒトIL−2コード配列に融合した、選り抜きのC
γ重鎖遺伝子をコードするDNAの上流に挿入した。このようなCγ遺伝子は、
全てのヒトCγ遺伝子に共通な独特なHindIIIのすぐ下流にそれらの最初
の重鎖エキソン(CH1)についてのスプライスアクセプター部位を含む。SV
40ウイルスからの3’非翻訳およびポリアデニル化部位を、IL−2コード配
列の末端に挿入した。ベクターの残りは、E.coliにおける増殖に必要な細
菌性プラスミドDNA、および哺乳動物細胞のトランスフェクタントの選択のた
めの選択マーカー遺伝子(ジヒドロ葉酸レダクターゼ−dhfr)を含んでいた
。
ミドDNAをHindIIIおよびXhoIにより消化し、そして大きな7.8
kbのフラグメントをアガロースゲル電気泳動により精製することにより達成し
た。Cγ4遺伝子を含有する第2のプラスミドDNAを、HindIIIおよび
NsiIにより消化し、そして1.75kbのフラグメントを精製した。ヒトC
γ1遺伝子のカルボキシル末端に融合された、ヒトIL−2 cDNAおよびS
V40ポリA部位を含有する第3のプラスミドを、XhoIおよびNsiIで消
化し、そして小さな470bpのフラグメントを精製した。3つ全てのフラグメ
ントを、ほぼ等しいモル量で一緒に連結し、そして連結産物を用いてコンピテン
トなE.coliを形質転換した。連結産物を用いて、コンピテントなE.co
liを形質転換し、そしてアンピシリンを含有するプレート上での増殖によりコ
ロニーを選択した。正確にアセンブルした組換えプラスミドを、単離した形質転
換体からのプラスミドDNA調製物の制限分析により同定し、そしてFspIで
の消化を用いてCγ1(FspIなし)とCγ4(1つの部位)遺伝子挿入物と
の間を識別した。Cγ4−IL2重鎖置換物を含有する最終ベクターを、マウス
骨髄腫細胞に導入し、そして形質転換体を、メトトレキサート(0.1μM)を
含有する培地における増殖により選択した。高レベルの抗体−IL2融合タンパ
ク質を発現する細胞コロニーを増殖させ、そしてプロテインA Sepharo
seクロマトグラフィーを用いて融合タンパク質を培養上清から精製した。Cγ
4融合タンパク質の純度および完全性を、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気
泳動により決定した。IL−2活性を、T細胞増殖アッセイにおいて測定し、そ
してCγ1構築物のIl−2活性と同一であることを見出した。
域を有する抗体−IL2融合タンパク質によるFcレセプターへの結合) マウスおよびヒトの種々の細胞株は、1以上のFcレセプターを発現する。例
えば、マウスJ774マクロファージ様細胞株は、適切なサブクラスのマウスま
たはヒトのIgGに結合し得るFcRγIを発現する。同様に、ヒトK562赤
白血病細胞株は、FcRγIIを発現するがFcRγIを発現しない。循環から
の抗体ベースの融合タンパク質のクリアランスに対するFcレセプター結合の潜
在的寄与を評価するために、FcRγIについての、抗体、Cγ1−IL2融合
タンパク質、およびCγ4−IL2融合タンパク質の結合親和性を、マウスJ7
74細胞株において比較した。
2およびhu−KSγ4−IL2)を、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA)
を2×105J774細胞とともに含有するPBS中に最終容量0.2mlで2 μg/mlまで希釈した。氷上で20分間のインキュベーション後、FITC結
合体化抗ヒトIgG Fc抗体(Fab2)を添加し、そしてインキュベーショ ンをさらに30分間続けた。結合していない抗体を、PBS−BSAでの2回の
洗浄により除去し、そして細胞を蛍光活性化細胞選別機(FACS)により分析
した。コントロール反応物は、FITC標識二次抗体のみまたはヒト化KSγ1
抗体(IL−2なし)と混合した同じ細胞を含んでいた。
、Cγ1−IL2融合タンパク質の結合よりも有意に高かった。図4を参照のこ
と。しかし、思いがけなく、Cγ1−IL2融合タンパク質およびCγ4−IL
2融合タンパク質の両方が、KSγ1抗体(IL−2なし)よりも有意に高い、
J774細胞に対する結合を有していた。このことは、第2のタンパク質(例え
ば、サイトカイン)を免疫グロブリンに融合することは、抗体の構造を改変し得
、1以上の細胞結合Fcレセプターについての結合親和性の増加をもたらし、そ
れにより、循環からの迅速なクリアランスを導くことを示唆する。
−2レセプターまたはFcRγIレセプターの存在に起因したか否かを決定する
ために、過剰なマウスIgG(mIgG)を用いて、Fcレセプターでの結合と
競合させた。図4に例示するように、バックグラウンドレベルの結合が、50倍
モル過剰のmIgGの存在下で抗体および両方の抗体−IL2融合タンパク質を
用いて観察された。このことは、抗体−IL2融合タンパク質のシグナル結合の
増加がFcレセプターに対する結合の増加に起因したことを示唆する。
ベースの融合タンパク質を同定するために、Fcレセプターに対する候補融合タ
ンパク質の結合親和性を試験するために有用である。候補抗体ベースの融合タン
パク質を、上記の方法により試験し得る。Fcレセプターについての実質的に減
少した結合親和性を有する候補抗体ベースの融合タンパク質は、増強されたイン
ビボでの半減期を有する抗体ベースの融合タンパク質として同定される。
体−IL2融合タンパク質の循環半減期の測定) Fcレセプターについての親和性が減少したIgGアイソタイプのFc領域を
用いて、インビボでの循環半減期を増強するか否かを評価するために、Cγ1ア
イソタイプ重鎖を含有する融合タンパク質(すなわち、hu−KSγ1−IL2
)を、Cγ4アイソタイプ重鎖を含有する融合タンパク質(すなわち、hu−K
Sγ4−IL2)に対して比較した。
精製されたヒト化KS−1/4−IL2融合タンパク質を、リン酸緩衝化生理食
塩水(PBS)中へのダイアフィルトレーション(diafiltration
)により緩衝液交換し、そして約100μg/mlの濃度までさらに希釈した。
約20μgの抗体ベースの融合タンパク質(0.2ml)を、6〜8週齢のBa
lb/cマウス中に尾静脈中に、スロープッシュ(slow push)を用い
て注射した。1群あたり4匹のマウスに注射した。種々の時点で、小さな血液サ
ンプルを、麻酔した動物からの後眼窩出血により採取し、そして凝固を予防する
ためにクエン酸緩衝液を含有するチューブ中に収集した。細胞を、Eppend
orf高速卓上型遠心分離機での5分間の遠心分離により除去した。血漿をマイ
クロピペッターで取り出し、そして−70℃にて凍結した。マウス血液中のヒト
抗体決定基の濃度を、ELISAにより測定した。ヒトHおよびL抗体鎖に特異
的な捕捉抗体を、希釈した血漿サンプルからの融合タンパク質の捕捉のために用
いた。抗体でコーティングした96ウェルプレートにおける2時間のインキュベ
ーション後、結合していない材料を、ELISA緩衝液(PBS中の0.01%
Tween 80)を用いる3回の洗浄により除去した。第2のインキュベー
ション工程は、抗ヒトFc抗体(抗体およびインタクトな融合タンパク質の両方
の検出のため)または抗ヒトIL−2抗体(インタクトな融合タンパク質のみの
検出のため)のいずれかを用いた。両方の抗体を、西洋ワサビペルオキシダーゼ
(HRP)に結合体化した。1時間のインキュベーション後、結合していない検
出抗体を、ELISA緩衝液を用いて洗浄することにより除去し、そして結合し
たHRPの量を、基質とのインキュベーションおよび分光光度計における測定に
より決定した。
hu−KSγ1−IL2融合タンパク質のα相半減期よりも有意に長かった。増
加した半減期は、24時間後にマウスにおいて見出されたhu−KSγ1−IL
2融合タンパク質(60ng/ml)と比較して有意に高い濃度のhu−KSγ
4−IL2融合タンパク質(3.3μg/ml)によって最良に例示される。
ク質について以前に報告されたように、迅速な分散(α)相、続いてより遅い異
化(β)相を有していた。Gilliesら,Bioconj.Chem.4:
230−235(1993)を参照のこと。Gilliesらの研究では、抗体
決定基のみを測定したので、クリアランスがインタクトな融合タンパク質のクリ
アランスまたは融合タンパク質の抗体構成要素のクリアランスを表すかは明らか
ではなかった。本実施例では、サンプルを、(1)抗体特異的ELISA、およ
び(2)融合タンパク質特異的ELISA(すなわち、抗体およびIl−2構成
要素の両方が物理的に連結されていることが必要とされるELISA)の両方を
用いてアッセイした。図5に例示されるように、hu−KSγ1−IL2融合タ
ンパク質を注射した動物では、特に24時間の時点で、循環している融合タンパ
ク質の量は、循環している抗体の総量よりも低かった。このことは、この融合タ
ンパク質がインビボでタンパク質分解によって切断されること、および放出され
た抗体が循環し続けることを示唆する。驚くべきことに、hu−KSγ4−IL
2融合タンパク質を注射した動物では、循環している融合タンパク質の量と、循
環している抗体の総量との間に有意な差異は存在しなかった。このことは、hu
−KSγ4−IL2融合タンパク質が、測定した24時間の間は、これらの動物
においてタンパク質分解によって切断されなかったことを示唆する。
を有するが、一方、Cγ4は低減した結合親和性を有し、そしてCγ2はFcレ
セプターについての結合親和性を有さない。本実施例は、Cγ4 Fc領域、F
cレセプターについての低減した親和性を有するIgGアイソタイプを用いて抗
体ベースの融合タンパク質を生成するための方法を記載する。そして、このよう
な抗体ベースの融合タンパク質が増強されたインビボでの循環半減期を有するこ
とを確立した。従って、当業者は、これらの方法を用いて、融合タンパク質の循
環半減期を増強するためにCγ4 Fc領域の代わりにCγ2 Fc領域を有す
る抗体ベースの融合タンパク質を生成し得る。ヒトCγ2領域を利用するHu−
KS−IL2融合タンパク質は、同じ制限フラグメント置換およびCγ4−IL
2融合タンパク質についての上記の方法を用いて構築され得、そして本明細書中
に記載の方法を用いて試験して増加した循環半減期を実証し得る。Cγ2 Fc
領域またはFcレセプターについての低減した結合親和性を有するかもしくは結
合親和性を欠く任意の他のFc領域を有する抗体ベースの融合タンパク質は、F
cレセプターについての結合親和性を有する抗体ベースの融合タンパク質と比較
して増強されたインビボでの循環半減期を有する。
ンパク質構築物におけるヒトCγ1遺伝子またはヒトCγ3遺伝子の変異) IgG分子は、タンパク質の補体系のメンバー(例えば、C1qフラグメント
)ならびに3つのクラスのFcRを含む、循環におけるいくつかの分子と相互作
用する。C1q結合に重要な残基は、ヒト重鎖のCH2ドメインに位置する残基
Glu318、Lys320、およびLys322である。Taoら,J.Exp.Me d.178:661−667(1993)。迅速なクリアランスのための機構と
してのFcR結合とC1q結合との間を識別するために、本発明者らは、より劇
的に変更したCγ2ヒンジ近位セグメントをCγ1重鎖中で置換した。この変異
は、FcR結合に影響を与えるが補体結合に影響を与えないことが期待される。
列Cγ1遺伝子のヒンジとCH2エキソンの始めとの間の小さな領域をクローニ
ングし、そして適合することにより達成した。PCRプライマーを、Pst I
からDrd Iのフラグメントへとまたがる2つの隣接するPCRフラグメント
の連結部を新たな配列で置換するように設計した(図6を参照のこと)。第1工
程では、プライマー1およびプライマー2(それぞれ、配列番号5および配列番
号6)、またはプライマー3およびプライマー4(それぞれ、配列番号7および
配列番号8)を用いる2つの別個のPCR反応物を、Cγ1遺伝子をテンプレー
トとして用いて調製した。最初のPCRのサイクル条件は、以下を35サイクル
であった:94℃にて45秒間、48℃にて45秒間のアニーリング、および7
2℃にて45秒間のプライマー伸長。各PCR反応の産物を、第2の連結反応工
程のためのテンプレートして用いた。各プライマー反応物の10分の1を、一緒
に混合し、そしてプライマー1およびプライマー4を用いて合わせて、2つの最
初のPCR産物が組み合わされた産物のみを増幅した。2回目のPCRの条件は
以下の通りであった:94℃にて1分間、51℃にて1分間のアニーリング、お
よび72℃にて1分間のプライマー伸長。連結は、変性およびアニーリングに続
いて他方の末端と対形成する2つの個々のフラグメントの間での重複の結果とし
て生じる。ハイブリッドを形成するフラグメントをTaqポリメラーゼにより伸
長させ、そして完全な変異した産物を、図6に示すように、外側のプライマーの
プライミングにより選択的に増幅した。最終的なPCR産物を、プラスミドベク
ター中にクローニングし、そしてその配列をDNA配列分析により確認した。
Cγ1遺伝子を含有するクローニングベクターを、PstIおよびXhoIで消
化して、非変異ヒンジCH2−CH3コード配列を除去した。CH2のDrdI
からXhoIフラグメントコード部分、CH3の全て、および融合したヒトIL
−2コード配列を、上記のCγ1−IL2ベクターから調製した。第3のフラグ
メントを、サブクローン化されたPCR産物から、PstIおよびDrdIでの
消化により調製した。3つ全てのフラグメントを、アガロースゲル電気泳動によ
り精製し、そして単一の反応混合物中で一緒に連結した。連結産物を用いて、コ
ンピテントなE.coliを形質転換し、そしてコロニーを、アンピシリンを含
有するプレート上での増殖により選択した。正しくアセンブルした組換えプラス
ミドを、単離された形質転換体からのプラスミドDNA調製物の制限分析により
同定し、そして変異した遺伝子をDNA配列分析により確認した。変異したCγ
1−IL2遺伝子からのHindIIIからXhoIのフラグメントを用いて、
完全なhu−KS抗体−IL2融合タンパク質発現ベクターを再度アセンブリし
た。
環半減期の増強を評価するために、および迅速なクリアランスのための機構とし
てのFcR結合およびC1q結合との間を識別するために、変異したhu−KS
γ1−IL2のインビボでの血漿濃度を、種々の特定の時間で、hu−KSγ1
−IL2の血漿濃度に対して比較した。図7に例示されるように、変異したhu
−KSγ1−IL2およびhu−KSγ4−IL2のインビボでのクリアランス
速度は、hu−KSγ1−IL2のクリアランス速度よりも有意に遅かった。こ
れらの結果は、増強されたインビボでの循環半減期を有する抗体ベースの融合タ
ンパク質が、Fcレセプターについての結合親和性を有するアイソタイプにおけ
るFcレセプターに対する結合に必要な配列を改変することにより得られ得るこ
とを示唆する。さらに、この結果は、迅速なクリアランスの機構がC1q結合で
はなくFcR結合に関与することを示唆する。
つかの他の変異が、FcRに対する結合を低減するため、および抗体ベースの融
合タンパク質のインビボでの循環半減期を増強するために導入され得ることを理
解する。さらに、変異をまたCγ4遺伝子に導入して、Cγ4融合タンパク質の
FcRに対する結合を低減し得る。例えば、さらなる可能な変異は、ヒンジの近
位のアミノ酸残基における変異、Pro331の変異、または全てのIgG Fc 領域における単一のN結合型グリコシル化部位を変異することを含む。後者は、
Asn297に規範配列Asn−X−Thr/Serの一部として位置し、ここで 、第2位は、任意のアミノ酸であり得(可能であればProを除く)、そして第
3位はThrまたはSerのいずれかである。アミノ酸Glnに対する保存的置
換は、例えば、タンパク質に対してほとんど影響を有さないが、任意の炭水化物
側鎖の結合を防止する。この残基を変異させるためのストラテジーは、ヒンジに
近位な領域についてちょうど記載した一般的な手順に従い得る。クローニングし
たDNA配列において点変異を生成するための方法は、当該分野において十分確
立されており、そして市販のキットがいくつかの販売業者からこの目的のために
利用可能である。
多くのリガンド結合タンパク質またはレセプターについての有用なキャリアとし
て作用し得ることを報告した。これらのうちのいくつかのリガンド結合タンパク
質(例えば、CD4、CTLA−4、およびTNFレセプター)は、IgのFc
領域のN末端に融合された。例えば、Caponら、Nature 337:5
25−531(1989);Linsleyら、J.Exp.Med.174:
561−569(1991);Wooleyら、J.Immunol.151:
6602−6607(1993)を参照のこと。レセプター−抗体ベースの融合
タンパク質の循環半減期の増加は、リガンド結合タンパク質パートナー(すなわ
ち、第2の非Igタンパク質)がより効果的に(1)細胞表面上のレセプター−
リガンド相互作用をブロックすること;または(2)血液の液相における分子(
例えば、サイトカイン)の生物学的活性を中和し、それにより、その分子がその
細胞標的に到達するのを防ぐこと、を可能にし得る。レセプター−抗体ベースの
融合タンパク質がIgGレセプターに結合する能力を低減することが、それらの
インビボでの循環半減期を増強するか否かを評価するために、ヒトCγ1 Fc
領域を有するレセプター−抗体ベースの融合タンパク質を、ヒトCγ4 Fc領
域を有する抗体ベースの融合タンパク質と比較する。
レセプターの外ドメイン(ectodomain)を、ヒト末梢血単球細胞(P
BMC)からのPCRを用いてクローニングする。クローニングされたCD4レ
セプターは、実施例1に記載の適合可能な制限部位およびスプライスドナー部位
を含む。発現ベクターは、CMV初期プロモーターの下流の唯一のXbaIクロ
ーニング部位、およびそれらの内在性HindIII部位の下流のヒトCγ1遺
伝子またはCγ4遺伝子を含む。プラスミドの残りは、E.coliにおける増
殖のための細菌の遺伝情報、ならびにdhfr選択マーカー遺伝子を含む。連結
されたDNAを用いて、コンピテントな細胞を形質転換し、そして組換えプラス
ミドを個々の細菌コロニーからの制限分析から同定する。2つのプラスミドDN
A構築物が得られる:CD4−Cγ1およびCD4−Cγ4。
トランスフェクトし、そしてメトトレキサート(0.1μM)を含有する培養培
地における増殖によりトランスフェクタントを選択する。融合タンパク質を発現
するトランスフェクタントを、ELISAにより同定し、そしてプロテインA
Sepharoseへの結合およびそこからの溶出による精製のための融合タン
パク質を生成するために培養において増殖する。クロマトグラフィー溶出緩衝液
中の精製されたタンパク質を、PBS中にダイアフィルトレーションし、そして
100μg/mlの最終濃度に希釈する。Balb/cマウスにCD4−Cγ1
融合タンパク質またはCD4−Cγ4融合タンパク質のいずれか0.2ml(2
0μg)を注射し、そして薬物動態を実施例1.3に記載されるように試験する
。CD4−Cγ4融合タンパク質は、CD4−Cγ1融合タンパク質よりも有意
に長い半減期を有する。
形態で具体化され得る。それゆえ、前述の実施態様は、本明細書中に記載される
発明を限定するのではなく、全てがそれぞれ例示であるとみなされるべきである
。従って、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付の特許請求の範囲に示さ
れ、そして特許請求の範囲の意味およびその等価物の範囲に入る全ての変更は、
本発明の範囲に包含されることが意図される。
付の図面と一緒に読んだ場合、好ましい実施態様の以下の説明からより十分に理
解され得る。
よびCγ3の定常領域のアミノ酸配列の相同性アラインメントであり、ここで、
非保存的アミノ酸は四角で同定される。
Cγ2、およびCγ4の定常領域のアミノ酸配列の相同性アラインメントであり
、ここで、非保存的アミノ酸は四角で同定される。
遺伝子構築物のマップの模式図である。
u−KSγ−IL2およびhu−KSγ4−IL2の、過剰のマウスIgGの存
在下(黒棒)または非存在下(点刻棒)でのマウスJ774細胞上のFcレセプ
ターに対する結合を示す棒グラフである。
黒三角)、ならびにhu−KSγ1−IL2(白菱形)およびhu−KSγ4−
IL2(白三角)のインタクトな融合タンパク質の総抗体(遊離抗体および融合
タンパク質)のインビボでの血漿濃度を時間の関数として示す折れ線グラフであ
る。
ースの融合タンパク質を構築するためのプロトコルの模式図である。
L2(白四角)およびhu−KSγ4−IL2(白三角)のインタクトな融合タ
ンパク質のインビボでの血漿濃度を時間の関数として示す折れ線グラフである。
Claims (26)
- 【請求項1】 増強された循環半減期を有する抗体ベースの融合タンパク質
であって、Fcレセプターに対する実質的に減少した結合親和性を有する、免疫
グロブリン(Ig)重鎖の少なくとも一部分を含み、重鎖の該部分が第2の非I
gタンパク質に連結されており、該抗体ベースの融合タンパク質が、連結されて
いない第2の非Igタンパク質よりも長い循環半減期をインビボで有する、抗体
ベースの融合タンパク質。 - 【請求項2】 重鎖の前記部分が、IgG2定常領域またはIgG4定常領
域の少なくともCH2ドメインを含む、請求項1に記載の抗体ベースの融合タン
パク質。 - 【請求項3】 重鎖の前記部分が、Leu234、Leu235、Gly236、G ly237、Asn297、およびPro331からなる群より選択される1以上のアミ ノ酸での変異または欠失を有する、IgG1定常領域の少なくとも一部分を含む
、請求項1に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項4】 重鎖の前記部分が、Leu281、Leu282、Gly283、G ly284、Asn344、およびPro378からなる群より選択される1以上のアミ ノ酸での変異または欠失を有する、IgG3定常領域の少なくとも一部分を含む
、請求項1に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項5】 重鎖の前記部分が、免疫グロブリン防御レセプターについて
の結合親和性をさらに有する、請求項1に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項6】 重鎖の前記部分が、FcγRI、FcγRII、およびFc
γRIIIからなる群より選択されるFcレセプターについての実質的に減少し
た結合親和性を有する、請求項1に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項7】 前記第2の非Igタンパク質が、サイトカイン、リガンド結
合タンパク質、およびタンパク質性毒素からなる群より選択される、請求項1に
記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項8】 前記サイトカインが、腫瘍壊死因子、インターロイキン、お
よびリンホカインからなる群より選択される、請求項1に記載の抗体ベースの融
合タンパク質。 - 【請求項9】 前記腫瘍壊死因子が、腫瘍壊死因子αである、請求項8に記
載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項10】 前記インターロイキンがインターロイキン2である、請求
項8に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項11】 前記リンホカインがリンホトキシンまたはコロニー刺激因
子である、請求項8に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項12】 前記コロニー刺激因子が、顆粒球−マクロファージコロニ
ー刺激因子である、請求項11に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項13】 前記リガンド結合タンパク質が、CD4、CTLA−4、
TNFレセプター、およびインターロイキンレセプターからなる群より選択され
る、請求項1に記載の抗体ベースの融合タンパク質。 - 【請求項14】 抗体ベースの融合タンパク質の循環半減期を増加させる方
法であって、Ig重鎖の少なくとも一部分を第2の非Igタンパク質に連結する
工程であって、ここで、重鎖の該部分が、Fcレセプターについて実質的に減少
した結合親和性を有し、それにより、連結していない第2の非Igタンパク質よ
りも長い循環半減期をインビボで有する抗体ベースの融合タンパク質を形成する
、工程、を包含する、方法。 - 【請求項15】 重鎖の前記部分が、IgG2定常領域またはIgG4定常
領域の少なくともCH2ドメインを含む、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 抗体ベースの融合タンパク質の循環半減期を増加させる方
法であって、以下の工程: (a)IgG1定常領域の1以上のアミノ酸に変異または欠失を導入する工程で
あって、該アミノ酸が、Leu234、Leu235、Gly236、Gly237、Asn 297 、およびPro331からなる群より選択され、それにより、Fcレセプターに
ついての実質的に減少した結合親和性を有するIg重鎖が生成される、工程;な
らびに (b)工程(a)の該重鎖の少なくとも一部分を第2の非Igタンパク質に連結
する工程であって、それにより、連結していない第2の非Igタンパク質よりも
長い循環半減期をインビボで有する、抗体ベースの融合タンパク質を形成する、
工程、 を包含する、方法。 - 【請求項17】 抗体ベースの融合タンパク質の循環半減期を増加させる方
法であって、以下の工程: (a)IgG3定常領域の1以上のアミノ酸に変異または欠失を導入する工程で
あって、該アミノ酸が、Leu281、Leu282、Gly283、Gly284、Asn 344 、およびPro378からなる群より選択され、それにより、Fcレセプターに
ついての実質的に減少した結合親和性を有するIg重鎖が生成される、工程;な
らびに (b)工程(a)の該Ig重鎖の少なくとも一部分を第2の非Igタンパク質に
連結する工程であって、それにより、連結していない第2の非Igタンパク質よ
りも長い循環半減期をインビボで有する、抗体ベースの融合タンパク質を形成す
る、工程、 を包含する、方法。 - 【請求項18】 重鎖の前記部分が、免疫グロブリン防御レセプターについ
ての結合親和性をさらに有する、請求項14、16、または17に記載の方法。 - 【請求項19】 重鎖の前記部分が、FcγRI、FcγRII、およびF
cγRIIIからなる群より選択されるFcレセプターについての実質的に減少
した結合親和性を有する、請求項14、16、または17に記載の方法。 - 【請求項20】 前記第2の非Igタンパク質が、サイトカイン、リガンド
結合タンパク質、およびタンパク質性毒素からなる群より選択される、請求項1
4、16、または17に記載の方法。 - 【請求項21】 前記サイトカインが、腫瘍壊死因子、インターロイキン、
およびリンホカインからなる群より選択される、請求項14、16、または17
に記載の方法。 - 【請求項22】 前記腫瘍壊死因子が、腫瘍壊死因子αである、請求項21
に記載の方法。 - 【請求項23】 前記インターロイキンがインターロイキン2である、請求
項21に記載の方法。 - 【請求項24】 前記リンホカインがリンホトキシンまたはコロニー刺激因
子である、請求項21に記載の方法。 - 【請求項25】 前記コロニー刺激因子が、顆粒球−マクロファージコロニ
ー刺激因子である、請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 前記リガンド結合タンパク質が、CD4、CTLA−4、
TNFレセプター、およびインターロイキンレセプターからなる群より選択され
る、請求項14、16、または17に記載の方法。
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