JP2005523888A - 癌関連エピトープ - Google Patents

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Abstract

本発明は、2つのポリペプチドから構成される癌関連エピトープを提供し、ここで、第1のポリペプチドは、サイトケラチンK8由来であり、そして第2のポリペプチドは、サイトケラチンK18由来である。癌関連エピトープは、悪性転換の間、特に、結腸組織、乳房組織、卵巣組織、腎臓組織、肺組織おおび精巣組織の悪性転換の間に露出される。癌関連エピトープの露出は、サイトケラチンK8およびK18からのN末端ポリペプチドの切断および除去による。本発明はまた、癌組織において約10M−1程度に高くあり得る(正常組織におけるサイトケラチンK8/K18複合体についてよりも100倍高くあり得る)癌関連エピトープを提供する。本発明は、癌関連エピトープ、結合実体、抗体ならびに癌の検出および処置のためのこのようなエピトープ、結合実体および抗体を使用する方法を提供する。

Description

(発明の分野)
本発明は、癌関連エピトープ、抗体およびこのようなエピトープに対して指向されたポリペプチド結合実体(entity)に関する。本発明はまた、このエピトープ、抗体または結合実体を含む診断剤、および種々の診断目的または治療目的のためのこれらのエピトープ、抗体または結合実体の使用に関する。これらのエピトープ、抗体または結合実体を含む薬学的組成物もまた、本発明に従って企図される。
(発明の背景)
悪性腫瘍は、しばしばこれらの腫瘍の検出および潜在的な処置のための手段を提供する特有の抗原または「マーカー」を発現する。例えば、腫瘍に特有の抗原は、精製され、処方され、そして抗体産生に使用される。これらの抗原によって惹起された抗体は、宿主における腫瘍マーカーのレベルをモニターする検出ツールとして使用され、疾患の過程または処置の有効性を追跡し得る。抗体はまた、毒素と結合され、癌を処置するために投与される。ある場合において、これらの抗原は、ワクチンとして使用され得、癌患者における抗体応答および細胞性免疫応答を刺激し、それによって癌の成長および拡大を阻止する。
腺上皮細胞は、主にサイトケラチン8(K8)およびサイトケラチン18(K18)の複合体からなる中間径フィラメントのネットワークを有する。これらのフィラメントは、デスモソーム型の特定の細胞−細胞接触に付着される安定なネットワークを形成することによって、機械的ストレスに対して弾性を提供する(1)。中間径フィラメントは、群に分類され得、より高度な真核生物の群において、組織特異的パターンおよび細胞型限定パターンで発現される(2)。上皮細胞において、中間径フィラメントは、化学量論的に等量のI型(より小さい、酸性の)サイトケラチンポリペプチドおよびII型(より大きい、中性または塩基性の)サイトケラチンポリペプチドからなり、これらは強く相互作用して、ヘテロ二量体を形成する(3−5)。
各サイトケラチンポリペプチドは、種々の長さおよび組成の非ヘリックスヘッド(N末端)ドメインおよびテイル(C末端)ドメインに挟まれる中央の300〜350アミノ酸αヘリックスロッドドメインからなる。このロッドドメインはさらに、4つのサブドメイン(1A、1B、2Aおよび2B)に細分され得、これらのサブドメインは、短い非ヘリックスリンカー(L1、L12、L2)によって間隔を置かれる。同様に、ヘッドドメインは、以下の3つのドメインに細分され得る(6):末端ドメイン(El)、可変ドメイン(V1)およびロッドドメインに最近接の配列相同性の領域(H1)。
中間径フィラメントの構築は、異なるドメイン間の相互作用に依存するいくつかの会合工程を包含するようである。通常は、I型およびII型サイトケラチンポリペプチドは、平行に整列してコイルドコイルヘテロ二量体を生じる(7,8)。続いて、2つの二量体の逆平行凝集(anti−parallel aggregation)、ねじれ型凝集(staggered aggregation)、隣り合う凝集(side−by−side aggregation)によって、四量体が形成される。これらの四量体は、末端相互間の重合化によってプロトフィラメントを形成し、次いで8つのプロトフィラメントが結合して、最終的な10nmのフィラメントを生成する(9)。
これらの構築されたロッドは、2つのコイルドコイルサブユニットから、プロトフィラメント骨格構造を形成する。しかし、ヘッドドメインおよびテールドメインは、フィラメント骨格の一部と考えられない。代わりに、ヘッドドメインおよびテールドメインは、側方に突出して、プロトフィラメントおよび中間径フィラメントのパッケージングに寄与するようである。これらのヘッドドメインおよびテールドメインはまた、中間径フィラメントの、他の細胞構成要素との相互作用に寄与し得る(10〜12)。従って、これらのヘッドドメインおよびテールドメインを欠失したサイトケラチンは、通常、コイルドコイルおよびより高次の側方相互作用は可能であるが、フィラメント伸長に欠ける(13)。
サイトケラチン8(K8)I型およびサイトケラチン18(K18)II型は、単層上皮(simple layer epithelia)または単層上皮(single layer epithelia)(例えば、腸、肝臓および胸部の管の単層上皮)の中間径フィラメントの主要な構成要素である(4)。これらの2つのサイトケラチンは、ヘテロ二量体およびフィラメントを形成する。K8およびK18サイトケラチンの欠失研究により、ヘッドドメインが、ヘテロ二量体およびフィラメントの形成に重要な役割を演じることが示された。ヘッド欠失型K8およびヘッド欠失型K18の同時トランスフェクションの結果、分散型非繊維状パターン(dispersed non−fibrillar pattern)を形成し、一方、1つの頭部のないサイトケラチンと1つのインタクトなサイトケラチンを組み合わせた同時トランスフェクションの結果、細胞質顆粒または細胞質原線維を形成した(12)。さらに詳細な分析により、K8およびK18が、各々のサイトケラチンの最初の66アミノ酸を欠失することによりN末端が短縮される場合、短くかつ異常な中間径フィラメントのみが生成されることが示された(13)。完全かまたはほぼ完全な、ヘッドドメインのH1領域は、これらの短いフィラメントの生成に必要であった。H1ドメインの主要な部分がさらに除去されて、短縮型K8(アミノ酸75〜483)と短縮型K18(アミノ酸67〜385)との間で複合体を形成する場合、四量体のみが生成された(13)。HI領域の重要性は、これらの2つのヘテロ二量体の整列へのHI領域の関与、および形成されたヘテロ四量体複合体の形成の安定化に、明らかに関連する。
両方のサイトケラチンが天然の発生(natural development)に重要であることが最近のデータによって示されるにも関わらず、K8およびK18の正確な機能は、ほとんど不明なままである。K18の変異体(arg89 cys)は、トランスジェニックマウスにおいて優勢な特徴として発現され、肝臓および膵臓の中間径フィラメントネットワークの顕著な崩壊を生じ、肝細胞不安定性および関連する肝臓の炎症および壊死を引き起こす(14,15)。K8またはK19のノックアウトマウスの表現型として、生存動物における遺伝的背景、女性不妊症および成体結腸直腸過形成に依存する完全または部分的な妊娠中期の胚死亡率(midgestational embryonic lethality)が含まれた(16〜18)。他のデータによって、K8/K18フィラメントが、多剤耐性において役割を果たすことが示唆されている(19〜21)。
細胞形質転換および腫瘍発達の間、K8およびK18の細胞型特異性は保存され、組織型の同定のための臨床的組織病理学的マーカーとして有用となる(22〜24)。K8およびK18の細胞型特異性が、細胞の形質転換および腫瘍の発達の間保存されると仮定すると、K8およびK18サイトケラチンが、癌細胞における新規の抗原性エピトープを提示することは、予測されなかった。
(発明の概要)
本発明は、2つの別個のポリペプチドを含む単離された癌関連エピトープを提供する。第1のポリペプチドは、配列番号3のサイトケラチン8を有し得、そして第2のポリペプチドは、配列番号4のサイトケラチン18を有し得る。あるいは、第1のポリペプチドは、配列番号5のサイトケラチン8を有し得、そして第2のポリペプチドは、配列番号6のサイトケラチン18を有し得る。さらに、第1のポリペプチドは、配列番号3のサイトケラチン8を有し得、そして第2のポリペプチドは、配列番号6のサイトケラチン18を有し得る。第1のポリペプチドはまた、配列番号5のサイトケラチン8を有し得、そして第2のポリペプチドは、配列番号4のサイトケラチン18を有し得る。
このような単離されたエピトープは、腺癌細胞の線維状細胞質構築物中に検出され得るが、正常細胞において、実質的に検出されない。これらのエピトープが検出され得る腺癌の例としては、結腸腺癌細胞、卵巣腺癌細胞、腎臓腺癌細胞、乳腺癌細胞、肺腺癌細胞、膵臓腺癌細胞および非セミノーマ精巣癌細胞が挙げられる。これらのエピトープは、癌特異的抗体の作製に有用であり、そして抗原性エピトープまたは癌患者の血液、血清、便または尿中のこれらのエピトープに特異的な抗体のいずれかを検出することによって癌を診断するのに有用である。従って1つの実施形態において、これらのエピトープは、キットにおいて提供される。
別の実施形態において、本発明は、本発明の任意の癌関連エピトープに結合し得る抗体または他の結合実体を提供する。1つの実施形態において、抗体または結合実体は、配列番号7〜35のうちのいずれかを含むポリペプチドを含み得る。好ましい抗体または結合実体は、配列番号21〜35のうちいずれか1つまたはそれらの組み合わせを含むペプチドを含む。別の実施形態において、本発明は、配列番号7〜33の任意の組み合わせを含むポリペプチドに指向され、このポリペプチドは、本発明のエピトープに結合し得る。この抗体または結合実体は、配列番号36〜39のうちいずれか1つを含む核酸によってコードされ得る。このような結合実体または抗体は、結腸腺癌細胞、卵巣腺癌細胞、腎臓腺癌細胞、乳腺癌細胞、肺腺癌細胞、膵臓腺癌細胞および非セミノーマ精巣癌細胞の線維状細胞質構築物中の癌関連エピトープを検出し得る。この抗体または結合実体は、これに付着する標識または診断画像化薬剤を有し得る。本発明はまた、結合実体または抗体を含むこのような組成物およびキットを提供する。好ましくは、抗体が使用される場合、この抗体は、COU−1モノクローナル抗体ではない。
本発明は、本発明の抗体または結合実体を試験サンプルと接触させ、そしてこの抗体または結合実体が癌関連エピトープに結合するか否かを検出することによって、腺癌を検出する方法をさらに提供する。これらの抗体および結合実体は、標識または診断画像化薬剤を付着して有し得る。
本発明はまた、癌関連エピトープに結合し得る、治療的有効量の本発明の抗体または結合実体を投与することによって、哺乳動物の癌を処置する方法を提供する。このような抗体または結合実体は、治療的に有効な薬剤を付着して有し得る。
本発明はさらに、哺乳動物における癌を処置する方法を提供し、この方法は、治療的有効量の、本発明の癌関連エピトープを投与する工程を包含する。
本発明はまた、哺乳動物における癌を処置する方法を提供し、この方法は、サイトケラチン8およびサイトケラチン18を切断するプロテアーゼを阻害することによって本発明の癌関連エピトープの形成を阻害し得る、治療的有効量のプロテアーゼインヒビターを投与する工程を包含する。1つの実施形態において、このプロテアーゼは、トリプシン様プロテアーゼであり、そしてこのインヒビターは、セリンプロテアーゼインヒビターまたはトリプシンインヒビターである。
本発明はまた、変異体抗体を同定する方法を提供し、この方法は以下の工程を包含する:配列番号7〜35のうちいずれか1つを有するポリペプチドをコードする核酸を、ファージコートタンパク質をコードする核酸に融合させて、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程;この融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異させて、変異体融合タンパク質をコードする変異体核酸を生成する工程;ファージの表面に変異体融合タンパク質を発現させる工程;および本発明の癌関連エピトープに結合するファージを選択する工程。
(発明の詳細な説明)
本発明によると、別個のK8サイトケラチンポリペプチドが、K18サイトケラチンポリペプチドと結合して、癌性細胞においてのみ可視的であり正常細胞においては不可視である、抗原性エピトープを形成する。そのような新規エピトープ(neoepitope)は、癌腫細胞におけるK8/K18複合体の特異的タンパク質分解切断によって、作製される。癌細胞において可視的なこの新規エピトープは、癌の診断剤でありかつ癌患者の処置のために有用である、抗体または結合実体を作製するために使用される。
(定義)
用語「抗体」とは、最も広い意味で使用され、詳細には、所望される生物学的活性を示す限りは、モノクローナル抗体(全長モノクローナル抗体を含む)、ポリクローナル抗体、多重特異的抗体(例えば、二重特異的抗体)、および抗体フラグメント(例えば、Fab、F(ab’)およびFv)を網羅する。
「結合実体」とは、本明細書中で使用される場合、本発明により同定されるエピトープに結合し得るポリペプチドである。例えば、本発明の結合実体は、2つの別個のポリペプチド(サイトケラチン8ポリペプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチド)を含むエピトープに結合し得る、ポリペプチドである。このサイトケラチン8ポリペプチドは、配列番号3または配列番号5を含み、このサイトケラチン18ポリペプチドは、配列番号4または配列番号6を含む。
用語「癌」および「癌性」とは、調節されていない細胞増殖により代表的には特徴付けられる、哺乳動物における生理学的状態を指すかまたはそれを記載する。癌の例としては、癌腫、リンパ腫、芽腫、肉腫、および白血病が挙げられるが、これらに限定されない。このような癌のより特定の例としては、結腸腺癌、卵巣腺癌、腎腺癌、乳腺癌、肺腺癌、膵腺癌、および非セミノーマ精巣癌組織が挙げられる。
COU−1抗体は、ヒトハイブリドーマ細胞株B9165(ECACC 87040201)により生成されるモノクローナル抗体である。この抗体は、癌腫関連抗原に結合し得、平均分子量約43,000および約5.4〜6.2の範囲内の等電点を有する。
表現「制御配列」とは、特定の宿主生物において、作動可能に連結されたコード配列の発現のために必要なDNA配列を指す。原核生物のために適切な制御配列としては、例えば、プロモーター、必要に応じてオペレーター配列、およびリボソーム結合部位が挙げられる。真核生物細胞は、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、およびエンハンサーを利用することが公知である。
参照抗原性エピトープ、参照抗体、参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチド、または参照ペプチドの、「誘導体」は、個々の参照抗原性エピトープ、参照抗体、参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチド、または参照ペプチドと関連はするが異なる配列もしくは化学構造を有する。そのような誘導体抗原性エピトープ、誘導体抗体、誘導体核酸、誘導体タンパク質、誘導体ポリペプチド、または誘導体ペプチドは、一般的には、参照抗原性エピトープ、参照抗体、参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチド、または参照ペプチド中に存在しないかもしくは弱くしか存在しないいくらかの化学特性、物理特性、もしくは機能特性を増強するかもしくは組み込むために、意図的に作製される。誘導体核酸は、参照核酸とはヌクレオチド配列が異なり、誘導体抗原性エピトープ、誘導体抗体、誘導体タンパク質、誘導体ポリペプチド、または誘導体ペプチドは、それぞれ、参照抗原性エピトープ、参照抗体、参照タンパク質、参照ポリペプチド、または参照ペプチドとは、アミノ酸配列が異なる。そのような配列の差異は、1つ以上の置換、挿入、付加、欠失、融合、および短縮を包含し、これらは、任意の組み合わせで存在し得る。差異は、微量(例えば、1ヌクレオチドの差異もしくは1アミノ酸の差異)であっても、より実質的(いくつかもしくは多くの、ヌクレオチドもしくはアミノ酸に関する)であってもよい。しかし、その誘導体の配列は、その誘導体と参照物とが構造および/または機能が関連していると当業者が認識しない程度には、参照物とは異ならない。一般には、差異は限定されており、その参照物とその誘導体とは、全体的に密接に類似しており、多くの領域にて同一である。「改変体」は、参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチドもしくは参照ペプチドの化学特性、物理特性、もしくは機能特性を実質的には変更しないサイレントな構造的差異を有し得る点で、「誘導体」核酸、「誘導体」タンパク質、「誘導体」ポリペプチド、もしくは「誘導体」ペプチドとは異なる。対照的に、参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチドもしくは参照ペプチドと、誘導体核酸、誘導体タンパク質、誘導体ポリペプチド、もしくは誘導体ペプチドとの間の差異は、その参照核酸、参照タンパク質、参照ポリペプチドもしくは参照ペプチドの1つ以上の化学特性、物理特性、もしくは機能特性を改善するようになされた意図的変化である。
用語「同一性」または「相同性」とは、候補配列と対応配列とを整列し、必要な場合には配列全体についての最大の同一性パーセントを得るためにギャップを導入した後、いかなる保存的置換も配列同一性の一部として考慮しない、比較される対応配列の残基と同一である候補配列中のアミノ酸残基のパーセンテージを意味すると解釈される。N末端もしくはC末端の伸長も挿入も、同一性または相同性を減少するとは考慮されない。アライメントのための方法およびコンピュータープログラムは、当該分野で周知である。配列同一性は、配列分析ソフトウェア(例えば、Sequence Analysis Software Package,Genetics Computer Group,University of Wisconsin Biotechnology Center,1710 University Ave.,Madison.Wis.53705)を使用して、測定され得る。このソフトウェアは、種々の置換物、欠失物、および他の改変物に対する相同性の程度を割当てることによって、類似する配列を一致させる。
「リポソーム」とは、哺乳動物への薬物(例えば、本明細書中に開示される抗原性エピトープおよび抗体変異体、および必要に応じて、化学療法剤)の送達のために有用である、種々の型の脂質、リン脂質および/または界面活性剤から構成された小胞である。このリポソームの構成成分は、生体膜の脂質配置と類似する、二重層形成して一般的に配置される。
「哺乳動物」とは、哺乳動物として分類されるあらゆる動物(ヒト、家畜(domestic animalおよびfarm animal)、非ヒト霊長類、および動物園動物、運動用(sports)動物、もしくは愛玩動物(例えば、イヌ、ウマ、ネコ、ウシなど)を包含する)を指す。
核酸は、別の核酸配列と機能的な関係になるように配置されている場合に、「作動可能に連結されている」。これは、適切な分子(例えば、転写アクチベータータンパク質)が調節配列に結合している場合に遺伝子発現を可能にする様式で結合されている、遺伝子および調節配列であり得る。例えば、プレ配列または分泌リーダーについてのDNAは、ポリペプチドの分泌に関与するプレタンパク質としてそれが発現される場合に、そのポリペプチドのDNAと作動可能に連結されている。プロモーターまたはエンハンサーは、それがコード配列の転写に影響する場合に、そのコード配列に作動可能に連結されている。あるいはリボソーム結合部位は、コード配列の転写にそれが影響を与える場合に、そのコード配列に作動可能に連結されているか、またはリボソーム結合部位は、翻訳を促進するようにそれが配置されている場合に、コード配列に作動可能に連結されている。一般に、「作動可能に連結されている」とは、連結されているDNA配列が、連続していることを意味し、分泌リーダーの場合には、連続して読み取り枠にあることを意味する。しかし、エンハンサーは、連続している必要はない。連結は、簡便な制限部位での連結反応によって、達成される。そのような部位が存在しない場合、合成オリゴヌクレオチドアダプターまたはリンカーが、従来の実施に従って使用される。
用語「タンパク質」、「ポリペプチド」および「ペプチド」は、互換可能に使用される。これらは、翻訳後修飾(例えば、グリコシル化またはリン酸化)に関わらず、ペプチド結合またはアミド結合によって一緒に連結されている、2つ以上のアミノ酸の鎖を指す。抗原、エピトープ、および抗体は、この定義の範囲内にあることが特に意図される。本発明のポリペプチドは、1つより多くのサブユニットを含み得、各サブユニットは、別のDNA配列によりコードされる。
抗原に関する句「実質的に同一」とは、抗体ポリペプチド配列または結合実体ポリペプチド配列が、参照ポリペプチド配列に対して少なくとも70%、好ましくは75%、より好ましくは80%、より好ましくは85%、なおより好ましくは90%、なおより好ましくは95%、そして特に好ましくは97%もしくは98%の配列同一性を示すポリペプチドとして解釈される。ポリペプチドに関して、比較配列の長さは、一般的には、少なくとも25アミノ酸である。核酸に関して、その長さは、一般的には、少なくとも75ヌクレオチドである。
参照抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドの「改変体」は、それぞれ、参照抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドと関連するが異なる配列を有する抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質またはペプチドである。改変体と参照抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドとの間の差異は、サイレントであるか、または保存的差異である。改変体核酸は、参照核酸とヌクレオチド配列において異なるが、改変体抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドは、それぞれ、参照抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドと、アミノ酸配列において異なる。改変体および参照抗原性エピトープ、抗体セグメント、結合要素、核酸、タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドは、1つ以上の置換、挿入、付加、欠失、融合および短縮によって配列が異なり、これは任意の組み合わせで存在し得る。差異は、微量(例えば、1つのヌクレオチドまたはアミノ酸の差異)であるか、またはより実質的である。しかし、改変体の構造および機能は、当業者が、改変体および参照が構造および/または機能において関連することを認識しない参照とそれほど異ならない。一般的に、差異は限定され、その結果参照および改変体は、全体と密接に類似し、そして多くの領域において同一である。
(エピトープ)
本発明に従って、免疫学的に認識可能な1以上の新規のネオエピトープが、サイトケラチンK8タンパク質およびサイトケラチンK18タンパク質の特異的タンパク質分解性切断を介して種々の腺癌細胞で生成される。正常な、非癌性細胞は、このようなネオエピトープを提示しない。サイトケラチンK8タンパク質およびサイトケラチンK18タンパク質は、別個のタンパク質である。しかし、これらは、サイトケラチンK8/サイトケラチンK18複合体を形成する。免疫学的に認識可能なネオエピトープは、サイトケラチンK8タンパク質およびサイトケラチンK18タンパク質の両方に由来するアミノ酸を含む。
本発明のエピトープは、正常組織において実質的には存在しない。しかし、このエピトープは、結腸腺癌、卵巣腺癌、腎臓腺癌、乳腺腺癌、肺腺癌、膵臓腺癌および非セミノーマ精巣癌腫瘍組織において露出するようになる。本発明のエピトープは、増殖の間にこれらの型の細胞の糸状の細胞質構造において優勢に存在する。試験によって、このエピトープが特定の肉腫、悪性黒色腫、Bリンパ腫または胸腺腫において検出されないことが示めされる。
ヒトサイトケラチンK8に対する配列は、以下に提供される(配列番号1):
Figure 2005523888
ヒトサイトケラチンK8に関するヌクレオチド配列は、以下に提供される(配列番号45)。
Figure 2005523888
ヒトサイトケラチンK18に関する配列は、以下に提供される(配列番号2)。
Figure 2005523888
ヒトサイトケラチンK18に関するヌクレオチド配列は、以下に提供される(配列番号 46)。
Figure 2005523888
本発明のエピトープは、2つのポリヌクレオチド、すなわち、サイトケラチンK8ポリペプチドおよびサイトケラチンK18ポリペプチドからなる。しかし、サイトケラチンK8ポリペプチドは、482アミノ酸を有する全長サイトケラチンK8ポリペプチドよりも短い。さらに、このサイトケラチンK18ポリペプチドは、429アミノ酸を有する全長サイトケラチンK18ポリペプチドよりも短い。いくつかの実施形態において、このサイトケラチンKポリペプチドは、約475アミノ酸よりも短いか、または約450アミノ酸よりも短いか、または約425アミノ酸よりも短いか、または約400アミノ酸よりも短い。いくつかの実施形態において、そのサイトケラチンK18ポリペプチドは、約425アミノ酸よりも短いか、約415アミノ酸よりも短いか、約400アミノ酸よりも短いか、または約375アミノ酸よりも短い。
本発明のエピトープの1つの例は、2つの別個のタンパク質、すなわち、サイトケラチンK(配列番号3)およびサイトケラチンK18(配列番号3)の2つのペプチジル領域を構成する。このエピトープは、配列番号3として示され、そして以下のように提供される、サイトケラチン8配列の85〜129アミノ酸を含む。
Figure 2005523888
このエピトープは、配列番号4として示され、以下に提供されるような、サイトケラチン18のアミノ酸72〜124にさらに含む。
Figure 2005523888
いつかの例において、サイトケラチンK8ポリペプチドとサイトケラチンK18ポリペプチドとの間の相互作用を可能にする適切な3次元構造が、最適な免疫反応性を取得するためには必要であり得る。したがって、より長いサイトケラチンポリペプチドは、抗原として使用され得る。例えば、配列番号5を有するサイトケラチンK8ポリペプチドは、抗体を生成するために適切なサイトケラチンK18ポリペプチドと共に使用され得る。配列番号5は、以下である:
Figure 2005523888
同様に、配列番号6を有するサイトケラチンK18ポリペプチドは、抗体を生成するために適切なサイトケラチンK8ポリペプチドと共に使用され得る。配列番号6は、以下である。
Figure 2005523888
抗原性エピトープ「フラグメント」がまた、本発明によって企図される。このようなフラグメントは、全長サイトケラチンを含まないが、配列番号3〜6を有する抗原性エピトープに類似しているかまたはそれらに対して改善された免疫学的特性を有する抗原をコードしている。従って、配列番号3〜6のような抗原性エピトープのフラグメントは、約6アミノ酸、約9アミノ酸、約12アミノ酸、約15アミノ酸、約17アミノ酸、約18アミノ酸、約20アミノ酸、約25アミノ酸、約30アミノ酸またはそれ以上ほどの短さであり得る。一般的に、本発明のフラグメント抗原性エピトープは、そのエピトープが配列番号3〜6のいずれか1つの組み合わせによって形成されるエピトープと類似しているか、または免疫学的な特性を有している限り、任意に上限サイズを有する。
本発明はまた、配列番号3のペプチドおよび配列番号4のペプチドの組み合わせを含む融合タンパク質を企図する。このような融合タンパク質がその2つのペプチドを一緒して結合すると、その結果、そのペプチドは、本発明の癌関連エピトープをより容易に形成し得る。
融合ポリペプチドは、標準的な技術(化学結合体化を含む)を使用して一般的に調製され得る。融合ポリペプチドはまた、組換えポリペプチドとして発現され得、ある発現系における、非融合ポリペプチドと比較して、増大したレベルの産生を可能とし得る。簡潔には、ポリペプチド成分をコードするDNA配列は、別個にアセンブリされ得、そして、適切な発現ベクターとして連結され得る。1つのポリペプチド成分をコードするDNA配列の3’末端は、ペプチドリンカーを用いてかまたはそれを用いずに、第2のポリペプチド成分をコードするDNA配列の5’末端に連結され、その結果、その配列のリーディングフレームの、フェーズ(相)は一致する。このことによって、成分ペプチドの両方の生物学的活性を保持する単一の融合ペプチドへと翻訳されることが可能となる。
十分な距離で第1のポリペプチドと第2のポリペプチドを隔てるために、リンカー配列が使用され得、ポリペプチドの各々が、その2次構造および3次構造にフォールドすることが確実となる。このようなリンカーは、ペプチド、ポリペプチド、アルキル鎖または他の従来型スペーサー分子であり得る。
ポリペプチドリンカー配列またはペプチドリンカー配列は、当該分野において周知の標準技術を使用して、融合ポリペプチドに組み込まれる。適切なペプチドリンカー配列は、以下のような要因に基づいて選択され得る:(1)可撓性の伸延したコンフォメーションを採用するそれらの能力;(2)第1のポリペプチドおよび第2のポリペプチド上の機能エピトープと相互作用し得る二次構造をそれらが採用することができないこと;および(3)ポリペプチド機能エピトープと反応し得る疎水性残基または荷電した残基の欠如。いくつの実施形態において、ペプチドリンカー配列は、Gly残基、Asn残基およびSer残基を含む。他の中性付近のアミノ酸(例えば、ThrおよびAla)はまた、リンカー配列において使用され得る。リンカーとして通常使用され得るアミノ酸配列としては、以下に開示されるアミノ酸配列が挙げられる:Marateaら,Gene 40:39−46,1985;Murphyら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 83 :8258−8262,1986;米国特許第4,935,233号および米国特許第4,751,180号。このリンカー配列は、一般的に、1〜約50アミノ酸の長さであり得る。第1のポリペプチドおよび第2のポリペプチドが、機能ドメインを分離し、空間的な干渉を防ぐように使用され得る非必須N末端アミノ酸領域を有する場合には、リンカー配列は、一般的に必要とされない。
この融合ポリペプチドは、関連しない免疫原性タンパク質(例えば、リコール応答(recall response)を惹起することができる免疫原性タンパク質)と共に本明細書に記載されるようなポリペプチドエピトープ(例えば、配列番号3および配列番号4のペプチド)を含み得る。このようなタンパク質の例としては、破傷風タンパク質、結核タンパク質、および肝炎タンパク質が挙げられる(例えば、Stouteら、New Engl.J Med.,336:86−91,1997を参照のこと)。
1実施形態において、配列番号3および配列番号4のペプチドエピトープに対する免疫応答の進展を容易にし得るペプチドおよびポリペプチドがリンカーとして使用され得る。このような免疫原性融合パートナーは、Mycobacterium sp.に由来し得る。例えば、この免疫原性融合パートナーは、Mycobacterium tuberculosis由来Ra12フラグメントであり得る。Ra12組成物および、異種のポリヌクレオチド配列/ポリペプチド配列の発現および/または免疫原性を増強するためのRa12組成物の使用の方法は、米国特許出願番号60/158,585号(この開示は、本明細書において参考として全体が援用される)に記載されている。簡潔にいうと、Ra12は、Mycobacterium tuberculosis MTB32A核酸の部分配列であるポリヌクレオチド領域をいう。MTB32Aは、M.tuberculosisの病原性株または非病原性株における遺伝子によってコードされる分子量32KDのセリンプロテアーゼである。MTB32Aのヌクレオチド配列およびアミノ酸配列は、記載されている(例えば、米国特許出願番号60/158,585;また、Skeikyら,Infection and Immun.(1999)67:3998−4007を参照のこと。本明細書中においてこれらは参考として援用される)。MTB32Aコード配列のC末端フラグメントは、高レベルで発現し、そして、精製プロセスの全体に亘って、可溶性ポリペプチドとして維持される。さらに、Ra12は、Ra12が融合している異種免疫原性ポリペプチドの免疫原性を増強し得る。1つの有用なRa12融合ポリペプチドは、14KDのC末端フラグメント(MTB32の192〜323のアミノ酸残基に対応する)を含む。他の有用なRa12ポリヌクレオチドは、一般に、Ra12ポリペプチドの一部をコードする、少なくとも約15の連続したヌクレオチド、少なくとも約30の連続したヌクレオチド、少なくとも約60の連続したヌクレオチド、少なくとも約100の連続したヌクレオチド、少なくとも約200ヌクレオチドまたは少なくとも約300ヌクレオチドを含む。
Ra12ポリヌクレオチドは、ネイティブ配列(すなわち、Ra12ポリペプチドまたはその一部分をコードする内因性配列)を含み得るか、または、このような配列の改変体を含み得る。ネイティブRa12ポリペプチドを含む融合ポリペプチドと比較してそのコードされる融合ポリペプチドの生物学的活性が実質的に消失しないように、Ra12 ポリヌクレオチド改変体は、1以上の置換、付加、欠失および/または挿入を含み得る。改変体は、好ましくは、ネイティブのRa12ポリペプチドまたはその一部分をコードするポリヌクレオチド配列に対して、少なくとも70%の同一性、より好ましくは少なくとも80%の同一性、および最も好ましくは少なくとも90%の同一性を提示する。
別の実施形態において、免疫学的融合パートナーは、プロテインD、つまり、グラム陰性細菌のHaemophilus influenza Bの表面タンパク質(WO91/18926)に由来する。プロテインDの有用部分は、そのタンパク質のおよそ3分の1(例えば、第1のN末端の100〜110のアミノ酸)を含む。さらに、このようなプロテインD融合パートナーは、脂質化(lipidate)され得る。特定の好ましい実施形態において、リポプロテインD融合パートナーのはじめの109残基がN末端に含まれて、さらなる外因性T細胞エピトープを有するポリペプチドを提供して、そして、E.coliにおけるその発現レベルを増大する(従って、発現エンハンサーとして機能する)。その脂質テイルは、抗原提示細胞に対する抗原の最適な提示を確実にする。他の融合パートナーは、インフルエンザウイルスNS1(hemaglutinin)に由来する非構造タンパク質を含む。代表的には、N末端の81アミノ酸が使用されるが、Tヘルパーエピトープを含む様々なフラグメントが使用され得る。
別の実施形態において、この免疫学的融合パートナーは、LYTAとして公知のタンパク質またはその一部(好ましくは、C末端部分)である。LYTAは、Streptococcus pneumoniae由来であり、これは、(LytA遺伝子(Gene 43:265−292,1986)によってコードされる)アミダーゼLYTAとして公知のN−アセチル−L−アラニンアミダーゼを合成する。LYTAは、ペプチドグリカン骨格中の特定の結合を特異的に分解する自己溶解素である。LYTAタンパク質のC末端ドメインは、コリンまたはいくつかのコリンアナログ(例えば、DEAE)に対する親和性の要因である。この特性は、融合タンパク質の発現に有用なプラスミドを発現するE.coli C−LYTAの開発のために利用されている。アミノ末端にC−LYTAフラグメントを含むハイブリッドタンパク質の精製が、記載されている(Biotechnology 10:795−798,1992を参照のこと)。好ましい実施形態において、LYTAの反復部分が融合ポリペプチド中に組み込まれ得る。反復部分は、残基178において開始するC末端領域中に見出される。特に好ましい反復部分は、残基188〜305を組み込む。
別の例示的な実施形態は、融合ポリペプチドおよびこの融合ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、ここで、この融合パートナーは、米国特許第5,633,234号に記載されるように、ポリペプチドをエンドソーム/リソソーム区画に指向し得る、標的化シグナルを含む。本発明の免疫原性ポリペプチドは、この標的化シグナルと融合される場合、MHCクラスII分子とより効率的に結合し、それによってポリペプチドに特異的なCD4.sup.+T細胞のインビボでの増強された刺激を提供する。
本発明のポリペプチドおよび融合タンパク質は、種々の周知の合成技術および/または組換え技術のいずれかを使用して調製される。約150未満のアミノ酸であるポリペプチドおよび融合タンパク質は、当業者に周知の技術を使用して、合成手順によって作製され得る。1つの例において、このようなポリペプチドは、商業的に利用可能な固相技術(例えば、アミノ酸が、成長しているアミノ酸鎖に連続的に加えられる、Merrifield固相合成法(Merrifield,J.Am.Chem.Soc.85:2149−2146,1963を参照のこと))のいずれかを使用して合成される。ポリペプチドの自動合成のための装置は、Perkin Elmer/Applied BioSystems Division(Foster City,Calif.)のような業者から市販されており、そして製造業者の指示書に従って操作され得る。
本発明の小さい融合タンパク質および大きい融合タンパク質ならびにポリペプチドエピトープは、当業者に利用可能な任意の他の方法によって生成され得る。例えば、融合タンパク質およびポリペプチドエピトープは、選択された融合タンパク質またはポリペプチドエピトープをコードする核酸を、任意の種々の手順を使用して、発現ベクター中に挿入することによって、組換え的に作製され得る。一般的に、所望のタンパク質またはポリペプチドをコードする核酸は、当該分野で公知の技術を使用して、適切な制限エンドヌクレアーゼ部位に挿入される。一般的には、Sambrookら,1989,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.;Sambrook and Russell,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版(2001年1月15日)Cold Spring Harbor Laboratory Press,ISBN:0879695765;Ausubelら,Current Protocols in Molecular Biology,Green Publishing Associates and Wiley Interscience,NY(1989))を参照のこと。融合タンパク質またはポリペプチドエピトープを含有する適切な発現ベクターの構築は、当業者に公知の標準的なライゲーション技術を使用する。
結合された核酸配列は、本発明の融合タンパク質およびポリペプチドエピトープの発現を容易にする、適切な転写調節エレメントまたは翻訳調節エレメントに作動可能に連結される。タンパク質の発現の要因である調節エレメントは、ポリペプチドのコード領域の5’側にのみ位置する。同様に、翻訳を終了させるのに必要とされる終止コドンおよび転写終結シグナルは、融合タンパク質またはポリペプチドエピトープをコードする核酸配列の3’側にのみ存在する。作動可能に連結された調節エレメントを有する目的のポリペプチドをコードする核酸の構築後、この発現カセットは、宿主細胞中に導入され得、そしてコードされたポリペプチドが発現され得る。
一般的に、本発明のポリペプチド組成物(融合ポリペプチドを含む)が単離される。「単離された」ポリペプチドは、その元々の環境から除去されるポリペプチドである。例えば、天然に存在するタンパク質またはポリペプチドが天然の系に同時に存在する物質のいくらかまたは全てから分離される場合、このタンパク質またはポリペプチドは、単離される。このようなポリペプチドはまた、精製され得る。例えば、ポリペプチドエピトープおよび融合タンパク質は、少なくとも約90%純粋であるかまたは少なくとも約95%純粋であるかまたは少なくとも約99%純粋であり得る。
(抗体および結合実体)
本発明のサイトケラチンエピトープは、生存可能な癌細胞および腺癌細胞の表面上に均一な点状パターンで表示される。免疫組織学研究は、本発明の癌関連エピトープが、正常なサイトカイン8および18とは対照的に、悪性結腸上皮と正常結腸上皮との間、および肝臓における結腸癌転移とまわりを取り囲む正常肝細胞との間を区別するのに使用され得ることを示す。さらに、本発明の癌関連エピトープは、生検の悪性領域内の増殖細胞の膜と結合するが、休止細胞は、エピトープ用に染色された場合、糸状のパターンを有した。
本発明は抗体調製物および本発明のエピトープに対して指向される結合実体(例えば、サイトケラチンK8由来の少なくとも1つのペプチドとサイトケラチンk18由来の少なくとも1つのペプチドとの抗原混合物に結合し得る、抗体または結合実体)を提供する。サイトカインK8由来のペプチドの例としては、配列番号3および配列番号5が挙げられる。サイトケラチンK18由来のペプチドの例としては、配列番号4および配列番号6が挙げられる。
1つの実施形態において、抗体または結合実体は、配列番号7〜35、47〜49のうちのいずれか1つを含むポリペプチドを含み得る。いくつかの実施形態において、抗体および結合実体は、配列番号21〜35、47〜49のうちのいずれか1つから本質的になるポリペプチドを含む。他の実施形態において、抗体および結合実体は、配列番号8、10、12、15、17、19、22、24、27、29または32のいずれか1つから本質的になるポリペプチドを含む。別の実施形態において、本発明は、配列番号7〜33、47〜49の任意の組み合わせを含む結合実体ポリペプチドに関し、ここで、このポリペプチドは、本発明のエピトープに結合し得る。
本発明はまた、本発明の抗体様ポリペプチドをコードする核酸を提供する。1つの実施形態において、この核酸は、配列番号7〜35、47〜49のうちのいずれか1つを含むポリペプチドをコードし、ここで、このような核酸は、本発明のエピトープに結合し得るポリペプチドをコードする。別の実施形態において、この核酸は、配列番号7〜33、47〜49の2つ以上の組み合わせをコードし、ここで、このような核酸は、本発明のエピトープに結合し得る結合実体ポリペプチドをコードする。好ましい核酸は、配列番号21〜33のいずれか1つまたは配列番号8、10、12、15、17、19、22、24、27、29または32のいずれか1つから本質的になるポリペプチドをコードする。本発明の他の核酸は、ヌクレオチド配列(配列番号36〜39)を含む。
本発明はまた、利用可能な手順によって作製される抗体を提供し、この抗体は、本発明のエピトープに結合し得る。
抗体分子は、免疫グロブリンと呼ばれる血漿タンパク質のファミリーに属し、これらの基本構造ブロックである免疫グロブリンフォールドまたは免疫グロブリンドメインは、免疫系および他の生物学的な認識系の多くの分子中で種々の形態で使用される。標準的な抗体は、2つの同一な免疫グロブリン重鎖および2つの同一な軽鎖からなる四量体構造であり、かつ約150,000ダルトンの分子量を有している。
抗体の重鎖および軽鎖は、異なるドメインからなる。各軽鎖は、1つの可変ドメイン(VL)および1つの定常ドメイン(CL)を有し、一方各重鎖は、1つの可変ドメイン(VH)および3つまたは4つの定常ドメイン(CH)を有している。例えば、Alzari,P.N.,Lascombe,M.−B.&Poljak,R.J.(1988)Three−dimensional structure of antibodies.Annu.Rev.Immunol.6,555−580を参照のこと。約110のアミノ酸残基からなる各ドメインは、互いに対してパックされた(pack)2つのβシートから形成される特徴的なβサンドイッチ構造に折り畳まれる(免疫グロブリングロブリンフォールド)。このVHドメインおよびVLドメインは、それぞれ、ドメインの1つの末端でβストランドを接続するループ、またはターンである、3つの相補性決定領域(CDR1−3)を有する。軽鎖および重鎖両方の可変領域は、一般的には抗原特異性に寄与するが、個々の鎖の特異性に対する寄与は、常に等しいわけではない。抗体分子は、6つの無作為に選ばれたループ(CDR)を使用することによって多くの分子に結合するように進化された。
重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列に依存して、免疫グロブリンが、異なるクラスに割り当てられ得る。少なくとも5つの主要なクラスの免疫グロブリン:IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgMが存在し、これらのいくつかが、サブクラス(アイソタイプ)(例えば、IgG−1、IgG−2、IgG−3およびIgG−4;IgA−1およびIgA−2)にさらに分割され得る。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する、重鎖定常ドメインは、それぞれ、α、δ、ε、γ、およびμと呼ばれる。抗体の軽鎖は、定常ドメインのアミノ酸配列に基づいて、κおよびλと呼ばれる2つの明らかに別々の型の1つに割り当てられ得る。異なるクラスの免疫グロブリンのサブユニット構造および三次元構成は、周知である。
抗体の可変ドメインの脈絡における用語「可変」は、可変ドメインの特定の部分が抗体間の配列中で広範に異なるという事実をいう。この可変ドメインは、結合のためおよび各特定抗体の、その特定の抗原に対する特異性を決定するためのものである。しかし、可変性は、抗体の可変ドメインにわたって均一に分布されない。可変性は、軽鎖可変ドメインと重鎖可変ドメインの両方の超可変領域としても公知である、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる3つのセグメントにおいて濃縮される。
可変ドメインのより高度に保存された部分は、フレームワーク(FR)と呼ばれる。ネイティブの重鎖および軽鎖の可変ドメインは、それぞれ4つのFR領域を含み、そのほとんどがβシート構成を採用し、3つのCDRによって接続されており、βシート構造と接続し、かついくつかの場合においてβシート構造の一部を形成するループを形成する。各鎖におけるCDRは、FR領域によって共に近位に保持され、そして他の鎖由来のCDRは、抗体の抗原結合部位の形成に寄与する。定常ドメインは、抗体の抗原への結合に直接関与しないが、抗体の抗体依存性細胞毒性への関与のような種々のエフェクター機能を示す。
従って、本発明における使用が企図される抗体は、任意の種々の形態であり得、この形態としては、Fv、Fabおよび同様のフラグメントのような抗体フラグメント、可変ドメイン相補性決定領域(CDR)を含む一本鎖抗体、ならびに同様の形態が挙げられ、これらの全ては、本明細書中で使用される場合、広義の用語「抗体」とされる。本発明は、抗体(ポリクローナルまたはモノクローナル)の任意の特異性の使用を企図し、そしてこの抗体は、特異的抗原を認識し、そして特異的抗原と免疫反応する抗体に限定されない。好ましい実施形態において、以下に記載される治療法とスクリーニング法の両方の脈絡において、本発明の抗原またはエピトープに免疫特異的である抗体またはそのフラグメントが、使用される。いくつかの実施形態において、この抗体は、COU−1抗体ではない。
用語「抗体フラグメント」は、全長抗体の一部のことをいい、一般的には、抗原結合領域または可変領域をいう。抗体フラグメントの例としては、Fabフラグメント、Fab’フラグメント、F(ab’)フラグメントおよびFvフラグメントが挙げられる。抗体のパパイン消化は、Fabフラグメントと呼ばれる2つの同一の抗原結合フラグメントを生成し、その各々は、単一の抗原結合部位および残りの「Fc」フラグメント(その結晶化を容易にする能力のためにそう呼ばれる)を有している。ペプシン処理は、2つの抗原結合フラグメントを有するF(ab’)フラグメントを生じ、これは、抗原および残りの他のフラグメント(これは、pFc’と称される)を架橋し得る。さらなるフラグメントとしては、ジアボディー(diabody)、線形抗体、一本鎖抗体分子、および抗体フラグメントから形成される多特異性(multispecific)抗体が挙げられる。本明細書中で使用される場合、抗体に関する「機能的フラグメント」は、Fvフラグメント、F(ab)フラグメントおよびF(ab’)フラグメントをいう。
従って、本発明によって企図される抗体フラグメントは、全長抗体ではなく、COU−1抗体のような抗体に対して、類似の免疫学的特性または改善された免疫学的特性を有する。従って、COU−1抗体のフラグメントおよび/または配列番号7〜35の抗体のいずれか1つを有するポリペプチドのフラグメントが、本発明によって企図される。このような抗体フラグメントは、約4アミノ酸、5アミノ酸、6アミノ酸、7アミノ酸、9アミノ酸、約12アミノ酸、約15アミノ酸、約17アミノ酸、約18アミノ酸、約20アミノ酸、約25アミノ酸、約30アミノ酸程度の小ささまたはそれ以上であり得る。
一般に、本発明の抗体フラグメントは、このフラグメントが、配列番号3〜6のいずれか1つの組み合わせによって形成されるエピトープと特異的に結合する抗体に対して類似の特性または免疫学的特性を有する限り、任意の上限サイズを有し得る。このような参照配列は、COU−1抗体であり得る。例えば、結合実体および軽鎖抗体フラグメントは、この抗体フラグメントが軽鎖抗体サブユニットに関連する場合、約200アミノ酸未満、約175アミノ酸未満、約150アミノ酸未満、または約120アミノ酸未満を有し得る。さらに、結合実体および重鎖抗体フラグメントは、この抗体フラグメントが重鎖抗体サブユニットに関連する場合、約425アミノ酸未満、約400アミノ酸未満、約375アミノ酸未満、約350アミノ酸未満、約325アミノ酸未満、または約300アミノ酸未満を有し得る。
抗体フラグメントは、その抗原、エピトープまたはレセプターと選択的に結合するいくつかの能力を保持する。抗体フラグメントの数種の型は、以下の(1)〜(5)のように規定される。:
(1)Fabは、抗体分子の一価の抗原結合フラグメントを含むフラグメントである。Fabフラグメントは、抗体全体を酵素パパインで消化することによって産生され、インタクトな軽鎖、および1つの重鎖の一部を生じ得る。
(2)Fab’は、抗体全体をペプシンで処理し、続いて還元することによって得られ、インタクトな軽鎖、および重鎖の一部を生じ得る、抗体分子のフラグメントである。2つのFab’フラグメントは、抗体分子によって得られる。Fab’フラグメントは、その重鎖CH1ドメイン(抗体ヒンジ領域由来の1つ以上のシステインを含む)のカルボキシル末端におけるわずかな残基の付加だけ、Fabフラグメントとは異なる。
(3)(Fab’)は、その後に還元することなく、抗体全体を酵素ペプシンで処理することによって得られ得る抗体のフラグメントである。F(ab’)は、2つのジスルフィド結合によって一緒に保持される2つのFab’フラグメントの二量体である。
(4)Fvは、完全な抗原認識部位および抗原結合部位を含む、最小抗体フラグメントである。この領域は、密接に非共有結合した、1つの重鎖可変ドメインおよび1つの軽鎖可変ドメインの二量体(V−V二量体)からなる。この構成において、各可変ドメインの3つのCDRは、このV−V二量体の表面上に抗原結合部位を規定するように相互作用する。集合的に、6つのCDRが、この抗体に対する抗原結合特異性を与える。しかし、1つの可変ドメイン(または抗原に特異的な3つのCDRのみを含むFvの半分)でさえもが、結合部位全体よりも低い親和性にもかかわらず、抗原を認識しかつ抗原に結合する能力を有する。
(5)一本鎖抗体(「SCA」)は、軽鎖の可変領域、重鎖の可変領域を含む遺伝子操作された分子として定義され、遺伝学的に融合された一本鎖分子として適切なポリペプチドリンカーによって連結される。このような一本鎖抗体はまた、「一本鎖Fv」抗体フラグメントまたは「sFv」抗体フラグメントとも称される。一般に、このFvポリペプチドは、VHドメインとVLドメインとの間にポリペプチドリンカーをさらに含み、このポリペプチドリンカーにより、sFvは、抗原結合のための所望の構造を形成することができる。sFvの総説については、Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies、第113巻、RosenburgおよびMoore編、Springer−Verlag,N.Y.、269−315頁(1994)を参照のこと。
用語「ジアボディ(diabody)」とは、2つの抗原結合部位を有する小さい抗体フラグメントをいい、このフラグメントは、同じポリペプチド鎖(VH−VL)において、軽鎖可変ドメインに連結された(VL)重鎖可変ドメイン(VH)を含む。同じ鎖上の2つのドメイン間での対形成を可能にするには短すぎるリンカーを使用することによって、これらのドメインは、別の鎖の相補的ドメインと対形成され、2つの抗原結合部位が作製される。ジアボディは、例えば、EP 404,097;WO 93/11161、およびHollingerら、Proc.Natl.Acad Sci.USA 90:6444−6448(1993)において、より完全に記載される。
ポリクローナル抗体の調製のための方法は、当業者に利用可能である。例えば、Greenら、Production of Polyclonal Antisera:Immunochemical Protocols(Manson編)1−5頁(Humana Press);Coliganら、Production of Polyclonal Antisera in Rabbits,Rats Mice and Hamsters:Current Protocols in Immunology、2.4.1節(1992)(これらは、本明細書中で参考として援用される)を参照のこと。
同様に、モノクローナル抗体の調製は、従来式である。例えば、Kohler & Milstein,Nature,256:495(1975);Coliganら、2.5.1−2.6.7節;およびHarlowら:Antibodies:A Laboratory Manual、726頁(Cold Spring Harbor Pub.(1988))(これらは、本明細書中で参考として援用される)を参照のこと。モノクローナル抗体は、種々の十分に確立された技術によって、ハイブリドーマ培養物から単離および精製され得る。このような単離技術としては、Protein−A Sepharoseを使用するアフィニティクロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、およびイオン交換クロマトグラフィーが挙げられる。例えば、Coliganら、2.7.1−2.7.12節および2.9.1−2.9.3節;Barnesら、Purification of Immunoglobulin G(IgG):Methods in Molecular Biology第10巻、79−104頁(Humana Press(1992))を参照のこと。
モノクローナル抗体のインビトロおよびインビボでの操作方法は、当業者に周知である。例えば、本発明に従って使用されるべきモノクローナル抗体は、KohlerおよびMilstein,Nature 256,495(1975)によって最初に記載されたハイブリドーマ方法によって作製され得るか、または例えば、米国特許第4,816,567号に記載される組み換え方法によって作製され得る。本発明とともに使用するためのモノクローナル抗体はまた、Clacksonら、Nature 352:624−628(1991)、およびMarksら、J.Mol Biol.222:581−597(1991)に記載される技術を使用して、ファージ抗体ライブラリーから単離され得る。別の方法は、組換え手段によってモノクローナル抗体をヒト化して、ヒト特異的配列およびヒト認識可能配列を含む抗体を作製する工程を包含する。総説については、Holmesら、J.Immunol.,158:2192−2201(1997)およびVaswaniら、Annals Allergy,Asthma & Immunol.,81:105−115(1998)を参照のこと。
用語「モノクローナル抗体」とは、本明細書中で使用される場合、実質的に同種の抗体(すなわち、少量で存在し得る潜在的に天然に存在する変異を除いては同一である集団を含む、個々の抗体)の集団から得られる抗体をいう。モノクローナル抗体は、高度に特異的であり、1つの抗原部位に対して指向される。さらに、種々の決定因子(エピトープ)に対して指向される種々の抗体を代表的に含む、従来型のポリクローナル抗体調製物とは対照的に、各モノクローナル抗体は、抗原上の1つの決定因子に対して指向される。これらの特異性に加えて、これらのモノクローナル抗体は、他の免疫グロブリンによって汚染されないハイブリドーマ培養物によって合成されるという点で有益である。「モノクローナル」モディファイヤー(modifier)は、その抗体の特徴が、実質的に同種の抗体集団から得られる抗体の特徴を示すことを示し、任意の特定の方法による抗体集団を必要とするとはみなされない。
本明細書中のモノクローナル抗体は、特に、「キメラ」抗体(免疫グロブリン)を含み、その重鎖および/または軽鎖の一部は、それらが所望の生物学的活性を示す限り、特定の種由来の抗体または特定の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体の、対応する配列と同一であるかまたはそれらの配列に相同であり、一方、その鎖の残部は、別の種由来の抗体または別の抗体クラスもしくはサブクラスに属する抗体、およびこれらの抗体のフラグメントの、対応する配列と同一であるかまたはそれらの配列に相同である(米国特許第4,816,567号);Morrisonら、Proc.Natl.Acad Sci.81,6851−6855(1984)。
抗体フラグメントを作製する方法はまた、当該分野で公知である(例えば、HarlowおよびLane,Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,New York,(1988)(本明細書中で参考として援用される)を参照のこと)。本発明の抗体フラグメントは、抗体のタンパク質分解性加水分解によってか、またはこのフラグメントをコードするDNAのE.coliにおける発現によって、調製され得る。抗体フラグメントは、従来方法によって抗体全体をペプシン消化またはパパイン消化することによって得られ得る。例えば、抗体フラグメントは、ペプシンでの抗体の酵素学的切断によって作製され、F(ab’)で表される5Sフラグメントが提供され得る。このフラグメントは、チオール還元剤、および必要に応じて、ジスルフィド結合の切断を生じるスルフヒドリル基に対するブロッキング基を使用してさらに切断され、3.5S Fab’の一価のフラグメントが作製され得る。あるいは、ペプシンを使用する酵素学的切断は、2つの一価のFab’フラグメントおよびFcフラグメントを直接生じる。これらの方法は、例えば、米国特許第4,036,945号および米国特許第4,331,647号、ならびにこれらに含まれる参考文献に記載されている。これらの特許は、それら全体が本明細書中で参考として援用される。
このフラグメントがインタクトな抗体によって認識可能である抗原に結合する限り、抗体を切断する他の方法(例えば、重鎖を分離して、一価の軽鎖フラグメントを形成する方法)、フラグメントのさらなる切断方法、または他の酵素学的技術、化学的技術、もしくは遺伝学的技術もまた、使用される。例えば、Fvフラグメントは、V鎖とV鎖との結合を含む。この結合は、非共有結合であり得るか、またはその可変鎖は、分子間ジスルフィド結合もしくは化学物質(例えば、グルタルアルデヒド)による架橋によって、連結され得る。好ましくは、このFvフラグメントは、ペプチドリンカーによって連結されたV鎖およびV鎖を含む。これらの一本鎖抗原結合タンパク質(sFv)は、オリゴヌクレオチドによって連結されるVドメインおよびVドメインをコードするDNA配列を含む構造遺伝子を構築することによって、調製される。この構造遺伝子は、発現ベクターに挿入され、続いて、E.coliのような宿主細胞に導入される。その組み換え宿主細胞は、2つのVドメインを架橋するリンカーペプチドを有する一本鎖ポリペプチド鎖を合成する。sFvを作製するための方法は、例えば、Whitlowら、Methods:a Companion to Methods in Enzymology、第2巻、97頁(1991);Birdら、Science 242:423−426(1988);Ladnerら、米国特許第4,946,778号;およびPackら、Bio/Technology 11:1271−77(1993)によって記載されている。
抗体フラグメントの別の形態は、1つの相補性決定領域(CDR)をコードするペプチドである。CDRペプチド(「最小領域単位」)は、しばしば、抗原認識および抗原結合に関与する。CDRペプチドは、目的の抗体のCDRをコードする遺伝子をクローニングまたは構築することによって得られ得る。このような遺伝子は、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応を使用して、抗体産生細胞のRNAから可変領域を合成することによって、調製される。例えば、Larrickら、Methods:a Companion to Methods in Enzymology、第2巻、106頁(1991)を参照のこと。
本発明は、ヒト抗体および非ヒト(例えば、マウス)抗体のヒト化形態を企図する。このようなヒト化抗体は、キメラ免疫グロブリン、免疫グロブリン鎖または、非ヒト免疫グロブリンに由来する最小配列を含む、それらのフラグメント(例えば、Fv、Fab、Fab’、F(ab’)または抗体の他の抗原結合配列)である。大部分は、ヒト化抗体は、ヒト免疫グロブリン(レシピエント抗体)である。このヒト化免疫グロブリンでは、レシピエントの相補決定領域(CDR)に由来する残基が、非ヒト種(例えば、所望の特異性、親和性および受容能力を有するマウス、ラットまたはウサギ)のCDR(ドナー抗体)に由来する残基により置換されている。
いくつかの例において、ヒト免疫グロブリンのFvフレームワーク残基は、対応する非ヒト残基に置換されている。さらに、ヒト化抗体は、レシピエント抗体にも移入されたCDRまたはフレームワーク配列にも見出されない残基を含み得る。これらの改変は、さらに洗練かつ最適な抗体性能にさせる。一般的に、ヒト化抗体は、少なくとも1つ、そして代表的には2つの可変領域の全てを実質的に含む。ここで、全てまたは実質的に全てのCDR領域は、非ヒト免疫グロブリンのCDRと対応し、そして全てまたは実質的に全てのFR領域は、ヒト免疫グロブリンコンセンサス配列である。ヒト化抗体はまた、必要に応じて免疫グロブリン定常領域(Fc)(代表的に、ヒト免疫グロブリンの定常領域)の少なくとも一部を含む。さらなる詳細は、Jonesら,Nature 321,522−525(1986);Reichmannら,Nature 332,323−329(1988);Presta,Curr.Op.Struct.Biol.2,593−596(1992);Holmesら,J.Immunol.,158:2192−2201(1997)およびVaswaniら,Annals Allergy,Asthma & Immunol.,81:105−115(1998)を参照のこと。
標準化手順は、抗体生成に有用であるが、抗体のサイズ、抗体の複鎖構造および抗体内に存在する6つの結合ループの複雑性は、大量の抗体の改良および生産に対して障害物となる。従って、本発明はさらに、本発明のエピトープを認識し、結合し得るポリペプチドを含む、結合実体の使用も企図する。
従って、本発明は、本発明の癌関連エピトープに結合し得る抗体および他の結合実体に関連する。いくつかの実施形態において、抗体および結合実体は、配列番号7〜配列番号33を有する。配列番号7〜配列番号33の配列は、以下に提供される。
Figure 2005523888
Figure 2005523888
ペプチド配列番号7〜配列番号33をコードする核酸は、COU−1抗体を分泌する細胞から単離された。本スクリーニングにおいて単離された核酸によりコードされる全てのポリペプチドが、癌関連エピトープに結合し得るわけではなく、配列番号7〜配列番号33のペプチドが、ファージディスプレイおよび他の実験により結合において役割を果たすことが示された。さらに、異なる抗体フラグメントクローンの類似の領域において、いくつかの差異が見出された。例えば、単離された可変軽鎖CDR1フラグメントは、RASQSVSSSYLA(配列番号15)並びにKSSQSLLYSSNNKNYLA(配列番号27)を有した。同様に、単離された可変軽鎖CDR2フラグメントは、DASNRAT(配列番号17)、GASSRAT(配列番号22)またはWASTRES(配列番号29)を有した。さらに、単離された可変軽鎖CDR3フラグメントは、QQYGNSPPYT(配列番号24)またはQQYYSTPPM(配列番号32)を有した。従って、全てのクローンが同一であるわけではない。
多くのタンパク質が、結合ドメイン(例えば、任意の配列番号7〜33、47〜49のペプチド、またはそれらの変異体)が付着し得るためのタンパク質の骨組としての役割を果たし得る。結合ドメインは、本発明の癌関連エピトープに結合するかまたは相互作用するが、タンパク質骨組は、結合ドメインが結合し得るように結合ドメインを維持しそして安定化させるにすぎない。多くのタンパク質骨組が使用され得る。例えば、ファージカプシドタンパク質が使用され得る。Clackson & Wells,Trends Biotechnol.12:173−184(1994)において概説される。実際、このようなファージカプシドタンパク質は、本明細書に記載されるように使用され、配列番号7〜配列番号33のペプチドをスクリーニングした(実施例を参照のこと)。ファージカプシドタンパク質はまた、ランダムペプチド配列(ウシ膵臓トリプシンインヒビター(Robertsら,PNAS 89:2429−2433(1992))、ヒト成長ホルモン(Lowmanら,Biochemistry 30:10832−10838(1991)、Venturiniら,Protein Peptide Letters 1:70−75(1994))、およびStreptococcusのIgG結合ドメイン(O’Neilら,Techniques in Protein Chemistry V(Crabb,L,編)pp.517−524,Academic Press,San Diego(1994))が挙げられる)を示す骨組としても使用され得る。これらの骨組は、本明細書で提供される結合ドメインを含むように改変され得る、単一のランダム化ループまたは領域を示す(例えば、配列番号7〜33、47〜49)。
研究者らはまた、小さな74アミノ酸αアミラーゼインヒビターTendamistatを、糸状ファージM13の提示骨組として使用した。McConnell,S.J.,およびHoess,R.H.,J.Mol.Biol.250:460−470(1995)。Tendamistatは、Streptomyces tendaeに由来するβシートタンパク質である。Tendamistatは、結合ペプチドに対する魅力的な骨組としての多くの特徴を有し、その特徴としては、小さなサイズ、安定性、および高解像度のNMRおよびX線構造データの有用性が挙げられる。Tendamistatの全体的なトポロジーは、一連のループにより結合される、2つのβシートを有する免疫グロブリンドメインのトポロジーと類似している。免疫グロブリンドメインと対照的に、Tendamistatのβシートは、1つのジスルフィド結合ではなく、むしろ2つのジスルフィド結合で一緒に維持され、タンパク質の多くの安定性の原因となる。免疫グロブリンで見出されるCDRループから類推して、Tendamistatのループは、類似の機能を果たし得、そしてインビトロ突然変異誘発により容易にランダム化され得る。しかし、Tendamistatは、Streptomyces tendaeに由来し、ヒトにおいて抗原性であり得る。しかし、その小さなサイズは、その抗原性を減少し得るか、または阻害し得る。
フィブロネクチンIII型領域はまた、付着され得る結合実体のためのタンパク質骨組として使用され得る。結合実体(例えば、CDRペプチド)のタンパク質骨組として、ドメイン中で、このようなフィブロネクチンタイプを使用するための配列、ベクターおよびクローニング手順が提供される(例えば、米国特許出願公開20020019517)。フィブロネクチンは、細胞外マトリックスおよび細胞−細胞相互作用の形成において必須な役割を果たす大きなタンパク質である。フィブロネクチンは、小さなドメインの3つのタイプ(I、IIおよびIII)の多くの反復からなる。Baron,M.,Norman,D.G.およびCampbell,I.D.(1991)Protein modules Trends Biochem.Sci.16,13−17。フィブロネクチンIII型は、免疫グロブリンスーパーファミリーの大きなサブファミリー(Fn3ファミリーまたはs型Igファミリー)の一部である。Fn3ファミリーとしては、細胞接着分子、細胞表面ホルモンおよびサイトカインレセプター、シャペロニン、ならびに炭水化物結合ドメインが挙げられる。概説として、Bork,P.およびDoolittle,R.F.(1992)Proposed acquisition of an animal protein domain by bacteria.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89,8990−8994;Jones,E.Y.(1993)The immunoglobulin superfamily Curr.Opinion Struct.Biol.3,846−852;Bork,P.,Hom,L.およびSander,C.(1994)The immunoglobulin fold.Structural classification,sequence patterns and common core.J.Mol.Biol.242,309−320;Campbell,I.D.およびSpitzfaden,C.(1994)Building proteins with fibronectin type III modules Structure 2,233−337;Harpez,Y.および Chothia,C.(1994)Many of the immunoglobulin superfamily domains in cell adhesion molecules and surface receptors belong to a new structural set which is close to that containing variable domains J.Mol.Biol.238,528−539を参照のこと。
免疫系において、特異的な抗体をラージライブラリーから選択し、そして増幅する(親和性成熟(affinity maturation))。免疫細胞において使用されたコンビナトリアル技術は、突然変異誘発および結合実体のコンビナトリアルライブラリーの生成により、模倣され得る。従って、結合実体、抗体フラグメントおよび抗体は、ディスプレイ型技術(ファージディスプレイ、レトロウイルスディスプレイ、リボソームディスプレイ、および当該分野で周知の技術を使用する他の技術が挙げられるが、これらに限定されない)により生成され得、生じた分子は、さらなる成熟(例えば、親和性成熟(例えば、当該分野で周知である技術))に供され得る。WrightおよびHarris、上述、HanesおよびPlucthau PNAS USA 94:4937−4942(1997)(リボソームディスプレイ)、ParmleyおよびSmith Gene 73:305−318(1988)(ファージディスプレイ), Scott TIBS 17:241−245(1992),Cwirlaら PNAS USA 87:6378−6382(1990),RusselらNucl.Acids Research 21:1081−1085(1993),Hoganboomら.Immunol.Reviews 130:43−68(1992),ChiswellおよびMcCafferty TIBTECH 10:80−84(1992),ならびに米国特許第5,733,743号。
従って、本発明はまた、抗体を最適なそれらの親和性、選択性、結合強度および/または他の所望の特性に変異する方法を提供する。変異抗体とは、抗体のアミノ酸配列変異体を言う。一般的に、変異抗体中の1以上のアミノ酸残基は、参考の抗体に存在するアミノ酸残基と異なる。このような変異抗体は、参照アミノ酸配列と100%未満の配列同一性または類似性を必然的に有する。一般的に、変異抗体は、参照抗体の重鎖可変ドメインまたは軽鎖可変ドメインのいずれかのアミノ酸配列と少なくとも75%のアミノ酸配列同一性または類似性を有する。変異抗体は、参考の抗体の重鎖可変ドメインまたは軽鎖可変ドメインのいずれかのアミノ酸配列と、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、なおさらに好ましくは少なくとも90%、そして最も好ましくは少なくとも95%のアミノ酸配列同一性または類似性を有する。抗体を変異する1つの方法としては、ファージディスプレイを用いる親和性成熟が挙げられる。
例えば、ファージディスプレイを用いる親和性成熟は、変異抗体を生成する1つの方法として利用され得る。ファージディスプレイを用いる親和性成熟とは、Lowmanら,Biochemistry 30(45):10832−10838(1991)に記載されるプロセスを言う。Hawkinsら,J.Mol Biol.254:889−896(1992)もまた参考のこと。以下の記載に厳密に制限されないが、このプロセスは、お互いの部位で全ての可能なアミノ酸置換を生成する目的を有する多くの異なる部位において、いくつかの抗体超可変領域の変異を含むとして簡単に記載され得る。このように、生成された抗体変異は、融合タンパク質として、糸状ファージ粒子から一価様式で示される。融合は、一般的にM13の遺伝子III産物に成される。様々な変異を発現するファージは、目的の特質(例えば、結合親和性または選択性)のための数回の選択が繰り返され得る。目的の変異は、単離されそして配列決定される。このような方法は、米国特許第5,750,373号、同第6,290,975号およびCunningham,B.C.ら,EMBO J.13(11),2508−2515(1994)においてより詳細に記載される。
一つの実施形態において、本発明は、抗体ポリペプチドまたは抗体コード核酸を操作し、COU−1抗体と同じエピトープを認識する、改良された結合特性有する抗体または抗体フラグメントを生成する方法を提供する。
COU−1抗体の一部を変異するこのような方法としては、配列番号7〜35の任意の1つ、または配列番号8、10、12、15、17、19、22、24、27、29、32、47、48または49の任意の1つを有するポリペプチドをコードする核酸をファージコートタンパク質をコードする核酸と融合し、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程、融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異し、変異融合タンパク質をコードする変異核酸を生成する工程、ファージの表面上で変異融合タンパク質を発現する工程および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含する。
一つの実施形態において、この方法は、配列番号7〜35の任意の組み合わせまたは配列番号8、10、12、15、17、19、22、24、27、29、32、47、48または49の任意の組み合わせを有するポリペプチドをコードする核酸をファージコートタンパク質をコードする核酸と融合し、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程、融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異し、変異融合タンパク質をコードする変異核酸を生成する工程、ファージの表面上で変異融合タンパク質を発現する工程および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含する。
別の実施形態において、この方法は、配列番号26、15、27、22、23、24および25の各々1つを有するポリペプチドをコードする核酸をファージコートタンパク質をコードする核酸と融合し、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程、融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異し、変異融合タンパク質をコードする変異核酸を生成する工程、ファージの表面上で変異融合タンパク質を発現する工程および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含する。
別の実施形態において、この方法は、配列番号26、27、28、29、30、31、32および33の各々1つを有するポリペプチドをコードする核酸をファージコートタンパク質をコードする核酸と融合し、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程、融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異し、変異融合タンパク質をコードする変異核酸を生成する工程、ファージの表面上で変異融合タンパク質を発現する工程および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含する。
別の実施形態において、この方法は、配列番号34または配列番号35を有するポリペプチドをコードする核酸を、ファージコートタンパク質をコードする核酸に融合して、融合タンパク質をコードする組み換え核酸を作製する工程、この融合タンパク質をコードする組み換え核酸を変異させて、変異体融合タンパク質をコードする変異体核酸を作製する工程、この変異体融合タンパク質を、ファージの表面上に発現させる工程、および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含する。配列番号34および35は、本発明のエピトープに結合し得る有用な可変軽鎖をコードする。配列番号34は、以下に提供される。
Figure 2005523888
配列番号35は、以下に提供される。
Figure 2005523888
この方法はまた、COU−1に関連する可変重鎖または軽鎖(例えば、配列番号36〜39のいずれか1つ)を含む核酸を、ファージコートタンパク質をコードする核酸に融合させて、融合タンパク質をコードする組み換え核酸を作製する工程、この融合タンパク質をコードする組み換え核酸を変異させて、変異体融合タンパク質をコードする変異体核酸を作製する工程、この変異体融合タンパク質をファージの表面上に発現する工程、および本発明のエピトープに結合するファージを選択する工程を包含し得る。
それ故、本発明は、COU−1に関連する可変重鎖をコードする核酸(例えば、以下に提供される配列番号36)に関する。
Figure 2005523888
別の実施形態において、本発明は、COU−1に関連する可変軽鎖をコードする核酸(例えば、以下に提供される配列番号37)に関する。
Figure 2005523888
別の実施形態において、本発明は、COU−1に関連する可変軽鎖をコードする核酸(例えば、以下に提供される配列番号38(L8とも呼ばれる))に関する。
Figure 2005523888
別の実施形態において、本発明は、COU−1に関連する可変軽鎖をコードする核酸(例えば、配列番号39(T5とも呼ばれる))に関する。
Figure 2005523888
このような方法は、本発明のポリペプチド(例えば、配列番号7〜35のいずれか1つを含むポリペプチド)をコードする核酸、または配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸を含む複製可能な発現ベクターを構築する工程をさらに包含し得る。この核酸はまた、本発明のポリペプチド(例えば、配列番号7〜35のいずれか)を含む融合タンパク質、および天然もしくは野生型のファージコートタンパク質の少なくとも一部を含む融合タンパク質をコードし得る。この発現ベクターはまた、融合タンパク質をコードする核酸に作動可能に連結された転写調節エレメントを有し得る。このベクターは、抗体ポリペプチドをコードする核酸内の1つ以上の選択された位置において変異されて、関連核酸(それぞれわずかに異なる抗体ポリペプチドをコードする)を含むプラスミドのファミリーまたは「ライブラリー」を形成する。適切な宿主細胞は、プラスミドのファミリーで形質転換される。形質転換された宿主細胞を、ファージコートタンパク質をコードする遺伝子を有するヘルパーファージで感染し、そしてこの形質転換された感染した宿主細胞を、組み換えファージミド粒子を形成するために適切な条件下で培養する。各組み換えファージミドは、このファージミド粒子の表面上に融合タンパク質の約1つのコピーを提示する。これらのファージミドをスクリーニングするために、ファージミド粒子を、本発明のエピトープまたは抗原と接触させる。結合するファージミド粒子は、エピトープにも抗原にも結合しないファージミド粒子と分離される。受容可能な結合特性を有するファージミドを別々にクローニングし、そしてそれらの結合親和性を1回以上再試験することにより、好ましくは、さらなる回数の選択を行う。エピトープまたは抗原に適切に結合するファージミド粒子由来のファージミドをまた、所望の、例えば、良好な結合親和性を有する抗体の特性についてさらに選択するために、単離し、クローン化し、そして再び変異さえし得る。
この方法は、1つより多くのサブユニットポリペプチドから構成されるポリペプチド複合体に適用可能である。この場合、目的の各サブユニットのそれぞれをコードする核酸は、ファージコートタンパク質に別々に融合され、そしてその結合特性について別々に分析される。
当業者により使用される任意のクローニング手順を使用して、このような親和性成熟/ファージディスプレイ手順において使用される発現ベクターを作製し得る。例えば、当業者は、公知のクローニング手順を容易に使用して、抗体超可変領域をコードする核酸を、ファージコートタンパク質をコードする核酸に融合し得る。例えば、Sambrookら、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.,1989;Sambrookら、Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.2001を参照のこと。
従って、本発明は、所望の特性を有する抗体および/もしくは抗体フラグメントまたはポリペプチドを選択する方法に関する。このような所望の特性は、本発明のエピトープに関する増加した結合親和性または選択性を含み得る。
本発明の抗体および抗体フラグメントは、単離された抗体および抗体フラグメントである。単離された抗体は、同定され、そしてそれが産生された環境の成分から分離および/または回収された抗体である。その産生環境の混入成分は、その抗体の診断的使用および治療的使用に干渉する物質であり、そしてこれらとしては、酵素、ホルモン、および他のタンパク質性または非タンパク質性の溶質が挙げられ得る。用語「単離された抗体」はまた、組み換え細胞内の抗体を含む。なぜなら、抗体の天然環境の少なくとも1つの成分は、存在しないからである。しかし、通常、単離された抗体は、少なくとも1つの精製工程により調製される。
所望の場合、本発明の抗体は、任意の利用可能な手順により精製され得る。例えば、抗体は、抗体を惹起するために使用される抗原が結合される固体支持体に抗体調製物を結合することによりアフィニティー精製され得る。混入物質を洗い流した後、抗体を、公知の手順により溶出され得る。当業者は、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体の精製および/または濃度についての免疫学的技術において一般的な種々の技術を知っている(例えば、Coliganら、Unit9,Current Protocols in Immunology,Wiley Interscience,1991(参考として援用される)を参照のこと)。
好ましい実施形態において、抗体を、少なくとも3つの異なる方法により測定可能な程度に精製する:1)Lowry法により決定される場合に95重量%の抗体より高くまで、そして最も好ましくは、99重量%より高くまで;2)スピニングカップシーケンテイター(spinning cup sequentator)の使用によりN末端または内部のアミノ酸配列の少なくとも15残基を得るのに十分な程度;または3)クマシーブルー染色または、好ましくは銀染色を使用する還元条件または非還元条件下でのSDS−PAGEによる同種性(homogeneity)まで。
(抗原、結合実体および抗体の改変体および誘導体)
本発明はまた、本明細書中で同定された抗原性エピトープ、結合実体および抗体セグメントの改変体および誘導体を提供する。例えば、配列番号3、4、5または6の抗原性エピトープの任意の誘導体または改変体は、本発明の範囲内である場合、特にこの改変体または誘導体が、腺癌を予防または処置するためのワクチンとしての特性を保持するか、もしくは改善された特異性を有するか、あるいは腺癌を検出するための改善されたマーカーである場合に、企図される。同様に、配列番号7〜35の抗体ポリペプチドの任意の誘導体または改変体は、特に、この改変体または誘導体抗体ポリペプチドが、本発明の抗原性エピトープ(例えば、配列番号3、4、5または6を有する抗原性エピトープ)に対して改善された特異性または結合親和性を有する場合、本発明により企図される。
本発明の誘導体および改変体の抗原性エピトープおよび抗体セグメントは、参照抗原性エピトープおよび抗体セグメントのN末端および/またはC末端に対する1つ以上のアミノ酸の欠失または付加により;この参照抗原性エピトープおよび抗体セグメント内の1つ以上の部位における1つ以上のアミノ酸の欠失または付加により;あるいは参照抗原性エピトープおよび抗体セグメント内の1つ以上の部位における1つ以上のアミノ酸の置換により、この参照抗原性エピトープおよび抗体セグメントから誘導される。従って、本発明の抗原性エピトープおよび抗体セグメントは、アミノ酸の置換、欠失、短縮、および挿入を含む種々の様式で変更され得る。
このような改変体および誘導体抗原性エピトープおよび抗体セグメントは、例えば、人の操作から生じ得る。例えば、上記のファージディスプレイを使用する親和性成熟技術を使用して、本発明の抗原性エピトープおよび抗体セグメントの両方の改変体および誘導体を生成し得る。ポリペプチドの配列を変異するかまたは変更するための他の方法は、当該分野において一般的に利用可能である。例えば、抗原性エピトープおよび抗体セグメントのアミノ酸配列改変体は、これらの抗原性エピトープおよび抗体セグメントをコードするDNAにおける変異により調製され得る。変異誘発およびヌクレオチド配列変更のための方法もまた当該分野で利用可能である。例えば、Kunkel,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82,488(1985);Kunkelら、Methods in Enzymol.,154,367(1987);米国特許第4,873,192号;WalkerおよびGaastra編、Techniques in Molecular Biology,MacMillan Publishing Company,New York(1983)ならびにこれらに引用される参考文献を参照のこと。目的のペプチドの構造的完全性および/または生物学的活性に不利に影響しない、適切なアミノ酸置換に関する手引きは、Dayhoffら、Atlas of Protein Sequence and Structure,Natl.Biomed.Res.Found.,Washington,C.D.(1978)(本明細書中に参考として援用される)のモデルに見出され得る。
本発明の抗原性エピトープおよび抗体セグメントの誘導体および改変体は、配列番号3〜35のいずれか1つのアミノ酸位置の少なくとも約90%、91%、91%、93%または94%との同一性を有し、そして一般的には配列番号3〜35のいずれか1つを有する抗原性エピトープおよび抗体セグメントの免疫学的特性に対して、同様かまたは改善された免疫学的特性を有する。所望の実施形態において、抗原性エピトープおよび抗体セグメントの誘導体および改変体は、配列番号3〜35のいずれか1つのアミノ酸位置の少なくとも約95%または96%との同一性を有し、そして一般的には、配列番号3〜35を有する抗原性エピトープおよび抗体セグメントと同様かまたはより良好な免疫学的特性を有する。より所望の実施形態において、抗原性エピトープおよび抗体セグメントの誘導体および改変体は、配列番号3〜35のいずれか1つのアミノ酸位置の少なくとも約97%または98%との同一性を有し、そして一般的に、配列番号3〜35を有する抗原性エピトープおよび抗体セグメントの免疫学的特性と比較して同様かまたは改善された免疫学的特性を有する。
「同様かまたは改善された免疫学的特性」により、配列番号3、4、5または6の抗原性エピトープの誘導体または改変体が、腺癌を予防または処置するためのワクチンとしての活性を保持するか、または改善された活性を有するか、あるいは、腺癌を検出するための改善されたマーカーであることを意味する。同様に、配列番号7〜35の抗体ポリペプチドの誘導体または改変体は、それらが本発明の抗原性エピトープ(例えば、配列番号3、4、5または6を有する抗原性エピトープ)に対して改善された特異性または結合親和性を有する場合、「同様かまたは改善された免疫学的特性」を有する。
抗原性エピトープ、結合実体および抗体セグメントのアミノ酸残基、ならびにその誘導体および改変体のアミノ酸残基は、遺伝的にコードされるL−アミノ酸、天然に存在し遺伝的にコードされないL−アミノ酸、合成L−アミノ酸または上記のいずれかのD−エナンチオマーであり得る。20種の遺伝的にコードされるL−アミノ酸および一般的な非コードアミノ酸について本明細書中で使用されるアミノ酸の表記は、従来のものであり、表1に示されるとおりである。
Figure 2005523888
Figure 2005523888
本発明の範囲内に含まれる、本抗原性エピトープの改変体および抗体セグメントの改変体は、これらの改変体ペプチドの骨格部分が、配列番号3〜35のいずれか1つを有する抗原性エピトープおよび抗体セグメントに対して類似または改善された免疫学的特性を有する限り、類似の化学特性および/または物理特性のアミノ酸との1つ以上のアミノ酸置換を有し得る。誘導体の抗原性エピトープおよび抗体セグメントは、これらの誘導体の抗原性エピトープおよび抗体セグメントが、配列番号3〜35のいずれか1つを有する抗原性エピトープおよび抗体セグメントに対して類似のまたは改善された免疫学的特性を有する限り、異なる化学的特性および/または物理的特性を有するアミノ酸で置換された1つ以上のアミノ酸に加えて、付加的なペプチドまたは化学的部分を有し得る。
本発明の改変抗原性エピトープおよび抗体セグメントを形成するために互いに置換可能であるアミノ酸は、一般的に、類似のクラスまたはサブクラスの中にある。当業者に公知であるように、アミノ酸は、アミノ酸側鎖の特性に主に依存して、3つの主要クラス:親水性アミノ酸、疎水性アミノ酸、およびシステイン様アミノ酸中に配置される。これらの主要クラスは、さらにサブクラスに分けられ得る。親水性アミノ酸は、酸性側鎖、塩基性側鎖または極性側鎖を有するアミノ酸を含み、そして疎水性アミノ酸は、芳香族の側鎖または無極性の側鎖を有するアミノ酸を含む。無極性アミノ酸は、さらに細分割され、例えば、脂肪族アミノ酸が挙げられる。本明細書で使用される場合、アミノ酸のクラスの定義は、以下の通りである:
「疎水性アミノ酸」は、生理的pHで帯電しておらず、かつ水溶液によって反発される側鎖を有するアミノ酸をいう。遺伝的にコードされた疎水性アミノ酸の例としては、Ile、LeuおよびValが挙げられる。遺伝的にコードされない疎水性アミノ酸の例としては、t−BuAが挙げられる。
「芳香族アミノ酸」は、結合したπ−電子系を有する少なくとも1つの環(芳香族基)を含む側鎖を有する疎水性アミノ酸をいう。芳香族基は、他と同じように、置換基(例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ニトロ基およびアミノ基)でさらに置換され得る。遺伝的にコードされた芳香族アミノ酸の例としては、フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファンが挙げられる。一般に遭遇される遺伝的にコードされない芳香族アミノ酸の例としては、フェニルグリシン、2−ナフチルアラニン、β−2−チエニルアラニン、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸、4−クロロフェニルアラニン、2−フルオロフェニルアラニン、3−フルオロフェニルアラニンおよび4−フルオロフェニルアラニンが挙げられる。
「無極性アミノ酸」は、一般に、生理的pHで帯電しておらず、かつ極性でない側鎖を有する疎水性アミノ酸をいう。遺伝的にコードされた無極性アミノ酸の例としては、グリシン、プロリンおよびメチオニンが挙げられる。コードされない無極性アミノ酸の例としては、Chaが挙げられる。
「脂肪族アミノ酸」は、飽和または不飽和の直鎖、分枝もしくは環状の炭化水素側鎖を有する無極性アミノ酸をいう。遺伝的にコードされた脂肪族アミノ酸の例としては、Ala、Leu、ValおよびIleが挙げられる。コードされない脂肪族アミノ酸の例としては、Nleが挙げられる。
「親水性アミノ酸」は、水溶液によって誘引される側鎖を有するアミノ酸をいう。遺伝的にコードされた親水性アミノ酸の例としては、SerおよびLysが挙げられる。コードされない親水性アミノ酸の例としては、CitおよびhCysが挙げられる。
「酸性アミノ酸」は、pK値が7未満の側鎖を有する親水性アミノ酸をいう。典型的には、酸性アミノ酸は、水素イオンを欠失しているために、生理的pHで負に帯電した側鎖を有する。遺伝的にコードされた酸性アミノ酸の例としては、アスパラギン酸(aspartic acid)(アスパルテート(aspartate))およびグルタミン酸(glutamic acid)(グルタメート(glutamate))が挙げられる。
「塩基性アミノ酸」は、pK値が7より大きい側鎖を有する親水性アミノ酸をいう。典型的には、塩基性アミノ酸は、ヒドロニウムイオンが付加されているために、生理的pHで正に帯電した側鎖を有する。遺伝的にコードされた塩基性アミノ酸の例としては、アルギニン、リジンおよびヒスチジンが挙げられる。遺伝的にコードされない塩基性アミノ酸の例としては、非環状アミノ酸のオルニチン、2,3−ジアミノプロピオン酸、2,4−ジアミノ酪酸およびホモアルギニンが挙げられる。
「極性アミノ酸」は、生理的pHで帯電していないが、通常は2つの原子によって共有される電子対が、それらの原子の一方によってより密に保持されている結合を有する側鎖を有する親水性アミノ酸をいう。遺伝的にコードされた極性アミノ酸の例としては、アスパラギンおよびグルタミンが挙げられる。遺伝的にコードされない極性アミノ酸の例としては、シトルリン、N−アセチルリジンおよびメチオニンスルホキシドが挙げられる。
「システイン様アミノ酸」は、別のアミノ酸残基の側鎖と共有結合(例えば、ジスルフィド結合)を形成することができる側鎖を有するアミノ酸をいう。代表的に、システイン様アミノ酸は、一般的に、少なくとも1つのチオール(SH)基を含む側鎖を有する。遺伝的にコードされたシステイン様アミノ酸の例としては、システインが挙げられる。遺伝的にコードされないシステイン様アミノ酸の例としては、ホモシステインおよびペニシラミンが挙げられる。
当業者によって理解されるように、上記の分類は、絶対的なものではない。いくつかのアミノ酸は、1を超える特徴的な特性を示し、従って、1を超えるカテゴリの中に含まれ得る。例えば、チロシンは、芳香族環および極性ヒドロキシル基の両方を有する。従って、チロシンは二重の特性を有し、芳香族カテゴリおよび極性カテゴリの両方に含まれ得る。同様に、ジスルフィド結合を形成できることに加えて、システインはまた、無極性の特徴も有する。従って、疎水性アミノ酸または無極性アミノ酸として厳密に分類されない一方、多くの例において、システインは、ポリペプチドに疎水性を与えるために使用され得る。
遺伝的にコードされず、そして本発明の改変体ポリペプチドにおいて存在し得るか、またはアミノ酸に代わって置換され得る、特定の一般に遭遇されるアミノ酸としては、β−アラニン(b−Ala)および、3−アミノプロピオン酸(Dap)、2,3−ジアミノプロピオン酸(Dpr)、4−アミノ酪酸などの他のω−アミノ酸;α−アミノイソ酪酸(Aib);ε−アミノヘキサン酸(Aha);δ−アミノ吉草酸(Ava);N−メチルグリシン(MeGly);オルニチン(Orn);シトルリン(Cit);t−ブチルアラニン(t−BuA);t−ブチルグリシン(t−BuG);N−メチルイソロイシン(MeIle);フェニルグリシン(Phg);シクロへキシルアラニン(Cha);ノルロイシン(Nle);2−ナフチルアラニン(2−Nal);4−クロロフェニルアラニン(Phe(4−Cl));2−フルオロフェニルアラニン(Phe(2−F));3−フルオロフェニルアラニン(Phe(3−F));4−フルオロフェニルアラニン(Phe(4−F));ペニシラミン(Pen);1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−3−カルボン酸(Tic);β−2−チエニルアラニン(Thi);メチオニンスルホキシド(MSO);ホモアルギニン(hArg);N−アセチルリジン(AcLys);2,3−ジアミノ酪酸(Dab);2,3−ジアミノ酪酸(Dbu);p−アミノフェニルアラニン(Phe(pNH));N−メチルバリン(MeVal);ホモシステイン(hCys)およびホモセリン(hSer)が挙げられるが、これらに限定されない。これらのアミノ酸もまた、上記で規定したカテゴリに分類される。
上記に記載の遺伝的にコードされたアミノ酸およびコードされないアミノ酸の分類を、以下の表2にまとめる。表2は、例証的な目的のみであり、そして本明細書中に記載の改変体および誘導体の抗原性エピトープおよび抗体セグメントを構成し得るアミノ酸残基の網羅的なリストとすることを意図しない。本明細書中に記載の改変体および誘導体のポリペプチドを作製するのに有用な他のアミノ酸残基は、例えば、Fasman、1989、CRC Practical Handbook of Biochemistry and Molecular Biology,CRC Press,Inc.およびその中に引用される参考文献で見出され得る。本明細書中で具体的に言及していないアミノ酸は、具体的に同定したアミノ酸と比較して公知の性質および/またはそれらの特徴的な化学的特性および/または物理的特性に基づいて、上記のカテゴリに好都合に分類され得る。
Figure 2005523888
本発明の抗原性エピトープおよび抗体セグメントは、改変体抗原性エピトープまたは改変体抗体セグメントを作製するために、その改変体が、配列番号3〜35のいずれか1つを有する抗原性エピトープまたは抗体セグメントに対して類似または改善された免疫学的特性を有する限り、任意のアミノ酸が任意の同様に分類されたアミノ酸によって置換されており得る。
従って、本発明はまた、本発明に従って単離された可変軽鎖または重鎖CDRフラグメントに関連した結合ドメインを有する結合実体および抗体に関する。例えば、可変軽鎖CDR1フラグメントは、以下のように並べられ得る:
RASQS V−SSS −−−−Y LA(配列番号15)
KSSQS LLYSS NNKNY LA(配列番号27)
関連した可変軽鎖CDR1フラグメントおよび結合実体は、以下の式(配列番号47)である。
Xaa11−Xaa12−Xaa13−Xaa14−Xaa15−Xaa16−Xaa17−Xaa18−Xaa19−Xaa20−Xaa21−Xaa22−Xaa23−Xaa24−Xaa25−Xaa26−Xaa27
ここで、
Xaa11は、塩基性アミノ酸であり;
Xaa12は、脂肪族アミノ酸または極性アミノ酸であり;
Xaa13、Xaa15、Xaa19およびXaa20は別々に、各々がセリンであり;
Xaa14は、グルタミンであり;
Xaa16、Xaa26およびXaa27は別々に、各々が脂肪族アミノ酸であり;
Xaa17は、脂肪族アミノ酸であるか、またはアミノ酸が存在せず;
Xaa18およびXaa25は別々に、各々が極性アミノ酸であり;
Xaa21、Xaa22およびXaa24は別々に、各々が極性アミノ酸であるか、またはアミノ酸が存在せず;
そして、Xaa23は、塩基性アミノ酸であるか、またはアミノ酸が存在しない。
いくつかの実施形態において、Xaa21、Xaa22およびXaa24は、アスパラギンであるか、またはアミノ酸が存在しない。他の実施形態において、Xaa25はチロシンである。
可変軽鎖CDR2フラグメントは、以下のように並べられ得る:
DASNRAT(配列番号17)、
GASSRAT(配列番号22)および
WASTRES(配列番号29)。
関連する可変軽鎖CDR2フラグメントおよび結合実体は、以下の式(配列番号48)である。
Xaa31−Xaa32−Xaa33−Xaa34−Xaa35−Xaa36−Xaa37
ここで、
Xaa31は、酸性アミノ酸、無極性アミノ酸または芳香族アミノ酸であり;
Xaa32は、アラニンであり;
Xaa33は、セリンであり;
Xaa34およびXaa37は別々に、各々が極性アミノ酸であり;
Xaa35は、塩基性アミノ酸であり;そして
Xaa36は、酸性アミノ酸または脂肪族アミノ酸である。
可変軽鎖CDR3フラグメントは、以下のように並べられ得る:
QQYGNSPPYT(配列番号24)および
QQYYSTPPM (配列番号32)。
関連する可変軽鎖CDR3フラグメントおよび結合実体は、以下の式(配列番号49)である。
Xaa41−Xaa42−Xaa43−Xaa44−Xaa45−Xaa46−Xaa47−Xaa48−Xaa49−Xaa50
ここで、
Xaa41およびXaa42は別々に、各々がグルタミンであり;
Xaa43は、チロシンであり;
Xaa44およびXaa49は別々に、各々が無極性アミノ酸、極性アミノ酸または芳香族アミノ酸であり;
Xaa45およびXaa46は別々に、各々が極性アミノ酸であり;
Xaa47およびXaa48は別々に、各々がプロリンであり;そして
Xaa50は、極性アミノ酸であるか、またはアミノ酸が存在しない。
(癌関連エピトープの検出)
本発明はまた、生物学的試験サンプルにおける本発明の癌関連エピトープの検出方法を提供する。当業者に公知の任意の免疫アッセイまたはインビボ画像化の手順が、生物学的試験サンプルにおける本発明の癌関連エピトープを検出するために使用され得る。例えば、本発明の癌関連エピトープは、免疫化学的、免疫組織学的、ELISA、放射免疫アッセイ、核磁気共鳴、磁気共鳴画像化、表面プラスモン共鳴および関連した手順によって検出され得る。
このような方法は、試験サンプルを本発明の癌関連エピトープに結合し得る抗体または結合実体と接触させる工程、および当該抗体または結合実体が当該サンプルの成分に結合するか否かを決定する工程を包含し得る。これらの方法はまた、癌を有する疑いのある患者から生物学的サンプル(例えば、細胞、血液、血漿、組織など)を得る工程、当該サンプルを本発明の癌関連エピトープに特異的である標識化された抗体または標識化された結合実体と接触させる工程、ならびに標準的な免疫アッセイおよび/または診断画像化技術を用いて当該エピトープを検出する工程を包含し得る。生物学的サンプルへの抗体または結合実体の結合は、サンプルがエピトープを含むことを示す。
別の実施形態では、癌関連エピトープは、癌を有する哺乳動物の血液、血清、または組織中の抗体を検出するために使用され得る。このような抗体は、癌関連エピトープが悪性形質転換の間に露出される場合に哺乳動物内で天然に生じ得る。
従って、本発明は、試験サンプルを本発明の癌関連エピトープと接触させ、そして当該試験サンプル由来の抗体がこの癌関連エピトープに結合したか否かを検出することにより、哺乳動物中の癌を検出する方法を提供する。
本発明の癌関連エピトープおよび/または本発明の癌関連エピトープを含むポリペプチドと反応性である抗体または結合実体は、標識され得るか、または癌の好都合な検出のための診断造影剤にカップリングされ得る。
用語「標識」および診断造影剤は、抗体または抗原またはエピトープに直接または間接的に結合体化される検出可能な化合物または組成物をいう。標識は、それ自体検出可能であり得るか(例えば、放射性同位体標識または蛍光標識)または酵素標識の場合、検出可能である基質化合物または組成物の化学的変化を触媒し得る。
このような標識または診断造影剤は、癌関連エピトープを発現する細胞および組織の画像化のために有用である。このような標識はまた、標準的な免疫アッセイにおいて、本発明の癌関連エピトープと共に使用され得る。標識および診断造影剤としては、硫酸バリウム、ヨーセタム酸、ヨーパン酸、イポダートカルシウム、ジアトリゾエートナトリウム、ジアトリゾエートメグルミン(diatrizoate meglumine)、メトリザマイド、チロパノエートナトリウム、および放射性診断剤(陽電子放出剤(例えば、フッ素−18および炭素−11)、γ放出剤(例えば、ヨウ素−123、テクニチウム−99m、ヨウ素−131、およびインジウム−111)、核磁気共鳴のための核種(例えば、フッ素およびガドリニウム)を含む)が挙げられるが、これらに限定されない。
インビボ診断の目的のための常磁性同位体が、本発明の方法に従って使用され得る。磁気共鳴画像化に有用な元素の多数の例がある。インビボでの核磁気共鳴画像化に関する考察のために、例えば、Schaeferら、(1989)JACC 14、472−480;Shreveら、(1986)Magn.Reson.Med.3,336−340;Wolf,G.L.,(1984)Physiol.Chem.Phys.Med.NMR 16,93−95;Wesbeyら、(1984)Physiol.Chem.Phys.Med.NMR 16,145−155;Rungeら、(1984)Invest.Radiol.19,408−415を参照のこと。適切な蛍光標識の例としては、フルオレセイン標識、イソチオシアレート標識、ローダミン標識、フィコエリトリン標識、フィコシアニン標識、アロフィコシアニン標識、オフタルアルデヒド標識、フルオレサミン(fluorescamine)標識などが挙げられる。化学発光標識の例としては、ルミナル標識、イソルミナル標識、芳香族アクリジニウムエステル標識、イミダゾール標識、アクリジニウム塩標識、シュウ酸エステル標識、ルシフェリン標識、ルシフェラーゼ標識、アエクリン標識などが挙げられる。当業者は、本発明に従って使用され得る他の適切な標識について認識している。
抗体またはそれらのフラグメントへのこれらの標識の付着は、当業者に一般的に知られる標準的な技術を用いて達成され得る。代表的な技術は、Kennedyら、(1976)Clin.Chim.Acta 70,1−31;およびSchursら、(1977)Clin.Chim.Acta 81,1−40によって記載される。後者で言及されるカップリング技術は、グルタルアルデヒド法、ヨウ化法、ジマレイミド法、m−マレイミドベンジル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル法である。これらの方法は、全て、本明細書中に参考として援用される。
固相または固体支持体が、本発明の抗体、結合実体、抗原またはエピトープと共に使用され得る。このような固相または固体支持体は、抗体、結合実体、抗原またはエピトープが担持し得る非水性のマトリクスをいう。本明細書中に包含される固相および支持体の例は、ガラス(例えば、制御孔ガラス)、ポリサッカリド(例えば、アガロース)、ポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、およびシリコーンで部分的または全体的に形成されたものが挙げられる。特定の実施形態では、含有物に依存して、固相または支持体は、アッセイプレートのウェルを含み得る;他では、それは、精製カラム(例えば、アフィニティークロマトグラフィーカラム)である。この用語はまた、個別の複数の粒子でなる不連続な固相を包含する(例えば、
1088747764046_0
号に記載される)。
(治療)
本発明に従って、本発明の抗原性エピトープ、このようなエピトープに対して指向される抗体または結合実体、および本発明のエピトープの形成を阻害するプロテアーゼインヒビターが、癌防止および/または治療のために使用され得る。本発明の抗原性エピトープは、癌関連エピトープを有する細胞に対して指向される、哺乳動物における免疫学的応答を刺激するために、ワクチンとして使用され得る。本発明の抗原性エピトープに対して指向される抗体または結合実体は、腺癌と戦い得るか、または防ぎ得る。さらに、本発明は腺癌を防止または処置するために、サイトケラチン8および/またはサイトケラチン18の切断を阻害するプロテアーゼインヒビターを投与することを意図する。
1つの実施形態において、本発明は、哺乳動物において腺癌を防止または処置する方法であって、その哺乳動物に、配列番号3〜6のいずれか1つを含む抗原性エピトープを、その抗原性エピトープに対する免疫学的応答を刺激するに十分な量で投与することによる、方法を提供する。配列番号3〜6を含む2つ以上のポリペプチドが、治療組成物中で組み合わされ得、そして哺乳動物の免疫学的応答を最適化する期間にわたって、数用量で、投与され得る。このような免疫学的応答は、本発明のエピトープに対して指向される抗体が哺乳動物の血流中に存在するか否かを観察することによって、検出およびモニタリングされ得る。
本発明の癌関連エピトープと選択的に反応する、本明細書中で提供されるように生成された抗体および結合実体もまた、癌治療のために使用され得る。従って、本発明は、哺乳動物において腺癌を防止または処置する方法であって、その哺乳動物に、配列番号3〜6のいずれか1つを含む抗原性エピトープを結合し得る治療有効量の抗体または結合実体を投与することによる、方法を提供する。
このような抗体または結合実体は、単独で使用され得るか、または治療的に有用な薬剤にカップリングされ得るか、またはこれと組み合わされ得る。抗体および/または結合実体は、本発明の癌関連エピトープを提示する任意の癌に罹患した哺乳動物に投与され得る。このような投与は、治療的処置、および予防的または防止的手段の両方を提供し得る。例えば、本発明の治療方法は、癌の蔓延を阻止し、そしてその寛解に至らせるために使用され得る。
本明細書中で使用される場合、「治療的に有用な薬剤」とは、本明細書中で開示される癌エピトープを発現する細胞に有利に標的化され得る任意の治療分子を包含し、このような薬剤としては、抗新生物剤、放射ヨウ素標識化合物、毒素、化学療法剤、細胞増殖抑制薬もしくは細胞溶解薬が挙げられる。
このような治療的に有用な薬剤としては、例えば、アドリアマイシン(adrimycin)、アミノグルテチミド、アミノプテリン、アザチオプリン、硫酸ブレオマイシン、ブスルファン(bulsulfan)、カルボプラチン、カルミノマイシン(carminomycin)、カルムスチン、クロラムブシル、シスプラチン、シクロホスファミド、シクロスポリン、シタラビン(cytarabidine)、シトシンアラビノシド(cytosine arabinoside)、サイトキシンダカルバジン(cytoxin dacarbazine)、ダクチノマイシン、ダウノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エスペラマイシン(esperamicins)(米国特許第4,675,187号を参照のこと)、エトポシド、フルオロウラシル、イフォスファミド、インターフェロン−α、ロムスチン、メルファラン、メルカプトプリン、メトトレキセート、マイトマイシンC、ミトタン、ミトザントロン、プロカルバジンHCl、タキソール、タキソテル(taxotere)(ドセタキセル(docetaxel))、テニポシド(teniposide)、チオグアニン、チオテパ、硫酸ビンブラスチン、硫酸ビンクリスチン、およびビノレルビンが挙げられる。さらなる薬剤としては、Chapter 52, Antineoplastic Agents(Paul Calabresi and Bruce A. Chabner)およびそれに対する導入部、pp.1202−1263, Goodman and Gilman’s「The Pharmacological Basis of Therapeutics」,第8版、1990,McGraw−Hill,Inc.(Health Professions Division)に開示されたものが挙げられる。毒素は、例えば、アメリカヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質、コレラ毒素、百日咳毒素、リシン、ゲロニン(gelonin)、アブリン、ジフテリア外毒素、もしくはPseudomonas外毒素のようなタンパク質であり得る。毒素部分はまた、高エネルギー放出放射性核種(例えば、コバルト−60、I−131、I−125、Y−90およびRe−186)および細菌、真菌、植物、もしくは動物起源の酵素活性毒素またはそれらのフラグメントでもあり得る。
本発明に従って、このような化学療法剤は、本発明の腫瘍関連エピトープを発現する癌細胞および腫瘍の増殖または広がりを減少するために使用され得る。本発明の化学療法剤により処置され得る動物としては、ヒト、非ヒト霊長類、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、イヌ、ネコ、げっ歯類などが挙げられる。全ての実施形態において、ヒト腫瘍抗原およびヒト被験体が好ましい。
本発明はまた、本発明の治療方法において使用するための種依存性抗体の使用を意図する。このような種依存性抗体は、選択された種と実質的に免疫学的に反応しない定常領域を有する。このような種依存性抗体は、これが、免疫学的反応を実質的に生じない限り、治療のために特に有用である。種依存性抗体は、上記の抗体の種々のタイプのいずれかであり得るが、好ましくは、哺乳動物の抗体であり、そしてより好ましくは、ヒト化抗体またはヒト抗体である。
治療的に有用な薬剤は、本発明の抗体と共に組成物中に処方され得、それは、本発明の抗体に直接的に付着される必要はない。しかし、いくつかの実施形態では、治療的に有用な薬剤は、当業者に利用可能な方法(例えば、標準的なカップリング技術)を用いて、本発明の抗体に付着され得る。
本発明はさらに、哺乳動物において腺癌を防止または処置する方法であって、この哺乳動物に、配列番号3〜6のいずれかを含む抗原性エピトープの形成を防止する治療有効量のプロテアーゼインヒビターを投与することによる、方法を提供する。本発明に従って、サイトケラチンK8におけるアミノ酸22および40ならびにサイトケラチンK18におけるアミノ酸50でのプロテアーゼ切断の部位は、全て、コンセンサス配列XaaSR↓Xaa(配列番号40)(ここでXaaはセリン、フェニルアラニン、またはバリンであり、そしてXaaはセリンまたはバリンである)を含んだ。これらの切断部位の構造は、これらの切断を担う酵素がトリプシン様プロテアーゼであることを示す。トリプシンインヒビターは、当業者に入手可能である。例えば、米国特許第6,239,106号;米国特許第6,159,938号;米国特許第5,962,266号を参照のこと。このようなトリプシンインヒビターとしては、カリクレイン、キモトリプシンAおよびB、トリプシン、エラスターゼ、サブチリシン、凝固剤およびプロ凝固剤(特に、活性形態のもの、凝固因子(例えば、第VIIa因子、第IXa因子、第Xa因子、第XIa因子、および第XIIa因子、プラスミン、トロンビン)を含む);プロテイナーゼ−3、エンテロキナーゼ、アクロシン、カテプシン、ウロキナーゼ、および組織プラスミノーゲンアクチベーターのようなセリンプロテアーゼについて有用なプロテアーゼが挙げられる。
本発明に従って、Xaa1SR↓Xaa4(配列番号40)を切断し得るプロテアーゼを阻害可能な任意のインヒビターが使用され、腺癌を阻害し得るか、または処置し得る。例えば、Xaa1SR↓Xaa4(配列番号40)に相同性を有するが、切断され得ないペプチドは、本治療方法において、インヒビターとして使用され得る。使用され得るインヒビターの他の例としては、例えば、ダイズトリプシンインヒビター(すなわち、STI、Sigma Chemical Co.製)、α−2−マクログロブリン、α−1−抗トリプシン、アプロチニン、膵臓分泌トリプシンインヒビター(PSTI)、トウモロコシおよびカボチャトリプシンインヒビター(Wenら,Protein Exp.& Purif.4:215(1993);Pedersen,ら,J.Mol.Biol.236:385(1994))などが挙げられる。ヒト起源の有用なインヒビターに関する1つの候補は、ヒトアミロイドタンパク質前駆体(APPI)(プロテアーゼnexin−2としても知られる)の循環アイソフォームにおいて見出される。APPIは、KPI(Kunitzプロテアーゼインヒビター)として公知のKunitzセリンプロテアーゼインヒビタードメインを含む。Ponteら,Nature,331:525(1988);Tanziら,Nature 331:528(1988);Johnstoneら,Biochem.Biophys.Res.Commun.163:1248(1989);Oltersdorfら,Nature 341:144(1989)を参照のこと。ヒトKPIは、アプロチニンと約45%のアミノ酸配列同一性を共有する。単離されたKPIドメインは、様々なシステムにおける組換え発現によって調製され、そして活性セリンプロテアーゼインヒビターであることが示された。例えば、Sinhaら,J.Biol.Chem.265:8983(1990)を参照のこと。
腺癌の進行および/または化学療法の治療効力は、当該分野で利用可能な手順を使用して測定され得る。例えば、特定の化学療法剤の効力は、細胞死を起こしている腺癌細胞から放出された癌関連エピトープの量を測定することで決定され得る。細胞から放出された抗原性エピトープ(例えば、配列番号3〜6のいずれか1つを有するポリペプチド、またはこのようなポリペプチドの組み合わせ)の濃度は、健康で、処置を受けていない患者からの基準と比較され、本エピトープの強められたレベルが、患者に存在するか否かを評価され得る。流体サンプルは、処置の間の別々の間隔で回収され得、そして基準と比較され得る。本発明の癌関連抗原性エピトープのレベルにおける変化が、処置の効力(すなわち、癌細胞死の割合)を示すということが企図される。癌関連抗原性エピトープの放出が、多くの試験サンプル(血液、血漿、血清、糞便、尿、痰、膣分泌液、精漿、精液および任意の組織サンプルが挙げられる)において測定され得ることが企図される。
アッセイを使用し、組織生存可能性または腺癌の進行をモニタリングする場合、目的のサンプル中の抗原性エピトープの存在または存在量を検出する工程が、間を置いて反復され、次いで、これらの値が比較され、この検出された濃度における変化が、組織の状態における変化を反映する。例えば、腺癌関連エピトープのレベルにおける増加は、腺癌の進行と相関し得る。アッセイを使用して、治療の効力を評価する場合、モニタリングする工程は、治療薬または治療手順の投与後(例えば、化学療法剤の投与後または放射線処置後)に起こる。同様に、本発明の腺癌相関エピトープのレベルにおける減少は、腺癌の後退と関連し得る。
従って、腺癌は、本明細書中に提供されるような癌関連抗原性エピトープの存在により同定され得る。一度同定されると、腺癌は、抗体およびサイトケラチン8およびサイトケラチン18の切断を減少するプロテアーゼインヒビターを用いて処置され得る。さらに、本明細書中に提供される方法は、疾患の進行および/または疾患の処置をモニタリングするために使用され得る。
(組成物)
本発明はさらに、本抗体、結合実体、抗原性エピトープまたはトリプシン様プロテアーゼインヒビターを含む組成物に関連する。このような組成物は、本発明の抗原性エピトープの検出、ならびに本発明の抗原性エピトープの存在と関連する、癌の予防および処置を包含する治療方法に有用である。
本発明の抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターは、薬学的組成物として処方され得、そして哺乳動物宿主(例えば、ヒトの患者)に、選択された投与経路に適応する様々な形態で、投与され得る。投与の経路としては、例えば、静脈内、動脈内、皮下、筋肉内、腹腔内および当業者により選択された他の経路が挙げられる。
本発明の抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターの溶液は、水または生理食塩水中で調製され得、そして必要に応じて無毒性界面活性剤と混合され得る。静脈内投与または動脈内投与の処方物としては、緩衝液、リポゾーム、希釈剤および他の適切な添加剤をまた含有し得る滅菌水溶液が挙げられる。
注射または注入に適した薬学的投薬形態としては、リポソーム内のカプセル化による投与に適した、活性成分を含む滅菌水溶液または分散物が挙げられ得る。全ての場合において、最終的な投薬形態は、滅菌され、流体でありかつ製造および保存の条件下で安定であるべきである。
滅菌注射溶液は、抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターを、所望の量で、上に列挙された様々な他の成分(必要な場合、フィルター滅菌後)を有する適切な溶媒中に、取りこむことにより調製される。
抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターの有用投薬量は、それらのインビトロ活性、および動物モデル中のインビボ活性を観察することにより決定され得る。マウスおよび他の動物、ヒトに対する有効投薬量の推定方法は当該分野に公知である;例えば、米国特許第4,938,949号を参照のこと。
一般的に、抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターの適切な用量は、約1〜約2000μg/kg、例えば、1回の処置につき、体重の1kgあたり約2.0〜約1500μg/kgの範囲である。好ましい用量は、1回の処置につき、レシピエントの体重1kgあたり、約3〜約500μgの範囲であり、より好ましくは、1回の処置あたり約10〜約300μg/kgの範囲であり、最も好ましくは、1回の処置あたり約20〜約200μg/kgの範囲である。
抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターは、単位投薬形態(例えば、単位投薬形態あたり、5〜1000μg、簡便には10〜750μg、最も簡便には、50〜500μgの活性成分を含む)で簡便に投与される。
理想的には、抗体、結合実体、抗原性エピトープおよびプロテアーゼインヒビターは、約0.1〜約10nM、好ましくは約0.2〜約10nM、最も好ましくは約0.5〜約5nMのピーク血漿濃度を達成するように、投与され得るべきである。これは、例えば、抗体(必要に応じて、生理食塩水中の)の0.05〜25%溶液の静脈内注射により達成され得る。所望の血液レベルは、約0.01〜10.0μg/kg/hrを提供するための持続的な注入によるか、約0.4〜50μg/kgの抗体を含む断続的な注入により維持され得る。
所望の用量は、単一用量で、または適切な間隔で投与された、分配された用量として(例えば、1日あたりの2、3、4またはそれ以上のサブ用量として)、簡便に示され得る。サブ用量自体、例えば、いくつか別々に大まかに分配された投与(例えば、複数の静脈内投薬)に、さらに分配され得る。例えば、本組成物を、延長された期間中、持続的な注入によるか、または分けた投薬のいずれかで静脈内に投与することが望ましい。
(キット)
本発明は、本発明の抗原性エピトープの検出および腺癌処置のためのキットをさらに提供する。
本発明の抗原性エピトープの検出のためのキットは、本発明の抗原性エピトープに結合可能である抗体または結合実体を含む容器を含み得る。このような抗体または結合実体は、容易な検出のために標識され得る。個々のキットは、本発明の1つ以上の方法を実施するために適合され得る。
必要に応じ、対象のキットは、このキットを実施に適応させる方法を実施するために必要とされる、少なくとも1つの他の試薬をさらに含み得る。このようなさらなる試薬の例としては、以下が挙げられる;標識、基準、コントロール、緩衝液、試験サンプルを希釈するための溶液、または標識の検出を促進する試薬。本発明のキットに含まれる試薬は、より大きな精度および正確度を提供するため、予め測定された単位で供給され得る。代表的に、キット試薬および他の成分は、別の容器に配置され、そして含まれ得る。反応容器、試験管、マイクロウェルトレイ、マイクロタイターディッシュまたは他のコンテナがまた、キットに含まれ得る。各試薬を別の試薬から区別し得るように、異なる標識が異なる試薬について使用され得る。
本発明のさらなる局面は、腺癌治療のための、本発明の薬学的組成物および教材(instructional material)を含むキットに関連する。このようなキットは、本発明の抗原性エピトープ、抗体、結合実体またはインヒビターを有する容器を含み得る。抗原性エピトープは、転移性腺癌の形成を妨げるためのワクチンとして働き得る。抗体または結合実体は、本発明の抗原性エピトープに対して指向され、そして腺癌の蔓延を処置または阻害するために投与され得る。サイトケラチン8またはサイトケラチン18切断のインヒビターはまた、腺癌の形成および蔓延を阻害し得る。これらの抗原性エピトープ、抗体、結合実体またはインヒビターのいずれか1つは、キットの適切な容器内に含まれ得る。あるいは、抗原性エピトープ、抗体、結合実体またはインヒビターの組み合わせが、キットの適切な容器内に含まれ得る。
本明細書中で使用される場合、「教材」としては、出版物、記録、図表、または他の表現媒体が挙げられ、この表現媒体は、サイトケラチン8またはサイトケラチン18の切断を阻害することに関し、あるいは哺乳動物または患者において、本発明のエピトープを認識するために免疫系を刺激することに関し、本発明の薬学的組成物の有用性を伝えるために使用される。教材はまた、例えば、本発明の薬学的組成物の適切な用量を記載し得る。本発明のキットの教材はまた、例えば、本発明の薬学的組成物を含む容器に添付され得るか、または薬学的組成物を含む容器と共に出荷される。あるいは、レシピエントによって教材および薬学的組成物が協同的に使用され得るという意図で、この教材は、容器と別々に出荷され得る。
本発明はまた、本発明の薬学的組成物を含むキットおよび哺乳動物(例えば、腺癌を有し得るヒト患者)にこの組成物を送達するための送達デバイスを含む。一例として、送達デバイスは、絞ることが可能なスプレー缶、定量スプレー缶、エアロゾルスプレーデバイス、噴霧器、乾燥粉末送達デバイス、自力推進溶媒/粉末調剤デバイス、シリンジ、針、タンポン、または投薬量測定容器であり得る。
本発明は、以下の詳細な実施例の参照によりさらに記載され、この実施例は、本発明の説明のために示され、それらの制限を意図するものではない。
(実施例1:癌関連エピトープの特徴づけ)
(COU−1モノクローナル抗体の単離)
IgM HMab、COU−1を、ハイブリドーマ細胞株B9165を用いて選択した。このハイブリドーマ細胞株B9165は、ヒトリンパ芽球腫細胞株WI−L2−729−HF2を結腸癌患者に由来する腸間膜リンパ節から得られたリンパ球と融合することにより誘導された(35)。結腸直腸癌を有する患者において腫瘍領域から流れ出る腸間膜リンパ節を、滅菌条件下で刻んだ。細片を脱脂綿を用いたろ過により除去し、そしてリンパ球をFicoll−Isopaque(Boehringer−Mannheim,Mannheim,Federal Republic of Germany)で、遠心分離により精製した。
このリンパ球を、Kohler,Immunological Methods第II巻,Academic Press,1981,285−298頁に従って、ヒト融合細胞株W1−L2−729−HF2(HF2といわれる)(Tecniclone Int.,Santa Ana,Calif.,USAから)と融合させた。HF2とリンパ球(10)との比は、1:2であった。
RPMI−1640培地中でHF2およびリンパ球を一緒に洗浄し、そして遠心分離によって細胞を収集した後、細胞ペレットを、0.5mlの50%ポリエチレングリコール(PEG)6000中に、一定に振盪しながら、1分間にわたって再懸濁した。RPMI−1640を用いたPEGの希釈前に、これらの細胞をさらに2分間インキュベートした。得られた融合産物を洗浄し、そして溶液培地[HAT(2×10−4Mヒポキサンチン、4×10−7Mアミノプテリン、3.2×10−6Mチミジン)を補充した、RPMI−1640、10% FCS(ウシ胎仔血清)]中に再懸濁した。これらの細胞を、1ウェルあたり2×10細胞を含む200μlを用いて、96ウェルマイクロタイタープレート中にプレーティングした。細胞を、選択培地中に2週間にわたって維持した。ヒポキサンチンおよびチミジンを補充した、10% FCSを含むRPMI−1640中で、さらなる培養を実施した。増殖するハイブリッドは、融合10日後〜4週間後に出現した。クローニングを、フィーダー細胞を用いず、限界希釈によって実施した。
増殖するクローンを含む細胞からの上清を、0.1Mバイカーボネート(pH9.6)中に10,000:1希釈したウサギ抗ヒトIg(H鎖およびL鎖)(Dakopatts,Copenhagen,Denmark)でコーティングしたマイクロタイタープレートを用いるELISAによって免疫グロブリン産生について分析した。コーティングしたウェルをPBS−Tween(リン酸緩衝化生理食塩水−−0.05% Tween 20)で洗浄し、そしてPBS−Tween中に10:1希釈した上清とともに室温で2時間インキュベートした。発色を、PBS−Tween中に3000:1希釈した、IgM、IgAまたはIgGに特異的なアルカリホスファターゼ(AP)結合抗体(Dakopatts,Copenhagen)を用いて実施した。室温にて1時間のインキュベーション後、基質p−ニトロフェニルホスフェート(PNPP)、1mg/ml 10%ジエタノールアミン、1mM MgCl、pH 9.6を添加した。光学密度を、37℃で1時間のインキュベーション後、405nmにて測定した。定量のための標準曲線を、IgM(Cappel)またはIgG(Kabi AB,Stockholm,Sweden)の希釈を用いて構築した。ELISAによってアッセイされた免疫グロブリン(Ig)を産生するハイブリッドを、24ウェルマイクロプレート(Nunc A/S,Denmark)に移植することによって増殖させた。この方法によって選択されたハイブリドーマ細胞株B9165(ECACC 87040201)は、以下に記載のCOU−1抗体を分泌し、そしてELISAによって、培地を交換せずに2週間にわたって増殖させた場合に1mlあたり1μgと5μgとの間のIgMを産生することが示された。
ハイブリドーマ細胞株B9165を、European Collection of Cell Cultures(ECACC),CAMR,Salisbury,Wiltshire,SP4 OJG,UKに受託番号ECACC 87040201で寄託した。
COU−1ハイブリドーマ上清を、以下のように、腫瘍細胞との反応についての免疫細胞化学分析によって、または腫瘍組織との反応についての免疫組織化学的分析によって、さらに分析した。
(COU−1抗体の免疫細胞化学分析)
免疫細胞化学分析を、種々のヒト腫瘍細胞株から調製した細胞塗沫標本およびヒト末梢血白血球から調製した細胞塗沫標本について実施した。細胞を、ホルモル−アセトン(86mM リン酸緩衝液(pH7.2)中の9.5%ホルムアルデヒド、43%アセトン)を用いた処理によってスライドに固定した。約50μlのCOU−1上清(ハイブリドーマB9165;ECACC 87040201由来)を固定した細胞の塗沫標本上に配置し、そして加湿チャンバ中で4℃にて一晩インキュベートし、その後、リンスし、そしてPBS−Tween中に80:1希釈した西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)標識ウサギ抗ヒトIgM(Dakopatts)とともに室温にて1時間インキュベーションした。最後に、ペルオキシダーゼの基質(PBS中0.01% Hおよび0.6μg/mlのジアミノベンジジン)を添加した。これらの塗沫標本をヘマトキシリンで軽く対比染色し、そして載せた。表3は、種々の細胞の塗沫標本上のCOU−1の分析によって得られた結果を示す。
Figure 2005523888
結腸腺癌および乳腺癌との選択的反応性は明らかであった。
生きたCOLO 201細胞(結腸腺癌細胞)を、4℃にてCOU−1抗体と共にインキュベートし、続いて酵素標識した抗Ig抗体と共にインキュベートした。次いで、これらの細胞をスライド上に塗沫し、グルタルアルデヒド(PBS中0.17%)を用いて固定し、そして基質と共にインキュベートした。COLO 201細胞はCOU−1で染まり、一方、コントロール細胞は染まらなかった(データは示さず)。
(免疫組織化学的分析)
予備的な免疫組織化学的分析を、アセトン中で固定した凍結組織切片について行った。内因性IgMを、抗μ鎖抗体(Dakopatts,Copenhagen,Denmarkから購入)のFab’フラグメントを用いたインキュベーションによってブロックし、その後、COU−1抗体(0.5μg/ml)とともにインキュベートした。抗μ鎖抗体Fab’フラグメントを、B.Nielsenら,Hybridoma 6(1),1987,103−109頁に従って調製した。癌組織についての明確な特異性はCOU−1抗体を用いて観察されたが、いくつかの非特異的結合は、特定の組織型(例えば、乳房の細管)において観察された。
特定の組織型(乳房の小管および細管が挙げられる)との非特異的交叉反応性を実質的に除去する改善された固定手順を用いた。組織標本を、外科的切除を受けた結腸直腸癌患者から得た。正常結腸組織を、腫瘍部位から約15cm離れた切除物(resectate)から採取した。組織を、96%アルコール中で4℃にて6時間固定した。その後、組織をパラフィン包埋し、そして5μm切片に切断した。切片をキシロール中で脱パラフィン処理し、段階的なアルコールを通して再水和し、そしてPBS−Tween中で洗浄した。切片を、全て0.5〜10μg/mlの、100μlのマウスモノクローナル抗体、ヒトモノクローナルIgM抗体または正常ポリクローナルヒトIgMとともに、加湿チャンバ中で室温にて2時間インキュベートした。これらのスライドを洗浄し、そして10%(w/v)ウシ血清アルブミンを含むPBS中に希釈したAP標識ウサギ抗ヒトIgM(Dako,Glostrup,Denmark)、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)標識ウサギ抗ヒトIgM(Dako)またはHRP標識ウサギ抗マウスIgG(Dako)とともに室温にて1時間インキュベートした。洗浄後、HRPを、色素形成性基質(0.01% Hを含む1mlのPBSあたり0.6mgジアミノベンジジン)および0.1M Tris/HCl、1Mレバミゾール(pH8.2)1mlあたり0.2mgナフトール−AS−Mxホスフェート(Sigma)、1mg Fast Red TR Salt(Sigma)、20μgジメチルホルムアミドを含むAPを用いた発色によって可視化した。これらの切片を、Mayer’ヘマトキシリンを用いて対比染色し、キシレン中で脱水し、そしてAquamount(Gurr,Poole,England)中に載せた。
結合した抗体を、免疫細胞化学分析について上記に記載したとおりに可視化した。結腸腺癌の切片中の腫瘍細胞のみが、COU−1で染色された。染色は扁桃(tonsillar)組織においては観察されなかった。表4Aおよび表4Bは、種々の組織とのCOU−1抗体の反応性をまとめる。ここで、悪性組織の反応性を、表4Aに提供し、そして非悪性組織の反応性が欠如していることをを表4Bに提供する。
Figure 2005523888
Figure 2005523888
正常結腸上皮は、分析した全てのヒトIgM、モノクローナル抗体、骨髄腫IgM、ならびに正常ポリクローナルヒトIgMの結合を示した。従って、正常結腸上皮に対するIgMのこの一般的結合は、非特異的であると判断された。
(実施例2:癌関連エピトープマッピング材料および方法)
(抗体)
IgM HMab、COU−1は、上記のように、ヒトリンパ芽球腫細胞株WI−L2−729−HF2と、結腸癌患者由来の腸間膜リンパ節から得られたリンパ球とを融合させることによって誘導されたハイブリドーマ細胞株B9165によって分泌される。このハイブリドーマ細胞株B9165を、European Collection of Cell Cultures(ECACC)、CAMR、Salisbury、Wiltshire、SP4 OJG、UK寄託番号ECACC 87040201で寄託した。ECACCについてのさらなる情報は、ecacc.orgにウェブサイトにおいて得られ得る。
ヒト−ヒトハイブリドーマ細胞株を、無タンパク質培地:SSR3血清置換物(Medicult,Copenhagen,Denmark)を補充したRPMI 1640培地(Gibco,Grand Island,NY)において増殖させた。HMab COU−1を、Sepharose−結合マウス抗ヒトμ−鎖モノクローナル抗体(Mab)(HB57,ATCC,Rockville,MD)でのアフィニティークロマトグラフィーによって、細胞培養上清から精製した。抗体を、0.1M ジエチルアミン(pH10.5)で溶出し、続いて、FPLCによって分画した。正常ヒト血清(Cappel,Cochranville,PA)から精製されたIgMを、コントロールとして使用した。マウスMab、正常K8に対して指向するM20および正常K18に対して指向するCY−90を、Sigma Chemical Co.(St.Louis,MO)から得た。
(ELISA)
ELISAウェル(Costar,Cambridge,MA)を、PBS(pH7.4)において、サイトケラチン精製手順からの画分を用いて、または異なる組換えK8/K18複合体(5μg/ml)を用いて、4℃で一晩コーティングした。ウェルをPBSで2回洗浄し、PBS中の3%BSAで1時間、37℃でブロックし、そしてHMab COU−1抗体とともに2時間、37℃でインキュベートした。プレートをPBS−0.05% Tween 20を用いて10×洗浄し、そして結合した抗体を、PBS中に1000倍に希釈したアルカリホスファターゼ(AP)標識ヤギ抗ヒトκ鎖(Sigma)を用いて検出した。結合した抗体を、パラ−ニトロフェニルホスフェート(Sigma)(1mg/ml 1mM MgCl、10%(w/v)ジエタノールアミン、pH9.6)を用いて可視化し、405nmで読んだ。
(細胞培養物)
ヒト乳房腺癌細胞株MCF7(ATCC)を、10%FCS、非必須アミノ酸、1mMピルビン酸ナトリウム、1mM HEPES緩衝液、100Uペニシリン/ml、100mgストレプトマイシン/ml、および2mM L−グルタミンを補充したイーグルMEM(Gibco)において維持した。ヒト結腸腺癌細胞株Colon137(Dr.Ebbesen,Aarhus University,Denmarkによって親切にも提供された)を、上記のようなFCS、ペニシリン、ストレプトマイシンおよびL−グルタミンを補充したRPMI 1640(Gibco)において維持した。
(正常組織および悪性組織由来のサイトケラチンの精製)
サイトケラチンを、新鮮な外科的に除去された結腸癌組織または正常結腸上皮から調製した。組織サンプル(1〜5g)を、剪断して細かく刻み、そして氷上で、27.000rpmで3×5秒間、ブレードローター(Euro Turrax T20b basic,IKA Labortechnik,Staufen,Germany)を使用して、1%(v/v)Emulphogene(Sigma)を含む10〜30mlのTris緩衝化生理食塩水(TBS)(10 mM Tris、0.14M NaCl、15mM NaN、pH7.6)中でホモジナイズさせた。酵素インヒビター:1ml当たり、5mMヨードアセトアミド、10mM PMSF、5mM EDTA(すべて、Sigma)、5mM Cyclocapron(KABI、Stockholm、Sweden)、および10U Aprotinin(Bayer,Leverkusen,Germany)を、ホモジナイゼーション、超音波処理およびイオン交換クロマトグラフィーの間、緩衝液中でインキュベートした。懸濁液を、4℃で10分間、10.000gで遠心分離によってペレット化し、1%Emulphohgeneを含むTBS中で2回洗浄し、そして緩衝液A(0.1% SDS(w/v)および0.05% Emulphogeneを含む10 mM Tris、pH 8.6)中に再懸濁させた。懸濁液を3×15秒間、氷上で超音波処理し、4℃で10分間、12.000gで遠心分離した。上清を、緩衝液Aで予め平衡化された、アニオン交換カラム(20ml Q−Sepharose Fast Flowカラム、QFF、(Pharmacia Upjohn,Uppsala,Sweden))に適用した。10カラム容量の緩衝液Aを用いてカラムを洗浄した後に、結合タンパク質を、緩衝液A中の1M NaClに線形勾配で溶出した。1mlの画分を収集し、そしてさらに、SDS−PAGE/ウェスタンブロッティングおよびELISAによって分析した。ELISAについて、10μlの各画分を、100μl TBS中のSM2ビーズ(BioRad)を含むウェルに添加し、続いて、上記のように、COU−1とともにインキュベートした。ビーズは、洗浄剤と結合し、従って、画分中のタンパク質の直接的なコーティングが可能になる。
(SDS−PAGEおよびウェスタンブロット分析)
分析のための8cmの4〜20%または10%(w/v)のポリアクリルアミドゲル、およびN末端配列決定のための15cmの14%ポリアクリルアミドゲルでの不連続緩衝系において、電気泳動を実施した(36)。サンプルを、2×サンプル緩衝液(100mMのTris緩衝化生理食塩水中の4%SDS、0.2%ブロモフェノールブルー、20%グリセロール)と混合し、5分間沸騰させ、そして変性および還元(100mM DTT)条件下で分離させた。タンパク質バンドを、クーマシーブリリアントブルーで可視化した。分離されたタンパク質をまた、移動緩衝液(10%(v/v)エタノール、25mM Tris、200mM グリシン)を使用して、氷において1時間100ボルトで、ポリビニリデンジフルオリド膜(PVDF,Immobilon P,Millipore,Bedford,MA)上にエレクトロブロットした。移動の前に、膜を、エタノール中に2分間予め浸し、そして膜およびゲルを、10分間、移動緩衝液中でインキュベートさせた。移動に続いて、膜を2時間、ウェスタンブロット緩衝液(50mM Tris、350mM NaCl、15mM NaN、0.1% Tween−20)中でブロックし、ウェスタンブロット緩衝液で3回洗浄し、そしてCOU−1抗体(5μg/ml)、マウス抗K8抗体(1/2000に希釈)、マウス抗K−18抗体(1/2000に希釈)、またはヤギ抗GST抗体(1/1000に希釈、Pharmacia Upjohn)とともに、室温で一晩、インキュベートした。膜をウェスタンブロット緩衝液で洗浄し、そしてAP結合ウサギ抗ヤギIgG抗体(1/1000に希釈、Sigma)、またはAP結合ウサギ抗ヒトIgM抗体(1/500に希釈、DAKO、Glostrup、Denmark)とともに、2時間室温でインキュベートした。PBS中での3回の洗浄後、膜を15分間、室温で、0.2%グルタルアルデヒドを用いて固定し、そして最終的に、PBSで洗浄した。結合したAP結合体を、NBT/BCIP(Bio−Rad,Hercules,CA)によって可視化した。MCF7またはColon 137細胞(SDSサンプル緩衝液中に再懸濁し、そして超音波処理した)を、抗原コントロールとして使用した。低い範囲のタンパク質マーカー(Bio−Rad)を使用して、フラグメントの分子量を示した。
(アミノ酸配列決定およびアミノ酸分析)
先に記載された手順(37)を、アミノ酸配列決定およびアミノ酸分析に使用した。N末端配列決定のために、精製サイトケラチンをSDS−PAGEで泳動し、そしてクーマシーでの検出の前に、PVDF膜上にエレクトロブロットした。ブロットから異なるバンドを切り出し、そしてApplied Biosystems 470Aタンパク質シーケンサー(ABI,Forster,CA)において配列決定した。サイトケラチンに類似の配列を、BLASTプログラムを使用して、GenBank/EBI/DDBI/PDBデータベースにおいて検索した。
(組換えK8タンパク質およびK18タンパク質の発現および精製)
K8タンパク質およびK18タンパク質のパネルをコードするE.coli DH5a保有プラスミドを分析した。パネルは、全長およびK8およびK18のいくつかのN末端およびC末端欠失フラグメントからなり、GST融合タンパク質として、改変pGEX−2Tベクターにクローニングした(38)。E.coli培養物を、OD600が0.6に達するまで、37℃で、20mM MgClおよび50mgカルベニシリン/mlを補充したSuper Broth培地で増殖させた。次いで、タンパク質発現を、1mM IPTG(Sigma)および4μM cAMPを用いて誘導し、そして培養物をさらに3時間、30℃で増殖させた。細菌を4.000gで15分間4℃でペレット化した。SDS−PAGEのために、ペレットをサンプル緩衝液中に再懸濁させ、そして電気泳動の前に5×10秒間、超音波処理した。組換えK8またはK18タンパク質の精製のために、上記のように増殖させ、そして処理した400ml培養物のペレットを、1mg/mlリゾチームを含む50ml溶解緩衝液(50mM Tris−HCl、100 mM NaCl、1mM EDTA、5mM β−メルカプトエタノール、pH 8.0)中に再懸濁させ、そして30分間、4℃でインキュベートさせた。懸濁液を3×20秒間、超音波処理し、そして4℃で20.000gでペレット化させた。ペレットを2回、高塩緩衝液(50 mM Tris−HCl、2M NaCl、10mM EDTA、5 mM β−メルカプトエタノール、1% NP40、pH 8.0)中で2回洗浄し、溶解緩衝液において1回洗浄した。続いて、ペレットを、2M尿素を含む溶解緩衝液において2回洗浄し、そして8M尿素を含む溶解緩衝液において4℃で保存した。
(ヘテロタイプ会合アッセイ)
異なるC末端欠失もしくはN末端欠失またはインタクトなK8タンパク質およびK18タンパク質のパネルを、上記のように、SDS−PAGEによって分離し、そしてPVDF膜に移した。ブロッキング後、膜を、PBS、2%BSAおよび4M尿素中の100μg/mlの精製K8タンパク質またはK18タンパク質とともに16時間4℃でインキュベートした;K8タンパク質が膜に移された場合、膜を、精製K18タンパク質とともにインキュベートし、その逆も同様である(38)。次いで、膜をPBSで洗浄し、10%FCSを含むウェスタンブロット緩衝液中で、COU−1(5μg/ml)とともに2時間、室温でインキュベートし、上記のように、結合を検出した。
(表面プラズモン共鳴)
組換えインタクトK8またはK18(およびそのフラグメント)のヘテロタイプ複合体に結合するHMab COU−1の動力学を、BIAcore機器(Pharmacia)を使用して、表面プラズモン共鳴測定によって決定した。センサーチップを、N−ヒドロキシスクシンイミドおよびN−エチル−N’−(3−ジエチルアミノプロピル)カルボジイミドを用いて免疫化のために活性化した。ヘテロタイプサイトケラチン複合体を、50μlの50μg/mlサンプルの注入によって、表面に結合させた。過剰の活性化エステルを、30μl 1Mエタノールアミン(pH8.5)を用いてクエンチした。代表的に、3000共鳴単位を固定した。固定ヘテロタイプサイトケラチン複合体に対するCOU−1の結合を、COU−1を、ある範囲の濃度(0.5〜80μg/ml)で、5μl/分の流速で注入することによって、研究した。会合を、単位時間当たりの共鳴単位の増加としてモニターした。解離測定を、20μl/分の流速で、会合相の最後に続いて得た。結合表面を、10mM HCl、1M NaCl(pH2.0)で再生し、そして10の測定の間、活性を維持した。会合速度定数konおよび解離速度定数koffを、以前に記載されるように、一連の測定から決定した(39)。会合定数および解離定数は、Bioevaluation program version 3.1(Pharmacia)を使用して、動力学的データから推定した。
(共焦点レーザー走査顕微鏡)
細胞を、Lab Tekチャンバスライド(Nalge Nunc,Naperville,IL)内に播種し、48時間、37℃で、5%COで、増殖させて、ガラススライドに接着させた。細胞を、氷冷96%エタノールで5分間固定し、PBSで3×洗浄し、そしてPBS中で1時間、室温で、10%正常ヤギ血清を用いてブロックした。マウス抗K8抗体(1/1000)またはマウス抗K18抗体(1/1000)のいずれかと一緒に、COU−1(5μg/ml)を4℃で一晩インキュベートした。PBSで洗浄後、細胞を、FITC標識ヤギ抗ヒトγ−鎖およびTexas Red標識ヤギ抗マウスIgG抗体(1/200に希釈、ともに、Jackson ImmunoResarch,West Grove,PA由来)とともに、1時間、室温暗所でインキュベートした。細胞をPBSで3×5分間洗浄し、そしてスライドに、PBS/グリセロール(Molecular Probes,Eugene,OR)中の抗退色試薬Slow FadeTMを載せた。結果を、MRC−1024共焦点レーザー走査顕微鏡(Bio−Rad)を使用して分析し、Zeiss Anyvert 100TVに付着させた。コントロールとして、一次抗体を除外するかまたは一次抗体の代わりに種およびアイソタイプを一致させたコントロール抗体を含む、全ての実験もまた実施した。さらに、分析される細胞の微分干渉コントラスト(DIC)画像を得た。
(結果)
(結腸癌および正常な結腸上皮からのサイトケラチンの精製)
新たな外科的に取り出した結腸癌組織および正常な結腸上皮を使用して、サイトケラチンおよび他の細胞骨格タンパク質が、生理学的塩濃度の緩衝液中で不溶性繊維状構造として存在するという事実を利用することによって、サイトケラチンK8およびK18を別々に抽出した。非イオン性界面活性剤をこの緩衝液に添加して、細胞膜を部分的に破壊することによって、ホモジナイゼーションを改善した。不溶性中間体のフィラメントタンパク質を、遠心分離によって沈殿させ、続いてSDS含有緩衝液中で可溶化し、そして線形塩勾配を使用して、QFF陰イオン交換クロマトグラフィーによって分離した。
図1Aは、QFF陰イオン交換カラムからの溶出プロファイルを示す。COU−1反応性を含む画分は、この勾配の第1のピークおよび第2のピーク(画分41〜48)において見出された。COU−1反応性を、これらの画分中のタンパク質をELISAウェル上にコーティングし、続いてCOU−1と共にインキュベートすることによって検出した(図1B)。ウエスタンブロット分析は、同じ画分中の3つの主要なバンドとのCOU−1の反応性を証明した(図1D)。これら3つのバンドにおけるタンパク質は、SDS分離ゲルのクーマシー染色によって示されるように、これらの画分において見出される41〜46kDaの範囲の分子量を有するタンパク質の部分のみを示した(図1C)。
4人の異なる患者の結腸癌から精製されたサイトケラチンのウエスタンブロット分析およびクーマシー染色は、HMab COU−1と反応性および非反応性のタンパク質バンドの類似のパターンを示した。サイトケラチンをまた、同じ精製手順を使用して、3人の個体から得られた正常な結腸上皮から単離して、結腸癌 対 正常な結腸組織におけるK8/K18の性質を比較した。2種の供給源由来の組織ホモジネートおよび精製サイトケラチン調製物(QFF溶出物)を、抗K8抗体および抗K18抗体のパネルを使用して、ウエスタンブロットにより試験した。癌および正常な上皮由来の、ほぼ等しい量のサイトケラチンを分析し、同じ強度のタンパク質バンド(42〜46kDaの範囲)を、抗K18抗体、CYK−90(これはK18のC末端部分における線形エピトープを認識する)で染色した後に観察した(図2)。対照的に、同じ調製物をCOU−1で染色した場合、42〜46kDaの分子量における3つのバンドが、結腸癌組織由来のサイトケラチン調製物において染色されたが、正常な結腸上皮由来のサイトケラチン調製物は染色されなかった(図2)。
結腸癌組織において見出される異なるK8/K18様タンパク質の性質を決定するために、精製サイトケラチン調製物の個々のタンパク質バンドの改善された分離を使用した。従って、異なる結腸眼組織由来の精製サイトケラチン調製物を、ラージ14%SDS−PAGEゲルで別々に分離し、これらのタンパク質を、フィルターにブロッティングし、そしてクーマシー染色した。このブロットの小片を、抗K8抗体M20、抗K18抗体CY−90またはCOU−1のいずれかと共にインキュベートした。図3Aは、結腸癌組織サンプルの典型的なブロットを示し、クーマシー染色により可視化された約10個の異なるバンドを示す。この増加された分離において、5個のバンドは、明瞭なCOU−1活性を示した。COU−1で染色されていないさらなるバンドを、抗K8抗体もしくは抗K18抗体のいずれか、またはその両方で染色した(図3A)。
10個全てのバンドを、N末端配列決定した。図3Bに示されるように、これらのバンドは、移動阻止因子関連タンパク質8(MRP8、カルレチニンとしても公知)(サイトケラチンに結合し得るカルシウム結合タンパク質)として同定された1つのバンド以外は、K8、K18およびK19の異なる形態に対応する(40)。これらのバンドのほとんどは、推定残基1以外は、残基23〜76から始まる同定されたアミノ酸配列によって証明されるように、N末端短縮型K8またはK18であった。
K8のアミノ酸末端短縮型K8は、前記23、40、66および76に対応し、一方、K18の切断は、残基50および68に対応した。有意に、K8およびK18の切断が、3つの異なる結腸癌における同じ残基において見出され、このことは、これらの切断が特定のプロテアーゼによって引き起こされたことを示す。
切断部位の周りの配列の分析は、少なくとも2つの異なるプロテアーゼ(1つのトリプシン様プロテアーゼを含む)が、切断を担うことを示唆した。COU−1によって認識されるバンドは、N末端短縮型K8およびK18であった。しかし、興味深いことに、全てのN末端短縮型K8およびK18タンパク質が、COU−1によって認識されるわけではなかった。例えば、COU−1結合は、最初の22アミノ酸を欠いているN末端短縮型K8タンパク質では観察されず、この抗体は、インタクトなK8ともK18とも反応しなかった。それぞれ、抗K8抗体および抗K18抗体で染色することによって(図3Aのバンド1および3)、後に2回の観察を行ったが、N末端配列決定によっては行わなかった。なぜなら、これらのタンパク質は、N末端をブロックされているからである(K18は、そのN末端にアセチル化セリンを含む)。
(組換えK8およびK18フラグメントを使用するCOU−1エピトープのマッピング)
COU−1によって認識されるエピトープの性質を詳述するために、このエピトープを、組換えNまたはC末端欠失のK8およびK18フラグメント、またはGST融合タンパク質として発現されるインタクトなK8およびK18のパネルを使用して、マッピングした。これらのフラグメントの性質を、図4に示す。
最初に、K8およびK18フラグメントのパネルを、SDS−PAGEによって分離し、そしてPVDF膜にブロッティングした。これらのウエスタンブロットの配列分析は、驚くべきことに、COU−1抗体が、個々のK8またはK18フラグメントのいずれにも結合しなかったことを示した。COU−1抗体は、インタクトなK8分子にもK18分子にも結合しなかった(図5Bおよび6B)。
各実験において、MCF7細胞溶解物を、ポジティブコントロールとして含め、42〜46kDaの分子量のポジティブに反応するバンドを提供した。K8およびK18フラグメントが均一に発現されることを保証するために、フラグメントパネルを含むゲルを、並行して泳動させ、そしてウエスタンブロットのためのゲルを、クーマシーブルーで染色した(図6A)。さらに、SDS−PAGEで分離したK8/GSTまたはK18/GST融合タンパク質のブロットを、抗GST抗体で染色した(図5A)。これらの結果は、異なる融合タンパク質のほぼ均一な発現を証明し、そしてCOU1を有するシグナルがないことが、サイトケラチンフラグメントの低い発現レベルにも、タンパク質の不完全な移動にも起因しないことを証明した。
さらに、K8およびK18に対するMabを、それぞれ、K8またはK18フラグメントのパネルへの結合について試験した。図5Dに示されるように、抗K18Mabは、K18(1−356)、K18(1−385)およびインタクトなK18と強力に反応したが、K18(1−312)とは反応しなかった。このことは、そのエピトープが、領域312−356に位置することを示す。次いで、サイトケラチンK8およびK18複合体を、これらの複合体がCOU−1により認識されるか否かを観察するために試験した。K18フラグメントのパネルのウエスタンブロットを、インタクトな精製K8と共にインキュベートし、そして未結合のK8を洗い流し、その後COU−1で染色した(図5C)。COU−1は、K18(1−385)を介してインタクトなK8とK18フラグメントK18(1−213)との間に形成された複合体に強力に結合した。対照的に、COU−1は、インタクトなK8/K18(1−187)およびインタクトなK8/インタクトなK18とは弱くしか結合せず、そしてインタクトなK8/K18(1−65)およびインタクトなK8/K18(1−124)への結合は観察されなかった(図5C)。
同様に、K8フラグメントのパネルを含むブロットを、インタクトな18と共にインキュベートし、その後、COU−1で染色した。COU−1は、K8(1−385)を介してインタクトなK18とK8フラグメントK8(1−213)との間に形成された複合体に強力に結合した。対照的に、COU−1は、インタクトなK8/インタクトなK18に弱く結合し、そして結合は、K8(1−65)/インタクトなK18複合体について観察されなかった(図6C)。
N末端配列決定は、結腸癌患者由来のK8およびK18タンパク質の両方が、切断されたことを証明した。COU−1によって結合されたK8/K18異型エピトープを同定するための実験を行った。並行して、COU−1エピトープの周りのC末端欠失フラグメント、K18(1−72)、K18(1−124)、K18(1−187)およびインタクトなK8タンパク質を含むウエスタンブロットを作製した。次いで、これらのUbロットを、COU−1エピトープの周りのC末端欠失フラグメント、K18(1−85)、K18(1−129)、K18(1−233)またはインタクトなK8タンパク質のうち1つと共にインキュベートした。K8−K18複合体形成を可能にした後、これらのブロットを、COU−1抗体と共にインキュベートした。
図7(A〜C)に示されるように、COU−1により認識されるエピトープは、K18(1−124)/インタクトなK8またはK18(1−124)/K8(1−233)複合体上で、露出されないか、または最小限にしか露出されない。対照的に、COU−1の強力な結合が、K18(1−124)/K8(1−129)複合体について観察された。COU−1の結合は、K8(1−85)またはK18(1−72)を含む異型複合体のいずれについても観察されなかった。
まとめると、これらの結果は、COU−1によって認識されるエピトープが、K8領域85−129およびK18領域72−124を含むことを確認する。図4および8に示されるように、この領域は、K8およびK18の両方のαへリックスロッドドメインの、N末端ヘッドドメインのC末端部分、および第1のへリックスドメインA1のN末端部分を含む。
これらの結果は、このエピトープが、インタクトなK8がK18(1−124)と複合体化する場合でさえ、インタクトな8およびK18の異型複合体上でほとんど露出されないことをさらに証明する。COU−1エピトープは、αへリックスロッドの第1のドメインA1が通常のコイル−コイル構造に存在しない場合に示される。このことは、切断によって引き起こされ、この切断によって、K8/K18複合体のCOU−1結合領域をanフォールド状態にしたままにする現存の会合にとって必須の接触点が除去される。
上記の組合せは、逆にされ、その結果、K18(1−85)、K18(1−129)、K18(1−233)またはインタクトなK8のC末端欠失フラグメントのウエスタンブロットを、COU−1エピトープの周りのC末端欠失フラグメントである、K18(1−72)、K18(1−124)、K18(1−187)およびインタクトなK8と共にインキュベートした。これらのブロットを、次いで、COU−1抗体と共にインキュベートした。図7(D〜F)に示されるように、COU−1によって認識されるエピトープは、K8(1−129)がK18(1−72)、K18(1−124)、K18(1−187)およびインタクトなK8と複合体化した場合に、等しく露出された。また、COU−1の結合は、K8(1−85)を含むいずれの異型複合体を用いた場合にも観察されなかった。
COU−1の結合を、異型ウエスタンブロットアッセイを使用して、インタクトなK8およびK18と組み合わせたN末端欠失のK8およびK18から構成される異型複合体のパネルを使用して試験した。これらのフラグメントは、図4に示されるように、初めの129アミノ酸またはそれ以上を欠いている。しかし、COU−1の結合は、これらのN末端欠失異型K8/K18複合体のいずれについても観察されず、このことは、COU−1エピトープが、N末端129アミノ酸内に位置していることを示す(データは示さず)。コントロールは、N末端欠失フラグメントが、マウスの抗K8Mabおよび抗K18Mabによって十分に認識されることを示した。
N末端配列決定データおよび組換えマッピングデータは、COU−1エピトープが、K8の初めの65アミノ酸およびK18の初めの49アミノ酸が欠失している場合、十分に露出されることを示した。
2つのさらなるN末端欠失フラグメントである、K8(66−483)およびK18(50−430)を、GST融合タンパク質として作製した。図9は、K18(50−430)(A)またはインタクトなK18(B)と共にインキュベートしたインタクトなK8およびK8(66−483)のブロットを示す。図9はまた、K8(66−483)(C)またはインタクトなK8と共にインキュベートしたK18(50−430)およびインタクトなK18のブロットを示す。インタクトなK8/K18(50−430)またはインタクトなK8/インタクトなK18複合体よりも有意により強力なCOU−1結合が、K866−483)/K18(50−430)およびK8(66−483)/インタクトなK18複合体について観察された。
さらなる研究を行って、癌細胞において観察されるK8およびK18のN末端切断が、アデノウイルス感染によって引き起こされ得るか否かを決定した。アデノウイルスL3 23kDaプロテアーゼは、K18のN末端ドメインの特異的切断を促進し、同時に、K8を、HeLa細胞のアデノウイルス感染においてインタクトなままにする(41、42)。この切断は、K18のヘッドドメインの領域1−73の除去、およびサイトケラチンネットワークの球状小球(spheroid globule)への分解を生じる。試験を実施して、アデノウイルス感染によって引き起こされる断片化が、COU−1結合を可能にするコンフォメーション変化を生じるか否かを評価した。
以前までのデータによって、COU−1抗体は、HeLa細胞由来のK8/K18に結合しないことが示された。アデノウイルスに感染したHeLa細胞に由来するサイトケラチンをSDS−PAGEによって精製および分離して、以前の報告に従う41kDaの分子量のバンドを実証した。アデノウイルス感染HeLa細胞のウェスタンブロットとCOU−1とのインキュベーションによって、染色は生じず(データ示さず)、腺癌腫において見出されるサイトケラチンフラグメントはアデノウイルス感染の結果でないことを示唆した。
ヘテロ型のK8/K18複合体が形成されたときには、COU−1エピトープが存在するのみであるのは明確なようである。このエピトープは、K8分子およびK18分子の個々の上には存在しない。しかし、K8/K18複合体が解離したはずの場合においても、SDS分離した癌細胞溶解物のウェスタンブロットに対するCOU−1結合がなぜ観察されたかということに関する問題が依然として残っていた。可能な説明は、インキュベーション工程間に、様々なサイトケラチンの部分がその膜から解離し、その後、その膜にまだ結合している相補的なサイトケラチンに付着し、そして、高い親和性のヘテロ型複合体を形成するというものであった。
この仮説を調べるために、結腸癌細胞株(colon137)の溶解物のウェスタンブロットを、半分に分離した。半分をエタノールで固定し、その後、抗体とインキュベートしつつ、他方で、残りの半分を、固定することなしに通常どおりの処理を加えた。固定したブロットおよび固定なかったブロットの両方において抗K18抗体(CY−90)での染色は観察されたが、COU−1での染色は、固定していないブロットにおいて観察されるのみであった。
以前の免疫組織化学的研究によって、組織切片のエタノール固定は、COU−1抗原に対して影響を与えないと示されてきた。癌溶解物のドットプロットを、固定ありまたは固定なしで、癌関連エピトープの検出に対して試験した。COU−1での染色を、固定のある場合と固定のない場合の両方において観察し、このCOU−1エピトープがエタノール処理によって影響を受けていないことを確認した。結論として、最初の仮説は正しいようであり、すなわち、サイトケラチンのヘテロダイマー形成は、ウェスタンブロットの現像の間に生じ、そして、部分的に短縮されたサイトケラチンによるこのようなヘテロダイマー形成が、COU−1エピトープの形成にとって必要とされるようである。
様々な組換えヘテロ型K8/K18複合体に対するCOU−1の結合がまた、ELISAによって測定した。K8またはインタクトK8の精製した組換えフラグメントを、インタクトK18またはK18の精製組換えフラグメントと1:1のモル比で組み合わせて、尿素中でヘテロ型の複合体を生成した。次いで、これらのサンプルを、PBSに対して透析し、ヘテロ型の複合体の形成を可能し、そして、5μl/mlでELISAプレート上に被覆した。インタクトK8を、K18(1−124)、K18(1−187)、K18(1−213)およびインタクトK18と組み合わせた。さらに、インタクトK18を、K8(1−65)、K8(1−85)、K8(1−129)およびK8(1−233)と組み合わせた。
COU−1は、このELISAにおける全ての複合体に対して様々な強度で結合するが、但し、K8(1−65)/インタクトK18複合体およびインタクトK8(1−85)/インタクトK18複合体に対する結合はのぞく。これらのデータは、ウェスタンブロット分析からの結果と一致する。図10は、ヘテロ型の複合体の3つに対するCOU−1の滴定を示し、インタクトK8/K18複合体に対してよりもフラグメント化したK8/K18に対して有意に強い結合を示している。
様々な組換えへテロ型K8/K18複合体に対するCOU−1の結合に関する速度論的パラメーターは、実時間生体特異的相互作用分析(BIAcore)によって測定した。COU−1は、K8(1−124)/インタクトK18およびK8(1−124)/K18(1−124)のヘテロ型複合体に対する高親和性の結合を提示した。K8(1−124)/インタクトK18に関する速度論的パラメーターは、kon=1.7×10−1−1、koff=1.2×10−4−1であって、誘導された結合定数(K)および解離定数(K)は、1.4×10−1および7.1×10−10Mであった。K8(1−124)/K18(1−124)に対するCOU−1の結合は、僅かに低く、kon=2.8×10−l−1、koff=3×10−4−lであって、誘導されたKは、9.5×10−1であって、そしてKは1.5×10−9Mであった。対照的に、COU−1は、インタクトK8/インタクトK18に対しておよそ100分の1の結合を提示し、kon=9.1×10−1−1、koff=5.0×10−5−1であって、そして、KおよびKは、それぞれ、1.8×10−1および5.5×10−8Mであった。
(短縮へテロ型K8/K18複合体の細胞分布)
短縮K8/K18ヘテロ型複合体と比較して通常のK8およびK18の細胞分布を評価するために、乳癌細胞株および結腸癌細胞株である、MCF−7およびBrCaOlをCOU−1およびMab M20(抗K8)またはMab CY−90 (抗K18)のいずれかを用いて共染色して、高分解能共焦点顕微鏡によって分析した(図11および図12)。Mab M20およびMab CY−90の両方とも、中間フィラメントの長い線維を染色し、複合体の相互結合ネットワークを形成した。これらの線維は、核周辺リング(perinuclear ring)から広がり、この核周辺リングからそのフィラメントは核表面に結合するようであり、そして、細胞質全体に延び、原形質膜で終結する。対照的に、COU−1は、斑点パターンを提示し、短いフィラメントフラグメントおよび桿状様粒子の染色を伴い、これは断片化された中間フィラメントを示す。
細胞クラスター中のMCF7細胞の染色パターンを調べるときに、周辺の、新規に形成された増殖細胞のみが、COU−1について強く陽性であり、他方、全ての細胞が、抗K18 Mabおよび抗K8 Mabで染色された。(図11)。クラスターの増殖細胞内で、COU−1染色は、クラスターから離れて面している細胞の外側表面において最も顕著であった。対照的に、Mab M20およびMab CY−90は、その細胞全体にわたって中間フィラメントネットワークを染色した。斑点パターンのCOU−1染色が、インタクトな中間フィラメントネットワークに緊密に結合して見受けられ、これは、COU−1およびMab M20またはMab CY−90で染色された画像の重ね合わせ(図12)によって決定づけた。
したがって、K8/K18複合体のN末端短縮型形態は、癌上皮においてのみ同定され、他方、インタクトK8/K18複合体は、正常および癌化した単純な腺上皮の両方に観測された。様々な癌患者の同一の部位でのサイトケラチンK8およびサイトケラチンK18の両方の切断は、特異的なプロテアーゼが関与していることを示している。K8の上のアミノ酸22および40での切断部位、ならびにK18上のアミノ酸50での切断部位は、全て、(S/F/V)XSR↓X(S/V)コンセンサス配列(配列番号50)を含み、これは、これらの切断を担う酵素が、トリプシン様プロテアーゼである(図8)ことを示唆した。切断部位の近傍にあるアミノ酸配列の解析によって、同一の一般的な配列(アミノ酸32:GSR↓I(配列番号64))を有したK8上の1つ他の部位が切断されなかった明らかとなった。これは、その基質のP3位またはP1’位でのアミノ酸もまた、このプロテアーゼによる認識に影響を与えることを示唆する。
コンセンサス配列は、K8およびK18における以下の3つの残る切断部位において明確ではなった:(TAV↓T(配列番号51)、SPL↓V(配列番号52)、TG↓A(配列番号53))。より厳密でない認識条件を必要とするプロテアーゼ、または数個の異なるプロテアーゼは、これらの切断を担い得る。1つのこのようなプロテアーゼは、バリン、ロイシン、およびイソロイシンをP1位で許容するエラスターゼ型プロテアーゼであり得る。
幾つかの理由により、サイトケラチンK8フラグメントおよびK18フラグメントの切断が組織サンプルからのサイトケラチンの精製の間に起こる可能性はひくい。第1に、5つの酵素インヒビターのカクテルは、全ての時間において存在した。第2に、サイトケラチンフラグメントは同一の精製条件を使用する正常な結腸上皮からのサイトケラチンの精製の後で観察されなかった。第3に、組織サンプルが最小限に操作され、そして直ちに固定された場合に、このHMab COU−1(これは、K8/K18の短縮形態を認識するのみである)は、癌上皮におけるそのエピトープを検出し得るが、正常な上皮において検出し得ない。
初期の外観とは対照的に、上皮細胞におけるサイトケラチンネットワークの維持は、中間束のアセンブリおよび分解による定常再構築に関与する動的プロセスである(45)。ビオチン標識化サイトケラチンのマイクロインジェクションまたは蛍光標識化サイトケラチンによるトランスフェクションは、より深部の細胞質に向かう点および細いフィラメントの形態で細胞の末梢に移動する拡散物質の内部方向の流れを示し、ここで、それは、他のフィラメントおよびフィラメント束と合体する(46)。このプロセスは、正常上皮細胞および悪性上皮細胞の両方において生じるが、本発明によって提供される結果は、癌細胞において特異的な二次分解経路の存在を示す。
また、本発明にしたがって、結腸癌患者の腫瘍排出リンパ節からクローニングされたヒト抗体であるCOU−1は、2つのサイトケラチンが、異型複合体を形成した場合、K8およびK18のN末端短縮型形態を特異的に認識する。COU−1の以前の分析は、COU−1とK18(35、48)または改変されたK18(31、32、49)との選択的反応を示した。アポトーシスに関連するK18のタンパク質分解切断が、報告されている(56)。しかし、アポトーシス性プロテアーゼであるカスパーゼ−3、カスパーゼ−6およびカスパーゼ−7についての切断部位は、本発明者らが生存腫瘍組織において研究したように(56)、保存されたL1−2リンカーおよびC末端テイルドメインに位置し、そしてN末端切断部位に対してかなりの距離に位置する。最近、抗体(M30)が、生存細胞でも壊死細胞でもなく、アポトーシス性癌細胞のみにおいて曝されるネオエピトープを認識することが、報告された(57)。C末端テイルドメインが、カスパーゼ−3、カスパーゼ−6およびカスパーゼ−7によって26kDa、22kDaおよび19kDaのフラグメントへと切断された後に、遊離された場合、ネオエピトープは、曝される。結腸癌細胞において観察された切断部位はまた、アデノウイルス感染HeLa細胞(K18のN末端の73個のアミノ酸は除去されていた(41、42))について報告された切断部位とは異なった。驚くべきことに、感染したHeLa細胞由来の、切断されたK8/K18異型複合体へのCOU−1の結合は観察されず、一方、COU−1は、K18の最もN末端の67個のアミノ酸は除去されている結合K8/K18複合体に結合した。このことは、切断部位は閉じられているように見えるが、6アミノ酸のさらなる除去が、COU−1の結合を防止する立体配置変化を引き起こし得ることを示唆する。
幾つかの証拠は、K8/K18が、細胞移動および細胞侵襲性に密に関連することを示す。K8/K18のN末端切断は、これらのプロセスに影響し得る。さらに、K8/K18の失われたN末端ヘッドドメインは、幾つかの重要なリン酸化部位(K18上のser52を含む)を含み、これは、フィラメント再統合およびコンパートメント限局化ならびに14−3−3タンパク質への結合に重要な第2のリン酸化部位に関連する(58、59)。K8においてリン酸化部位であるser23は、マイトジェン活性化に関連する(60)。
本明細書で使用される略号は、以下の通りである:K8、サイトケラチン8;K18、サイトケラチン18;IF、中間フィラメント;HMab、ヒトモノクローナル抗体;FCS、ウシ胎仔血清;AP、アルカリホスファターゼ;QFE、Q−Sepharose高速流;ELISA、酵素結合イムノソルベントアッセイ;PBS、リン酸緩衝化生理食塩水;TBS、Tris緩衝化生理食塩水;PVDF、ポリビニリデンジフルオライドメンブレン;FITC、フルオレセインイソチオシアネート。
(実施例3:癌関連エピトープに結合する抗体フラグメントのクローニング)
癌の検出のために有用な抗体をさらに開発するために、抗体の一部をコードする核酸をクローニングし、そしてファージディスプレイ選択によって、本発明の癌関連エピトープへの結合についてスクリーニングした。これらの核酸は、ヒトFabフラグメントおよび他のフラグメントをコードする。
(材料および方法)
(抗体)
ヒトモノクローナルIgM抗体のCOU−1は、ハイブリドーマ細胞株B9165(これは、上記のように、ヒトリンパ芽球細胞株WI−L2−729−HF2と、結腸癌を有する患者由来の腸間膜リンパ節から得られたリンパ球との融合によって誘導された)によって分泌される。Borup−Christensen,P.,Erb,K.,Jensenius,J.C.,Nielsen,B.およびSvehag,S.−E.(1986)Int.J.Cancer 37,683−688もまた参照のこと。ヒト−ヒトハイブリドーマ細胞株を、SSR3血清補充物(Medicult,Copenhagen,Denmark)を補充した無タンパク質培地(RPMI 1640培地(GIBCO,Grand Island,N.Y.))中で増殖させた。COU−1抗体を、Sepharose結合マウスモノクローナル抗ヒトμ鎖抗体(HB57,American Type Culture Collections,Rockville,MD)でのアフィニティクロマトグラフィーによって、細胞培養物上清から精製した。抗体を、0.1Mジエチルアミン(pH10.5)で溶出し、その後、FPLCで分画した。正常ヒト血清から精製したIgM(Cappel,Cochranville,PA)を、コントロールとして使用した。
ヒトモノクローナルIgM抗体の16.88を、Dr.R.McCabeから得た。Haspelら、(1985)Cancer Res.45,3951−3961を参照のこと。この抗体は、ヒトにおける腫瘍画像化について、首尾よく使用されている。Steisら、(1990)J.Clin.Oncol.8,476−490;Bovenら、(1991)Eur.J.Cancer 27,1430−1436;Rosenblumら、(1994)Cancer Immunol.Immunother.39,397−400)を参照のこと。2種のマウスモノクローナル抗体(正常サイトケラチン8に対するM20および正常サイトケラチン18に対するCY−90)を、Sigma Chemical Co.(St.Louis,MO)から得た。
(可変重鎖遺伝子および可変軽鎖遺伝子のPCR増幅およびクローニング)
総RNAを、グアニジニウム法によって、B9165ハイブリドーマ細胞株から調製した。逆転写後、μ鎖(Fd領域)およびκ鎖を、ファミリー特異的プライマーセットを使用して、Perssonら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,2432−2436に記載される方法を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって増幅した。増幅した軽鎖DNAを、Burtonら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,10134−10137およびBarbasら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,7978−7982に記載されるように、制限酵素ScaIおよびXbaIで切断し、SacI/XbaIで線状化したpComb3ベクターと、3時間連結した。連結した材料を精製し、そしてエレクトロポレーションによって、200μlのEscherichia coli XL1−Blue細胞中に形質転換した。形質転換後、細胞を一晩増殖させ、そしてファージミドDNAを調製した。
続いて、PCR増幅した重鎖、および軽鎖を含む単離されたファージミドDNAを、制限酵素SpeIおよびXhoIで消化した。重鎖ファージミドフラグメントを連結し、そしてXL1−Blueを形質転換するために使用した。Fabライブラリーを、SOC培地中で37℃で1時間増殖させ、その後、カルベニシリン(50μg/ml)およびテトラサイクリン(10μg/ml)を含むSB培地を添加した。3時間後、ヘルパーファージVCS−M13(1012プラーク形成単位)を添加し、そしてこの培養物を、さらに2時間振とうした。カナマイシン(70μg/ml)を添加し、そしてこの培養物を、一晩30℃でインキュベートした。上清を、4℃での遠心分離(4000×gで20分間)によって清浄化した。ファージを、5%ポリエチレングリコールおよび0.15M NaClの添加、ならびに氷上で30分間のインキュベーション後、二回目の遠心分離によって沈殿させた。ファージペレットを、1%(w/v)ウシ血清アルブミン(BSA)を含むリン酸緩衝化生理食塩水(pH7.4)(PBS)中に再懸濁し、そして10,000×gで3分間遠心分離して、破片をペレット化した。
(パニングによる、抗原結合ファージの富化)
B9165抗体ライブラリーのパニングを、Burtonら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,10134−10137に記載される方法を使用して実施した。簡潔には、マイクロタイターウェルを、0.1Mビカルボネート緩衝液(pH8.6)中で4℃にて、超音波処理した結腸癌細胞株(colo 137)の溶解物を用いて一晩コーティングした。Ditzelら、(1992)Eur.J.Nucl.Med.19,409−417を参照のこと。3% BSAを含むPBSでの37℃で1時間のブロッキング後、50μlのPBS中ファージ懸濁物を各ウェルに添加し、そして2時間インキュベートした。未結合のファージを、0.05%(w/v)Tween 20(PBS−Tween)(Merck,Darmstadt,FRG)を含むPBSで10回激しく洗浄して除去した。抗原結合Fabを有するものについて富化された、結合したファージを、0.2Mグリシン/HCl(pH2.2)で溶出した。溶出したファージを、E.coliの感染によって増幅し、そしてVCS−M13ヘルパーファージでの重複感染によって回収した。パニング手順を、2回実施した。ファージミドDNAを、最後の回のパニングから単離し、NheIおよびSpeIで切断し、そして再び連結した。この工程は、cpIII遺伝子を切り出し、可溶性Fabフラグメントを産生するベクターを得た。
(B9165 Fabおよびインタクトな抗体のELISA分析)
Fabを、Burtonら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,10134−10137およびBarbasら、(1991)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88,7978−7982によって報告された方法を使用して、凍結−解凍手順によって、細菌上清として調製した。
特異性を評価するために、上清および精製Fabを、結腸癌細胞(Colon 137)の超音波処理物、BSA(Sigma)、オボアルブミン(Sigma)、組換えHIV−1 gp120(IIIB)(Intracel,Issaquah,WA)およびヒト胎盤DNA(Sigma)への結合について、ELISAシステムでスクリーニングした。ELISAウェル(Costar)を、0.1Mビカルボネート緩衝液(pH8.6)中の抗原(1〜10μg/ml)50μlで、4℃で一晩コーティングした。PBS中のDNAを、ELISAウェル上で37℃で乾燥させた。ウェルをPBSで2回洗浄し、ウェルをPBS中3%のBSAで37℃で1時間満たすことによってブロッキングし、そしてヒトFabサンプルまたはインタクトなヒトIgM抗体と共に、37℃で2時間インキュベートした。プレートをPBS−Tweenで10回洗浄し、そして結合したFabを、PBS中に500倍希釈したアルカリホスファターゼ(AP)標識化ヤギ抗ヒトIgG F(ab’)(Pierce Chemical Co,Rockford,IL)またはPBS中に1000倍希釈したアルカリホスファターゼ標識化ウサギ抗ヒトκ鎖(Sigma)を用いて、検出した。結合した抗体を、パラ−ニトロフェニルホスフェート(Sigma)(1mg/ml、1mM MgC1、10%(w/v)ジエタノールアミン(pH9.6))で可視化し、405nmで読み取った。
(Fabの精製)
組換えB9165 Fabを、いくらかの改変を加えて、Ditzelら、(1995)J.Immunol.154,895−908に記載される方法を使用して精製した。簡潔には、適切なクローンを含むE.coliを、カルベニシリン(50μg/ml)、テトラサイクリン(10μg/ml)およびMgC1(20mM)を含むスーパーブロスの1リットルの培養物中に接種し、振とうしながら6時間、37℃で増殖させた。次いで、タンパク質発現を、2mMのイソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシドで誘導し、そして30℃で一晩増殖を続けた。可溶性Fabを、プロテインGγ結合マトリクス(Pharmacia)に架橋された、ヒトIgG F(ab’)に対するヤギ抗体(Pierce)を使用するアフィニティクロマトグラフィーによって細菌上清から精製した。このカラムを、PBSで洗浄し、そして結合したFabを、0.2Mグリシン/HCl(pH2.2)で溶出し、直ぐに1M Tris/HCl(pH9.0)で中和した。
(ヌクレオチド配列決定)
配列決定を、373A自動化DNAシーケンサー(ABI,Foster City,Ca)で、Taq蛍光ジデオキシターミネーターサイクル配列決定キット(ABI)を使用して実施した。軽鎖配列の解明のためのプライマーは、(+)鎖にハイブリダイズするSEQKbプライマー(5’−ATAGAAGTTGTTCAGCAGGCA−3’、配列番号41)、および(−)鎖にハイブリダイズするKEFプライマー(5’−GAATTCTAAACTAGCTAGTTCG−3’、配列番号42)であった。重鎖について、CMHDプライマー(5’−CAAGGGCTTGAGTGGATGGGA−3’、配列番号43)および(−)鎖に結合するT3プライマー(5’−ATTAACCCTCACTAAAG−3’、配列番号44)を使用した。
(共焦点レーザー走査顕微鏡による分析)
ヒト結腸癌細胞株(H3619およびcolo 137)、ならびに乳癌細胞株(MCF−7およびH3396)を、10% FBSを含むIscove改変ダルベッコ培地中で増殖させ、そして単層を形成するために、チャンバになったカバーガラス(Nunc,Kamstrup,Denmark)に、37℃、5%COにて、48時間接着させた。実験を、一次COU−1抗体、B9165 Fab、マウス抗サイトケラチン8、マウス抗サイトケラチン18およびHuMab 16.88を使用して、以下に示されるように実施した。全ての抗体を、B9165 Fab(30μg/ml)以外、10μg/mlで試験した。
1)細胞内染色。H3619細胞およびcolo 137細胞を、−20℃で5分間、メタノールによって透過化し、正常ヤギ血清でブロッキングし、その後、一次抗体と共に室温で1時間インキュベートした。次いで、細胞を培養培地で3回洗浄し、そしてそれぞれ、PBS中に1:100および1:50で希釈した、FITC標識化ヤギ抗ヒトκ鎖抗体(Southern biotech)またはFITC標識化ヤギ抗マウスIgG(BioSource)と共に、室温で1時間インキュベートした。
2)表面染色。生きたH3619細胞を、COU−1抗体と共に、4℃で2時間インキュベートし、冷培養培地で3回洗浄し、そして二次FITC標識化抗体と共に、4℃で1時間インキュベートした。
3)内在化。生きたH3619細胞およびcolo 137細胞を、COU−1抗体またはB9165 Fabと共に、37℃で6時間インキュベートし、その後、3回洗浄し、そして−20℃で5分間、メタノールによって透過化した。細胞を、正常ヤギ血清でブロッキングし、そして二次FITC標識化抗体と共に、室温で1時間インキュベートした。全ての実験について、一次抗体および二次抗体のインキュベーション後、細胞を洗浄し、PBS中2%パラホルムアルデヒドで、室温で15分間固定し、2回洗浄し、そして抗退色試薬(30mM ジチオエリスリトール:PBS:グリセロール、2:9:1)中に配置した。細胞の染色を、共焦点レーザー走査顕微鏡によって評価した。コントロールとして、全ての実験を、一次抗体を省いて実施した。
(免疫組織化学的分析)
組織試料を、外科的切除を受けた結腸直腸癌患者より得た。正常な結腸組織を、腫瘍の部位から約15cm離れた切除片から取った。組織を96%のアルコール中、6時間、4℃で固定した。その後、組織をパラフィン包埋し、そして5μmの切片に切断した。切片をキシロール中で脱パラフィン処理し、段階的なアルコールで再水和し、そしてPBS−Tween中で洗浄した。切片を、2時間、室温で、加湿器中で、100μlのマウスモノクローナル抗体、ヒトモノクローナルIgM抗体または正常ポリクローナルヒトIgM(全て0.5〜10μg/ml)とともにインキュベートした。スライドを洗浄し、そして10%(w/v)ウシ血清アルブミンを有するPBS中で希釈した、AP標識ウサギ抗ヒトIgM(Dako,Glostrup,Denmark)、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)標識ウサギ抗ヒトIgM(Dako)またはHRP標識ウサギ抗マウスIgG(Dako)とともに1時間室温でインキュベートした。洗浄後、HRPを発色体基質(0.01%Hを有するPBS1mlあたり0.6mgジアミノベンジジン)および0.2mgナフトール−AS−Mxリン酸(Sigma)を含むAP、1mg Fast Red TR Salt(Sigma)、0.1M Tris/HCl 1mlあたり20μgジメチルホルムアミド、1Mレバミゾール、pH 8.2での顕色により可視化する。切片を、Mayer’s ヘマトキシリンで対比染色し、キシレン中で脱水し、Aquamount(Gurr,Poole,England)中で標本にした。染色強度を、以下のようにランク付けした:(−)染色なし、(+)弱い染色、(++)中程度の染色、(+++)強い染色。
(結果)
(ファージディスプレイ発現および癌関連エピトープと結合し得るHuMabの配列決定)
RNAをB9165細胞株から抽出し、対応するcDNAに由来する重鎖(μ、Fd領域)および軽鎖(κ)遺伝子を、3’ファミリー特異的プライマーおよび5’定常プライマーを使用するPCRで増幅した。次いで、軽鎖産物および重鎖産物を続いてM13ファージ表面発現ベクターpComb3にクローン化し、2×10メンバーのライブラリーを生成する。ファージライブラリーをCOU−1抗原陽性結腸癌細胞株(colon 137)の超音波処理で2回選択した。選択の最後の回に由来する、溶出したファージを使用し、E.coli XLI−blue細胞に感染させる。DNAをこれらの細胞から調製し、そして遺伝子IIIフラグメントをNheI/SpeI消化およびライゲーションにより取り除いた。再構築したファージミドを使用し、XLI−blueを形質転換し、可溶性Fabフラグメントを分泌するクローンを作製した。ELISAにおいて、試験した80個の単一Fab発現クローンのうち3個の上清は、colon 137溶解液に結合し、そしてオボアルブミンと結合しないことを示した。
これら3個のクローンの配列を同定した。配列分析は、B9165ハイブリドーマ細胞軽鎖がVKIIIファミリーに属し、そして最も近い生殖系列であるL6に対し、97%(269/276)のヌクレオチド相同性を示すことを示した(図13)。B9165軽鎖は、挿入されたcodon 30に一致する付加的なセリンを含んだ。軽鎖Jセグメントは、生殖系列JK5セグメントに対し、95%(36/38)ヌクレオチド相同性を示した。さらに、配列分析は、重鎖がVHIファミリーに属し、そして重鎖生殖系列DP−7に対し、98%のヌクレオチド相同性を示すことを示した。重鎖Jセグメントは、生殖系列JH6bセグメントに対し、96%(53/55)のヌクレオチド相同性を示した。COU−1のDセグメントは、完全相同性の16ヌクレオチド伸展(strech)を有するD2生殖系列Dセグメントに対し、最も近い相同性を示した。
精製した組換えB9165 Fabを、同時に、インタクトなCOU−1抗体および正常ポリクローナルIgMで、結腸癌細胞(colon 137)の溶解液および無関係な抗原への結合に関し、ELISAにおいて試験した。B9165 FabおよびCOU−1は、colon 137溶解液に強く結合するが、他の抗原のパネル(BSA、オボアルブミン、ヒトDNAおよびHIV−1 gp120を含む)に結合しないことを示した(データ示さず)。対照的に、正常ヒトIgMは、どの抗原にも結合しなかった。飽和に必要な濃度は、インタクトな抗体(1μg/ml)に対してよりも、B9165 Fab(20μg/ml)に対しての方が有意に高く、そして化学生成の半単量体フラグメント(2×10−1のKaを示す(Ditzel,H.,Erb,K.,Leslie,G.&Jensenius,J.C.(1993)Hum.Antibod.Hybridomas 4, 86−93))に対し以前測定された濃度と同じであった。
(COU−1は、悪性の癌細胞に優先的に結合する。)
結腸腺癌および直腸腺癌の組織生検においてCOU−1により認識される抗原の細胞下局在を、間接的な免疫ペルオキシダーゼ法およびアルカリホスファターゼ法を用いて研究した。高い倍率で、COU−1による中間径フィラメントの明確な原線維染色を観察した。小さな細胞培養物または個々の細胞において、強い染色を、おそらく細胞表面に関連する周辺で認めた。加えて、隣接した細胞間の接合域に関連した、増強された染色を認めた。8つの結腸癌または直腸癌のうち5つにおいて、隣接した正常結腸陰窩上皮細胞中の染色がないことを、観察した。他の3つの癌において、癌組織の強い染色に加え、陰性細胞に囲まれたいくつかの個々の細胞の弱い染色を、隣接した形態学的に正常な結腸組織中で観察した。これらの結腸上皮は形態学的に正常と見られるが、これはそうではないかもしれない。マウス抗サイトケラチン8抗体および抗サイトケラチン18抗体(示さず)は、隣接した正常な結腸上皮ならびに結腸癌組織の強い染色を生じた。しかし、COU−1は、悪性細胞とのみ反応し、正常な上皮とは反応しなかった。COU−1、マウス抗サイトケラチン8および18、ならびに16.88の染色レベルの比較を、表3に示す。16.88抗体は、結腸癌細胞の強い染色、正常の結腸上皮のいくつかの領域のみにおける弱い染色を示したが、しかしさらに染色された平滑筋線維および染色された結合組織に由来する筋上皮を観察した(表5)。
Figure 2005523888
結腸転移した肝臓の染色対周囲の正常肝組織の染色に関し、抗体を比較した。COU−1は、転移の強い染色を示したのに対し、大部分の肝細胞で染色がないことを観察した。門脈周辺域におけるいくつかの肝細胞は、弱い陽性であった。同様に、16.88抗体は、大部分の肝細胞を染色しなかった。しかし、筋上皮性結合組織は、16.88により染色されたが、COU−1では染色されなかった。両方のヒト抗体は、胆管を染色した。マウス抗サイトケラチン8および18(示さず)抗体は、転移を染色し、ならびに正常癌細胞を同じ強度で強く染色した。染色は、小葉中心域に向かって減少した。特定の強い染色は、マウスMabを有する肝細胞の細胞メンバーに関連すると認められた。
従って、ファージディスプレイおよび細菌発現を使用して、Fabおよびヒトモノクローナル抗体COU−1を発現するハイブリドーマ細胞株に由来する他の抗体をクローン化し、そしてさらに特徴付けた。クローン化されたB9165Fabの結合特性は、化学的還元およびアルキル化により生成された半単量体フラグメントに関する以前の報告と非常に類似していた(Ditzel,H.,Erb,K.,Leslie,G.&Jensenius,J.C.(1993)Hum.Antibod.Hybridomas 4,86−93)。配列分析は、重鎖および軽鎖の可変領域が、最も近い生殖系列V遺伝子に対し、それぞれ98%および97%のヌクレオチド相同性の最小の体細胞変異を有することを示した。このことは、COU−1がIgM抗体であることに基づき、そして部位定方向変異誘発による実質的な親和性成熟が可能であることを示す。
前記の明細書は、特定の実施形態および実施例を包含し、本発明の説明となることを意図し、制限として理解されない。多くの他の変化および改変は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく達成され得る。
(参考文献)
以下の参考文献は、本明細書中に示された事項に対する系統として、模範的な手順または他の詳細補充を提供する程度まで、本明細書中に参考として具体的に援用される。
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図1は、結腸癌組織からのサイトケラチンの精製を示す。図1Aは、SDS含有緩衝液中のQFFアニオン交換カラム(床容積100ml)に適用され、1M NaClまでの直線勾配(破線)を用いて溶出されたサイトケラチン濃縮物質の溶出プロフィール(OD280、実線)を提供する。COU−1に対する反応性を有する画分は、塩勾配の第1ピークおよび第2ピークにおいて観察された。図1Bは、図1Aにおいて示した溶出プロフィールの領域の拡大図を提供する。この拡大されたプロフィールは、画分(30〜53)についての、OD280吸収(実線)、塩勾配(破線)およびCOU−1反応性(点線)の比較を提供する。これらの画分由来のタンパク質を、ELISAウェル上にコートし、そしてCOU−1抗体と反応させた。 図1は、結腸癌組織からのサイトケラチンの精製を示す。図1Cは、画分41〜50、未加工のホモジネート(H)、およびQFFアニオン交換カラムに適応した物質(S)から電気泳動で分離されたタンパク質のクマシー染色したブロットを提供する。結腸癌細胞株Colon137(C137)の抽出物を、コントロールとして含めた。図1Dは、画分41〜50、未加工のホモジネート(H)、およびQFFアニオンカラムに適用した物質(S)から電気泳動で分離されたタンパク質のウエスタンブロット(COU−1で染色した)を提供する。結腸癌細胞株Colon137(C137)の抽出物を、コントロールとして含めた。このブロットは、QFFカラムから得られたサイトケラチンの純度およびCOU−1抗体の反応性(42〜46kDaの分子量で3つのバンドを有する)を示す。 図2は、結腸癌組織または正常結腸上皮から同一条件下で精製されたサイトケラチン調製物のウェスタンブロット分析を提供する。ホモジネート(homog)およびアニオン−交換クロマトグラフィーで精製した物質(QFF)を、10倍希釈(1:1、1:10、1:100)で、SDS−PAGEゲルに充填した。これらのタンパク質を、PVDF膜に転写し、COU−1またはマウス抗K18Mabで染色した。抗K18抗体は、正常結腸上皮および悪性結腸上皮からのサイトケラチン調製物を強く染色したが、COU−1は、癌組織からのサイトケラチンタンパク質のみを強く染色(約42〜46kDaの3つのバンド)し、正常上皮からのサイトケラチンタンパク質を染色しなかった。 図3は、結腸癌組織から精製されたサイトケラチンのSDS−PAGE分離およびN末端配列決定を示し、さらにこれらの結腸癌組織における、N末端短縮型K8サイトケラチン、K18サイトケラチンおよびK19サイトケラチンの存在を示す。図3Aは、SDS−PAGEで分離した精製サイトケラチンのPVDF膜ブロットである。この膜の領域(a)を、クマシーで染色した。この膜の片はまた、COU−1抗体(領域b)、マウス抗K8抗体(領域c)およびマウス抗K18抗体(領域d)で染色された。これらのデータは、10個の異なるタンパク質バンド(1〜10)が検出され得ることを示す。これらの10個のバンドを、各々、N末端配列決定した。 図3は、結腸癌組織から精製されたサイトケラチンのSDS−PAGE分離およびN末端配列決定を示し、さらにこれらの結腸癌組織における、N末端短縮型K8サイトケラチン、K18サイトケラチンおよびK19サイトケラチンの存在を示す。図3Bは、N末端配列決定によって決定された、結腸癌組織から単離したサイトケラチンタンパク質のアミノ酸配列(配列番号54〜61)を提供する。さらに、K8/K18抗体の群との、種々の単離されたサイトケラチンタンパク質の反応性を示す。 図4は、K8サイトケラチンおよびK18サイトケラチンの構造ドメインのマップ(中央)を提供する。サイトケラチンポリペプチドの2次構造ドメインを、アミノ酸配列から同定した。中央のロッドドメイン(rod domain)は、非らせん状のN末端ヘッドドメインおよび非らせん状のC末端テールドメインに隣接することが示される。ドメイン1A、ドメイン1B、ドメイン2Aおよびドメイン2Bは、リンカーL1、リンカーL12およびリンカーL2によって間隔を空けられたロッドαヘリックスサブドメインである。この図面はまた、K8およびK18のN末端欠失タンパク質およびC末端欠失タンパク質の模式図を提供する。欠失タンパク質の名称は、その欠失タンパク質の開始アミノ酸残基番号および終結アミノ酸残基番号を提供する。全ての欠失タンパク質は、GST融合タンパク質として発現された。補完的ケラチン(complementary keratin)との1時間のインキュベーション後、これらの欠失タンパク質フラグメントとCOU−1とのポジティブ(+)およびネガティブ(−)な反応性を括弧内に示す。 図5は、一群のC末端欠失型K18フラグメントの、ウェスタンブロット分析を提供する。GST融合タンパク質として発現されたC末端欠失型K18フラグメントを含むSDS−PAGEゲルを並行して泳動し、PVDF膜に転写し、そしてヤギ抗GST抗体(A)、COU−1(B)またはマウス抗K18抗体(CV−90)(D)のいずれかで染色した。図5Aは、ヤギ抗GST抗体で染色した、GST融合タンパク質として発現された電気泳動で分離された一群のC末端欠失型K18タンパク質フラグメントの、ウェスタンブロットである。種々のK18タンパク質フラグメントの正体を上部に提供する。ここで、数は、どのアミノ酸が種々のK18タンパク質フラグメントに存在するかを示す。GSTタンパク質調製物を、GST抗体染色についてのポジティブコントロールとして使用した。MCF7癌細胞溶解物を、サイトケラチンエピトープについてのポジティブコントロールとして使用した(この染色は可視的ではない。なぜなら、GSTタンパク質はこの溶解物中に存在しないからである)。GST抗体染色は、全K18フラグメントが十分に発現し、そしてほぼ同じレベルであったことを実証した。図5Bは、COU−1抗体で染色した、図5Aに提供される電気泳動で分離された一群のC末端欠失型K18フラグメントの、ウェスタンブロットのレプリカである。このブロットにおいて、COU−1は、ポジティブコントロールとして使用したMCF7癌細胞溶解物のみと反応した。個々のK18フラグメントへのCOU−1の実質的な結合は観察されなかった。図5Cは、電気泳動で分離された一群の図5Aに提供されるC末端欠失型K18フラグメントの、ウェスタンブロットのレプリカである。しかし、このブロットは、精製したインタクトなK8とともにインキュベートした後にCOU−1を染色した。K8と複合体を形成した場合、K18フラグメントのいくつかはCOU−1に強く結合した。図5Dは、マウス抗K18抗体(CY−90)で染色した、電気泳動で分離された一群の図5Aに提供されるC末端欠失型K18フラグメントの、ウェスタンブロットのレプリカである。CY−90抗体は、K18と複合体を形成していないC末端部分の残基340〜390に対応するエピトープと反応した。 図6は、一群のC末端欠失型K8フラグメントの、SDS−PAGEおよびウェスタンブロット分析を提供する。GST融合タンパク質として発現されたC末端欠失型K8フラグメントを含むSDS−PAGEゲルを並行して泳動し、クマシーブルー(A)で染色するか、あるいはPVDF膜に転写して、COU−1(B)で染色するか、あるいは精製したインタクトなK18と共にインキュベートした後、HMab COU−1(C)で染色した。図6Aは、クマシーブルーで染色した、電気泳動で分離された一群のC末端欠失型K8フラグメントの、SDS−PAGEゲルである。異なるK8タンパク質フラグメントの正体を上部に提供する。この数は、種々のK18タンパク質フラグメントに存在するアミノ酸の範囲を示す。クマシーブルー染色は、全フラグメントがほぼ等しく十分に発現されたことを実証した。図6Bは、COU−1抗体で染色された、電気泳動で分離された一群の図6Aに提供されるC末端欠失型K8フラグメントの、ウェスタンブロットのレプリカである。個々のK8フラグメントへのCOU−1の結合は観察されなかった。このブロットに関して、COU−1は、ポジティブコントロールであるMCF7癌細胞溶解物のみと反応した。図6Cは、精製したインタクトなK18とともにインキュベートした後にH Mab COU−1を染色した、電気泳動で分離された一群の図6Aに提供されるC末端欠失型K8フラグメントの、ウェスタンブロットのレプリカである。K18と複合体を形成した場合、COU−1は、K8フラグメントのいくつかと強く結合した。 図7は、一群のC末端欠失型のK8フラグメントまたはK18フラグメントのウェスタンブロット分析を提供する。この分析では、これらのフラグメントを、電気泳動で分離し、そしてPVDF膜に転写し、次いで種々の精製C末端欠失型のK8フラグメントまたはK18フラグメントと共にインキュベートしてK8/K18複合体を形成させた後に、COU−1で染色した。図7Aは、C末端欠失型のK18(1〜72)タンパク質フラグメント、K18(1〜124)タンパク質フラグメント、K18(1〜187)タンパク質フラグメントおよびインタクトなK18タンパク質フラグメントの一群のウェスタンブロット分析を提供する。この分析では、これらのフラグメントを電気泳動で分離し、そしてPVDF膜に転写した。次いで、この膜を精製C末端欠失型K8(1〜129)フラグメントと共にインキュベートし、そしてCOU−1で染色した。COU−1抗体は、K18(1〜124)/K8(1〜129)複合体に強く結合した。図7Bは、精製C末端欠失型K8(1〜233)フラグメントと共にインキュベートし、そしてCOU−1で染色した、図7Aに提供されるC末端欠失型K18フラグメントの、電気泳動で分離された一群のウェスタンブロットのレプリカである。COU−1染色は、K18(1〜187)/K8(1〜233)複合体について存在しないか、または最小限に観察されるのみであった。図7Cは、精製されたインタクトなK8と共にインキュベートし、COU−1で染色した、図7Aに提供されるC末端型欠失K18フラグメントの、電気泳動で分離された一群のウェスタンブロットのレプリカである。COU−1染色は、K18(1〜187)/インタクトK8複合体について存在しないか、または最小限に観察されるのみであった。図7Dは、電気泳動で分離し、そしてPVDF膜に転写した、C末端欠失型のK8(1〜85)、K8(1〜129)、K8(1〜233)およびインタクトなK8ポリペプチドの一群のウェスタンブロット分析を提供する。次いで、この膜を精製したK18(1〜124)とともにインキュベートし、そしてCOU−1で染色した。COU−1抗体は、K18(1〜124)と複合体化したK8(1〜129)、およびK18(1〜124)と複合体化したK8(1〜233)を認識した。COU−1結合は、K8(1〜85)を含む複合体で観察されなった。図7Eは、精製されたK18(1〜187)と共にインキュベートし、そしてCOU−1で染色した、図7Dに提供されるC末端欠失型K8フラグメントの電気泳動で分離された一群のウェスタンブロットのレプリカである。COU−1抗体は、K18(1〜187)と複合体化したK8(1〜129)、およびK18(1〜187)と複合体化したK8(1〜233)を認識した。COU−1結合は、K8(1〜85)を含むいずれの複合体でも観察されなった。図7Fは、精製されたK18(1〜213)と共にインキュベートし、そしてCOU−1で染色した、図7Dに提供されるC末端欠失型K8フラグメントの電気泳動で分離された一群のウェスタンブロットのレプリカである。COU−1抗体は、K18(1〜129)と複合体化したK18(1〜213)、およびK18(1〜233)K18(1〜187)と複合体化したK8(1〜213)を認識した。COU−1結合は、K8(1〜85)を含むいずれの複合体でも観察されなった。 図8は、K8/K18ヘテロタイプ複合体のN末端ヘッドドメインおよび隣接するロッドドメインの模式図を提供する。図8Aは、K8(配列番号62)およびK18(配列番号63)がタンパク質分解性に切断される部位(矢印)を同定する。サイトケラチンK8について、切断は、Arg−22の後、Arg−39の後、Val−65の後およびLeu−75の後である。K18サイトケラチンについて、切断は、Arg−49の後およびIle−67の後である。翻訳後にリン酸化される残基の位置(PO、P)またはグリコシル化される残基の位置(GlcNac、G)もまた同定される。 図8は、K8/K18ヘテロタイプ複合体のN末端ヘッドドメインおよび隣接するロッドドメインの模式図を提供する。図8Bは、K8サイトケラチンおよびK18サイトケラチンのN末端ヘッドドメインの切断が、COU−1をエピトープに接近させる立体構造変化をどのように生じさせ得るのかを示す模式図である。この図は、インビボで癌細胞にてなされ、組換えK8/K18複合体の形成についてなされた観察と一致する。この図はさらに、2つのサイトケラチンタンパク質のうちの1つのC末端ドメインの主要部分のインビボでの欠失がまた、どのようにしてCOU−1エピトープを人為的に露出し得るのかを説明する。この図はまた、組換えK8/K18欠失タンパク質の一群に関する複合体形成研究と一致する。 図9は、COU−1が、N末端欠失型K8フラグメントを含むヘテロタイプ複合体に優先的に結合することを示す。この図は、SDS−PAGEで分離したK8タンパク質およびK18タンパク質のPVDF膜ブロットを提供する。領域Aは、電気泳動で分離し、次いで精製したK18(50〜430)と反応させた後、COU−1で染色した、インタクトなK8タンパク質またはK8(66〜483)タンパク質を有する。領域Bは、精製したインタクトなK18と共にインキュベートした後、COU−1で染色した、インタクトなK8タンパク質またはK8(66〜483)タンパク質を有する。領域Cは、電気泳動で分離し、次いで精製したK8(66−483)と共にインキュベートした後、COU−1で染色した、K18(50〜430)およびインタクトなK18を有する。COU−1を用いて、約75kDaのバンド(K8/K18タンパク質+GST融合タンパク質)の強い染色が、K8(66〜483)/K18(50〜430)およびK8(66〜483)/インタクトなK18を含むレーンにおいて観察された。領域Dは、電気泳動で分離し、次いで精製したインタクトなK8と共にインキュベートした後、COU−1で染色した、K18(50〜430)タンパク質およびインタクトなK18タンパク質を有する。弱い染色しか、インタクトなK8/K18(50〜430)およびインタクトなK8/K18において観察されなかった。 図10は、ELISAにより測定された短縮形態の組換えヘテロタイプK8/K18複合体に、COU−1が優先的に結合することを示す。ヘテロタイプ複合体は、精製組換えK18(1−129)またはインタクトなK18を、精製組換えK8(1−124)またはインタクトなK8と等モル比であわせることによって、作製した。これらの複合体の5μg/ml溶液を、ELISAプレートをコートするために使用した。このELISAプレートを、連続希釈物中のCOU−1とともにインキュベートした。結合したCOU−1を、AP標識二次抗ヒトκ抗体およびp−ニトロフェニルホスフェートを用いて検出し可視化した。示されるように、K8(1−129)/インタクトなK18複合体(菱型記号)およびK8/K18(1−124)(丸)は、インタクトなK8/インタクトなK18複合体よりも多くCOU−1抗体に結合した。 図11は、乳癌細胞におけるN末端短縮型K8/K18複合体(AおよびE)ならびにK18(BおよびF)の分布を示す。エタノール固定MCF7乳癌細胞を、COU−1抗体(AおよびE)ならびにCY90モノクローナル抗体(BおよびF)とともに別個にインキュベートした。CY90モノクローナル抗体は、インタクトなK18に結合する。結合したCOU−1を、FITC−ヤギ抗ヒトγ鎖抗体(緑色)を用いて検出し、結合したCY90を、テキサスレッド−ヤギ抗マウスIgG抗体(赤色)を用いて検出した。DIC画像(DおよびH)を含めて、これらの細胞の組成を可視化した。合わせた画像(CおよびG)において黄色により可視化される部分的同時局在化が、この2つの抗体間で観察された。しかし、N末端短縮型K8/K18複合体が、新たに形成された増殖中の癌細胞(矢印)において優先的に見出され、一方K18構築物は、すべての細胞(鏃)において等しく存在した。 図12は、乳癌細胞において、COU−1により認識されるN末端短縮型K8/K18複合体の細胞分布(AおよびE)ならびにMab CY−90により認識されるK18の細胞分布(BおよびF)を示す。MCF7乳癌細胞を、図11に記載されるように処理し染色した。DIC画像(DおよびH)を含めて、これらの細胞の組成を可視化した。中間フィラメント全体を、Mab CY−90(鏃)で染色した一方、COU−1(矢印)は、短い原線維および球状構造のみを染色した。合わせた画像(CおよびG)において黄色により可視化される2つの抗体のいくらかの同時局在化が、観察された。 図13は、最も密接であることが公知である生殖系列配列(配列番号7〜20)と比較した、ヒトモノクローナル抗体COU−1の可変重鎖および可変軽鎖についてのアミノ酸配列を提供する。
【配列表】
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Claims (69)

  1. 2つの別々のポリペプチド、サイトケラチン8ポリぺプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドを含む単離された癌関連エピトープであって、該サイトケラチン8ポリペプチドが、配列番号3または配列番号5から本質的になり、そして該サイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6から本質的になる、単離された癌関連エピトープ。
  2. 請求項1に記載の単離されたエピトープであって、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸よりも短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、単離されたエピトープ。
  3. 請求項1に記載の単離されたエピトープであって、前記癌関連エピトープが、腺癌細胞の線維状細胞質構造において検出されるが、正常細胞において実質的に検出されない、単離されたエピトープ。
  4. 請求項1に記載の単離されたエピトープであって、前記癌関連エピトープが、結腸腺癌細胞、卵巣腺癌細胞、腎腺癌細胞、乳腺癌細胞、肺腺癌細胞、膵臓腺癌細胞および非セミノーマ精巣癌細胞の線維状細胞質構造において検出される、単離されたエピトープ。
  5. 2つの別々のポリペプチド、サイトケラチン8ポリぺプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドを含む癌関連エピトープを含む腺癌を予防または処置するためのワクチン組成物であって、該サイトケラチン8ポリぺプチドが、配列番号3または配列番号5から本質的になり、そしてサイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6から本質的になる、ワクチン組成物。
  6. 請求項5に記載のワクチン組成物であって、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸よりも短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、ワクチン組成物。
  7. 請求項5に記載のワクチン組成物であって、前記腺癌が、結腸腺癌、卵巣腺癌、腎腺癌、乳腺癌、肺腺癌、膵臓腺癌または非セミノーマ精巣癌である、ワクチン組成物。
  8. 2つの別々のポリペプチド、サイトケラチン8ポリぺプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドを含む癌関連エピトープに結合し得る単離された結合実体ポリペプチドであって、該サイトケラチン8ポリペプチドが、配列番号3または配列番号5から本質的になり、そして該サイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6から本質的になる、単離された結合実体ポリペプチド。
  9. 請求項8に記載の単離された結合実体ポリペプチドであって、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸よりも短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、単離された結合実体ポリペプチド。
  10. 請求項8に記載の単離された結合実体ポリペプチドであって、該結合実体ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、単離された結合実体ポリペプチド。
  11. 請求項8に記載の単離された結合実体ポリペプチドであって、該結合実体ポリペプチドが、約200アミノ酸よりも短い、単離された結合実体ポリペプチド。
  12. 請求項8に記載の単離された結合実体ポリペプチドであって、該結合実体ポリペプチドが、抗体である、単離された結合実体ポリペプチド。
  13. 請求項8に記載の単離された結合実体ポリペプチドであって、該結合実体ポリペプチドが、腺癌細胞の線維状細胞質構造において癌関連エピトープを検出し得るが、正常細胞の線維状構造において実質的に検出し得ない、単離された結合実体ポリペプチド。
  14. 請求項8に記載の結合実体であって、該結合実体ポリペプチドが、結腸腺癌細胞、卵巣腺癌細胞、腎腺癌細胞、乳腺癌細胞、肺腺癌細胞、膵臓腺癌細胞および非セミノーマ精巣癌細胞の線維状細胞質構造において癌関連を検出し得る、結合実体。
  15. 請求項8に記載の結合実体であって、該結合実体ポリペプチドが、配列番号7〜35のいずれか1つに少なくとも98%相同なアミノ酸配列を有するポリペプチドから本質的になる、結合実体。
  16. 請求項8に記載の結合実体であって、該結合実体が、配列番号7〜35または配列番号47〜49のいずれか1つを有するポリペプチドから本質的になる、結合実体。
  17. 請求項8に記載の結合実体であって、該結合実体が、配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸によってコードされる、結合実体。
  18. 癌を検出するためのキットであって、該キットは、癌関連エピトープに結合し得る結合実体ポリペプチドを含む容器を備え、該癌関連エピトープが、2つの別々のポリペプチド、サイトケラチン8ポリぺプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドを含み、該サイトケラチン8ポリペプチドが、配列番号3または配列番号5から本質的になり、そして該サイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6から本質的になる、キット。
  19. 請求項18に記載のキットであって、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸よりも短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、キット。
  20. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、キット。
  21. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体ポリペプチドが、約200アミノ酸よりも短い、キット。
  22. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体ポリペプチドが、抗体である、キット。
  23. 請求項18に記載のキットであって、前記癌が、腺癌である、キット。
  24. 請求項18に記載のキットであって、前記癌が、結腸腺癌、卵巣腺癌、腎腺癌、乳腺癌、肺腺癌、膵臓腺癌または非セミノーマ精巣癌である、キット。
  25. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体ポリペプチドが、標識または診断画像化剤をさらに含む、キット。
  26. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体ポリペプチドが、硫酸バリウム、ヨーセタム酸、ヨーパン酸、イポデートカルシウム、ジアトリゾエートナトリウム、ジアトリゾエートメグルミン、メトリザマイド、チロパノエートナトリウム、フッ素−18、炭素−11、ヨウ素−123、テクネチウム−99m、ヨウ素−131、インジウム−111、フッ素、ガドリニウム、フルオレセイン、イソチオシアレート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、オプトアルデヒド、フルオレサミン、ルミナル、イソルミナル、ルシフェリン、ルシフェラーゼ、またはエクオリンをさらに含む、キット。
  27. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体が、配列番号7〜35のいずれか1つに少なくとも98%相同性を有するアミノ酸配列を有するポリペプチドから本質的になる、キット。
  28. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体が、配列番号7〜35または配列番号47〜49のいずれか1つを有するポリペプチドから本質的になる、キット。
  29. 請求項18に記載のキットであって、前記結合実体が、配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸によってコードされる、キット。
  30. 結合実体ポリペプチドおよび薬学的に受容可能なキャリアを含有する治療組成物であって、該結合実体ポリペプチドが、2つの別々のポリペプチド、サイトケラチン8ポリぺプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドを含む癌関連エピトープに結合し得、該サイトケラチン8ポリペプチドが、配列番号3または配列番号5を含み、そして該サイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6を含む、治療組成物。
  31. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸よりも短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、治療組成物。
  32. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記結合実体ポリペプチドが、約425アミノ酸よりも短い、治療組成物。
  33. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記結合実体ポリペプチドが、約200アミノ酸よりも短い、治療組成物。
  34. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記結合実体ポリペプチドが、抗体である、治療組成物。
  35. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記結合実体が、腺癌細胞の線維状細胞質構造において前記癌関連エピトープに結合し得るが、正常細胞の線維状構造において実質的に結合し得ない、治療組成物。
  36. 請求項30に記載の治療組成物であって、前記結合実体が、結腸腺癌細胞、卵巣腺癌細胞、腎腺癌細胞、乳腺癌細胞、肺腺癌細胞、膵臓腺癌細胞および非セミノーマ精巣癌細胞の線維状細胞質構造において、前記癌関連エピトープに結合し得る、治療組成物。
  37. 請求項30に記載の治療組成物であって、ここで、前記結合実体が、配列番号7〜35のいずれか1つに対して少なくとも98%相同なアミノ酸配列を有するポリペプチドから本質的になる、治療組成物。
  38. 請求項30に記載の治療組成物であって、ここで、前記結合実体が、配列番号7〜35または配列番号47〜49のいずれか1つを有するポリペプチドから本質的になる、治療組成物。
  39. 請求項30に記載の治療組成物であって、ここで、前記結合実体が、配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸によってコードされる、治療組成物。
  40. 腺癌を処置するための治療組成物であって、該組成物は、XaaSR↓Xaa(配列番号40)を切断するプロテアーゼのインヒビターおよび薬学的に受容可能なキャリアを含有し、ここで、Xaaは、セリン、フェニルアラニンまたはバリンであり、そしてXaaは、セリンまたはバリンである、治療組成物。
  41. 請求項40に記載の治療組成物であって、ここで、前記プロテアーゼは、トリプシン様プロテアーゼである、治療組成物。
  42. 請求項40に記載の治療組成物であって、ここで、前記インヒビターは、ダイズトリプシンインヒビター、α−2−マクログロブリン、α−1−アンチトリプシン、アプロチニン、膵分泌性トリプシンインヒビター、コーントリプシンインヒビター、カボチャトリプシンインヒビターまたはヒトアミロイドβ−タンパク質前駆体インヒビターである、治療組成物。
  43. 請求項40に記載の治療組成物であって、ここで、前記腺癌が、結腸腺癌、卵巣腺癌、直腸腺癌、乳腺癌、肺腺癌、膵臓腺癌または非セミノーマ精巣癌である、治療組成物。
  44. 腺癌を検出する方法であって、該方法は、
    試験サンプルと結合実体ポリペプチドを接触させる工程、および
    該結合実体ポリペプチドが、サイトケラチン8ポリペプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドの2つの別々のポリペプチドを含むエピトープに結合するかどうかを検出する工程
    を包含し、ここで、該サイトケラチン8ポリペプチドは、配列番号3または配列番号5から本質的になり、そして該サイトケラチン18ポリペプチドは、配列番号4または配列番号6から本質的になる、方法。
  45. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸より短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸より短い、方法。
  46. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、約425アミノ酸より短い、方法。
  47. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、約200アミノ酸より短い、方法。
  48. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、抗体である、方法。
  49. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号7〜35のいずれか1つに対して少なくとも98%相同なアミノ酸配列を有するポリペプチドから本質的になる、方法。
  50. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号7〜35または配列番号47〜49のいずれか1つを有するポリペプチドから本質的になる、方法。
  51. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸によってコードされる、方法。
  52. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記腺癌が、結腸腺癌、卵巣腺癌、直腸腺癌、乳腺癌、肺腺癌、膵臓腺癌または非セミノーマ精巣癌である、方法。
  53. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、標識薬剤または診断画像化剤をさらに含む、方法。
  54. 請求項44に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、硫酸バリウム、ヨーセタム酸、ヨーパン酸、イポデートカルシウム、ジアトリゾエートナトリウム、メグルミンジアトリゾエート、メトリザマイド、チロパノエートナトリウム、フッ素−18、炭素−11、ヨウ素−123、テクネチウム−99m、ヨウ素−131、インジウム−111、フッ素、ガドリニウム、フルオレセイン、イソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、アロフィコシアニン、オプトアルデヒド、フルオレスカミン、ルミナル、イソルミナル、ルシフェリン、ルシフェラーゼまたはエクオリンをさらに含む、方法。
  55. 哺乳動物において癌を処置または予防するための方法であって、該方法が、抗新生物形成剤に連結された治療有効量の結合実体ポリペプチドを哺乳動物に投与する工程を包含し、ここで、結合実体ポリペプチドが、サイトケラチン8ポリペプチドおよびサイトケラチン18ポリペプチドの2つの別個のポリペプチドを含む癌関連エピトープに結合し得、そしてここで、該サイトケラチン8ポリペプチドが、配列番号3または配列番号5を含み、そして該サイトケラチン18ポリペプチドが、配列番号4または配列番号6を含む、方法。
  56. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記サイトケラチン8ポリペプチドが、約475アミノ酸より短く、そして前記サイトケラチン18ポリペプチドが、約425アミノ酸より短い、方法。
  57. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、約425アミノ酸より短い、方法。
  58. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、約200アミノ酸より短い、方法。
  59. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体ポリペプチドが、抗体である、方法。
  60. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記抗新生物薬剤が、放射性ヨウ素化化合物、毒素、細胞増殖抑制性薬物、または細胞分解性薬物である、方法。
  61. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記抗新生物薬剤が、アミノグルテチミド、アザチオプリン、硫酸ブレオマイシン、ブスルファン、カルムスチン、クロラムブシル、シスプラチン、シクロホスファミド、シクロスポリン、シタラビン、ダカルバジン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、タキソール、エトポシド、フルオロウラシル、インターフェロン−α、ロムスチン、メルカプトプリン、メトトレキサート、ミトーテン、プロカルバジンHCl、チオグアニン、硫酸ビンブラスチン、硫酸ビンクリスチン、アメリカヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質、コレラ毒素、百日咳毒素、リシン、ゲロニン、アブリン、ジフテリア外毒素、シュードモナス外毒素またはコバルト60である、方法。
  62. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号20〜35のいずれか1つに対して少なくとも98%相同なアミノ酸配列を有するポリペプチドを含む、方法。
  63. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号7〜35または配列番号47〜49のいずれか1つを有するポリペプチドを含む、方法。
  64. 請求項55に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、配列番号36〜39のいずれか1つを含む核酸によってコードされる、方法。
  65. 変異体結合実体を同定するための方法であって、該方法は、
    配列番号7〜35のいずれか1つを有するポリペプチドをコードする核酸を、提示タンパク質をコードする核酸に融合し、融合タンパク質をコードする組換え核酸を生成する工程;
    該融合タンパク質をコードする組換え核酸を変異させ、変異融合タンパク質をコードする変異核酸を生成する工程;
    該変異融合タンパク質を発現する工程;および
    2つの別個のポリペプチドを含む癌関連エピトープに結合し得る変異融合タンパク質を選択する工程であって、該2つの別個のポリペプチドが、配列番号3のサイトケラチン8を含む第1のポリペプチドおよび配列番号4のサイトケラチン18を含む第2のポリペプチドを含む、工程、
    を包含する、方法。
  66. 請求項65に記載の方法であって、ここで、前記結合実体が、CDRフラグメントまたはFabフラグメントである、方法。
  67. 請求項65に記載の方法であって、ここで、前記提示タンパク質が、ファージ提示タンパク質、レトロウイルス提示タンパク質、またはリボソーム提示タンパク質である、方法。
  68. 哺乳動物において癌を処置および/または予防する医薬の調製のための請求項30の治療組成物の使用。
  69. 哺乳動物において癌を処置および/または予防する医薬の調製のための請求項40の治療組成物の使用。
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