JP2003501089A - 改善された薬物動態特性を有する改変キメラポリペプチド - Google Patents
改善された薬物動態特性を有する改変キメラポリペプチドInfo
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Abstract
Description
)の優先権を主張する。本出願の全体に渡って、種々の出版物が参照される。こ
れらの出版物の開示はその全体において、本出願の中に参考として本出願によっ
て援用される。
。特に、本発明の分野は、薬物動態のプロフィールを改善するような方法で改変
されたFlt1レセプターポリペプチドに関する。本発明の分野はまた、その改
変されたポリペプチドを作製および使用する方法に関し、その方法は、哺乳動物
における血漿漏出および/または血管透過性を減少もしくは阻害するためにその
改変されたポリペプチドを使用することを含むが、これに限定されない。
分泌または分化)を誘発するポリペプチドリガンドの能力は、細胞上の膜貫通レ
セプターによってしばしば媒介される。そのようなレセプターの細胞外ドメイン
(すなわち、細胞表面上に提示されるレセプターの部分)は、タンパク質にその
リガンド結合特徴を提供するので、一般的に、その分子の最も特徴的な部分であ
る。リガンドの細胞外ドメインへの結合は、一般的に、細胞内標的へ生物学的シ
グナルを伝達するシグナル伝達を生じる。しばしば、このシグナル伝達は、触媒
的細胞内ドメインを介して作用する。この触媒的細胞内ドメインの配列モチーフ
の特定のアレイ(array)は、潜在的キナーゼ基質へのその接近を決定する
(Mohammadiら、1990、Mol.Cell.Biol.11:50
68−5078;Fantlら、1992、Cell 69:413−413)
。触媒的細胞内ドメインを介してシグナルを伝達するレセプターの例としては、
レセプターチロシンキナーゼ(RTK)(例えば、神経系の細胞に一般的に限定
されるTrkファミリーのレセプター)、これもまた神経系の細胞に一般的に限
定される3部(tripartate)から成るCNTFレセプター複合体(S
tahlおよびYancopoulos、1994、J.Neurobio.2
5:1454−1466)を含むサイトカインファミリーのレセプター、Gタン
パク質結合レセプター(例えば、心筋細胞上に見出されるβ2−アドレナリン作
用性レセプター)ならびに大部分が肥満細胞および好塩基性細胞上に局在する多
量体IgE高親和性レセプターFcεRI(SuttonおよびGould、1
993、Nature 366:421−428)が挙げられる。
ド結合後のいくつかの関連したコンホメーション変化を経験するようであり(S
chlessinger,J.,1988、Trend Biochem.Sc
i.13:443−447;UllrichおよびSchlessinger、
1990、Cell 61:203−212;Schlessingerおよび
Ullrich、1992、Neuron 9:383−391)、そして二量
体化した細胞内ドメイン間の分子相互作用は、触媒機能の活性化をもたらす。い
くつかの場合において、例えば、血小板由来増殖因子(PDGF)のようなリガ
ンドは、2つのレセプター分子と結合する二量体であるが(Hartら、198
8、Science、240:1529−1531;Heldin、1989、
J.Biol.Chem.264:8905−8912)、上皮増殖因子(EG
F)の場合において、このリガンドは、単量体である(Weberら、1984
、J.Biol.Chem.259:14631−14636)。FcεRIレ
セプターの場合において、リガンド(IgE)は、単量体の様式においてFcε
RIと結合して存在し、そして抗原がIgE/FcεRI複合体と結合し、そし
て隣接するIgE分子と架橋する場合においてのみ、活性化する(Sutton
およびGould、1993、Nature 366:421−428)。
物学的機能に関する洞察を提供する。いくつかの増殖因子および分化因子(例え
ば、線維芽細胞増殖因子(FGF))に対するRTKは、広範に発現され、その
ため、組織増殖および組織維持においていくつかの一般的な役割を果たすようで
ある。Trk RTKファミリーのメンバー(GlassおよびYancopo
ulos、1993、Trends in Cell Biol.3:262−
268)のレセプターは、より一般的に、神経系の細胞に限定され、そして神経
成長因子ファミリーは、神経成長因子(NGF)、脳誘導神経栄養因子(BDN
F)、ニューロトロフィン−3(NT−3)およびニューロトロフィン−4/5
(NT−4/5)から構成され、これらはTrk RTKファミリーレセプター
と結合し、脳および末梢におけるニューロンの多様な群の分化を促進する(Li
ndsay,R.M、1993、Neurotrophic Factors,
S.E.LoughlinおよびJ.H.Fallon、編、257−284頁
、San Diego,CA,Academic Press)。FcεRIは
、非常に限られた数の型の細胞(例えば、肥満細胞および好塩基性細胞)に局在
する。肥満細胞は、骨髄多能性造血幹細胞系統に由来するが、血流から移動した
後に組織においてそれらの成熟を完了させ(JanewayおよびTraver
s、1996、Immunobiology、第2版、M.Robertson
およびE.Lawrence、編、1:3−1:4頁、(発行元)Curren
t Biology Ltd.,London,UK,を参照のこと)、そして
アレルギー性応答に関与する。
供するということを実証してきた。さらに、レセプターが発現される細胞環境は
、リガンドがレセプターに結合する際に示される生物学的応答に影響を及ぼし得
る。例えば、Trkレセプターを発現するニューロン細胞が、そのレセプターに
結合するニューロトロフィンに曝露される場合、ニューロンの生存および分化が
生じる。同じレセプターが線維芽細胞により発現される場合、ニューロトロフィ
ンへの曝露は、線維芽細胞の増殖を生じる(Glassら、1991、Cell
66:405−413)。
同定され、そして血管内皮細胞増殖因子(VEGF)と命名されている。VEG
Fは、ラット神経膠腫細胞の馴化増殖培地[Connら、(1990)、Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA.,87.2628−2632頁];
およびウシ下垂体小胞星細胞の馴化増殖培地[FerraraおよびHenze
l、(1989)、Biochem.Biophys.Res.Comm.,1
61、851−858頁;Gozpadorowiczら、(1989)、Pr
oc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,86、7311−7315
頁]およびヒトU937細胞に由来する馴化増殖培地[Connolly,D.
T.ら、(1989)、Science、246、1309−1312頁]から
精製された。VEGFは、約46kDaの見掛けの分子量を有する二量体(各サ
ブユニットは、約23kDaの見掛けの分子量を有する)である。VEGFは、
血小板由来増殖因子(PDGF)(これは、結合組織の細胞に対するマイトジェ
ンであるが、大血管に由来する血管内皮細胞に対してはマイトジェンではない)
に対していくつかの構造的な類似性を有する。
ターであることが示された[DeVries,C.ら、(1992)、Scie
nce、255、989−991頁]。Fltレセプターは、有糸分裂誘発を誘
導するVEGFと特異的に結合する。VEGFレセプターの別の形態(KDRと
命名される)もまた、VEGFに結合し、そして有糸分裂誘発を誘導することが
公知である。KDRの部分的なcDNA配列およびほぼ全長のタンパク質配列も
また同様に公知である[Terman,B.Iら、(1991)Oncogen
e 6、1677−1683頁;Terman,B.I.ら、(1992)Bi
ochem.Biophys.Res.Comm.187、1579−1586
頁]。
、血管線維腫、糖尿病性網膜症および血管新生緑内障)を引き起こし得るか、ま
たは悪化させ得る。VEGF活性のインヒビターは、そのような疾患および他の
VEGF誘導の病的新脈管形成ならびに血管透過性状態(例えば、腫瘍血管新生
)に対する処置として有用である。本発明は、VEGFレセプターFlt1に基
づくVEGFインヒビターに関する。
生じる。具体的には、ほとんどの器官において、血漿漏出は特に小静脈において
生じる。小動脈および毛細管とは異なり、小静脈は、多数の炎症性メディエータ
ー(ヒスタミン、ブラジキニン、およびセロトニンを含む)に応じて漏出性にな
る。炎症の1つの特徴は、小静脈の内皮において形成する細胞間間隙から生じる
血漿漏出である。炎症の最も実験的なモデルは、これらの細胞間間隙は、後毛細
管小静脈の内皮細胞と集合小静脈の内皮細胞との間に生じるということを示す(
Baluk,P.ら、Am.J.Pathol.1998 152:1463−
76)。特定のレクチンを使用して、炎症性小静脈内の内皮細胞境界における血
漿漏出、内皮の間隙、および指様突起の限局的部位の特徴を明らかにし得るとい
うことが示されてきた(Thurston,G.ら、Am.J.Physiol
、1996、271:H2547−62)。特に、植物レクチンは、例えば、ラ
ット気管の炎症性小静脈内の内皮細胞境界における形態学的変化を可視化するた
めに使用されてきた。炎症性小静脈に限局的に結合するレクチン(例えば、コン
カナバリンAおよびリシン)は、血漿漏出部位に対応する間隙により露出された
内皮下血管壁の領域を明らかにする(Thurston,G.ら、Am J P
hysiol、1996、271:H2547−62)。
ング(新脈管形成および微小血管拡大を含む)に関連する。微小血管はまた、異
常表現型の特性を獲得することによってリモデリングされ得る。慢性気道炎症の
マウスモデルにおいて、気道毛細管は、小静脈の特性(広げられた血管直径、フ
ォン・ビルブラント因子に対する増加した免疫反応性、およびP−セレクチンに
対する増加した免疫反応性を含む)を獲得する。さらに、これらのリモデリング
された血管は、炎症性メディエーターに応じて漏出するが、正常マウスの気道の
同じ位置における血管は、漏出しない。
害することを示してきた。例えば、ミスチキン(mystixin)は、内皮間
隙形成をブロックすることを伴わずに血漿漏出を阻害することが報告されている
合成ポリペプチドである(Baluk,P.ら、J.Pharmacol.Ex
p.Ther.,1998、284:693−9)。また、β2−アドレナリン
作用性レセプターアゴニスト(フォルモテロール)は、内皮間隙形成を阻害する
ことによって微小血管漏出を減少させる(Baluk,P.およびMcDona
ld,D.M.,Am.J.Physiol.,1994、266:L461−
8)。
VEGF)ファミリーのメンバーは、主に血管内皮細胞に対して特異的であると
考えられる唯一の増殖因子である。マウスにおける標的遺伝子不活性化研究は、
VEGFは血管発生の初期段階に不可欠であり、そしてAng−1は血管リモデ
リングの後期段階に必要とされるということを示している。
is Therapeutics Limitedの名において、FLTポリペ
プチドの改変された可溶性形態は、VEGFを結合し得、それによりVEGFに
対して阻害効果を及ぼし、そのポリペプチドは、5つ以下の完全免疫グロブリン
ドメインを含むということを開示している。
Merck&Co.に譲渡されている)は、天然に存在しているか、またはVE
GFに対するレセプターのC末端膜貫通領域を伴うかもしくは伴わない組換え操
作された可溶性形態である血管内皮細胞増殖因子(VEGF)インヒビターを開
示している。
、MerckおよびCo.に譲渡されており、これは、VEGFと結合する可溶
性レセプタータンパク質をコードするヌクレオチド配列の遺伝子転移によって、
原発性腫瘍増殖および転移を阻害するための遺伝子治療方法論を開示している。
Genentech,Inc.の名において、血管内皮増殖因子(VEGF)レ
セプターFlt1およびKDR(ヒトKDRレセプターFLK1に対するマウス
ホモログを含む)に由来するアミノ酸配列を含む新規なキメラVEGFレセプタ
ータンパク質を開示しており、ここでそのキメラVEGFレセプタータンパク質
は、VEGFに結合し、そしてその内皮細胞増殖および脈管形成活性をアンタゴ
ナイズする。
oa Gosei Co.,LTDの名において、新生血管形成(例えば、固体
腫瘍)が付随する疾患の処置において有効な低分子量VEGFインヒビターを開
示している。VEGFレセプターFLTの細胞外領域において、第1の免疫グロ
ブリン様ドメインおよび第2の免疫グロブリン様ドメインを含むが、その第6の
免疫グロブリン様ドメインおよび第7の免疫グロブリン様ドメインを含まないポ
リペプチドは、VEGF阻害活性を示す。
.of Nucl.Med.42:242−249は、モノクローナル抗体(M
Ab)は塩基性で正に荷電したタンパク質あり、そして哺乳動物細胞は負に荷電
しているという理由により、その2者の間の静電気的相互作用は、より高いレベ
ルのバックグランド結合を生成し得、腫瘍対正常器官の比率が低くなるというこ
とを開示している。この影響を克服するために、研究者らは、種々の方法(例え
ば、第2の薬剤ならびにMAbそれ自体の化学改変および荷電改変)を使用する
ことによってMAbクリアランスを改善することを試みた。
esearch 13:102−107は、治療タンパク質のペグ化(pegy
lation)(組換えヒト顆粒球コロニー刺激因子(PEG−G−CSF))
は、十二指腸内の経路により投与される場合、インビボ生物活性の安定性および
維持の増加を生じるということを開示している。
8−73は、ポリエチレングリコール改変化インターロイキン−6(MPEG−
IL−6)(IL−6の54%の14リジンアミノ基をPEGと結合させた)の
インビボ血小板新生活性を、ネイティブIL−6のインビボ血小板新生活性と比
較した実験を開示している。
ングリコールの組換えヒトインターロイキン−2(IL−2)への結合は、化合
物のポリエチレングリコール改変化IL−2(PEG−IL−2)を生じ、この
化合物は、IL−2のインビトロ活性およびインビボ活性を維持するが、著しく
延長された循環半減期を示す、ということを開示している。
okinet.27:290−306、296(1994)は、ポリエチレング
リコールを結合させることによってアスパラギナーゼの血漿半減期を改善する試
みを再検討している。
Regeneron Pharmaceuticals,Inc.およびThe
Regents of The University of Califo
rniaの名において、塩基性アミノ酸の領域が欠失されている改変されたヒト
ノジン(noggin)ポリペプチドを記載している。この改変されたヒトノジ
ンポリペプチドは、改変されていないヒトノジンと比べてヘパリンに対する減少
した親和性および動物血清においてより優れた薬物動態を有しながら、生物学的
活性を維持するものとして記載される。
る。好ましい実施形態は、VEGFポリペプチドと結合し得る融合ポリペプチド
をコードする単離された核酸分子であり、その核酸分子は、(b)多量体化(m
ultimerizing)成分をコードするヌクレオチド配列に(a)作動可
能に連結されたVEGFレセプター成分をコードするヌクレオチド配列を含み、
ここで、VEGFレセプター成分は、融合ポリペプチドの唯一のVEGFレセプ
ター成分であり、そしてここで、(a)のヌクレオチド配列は、第1のVEGF
レセプターの細胞外ドメインのIgドメイン2のアミノ酸配列をコードするヌク
レオチド配列および第2のVEGFレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン
3のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列から本質的に構成される。
Flt1である。
Flk1である。
Flt4である。
のIgドメイン2をコードするヌクレオチド配列は、第2のVEGFレセプター
の細胞外ドメインのIgドメイン3をコードするヌクレオチド配列の上流にある
。
ドメインのIgドメイン2をコードするヌクレオチド配列は、第2のVEGFレ
セプターの細胞外ドメインのIgドメイン3をコードするヌクレオチド配列の下
流である。
ンを含む。
IgGの重鎖、およびIgGの軽鎖からなる群から選択される。
ドするヌクレオチド配列を含む単離された核酸分子を含み、ここで核酸分子のコ
ード領域は、以下: (a)図13A−13Dに示されるヌクレオチド配列; (b)図14A−14Cに示されるヌクレオチド配列; (c)図15A−15Cに示されるヌクレオチド配列; (d)図16A−16Dに示されるヌクレオチド配列; (e)図21A−21Cに示されるヌクレオチド配列; (f)図22A−22Cに示されるヌクレオチド配列; (g)図24A−24Cに示されるヌクレオチド配列;および (h)遺伝暗号の縮重の結果として、(a)、(b)、(c)、(d)、(e
)、(f)、または(g)のヌクレオチド配列とは異なり、そして改変されたF
lt1レセプター融合ポリペプチドの生物学的活性を有する融合ポリペプチドを
コードするヌクレオチド配列、 からなる群から選択されるヌクレオチド配列から構成される。
酸分子によりコードされる。
するようにVEGF分子と結合し得る組成物である。
は、記載される核酸分子を含む発現ベクターが挙げられ、ここでその核酸分子は
、発現制御配列に作動可能に連結される。
ポリペプチドを産生するための宿主−ベクター系であり;適切な宿主細胞が細菌
細胞、酵母細胞、昆虫細胞、または哺乳動物細胞である宿主−ベクター系であり
;適切な宿主細胞がE.Coliである宿主−ベクター系であり;適切な宿主細
胞がCOS細胞である宿主−ベクター系であり;適切な宿主細胞がCHO細胞で
ある宿主−ベクター系である。
た融合ポリペプチドの回収を可能にする条件下で宿主−ベクター系の増殖細胞を
含む、融合ポリペプチドを産生する方法である。
核酸配列によってコードされる融合ポリペプチドを含み、これは、アセチル化ま
たはペグ化によって改変され、ここでこのアセチル化は、少なくとも約100倍
モル過剰(molar excess)のアセチル化剤を用いて達成されるか、
またはアセチル化は、少なくとも約10倍のモル過剰〜約100倍のモル過剰の
範囲のモル過剰アセチル化剤を用いて達成され得るか、あるいは、ペグ化は10
Kまたは20KのPEGである。
または阻害する方法を含み、この方法は、哺乳動物に上記の融合ポリペプチドを
投与する工程を包含し、ここで哺乳動物がヒトであり、融合ポリペプチドがアセ
チル化されているかまたはこの融合ポリペプチドがペグ化されている実施形態を
含む。
る融合ポリペプチドである。
り、この方法は、上記の融合ポリペプチド有効量を投与する工程を包含する。
しく、この方法は、上記の融合ポリペプチドの有効量を哺乳動物に投与する工程
を包含する。
;ヒトにおける水種の減弱または予防(特に、この水種は脳水種である);ヒト
における腹水形成の減弱または予防(特に、この腹水は卵巣癌に関連する腹水で
ある)を含む。
)VEGFレセプター成分を含むVEGFポリペプチドに結合し得る融合ポリペ
プチドを含み、ここでこのVEGFレセプター成分は、融合ポリペプチドにおけ
る単なるVEGFレセプター成分であり、そして本質的に、第1のVEGFレセ
プターの細胞外ドメインのIgドメイン2のアミノ酸配列、および第2のVEG
Fレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン3のアミノ酸配列からなる。
Flt1である。
ーはFlk1である。
lt4である融合ポリペプチドである。
イン2のアミノ酸配列が、第2のVEGFレセプターの細胞外ドメインのIgド
メイン3のアミノ酸配列の上流である融合ポリペプチド、および第1のVEGF
レセプターの細胞外ドメインのIgドメイン2のアミノ酸配列が、第2のVEG
Fレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン3のアミノ酸配列の下流である融
合ポリペプチドを含む。
ンドメインが、IgGのFcドメイン、IgGの重鎖、およびIgGの軽鎖から
なる群から選択される実施形態を含む免疫グロブリンドメインを含む。
合ポリペプチドを含み、ここでこのアミノ酸配列は、以下からなる群から選択さ
れる:(a)図13A〜13Dに記載のアミノ酸配列;(b)図14A〜14C
に記載のアミノ酸配列;(c)図15A〜15Cに記載のアミノ酸配列;(d)
図16A〜16Dに記載のアミノ酸配列;(e)図21A〜21Cに記載のアミ
ノ酸配列;(f)図22A〜22Cに記載のアミノ酸配列;および(g)図24
A〜24Cに記載のアミノ酸配列。
方法であり、この方法は、上記の融合ポリペプチドを哺乳動物に投与する工程を
包含する。
性を阻害する方法であり、この方法は、上記の融合ポリペプチドの有効量を哺乳
動物に投与する工程を包含する。
有する、レセプターに基づくVEGFアンタゴニストを生成することは、当該分
野で長い間常に問題であった。初めに出願者は、他の公知のレセプターベースの
VEGFアンタゴニストと比較して改良された薬物動態特性を示すVEGF活性
をアンタゴナイズし得るキメラポリペプチド分子を本明細書中に記載する。従っ
て、本明細書中に記載されるキメラポリペプチド分子は、最初に、治療における
使用のための適切な分子を提供する。ここでは、VEGFのアンタゴニストは、
所望の結果である。
gGのFc領域に融合することにより形成される新規なキメラポリペプチド分子
を提供する。
ンにおいて、それがその同族リガンドと接触し得る場合、細胞外へ配向されるレ
セプターの一部として規定される。細胞外リガンド結合ドメインは、レセプター
の膜貫通ドメインと関連する疎水性アミノ酸またはレセプターの細胞内ドメイン
と関連する任意のアミノ酸を含まない。一般に、レセプターの細胞内ドメインま
たは細胞質ドメインは、通常、正に荷電したアミノ酸または極性アミノ酸(すな
わち、リジン、アルギニン、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸)から
なる。前述の15〜30(主に、疎水性または非極性アミノ酸(すなわち、ロイ
シン、バリン、イソロイシンおよびフェニルアラニン))は、膜貫通ドメインを
含む。細胞外ドメインは、アミノ酸の疎水性膜貫通ストレッチの前方に位置する
アミノ酸を含む。通常、膜貫通ドメインは、正に荷電したアミノ酸または極性ア
ミノ酸(例えば、リジンまたはアルギニン)に隣接する。von Heijne
は、詳細な法則を公開した(von Heijne,1995,BioEssa
ys 17:25−30を参照のこと)。この結果は、所定のレセプターのどの
アミノ酸が、細胞外ドメイン、膜貫通ドメインまたは細胞内ドメインに属するか
を決定する場合に、当業者により通常参照される。あるいは、インターネット上
のウェブサイト(例えば、http://ulrec3.unil.ch/so
ftware/TMPRED_form.html)は、利用可能となっており
、タンパク質ドメインについて推定することについての情報をタンパク質化学者
に提供する。
し得るベクターへ挿入されるキメラポリペプチド分子をコードする核酸分子の構
築物を提供する。適切な宿主細胞としては、細菌細胞、酵母細胞、昆虫細胞およ
び哺乳動物細胞が挙げられるが、これらに限定されない。ベクターへのDNAフ
ラグメントの挿入について、当業者に公知である方法のいずれかを使用して、転
写/翻訳の制御シグナルの制御下でキメラポリペプチド分子をコードする発現ベ
クターを構築し得る。これらの方法としては、インビトロでの組換えDNAおよ
び合成技術、ならびにインビボでの組換え(遺伝子組換え)(Sambrook
ら、Molecular Cloning,A Laboratory Man
ual,Cold Spring Harbor Laboratory;Cu
rrent Protocols in Molecular Biology
,Ausubelら編,Greene Publ.Assoc.,Wiley−
Interscience,NYを参照のこと)が挙げられ得る。
分子が、組換えDNA分子で形質転換された宿主において発現されるように、第
2の核酸配列により調節され得る。例えば、本明細書中に記載されるキメラポリ
ペプチド分子の発現は、当該分野で公知の任意のプロモーター/エンハンサーエ
レメントにより制御され得る。キメラポリペプチド分子の発現を制御するために
使用され得るプロモーターとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない
:Squintoら(1991,Cell 65:1−20)において記載され
るような末端反復配列;SV40初期プロモーター領域(Bernoistおよ
びChambon,1981,Nature 290:304−310)、CM
Vプロモーター、ラウス肉腫ウイルスの3’末端反復配列中に含まれる、M−M
uLV 5’末端反復のプロモーター(Yamamotoら,1980,Cel
l 22:787−797)、ヘルペスチミジンキナーゼプロモーター(Wag
nerら、1981,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.7
8:144−1445)、メタロチオネイン遺伝子の調節配列(Brinste
rら,1982,Nature 296:39−42);β−ラクタマーゼプロ
モーター(Villa−Kamaroffら,1978,Proc.Natl.
Acad.Sci.U.S.A.75:3727−3731)またはtacプロ
モーター(DeBoerら,1983,Proc.Natl.Acad.Sci
.U.S.A.80:21−25、Scientific American,
1980,242:74−94の「Useful proteins from
recombinant bacteria」をもまた参照のこと)などの原
核生物発現ベクター、酵母または他の真菌由来のプロモーターエレメント(例え
ば、Gal4プロモーター)、ADH(アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモー
ター、PKG(ホスホグリセロールキナーゼ)プロモーター、アルカリホスファ
ターゼプロモーターおよび以下の動物の転写制御領域(これは、組織特異性を示
し、そしてトランスジェニック動物において利用されてきた):膵臓腺房細胞に
おいて活性であるエステラーゼI遺伝子制御領域(Swiftら,1984,C
ell 38:639−646;Ornitzら,1986,Cold Spr
ing Harbor Symp.Quant.Biol.50:399−40
9;MacDonald,1987,Hepatology 7:425−51
5);膵臓β細胞において活性であるインスリン遺伝子制御領域(Hanaha
n,1985,Narure 315:115−122)、リンパ球において活
性である免疫グロブリン遺伝子制御領域(Grosschedlら,1984,
Cell 38:647−658;Adamesら,1985,Nature
318:533−538;Alexanderら,1987,Mol.Cell
.Biol.7:1436−1444),精巣、胸、リンパ球および肥満細胞に
おいて活性であるマウス乳腺癌ウイルス制御領域(Lederら,1986,C
ell 45:485−495)、肝臓において活性であるアルブミン遺伝子制
御領域(Pinkertら,1987,Genes and Devel.1:
268−276)、肝臓において活性であるα−フェトプロテイン遺伝子制御領
域(Krumlaufら,1985,Mol.Cell.Biol.5:163
9−1648;Hammarら,1987,Science 235:53−5
8);肝臓において活性であるα1−アンチトリプシン遺伝子制御領域(Kel
seyら,1987,Gene and Devel.1:161−171)、
骨髄性細胞において活性であるβ−グロビン遺伝子制御領域(Mogramら,
1985,Nature 315:338−340;Kolliasら,198
6,Cell 46:89−94);脳内の稀突起神経膠細胞において活性であ
るミエリン塩基性タンパク質遺伝子制御領域(Readheadら,1987,
Cell 48:703−712);骨格筋において活性であるミオシン軽鎖−
2遺伝子制御領域(Shani,1985,Nature 314:283−2
86)および視床下部において活性である性腺刺激放出ホルモン遺伝子制御領域
(Masonら,1986,Science 234:1372−1378)。
分子をコードする核酸を含む細菌または真核生物の宿主において複製され得る発
現ベクターは、宿主をトランスフェクトし、それにより、キメラポリペプチド分
子を産生するためにそのような核酸を直接発現するために使用され、次いでこれ
は、生物学的に活性な形態で回収され得る。本明細書中で使用される場合、生物
学的に活性な形態は、VEGFに結合し得る形態を含む。
一般的アプローチにより同定され得る:(a)DNA−DNAハイブリダイゼー
ション、(b)「マーカー」遺伝子機能の存在または非存在、および(c)挿入
された配列の発現。第1のアプローチにおいて、発現ベクターに挿入された外来
遺伝子の存在は、挿入されたキメラポリペプチド分子配列に対して相同である配
列を含むプローブを使用するNDA−DNAハイブリダイゼーションにより検出
され得る。第2のアプローチにおいて、組換えベクター/宿主系は、ベクター中
の外来遺伝子の挿入により引き起こされる特定の「マーカー」遺伝子機能(例え
ば、チミジンキナーゼ活性、抗生物質に対する耐性、形質転換表現型、バキュロ
ウイルスにおける閉塞体の形成など)の存在または非存在に基づいて同定されか
つ選択され得る。例えば、キメラポリペプチド分子のDNA配列がベクターのマ
ーカー遺伝子配列内に挿入される場合、挿入物を含む組換え体は、マーカー遺伝
子機能の非存在により同定され得る。第3のアプローチにおいて、組換え発現ベ
クターは、組換え体により発現される外来遺伝子産物をアッセイすることにより
同定され得る。このようなアッセイは、例えば、キメラポリペプチド分子の物理
的特性または機能的特性に基づき得る。
的かつ持続的に発現し得る。
続く安定で生物学的に活性なキメラポリペプチド分子の形成を可能にする。例え
ば、そして限定のためではなく、この因子は、これらが8Mグアニジウム塩酸塩
および透析により定量的に抽出され得る、可溶性タンパク質としてかまたは封入
体としてのいずれかで細胞から回収され得る(例えば、Builderら,米国
特許第5,663,304号を参照のこと)。この因子をさらに精製するために
、従来のイオン交換フロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、
逆相クロマトグラフィーまたはゲル濾過が使用され得る。
第2の成分をコードするヌクレオチド配列の上流である。本発明の別の実施形態
では、第1の成分をコードするヌクレオチド配列は、第2の成分をコードするヌ
クレオチド配列の下流である。本発明のさらなる実施形態は、調製され得、ここ
で第1、第2および第3の融合ポリペプチド成分の順序は、再配列される。例え
ば、第1の成分をコードするヌクレオチド配列は、1と指定される場合、第2の
成分をコードするヌクレオチド配列は、2と指定され、そして第3の成分のヌク
レオチド配列は、3と指定され、次いで5’から3’へ読み取る場合、本発明の
単離された核酸におけるその成分の順序は、以下の6つの組み合わせのいずれか
であり得る:1、2、3;1、3、2;2、1、3;2、3、1;3、1、2ま
たは3、2、1。
は、本明細書中に記載されるキメラポリペプチド分子の機能または発現における
異常を検出する方法は、障害の診断において使用され得る。他の実施形態では、
キメラポリペプチド分子またはキメラポリペプチド分子と結合するアゴニストも
しくはアンタゴニストの操作は、疾患の処置において使用され得る。さらなる実
施形態では、キメラポリペプチド分子は、その標的に対する結合因子の結合をブ
ロックする因子として使用される。
例えば、傷害に関連する脳水腫、発作または腫瘍);感染性疾患と関連する水腫
(例えば、乾癬または関節炎(慢性関節リウマチが挙げられる));喘息;火傷
に関連する全身性水腫;腫瘍、感染または外傷に関連する腹水および胸水;慢性
気道感染;毛細血管漏出症候群(capillary leak syndro
me);セプシス;タンパク質の増加した漏出と関連する腎臓疾患;および眼の
疾患(例えば、年齢が関連する黄斑変性および糖尿病網膜症)により特徴付けら
れる臨床的状態を処置する際に有用であり得る。
ン)の異常に高い数(46)の存在を明らかにした。Flt1(1−3)−Fc
のIEF分析は、このタンパク質が9.3を超えるpIを有することを示し、こ
のことは、このタンパク質が、非常に塩基性であるという推測を確認する。Fl
t1(1−3)−Fcタンパク質の塩基性の性質が、そのタンパク質に細胞外マ
トリクス成分に結合させるということを生じ、およびマウスに注入される場合、
その相互作用が、Flt1(1−3)−Fcにより示される極端に短い検出可能
な循環血清の半減期の要因であるということを仮定する。この仮定を試験するた
めに、Flt1(1−3)−Fcタンパク質を、塩基の荷電を減少するために、
リジン残基でアセチル化した。次いで、アセチル化したFlt1(1−3)−F
cを、下記に記載されるアッセイにおてい試験した。
の発現) 標準的な分子生物学技術(例えば、Molecular Cloning,A
Laboratory Manual(Sambrookら、Cold Sp
ring Harbor Laboratory)、Current Prot
ocols in Molecular Biology(Ausubelら(
編)Greene Publ.Assoc.,Wiley−Interscie
nce,NY)を参照のこと)を使用して、Flt1(1−3)−Fcをコード
する遺伝子を、CMVプロモーターの下流の多重クローニング部位で発現ベクタ
ーpEE14.1(Lonza Biologics,pIc)に挿入した。リ
ポフェクタミン(Gaithersburg,MD)を用いて、CHO K1細
胞をpEE14.1/Flt1(1−3)−Fc DNA構築物でトランスフェ
クトした。トランスフェクトしたCHO K1細胞を、グルタミンを含まないD
MEM(JRH,Kansas City,MO)(Sigma Inc.,S
t.Louis,MO製の25μM メチオニンスルホキシイミン(MSX)を
含有する)中で増殖させ、そして高組換えタンパク質発現因子を、標準的なイム
ノアッセイ(これはヒトFcを捕捉および検出する)を用いて精選した100を
超えるコロニー単離物からCHO K1細胞上清をスクリーニングすることによ
り得た。選択した精選クローンを、100μM MSXの存在下で増幅し、次い
で増幅したクローンを2回スクリーニングした。最も高い産生性のクローンは、
55pg/細胞/日の組換えFlt(1−3)−Fcタンパク質の特異的生産性
を有した。
スコ(Corning,Acton,MA)中に展開し、次いで8.5Lローラ
ーボトル(Corning,Acton,MA)中に展開した。標準的なトリプ
シン処理によって細胞をローラーボトルから取り出し、そして3.5Lの懸濁培
地に入れた。この懸濁培地は、5%ウシ胎仔血清(Hyclone Labs,
Logan,UT製のFBS)、100μM MSXおよび5L Cellig
enバイオリアクター(New Brunswick Scientific,
New Brunswick,NJ)中、0.3×106細胞/mLの密度での
GS補充(JRH Scientific,Kansas City,MO)を
含む、グルタミンを含まないISCHO培地(Irvine Scientif
ic,Santa Ana,CA)から構成される。細胞が3.6×106/m
Lの密度に達し、そして懸濁液に適応した後、60Lバイオリアクター(ABE
C,Allentown,PA)に、5%ウシ胎仔血清を含む20LのISCH
O培地中、0.5×106細胞/mLの密度で細胞を移した。2日後、さらに2
0LのISCHO+5%ウシ胎仔血清をこのバイオリアクターに加えた。細胞を
さらに2日間増殖させると、3.1×106細胞/mLの最終濃度に達し、そし
て収集時の最終Flot1(1−3)−Fc濃度は95mg/Lであった。収集
時に、0.45μm Prostak Filter(Millipore,I
nc.,Bedford,MA)を用いるタンジェンシャルフローフィルトレー
ション(tangential flow filtration)によって細
胞を取り出した。
製) Flt1(1−3)−Fcタンパク質を、まずアフィニティークロマトグラフ
ィーにより精製した。プロテインAカラムを使用して、高い特異性でこの分子の
Fc部分を結合させた。次いで、このアフィニティー精製タンパク質を濃縮し、
そしてSECカラムを通した。次いで、このタンパク質を処方緩衝液に溶出した
。以下は、これらの手順を詳細に記載する。
urg,MDから10×濃度で入手した)を除くすべての化学薬品は、J.T.
Baker,Phillipsburg,NJから入手した。Protein
A Fast FlowおよびSuperdex200調製グレード樹脂は、P
harmacia,Piscataway,NJから入手した。タンパク質濃縮
のための装置および膜は、Millipore,Bedford,MAから入手
した。
したCHO馴化培地を、PBSで平衡化した290mL Protein A
Fast Flowカラム(10cm直径)に適用した。このカラムを、350
mM NaClおよび0.02% CHAPSを含むPBSで洗浄し、そして結
合タンパク質を、10mM Na2HPO4を含む20mMクエン酸で溶出した。
溶出物中の単一ピークを集め、そしてそのpHを、1M NaOHを用いて中性
まで上昇させた。10K再生セルロース膜を用いて、タンジェンシャルフローフ
ィルトレーションおよび攪拌細胞濃縮の両方によって、溶出画分を約9mg/m
Lまで濃縮した。凝集物および他の混入物を除去するために、濃縮したタンパク
質を、Superdex 200調製グレード樹脂を充填したカラム(10cm
×55cm)に適用し、そして5%グリセロール含有PBS中で行った。主要ピ
ーク画分をプールし、滅菌濾過し、アリコートし、そして−80℃で保存した。
セテート改変キット(Pierce Chemical Co.,Rockfo
rd,IL,カタログ#26777)とともに提供される使用説明書に記載され
るようにアセチル化した。
1 (1−3)−Fcを、標準的なIEF分析により分析した。図1に示される
ように、Flt1(1−3)−Fcタンパク質はゲル中に移動し得ず、従って標
準における最も高いpIである9.3よりも大きいpIを有するにちがいない。
しかし、アセチル化Flt1(1−3)−Fcはゲル内に移動し得、そして約5
.2のpIで平衡になる。この結果は、アセチル化がタンパク質の正味の正電荷
を減少させ、従ってそのpIをかなり減少させることを示す。
)−Fcおよびアセチル化Flt1(1−3)−Fcを、細胞外マトリックス成
分との相互作用を模倣するように設計されたアッセイにおいて試験した。このア
ッセイにおいて、96−ウェル組織培養プレートをMatrigel(Bioc
oat MATRIGEL(登録商標)マトリックス薄層96ウェルプレート、
カタログ#40607,Becton Dickinson Labware,
Bedford,MA)でコートする。このプレートを種々の濃度のFlt1(
1−3)−Fc、アセチル化Flt1(1−3)−Fcのいずれかとインキュー
ベートするか、またはrTie2−Fc(無関係なコントロール)タンパク質を
ウェルに加える。このプレートを、室温または37℃のいずれかで1〜2時間イ
ンキュベートし、次いで結合タンパク質の検出を、二次的なアルカリホスファタ
ーゼ結合抗ヒトFc抗体をこのウェルに加えることによって達成する。最後に、
アルカリホスファターゼ基質をこのウェルに加え、そして光学密度を測定する。
図2は、このアッセイの結果を示す。無関係なコントロールタンパク質rTie
2−Fcと同様に、アセチル化Flt1(1−3)−Fcは、Matrigel
コートしたプレートへのいかなる結合も示さないが、非アセチル化Flt1(1
−3)−Fcタンパク質は有意な結合を示す。この結果は、塩基性アミノ酸残基
のアセチル化は、正に荷電したタンパク質とインビボにさらされた負に荷電した
細胞外マトリックス成分との間に存在する電荷相互作用を妨げるための有効な方
法であることを示す。
ion)) タンパク質のペグ化(ポリエチレングリコール−PEG)は、安定性およびバ
イオアベイラビリティーを増強することによってそれらのインビボでの効力を増
加させ、一方で免疫原性を最小化することが示されてきた(上記で引用された参
考文献を参照のこと)が、大きすぎて腎糸球体により濾過できないペグ化分子が
、それらの薬物動態学的特性を高めることは、反対の直観である。理論に拘束さ
れることなく、本出願人は、Flt1(1−3)−Fc分子のペグ化が、多分、
その正電荷を変化させたり、Flt1(1−3)−FcのpIを減少させること
によるのではなく、むしろ正電荷が細胞外マトリックスと相互作用することを物
理的に遮蔽することによって、薬物動態学的特性を高め得ることを想定した。本
出願人は、上記のように20K PEGの鎖を結合することによって、Flt1
(1−3)−Fc分子の薬物動態学的特性を向上させるように試みることを決定
した。
のペグ化実験において使用した。官能化PEGは、Shearwater Po
lymers,Huntsville,ALから;ビシンは、Sigma,St
Louis,MOから;Superose6カラムは、Pharmacia,
Piscataway,NJから;PBSは、10×濃縮物としてLife T
echnologies,Gaithersburg,MDから;グリセロール
はJ.T.Baker,Phillipsburg,NJから;およびビス−T
risプレキャストゲルはNovex,CAから入手した。
において使用した。この研究は、PEG:タンパク質化学量論を変化させる異な
る反応条件を評価するために設定した。これらの反応および標準的なSDS−P
AGE上でのサンプル分析に基づいて、1.5 mg/mLの濃度のFlt1(
1−3)−Fcを、20K SPA−PEG(PEGスクシンイミジルプロピオ
ネート)分子と、1:6のPEG対Flt1(1−3)−Fcモノマー比でpH
8.1で反応させた。この反応を8℃、終夜で進行させた。最初の精製のために
、反応生成物を、5%グリセロール含有PBSで平衡化した10mm×30cm
Superose6カラムに適用した。このカラムは、ペグ化の程度に基づい
てペグ化したFlt1(1−3)−Fc分子を分離するようであった。主にモノ
ペグ化およびジペグ化した二量体Flt1(1−3)−Fcであると思われる画
分(還元および非還元SDS−PAGEゲル上でのバンド形成パターンにより判
断した場合)に対応する画分を、プールした。タンパク質濃度は、280nmで
の吸収を測定することによって決定した。ペグ化したFlt1(1−3)−Fc
タンパク質は、滅菌濾過し、アリコートし、そして−40℃で保存した。
およびペグ化したFlt1(1−3)−Fcの結合) 非改変、アセチル化、およびペグ化したFlt1(1−3)−Fcタンパク質
を、Biacoreに基づくアッセイにおいて試験して、Flt1リガンド(V
EGF)に結合するそれらの能力を評価した。このアッセイにおいて、非改変F
lt1(1−3)−Fcタンパク質をBiacoreチップ(標準的な手順のた
めのBiacore Instruction Manual,Pharmac
ia,Inc.,Piscataway,NJを参照のこと)の表面に固定し、
そして0.2μg/ml VEGFを含むサンプルと、非改変Flt1(1−3
)−Fc、アセチル化Flt1(1−3)−Fcまたはペグ化したFlt1(1
−3)−Fc(各々25μg/ml)のいずれかとを含むサンプルに、Ft1(
1−3)−Fcでコートしたチップ上を通過させた。非特異的結合の効果を最小
化するために、結合サンプルを0.5M NaCl洗浄液で洗浄した。1つのサ
ンプルにおいては、非改変Flt1(1−3)−Fcをヘパリンと混合した。ヘ
パリンは負に荷電した分子であり、そしてFlt1(1−3)−Fcタンパク質
は正に荷電した分子であるので、2つの分子が一緒に混合される場合、これらは
それぞれの電荷を介して相互作用するべきである。このことは、その電荷および
電荷相互作用を介して結合するその傾向を減少させるために化学的または遺伝的
に改変されているかのように分子に振る舞わさせる、Flt1(1−3)−Fc
の固有の正電荷を、基本的に中和する。図3に示されるように、アセチル化Fl
t1(1−3)−Fc(カラム13〜16)、ペグ化したFlt1(1−3)−
Fc(カラム17〜20)、およびヘパリン処理Flt1(1−3)−Fc(カ
ラム21〜24)は、コントロール(カラム1〜4)および無関係のタンパク質
(カラム5〜8)と比較した場合、Biacoreチップ結合Flt1(1−3
)−FcとVEGF結合について完全に競合する。非改変Flt1(1−3)−
Fc(カラム5〜6)は、VEGF結合についてBiacoreチップ結合Fl
t1(1−3)−Fcと部分的にのみ競合するようであった。しかし、結合サン
プルを0.5M NaClで洗浄する(カラム7〜8)ことによって、Flt1
(1−3)−Fcの改変形態と類似の結合プロフィールを生じ、これは非改変タ
ンパク質が、チップへの非特異的結合(これは塩洗浄によって排除され得る)を
示していたことを示す。
びペグ化したFlt1(1−3)−Fcの結合) 非改変、アセチル化、およびペグ化したFlt1(1−3)−Fcタンパク質
を、標準的なELISAに基づくアッセイにおいて試験し、Flt1レセプター
リガンドVEGFに結合するそれらの能力を評価した。図4に示されるように、
ペグ化およびアセチル化Flt1(1−3)−Fcタンパク質の両方は、VEG
Fに結合し得、これは、ペグ化またはアセチル化のいずれかによってタンパク質
を改変することは、そのリガンドに結合するその能力を破壊しないことを示す。
)−Fc、およびペグ化したFlt1(1−3)−Fcの薬物動態学的分析) インビボ実験を、非改変Flt1(1−3)−Fc、アセチル化Flt1(1
−3)−Fc、およびペグ化したFlt1(1−3)−Fcタンパク質の薬物動
態プロフィールを評価するために設計した。Balb/cマウス(23〜28g
;3マウス/グループ)に、4mg/kgの非改変、アセチル化、またはペグ化
したFlt1(1−3)−Fcを皮下注射した。タンパク質の注射の1、2、4
、6、24時間後、2日後、および3日後に、マウスの尾から採血した。Flt
1(1−3)Fcタンパク質を検出するために設計された、標準的なELISA
に基づくアッセイにおいて、血清をアッセイした。手短には、このアッセイは、
ELISAプレートをVEGFでコートする工程、非改変、アセチル化、または
ペグ化したFlt1(1−3)−Fc含有血清を結合させる工程、およびアルカ
リホスファターゼに結合した抗Fc抗体を用いて報告する工程を包含する。図5
に示されるように、すべてのFlt1(1−3)−Fcタンパク質についてのT
maxは、6時間と24時間の間の時点であった。異なるタンパク質についての
Cmaxは、以下の通りであった:非改変:0.06μ/ml〜0.15μ/m
l;アセチル化:1.5μg/ml〜4.0μg/ml;およびペグ化:約5μ
g/ml。
を決定するために、アセチル化反応混合物中に漸増する量のモル過剰のアセチル
化試薬を用いることによって、Flt1(1−3)−Fcタンパク質を段階的様
式でアセチル化する実験を設計した。モル過剰の範囲は以下の通りであった:1
モルのFlt1(1−3)−Fcモノマー当たり0、10、20、30、40、
50、60、70、80、90、および100モルのアセチル化試薬。反応は、
スルホ−NHS−アセテート改変キット(Pierce Chemical C
o.,Rockford,IL,カタログ#26777)とともに提供される使
用説明書に詳細に記載されるように行った。
け) ((a.)IEF分析)非改変Flt1(1−3)−Fcおよび段階的にアセ
チル化したFlt1(1−3)−Fcタンパク質を、標準的なIEF分析によっ
て分析した。図6A〜6Bに示されるように、非改変Flt1(1−3)−Fc
タンパク質は、その非常に高いpI(9.3より大きい)のためにゲル内に移動
し得なかった。しかし、段階的にアセチル化したFlt1(1−3)−Fcサン
プル(30〜100倍モル過剰サンプル)のほとんどはゲル内に移動し得、そし
てタンパク質のアセチル化の程度に依存して、4.55〜8.43の間にわたる
pIで平衡になった。この結果は、アセチル化が、用量依存様式でタンパク質の
正電荷を変化させ得ること、およびpIの減少が、アセチル化の程度を制御する
ことによって制御され得ることを示す。
ックス成分への結合) 細胞外マトリックス成分への結合について試験するために、Flt1(1−3
)−Fcおよび段階的にアセチル化したFlt1(1−3)−Fcを、細胞外マ
トリックス成分との相互作用を模倣するように設計された上記のアッセイにおい
て試験した。種々の濃度の、非改変Flt1(1−3)−Fc、段階的にアセチ
ル化したFlt1(1−3)−Fc(10、20、および30倍モル過剰サンプ
ル)、またはrTie2−Fc(無関係なコントロール)タンパク質のいずれか
をウェルに加えた。プレートを室温または37℃で1〜2時間インキュベートし
、次いで結合タンパク質の検出を、ウェルに2次アルカリホスファターゼ結合抗
ヒトFc抗体を加えることによって行った。アルカリホスファターゼ基質を引き
続いてウェルに加え、そして光学密度を測定した。図7は、このアッセイの結果
を示す。無関係なコントロールタンパク質rTie2−Fcと同様に、段階的に
アセチル化したFlt1(1−3)−Fc(20および30倍モル過剰サンプル
)は、Matrigelコートしたプレートに対するいかなる有意な結合も示さ
なかったが、非アセチル化Flt1(1−3)−Fcタンパク質は有意な結合を
示した。結合は飽和であり、これは、飽和にならかいかもしれないより一般的な
電荷媒介相互作用ではなく、Flt1(1−3)−Fcタンパク質が、特定の部
位に結合し得ることを示す。10倍モル過剰サンプルは減少した結合を示したが
、アセチル化の程度は、細胞外マトリックス成分への結合を完全にブロックする
ためには十分ではなかった。IEF分析(図6Aおよび6B)による事実にも関
わらず、20倍モル過剰以上のサンプルは、検出可能な結合を示さず、低いモル
過剰のサンプルはなお大きい正味の正電荷を有した。この結果は、細胞外マトリ
ックス成分への結合を排除するためにすべての入手可能な塩基性アミノ酸を完全
にアセチル化することは、必要ではないということを示す。
Flt1(1−3)−Fcの結合) 非改変および段階的にアセチル化したFlt1(1−3)−Fcタンパク質を
、Biacoreに基づくアッセイにおいて試験し、Flt1リガンド(VEG
F)に結合するそれらの能力を評価した。このアッセイにおいて、非改変Flt
1(1−3)−Fcタンパク質(0.5、1.0または5.0μg/ml)を、
Biacoreチップの表面に固定(標準的な手順のためのBiacore I
nstruction Manual,Pharmacia,Inc.,Pis
cataway,NJを参照のこと)し、そして0.2μg/ml VEGFと
、非改変Flt1(1−3)−Fc(0.5、1.0、または5.0μg/ml
のいずれかで)または段階的にアセチル化したFlt1(1−3)−Fcの10
の異なるサンプル(各々0.5、1.0、または5.0μg/mlで)のいずれ
かとを含む溶液を、Flt1(1−3)−Fcコートしたチップの上を通過させ
た。図8に示されるように、準化学量論比(0.5μg/mlの非改変Flt1
(1−3)または段階的にアセチル化したFlt1(1−3)−Fcのいずれか
対 0.2μg/ml VEGF)において、VEGFを完全に結合するため
に十分なFlt1(1−3)−Fc(非改変または段階的アセチル化のいずれか
)は溶液中に存在しなかった。1.0μg/ml(これは、約1:1の化学量論
比である)において、非改変および段階的にアセチル化したFlt1(1−3)
−Fcの両方は、VEGF結合に対してよりよく競合し得るが、利用可能なVE
GFを完全に結合するためにはなお不十分なFlt(1−3)−Fcタンパク質
(非改変または段階的アセチル化のいずれか)が存在する。しかし、5.0μg
/ml(これは、1:1の化学量論比よりも数倍大きい)においては、Flt(
1−3)−Fcおよび段階的にアセチル化したFlt(1−3)−Fcタンパク
質の両方が、アセチル化の程度に関わらずVEGFに結合し得る。このことは、
アセチル化は、VEGFに結合するFlt(1−3)−Fcの能力を変更しない
ことを明らかに示す。
化(step−acetylated)Flt1(1−3)−Fcタンパク質の
薬物動態プロフィールを評価するために設計した。Balb/cマウス(23〜
28g)に、4mg/kgの非改変Flt1(1−3)−Fc、または段階的ア
セチル化Flt1(1−3)−Fcの10、20、40、60および100倍モ
ル過剰のサンプルを皮下注射した(非改変、10、20および40倍モル過剰の
サンプルについては3匹のマウス、そして60および100倍モル過剰のサンプ
ルについては2匹のマウス)。注射後1、2、4、6、24時間、2日目および
3日目に、これらのマウスの尾から採血した。血清を、Flt1(1−3)−F
cを検出するように設計されたELISAに基づくアッセイ(前出に記載される
)においてアッセイした。図9は、本研究の結果を詳述する。試験した全てのF
lt1(1−3)−Fcタンパク質についてのTmaxは6時間の時点であった
が、Cmaxは以下の通りであった:非改変Flt1(1−3)−Fc:0.0
6μg/ml;10倍モル過剰のサンプル:−0.7μg/ml、20倍モル過
剰のサンプル−2μg/ml、40倍モル過剰のサンプル−4μg/ml、60
倍モル過剰のサンプル−2μg/ml、100倍モル過剰のサンプル−1μg/
ml。この結果は、Flt1(1−3)−Fcのアセチル化またはペグ化(pe
gylation)が、その薬物動態プロフィールを有意に改善することを実証
する。
(1−3)−Fcの基本領域欠失変異体の構築) アセチル化Flt1(1−3)−Fc(これは、6未満のpIを有する)が、
非常にポジティブな非改変Flt1(1−3)−Fc(pI>9.3)よりもず
っと優れた薬物動態を有するという観察に基づいて、薬物動態における相違が、
このタンパク質の正味の電荷に寄与し得るか否か、このことがこのタンパク質を
負に荷電した細胞外マトリックス成分に固着させるか、または細胞外マトリック
ス成分についての特異的結合部位を構成するFlt1(1−3)−Fcタンパク
質表面におそらく特異的な位置が存在するか否かが問われた。例えば、多くのタ
ンパク質は、ヘパリン結合部位(しばしば、塩基性残基のクラスターからなる)
を有することが公知である。時々、これらの残基は、タンパク質の一次配列にお
いてクラスター中で見出される;いくつかの文献は、このようなヘパリン結合部
位についての「コンセンサス配列」を同定した(例えば、Hilemanら,1
998,Bioessays 20(2):156−67を参照のこと)。他の
場合には、タンパク質の公知の結晶構造が、タンパク質表面上の正に荷電した残
基のクラスターを示すが、この残基は、一次配列のうちの異なる領域に由来し、
そしてタンパク質がその三次構造に折り畳まれたときにのみ一緒になる。従って
、単離されたアミノ酸残基がタンパク質表面の塩基性残基のクラスターの一部を
形成するか否かを予測することは困難である。しかし、正に荷電したアミノ酸残
基のクラスターが一次配列中に存在する場合、これらの残基が互いに空間的に近
く、それゆえ、細胞外マトリックス成分結合部位の一部であり得ると推測するこ
とは非現実的ではない。Flt1レセプターは、広範囲に研究されており、そし
て種々のドメインが記載されている(例えば、Tanakaら,1997,Jp
n.J.Cancer Res 88:867−876を参照のこと)。本出願
の図10A〜図10Dに示す核酸およびアミノ酸の配列を参照して、その配列の
開始部に存在し、そしてヌクレオチド76〜78によってコードされるグリシン
にまで伸びる分泌のためのシグナル配列を同定し得る。成熟タンパク質は、核酸
配列のヌクレオチド79で始まり、Ser−Lys−Leu−Lysで始まる。
Flt1 Igドメイン1は、ヌクレオチド79から393に及び、アミノ酸S
er−Asp−Thrで終わる。Flt1 Igドメイン2は、ヌクレオチド3
94〜687(Gly−Arg−ProからAsn−Thr−Ileをコードす
る)に及び、そしてFlt1 Igドメイン3は、ヌクレオチド688〜996
(Ile−Asp−ValからAsp−Lys−Alaをコードする)に及ぶ。
ヌクレオチド997〜1005によってコードされる架橋アミノ酸配列Gly−
Pro−Glyが存在し、これには、ヒトFcをコードするヌクレオチド配列(
ヌクレオチド1006〜1701、すなわちアミノ酸Glu−Pro−Lys〜
Pro−Gly−Lys−停止)が続く。
〜10Dのアミノ酸残基272〜281(KNKRASVRR)(ここでは、1
0アミノ酸残基のうちの6個が塩基性である)が存在することを示す。この配列
は、このレセプターのFlt1 Igドメイン3(図11を参照のこと)に存在
し、これは、それ自体はVEGFリガンドの結合に必須ではないが、これは、リ
ガンドに対するより高い親和性結合を付与する。Igドメイン3の配列の、Ig
ドメイン2の配列との整列は、この領域において、この2つのIgドメインの間
では整列が非常に乏しいこと、およびIgドメイン3中に約10個のさらなるア
ミノ酸が存在することを示す。これらの2つのドメインの親水性プロフィール(
MacVectorコンピューターソフトウェア)の分析は、このタンパク質に
おける親水性領域の存在を明らかに示す(図12A〜12B)。これらの観察は
、Flt1 Igドメイン3の実際の三次元コンホメーションが、Flt1 I
gドメイン2中に存在しないいくつかの型の突出を可能にする可能性を高めた。
この仮定を試験するために、10個のさらなるアミノ酸を欠失し、そして得られ
たタンパク質を試験して、欠失が、レセプターのVEGF親和性を深刻に損なわ
ずに薬物動態に好適に影響を与えたか否かをみた。このDNA構築物は、標準的
な分子生物学技術(例えば、Molecular Cloning,A Lab
oratory Manual(Sambrookら,Cold Spring
Harbor Laboratory)、Current Protocol
s in Molecular Biology(Ausubelら編,Gre
ene Publ.Assoc.,Wiley−Interscience,N
Yを参照のこと)を用いて哺乳動物発現ベクターpMT21(Genetics
Institute,Inc.,Cambridge,MA)中で構築された
。このDNA構築物をMut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcという。Mut
1:Flt1(1−3ΔB)−Fc構築物を、ヌクレオチド814〜843(図
10A〜10Dに示す)の欠失(これは、非常に塩基性の10アミノ酸残基配列
Lys−Asn−Lys−Arg−Ala−Ser−Val−Arg−Arg−
ArgをFlt1 Igドメイン3から欠失する)によってFlt1(1−3)
−Fcから誘導した。
aq Dideoxy Terminator Cycle Sequenci
ng Kit(Applied Biosystems,Inc.,Foste
r City,CA)を用いて配列を確認した。Mut1:Flt1(1−3Δ B )−Fcの配列を図13A〜13Dに示す。
(1−3)−Fc塩基性領域欠失変異体の構築) Mut2:Flt1(2−3ΔB)−Fcと称される第2の欠失変異体構築物
を、Mut1:Flt1(1−3ΔB)−Fc構築物からヌクレオチド79〜3
93(図10A〜10Dを参照のこと)によってコードされるFlt1 Igド
メイン1の欠失によって誘導した;便宜のために、ヌクレオチド73〜78(T
CA GGT)を、TCC GGAに変更した。これによって、関連したアミノ
酸配列Ser−Glyを変更することなく、制限部位(BspE1)が導入され
た。このDNA構築物は、標準的な分子生物学技術(例えば、Molecula
r Cloning,A Laboratory Manual(Sambro
okら,Cold Spring Harbor Laboratory)、C
urrent Protocols in Molecular Biolog
y(Ausubelら編,Greene Publ.Assoc.,Wiley
−Interscience,NYを参照のこと)を用いて哺乳動物発現ベクタ
ーpMT21(Genetics Institute,Inc.,Cambr
idge,MA)中で構築され、これはまた、ABI 373A DNAシーク
エンサーおよびTaq Dideoxy Terminator Cycle
Sequencing Kit(Applied Biosystems,In
c.,Foster City,CA)を用いて配列が確認された。Mut2:
Flt1(2−3ΔB)−Fcの配列を、図14A〜14Cに示す。
−3)−Fc欠失変異体の構築) 第3の欠失変異体構築物は、Mut3:Flt1(2−3)−Fcと称され、
これを、Flt1 Igドメイン3がインタクトなままである(塩基性領域のア
ミノ酸を欠失しなかった)こと以外はMut2:Flt1(2−3ΔB)−Fc
構築物と同様にして構築した。この構築物を、標準的な分子生物学技術を用いて
構築し、そして最終的な構築物を、前出に記載されるとおりに配列を確認した。
Mut3:Flt1(2−3)−Fcの配列を図15A〜15Cに示す。
1−3)−Fc塩基性領域Nグリコシル化変異体の構築) N−グリコシル化部位がFlt1 Igドメイン3の塩基性領域の真ん中に導
入されている最終的な構築物を作製した。この構築物はMut4:Flt1(1
−3R->N)−Fcと称され、そしてこれを、ヌクレオチド824〜825をGA
からACへと変更し、その結果、コードされるArg残基(AGA)をAsn残
基(AAC)へと変更することによって作製した(図10A〜図10Dを参照の
こと)。それゆえ、得られるアミノ酸配列は、Arg−Ala−SerからAs
n−Ala−Serへと変更され、これは、Asn残基でのN−グリコシル化部
位の付加のための規範シグナル(Asn−Xxx−Ser/Thr)と一致する
。Mut4:Flt1(1−3R->N)−Fcの配列を図16A〜図16Dに示す
。
t1(1−3ΔB)−Fc変異体およびMut4:Flt1(1−3R->N)−F
c変異体の特徴付け) (a)細胞外マトリックス成分への結合 3つの改変されたタンパク質が改善された薬物動態学的特性を有する可能性が
高いようであるかまたは低いようであるかを決定するために、Matrigel
でコーティングした96ウェルディッシュ(前出に記載の通り)を、種々の濃度
の変異タンパク質とともにインキュベートし、そして抗ヒトFc/アルカリホス
ファターゼ結合体化抗体を用いて検出した。図18に示すように、この実験は、
非改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質がこれらのウェルに対して強く結合
し得るとはいえ、Mut3:Flt1(2−3)−Fcタンパク質はいくらかよ
り弱く結合し、Mut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcタンパク質はさらにな
お弱く結合し、そしてMut2:Flt1(2−3ΔB)−Fcタンパク質は最
良のプロフィールを示し、その結合は、他の変異タンパク質のどれよりも弱いこ
とを示した。Mut4:Flt1(1−3R->N)−Fcグリコシル化変異タンパ
ク質は、Matrigelアッセイにおいて下限に近い利益しか示さなかった。
これらの結果は、ポジティブアミノ酸の直鎖配列が一次配列から欠失されて、細
胞外マトリックス成分との電荷相互作用における減少をもたらし得るという仮定
を確認する。
3ΔB)−FcおよびMut4:Flt1(1−3R->N):Fcの結合) 非改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質およびアセチル化Flot1(1
−3)−Fcタンパク質、ならびに遺伝子改変されたMut1:Flt1(1−
3ΔB)−Fcタンパク質およびMut4:Flt1(1−3R->N)−Fcタン
パク質を、Biacoreに基づくアッセイにおいて試験して、Flt1リガン
ドであるVEGFに対するそれらの結合能力を評価した。このアッセイでは、非
改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質(0.25μg/ml、0.5μg/
mlまたは1.0μg/ml)を、Biacoreチップの表面に固定し(標準
的な手順についてはBiacore Instruction Manual,
Pharmacia,Inc.,Piscataway,NJを参照のこと)、
そして0.1μg/m VEGFおよび精製した非改変Flt1(1−3)−F
cまたは非改変Flt1(1−3)−Fcを含有するCOS細胞上清(約0.2
5μg/ml、0.5μg/mlまたは1.0μg/mlで)、精製したアセチ
ル化Flt1(1−3)−Fc(0.25μg/ml、0.5μg/mlまたは
1.0μg/mlで)、Mut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcを含むCOS
細胞上清(約0.25μg/ml、0.5μg/mlまたは1.0μg/mlで
)、あるいはMut4:Flt1(1−3R->N)−Fcを含むCOS細胞上清(
約0.25μg/ml、0.5μg/mlまたは1.0μg/ml)のいずれか
を含む溶液を、Flt1(1−3)−Fcでコーティングしたチップに通過させ
た。図17に示すように、化学量論未満の比で(未改変、アセチル化または遺伝
子改変されたサンプルの0.25μg/ml Flt1(1−3)−Fc対01
.μg/ml VEGF)、Biacoreチップ上に固定されたFlt1(1
−3)−Fcに対するVEGFの結合をブロックするには不十分なFlt1(1
−3)−Fcタンパク質が存在する。0.5μg/mlの未改変Flt1(1−
3)−Fcタンパク質、アセチル化Flt1(1−3)−Fcタンパク質または
遺伝子改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質では、化学量論比は1:1に近
づき、そしてBiacoreチップに対するVEGF結合をブロックする能力の
増加が存在する。1.0μg/mlの非改変Flt1(1−3)−Fcタンパク
質、アセチル化Flt1(1−3)−Fcタンパク質または遺伝子改変Flt1
(1−3)−Fcタンパク質(これは、ほぼ10:1の化学量論比である)では
、Flt1(1−3)−Fcタンパク質は、Biacoreチップに対するVE
GFの結合をブロックし得るが、これらは等価ではない。非改変Mut1:Fl
t1(1−3ΔB)−Fc、アセチル化Mut1:Flt1(1−3ΔB)−Fc
およびMut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcは、VEGF結合をブロックす
るその能力が本質的に等しく、一方、Mut4:Flt1(1−3R->N)−Fc
は結合をブロックする際にいくらか効率が低い。これらの結果は、主に負に荷電
したアミノ酸の直鎖配列を遺伝的に除去することによって、正に荷電した分子の
非特異的結合を低減することが可能であるという仮定を確認する。
−3ΔB)−Fc、Mut3:Flt1(2−3)−Fcの結合およびELIS
Aに基づくアッセイにおける結合) 3つの変異タンパク質がFlt1リガンドVEGFを結合し得るか否かを決定
するために、VEGFでプレーティングした96ウェルプレートを種々の濃度の
それぞれの変異タンパク質と共にインキュベートし、そして洗浄後、アルカリホ
スファターゼ結合体化抗ヒトFc抗体と共にインキュベートし、そして適切なア
ルカリホスファターゼ基質の添加によって比色的に定量することによって結合量
を検出した結合実験を行った。図19に示すように、この実験は、全ての変異タ
ンパク質が、試験した濃度でVEGFを同様に結合し得ることを示した。
1−3ΔB)−Fcおよび非改変Flt1(1−3)−Fcの薬物動態学的分析
) インビボでの実験を、非改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質、Mut1
:Flt1(1−3ΔB)−Fcタンパク質および40倍モル過剰のアセチル化
Flt1(1−3)−Fcタンパク質の薬物動態的プロフィールを評価するよう
に設計した。Balb/cマウス(25〜30g)に、4mg/kgの非改変F
lt1(1−3)−Fcタンパク質、40倍モル過剰のアセチル化Flt1(1
−3)−Fcタンパク質およびMut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcタンパ
ク質(各々4匹のマウス)を皮下注射した。注射後1、2、4、6、24時間、
2日目、3日目および5日目に、これらのマウスの尾から採血した。血清を、F
lt1(1−3)−Fcタンパク質を検出するように設計したELISAにおい
てアッセイした。このELISAは、ELISAプレートをVEGFでコーティ
ングする工程、Flt1(1−3)−Fcを結合する工程およびアルカリホスフ
ァターゼに連結した抗Fc抗体を報告する工程を含む。図20に示すように、こ
れらの試薬についてCmaxは、以下の通りであった:非改変Flt1(1−3
)−Fc、0.15μg/ml;40倍モル過剰のアセチル化Flt1(1−3
)−Fc、1.5μg/ml;およびMut1:Flt1(1−3ΔB)−Fc
、0.7μg/ml。
理論的根拠は、Flt1のタンパク質配列が非常に塩基性であり、それゆえ、細
胞外マトリックス(ECM)に固着するようであるという観察に基づいていた。
Flt1の非常に塩基性の性質は、なぜ非改変Flt1(1−3)−Fc(前出
に記載される)が、これを治療的薬剤として使用することを困難にする乏しい薬
物動態を有するかをおそらく説明する。前出に記載されるように、化学的に改変
された形態の40倍モル過剰のアセチル化Flt1(1−3)−Fc(本明細書
中以後、A40と名付ける)は、非アセチル化Flt1(1−3)−Fcに対し
て大いに改善された薬物動態(PK)プロフィールを示した。それゆえ、A40
によって示される改善されたPKプロフィールを保有し、そしてVEGFに強固
に結合する能力をなお保持する、改変された形態のFlt1レセプター分子を組
換え発現するために用いられ得るDNA分子を操作する試みを行った。
有する)は、VEGFに対する強固な結合のために必須でないことが文献におい
て公知であるので、このドメインを欠失させた。第3のIgドメイン(+11と
いう正味の電荷を有する)は、結合に必須ではないが、第2のIgドメインより
も高いVEGF親和性を付与するので、その全体を欠失する代わりに、第3のI
gドメインを、Flt1レセプターの同系物(relative)Flk1(V
EGFR2としても公知)およびFlt4(VEGFR3としても公知)の等価
なドメインで置換した。これらのキメラ分子(R1R2(Flt1.D2.Fl
k1D3.FcΔC1(a)およびVEGFR1R2−FcΔC1(a)および
R1R3(それぞれ、Flt1D2.VEGFR3D3−FcΔC1(a)およ
びVEGFR1R3−FcΔC1(a)、ここで、R1およびFlt1D2=F
lt1(VEGFR1)のIgドメイン2;R2およびFlk1D3=Flk1
(VEGFR2)のIgドメイン3;ならびにR3およびVEGFR3D3=F
lt4(VEGFR3)のIgドメイン3と示される)は、以下に記載されるよ
うに、インビトロECM結合アッセイによって判断した場合、ECMに対してず
っと粘性が低く、以下に記載されたように非常に改善されたPKを有した。さら
に、これらの分子は、以下に記載されるようにVEGFに強固に結合し得、そし
て以下に記載されるように、内皮細胞において発現されたネイティブなFlk1
レセプターのリン酸化をブロックし得た。
構築) 発現プラスミドpMT21.Flt1(1−3).Fc(6519bp)およ
びpMT21.Flk−1(1−3).Fc(5230bp)は、アンピシリン
耐性、ならびにそれぞれ、ヒトFlt1およびヒトFlk1のFcタグ化版のI
gドメイン1〜3をコードするプラスミドである。これらのプラスミドを用いて
、Flt1のIgドメイン2とFlk1のIgドメイン3との融合体からなるD
NAフラグメントを、それぞれのIgドメインのPCR増幅、続いてさらなる回
のPCRを用いて2つのドメインの単一のフラグメントへの融合を達成して構築
した。Flt1のIgドメイン2については、5’増幅プライマーおよび3’増
幅プライマーは以下の通りであった:
ミノ酸27〜33に対応する)によって規定される、Flt1のIgドメイン2
の上流のBspE1制限酵素部位をコードする。3’プライマーは、Flk1
Igドメイン3の5’開始部に直接融合された、Flt1 Igドメイン2の3
’末端の逆相補体をコードし、融合点は、Flt1のTIID(図21A〜21
Cのアミノ酸123〜126に対応する)として規定され、そしてFlk1のV
VLS(図21A〜21Cのアミノ酸127〜130に対応する)に続く。
イマーは以下の通りであった:
接融合されたFlt1 Igドメイン2の末端をコードする。3’増幅プライマ
ーは、アミノ酸VRVHEK(図21A〜21Cのアミノ酸223〜228に対
応する)によって規定されるFlk1 Igドメイン3の末端をコードし、続い
て、制限酵素Srf1に対する認識配列を含む架橋配列をコードし、そしてアミ
ノ酸GPGをコードする。架橋配列は、図21A〜21Cのアミノ酸229〜2
31に対応する。
で合わせ、そしてプライマーbsp/flt1D2およびFlk1D3/apa
/srf.as(上記)を用いてさらなる回のPCRに供し、融合産物を産生し
た。このPCR産物を引き続いて制限酵素BspEIおよびSmaIで消化し、
そして得られた614bpフラグメントを、ベクターpMT21/ΔB2.Fc
のBspEI〜SrfIの制限部位にサブクローン化し、プラスミドpMT21
/Flt1D2.Flk1D3.Fcを作製した。Flt1D2−Flk1D3
遺伝子融合挿入物のヌクレオチド配列を、標準的な配列分析によって確認した。
次いで、このプラスミドを制限酵素EcoRIおよびSrfIで消化し、得られ
た702bpのフラグメントを、プラスミドpFlt1(1−3)B2−FcΔ
C1(a)のEcoRI〜SrfIの制限部位に移し、プラスミドpFlt1D
2.FlkD3.FcΔC1(a)を産生した。Flt1D2.Flk1D3.
FcΔC1(a)キメラ分子の完全DNAおよび推定アミノ酸配列を、図21A
〜21Cに示す。
構築) 発現プラスミドpMT21.Flt1(1−3).Fc(6519bp)は、
ヒトFlt1レセプターのIgドメイン1〜3のアンピシリン耐性およびFcタ
グ化型をコードする。このプラスミドを使用して、PCRによってFlt1のI
gドメイン2を含むDNAフラグメントを産生した。細胞株HEL921.7由
来のRNAを使用して、標準的なRT−PCR方法論を使用して、Flk1のI
gドメイン3を産生した。さらなる回のPCR増幅を使用して、2つのIgドメ
インの単一の融合フラグメントへの融合を達成した。Flt1のIgドメイン2
について、5’増幅プライマーおよび3’増幅プライマーは、以下の通りであっ
た:
ミノ酸27〜33に対応する)によって規定される、Flt1のIgドメイン2
の上流のBspE1制限部位をコードする。3’増幅プライマーは、Flt1の
TIID(図22A〜22Cのアミノ酸123〜126に対応する)として規定
される融合点を有し、そしてVEGFR3のIQLL(図22A〜22Cのアミ
ノ酸127〜130に対応する)に続く、VEGFR3 Igドメイン3の開始
部に直接融合されたFlt1 Igドメイン2の末端の逆相補体をコードする。
イマーおよび3’プライマーは、以下の通りであった:
する。このRT−PCR反応の296bpの増幅産物を標準的な技術によって単
離し、そして第2回のPCRに供して、Flk1D3ドメインとのFlt1D2
の融合およびGPG架橋を介するFlk1D3とFcドメインとの融合を可能に
するための適切な配列を加えた(以下を参照のこと)。増幅プライマーは、以下
の通りであった:
部(5’末端)に直接融合されたFlt1 Igドメイン2の3’末端をコード
する。3’増幅プライマーは、アミノ酸VIVHEN(図22A〜22Cのアミ
ノ酸221〜226に対応する)によって規定されるVEGFR3 Igドメイ
ン3の3’末端をコードし、続いてSrf1に対する認識配列を含む架橋配列を
コードし、そしてアミノ酸GPGをコードする。架橋配列は、図22A〜22C
のアミノ酸227〜229に対応する。
て)または2回(Flt4 Igドメイン3について)のPCRの後に、PCR
産物をチューブ内で合わせ、上記の増幅プライマーbsp/flt1D2および
VEGFR3D3/srf.asを用いたさらなる回のPCR増幅に供して、融
合産物を産生した。このPCR産物を引き続いて制限酵素BspEIおよびSm
aIで消化し、そして得られた625bpのフラグメントを、ベクターpMT2
1/Flt1ΔB2.Fc(上記)のBspEI〜SrfI制限部位にサブクロ
ーン化し、プラスミドpMT21/Flt1D2.VEGFR3D3.Fcを産
生した。Flt1D2−VEGFR3D3遺伝子融合挿入物の配列を、標準的な
配列分析によって確認した。次いで、このプラスミドを制限酵素EcoRIおよ
びSrfIで消化し、そして得られた693bpのフラグメントをプラスミドp
Flt1(1−3)ΔB2−FcΔC1(a)のEcoRI〜SrfIの制限部
位にサブクローン化してpFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)
と称されるプラスミドを産生した。Flt1D2.VEGFR3D3.FcΔC
1(a)キメラ分子の完全なDNA推定アミノ酸配列を図22A〜22Cに記載
する。
番号35−4607)を、サンプルを加える前に、グルタミン(2mM)、10
0Uペニシリン、100Uストレプトマイシン、および10%のBCSで補充さ
れた温かいDMEを用いて少なくとも1時間再水和した。次いで、プレートを、
種々の濃度の10nMで始めて、続いてPBS+10%BCS中に2倍希釈した
Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.VEGF
R3D3.FcΔC1(a)とともに、室温で1時間インキュベートした。次い
で、プレートをPBS+0.1%Triton−Xを用いて3回洗浄し、アルカ
リホスファターゼ結合体化抗ヒトFc抗体(Promega、PBS+10%B
CS中1:4000)を用いて室温で1時間インキュベートした。次いでプレー
トをPBS 0.1%Triton−Xを用いて4回洗浄し、そしてアルカリホ
スファターゼ緩衝液/pNPP溶液(Sigma)を発色のために加えた。プレ
ートをI=405〜570nmで読んだ。この実験の結果を図23で示し、これ
は、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.VE
GFR3D3.FcΔC1(a)のタンパク質は、ECMに対する粘着性が、F
lt1(1−3)−Fcタンパク質と比較してかなり少ないことを示す。
3.FcΔC1(a)の一過性発現) 実施例17(a)において上記されるpFlt1D2.Flk1D3.FcΔ
C1(a)プラスミドを保有するE.coli DH10B細胞の大規模(2L
)培養物を、Terrific Broth(TB)+100μg/mlアンピ
シリン中で一晩増殖させた。次の日に、製造業者のプロトコルに従って、プラス
ミドDNAをQIAgen Endofree Megaprepキットを使用
して抽出した。精製されたプラスミドDNAの濃度を、UV分光光度計および蛍
光計を使用して標準的技術によって決定した。プラスミドDNAを、制限酵素E
coRI+NotIおよびAseIを使用して、アリコートの標準的な制限酵素
消化によって確認した。全ての制限酵素消化フラグメントは、1%アガロースゲ
ルで分析した場合に予期される大きさに対応した。
O−K1/E1A細胞を播種した。プレーティング培地は、10% Hyclo
ne Fetal Bovine Serum(FBS)、100U ペニシリ
ン/100U ストレプトマイシンおよびグルタミン(2mM)を補充したGi
bco Ham’s F−12であった。翌日、それぞれのプレートの細胞を、
製造業者のプロトコルに従って、12ml容積中のGibco Optimem
およびGibco Lipofectamineを使用して6μgのpFlt1
D2.Flk1D3.FcΔC1(a)プラスミドDNAを用いてトランスフェ
クトした。トランスフェクション混合物を細胞に加えた4時間後に、10%FB
Sを補充したOptimemを12ml/プレートで加えた。プレートを5%C
O2インキュベーター中で一晩37℃でインキュベートした。翌日、培地をそれ
ぞれのプレートから除去し、25mlの発現培地(グルタミン(2mM)および
1mM酪酸ナトリウムを補充したGibco CHO−S−SFM II)を加
えた。プレートを37℃で3日間インキュベートした。3日間のインキュベーシ
ョン後、培地をそれぞれのプレートから吸引し、そしてスインギングバケットロ
ーター(swinging bucket rotor)中、400rpmで遠
心分離し、細胞をペレット化した。上清を滅菌1Lボトルにデカンテーションし
、発現されたタンパク質の精製を以下に記載のように実施した。
のFlt1d2−Flk1d3−FcΔC1(a)アミノ酸26と27(GG)
との間にアミノ酸SDT(図24A〜24Cのアミノ酸27〜29に対応する)
をコードするDNAの挿入および図のアミノ酸229〜231に対応するアミノ
酸GPGをコードするDNAの除去によって構築した。SDTアミノ酸配列は、
Flt1レセプターに対してネイティブであり、異種N末端プロセシングの可能
性を減少させるために後に加えられた。GPG(架橋配列)が除去され、その結
果、Flt1およびFlk1 Igドメインが互いに直接融合される。pVEG
FR1R2.FcΔC1(a)キメラ分子の完全なDNAおよび推定のアミノ酸
の配列を、図24A〜24Cに記載する。
プロセス) (a)Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を産生するために使用
される細胞培養プロセス) 実施例1において上記される発現プラスミドpFlt1D2.Flk1D3.
FcΔC1(a)を使用するFlt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)タ
ンパク質の産生のためのプロセスは、タンパク質産物を構成的に発現する組換え
チャイニーズハムスター卵巣(CHO K1/E1A)細胞の懸濁培養を含む。
この細胞をバイオリアクター中で増殖させ、そしてタンパク質産物を単離し、ア
フィニティークロマトグラフィーおよびサイズ排除クロマトグラフィーによって
精製する。このプロセスは、以下に、より詳細に提供される。
フルエントなT−225cm2フラスコを、細胞を培地(GMEM+10%血清
、GIBCO)中で8つのT−225cm2フラスコに継代させることによって
増殖させ、37℃および5%CO2でインキュベートした。フラスコがコンフル
エンスに近づいたとき(約3〜4日)、細胞をトリプシンを使用して剥離した。
新鮮な培地を、トリプシンに対するさらなる曝露から細胞を保護するために加え
た。細胞を遠心分離し、そして新鮮な培地に再懸濁し、次いで、8つの850c
m2ローラーボトルに移し、37℃および5%CO2でコンフルエントになるまで
インキュベートした。
から剥離し、そして懸濁培養培地で洗浄した。細胞を、5Lのバイオリアクター
(New Brunswick Celligen Plus)に無菌的に移し
、ここで、細胞を3.5Lの懸濁培養物中で増殖させる。懸濁培養培地は、グル
タミンを含まない低グルコース改変のIS−CHO(Irvine Scien
tific)であり、これに、5%ウシ胎仔血清(Hyclone)、GS補充
物(Life Technologies)および25μMメチオニンスルホキ
シイミン(Sigma)を加えた。pHを、入口ガスへの二酸化炭素の添加によ
ってか、またはバイオリアクターへの炭酸ナトリウムの液体溶液の添加によって
、7.2に制御した。溶存酸素レベルを入口ガスへの酸素または窒素の添加によ
って30%飽和に維持し、そして温度を37℃に制御した。4×106細胞/m
Lの密度に達したとき、細胞を、40Lのバイオリアクター(同じ培地およびバ
イオリアクターを制御するための設定値を含む)に移した。温度の設定値を34
℃に下げて、細胞増殖を遅くし、そしてタンパク質発現の相対的な速度を増加さ
せる。
に使用される細胞培養プロセス) Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)についての上記のと同じ方法
論を使用してFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を産生した。
ジュールおよび低せん断メカニカルポンプ(Fristam)を使用して、細胞
を保持しながらバイオリアクターから無菌的に収集した。新鮮な培地を、収集濾
過の間に除去される培地と置きかえるためにバイオリアクターに加えた。次いで
、約40Lの収集濾液を、Protein A Sepharose樹脂を含有
する400mLのカラム(Amersham Pharmacia)にローディ
ングした。ローディングした後、樹脂を、10mMリン酸ナトリウム、500m
M塩化ナトリウム、pH7.2を含む緩衝液を用いて洗浄して、結合していない
混入タンパク質を全て除去した。Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a
)タンパク質をpH3.0クエン酸緩衝液で溶出した。溶出したタンパク質をT
ris塩基の添加によって中和し、−20℃で凍結させた。
.Flk1D3.FcΔC1(a)タンパク質を解凍し、プールし、そしてMi
llipore 30kD名目分子量カットオフ(NMWCO)接線方向流れ濾
過膜を使用して濃縮した。このタンパク質を攪拌細胞濃縮器(Millipor
e)に移し、そしてさらに30kD NMWCO膜を使用して30mg/mLに
濃縮した。濃縮タンパク質を、リン酸緩衝化生理食塩水+5%グリセロールで平
衡化されたSuperdex 200樹脂(Amersham Pharmac
ia)を充填したサイズ排除カラムにローディングした。同じ緩衝液をカラムに
流すために使用した。Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)ダイマー
に対応する画分をプールし、0.22ミクロンフィルターを通して滅菌濾過し、
アリコートし、凍結させた。
) Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)についての上記のpと同じ方
法論を使用してFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を収集およ
び精製した。
DME高グルコース培地中で2時間、飢餓させた。40ng/ml(1nM)ヒ
トVEGF165(これは、VEGFレセプターFlt1、Flk1およびFl
t4(VEGFR3)に対するリガンドである)を含むサンプルを調製し、0.
1%BSAを含み、血清を含まないDME高グルコース培地において、種々の量
の改変Flt1レセプターFlt1(1−3)−Fc、Flt1(1−3)−F
c(A40)、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D
2VEGFR3D3.FcΔC1(a)を用いて、室温で1時間プレインキュベ
ートした。細胞を上記のように調製された試料+/−VEGF165を用いて5
分間抗原投与し、続いて完全な溶解緩衝液を使用して細胞全体を溶解させた。細
胞溶解物をVEGFR2レセプターのC末端に対して指向された抗体を用いて免
疫沈降させた。免疫沈降された溶解産物を4〜12%SDS−PAGE Nov
exゲル上にローディングし、次いで、標準的な転写方法論を使用してPVDF
膜に転写した。リン酸化したVEGFR2の検出を、4G10(UBI)と呼ば
れる抗ホスホチロシンmAbを用いて免疫ブロットし、そしてECL試薬(Am
ersham)を使用して発色させることによって行った。
〜25Cは、VEGF165リガンド刺激によるチロシンリン酸化されたVEG
FR2(Flk1)のウエスタンブロットによる検出が、改変Flt1レセプタ
ーがVEGFでのプレインキュベーションの間に使用されることに依存して、細
胞表面レセプターが多様なレベルまでリン酸化されることを示すことを表す。図
25Aに示されるように、1.5モル濃度過剰のFlt1(1−3)−Fc、F
lt1(1−3)−Fc(A40)または一過性のFlt1D2Flk1D3.
FcΔC1(a)のいずれかで、これらの3つの改変Flt1レセプターによる
レセプター刺激を、コントロール培地のチャレンジと比較して、完全にブロック
する。対照的に、一過性のFlt1D2VEGFR3D3.FcΔC1(a)は
、VEGF陽性コントロールチャレンジと比較して、このモル濃度過剰では顕著
なブロックを示さない。類似の結果を図25Bに示す。ここで、改変Fltレセ
プターは、VEGF165リガンドに対して3倍のモル濃度過剰である。改変F
lt1レセプターがVEGF165リガンドに対して6倍のモル濃度過剰である
図25Cにおいて、一過性のFlt1D2VEGFR3D3.FcΔC1(a)
は、細胞表面レセプターのVEGF165誘導性刺激を部分的にブロックするこ
とがここで示され得る。
ン酸化されたVEGFR2(Flk1)のウエスタンブロットによる検出は、1
および2倍モル濃度過剰(図26A)または3および4倍モル濃度過剰(図26
B)の一過性のFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)、安定的なFlt
1D2Flk1D3.FcΔC1(a)、または一過性のVEGFR1R2−F
cΔC1(a)のいずれかでプレインキュベートされたVEGF165を有する
チャレンジサンプルによって、細胞表面レセプターがリン酸化されないことを示
す。試験された改変Flt1レセプターの濃度の全てにおいて、プレインキュベ
ーションの間にVEGF165リガンドは完全に結合し、コントロール培地のチ
ャレンジと比較して、未結合VEGF165による細胞表面レセプターの検出可
能な刺激を生じない。
メインに融合されたVEGFR2(Flk1)細胞外ドメインをコードするDN
A挿入物を含む発現プラスミドで安定にトランスフェクトされ、従って、キメラ
分子を産生する。ネイティブなVEGFR2(Flk1)細胞内キナーゼドメイ
ンよりもTrkB細胞内キナーゼドメインが使用された理由は、これらの細胞に
おいてVEGF165によって刺激された場合に、VEGFR2(Flk1)の
細胞内キナーゼドメインは強い増殖性応答を引き起こさないからである。全長T
rkBレセプターを含むMG87細胞が、BDNFで刺激された場合に強い増殖
性応答を提供することは公知である。従って、TrkB細胞内キナーゼドメイン
を操作して、この増殖性応答能を利用するようにVEGFR2(Flk1)の細
胞内キナーゼドメインを置換する。
そして37℃で2時間静置した。以下の改変Fltレセプター(Flt1(1−
3)−Fc、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D
2.VEGFR3D3.FcΔC1(a))、および陰性コントロールとしての
Tie2−Fcと呼ばれる無関係なレセプターを、20pM〜40nMで滴定し
、そして37℃で1時間細胞上でインキュベートした。次いで、規定された培地
中のヒト組換えVEGF165を、1.56nMの濃度で全てのウェルに添加し
た。プレートを37℃で72時間インキュベートし、次いで、MTS(オーエン
試薬、Promega)を添加し、そしてプレートをさらに4時間インキュベー
トした。最終的に、このプレートを450/570nmで分光光度計において読
んだ。この実験の結果を図27に示す。コントロールレセプターTie2−Fc
は、いずれの濃度でもVEGF165誘導性細胞増殖をブロックしないが、Fl
t1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)は、0.8nMの半分最大用量で1
.56nMのVEGF165をブロックする。Flt1(1−3)−Fcおよび
Flt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)は、このアッセイにおいて
、約2nMの半分最大用量でVEGF165のブロックに効果的ではない。VE
GF165単独では、1.2吸収単位の読み取りを提供し、そしてバックグラウ
ンドは0.38吸収単位である。
) (a)BIAcore分析 Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)およびVEGFR1R2−Fc
ΔC1(a)のヒトVEGF165との相互作用の化学量論を、Flt1D2F
lk1D3.FcΔC1(a)表面もしくはVEGFR1R2−FcΔC1(a
)表面に対するVEGF飽和結合のレベルを測定するか、またはFlt1D2F
lk1D3.FcΔC1(a)もしくはVEGFR1R2−FcΔC1(a)の
VEGF BIAcoreチップ表面に対する結合を完全に妨げるために必要な
VEGF165の濃度を測定するかのいずれかで決定した。改変Fltレセプタ
ーであるFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)およびVEGFR1R2
−FcΔC1(a)を、Biacoreチップ(BIACORE)上にアミン結
合化学を使用して第一に固定化した抗Fc特異的抗体で捕獲した。ブランクの抗
体表面を、陰性コントロールとして使用した。VEGF165を、毎分10μl
で1時間、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)表面およびVEGFR
1R2−FcΔC1(a)表面にわたって、1nM、10nMおよび50nMの
濃度で注入した。リアルタイムの結合シグナルを記録し、そしてそれぞれの注入
の最後に飽和結合に達成した。結合化学量論を、1ng/mlに等価な1000
RUの転換因子を使用して、結合VEGF165と固定化Flt1D2Flk1
D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔC1(a)とのモル比
として計算した。この結果は、1分子のFlt1D2Flk1D3.FcΔC1
(a)、または1分子のVEGFR1R2−FcΔC1(a)当たりの,1分子
のVEGF165二量体の結合化学量論を示した(図28)。
はVEGFR1R2−FcΔC1(a)(Flt1D2Flk1D3.FcΔC
1(a)またはVEGFR1R2−FcΔC1(a)/VEGF165相互作用
のKDよりも1000倍高いと推定される)を、多様な濃度のVEGF165で
混合した。1時間のインキュベーション後に、溶液中の遊離Flt1D2Flk
1D3.FcΔC1(a)の濃度を、アミン結合VEGF165表面に対する結
合シグナルとして測定した。較正曲線を使用して、Flt1D2Flk1D3.
FcΔC1(a)BIAcore結合シグナルをそのモル濃度に変換した。デー
タにより、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)溶液への1nMのVE
GF165の添加がVEGF165表面へのFlt1D2Flk1D3.FcΔ
C1(a)の結合を完全にブロックしたことが示された。この結果により、1分
子のFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)当たり1分子のVEGF16
5の結合化学量論が示唆された(図29および図30)。Flt1D2Flk1
D3.FcΔC1(a)の濃度を添加したVEGF165の濃度の画分としてプ
ロットした場合、直線部分の傾きは、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(
a)に対して−1.06であり、そしてVEGFR1R2−FcΔC1(a)に
対して−1.07であった。傾きの大きさ(−1に非常に近い)によって、1分
子のVEGF165がFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVE
GFR1R2−FcΔC1(a)のいずれか1分子に結合したことが示された。
と混合し、そしてレセプター−リガンド複合体を、Pharmacia Sup
erose 6 サイズ排除クロマトグラフィーカラムを使用して精製した。次
いで、レセプター−リガンド複合体を、その成分タンパク質に分離するために6
Mの塩酸グアニジンを含有する緩衝液中でインキュベートした。Flt1D2F
lk1D3.FcΔC1(a)を、6Mの塩酸グアニジンを通すSuperos
e 6 サイズ排除クロマトグラフィーカラムを使用してVEGF165から分
離した。複合体の化学量論を決定するために、Flt1D2Flk1D3.Fc
ΔC1(a)およびVEGF165の数回の注入を行い、そしてピークの高さま
たは積算したピークの強度を、注入したタンパク質の濃度の画分としてプロット
した。Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF複合体の成分を
分離した際に使用した条件と同一の条件下で、較正を行った。Flt1D2Fl
k1D3.FcΔC1(a)/VEGF複合体組成物の定量は、較正曲線に基い
た。この実験の結果を図28に示す。これは、Flt1D2Flk1D3.Fc
ΔC1(a)に対するVEGF165の比が、この複合体において1:1である
ことを示す。
D3.FcΔC1(a)/VEGF165複合体の結合化学量論の決定) (Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF165複合体の調
製) VEGF165(濃度=3.61mg/ml)を、Flt1D2.Flk1D
3.FcΔC1(a)(濃度=0.9mg/ml)を一過性に発現するCHO細
胞と3:1(VEGF165:Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)
)のモル比で混合し、4℃で一晩インキュベートした。
体を、PBS緩衝液で平衡化したPharmacia Superose 12
PC 3.2/30にロードした。室温で毎分40μlの流速にて、サンプル
を、同一の緩衝液で溶出した。このSECの結果を図31に示す。ピーク#1は
複合体を、そしてピーク#2は未結合のVEGF165を示す。1.1mlと1
.2mlとの間で溶出された画分を合わせ、そして塩酸グアニジン(GuHCl
)を最終濃度4.5Mで添加して、この複合体を分離した。
決定するために、上記のような50μlの分離した複合体を、6MのGuHCl
で平衡化したSuperose 12 PC 3.2/30にロードし、そして
室温で毎分40μlの流速にて、同一の溶液で溶出した。このSECの結果を図
32に示す。ピーク#1はFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)を、そ
してピーク#2はVEGF165を示す。
の化学量論の算出 レセプター−リガンド複合体の化学量論を、これらの成分のピークの面積また
はピークの高さから決定した。ピークの高さまたはピークの面積に対応するVE
GF165およびFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)の濃度をそれぞ
れ、VEGF165およびFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)に関す
る標準曲線より得た。標準曲線を得るために、4つの異なる濃度(0.04mg
/ml〜0.3mg/ml)のいずれかの成分を、6M 塩酸グアニジンで平衡
化したPharmacia Superose 12 PC 3.2/30カラ
ムに注入し、そして室温で毎分40μlの流速にて、同一の溶液で溶出した。ピ
ークの面積またはピークの高さ 対 タンパク質濃度のプロットによって、標準
曲線を得た。成分のピークの面積から決定したVEGF165:Flt1D2F
lk1D3.FcΔC1(a)のモル濃度比は、1.16であった。成分のピー
クの高さから決定したVEGF165:Flt1D2Flk1D3.FcΔC1
(a)のモル比は、1.10であった。
るFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF165複合体の化学
量論の決定) (複合体調製) VEGF165を、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)タンパク
質を一過性に発現するCHOと3:1(VEGF165:Flt1D2Flk1
D3.FcΔC1(a))のモル比で混合し、そして4℃で一晩インキュベート
した。
y、Santa Barbara、California)および屈折率(RI
)検出器(Shimadzu、Kyoto、Japan)を用いるサイズ排除ク
ロマトグラフィーカラムを使用して、レセプター−リガンド複合体の分子量(M
W)を決定した。サンプルをPBS緩衝液で平衡化したSuperose 12
HR 10/30カラム(Pharmacia)に注入し、そして室温で毎分
0.5mlの流速にて、同一の緩衝液で溶出した。図33に示されるように、溶
出プロフィールは2つのピークを示す。ピーク#1はレセプター−リガンド複合
体を、そしてピーク#2は未結合VEGF165を示す。MWをLSおよびRI
のシグナルより計算した。同一の手順を使用して、レセプター−リガンド複合体
の個々の成分のMWを決定した。これらの決定の結果は以下である:ピーク位置
でのFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF165複合体のM
Wは、157 300(図33)であり、ピーク位置でのVEGF165のMW
は44 390(図34)であり、そしてピークでのR1R2のMWは113
300(図35)である。
165複合体の化学量論がFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)および
VEGF165の分子量の合計に対応して1:1であることを示した。重要なこ
とに、この方法は、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF1
65複合体が実はVEGF165リガンドの1分子のみとFlt1D2Flk1
D3.FcΔC1(a)の1分子のみから構成されたことを最終的に証明した。
ッピング) Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)のジスフィルド構造およびグ
ルコシル化部位を、ペプチドマッピング法によって決定した。この方法において
は、タンパク質をまずトリプシンで切断した。トリプシン処理のフラグメントを
、N末端配列決定技術に加えて、質量分析法と連結したHPLCで分析および同
定した。トリプシン消化の還元を、ジスフィルド結合含有フラグメントの同定を
補助するために利用した。PNGase F(Glyko,Novato,CA
)でのトリプシン消化の処理を、N連結グリコシル化部位を有するフラグメント
の同定を補助するために利用した。これらの結果を添付する図36に要約する。
在し;これらの6つはFc領域に属する。Cys27は、Cys76にジスフィ
ルド結合することが確認された。Cys121は、Cys182にジスフィルド
結合することが確認された。Fc領域の最初の2つのシステイン(Cys211
およびCys214)は、別のFc鎖における同一の2つのシステインと分子間
ジスフィルド結合を形成する。しかし、これらの2つのシステインは酵素的に互
いを分離し得ないので、ジスフィルド結合が同一のシステインの間(例えば、C
ys211とCys211)またはCY211とCys214との間に生じるか
否かは決定し得ない。Cys216は、Cys306にジスフィルド結合するこ
とが確認される。Cys352は、Cys410にジスフィルド結合することが
確認される。
グリコシル化部位が存在する。これら5つの全ては、多様な程度にグリコシル化
されることが見出される。完全なグリコシル化が、Asn33(アミノ酸配列N
IT)、Asn193(アミノ酸配列NST)およびAsn282(アミノ酸配
列NST)で観察された。さらに、部分的グリコシル化がAsn65およびAs
n120で観察される。グリコシル化の部位を、図36で下線によって強調する
。
FcΔC1(a)およびVEGFR1R2−FcΔC1(a)の薬物動態分析 Balb/cマウス(25〜30g)に、4mg/kgのFlt1(1−3)
−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を一過性に
発現したCHO、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を安定的に発
現したCHO、およびVEGFR1R2−FcΔC1(a)を一過性に発現した
CHOを用いて皮下注射した。注射後1、2、4、6、24時間、2日、3日お
よび6日に、マウスを尾から採血した。血清を、Flt1(1−3)−Fc(A
40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R
2−FcΔC1(a)を検出するように設計したELISAでアッセイした。E
LISAは、ELISAプレートをVEGF165でコーティングする工程、検
出Flt1(1−3)−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔ
C1(a)またはVEGFR1R2−FcΔC1(a)を結合させる工程および
西洋ワサビペルオキシダーゼに連結された抗Fc抗体でレポートする工程を包含
する。この実験の結果を図37に示す。Flt1(1−3)−Fc(A40)に
ついてのTmaxは、6時間であったが、一過性Flt1D2.Flk1D3.F
cΔC1(a)および安定的なFlt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)
ならびに一過性VEGFR1R2−FcΔC1(a)についてのTmaxは、24
時間であった。Flt1(1−3)−Fc(A40)についてのCmaxは、8μ
g/mlであった。Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびVE
GFR1R2−FcΔC1(a)の両方の一過性について、Cmaxは、18μg
/mlであり、安定的なVEGFR1R2−FcΔC1(a)について、Cmax
は、30μg/mlであった。
FcΔC1(a)およびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)の
薬物動態分析 Balb/cマウス(25〜30g)に、4mg/kgのFlt1(1−3)
−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を一過性に
発現したCHOおよびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を一
過性に発現したCHOを用いて皮下注射した。注射後1、2、5、6、7、8、
12、15および20日に、マウスを尾から採血した。血清を、Flt1(1−
3)−Fc、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)またはFlt1D
2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を検出するように設計したELISA
でアッセイした。ELISAは、ELISAプレートを165でコーティングす
る工程、Flt1(1−3)−Fc、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1
(a)またはFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を結合させる
工程および西洋ワサビペルオキシダーゼに連結された抗Fc抗体でレポートする
工程を包含する。Flt1(1−3)−Fc(A40)は、もはや5日後に血清
中で検出され得ないが、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)および
Flt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)は、15日以上検出可能で
あった。この実験の結果を図38に示す。
FcΔC1(a)の能力の評価) インビボで腫瘍増殖を阻害するFlt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a
)の能力の評価するために、雄の重篤複合免疫不全(SCID)マウスの右脇腹
に腫瘍細胞懸濁液を皮下移植するモデルが利用した。2つの細胞株(それぞれが
明確に異なる形態および増殖特性を示す、ヒトHT−1080線維肉腫細胞株(
ATCC受託番号CCL−121)およびラットC6神経膠腫細胞株(ATCC
受託番号CCL−107))を、アッセイに使用した。Flt1D2.Flk1
D3.FcΔC1(a)の第一の用量(25mg/Kgでかまたは図39および
40に示されるように)を、腫瘍移植の日に提供した。動物に、続いてFlt1
(1−3)−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)
またはビヒクルの皮下注射を、一日おき(EOD)か1週間に2回(2×/wk
)のいずれかで2週間にわたって受けさせた。2週間後、動物を固定液で灌流し
、腫瘍を取り外し、そしてサンプルを盲目検定した。可視の皮下腫瘍の長さおよ
び幅を測定することによって、腫瘍体積を決定した。Flt1(1−3)−Fc
(A40)およびFlt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)の両方は、H
T−1080細胞およびC6細胞によって形成された腫瘍の増殖を顕著に減少し
た。これらの実験の結果を図39および図40に示す。
ーの効果) 生殖周期の経過にわたる子宮および卵巣で生じる血管リモデリングの通念的な
パターンは、十分に特徴付けられており、これらの組織を、新脈管形成、血管リ
モデリングおよび血管退化を調節する機構の研究へ格別十分に最適にする。実際
に、生殖組織のインサイチュハイブリダイゼーション研究によって、VEGFが
、成熟したげっ歯類ならびにヒトおよび非ヒト霊長類において、生理的新脈管形
成のメディエーターとして作用する最初の明確な証拠が提供された(Phill
ipsら、1990;Ravindranathら、1992;Shweiki
ら、1993;Kamatら、1995)。周期性の新脈管形成および血管リモ
デリングは、正常な卵巣および子宮の顕著な特徴であるので、異常な血管増殖お
よび/または血管機能不全が、これらの器官に影響を与える多くの病理状態を特
徴付けることが見出されたことは、驚くべきことではない。さらに、これらの病
原性の血管異常性は、1つ以上の脈管形成因子または抗脈管形成因子、最も顕著
にはVEGFの発現の調節不全な発現によって、引起されるかまたは不滅化され
ると考えられる。
癌腫に特徴的であり、そして各場合において、VEGFは、発症組織において過
剰発現している(Kamatら、1995;Shifrenら、1996;Gu
idiら、1996;Donnezら、1998)。VEGFの過剰発現はまた
、卵巣過剰刺激症候群(McClureら、1994;Levinら、1998
)および子癇前症(Bakerら、1995;Sharkeyら、1996)に
おける全身性の血管の透過性亢進(hyperpermeability)の確
立に病原性の役割を果たすと考えられている。さらに、VEGFは、卵巣癌およ
び他の腫瘍と関連する腹水の生成の原因である透過性因子として関連している(
Sengerら、1983;Boocockら、1995)。VEGFの生物学
的活性を効果的に中和する薬剤は、上記の状態および関連する状態において治療
的に有用であるものとして合理的に予測され得る。
の発達の特徴である(Findlay、1986)。VEGFは、母体脱落膜中
および胚のトロホブラスト中の両方において強く発現し、ここで、これはまず着
床期辺りの間に、子宮脈環構造の発現および透過性亢進を刺激し、続いて、母性
成分の胎盤血管構造と胚成分の胎盤血管構造との両方の形成を媒介すると考えら
れる(Shweikiら、1993;Cullinan−BoveおよびKoo
s、1993;Chakrabortyら、1995;Dasら、1997)。
VEGFはまた、黄体の新脈管形成に必要であり、そして、着床のための子宮の
準備に必要であるプロゲステロン分泌と関連する(Ferraraら、1998
)。従って、VEGFの生物学的活性を阻害する薬剤は、(着床を妨げることに
よって)避妊剤として有用であるか、または妊娠の初期段階における流産を促す
物質として有用であることが証明され得る。後者の適用は、異所性妊娠の終結の
ための非外科的介入としての特定の用途が見出され得る。
が、Flt1はまた、ヒトおよび動物の両方の胎盤中のトロホブラストに発現し
(Clarkら、1996;Heら、1999)、これによって、トロホブラス
ト浸潤に役割を果たすことが提案される。興味深いことに、Flt1およびKD
R(Flk1)の両方は、絨毛癌細胞株のBeWoに発現し(Charnock
−Jonesら、1994)、そしてVEGFは、これらの細胞中のDNA合成
およびMAPキナーゼのチロシンリン酸化を促進することが示された。さらに、
原発性卵巣癌および転移性卵巣癌は、高レベルのVEGFを発現するだけでなく
、血管内皮に加えて、さらにこの腫瘍細胞自身が、KDRおよび/またはFlt
1を発現する(Boocockら、1995)。これらの知見によって、VEG
Fは腫瘍血管構造の生成および維持に決定的に関与し得るのみでなく、少なくと
もいくつかの生殖腫瘍起源のVEGFは、腫瘍細胞の生存および増殖を直接支持
することによってオートクラインの役割を促進し得る。従って、VEGFの作用
を阻害する薬剤は、生殖起源の腫瘍の処置に対する特に有益な適用を有し得る。
思春期前の雌のラットに排卵を誘導した。これは、2日後にエストラジオールの
急増を引き起こし、次に、子宮中のVEGFの誘導を引き起こした。この誘導が
子宮の透過性亢進を引き起こし、ゆえに、6時間後に子宮の湿重量における増加
を生じ、従ってこれは、改変FltレセプターのFlt1(1−3)−Fc(A
40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.
VEGFR3D3.FcΔC1(a)によって強力に阻害され得たことが、報告
された。このインビボモデルにおいて、ラットの子宮の通常の重量は、約50m
gであり、そしてこれは、PMSGによって300〜350mgに誘導され得る
。組織の乾燥によって、これが全て水の重量であることが明らかとなる。PMS
G注射の1時間後のFlt1(1−3)−Fc(A40)、Flt1D2.Fl
k1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC
1(a)の25mg/kgでの皮下注射は、子宮湿重量における増加の約50%
の阻害を引き起こした。改変Fltレセプターの用量における増加は、湿重量に
おける増加をさらに減少せず、このモデルに対するVEGF独立の成分が存在す
ることを示唆する。この実験の結果を、図41に示す。
春期前の雌のラットに排卵を誘導する。これは、4日後に密集した血管のネット
ワークを含む完全に機能する黄体を引き起こし、これは、着床のために子宮を準
備するために、血流へのプロゲステロンの分泌を可能にする。黄体における新脈
管形成の誘導は、VEGFを必要とする;従って、VEGFのブロックは、新規
の血管の不足を引起こし、ゆえに血流へのプロゲステロンの分泌の不足を引起す
。このインビボモデルにおいて、生じたプロゲステロンのレベルは、約5ng/
mlであり、そして、これは、PMSG注射の1時間後に25〜40ng/ml
のレベルまで誘導し得た。Flt1(1−3)−Fc(A40)またはFlt1
D2.Flk1D3.FcΔC1(a)の、25mg/kgまたは5mg/kg
での皮下注射は、4日目にプロゲステロン誘導の完全な阻害を引起した。この実
験の結果は、図42A〜42Bに示す。
late)されたFlt1(1−3)−Fcの薬物動態分析) Flt1(1−3)−Fcを、10kDまたは20kDのいずれかのPEGを
用いてペグ化し(PEGylate)、そして、balb/cマウス中でその薬
物動態プロフィールに対して試験した。両方のペグ化形態のFlt1(1−3)
−Fcが、Flt1(1−3)−Fc(A40)よりも、非常に良好なPKプロ
フィールを有し、これらのペグ化分子に対して、Flt1(1−3)−Fc(A
40)の6時間と対照的に24時間でTmaxを伴った。
GF165 ELISA) 10pMのVEGF165を、一晩室温で、改変Flt1レセプター改変体を
160pM〜0.1pMの範囲で用いてインキュベートした。この実験に使用さ
れた改変Flt1レセプター改変体は、Flt1(1−3)−Fc、Flt1(
1−3)−Fc(A40)、一過性に発現されるFlt1D2Flk1D3.F
cΔC1(a)、一過性に発現されるFlt1D2VEFGFR3D3−FcΔ
C1(a)、Flt1−(1−3NAS)−Fc、Flt1(1−3R->C)−Fc
およびTie2−Fcであった。Flt1(1−3NAS)−Fcは、高い塩基性
アミノ酸配列KNKRASVRRRがNASVNGSRによって置換されるFl
t(1−3)−Fcの改変バージョンであり、2つの新規なグリコシル化部位の
組み込みおよび5つの正の電荷の正味の減少を引起す(この両方は、PKに対す
るこの配列の所望されない効果を減少する目的を伴う)。Flt1(1−3R->c )−Fcは、同じ塩基性アミノ酸配列中の単一のアルギニン(R)残基が、シス
テイン(C)に変化する改変であり(KNKRASVRRR−>KNKCASV
RRR)、その残基のペグ化を可能にし、次いでこれは、PKに対するその所望
されない効果の発揮から塩基性領域を保護し得る。インキュベーションの後、こ
の溶液を、VEGF165に対する捕獲抗体(R&D)を含むプレートに移した
。次いで、遊離のVEGF165の量を、抗体を用いて測定し、遊離のVEGF
165を報告した。これは、VEGF165に対して最も高い親和性を有する改
変Flt1レセプター改変体(遊離のVEGF165の最も少ない量として測定
される)が、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)であり、Flt1(
1−3)−FcおよびFlt1(1−3)−Fc(A40)が続き、次いでFl
t1(1−3R->C)−Fc、Flt1(1−3NAS)−FcおよびFlt1D2
VEFGFR3D3−FcΔC1(a)が続くことを示した。Tie2Fcは、
VEGF165に対する親和性を有さない。
のIEFゲル分析である。未改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質は、その
pIが9.3より大きいため、ゲルに侵入できない。一方、アセチル化Flt1
(1−3)−Fcは、ゲルに侵入し得、そしてpI5.2で平衡化する。
変Flt1(1−3)−Fcタンパク質およびアセチル化Flt1(1−3)−
Fcタンパク質の結合である。未改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質は、
Matrigel(登録商標)における細胞外マトリックス成分に広範に結合し
、一方、アセチル化Flt1(1−3)−Fcは、結合しない。
Fc、およびペグ化Flt1(1−3)−Fcの、Biacoreベースのアッ
セイにおける結合である。アセチル化(カラム13〜16)、ペグ化(カラム1
7〜20)、およびヘパリン処理したFlt1(1−3)−Fc(カラム21〜
24)の各々は、コントロール(カラム1〜4)および無関係のタンパク質(カ
ラム5〜8)と比較して、VEGF結合について、Biacoreチップに結合
したFlt1(1−3)−Fcと完全に競合し得る。未改変Flt1(1−3)
−Fc(カラム5〜6)は、VEGF結合について、Biacoreチップに結
合したFlt1(1−3)−Fcと部分的にのみ競合するようである。しかし、
この結合サンプルの0.5M NaClでの洗浄(カラム7〜8)は、Flt1
(1−3)−Fcの改変形態と類似の結合プロフィールを生じ、これは未改変タ
ンパク質が、塩洗浄によって除去され得るチップに対する非特異的結合を示すこ
とを示す。
Fc、およびペグ化Flt1(1−3)−Fcの、ELISAベースのアッセイ
におけるVEGFへの結合である。ペグ化およびアセチル化されたFlt1(1
−3)−Fcタンパク質の両方は、未改変Flt1(1−3)−Fcの親和性に
匹敵する親和性を伴ってVEGFに結合する。
Fc、およびペグ化Flt1(1−3)−Fcの薬物動態学的なプロフィールで
ある。Balb/cマウス(23〜28g)に、4mg/kgの未改変、アセチ
ル化、またはペグ化したFlt1(1−3)−Fcを皮下注射した。タンパク質
注射の1、2、4、6、24時間、2日、および3日後に、このマウスの尾を出
血させ、そして血清を、Flt1(1−3)−Fcタンパク質を検出するよう設
計された標準的なELISAベースのアッセイでアッセイした。全てのFlt1
(1−3)−Fcタンパク質 のTmaxは、6時間と24時間との間の時点であ
った。異なるタンパク質のCmaxは以下のようであった:未改変:0.06μg
/ml〜0.15μg/ml;アセチル化:1.5μg/ml〜4.0μg/m
l;およびペグ化:約5μg/ml。
パク質のIEFゲル分析である。未改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質は
、そのpIが9.3より大きいために、ゲルに侵入できない。一方、大部分の段
階アセチル化Flt1(1−3)−Fcサンプル(30〜100倍過剰のサンプ
ル)は、ゲル中に移動し得、そしてアセチル化の程度に依存して、4.55と8
.43とのの範囲のpIで平衡化する。
−3)−Fcタンパク質の、Matrigel(登録商標)コーティングしたプ
レートへの結合である。無関係のコントロールタンパク質(rTie2−Fc)
を用いる場合、段階アセチル化Flt1(1−3)−Fc(20および30倍過
剰のサンプル)は、Matrigelコーティングしたプレートへのいずれの結
合も示さないが、一方、非アセチル化Flt1(1−3)−Fcタンパク質は、
有意な結合を示す。10倍過剰のサンプルは、減少した結合を示すが、アセチル
化の程度は、細胞外マトリックス成分への結合を完全にブロックするために十分
ではない。
−3)−Fcの、Biacoreベースのアッセイにおける結合である。準化学
量論的な比で(0.5μg/mlの未改変Flt1(1−3)または段階アセチ
ル化Flt1(1−3)−Fcのいずれか対0.2μg/mlのVEGF)、V
EGFに完全に結合するためのに十分なFlt1(1−3)−Fc(未改変また
は段階アセチル化のいずれか)は、溶液中には存在しない。1.0μg/ml(
これは、約1:1の化学量論比である)において、未改変および段階アセチル化
Flt1(1−3)−Fcの両方は、VEGF結合についてより良く競合し得る
が、依然として利用可能なVEGFを完全に飽和するために充分なFlt1(1
−3)−Fcタンパク質(未改変または段階アセチル化のいずれか)が存在しな
い。しかし、5.0μg/ml(これは、1:1の化学量論比よりも数倍高い)
において、Flt1(1−3)−Fcおよび段階アセチル化Flt1(1−3)
−Fcタンパク質の両方は、アセチル化の程度にかかわらず、VEGFを飽和し
得る。
−3)−Fcの薬物動態学的なプロフィールである。Balb/cマウス(23
〜28g)に、4mg/kgの未改変または段階アセチル化Flt1(1−3)
−Fcの10、20、40、60および100倍過剰なサンプルを皮下注射した
(未改変、10、20および40倍過剰のサンプルについて3匹のマウス、なら
びに60および100倍過剰のサンプルについて2匹のマウス)。注射の1、2
、4、6、24時間、2日および3日後に、このマウスの尾を出血させた。この
血清を、Flt1(1−3)−Fcを検出するために設計されたELISAベー
スのアッセイでアッセイした。試験したFlt1(1−3)−Fcタンパク質に
ついての全てのTmaxは、6時間の時点であったが、Cmaxは以下のようであった
:未改変Flt1(1−3)−Fc:0.06μg/ml;10倍過剰サンプル
:−0.7μg/ml、20倍過剰サンプル−2μg/ml、40倍過剰サンプ
ル−4μg/ml、60倍過剰サンプル−2μg/ml、100倍過剰サンプル
−1μg/ml。
ノ酸配列である。
アミノ酸配列の親水性分析である。
推定されたアミノ酸配列である。
推定されたアミノ酸配列である。
されたアミノ酸配列である。
推定されたアミノ酸配列である。
3)−Fc、塩基性領域欠失変異体Flt1(1−3)−Fc、およびFlt1
(1−3)R->N変異体タンパク質の結合である。準化学量論的な比で(0.25
μg/mlの未改変、アセチル化または遺伝的に改変されたサンプルのFlt(
1−3)−Fc対01.μg/mlのVEGF)、Biacoreチップに固定
化されたFlt1(1−3)−FcへのVEGFの結合をブロックするための充
分なFlt1(1−3)−Fcタンパク質が存在しない。0.5μg/mlの未
改変、アセチル化または遺伝的に改変されたFlt1(1−3)−Fcタンパク
質において、化学量論比は約1:1であり、そしてBiacoreチップへのV
EGF結合をブロックする増大した能力が存在する。1.0μg/mlの未改変
、アセチル化または遺伝的に改変されたFlt1(1−3)−Fcタンパク質(
これは、約10:1の化学量論比である)において、Flt1(1−3)−Fc
タンパク質は、BiacoreチップへのVEGFの結合をブロックし得るが、
これらは等価ではない。未改変、アセチル化、およびMut1:Flt1(1−
3ΔB)−Fcは、VEGF結合をブロックする能力において本質的に等しいが
、一方で、Mut4:Flt1(1−3R->N)−Fcは、結合のブロックにおい
て幾分効率が低い。
)変異体タンパク質のMatrigel(登録商標)コーティングしたプレート
への結合である。未改変Flt1(1−3)−Fcタンパク質は、これらのウェ
ルに強く結合し、Mut3:Flt1(2−3)−Fcタンパク質は幾分弱く結
合し、Mut1:Flt1(1−3ΔB)−Fcタンパク質はさらにより弱く結
合し、そしてMut2:Flt1(2−3ΔB)−Fcタンパク質は、最良のプ
ロフィールを示し、他の任意の変異体タンパク質よりもより弱く結合する。Mu
t4:Flt1(1−3R->N)−Fcグリコシル化変異体タンパク質は、Mat
rigelアッセイ上で最低限の利点のみを示す。
)変異体タンパク質の、ELISAベースのアッセイにおける結合である。試験
した濃度において、未改変Flt1(1−3)−Fc、Mut1:Flt1(1
−3ΔB)−Fc、Mut2:Flt1(2−3ΔB)−Fc、およびFlt1(
2−3)変異体タンパク質は、同様にVEGFに結合する。
)変異体タンパク質の薬物動態学的なプロフィールである。これらの試薬につい
てのCmaxは以下のようであった:未改変Flt1(1−3)−Fc −0.
15μg/ml;40倍モル過剰のアセチル化Flt1(1−3)Fc -1.
5μg/ml;およびMut1:Flt1(1−3ΔB)−Fc −0.7μg
/ml。
れる改変されたFlt1レセプターのヌクレオチドおよび推定されたアミノ酸配
列である。
いわれる改変されたFlt1レセプターのヌクレオチドおよび推論されたアミノ
酸配列である。
果は、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.V
EGFR3D3.FcΔC1(a)タンパク質が、Flt1(1−3)−Fcタ
ンパク質と比較して、ECMに対してかなり粘着性が低いことを実証する。
れたFlt1レセプターのヌクレオチドおよび推定されたアミノ酸配列である。
Flt1(1−3)−Fc(A40)または一過性のFlt1D2Flk1D3
.FcΔC1(a)のいずれかの1.5モル過剰において、コントロール培地の
チャレンジと比較して、これらの3つの改変されたFlt1レセプターによるレ
セプター刺激の完全なブロックが存在する。対照的に、一過性のFlt1D2V
EGFR3D3.FcΔC1(a)は、VEGF陽性コントロールのチャレンジ
と比較して、このモル過剰では有意なブロックを示さなかった。同様の結果が図
25Bにおいて見られ、改変されたFltレセプターはVEGF165リガンド
の3倍モル過剰である。図25Cにおいて、改変されたFlt1レセプターは、
VEGF165リガンドの6倍モル過剰であり、一過性のFlt1D2VEGF
R3D3.FcΔC1(a)は、ここで、細胞表面レセプターのVEGF165
誘導刺激を部分的にブロックすることを示し得る。
によるチロシンリン酸化VEGFR2(Flk1)のウエスタンブロットによる
検出は、細胞表面レセプターが、1および2倍モル過剰(図26A)または3お
よび4倍モル過剰(図26B)の、一過性のFlt1D2Flk1D3.FcΔ
C1(a)、安定なFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)、または一過
性のVEGFR1R2−FcΔC1(a)のいずれかでプレインキュベートした
VEGF165を有するチャレンジサンプルによってリン酸化されないことを示
す。試験された全ての改変Flt1レセプター濃度において、プレインキュベー
ションの間にVEGF165リガンドの完全な結合があり、これは、コントロー
ル培地チャレンジと比較して、未結合VEGF165による細胞表面レセプター
の検出可能な刺激を生じない。
Flt1(1−3)−Fc、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)お
よびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)、ならびに陰性コント
ロールとしてTie2−Fcといわれる無関係のレセプターを、40nM〜20
pMから滴定し、そしてこの細胞上で1時間、37℃でインキュベートした。次
いで、規定培地中のヒト組換えVEGF165を、1.56nMの濃度で全ての
ウェルに添加した。陰性コントロールレセプターTie2−Fcは、いずれの濃
度でもVEGF165誘導細胞増殖をブロックしなかったが、一方、Flt1D
2.Flk1D3.FcΔC1(a)は、0.8nMの最大値の半分の用量で1
.56nM VEGF165をブロックする。Flt1(1−3)−Fcおよび
Flt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)は、約2nMの最大の半分
の用量を用いるこのアッセイにおけるVEGF165のブロックにおいて低効率
である。VEGF165単独は、1.2の吸光度単位を読み取り、そしてバック
グラウンドは0.38吸光度単位である。
g/mlと等価の1000RUの転換因子を使用して、固定されたFlt1D2
Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔC1(a)に
対する結合したVEGF165のモル比として計算された。この結果は、1つの
Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔ
C1(a)分子当たりの1つのVEGF165ダイマー分子の結合化学量論を示
した。
Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔ
C1(a)(Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1
R2−FcΔC1(a)/VEGF165相互作用のKDよりも1000倍高い
と推定した)を、変化する濃度のVEGF165と混合した。インキュベーショ
ンの後、溶液中の遊離Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)の濃度を測
定した。このデータは、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)溶液への
1nMのVEGF165の添加が、VEGF165表面へのFlt1D2Flk
1D3.FcΔC1(a)の結合を完全にブロックすることを示す。この結果は
、1つのFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)分子当たりの1つのVE
GF165分子の結合化学量論を示唆した。
Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔ
C1(a)(Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)またはVEGFR1
R2−FcΔC1(a)/VEGF165相互作用のKDよりも1000倍高い
と推定した)を、変化する濃度のVEGF165と混合した。インキュベーショ
ンの後、溶液中の遊離Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)の濃度を測
定した。このデータは、Flt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)溶液への
1nMのVEGF165の添加が、VEGF165表面へのFlt1D2Flk
1D3.FcΔC1(a)の結合を完全にブロックすることを示す。この結果は
、1つのFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)分子当たりの1つのVE
GF165分子の結合化学量論を示唆した。
ある。ピーク#1はFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)/VEGF1
65複合体を表し、そしてピーク#2は未結合VEGF165を表す。1.1m
lと1.2mlとの間の溶出した画分を合わせ、そしてこの複合体を解離させる
ためにグアニジウム塩酸塩(GuHCl)を添加して、4.5Mの最終濃度にし
た。
レセプター−リガンド複合体の成分を分離するため、およびそのモル比を決定す
るために、50μlの解離複合体を、6MのGuHCl中で平衡化したSupe
rose 12 PC 3.2/30にロードし、そして溶出した。ピーク#1
はFlt1D2Flk1D3.FcΔC1(a)を表し、そしてピーク#2はV
EGF165を表す。
ing)を用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)である。MiniD
awnオンライン光散乱検出器(Wyatt Technology,Sant
a Barbara,California)および屈折率(RI)検出器(S
himadzu,Kyoto,Japan)を備えるサイズ排除クロマトグラフ
ィーカラムを使用して、レセプター−リガンド複合体の分子量(MW)を決定し
た。図33に示すように、溶出プロフィールは2つのピークを示す。ピーク番号
1は、レセプター−リガンド複合体を表し、そしてピーク番号2は、未結合VE
GF165を表す。MWを、LSおよびRIシグナルから算出した。同じ手順を
使用して、レセプター−リガンド複合体の個々の成分のMWを決定した。これら
の決定の結果は、以下の通りである:ピーク位置でのFlt1D2Flk1D3
.FcΔC1(a)/VEGF165複合体のMWは、157300(図33)
であり、ピーク位置でのVEGF165のMWは、44390(図34)であり
、そしてピーク位置でのR1R2のMWは、113300である(図35)。
ing)を用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)である。MiniD
awnオンライン光散乱検出器(Wyatt Technology,Sant
a Barbara,California)および屈折率(RI)検出器(S
himadzu,Kyoto,Japan)を備えるサイズ排除クロマトグラフ
ィーカラムを使用して、レセプター−リガンド複合体の分子量(MW)を決定し
た。図33に示すように、溶出プロフィールは2つのピークを示す。ピーク番号
1は、レセプター−リガンド複合体を表し、そしてピーク番号2は、未結合VE
GF165を表す。MWを、LSおよびRIシグナルから算出した。同じ手順を
使用して、レセプター−リガンド複合体の個々の成分のMWを決定した。これら
の決定の結果は、以下の通りである:ピーク位置でのFlt1D2Flk1D3
.FcΔC1(a)/VEGF165複合体のMWは、157300(図33)
であり、ピーク位置でのVEGF165のMWは、44390(図34)であり
、そしてピーク位置でのR1R2のMWは、113300である(図35)。
ing)を用いるサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)である。MiniD
awnオンライン光散乱検出器(Wyatt Technology,Sant
a Barbara,California)および屈折率(RI)検出器(S
himadzu,Kyoto,Japan)を備えるサイズ排除クロマトグラフ
ィーカラムを使用して、レセプター−リガンド複合体の分子量(MW)を決定し
た。図33に示すように、溶出プロフィールは2つのピークを示す。ピーク番号
1は、レセプター−リガンド複合体を表し、そしてピーク番号2は、未結合VE
GF165を表す。MWを、LSおよびRIシグナルから算出した。同じ手順を
使用して、レセプター−リガンド複合体の個々の成分のMWを決定した。これら
の決定の結果は、以下の通りである:ピーク位置でのFlt1D2Flk1D3
.FcΔC1(a)/VEGF165複合体のMWは、157300(図33)
であり、ピーク位置でのVEGF165のMWは、44390(図34)であり
、そしてピーク位置でのR1R2のMWは、113300である(図35)。
.Flk1D3.FcΔC1(a)のジスルフィド構造およびグリコシル化部位
を、ペプチドマッピング法により決定した。Flt1D2.Flk1D3.Fc
ΔC1(a)中に合計10のシステインが存在する;それらのうちの6つは、F
c領域に属する。Cys27はCys76とジスルフィド結合する。Cys12
1は、Cys182とジスルフィド結合する。Fc領域中の始めの2つのシステ
イン(Cys211およびCys214)は、別のFc鎖中の同じ2つのシステ
インと分子間ジスルフィド結合を形成する。しかし、ジスルフィド結合が同じシ
ステイン間(例えば、Cys211とCys211)で、またはCys211と
Cys214との間で生じるか否かは、決定され得ない。Cys216は、Cy
s306とジスルフィド結合する。Cys352は、Cys410とジスルフィ
ド結合する。 Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)中に、5つの可能なN結合す
るグリコシル化部位が存在し、そしてそれらは種々の程度までグリコシル化され
ることが見出される。完全なグリコシル化は、Asn33、Asn193および
Asn282において観察される。部分的なグリコシル化は、Asn65および
Asn120上で観察される。グリコシル化の部位は、図において下線により強
調される。
3.FcΔC1(a)およびVEGFR1R2−FcΔC1(a)の薬物動態で
ある。Balb/cマウスを、4mg/kgのFlt1(1−3)−Fc(A4
0)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を一過性に発現したCH
O、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を安定に発現したCHOお
よびCHO一過性発現されるVEGFR1R2−FcΔC1(a)で皮下的に注
射した。マウスを、注射の1、2、4、6、24時間、2日、3日、6日後に尾
部出血した。Flt1(1−3)−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D
3.FcΔC1(a)またはVEGFR1R2−FcΔC1(a)を検出するた
めに設計されたELISAにおいて、血清をアッセイした。Flt1(1−3)
−Fc(A40)のTmaxは6時間であり、一方、一過性および安定なFlt
1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)および一過性VEGFR1R2−Fc
ΔC1(a)についてのTmaxは24時間であった。Flt1(1−3)−F
c(A40)についてのCmaxは8μg/mlであり、両方の一過性物(Fl
t1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびVEGFR1R2−FcΔC
1(a))について、Cmaxは、18μg/mlであり、そして安定なVEG
FR1R2−FcΔC1(a)についてのCmaxは、30μg/mlであった
。
3.FcΔC1(a)およびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a
)の薬物動態である。Balb/cマウスを、4mg/kgのFlt1(1−3
)−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)を一過性
に発現したCHOおよびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を
一過性に発現したCHOで皮下的に注射した。マウスを注射の1、2、5、6、
7、8、12、15および20日後に尾部出血した。血清を、Flt1(1−3
)−Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびF
lt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)を検出するために設計された
ELISAにおいてアッセイした。Flt1(1−3)−Fc(A40)は、5
日後には、もはや血清中で検出され得ないが、Flt1D2.Flk1D3.F
cΔC1(a)およびFlt1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)は、
15日間以上検出可能であった。
−1080線維肉腫腫瘍増殖を阻害する能力である。隔日または1週間に2回の
Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)でのSCIDマウスの処置(2
5mg/Kg)は、皮下HT−1080線維肉腫腫瘍の増殖を有意に減少した。
神経膠腫腫瘍増殖を阻害する能力である。隔日または1週間に2回のFlt1D
2.Flk1D3.FcΔC1(a)でのSCIDマウスの処置は、2.5mg
/Kg程度に低い用量で、皮下C6神経膠腫腫瘍の増殖を有意に減少した。
おいて排卵を誘導するために皮下注射されたPMSG(5IU)は、2日後にエ
ストラジオールのサージを生じ、これは、次に子宮においてVEGFの誘導を引
き起こした。この誘導は、子宮の透過性亢進を生じ、そして子宮の濡れを増加し
た。PMSG注射の1時間後における25mg/kgでのFlt1(1−3)−
Fc(A40)、Flt1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)およびFlt
1D2.VEGFR3D3.FcΔC1(a)の皮下注射は、子宮の湿重量の増
加の約50%の阻害を生じた。
管形成の評価である。PMSGを皮下注射(5IU)して、思春期前の雌ラット
において排卵を誘導し、これは、移植のために子宮を調製するために血流中にプ
ロゲステロンを分泌する血管の高密度なネットワークを含む、十分に機能する黄
体を生じる。黄体中の新脈管形成の誘導は、VEGFを必要とする。得られたプ
ロゲステロンのレベルは、約5ng/mlであり、そしてPMSG後には25〜
40ng/mlまで誘導され得る。PMSG注射の1時間後における25mg/
kgまたは5mg/kgでのFlt1(1−3)−Fc(A40)またはFlt
1D2.Flk1D3.FcΔC1(a)の皮下注射は、4日目におけるプロゲ
ステロン誘導の完全な阻害を生じた。
Claims (37)
- 【請求項1】 VEGFポリペプチドに結合し得る融合ポリペプチドをコー
ドする単離された核酸分子であって、以下: (b)多量体化成分をコードするヌクレオチド配列に(a)作動可能に連結さ
れたVEGFレセプター成分をコードするヌクレオチド配列、 を含み、ここで、該VEGFレセプター成分は該融合ポリペプチドの唯一のVE
GFレセプター成分であり、そして、該(a)のヌクレオチド配列は、本質的に
、第1のVEGFレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン2のアミノ酸配列
をコードするヌクレオチド配列および第2のVEGFレセプターの細胞外ドメイ
ンのIgドメイン3のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列からなる、 単離された核酸分子。 - 【請求項2】 前記第1のVEGFレセプターがFlt1である、請求項1
に記載の単離された核酸。 - 【請求項3】 前記第2のVEGFレセプターがFlk1またはFlt4で
ある、請求項1に記載の単離された核酸。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の単離された核酸分子で
あって、ここで前記第1のVEGFレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン
2をコードするヌクレオチド配列が、前記第2のVEGFレセプターの細胞外ド
メインのIgドメイン3をコードするヌクレオチド配列の上流にある、単離され
た核酸分子。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の単離された核酸分子で
あって、ここで前記第1のVEGFレセプターの細胞外ドメインのIgドメイン
2をコードするヌクレオチド配列が、前記第2のVEGFレセプターの細胞外ド
メインのIgドメイン3をコードするヌクレオチド配列の下流にある、単離され
た核酸分子。 - 【請求項6】 前記多量体化成分が、免疫グロブリンドメインを含む、請求
項1〜5のいずれか1項に記載の単離された核酸分子。 - 【請求項7】 前記免疫グロブリンドメインが、IgGのFcドメイン、I
gGの重鎖、およびIgGの軽鎖からなる群より選択される、請求項6に記載の
単離された核酸分子。 - 【請求項8】 改変Flt1レセプター融合ポリペプチドをコードするヌク
レオチド配列を含む単離された核酸分子であって、ここで、該核酸分子のコード
領域が、本質的に以下: (a)図21A〜21Cに示されるヌクレオチド配列 (b)図22A〜22Cに示されるヌクレオチド配列; (c)図24A〜24Cに示されるヌクレオチド配列;および (d)遺伝暗号の縮重の結果として、該(a)、(b)または(c)のヌクレ
オチド配列とは異なり、かつ該改変Flt1レセプター融合ポリペプチドの生物
学的活性を有する融合ポリペプチド分子をコードする、ヌクレオチド配列、 からなる群より選択されるヌクレオチド配列からなる、単離された核酸分子。 - 【請求項9】 改変Flt1レセプター融合ポリペプチドをコードするヌク
レオチド配列を含む単離された核酸分子であって、ここで、該核酸分子のコード
領域が、本質的に以下: (a)図13A〜13Dに示されるヌクレオチド配列; (b)図14A〜14Cに示されるヌクレオチド配列; (c)図15A〜15Cに示されるヌクレオチド配列; (d)図16A〜16Dに示されるヌクレオチド配列;および (e)遺伝暗号の縮重の結果として、該(a)、(b)、(c)または(d)
のヌクレオチド配列とは異なり、かつ該改変Flt1レセプター融合ポリペプチ
ドの生物学的活性を有する融合ポリペプチド分子をコードする、ヌクレオチド配
列、 からなる群より選択されるヌクレオチド配列からなる、単離された核酸分子。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の単離された核酸分子
によってコードされる、融合ポリペプチド。 - 【請求項11】 VEGFレセプターリガンドVEGFに特異的に結合する
、請求項10に記載の融合ポリペプチド。 - 【請求項12】 VEGF分子に結合して、請求項10または11に記載の
融合ポリペプチドの多量体を含む非機能性複合体を形成し得る、組成物。 - 【請求項13】 前記多量体が二量体である、請求項12に記載の組成物。
- 【請求項14】 キャリアをさらに含む薬学的組成物である、請求項13に
記載の組成物。 - 【請求項15】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の核酸分子を含む、ベ
クター。 - 【請求項16】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の核酸分子を含む発現
ベクターであって、ここで、該核酸分子は、発現制御配列に作動可能に連結され
る、発現ベクター。 - 【請求項17】 適切な宿主細胞中で、請求項16に記載の発現ベクターを
含む融合ポリペプチドを産生するための、宿主−ベクター系。 - 【請求項18】 前記適切な宿主細胞が、細菌細胞、酵母細胞、昆虫細胞、
または哺乳動物細胞である、請求項17に記載の宿主−ベクター系。 - 【請求項19】 前記適切な宿主細胞が、E.coliである、請求項17
に記載の宿主−ベクター系。 - 【請求項20】 前記適切な宿主細胞が、COS細胞またはCHO細胞であ
る、請求項17に記載の宿主−ベクター系。 - 【請求項21】 融合ポリペプチドを産生する方法であって、該方法は、請
求項17〜20のいずれか1項に記載の宿主−ベクター系の細胞を、該融合ポリ
ペプチドの産生を可能にする条件下で増殖させる工程、およびそのようにして産
生された該融合ポリペプチドを回収する工程、を包含する、方法。 - 【請求項22】 請求項21に記載の方法によって産生される、融合ポリペ
プチド。 - 【請求項23】 図10A〜10D、図21A〜21C、図22A〜22C
、または図24A〜24Cに示された核酸配列によってコードされる、アセチル
化またはペグ化によって改変された、融合ポリペプチド。 - 【請求項24】 前記改変がアセチル化であり、該アセチル化が、少なくと
も約100倍過剰のモル濃度のアセチル化試薬を用いて達成される、請求項23
に記載の融合ポリペプチド。 - 【請求項25】 前記改変がアセチル化であり、該アセチル化が、少なくと
も約10倍過剰のモル濃度〜約100倍過剰のモル濃度の範囲の、過剰なモル濃
度のアセチル化試薬を用いて達成される、請求項23に記載の融合ポリペプチド
。 - 【請求項26】 前記改変が10K PEGまたは20K PEGを用いる
ペグ化である、請求項23に記載の融合ポリペプチド。 - 【請求項27】 VEGFポリペプチドに結合し得る融合ポリペプチドであ
って、該融合ポリペプチドは、以下: (b)多量体化成分に(a)作動可能に連結されるVEGFレセプター成分、
を含み、ここで、該VEGFレセプター成分は、該融合ポリペプチドにおいて唯
一のVEGFレセプター成分であり、そして、本質的に、第1のVEGFレセプ
ターの細胞外ドメインのIgドメイン2のアミノ酸配列および第2のVEGFレ
セプターの細胞外ドメインのIgドメイン3のアミノ酸配列からなる、 融合ポリペプチド。 - 【請求項28】 本質的に改変Flt1レセプターのアミノ酸配列からなる
融合ポリペプチドであって、ここで、該アミノ酸配列が、以下: (a)図21A〜21Cに示されるアミノ酸配列 (b)図22A〜22Cに示されるアミノ酸配列;および (c)図24A〜24Cに示されるアミノ酸配列; からなる群より選択される、融合ポリペプチド。 - 【請求項29】 改変Flt1レセプターのアミノ酸配列を含む融合ポリペ
プチドであって、ここで、該アミノ酸配列が、以下: (a)図13A〜13Dに示されるアミノ酸配列; (b)図14A〜14Cに示されるアミノ酸配列;および (c)図15A〜15Cに示されるアミノ酸配列;および (d)図16A〜15Dに示されるアミノ酸配列; からなる群より選択される、融合ポリペプチド。 - 【請求項30】 哺乳動物における血漿漏出を減少または阻害する方法にお
ける使用のための医薬の製造における、請求項10、11もしくは22〜29の
いずれか1項に記載の哺乳動物融合ポリペプチド、または請求項12、13もし
くは14に記載の組成物の使用。 - 【請求項31】 前記哺乳動物がヒトである、請求項30に記載の使用。
- 【請求項32】 ヒトにおける血管増殖をブロックする方法に使用するため
の医薬の製造における、請求項10、11もしくは22〜29のいずれか1項に
記載の融合ポリペプチド、または請求項12、13もしくは14に記載の組成物
の使用。 - 【請求項33】 哺乳動物におけるVEGFレセプターリガンド活性を阻害
する方法における使用のための医薬の製造における、請求項10、11もしくは
22〜29のいずれか1項に記載の融合ポリペプチド、または請求項12、13
もしくは14に記載の組成物の使用。 - 【請求項34】 前記哺乳動物がヒトである、請求項33に記載の使用。
- 【請求項35】 ヒトにおいて、腫瘍増殖を減弱もしくは予防するため、水
腫を減弱もしくは予防するため、または腹水形成を減弱もしくは予防するための
、請求項34に記載の使用。 - 【請求項36】 前記水腫が、脳水腫である、請求項35に記載の使用。
- 【請求項37】 前記腹水が、卵巣癌関連腹水である、請求項35に記載の
使用。
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