JP2012162572A - M−csfに対する抗体の使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】アテローム性動脈硬化症およびHIVを含むマクロファージ関連疾患を治療するためにM−CSF抗体を使用する方法の提供。
【解決手段】本発明の1つの実施形態では、それぞれ配列番号2および4に示す重鎖および軽鎖アミノ酸配列を含むモノクローナル抗体RX1と、M−CSFへの結合に関して75%以上競合する非マウス抗体を、マクロファージ関連疾患を有する被験体に投与することを含む、マクロファージ関連疾患を治療する方法が提供される。もう1つの実施形態では、上記非マウス抗体は、モノクローナル抗体RX1と同じM−CSFのエピトープに特異的に結合する。
【選択図】なし

Description

アテローム性動脈硬化症およびHIVを含むマクロファージ関連疾患を治療するためにM−CSF抗体を使用する方法を提供する。
(発明の背景)
マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)としても知られる、コロニー刺激因子(CSF−1)は、マクロファージの産生および増殖を刺激する。マクロファージはじゅく状硬化過程の周知のメディエイターであり、初期病変内に移動して脂質を取り込むことにより閉塞性プラークの形成に寄与する。それによって生じる、心臓、脳および四肢に供給する動脈を含む血管の狭窄は、狭心症および血管閉塞の他の症状を引き起こす。マクロファージはまた、安定なプラークを不安定にさせるプロテアーゼおよび他の生物活性分子を分泌することにより、不安定プラークの形成にも寄与し得る。不安定プラークは、心筋梗塞または発作を生じさせる、血管の完全な閉塞を引き起こし得る血液凝固の引き金を引く原因的役割を果たす。最後に、マクロファージはまた、血管形成術後の再狭窄を導く過増殖性修復過程においても役割を果たし得る。数多くの使用可能な治療法にもかかわらず、アテローム硬化性血管疾患およびその関連症状と損傷結果のためのより有効な予防および治療戦略に対する大きな医学的需要がなおも存在する。そこで、そのような疾患を予防または治療するための新しい薬剤および方法を同定することが当技術分野において求められている。
マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)は、一部にはCD4およびCCR5の発現を上昇させることによって(非特許文献1)、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)による感染に対するマクロファージの感受性を高める。インビトロでHIV−1に感染させたヒト単球由来マクロファージ(MDM)は、ウイルス複製と平行する速度で、感染の拡大増強を導き得るM−CSFを内因的に産生する。試験は、M−CSFがHIV複製を維持するように自己分泌/パラ分泌的に機能し得ること、およびM−CSF活性の阻害剤はHIV−1複製を劇的に低下させることを示唆する(非特許文献2)。これらの結果は、M−CSFについての生物学的拮抗物質が、マクロファージにおけるウイルス複製をブロックし、感染マクロファージのHIVレザバーとしての確立と維持を妨げることによってHIV−1の拡大を阻害するための新規戦略であり得ることを示唆する。
数多くの使用可能な治療法にもかかわらず、HIV感染およびその関連合併症のためのより有効な治療戦略に対する大きな医学的需要がなおも存在する。そこで、そのような疾患を予防または治療するための新しい薬剤および方法を同定することが当技術分野において求められている。
Kutza,J.ら、AIDS Res Hum Retroviruses,(2002)18(9):619−25 Kutza,J.ら、J Immunol,(2000)164(9):4955−60
発明の要旨
本発明の物質および方法は、当技術分野における上記および他の関連する需要を満たすものである。本発明の1つの実施形態では、それぞれ配列番号2および4に示す重鎖および軽鎖アミノ酸配列を含むモノクローナル抗体RX1と、M−CSFへの結合に関して75%以上競合する非マウス抗体を、マクロファージ関連疾患を有する被験体に投与することを含む、マクロファージ関連疾患を治療する方法が提供される。もう1つの実施形態では、上記非マウス抗体は、モノクローナル抗体RX1と同じM−CSFのエピトープに特異的に結合する。本発明に従って治療されるマクロファージ関連疾患は、たとえばアテローム硬化性疾患またはHIV感染に関連する状態であり得る。しかし、本発明に従って治療されるマクロファージ関連疾患は、マクロファージ活性が病理に寄与するいかなる疾患状態を治療するためにも有用であると考えられる。
本発明の例示的実施形態では、非マウス抗体は、配列番号120または121の少なくとも4個連続する残基を含むM−CSFのエピトープに結合する。他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト遺伝子操作抗体(human engineered antibody)、ヒト抗体、一本鎖抗体またはIgG抗体である。
本発明の治療法において有用な非マウス抗体は、配列番号9のM−CSFに関して、たとえば少なくとも10−7Mまたはそれ以上、少なくとも10−8Mまたはそれ以上、または少なくとも10−9Mまたは10−10Mまたはそれ以上の親和性K(解離平衡定数)を保持し得る。例示的実施形態では、非マウス抗体は、配列番号24と90%同一であるアミノ酸配列を含むか、または配列番号24を含む。本発明の他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、(a)配列番号18、21、24、29、32および36;または(b)配列番号18、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)の少なくとも1、少なくとも2、少なくとも3、少なくとも4、少なくとも5または全部を含む。
上記実施形態のいずれかの非マウス抗体は、5H4からの配列番号16、19、22、27、30または34;MC1からの配列番号17、20、23、28、31または35;MC3からの配列番号18、21、25、29、32または37;または配列番号18、21、26、29、33または38に示すコンセンサスCDRなどの、もう1つ別の抗M−CSF抗体からの1またはそれ以上のCDRをさらに含み得る。他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、CDR内の少なくとも1個のアミノ酸がもう1つ別の抗M−CSF抗体の対応するCDRの対応する残基によって置換されているCDRを含む。
もう1つの例示的実施形態では、非マウス抗体は、配列番号4に示すアミノ酸配列と少なくとも65%相同である可変軽鎖アミノ酸配列、および/または配列番号2に示すアミノ酸配列と少なくとも65%相同である可変重鎖アミノ酸配列を含む。
上述した実施形態のいずれかでは、非マウス抗体は、ヒト抗体配列の1個の定常領域およびヒト抗体配列の1またはそれ以上の重および軽鎖可変フレームワーク領域を含み得る。例示的ヒト抗体配列は、個々のヒト配列、ヒトコンセンサス配列、個々のヒト生殖細胞系配列またはヒトコンセンサス生殖細胞系配列を含む。例示的ヒト抗体配列は、Kabat,NCBI Ig Blast,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/igblast/showGermline.cgi,
Kabatデータベースhttp://www.bioinf.org.uk/abs/seqtest.html,
Kabat Release 5.0(1992)についてのFTPサイト ftp://ftp.ncbi.nih.gov/repository/kabat/Rel5.0/,
ImMunoGeneTicsデータベース(Montpellier France)http://imgt.cnusc.fr:8104/,
V−Base http://www.mrc− cpe.cam.ac.uk/LIST.php?menu=901,
Zurich University http://www.unizh.ch/〜antibody/Sequences/index.html,
The Therapeutic Antibody Human Homology Project(TAHHP) http://www.path.cam.ac.uk/〜mrc7/humanisation/TAHHP.html,
Protein Sequence and Structure Analysis of Antibody Domains http://how.to/AnalyseAntibodies/,
Humanization by design http://people.cryst.bbk.ac.uk/〜ubcg07s/,
Antibody Resources http://www.antibodyresource.com/educational.html,
Antibody Engineering(by TT Wu),Humana Pressに認められる。上述した抗体のいずれかは、場合により抗体依存性細胞毒性または補体依存性細胞毒性活性を低下させるIgG1定常領域内の突然変異を含む、IgG1定常領域のフラグメントを含み得る。あるいは、上述した抗体のいずれかは、場合により半抗体(half−antibody)の形成を低下させるIgG4定常領域内の突然変異を含む、IgG4定常領域のフラグメントを含み得る。
本発明の他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む重鎖可変領域を含む。1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む重鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む重鎖可変領域を含む。さらにもう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む重鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
を含む重鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
を含む重鎖可変領域を含む。
他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む軽鎖可変領域を含む。1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む軽鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む軽鎖可変領域を含む。
さらにもう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む軽鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
[式中、Xは任意のアミノ酸である]を含む軽鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
を含む軽鎖可変領域を含む。
本発明のもう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
を含む軽鎖可変領域を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、アミノ酸配列
Figure 2012162572
を含む軽鎖可変領域を含む。
本発明の上述した実施形態のいずれかでは、上記抗体の少なくとも1個のXは、Kabat番号付け法を用いる配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸と同じである。本発明の上述した実施形態のいずれかでは、少なくとも1個のXは、Kabatナンバリングを用いて配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸の保存的置換である。さらに、本発明の上述した実施形態のいずれかでは、少なくとも1個のXは、Kabat番号付け法を用いる配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸の非保存的置換である。上記実施形態の例において、少なくとも1個のXは、Kabat番号付け法を用いて、ヒト抗体配列内の同じ対応位置のアミノ酸である。上記ヒト抗体配列は、たとえばヒトコンセンサス配列、ヒト生殖細胞系配列、ヒトコンセンサス生殖細胞系配列、またはKabatにおけるヒト抗体配列のいずれか1つであり得る。
上記Human Engineered(商標)抗体は、ヒト抗体コンセンサス配列、ヒト生殖細胞系配列、ヒトコンセンサス生殖細胞系配列、またはKabat,NCBI Ig Blast,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/igblast/showGermline.cgi,
Kabatデータベースhttp://www.bioinf.org.uk/abs/seqtest.html,
Kabat Release 5.0(1992)についてのFTPサイト ftp://ftp.ncbi.nih.gov/repository/kabat/Rel5.0/,
ImMunoGeneTicsデータベース(Montpellier France)http://imgt.cnusc.fr:8104/,
V−Base http://www.mrc− cpe.cam.ac.uk/LIST.php?menu=901,
Zurich University http://www.unizh.ch/〜antibody/Sequences/index.html,
The Therapeutic Antibody Human Homology Project(TAHHP) http://www.path.cam.ac.uk/〜mrc7/humanisation/TAHHP.html,
Protein Sequence and Structure Analysis of Antibody Domains http://how.to/AnalyseAntibodies/,
Humanization by design http://people.cryst.bbk.ac.uk/〜ubcg07s/,
Antibody Resources http://www.antibodyresource.com/educational.html,
Antibody Engineering(by TT Wu),Humana Pressにおけるヒト抗体配列のいずれか1つの一部に由来する、基づくまたはそれを含む。
例示的実施形態では、上記非マウス抗体は、配列番号114、116または119に示す重鎖配列のいずれか1つを含む。他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、配列番号41または43に示す重鎖可変領域配列のいずれか1つを含む。さらに他の例示的実施形態では、非マウス抗体は、配列番号45、47、48、51、53または136に示す軽鎖配列のいずれか1つを含む。1つの実施形態では、非マウス抗体は、配列番号114に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む。もう1つの実施形態では、非マウス抗体は、配列番号116に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む。さらにもう1つの実施形態では、非マウス抗体は、配列番号119に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む。
本発明の上記実施形態のいずれかでは、非マウス抗体は、配列番号41または43に示す可変重鎖アミノ酸配列と少なくとも65%または少なくとも80%同一である可変重鎖アミノ酸配列、および/または配列番号45、47、48、51または53に示す可変軽鎖アミノ酸配列と少なくとも65%または少なくとも80%同一である可変軽鎖アミノ酸配列を含む。
軽鎖可変領域または重鎖可変領域の上述した例示的実施形態のありとあらゆる組合せが本発明の方法において使用し得る。
本発明の抗体は、たとえば約1μg/kg−100mg/kg体重、約2μg/kg−30mg/kg体重、約0.1mg/kg−30mg/kg体重、または約0.1mg/kg−10mg/kg体重の用量で投与し得る。他の態様では、上記方法は、第二の治療薬を投与することをさらに含み得る。
本発明のもう1つの態様では、凍結乾燥または溶液形態で、バイアルまたはビンまたは薬剤充填済み注射器などの容器中に包装された、治療有効量の上記抗体を含むキット。容器は、容器に添付されたまたは容器と共に包装された、容器の内容物を説明し、マクロファージ関連疾患を治療するための容器の内容物の使用に関する指示および/または指図を与えるラベルをさらに含み得る。容器は、場合により凍結乾燥抗体を再溶解するための適切な溶液を含むもう1つ別のバイアルを含む。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
マクロファージ関連疾患を治療する方法であって、モノクローナル抗体RX1と、M−CSFへの結合に関して75%を超えて競合する非マウス抗体を、マクロファージ関連疾患を有する被験体に投与する工程を含み、該モノクローナル抗体RX1は、それぞれ配列番号2および4に示す重鎖および軽鎖アミノ酸配列を含む、方法。
(項目2)
前記非マウス抗体が前記モノクローナル抗体RX1と同じM−CSFのエピトープに特異的に結合する、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記マクロファージ関連疾患がアテローム硬化性疾患である、項目1または2に記載の方法。
(項目4)
前記マクロファージ関連疾患がHIV感染に関連する状態である、項目1または2に記載の方法。
(項目5)
前記非マウス抗体が、配列番号120または121の少なくとも4個連続する残基を含むM−CSFのエピトープに結合する、項目2に記載の方法。
(項目6)
前記非マウス抗体がモノクローナル抗体である、項目1−5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
前記非マウス抗体が、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト遺伝子操作抗体、ヒト抗体、または一本鎖抗体である、項目1−5のいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
前記非マウス抗体がIgG抗体である、項目1−7のいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
前記非マウス抗体が、配列番号9のM−CSFに関して少なくとも10 −7 Mまたはそれ以上の親和性K (解離平衡定数)を保持する、項目1−8のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
前記非マウス抗体が、配列番号9のM−CSFに関して少なくとも10 −8 Mまたはそれ以上の親和性K を保持する、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記非マウス抗体が、配列番号9のM−CSFに関して少なくとも10 −9 Mまたはそれ以上の親和性K を保持する、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記非マウス抗体が、配列番号24に90%同一なアミノ酸配列を含む、項目1−11のいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
前記非マウス抗体が配列番号24を含む、項目11に記載の方法。
(項目14)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36から成る群;または
(b)配列番号 、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)から成る群
より選択される少なくとも1個の配列を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目15)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36から成る群;または
(b)配列番号 、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)から成る群
より選択される少なくとも2個の配列を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目16)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36から成る群;または
(b)配列番号 、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)から成る群
より選択される少なくとも3個の配列を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目17)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36から成る群;または
(b)配列番号 、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)から成る群
より選択される少なくとも4個の配列を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目18)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36から成る群;または
(b)配列番号 、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)から成る群
より選択される少なくとも5個の配列を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目19)
前記非マウス抗体が、
(a)配列番号18、21、24、29、32および36;または
(b)配列番号18、21、24、32、36およびQASQSIGTSIH(配列番号_)
の全部を含む、項目1−13のいずれか一項に記載の方法。
(項目20)
前記非マウス抗体が、配列番号16、19、22、27、30および34のうちの1個またはそれ以上をさらに含む、項目11−18のいずれか一項に記載の方法。
(項目21)
前記非マウス抗体が、配列番号17、20、23、28、31および35のうちの1個またはそれ以上をさらに含む、項目11−18のいずれか一項に記載の方法。
(項目22)
前記非マウス抗体が、配列番号18、21、25、29、32および37のうちの1個またはそれ以上をさらに含む、項目11−18のいずれか一項に記載の方法。
(項目23)
前記非マウス抗体が、配列番号18、21、26、29、33および38に示す1またはそれ以上のコンセンサスCDRをさらに含む、項目11−18のいずれか一項に記載の方法。
(項目24)
前記非マウス抗体が、CDR内の少なくとも1個のアミノ酸がもう1つ別の抗M−CSF抗体の対応するCDRの対応する残基によって置換されているCDRを含む、項目11−23のいずれか一項に記載の方法。
(項目25)
前記非マウス抗体が、配列番号4に示すアミノ酸配列に少なくとも65%相同である可変軽鎖アミノ酸配列を含む、項目11−24のいずれか一項に記載の方法。
(項目26)
前記非マウス抗体が、配列番号2に示すアミノ酸配列に少なくとも65%相同である可変重鎖アミノ酸配列を含む、項目11−25のいずれか一項に記載の方法。
(項目27)
前記非マウス抗体が、ヒト抗体配列の1個の定常領域およびヒト抗体配列の1またはそれ以上の重および軽鎖可変フレームワーク領域を含む、項目1−26のいずれか一項に記載の方法。
(項目28)
前記ヒト抗体配列が、個々のヒト配列、ヒトコンセンサス配列、個々のヒト生殖細胞系配列またはヒトコンセンサス生殖細胞系配列である、項目27に記載の方法。
(項目29)
前記非マウス抗体がIgG1定常領域のフラグメントを含む、項目27に記載の方法。
(項目30)
前記非マウス抗体が、抗体依存性細胞毒性または補体依存性細胞毒性活性を低下させるIgG1定常領域内の突然変異を含む、項目29に記載の方法。
(項目31)
前記非マウス抗体がIgG4定常領域のフラグメントを含む、項目27に記載の方法。
(項目32)
前記非マウス抗体が、半抗体の形成を低下させるIgG4定常領域内の突然変異を含む、項目31に記載の方法。
(項目33)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目34)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目35)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目36)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目37)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目38)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

を含む重鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目39)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目40)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目41)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目42)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目43)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

[式中、Xは任意のアミノ酸である]
を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目44)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目45)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目46)
前記非マウス抗体が、アミノ酸配列
Figure 2012162572

を含む軽鎖可変領域を含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目47)
少なくとも1個のXが、Kabat番号付け法を用いる配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸と同じである、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目48)
少なくとも1個のXが、Kabat番号付け法を用いる配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸の保存的置換である、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目49)
少なくとも1個のXが、Kabat番号付け法を用いる配列番号2または4内の同じ対応位置のアミノ酸の非保存的置換である、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目50)
少なくとも1個のXが、Kabat番号付け法を用いて、ヒト抗体配列内の同じ対応位置のアミノ酸である、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目51)
少なくとも1個のXが、Kabat番号付け法を用いて、ヒトコンセンサス抗体配列内の同じ対応位置のアミノ酸である、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目52)
前記ヒト抗体配列が、ヒトコンセンサス配列、ヒト生殖細胞系配列、ヒトコンセンサス生殖細胞系配列、またはKabatにおけるヒト抗体配列のいずれか1つである、項目50に記載の方法。
(項目53)
前記非マウス抗体が、配列番号114、116または119に示す重鎖配列のいずれか1つを含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目54)
前記非マウス抗体が、配列番号41または43に示す重鎖可変領域配列のいずれか1つを含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目55)
前記非マウス抗体が、配列番号45、47、48、51、53または136に示す軽鎖配列のいずれか1つを含む、項目1−32のいずれか一項に記載の方法。
(項目56)
前記非マウス抗体が、配列番号114に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む、項目1に記載の方法。
(項目57)
前記非マウス抗体が、配列番号116に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む、項目1に記載の方法。
(項目58)
前記非マウス抗体が、配列番号119に示す重鎖配列および配列番号47に示す軽鎖配列を含む、項目1に記載の方法。
(項目59)
前記非マウス抗体が、配列番号41または43に示す可変重鎖アミノ酸配列に少なくとも65%同一である可変重鎖アミノ酸配列を含む、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目60)
前記非マウス抗体が、配列番号41または43に示す可変重鎖アミノ酸配列に少なくとも80%同一である可変重鎖アミノ酸配列を含む、項目59に記載の方法。
(項目61)
前記非マウス抗体が、配列番号45、47、48、51または53に示す可変軽鎖アミノ酸配列に少なくとも65%同一である可変軽鎖アミノ酸配列を含む、項目33−46のいずれか一項に記載の方法。
(項目62)
前記非マウス抗体が、配列番号45、47、48、51または53に示す可変軽鎖アミノ酸配列に少なくとも80%同一である可変軽鎖アミノ酸配列を含む、項目61に記載の方法。
(項目63)
前記非マウス抗体が、項目33−38、53または59−60のいずれかに示す重鎖および項目39−46、54または61−62のいずれかに示す軽鎖を含む方法。
(項目64)
前記非マウス抗体が少なくとも10 −7 の親和性Kdを有する、項目12−63のいずれか一項に記載の方法。
(項目65)
前記非マウス抗体が少なくとも10 −9 の親和性Kdを有する、項目64に記載の方法。
(項目66)
第二治療薬を投与することをさらに含む、項目12−65のいずれか一項に記載の方法。
(項目67)
バイアルまたはビンまたは薬剤充填済み注射器などの容器中に包装された、治療有効量の項目1−65のいずれか一項に記載の抗体を含むキットであって、該容器に添付または共に包装されたラベルをさらに含み、該ラベルは、該容器の内容物を説明し、マクロファージ関連疾患を治療するための該容器の内容物の使用に関する指示および/または指図を提供する、キット。
図1は、トランケート型二量体M−CSFにおけるジスルフィド結合を示すトポロジー図である。 図2は、10番目の残基ごとに表示し、非結晶対称軸を点線によって指示した、M−CSFのC−α骨格の立体図である。 図3Aは、M−CSF特異的マウス抗体RX1のアミノ酸配列(配列番号2および4)(ATCC寄託番号PTA−6113の下にAmerican Type Culture Collection,Manassas,VA,USAに寄託されたプラスミドのcDNA挿入物によってコードされる)および対応する核酸配列(配列番号1および3)を示す。CDR領域に番号を付し、太字で示している。
図3Bおよび3Cは、それぞれ、Studnickaら、国際公開番号第WO93/11794号に従った同定された高危険度(太字)、中危険度(下線)および低危険度残基を有する、M−CSF特異的マウス抗体RX1軽(配列番号5)および重鎖(配列番号6)のアミノ酸配列を示す。
図3Aは、M−CSF特異的マウス抗体RX1のアミノ酸配列(配列番号2および4)(ATCC寄託番号PTA−6113の下にAmerican Type Culture Collection,Manassas,VA,USAに寄託されたプラスミドのcDNA挿入物によってコードされる)および対応する核酸配列(配列番号1および3)を示す。CDR領域に番号を付し、太字で示している。
図3Bおよび3Cは、それぞれ、Studnickaら、国際公開番号第WO93/11794号に従った同定された高危険度(太字)、中危険度(下線)および低危険度残基を有する、M−CSF特異的マウス抗体RX1軽(配列番号5)および重鎖(配列番号6)のアミノ酸配列を示す。
図3Aは、M−CSF特異的マウス抗体RX1のアミノ酸配列(配列番号2および4)(ATCC寄託番号PTA−6113の下にAmerican Type Culture Collection,Manassas,VA,USAに寄託されたプラスミドのcDNA挿入物によってコードされる)および対応する核酸配列(配列番号1および3)を示す。CDR領域に番号を付し、太字で示している。
図3Bおよび3Cは、それぞれ、Studnickaら、国際公開番号第WO93/11794号に従った同定された高危険度(太字)、中危険度(下線)および低危険度残基を有する、M−CSF特異的マウス抗体RX1軽(配列番号5)および重鎖(配列番号6)のアミノ酸配列を示す。
図4Aは、M−CSF抗体RX1および5A1が種特異的であることを示す。図4Bは、抗体MC1およびMC3のM−CSF中和活性を示す。 図4Aは、M−CSF抗体RX1および5A1が種特異的であることを示す。図4Bは、抗体MC1およびMC3のM−CSF中和活性を示す。 図5は、M−CSFαのアミノ酸配列(配列番号7)である。 図6は、M−CSFβのアミノ酸配列(配列番号8)である。 図7は、M−CSFγのアミノ酸配列(配列番号9)である。DNA配列内の多くの多型はアミノ酸相違を生じさせ得る。たとえば一般的な多型は104位にProではなくAlaを与える。 図8、9および10は、それぞれM−CSF特異的マウス抗体5H4(配列番号10および11)、MC1(配列番号12および13)(ATCC寄託番号PTA−6263の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)およびMC3(配列番号14および15)(ATCC寄託番号PTA−6264の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)のアミノ酸配列を示す。 図8、9および10は、それぞれM−CSF特異的マウス抗体5H4(配列番号10および11)、MC1(配列番号12および13)(ATCC寄託番号PTA−6263の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)およびMC3(配列番号14および15)(ATCC寄託番号PTA−6264の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)のアミノ酸配列を示す。 図8、9および10は、それぞれM−CSF特異的マウス抗体5H4(配列番号10および11)、MC1(配列番号12および13)(ATCC寄託番号PTA−6263の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)およびMC3(配列番号14および15)(ATCC寄託番号PTA−6264の下に寄託されたハイブリドーマによって生産される)のアミノ酸配列を示す。 図11Aおよび11Bは、ヒトM−CSF特異的マウス抗体RX1;5H4;MC1;およびMC3の重および軽鎖アミノ酸配列(配列番号16−38)のCDR領域のアラインメントである。
図11Cは、RX1対5H4についての無傷対Fabフラグメントの中和活性を示す。
図11Aおよび11Bは、ヒトM−CSF特異的マウス抗体RX1;5H4;MC1;およびMC3の重および軽鎖アミノ酸配列(配列番号16−38)のCDR領域のアラインメントである。
図11Cは、RX1対5H4についての無傷対Fabフラグメントの中和活性を示す。
図11Aおよび11Bは、ヒトM−CSF特異的マウス抗体RX1;5H4;MC1;およびMC3の重および軽鎖アミノ酸配列(配列番号16−38)のCDR領域のアラインメントである。
図11Cは、RX1対5H4についての無傷対Fabフラグメントの中和活性を示す。
図12は、RX1、5H4およびMC3エピトープ(配列番号120、122および123)を強調した、M−CSFの構造を示す。 図13Aは、(a)マウスRX1重鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1重鎖アミノ酸配列(配列番号6)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vh2コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号39)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号41および43)を作製するために施された変化を示す。図13Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な重鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号41および43)ならびに対応する核酸配列(配列番号40および42)を示す。 図13Aは、(a)マウスRX1重鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1重鎖アミノ酸配列(配列番号6)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vh2コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号39)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号41および43)を作製するために施された変化を示す。図13Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な重鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号41および43)ならびに対応する核酸配列(配列番号40および42)を示す。 図14Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vk3コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号49)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号45および47)を作製するために施された変化を示す。図14Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号45および47)ならびに対応する核酸配列(配列番号44および46)を示す。 図14Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vk3コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号49)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号45および47)を作製するために施された変化を示す。図14Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号45および47)ならびに対応する核酸配列(配列番号44および46)を示す。 図15Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vk3コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号49)および(d)54−56位を変化させなかった(すなわちマウス配列のままであった)、選択的な例示的アミノ酸配列(配列番号48)を示す。図15Bは、2個の例示的な選択的軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号48、136)ならびに対応する核酸配列(配列番号137および135)を示す。 図15Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス配列、Kabat Vk3コンセンサスのアミノ酸配列(配列番号49)および(d)54−56位を変化させなかった(すなわちマウス配列のままであった)、選択的な例示的アミノ酸配列(配列番号48)を示す。図15Bは、2個の例示的な選択的軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号48、136)ならびに対応する核酸配列(配列番号137および135)を示す。 図16Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス生殖細胞系配列、Vk6サブグループ2−1−(1)A14のアミノ酸配列(配列番号50)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号51および53)を作製するために行われた変化を示す。図16Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号51および53)ならびに対応する核酸配列(配列番号52)を示す。 図16Aは、(a)マウスRX1軽鎖についての危険度ライン(H=高危険度、M=中危険度、L=低危険度)、(b)RX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号5)、(c)RX1に対して整列した、最も近いヒトコンセンサス生殖細胞系配列、Vk6サブグループ2−1−(1)A14のアミノ酸配列(配列番号50)および(d)2個の例示的なHuman Engineered(商標)配列(配列番号51および53)を作製するために行われた変化を示す。図16Bは、「低危険度」および「低+中危険度」と表わされる、2個の例示的な軽鎖Human Engineered(商標)配列のアミノ酸配列(配列番号51および53)ならびに対応する核酸配列(配列番号52)を示す。 図17Aおよび17Bは、Kabat番号付けシステムを用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号55−82)とマウスRX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号54)のアラインメントを示す。 図17Aおよび17Bは、Kabat番号付けシステムを用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号55−82)とマウスRX1軽鎖アミノ酸配列(配列番号54)のアラインメントを示す。 図18Aおよび18Bは、Kabat番号付け法を用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号84−112)とマウスRX1重鎖アミノ酸配列(配列番号83)のアラインメントを示す。図18C−18Eは、抗体5H4、MC1およびMC3のアミノ酸残基がどのようにKabat番号付け法に対応するかを示す(それぞれ配列番号10と11;配列番号12と13;は14と15)。 図18Aおよび18Bは、Kabat番号付け法を用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号84−112)とマウスRX1重鎖アミノ酸配列(配列番号83)のアラインメントを示す。図18C−18Eは、抗体5H4、MC1およびMC3のアミノ酸残基がどのようにKabat番号付け法に対応するかを示す(それぞれ配列番号10と11;配列番号12と13;は14と15)。 図18Aおよび18Bは、Kabat番号付け法を用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号84−112)とマウスRX1重鎖アミノ酸配列(配列番号83)のアラインメントを示す。図18C−18Eは、抗体5H4、MC1およびMC3のアミノ酸残基がどのようにKabat番号付け法に対応するかを示す(それぞれ配列番号10と11;配列番号12と13;は14と15)。 図18Aおよび18Bは、Kabat番号付け法を用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号84−112)とマウスRX1重鎖アミノ酸配列(配列番号83)のアラインメントを示す。図18C−18Eは、抗体5H4、MC1およびMC3のアミノ酸残基がどのようにKabat番号付け法に対応するかを示す(それぞれ配列番号10と11;配列番号12と13;は14と15)。 図18Aおよび18Bは、Kabat番号付け法を用いた様々なヒトコンセンサスおよびヒト生殖細胞コンセンサス配列(「POS」と示された列に指示されているアミノ酸番号付け)(配列番号84−112)とマウスRX1重鎖アミノ酸配列(配列番号83)のアラインメントを示す。図18C−18Eは、抗体5H4、MC1およびMC3のアミノ酸残基がどのようにKabat番号付け法に対応するかを示す(それぞれ配列番号10と11;配列番号12と13;は14と15)。 図19Aは、低危険度アミノ酸変化を有するheRX1−IgG1についてのアミノ酸配列(配列番号114)およびヌクレオチド配列(配列番号113)を示す。図19Bは、低+中危険度アミノ酸変化を有するheRX1−IgG1についてのアミノ酸配列(配列番号116)およびヌクレオチド配列(配列番号115)を示す。 図19Aは、低危険度アミノ酸変化を有するheRX1−IgG1についてのアミノ酸配列(配列番号114)およびヌクレオチド配列(配列番号113)を示す。図19Bは、低+中危険度アミノ酸変化を有するheRX1−IgG1についてのアミノ酸配列(配列番号116)およびヌクレオチド配列(配列番号115)を示す。 図20は、低危険度アミノ酸変化を有するheRX1−IgG4についてのアミノ酸配列(配列番号119)およびヌクレオチド配列(cDNA(配列番号118)およびゲノムDNA(配列番号117))を示す。
(詳細な説明)
マクロファージコロニー刺激因子(M−CSF)としても知られる、コロニー刺激因子(CSF−1)は、骨髄ストローマ細胞、破骨細胞および他の細胞によって発現される。M−CSFは、細胞の中でも特に、マクロファージおよび破骨細胞の産生と増殖を刺激することが示されている。マクロファージの作用は多くの状況において有益であるが、いくつかの状況ではマクロファージ活性は有害である。マクロファージは、じゅく状斑の形成、プラークの不安定化および血管形成術後の再狭窄において役割を果たすことが示された。マクロファージおよびM−CSFの産生はまた、HIV複製に関係することが示されており、感染マクロファージはウイルスの貯蔵所として機能し得る。
本発明は、マクロファージ関連疾患を予防または治療するために抗M−CSF抗体を使用する方法を提供する。ここで使用する「マクロファージ関連疾患」は、有害なマクロファージ活性に関連するまたはそれによって引き起こされる状態または疾患を意味する。例示的なマクロファージ関連疾患は、アテローム硬化性疾患、またはHIV感染とそれに関連する状態を含む。そのような方法における使用のために考慮される抗M−CSF抗体は、RX1由来抗体、RX1競合抗体、5H4由来抗体、5H4競合抗体、MC1由来抗体、MC1競合抗体、MC3由来抗体およびMC3競合抗体を包含する、ここで述べる抗体を含む。
「アテローム硬化性疾患」は、何らかの血管におけるアテローム性動脈硬化症、アテローム性動脈硬化症から生じる疾患または状態、および血管の閉塞または血栓症の危険度上昇に関連する状態、たとえば高血圧、糖尿病および心筋梗塞または発作についての他の危険因子を含む。例示的なアテローム硬化性疾患は、動脈血栓症、狭窄または虚血;狭心症などの閉鎖性心臓血管疾患を含む、心臓血管疾患;冠状動脈血栓症などの動脈血栓症またはその結果生じる心筋虚血または心筋梗塞;特に血管造影法または血管形成術後の、再狭窄;大脳動脈血栓症またはその結果生じる脳虚血または発作;心臓内血栓症(たとえば心房性細動を原因とする)またその結果生じる発作;末梢血管疾患または末梢動脈血栓症または閉塞;新生内膜過形成、血管内皮における細胞間結合の崩壊、または血管損傷を含む。
HIVに関連する疾患または状態は、肺炎、ニューモシスティス・カリニ、肺炎連鎖球菌、インフルエンザ菌、黄色ブドウ球菌、Rhodococeus equi、Nocardia asteroids、Histoplasma capsulatum、Coccidioides immitis、カンジダ種、アスペルギルス種、Mycobacterium avium−complex、トキソプラスマ、Strongyloides stercoralis、サイトメガロウイルス、単純疱疹ウイルス、リンパ球性間質性肺炎、嚥下痛、毛髪状白斑、びらん性歯肉炎、アフタ性潰瘍、胃腸/大腸炎、サルモネラ種、赤痢菌種、Campylobacter jejuni、Cryptosporidium種、Isospora belli、Blastocystis hominis、赤痢アメーバ、ランブル鞭毛虫、微胞子虫目、Strongyloides stercoralis、アデノウイルス、非特異的腸症、直腸炎、トラコーマクラミジア、淋菌、梅毒トレポネーマ、胆嚢炎、肝臓外閉塞および硬化性胆管炎、杆菌性肝臓紫斑病、脳炎または認知症、亜急性脳症、進行性多病巣性白質脳症、水痘−帯状疱疹ウイルス、梅毒トラポネーマ、新生物、カポジ肉腫、原発性または転移性リンパ腫、Cryptococcus neoformans、Coccidioides immitis、鵞口瘡カンジダ、ヒト型結核菌、Nocardia asteroids、髄膜炎、リステリア菌、リンパ腫性髄膜炎、脊髄炎または神経障害、空胞状ミエロパシー、慢性炎症性多発神経障害、遠位対称性感覚運動神経障害、水痘−帯状疱疹ウイルス神経根炎、網膜炎、角結膜炎、ネコ引っ掻き病、非ホジキンリンパ腫を含むが、これらに限定されない。
完全長ヒトM−CSF mRNAは、554アミノ酸の前駆タンパクをコードする。選択的mRNAスプライシングおよび差別的翻訳後タンパク質分解プロセシングを通して、M−CSFは、糖タンパク質またはコンドロイチン硫酸含有プロテオグリカンとして循環中に分泌され得るかまたはM−CSF産生細胞の表面に膜貫通糖タンパク質として発現され得る。完全なインビトロ生物活性のために必要な最小配列である、細菌において発現されたヒトM−CSFのアミノ末端の150アミノ酸の三次元構造は、このタンパク質が、各々の単量体が4つのαヘリックス束と逆平行βシートから成る、ジスルフィド結合二量体であることを示す(Panditら、Science 258:1358−62(1992))。3つの異なるM−CSF種が選択的mRNAスプライシングを通して生産される。3個のポリペプチド前駆体は、256アミノ酸のM−CSFα、554アミノ酸のM−CSFβおよび438アミノ酸のM−CSFγである。M−CSFβは、膜結合形態内で生じない分泌タンパク質である。M−CSFαは、タンパク質分解切断によって緩やかに放出される内在性膜タンパク質として発現される。M−CSFαは、図5に示す配列のアミノ酸191−197で切断される。膜結合形態のM−CSFは近接細胞上の受容体と相互作用することができ、それゆえ特異的細胞−細胞接触を媒介する。「M−CSF」という用語はまた、図7のアミノ酸36−438を含み得る。
様々な形態のM−CSFは、標的細胞上のその受容体M−CSFR(CSF−1Rとしても知られる)に結合することによって機能する。M−CSFRは、5つの細胞外免疫グロブリン様ドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞内散在性(interrupted)Src関連チロシンキナーゼドメインを有する膜貫通分子である。M−CSFRはc−fms癌原遺伝子によってコードされる。M−CSFRの細胞外ドメインへのM−CSFの結合は、細胞質キナーゼドメインを活性化する、受容体の二量体化を導き、自己リン酸化および他の細胞タンパク質のリン酸化を生じさせる(Hamilton J.A.,J Leukoc Biol.,62(2):145−55(1997);Hamilton J,A.,Immuno Today.,18(7):313−7(1997))。
リン酸化細胞タンパク質は、細胞応答へと導く生化学的事象のカスケード:有糸分裂、サイトカインの分泌、膜ラッフリング、およびそれ自体の受容体の転写の調節を誘導する(FixeとPraloran,Cytokine 10:32−37(1998))。
マウスRX1と称される、配列番号1に示す配列を有する抗M−CSF抗体は、他の抗体と比較して優れたM−CSF中和特性を有することが発見された。マウスRX1抗体を、StudnickaらのHuman Engineering(商標)法に基づきヒトにおける免疫原性を低下させるように修飾した。好ましい実施形態では、軽鎖領域内の16−19個の表面暴露残基を、ヒト環境に関してその免疫原性を低下させながら、抗原結合またはタンパク質の折りたたみに有害な影響を及ぼす可能性が低いと判定された位置でヒト残基に改変した。修飾重および/または軽鎖可変領域を含む合成遺伝子を構築し、ヒトγ重鎖および/またはκ軽鎖定常領域に連結した。いかなるヒト重鎖および軽鎖定常領域も、Human Engineered(商標)抗体可変領域と組み合わせて使用し得る。ヒト重および軽鎖遺伝子を哺乳動物細胞に導入し、生じる組換え免疫グロブリン産物を得て、特性決定した。5H4、MC1またはMC3などの他の例示的抗M−CSF抗体も同様にHuman Engineered(商標)である。
「RX1由来抗体」という用語は以下のいずれか1つを含む:
1)相同性決定のために類似アミノ酸を考慮に入れて、図3に示すアミノ酸配列と少なくとも60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98または99%相同である可変重鎖アミノ酸配列を含む、および/または図3に示すアミノ酸配列と少なくとも60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98または99%相同である可変軽鎖アミノ酸配列を含む変異体を包含する、図3に示すアミノ酸配列を有するマウス抗体RX1のアミノ酸変異体;
2)図3に示すアミノ酸配列を有するマウス抗体RX1の1またはそれ以上の相補性決定領域(CDR)を含み、好ましくは少なくともRX1重鎖のCDR3を含み、および好ましくは2またはそれ以上、あるいは3またはそれ以上、あるいは4またはそれ以上、あるいは5またはそれ以上、あるいは6個全部のCDRを含む、M−CSF結合ポリペプチド(マウス抗体RX1を除く);
3)図13B−16Bに示す重および軽鎖アミノ酸配列を有するHuman Engineered(商標)抗体または図13B−16BのもとのHuman Engineered(商標)重または軽鎖と少なくとも60%のアミノ酸配列同一性を有する、たとえば65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%および100%の同一性を含む、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも95%同一のアミノ酸配列を有する、重または軽鎖を含むその変異体;
4)図13B−16BのHuman Engineered(商標)抗体の1またはそれ以上のCDRの高危険度残基を含み、および好ましくは2またはそれ以上、あるいは3またはそれ以上、あるいは4またはそれ以上、あるいは5またはそれ以上、あるいは6個全部のCDRを含む、M−CSF結合ポリペプチド(マウス抗体RX1を除く);
5)Human Engineered(商標)抗体または図3Bに示す高危険度アミノ酸残基を保持し、図3Bに示す低または中危険度残基に1またはそれ以上の変化を含む、
たとえば図3Bに示す低危険度残基の1またはそれ以上の変化および中危険度残基の保存的置換を含む、または
たとえば図3Bに示す中および高危険度アミノ酸残基を保持し、低危険度残基に1またはそれ以上の変化を含む、
[但し、変化は挿入、欠失または置換を含み、保存的置換であり得るかまたは遺伝子操作抗体(engineered antibody)の配列をヒト軽鎖または重鎖配列、ヒト生殖細胞軽鎖または重鎖配列、コンセンサスヒト軽鎖または重鎖配列、またはコンセンサスヒト生殖細胞軽鎖または重鎖配列により近いものにし得る]
M−CSFに結合する能力を保持する変異体。そのような抗体は、好ましくは少なくとも10−7、10−8または10−9またはそれ以上の親和性でM−CSFに結合し、好ましくはM−CSFの所望生物活性を中和する。
同様に、「MC3由来抗体」という用語は以下のいずれか1つを含む:
1)相同性決定のために類似アミノ酸を考慮に入れて、図10に示すアミノ酸配列と少なくとも60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98または99%相同である可変重鎖アミノ酸配列を含む、および/または図10に示すアミノ酸配列と少なくとも60、65、70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98または99%相同である可変軽鎖アミノ酸配列を含む変異体を包含する、図10に示すアミノ酸配列を有するマウス抗体MC3のアミノ酸変異体;
2)図10に示すアミノ酸配列を有するマウス抗体MC3の1またはそれ以上の相補性決定領域(CDR)を含み、好ましくは少なくともMC3重鎖のCDR3を含み、および好ましくは2またはそれ以上、あるいは3またはそれ以上、あるいは4またはそれ以上、あるいは5またはそれ以上、あるいは6個全部のCDRを含む、M−CSF結合ポリペプチド(場合によりマウス抗体MC3を含むまたは除く);
3)低、中および高危険度残基を同定するために図18C−18Eに示すKabat番号付け法を使用して、Studnickaら、米国特許第5,766,886号および本文中の実施例3に述べられている方法に従ってマウス配列を変化させることによって作製されるHuman Engineered(商標)抗体であって、以下の重鎖の少なくとも1つと以下の軽鎖の少なくとも1つ:(a)低危険度残基の全部が、必要に応じて、ヒト標準免疫グロブリン配列と同じ残基であるように修飾されている重鎖または(b)低および中危険度残基の全部が、必要に応じて、ヒト標準免疫グロブリン配列と同じ残基であるように修飾されている重鎖、(c)低危険度残基の全部が、必要に応じて、ヒト標準免疫グロブリン配列と同じ残基であるように修飾されている軽鎖または(b)低および中危険度残基の全部が、必要に応じて、ヒト標準免疫グロブリン配列と同じ残基であるように修飾されている軽鎖、を含む抗体;
4)もとのHuman Engineered(商標)重または軽鎖と少なくとも60%のアミノ酸配列同一性を有する、たとえば65%、70%、75%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%および100%の同一性を含む、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、最も好ましく少なくとも95%のアミノ酸配列同一性を有する重または軽鎖を含む、上記段落(3)における上記抗体の変異体;
5)図10のマウスMC3抗体の1またはそれ以上のCDRの高危険度残基を含み、および好ましくは2またはそれ以上、あるいは3またはそれ以上、あるいは4またはそれ以上、あるいは5またはそれ以上、あるいは6個全部のCDRを含む、M−CSF結合ポリペプチド(場合によりマウス抗体MC3を含むまたは除く);
6)Human Engineered(商標)抗体またはマウスMC3抗体の高危険度アミノ酸残基を保持し、低または中危険度残基に1またはそれ以上の変化を含む、
たとえば低危険度残基の1またはそれ以上の変化および中危険度残基の保存的置換を含む、または
たとえば中および高危険度アミノ酸残基を保持し、低危険度残基に1またはそれ以上の変化を含む、
[但し、変化は挿入、欠失または置換を含み、保存的置換であり得るかまたは遺伝子操作抗体の配列をヒト軽鎖または重鎖配列、ヒト生殖細胞軽鎖または重鎖配列、コンセンサスヒト軽鎖または重鎖配列、またはコンセンサスヒト生殖細胞軽鎖または重鎖配列により近いものにし得る]
M−CSFに結合する能力を保持する変異体。そのような抗体は、好ましくは少なくとも10−7、10−8または10−9またはそれ以上の親和性でM−CSFに結合し、好ましくはM−CSFの所望生物活性を中和する。
「5H4由来抗体」または「MC1由来抗体」という用語は、上記説明に従って同様に定義される。
Human Engineered(商標)抗体または変異体を含む、RX1、5H4、MC1またはMC3由来抗体などの抗M−CSF抗体は、IgG、IgA、IgMまたはIgEなどの種々のアイソタイプであり得る。IgGクラスの抗体は異なる定常領域を含んでもよく、たとえばIgG2抗体は、IgG1またはIgG4定常領域を示すように修飾され得る。好ましい実施形態では、本発明は、修飾または非修飾IgG1またはIgG4定常領域を含むHuman Engineered(商標)抗体または変異体を提供する。IgG1の場合は、定常領域、特にヒンジまたはCH2領域への修飾は、ADCCおよび/またはCDC活性を含むエフェクター機能を上昇または低下させ得る。他の実施形態では、IgG2定常領域を、抗体−抗原凝集物形成を低下させるように修飾する。IgG4の場合は、定常領域、特にヒンジ領域への修飾は半抗体の形成を減少させ得る。特定の例示的実施形態では、IgG4ヒンジ配列Cys−Pro−Ser−CysをIgG1ヒンジ配列Cys−Pro−Pro−Cysに突然変異させることが提供される。
IgG1またはIgG4定常領域を含むHuman Engineered(商標)抗体は、IgG2定常領域を含むHuman Engineered(商標)抗体に比べて改善された性質を有する。IgG1またはIgG4 Fc領域の選択は、結合親和性およびM−CSF中和活性を改善した。加えて、IgG1またはIgG4 Fc領域の選択は、親マウス抗体によって形成されるものにより密接に類似する抗原−抗体複合体を提供した。
ヒンジ領域の可動性は、それゆえ、二量体抗原M−CSFへの抗体の結合ならびに抗体の中和活性に著しく影響すると思われる。本発明は一般に、修飾または非修飾IgG1またはIgG4定常領域、特にヒンジおよびCH2ドメイン、または好ましくは少なくともヒンジドメインを含む重鎖を含む抗体の作製は、結合親和性を改善するおよび/または二量体抗原からの抗体の解離を緩慢化すると考える。
「RX1競合抗体」という用語は、
1)図3に示す完全な軽および重鎖配列を有するマウスRX1と同じM−CSFのエピトープに結合する非マウスまたは非げっ歯動物モノクローナル抗体;
2)図7のM−CSFのアミノ酸98−105の少なくとも4個の隣接アミノ酸に結合する非マウスまたは非げっ歯動物モノクローナル抗体;および
3)M−CSFへの結合に関して、図3に示す完全配列を有するマウス抗体RX1と75%以上、80%以上、または81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%または95%以上競合する非マウスまたは非げっ歯動物モノクローナル抗体を含む。そのような抗体は、好ましくは少なくとも10−7、10−8または10−9またはそれ以上の親和性でM−CSFに結合し、好ましくはM−CSFの所望生物活性を中和する。
「MC1競合抗体」または「MC3競合抗体」または「5H4競合抗体」は、それぞれ図8、9または10に示す完全な軽および重鎖配列を有するマウス5H4、MC1またはMC3抗体に関して、および抗体によって結合されるM−CSFのエピトープ、たとえば図7のアミノ酸65−73または138−144(5H4またはMC3によって認識されるM−CSFエピトープに対応する)に関して、同様に定義される。
場合により、本発明の出願日以前に公的に開示された、または本発明の出願日以前に申請された出願において開示されたいかなるキメラ、ヒトまたはヒト化M−CSF抗体も、本発明の範囲から除外される。
「非げっ歯動物」モノクローナル抗体は、ここで広く定義されるような、げっ歯動物ハイブリドーマによって産生される完全な無傷げっ歯動物モノクローナル抗体ではない、何らかの抗体である。それゆえ、非げっ歯動物抗体は特に、げっ歯動物抗体の変異体、げっ歯動物抗体フラグメント、線状抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、Human Engineered(商標)抗体および、トランスジェニック動物からまたはファージディスプレイ技術によって生産されるヒト抗体を含む、ヒト抗体を含むが、これらに限定されない。同様に、非マウス抗体は、マウス抗体の変異体、マウス抗体フラグメント、線状抗体、キメラ、ヒト化、Human Engineered(商標)およびヒト抗体を含むが、これらに限定されない。
「治療」は、疾患の発症を予防するまたは病理を変化させることを意図して実施される介入処置である。従って、「治療」は、治療処置と予防手段の両方を指す。治療を必要とする者は、既に疾患を有する者ならびに疾患を予防すべきである者を含む。マクロファージ関連疾患などの疾患の臨床、生化学的、放射線医学的または主観的症状を有する患者の治療は、そのような症状の一部または全部を緩和することまたは疾患への素因を低減することを含み得る。疾患の「病理」は、患者の健康を損なうすべての現象を含む。
治療のための「哺乳動物」は、ヒト、家畜、およびイヌ、ウマ、ネコ、ウシ等のような動物園、スポーツまたは愛玩動物を含む、哺乳動物して分類されるあらゆる動物を指す。
ここで使用する、「治療有効量」という語句は、本発明の実施のために適切であり、所望治療計画に従って投与したとき、疾患のそのような症状の一部または全部を緩和することまたは疾患への素因を低減することを含む、所望治療または予防効果または応答を惹起する、治療的または予防的M−CSF抗体の量を指すことが意図されている。
ここで使用するヒト「M−CSF」は、各々が参照によりここに組み込まれる、Kawasakiら、Science 230:291(1985),Cerrettiら、Molecular Immunology,25:761(1988)、またはLadnerら、EMBO Journal 6:2693(1987)に述べられている成熟ヒトM−CSFα、M−CSFβまたはM−CSFγポリペプチドと実質的に同じアミノ酸配列を有するヒトポリペプチドを指す。そのような用語は、上述したように、3つの成熟M−CSFが異なるアミノ酸配列を有しており、および活性形態のM−CSFがジスルフィド結合二量体であるという理解を反映する;それゆえ、「M−CSF」という用語が生物学的に活性な形態を指すときは、二量体形態が意図される。「M−CSF二量体」は、二量体化した2個のM−CSFポリペプチド単量体を指し、ホモ二量体(2個の同じ型のM−CSF単量体から成る)およびヘテロ二量体(2個の異なる単量体から成る)の両方を含む。M−CSF単量体は、参照によりここに組み込まれる、米国特許第4,929,700号に述べられているようにインビトロでM−CSF二量体に変換され得る。
抗M−CSF抗体
本発明は、マクロファージ関連疾患に罹患している被験体を治療するための薬剤の製造を含む、ここで述べるM−CSF特異的抗体を用いてマクロファージ関連疾患に罹患している被験体を治療する方法を提供する。「抗体」という用語は最も広い意味で使用され、完全構築抗体、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(たとえば二重特異性抗体)、抗原に結合することができる抗体フラグメント(たとえばFab’、F’(ab)2、Fv、一本鎖抗体、ダイアボディ)、およびそれらが所望生物活性を示す限り、前記を含む組換えポリペプチドを含む。無傷完全長分子に加えて、「抗体」という用語はまた、そのフラグメント(たとえばscFv、Fv、Fd、Fab、Fab'およ
びF(ab)’2フラグメントなど)、または無傷分子および/またはM−CSF(またはM−CSFR)に結合するフラグメントの多量体または凝集物を指す。これらの抗体フラグメントは抗原に結合し、たとえばガラクトース残基の組込みにより、清掃と取込みを促進する構造特徴を示すように誘導体化され得る。
ここで使用する「モノクローナル抗体」という用語は、実質的に均一な抗体の集団から得られる抗体を指し、すなわち集団を構成する個々の抗体は、少量で存在し得る、天然に生じる可能性のある突然変異を除いて同一である。モノクローナル抗体は高度に特異的であり、単一抗原部位を対象とする。さらに、典型的には種々の決定基(エピトープ)に対する種々の抗体を含む従来の(ポリクローナル)抗体製剤と異なり、各々のモノクローナル抗体は抗原上の単一決定基を対象とする。それらの特異性に加えて、モノクローナル抗体は、それらが、異なる特異性と特徴を備える他の免疫グロブリンによって汚染されない、均一培養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」という修飾語は、実質的に均一な抗体の集団から得られるという抗体の特徴を指示するものであり、何らかの特定方法による抗体の生産を必要とすると解釈されるべきではない。たとえば本発明に従って使用されるモノクローナル抗体は、Kohlerら、Nature,256:495[1975]によって最初に述べられたハイブリドーマ法によって作製し得るか、または組換えDNA法(たとえば米国特許第4,816,567号参照)によって作製し得る。「モノクローナル抗体」はまた、たとえばClacksonら、Nature,352:624628[1991]およびMarksら、J.Mol.Biol,222:581−597(1991)に述べられている手法を用いてファージ抗体ライブラリーから単離し得る。
それらの重鎖の定常ドメインのアミノ酸配列に依存して、免疫グロブリンは種々のクラスに分類することができる。5つの主要なクラス、IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgMがあり、これらのいくつかはさらにサブラスまたはアイソタイプ、たとえばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2に分類し得る。種々のクラスの免疫グロブリン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。種々の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立体配置は周知である。異なるアイソタイプは異なるエフェクター機能を有する;たとえばIgG1およびIgG3アイソタイプはADCC活性を有する。
「抗体フラグメント」は、無傷完全長抗体の一部、好ましくは無傷抗体の抗原結合領域または可変領域を含む。抗体フラグメントの例は、Fab、Fab’、F(ab’)2およびFvフラグメント;ダイアボディ;線状抗体(Zapataら、Protein Eng.,8(10):1057−1062(1995));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重特異性抗体を含む。抗体のパパイン消化は、各々が1つの抗原結合部位を有する、「Fab」フラグメントと呼ばれる2個の同じ抗原結合フラグメント、および残りの「Fc」フラグメントを生成し、Fcフラグメントの名称は、容易に結晶化するその能力を反映する。ペプシン処理は、抗体のVHおよびVLドメインを含む2個の「一本鎖Fv」または「sFv」抗体フラグメントを生じ、これらのドメインは一本のポリペプチド鎖内に存在する。好ましくは、Fvポリペプチドは、Fvが抗原結合のための所望構造を形成することを可能にする、VHとVLドメインの間のポリペプチドリンカーをさらに含む。sFvの総説については、Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies,vol. 113,RosenburgとMoore編集、Springer−Verlag,New York,p.269−315(1994)参照。
「超可変」領域という用語は、抗原結合のための責任を担う抗体のアミノ酸残基を指す。超可変領域は、相補性決定領域またはCDRからのアミノ酸残基[すなわちKabatら、Sequences of Proteins of Immunological
Interest,第5版、Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,Md.(1991)によって述べられている軽鎖可変ドメイン内の残基24−34(L1)、50−56(L2)および89−97(L3)および重鎖可変ドメイン内の31−35(H1)、50−65(H2)および95−102(H3)]および/または超可変ループからの残基[すなわちChothiaら、J.Mol.Biol.196:901−917(1987)によって述べられている軽鎖可変ドメイン内の残基26−32(L1)、50−52(L2)および91−96(L3)および重鎖可変ドメイン内の26−32(H1)、53−55(H2)および96−101(H3)]を含む。
「フレームワーク」またはFR残基は、超可変領域残基以外の可変ドメイン残基である。
「ダイアボディ」という用語は、2個の抗原結合部位を有する小さな抗体フラグメントを指し、前記フラグメントは、同じポリペプチド鎖(VH VL)内に軽鎖可変ドメイン(VL)に連結された重鎖可変ドメイン(VH)を含む。短すぎて同じ鎖上の2つのドメインの間の対合を許容しないリンカーを使用することにより、ドメインはもう1本の鎖の相補的ドメインと対合することを強いられ、2つの抗原結合部位を創造する。ダイアボディは、たとえば欧州特許第EP404,097号;国際公開番号第WO93/11161号;および30 Hollingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444−6448(1993)の中でより詳細に述べられている。
一部の実施形態では、少なくとも2つの異なるエピトープに対して結合特異性を有する、モノクローナル、ヒト、ヒト化、Human Engineered(商標)または変異抗M−CSF抗体を含む多重特異性(たとえば二重特異性)モノクローナル抗体を作製することが望ましいと考えられる。例示的な二重特異性抗体はM−CSFの2つの異なるエピトープに結合し得る。あるいは、細胞防御機構をM−CSF発現細胞に集中させるために、抗M−CSFの腕を、T細胞受容体分子(たとえばCD2またはCD3)などの白血球上の引き金分子、またはFcγRI(CD64)、FcγRII(CD32)およびFcγRIII(CD16)などのIgGについてのFc受容体(FcγR)に結合する腕と組み合わせ得る。二重特異性抗体はまた、治療薬を、M−CSFを発現する細胞に局在化させるために使用し得る。これらの抗体は、M−CSF結合腕と治療薬に結合する腕を有する。二重特異性抗体は、完全長抗体または抗体フラグメント(たとえばF(ab’)サブタイプ2二重特異性抗体)として作製できる。
二重特異性抗体を作製するためのもう1つのアプローチによれば、抗体分子の対の間の界面を、組換え細胞培養から回収されるヘテロ二量体のパーセンテージを最大化するように工作することができる。好ましい界面は、抗体定常ドメインのC3ドメインの少なくとも一部を含む。この方法では、第一抗体分子の界面からの1またはそれ以上の小さなアミノ酸側鎖をより大きな側鎖(たとえばチロシンまたはトリプトファン)で置換する。大きなアミノ酸側鎖をより小さな側鎖(たとえばアラニンまたはトレオニン)で置換することにより、大きな側鎖と同一または類似の大きさの代償性の「腔(cavities)」が第二抗体分子の界面に創造される。これは、ホモ二量体などの他の望ましくない最終産物に比べてヘテロ二量体の収率を上昇させるための機構を提供する。1996年9月6日公開の国際公開番号第WO96/27011号参照。
二重特異性抗体は、架橋抗体または「ヘテロ結合体」抗体を含む。たとえばヘテロ結合体における抗体の一方はアビジンに結合することができ、他方はビオチンに結合することができる。ヘテロ結合体抗体は何らかの好都合な架橋方法を用いて作製し得る。適切な架橋剤は当技術分野において周知であり、米国特許第4,676,980号の中で多くの架橋手法と共に開示されている。
抗体フラグメントから二重特異性抗体を作製するための手法も文献に記述されている。たとえば二重特異性抗体は化学結合を用いて作製できる。Brennanら、Science 229:81(1985)は、F(ab’)フラグメントを作製するために無傷抗体をタンパク質分解切断する手順を述べている。これらのフラグメントを、近接するジチオールを安定化し、分子間ジスルフィド形成を防ぐためにジチオール錯化剤亜ヒ酸ナトリウムの存在下で還元する。作製されたFab’フラグメントを、次に、チオニトロベンゾエート(TNB)誘導体に変換する。次にFab’−TNB誘導体の一方をメルカプトエチルアミンでの還元によってFab’−チオールに再変換し、等モル量の他方のFab’−TNB誘導体と混合して二重特異性抗体を形成する。生成された二重特異性抗体は、酵素の選択的固定化のための作用物質として使用できる。さらなる実施形態では、二重特異性抗体を形成するために大腸菌から直接回収されたFab’−SHフラグメントをインビトロで化学的に結合することができる。(Shalabyら、J.Exp.Med.175:217−225(1992))。
Shalabyら、J.Exp.Med.175:217−225(1992)は、完全ヒト化二重特異性抗体F(ab’)分子の生産を述べている。各々のFab’分子は大腸菌から別々に分泌され、二重特異性抗体を形成するためにインビトロで指定化学結合に供された。このようにして形成された二重特異性抗体は、HER2受容体を過剰発現する細胞および正常ヒトT細胞に結合することができ、ならびにヒト乳癌標的に対するヒト細胞傷害性リンパ球の細胞溶解活性の引き金を引くことができた。
組換え細胞培養から直接二重特異性抗体フラグメントを作製し、単離するための様々な手法も記述されている。たとえばロイシンジッパーを使用して二重特異性抗体が生産された。(Kostelnyら、J.Immunol.148(5):1547−1553(1992))。FosおよびJunタンパク質からのロイシンジッパーペプチドを遺伝子融合によって2個の異なる抗体のFab’部分に連結した。単量体を形成するために抗体ホモ二量体をヒンジ領域で還元し、次に抗体へテロ二量体を形成するために再び酸化した。この方法はまた、抗体ホモ二量体の生産のためにも利用できる。Hollingerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6444−6448(1993)によって述べられた「ダイアボディ」技術は、二重特異性抗体フラグメントを作製するための選択的機序を提供した。
フラグメントは、短すぎて同じ鎖上の2つのドメインの間の対合を許容しないリンカーによって軽鎖可変領域(V)に連結された重鎖可変領域(V)を含む。従って、1つのフラグメントのVおよびVドメインは、もう1つのフラグメントの相補的VおよびVドメインと対合することを強いられ、それによって2つの抗原結合部位を形成する。一本鎖Fv(sFv)二量体の使用によって二重特異性抗体フラグメントを作製するためのもう1つの戦略も報告された。Gruberら、J.Immunol.152:5368(1994)参照。
あるいは二重特異性抗体は、Zapataら、Protein Eng.8(10):1057−1062(1995)に述べられているように生産される「線状抗体」であり得る。簡単に述べると、これらの抗体は、一対の抗原結合領域を形成する一対の縦列Fdセグメント(V−C1−V−C1)を含む。線状抗体は二重特異性または単一特異性であり得る。
3以上の原子価を有する抗体も考慮される。たとえば三重特異性抗体が作製できる。(Tuttら、J.Immunol.147:60(1991))。
ある実施形態では、モノクローナル、ヒト、ヒト化、Human Engineered(商標)または変異抗M−CSF抗体は、RX1、5H4、MC1またはMC3抗体フラグメントなどの抗体フラグメントである。抗体フラグメントの生産のために様々な手法が開発されてきた。伝統的に、これらのフラグメントは無傷抗体のタンパク質分解消化によって導かれた(たとえばMorimotoら、Journal of Biochemical and Biophysical Methods 24:107−117(1992)およびBrennanら、Science 229:81(1985))。しかし、これらのフラグメントは、現在は組換え宿主細胞によって直接生産することができる。Betterら、Science 240:1041−1043(1988)は、バクテリアからの機能性抗体フラグメントの分泌を開示している。(Betterら、Skerraら、Science 240:1038−1041(1988)参照)。たとえばFab’−SHフラグメントを大腸菌から直接回収し、F(ab’)フラグメントを形成するために化学結合することができる(Carterら、Bio/Technology 10:163−167(1992))、もう1つの実施形態では、F(ab’)は、F(ab’)分子の構築を促進するためにロイシンジッパーGCN4を使用して形成される。もう1つのアプローチによれば、Fv、FabまたはF(ab’)フラグメントを組換え宿主細胞培養から直接単離することができる。抗体フラグメントの生産のための他の手法は当業者に明らかである。
「単離」抗体は、その天然環境の成分から同定され、分離され、回収されたものである。その天然環境の夾雑成分は、抗体についての診断または治療的使用に干渉する物質であり、酵素、ホルモンおよび他のタンパク質様または非タンパク質様溶質を含み得る。好ましい実施形態では、抗体は、(1)ローリー法によって測定したとき抗体の95重量%以上、最も好ましくは99重量%以上に、(2)スピニングカップ配列決定装置を使用してN末端または内部アミノ酸配列の少なくとも15残基を得るために十分な程度に、または(3)クマシーブルーまたは、好ましくは、銀染色を用いて還元または非還元条件下でSDS−PAGEによって均質に、精製される。単離抗体は、抗体の天然環境の少なくとも1つの成分が存在しないので、組換え細胞内のインサイチュー抗体を含む。通常は、しかしながら、単離抗体は少なくとも1つの精製工程によって作製される。
抗体の構造と作製の詳細な説明については、Roth,D.B.とCraig,N.L.,Cell,94:411−414(1998)、およびその全体が参照によりここに組み込まれる、米国特許第6,255,458号参照。簡単に述べると、重および軽鎖免疫グロブリン遺伝子をコードするDNAを生成するための工程は、主として発生中のB細胞において起こる。様々な免疫グロブリン遺伝子セグメントの再編成と連結の前には、V、D、Jおよび定常(C)遺伝子セグメントは一般に単一染色体上で比較的近接して認められる。B細胞分化の間に、V、D、J(または軽鎖遺伝子の場合にはVとJだけ)遺伝子セグメントの適切なファミリー成員の各々の1つが、機能的に再編成された重および軽鎖免疫グロブリン遺伝子を形成するように組み換えられる。この遺伝子セグメント再編成工程は連続的であると思われる。最初に、重鎖D−J結合部が作製され、次に重鎖V−DJ結合部と軽鎖V−J結合部が作られる。
機能的重および軽鎖可変領域を形成するための可変領域遺伝子セグメントの組換えは、組換えに関して適格なV、DおよびJセグメントに隣接する組換えシグナル配列(RSS)によって媒介される。組換えを指令するために必要且つ十分なRSSは、二回対称ヘプタマー(七量体)、ATに富むノナマー(九量体)および12または23塩基対の介在スペーサー領域を含む。これらのシグナルは、種々の遺伝子座およびD−J(またはV−J)組換えを行う種の間で保存されており、機能的に交換可能である。Oettingerら(1990),Science,248,1517−1523およびその中で引用されている参考文献参照。ヘプタマーは、配列CACAGTGまたはその類似体、続いて非保存配列のスペーサーおよび次に、配列ACAAAAACCを有するノナマーまたはその類似体を含む。これらの配列は、J上、または各々のVおよびD遺伝子セグメントの下流側に認められる。生殖細胞DおよびJセグメントの直前にやはり2個の組換えシグナル配列が存在し、最初がノナマー、次がヘプタマーであって、やはり非保存配列によって分けられている。V、VまたはDセグメントの後のヘプタマーおよびノナマー配列は、それらが組み換えるJ、DまたはJセグメントに先立つ配列に相補的である。ヘプタマーとノナマー配列の間のスペーサーは、12塩基対長または22−24塩基対長のいずれかである。
V、DおよびJセグメントの再編成に加えて、軽鎖のVとJセグメントが結合し、重鎖のDとJセグメントが結合する位置での可変組換えによって免疫グロブリン重および軽鎖の一次レパートリーにさらなる多様性が生じる。軽鎖におけるそのような変動は、典型的にはV遺伝子セグメントの最後のコドンおよびJセグメントの最初のコドン内で起こる。同様の結合の不正確さは、重鎖染色体上でDとJセグメントの間に起こり、10ヌクレオチドにも及び得る。さらに、いくつかのヌクレオチドが、ゲノムDNAによってコードされないDとJおよびVとD遺伝子セグメントの間に挿入され得る。これらのヌクレオチドの付加はN領域の多様性として知られる。
可変領域遺伝子セグメントにおけるそのような再編成およびそのような結合の間に起こり得る可変組換えの正味の作用は、一次抗体レパートリーの生産である。
「Fv」は、完全な抗原認識および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、密接に非共有結合で連結された1個の重鎖可変ドメインと1個の軽鎖可変ドメインから成る。各々の可変ドメインの3つのCDRが、VH VI二量体の表面の抗原結合部位を定義するために相互作用するのはこの立体配置である。共同して、6つのCDRが抗体に抗原結合特異性を付与する。しかし、単一可変ドメイン(または抗原に特異的な3つのCDRだけを含むFvの半分)でも、結合部位全体よりは低い親和性であるが、抗原を認識し、結合する能力を有する。
Fabフラグメントも、軽鎖の定常ドメインと重鎖の第一定常ドメイン(CH1)を含む。Fabフラグメントは、抗体ヒンジ領域からの1またはそれ以上のシステインを含む、重鎖CH1ドメインのカルボキシ末端における数個の残基の付加によってFab’フラグメントと異なる。Fab’−SHは、ここでは、定常ドメインのシステイン残基が遊離チオール基を担持するFab’についての名称である。F(ab’)2抗体フラグメントはもともと、その間にヒンジシステインを有するFab’フラグメントの対として生産された。
「中和抗体」とは、それが結合する標的抗原のエフェクター機能を排除するまたは有意に低下させることができる抗体分子を意味する。従って、「中和」抗標的抗体は、酵素活性、リガンド結合または細胞内シグナル伝達などのエフェクター機能を排除するまたは有意に低下させることができる。
ここで提供する、マクロファージ関連疾患を治療するための組成物および方法は、所望効果を達成するために単独でまたは他の治療薬と組み合わせて使用される1またはそれ以上の抗体を利用し得る。本発明に従った抗体は、環境抗原との直接接触または抗原による免疫のいずれかの結果として抗体を産生する動物から単離し得る。あるいは、抗体は、当技術分野で周知の抗体発現系の1つを用いて組換えDNA法によって生産し得る(たとえばHarlowとLane,Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory(1988)参照)。そのような抗体は、すべて本発明に従ってマクロファージ関連疾患の治療のために使用し得る、組換えIgG、免疫グロブリン由来配列を有するキメラ融合タンパク質または「Human Engineered(商標)」抗体を含み得る。
本発明の1つの実施形態では、M−CSFモノクローナル抗体は、基本的に、参照によりここに組み込まれる、Halenbeckら、米国特許第5,491,065号(1997)に述べられているように作製し得る。例示的なM−CSFモノクローナル抗体は、付随する生物活性の中和を伴う組換えまたは天然二量体M−CSFに結合した明白な立体配座エピトープに結合するものを含む。これらの抗体は、単量体および化学的に誘導体化された二量体M−CSFを含む、生物学的に不活性な形態のM−CSFと実質的に非反応性である。
本発明の他の実施形態では、Human Engineered(商標)抗M−CSFモノクローナル抗体が提供される。「Human Engineered(商標)抗体」という語句は、非ヒト抗体、典型的にはマウスモノクローナル抗体に由来する抗体を指す。あるいは、Human Engineered(商標)抗体は、親の非ヒト抗体の抗原結合特性を保持するまたは実質的に保持するが、ヒトに投与したとき親抗体と比較して低い免疫原性を示すキメラ抗体に由来し得る。ここで使用する「キメラ抗体」という語句は、典型的には異なる種を起源とする2つの異なる抗体に由来する配列を含む抗体を指す(たとえば米国特許第4,816,567号参照)。最も典型的には、キメラ抗体はヒトとマウスの抗体フラグメントを含み、一般にヒト定常領域とマウス可変領域を含む。
「相補性決定領域」という語句または「CDR」という用語は、共に天然免疫グロブリン結合部位の天然Fv領域の結合親和性と特異性を規定するアミノ酸配列を指す(たとえばChothiaら、J.Mol.Biol.196:901 917(1987);Kabatら、U.S.Dept.of Health and Human Services NIH Publication No.91 3242(1991)参照)。「定常領域」という語句は、エフェクター機能を付与する抗体分子の部分を指す。本発明では、マウス定常領域が、好ましくはヒト定常領域によって置換される。本発明の抗体の定常領域はヒト免疫グロブリンに由来する。重鎖定常領域は、5つのアイソタイプ:α、δ、ε、γまたはμのいずれかから選択できる。
本発明の抗体は、それらが約10−1またはそれ以上、好ましくは約10−1またはそれ以上、より好ましくは約10−1またはそれ以上、最も好ましくは約10−1、1010−1、1011−1または1012−1またはそれ以上のKで抗原に結合する場合、免疫特異的であるまたは特異的に結合すると称される。抗M−CSF抗体は、種々の天然に生じる形態のM−CSFに結合し得る。RX1、5H4、MC1またはMC3抗体などのここで開示するモノクローナル抗体は、M−CSFに対して親和性を有し、少なくとも10−4M、好ましくは少なくとも約10−7M−約10−8M、より好ましくは少なくとも約10−9M、10−10M、10−11Mまたは10−12Mの解離平衡定数(Kd)によって特徴づけられる。そのような親和性は、従来の手法を用いて、たとえば平衡透析法によって;製造者によって概説されている一般手順を用いて、BIAcore 2000装置を使用することによって;125I標識M−CSFを用いた放射免疫測定法によって;または当業者に公知の別の方法によって容易に測定し得る。親和性データは、たとえばScatchardら、Ann N.Y.Acad.Sci,51:660(1949)の方法によって分析し得る。それゆえ、好ましいM−CSF抗体がM−CSFに対して高度の特異性を示し、他の分子に対しては実質的により低い親和性で結合することは明白である。好ましい抗体は、図3のマウスRX1がM−CSFに結合するのと同様の親和性でM−CSFに結合し、低い免疫原性を示し、動物モデルにおいて試験したときマクロファージ関連疾患を抑制する。他の例示的な抗体は、それぞれ図8、9または10のマウス5H4、MC1またはMC3がM−CSFに結合するのと同様の親和性でM−CSFに結合する。
抗体の生産のために使用される抗原は、たとえば無傷M−CSFまたは、場合によりエピトープがその天然立体配座で提示されることを許容するもう1つ別のポリペプチドに融合した、所望エピトープを保持するM−CSFのフラグメントであり得る。あるいは、その細胞表面でM−CSFを発現する細胞は、抗体を作製するために使用できる。そのような細胞は、M−CSFを発現するように形質転換できるか、またはM−CSFを発現する他の天然に生じる細胞であり得る。抗体を作製するために有用な他の形態のM−CSFは当業者に明らかである。
ポリクローナル抗体
ポリクローナル抗体は、好ましくは関連抗原とアジュバントの多回皮下(sc)または腹腔内(ip)注射により動物において惹起される。関連抗原を、二官能性または誘導体化試薬、たとえばマレイミドベンゾイルスルホスクシンイミドエステル(システイン残基を通して複合)、N−ヒドロキシスクシンイミド(リシン残基を通して)、グルタルアルデヒド、無水コハク酸または当技術分野で公知の他の試薬を用いて、免疫する種において免疫原性であるタンパク質、たとえばキーホールリンペットヘモシアニン、血清アルブミン、ウシサイログロブリンまたはダイズトリプシンインヒビターに複合することにより、改善された抗体応答が得られ得る。
動物を、たとえばタンパク質または複合体100μgまたは5μg(それぞれウサギまたはマウスについて)を3容のフロイント完全アジュバントと組み合わせ、この溶液を多数の部位に皮内注射することにより、抗原、免疫原性複合体または誘導体に対して免疫する。1ヵ月後、フロイント完全アジュバント中、最初の量の1/5−1/10のペプチドまたは複合体で動物を追加免疫する。追加免疫注射後7−14日目に、動物から採血し、血清を抗体力価に関して検定する。力価が横ばい状態になるまで動物を追加免疫する。好ましくは、同じ抗原の複合体であるが、異なるタンパク質に複合したおよび/または異なる架橋試薬を通して複合した複合体で動物を追加免疫する。複合体はまた、タンパク質融合物として組換え細胞培養においても作製できる。また、ミョウバンなどの凝集剤も免疫応答を増強するために適切に使用される。
モノクローナル抗体
モノクローナル抗体は、Kohlerら、Nature,256:495(1975)によって最初に述べられたハイブリドーマ法を用いて作製し得るかまたは組換えDNA法によって作製し得る。
ハイブリドーマ法では、マウス、あるいはハムスターまたはマカク属のサルなどの他の適切な宿主動物を、免疫のために使用するタンパク質に特異的に結合する抗体を産生するまたは産生することができるリンパ球を惹起するためにここで述べるように免疫する。また、リンパ球はインビトロで免疫してもよい。リンパ球を、次に、ハイブリドーマ細胞を形成するためにポリエチレングリコールなどの適切な融合剤を用いて骨髄腫細胞と融合する(Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,p.59−103(Academic Press,1986))。
このようにして作製したハイブリド−マ細胞を、好ましくは融合していない親骨髄腫細胞の増殖または生存を阻害する1またはそれ以上の物質を含む、適切な培地に接種し、増殖させる。たとえば親骨髄腫細胞が酵素ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRTまたはHPRT)を欠く場合、ハイブリドーマのための培地は、典型的にはヒポキサンチン、アミノプテリンおよびチミジンを含み(HAT培地)、これらの物質はHGPRT欠損細胞の増殖を妨げる。
好ましい骨髄腫細胞は、効率的に融合し、選択抗体産生細胞による抗体の安定な高レベル産生を支持し、培地に対して感受性であるものである。ヒト骨髄腫およびマウス−ヒトへテロ骨髄腫細胞系もヒトモノクローナル抗体の生産に関して記述されている(Kozbor,J.Immunol.,133:3001(1984);Brodeurら、Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,p.51−63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987))。例示的なマウス骨髄腫細胞系は、Salk Institute Cell Distribution Center,San Diego,Calif.USAより入手可能なMOP−21およびM.C.−11マウス腫瘍に由来するもの、およびAmerican Type Culture Collection,Rockville,Md.USAより入手可能なSP−2またはX63−Ag8−653細胞を含む。
ハイブリドーマ細胞が増殖中である培地を、抗原に対するモノクローナル抗体の生産に関して検定する。好ましくは、ハイブリドーマ細胞によって生産されるモノクローナル抗体の結合特異性を、免疫沈降法によって、あるいは放射免疫測定法(RIA)または酵素結合イムノソルベント検定法(ELISA)などのインビトロ結合アッセイによって測定する。モノクローナル抗体の結合親和性は、たとえばスカッチャード分析によって測定できる(Munsonら、Anal.Biochem.,107:220(1980))。
所望特異性、親和性および/または活性の抗体を産生するハイブリドーマ細胞が同定した後、クローンを限界希釈法によってサブクローニングし、標準方法によって増殖させ得る(Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,p.59−103(Academic Press,1986))。このための適切な培地は、たとえばD−MEMまたはRPMI−1640培地を含む。加えて、ハイブリドーマ細胞は、動物における腹水腫瘍としてインビボで増殖させ得る。サブクローンによって分泌されるモノクローナル抗体を、たとえばプロテインA−セファロース、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、ゲル電気泳動、透析またはアフィニティークロマトグラフィーなどの従来の免疫グロブリン精製手法によって培地、腹水または血清から適切に分離する。
抗体の組換え生産
モノクローナル抗体をコードするDNAは、従来の手法を用いて(たとえばモノクローナル抗体の重および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドを使用することによって)ハイブリドーマ細胞から単離し、配列決定し得る。配列決定は一般に、対象とする遺伝子またはcDNAの少なくとも一部の単離を必要とする。通常これは、モノクローナル抗体をコードするDNAまたは、好ましくはmRNA(すなわちcDNA)をクローニングすることを必要とする。クローニングは標準手法を用いて実施される(たとえば参照によりここに組み込まれる、Sambrookら(1989)Molecular Cloning:A Laboratory Guide,Vols 1−3,Cold Spring Harbor Press参照)。たとえばcDNAライブラリーをポリA+mRNA、好ましくは膜結合mRNAの逆転写によって構築し、ヒト免疫グロブリンポリペプチド遺伝子配列に特異的なプローブを用いてライブラリーをスクリーニングし得る。好ましい実施形態では、しかし、対象免疫グロブリン遺伝子セグメント(たとえば軽鎖可変セグメント)をコードするcDNA(または完全長cDNAの部分)を増幅するためにポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用する。増幅された配列は、何らかの適切なベクター、たとえば発現ベクター、ミニ遺伝子ベクターまたはファージディスプレイベクターに容易にクローニングすることができる。使用するクローニングの特定方法は、対象免疫グロブリンペプチドのある程度の部分の配列を決定することが可能である限り、決定的に重要でないことは認識される。ここで使用する、「単離」核酸分子または「単離」核酸配列は、(1)同定され、核酸の天然ソースにおいて通常結合している少なくとも1つの汚染核酸分子から分離されている、または(2)対象核酸の配列が決定できるようにクローニングされ、増幅され、標識化されている、またはさもなければバックグラウンド核酸から区別される、単離されているとみなされる核酸分子である。単離核酸分子は、それが天然で認められる形態または環境以外である。単離核酸分子は、それゆえ、天然細胞において存在する核酸分子とは区別される。しかし、単離核酸分子は、たとえば核酸分子が天然細胞の位置とは異なる染色体位置にある抗体を通常発現する細胞に含まれる核酸分子を包含する。
クローニングと配列決定のために使用されるRNAの1つのソースは、トランスジェニックマウスからB細胞を得て、そのB細胞を不死化細胞に融合することによって作製されるハイブリドーマである。ハイブリドーマを使用することの利点は、それらが容易にスクリーニングできること、および対象ヒトモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを容易に選択できることである。あるいは、RNAを免疫動物のB細胞(または全脾)から単離することができる。ハイブリドーマ以外のソースを使用するときは、特異的結合特徴を有する免疫グロブリンまたは免疫グロブリンポリペプチドをコードする配列に関してスクリーニングすることが望ましいと考えられる。そのようなスクリーニングのための1つの方法は、ファージディスプレイ技術の使用である。ファージディスプレイは、たとえば、各々が参照によりここに組み込まれる、Dowerら、国際公開番号第WO91/17271号、McCaffertyら、WO92/01047号、およびCatonとKoprowski,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:6450−6454(1990)に述べられている。ファージディスプレイ技術を使用する1つの実施形態では、免疫したトランスジェニックマウスからcDNA(または全脾cDNA)を単離し、ポリメラーゼ連鎖反応を用いて免疫グロブリンポリペプチドの一部、たとえばCDR領域をコードするcDNAを増幅し、増幅した配列をファージベクターに挿入する。対象ペプチド、たとえば所望結合特徴を有する可変領域ペプチドをコードするcDNAを、パニングなどの標準手法によって同定する。
次に、増幅またはクローニングした核酸の配列を決定する。典型的には、免疫グロブリンポリペプチドの可変領域全体をコードする配列を決定するが、時として可変領域の一部だけ、たとえばCDRコード部分だけを配列決定することで十分である。典型的には、配列決定される部分は少なくとも30塩基長であり、しばしば可変領域の長さの少なくとも約3分の1または少なくとも約2分の1をコードする塩基が配列決定される。
配列決定は、cDNAライブラリーから単離されたクローンに関して、またはPCRを使用するときは、増幅配列をサブクローニングした後または増幅セグメントの直接PCR配列決定によって実施できる。配列決定は標準手法によって実施される(たとえば参照によりここに組み込まれる、Sambrookら(1989)Molecular Cloning:A Laboratory Guide,Vols 1−3,Cold Spring Harbor Press、およびSanger,F.ら(1977)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 74:5463−5467参照)。クローニングした核酸の配列をヒト免疫グロブリン遺伝子およびcDNAの公表されている配列と比較することにより、当業者は、配列決定する領域に依存して、(i)ハイブリドーマ免疫グロブリンポリペプチドの生殖細胞セグメント使用頻度(重鎖のアイソタイプを含む)および(ii)N領域付加および体細胞突然変異の過程から生じる配列を含む、重および軽鎖可変領域の配列を容易に決定することができる。免疫グロブリン遺伝子配列情報の1つのソースは、National Center for Biotechnology
Information,National Library of Medicine,National Institutes of Health,Bethesda,Mdである。
ひとたび単離されれば、DNAを発現ベクターに導入することができ、次にそれを、組換え宿主細胞におけるモノクローナル抗体の合成を得るために、大腸菌細胞、シミアンCOS細胞、ヒト胚腎293細胞(たとえば293E細胞)、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、またはさもなければ免疫グロブリンタンパク質を産生しない骨髄腫細胞などの宿主細胞にトランスフェクトする。抗体の組換え生産は当技術分野において周知である。
発現制御配列は、特定宿主生物における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。原核生物に適する制御配列は、たとえばプロモーター、場合によりオペレーター配列、およびリボソーム結合部位を含む。真核細胞は、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知られる。
核酸は、もう1つ別の核酸配列と機能的関係に置かれているとき、作動可能に連結されている。たとえばプレ配列または分泌リーダーについてのDNAは、それがポリペプチドの分泌に関与するプレタンパク質として発現される場合、ポリペプチドについてのDNAに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、それが配列の転写に影響を及ぼす場合、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、それが翻訳を促進するように位置づけられている場合、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るとは、連結されるDNA配列が隣接すること、および分泌リーダーの場合は、隣接し、リーディング相内にあることを意味する。しかし、エンハンサーは隣接する必要がない。連結は、好都合な制限部位での連結によって達成される。そのような部位が存在しない場合は、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慣例に従って使用される。
細胞、細胞系および細胞培養はしばしば交換可能に使用され、ここではそのような名称はすべて子孫を含む。形質転換体および形質転換細胞は、転移の数に関わりなく一次対象細胞およびそれに由来する培養物を含む。また、すべての子孫が、意図的または偶発的突然変異のために、DNA含量において厳密に同じでなくてもよいことは了解される。最初に形質転換した細胞においてスクリーニングされたときと同じ機能または生物活性を有する突然変異子孫は包含される。異なる名称が意図される場合は、文脈から明らかである。
選択的実施形態では、対象免疫グロブリンのアミノ酸配列は、直接タンパク質配列決定によって決定され得る。適切なコードヌクレオチド配列は、普遍コドン表に従って設計できる。
所望抗体のアミノ酸配列変異体は、コードDNAに適切なヌクレオチド変化を導入することによって、またはペプチド合成によって作製し得る。そのような変異体は、たとえば抗体のアミノ酸配列内の残基からの欠失および/または残基への挿入および/または残基の置換を含む。最終構築物が所望特徴を有することを条件として、欠失、挿入および置換のいかなる組合せも、最終構築物に到達するために作製し得る。グリコシル化部位の数または位置の変化などのアミノ酸変化も、モノクローナル、ヒト、ヒト化、Human Engineered(商標)または変異抗体の翻訳後工程を変化させ得る。
抗体のアミノ酸配列変異体をコードする核酸分子は、当技術分野で公知の様々な方法によって作製される。これらの方法は、天然ソースからの単離(天然に生じるアミノ酸配列変異体の場合)、あるいはオリゴヌクレオチドを介した(または部位指定)突然変異誘発、PCR突然変異誘発、および先に作製された変異体または非変異型抗体のカセット突然変異誘発による作製を含むが、これらに限定されない。
本発明はまた、場合により宿主細胞によって認識される制御配列に作動可能に連結された、本発明の抗体をコードする単離核酸、前記核酸を含むベクターおよび宿主細胞、および、核酸が発現されるように宿主細胞を培養することおよび、場合により、宿主細胞培養物または培地から抗体を回収することを含み得る、抗体の生産のための組換え手法を提供する。
抗体の組換え生産のために、抗体をコードする核酸を単離し、さらなるクローニング(DNAの増幅)のためまたは発現のために複製可能ベクターに挿入する。モノクローナル抗体をコードするDNAは、従来の手順を用いて(たとえば抗体の重および軽鎖をコードする遺伝子に特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)容易に単離され、配列決定される。多くのベクターが使用可能である。ベクターの成分は一般に以下のうちの1個またはそれ以上を含むが、これらに限定されない:シグナル配列、複製起点、1またはそれ以上の選択マーカー遺伝子、エンハンサーエレメント、プロモーター、および転写終結配列。
(1)シグナル配列成分
本発明の抗体は、組換えによって直接生産され得るだけでなく、好ましくはシグナル配列または成熟タンパク質またはポリペプチドのN末端に特異的切断部位を有する他のポリペプチドである、異種ポリペプチドとの融合ポリペプチドとしても生産され得る。選択されるシグナル配列は、好ましくは宿主細胞によって認識され、プロセシングされる(すなわちシグナルペプチダーゼによって切断される)ものである。原核生物宿主細胞が天然抗体シグナル配列を認識およびプロセシングしない場合、シグナル配列を、たとえばペクチン酸リアーゼ(たとえばpelB)アルカリホスファターゼ、ペニシリナーゼ、lpp、または熱安定エンテロトキシンIIリーダーの群から選択されるシグナル配列によって置換し得る。酵母分泌のためには、天然シグナル配列を、たとえば酵母インベルターゼリーダー、α因子リーダー(SaccharomycesおよびKluyveromycesα因子リーダーを含む)、または酸性ホスファターゼリーダー、鵞口瘡カンジダグルコアミラーゼリーダー、または国際公開番号第WO90/13646号に述べられているシグナルによって置換し得る。哺乳動物細胞発現においては、哺乳動物シグナル配列ならびにウイルス分泌リーダー、たとえば単純疱疹gDシグナルが使用可能である。
そのような前駆体領域についてのDNAを、リーディングフレーム内で、抗体をコードするDNAに連結する。
(2)複製起点成分
発現およびクローニングベクターはどちらも、ベクターが1またはそれ以上の選択宿主細胞において複製することを可能にする核酸配列を含む。一般に、クローニングベクターではこの配列は、ベクターが宿主染色体DNAとは独立して複製することを可能にするものであり、複製起点または自律複製配列を含む。そのような配列は様々な細菌、酵母およびウイルスに関して周知である。プラスミドpBR322からの複製起点は大部分のグラム陰性細菌に適し、2μプラスミド起点は酵母に適し、様々なウイルス起点は哺乳動物細胞におけるクローニングベクターのために有用である。一般に、複製起点成分は哺乳動物発現ベクターのためには必要ない(SV40起点は、単にそれが初期プロモーターを含むので、典型的に使用され得る)。
(3)選択マーカー成分
発現およびクローニングベクターは、選択マーカーとも称される、選択遺伝子を含み得る。典型的な選択遺伝子は、(a)抗生物質または他の毒素、たとえばアンピシリン、ネオマイシン、メトトレキセート、テトラサイクリン、G418、ゲネチシン、ヒスチジノールまたはミコフェノール酸に対する耐性を与える、(b)栄養要求性欠損を補う、または(c)複合培地からは得られない重要な栄養素を供給するタンパク質をコードし、たとえばバチルス属についてはD−アラニンラセマーゼをコードする遺伝子である。
選択スキームの一例は、宿主細胞の増殖を停止させる薬剤を利用する。異種遺伝子で成功裏に形質転換されたそれらの細胞は、薬剤耐性を与えるタンパク質を生産し、それゆえ選択レジメンを生き延びる。そのような優性選択の例は、薬剤メトトレキセート、ネオマシン、ヒスチジノール、ピューロマイシン、ミコフェノール酸およびハイグロマイシンを使用する。
哺乳動物細胞のための適切な選択マーカーのもう1つの例は、DHFR、チミジンキナーゼ、メタロチオネイン−Iおよび−II、好ましくは霊長動物メタロチオネイン遺伝子、アデノシンデアミナーゼ、オルニチンデカルボキシラーゼ等のような、抗体をコードする核酸を採集するために適格な細胞の同定を可能にするものである。
たとえばDHFR選択遺伝子で形質転換した細胞を、最初に、DHFRの競合的拮抗物質であるメトトレキセート(Mtx)を含む培地ですべての形質転換体を培養することによって同定する。野生型DHFRを使用するとき、適切な宿主細胞は、DHFR活性を有さないチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系である。
あるいは、本発明の抗体をコードするDNA配列、野生型DHFRタンパク質、およびアミノグリコシド3’−ホスホトランスフェラーゼ(APH)などのもう1つ別の選択マーカーで形質転換または共形質転換した宿主細胞(特に内因性DHFRを含む野生型宿主)は、アミノグリコシド系抗生物質、たとえばカナマイシン、ネオマイシン、またはG418などの選択マーカーのための選択試薬を含む培地での細胞増殖によって選択できる。たとえば米国特許第4,965,199号参照。
酵母における使用のための適切な選択遺伝子は、酵母プラスミドYRp7に存在するtrp1遺伝子である(Stinchcombら、Nature,282:39(1979))。trp1遺伝子は、トリプトファン中で増殖する能力を欠く突然変異型菌株の酵母、たとえばATCC No.44076またはPEP4−1についての選択マーカーを提供する。Jones,Genetics,85:12(1977)。酵母宿主細胞ゲノムにおけるtrp1病変の存在は、その後、トリプトファンの不在下での増殖によって形質転換を検出するための有効な環境を提供する。同様に、Leu2欠損酵母菌株(ATCC
20,622または38,626)は、Leu2遺伝子を担持する公知のプラスミドによって補足される。Ura3欠損酵母菌株は、ura3遺伝子を担持するプラスミドによって補足される。
加えて、1.6μm環状プラスミドpKD1に由来するベクターは、Kluyveromyces酵母の形質転換のために使用できる。あるいは、組換え仔ウシキモシンの大規模生産のための発現系がK.lactisに関して報告された。Van den Berg,Bio/Technology,8:135(1990)。Kluyveromycesの工業的菌株による成熟組換えヒト血清アルブミンの分泌のための安定な多コピー発現ベクターも開示されている。Fleerら、Bio/Technology,9:968−975(1991)。
(4)プロモーター成分
発現およびクローニングベクターは通常、宿主生物によって認識され、抗体をコードする核酸に作動可能に連結されたプロモーターを含む。原核生物宿主に関する使用に適するプロモーターは、アラビノース(たとえばaraB)プロモーター、phoAプロモーター、β−ラクタマーゼおよびラクトースプロモーター系、アルカリホスファターゼ、トリプトファン(trp)プロモーター系、およびtacプロモーターなどのハイブリッドプロモーターを含む。しかし、他の公知の細菌プロモーターも適切である。細菌系における使用のためのプロモーターはまた、本発明の抗体をコードするDNAに作動可能に連結されたシャイン−ダルガーノ配列を含む。
真核生物に関しては、プロモーター配列は公知である。実質的にすべての真核生物遺伝子が、転写が開始される部位から約25−30塩基上流に位置する、ATに富む領域を有する。多くの遺伝子の転写開始部位から70−80塩基上流に認められるもう1つの配列は、CNCAAT領域[Nはいかなるヌクレオチドでもよい]である。大部分の真核生物遺伝子の3’末端には、コード配列の3’末端へのポリA尾部の付加のためのシグナルと考えられるAATAAA配列が存在する。これらの配列はすべて、真核生物発現ベクターに適切に挿入される。
酵母宿主に関する使用のための適切なプロモーター配列の例は、3−ホスホグリセリン酸キナーゼ、またはエノラーゼ、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、ヘキソキナーゼ、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、グルコース−6−リン酸イソメラーゼ、3−ホスホグリセリン酸ムターゼ、ピルビン酸キナーゼ、トリオースリン酸イソメラーゼ、ホスホグルコースイソメラーゼおよびグルコキナーゼなどの他の解糖系酵素を含む。
転写が増殖条件によって制御されるという付加的な利点を有する誘導的プロモーターである他の酵母プロモーターは、アルコールデヒドロゲナーゼ2、イソシトクロムC、酸性ホスファターゼ、窒素代謝に関連する分解酵素、メタロチオネイン、グリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ、およびマルトースおよびガラクトース利用の役割を担う酵素についてのプロモーター領域である。酵母発現における使用のための適切なベクターおよびプロモーターは、欧州特許第EP73,657号においてさらに説明されている。酵母エンハンサーも、酵母プロモーターと共に好都合に使用される。
哺乳動物宿主細胞におけるベクターからの抗体転写は、プロモーターが宿主細胞系と適合性であることを条件として、たとえばアベルソン白血病ウイルス、ポリオーマウイルス、鶏痘ウイルス、アデノウイルス(アデノウイルス2など)、ウシパピローマウイルス、鳥類肉腫ウイルス、最も好ましくはサイトメガロウイルス、レトロウイルス、B型肝炎ウイルス、シミアンウイルス40(SV40)などのウイルスのゲノムから得られるプロモーター、異種哺乳動物プロモーターから得られるプロモーター、たとえばアクチンプロモーターまたは免疫グロブリンプロモーター、熱ショックプロモーターから得られるプロモーターによって制御される。
SV40ウイルスの初期および後期プロモーターは、SV40ウイルス複製起点を同時に含むSV40制限フラグメントとして好都合に得られる。ヒトサイトメガロウイルスの最初期プロモーターは、HindIII E制限フラグメントとして好都合に得られる。ウシパピローマウイルスをベクターとして使用して哺乳動物宿主においてDNAを発現するための系が米国特許第4,419,446号に開示されている。この系の修飾が米国特許第4,601,978号に述べられている。単純疱疹ウイルスからのチミジンキナーゼプロモーターの制御下でのマウス細胞におけるヒトβ−インターフェロンcDNAの発現に関して、Reyesら、Nature 297:598−601(1982)も参照のこと。あるいは、ラウス肉腫ロングターミナルリピートがプロモーターとして使用できる。
(5)エンハンサーエレメント成分
高等真核生物による、本発明の抗体をコードするDNAの転写は、しばしばエンハンサー配列をベクターに挿入することによって上昇する。多くのエンハンサー配列が哺乳動物遺伝子から現在公知である(グロビン、エラスターゼ、アルブミン、α−フェトプロテインおよびインスリン)。典型的には、しかしながら、真核細胞ウイルスからのエンハンサーを使用する。例は、複製起点の後期側のSV40エンハンサー(bp100−270)、サイトメガロウイルス初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後期側のポリオーマエンハンサーおよびアデノウイルスエンハンサーを含む。真核生物プロモーターの活性化のためのエンハンサーエレメントに関して、Yaniv,Nature 297:17−18(1982)も参照のこと。エンハンサーは、抗体コード配列の5’または3’側の位置でベクターにスプライシングされ得るが、好ましくはプロモーターから5’側の部位に位置する。
(6)転写終結成分
真核宿主細胞(酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または他の多細胞生物からの有核細胞)において使用される発現ベクターは、転写の終結のためおよびmRNAを安定化するために必要な配列も含む。そのような配列は、一般に真核生物またはウイルスDNAまたはcDNAの5’および場合により3’非翻訳領域から得られ得る。これらの領域は、抗体をコードするmRNAの非翻訳部分内にポリアデニル化フラグメントとして転写されるヌクレオチドセグメントを含む。1つの有用な転写終結成分は、ウシ成長ホルモンポリアデニル化領域である。国際公開番号第WO94/11026号およびその中で開示される発現ベクター参照。もう1つは、マウス免疫グロブリン軽鎖転写ターミネーターである。
(7)宿主細胞の選択および形質転換
ここでベクターにおいてDNAをクローニングまたは発現するための適切な宿主細胞は、上述した原核生物、酵母または高等真核生物細胞である。このための適切な原核生物は、グラム陰性またはグラム陽性生物などの真正細菌、たとえばEscherichiaなどのEnterobacteriaceae、たとえば大腸菌、Enterobacter、Erwinia、Klebsiella、Proteus、Salmonella、たとえばネズミチフス菌、Serratia、たとえば霊菌、およびShigella、ならびに枯草菌およびB.licheniformis(たとえば1989年4月12日公開のドイツ特許第DD266,710号に開示されているB.licheniformis 41P)などのBacilli、緑膿菌などのPseudomonas、およびStreptomycesを含む。1つの好ましい大腸菌クローニング宿主は、大腸菌294(ATCC 31,446)であるが、大腸菌B、大腸菌X1776(ATCC 31,537)および大腸菌W3110(ATCC 27,325)などの他の菌株も適切である。これらの例は限定ではなく例示である。
原核生物に加えて、糸状菌または酵母などの真核微生物は、抗体をコードするベクターのための適切なクローニングまたは発現宿主である。ビール酵母菌または一般的なパン酵母は、下等真核宿主微生物において最も一般的に使用される。しかし、Schizosaccharomyces pombe;たとえばK.lactis、K.fragilis(ATCC 12,424)、K.bulgaricus(ATCC 16,045)、K.wickeramii(ATCC 24,178)、K.waltii(ATCC
56,500)、K.drosophilarum(ATCC 36,906)、K.thermotoleransおよびK.marxianusなどのKluyveromyces宿主;yarrowia(欧州特許第EP402,226号);Pichia pastors(欧州特許第EP183,070号);Candida;Trichoderma reesia(欧州特許第EP244,234号);Neurospora crassa; Schwanniomyces occidentalisなどのSchwanniomyces;およびたとえばNeurospora、Penicillium、Tolypocladiumなどの糸状菌、およびA.nidulansおよび黒色アスペルギルスなどのAspergillus宿主などの、多くの他の属、種および菌株が一般的に入手可能であり、ここで有用である。
グリコシル化抗体の発現のための適切な宿主細胞は多細胞生物に由来する。無脊椎動物細胞の例は、植物および昆虫細胞を含む。Spodoptera frugiperda
(毛虫)、Aedes aegypti(蚊)、Aedes albopictus(蚊)、キイロショウジョウバエ(ハエ)およびBombyx moriなどの宿主から数多くのバキュロウイルス菌株および変異体および対応する許容昆虫宿主細胞が同定された。トランスフェクションのための様々なウイルス菌株、たとえばAutographa californica NPVおよびBombyx mori NPVのBm−5菌株が公的に入手可能であり、そのようなウイルスは、特にSpodoptera frugiperda細胞のトランスフェクションのために、本発明に従ってここでウイルスとして使用し得る。
綿、トウモロコシ、ジャガイモ、ダイズ、ペチュニア、トマト、タバコ、ウキクサ(kemna)、および他の植物細胞も宿主として利用できる。
しかし、脊椎動物細胞が最も興味深く、培養(組織培養)下での脊椎動物細胞の増殖は常套的手段となっている。有用な哺乳動物宿主細胞系の例は、CHOK1細胞(ATCC
CCL61)、DXB−11、DG−44を含むチャイニーズハムスター卵巣細胞、およびチャイニーズハムスター卵巣細胞/−DHFR(CHO、Urlaubら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77:4216(1980));SV40によって形質転換されたサル腎CV1系統(COS−7、ATCC CRL 1651);ヒト胚腎細胞系統(293または懸濁液培養中での増殖のためにサブクローニングされた293細胞[Grahamら、J.Gen Virol.36:59(1977)];ベビーハムスター腎細胞(BHK、ATCC CCL 10);マウスセルトリ細胞(TM4、Mather,Biol.Reprod.23:243−251(1980));サル腎細胞(CV1 ATCC CCL 70);アフリカミドリザル腎細胞(VERO−76、ATCC CRL−1587);ヒト子宮頸癌細胞(HELA、ATCC CCL 2);イヌ腎細胞(MDCK、ATCC CCL 34);バッファローラット肝細胞(BRL 3A、ATCC CRL1442);ヒト肺細胞(W138、ATCC CCL
75);ヒト肝細胞(Hep G2、HB 8065);マウス乳腺癌(MMT 060562、ATCC CCL51);TRI細胞(Matherら、Annals N.Y Acad.Sci.383:44−68(1982));MRC 5細胞;FS4細胞;およびヒト肝細胞癌系統(Hep G2)である。
宿主細胞を、抗体生産のために上述した発現またはクローニングベクターで形質転換またはトランスフェクトして、プロモーターを誘導する、形質転換体を選択する、または所望配列をコードする遺伝子を増幅するために適宜に改変した従来の栄養培地で培養する。加えて、新規ベクターおよび選択マーカーによって分離された多コピーの転写ユニットを有するトランスフェクト細胞系は特に有用であり、M−CSFを標的する抗体の発現のために好ましい。
(8)宿主細胞の培養
本発明の抗体を生産するために使用する宿主細胞は様々な培地で培養し得る。Ham’s F10(Sigma)、最小必須培地((MEM)、(Sigma)、RPMI−1640(Sigma)およびダルベッコ改変イーグル培地((DMEM)、Sigma)などの市販の培地が宿主細胞を培養するのに適する。加えて、Hamら、Meth.Enz.58: 44(1979)、Barnesら、Anal.Biochem.102:255(1980)、米国特許第4,767,704号;同第4,657,866号;同第4,927,762号;同第4,560,655号;または5,122,469号;国際公開番号第WO90103430号;同第WO87/00195号;または米国特許第30,985号に述べられている培地のいずれかを宿主細胞のための培地として使用し得る。これらの培地のいずれかに、ホルモンおよび/または他の成長因子(インスリン、トランスフェリンまたは上皮増殖因子など)、塩(塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよびリン酸塩など)、緩衝剤(HEPESなど)、ヌクレオチド(アデノシンおよびチミジンなど)、抗生物質(Gentamycin(商標)薬剤など)、微量元素(通常マイクロモル範囲内の最終濃度で存在する無機化合物と定義される)、およびグルコースまたは等価エネルギー源を必要に応じて添加し得る。他のいかなる必要な添加物も、当業者に公知の適切な濃度で含まれ得る。温度、pH等のような培養条件は、発現のために選択される宿主細胞に関してこれまでに使用されたものであり、当業者には明白である。
(9)抗体の精製
組換え手法を使用するとき、抗体は、細胞内で、細胞周辺腔で生産され得るか、または微生物培養からを含めて、培地に直接分泌され得る。抗体が細胞内で生産される場合は、最初の工程として、宿主細胞または溶解フラグメントである、微粒子デブリを、たとえば遠心分離または限外ろ過によって除去する。Betterら、Science 240:
1041−1043(1988);ICSU Short Reports 10:105(1990);およびProc.Natl.Acad.Sci.USA 90:457−461(1993)は、大腸菌の細胞周辺腔に分泌された抗体を単離するための手順を述べている[Carterら、Bio/Technology 10:163−167(1992)も参照]。
微生物または哺乳動物細胞から調製される抗体組成物は、たとえばヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィー、陽イオンまたは陰イオン交換クロマトグラフィー、およびアフィニティークロマトグラフィーを使用して精製することができ、アフィニティークロマトグラフィーが好ましい精製手法である。アフィニティーリガンドとしてのプロテインAの適否は、抗体内に存在する免疫グロブリンFcドメインの種およびアイソタイプに依存する。プロテインAは、ヒトγ1、γ2またはγ4重鎖に基づく抗体を精製するために使用できる(Lindmarkら、J.Immunol.Meth.62:1−13(1983))。プロテインGは、すべてのマウスアイソタイプおよびヒトγ3に関して推奨される(Gussら、ΕMBO J.5:1567−1575(1986))。アフィニティーリガンドが結合するマトリックスはほとんどの場合アガロースであるが、他のマトリックスも使用可能である。細孔性ガラスまたはポリ(スチレンジビニル)ベンゼンなどの機械的に安定なマトリックスは、アガロースで達成できるよりも速い流速と短い処理時間を可能にする。抗体がC3ドメインを含む場合、Bakerbond ABX(商標)樹脂(J. T.Baker,Phillipsburg,N.J.)は精製のために有用である。イオン交換カラムでの分別、エタノール沈殿、逆相HPLC、シリカでのクロマトグラフィー、ヘパリンSEPHAROSE(商標)でのクロマトグラフィー、陰イオンまたは陽イオン交換樹脂(ポリアスパラギン酸カラムなど)でのクロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、SDS−PAGE、および硫酸アンモニウム沈殿などのタンパク質精製のための他の手法も、回収する抗体に依存して使用可能である。
キメラおよびヒト化抗体
キメラおよびヒト化抗体は親マウスモノクローナル抗体よりもヒトにおいて免疫原性が低いので、はるかに低いアナフィラキシーの危険度でヒトの治療のために使用できる。それゆえ、これらの抗体は、ヒトへのインビボ投与を含む治療適用において好ましいと考えられる。
マウスモノクローナル抗体の可変Igドメインがヒト定常Igドメインに融合した、キメラモノクローナル抗体は、当技術分野で公知の標準手順を用いて作製できる(Morrison,S.L.ら(1984)Chimeric Human Antibody Molecules;Mouse Antigen Binding Domains with Human Constant Region Domains,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81,6841−6855;およびBoulianne,G.L.ら、Nature 312,643−646(1984)参照)。一部のキメラモノクローナル抗体はヒトにおいて免疫原性が低いことが証明されているが、マウス可変Igドメインは、まだ有意のヒト抗マウス応答を導き得る。
ヒト化抗体は、たとえば(1)非ヒト相補性決定領域(CDR)をヒトフレームワークおよび定常領域に移植すること(当技術分野で「CDR移植」を通したヒト化と称される工程)、あるいは(2)非ヒト可変ドメイン全体を移植するが、表面残基の置換によってそれらをヒト様表面で「覆うこと(cloaking)」(当技術分野で「ベニアリング」と称される工程)を含む、様々な方法によって達成し得る。本発明では、ヒト化抗体は、「ヒト化」および「ベニア化」抗体の両方を包含する。これらの方法は、たとえば、各々が参照によりここに組み込まれる、Jonesら、Nature 321:522−525(1986);Morrisonら、Proc. Natl.Acad.Sci.,U.S.A.,81:6851−6855(1984);MorrisonとOi,Adv.Immunol.,44:65−92(1988);Verhoeyerら、Science 239:1534−1536(1988);Padlan,Molec.Immun.28:489−498(1991);Padlan,Molec.Immunol.31(3):169−217(1994);およびKettleborough,C.A.ら、Protein Eng.4(7):773−83(1991)に開示されている。
特に、単独でまたは複合体としてのヒトにおける反復インビボ投与時のげっ歯動物抗体は、受容者においてげっ歯動物抗体に対する免疫応答;いわゆるHAMA応答(ヒト抗マウス抗体)を生じさせる。HAMA応答は、反復投与が必要な場合、薬剤の有効性を制限し得る。ポリエチレングリコールなどの親水性ポリマーによる抗体の化学修飾によって、または抗体結合構造をよりヒト様にするための遺伝子操作の方法を使用することによって、抗体の免疫原性を低下させ得る。たとえばCEAに結合するげっ歯動物抗体の可変ドメインについての遺伝子配列をヒト骨髄腫タンパク質の可変ドメインに置換することができ、それによって組換えキメラ抗体を作製する。これらの手順は、欧州特許第EP194276号、同第EP0120694号、同第EP0125023号、同第EP0171496号、同第EP0173494号および国際公開番号第WO86/01533号に詳述されている。あるいは、げっ歯動物抗体のCDRの遺伝子配列を単離または合成し、相同なヒト抗体遺伝子の対応する配列領域に置換して、もとのげっ歯動物抗体の特異性を有するヒト抗体を生産し得る。これらの手順は、欧州特許第EP023940号、国際公開番号第WO90/07861号および同第WO91/09967号に述べられている。あるいは、げっ歯動物抗体の可変ドメインの多数の表面残基を、相同なヒト抗体で通常認められる残基に変更して、残基の表面「ベニア」を有し、それゆえヒト抗体によって自己と認識されるげっ歯動物抗体を作製し得る。このアプローチはPadlanら(1991)Mol.Immunol.28,489によって明らかにされた。
CDR移植は、マウス重および軽鎖可変Igドメインからの6個のCDRのうちの1個またはそれ以上を、ヒト可変Igドメインの適切な4つのフレームワーク領域に導入することを含む。この手法(Riechmann,L.ら、Nature 332,323(1988))は、保存されたフレームワーク領域(FR1−FR4)を、抗原との主要接触部位であるCDRループを支持するための足場(scaffold)として使用する。CDR移植の難点は、しかし、フレームワーク領域のアミノ酸が抗原結合に寄与し得ること、およびCDRループのアミノ酸が2つの可変Igドメインの結合に影響を及ぼし得ることから、もとのマウス抗体よりも実質的に低い結合親和性を有するヒト化抗体を生じ得ることである。ヒト化モノクローナル抗体の親和性を維持するために、もとのマウス抗体のフレームワーク領域に最も類似するヒトフレームワーク領域を選択することによって、および抗原結合部位のコンピュータモデリングによってフレームワークまたはCDR内の1個のアミノ酸の部位指定突然変異誘発によって、CDR移植手法を改善することができる(たとえばCo,M.S.ら(1994)J.Immunol.152,2968−2976)。
抗体をヒト化する1つの方法は、ヒト重および軽鎖配列に対して非ヒト重および軽鎖配列を整列すること、そのようなアラインメントに基づいて非ヒトフレームワークを選択し、ヒトフレームワークで置換すること、ヒト化配列の高次構造を予測するために分子モデリングし、親抗体の高次構造と比較することを含む。この工程に続いて、ヒト化配列モデルの予測高次構造が親非ヒト抗体の非ヒトCDRの高次構造と密接に近似するまで、CDRの構造を妨げるCDR領域内の残基の復帰突然変異を反復する。そのようなヒト化抗体は、取込みと清掃を促進するために、たとえばAshwell受容体によって、さらに誘導体化し得る(たとえば参照によりここに組み込まれる、米国特許第5,530,101号および同第5,585,089号参照)。
合理的設計によるマウスモノクローナル抗体の多くのヒト化が報告されている(たとえば2002年7月11日公開の20020091240号、国際公開番号第WO92/11018号および米国特許第5,693,762号、米国特許第5,766,866号参照)。
アミノ酸配列変異体
抗体の特定の残基または領域の同定のための有用な方法は、CunninghamとWells,Science,244:1081−1085(1989)によって述べられたように、「アラニンスキャニング突然変異誘発」と呼ばれる。ここでは、1個の残基または標的残基の群を同定し(たとえばarg、asp、his、lysおよびgluなどの荷電残基)、抗原とアミノ酸の相互作用に影響を及ぼすために中性または負電荷を有するアミノ酸(最も好ましくはアラニンまたはポリアラニン)によって置換する。置換に対して機能的感受性を示すアミノ酸を、次に、置換部位にまたは置換部位の代わりにさらなるまたは他の変異体を導入することによって改良する。そこで、アミノ酸配列部位を導入するための部位はあらかじめ定められるが、突然変異の性質自体はあらかじめ定められる必要がない。たとえば所与の部位の突然変異の成績を分析するために、アラニンスキャニングまたはランダム突然変異誘発を標的コドンまたは領域で実施し、発現された抗体変異体を所望活性に関してスクリーニングする。
アミノ酸配列挿入は、1個の残基から百個またはそれ以上の残基を含むポリペプチドまでの長さにわたるアミノ末端および/またはカルボキシ末端融合、ならびに1個または複数のアミノ酸残基の配列内挿入を含む。末端挿入の例は、N末端メチオニル残基を有する抗体、あるいはエピトープタグまたはサルベージ受容体エピトープに融合した抗体(抗体フラグメントを含む)を含む。抗体分子の他の挿入変異体は、たとえばN末端またはC末端における、抗体の血清半減期を上昇させるポリペプチドへの融合を含む。
「エピトープ標識された」という用語は、エピトープタグに融合した抗体を指す。エピトープタグポリペプチドは、それに対する抗体が作製できるエピトープを提供するために十分な残基を有するが、まだ抗体の活性に干渉しないために十分な短さである。エピトープタグは、好ましくは、それに対する抗体が他のエピトープと実質的に交差反応しないために十分ユニークである。適切なタグポリペプチドは、一般に少なくとも6個のアミノ酸残基、通常は約8−50個のアミノ酸残基(好ましくは約9−30個の残基)を有する。例は、インフルエンザHAタグポリペプチドおよびその抗体12CA5 [Fieldら、Mol.Cell.Biol.8:2159−2165(1988)];c−mycタグおよびそれに対する8F9、3C7、6E10、G4、B7および9E10抗体[Evanら、Mol.Cell.Biol.5(12):3610−3616(1985)];および単純疱疹ウイルス糖タンパク質D(gD)タグおよびその抗体[Paborskyら、Protein Engineering 3(6):547−553(1990)]を含む。他の例示的なタグは、ニッケルキレート化を用いてそのように標識された化合物の単離を可能にする、一般に約6個のヒスチジン残基である、ポリヒスチジン配列である。当技術分野において周知であり、常套的に使用される、FLAG(登録商標)タグ(Eastman Kodak,Rochester,NY)などの他の標識およびタグは、本発明に包含される。
ここで使用する、「サルベージ受容体結合エピトープ」という用語は、IgG分子のインビボでの血清半減期を上昇させる役割を担うIgG分子のFc領域のエピトープ(たとえばIgG、IgG、IgGまたはIgG)を指す。
もう1つの種類の変異体は、アミノ酸置換変異体である。これらの変異体は、抗体分子内の少なくとも1個のアミノ酸残基が除去されており、その位置に異なる残基が挿入されている。超可変またはCDR領域またはフレームワーク領域のいずれかにおける置換突然変異誘発が考慮される。保存的置換を表1に示す。最も保存的な置換は、「好ましい置換」の見出しの下に認められる。そのような置換が生物活性に変化を生じさせない場合は、表1において「例示的置換」と表わされる、またはアミノ酸クラスに関して以下でさらに説明される、より実質的な置換を導入し、その産物をスクリーニングし得る。
Figure 2012162572
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抗体の生物学的性質の実質的な改変は、(a)たとえばシートまたはらせん高次構造としての、置換の領域内のポリペプチド骨格の構造、(b)標的部位の分子の電荷または疎水性、または(c)側鎖の体積、を維持することへの影響が有意に異なる置換を選択することによって達成される。天然に生じる残基は、共通する側鎖の性質に基づいて群に分類される:
(1)疎水性:ノルロイシン、メチオニン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン;
(2)中性親水性:システイン、セリン、トレオニン;
(3)酸性:アスパラギン酸、グルタミン酸;
(4)塩基性:アスパラギン、グルタミン、ヒスチジン、リシン、アルギニン;
(5)鎖の方向に影響を及ぼす残基:グリシン、プロリン;および
(6)芳香族:トリプトファン、チロシン、フェニルアラニン。
保存的置換は、そのクラスのもう1つ別の成員でアミノ酸を置換することを含む。非保存的置換は、別のクラスの成員でこれらのクラスの1つの成員を置換することを含む。
モノクローナル、ヒト、ヒト化、Human Engineered(商標)または変異抗体の正しい高次構造を維持することに関与しないシステイン残基も、分子の酸化的安定性を改善するためおよび異常な架橋を防ぐために、一般にはセリンで、置換し得る。反対に、抗体の安定性を改善するためにシステイン結合を抗体に付加してもよい(特に抗体がFvフラグメントなどの抗体フラグメントである場合)。
親和性成熟は、親抗体のCDR内に置換を有する抗体変異体を作製し、スクリーニングすること、および親抗体と比較して結合親和性などの改善された生物学的性質を有する変異体を選択することを含む。そのような置換変異体を生成するための好都合な方法は、ファージディスプレイを使用した親和性成熟である。簡単に述べると、いくつかの超可変領域部位(たとえば6−7部位)を、各々の部位ですべての可能なアミノ酸置換を生じるように突然変異させる。このようにして生成された抗体変異体は、各々の粒子内にパッケージングされたM13の遺伝子III産物への融合物として線維状ファージ粒子から一価的に提示される。ファージ提示された変異体を、その後、それらの生物活性(たとえば結合親和性)に関してスクリーニングする。
アラニンスキャニング突然変異誘発は、抗原結合に有意に寄与する超可変領域残基を同定するために実施できる。あるいは、またはそれに加えて、抗体と抗原の接触点を同定するために抗原−抗体複合体の結晶構造を分析することは有益であると考えられる。そのような接触残基および隣接残基は、ここで詳述する手法に従った置換のための候補である。ひとたびそのような変異体が生成されれば、変異体のパネルをここで述べるようにスクリーニングに供し、1またはそれ以上の関連アッセイにおいて卓越した性質を有する抗体をさらなる開発のために選択し得る。
親抗体と比べて改変されたグリコシル化パターンを有する、たとえば抗体で認められる1またはそれ以上の糖質部分が欠失している、および/または抗体には存在しない1またはそれ以上のグリコシル化部位が付加されている、抗体変異体も生産できる。
抗体のグリコシル化は、典型的にはN−結合型またはO−結合型のいずれかである。N−結合型は、アスパラギン残基の側鎖への糖質部分の結合を指す。アスパラギン−X−セリンおよびアスパラギン−X−トレオニン[Xはプロリン以外のアミノ酸である]のトリペプチド配列は、アスパラギン側鎖への糖質部分の酵素結合のための認識配列である。ポリペプチド内のこれらのトリペプチド配列のいずれかの存在は、潜在的グリコシル化部位を創造する。それゆえN−結合型グリコシル化部位は、これらのトリペプチド配列のうちの1個またはそれ以上を含むようにアミノ酸配列を変化させることによって抗体に付加し得る。O−結合型グリコシル化は、ヒドロキシアミノ酸、最も一般的にはセリンまたはトレオニンへの糖類N−アセチルガラクトサミン、ガラクトースまたはキシロースの1つの結合を指すが、5−ヒドロキシプロリンまたは5−ヒドロキシリシンも使用され得る。O−結合型グリコシル化部位は、1またはそれ以上のセリンまたはトレオニン残基をもとの抗体の配列に挿入するまたは置換することによって抗体に付加し得る。例として、図3Aの41−43位のRX1のアミノ酸(NGS)は保持され得る。あるいは、アミノ酸41および42(NG)だけが保持され得る。
通常、Human Engineered(商標)抗体のアミノ酸配列変異体は、もとのHuman Engineered(商標)抗体の重または軽鎖のいずれかのアミノ酸配列(たとえば図13B−16Bのいずれかにおけるような)と少なくとも60%のアミノ酸配列同一性、たとえば80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%および100%を含む、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、および最も好ましくは少なくとも95%のアミノ酸配列同一性を備えるアミノ酸配列を有する。この配列に関する同一性または相同性は、ここでは、配列を整列し、最大の配列同一性パーセントを達成するために必要に応じてギャップを導入した後、保存的置換(上記表1で定義する)を配列同一性の一部とみなさずに、Human Engineered(商標)残基と同一である候補配列内のアミノ酸残基のパーセンテージと定義される。N末端、C末端または内部伸長、欠失または抗体配列への挿入のいずれも、配列同一性または相同性に影響を及ぼすと解釈されない。それゆえ、配列同一性は、2個のポリペプチドのアミノ酸の位置の類似性を比較するために一般的に使用される標準方法によって決定できる。BLASTまたはFASTAなどのコンピュータプログラムを使用して、2個のポリペプチドをそれぞれのアミノ酸の最適マッチングのために整列する(一方または両方の配列の完全長に沿って、または一方または両方の配列のあらかじめ定められた部分に沿って)。前記プログラムはデフォルトオープニングペナルティーおよびデフォルトギャップペナルティーを提供し、PAM250[標準スコアリングマトリックス;Dayhoffら、Atlas of
Protein Sequence and Structure,vol.5,supp. 3(1978)参照]などのスコアリングマトリックスがコンピュータプログラムと共に使用できる。たとえば同一性パーセントは、その後、同一適合の総数に100を乗じ、次にマッチする範囲内のより長い配列の長さと2つの配列を整列するためにより長い配列に導入したギャップの数の合計で除して、算定することができる。
抗体の他の修飾も考慮される。たとえば、マクロファージ関連疾患を治療する上での抗体の有効性を増強するために、エフェクター機能に関して本発明の抗体を修飾することが望ましいと考えられる。たとえばシステイン残基をFc領域に導入し、それによってこの領域内に鎖間ジスルフィド結合の形成を可能にし得る。このようにして生成されたホモ二量体抗体は、改善されたインターナリゼーション能力および/または高い補体媒介性細胞致死および抗体依存性細胞毒性(ADCC)を有し得る。たとえばCaronら、J.Exp Med.176:1191−1195(1992)およびShopes,B.J.Immunol.148:2918−2922(1992)参照。高い活性を有するホモ二量体抗体はまた、Wolffら、Cancer Research 53:2560−2565(1993)に述べられているようにヘテロ二官能性架橋剤を用いて作製し得る。あるいは、2つのFc領域を有し、それにより高い補体溶解とADCC能力を有し得る抗体を工作することができる。Stevensonら、Anti−Cancer Drug Design 3:219−230(1989)参照。加えて、CDR内の配列は、抗体をMHCクラスIIに結合させ、望ましくないヘルパーT細胞応答の引き金を引くことができることが示された。保存的置換は、抗体が結合活性を保持するが、望ましくないT細胞応答の引き金を引くその能力を失うことを可能にし得る。マウス可変領域がヒトγ1、γ2、γ3およびγ4定常領域に結合したキメラ抗体を述べた、参照によりここに組み込まれる、Steplewskiら、Proc Natl Acad Sci USA.1988;85(13):4852−6も参照のこと。
本発明のある実施形態では、たとえば組織浸透を上昇させるために、無傷抗体ではなく抗体フラグメントを使用することが望ましいと考えられる。この場合、その血清半減期を上昇させるために抗体フラグメントを修飾すること、たとえば半減期を上昇させるためにPEGまたは、多糖高分子を含む、他の水溶性ポリマーなどの分子を抗体フラグメントに付加することが望ましいと考えられる。これはまた、たとえば抗体フラグメントへのサルベージ受容体結合エピトープの組込みによって(たとえば抗体フラグメント内の適切な領域の突然変異によってまたはエピトープをペプチドタグに組み込み、その後、たとえばDNAまたはペプチド合成によって、末端または中央で抗体フラグメントに融合することによって)達成し得る(たとえば国際公開番号第WO96/32478号参照)。
サルベージ受容体結合エピトープは、好ましくは、Fcドメインの1または2個のループから1またはそれ以上のアミノ酸残基が抗体フラグメントの類似位置に転移している領域を構成する。さらに一層好ましくは、Fcドメインの1または2個のループから3またはそれ以上の残基が転移している。なお一層好ましくは、エピトープは、Fc領域(たとえばIgGの)のCH2ドメインからであり、抗体のCH1、CH3またはVH領域または2以上のそのような領域に転移している。あるいは、エピトープは、Fc領域のCH2ドメインからであり、抗体フラグメントのC領域またはV領域またはその両方に転移している。Fc変異体およびサルベージ受容体とのそれらの相互作用を述べる、国際公開番号第WO97/34631および同第WO96/32478号も参照のこと。
それゆえ、本発明の抗体は、ヒトFc部分、ヒトコンセンサスFc部分、または、ジスルフィド結合に関与するシステインが修飾または除去されている、および/またはmetがN末端に付加されているおよび/またはN末端の20アミノ酸の1またはそれ以上が除去されている、および/またはC1q結合部位などの、補体と相互作用する領域が除去される、および/またはADCC部位が除去されている変異体を含む、Fcサルベージ受容体と相互作用する能力を保持するそれらの変異体を含み得る[たとえばMolec.Immunol.29(5):633−9(1992)参照]。
これまでの試験は、FcRについてのヒト及びマウスIgG上の結合部位を主としてIgG残基233−239から成るヒンジ領域下部に位置づけた。他の試験は、付加的な広いセグメント、たとえばヒトFc受容体IについてはGly316−Lys338、ヒトFc受容体IIIについてはLys274−Arg301およびTyr407−Arg416を提案し、あるいはヒンジ下部の外側にいくつかの特異的残基、たとえばマウスFc受容体IIと相互作用するマウスIgG2bについてのAsn297およびGlu318を認めた。ヒトFc受容体IIIAを有するヒトIgG1 Fcフラグメントの3.2Å結晶構造の報告は、IgG1残基Leu234−Ser239、Asp265−Glu269、Asn297−Thr299およびAla327−Ile332がFc受容体IIIAへの結合に関与することを描画した。結晶構造に基づき、ヒンジ下部(Leu234−Gly237)に加えて、IgG CH2ドメインループFG(残基326−330)およびBC(残基265−271)内の残基がFc受容体IIAへの結合において役割を果たし得ることを示唆した。その全体が参照によりここに組み込まれる、Shieldsら、J.Biol.Chem.,276(9):6591−6604(2001)参照。Fc受容体結合部位内の残基の突然変異は、ADCCまたはCDC活性の変化あるいは半減期の変化などの、エフェクター機能の変化を生じさせ得る。上述したように、潜在的な突然変異は、1またはそれ以上の残基の挿入、欠失あるいは、アラニンによる置換、保存的置換、非保存的置換または異なるIgGサブクラスからの同じ位置の対応するアミノ酸残基による置換(たとえばIgG1残基をその位置の対応するIgG2残基で置換すること)を包含する、置換を含む。
Shieldsらは、すべてのヒトFc受容体への結合に関与するIgG1残基がヒンジに近接するCH2ドメインに位置し、以下のような2つのカテゴリーに属することを報告した:1)すべてのFcRと直接相互作用し得る位置は、Leu234−Pro238、Ala327およびPro329(およびおそらくAsp265)を含む;2)糖質の性質または位置に影響を及ぼす位置は、Asp265およびAsn297を含む。Fc受容体IIへの結合に影響を及ぼした付加的なIgG1残基は以下の通りである:(最大の影響)Arg255、Thr256、Glu258、Ser267、Asp270、Glu272、Asp280、Arg292、Ser298、および(より少ない影響)His268、Asn276、His285、Asn286、Lys290、Gln295、Arg301、Thr307、Leu309、Asn315、Lys322、Lys326、Pro331、Ser337、Ala339、Ala378およびLys414。A327Q、A327S、P329A、D265AおよびD270Aは結合を低下させた。すべてのFcRに関して上記で同定した残基に加えて、Fc受容体IIIAへの結合を40%またはそれ以上低下させた付加的なIgG1残基は以下の通りである:Ser239、Ser267(GIyのみ)、His268、Glu293、Gln295、Tyr296、Arg301、Val303、Lys338およびAsp376。FcRIIIAへの結合を改善した変異体は、T256A、K290A、S298A、E333A、K334AおよびA339Tを含む。Lys414は、FcRIIAおよびFcRIIBに対する結合の40%低下を示し、Arg416はFcRIIAおよびFcRIIIAについての30%低下、Gln419はFcRIIAに対する30%低下とFcRIIBに対する40%低下、およびLys360はFcRIIIAに対する23%の改善を示した。Prestaら、Biochem.Soc.Trans.(2001)30,487−490も参照のこと。
たとえば、その全体が参照によりここに組み込まれる、米国特許第6,194,551号は、アミノ酸位置329、331または322(Kabat番号付け法を用いて)で、ヒトIgG Fc領域内に突然変異を含む、変化したエフェクター機能を有する変異体を述べており、そのうちのいくつかは低いC1q結合またはCDC活性を示す。もう1つの例として、その全体が参照によりここに組み込まれる、米国特許第6,737,056号は、アミノ酸位置238、239、248、249、252、254、255、256、258、265、267、268、269、270、272、276、278、280、283、285、286、289、290、292、294、295、296、298、301、303、305、307、309、312、315、320、322、324、326、327、329、330、331、333、334、335、337、338、340、360、373、376、378、382、388、389、398、414、416、419、430、434、435、437、438または439(Kabat番号付け法を用いて)、ヒトIgG Fc領域内に突然変異を含む、変化したエフェクターまたはFcγ受容体結合を有する変異体を述べており、そのうちのいくつかは、低いADCCまたはCDC活性に結びつく受容体結合プロフィールを示す。これらのうちで、アミノ酸位置238、265、269、270、327または329における突然変異は、FcRIへの結合を低下させると述べられ、アミノ酸位置238、265、269、270、292、294、295、298、303、324、327、329、333、335、338、373、376、414、416、419、435、438または439における突然変異は、FcRIIへの結合を低下させると述べられ、アミノ酸位置238、239、248、249、252、254、265、268、269、270、272、278、289、293、294、295、296、301、303、322、327、329、338、340、373、376、382、388、389、416、434、435または437における突然変異は、FcRIIIへの結合を低下させると述べられている。
その全体が参照によりここに組み込まれる、米国特許第5,624,821号は、マウス抗体のC1q結合活性が、重鎖のアミノ酸残基318、320または322を突然変異させることによって変化し得ること、および残基297(Asn)を置換することは溶解活性の排除を生じさせることを報告している。
その全体が参照によりここに組み込まれる、米国特許出願第20040132101号は、アミノ酸位置240、244、245、247、262、263、266、299、313、325、328または332(Kabat番号付け法を用いて)あるいはアミノ酸位置234、235、239、240、241、243、244、245、247、262、263、264、265、266、267、269、296、297、298、299、313、325、327、328、329、330または332(Kabat番号付け法を用いて)に突然変異を有する変異体を述べており、そのうちアミノ酸位置234、235、239、240、241、243、244、245、247、262、263、264、265、266、267、269、296、297、298、299、313、325、327、328、329、330または332における突然変異は、ADCC活性を低下させ得るかまたはFcγ受容体への結合を低下させ得る。
Chappelら、Proc Natl Acad Sci USA.1991;88(20):9036−40は、IgG1の細胞親和活性がその重鎖CH2ドメインの内因的性質であることを報告する。IgG1のアミノ酸残基234−237のいずれかにおける単一点突然変異は、その活性を有意に低下させるかまたは無効にした。完全な結合活性を回復するためにはIgG1残基234−237(LLGG)の全部をIgG2およびIgG4に置換することが必要であった。ELLGGP配列全体(残基233−238)を含むIgG2抗体は、野生型IgG1よりも活性であることが認められた。
その全体が参照によりここに組み込まれる、Isaacsら、J Immunol.1998;161(8):3862−9は、FcγR結合のために決定的に重要なモチーフ内での突然変異(グルタミン233がプロリンに、ロイシン/フェニルアラニン234がバリンに、およびロイシン235がアラニンに)が標的細胞の減少を完全に妨げたことを報告している。グルタミン酸318のアラニンへの突然変異は、マウスIgG2bのエフェクター機能を排除し、同時にヒトIgG4の効力を低下させた。
その全体が参照によりここに組み込まれる、Armourら、Mol Immunol.2003;40(9):585−93は、野生型IgG1より少なくとも10倍低い効率で活性化受容体FcγRIIaと反応するが、阻害性受容体FcγRIIbへの結合は4倍だけ低い、IgG1変異体を同定した。突然変異は、アミノ酸233−236の領域および/またはアミノ酸位置327、330および331で作製された。その全体が参照によりここに組み込まれる、国際公開番号第WO99/58572号も参照のこと。
その全体が参照によりここに組み込まれる、Xuら、J Biol Chem.1994;269(5):3469−74は、IgG1のPro331をSerに突然変異させることはC1q結合を著明に低下させ、溶解活性を実質的に排除したと報告している。これに対し、IgG4におけるSer331のProへの置換は、IgG4 Pro331変異体に部分的溶解活性(40%)を与えた。
その全体が参照によりここに組み込まれる、Schuurmanら、Mol Immunol.2001;38(l):l−8は、重鎖間結合形成に関与するヒンジシステインの1個、Cy226をセリンに突然変異させることはより安定な重鎖間結合を生じさせたと報告する。IgG4ヒンジ配列Cys−Pro−Ser−CysをIgG1ヒンジ配列Cys−Pro−Pro−Cysに突然変異させることも、重鎖間の共有結合相互作用を著明に安定化する。
その全体が参照によりここに組み込まれる、Angalら、Mol Immunol.1993;30(l):105−8は、IgG4内のアミノ酸位置241のセリンをプロリン(IgG1およびIgG2内のその位置に認められる)に突然変異させることは均一な抗体の産生を導き、ならびにもとのキメラIgG4に比べて血清半減期を延長させ、組織分布を改善することを報告している。
ヒトおよびHuman Engineered(商標)抗体
ヒト遺伝子操作(Human Engineering(商標))
抗体可変ドメインのヒト遺伝子操作(Human Engineering(商標))は、抗体分子の結合活性を維持しつつ免疫原性を低下させるための方法として、Studnickaら、米国特許第5,766,886号;Studnickaら、Protein Engineering 7:805−814(1994)]によって記述された。その方法によれば、各々の可変領域アミノ酸には置換の危険度が割り当てられた。アミノ酸置換は3つの危険度カテゴリーの1つによって区別される:(1)低危険度変化は、抗原結合を破壊する最小限の可能性で、免疫原性を低下させる最大の潜在的可能性を有するものである;(2)中危険度変化は、免疫原性をさらに低下させるが、抗原結合またはタンパク質の折りたたみに影響を及ぼす可能性がより大きいものである;(3)高危険度残基は、抗体に結合するためまたは抗体構造を維持するために重要であり、抗原結合またはタンパク質の折りたたみが影響を受ける最も高い危険度を担うものである。プロリンの三次元構造における役割のゆえに、プロリンにおける修飾は一般に、その位置が典型的には低危険度位置である場合でも、少なくとも中危険度変化とみなされる。
げっ歯動物抗体の軽および重鎖の可変領域は、抗原結合またはタンパク質の折りたたみに有害な作用を及ぼす可能性が低いが、ヒト環境で免疫原性を低下させるであろうと判定された位置でヒトアミノ酸を置換するために、以下のようにヒト遺伝子操作(Human
Engineered(商標))される。「低危険度」位置であり、前記方法に従った修飾のための候補であるアミノ酸残基は、げっ歯動物可変領域のアミノ酸配列をヒト可変領域配列と整列することによって特定される。個々のVHまたはVL配列、またはヒトコンセンサスVHまたはVL配列、または個々のまたはコンセンサスヒト生殖細胞系配列を含む、いかなるヒト可変領域も使用できる。何らかの数の低危険度位置、またはすべての低危険度位置のアミノ酸残基を変更することができる。たとえば整列したマウスとヒトのアミノ酸残基が異なる各々の低危険度位置で、げっ歯動物残基をヒト残基で置換するアミノ酸修飾を導入する。あるいは、すべての低危険度位置のアミノ酸残基および何らかの数の中危険度残基を変更することができる。理想的には、最も低い免疫原性を達成するために低および中危険度位置の全部をげっ歯動物からヒト配列に変更する。
修飾された重および/または軽鎖可変領域を含む合成遺伝子を構築し、ヒトγ重鎖および/またはκ軽鎖定常領域に連結する。いかなるヒト重鎖および軽鎖定常領域も、IgA
(IgA1またはIgA2などの何らかのサブクラスの)、IgD、IgE、IgG(IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4などの何らかのサブクラスの)、またはIgMを含む、Human Engineered(商標)抗体可変領域と組み合わせて使用し得る。ヒト重および軽鎖遺伝子を、哺乳動物細胞などの宿主細胞に導入し、生じる組換え免疫グロブリン産物を得て、特性決定する。
トランスジェニック動物からのヒト抗体
M−CSFに対するヒト抗体はまた、内因性免疫グロブリン産生を有さず、ヒト免疫グロブリン遺伝子座を含むように操作されたトランスジェニック動物を用いて生産できる。たとえば国際公開番号第WO98/24893号は、動物が内因性重および軽鎖遺伝子座の不活性化のために機能的内因性免疫グロブリンを生産しない、ヒトIg遺伝子座を有するトランスジェニック動物を開示する。国際公開番号第WO91/741号も、抗体が霊長動物定常および/または可変領域を有し、内因性免疫グロブリンをコードする遺伝子座が置換または不活性化されている、免疫原に対する免疫応答を惹起することができるトランスジェニック非霊長類哺乳動物宿主を開示する。国際公開番号第WO96/30498号は、修飾抗体分子を形成するために定常または可変領域の全部または一部を置換するためなどの、哺乳動物において免疫グロブリン遺伝子座を修飾するためのCre/Lox系の使用を開示する。国際公開番号第WO94/02602号は、不活性化内因性Ig遺伝子座と機能的ヒトIg遺伝子座を有する非ヒト哺乳動物宿主を開示する。米国特許第5,939,598号は、内因性重鎖を有さず、1またはそれ以上の異種定常領域を含む外因性免疫グロブリン遺伝子座を発現するトランスジェニックマウスを作製する方法を開示する。
上述したトランスジェニック動物を使用して、選択抗原分子に対する免疫応答を生じさせることができ、抗体産生細胞を動物から取り出して、ヒトモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマを生産するために使用できる。免疫プロトコール、アジュバント等は当技術分野において公知であり、たとえば国際公開番号第WO96/33735号に述べられているようにトランスジェニックマウスの免疫において使用される。この公開特許願は、IL6、IL8、TNFa、ヒトCD4、Lセレクチン、gp39および破傷風毒素を含む様々な抗原分子に対するモノクローナル抗体を開示する。モノクローナル抗体は、対応するタンパク質の生物活性または生理的作用を阻害するまたは中和する能力に関して試験することができる。国際公開番号第WO96/33735号は、IL−8で免疫したトランスジェニックマウスの免疫細胞に由来する、IL−8に対するモノクローナル抗体が、IL−8が誘導する好中球の機能をブロックしたことを開示する。トランスジェニック動物を免疫するために使用される抗原に対して特異性を有するヒトモノクローナル抗体はまた、国際公開番号第WO96/34096号および米国特許出願第20030194404号;および米国特許出願第20030031667号に開示されている。
Jakobovitsら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:2551(1993);Jakobovitsら、Nature,362:255−258(1993);Bruggermannら、Year in Immuno.,7:33(1993);および米国特許第5,591,669号、米国特許第5,589,369号、米国特許第5,545,807号;および米国特許出願第20020199213号も参照のこと。米国特許出願第20030092125号は、所望エピトープに対する動物の免疫応答にバイアスをかけるための方法を述べる。ヒト抗体はまた、インビトロ活性化B細胞によっても生成し得る(米国特許第5,567,610号および同第5,229,275号参照)。
ファージディスプレイ技術からのヒト抗体
組換えヒト抗体遺伝子のレパートリーを作製するための技術の開発、および糸状バクテリオファージの表面でのコードされる抗体フラグメントの提示は、ヒト抗体を直接作製するための手段を提供した。ファージ技術によって生産される抗体は、細菌において抗原結合フラグメント−通常はFvまたはFabフラグメント−として生産され、それゆえエフェクター機能を欠く。エフェクター機能は以下の2つの戦略の1つによって導入できる:フラグメントは、哺乳動物細胞における発現のために完全抗体に構築するか、またはエフェクター機能の引き金を引くことができる第二結合部位を有する二重特異性抗体フラグメントに構築することができる。
典型的には、抗体のFdフラグメント(V−C1)と軽鎖(V−C)をPCRによって別々にクローニングし、コンビナトリアルファージディスプレイライブラリーにおいて無作為に組み換えて、その後特定抗原への結合に関して選択することができる。Fabフラグメントはファージ表面で発現される、すなわちそれらをコードする遺伝子に物理的に連結される。それゆえ、抗原結合によるFabの選択はFabをコードする配列を共選択し、その後それらの配列を増幅することができる。パニングと称される手順である、数回の抗原結合と再増幅により、抗原に特異的なFabを富化し、最後に単離する。
1994年に、「誘導選択(guided selection)」と呼ばれる、抗体のヒト化のためのアプローチが記述された。誘導選択は、マウスモノクローナル抗体のヒト化のためにファージディスプレイ手法の検出力を利用する(Jespers,L.S.ら、Bio/Technology 12,899−903(1994)参照)。このために、マウスモノクローナル抗体のFdフラグメントをヒト軽鎖ライブラリーと組み合わせて提示することができ、生じた雑種Fabライブラリーを、次に、抗原で選択し得る。それによりマウスFdフラグメントは選択を誘導するための鋳型を提供する。その後、選択したヒト軽鎖をヒトFdフラグメントライブラリーと組み合わせる。生じるライブラリーの選択は、完全にヒトFabを生じる。
ファージディスプレイライブラリーからヒト抗体を導くための様々な手順が記述されている(たとえばHoogenboomら、J.Mol.Biol.,227:381(1991);Marksら、J.Mol.Biol,222:581−597(1991);米国特許第5,565,332号および同第5,573,905号;Clackson, T.とWells,J.A.,TIBTECH 12,173−184(1994)参照)。特に、ファージディスプレイライブラリーに由来する抗体のインビトロ選択と進化は強力なツールとなってきた(Burton,D.R.とBarbas III,C.F,Adv.Immunol.57,191−280(1994);およびWinter,G.ら、Annu.Rev.Immunol.12,433−455(1994);米国特許出願第20020004215号および国際公開番号第WO92/01047号;2003年10月9日公開の米国特許出願第20030190317号および米国特許第6,054,287号;米国特許第5,877,293号参照)。
Watkins,“Screening of Phage−Expressed Antibody Libraries by Capture Lift,” Methods in Molecular Biology,Antibody Phage Display:Methods and Protocols 178: 187− 193および2003年3月6日公開の米国特許出願第200120030044772号は、固体支持体への候補結合分子の固定化を含む方法である、捕獲リフト(capture lift)によるファージ発現された抗体ライブラリーまたは他の結合分子のスクリーニングのための方法を述べている。
抗体産物は、本明細書の「スクリーニング方法」と題する章で述べるアッセイを使用してまたは当技術分野で公知の何らかの適切なアッセイを使用して、活性に関しておよび本発明の治療方法における適切さに関してスクリーニングし得る。
他の共有結合修飾
抗体の共有結合修飾も本発明の範囲内に包含される。それらは、化学合成によってあるいは、適宜に、抗体の酵素または化学的切断によって作製し得る。抗体の他の種類の共有結合修飾は、抗体の標的アミノ酸残基を、選択側鎖あるいはNまたはC末端残基と反応することができる有機誘導体化試薬と反応させることによって分子に導入される。
最も一般的にはシステイニル残基を、カルボキシメチルまたはカルボキシアミドメチル誘導体を生成するためにクロロ酢酸またはクロロアセトアミドなどのα−ハロ酢酸塩(および対応するアミン)と反応させる。システイニル残基はまた、ブロモトリフルオロアセトン、α−ブロモ−β−(5−イミドゾイル)プロピオン酸、リン酸クロロアセチル、N−アルキルマレイミド、3−ニトロ−2−ピリジルジスルフィド、メチル2−ピリジルジスルフィド、p−クロロマーキュリベンゾエート、2−クロロマーキュリ−4−ニトロフェノール、またはクロロ−7−ニトロベンゾ−2−オキサ−1,3−ジアゾールとの反応によっても誘導体化される。
ヒスチジル残基は、pH5.5−7.0でジエチルピロカルボネートとの反応によって誘導体化される。この物質がヒスチジル側鎖に対して比較的特異的であるためである。パラブロモフェナシルブロミドも有用である;その反応は、好ましくはpH6.0にて0.1Mカコジル酸ナトリウム中で実施される。
リシニルおよびアミノ末端残基は、コハク酸または他のカルボン酸無水物と反応させる。これらの物質による誘導体化は、リシニル残基の電荷を逆転させる作用を有する。α−アミノ含有残基を誘導体化するための他の適切な試薬は、メチルピコリンイミデートなどのイミドエステル、リン酸ピリドキサール、ピリドキサール、クロロボロヒドリド、トリニトロベンゼンスルホン酸、O−メチルイソ尿素、2,4−ペンタンジオン、およびグリオキシレートとのトランスアミナーゼ触媒反応を含む。
アルギニル残基は、1またはそれ以上の従来の試薬、中でも特にフェニルグリオキサール、2,3−ブタンジオン、1,2−シクロヘキサンジオンおよびニンヒドリンとの反応によって修飾される。アルギニン残基の誘導体は、グアニジン官能基の高いpKのゆえに、反応がアルカリ条件下で実施されることを必要とする。さらに、これらの試薬はリシンの基ならびにアルギニンε−アミノ基と反応し得る。
チロシン残基の特異的修飾は、チロシン残基にスペクトル標識を導入する上で特に興味深い、芳香族ジアゾニウム化合物またはテトラニトロメタンとの反応によって実施し得る。最も一般的には、それぞれO−アセチルチロシル種および3−ニトロ誘導体を形成するためにN−アセチルイミジゾールおよびテトラニトロメタンが使用される。チロシン残基は、放射免疫測定法における使用のための標識タンパク質を調製するために125Iまたは131Iを用いてヨウ素化される。
カルボキシル側鎖基(アスパルチルまたはグルタミル)は、カルボジイミド(R−N=C=N−R’)[式中、RとR’は、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリニル−4−エチル)カルボジイミドまたは1−エチル−3−(4−アゾニア−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミドなどの異なるアルキル基である]との反応によって選択的に修飾される。さらに、アスパルチルおよびグルタミル残基は、アンモニウムイオンとの反応によってアスパラギニルおよびグルタミニル残基に変換される。
グルタミニルおよびアスパラギニル残基は、しばしば、それぞれ対応するグルタミルおよびアスパルチル残基に脱アミド化される。これらの残基は中性または塩基性条件下で脱アミド化される。これらの残基の脱アミド化形態は本発明の範囲内に包含される。
他の修飾は、プロリンおよびリシンのヒドロキシル化、セリルまたはトレオニル残基のヒドロキシル基のリン酸化、リシン、アルギニンおよびヒスチジン側鎖のα−アミノ基のメチル化(T.E.Creighton,Proteins:Structure and Molecular Properties,W.H.Freeman & Co.,San Francisco,p.79−86(1983))、N末端アミンのアセチル化、および何らかのC末端カルボキシル基のアミド化を含む。
もう1つの種類の共有結合修飾は、抗体にグリコシドを化学的または酵素的に結合することを含む。これらの手順は、NまたはO結合型グリコシル化のためのグリコシル化能力を有する宿主細胞における抗体の産生を必要としないという点で有利である。使用する結合様式に依存して、糖を(a)アルギニンおよびヒスチジン、(b)遊離カルボキシル基、(c)システインにおけるような遊離スルフヒドリル基、(d)セリン、トレオニンまたはヒドロキシプロリンにおけるような遊離ヒドロキシル基、(e)フェニルアラニン、チロシンまたはトリプトファンにおけるような芳香族基、または(f)グルタミンのアミド基に結合し得る。これらの方法は、1987年9月11日公開の国際公開番号第WO87/05330号、およびAplinとWriston,CRC Crit.Rev.Biochem.,p.259−306(1981)に述べられている。
抗体上に存在する糖質部分の除去は、化学的または酵素的に達成され得る。化学的脱グリコシル化は、抗体をトリフルオロメタンスルホン酸化合物または等価化合物に暴露することを必要とする。この処理は、抗体を無傷のまま残しながら、連結糖(N−アセチルグルコサミンまたはN−アセチルガラクトサミン)以外のほとんどまたは全部の糖の切断を生じさせる。化学的脱グリコシル化は、Hakimuddinら、Arch.Biochem.Biophys.259:52(1987)およびEdgeら、Anal.Biochem.,118:131(1981)によって述べられている。抗体上の糖質部分の酵素的切断は、Thotakuraら、Meth.Enzymol.138:350(1987)によって述べられているように様々なエンド−およびエキソ−グリコシダーゼの使用によって達成され得る。
抗体のもう1つの種類の共有結合修飾は、様々な非タンパク質高分子、たとえばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチル化ポリオル、ポリオキシエチル化ソルビトール、ポリオキシエチル化グルコース、ポリオキシエチル化グリセロール、ポリオキシアルキレン、またはデキストランなどの多糖高分子の1つに抗体を連結することを含む。そのような方法は当技術分野において公知であり、たとえば米国特許第4,640,835号;同第4,496,689号;同第4,301,144号;同第4,670,417号;同第4,791,192号;同第4,179,337号;同第4,766,106号;同第4,179,337号;同第4,495,285号;同第4,609,546号または欧州特許第EP315 456号参照。
遺伝子治療
適切な細胞への治療用抗体の送達は、物理的DNA導入法(たとえばリポソームまたは化学的処理)の使用またはウイルスベクター(たとえばアデノウイルス、アデノ関連ウイルスまたはレトロウイルス)の使用を含む、当技術分野で公知の適切なアプローチの使用により、エクスビボ、インサイチューまたはインビボでの遺伝子治療を通して実施できる。たとえばインビボ治療のためには、単独またはベクター、リポソームまたは沈殿物と組み合わせた、所望抗体をコードする核酸を直接被験体に注入することができ、また一部の実施形態では、抗体化合物の発現を所望する部位に注入し得る。エクスビボ治療のためには、被験体の細胞を取り出し、核酸をこれらの細胞に導入して、改変した細胞を直接被験体に戻すかまたは、たとえば多孔膜の中に被包して、それを患者に移植する。たとえば米国特許第4,892,538号および同第5,283,187号参照。核酸を生細胞に導入するために使用可能な種々の手法がある。手法は、核酸をインビトロで培養細胞に導入するか、またはインビボで意図する宿主の細胞に導入するかに依存して異なる。インビトロでの哺乳動物細胞への核酸の導入に適する手法は、リポソームの使用、電気穿孔、微量注入、細胞融合、DEAE−デキストラン、およびリン酸カルシウム沈殿法を含む。核酸のエクスビボでの送達のために一般的に使用されるベクターはレトロウイルスである。
他のインビボでの核酸導入手法は、ウイルスベクター(アデノウイルス、単純疱疹I型ウイルスまたはアデノ関連ウイルスなど)または脂質に基づく系によるトランスフェクションを含む。核酸およびトランスフェクション試薬は、場合により微粒子と結合される。例示的なトランスフェクション試薬は、リン酸カルシウムまたは塩化カルシウム共沈、DEAE−デキストランを介したトランスフェクション、第四級アンモニウム両親媒性物質、DOTMA(GIBCO−BRLによりLipofectinとして市販されている、(ジオレオイルオキシプロピル)トリメチルアンモニウムブロミド)(Felgnerら(1987)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84,7413−7417;Maloneら(1989)Proc.Natl Acad.Sci.USA 86,6077−6081);ペンダントトリメチルアンモニウム頭部を有する親油性グルタミン酸ジエステル(Itoら(1990)Biochem.Biophys.Acta 1023,124−132);カチオン脂質、ジオクタデシルアミドグリシルスペルミン(DOGS、Transfectam,Promega)およびジパルミトイルホスファチジルエタノールアミルスペルミン(DPPES)などの代謝性親脂質(J.P.Behr(1986)Tetrahedron Lett.27,5861−5864;J.P.Behrら(1989)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86,6982−6986);代謝性第四級アンモニウム塩(DOTB、N−(l−[2,3−ジオレオイルオキシ]プロピル)−N,N,N−トリメチルアンモニウムメチルスルフェート(DOTAP)(Boehringer Mannheim)、ポリエチレンイミン(PEI)、ジオレオイルエステル、ChoTB、ChoSC、DOSC)(Leventisら(1990)Biochim.Inter.22,235−241);3β[N−(N’,N’−ジメチルアミノエタン)−カルバモイル]コレステロール(DC−Chol)、1:1の混合物中のジオレオイルホスファチジルエタノールアミン(DOPE)/3β[N−(N’,N’−ジメチルアミノエタン)−カルバモイル]コレステロールDC−Chol(Gaoら(1991)Biochim.Biophys.Acta 1065,8−14)、スペルミン、スペルミジン、リポポリアミン(Behrら、Bioconjugate Chem,1994,5:382−389)、親油性ポリリシン(LPLL)(Zhouら(1991)Biochim.Biophys.Acta 939,8−18)、過剰のホスファチジルコリン/コレステロールと[[(1,1,3,3−テトラメチルブチル)クレゾキシ]エトキシ]エチル]ジメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド(DEBDAヒドロキシド)(Ballasら(1988)Biochim.Biophys.Acta 939,8−18)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)/DOPE混合物(Pinnaduwageら(1989)Biochim.Biophys.Acta 985,33−37)、DOPE、CTAB、DEBDA、ジドデシルアンモニウムブロミド(DDAB)とグルタミン酸の親油性ジエステル(TMAG)、およびホスファチジルエタノールアミンとの混合物中のステアリルアミン(Roseら(1991)Biotechnique 10,520−525)、DDAB/DOPE(TransfectACE,GIBCO BRL)、およびオリゴガラクトース担持脂質を含む。導入の効率を高める例示的なトランスフェクションエンハンサー試薬は、たとえばDEAE−デキストラン、ポリブレン、リソソーム破壊ペプチド(lysosome−disruptive peptide)(Ohmori N Iら、Biochem Biophys Res Commun Jun.27,1997;235(3):726−9)、コンドリタンベースのプロテオグリカン、硫酸化プロテオグリカン、ポリエチレンイミン、ポリリシン(Pollard Hら、J Biol Chem,1998 273(13):7507−11)、インテグリン結合ペプチドCYGGRGDTP、線状デキストラン9糖、グリセロール、オリゴヌクレオチドの3’末端ヌクレオシド間結合部で連結されたコレステリル基(Letsinger,R.L.1989 Proc Natl Acad Sci USA 86:(17):6553−6)、リゾホスファチド、リゾホスファチジルコリン、リゾホスファチジルエタノールアミン、および1−オレオイルリゾホスファチジルコリンを含む。
一部の状況では、核酸含有ベクターを標的細胞へと向かわせる物質と共に核酸を送達することが望ましいと考えられる。そのような「ターゲティング」分子は、標的細胞上の細胞表面膜タンパク質に特異的な抗体、または標的細胞上の受容体に対するリガンドを含む。リポソームを使用する場合は、ターゲティングのためおよび/または取込みを促進するために、エンドサイトーシスに関連する細胞表面膜タンパク質に結合するタンパク質を使用し得る。そのようなタンパク質の例は、特定細胞型に親和性のキャプシドタンパク質およびそのフラグメント、循環中でインターナリゼーションを受けるタンパク質に対する抗体、および細胞内局在化を標的し、細胞内半減期を上昇させるタンパク質を含む。他の実施形態では、受容体を介したエンドサイトーシスが使用できる。そのような方法は、たとえばWuら、1987またはWagnerら、1990に述べられている。現在公知の遺伝子マーキングおよび遺伝子治療プロトコールの総説については、Anderson 1992参照。国際公開番号第WO93/25673号およびその中で引用される参考文献も参照のこと。遺伝子治療テクノロジーのさらなる総説については、Friedmann,Science,244:1275−1281(1989);Anderson,Nature,vol.392の補遺、no 6679,p.25−30(1998);Verma,Scientific American:68−84(1990);およびMiller,Nature,357:455460(1992)参照。
スクリーニング方法
有効な治療は、重大な毒性を持たない有効な薬剤を同定することに依存する。抗体は、当技術分野で公知の方法によって結合親和性に関してスクリーニングし得る。たとえばゲルシフトアッセイ、ウエスタンブロット法、放射標識競合アッセイ、クロマトグラフィーによる共分画、共沈、架橋、ELISA等が使用でき、それらはたとえば、その全体が参照によりここに組み込まれる、Current Protocols in Molecular Biology(1999)John Wiley & Sons,NYに述べられている。
最初にM−CSF上の所望エピトープに結合する抗体(たとえばM−CSFへのRX1、5H4、MC1および/またはMC3の結合をブロックするもの)をスクリーニングするために、Antibodies,A Laboratory Manual,Cold
Spring Harbor Laboratory,Ed HarlowとDavid Lane(1988)に述べられているような常套的交差ブロックアッセイが実施できる。未知の抗体を、本発明のM−CSF特異的抗体へのM−CSFの結合を阻害するその能力によって特性決定する、常套的競合結合アッセイも使用し得る。無傷M−CSF、そのフラグメント、あるいは図7のM−CSFのアミノ酸98−105または図7のアミノ酸65−73または138−144(5H4またはMC3によって認識されるM−CSFエピトープに対応する)によって表されるような線状エピトープが使用できる。エピトープマッピングは、Champeら、J.Biol.Chem.270:1388−1394(1995)に述べられている。
抗体を、次に、マクロファージの産生または増殖を誘導することに関するM−CSF生物活性へのそれらの作用、続いて動物への投与について試験することがさらに考慮される。マクロファージ関連疾患において潜在的に有用な化合物は、様々なアッセイを用いてスクリーニングし得る。たとえば候補拮抗物質を、最初に、M−CSF生物活性を中和するその能力を測定するために培養細胞系において特性決定し得る。そのような系は、マウス間質細胞系(たとえばMC3T3−G2/PA6およびST2)とマウス脾細胞の共培養(Udagawaら、Endocrinology 125:1805 13,1989)、およびST2細胞と骨髄細胞の共培養、末梢血単核細胞または肺胞マクロファージ(Udagawaら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:7260 4,1990;Sasakiら、Cancer Res.58:462 7,1998;Mancinoら、J.Surg.Res.100:18−24,2001)を含み得る。マクロファージの産生または増殖へのM−CSFの作用を低下させること、あるいはアテローム硬化性疾患またはHIV感染およびそれに関連する状態などのマクロファージ関連疾患を予防または治療することにおける所与のM−CSF抗体の効果はまた、当業者が精通するインビトロアッセイまたは動物モデル系のいずれかにおいて試験し得る。そのようなモデル系は、たとえばBhattacharyyaとStrong,Exp Mol
Pathol.,74(3):291−7(2003),Lewinら、AIDS,12(7):719−27(1998),Dereuddre−Bosquet Nら、AIDS Res Hum Retroviruses,13(11):961−6(1997),Zuberら、AIDS Res Hum Retroviruses,17(7):631−5(2001)、およびNorthら、J Virol,79(12):7349−54(2005)に述べられている。
インビトロアッセイの1つの変法として、本発明は、(a)固定化M−CSFを候補抗体と接触させることおよび(b)候補抗体のM−CSFへの結合を検出すること、の抗体を含む方法を提供する。選択的実施形態では、候補抗体を固定化し、M−CSFの結合を検出する。固定化は、支持体、ビーズまたはクロマトグラフィー樹脂への共有結合、ならびに抗体結合、または固定化化合物がビオチン部分を含むストレプトアビジン/ビオチン結合の使用などの非共有結合高親和性相互作用を含む、当技術分野で周知の方法のいずれかを用いて達成される。結合の検出は、(i)固定化されていない化合物上の放射性標識を用いて、(ii)非固定化化合物上の蛍光標識を用いて、(iii)非固定化化合物に免疫特異的な抗体を用いて、(iv)固体化化合物が結合している蛍光支持体を励起する非固定化化合物上の標識を用いて、ならびに当技術分野において周知であり、常套的に実施される他の手法を用いて達成できる。
M−CSFの活性または発現を調節する(すなわち上昇させる、低下させるまたはブロックする)抗体は、M−CSFを発現する細胞と共に推定上の調節剤をインキュベートし、M−CSFの活性または発現への推定上の調節剤の作用を測定することによって同定し得る。M−CSFポリペプチドまたはポリヌクレオチドの活性を調節する抗体の選択性は、M−CSFポリペプチドまたはポリヌクレオチドへのその作用を他の関連化合物へのその作用と比較することによって評価できる。選択的調節剤は、たとえば抗体および他のタンパク質、ペプチド、またはM−CSFポリペプチドまたはM−CSFポリペプチドをコードする核酸に特異的に結合する有機分子を含み得る。M−CSF活性の調節剤は、M−CSFポリペプチドの正常または異常活性が関与する疾患および生理的状態の治療において治療上有用である。
本発明はまた、M−CSFポリペプチドの生物活性と相互作用するまたは生物活性を阻害する(すなわち酵素活性、結合活性等を阻害する)抗体を同定するためのハイスループットスクリーニング(HTS)アッセイを包含する。HTSアッセイは、多数の化合物を効率よくスクリーニングすることを可能にする。M−CSFポリペプチドとそれらの結合パートナーの間の相互作用を検討するために細胞ベースのHTSシステムが考慮される。HTSアッセイは、所望の性質を有する「ヒット」または「先導化合物」を同定するように設計され、所望特性を改善するためにそれらからの修飾を設計することができる。「ヒット」または「先導化合物」の化学修飾は、しばしば「ヒット」とM−CSFポリペプチドの間の同定可能な構造/活性関係に基づく。
本発明のもう1つの態様は、M−CSFを抗体と接触させ、抗体がM−CSFの活性を調節するかどうかを判定することを含む、M−CSFの活性を調節する(すなわち低下させる)抗体を同定する方法を対象とする。試験抗体の存在下での活性を試験抗体の不在下での活性と比較する。試験抗体を含む試料の活性が試験抗体を含まない試料における活性より低い場合、抗体は阻害活性を有する。
当業者に周知の様々な異種系が、組換えポリペプチドの機能的発現のために使用可能である。そのような系は、細菌(Strosbergら、Trends in Pharmacological Sciences(1992)13:95−98)、酵母(Pausch,Trends in Biotechnology(1997)15:487−494)、いくつかの種類の昆虫細胞(Vanden Broeck,Int.Rev.Cytology(1996)164:189−268)、両生動物細胞(Jayawickremeら、Current Opinion in Biotechnology (1997) 8: 629−634)およびいくつかの哺乳動物細胞系(CHO、HEK293、COS等;Gerhardtら、Eur.J.Pharmacology(1997)334:1−23参照)を含む。これらの例は、線虫から得られる細胞系を含む(PCT出願番号第WO98/37177号)、他の可能な細胞発現系の使用を排除しない。
本発明の1つの実施形態では、M−CSFの活性を調節する抗体をスクリーニングする方法は、試験抗体をM−CSFポリペプチドと接触させ、抗体とM−CSFの間の複合体の存在を検定することを含む。そのようなアッセイでは、リガンドは、典型的には標識される。適切なインキュベーション後、遊離リガンドを結合形態で存在するものから分離し、遊離または非複合標識の量が、M−CSFまたはM−CSFRポリペプチドに結合する特定抗体の能力の測定である。
本発明のもう1つの実施形態では、M−CSFポリペプチドに対して適切な結合親和性を有する抗体フラグメントまたはCDRについてのハイスループットスクリーニングを使用する。簡単に述べると、多数の異なる低分子ペプチド試験化合物を固体基質上で合成する。ペプチド試験抗体をM−CSFポリペプチドと接触させ、洗浄する。次に、結合M−CSFポリペプチドを当技術分野で周知の方法によって検出する。本発明の精製ポリペプチドはまた、前記薬剤スクリーニング手法における使用のためにプレート上に直接被覆することができる。加えて、タンパク質を捕獲し、固体支持体上に固定化するために非中和抗体が使用できる。
併用療法
動物モデルにおいて有効な2以上のM−CSF抗体が同定されているので、マクロファージ関連疾患に対して一層改善された効果を与えるために2またはそれ以上のそのようなM−CSF抗体を一緒に混合することはさらに有益であると考えられる。1またはそれ以上のM−CSF抗体を含有する組成物を、マクロファージ関連疾患に罹患しているまたは罹患する素因がある人または哺乳動物に投与し得る。2つの治療薬の同時投与は、薬剤がそれらの治療作用を及ぼす期間に重複がある限り、薬剤が同時にまたは同じ経路によって投与される必要はない。異なる日または異なる週の投与のように、同時または連続投与が考慮される。
本発明の方法は、単一抗M−CSF抗体、ならびに異なる抗体の組合せまたは「カクテル」の投与を考慮する。そのような抗体カクテルは、異なるエフェクター機構を利用する抗体を含むため一定の利益を有し得る。組合せにおけるそのような抗体は、相乗的または付加的治療作用を示し得る。
RX1またはRX1抗体のHuman Engineered(商標)誘導体を他の治療薬と組み合わせることは、マクロファージ関連疾患を経験する患者に作用を及ぼすことができる。たとえば、アテローム硬化性疾患またはHIVに関連する疾患を有する患者を治療する、あるいは第二治療薬で前治療されたことがある患者または第二治療薬による治療に対して応答性でない患者を治療するための薬剤の製造において抗M−CSF抗体が使用できる。「前治療」は、患者がM−CSF抗体による治療の前2年以内、1年、6ヶ月、3ヶ月、2ヶ月、1ヶ月、2週間、1週間または少なくとも1日以内に第二治療薬で治療されたことを意味する。抗M−CSF抗体を含有するそのような薬剤は、第二治療薬を使用する治療または血管形成術などの処置と協調する薬剤であり得る。あるいは、抗M−CSF抗体を使用する治療と協調する薬剤の製造において第二治療薬を使用することができる。併用はまた、治療される患者において相乗作用を有し得る。2つの治療薬が同時に投与される必要はない;たとえばそれらは、互いに1日以内、1週間、2週間、4週間、2ヶ月、3ヶ月、6ヶ月、1年または2年以内に投与され得る。
アテローム性動脈硬化症に関連する疾患を治療するための例示的な第二治療薬は、第二抗M−CSF抗体、血清脂質プロフィールを有益に変化させる薬剤(たとえばロバスタチン、シンバスタチンおよびプラバスタチン、フルバスタチン、アトルバスタチン、セリバスタチンおよびロスバスタチンなどのスタチン、エゼチミブ、フィブレート、コレスチラミンまたはコレスチポル樹脂、またはニコチン酸などのコレステロールの腸吸収を低下させる薬剤、または高度多不飽和脂肪酸またはω−3脂肪酸、たとえば魚油からのエイコサペンタエン酸およびドコサヘキサエン酸を含む薬剤)、硝酸塩、β−遮断剤、アンギオテンシン変換酵素阻害剤、アンギオテンシン受容体遮断剤、カルシウムチャネル拮抗物質などの抗狭心症薬、抗血小板薬、または抗凝固薬を含む。
HIVに関連する疾患を治療するための例示的な第二治療薬は、第二抗M−CSF抗体、またはその全体が参照によりここに組み込まれる、Barbaro Gら、Curr Pharm Des.;11(14):1805−43(2005)に述べられている高活性抗レトロウイルス療法(HAART)において使用される薬剤を含む。たとえば当技術分野で公知のいかなる逆転写酵素阻害剤またはプロテアーゼ阻害剤も使用し得る。
プロドラッグは、親薬剤に比べて細胞傷害性が低いかまたは非細胞障害性であり、活性なまたはより活性な親形態へと酵素的に活性化または変換され得る、医薬活性物質の前駆体または誘導体形態を指す。たとえばWilman,“Prodrugs in Cancer Chemotherapy”Biochemical Society Transactions,14,p.375−382,615th Meeting Belfast(1986)およびStellaら、“Prodrugs:A Chemical Approach to Targeted Drug Delivery,”Directed Drug Delivery,Borchardtら(編集)、p.247−267, Humana Press(1985)参照。プロドラッグは、リン酸含有プロドラッグ、チオリン酸含有プロドラッグ、硫酸含有プロドラッグ、ペプチド含有プロドラッグ、D−アミノ酸改変プロドラッグ、グリコシル化プロドラッグ、β−ラクタム含有プロドラッグ、場合により置換されたフェノキシアセトアミド含有プロドラッグまたは場合により置換されたフェニルアセトアミド含有プロドラッグ、5−フルオロシトシンおよびより活性な非細胞傷害性薬剤に変換され得る他の5−フルオロウリジンプロドラッグを含むが、これらに限定されない。
投与および製造
本発明の方法の実施において使用される抗M−CSF抗体は、所望送達方法に適した担体を含有する医薬組成物中に製剤され得る。適切な担体は、抗M−CSF抗体と組み合わせたとき、抗体の所望活性を保持し、被験体の免疫系と非反応性であるいかなる物質も包含する。例は、滅菌リン酸緩衝生理食塩水、静菌水等のような多くの標準医薬担体のいずれかを含むが、これらに限定されない。様々な水性担体、たとえば水、緩衝水、0.4%食塩水、0.3%グリシン等が使用でき、穏やかな化学修飾等に供した、アルブミン、リポタンパク質、グロブリン等のような安定性を高めるための他のタンパク質を含み得る。
抗体の治療製剤は、所望純度を有する抗体を、場合により生理的に許容される担体、賦形剤または安定剤と混合することにより(Remington’s Pharmaceutical Sciences 16版,Osol,A.編集(1980))、凍結乾燥製剤または水溶液の形態で保存用に調製される。許容される担体、賦形剤または安定剤は、使用される用量および濃度で受容者に対して非毒性であり、リン酸塩、クエン酸塩および他の有機酸などの緩衝剤;アスコルビン酸およびメチオニンを含む抗酸化剤;防腐剤(塩化オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム;塩化ヘキサメトニウム;塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム;フェノール、ブチルまたはベンジルアルコール;メチルまたはプロピルパラベンなどのアルキルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3−ペンタノール;およびm−クレゾールなど);低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリンなどのタンパク質;ポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマー:グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニンまたはリシンなどのアミノ酸;グルコース、マンノースまたはデキストリンを含む単糖類、二糖類および他の糖質;EDTAなどのキレート化剤;スクロース、マンニトール、トレハロースまたはソルビトールなどの糖;ナトリウムなどの塩形成性対イオン;金属錯体(たとえばZn−タンパク質錯体);および/またはTWEEN(商標)、PLURONICS(商標)またはポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤を含む。
製剤はここではまた、治療する特定適応症のために必要に応じて2以上の活性化合物、好ましくは互いに有害な影響を及ぼさない補足的活性を有するものを含有し得る。そのような分子は、意図する目的のために有効な量で組合せとして適切に存在する。
有効成分はまた、コロイド状薬剤送達システム(たとえばリポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル)においてまたはマクロエマルジョンにおいて、たとえばコアセルベーション手法によってまたは界面重合によって製造されるマイクロカプセル、たとえばそれぞれヒドロキシメチルセルロースまたはゼラチンマイクロカプセルおよびポリ(メチルメタクリレート)マイクロカプセルに捕捉され得る。そのような手法は、Remington’s Pharmaceutical
Sciences 16版、Osol,A.編集(1980)に開示されている。
インビボ投与のために使用される製剤は無菌でなければならない。これは滅菌ろ過膜でのろ過によって容易に達成される。
抗体は、非経口的、皮下、腹腔内、肺内、および鼻内、および局所治療を所望する場合は、病巣内投与を含む、何らかの適切な手段によって投与される。非経口的注入は、静脈内、動脈内、腹腔内、筋肉内、皮内または皮下投与を含む。加えて、抗体はパルス注入によって、特に抗体の漸減用量で、適切に投与される。好ましくは、投与は注射によって、最も好ましくは静脈内または皮下注射によって行われる。局所、特に経皮、経粘膜、直腸、経口または、たとえば所望部位に近接して設置されたカテーテルを通しての局所投与を含む、他の投与方法も考慮される。
鼻投与に関して、医薬製剤および薬剤は、適切な溶媒および場合により、安定剤、抗菌剤、抗酸化剤、pH調整剤、界面活性剤、バイオアベイラビリティー調節剤およびこれらの組合せなどの、しかしこれらに限定されない、他の化合物を含有するスプレーまたはエーロゾルであり得る。エーロゾル製剤のための噴射剤は、圧縮空気、窒素、二酸化炭素または炭化水素ベースの低沸点溶媒を含み得る。
注射用投与形態は一般に、適切な分散剤または湿潤剤および懸濁化剤を使用して調製され得る水性懸濁液または油性懸濁液を含む。注射用形態は、溶媒または希釈剤と共に調製される、溶液相または懸濁液の形態であり得る。許容される溶媒または賦形剤は、滅菌水、リンガー液、または等張食塩水を含む。あるいは、滅菌油を溶媒または懸濁化剤として使用し得る。好ましくは、天然または合成油、脂肪酸、モノ−、ジ−またはトリ−グリセリドを含む、油または脂肪酸は、不揮発性である。
注射のために、医薬製剤および/または薬剤は、上述したような適切な溶液による再溶解に適した粉末であり得る。これらの例は、凍結乾燥、回転乾燥または噴霧乾燥粉末、無定形粉末、顆粒、沈殿物または微粒子を含むが、これらに限定されない。注射のために、製剤は場合より安定剤、pH調整剤、界面活性剤、バイオアベイラビリティー調節剤およびこれらの組合せを含み得る。
持続放出製剤を調製し得る。持続放出製剤の適切な例は、マトリックスが成形品、たとえばフィルムまたはマイクロカプセルの形態である、抗体を含有する固体疎水性ポリマーの半透性マトリックスを含む。持続放出性マトリックスの例は、ポリエステル、ヒドロゲル(たとえばポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)またはポリ(ビニルアルコール))、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号)、L−グルタミン酸とγ−エチル−L−グルタミン酸のコポリマー、非分解性エチレン−ビニルアセテート、Lupron Depot(商標)(乳酸−グリコール酸コポリマーおよび酢酸ロイプロリドから成る注射用ミクロスフェア)などの分解性乳酸−グリコール酸コポリマー、およびポリ−D−(−)−3−ヒドロキシ酪酸を含む。エチレン−ビニルアセテートおよび乳酸−グリコール酸などのポリマーは100日間以上にわたる分子の放出を可能にするが、ある種のヒドロゲルはより短い期間タンパク質を放出する。カプセルに封入された抗体が長期間体内に残存するとき、それらは、37℃での水分への暴露の結果として変性または凝集することがあり、生物活性の喪失および起こり得る免疫原性の変化を生じ得る。関与する機序に依存して安定化のための合理的戦略を考案することができる。たとえば凝集機序がチオ−ジスルフィド交換を通しての分子間S−S結合形成であることが発見された場合は、スルフヒドリル残基を修飾すること、酸性溶液から凍結乾燥すること、適切な添加物を用いて含水量を調節すること、および特異的高分子マトリックス組成物を開発することによって安定化を達成し得る。当技術分野で公知の他の戦略も使用し得る。
本発明の製剤は、ここで述べるように短時間作用性、即時放出性、長時間作用性または持続放出性であるように設計し得る。それゆえ医薬製剤はまた、制御放出性または徐放性に製剤し得る。
本発明の組成物はまた、たとえばミセルまたはリポソーム、あるいは他の被包形態を含んでもよく、あるいは長期的な保存および/または送達作用を提供するために持続放出形態で投与し得る。それゆえ医薬製剤および薬剤は、ペレットまたは円筒に圧縮して、デポー注射剤としてまたはステントなどのインプラントとして筋肉内または皮下に移植し得る。そのようなインプラントは、シリコーンおよび生分解性ポリマーなどの公知の不活性材料を使用し得る。
上述した代表的な投与形態のほかに、医薬的に許容される賦形剤および担体は、一般に当業者に公知であり、それゆえ本発明に包含される。そのような賦形剤および担体は、たとえば参照によりここに組み込まれる、“Remingtons Pharmaceutical Sciences”Mack Pub.Co.,New Jersey(1991)に述べられている。
詳細な用量は、疾患の状態、被験体の年齢、体重、全般的健康状態、遺伝子型、性別、および食餌、投与間隔、投与経路、排泄率、および薬剤の組合せに依存して調節され得る。有効量を含有する上記投与形態のいずれもが十分に常套的に実験の範囲内であり、それゆえ十分に本発明の範囲内である。
マクロファージ関連疾患のために治療薬として有用なM−CSF抗体は、しばしば他の天然に生じる免疫グロブリンまたは他の生物学的分子を実質的に含まずに調製される。好ましいM−CSF抗体はまた、マクロファージ関連疾患に罹患しているまたは罹患する素因がある哺乳動物に投与したとき最小限の毒性を示す。
本発明の組成物は、従来の広く知られた滅菌手法によって滅菌され得る。生じる溶液は、使用のために包装され得るかまたは無菌条件下でろ過されて凍結乾燥され、凍結乾燥製剤は投与前に滅菌溶液と組み合わされ得る。組成物は、pH調整剤および緩衝剤、張度調整剤等、たとえば酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムおよび安定剤(たとえば1 20%マルトース等)のような、生理的条件に近づけるために必要な医薬的に許容される補助剤を含み得る。
本発明のM−CSF抗体はまた、薬剤(ここで開示される抗体および、場合により、化学療法剤など)の送達のために有用な様々な種類の脂質および/またはリン脂質および/または界面活性剤から成る小胞である、リポソームによって投与され得る。リポソームは、乳剤、泡、ミセル、不溶性単層、リン脂質分散、ラメラ層等を含み、M−CSF抗体を特定組織に標的するためならびに組成物の半減期を高めるための媒体として働き得る。たとえば参照によりここに組み込まれる、米国特許第4,837,028号および同第5,019,369号に述べられているように、様々な方法がリポソームを調製するために使用可能である。
抗体を含有するリポソームは、Epsteinら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:3688(1985);Hwangら、Proc.Natl Acad.Sci.USA 77:4030(1980);および米国特許第4,485,045号および同第4,544,545号に述べられているような、当技術分野において公知の方法によって調製される。長い循環時間を有するリポソームが米国特許第5,013,556号に開示されている。特に有用なリポソームは、ホスファチジルコリン、コレステロールおよびPEG誘導体化ホスファチジルエタノールアミン(PEG−PE)を含む脂質組成物を用いた逆相蒸発法によって生成できる。リポソームは、所望直径を有するリポソームを生成するために規定された細孔径のフィルターを通して押出される。本発明の抗体のFab’フラグメントは、ジスルフィド交換反応によってMartinら、J.Biol.Chem.257:286−288(1982)が述べたようにリポソームに結合することができる。化学療法剤(ドキソルビシンなど)が場合によりリポソーム内に含まれる[たとえばGabizonら、J.National Cancer Inst.81(19):1484(1989)参照]。
これらの組成物中のM−CSF抗体の濃度は広い範囲で、すなわち重量比で約10%未満、通常少なくとも約25%から75%または90%まで異なり得るが、選択される特定投与様式に従って、主として液体容積、粘度等によって選択される。経口的、局所的および非経口的に投与可能な組成物を調製するための実際の方法は、当業者に公知であるかまたは明白であり、たとえば参照によりここに組み込まれる、Remington’s Pharmaceutical Science,19版、Mack Publishing Co.,Easton,PA(1995)に詳細に述べられている。
患者においてマクロファージ関連疾患を治療するための本発明の組成物の有効量の決定は、当技術分野において周知である標準の経験的方法を通して達成できる。たとえば所与の用量のM−CSF抗体で治療した被験体からの血清のインビボ中和活性を、Cenci
ら、J Clin.Invest.1055:1279−87,2000に述べられているように、インビトロでM−CSFが誘導するマウス単球(CD11b+細胞、高レベルのM−CSFに対する受容体を発現する、CD11細胞のサブセット)の増殖および生存をブロックする血清の能力を測定するアッセイを用いて評価し得る。
本発明の組成物は、マクロファージ関連疾患に既に罹患しているまたは素因があるまたは危険度が高い哺乳動物に、疾患の発症を予防するまたは少なくとも部分的に停止させるために十分な量で投与される。これを達成するために適切な量を「治療有効量」と定義する。M−CSF抗体の有効量は多様であり、疾患の重症度および治療される患者の体重と全般的状態に依存するが、一般に約1.0μg/kg−約100mg/kg体重の範囲である。例示的な用量は、各適用当たり約10μg/kg−約30mg/kg、または約0.1mg/kg−約20mg/kg、または約1mg/kg−約10mg/kgの範囲であり得る。抗体はまた、体表面積によって用量決定され得る(たとえば4.5g/mまで)。抗体の他の例示的用量は、単回投与で合計8gまで(体重80kgまたは体表面積1.8mと仮定して)を含む。
投与は当技術分野で公知のいかなる手段によってもよい。たとえば抗体は、1またはそれ以上の別々のボーラス投与によって、またはたとえば5、10、15、30、60、90または120分にわたる短時間または長時間持続注入によって投与し得る。初期治療期間後、患者の応答および治療の耐容性に依存して、患者の応答を維持するために必要に応じて、たとえば週に1回、2週間に1回、3週間ごと、4週間ごと、月に1回、2ヶ月に1回、3ヶ月ごとまたは6ヶ月ごとに維持用量を投与し得る。疾患症状の所望抑制が起こるまではより頻繁な投与が必要であると考えられ、用量は必要に応じて調節され得る。この治療の進行は、従来の手法およびアッセイによって容易に観測される。治療は、規定された期間であり得るか、または慢性的であり、疾患の進行または死亡まで数年間にわたって継続され得る。
組成物の単回または多回投与は、治療医師によって選択される用量レベルとパターンで実施され得る。疾患の予防または治療のために、抗体の適切な用量は、上記で定義したように、治療される疾患の種類、疾患の重症度および経過、疾患が予防目的または治療目的で投与されるかどうか、以前の治療、患者の病歴および抗体に対する応答、および主治医の判断に依存する。抗体は、一度にまたは一連の治療にわたって患者に適切に投与される。
いかなる場合も、製剤は、一定期間にわたってマクロファージ関連疾患を有効に予防するまたはマクロファージ関連疾患の重症度を最小限に抑えるために十分な量のM−CSF抗体を提供すべきである。本発明の組成物は、単独でまたはマクロファージ関連疾患の治療のための当技術分野で公知の他の治療薬と組み合わせた補助療法として投与され得る。
抗体組成物は、医療実施基準に一致する方法で製剤され、用量決定され、投与される。これに関する考慮因子は、治療される特定疾患、治療される特定哺乳動物、個々の患者の臨床状態、疾患の原因、薬剤の送達部位、投与方法、投与のスケジュール、および医師に既知の他の因子を含む。投与される抗体の治療有効量はそのような配慮によって決定され、M−CSF媒介性疾患、状態または障害を予防する、改善する、または治療するために必要な最小量である。そのような量は、好ましくは、宿主に毒性であるまたは宿主を感染に対して有意により感受性にする量より低い。
抗体は、必ずしもその必要はないが、場合により、対象疾患を予防するまたは治療するために現在使用される1またはそれ以上の薬剤と共に製剤される。そのような他剤の有効量は、製剤中に存在する抗体の量、疾患、状態または障害または治療の種類、および上記で論じた他の因子に依存する。これらは一般に、以前に使用されたのと同じ用量および投与経路で、またはこれまでに使用された用量の約1−99%で使用される。
本発明のもう1つの実施形態では、マクロファージ関連疾患の治療のために有用な物質を含む製品。製品は容器とラベルを含む。適切な容器は、たとえばビン、バイアル、注射器および試験管を含む。容器は、ガラスまたはプラスチックなどの様々な材料から形成され得る。容器は、状態を治療するために有効な組成物を保持し、無菌アクセスポートを有し得る(たとえば容器は、静脈内溶液バッグまたは皮下注射針によって貫通できる栓を有するバイアルであり得る)。組成物中の活性物質は本発明の抗体である。容器上のまたは容器に結合したラベルは、組成物が選択状態を治療するために使用されることを指示する。製品は、第二治療薬(ここで述べるまたは当技術分野で公知のマクロファージ関連疾患のための第二治療薬のいずれかを含む)を含む第二容器をさらに含み得る。製品は、凍結乾燥抗体製剤を再溶解するためのリン酸緩衝食塩水、リンガー液またはデキストロース溶液などの、医薬的に許容される緩衝液を含むもう1つ別の容器をさらに含み得る。製品は、他の緩衝液、希釈剤、フィルター、針、注射器、および使用のための指示が記載された添付文書を含む、商業的および使用者の見地から望ましい他の物質をさらに含み得る。
抗体複合体
抗M−CSF抗体は、「裸の」または非複合形態で投与され得るか、または他の治療薬または診断薬に直接複合され得るか、またはそのような他の治療薬または診断薬を含む担体ポリマーに間接的に複合され得る。
抗体は、放射性同位体、親和性標識(ビオチン、アビジン等)、酵素標識(ホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ等)、蛍光または発光または生物発光標識(FITCまたはローダミン等)、常磁性原子等の使用を通して検出可能に標識できる。そのような標識化のための手順は当技術分野において周知である;たとえばSternberger,L.A.ら、J.Histochem.Cytochem.18:315(1970);Bayer,E.A.ら、Meth.Enzym.62:308(1979);Engval,E.ら、Immunol.109:129(1972);Goding,J.W.J.Immunol.Meth.13:215(1976))参照。
抗体部分の複合は米国特許第6,306,393号に述べられている。一般的な手法はまた、Shihら、Int.J.Cancer 41:832−839(1988);Shihら、Int.J.Cancer 46:1101−1106(1990);およびShihら、米国特許第5,057,313号にも記述されている。この一般的方法は、酸化糖質部分を有する抗体成分を、少なくとも1個の遊離アミン官能基を有し、複数の薬剤、毒素、キレート化剤、ホウ素アデンド(addends)、または他の治療薬が負荷されている担体ポリマーと反応させることを含む。この反応は、最終複合体を形成するために第二級アミンへの還元によって安定化できる、初期シッフ塩基(イミン)結合を生じさせる。
担体ポリマーは、たとえばアミノデキストランまたは少なくとも50アミノ酸残基のポリペプチドであり得る。薬剤または他の物質を担体ポリマーに複合するための様々な手法が当技術分野において公知である。ポリペプチド担体がアミノデキストランの代わりに使用できるが、ポリペプチド担体は、鎖内に少なくとも50アミノ酸残基、好ましくは100−5000アミノ酸残基を有するべきである。アミノ酸の少なくとも一部は、リシン残基あるいはグルタミン酸またはアスパラギン酸残基であるべきである。リシン残基のペンダントアミンおよびグルタミンおよびアスパラギン酸のペンダントカルボン酸は、薬剤、毒素、免疫調節剤、キレート化剤、ホウ素アデンドまたは他の治療薬を結合するために好都合である。適切なポリペプチド担体の例は、ポリリシン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、それらのコポリマー、およびこれらのアミノ酸と、生じる負荷された担体および複合体に望ましい溶解特性を与えるための他のアミノ酸、たとえばセリンの混合ポリマーを含む。
あるいは、複合抗体は、抗体成分を治療薬と直接複合することによって調製できる。一般手順は、治療薬を酸化抗体成分に直接結合することを除いて、間接的複合方法と同様である。たとえば半減期を延長させるために抗体の糖質部分をポリエチレングリコールに結合することができる。
あるいは、治療薬を、ジスルフィド結合形成によってまたはN−スクシニル3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネート(SPDP)などの二官能性架橋剤を用いて、還元抗体成分のヒンジ領域に結合することができる。Yuら、Int.J.Cancer56:244(1994)。そのような複合のための一般的手法は当技術分野において周知である。たとえばWong,Chemistry Of Protein Conjugation and Cross−Linking(CRC Press 1991);Upeslacisら、“Modification of Antibodies by Chemical Methods,”in Monoclonal Antibodies:Principles and Applications,Birchら(編集),p.187−230(Wiley−Liss,Inc.1995);Price,“Production and Characterization of Synthetic Peptide−Derived Antibodies,”in Monoclonal Antibodies:Production,Engineering and Clinical Application,Ritterら(編集),p.60−84(Cambridge University Press 1995)参照。N−スクシニミジル−3−(2−ピリジルジチオール)プロピオネート(SPDP)、イミノチオラン(IT)、イミドエステルの二官能性誘導体(ジメチルアジピミデートHCL)、活性エステル(ジスルクシニミジルスベレートなど)、アルデヒド(グルタルアルデヒドなど)、ビス−アジド化合物(ビス(p−アジドベンゾイル)ヘキサンジアミンなど)、ビス−ジアゾニウム誘導体(ビス−(p−ジアゾニウムベンゾイル)−エチレンジアミンなど)、ジイソシアネート(トリエン2,6−ジイソシアネートなど)、およびビス活性フッ素化合物(1,5−ジフルオロ−2,4−ジニトロベンゼンなど)などの、様々な二官能性タンパク質カップリング剤が当技術分野において公知である。
最後に、1またはそれ以上の抗M−CSF抗体部分ともう1つ別のポリペプチドを含む融合タンパク質を構築することができる。抗体融合タンパク質を作製する方法は当技術分野において周知である。たとえば米国特許第6,306,393号参照。インターロイキン−2部分を含む抗体融合タンパク質が、Boletiら、Ann.Oncol.6:945(1995),Nicoletら、Cancer Gene Ther.2:161(1995),Beckerら、Proc.Natl Acad.Sci.USA 93:7826(1996),Hankら、Clin.Cancer Res.2:1951(1996)、およびHuら、Cancer Res.56:4998(1996)によって述べられている。
本発明を以下の実施例によって説明するが、それらはいかなる意味においても限定を意図しない。
実施例1
この実施例は、M−CSF抗体RX1および5A1が種特異的であること、および抗体RX1、MC1およびMC3がヒトM−CSF活性を中和することを示す。RX1は、本出願の提出日に先立って1年以上前に使用可能となった市販抗体である。例示的な市販供給源は、マウス抗ヒトM−CSFモノクローナル抗体クローン116、692および21(Anogen);抗ヒトM−CSF抗体クローン21113.131、26730および26786(R & D Systems,Inc.);および抗ヒトM−CSF抗体クローンM16(Antigenix America,Inc.)を含むが、これらに限定されない。
RX1と5A1の中和活性を試験するために、M−NFS−60細胞系の増殖アッセイを使用した(American Type Culture Collectionアクセッション番号CRL−1838、ATCC in Rockville,MD,USAより入手可能、インターロイキン3とM−CSFの両方に応答性であり、レトロウイルスに組込みによって生じたトランケート型c−myb癌原遺伝子を含む、Cas−Br−MuLV野生マウス同種指向性レトロウイルスで誘導した骨髄性白血病に由来する)。M−NFS−60の増殖は、用量依存的に活性M−CSFを必要とする。アッセイにおいて、M−NFS−60細胞を洗浄し、10%FBSおよび3000U/mlのM−CSFおよび1%Pen/Strepを添加したRPMI1640培地に入れた。ヒトまたはマウス特異的な、組換えヒトM−CSF(最終濃度10ng/ml)を、様々な濃度の抗体と共にインキュベーターにおいて5%CO中37℃で1時間インキュベートした。インキュベーション後、混合物を96穴マイクロタイタープレート中のM−NFS−60培養物に添加した。ウエル当たりの総アッセイ容量は100μlで、10ng/ml M−CSFであり、抗体濃度は図4に示されている。細胞を5%CO下に37℃で72時間インキュベートした後、CellTiter Gloアッセイ(Promega)によって細胞数を測定した。前記アッセイを抗体MC3とMC1に関して反復した。
図4に示すように、M−CSF抗体RX1および5A1が種特異的である。細胞増殖はCellTiter Gloアッセイからの蛍光読取りとして示されており、細胞数に対して線形である。RX1および5A1の種特異的中和活性は、ヒトまたはマウスM−CSFのいずれかの存在下でM−NFS−60を阻害するその能力によって示される。最後に、図4Bに示すように、抗体MC3およびMC1もM−CSF活性の有効な阻害剤である。
実施例2
この実施例は、RX1抗体のヒト化のための手順を述べる。5H4、MC1およびMC3は同様の手順を用いてヒト化される。
ヒト化RX1軽および重鎖についての遺伝子の設計
マウスRX1についてのヌクレオチドおよびアミノ酸配列を図3Bに示す。National Biomedical Foundation Protein Identification Resourceまたは同様のデータベースを用いて同定されるヒト抗体の配列を、ヒト化抗体のフレームワークを与えるために使用する。ヒト化重鎖の配列を選択するため、マウスRX1重鎖配列をヒト抗体重鎖の配列と整列する。各々の位置で、その位置が以下で定義される4つのカテゴリーのいずれかに属さなければ、ヒト抗体アミノ酸をヒト化配列のために選択し、いずれかに属する場合はマウスRX1アミノ酸を選択する:
(1)その位置が、Kabat,J.Immunol.,125,961−969(1980)によって定義される、相補性決定領域(CDR)内に属する;
(2)ヒト抗体アミノ酸がその位置のヒト重鎖に関してまれであり、一方マウスRX1アミノ酸がその位置のヒト重鎖に関して一般的である;
(3)その位置がマウスRX1重鎖のアミノ酸配列内のCDRの直近にある;または
(4)マウスRX1抗体の三次元モデリングが、そのアミノ酸が物理的に抗原結合領域に近いことを示唆する。
ヒト化軽鎖の配列を選択するため、マウスRX1軽鎖配列をヒト抗体軽鎖の配列と整列する。その位置がやはり、上記で定義され、以下で反復されるカテゴリーの1つに属さなければ、ヒト抗体アミノ酸を各々の位置でヒト化配列のために選択する:
(1)CDR;
(2)ヒト抗体よりも典型的なマウスRX1アミノ酸;
(3)CDRに隣接;または
(4)結合領域への三次元近接の可能性。
重および軽鎖遺伝子の実際のヌクレオチドは以下のように選択される:
(1)ヌクレオチド配列は、上述したように選択されるアミノ酸配列をコードする;
(2)これらのコード配列の5’側で、ヌクレオチド配列はリーダー(シグナル)配列をコードする。これらのリーダー配列は抗体に典型的であるとして選択された;
(3)コード配列の3’側で、ヌクレオチド配列は、マウスRX1配列の一部である、マウス軽鎖J5セグメントおよびマウス重鎖J2セグメントに続く配列である。これらの配列は、スプライス供与シグナルを含むため、包含される;および
(4)配列の各々の末端は、XbaI部位での切断とベクターのXbaI部位へのクローニングを可能にするXbaI部位である。
ヒト化軽および重鎖遺伝子の構築
重鎖を合成するため、Applied Biosystems 380B DNA合成装置を用いて4個のオリゴヌクレオチドを合成する。オリゴヌクレオチドの2個は重鎖の各々の鎖の一部であり、各々のオリゴヌクレオチドは、アニーリングを可能にするため次のものと約20ヌクレオチド重複する。合わせて、オリゴヌクレオチドは、XbaI部位での切断を可能にするための各末端の数個の余分なヌクレオチドと共にヒト化重鎖可変領域全体をカバーする。オリゴヌクレオチドをポリアクリルアミドゲルから精製する。
各々のオリゴヌクレオチドを、ATPおよびT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いて標準手順によってリン酸化する(Maniatisら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2版、Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989))。リン酸化オリゴヌクレオチドをアニーリングするため、それらを各々約3.75μMの濃度でTA40μl(33mMトリスアセテート、pH7.9、66mM酢酸カリウム、10mM酢酸マグネシウム)中に一緒に懸濁し、95℃に4分間加熱して、4℃に緩やかに冷却する。各々のオリゴヌクレオチドの反対側の鎖を合成することによってオリゴヌクレオチドから完全な遺伝子を合成するため、以下の成分を最終容量100μl中に添加する:
10μl アニーリングしたオリゴヌクレオチド
0.16mM 各々のデオキシリボヌクレオチド
0.5mM ATP
0.5mM DTT
100μg/ml BSA
3.5μg/ml T4g43タンパク質(DNAポリメラーゼ)
25μg/ml T4g44/62タンパク質(ポリメラーゼ付属タンパク質)
25μg/ml 45タンパク質(ポリメラーゼ付属タンパク質)
混合物を37℃で30分間インキュベートする。次にT4DNAリガーゼ10uを添加し、再び37℃で30分間インキュベーションを実施する。ポリメラーゼおよびリガーゼを、70℃で15分間反応物をインキュベートすることによって不活性化する。遺伝子をXbaIで消化するため、5μl中に200μg/ml BSAおよび1mM DTT、水43μlおよびXbaI 50uを含む2XTA 50μlを反応物に添加する。反応物を37℃で3時間インキュベートし、その後ゲルで精製する。XbaIフラグメントをゲルから精製し、標準方法によってプラスミドpUC19のXbaI部位にクローニングする。標準手法を用いてプラスミドを精製し、ジデオキシ法を用いて配列決定する。
ヒト化軽および重鎖を発現するプラスミドの構築は、軽および重鎖XbaIフラグメントを、それが挿入されていたpUC19プラスミドから単離し、次にそれを、適切な宿主細胞にトランスフェクトしたとき高レベルの完全な重鎖を発現する適切な発現ベクターのXbaI部位に挿入することによって達成される。
ヒト化抗体の合成および親和性
発現ベクターをマウスSp2/0細胞にトランスフェクトし、プラスミドを組み込む細胞を、標準方法によって発現ベクターに与えられる選択マーカーに基づいて選択する。これらの細胞がM−CSFに結合する抗体を分泌したことを確認するため、細胞からの上清を、M−CSFを発現することが既知である細胞と共にインキュベートする。洗浄後、細胞をフルオレセイン複合ヤギ抗ヒト抗体と共にインキュベートし、洗浄して、FACSCAN細胞蛍光光度計で蛍光を分析する。
次の実験のために、ヒト化抗体を産生する細胞をマウスに注射し、生じた腹水を収集する。ヒト化抗体を、ヤギ抗ヒト免疫グロブリン抗体のアフィニティーカラムを通過させることによって腹水から実質上均一に精製し、標準手法に従ってAffigel−10支持体(Bio−Rad Laboratories,Inc.,Richmond,Calif.)上で調製する。もとのマウスRX1抗体と比較してヒト化抗体の親和性を測定するため、当技術分野で公知の手法に従って競合結合実験を実施する。
実施例3
この実験は、Human Engineered(商標)RX1抗体のクローニングと発現、ならびにそのような抗体の精製と結合活性に関する試験を述べる。Human Engineered(商標)5H4、MC1およびMC3抗体は同様の手順を用いて作製される。
Human Engineered(商標)配列の設計
抗体可変ドメインのヒト遺伝子操作(Human Engineering(商標))は、Studnickaによって[たとえばStudnickaら、米国特許第5,766,886号;Studnickaら、Protein Engineering 7:805−814(1994)]抗体分子の結合活性を維持しつつ免疫原性を低下させるための方法として記述された。その方法によれば、各々の可変領域アミノ酸に置換の危険度が割り当てられた。アミノ酸置換は3つの危険度カテゴリーの1つによって区別される:(1)低危険度変化は、抗原結合を破壊する最小限の可能性で、免疫原性を低下させる最大の潜在的可能性を有するものである;(2)中危険度変化は、免疫原性をさらに低下させるが、抗原結合またはタンパク質の折りたたみに影響を及ぼす可能性がより大きいものである;(3)高危険度残基は、抗体に結合するためまたは抗体構造を維持するために重要であり、抗原結合またはタンパク質の折りたたみが影響を受ける最も高い危険度を担うものである。プロリンの三次元構造における役割のゆえに、プロリンにおける修飾は一般に、その位置が典型的には低危険度位置である場合でも、少なくとも中危険度変化とみなされる。置換変化が好ましいが、挿入および欠失も可能である。図3Bおよび3Cは、それぞれ高、中または低危険度変化と分類される、マウスRX1軽および重鎖の各アミノ酸残基についての危険度割当てを示す。
この方法を用いてマウスRX1抗体の軽および重鎖の可変領域をヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))した。低危険度位置の、前記方法に従った修飾のための候補であるアミノ酸残基を、マウス可変領域のアミノ酸配列をヒト可変領域配列と整列することによって特定した。個々のVHまたはVL配列、またはヒトコンセンサスVHまたはVL配列を含む、いかなるヒト可変領域も使用できる。何らかの数の低危険度位置、またはすべての低危険度位置のアミノ酸残基を変更することができる。図13A−Bのヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))「低危険度」重鎖配列のために、ヒトコンセンサスVh2(Kabatに基づく)を鋳型として使用し、低危険度位置でマウスとヒトのアミノ酸残基が異なる各々の位置について、マウス残基をヒト残基で置換するアミノ酸修飾を導入した。図14A−Bのヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))「低危険度」軽鎖配列のために、ヒトコンセンサスκ3(Kabatに基づく)を鋳型として使用し、低危険度位置でマウスとヒトのアミノ酸残基が異なる各々の位置について、マウス残基をヒト残基で置換するアミノ酸修飾を導入した。合計16のアミノ酸低危険度修飾を軽鎖に導入し、8つの低危険度修飾を重鎖に導入した。
同様に、低および中危険度位置の全部で、前記方法に従った修飾のための候補であるアミノ酸残基を、マウス可変領域のアミノ酸配列をヒト可変領域配列と整列することによって特定した。何らかの数の低または中危険度位置、またはすべての低および中危険度位置のアミノ酸残基を変更することができる。図13A−Bのヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))重鎖配列のために、ヒトコンセンサスVh2(Kabatに基づく)を鋳型として使用し、低または中危険度位置でマウスとヒトのアミノ酸残基が異なる各々の位置について、マウス残基をヒト残基で置換するアミノ酸修飾を導入した。図14A−Bのヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))軽鎖配列のために、ヒトコンセンサスκ3(Kabatに基づく)を鋳型として使用し、低または中危険度位置でマウスとヒトのアミノ酸残基が異なる各々の位置について、マウス残基をヒト残基で置換するアミノ酸修飾を導入した。合計19の低および中危険度アミノ酸修飾を軽鎖に導入し、12の低および中危険度修飾を重鎖に導入した。
「選択的(alternative)低危険度」軽鎖配列も、図15A−Bに示すように作製し、54位の修飾をマウスに戻した。「選択的低+中危険度」軽鎖配列も図15A−Bに示すように作製し、54−56位の修飾をマウスに戻した。
最後に、ヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))「低+中危険度」軽鎖V領域配列も、図16A−Bに示すように、ヒト生殖細胞VK6サブグループ2−1−(1)A14を鋳型として用いて作製した。
グリコシル化部位である図3Aのアミノ酸41−43(NGS)を保持することも本発明によって考慮される。あるいは、アミノ酸41−43の1または2個だけ(たとえばNG)を保持し得る。
恒久的細胞系開発のための発現ベクターの作製
抗体由来のシグナル配列と共に上述した重および軽鎖V領域配列の各々をコードするDNAフラグメントを、合成ヌクレオチド合成を用いて構築した。上述した軽鎖V領域アミノ酸配列の各々をコードするDNAを、ヒトκ軽鎖定常領域を含むベクターpMXP10に挿入した。上述した重鎖V領域アミノ酸配列の各々をコードするDNAを、ヒトγ2重鎖定常領域を含むベクターpMXP6に挿入した。図19A、19Bおよび20に示す配列を有するヒトγ1(cDNA)およびγ4(ゲノムおよびcDNA)定常領域に融合した重鎖V領域アミノ酸配列を含む付加的なベクターも構築した。これらのベクターはすべて、hCMVプロモーターおよびマウスκ軽鎖3’非翻訳領域、ならびにそれぞれG418またはヒスチジノール耐性トランスフェクタントの選択のためのneoまたはhisなどの選択マーカー遺伝子を含む。軽および重鎖ベクターをそれぞれ表2および3に示す。
Figure 2012162572
Figure 2012162572
Figure 2012162572
次に、所望ヒト遺伝子操作(Human Engineered(商標))軽鎖プラス重鎖遺伝子(γ1、γ2およびγ4)を含むベクターを構築した。これらの「2遺伝子」ベクターは、hCMVプロモーターの制御下の、各々の抗体重および軽鎖、CMVスプライス供与部位、SV40 16Sスプライス受容部位、およびポリA部位を含むマウスκ軽鎖3’非翻訳DNAをコードする遺伝子を含む。それらはまた、neoまたはhisなどの選択マーカー遺伝子およびアンピシリン耐性遺伝子を含む。重鎖と軽鎖の両方の遺伝子を含むベクターを表4に示す。各々の軽および重鎖遺伝子の2コピーを含むベクター(4遺伝子ベクター)も構築することができる。
Figure 2012162572
Figure 2012162572
一過性発現のための発現ベクターの作製
上述した軽または重鎖遺伝子のいずれかを含むベクターも、一過性トランスフェクションのために構築した。これらのベクターは、neoまたはhis遺伝子ではなく、エプスタイン‐バーウイルス核抗原を発現するHEK293細胞における複製のためのエプスタイン‐バーウイルスoriPを含むことを除き、恒久的トランスフェクションのための上述したベクターと同様である。一過性トランスフェクションのためのベクターを表5および6に示す。
Figure 2012162572
Figure 2012162572
HEK293E細胞におけるヒト遺伝子操作RX1の一過性発現
各々エプスタイン‐バーウイルスからのoriPおよび上述した軽鎖または重鎖遺伝子を含む別々のベクターをHEK293E細胞に一過性にトランスフェクトした。一過性にトランスフェクトした細胞を10日間までインキュベートし、その後上清を回収して、プロテインAクロマトグラフィーを用いて抗体を精製した。293E細胞の一過性トランスフェクションによって生産されたタンパク質を以下の表7に示す。
Figure 2012162572
恒久的にトランスフェクトしたCHO−K1細胞の開発
軽鎖および重鎖遺伝子の各々1コピーを一緒に含む上述したベクター(表4)をEx−Cell 302適合CHO−K1細胞にトランスフェクトする。Ex−Cell 302培地での懸濁液増殖に適応させたCHO−K1細胞を、典型的には線状ベクター40μgで電気穿孔する。あるいは、線状DNAを線状ポリエチレンイミン(PEI)と複合し、トランスフェクションのために使用することができる。1%FBSおよびG418を添加したEx−Cell 302培地を含む96穴プレートに細胞を接種する。クローンを96穴プレート中でスクリーニングし、各々のトランスフェクションから上部〜10%のクローンを、Ex−Cell 302培地を含む24穴プレートに移す。
24穴プレートにおいてEx−Cell 302培地中で7および14日間増殖させた培養物に関して生産性試験を実施し、前記の各時点で、IgGに関する免疫グロブリンELISAアッセイにより、分泌された抗体のレベルについて培養上清を試験する。
上部クローンを、Ex−Cell 302培地を含む振とうフラスコに移す。細胞が懸濁液増殖に適応すれば直ちに、Ex−Cell 302培地中でこれらのクローンに関して振とうフラスコ試験を実施する。細胞を、培地25mlを含む125mlエルレンマイヤーフラスコ中で10日間まで増殖させる。ガス交換させるためにインキュベーション期間中少なくとも1日おきにフラスコを開き、インキュベーション期間の終了時にIgG ELISAによって培地中の免疫グロブリンポリペプチドのレベルを測定する。2または3の多ユニット転写ベクターによる同じ細胞系の多回連続トランスフェクションは、免疫グロブリン産生レベルのさらなる上昇、好ましくは300μg/mlまたはそれ以上への上昇を示すクローンおよび細胞系を生じる。
精製
本発明に従ったベクターおよびすべての細胞系からの免疫グロブリンポリペプチドの精製のための方法を設計し得る。当技術分野において周知の方法に従って、終了後のろ過によって細胞を除去する。ろ液をプロテインAカラムに負荷する(必要に応じて複数回の通過)。カラムを洗浄し、その後、発現され、分泌された免疫グロブリンポリペプチドをカラムから溶出する。抗体生成物の作製のために、ウイルス不活性化工程としてプロテインAプールを低pH(最小限30分間および最大限1時間pH3)に保持する。次に生成物をさらに精製するために吸着陽イオン交換工程を使用する。吸着分離カラムからの溶出液を、潜在的ウイルス粒子のさらなる清掃を与えるためにウイルス保持フィルターに通す。生成物が結合しない陰イオン交換カラムに通すことによってろ液をさらに精製する。最後に、ダイアフィルトレーション(膜分離精製法)を通して生成物を製剤緩衝液に移すことによって精製工程を終了する。保持液を少なくとも1mg/mLのタンパク質濃度に調整し、安定剤を添加する。
結合活性
組換えHuman Engineered(商標)抗体のM−CSF結合活性を評価する。タンパク質を、プロテインAカラムに通すことによって振とうフラスコ培養上清から精製し、その後A280によって濃度を測定する。上記実施例1または以下の7で述べるように結合アッセイを実施する。PBS被覆溶液中で前希釈したsM−CSF抗原をマイクロプレートに固定化するためにImmulon IIプレートを前記sM−CSF抗原で前被覆する。0.25から20μg/mlまでにわたる様々な試験濃度のM−CSFを50μl/穴で添加し、4℃で一晩インキュベートする。次にプレートをPBS−0.05%Tweenで3回洗う。PBS−0.05%Tweenに1%BSAを添加し、その後37℃で30分間インキュベートすることによってブロッキングを実施する。免疫グロブリンポリペプチドの希釈溶液をPBS−0.05%Tween1%BSA溶液中で調製する。2または3倍連続希釈溶液を調製し、二重または三重試験様式で添加する(100μl/穴)。37℃で90分間のインキュベーション後、マイクロプレートをPBS−0.05%Tweenで3回洗う。シグナル発現のために、ペルオキシダーゼに複合したヤギ抗ヒトIgG(γまたはFc特異的)二次抗体を各々の穴に添加し、37℃で60分間インキュベートした後、クエン酸緩衝液プラス0.012%H中0.4mg/mlでOPDを添加する。室温で5−10分後、1M HSO100μlを添加してアッセイを停止し、プレートを490nmで読み取る。ヤギ抗ヒトIgG(γ特異的)およびヤギ抗ヒトIgG(Fc特異的)抗体の両方を使用した。
実施例4
以下の実施例は、修飾または非修飾IgG1またはIgG4定常領域を有するRX1 Human Engineered(商標)抗体を含む、RX1由来またはRX1競合抗体などのM−CSF特異的抗体を用いたヒトの治療のための手順を述べる。MC1またはMC3由来あるいはMC1またはMC3競合抗体についてもこの手順に従うことができる。
ヒト血漿中で測定されるM−CSFレベルは約1ng/mlである。M−CSF中和抗体は、1ng/mlヒトM−CSFに対して2ng/mlと測定されるEC50を有する。従って、ヒト血漿中の有効抗体濃度はそのEC50の10−50,000倍、すなわちヒト血漿中20ng/ml−100μg/ml抗体と予想される。
マクロファージ関連疾患に罹患している被験体に、週に1回の割合で10mg/kgの初期用量の抗M−CSF抗体を投与し、有害作用または臨床疾患の症状の改善の徴候を観察する。有害作用の徴候を示さない被験体に15、20、25または30mg/kgの徐々に増加する用量を投与し、臨床疾患の症状の改善の徴候を観察する。
実施例5
以下の実施例は、抗体MC1およびMC3を作製するための手順を示す。MC1およびMC3は、ヒトM−CSF抗体を中和し、ヒトM−CSFに結合する2つのモノクローナルマウス抗体である。これらの抗体のアミノ酸配列を図9および10にそれぞれ示す。それらは、a)組換えヒトM−CSFによるBalb Cマウスの免疫;b)ELISA形式でのヒトM−CSFに結合する抗体を産生する陽性クローンについてのスクリーニング;c)安定なハイブリドーマクローンを生成するための陽性クローンのサブクローニング;d)大量の抗体を生産するための細胞培養のスケールアップ;e)先の実施例で述べたような親和性分析、細胞結合および中和活性アッセイでの抗体の精製と特性決定を含む、一連の工程によって同定された。
図11Aおよび11Bは、それぞれ、抗体RX1、5H4、MC1およびMC3の重および軽鎖のCDRのアラインメントを示す。
ヒト化およびHuman Engineered(商標)バージョンは、上記実施例で述べたように作製される。
実施例6
この実施例は、マウス抗M−CSF抗体RX1および5H4、ならびにそれらのFabフラグメントが異なる中和活性を有することを示す。以下の実施例はまた、抗体RX1、5H4およびMC3がM−CSFに対して種々の親和性を有することを示す。この実施例はさらに、上記無傷抗体の親和性が上記抗体のFabフラグメントに比べてより高いことを明らかにする。
無傷RX1および5H4対RX1および5H4のFabフラグメントの中和活性を、様々な濃度の抗体の存在下でM−CSF依存性細胞増殖を測定することによって判定した。化学発光染料によって細胞増殖を測定した。図11Cに示すように、無傷RX1は最も高い力価を有するが、RX1のFabフラグメントはその力価を喪失し、5H4および5H4 Fabフラグメントと同様に行動する。
上記抗体の結合特性を、Biacore分析を用いて分析した。M−CSFに対するRX1、5H4およびMC3の相対的親和性を測定するため、ウサギ抗マウスFcをアミンカップリングによってCM5バイオセンサーチップに固定化した。次に上記抗体を、2μl/分で3分間、1.5μg/mlで抗マウスFc/CM5バイオセンサーチップに捕捉した。M−CSFは様々な濃度で(Rmax〜15)改変バイオセンサー表面上を流動した。試験抗体と抗原を0.01M HEPES pH7.4、0.15M NaCl、3mM EDTA、0.005%界面活性剤P20(HBS−EP)中で希釈した。すべての実験を25℃で実施した。反応速度および親和性定数を、1:1相互作用モデル/全体的適合でBiaevaluationソフトウエア(Biacore)を用いて決定した。以下の表8に示すように、RX1は5H4およびMC3と比較して最も高い親和性でM−CSFに結合する。
Figure 2012162572
実施例7
以下の実施例は、M−CSF上の線状エピトープ(すなわちアミノ酸配列)がマウス抗体RX1、5H4およびMC3によって認識されたことを明らかにする。
最初に、抗体RX1、5H4およびMC3が線状エピトープまたはM−CSF内の高次構造エピトープを認識したかどうかを測定するためにエピトープマッピング戦略を設計した。そこで、抗M−CSF抗体を還元ならびに非還元条件下でM−CSF0.1μgに対して試験した。非還元形態のM−CSFだけが各々の抗体によって認識され、認識されたエピトープが実際上不連続であることを示唆した。
次に、M−CSFの線状エピトープを各々の抗体について測定した。詳細には、対象M−CSFフラグメント配列である、1アミノ酸補正で合成したオーバーラップ10量体ペプチドをセルロース膜支持体に負荷したSPOT膜(Sigma Genosys)を調製した。次にこれらの膜を前記抗体でプローブし、反応性SPOTを同定した。次にペプチド配列を膜上のその対応位置によって同定し、陽性反応性ペプチド内のオーバーラップアミノ酸をエピトープとして同定した。図12に示すように、RX1は、M−CSF上の異なる位置にマッピングされる、5H4およびMC3とは異なる線状エピトープに結合する。RX1は、図7のM−CSFのアミノ酸98−105、RFRDNTPN(配列番号120)またはRFRDNTAN(配列番号121)によって表わされる線状エピトープに結合する。5H4は、図7のM−CSFのアミノ酸65−73、ITFEFVDQE(配列番号122)によって表わされる線状エピトープに結合する。MC3は、(1)図7のM−CSFのアミノ酸65−73、ITFEFVDQE(配列番号122)および(2)図7のM−CSFのアミノ酸138−144、FYETPLQ(配列番号123)によって表される2つの線状エピトープに結合する。
実施例8
以下の実施例は、アテローム硬化性病変を低減する上での本発明の抗M−CSF中和抗体の治療効果に関するインビボ試験のための手順を述べる。
抗M−CSF中和抗体、たとえばRX1由来またはRX1競合抗体を、高飽和脂肪酸および高コレステロール食餌を与えることによって誘発したアテローム硬化性病変を有するアカゲザル(Macaca mulatta)において試験する。誘発された病変を有するマカクを、週に1回の漸増用量投与計画(0.2mg/kg−20mg/kg)に従って6ヶ月間まで抗M−CSF抗体で治療する。誘発病変を有する対照群のマカクには適宜の溶液を注射する。3本の主要冠状動脈および右頚動脈における病変の程度を、すべての群の動物において光学顕微鏡によって形態計測的に評価する。病変の後退をRX1処置群と対照群において評価する。RX1による処置はアテローム性動脈硬化症病変の後退を有意に誘導すると予想される。
実験はまた、血清脂質プロフィールを有益に変化させる薬剤(たとえばロバスタチン、シンバスタチンおよびプラバスタチン、フルバスタチン、アトルバスタチン、セリバスタチンおよびロスバスタチンなどのスタチン、エゼチミブ、フィブレート、コレスチラミンまたはコレスチポル樹脂、またはニコチン酸などのコレステロールの腸吸収を低下させる薬剤、または高度多不飽和脂肪酸またはω−3脂肪酸、たとえば魚油からのエイコサペンタエン酸およびドコサヘキサエン酸を含む薬剤)、硝酸塩、β−遮断剤、アンギオテンシン変換酵素阻害剤、アンギオテンシン受容体遮断剤、カルシウムチャネル拮抗物質などの抗狭心症薬、抗血小板薬、および抗凝固薬などの、アテローム硬化性病変を治療するための第二治療薬と共に投与することを含み得る。
実施例9
以下の実施例は、AIDSを治療する上での本発明の抗M−CSF中和抗体の治療効果に関するインビボ試験のための手順を述べる。
抗M−CSF中和抗体を、ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)からの逆転写酵素を含むサル免疫不全ウイルスのキメラ(RT−SHIV)に感染させたアカゲザルのAIDSモデルにおいて試験する。RT−SHIV感染マカクを、週に1回の漸増用量投与計画(0.2mg/kg−20mg/kg)で6ヶ月までRX1によって治療する。RT−SHIV感染マカクの対照群には適宜の溶液を注射する。4週間後にすべての動物における血漿ウイルスRNAレベルを低減に関して検査し、10週間まで追跡する。治療期間全体を通じてウイルス負荷を追跡する。血漿ウイルスRNAおよびウイルス負荷の両方を治療停止後も追跡する。治療後のRT−SHIV単離物を、治療に対する耐性に関連する突然変異に関して検査する。抗M−CSF抗体による治療は、血漿ウイルスRNAレベルおよびウイルス負荷の低減を通してHIV感染をブロックすると予想される。
実験は、たとえば第二抗M−CSF抗体、またはその全体が参照によりここに組み込まれる、Barbaro Gら、Curr Pharm Des.;11(14):1805−43(2005)に述べられている高活性抗レトロウイルス療法(HAART)において使用される薬剤を含む、HIVのための第二治療薬と共に投与することを含み得る。
実施例10
以下の実験は、HIV−1の拡大を阻止する本発明の抗M−CSF抗体の能力を測定するための手順を述べる。
(1)単球の単離と培養
HIV−1セロネガティブ供血者の白血球搬出およびその後の密度勾配遠心分離後の血液からPBMCを単離する;単球を向流遠心細胞水簸によって精製する(Gruber,M.F.ら、J.Immunol.154:5528(1995);Gerrard,T. L.ら、Cell.Immunol.82:394(1983))。水簸した単球の生存能力をトリパンブルー排除法によって測定し、CD14の存在を代表的試料のフローサイトメトリー(FACS)分析によって測定する。MDMを生成するため、単球を、10%プールヒト血清、2mM L−グルタミン酸(Life Technologies)、1mMピルビン酸ナトリウム(Life Technologies)およびペニシリン(50U/ml)/ストレプトマイシン(50μg/ml)(Life Technologies)を含むDMEM(Life Technologies,Gaithersburg,MD)完全培地を用いて6穴組織培養プレート(Costar,Cambridge,MA)において5%CO中37℃にて、4×10/2mlの濃度で、8日間培養中で分化させる。MDMの単離および培養に使用するすべての試薬を内毒素に関して試験する。
(2)単球由来マクロファージのウイルス感染
MDMを削り取ることによって採集し、500,000細胞/ml、1.5ml/穴の濃度で24穴組織培養プレート(Nunc,Naperville,IL)に接種する。24−48時間後、MDMをHIV−1に感染させる(Gruber,M.F.ら、J.Immunol.154:5528(1995))。その後3日ごとに、培地の80%を収集し、−80°で保存して、その後置き換える。一部の実験では、ウイルス吸着後にAZT(Sigma,St.Louis,MO)を1μMの濃度で添加し、3日ごとに補充する。また別の実験では、ウイルス吸着後に抗M−CSF抗体を添加し、3日ごとに補充する。添加する抗M−CSFの濃度は、100ng/mlのM−CSFの生物活性を中和するのに十分であるべきである。HIV−1に感染したMDM培養を、上述したように、一般にDMEM完全培地に維持する。場合により実験は逆転写酵素阻害剤またはプロテアーゼ阻害剤などの第二抗HIV治療薬の添加を含み得る。
逆転写酵素(RT)アッセイは、HIV−1に感染したMDMにおける感染の進行を測定するために使用される。使用するRTアッセイは、Hoffman(Hoffman,A.D.,Virology 147:326(1985))によって記述された方法のHに基づく修正法である。簡単に述べると、採集した培養上清60μlをTris緩衝液(pH7.8)/0.05%Triton X−100 60μlpIで希釈する。複製の50μl試料を、次に、96穴U底マイクロタイタープレート(Falcon 3910)中のポリ(rA)(Pharmacia LKB,Piscataway,NJ)、オリゴ(dT)(Pharmacia LKB)、MgClおよびH標識dTTP(NEN,Boston,MA)を含む溶液100μlに添加し、37℃で2時間インキュベートする。インキュベーション後、10%TCAを含む溶液100μlを各々の穴に添加する。5%TCA/5%ピロリン酸ナトリウムおよび70%エタノールを含む2つの液体貯蔵容器に接続したセルハーベスター(Skatron)を使用して個々の穴をガラス繊維フィルター(Wallac)に移し、順に通過させる。最後に、フィルターをβシンチレーションカウンター(βプレートリーダー、Pharmacia LKB)で計数する。このようにして、M−CSFに結合して、M−CSFがその受容体と相互作用するのを妨げる、抗体RX1などのM−CSF拮抗物質の封入体を、HIV−1複製を阻害するその能力に関して分析する。
本明細書において言及するおよび/または出願データシートに列挙するすべての上記米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許出版物は、それらの全体が参照によりここに組み込まれる。
本発明の特定実施形態を説明のためにここで述べたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な修正を施し得ることが上記から認識される。
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Claims (1)

  1. 本願明細書に記載された発明。
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