JP2004525608A - 修飾された因子viii - Google Patents

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Abstract

ヒト因子VIIIの特定のアミノ酸位置は、因子VIIIで処理した後、血友病患者の阻害性抗体と相互作用する。アミノ酸配列が特定の位置の1または2以上における置換により変化されている、修飾された因子VIIIが開示される。修飾された因子VIIIは、阻害性抗体の作用を回避または防止するために、血友病に有効である。

Description

【0001】
発明の分野
本発明は、一般に、もとのタンパク質または他の因子VIII、例えば、ヒト因子VIIIに比較して免疫原性および/または抗原性が減少したアミノ酸置換を有する修飾された哺乳動物因子VIIIに関する。
【0002】
発明の背景
病変部位における外傷血管の切断壁に血小板が付着するとき、血液凝固が開始する。引き続いて、酵素的に調節された反応のカスケードにおいて、可溶性フィブリノゲン分子は酵素トロンビンによりフィブリンの不溶性鎖に変換され、これらの鎖は血栓の中に血小板を一緒に保持する。カスケードの各工程において、タンパク質前駆体はプロテアーゼに変換され、このプロテアーゼは系列中の次のタンパク質前駆体を切断する。工程の大部分において、コファクターを必要とする。
【0003】
因子VIIIは血液中の不活性前駆体として循環し、フォン・ウィルブランド因子に緊密に非共有結合する。因子VIIIはトロンビンまたは因子Xaによりタンパク質分解的に活性化され、トロンビンまたは因子Xaは因子VIIIをフォン・ウィルブランド因子から解離させ、カスケードにおいてその前凝固機能を活性化する。タンパク質因子VIIIは、その活性形態において、因子Xを活性化する因子IXaの触媒効率を数桁増加させるコファクターである。
【0004】
因子VIIIで治療されない因子VIIIまたは因子VIIIに対する抗体を欠如する人々は、関節における炎症反応から早い死までの、ある範囲の重大な症状を引き起こすことがある、コントロールされない内部の出血を患う。米国において約10,000人に達する、重症の血友病患者はヒト因子VIII注入により治療することができ、ヒト因子VIIIは、十分な頻度および濃度で投与される場合、正常の血液凝固能力を回復させるであろう。因子VIIIの古典的定義は、血友病Aの個体に由来する血漿における凝固欠如を補正する、正常の血液の中に存在する物質である。
【0005】
因子VIIIの活性を阻害する抗体 ( 「インヒビター」 または 「阻害性抗体」 ) の発生は、血友病患者の管理における重大な合併症である。自己抗体は、血友病A患者のほぼ20%において、因子VIIIの治療的注入に応答して発生する。インヒビターを発生させる従来未治療の血友病A患者において、インヒビターは通常治療の1年以内に発生する。さらに、以前に因子VIIIレベルが正常であった個体において、因子VIIIを不活性化させる自己抗体が発生することがある。因子VIII (fVIII) に対する阻害性抗体 (インヒビター) は、fVIII注入後の血友病A患者において同種異系抗体として、あるいは非血友病において自己抗体として発生する (Hoyer, L. W. およびD. Scandella, 1994, “Factor VIII inhibitors: structure and function in autoantibody and hemophilia A patients,” Semin. Hematol. 315 : 1−5) 。
【0006】
A1−A2−B−ap−A3−C1−C2 fVIII分子内のA2、ap−A3、およびC2ドメイン中のエピトープに対する抗体は、大部分のインヒビター血漿中のすべての抗凝固活性の原因である (Prescott, R. et al., 1997, “The inhibitory antibody response in more complex in hemohpilia A patients than in most nonhemophilics with fVIII autoantibodies,” Blood 89:3663−3671;Barrow, R. T. et al., 2000, “Reduction of the antigenicity of factor VIII toward complex inhibitory plasmas using multiply−substituted hybrid human/porcine factor VIII molecules,” Blood 95:557−561)。
【0007】
18 kDaのC2ドメインは、一本鎖ヒトfVIII中の残基Ser 2173−Tyr 2332として定義され、fVIIIの正常の前凝固機能に必要な、リン脂質膜結合性部位を含有する。ヒトC2特異的抗fVIII抗体はこの相互作用を阻害する (Arai, M. et al., 1989, “Molecular basis of factor−VIII inhibition by human antibodies − antibodies that bind to factor−VIII light chain prevent the interaction of factor−VIII with phospholipid,” J. Clin. Invest. 83:1978−1984) 。これと一致して、リン脂質はfVIIIインヒビターによる不活性化から保護する (Arai, M. et al., supra;Barrowcliffe, T. W. et al., 1983, “Binding to phospholipid protects factor VIII from inactivation by human antibodies,” J. Lab. Clin. Med. 101:34−43) 。
【0008】
C2ドメインは、また、フォン・ウィルブランド因子 (vWf) 結合性部位の一部分を含有する (Saenko, E. L. et al., 1994, “A role for the C2 domain of factor binding to von Willebrand factor. J. Biol. Chem. 269:11601−11605;Saenko, E. L. およびScandella, D., 1997, “The acidic region of the factor VIII light chain and the C2 domain together form the high binding site for von Willebrand factor,” J. Biol. Chem. 272:18007−18014) 。
【0009】
いくつかのインヒビターは、この相互作用を妨害することによって作用ことができる (Shima, M. et al., 1995, Common inhibitory effects of human anti−C2 domain inhibitory alloantibodies on factor VIII binding to von Willebrand factor,” Br. J. Haematol. 91:714−5721;Saenko, E. L. et al., 1996, “Slowed release of thrombin−cleaved factor VIII from von Willebrand factor by a monoclonal and human antibody is a novel mechanism for factor VIII inhibition,” J. Biol. Chem. 271:2724−27431;Gilles, J. G. et al., 1999, “Some factor VIII (F VIII) inhibitors recognize a F VIII epitope(s) that is present only on F VIII−vWf complexes,” Thrombo. Haemost. 82:40−45) 。
【0010】
インヒビター力価が十分に低いかぎり、因子VIIIの投与量を増加することによって、患者を管理することができる。しかしながら、因子VIIIがインヒビター力価を圧倒することができないほど、インヒビター力価はしばしば高い。別の戦略は、因子IX複合体調製物 (例えば、KONYNETM、ProplexTM) または組換えヒト因子VIIIaを使用して、正常の止血作用間に因子VIIIの必要性を回避することである。さらに、ブタ因子VIIIは通常ヒト因子VIIIよりも実質的に低いインヒビターとの反応性を有するので、部分的に精製されたブタ因子VIII調製物 (HYATE:CTM) を使用する。ヒト因子VIIIに対する阻害性抗体を発生させた多数の患者はブタ因子VIIIで首尾よく治療されてきており、長期間このような治療に耐性であった。しかしながら、因子VIIIの投与は完全な解決法ではない。1または2回以上の注入後に、ブタ因子VIIIに対するインヒビターが発生することがある。
【0011】
変化する程度の純度を有するヒト血漿由来因子VIIIのいくつかの調製物が、血友病Aの治療のために商業的に入手可能である。これらは下記のものを包含する:ウイルスについて熱処理および洗浄剤処理されているが、有意なレベルの抗原性タンパク質を含有する、多数のドナーのプールした血液に由来する、部分的に精製された因子VIII;より低いレベルの抗原不純物およびウイルス汚染を有する、モノクローナル抗体精製因子VIII;および組換えヒト因子VIII、それらについての臨床実験が実施されている。不都合なことには、ヒト因子VIIIは生理学的濃度およびpHにおいて不安定であり、極めて低い濃度 (0.2 μg/ml血漿) で血液中に存在し、低い特異的凝固活性を有する。
【0012】
血友病者は、出血および生ずる変形性血友病関節症を防止するために、因子VIIIの毎日の置換を必要とする。しかしながら、供給は不適切であり、単離および精製の困難、免疫原性、およびエイズおよび肝炎感染性の危険を除去する必要性のために、治療的用途における問題が起こった。組換えヒト因子VIIIまたは部分的に精製されたブタ因子VIIIの用途はすべての問題を解決しないであろう。
【0013】
普通に使用され、商業的に入手可能な、血漿由来因子VIIIに関連する問題は、よりすぐれた因子VIII生成物の開発において有意な関心を刺激した。分子当たりより多い単位の凝固活性が放出されるように、より高い効力の因子VIII分子;選択したpHおよび生理学的濃度において安定である因子VIII分子;阻害性抗体の産生を引き起こす傾向が低い因子VIII分子;およびヒト因子VIIIに対する抗体を既に獲得した患者において免疫検出を回避する因子VIII分子が必要とされている。
【0014】
Lollarに対する米国特許第6,180,371号明細書には、生ずる因子VIII分子の抗原性を変更するヒト因子VIIIのA2ドメイン中のアミノ酸置換が記載されている。米国特許第6,180,371号明細書において、野生型因子VIIIまたは対応する組換え因子VIIIに比較して、抗原性または免疫原性を減少させるC2ドメイン中の特定のアミノ酸置換は開示または示唆されていない。
【0015】
Lollarに対する米国特許第5,859,204号明細書には、ヒト因子VIIIの484−509領域におけるアミノ酸置換が記載されている。より詳しくは、米国特許第5,859,204号明細書において、ヒトタンパク質に関係して位置485、487、488、489、492、495、501または508においてアミノ酸置換を有する修飾された因子VIIIが教示されている。米国特許第5,859,204号明細書において、野生型因子VIIIまたは対応する組換え因子VIIIに比較して、抗原性または免疫原性を減少させるC2ドメイン中の特定のアミノ酸置換は開示または示唆されていない。
【0016】
Lollarに対する米国特許第5,859,204号明細書には、ヒトおよび他の非ヒト因子VIIIサブユニットまたはドメインの単離および組換えにより産生された、ハイブリッド前凝固因子VIIIが開示されている。
Lollarに対する米国特許第5,744,446号明細書には、A2ドメイン中にアミノ酸置換を有するハイブリッド因子VIIIが記載されている。
【0017】
Lollarに対する米国特許第5,663,060号明細書には、非ヒトおよびヒト重鎖および軽鎖サブユニットの組み合わせから構成されたハイブリッド因子VIIIが記載されている。米国特許第5,583,209号明細書には、米国特許第5,663,060号明細書におけるハイブリッド因子VIIIをコードする核酸が記載されている。
米国特許第5,364,771号明細書には、ヒト重鎖および軽鎖サブユニットのヒトおよびブタの組み合わせから構成された、精製されたハイブリッド因子VIIIが記載されている。また、ヒトA2ドメインと交換されたブタA2ドメインを有するヒト因子VIIIが開示されている。
【0018】
米国特許第6,180,371号、第5,88,974号、第5,589,204号、第5,744,446号、第5,663,060号、第5,583,209号、および第5,364,771号明細書 (それらのすべては引用することによって本明細書の一部とされる) には、野生型因子VIIIまたは対応する組換え因子VIIIに比較して、抗原性または免疫原性が減少した因子VIIIのC2ドメイン中の置換は開示されていないか、あるいは特定のアミノ酸置換は開示または示唆されていない。世界中の研究所において数年の集中的研究にかかわらず、本明細書において詳細に説明する因子VIIIのC2ドメインに関する本発明は、どこかにおいて記載または示唆されてきていないと思われる。
【0019】
Pratt et al. (1999, “Structure of the C2 domain of human factor VIII at 1.5 Å resolution,” Nature:402:439−442) は、1.5 Å分解能におけるヒト因子VIIIのC2ドメインの結晶構造を報告した。Pratt et al. は、因子VIIIのC2領域中の突然変異が出血性障害に導く理由を構造により部分的に説明されることを報告した。事実、C2領域中の21残基は血友病A患者における有害な点突然変異部位であることが報告された。例えば、V2223は点突然変異が起こる位置であり、そして出血性障害に関係付けられる。こうして、当業者はV2223が修飾された因子VIIIに治療的活性を提供する置換の合理的候補であることを期待しないであろう。事実、Shima et al. は、C2結合抗体インヒビターがリン脂質およびフォン・ウィルブランド因子の結合に関して因子VIIIを妨害することを報告している。
【0020】
こうして、Pratt et al. が教示するように、C2インヒビター、すなわち、血友病Aの個体におけるいくつかの出血性障害に関するインヒビターは、リン脂質およびフォン・ウィルブランド因子に対するC2ドメインの結合を妨害する。この結論をM2199、F2200、L2251、L2252、V2223、およびR2220がタンパク質−リン脂質界面に出現するという彼らの決定と組み合わせると、これらの残基の突然変異がリン脂質および/またはフォン・ウィルブランド因子を変更させると同時に、それに関連して出血性障害を増加させることが示唆される。これらの研究から、どのアミノ酸残基および対応する置換が因子VIII分子の改良に導くかどうかは明らかではない。
【0021】
予期せざることには、因子VIIIのC2ドメインについて最近入手可能なX線構造において同定された3つの疎水性あし (hydrophobic feet) における突然変異は、阻害性抗体に対する結合を減少させ、性質を改良させ、および/または免疫原性を減少させることを本発明者らは発見した。
したがって、本発明の他の目的は、因子VIIIを欠如するか、あるいは因子VIIIに対するインヒビターを有する患者における血友病を補正する因子VIIIを提供することである。
【0022】
本発明の他の目的は、血友病を治療する方法を提供することである。
本発明のなお他の目的は、選択したpHおよび生理学的濃度において安定である因子VIIIを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、ヒト因子VIIIより大きい凝固活性を有する因子VIIIを提供することである。
【0023】
発明の要約
本発明は、一般に、組換え哺乳動物因子VIIIを含んでなる組成物に関する。本発明の組成物は、凝固活性を有する、単離され、精製された組換え哺乳動物因子VIII分子を含んでなり、ここで組換え因子VIIIはそれらが由来したタンパク質または他の因子VIII調製物に比較して、抗原性を減少させるC2ドメイン中のアミノ酸置換を有する。また、本発明の新規な組成物をコードするDNA配列ならびに新規な組成物を製造する方法が提供される。また、因子VIIIを使用する治療を必要とする患者を治療する方法もまた本発明の範囲内に入る。
【0024】
本発明の第1態様は、C2ドメイン中の1または2以上のアミノ酸置換を有する組換え哺乳動物因子VIIIを含んでなる新規な組成物を提供する。修飾された組換え因子VIIIのC2ドメイン中の1または2以上のアミノ酸残基は、それらが由来したタンパク質または他の入手可能な因子VIII調製物に比較して、阻害性抗体の抗凝固活性を減少させるC2ドメイン中のアミノ酸置換を有する。本発明の新規な組成物は凝固活性を有し、阻害性抗体に対する結合が減少している。リン脂質膜および/または阻害性抗体に対するfVIIIの結合に参加する残基における置換は好ましい。
【0025】
ヒト因子VIIIに対して相同的である位置において好ましい置換は、Met2199、Phe2200、Val2223、Leu2251、およびLeu2252を包含するが、これらに限定されない。本発明の新規な組成物は、単一突然変異、二重突然変異、三重突然変異、または四重突然変異であることができる。本発明のアミノ酸置換の例は、Met2199Ile、Phe2200Leu、Leu2252Phe、Met2199Ile/Phe2200Leu、Val2223Ala/Lys2227Glu、Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Gluを包含するが、これらに限定されず、それらのすべてはヒト因子VIIIナンバリング系に対して言及され、ここでアミノ酸番号1は成熟因子VIIIのアミノ末端アラニンである。組換えブタまたはヒト因子VIIIは好ましい。
【0026】
本発明の第2態様は、C2ドメイン中に1または2以上のアミノ酸置換を有する組換え因子VIIIを含んでなる新規なハイブリッド因子VIIIを提供する。この態様の新規な組成物は、C2ドメイン中にアミノ酸置換を有するハイブリッド因子VIIIを調製することによって構築される。因子VIIIの他のドメインは、種々の哺乳動物、例えば、ヒト、マウス、ブタ、ラット、およびイヌおよびその他に由来することができる。この態様の新規な組成物は、凝固活性を有し、阻害性抗体に対する結合が減少している。
【0027】
突然変異させて本発明の新規な組成物を提供することができるアミノ酸位置の例は、Met2199、Phe2200、Val2223、Leu2251、およびLeu2252を包含するが、これらに限定されず、それらのすべてはヒト因子VIIIに対して言及される。この態様内のアミノ酸置換の例は、Met2199Ile、Phe2200Leu、Leu2252Phe、Met2199Ile/Phe2200Leu、Val2223Ala/Lys2227Glu、Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Gluを包含するが、これらに限定されず、それらのすべてはヒト因子VIIIに対して言及される。
【0028】
本発明の他の態様は、本発明の新規な組成物をコードする配列を含んでなるDNA配列を提供する。本発明のなお他の態様は、本発明の新規な組成物を製造する方法を提供する。
本発明は、また、因子VIII分子の免疫原性を減少させる方法ならびにこの方法により製造された免疫原性が減少した組換え因子VIIIを提供する。特に、C2ドメイン中に置換を有する免疫原性が減少した修飾された組換え因子VIII分子およびこのような分子を製造する方法が記載される。
また、医薬組成物および組換え因子VIIIおよびそのハイブリッドバージョンを投与することを含んでなる因子VIIIを欠如する患者を治療する方法が提供される。
【0029】
発明の詳細な説明
本発明は、一般に、組換え哺乳動物因子VIIIを含んでなる組成物に関する。本発明の組成物は、凝固活性を有する、単離し、精製された組換え哺乳動物因子VIIIを含んでなる。最近入手可能なX線構造において同定された3つの疎水性あし中の因子VIIIのC2ドメインにおける突然変異は、それらが由来するタンパク質および/または他の因子IX調製物に比較して、突然変異体の阻害性抗体の結合を減少させることが驚くべきことには発見された。こうして、本発明の新規な組成物は、それらが由来するタンパク質に比較して抗原性を減少させるアミノ酸置換をC2ドメイン中に有する組換え因子VIIIを含んでなる。
【0030】
さらに、本発明は、また、他の入手可能な因子VIII調製物に比較して抗原性を減少させるアミノ酸置換をC2ドメイン中に有する組換え因子VIIIを提供する。本発明の関係する態様は、因子VIIIの治療を必要とする患者を治療する方法、本発明の新規な組換え因子VIII組成物を製造する方法、新規な組換え因子VIIIタンパク質のコーディング配列を含んでなるDNA配列、および新規な因子VIIIタンパク質を含んでなる医薬組成物を提供する。
【0031】
さらに、本発明は、活性な組換えハイブリッド因子VIII分子またはそれらのフラグメント、これらのハイブリッドをコードする核酸配列、それらを調製し、単離する方法、およびそれらを特性決定する方法を提供する。これらのハイブリッドは、ヒト/動物、動物/動物、または他のこのようなハイブリッド因子VIII分子を含んでなり、そして他種の因子VIIIの対応するアミノ酸配列 (またはアミノ酸) を置換する1種の因子VIIIの1または2以上のユニークアミノ酸を包含する、C2ドメイン中の少なくとも1つの特定のアミノ酸配列をさらに含んでなるか、あるいはヒト、動物、またはハイブリッド因子VIII中の特定のアミノ酸配列を置換する因子VIIIに対する未知の配列同一性を有する1または2以上のアミノ酸を包含する、C2ドメイン中の少なくとも1つの配列を含んでなる。生ずる組換えハイブリッド因子VIIIは、ヒトまたはブタ因子VIIIに比較して、因子VIII阻害性抗体に対する免疫原性が減少しているか、あるいはこのような免疫原性をもたない。
【0032】
「対応する」核酸またはアミノ酸または配列は、本明細書において使用するとき、他種の因子VIII分子中の部位と同一の構造および/または機能を有する因子VIII分子またはそのフラグメント中の部位として存在するものであるが、核酸またはアミノ酸番号は異なることができる。他の因子VIII配列「に対応する」DNA配列は、このような配列に実質的に対応し、ストリンジェント条件下に、表示する配列番号の配列に対してハイブリダイゼーションする。他の因子VIII配列「に対応する」DNA配列は、また、因子VIIIまたはそのフラグメントの発現を生じ、遺伝暗号の重複性を除外して、表示する配列番号の配列に対してハイブリダイゼーションする配列を包含する。
【0033】
「ユニーク」アミノ酸残基または配列は、本明細書において使用するとき、他種の因子VIII分子中の相同的残基または配列と異なる1種の因子VIII分子中のアミノ酸配列または残基を意味する。
【0034】
「比活性」は、本明細書において使用するとき、ヒト因子VIII欠乏血漿の凝固欠如を補正する活性を意味する。比活性は標準的アッセイにおいて凝固活性単位/mgの全因子VIIIタンパク質で測定し、ここでヒト因子VIII欠乏血漿の凝固時間を正常のヒト血漿のそれと比較する。因子VIII活性の1単位は1 mlの正常のヒト血漿中に存在する活性である。アッセイにおいて、凝固時間が短いほど、アッセイする因子VIIIの活性はより大きい。ブタ因子VIIIはヒト因子VIIIアッセイにおいて凝固活性を有する。
【0035】
「発現」は遺伝情報を利用して産物が産生されるとき起こるプロセスの組である。ブタ因子VIIIのアミノ酸配列をコードするDNAを哺乳動物宿主細胞内で「発現」させて、修飾された因子VIIIタンパク質を生じさせることができる。所定のDNA配列を発現させる物質、遺伝的構造、宿主細胞および条件はこの分野においてよく知られており、そして発現の時間および量、ならびに発現されたタンパク質の細胞内または細胞外の位置にに影響を与えるように操作することができる。
【0036】
例えば、ブタ因子VIIIをコードするDNAの5′末端 (コンベンションにより5′末端はタンパク質のNH末端をコードする末端である) におけるシグナルペプチドをコードするDNAを含めることによって、発現されたタンパク質は宿主細胞の内部から培地の中に輸出されるようになる。ブタ因子VIIIをコードするDNAと組み合わせてシグナルペプチドをコードするDNAを準備することは有利である。なぜなら、発現された因子VIIIは培地の中に輸出され、これにより精製プロセスは簡素化されるからである。好ましいシグナルペプチドは 哺乳動物因子VIIIシグナルペプチドである。
【0037】
因子VIII cDNAヌクレオチドおよび予測されたアミノ酸配列を、それぞれ配列番号1および2に示す。「ドメイン」配列NH−A1−A2−B−A3−C1−C2−COOHを規定する内部の配列相同性を有する、ほぼ300 kDaの一本鎖調製として、因子VIIIを合成する。因子VIII分子において、「ドメイン」は、本明細書において使用するとき、内部のアミノ酸配列同一性およびトロンビンによるタンパク質分解的切断部位による規定されるアミノ酸の連続的配列である。特記しない限り、配列をヒトアミノ酸配列 (配列番号2) と整合させるとき、因子VIIIドメインは下記のアミノ酸残基を含む:A1、残基Ala1−Arg372;A2、残基Ser373−Arg740;B、残基Ser741−Arg1648;A3、残基Ser1690−Ile2032;C1、残基Arg2033−Asn2172;C2、残基Ser2173−Tyr2332。A3−C1−C2配列はSer1690−Tyr2332を含む。
【0038】
残りのセグメント、残基Glu1649−Arg1689は、通常因子VIII軽鎖活性化ペプチドとして言及される。因子VIIIをフォン・ウィルブランド因子から解離させて、前凝固機能を有する因子VIIIaを形成する、トロンビンまたは因子Xaにより、因子VIIIはタンパク質分解的に活性化される。因子VIIIaの生物学的機能は、因子X活性化に対する因子IXaの触媒的機能を数桁増加させることである。トロンビン活性化因子VIIIaは160 kDaのA1/A2/A3−C1−C2ヘテロマーであり、これは血小板または単球上で因子IXaおよび因子Xと複合体を形成する。「部分的ドメイン」は、本明細書において使用するとき、ドメインの一部分を形成するアミノ酸の連続的配列である。
【0039】
ヒトまたは動物の因子VIIIの「サブユニット」は、本明細書において使用するとき、タンパク質の重鎖および軽鎖である。因子VIIIの重鎖は3つのドメイン、A1、A2およびBを含有する。因子VIIIの軽鎖は3つのドメイン、A3、C1およびC2を含有する。
【0040】
用語「エピトープ」、「抗原部位」、および 「抗原決定基」 は、本明細書において使用するとき、同義的に使用され、抗体により特異的に認識されるヒト、または動物の因子VIIIまたはそのフラグメントの一部分として定義される。それは任意の数のアミノ酸残基から成ることができ、タンパク質の一次、二次、または三次構造に依存することがある。
【0041】
用語 「免疫原性部位」 は、本明細書において使用するとき、日常的プロトコル、例えば、本明細書に記載する、イムノアッセイ、例えば、ELISA、またはベセスダアッセイ (Bethesda assay) により測定して、ヒトまたは動物において、因子VIIIまたはそのフラグメントに対する抗体の産生を特異的に誘発する、ヒトまたは動物の因子VIIIまたはそのフラグメントとして定義される。それは任意の数のアミノ酸残基から成ることができ、タンパク質の一次、二次、または三次構造に依存することがある。ある態様において、ハイブリッドまたはハイブリッド同等物の因子VIIIまたはそのフラグメントは、動物またはヒトにおいて非免疫原性であるか、あるいはヒトまたはブタの因子VIIIよりも低い免疫原性である。
【0042】
「因子VIII欠乏症」は、本明細書において使用するとき、欠陥のある因子VIIIの産生により、因子VIIIの不適切な産生または非産生により、またはインヒビターによる因子VIIIの部分的または完全な阻害により引き起こされた、凝固活性の欠乏症を包含する。血友病Aは、X結合遺伝子の欠陥およびそれがコードする因子VIIIタンパク質の非存在または欠乏から生ずる因子VIII欠乏症の1つの型である。
【0043】
本明細書において使用するとき、「診断アッセイ」は、ある方法において抗原−抗体の相互作用を利用して、被験試料の中に存在する特定の抗体を検出しおよび/または定量して医学的療法の選択を促進するアッセイを包含する。この分野において知られている多数のアッセイが存在する。本明細書において使用するとき、ヒト、ブタまたは修飾されたブタ因子VIIIまたはそのフラグメントおよびそれらから発現されたタンパク質は、全体または一部分において、その他の点で既知のアッセイにおいて対応する試薬と置換することができ、これにより変更されたアッセイを使用して因子VIIIに対する抗体を検出および/または定量することができる。
【0044】
これらの試薬、因子VIII DNAまたはそのフラグメントまたはそれらから発現されたタンパク質を使用して、ヒトまたは動物の因子VIIIに対する抗体を検出する既知のアッセイを変更することができる。このようなアッセイは、ELISA、免疫拡散アッセイ、およびイムノブロットを包含するが、これらに限定されない。これらのアッセイを実施するために適当な方法はこの分野において知られている。本明細書において使用するとき、タンパク質の少なくとも1つのエピトープを含む因子VIIIまたはそのフラグメントは診断剤として使用することができる。ヒト、ブタまたは修飾されたブタ因子VIIIまたはそのフラグメントを使用できる他のアッセイの例は、ベセスダアッセイおよび抗凝固アッセイを包含する。
【0045】
用語「タンパク質、例えば、ブタ因子VIIIをコードするDNA」は、遺伝暗号の既知の関係に従い、タンパク質、例えば、ブタ因子VIIIのアミノ酸配列について宿主細胞に対するコーディング情報を含むヌクレオチド配列を有する、ポリデオキシ核酸を意味する。
【0046】
ヒトまたは動物の因子VIIIまたは修飾された因子VIIIをコードするDNAの「発現産物」は、適当な宿主細胞中の参照DNAの発現から得られた産物であり、参照DNAによりコードされるタンパク質の翻訳前または翻訳後の修飾のこのような特徴、例えば、グリコシル化、タンパク質分解的切断およびその他を包む。このような修飾は起こることができ、宿主細胞の型および他の因子に依存して多少異なることがありそして前凝固活性を保持する、産物の分子イソ型を生ずることがあることはこの分野において知られている。例えば、下記の文献を参照のこと:Lind, P. et al., Eur. J. Biochem. 232:1927 (1995)、引用することによって本明細書の一部とされる。
【0047】
「発現ベクター」はDNA要素であり、これはしばしば環状構造であり、所望の宿主細胞中で自律的に複製するか、あるいは宿主細胞ゲノムの中に組込まれる能力を有し、また、適切な部位においてかつ適切な向きでベクター配列の中に挿入されたコーディングDNAの発現を可能とする、ある種のよく知られている特徴を有する。このような特徴は、コーディングDNAの転写開始を指令する1または2以上のプロモーター配列、および他のDNA要素、例えば、エンハンサー、ポリアデニル化部位およびその他を包含するが、これらに限定されず、これらのすべてはこの分野においてよく知られている。
【0048】
用語「発現ベクター」は、その配列内に挿入された発現すべきDNAコーディング配列を有するベクター、および挿入部位の中に挿入されたコーディングDNAを発現する働きをすることができるように、挿入部位に関して配置された、必要な発現コントロール要素を有するベクターの両方を意味するために使用され、これらのすべてはこの分野においてよく知られている。こうして、例えば、プロモーターを欠如するベクターは、コーディングDNAと組み合わせてプロモーターを挿入することによって、発現ベクターとなる。
【0049】
阻害性抗体の結合を減少させる因子 VIII 中の突然変異の発見
最近、ヒトfVIII C2ドメインの1.5 Å X線構造が報告された (Pratt, K. P. et al., 1999, “Structure of the C2 domain of human factor VIII at 1.5 Å resolution,” Nature 402:439−442)。この構造を検査すると、Met2199Ile/Phe2200Leu、Val2223、およびLeu2251/Leu2252から成る3つの溶媒暴露された疎水性「あし (feet) 」が明らかにされた。Arg2213、Arg2220、Lys2227、およびLys2249を包含する、正に帯電した残基のリングがこれらの残基を取り囲む。このモチーフから示唆されるように、膜の結合は膜二重層の中への疎水性あしの挿入から成り、負に帯電したリン脂質との静電相互作用することによって安定化される。
【0050】
大部分のfVIIIインヒビターはブタfVIIIとそれほど交差反応しない。この観測により、ヒトfVIII C2ドメイン中にブタ置換を含有する1系列の構築物を使用して、C2エピトープの主要な決定因子は残基Glu2181−Val2243にマッピングされた (Healey, F. P. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。本発明において、ヒトfVIII中の残基Met2199、Phe2200、Val2223、Lys2227、および/またはLeu2252に対して相同的である、ブタ、ネズミ、またはイヌfVIII中の残基を1系列の組換えfVIII分子をつくるために使用した。
【0051】
第1図は、ヒト、ブタ、ネズミおよびイヌのfVIII C2ドメインの整合を示す。5つの提案された疎水性リン脂質結合性残基のうちの4つにおいて、ヒトfVIIIと異なる1種が存在する:Met2199 → Ile (ブタ)、Phe2200 → Leu (イヌ)、Val2223 → Ala (イヌ)、およびLeu2252 → Phe (ネズミ)。4つの提案された塩基性残基のうちの1つにおいてのみ種の差が存在する、Lys2227 → Glu (ブタ)。したがって、ヒトB―ドメインレスfVIII中のMet2199Ile、Phe2200Leu、Val2223Ala、Val2223Ala、Leu2252Phe、およびLys2227Gluの単一突然変異を作った。さらに、2つの二重突然変異、Met2199Ile/Phe2200Leu (C2 D1と表示する) およびVal2223Ala/Leu2252Phe (C2 D2)、および四重突然変異、Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Leu2252Phe (C2 Q) を作った。fVIIIのX線構造中の突然変異した残基の位置を第2図に示す。Met2199/Phe2200およびLeu2251/Leu2252は2つのヘアピンループから突起する。Val2223は隣接するループから突起し、Lys2227付近に存在する。
【0052】
突然変異体はベイビーハムスター腎由来細胞系統から無血清培地中で安定に発現され、次いで部分的に精製された。ELISAアッセイに基づくハイブリッドの特異的凝固活性は「材料および方法」に記載されているHB−のそれに等しいか、あるいはそれより大きく、それらが抗原性の研究のために適当であることが示された。「材料および方法」に記載されているベセスダアッセイを使用して、突然変異体とC2特異的fVIIIインヒビターとの相互作用を測定した。結果をヒトB−ドメインレスfVIII (HB−) およびハイブリッドヒト/ブタfVIII分子、HP20 (これは全ブタC2ドメインの置換を除外してヒトである) と比較した (Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。
【0053】
大部分のfVIIIインヒビターはC2ドメインの内側および外側の両方のエピトープに対して向けられたポリクローナルIgG集団である (Prescott, R. et al., supra, 1997;Fulcher, C. A. et al., 1985, “Localization of human factor VIII inhibitor epitopes to two polpeptide fragments,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:7728−7732)。しかしながら、いくつかのインヒビターはC2特異的であり、C2ドメインの中への非ヒト配列の置換の効果を評価するために有用である(Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。Met2199、Phe2200、および/またはLeu2252における突然変異のための抗原性の減少が観測されたが、個々のインヒビターはそれらが認識する残基において変化した。
【0054】
驚くべきことには、最も顕著にはVal2223Ala突然変異体を使用して、ベセスダ力価の有意な増加がしばしば存在した。二重突然変異Met2199Ile/Phe2200Leuはすべての5つの抗体に対して低い抗原性を示し、Met2199Ileおよび/またはPhe2200Leuの抗原性が常に減少するという事実と一致した。パラドックス的に、二重突然変異Val2223Ala/Lys2227Gluは3つの場合 (AA、AJ、およびHR) においてであるがすべての5つのポリクローナル抗体に対する抗原性の減少を表示し、対応する個々の突然変異は未変化または増加した抗原性を表示した。四重突然変異Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Gluの抗原性は、単一または二重の突然変異に等しいか、あるいはそれより大きかった。HP20の抗原性はすべての突然変異のうちで最低であった。これは、この研究において突然変異Met2199、Phe2200、およびLeu2252に加えて、抗原性残基の存在と一致した。
【0055】
HB−および突然変異体fVIII分子に対する抗体BO2C11のベセスダ力価(Jacquemin, M. G. et al., 1998, “Mechanism and kinetics of factor VIII inactivation:study with an IgG4 monoclonal antibody derived from a hemophilia A patient with inhibitor,” Blood 92:496−506) およびNMC VIII−5 (Shima, M. G. et al., 1993, “A factor VIII neutralizing monoclonal antibody and a human inhibitor alloantibody recognizing epitopes in the C2 domain inhibit factor VIII binging to von Willebrand factor and to phoshatidylserine,” Thrombo. Haemost. 69:240−246) をそれぞれ第4図および第5図に示す。
【0056】
BO2C11は、血友病Aインヒビター患者の形質転換されたB細胞に由来する、C2特異的ヒトIgG4κモノクローナル抗体である。それは今日までクローニングされた唯一のC2特異的ヒト抗体である。BO2C11およびNMC VIII−5の両方はfVIIIのC2ドメインを認識し、vWfおよびリン脂質に対するfVIIIの結合を阻害する。NMC VIII−5はfVIIIに対するヒトポリクローナルインヒビターの結合について競合することができる。BO2C11およびNMC VIII−5を使用した結果は、ポリクローナル抗体HRを使用して得られた結果に類似した (第3図)。すべての3つの抗体において、Phe2200は抗原性であるが、Val2223およびLys2227は抗原性を減少するように見える。
【0057】
Met2199、Phe2200、および/またはLeu2252における突然変異は7つの試験した抗体における抗原性の減少に関連し (表1)、これはしばしば顕著であった (第3図〜第5図)。これはMet2199/Phe2200およびLeu2251/Leu2252ループが膜の結合に参加するという仮説と一致する。すべての7つのインヒビターはMet2199/Phe2200ループを認識したが、Met2199およびPhe2200における突然変異の効果はしばしば異なった。例えば、抗体AJに対してMet2199Ileは抗原性の減少を表示し、Phe2200Leuは抗原性の増加表示したが、BO2C11についてはこれと反対であった。こうして、AJおよびBO2C11のアミノ酸特異性は変化したが、両方はMet2199/Phe2200ループを認識する。
【0058】
従来、1系列の組換えハイブリッドヒト/ブタfVIII分子を使用して、1または2以上のC2エピトープの主要な決定因子は残基Glu2181−Val2243により境界されるセグメントにマッピングされた (Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。Met2199/Phe2200ループはこの領域内に含有されている。
【0059】
また、ブタfVIIIは残基2251および2252にロイシンを含有するので、この分析においてLeu2251/Leu2252ループを含めず、また排除しなかった。ヒトfVIIIの中への全ブタC2ドメインの置換は、HP20と表示する分子を産生し、現在の研究においてなされたいっそう制限された置換よりも低い抗原性に関連する (第3図〜第5図)。これにより示されるように、C2インヒビターによる結合に寄与する残基がMet2199/Phe2200およびLeu2251/Leu2252ループの外側に存在する。
【0060】
最近、リン脂質非存在における因子V C2ドメインの2つのコンフォメーションのX線構造が報告された(Macedo−Ribeiro, S. et al., 1999, “Crystal structures the membrane−binding C2 domain of human coagulation factor V,” Nature 402:434−439)。著者らは、fVIII中のMet2199およびPhe2200に対して相同的である、位置26および27 (ヒト因子V C2ドメインのナンバリング) にトリプトファンを含有するループを包含するリン脂質膜結合のモデルを提案した。リン脂質膜結合におけるこのループの掛かり合いを支持する、かなりの量の証拠が存在する。
【0061】
PSに対する因子Vの結合をブロックする阻害性モノクローナル抗体、HV−1はこのループにマッピングされる (Kim, S. W. et al., 2000, “Identification of functionally important amino acid residues within the C2−domain of human factor V using alanine−scanning mutagenesis,” Biochemistry 39:1951−1958;Ortel, T. L. et al., “ Localization of functionally important epitopes within the second C−type domain of coagulation factor V using recombinant chimeras,” J. Biol. Chem. 269:15898−15905;Ortel, T. L. et al., “Inhibitory anti−factor V antibodies bind to the factor V C2 domain and are associated with hemorrhagic manifestations,” Blood 91:4188−4196)。因子Va中のTrp26およびTrp27に等しい残基に対するアラニン置換は、PSに対する結合の減少および凝固活性の喪失に関連する (Kim, S. W. et al., supra, 2000, “Identification of functionally important amino acid residues within the C2−domain of human factor V using alanine−scanning mutagenesis,” Biochemistry 39:1951−1958)。
【0062】
さらに、fVIII中のLeu2251に対して相同的である、Leu79を含有するループ、および残基Asn41−Asn51を含有するループもまたTrp26/Trp27ループに対する近接性に基づいてリン脂質膜結合に参加することが提案された (Macedo−Ribeiro, S. et al., 1999, “Crystal structures the membrane−binding C2 domain of human coagulation factor V,” Nature 402:434−439)。Asn41−Asn51ループに対して相同的であるfVIIIセグメント、His2076−Asn2082は、リン脂質膜結合部位として提案されなかった (Pratt, K. P. et al., 1999, “Structure of the C2 domain of human factor VIII at 1.5 Å resolution,” Nature 402:439−442)。
【0063】
逆に、fVIII中のVal2223ループに対して相同的である因子V中のループは、リン脂質膜結合に参加することが提案されなかった。現在の研究において、Val2223AlaおよびLys2227Glu突然変異は通常抗原性の増加に関係付けられた (表1)。こうして、これらの結果は、これらの残基がリン脂質膜結合に参加するという仮説を支持いない。しかしながら、それらはリン脂質に結合するが、頻繁には阻害性抗体のターゲットとされない。
【0064】
2つの因子V C2構造は「開いた」および「閉じた」と表示する、異なるコンフォメーションを有し、これらはリン脂質膜結合部位におけるTrp26およびTrp27の主要な動きに関係付けられる。これらの状態は、それぞれ、リン脂質膜結合状態のオンおよびオフをスイッチすることが提案される。Val2223およびLys2227に関係付けられる抗原性の減少が生ずることがある。なぜなら、これらの残基はfVIIIにおいて低いアフィニティーの膜および抗体の結合に関係付けられる、同様な「閉じた」コンフォメーション状態を安定化するからである。次いで、Val2223AlaおよびLys2227Glu突然変異によるこの状態の緩和は高いアフィニティーの抗体結合に導くであろう。選択的に、Val2223およびLys2227は、他のfVIII残基 (例えば、Met2199、Phe2200、およびその他) との高いアフィニティーの接触を包含する、抗原−抗体のカギをかける相互作用を単に妨害することができる。
【0065】
ヒトC2特異的モノクローナル抗体BO2C11は、ポリクローナルインヒビターの分析を確証する異質性を有するので、ポリクローナルインヒビターと比較して重要である。BO2C11の機能的性質はネズミモノクローナル抗体NMC VIII−5に類似する。両方の抗体はPSおよびvWfに対するfVIIIの結合を阻害し、fVIII−vWf複合体の解離を促進する(Jacquemin, M. G. et al., 1998, “Mechanism and kinetics of factor VIII inactivation:study with an IgG4 monoclonal antibody derived from a hemophilia A patient with inhibitor,” Blood 92:496−506;Shima, M. G. et al., 1993, “A factor VIII neutralizing monoclonal antibody and a human inhibitor alloantibody recognizing epitopes in the C2 domain inhibit factor VIII binging to von Willebrand factor and to phoshatidylserine,” Thrombo. Haemost. 69:240−246)。
【0066】
これらの結果が示すように、Met2199ではなくPhe2200は両方の抗体による認識されるエピトープの重要な部分である (第4図および第5図)。しかしながら、NMC VIII−5はLeu2252を認識するが、BO2C11は認識しない。Val2223およびLys2227は両方の抗体に関して抗原性を減少させる。こうして、BO2C11およびNMC VIII−5はオーバーラッピングを認識するが、同一のエピトープではないように見える。
【0067】
低温殺菌fVIII産物、CPS−A、に対する暴露から生じたインヒビター「エピデミック」の一部分である血友病A患者からRvR抗体を得た (Swamoto, Y. et al., 1998, “C2 domain restricted epitope specificity of inhibitor antibodies elicited by a heat pasteurized product, factor VIII, CPS−P, in previously treated hemophilia A patients without inhibitors,” Thrombo. Haemost. 79:62−68)。
【0068】
1990年および1991年において、幾人かの前に治療されたインヒビターをもたない患者は、オランダ国およびベルギー国においてこの産物に対して暴露後、C2特異的抗体を速やかに発生させた。RvR抗体はPSおよびvWfの両方に対するfVIIIの結合をブロックする (Swamoto, Y. et al., supra, 1998)。RvRエピトープは大部分のC2インヒビターにより認識されるfVIII C2ドメインのN末端のGlu2181−Val2243領域にマッピングされる (Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。
【0069】
現在の研究における高い分解能のマッピングにより、RvRは主としてMet2199/Phe2200およびLeu2251/Leu2252ループを認識する典型的なC2インヒビターであることが示される。こうして、CPS−Aに関係付けられる免疫原性はネオペプチドの発生よりむしろ正常の免疫優性エピトープの免疫認識の増強のためであるように見える。
【0070】
方法の一般的説明
米国特許第5,364,771号明細書には、凝固活性を有するハイブリッドヒト/ブタ因子VIII分子の発見が記載されており、ここでヒトまたはブタの因子VIII分子の要素は他種の因子VIII分子の対応する要素を置換している。米国特許第5,663,060号明細書には、前凝固ハイブリッドヒト/動物およびハイブリッド等価因子VIII分子が記載されており、ここで1種の因子VIII分子の要素は他種の因子VIII分子の対応する要素を置換している。
【0071】
現在の情報はBドメインが阻害性エピトープをもたず、因子VIII機能に対する既知の作用をもたないので、ある態様において、Bドメインは本明細書に記載する方法により調製された活性ハイブリッドまたはハイブリッド等価因子VIII分子またはそれらのフラグメント (「B (−) 因子VIII」) において完全にまたは部分的に欠失されている。
【0072】
ヒト因子VIII遺伝子は、下記の文献において報告されているように、単離され、哺乳動物細胞中で発現され:Toole, J. J. et al. (1984) Nature 312:342−347 (Genetic Institute);Gitschier, J. et al. (1984) Nature 312:326−330 (Genentech);Wood, W. I. et al. (1984) Nature 312:330−337 (Genentech); Vehar, G. A. et al. (1984) Nature 312:337−342 (Genentech);WO 87/04187;WO 88/08035;WO 88/03558;米国特許第4,575,006号、そしてアミノ酸配列はcDNAから推定された。Capon他は、哺乳動物宿主細胞中で因子VIIIを産生する組換えDNA法およびヒト因子VIIIの精製を開示している。
【0073】
CHO (チャイニーズハムスター卵巣) 細胞およびBHKC (ベイビーハムスター腎細胞) 上のヒト因子VIIIの発現は報告された。ヒト因子VIIIはBドメインの一部分またはすべてを欠失させるように修飾され (米国特許第4,868,112号)、ヒト因子V Bドメインによるヒト因子VIII Bドメインの置換が試みられた (米国特許第5,004,803号)。ヒト因子VIIIをコードするcDNA配列および予測されたアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号1および2に示されている。配列番号1において、コーディング領域はヌクレオチド位置208において開始し、トリップレットGCCは配列番号2に記載する成熟タンパク質のアミノ酸番号1 (Ala) のコドンである。
【0074】
ブタ因子VIIIは血漿から単離された[Fass, D. N. et al. (1982) Blood 59:594]。セルロプラスミンおよび凝固因子Vに対する相同性を有するN末端軽鎖の一部分に対応するブタ因子VIIIの部分的アミノ酸配列が記載された:Church et al., (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:6934。Toole, J. J. et al. (1984) Nature 312:342−347は、ブタ因子VIIIの4つのアミノ酸フラグメントの部分的配列決定を記載したが、因子VIII分子中のそれらの位置としてフラグメントを特性決定しなかった。
【0075】
ブタ因子VIIIのA2ドメインのBおよび一部分は、Toole, J. J. et al. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:5939−5942により報告された。ブタ因子VIIIの完全なA2ドメインをコードするcDNA配列および予測されたアミノ酸配列、およびすべてのドメイン、すべてのサブユニット、および特異的アミノ酸配列の置換を有するハイブリッドヒト/ブタ因子VIIIは、米国特許第5,364,771号、発明の名称「ハイブリッドヒト/ブタ因子VIII」、1994年11月15日発行、およびWO 93/20093、1993年10月14日公開に開示された。配列番号1に示す、成熟ヒト因子VIII中の残基373−740に対応するブタ因子VIIIのA2ドメインをコードするcDNA配列、および予測されたアミノ酸配列は、それぞれ、配列番号3および4に示す。
【0076】
より最近において、最初の198アミノ酸を欠如するA1ドメインおよびブタ因子VIIIのA2ドメインの一部分のヌクレオチドおよび対応するアミノ酸配列は、WO 94/11503、1994年5月26日公開において報告された。完全なA1ドメイン、活性化ペプチド、A3、C1およびC2ドメインを包含する、ブタ因子VIIIをコードする全ヌクレオチド配列、ならびにコード化アミノ酸配列は、Lollarにより、米国特許第5,859,204号、1999年1月12日発行、およびWO 97/49725、1997年12月31日公開 (両方は引用することによって本明細書の一部とされる) に開示されているように、最終的に得られた。
【0077】
ブタおよび因子VIIIの両方は、2つのサブユニットタンパク質として血漿から単離された。サブユニットは、重鎖および軽鎖として知られており、カルシウムおよび他の2価の金属イオンを必要とする非共有結合により一緒に保持される。因子VIIIの重鎖は、共有結合した3つのドメイン、A1、A2、およびBを含有する。また、因子VIIIの軽鎖は、A3、C1、およびC2と表示する、3つのドメインを含有する。Bドメインは既知の生物学的機能をもたず、因子VIIIの多数の測定可能なパラメーターを有意に変化させないで、タンパク質分解的にまたは組換えDNA技術の方法により分子から除去するか、あるいは部分的除去ことができる。ヒト組換え因子VIIIは血漿由来因子VIIIに類似する構造および機能を有するが、哺乳動物細胞中で発現されない限りでグリコシル化されない。
【0078】
ヒトおよびブタ活性化因子VIII (「因子VIIIa」) の両方は、A1ドメインとC2ドメインとの間の重鎖の切断のために、3つのサブユニットを有する。この構造はA1/A2/A3−C1−C2と表示される。ヒト因子VIIIaはブタ因子VIIIaを安定化する条件下に不安定である。これは多分ヒト因子VIIIaのA2サブユニットのアソシエーションが弱いためである。ヒトおよびブタ因子VIIIaのA2サブユニットの解離は、因子VIIIa分子における活性の喪失に関係付けられる。
Yakhyaev, A. et al. (1997) Blood 90:Suppl. 1, Abstract # 126は、低密度のリポタンパク質レセプター関係タンパク質によるA2ドメインの結合を報告し、このような結合による仲介されるA2の細胞吸収が因子VIII活性をダウンレギュレートする作用をすることが示唆される。
【0079】
「B−ドメインレス因子VIII」の発現は、B−ドメインの部分を含めることによって増強される。「SQ」と表示されるB−ドメインの部分の包含 [Lind, P. et al. (1995) supra] は好適な発現を生ずることが報告された。「SQ」構築物は、BドメインN末端の5アミノ酸およびBドメインのC末端の9アミノ酸を除外して、ヒトBドメインのすべてを欠如する。
【0080】
精製された修飾因子VIIIまたはそのフラグメントは、標準的アッセイ、例えば、無血漿因子VIIIアッセイ、1段階凝固アッセイ、および標準として精製された組換えヒト因子VIIIを使用して酵素結合免疫吸着アッセイにより、免疫反応性および凝固活性についてアッセイすることができる。
【0081】
訓練した実施者の採択および判断に依存して、プラスミドおよび真核生物ウイルスベクターを包含する、他のベクターを使用して、真核細胞中で組換え遺伝子構築物を発現させることができる (例えば、下記文献を参照のこと、Sambrook et al., Chapter 16)。細菌、酵母、および昆虫細胞を包含する、他のベクターおよび発現系を使用することができるが、グリコシル化が異なるか、あるいはそれを欠如するために好ましくない。
【0082】
培養および組換え哺乳動物タンパク質発現に普通に使用されている種々の細胞中で、組換え因子VIIIタンパク質を発現させることができる。特に、大きいタンパク質の発現のために、多数の齧歯類細胞系統がことに有用であることが見出された。アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション (American Type Culture Collection) 米国マリイランド州20852、ロックビレパークローンドライブ12301) から入手可能である、好ましい細胞系統は、ベイビーハムスター腎細胞、およびチャイニーズハムスター卵巣 (CHO) 細胞を包含し、これらは日常的手順および培地を使用して培養される。
【0083】
ブタ因子VIIIのより大きい凝固活性についての基準は、ブタ因子VIIIaからのブタA2サブユニットよりも、ヒト因子VIIIaからのヒトA2サブユニットの自発的解離が速いことにあるように見える。A2サブユニットの解離は活性の喪失に導く[Lollar, P. et al. (1990) J. Biol. Chem. 265:1688−1692;Lollar, P. et al. (1992) J. Biol. Chem. 267:23652−23657;Fay, P. J. et al. (1992) J. Biol. Chem. 267:13246−13250]。
【0084】
免疫反応性が減少した因子 VIII
因子VIIIの凝固活性を阻害する抗体 (「インヒビター」または「阻害性抗体」) と免疫反応性であるエピトープは、因子VIIIにおける既知の構造−機能の関係に基づいて特性決定された。多分、インヒビターは、因子VIIIのドメイン構造に関連する高分子の相互作用またはフォン・ウィルブランド因子、トロンビン、因子Xa、因子IXa、または因子Xとのそのアソシエーションを崩壊させることによって作用することができるであろう。
【0085】
しかしながら、ヒト因子VIIIに対する大部分の阻害性抗体は、下記の文献に記載されているように、因子VIIIの40 kDaのA2ドメインまたは20 kDaのA2ドメインに結合し、これらはドメインに関連する特異的機能を崩壊させることによって作用する:Fulcher et al. (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:7728−7732;Scandella et al. (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:6152−6156。Scandella et al. (1993) Blood 82:1767−1775によれば、A2およびC2エピトープに加えて、因子VIIIの軽鎖のA3またはC1ドメイン中に第3エピトープが存在しうる。この推定上の第3エピトープの意味は未知であるが、それは因子VIIIにおけるエピトープの反応性の小部分を占めるように見える。
【0086】
抗A2抗体は、Lollar et al. (1994) J. Clin. Invest. 93:2497−2504が示すように、因子X活性化をブロックする。Ware et al. (1992) Blood Coagul. Fibrinolysis 3:703−716が記載する欠失突然変異誘発による以前のマッピングの研究により、A2エピトープは40 kDaのA2ドメインのNH末端の20 kDaの領域内に位置決定された。競合免疫放射分析アッセイにより、A2インヒビターは共通のエピトープまたは狭く集団化したエピトープを認識することが示され、これはScandella et al. (1992) Thrombo. Haemost. 67:665−671に記載され、米国特許第5,859,204号において証明されている。
【0087】
修飾された因子VIII分子は、臨床被験によりヒトにおいて抗原性の減少についておよび/または免疫原性の減少について試験することができる。因子VIIIが阻害性抗体と免疫反応性であるかどうかを決定するように設計された、1つの型の試験において、治療的ヒト因子VIIIの凝固活性を阻害する抗体を有する、因子VIII欠乏症の患者のほぼ25人に、因子VIIIを、好ましくは静脈内注入により、投与する。動物または修飾された動物因子VIIIの投与量は、5〜50単位/kg体重、好ましくは10〜50単位/kgの範囲、最も好ましくは40単位/kg体重である。
【0088】
各投与後ほぼ1時間に、血液試料からの因子VIIIの回復を1段階凝固アッセイにおいて測定する。注入後5時間に試料を再び採取し、回復を測定する。完全な回復および試料からの因子VIIIの消失速度は抗体力価および阻害活性を予測させる。抗体力価が高い場合、因子VIIIの回復は通常測定不可能である。回復の結果を、血漿由来ヒト因子VIII、組換えヒト因子VIII、血漿由来ブタ因子VIII、および他の普通に使用されている治療的形態の因子VIIIまたは因子VIII代替物で治療された患者における回復の結果と比較する。
【0089】
臨床的に有意なエピトープの同定後、組換え因子VIII分子を発現させることができ、これらはin vitroで広い範囲の阻害性血漿に対して試験したとき、血漿由来ブタ因子VIIIに比較して低いか、あるいはそれに等しい交差反応性を有する。エピトープ領域における追加の突然変異誘発を実施して、交差反応性を減少させることができる。交差反応性の減少は、望ましいが、汚染ブタタンパク質または汚染感染因子、例えば、ウイルスまたはプリオンのために副作用引き起こすことがある、現存する血漿由来ブタ因子VIII濃厚物を超えた利点を有する生成物を製造するためには不必要である。組換えブタまたは修飾されたブタ因子VIII分子は外来ブタタンパク質を含有しないであろう。
【0090】
診断アッセイ
因子VIII cDNAおよび/またはそれから発現されたタンパク質は、全体または一部分において、基質、例えば、因子VIII欠乏症の患者の血清および体液の試料中のヒトまたは動物因子VIIIまたは修飾された因子VIIIに対する阻害性抗体を検出する診断試薬として使用することができる。これらはアッセイは、ELISAアッセイ、イムノブロット、ラジオイムノアッセイ、免疫拡散アッセイ、および因子VIIIの生物学的活性のアッセイ (例えば、凝固アッセイ) のようなアッセイを包含する。これらの試薬を調製する技術およびそれらの使用法はこの分野において知られている。例えば、患者の血清試料中の阻害性抗体を検出するイムノアッセイにおいて、試験試料を十分な量の因子VIIIと反応させ、試験因子VIIIの試料中の阻害性抗体と検出可能な複合体を形成でき、これが事実抗原性であることを試験する。
【0091】
修飾された因子VIII cDNAまたはタンパク質分子またはそのフラグメントの配列をベースとして、核酸およびアミノ酸プローブを調製することができる。ある態様において、これらを商業的に入手可能な色素または酵素的、蛍光性、化学発光性、または放射性標識で標識化することができる。例えば、ヒト、動物、またはハイブリッドヒト/動物因子VIIIに対するインヒビターの存在が推測される血清または他の体液をスクリーニングするために、アミノ酸プローブを使用することができる。インヒビターのレベルを患者において定量し、健康的な対照と比較し、例えば、因子VIII欠乏症の患者を動物または修飾された動物因子VIIIで治療できるかどうかを決定するために、使用することができる。cDNAプローブは、例えば、DNAライブラリーをスクリーニングする研究目的に使用することができる。
【0092】
組換え因子 VIII の調製
真核生物タンパク質発現系を使用して、組換え因子VIIIを製造することができる。一般に、欠乏する遺伝子と、発現しようとする組換えDNAとを含んでなるベクターで、必要な遺伝子を欠如する真核細胞系統を形質転換させる。形質転換は、エレクトロポレーションまたはウイルスデリバリーのような技術により達成することができる。タンパク質を産生するように選択された細胞系統は、問題のタンパク質とコンパティブルであり、問題のタンパク質を連続的に発現することができ、問題のタンパク質の精製を促進する培地上で成長することができるように、当業者に知られている他の因子とともに、選択される。このような技術の例は、欧州特許出願0 302 968 A2および米国特許第5,149,637号 (それらの両方はそれらの全体において引用することによって本明細書の一部とされる) に開示されている。
【0093】
組換え因子 VIII 分子の試験
組換え因子VIII分子は、少なくとも2つの型の臨床被験によりヒトにおいて抗原性の減少についておよび/または免疫原性の減少について試験することができる。組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIが阻害性抗体と免疫反応性であるかどうかを決定するように設計された、1つの型の試験において、治療的ヒトまたはブタ因子VIIIの凝固活性を阻害する因子VIIIに対する抗体を有する、因子VIII欠乏症の患者のほぼ25人に、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを、好ましくは静脈内注入により、投与する。
【0094】
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIの投与量は、5〜50単位/kg体重、好ましくは10〜50単位/kgの範囲、最も好ましくは40単位/kg体重である。各投与後ほぼ1時間に、血液試料からの因子VIIIの回復を1段階凝固アッセイにおいて測定する。注入後5時間に試料を再び採取し、回復を測定する。完全な回復および試料からの因子VIIIの消失速度は抗体力価および阻害活性を予測させる。抗体力価が高い場合、因子VIII回収物は通常測定不可能である。回復の結果を、血漿由来ヒト因子VIII、組換えヒト因子VIII、ブタ因子VIII、および他の普通に使用されている治療的形態の因子VIIIまたは因子VIII代替物で治療された患者における回復の結果と比較する。
【0095】
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIが免疫原性であるかどうか、すなわち、患者が阻害性抗体を発生するかどうかを決定するように設計された、臨床試験の第2型において、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを、前の節に記載されているように、因子VIIIに対する抗体を発生しなかった、以前に未治療の血友病患者のほぼ100人に投与する。治療は6ヶ月〜1年の期間にわたってほぼ2週毎に実施される。この期間の間に1〜3ヶ月において、血液試料を抜き出し、ベセスダアッセイまたは他の抗体アッセイを実施して阻害性抗体の存在を決定する。また、回復のアッセイを、前述したように、各注入後に実施する。結果を、血漿由来ヒト因子VIII、組換えヒト因子VIII、ブタ因子VIII、および他の普通に使用されている治療的形態の因子VIIIまたは因子VIII代替物を投与された血友病患者と比較する。
【0096】
医薬組成物
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIII単独と、またはそれと薬学的安定化化合物、デリバリー賦形剤、および/または担体賦形剤とを含んでなる医薬組成物は、既知の方法に従い、E. W. Martin, Remington’s Pharmaceutical Sciencesに記載されているように製造される。
【0097】
1つの好ましい態様において、静脈内注入のために好ましい担体またはデリバリー賦形剤は生理食塩水またはリン酸緩衝生理食塩水である。
好ましい態様において、適当な安定化化合物、デリバリー賦形剤、および担体賦形剤は、他のヒトまたは動物タンパク質、例えば、アルブミンを包含するが、これらに限定されない。
【0098】
また、リン脂質小胞またはリポソーム懸濁液は薬学上許容される担体またはデリバリー賦形剤として好ましい。これらは当業者に知られている方法に従い製造することができ、例えば、ホスファチジルセリン/ホスファチジルコリンまたは一緒になって表面に負電荷を付与するリン脂質または洗浄剤の組み合わせを含有することができる。なぜなら、因子VIIIは負に帯電したリン脂質膜に結合するからである。1または2以上の適当な脂肪 (例えば、ステアロイルホスファチジルエタノールアミン、ステアロイルホスファチジルコリン、アラキドイルホスファチジルコリン、およびコレステロール) を無機溶媒中に溶解し、次いでこの溶媒を蒸発させ、容器表面上に乾燥した脂肪の薄層を残すことによって、リポソームは製造することができる。次いで、ハイブリッド因子VIIIの水溶液を容器の中に導入する。次いで容器を手により攪拌して容器側面から脂質物質を遊離させ、これによりリポソーム懸濁液を形成する。
【0099】
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを他の適当な安定化化合物、デリバリー賦形剤、および/または担体賦形剤、例えば、ビタミンK依存的凝固因子、組織因子、およびフォン・ウィルブランド因子 (vWf) または因子VIII結合部位を含有するvWfフラグメント、および多糖類、例えば、スクロースと組み合わせることができる。
【0100】
また、レトロウイルスベクターのようなデリバリー手段を使用して、ヒト因子VIIIを送出すことができる同一の方法において、遺伝子治療により組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを送出すことができる。この方法は、因子VIII cDNAをヒト細胞の中に組込み、ヒト細胞を因子VIII欠乏症の患者に直接移植するか、あるいは因子VIII分子に対する透過性であるが、細胞に対して不透過性である、植可能な装置の中に入れ、次いで移植することから成る。好ましい方法はレトロウイルス仲介遺伝子転移であろう。
【0101】
この方法において、外因的遺伝子 (例えば、因子VIII cDNA) を修飾されたレトロウイルスのゲノム中にクローニングする。遺伝子をウイルス機構により重鎖のゲノムの中に挿入し、ここで遺伝子を細胞により発現させる。レトロウイルスベクターがウイルスを産生せず、宿主のウイルス感染を防止するように、レトロウイルスベクターを修飾する。この型の療法の一般原理はこの分野において知られており、そして文献において概観されてきている (例えば、Kohn, D. B. et al.[1989]Transfusion 29:812−820)。
【0102】
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIをvWfに結合させて貯蔵して、ハイブリッド分子の半減期および貯蔵寿命を増加させることができる。さらに、因子VIIIの凍結乾燥はvWfの存在下に活性分子の収率を改良する。商業的供給会社が使用しているヒトおよび動物因子VIIIを貯蔵する現在の方法を、ハイブリッド因子VIIIの貯蔵に使用することができる。これらは方法は下記の工程を包含する: (1) 部分的精製された状態の因子VIIIを凍結乾燥する (それ以上精製しないで注入される因子VIII「濃厚物」として) ; (2) 因子VIIIを安定化するアルブミンの存在下にジンマーマン (Zimmerman) 法および凍結乾燥によりイムノアフィニティー精製する; (3) アルブミンの存在下に組換え因子VIIIを凍結乾燥する。
【0103】
さらに、ハイブリッド因子VIIIを4℃において0.6MのNaCl、20 mMのMES、および5 mMのCaCl、pH 6.0中で不定的に安定であり、また活性の喪失を最小にして、これらの緩衝液中で凍結させて貯蔵し、融解させることができる。
【0104】
治療方法
組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを使用して、阻害性抗体をもつか、あるいはもたない血友病者、および阻害性抗体発生のために後天性因子VIII欠乏症の患者において、因子VIII欠乏症のためのコントロールされない出血 (例えば、関節内、頭蓋内、または胃腸管の出血) を治療する。活性物質は静脈内に投与することが好ましい。
【0105】
さらに、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIは、前述したように、ハイブリッドを産生するように遺伝子操作された細胞の移植により、またはこのような細胞を含有する装置の移植により投与することができる。
好ましい態様において、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIII単独と、またはそれと安定剤、デリバリー賦形剤、および/または担体とを含んでなる医薬組成物を、ヒトまたは動物因子VIIIの注入に使用されているのと同一手順に従い、患者の静脈内に注入される。
【0106】
このような治療を必要とする患者に投与できる組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIの治療投与量は、因子VIII欠乏症の重症度に依存して変化するであろう。一般に、投与量レベルは、各患者の出血エピソードの重症度および期間と一致させた頻度、期間、および単位で調節される。したがって、標準凝固アッセイにより測定して、出血を停止させる治療的に有効な量のハイブリッドを患者に送達させるために十分な量で、ハイブリッド因子VIIIを薬学上許容される担体、デリバリー賦形剤、または安定剤の中に添加する。
【0107】
因子VIIIは、古典的には、血友病Aの個体に由来する血漿における凝固欠如を補正する、正常の血液の中に存在する物質であると定義される。因子VIIIの精製されたおよび部分的に精製された形態のin vitro凝固活性はヒト患者における因子VIII注入投与量の計算に使用され、患者の血漿から回収された活性およびin vivo出血欠陥の補正の信頼できるインジケーターである。下記の文献によれば、新規な因子VIII分子の標準アッセイと、イヌ注入モデルまたはヒト患者におけるそれらの挙動との間の説明は存在しない:Lusher, J. M. et al., 328 New Engl. J. Med. 328:453−459;Pittman, D. D. et al. (1992) Blood 79:389−397;およびBrinkhous et al. (1985) Proc. Natl. Acad. Sci. 82:8752−8755。
【0108】
通常、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIの投与により患者における達成すべき所望の血漿因子VIIIレベルは、正常の30〜100%の範囲である。組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIの好ましい投与モードにおいて、組成物は約5〜50単位/kg体重の好ましい投与量、好ましくは10〜50単位/kg体重の範囲、最も好ましくは20〜40単位/kg体重の投与量で静脈内投与される;間隔頻度は約8〜24時間の範囲であり (高度に影響を受けた血友病者において) ;そして治療日数は1〜10日の範囲または出血エピソードが解決されるまでである。
【0109】
例えば、下記の文献を参照のこと:Roberts, H. R. およびM. R. Jones, “Hemophilia and Related Conditions−Congenital Deficiencies of Prothrombin (因子II、因子V、および因子VII〜XII),” Ch. 153、1453−1474、1460、Hematology, Williams, W. J. et al. (1990)。インヒビターを有する患者はより多い組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを必要とすることがあるか、あるいは患者はより少ない組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIを必要とすることがある。なぜなら、その比活性がヒト因子VIIIよりも高いか、あるいは抗体反応性または免疫原性が減少することがあるからである。
【0110】
ヒトまたはブタ因子VIIIを使用する治療におけるように、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIの注入量は1段階因子VIII凝固アッセイにより規定され、選択された場合において、注入後の患者の血漿中で因子VIIIを測定することによってin vivo回復を決定する。特定の被検体について、特別の投与養生法は個々の要求および組成物を投与するか、あるいはその組成物の投与を監督する人の職業的判断に従い経時的に調節すべきであり、そして本明細書に記載する濃度範囲は例示のみを目的とし、特許請求の範囲に記載する組成物の範囲または実施を限定することを意図しないことを理解すべきである。
【0111】
治療は、必要に応じて、組成物の単一の静脈内投与または延長した時間にわたる周期的または連続的投与の形態を取る。選択的に、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIIIは皮下に投与するか、あるいは1回または変化する時間間隔で数回の投与においてリポソームを使用して経口的に投与することができる。
【0112】
また、ヒト因子VIIIに対する抗体を発生した血友病者における因子VIII欠乏症による、コントロールされない出血を治療するために、因子VIIIを使用することができる。この場合において、ヒトまたは動物ヒト因子VIII単独の凝固活性よりも高い凝固活性は不必要である。ヒト因子VIIIの凝固活性よりも低い (すなわち、3,000単位/mgより低い) 凝固活性は、その活性が患者の血漿中の抗体により中和されない場合、有効である。
下記の非限定的実施例を参照すると、一般的に前述した、組換えまたは組換えハイブリッド因子VIII分子およびそれを単離し、特性決定し、製造し、使用する方法は理解されるであろう。
【0113】
実施例
材料−クエン酸塩添加血友病A血漿および正常のプールしたヒト血漿 (FACT) をジョージ・キング・バイオメディカル・インコーポレーテッド (George King Biomedical, Inc.) (カンサス州オーバーランドパーク) から購入した。ヘパリン−セファローズをシグマ・ケミカル・カンパニー (Sigma Chemical Co.) (ミゾリー州セントルイス) から購入した。胎仔ウシ血清、ゲネチシン、ペニシリン、ストレプトマイシン、DMEM/F12培地およびAIM−V培地をライフ・テクノロジー・インコーポレーテッド (Life Technologies, Inc.) (マリーランド州ガイサーバーグ) から購入した。
【0114】
Pfu DNAポリメラーゼおよびファージミドpBlueScript II KSをストラタジーン (Stratagene) (カリフォルニア州ラジョラ) から購入した。ネズミ抗ヒトfVIIIモノクローナル抗体ESH4およびESH8をアメリカン・ダイアグノスチカ (American Diagnostica) (コネチカット州グリーンウィッチ) から購入した。ネズミfVIII C2特異的阻害性モノクローナル抗体NMC VIII−5をMidori Shima博士 (日本国奈良医学大学) から入手した。ヒトfVIII C2特異的IgG4κモノクローナル抗体BO2C11を、血友病患者からの形質転換されたB細胞系統からクローニングし、以前に記載されているように調製した (Jacquemin, M. G. et al., 1998, “Mechanism and kinetics of factor VIII inactivation:study with an IgG4 monoclonal antibody derived from a hemophilia A patient with inhibitor,” Blood 92:496−506) 。
【0115】
5人のインヒビター患者からのクエン酸塩添加血漿、AA、AJ、HR、LK、およびRvRをDorothea Scandella博士から入手した。それらをそれ以上精製しないで (AA、RvR 、およびAJ) またはIgG調製物 (LKおよびAA) として使用した。インヒビターIgGを以前に記載されているように調製した (Scandella, D. L. et al. 1992, “A soluble recombinant factor VIII fragment containing the A2 domain binds to some human anti−factor VIII antibodies that are not detected by immunoblotting,” Thrombo. Haemost. 67:665−671)。
【0116】
HR、LK、AA、およびRvR抗体は、抗体中和アッセイにより判断して、C2ドメインに対して特異的であった (Prescott, R. et al., 1997, “The inhibitory antibody response in more complex in hemohpilia A patients than in most nonhemophilics with fVIII autoantibodies,” Blood 89:3663−3671)。AJは組換えハイブリッドヒト/ブタfVIII分子のパネルを使用してC2特異的として同定された (Barrow, R. T. et al., 2000, “Reduction of the antigenicity of factor VIII toward complex inhibitory plasmas using multiply−substituted hybrid human/porcine factor VIII molecules,” Blood 95:557−561)。
【0117】
無アルブミン組換え全長因子VIIIをバクスター・ヘルスケアー (Baxter Healthcare) のハイランド・イムノ・ディビジョン (Hyland−Immuno Division) (イリノイ州ディーアフィールド) から入手した。合成オリゴヌクレオチドをライフ・テクノロジー・インコーポレーテッド (Life Technologies, Inc.) (マリーランド州ガイサーバーグ) から購入した。制限酵素はニュー・イングランド・バイオラブス (New England Biolabs) またはプロメガ (Promega) (ウィスコンシン州マディソン) から購入した。
【0118】
ベイビーハムスター腎細胞に由来する細胞系統はR. T. A. Nacgillivray博士から入手した (Funk, W. D. et al., 1990, “Expression of the amino−terminal half−molecule of human serum transferring cultured cells and characterization of the recombinant protein,” Biochemistry 29:1654−1660)。A、B−ドメインレスfVIII発現ベクターは、HB−/ReNeoと表示し、停止コドンに対して2塩基3’に2つのNotI1部位と、アンピシリンおよびゲネチシン耐性遺伝子を含有し、以前に記載されているように調製した (Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)。
【0119】
鋳型としてHB−/ReNeoを使用して、本質的に対応するブタ分子について以前に記載されているように (Healey, J. F. et al., 1998, “Residues Glu2181−Val2243 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the C2 domain of human factor VIII,” Blood 92:3701−3709)、スプライシング−バイ−オーバーラップ(splicing−by−overlap)エクステンション (SOE) 突然変異誘発 (Horton, R. M. et al., 1993, “Gene splicing by overlap extension,” Methods Enzymol. 217:270−279) により、 HSQ/ReNeo、すなわち、ヒトfVIII中にBドメインの代わりに14のアミノ酸セグメント、Ser Phe Ser Gln Asn Pro Pro Val Leu Lys Arg His Gln Argを含有するヒトB−ドメインレスfVIII分子 (Lind, P. et al., 1995,” Novel forms of B−domain−deleted recombinant factor VIII molecules. Construction and biochemical characterization,” Eur. J. Biochem. 232:19−27) を構築した。HP20、すなわち、ヒトA1、A2、ap−A3、およびC1ドメインおよびブタC2ドメインを含有するB−ドメインレスハイブリッドヒト/ブタfVIII分子を以前に記載されているように (Healey, J. F. et al., supra, 1998)調製した。
【0120】
クイアゲン・プラスミド・マクシ・キット (Qiagen Plasmid Maxi Kit) (Qiagen, Inc. カリフォルニア州バレンシア) を使用して、プラスミドDNAを精製した。Pfu DNAポリメラーゼを使用してハイブリッド・オムニジーン (Hybrid OmniGene) サーマルサイクラーby、PCR反応を実施した。PCR生成物をゲル精製し、エタノール沈降させ、T4 DNAリガーゼ (Rapid DNA Ligation Kit、Boehringer Mannheim、インジアナ州インジアナポリス) を使用してプラスミドDNA中に結合させた。インサートを含有するプラスミドを使用して、大腸菌 (E. coli) Epicurean XL1−Blue細胞を形質転換した。アプライド・バイオシステムス (Applied Biosystems) (カリフォルニア州フォスターシティー) 373a自動化DNA配列決定装置およびPRISM色素ターミネーターキットを使用してジデオキシ配列決定により、PCRにより発生させたすべての新規なfVIII DNA配列を確認した。
【0121】
実施例 1. fVIII 突然変異体 cDNA の構築
HSQコドン中でSOE突然変異誘発により突然変異を作り、下記のタンパク質を産生させる:Met2199Ile (ヒト→ブタ)、ATG→ATC、Phe2200Leu (ヒト→イヌ)、TTT→TTG、Val2223Ala (ヒト→イヌ)、GTG→GCC、Lys2227Glu (ヒト→ブタ)、AAA→GAG、Leu2252Phe (ヒト→ブタ)、CTT→TTC、Met2199Ile/Phe2200Leu、ATG→ATCおよびTTT→TTG、Val2223Ala/Lys2227Glu、GTG→GCCおよびAAA→GAG、Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Glu、ATG→ATC、TTT→TTT、GTG→GCC、およびAAA→GAG。
【0122】
HSQ/ReNeoをPCR反応において鋳型として使用した。第1のPCR反応において、センスプライマーとして、HSQ配列中のヌクレオチド3763−3786に対応する、ヒトC1プライマー、配列番号3、5’−GTG GAT TCA TCT GGG ATA AAA CAC−3’ (H3763+と表示する) を使用した。下記のプライマーをアンチセンスプライマーとして使用した:Met2199Ile、配列番号4、5’−AGG AGA CCA GGT GGC AAA GAT ATT GGT AAA GTA GGA TGA−3’、Phe2200Leu、配列番号5、5’−TGA AGG AGA CCA GGT GGC CAA CAT ATT GGT AAA GTA GGA−3’、Val2223Ala、配列番号6、5’−CCA CTC TTT TGG ATT ATT GGC CTG AGG TCT CCA GCG ATT−3’、Lys2227Glu、配列番号7、5’−GTC CAC TTG CAG CCA CTC CTC TGG ATT ATT CAC CTG AGG−3’、Leu2252Phe、配列番号8、5’−CTT CAC ATA CAT GCT GGT GAA CAG AGA TTT TAC TCC CTG−3’、Met2199Ile/Phe2200Leu、配列番号9、5’−AGG AGA CCA GGT GGC CAA GAT ATT GGT AAA GTA GGA TGA−3’、およびVal2223Ala/Lys2227Glu、配列番号10、5’−CAC TTG CAG CCA CTC CTC TGG ATT ATT GGC CTG AGG TCT CCA GGC−3’。
【0123】
第2のPCR反応において、アンチセンスプライマーとして、C2ドメインに対して3’である、ReNeoプライマー、配列番号11、5’−AGT TTT TCT ACA ACA GAG GAA GTG−3’ (RE1110−と表示する) を使用した。下記のプライマーをセンスプライマーとして使用した:Met2199Ile、配列番号12、5’−TCA TCC TAC TTT ACC AAT ATC TTT GCC ACC TGG TCT CCT−3’、Phe2200Leu、配列番号13、5’−TCC TAC TTT ACC AAT ATG TTG GCC ACC TGG TCT CCT TCA−3’、Val2223Ala、配列番号14、AAT GCC TGG AGA CCT CAG GCC AAT AAT CCA AAA GAG TGG−3’、Lys2227Glu、配列番号15、5’−CCT CAG GTG AAT AAT CCA GAG GAG TGG CTG CAA GTG GAC−3’、Leu2252Phe、配列番号16、5’−CAG GGA GTA AAA TCT CTG TTC ACC AGC ATG TAT GTG AAG−3’、Met2199Ile/Phe2200Leu、配列番号17、5’−TCA TCC TAC TTT ACC AAT ATC TTG GCC ACC TGG TCT CCT−3’、およびVal2223Ala/Lys2227Glu、配列番号18、5’−GCC TGG AGA CCT CAG GCC AAT AAT CCA GAG GAG TGG CTG CAA GTG−3’。
【0124】
SOE反応において、鋳型としてPCR反応からのフラグメントおよびプライマーとしてH37763+およびRE1110を使用した。SwaIおよびNotIを使用して、SOE生成物およびHSQ/ReNeo結合フラグメントを発生させた。
Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Glu cDNAを次のようにして構築した。Met2199Ile/Phe2200Leu cDNAをpBluescript II KS−の中に動かし、Bsu36Iで消化した。また、Val2223Ala/Lys2227GluをBsu36Iで消化し、適当なフラグメントを結合させた。生ずるMet2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Glu cDNAを、SwaIおよびNotIを使用する消化により、ReNeoの中に動かした。
【0125】
実施例 2. 組換え fVIII 分子の発現
10%の胎仔ウシ血清、50単位/mlのペニシリン、および50 μg/mlのストレプトマイシンを含有するダルベッコ最小必須培地−F12中で、トランスフェクトされた細胞系統を維持した。使用前に、胎仔ウシ血清を56 ℃において1時間熱不活性化した。ReNeo中の突然変異体cDNAはBHK細胞の中に安定にトランスフェクトされ、ゲネチシン耐性について選択し、発現のために無血清AIM−V培地にスイッチし、以前に記載されているようにヘパリン−セファローズクロマトグラフィーにより部分的に精製した (Healey, J. F. et al., supra, 1998)。
【0126】
実施例 3. FVIII および fVIII インヒビターのアッセイ
組換えfVIIIタンパク質の活性を1段階凝固アッセイにより測定した (Bowie, E. J. W. およびC. A. Owen, 1984, “The clinical and laboratory diagnosis of hemorrhagic disorders,” Disorders of Hemostasis, O. D. RatnoffおよびC. D. Forbes (編者) 、Grune & Stratton, Inc. フロリダ州オーランド、43−72)。1単位のfVIIIを1 mlの正常のクエン酸塩添加ヒト血漿中の活性として定義する。FVIIIインヒビター力価を次のようにしてベセスダアッセイの変更バージョンにより測定した (Kasper, C. K. et al., 1975, “A more uniform measurement of factor VIII inhibitor,” Thoromb. Diath. Haemorrh. 34:869−872)。組換え fVIIIを血友病A血漿に0.8〜1.2単位/mlの最終濃度に添加し、変化する濃度のインヒビターと37℃において2時間インキュベートした。
【0127】
ベセスダ単位を規定する50%阻害点を決定するために、少なくとも35%〜65%の範囲をスパンする残留活性を産生するインヒビター希釈物を調製した。ある場合において、複製希釈物を調製し、この場合において平均を使用した。各ベセスダ (Bethesda) 力価を測定するために、平均10の希釈物を調製した。残留活性%/阻害希釈の逆数対数の半対数プロットはすべての場合において線形であった。データをマルクワット (Mrquardt) アルゴリズム (SigmaPlot 5.0、SPSS, Inc.) を使用する非線形回帰により下記方程式に適合させた:
【0128】
残留活性% = m (log x − log x50) + 50
ここで適合されたパラメーターx50は50%の阻害を生成する逆数希釈であり、適合されたパラメーターmは半対数線の勾配であり、そして独立変数xはインヒビター試料の逆数希釈である。62ベセスダアッセイについての推定値の標準誤差 (回帰線からのデータ点の平均偏差は10.0±4.0 (平均±SD) であり、このアッセイにおいて固有であり、比較的低い精度を示す。
【0129】
ベセスダ力価はx50 −1に等しい。ベセスダ力価にx50の変動係数を掛けることによって、ベセスダ力価の標準誤差 (SD) の推定値を計算した。VIII突然変異体およびHB−のベセスダ力価をスチューデントt検定により比較した。以前に記載されているように捕捉抗体としてESH4および検出抗体としてビオチニル化ESH8を使用するサンドイッチELISAにより、部分的に精製した調製物中のfVIIIの質量濃度を決定した (Lubin, I. M. et al., 1994, “Elimination of a major inhibitor epitope in factor VIII,” J. Biol. Chem. 269:8639−8641)。全長の組換えfVIIIを標準として使用し、そして因子VIIIの全長およびB−ドメインレスの形態間の質量の差について値を補正した。
【0130】
試料を四重反復実験においてアッセイした。平均変動係数は9.0%であった。ELISAにより測定した濃度で凝固活性を割ることによって、fVIII分子の比活性を得た。下記の値が得られた (単位/mg) :HB−、7,800;Met2199Ile、12,800;Phe2200Leu、10,200;Val2223Ala、19,600;Lys2227Glu、36,200;Leu2252Phe、10,100;Met2199Ile/Phe2200Leu、10,000;Val2223Ala/Lys2227Glu、33,200;Met2199Ile/Phe2200Leu/Val2223Ala/Lys2227Glu、14,200。突然変異体のいくつかの見掛けの比活性はHB−より高い。これはHB−に比較して捕捉または検出抗体に結合する突然変異体の能力の減少が比較的小さく、fVIIIの質量を低く推定し、比活性を高く推定させるためである。
【0131】
【表1】
Figure 2004525608
【0132】
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、リン脂質に関係する推定上のfVIII残基を示す。ヒト (Vehar, G. A. et al., supra, 1984;Toole, J. J. et al., 1984, “Molecular cloning of a cDNA encoding human antihaemophilic factor” Nature 312:342−347)、ブタ (Healey, J. F. et al., 1996, “The cDNA and derived amino and sequence of porcine factor VIII,” Blood 88:4209−4214), ネズミ (Elder, B. et al., 1993, “Sequence of the murine factor VIII cDNA,” Genomics 16:374−379) およびイヌ (Cameron, et al., 1998, “The canine factor VIII cDNA and S’ flanking sequence,” Thrombo. Haemost. 79:317−322) fVIIIのC2ドメインの整合配列が示されている。ヒトにおける提案されたリン脂質結合性残基 (Pratt, K. P. et al., 1999, “Structure of the C2 domain of human factor VIII at 1.5 Å resolution,” Nature 402:439−442) および相同的残基はボールドフェースで示されている。
【図2】
図2は、ヒトfVIII C2ドメイン中の突然変異した部位を示す。A.リン脂質膜結合性およびLys2227、4つの推定上の正に帯電した結合性残基の1つに関係することが提案された疎水性残基を示すリボンダイヤグラム (Pratt, K. P. et al., 1999, “Structure of the C2 domain of human factor VIII at 1.5 Å resolution,” Nature 402:439−442)。これはヒト、ブタ、ネズミ、およびイヌのfVIIIにおいて保存されているLeu2251は突然変異しなかった。B.膜から見上げる場合、空間充填モデルは回転した。
【図3】
図3は、患者のポリクローナル抗体および抗fVIII抗体のベセスダ (Bethesda) 力価を示す。組換えfVIIIを血友病A血漿中に希釈し、抗体AA、AJ、HR、LK、およびRvRのベセスダ力価を 「材料および方法」 に記載されているように測定した。非線形最小二乗回帰解析により決定された平均および標準偏差が示されている。C2 D1はMet2199Ile/Phe2200Leu二重突然変異である。C2 D2はVal2223Ala/Lys2227Glu二重突然変異である。HP20はヒトA1、A2、ap−A3およびC1ドメインおよびブタC2ドメインに比較してB−ドメインレスハイブリッドヒト/ブタfVIII分子である。突然変異体とHB−との間の差についての信頼限界は99.9%水準において ** であり、そして99%水準において である。NS、有意でない。
【図4】
図4は、患者のモノクローナル抗体BO2C11のベセスダ力価を示す。略号および記号法は第3図の説明文に記載されている通りである。
【図5】
図5は、ネズミのモノクローナル抗体NMC VIII−5のベセスダ力価を示す。略号および記号法は第3図の説明文に記載されている通りである。

Claims (49)

  1. 2199、2200、2223、2227、および2252から成る群から選択される1または2以上の位置においてアミノ酸置換を含んでなる修飾されたヒト因子VIII。
  2. B−ドメインを欠如する請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  3. メチオニン2199を置換するイソロイシンを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  4. フェニルアラニン2200を置換するロイシンを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  5. ロイシン2252を置換するフェニルアラニンを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  6. メチオニン2199を置換するイソロイシンおよびフェニルアラニン2200を置換するロイシンとを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  7. バリン2223を置換するアラニンおよびリシン2227を置換するグルタミン酸塩とを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  8. メチオニン2199を置換するイソロイシン、フェニルアラニン2200を置換するロイシン、バリン2223を置換するアラニン、およびリシン2227を置換するグルタミン酸塩とを含んでなる請求項1に記載の修飾されたヒト因子VIII。
  9. 対応するヒトタンパク質に比較して抗原性が減少した請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  10. 対応するヒトタンパク質に比較して免疫原性が減少した請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  11. 対応するヒトタンパク質に比較して免疫原性が減少しかつ抗原性が減少した請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  12. 約2,000単位/mgより大きい比活性を有する請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  13. 約3,000単位/mgより大きい比活性を有する請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  14. 約5,000単位/mgより大きい比活性を有する請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  15. 約10,000単位/mgより大きい比活性を有する請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  16. 単一突然変異である請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  17. 二重突然変異である請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  18. 三重突然変異である請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  19. 四重突然変異である請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  20. ヒト因子VIIIに比較して少なくとも1つのC2−特異的阻害性抗体に対してより低い抗原性を有する請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  21. ヒト因子VIIIまたは全長の組換え因子VIIIに比較してモノクローナル抗体B02011のベセスダ (Bethesda) 力価が増減した、請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  22. ヒト因子VIIIまたは全長の組換え因子VIIIに比較してモノクローナル抗体NMC−Sのベセスダ (Bethesda) 力価が増減した、請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  23. ヒト因子VIIIまたは組換えヒト因子VIIIに比較して少なくとも1つの阻害性抗体調製物に対するベセスダ (Bethesda) 力価が増減した、請求項1に記載の修飾された因子VIII。
  24. 対応するヒト因子VIIIアミノ酸に対する非ヒト因子VIIIの少なくとも1つのアミノ酸置換を含んでなる修飾された因子VIII。
  25. 少なくとも1つの非ヒト因子VIIIアミノ酸置換が非ヒト哺乳動物からである、請求項24に記載の修飾された因子VIII。
  26. 非ヒト哺乳動物がブタ、イヌおよび/またはネズミである、請求項25に記載の修飾された因子VIII。
  27. 凝固活性と、修飾された因子VIIIが由来した因子VIII分子または他の因子VIII調製物に比較して改良された抗原性とを有する、請求項25に記載の修飾された因子VIII。
  28. アミノ酸置換がアラニンではない、請求項25に記載の修飾された因子VIII。
  29. 修飾された因子VIIIが由来した因子VIII分子または他の因子VIII分子に比較して免疫原性が減少している、請求項25に記載の修飾された因子VIII。
  30. 阻害性抗体に対する反応性が減少しかつ前凝固活性が保持されるように、位置2199、2200、2223、2227、および2252の少なくとも1つにおける天然に存在するアミノ酸を免疫反応性減少性アミノ酸で置換することを含んでなる、因子VIIIを修飾する方法。
  31. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2199にある、請求項30に記載の方法。
  32. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2200にある、請求項30に記載の方法。
  33. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2223にある、請求項30に記載の方法。
  34. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2227にある、請求項30に記載の方法。
  35. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2252にある、請求項30に記載の方法。
  36. 修飾された因子VIIIが単一突然変異である請求項30に記載の方法。
  37. 修飾された因子VIIIが二重突然変異である請求項30に記載の方法。
  38. 修飾された因子VIIIが三重突然変異である請求項30に記載の方法。
  39. 修飾された因子VIIIが四重突然変異である請求項30に記載の方法。
  40. 抗原性が減少しかつ前凝固活性が保持されるように、位置2199、2200、2223、2227、および2252の少なくとも1つにおける天然に存在するアミノ酸を免疫反応性減少性アミノ酸で置換することを含んでなる、因子VIIIを修飾する方法。
  41. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2199にある、請求項40に記載の方法。
  42. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2200にある、請求項40に記載の方法。
  43. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2223にある、請求項40に記載の方法。
  44. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2227にある、請求項40に記載の方法。
  45. 少なくとも1つの置換されたアミノ酸が位置2252にある、請求項40に記載の方法。
  46. 修飾された因子VIIIが単一突然変異である請求項40に記載の方法。
  47. 修飾された因子VIIIが二重突然変異である請求項40に記載の方法。
  48. 修飾された因子VIIIが三重突然変異である請求項40に記載の方法。
  49. 修飾された因子VIIIが四重突然変異である請求項40に記載の方法。
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