JP2014511679A - 抗体結合ドメインを有する組換えtnfリガンドファミリーメンバーポリペプチドおよびそれらの使用 - Google Patents

抗体結合ドメインを有する組換えtnfリガンドファミリーメンバーポリペプチドおよびそれらの使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、一般に、TNFリガンドファミリーメンバーの分野に関する。より詳細には、本発明は、ポリペプチドであって、TNFリガンドファミリーメンバーのTNF相同ドメイン(THD)の配列またはその機能的誘導体を各々が含む少なくとも3つの成分Aを含み、および<12アミノ酸の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されているV領域とV領域から成る少なくとも1つの成分Bを含むものであるポリペプチドに関する。さらに、本発明は、かかるポリペプチドをコードする核酸、およびそれらの医薬組成物にも関する。

Description

本発明は、一般に、TNFリガンドファミリーメンバーの分野に関する。より詳細には、本発明は、ポリペプチドであって、TNFリガンドファミリーメンバーのTNF相同ドメイン(THD)の配列またはその機能的誘導体を各々が含む少なくとも3つの成分Aを含み、および≦12アミノ酸残基の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されているV領域とV領域から成る少なくとも1つの成分Bを含むものであるポリペプチドに関する。さらに、本発明は、かかるポリペプチドをコードする核酸にも関する。
前記TNFリガンドファミリーのメンバーは、炎症誘発性サイトカインである。一般にはサイトカイン、および詳細にはTNFリガンドファミリーのメンバーは、自然免疫系の刺激および協調、ならびに適応免疫応答(細胞性免疫と体液性免疫の両方を含む)、アポトーシスの誘導、骨構築、発毛、歯の成長、汗腺の発達、リンパ節発達など多数のことに重要な役割を果たす(Aggarwal,B.B.(2003),Nat.Rev.Immunol.3,745−756)。しかし、TNFリガンドファミリーのメンバーの活性の調節不全は、多数の病理をもたらし得る。これには、例えば、敗血症性ショック、自己免疫疾患、例えば関節リウマチ、または神経変性疾患が挙げられる。腫瘍壊死因子(TNF)は、この大きなサイトカインファミリーのうちの名称が付与されている、おそらく最も重要なメンバーである。
TNFリガンドファミリーのメンバーは、ホモ三量体としてそれらの生物学的機能を発揮する(Banner,D.W.ら(1993),Cell 73,431−445)。自然界ではかかるタンパク質の三量体構造およびまたより高次の集合体(例えば、三量体のオリゴマーまたは多量体)にしばしば遭遇する。これについての例は、結合組織タンパク質である軟骨基質タンパク質(CMP)(Beckら(1996),J.Mol.Biol.256,909−923)、コラーゲンファミリー、例えばClq、コラーゲンα1(X)、α2(VII)、冬眠タンパク質、ACRP30、内耳構造タンパク質、セレブリンおよびマルチメリンが属するClqファミリー、のタンパク質(Kishore and Reid(1999),Immunopharmacol.42,15−21)、ならびにコレクチンファミリーのタンパク質、例えば、肺サーファクタントタンパク質A(SP−A)およびマンノース結合タンパク質(MBP)(Epsteinら(1996),Current Opinion in Immunology,第8巻,第1号,29−35)である。
三量体形成は、個々の単量体間の相互作用、例えば、疎水性相互作用、水素架橋、共有結合(例えば、ジスルフィド結合)、および/またはクーロン力に起因して発生するが、構造モチーフ、すなわち分子間超二次構造の形成につながる特異的アミノ酸配列、に基づいて発生もする。TNFリガンドファミリーのメンバーの場合、3つの単量体が非共有結合性疎水性結合によってホモ三量体構造で会合している。活性形態で、今度はそれらが、酵素活性を一切有さないTNF受容体ファミリーのメンバーを活性化する。例えば、TNFリガンドファミリーのメンバーであるTNFは、2つの膜受容体TNFR1およびTNFR2に結合し、不活性受容体のオリゴマー化および活性化を媒介する。受容体複合体形成の結果として、シグナルカスケードが開始され、これが、とりわけ細胞質アダプタータンパク質の会合を生じさせる(Wajant,H.ら(2003),Cell Death,Differ,10,45−65)。TNFR1およびTNFR2とそのリガンドの相互作用は、TNFホモ三量体の3つのTNF単量体のうちの2つの間の区域での該受容体の結合を特徴とする(Banner(1993),上記文献)。これは、TNFはもちろんTNFリガンドファミリーの他のメンバーも、ホモ三量体構造でしか生物活性でないことの例証となる。それらの機能のため、TNFリガンドファミリーのメンバーおよびそれぞれの膜受容体は、疾患、例えば、感染症、炎症性疾患、代謝性疾患、アポトーシスの調節不全に起因する疾患、神経変性疾患など多数の疾患の多くの種類の処置にそれぞれ使用することができる。それらは、癌性疾患の処置に特に重要である。なぜなら、TNFリガンドファミリーのメンバーは、一般に、抗腫瘍活性を呈示するからである。これは、特に、TNF(Eggermont,A.M.and ten Hagen,T. L.(2003),Curr.Oncol.Rep.5,79−80)、TRAIL(TNF関連アポトーシス使用リガンド(TNF related apoptosis using ligand))[Apo 2Lとも呼ばれる(Weleyら(1995),Immunity 6:673−682;Pettiら(1996),J.Biol.Chem.271:12687−12689)]およびFasL(CD95L)に当てはまる。しかし、インビボ(in vivo)実験により、TNF、およびFas受容体のアゴニストについての強い全身性有害反応が証明されており、インビトロ(in vitro)実験は、一定のTRAIL化合物について同様の毒性効果を示す(Joら(2000)Nat Med 6:564−567、Ichikawaら(2001)Nat Med 7:954―960;Ogasawaraら(1993)Nature 364:806−809)。このため、全身適用でのFas活性化リガンド/アゴニストの臨床利用は、これまでは安全性の懸念から不可能と考えられてきた。しかし、TNF、TRAIL、FasL(CD95L)および他のTNFリガンドファミリーメンバーのこの分野での重要性のため、ならびに臨床全身投与の形態でのそれらの適用に随伴する有害反応のため、それらの有害反応を最小にするための幾つかの代替アプローチが探求された(Eggermont,A.M.and ten Hagen,T.L.(2003),Curr.Oncol.Rep.5,79−80)。
国際公開第02/22680号パンフレットには、例えば、サイトカインを抗原結合抗体と融合させることにより、標的化された、組織および/または細胞特異的なサイトカインの活性を可能にする、融合タンパク質が記載されている。この方法により、これらの融合タンパク質と接触しない組織または細胞に対してサイトカインは活性でないこと、ならびにこれらの組織および細胞に関する有害反応をそれぞれ低減させることが実現される。
ドイツ特許第102 47 755号明細書には、標的化された、組織および細胞特異的なサイトカインの作用が同様に可能になる抗体非依存性の系が開示されている。この文献には、生物活性ドメインおよび細胞表面結合ドメインを有する融合タンパク質が開示されている。前記生物活性ドメインの生物活性は、前記細胞表面結合ドメインのそれぞれの細胞表面への結合によって媒介される。非標的組織に対する有害反応の低減をもたらすことに加えて、標的細胞上の細胞表面分子にもこの系を有利に使用することができ、該標的細胞に対する特異性がないまた低い特異性しかない抗体を利用することができる。
上述の有害反応の他に、TNFリガンドファミリーのメンバーの活性ホモ三量体が生理的に妥当な濃度においても解離することがさらに問題となる。この解離は可逆的である。しかし、前記タンパク質は、変性し続けるので、その生物活性を急速に失う。この変性は、中間の不安定な単量体に起因すると想定されている(Smith,R.A.and Baglioni,C.(1987),J.Biol.Chem.262,6951−6954;Narhi,L.O.and Arakawa,T.(1987),Biochem.Biophys.Res.Commun 147,740−746)。
初の試みで、この問題は、当該技術分野において、例えば国際公開第01/25277号パンフレットにおいて扱われている。国際公開第01/25277号パンフレットには、TNFα単量体の3つのコピーを有する一本鎖TNFαポリペプチドが開示されている。一本鎖の性質のため、解離は防止される。類似の概念が国際公開第2005/103077号パンフレットに開示されている。
加えて、先行技術分野において、TNFリガンドファミリーメンバーのオリゴマー分子は活性増加を呈示するが、同じく毒性増加も呈示することが報告されている(Koschny Rら,J Mol Med 2007;85:923−935;Gerspach J,Results Probl Cell Differ.2009;49:241−73.Review.Wyzgolら,JI 2010)。
したがって、好ましくは安定しており、(より)少ない有害全身性反応を呈示するまたは有害全身性反応をまったく呈示しない上、同時に、生物学的特異性を維持する、新規の改善されたTNFリガンドファミリー由来化合物が、当該技術分野においてなお必要とされている。
この目的は、本発明によって、詳細には、添付の特許請求の範囲に示す手段および以下に例証する手段によって解決される。
本発明の発明者らは、本発明のポリペプチドが、腫瘍に対する活性増加を呈示するが、同時に、驚くべきことに非腫瘍組織に対する毒性増加を呈示しないことを、驚くべきことに発見した。
本質的に、本発明のポリペプチドは融合タンパク質であり、該融合タンパク質は、一方で、少なくとも3つのTNFリガンドファミリーメンバー単量体を含み、もう一方で、短いリンカーによって連結された抗体VおよびV領域の可変ドメインを標的化部分として含む。特異性を増加させるために、インビボの半減期を増加させるため、および薬力学的特性を変調させるために、本発明によるポリペプチドは、アルブミン結合ドメインおよび/または他のドメインおよび/または他の修飾をさらに含むことができる。
したがって、第一の態様において、本発明は、次のものを含むポリペプチドに関する:
a)TNFリガンドファミリーメンバーのTNF相同ドメイン(THD)の配列またはその機能的誘導体をそれぞれが含む、少なくとも3つの成分A、および
b)≦12アミノ酸残基の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されているV領域とV領域から成る、少なくとも1つの成分B。
本明細書において用いる場合の用語「ポリペプチド」は、アミノ酸の配列から成るポリマーを指す。この用語をポリペプチド単位の長さを限定するものとみなしてはならない。しかし、好ましくは、ポリペプチドは、1000アミノ酸未満、さらに好ましくは900アミノ酸未満の長さを有する。前記ポリペプチド配列のポリマーの中のアミノ酸は、通常、ペプチド結合によって互いに連結されているが、前記ペプチド結合(単数もしくは複数)のまたは側鎖残基の修飾は、総合的活性が全体として失われないこと、例えば、結果として得られる化学的エンティティー(例えば、成分A)が、依然として三量体化し、その標的を活性化することを条件に、許容され得る。
TNF相同ドメインは、すべてのTNFリガンドファミリーメンバーによって共有されている共通の構造的特徴である Bodmer JLら(Trends Biochem Sci.2002 Jan;27(1):19−26)。それは、受容体結合部位を含み、それ故、TNFリガンドファミリーメンバーの生物活性にとって極めて重要である。本発明の成分Aは、最小モチーフとしてTHD、例えば、TNFリガンドファミリーメンバーのTHDを有してもよいが、例えば、TNFリガンドファミリーメンバーのより長い配列ストレッチ、例えば(それぞれ、溢出または分泌された)可溶性形態の該TNFリガンドファミリーメンバーの配列、をも含んでもよい。前記配列は、TNFリガンドファミリーメンバーの全細胞外ドメインを含み得るが、好ましくは、これらのTNFリガンドファミリーメンバーの一部に天然に存在するプロテアーゼ切断部位を伴わない、例えば、前記3つの成分Aを含む領域における融合タンパク質の切断を避けるためにTACE/ADAM17切断部位を伴わないものである。
前記THDドメインは、例えば、FasL(CD95L)、TRAIL、TNF、LTアルファ、LTベータ、CD30L、CD40L、OX40L、RANKL、TWEAK、LIGHT、CD27L、4−1BBL、GITRL、APRIL、EDA 1、EDA 2、VEGIおよびBAFFから成るTNFリガンドファミリーメンバー群より選択することができる。ヒトTNFリガンドファミリーメンバー:ヒトFasL(CD95L)、ヒトTRAIL、ヒトTNF、ヒトLTアルファ、ヒトLTベータ、ヒトCD30L、ヒトCD40L、ヒトOX40L、ヒトRANKL、ヒトTWEAK、ヒトLIGHT、ヒトCD27L、ヒト4−1BBL、ヒトGITRL、ヒトAPRIL、ヒトEDA 1、ヒトEDA 2、ヒトVEGIおよびヒトBAFFが、特に好ましい。
さらなる情報、特に、TNFリガンドファミリーメンバーの配列についてのさらなる情報は、公的にアクセス可能なデータベース、例えば、GenBankから得ることができる:FasL(CD95L)(GenBankアクセッション番号NM_000639)、TRAIL(TNF関連アポトーシス誘導リガンド;GenBankアクセッション番号NM_003810)(Apo2Lとも呼ばれる)、TNF(腫瘍壊死因子;GenBankアクセッション番号NM_000594)、LTアルファ(GenBankアクセッション番号NM_000595)、リンホトキシンベータ(GenBankアクセッション番号NM_002341)、CD30L(CD153; GenBankアクセッション番号NM_001244)、CD40L(CD154; GenBankアクセッション番号NM_00074)、OX40L(GenBankアクセッション番号NM_003326)、RANKL(GenBankアクセッション番号NM_003701)、TWEAK(GenBankアクセッション番号NM_003809)、LIGHT(GenBankアクセッション番号NM_003807)、CD27L(GenBankアクセッション番号NM_001252)、4−1BBL(GenBankアクセッション番号NM_003811)、GITRL(GenBankアクセッション番号NM_005092)、APRIL(GenBankアクセッション番号NM_172089)、EDA 1/2(GenBankアクセッション番号NM_001399; NM_001005609)、VEGI(GenBankアクセッション番号NM_005118)およびBAFF(GenBankアクセッション番号NM_006573)。
本発明によるポリペプチドの少なくとも3つの成分Aの配列は、それぞれ独立して選択することができる;例えば、前記3つの成分Aは、同じTNFリガンドファミリーメンバーのそれぞれの配列を有することもあり、または異なるTNFリガンドファミリーメンバーの配列を有することもあり、またはそれらのうちの2つは配列が(長さおよび/または配列の点で)同一である一方で他の1つは異なることもある。異なるTNFリガンドファミリーメンバーのTHDドメインは、特に、該THDドメインがLTアルファまたはLTベータから選択される場合に可能である。でなければ、3つすべての成分Aが同じTNFリガンドファミリーメンバーのTHDを含む場合、特に好ましい。本発明によるポリペプチドが3つより多くの成分Aを含む場合、同様の考察が間違いなく当てはまる。例えば、本発明のポリペプチドは、4、5、6以上の成分Aを含むことがある。本発明によるポリペプチドが3つより多くの成分Aを含む場合には、該ポリペプチドが3の倍数の成分Aを含むことが特に好ましい。このようにして、2、3、4以上の連続的に配置された三量体を形成することができる。
好ましい実施形態において、所与の成分Aは、下の表1に示すような配列番号1〜38に記載のヒト配列、またはそれらの機能的断片もしくは機能的誘導体のうちの1つを含むか又はそれから成るものであり得、該機能的断片もしくは機能的誘導体は、それらの天然もしくは人工の変異、または他の種からのそれぞれのオルソログを含む。他の哺乳動物種、例えばチンパンジー、マウス、ブタ、ラットなど、からのオルソログが好ましい。
Figure 2014511679

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縦列「アミノ酸位置」は、完全長天然タンパク質中のアミノ酸残基を示す。すなわち、この配列縦列に与えられている配列は、完全長配列中のそれぞれのアミノ酸残基に対応する。例えば、配列番号1は、完全長ヒトTRAILのアミノ酸残基120−281に対応する。
配列番号1〜38の天然変異および他の種からのそれぞれのオルソログについての情報は、TNFリガンドファミリーメンバーのタンパク質またはそれぞれの核酸配列についての情報を含む公的にアクセス可能なデータベースから容易に得ることができる。かかるデータベースの例は、UniProt;SwissProt、TrEMBL、Protein Information Resource(PIR);Genbank、EMBL−Bank;日本DNAデータバンク(DNA data bank of Japan:DDBJ)などである。他の種のオルソログは、詳細には、例えばそれぞれの配列番号1〜38に基づくBLAST検索により、同様に同定することができる。
この関連でヒトTRAILにおける好ましい置換は、ヒトTRAILの次のアミノ酸のうちの少なくとも1つに作用する:R130、G160、Y189、R191、Q193、E195、N199、K201、Y213、T214、S215、H264、I266、D267、D269。ヒトTRAILの好ましいアミノ酸置換は、次の置換のうちの少なくとも1つである:R130E、G160M、Y189A、Y189Q、R191K、Q193S、Q193R、E195R、N199V、N199R、K201R、Y213W、T214R、S215D、H264R、I266L、D267Q、D269H、D269R、またはD269K。二重または多重置換、例えば、Y213W/S215D;E195R/D269H、T214R/D269H;Q193S/N199V/K201R/Y213W/S215Dも可能である。TRAILの機能的突然変異体は、例えば、R.F.Kelleyら(J.Biol.Chem.;280(2005)2205−2212)M.MacFarlaneら(Cancer Res 65(2005)11265−11270)、A.M.van der Slootら(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103(2006)8634−8639)、V.Turら(J.Biol.Chem.283(2008)20560−20568)、およびGasparianら(Apoptosis 14(2009)778−787)に記載されている。TRAILの機能的突然変異体は、詳細には、TRAIL(96−281)、TRAIL(96−281)−Y189N/R191K/Q193R/H264R/I266L/D267Q、TRAIL(96−281)−Y189A/Q193S/N199V/K201/Y213W/S215D、TRAIL(96−281)−Q193S/N199V/K201R/Y213W/S215N、TRAIL(96−281)−Y189Q/R191K/Q193R/H264R/I266L/D267Q、TRAIL(114−281)、TRAIL(114−281)−D269H/E195R、TRAIL(114−281)−D269H、TRAIL(114−281)−D218H、TRAIL(114−281)−D218Y、TRAIL(114−281)−Y189A/Q193S/N199V/K201/Y213W/S215D、TRAIL(114−281)−Y189N/R191K/Q193R/H264R/I266LD267Q、TRAIL(114−281)−Y189N/R191K/Q193R/H264R/I266L/D267Q/D269H、およびTRAIL(114−281)−Y189N/R191K/Q193R/H264R/I266L/D269Hである。
上で述べたように、本明細書において用いる場合の成分Aは、TNF相同ドメイン(THD)の配列、またはその機能的誘導体、を含むポリペプチドを指す。本発明のポリペプチドは3つの前記成分Aを含むので、三量体形成およびしたがって活性立体配座の形成が可能である。さらに、本発明によるポリペプチドは、前記少なくとも3つの成分Aの存在のため、TNFリガンドファミリーメンバーの結合パートナー、例えば、膜結合受容体に対する結合活性を呈示する。前記TNFリガンドファミリーメンバー配列の機能的誘導体は、例えば特異性または選択性に関して、(わずかに)異なる活性および生物学的機能を呈示することがあるが、それらの総合的生物機能は維持される。特に、受容体結合活性は維持されるはずである。
先行技術分野において、タンパク質、ポリペプチドまたは他の分子の生物活性の評定をそれぞれ可能にする多数の方法が開示されている。例は、タンパク質分析方法、例えば、免疫ブロット、ELISA、ラジオイムノアッセイ、免疫沈降法、表面プラズモン共鳴(Biacore)、水晶振動子マイクロバランス(QCM);細胞および組織分析方法、例えば、免疫細胞化学、免疫組織化学、蛍光顕微鏡法、FACS;細胞機能アッセイ:例えば、サイトカイン放出アッセイ、増殖および細胞周期アッセイ(H−チミジン取り込み、CFSE染色)、細胞傷害性アッセイ、アポトーシスアッセイ、NFkBバンドシフト(EMSA)およびレポーター遺伝子(ルシフェラーゼ)アッセイ、キナーゼアッセイ(例えば、Antibodies:a laboratory manual.Harlow & Lane,Cold Spring Harbor Laboratory Press;第1版(1988年12月1日)Current Protocols in Immunology,Wiley and Sons,1992);Cell Biology,A Laboratory Handbook 第3版、J Celisら編集、Elsevier,2006におけるもの)である。このようにして、当業者は、可溶性TNFリガンドファミリーメンバー配列の機能性断片または機能性誘導体が、該可溶性TNFリガンドファミリーメンバーの総合的特性(例えば、アポトーシス/細胞死の誘導、またはNFkBの活性化)を保持するかどうかを容易に評定できるだろう。
用語「誘導体」、例えば、THD配列についてのまたは配列番号1〜38に記載の配列のうちの1つについての機能的誘導体は、それぞれの基準配列との機能的および構造的類似性を呈示する配列も指すことを意図したものである。詳細には、前記それぞれの誘導体は、好ましくは、それぞれの基準配列と少なくとも50%の配列同一性、さらに好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、さらに好ましくは少なくとも80%、さらに好ましくは少なくとも85%、さらに好ましくは少なくとも90%、さらに好ましくは少なくとも92%、さらに好ましくは少なくとも94%、さらに好ましくは少なくとも95%、さらに好ましくは少なくとも96%、さらに好ましくは少なくとも97%、さらに好ましくは少なくとも98%、および最も好ましくは少なくとも99%の配列同一性を呈示することとなる。かかる配列同一性レベルが、好ましくは100%未満であることは、当業者には理解されるであろう。前記誘導体配列と前記基準配列は、1つ以上の挿入、欠失および/または置換の点で互いに異なり得る。
本明細書において用いる場合、用語「%配列同一性」は、次のように解さなければならない:比較すべき2つの配列をアラインして、それらの配列間の最大相関を得る。これは、アラインメント度を向上させるために、一方または両方の配列への「ギャップ」の挿入を含み得る。その後、比較する各配列の全長にわたって%同一性を決定することができ(いわゆるグローバルアラインメント)、これは、同じもしくは類似の長さの配列に特に適しており、またはより短い被定義長にわたって%同一性を決定することができ(いわゆるローカルアラインメント)、これは、不等長の配列により適している。上述に関連して、クエリーアミノ酸配列と少なくとも、例えば、95%の「配列同一性」を有するアミノ酸配列は、対象アミノ酸配列の配列が、クエリーアミノ酸配列の100アミノ酸ごとに5以下のアミノ酸変更を含み得ることを除き、該対象アミノ酸配列が該クエリー配列と同一であることを意味することを意図したものである。言い換えると、クエリーアミノ酸配列と少なくとも95%の同一性の配列を有するアミノ酸配列を得るために、対象配列中の5%(100のうちの5)以下のアミノ酸残基に別のアミノ酸が挿入されていることがあり、または該5%以下のアミノ酸残基は、別のアミノ酸残基で置換されている、または欠失されていることがある。
2つ以上の配列の同一性を比較するための方法は、当該技術分野において周知である。2つの配列が同一である百分率は、例えば、数学的アルゴリズムを用いることにより決定することができる。用いることができる数学的アルゴリズムの好ましい、しかし限定的でない、例は、Karlinら(1993),PNAS USA,90:5873−5877のアルゴリズムである。かかるアルゴリズムは、BLASTファミリーのプログラム、例えば、BLASTまたはNBLASTプログラム(Altschulら,1990,J.Mol.Biol.215,403−410またはAltschulら(1997),Nucleic Acids Res,25:3389−3402も参照されたし)、ワールド・ワイド・ウェブ・サイトncbi.nlm.nih.govのNCBIのホームページ経由でアクセス可能) およびFASTA(Pearson(1990),Methods Enzymol.183,63−98;Pearson and Lipman(1988),Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A 85,2444−2448)に組み込まれている。他の配列とある程度同一である配列をこれらのプログラムによって同定することができる。さらに、Wisconsin Sequence Analysis Package、バージョン9.1(Devereuxら、1984,Nucleic Acids Res.,387−395)で利用できるプログラム、例えば、プログラムBESTFITおよびGAPを使用して、2ポリペプチド配列間の%同一性を決定することができる。BESTFITは、(Smith and Waterman(1981),J.Mol.Biol.147,195−197)の「局所相同性」アルゴリズムを用いるものであり、2配列間で最も類似性の高い単一の領域を見つける。
成分Aにおける機能的誘導体は、特に、選択的受容体結合特性を呈示することができ、または生物活性もしくは他の特性、例えば安定性、に関して該誘導体を最適化することができる。特に、かかる誘導体は、プロテアーゼ切断部位での配列変更を呈示することができる。
本明細書において用いる場合の誘導体は、特に、それぞれの基準配列保存的置換にかんがみて(例えば、所与の配列同一性レベルに関連して)提示するアミノ酸配列を含む。保存的アミノ酸置換は、アミノ酸残基の群であって、該群のメンバー間での置換がその分子の生物活性を保存することとなるように十分に類似した物理化学的特性を有するものであるアミノ酸の群の中で起こると、好ましくは考えられる(例えば、Grantham,R.(1974),Science 185,862−864を参照されたし)。特に、保存的アミノ酸置換は、好ましくは、アミノ酸が、同じアミノ酸クラス(例えば、塩基性アミノ酸、酸性アミノ酸、極性アミノ酸、脂肪族鎖を有するアミノ酸、正または負の電荷を有する側鎖を有するアミノ酸、側鎖に芳香族基を有するアミノ酸、水素架橋に入ることができる側鎖、例えばヒドロキシル官能基を有する側鎖、を有するアミノ酸など)に由来する置換である。保存的置換は、この場合、例えば、塩基性アミノ酸残基(Lys、Arg、His)での別の塩基性アミノ酸残基(Lys、Arg、His)の置換、脂肪族アミノ酸残基(Gly、Ala、Val、Leu、Ile)での別の脂肪族アミノ酸残基の置換、芳香族アミノ酸残基(Phe、Tyr、Trp)での別の芳香族アミノ酸残基の置換、トレオニンのセリンによるまたはロイシンのイソロイシンによる置換である。さらなる保存的アミノ酸交換は、当業者には公知であるだろう。
挿入、欠失および置換は、詳細には、それらが三次元構造の変化を誘導しないまたはそれらが結合領域に影響を及ぼさない場合に可能なかかる配列位置でのものである。挿入または欠失による三次元構造の変化は、例えば、CDスペクトル分析(円偏光二色性)を用いて検証することができる(Urry 1985,Absorption,Circular Dichroism and ORD of Polypeptides,in:Modern Physical Methods in Biochemistry,Neubergerら(編集)、Elsevier,Amsterdam,NL)。
基準配列にかんがみて置換を呈示する、本発明によるポリペプチド配列の誘導体またはそれらの成分の適する生産方法は、例えば、米国特許第4,737,462号、同第4,588,585号、同第4,959,314号、同第5,116,943号、同第4,879,111号および同第5,017,691号明細書に開示されている。本明細書において用いる場合の誘導体の生産は、一般に、Maniatisら(2001),Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Pressに記載されている。このアプローチのために、個々のコドンを単純にスキップ、追加または交換することができる。本明細書において述べるポリペプチド配列の誘導体は、詳細には、それぞれの基準配列に対して安定化されている、および生理的分解を受けにくい、かかるポリペプチド配列であり得る。かかる修飾についての例は、例えばβ−アミノ酸を使用することによりアミド様結合を置換することによるタンパク質主鎖の安定化である。
本発明による配列の誘導体は、詳細には、それぞれのポリペプチド基準配列をコードする核酸配列に変化を導入することにより生産することができる。かかる変化は、1つ以上のヌクレオチドの、好ましくないフレームシフトの誘導を伴わない、挿入、欠失および/または置換であり得る。当該技術分野において、かかる変化を核酸配列に導入するための多数の方法が公知である。最も一般的な技術は、オリゴヌクレオチド指向性部位特異的突然変異誘発である(Comack B.,Current Protocols in Molecular Biology,8.01−8.5.9,Ausubel F.ら,1991を参照されたし)。簡単に言うと、特異的突然変異配列を呈示するオリゴヌクレオチドを合成する。その後、このオリゴヌクレオチドをテンプレート(基準配列)とハイブリダイズする。好ましくは、この技術は、一本鎖テンプレートに用いられる。その修飾されたオリゴヌクレオチドとそのテンプレートをアニールした後、DNA依存性DNAポリメラーゼを添加して、テンプレートDNA鎖に相補的であるそのオリゴヌクレオチドの第二の鎖を合成する。結果として、ヘテロ二重鎖分子が形成され、この分子はミスマッチを含み、これは、オリゴヌクレオチドにおける上述の突然変異に起因する。その後、そのオリゴヌクレオチド配列を適するプラスミドに導入し、そしてまたそのプラスミドを適する宿主細胞に導入する。その後、その宿主細胞においてそのオリゴヌクレオチドが複製される。このようにして、本発明による誘導体の生産に使用することができる、特異的変化(突然変異)を有する核酸配列を得る。
本発明の好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチドのすべてのおよび/または少なくとも3つの成分Aは、配列番号1および/または配列番号5の配列を有する。
好ましくは、本発明によるポリペプチドの少なくとも3つの成分Aは、少なくとも2つの介在ペプチドリンカーPによって互いに連結されている。言い換えると、本発明によるポリペプチド内の2つ所与の成分Aは、好ましくは、ペプチドリンカー経由で互いに直接連結されている(例えば、A−P−A−P−A)。ペプチドリンカーPは、好ましくは可撓性アミノ酸ストレッチであり、および/または本発明によるポリペプチド内の成分Aの固有三量体化特性に影響を及ぼさない。好ましくは、かかるペプチドリンカーPは、50未満、さらにいっそう好ましくは45未満、さらにいっそう好ましくは40未満、さらにいっそう好ましくは35未満、さらにいっそう好ましくは30未満、さらにいっそう好ましくは25未満、さらにいっそう好ましくは20未満、さらにいっそう好ましくは15未満、さらにいっそう好ましくは10未満のアミノ酸長である。あるいは、または加えて、前記ペプチドリンカーPは、好ましくは、1アミノ酸以上、2アミノ酸以上、3アミノ酸以上、4アミノ酸以上、5アミノ酸以上、6アミノ酸以上、7アミノ酸以上、および/または8アミノ酸以上のアミノ酸長を有する。したがって、本発明のポリペプチドの2つの成分Aを連結するペプチドリンカーは、例えば、2から50アミノ酸、2から30アミノ酸、3から25アミノ酸、4から16アミノ酸、4から12アミノ酸の範囲のアミノ酸長、またはペプチドリンカーについて上に開示したアミノ酸長の任意の他の組み合わせを有し得る。1から8アミノ酸、例えば、4または8アミノ酸のペプチドリンカー長が特に好ましい。
アミノ酸配列の点では、本発明のポリペプチド内の成分Aを連結するペプチドリンカーPは、好ましくはグリシン(G)リッチペプチドリンカーである、すなわち、50%より高い、例えば、少なくとも60から80%、例えば約75%の、高グリシン含有率を有するアミノ酸配列である。前記ペプチドリンカー中に存在し得る他のアミノ酸は、例えば、セリン残基またはあまり好ましくはないがアラニン残基もしくはグルタミン残基である。前記ペプチドリンカーPは、繰り返し単位から成ることがある。例えば、前記リンカーは、数単位のGG(配列番号40);GGS(配列番号55);GSG(配列番号54)、またはSGG(配列番号53)およびこれらの組み合わせを含むことがある。前記ペプチドリンカーは、容易に修飾され得る、例えばグリコシル化され得るタイプのものであることもある。かかる配列についての例は、配列番号83〜91である。本発明の2つの成分Aを連結するペプチドリンカーPの特に好ましい例は、下の表2に示すような配列の群から選択される:
Figure 2014511679

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上述のリンカーペプチドを併用することもできること、および多数の他の可撓性リンカー配列を、それらが成分Aの三量体組み立てに干渉しない限り、同様に利用できることは、当業者には理解されるであろう。配列番号48、88および90は、本発明によるポリペプチドの2つの成分Aを連結するペプチドリンカーPとして特に好ましい。好ましくは、本発明のポリペプチド内の成分Aを連結するペプチドリンカーPは、該成分Aの三量体形成に負の影響を及ぼし得る分子内ジスルフィド架橋の形成を回避するために、システイン残基を一切含まない。
本発明によるポリペプチドの少なくとも3つの成分Aを連結する少なくとも2つのペプチドリンカーPを、原則的に、互いに独立して選択することができる;例えば、前記少なくとも2つのペプチドリンカーPは、(長さおよび/または配列の点で)同じ配列を有することもあり、または異なる配列を有することもある。しかし、前記少なくとも3つの成分Aを連結するペプチドリンカーPが同一であるならば、特に好ましい。本発明によるポリペプチドが3つより多くの成分Aと該成分Aを連結する2つより多くのリンカーPとを含む場合、同様の考察が間違いなく当てはまる。前記ペプチドリンカーPは、前記成分Aに、第一の成分AのC末端への共有結合、およびその後の成分AのN末端への共有結合によって連結される。好ましくは、前記連結は、ペプチド結合である。
本発明によるポリペプチドの具体的な例は、成分Aとして配列番号5ならびに好ましくはペプチドリンカーPとして配列番号48、88および/または90を含む。
上で述べたように、本発明によるポリペプチドは、少なくとも3つの成分Aと並んで少なくとも1つの成分Bを含み、該成分Bは、≦12アミノ酸の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されているV領域とV領域から成る。
用語「V」および「V」は、抗体のVおよびV領域、すなわち、それぞれ、免疫グロブリンの軽鎖のN末端可変領域および免疫グロブリンの重鎖のN末端可変領域を指す。両方の用語が当該技術分野において十分に理解されており、構造的に十分に定義されている。個々のVおよびV領域は、各々、3つの超可変領域(CDR1、CDR2、CDR3;CDR:相補性決定領域)および4つのフレームワーク領域(FR1、FR2、FR3、FR4)から成る。所与の配列内のそれぞれのサブ領域の同定は、当該技術分野において常例的であり、例えば、NCBIのIgBlast(www.ncbi.nlm.nih.gov/igblast/)、MRCのv−base(http://vbase.mrc−cpe.cam.ac.uk/)、EU−GENEがホストであるv−base2(www.vbase2.org/)、Andrew Martinグループ(www.bioinf.org.uk/servers/)および/またはExPASy Proteomics Server(http://expasy.org/)により提供されているオンラインプログラムによって遂行することができる。Kabat命名法も有用である(http://www.bioinf.org.uk/abs/kabatman.html)(Martin,A.C.R.PROTEINS:Structure,Function and Genetics,25(1996),130−133)。重鎖の可変領域と軽鎖の可変領域が一緒に抗体の結合領域を形成する。免疫グロブリンにおいて、VおよびV領域は異なるポリペプチド鎖上にある。本発明のポリペプチドでは、VおよびV領域が同じ鎖上にある。VドメインとVドメインの相互作用(分子内または分子間的に)が、本発明のポリペプチドのそれぞれの標的抗原への結合を可能にする。
好ましくは、本発明によるポリペプチドのVおよびV領域は、細胞表面分子(細胞表面抗原)に、詳細には、サイトカイン受容体、成長因子受容体、インテグリン、細胞接着分子および/または細胞タイプ特異的もしくは組織特異的細胞表面抗原、細胞表面発現腫瘍関連抗原(TAA)、炭水化物から成る群より選択される細胞表面分子に、(好ましくは)特異的に結合する抗体のVおよびV領域である。腫瘍関連抗原は、例えば、腫瘍細胞自体の上で、悪性細胞上で、間質細胞上で、腫瘍内皮および他の腫瘍局在細胞タイプの上で発現され得る。
好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチドのVおよびV領域は、以下のものから成る群より選択される標的抗原に結合する抗体のVおよびV領域である:erbBファミリーのチロシンキナーゼ受容体(EGFR、HER2、HER3、HER4)、VEGFR、ヘテロマー型(hetermeric)インテグリンaβ受容体ファミリー、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、ガレクチン、EpCAM、CEA、CD44およびその腫瘍特異的変異体(CD44v)、ならびに他の腫瘍選択的細胞表面マーカー、CD2、CD5、CD7、CD19、CD20、CD21、CD22、CD24、CD25、CD30、CD33、CD38、CD40、CD52、CD56、CD71、CD72、CD73、CD105、CD117、CD123、c−Met、PDGFR、IGF1−R、HMW−MAA、TAG−72、GD2、GD3、GM2、葉酸受容体、Le、MUC−1、MUC−2、PSMA、PSCA、uPAR、Claudin 18.2など。特に好ましい標的は、チロシンキナーゼ受容体のerbBファミリーのメンバー、および腫瘍間質選択的標的、例えばFAPである。
概念実証として、添付の実施例ではEGFRを標的抗原として使用する。
それぞれのVおよびV配列を当業者は容易に得ることができる。多くの抗体についてのポリペプチドおよび核酸配列を当該技術分野において容易に入手することができる(例えば、Expasy配列データベース、PubMedなどを参照されたし)。あるいは、当業者は、所望の特異性の利用可能な抗体の配列を決定することができ、または抗体生産に適している動物を抗原で免疫すること、抗原特異的B細胞クローンを単離すること、およびそれぞれのVおよびV遺伝子をシークエンシングすることによって、所望の標的抗原に対する新たな抗体を生産することさえできる。組換え抗体ライブラリー、例えば、免疫、ナイーブ、半合成または完全合成抗体ライブラリーから、抗体(およびその後、抗体配列)を得ることもできる。かかるライブラリーからの単離を種々の手段によって、例えば、ファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、酵母ディスプレイ、細菌ディスプレイ、ハイスループットスクリーニングなどによって達成することができる。その後、遺伝子操作により、本発明のポリペプチドをコードする核酸配列に前記配列を含めることができる。
本発明によるポリペプチド内のVおよびV領域が人工のものであってもよいこと、すなわち、事実上の天然に存在する抗体に由来する必要がないことは、当業者には理解されるであろう。むしろ、この専門用語は、前記領域がVおよびV領域の一般構成を呈示することを表すためのものである。本発明によるポリペプチドのVおよびV領域は、例えば、ヒト化配列であることがあり、例えば、CDRがマウス由来のものである一方で、フレームワーク領域はヒト由来のものである。前記VおよびV領域は、例えば、脱免疫化されていてもよく、および/または完全ヒトであってもよい。
特に好ましいV領域は、標的抗原がEGFRである場合、配列番号92である(例えば、配列番号102および107を参照されたし)。
特に好ましいV領域は、標的抗原がEGFRである場合、配列番号93である(例えば、配列番号102および107を参照されたし)。
標的抗原がFAPである場合に特に好ましいV領域は、配列番号130〜132に記載のアミノ酸配列である(例えば、配列番号127〜129を参照されたし)。
標的抗原がFAPである場合に特に好ましいV領域は、配列番号133〜135に記載のアミノ酸配列である(例えば、配列番号127〜129を参照されたし)。
配列番号127〜129に記載のTRAIL融合タンパク質は、選択的腫瘍間質マーカー線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)を認識する腫瘍間質標的化TRAIL融合タンパク質の例である。したがって、TRAILアポトーシス促進活性は、腫瘍環境に指向され、前記融合タンパク質内のTRAILモジュールの向近接性提示(juxtatropic presentation)により、アポトーシスが腫瘍細胞にトランスでシグナル伝達される。全腫瘍量の10から90%を含む様々な間質含量でのFAP過発現は、乳房、結腸、膵臓および肺をはじめとする様々な上皮癌の顕著かつ一般的な特徴であるので、TRAILモジュールの高特異性アポトーシス活性は、広範な癌腫に対する効率的な抗腫瘍治療作用を確実なものにする(Garin Chesaら,1990,PNAS 87:7235−7239)。
配列番号127〜129に記載の融合タンパク質は、FAP特異的であり、および典型的にナノモル範囲(例えば、10〜30nM)の高い結合親和性を呈示する。配列番号127〜129に記載の融合タンパク質の成分Bは、1)ヒト化変異体であって、CDRグラフティングによって生成され、およびマウスとヒト間で交差反応性の種であり(配列番号130、133、136および127)、したがってマウス腫瘍モデルでの前臨床試験を可能にするものであるヒト変異体;2)2つの完全ヒト成分Bであって、ナイーブヒトIgライブラリー(配列番号131、134、137および128、ならびに配列番号132、135、138および129)からガイド選択(guided selection)によって単離され、およびヒトFAPの細胞外ドメインにおける異なるエピトープに結合し、FAP結合について一方(配列番号131、134、137および128)がマウスmabF19との競合を特徴とし、もう一方(配列番号132、135、138および129)がF19と競合しないことを特徴とするものである2つの完全長ヒト成分Bである。
前記V領域およびV領域は、本発明によるポリペプチド内に任意の適する様式で配置され得る。好ましくは、前記V領域およびV領域を含む領域は、前記3つの成分Aを含む領域のN末端に配置される。
上で述べたように、本発明によるポリペプチドの成分BのV領域およびV領域は、≦12アミノ酸の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されている。リンカー配列Lは、好ましくは、可撓性アミノ酸ストレッチである。好ましくはかかるリンカー配列Lは、11未満、さらにいっそう好ましくは10未満、さらにいっそう好ましくは9未満、さらにいっそう好ましくは8未満、さらにいっそう好ましくは7未満、さらにいっそう好ましくは6未満のアミノ酸長である。加えて、前記リンカー配列Lは、好ましくは0アミノ酸以上、1アミノ酸以上、2アミノ酸以上、3アミノ酸以上、4アミノ酸以上、5アミノ酸以上、6アミノ酸以上、7アミノ酸以上、および/または8アミノ酸以上のアミノ酸長を有し得る。したがって、本発明のポリペプチドの成分BのV領域とV領域を連結するリンカー配列Lは、例えば、0から12アミノ酸、1から12アミノ酸、2から10アミノ酸、3から10アミノ酸、3から9アミノ酸、3から6アミノ酸、4から8アミノ酸、4から7アミノ酸、4から12アミノ酸の範囲のアミノ酸長、またはリンカー配列Lについて上に開示したアミノ酸長の任意の他の組み合わせを有し得る。0から5アミノ酸、特に5アミノ酸のリンカー配列L長が、特に好ましい。
アミノ酸配列の点で、本発明のポリペプチドの成分BのV領域とV領域を連結するリンカー配列Lは、好ましくはグリシン(G)リッチペプチドリンカーである、すなわち、50%より高い、例えば、少なくとも60から90%、例えば約80%の、高グリシン含有率を有するアミノ酸配列を有する。リンカー配列L中に存在し得る他のアミノ酸は、例えば、セリン残基またはあまり好ましくはないがアラニン残基もしくはグルタミン残基である。前記リンカー配列Lは、繰り返し単位から成ることがある。例えば、前記リンカーは、2、3または4単位のGG(配列番号40);GGS(配列番号55);GSG(配列番号54)、またはSGG(配列番号53)およびこれらの組み合わせを含むことがある。本発明のポリペプチドの成分BのV領域とV領域を連結するリンカー配列Lについての特に好ましい例は、(リンカー配列Lの前記長さ制限を超える配列を除き)上の表2に示したような配列群から選択される。したがって、リンカー配列Lが存在する場合、そのリンカー配列Lを、例えば、配列番号39〜51、および53〜78のリンカー配列から選択することができる。
配列番号50は、本発明のポリペプチドの成分BのV領域とV領域を連結するリンカー配列Lとして特に好ましい。好ましくは、前記リンカー配列Lは、例えば本発明のポリペプチドのVまたはV二次構造の妥当な形成に負の影響を及ぼし得る分子内ジスルフィド結合の形成を回避するために、システイン残基を一切含まない。
間違いなく、リンカー配列Lを、本発明によるポリペプチド中に存在する成分Bごとに独立して選択することができ、および成分Aを連結するために選択される任意のペプチドリンカーPとは無関係に選択することができる。リンカー配列Lは、共有結合によってV領域とV領域を連結する。好ましくは、前記連結は、ペプチド結合である。成分Bは、(N末端からC末端へ)配列:
領域−リンカー配列L−V領域
を有してもよく、または配列
領域−リンカー配列L−V領域
を有してもよい。
領域−リンカー配列L−V領域の配置が特に好ましい。
特に好ましい実施形態において、成分Bは、配列番号93、50および92から成る配列番号94の配列を有する(例えば、配列番号102および107におけるものを参照されたし)。
これに関連して、本発明は、配列番号92、配列番号93、配列番号92と配列番号93、および/または配列番号94の配列を含むポリペプチドにも関する。
さらに特に好ましい実施形態において、成分Bは、配列番号133、50および130(例えば、配列番号127参照)、配列番号134、50および131(例えば、配列番号128参照)、ならびに配列番号135、50および132(例えば、配列番号129参照)からそれぞれ成る、配列番号136〜138うちのいずれかの配列を有する。
これに関連して、本発明は、配列番号130、配列番号133、配列番号130と配列番号133、および/または配列番号136に記載の配列を含むポリペプチドに、配列番号131、配列番号134、配列番号131と配列番号134、および/または配列番号137に記載の配列を含むポリペプチドに、ならびに配列番号132、配列番号135、配列番号132と配列番号135、および/または配列番号138に記載の配列を含むポリペプチドにも関する。
本発明によるポリペプチドの成分Bが、任意の抗体定常領域、例えばFab断片におけるものを含まないことは、当業者には理解されるであろう。
本発明によるポリペプチドは、少なくとも3つの成分Aおよび少なくとも1つの成分Bを含む。好ましくは、前記少なくとも3つの成分Aを含む領域は、ペプチドリンカーX経由で成分Bに連結されている。ペプチドリンカーXは、THD三量体の形成にもVドメインとVドメインの会合にも干渉しない限り、原則的にいずれの配列であってもよい。詳細には、リンカーXに関する絶対長制限はなく、および可撓性の要求はない。しかし、好ましくはXは、50未満、さらにいっそう好ましくは45未満、さらにいっそう好ましくは40未満、さらにいっそう好ましくは35未満、さらにいっそう好ましくは30未満、さらにいっそう好ましくは25未満、さらにいっそう好ましくは20未満、さらにいっそう好ましくは≦15のアミノ酸長である。したがって、リンカーXは、例えば、ペプチドリンカーPまたは連結配列Lについて上で定義したとおりのリンカーであり得る。特に好ましい実施形態において、リンカーXは、例えば、配列GNGTSNGTS(配列番号83)を含むことができ、それにより、本発明のポリペプチドのグリコシル化が可能になり、したがってポリペプチド全体の安定性が向上される。その場合、グリコシル化残基は、Asn残基である。リンカーXの配列についての具体的な例は、例えば、AAAEFTRG(配列番号95)、AAAGNGTSNGTSEFTRG(配列番号105)、およびGGSGNGTSNGTSG(配列番号106)であり得る。後ろの2つは、重ねて、本発明によるポリペプチドのグリコシル化を可能にする。
本発明によるポリペプチドの構造は、例えば、(N末端からC末端へ:B:成分B;X:ペプチドリンカーX;A:成分A;P:ペプチドリンカーP:
B − X − A − P − A − P − A,
を含むものであり得、または
A − P − A − P − A − X − B
であり得る。
本発明によるポリペプチドの具体的な例は、成分Aとしての配列番号5および成分Bとしての配列番号94を、好ましくはペプチドリンカーPとしての配列番号48、88および/または90と共に含む。配列番号102および配列番号107(配列番号107は、配列番号102のアミノ酸34−850に対応し、すなわち、リーダー配列およびFLAGタグを含まない)は、本発明の好ましい例である。本発明によるポリペプチドのさらに好ましい例は、アルブミン結合ドメイン(ABD)を含む配列番号125および126に記載の配列、ならびにFAP特異的成分Bを含む配列番号127〜129に記載の配列である。
さらなる態様において、本発明は、配列番号96の配列を含むポリペプチドに関する。
さらなる態様において、本発明は、次のものを含むポリペプチドに関する:
a)TNFリガンドファミリーメンバーのTNF相同ドメイン(THD)の配列またはその機能的誘導体をそれぞれが含む、少なくとも3つの成分A、および
b)グリコシル化モチーフを含む配列。
グリコシル化モチーフは、例えば、アスパラギンまたはアルギニン側鎖中に窒素原子を含む。グリコシル化モチーフの例は、例えば上で配列番号83〜91に開示している。かかるポリペプチドの具体的な例は、配列番号97または配列番号98の配列を含むポリペプチドである。
加えて、本発明によるポリペプチドは、好ましくは、いずれのエンドペプチダーゼ認識部位および/または切断部位も含まないはずであり、少なくとも構造B−X−A−P−A−P−AまたはA−P−A−P−A−X−B内に含まないはずである(それらのエンドペプチダーゼ切断部位NまたはC末端の存在は、本発明によるポリペプチドの総合的機能に影響を及ぼさないであろうし、したがって、それらの存在は、決定的ではない)。言い換えると、本発明によるポリペプチドは、好ましくは、少なくとも3つの成分Aと少なくとも1つの成分Bとそれらの間のリンカーとを含む領域内にいずれのエンドペプチダーゼ認識部位および/または切断部位も含まないはずである。エンドペプチダーゼ切断部の存在は、本発明によるポリペプチドの半減期を有意に低減させることとなり、および重要なドメインの相互作用を無効にするので本発明のポリペプチドの効力に深刻な影響を及ぼすことがある。例えば、本発明によるポリペプチドからのエンドペプチダーゼ切断による1つの成分Aの分離は、三量体形成を妨げることとなる。同様に、成分Bが成分Aから分離されると、いずれかの標的化効力が失われる。これは、それぞれのエンドペプチダーゼ認識部位を除去/変更することにより、エンドペプチダーゼ切断部位を除去することにより、およびまたは両方を行うことにより、防止することができる。この状況では、本発明によるポリペプチド中の成分AがTACE切断部位を含まない場合、特に好ましい。TACE(TNF−アルファ変換酵素、これはADAM17とも呼ばれる)は、ADAMプロテアーゼファミリーのメンバーであり、例えば初期膜結合TNFおよびその他を生理的にプロセッシングする酵素を表す。TACEは、その膜結合形態を切断し、それによってTNFを放出(溢出)させる。したがって、TNFに基づく成分Aは、好ましくは、TNFのAla76−Val77切断部位を欠く。切断部位を欠くことは、切断部位が欠失され得る、または例えば置換もしくは挿入によって変更されることを含意する。あるいは、または好ましくは加えて、TNFリガンドの柄領域内のプロテアーゼ結合部位、例えば、TNF−(Val−Arg−Ser−Ser−Ser−Arg−Thr−Pro−Ser−Glu−Lys−Pro)のアミノ酸77−88を変更して(または好ましくは欠失させて)、TACEによる本発明のポリペプチドの認識を回避することができる。
本発明によるポリペプチドは、さらなるポリペプチド配列およびドメインを含むことがあるが、これらは完全に任意選択である。
本発明によるポリペプチド中に存在してもよく、またはしなくてもよい1つのかかる任意選択要素は、本発明によるポリペプチド内の1つ以上のアルブミン結合ドメイン(ABD)の存在である。本発明によるポリペプチドは、特に、本発明のポリペプチドの血漿半減期を延長し、それによって治療に有効な血漿濃度を維持することを目的として、かかるアルブミン結合ドメインをさらに含むことがある。血清アルブミンは、ヒトにおいて異例の長い血漿半減期を有する。ヒト血清アルブミンの血漿半減期は、19日の範囲内である。IgGを除けば、このような長い半減期を呈示する他の可溶性血清タンパク質は知られていない。アルブミン結合ドメイン(ABD)は、アルブミンに対して親和性を有する任意の分子、例えば、一定のペプチド、抗体断片、代替足場、および小さな化学物質であり得る(総説については、参照により本明細書に援用されているKontermann BioDrugs 2009,23:93−109を参照されたし)。本発明によるポリペプチド中のアルブミン結合ドメインの特に好ましい例は、例えば、アルブミン結合抗体およびアルブミン結合抗体誘導体、例えばアルブミン結合Fab断片、アルブミン結合scFv抗体、ならびに連鎖球菌(Streptococcus)株G148のプロテインGから成る群より選択される。(例えば、Johnssonら,Protein Eng.Des.Sel.21(2008)515−527頁およびHoppら,Protein Eng.Des.Sel.23(2010)827−834頁(これらは両方とも参照により本明細書に援用されている)に記載されているような)配列QHDEAVDANSLAEAKVLANRE LDKYGVSDYYKNLINNAKTVEGVKALIDEILAALP(配列番号99)を含む連鎖球菌株G148のプロテインGおよびその非免疫学的変異体または誘導体のABDが、最も好ましい。あるいは、本発明によるポリペプチドは、単に、アルブミン部分自体との融合タンパク質、またはその断片もしくは誘導体であることもある。かかるポリペプチドの例は、配列番号103である。
特に好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチドは、上で説明したようなアルブミン結合ドメイン、例えば、配列番号99に記載のアルブミン結合ドメイン、またはアルブミンを結合することができるその誘導体、例えば、配列番号99の全長にわたって配列番号99と少なくとも60%の同一性、好ましくは少なくとも70%の同一性、さらに好ましくは少なくとも80%の同一性、さらにいっそう好ましくは少なくとも90%の同一性を有する配列、またはアルブミンンを結合することができる配列番号99のもしくはその誘導体の断片、例えば、配列番号99の完全長配列のもしくはその誘導体の少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、さらにいっそう好ましくは少なくとも80%に相当するアミノ酸の連続ストレッチから成る断片を含む。
好ましくは、本発明によるポリペプチド内のABDの位置は、それが、本発明によるポリペプチドの生物活性、例えば、癌細胞などの標的細胞においてアポトーシスを誘導する生物活性に有意に干渉しないように選択される。任意選択のABDが本発明によるポリペプチドの成分Aと成分Bの間に位置することが、特に好ましい。例えば、特に好ましい実施形態において、成分Bは、成分AのN末端に位置し、任意選択のABDは、成分Aと成分Bの間に位置し、その結果、例えば、構造N−K−[成分B]−X−ABD−P−[成分A]−X−Cを形成し、この式中、Kは、任意選択のVリーダー配列であり、XおよびPは、グリコシル化部位を含んでもよくまたは含まなくてもよい本明細書に記載の任意選択のリンカーであり、ならびにNおよびCは、この融合タンパク質のN末端部およびC末端部をそれぞれ表す。本発明によるかかるポリペプチドについての例を配列番号125(図25)に与える。
もう1つの特に好ましい実施形態において、前記任意選択のアルブミン結合ドメインは、本発明によるポリペプチドの成分Aの下流に位置する。例えば、特に好ましい実施形態において、成分Bは、成分AのN末端に位置し、任意選択のABDは、成分AのC末端に位置する。したがって、特に好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチドは、構造N−K−[成分B]−X−[成分A]−P−ABD−X−Cを呈示し、この式中、Kは、任意選択のVリーダー配列であり、XおよびPは、グリコシル化部位を含んでもよくまたは含まなくてもよい本明細書に記載の任意選択のリンカーであり、ならびにNおよびCは、この融合タンパク質のN末端部およびC末端部をそれぞれ表す。好ましくは、ABDは、本発明によるポリペプチドのC末端部に位置する。本発明によるかかるポリペプチドの例を配列番号126(図26)に与える。
本発明によるポリペプチド中に存在してもよくまたはしなくてもよい、もう1つの任意選択要素は、例えば本発明によるポリペプチドの検出およびまたは精製を可能にする、タグである。かかるタグの例は、例えば、Hisタグ、FLAGタグ(DYKDDDDK;配列番号100)、HAタグ、STREPタグ、mycタグ、GSTである。好ましくは、かかるタグを、少なくとも3つの成分Aと少なくとも1つの成分Bとを含む領域外に配置する。そのような場合、そのタグに隣接して、例えばそのタグのC末端に直接、プロテアーゼ切断部位(例えば、トロンビン切断部位)を配置することが可能である。これにより、そのタグを例えば精製後に除去することが可能になる。
本発明によるポリペプチド中に存在してもよくまたはしなくてもよい、もう1つの任意選択の、しかし好ましい、要素は、リーダーまたはシグナルペプチド配列、例えば、Vリーダー配列MDWTWRVFCLLAVAPGAHS(配列番号101)またはIgκ(METDTLLLWVLLLWVPGSTG;配列番号108)である。かかる配列は、マッチする細胞系において生産されると、翻訳後の本発明によるポリペプチドのプロセッシングおよび標的化に作用することができる。例えば、Vリーダー配列は、(例えば、哺乳動物において使用されると)、本発明によるポリペプチドを分泌経路に指向させ、およびかくして培養上清からの分泌産物のより容易な精製を可能にする。上述の検出および精製タグと同様に、かかるリーダーまたはシグナルペプチド配列を本発明によるポリペプチドのまさしくN末端に配置し、かくしてERへの共翻訳転位、およびCHO細胞などの適する哺乳動物発現系における生理的プロセッシングを可能にする。このことに関して、本明細書においてポリペプチドを本明細書におけるリーダー配列と共に与える場合には、該ポリペプチドが、例えば哺乳動物発現での発現後、もはや該リーダー配列を含まないであろうことは、当業者には理解されるであろう。リーダー配列を有さないいずれのかかるポリペプチドも、間違いなく、本発明の範囲内に入る。詳細には、配列番号101のリーダー配列を有さない配列番号96、97、98、102ならびに/または103の配列を含むポリペプチドは、本発明の実施形態である。同様に、配列番号101のリーダー配列を有さない、かつ配列番号100のFLAGタグ配列を有さない、配列番号96、97、98、102および/または103の配列を含むポリペプチドは、本発明の実施形態である。
同様に、本発明によるポリペプチドは、場合により修飾を呈示することがある。例えば、本発明によるポリペプチドをその流体力学的体積に関して変更することができる。タンパク質の流体力学的体積は、高可撓性、親水性分子、例えばポリエチレングリコールおよび/または炭水化物、を付けることにより、増加させることができる。当該技術分野では、PEG化、すなわち、ポリエチレングリコール(PEG)の化学的カップリングを用いることが多い。PEGは、線状のまたは分岐した立体配置で接続されている様々な長さのエチレンオキシド単位から成る。例えば、5から40kDaの1本または数本のPEG鎖を本発明によるポリペプチドにコンジュゲートさせることができる。しかし、好ましくはPEG化をランダムに果たすべきではない。なぜなら、かかるアプローチは、本発明によるポリペプチドの三量体化または標的化に負の影響を及ぼすことがあるからである。好ましくは、PEG化部位は、少なくとも3つの成分Aと少なくとも1つの成分Bとを含む領域内にはない。PEG化部位を、例えば、本発明によるポリペプチドにシステイン残基によって付けることができる。好ましくは、これらのシステイン残基を、少なくとも3つの成分Aと少なくとも1つの成分Bとを含む領域外に配置する。幾つかの他の技術も当該技術分野において公知である。PEGミメティクスも本発明によるポリペプチドを修飾するために間違いなく用いることができる。
本発明によるポリペプチドのさらなる可能な修飾は、−既に上で示したように−グリコシル化である。グリコシル化は、本発明によるポリペプチドの半減期および安定性に正の影響を及ぼすことができる。N−ならびにO−グリコシル化を考えることができる。本発明の発明者らは、例えば、配列GNGTSNGTS(配列番号83)を有するリンカーXを導入することによりグリコシル化が可能であることを証明した。本発明によるポリペプチドの他の配列位置でのグリコシル化部位も間違いなく可能である。好ましくは、かかるグリコシル化部位は、本発明によるポリペプチド内のTNFリガンドファミリーメンバーのTHDの標的化およびそれぞれの機能活性に(有意な)影響を及ぼさない。かかるポリペプチドについての例は、配列番号97、98および103の配列を有するポリペプチドである。
本発明によるポリペプチドの他の可能な修飾としては、例えば、HES化(ヒドロキシエチルデンプンでの修飾)、およびポリシアル酸(PSA)での修飾が挙げられる。
一般に、ポリペプチドの生産は当該技術分野において周知であり、当業者は、常例的方法によって本発明のペプチドに容易に達することができる(例えば、Maniatisら,(2001),Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Pressを参照されたし)。一般に、ポリペプチドおよびタンパク質の生産は、それぞれ、それらをコードするDNA配列を作ること、続いて、そのそれぞれのDNA配列で適する宿主を形質転換すること、そしてその修飾されたDNA配列を発現させることによって達成される。あるいは、本発明によるポリペプチドを化学合成することができる。
本発明は、本発明によるポリペプチドのポリペプチド複合体、例えば、本発明によるポリペプチドのホモ二量体および/またはホモ三量体の複合体にも関する。したがって、本発明によるポリペプチドは、好ましくは、多量体、例えば二量体、三量体、四量体など、好ましくは二量体、を形成することができる。好ましくは、成分Bは、多量体、例えば二量体、三量体、四量体など、を形成することができる。したがって、特に好ましい実施形態において、成分Bは、本発明によるポリペプチドの多量体化、例えば二量体化、が可能であるように選択される。特に好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチドは、多量体形態、例えば、二量体、三量体、四量体などの形態、最も好ましくは二量体形態を呈示する。したがって、好ましくは、本発明によるポリペプチドは、多量体、例えば、二量体、三量体または四量体、好ましくは二量体のものである。したがって、特に好ましい実施形態において、本発明によるポリペプチド複合体は、二量体のものである。本発明による二量体ポリペプチドは、少なくとも6つの成分Aを含む。
さらなる態様において、本発明は、本発明によるポリペプチドをコードする核酸にも関する。前記核酸は、DNAもしくはRNAまたはそれらのハイブリッドであってよい。好ましくは、前記核酸は、適する発現系において本発明によるポリペプチドの発現を可能にする配列も含む。前記核酸は、それぞれの発現系のために最適化されたコドンであり得る。
さらなる態様において、本発明は、本発明による核酸を含むベクターにも関する。好ましくは、前記ベクターは、適する宿主細胞における本発明によるポリペプチドの転写および発現に備えるものである。
さらなる態様において、本発明は、本発明による核酸、本発明によるベクター、本発明によるポリペプチドまたは本発明によるポリペプチド複合体を含む、(宿主)細胞にも関する。前記宿主細胞がヒト宿主細胞である場合、それは、人体外の単離された宿主細胞である。
さらなる態様において、本発明は、本発明による核酸、本発明によるベクター、本発明によるポリペプチド、本発明によるポリペプチド複合体または本発明による宿主細胞を含む、非ヒト生物に関する。
さらなる態様において、本発明は、外科手術または治療によるヒトまたは動物の体の処置方法およびヒトまたは動物の体に対して実施される診断方法における、本発明による核酸、本発明によるベクター、本発明によるポリペプチド、本発明によるポリペプチド複合体および/または本発明による宿主細胞に関する。好ましくは、前記処置方法は、癌、自己免疫疾患または変性疾患の処置に関する。
これに関連して、本発明は、本発明による核酸、本発明によるベクター、本発明によるポリペプチド、本発明によるポリペプチド複合体および/または本発明による宿主細胞と、場合により、医薬的に許容され得る担体、アジュバントおよび/またはビヒクルとを含む、医薬組成物にも関する。特に好ましい医薬組成物は、配列番号102、103、107、125、126、127、128および/または129の配列を含むポリペプチドを含む。
前記医薬組成物は、安全かつ有効な量の、上で定義したとおりの本発明による化合物(ポリペプチド、核酸、ベクター)を概して含む。ここで用いる場合、「安全かつ有効な量」は、処置すべき病態の、例えば癌および/または腫瘍の、正の修飾を有意に誘導するのに十分である、上で定義したとおりの化合物の量を意味する。しかし、同時に、「安全かつ有効な量」は、好ましくは、重篤な副作用を回避する、すなわち、利点とリスク間の賢明な関係を可能にするのに十分な少量である。これらの制限の決定は、賢明な医学的判断の範囲内に概して存する。上で定義したとおりの本発明による化合物の「安全かつ有効な量」は、付き添う医師の知識および範囲内で、処置すべき特定の病態、ならびにまた処置すべき患者の健康状態、その病態の重症度、処置の継続期間、付随する療法の性質、使用される医薬的に許容され得る特定の担体の性質、および類似の要因との関連で変わるであろう。本発明による医薬品を、医薬組成物として、ヒトに、およびまた獣医学的目的で、本発明に従って使用することができる。
本発明の医薬組成物は、典型的に、医薬的に許容され得る担体を含有する。本明細書において用いる場合の「医薬的に許容され得る担体」という表現は、本発明の医薬品の液体または非液体基剤を含む。本発明の医薬品を液体形態で提供する場合、担体は、典型的に、発熱性物質除去水;等張食塩水または緩衝(水)溶液、例えばリン酸塩、クエン酸塩などで緩衝された溶液であるだろう。特に、本発明の医薬品の注射には、ナトリウム塩を含有する緩衝液、好ましくは水性緩衝液を使用することができる。前記注射緩衝液は、特定の参照媒体を基準にして高張性、等張性または低張性であることがある。すなわち、前記緩衝液は、特定の参照媒体を基準にしてより高い、同一のまたはより低い塩含有量を有することがあり、好ましくは、浸透または他の濃度効果に起因する細胞の障害をもたらさないような濃度の上述の塩を使用することができる。参照媒体は、例えば、「インビボ」法を行う場合、液体、例えば血液、リンパ、サイトゾル液もしくは他の体液であり、または例えば、「インビトロ」法において参照媒体として使用することができる液体、例えば共通緩衝液または液である。かかる共通緩衝液または液は、当業者に公知である。リンガー・乳酸塩溶液は、液体基剤として特に好ましい。
しかし、人への投与に適している1つ以上の相溶性固体または液体フィラー、希釈剤または封入化合物を使用することもできる。ここで用いる場合の用語「相溶性」は、通常の使用条件下で本発明の医薬品の医薬有効性を実質的に低減させる相互作用が起こらないような様式で、本発明の医薬品の構成成分と上で定義したとおりの本発明の化合物とを混合することができることを意味する。医薬的に許容され得る担体は、もちろん、それらを処置すべき人への投与に適するものにするために十分に高い純度および十分に低い毒性を有さなければならない。医薬的に許容され得る担体またはそれらの構成成分として使用することができる化合物の一部の例は、糖、例えば、ラクトース、グルコースおよびスクロースなど;デンプン、例えば、トウモロコシデンプンまたは馬鈴薯デンプンなど;セルロースおよびその誘導体、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、エチルセルロース、酢酸セルロースなど;粉末トラガカントゴム;麦芽;ゼラチン;獣脂;固体潤滑剤、例えばステアリン酸、ステアリン酸マグネシウムなど;硫酸カルシウム;植物油、例えば、落花生油、綿実油、ゴマ油、オリーブ油、トウモロコシ油およびカカオからの油など;ポリオール、例えば、ポリプロピレングリコール、グリセロール、ソルビトール、マンニトールおよびポリエチレングリコールなど;アルギン酸である。
医薬的に許容され得る担体の選択は、原則的に、本発明の医薬品を投与する様式によって決定される。本発明の医薬品を、例えば全身投与することができる。投与経路としては、例えば、経皮(transdermale)、吸入、経口、非経口(皮下もしくは静脈内注射を含む)、局所および/または鼻腔内経路が挙げられる。投与すべき本発明の医薬品の適量は、動物モデルでの常例的実験によって決定することができる。かかるモデルとしては、いずれの制限も含意しないが、ウサギ、ヒツジ、マウス、ラット、イヌおよび非ヒト霊長類モデルが挙げられる。注射に好ましい単位用量形態としては、滅菌水溶液、滅菌生理食塩液溶液、またはこれらの混合物が挙げられる。かかる溶液のpHを約7.4に調整すべきである。注射に適する担体としては、ヒドロゲル、制御または遅延放出用デバイス、ポリ乳酸およびコラーゲンマトリックスが挙げられる。局所投与に適する医薬的に許容され得る担体としては、ローション、クリーム、ゲルおよびこれらに類するものでの使用に適しているものが挙げられる。本発明の医薬品を経口投与すべき場合、錠剤、カプセルおよびこれらに類するものが好ましい単位用量形態である。経口投与に使用することができる単位用量形態の調製用の医薬的に許容され得る担体は、先行技術分野において周知である。それらの選択は、本発明の目的にとって決定的なものではない二次的考慮、例えば、味、費用および保管性に依存することとなり、当業者は難なくそれを行うことができる。
本明細書に引用するすべての参考文献は、それら全体が本明細書に援用されている。
以下に、添付の図面の簡単な説明を与えることとする。これらの図は、本発明をより詳細に例証するためのものである。しかし、それらは、本発明の主題をいかなる程度にも制限するためのものではない。
本発明による例示的ポリペプチドの略図:A)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、15aa長(例えば、(GGGGS);配列番号52);X=ペプチドリンカーX(例えば、配列番号95を参照されたし);P=ペプチドリンカーP(例えば、配列番号48を参照されたし);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281、配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号96(図20)である。 B)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、≦12aa長(例えば、(GGGGS);配列番号50);X=ペプチドリンカーX(例えば、配列番号95を参照されたし);P=ペプチドリンカーP(例えば、配列番号48を参照されたし);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281;配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号102(図21)である。 C)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、15aa長(例えば、(GGGGS);配列番号52);X=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーX(例えば、配列番号105を参照されたし);P=ペプチドリンカーP(例えば、配列番号48を参照されたし);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281;配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号97(図22)である。 D)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、15aa長(例えば、(GGGGS);配列番号52);X=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーX(例えば、配列番号105を参照されたし);P=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーP(例えば、P:(配列番号90);P:配列番号88);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281;配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号98(図23)である。 E)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);ABD=アルブミン結合ドメイン(例えば、配列番号99を参照されたし);Q=リンカー配列(例えば、GGSGGGGSGG;配列番号71);L=リンカー配列L、例えば、≦12aa長(例えば、(GGGGS);配列番号50);X=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーX(例えば、配列番号106を参照されたし);P=グリコシル化部位を伴うペプチドリンカーP(例えば、配列番号88)またはグリコシル化部位を伴わないペプチドリンカーP(例えば、配列番号48:GGGSGGGS);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281、配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号103(図24)である。 F)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、≦12aa長(例えば、(GGGGS);配列番号50);Q=リンカー配列(例えば、GGS;配列番号55);ABD=アルブミン結合ドメイン(例えば、配列番号99を参照されたし);X=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーX(例えば、配列番号105を参照されたし);P=ペプチドリンカーP(例えば、GGGSGGGS;配列番号48);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281、配列番号5)。かかるポリペプチドの例は、配列番号125(図25)である。 G)K=Vリーダー(例えば、配列番号101);F=タグ(すなわち、FLAGタグ;例えば、配列番号100を参照されたし);L=リンカー配列L、例えば、≦12aa長(例えば、(GGGGS);配列番号50);X=グリコシル化部位を含むペプチドリンカーX(例えば、配列番号105を参照されたし);P=ペプチドリンカーP(例えば、GGGSGGGS;配列番号48);P=ペプチドリンカーP(例えば、GGSGG;配列番号61);A=成分A(例えば、TRAIL aa残基95−281、配列番号5);ABD=アルブミン結合ドメイン(例えば、配列番号99を参照されたし)。かかるポリペプチドの例は、配列番号126(図26)である。 配列番号104(レーン1)、配列番号96(レーン2)、配列番号102(レーン3)およびグリコシル化された配列番号97(レーン4)の精製ポリペプチドを、SDS−PAGE(還元条件)、続いて、銀染色(上方、左、1レーンあたり1μgのタンパク質)、またはモノクローナル抗TRAILもしくは抗FLAG抗体をアルカリホスファターゼコンジュゲート二次抗体と併用するウエスタンブロッティング(下方、1レーンあたり250ngのタンパク質)によって分析した。配列番号97のグリコシル化ポリペプチドをN−グリコシダーゼで処理し、SDS−PAGEおよびクマシー染色によって分析した(上方、右)。配列番号104は、2つのグリシンリンカーによって連結されたTRAIL95−281(配列番号5)の3つのコピーを有しかつN末端Flagタグを含む、一本鎖TRAILポリペプチドである。しかし、このポリペプチドは、本明細書に明記するような領域Bを一切含まない。 配列番号104(上方左)、配列番号96(下方左)、配列番号102(上方右)およびグリコシル化された配列番号97(下方右)の精製ポリペプチドをBioSuite 250カラムでのサイズ排除クロマトグラフィーによって分離した。分子量標準物質サイログロブリン(669kDa)、β−アミラーゼ(200kDa)、ウシ血清アルブミン(67kDa)および炭酸脱水酵素(29kDa)の保持時間を点線によって示す。 Jurkat、Huh−7およびHepG2細胞系におけるEGF受容体ならびにアポトーシス促進性TRAIL受容体DR4およびDR5の発現のフローサイトメトリー分析。 フローサイトメトリー分析:(A)セツキシマブの標的陰性細胞(HepG2)および標的陽性細胞(Huh−7)への結合の過剰な配列番号102による遮断;(B)配列番号102および配列番号96のHepG2およびHuh−7細胞への結合。「scFv」は、競合に使用した抗EGFR特異的抗体断片を表す。 細胞死の標的非依存性誘導:(A)EGFR低/陰性HepG2細胞を500ng/mLのボルテゾミブで感作し、配列番号102(白四角)、KillerTRAIL(商標)(黒逆三角形)、配列番号96(白丸)および配列番号104の系列希釈物で処理した。クリスタルバイオレット染色を用いて、細胞生存率を判定した。4回の独立した実験からの結果を示す(平均±S.E.M.)。(B)(A)に記載したのと同様の実験にJurkat細胞(1×10/ウェル)を使用した。Jurkat細胞を感作しなかった。3回の独立した実験からの結果を示す(平均±S.E.M.)。MTTアッセイを用いて、Jurkat細胞の生存率を判定した。 250ng/mLのボルテゾミブで感作し、二重反復で、配列番号102(白四角)、配列番号96(白丸)、配列番号97(白菱形)および対照としての配列番号104の系列希釈物で処理した(パネルの左側)、EGFR+Huh−7肝細胞癌腫細胞における細胞死のEGFR指向性誘導。標的化効果の定量のために、細胞を過剰なEGFR特異的抗体セツキシマブ(70nM)と共にさらにプレインキュベートした後、試験ポリペプチドを添加した(配列番号102(中央パネル)および配列番号96(右パネル)のグラフ)。容易な比較のために、左パネルからのセツキシマブ不在下でのそれぞれの試薬の用量応答曲線をこれらの2つのパネルに再びプロットした。4回の独立した実験からの結果を示す(平均±S.E.M.)。 一定した濃度の試験タンパク質をプレインキュベーション(30分)に用い、続いてボルテゾミブの系列希釈物を添加したことを除き、図7の場合と同様のHuh−7肝細胞癌腫細胞における細胞死のEGFR指向性誘導。対照:ボルテゾミブのみ。3回の独立した実験からの結果を示す(平均±S.E.M.)。 EGFR特異的TRAIL融合タンパク質は肝毒性活性を欠く。3匹のCD1マウスの複数の群を示されている融合タンパク質または対照試薬で腹腔内処置した:陰性対照:PBS;陽性対照:凝集FasL(CD95L)融合タンパク質。(A)血漿試料を4時間および24時間後に調製し、酵素的アッセイ(Bioo Scientific、テキサス州オースティン)を用いてアラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)の活性をアッセイした。破断線は、ALTの上位正常レベルを示す(成人における生理的範囲:35〜50U/L)。(B)陽性対照(凝集FasL(CD95L)融合タンパク質で処置したマウスは、2〜4時間後に重度の全身毒性の表現型徴候を示し、≒5時間後に死亡する。試料を4時間後に採取した)を除き24時間後にマウスを屠殺し、特異的AMC結合ペプチド基質(Enzo Lifesciences、ドイツ国ローラッハ)を使用するカスパーゼ−3活性の判定のために肝臓生検材料を採取した。 NCI−H460細胞に関する一本鎖TRAIL融合タンパク質による細胞死のEGFR指向性誘導。NCI−H460非小肺癌細胞(non-small lung cancer cells)(3×10/ウェル)を96ウェルプレートに播種し、24時間培養した。その後、細胞を2.5μg/mLシクロヘキシミドで感作し、示されている融合タンパク質の系列希釈物で、二重反復で、処理した。16時間後、クリスタルバイオレット染色を用いて、細胞生存率を判定した。2回の独立した実験からの結果を示す(平均±S.E.M.)。配列番号96についてはEC50値が1.2±0.08×10−12Mであり、配列番号102については3.4±0.28×10−13Mであり、配列番号98については5.8±1.5×10−12Mであった。 本発明によるN−グリコシル化ポリペプチド(配列番号98)の生化学的特性付け。(A)配列番号98をN−グリコシダーゼで処理し、SDS−PAGEおよびクマシー染色によって分析した。(B)配列番号98および配列番号96をBioSuite 450カラム(Waters)でのサイズ排除クロマトグラフィーによって分離した。分子量標準物質アポフェリチン(443kDa)、β−アミラーゼ(200kDa)、ウシ血清アルブミン(67kDa)および炭酸脱水酵素(29kDa)の保持時間を点線によって示した。 EGFR特異的TRAIL融合タンパク質の受容体相互作用。(A)半最大結合濃度(EC50)を明らかにするための間接的免疫蛍光フローサイトメトリーによるEGFRNCI−H460細胞へのTRAIL融合タンパク質結合の用量応答関係(平均 SEM、n=4)。(B)Colo205およびHuh−7細胞を一晩、血清飢餓させ、その後、2nMの配列番号102、セツキシマブ、および対照のためのPBS、それぞれと共にインキュベートした。10分後、50ng/mLのEGFを添加し、細胞をさらに20分間インキュベートし、その後、細胞溶解した。特異的マウスモノクローナル抗体を使用してEGF受容体を免疫沈降させ、SDS−PAGEに付し、その後、ホスホチロシン抗体(抗pTyr)での免疫ブロッティングに付した。EGFR特異的ウサギポリクローナル抗体(抗EGFR)での膜の再プロービングにより、EGFRの総量を決定した。 細胞死のカスパーゼ依存性および配列番号102の成分Bの影響。(A)Colo205細胞(左)およびHuh−7細胞(右)を25ng/mLおよび250ng/mLのボルテゾミブでそれぞれ感作し、汎カスパーゼ阻害剤zVADfmkまたはカスパーゼ−3阻害剤zDEVDfmk(両方の阻害剤:Colo205については20μMおよびHuh−7については10μM)が存在するまたはしない異なる濃度の配列番号102で処理した。16時間後、MTT染色(Colo205)またはクリスタルバイオレット染色(Huh−7)を用いて細胞生存率を判定し、ボルテゾミブ処理細胞を対照として使用してデータを正規化した(平均 SEM、n=3)。(B)0.1%FCSを有する培地を使用して、96ウェルプレートで、1ウェルあたり1×10のColo205細胞を成長させた。50ng/mLのEGFで刺激し、10ng/mLのボルテゾミブで感作し次第、細胞を等モル濃度の配列番号102(白四角)、配列番号102+抗TRAIL mAb 2E5(黒四角)またはセツキシマブ(丸)と共に4日間インキュベートし、正規化のための対照としてボルテゾミブ/EGF処理細胞を使用してMTT法によって細胞数をアッセイした(平均 SEM、n=2)。(C)1ウェルあたり1×10のHuh−7細胞を96ウェルプレートで成長させ、20ng/mLのボルテゾミブで、またはボルテゾミブと10μM zVADfmkの組み合わせで処理した。その後、細胞を等モル濃度の配列番号102(白四角)、配列番号102+zVADfmk(黒四角)、セツキシマブ(白丸)またはセツキシマブ+zVADfmk(黒丸)と共に3日間インキュベートし、正規化のための対照としてボルテゾミブ処理細胞およびボルテゾミブ/zVADfmk処理細胞をそれぞれ使用してMTT法により細胞生存率をアッセイした(平均 SEM、n=3)。 一次組織へのTRAIL融合タンパク質のインビトロの寛容性。(A)500ng/mLのボルテゾミブの存在下でまたはなしで1.1nMの配列番号102と共にインキュベートした後の一次ヒト肝細胞(PHH、平均 SEM、n=5)またはHuh−7肝癌腫細胞(PHH、平均 SEM、n=7)における相対カスパーゼ活性(未処理と比較した増加倍数)。アスタリスクは、統計学的有意性を示す。(B)500ng/mLのボルテゾミブ、1.1nMの配列番号102、または両方と共にインキュベートした後のPHH(左)およびHuh−7細胞(右)におけるカスパーゼ−3切断を免疫ブロッティングによって分析した。 Colo205異種移植腫瘍モデルにおけるTRAIL融合タンパク質の抗腫瘍活性。(A)PBS(白菱形)、ボルテゾミブ(黒三角)、配列番号104(成分B欠如)+ボルテゾミブ(白三角)、配列番号97(L>12アミノ酸)+ボルテゾミブ(丸)、配列番号102(L<12アミノ酸)+ボルテゾミブ(黒菱形)または配列番号102のみ(四角)の腹腔内適用後の時間の関数としての腫瘍体積。矢印、タンパク質適用;アスタリスク、ボルテゾミブ適用;記号、腫瘍体積の平均値 95%信頼区間(CI)、n=12腫瘍/処置群。(B)第14日における個々の腫瘍体積。バー、腫瘍体積の平均値 95%CI。 アフィニティー精製された配列番号102(レーン1)、配列番号125(レーン2)および配列番号126(レーン3)のクマシー染色SDS−PAGE。5μgのタンパク質を還元条件下で負荷した。 配列番号125および配列番号126のアルブミン結合。両方のタンパク質を1時間、室温で、等モル濃度のヒト血清アルブミン(HSA)またはマウス血清アルブミン(MSA)と共にインキュベートし、その後、サイズ排除クロマトグラフィーによって分離した。サイログロブリン(669kDa)、アポフェリチン(443kDa)、 −アミラーゼ(200kDa)、ウシ血清アルブミン(67kDa)、炭酸脱水酵素(29kDa)およびFLAGペプチド(1kDa)を標準タンパク質/ペプチドとして使用した。 インビトロでの配列番号125および配列番号126の生物活性。Huh−7肝癌腫細胞をボルテゾミブ(250ng/mL)で感作し、配列番号102、配列番号125(左パネル)および配列番号126(右パネル)の系列希釈物で、三重反復で処理した。16時間後、クリスタルバイオレット染色を用いて、細胞生存率を判定した。標的化効果の定量のために、細胞を過剰なセツキシマブ(70nM)と共にプレインキュベートした後、配列番号102、配列番号125および配列番号126を添加した。配列番号125および配列番号126を100μg/mLのHSAの存在下でさらにインキュベートした。比較のために配列番号102の値を両方のパネルにプロットした。 配列番号102(A)および配列番号125(B)の薬物動態。25μgのタンパク質をCD1マウスにi.v.注射し、示されている時点で血清試料を採取し、その後、ELISAによりscTRAIL分子を検出した。 配列番号96の配列。 配列番号102の配列。 配列番号97の配列。 配列番号98の配列。 配列番号103の配列。 配列番号125の配列。 配列番号126の配列。 配列番号127の配列。 配列番号128の配列。 配列番号129の配列。
実施例
以下に、本発明の様々な実施形態および態様を例証する一般実施例を提供する。しかし、本発明は、本明細書に記載する特定の実施例によって範囲を制限されないものとする。実際、当業者には、上述の説明、添付の図面および下の実施例から、本明細書に記載するものに加えて本発明の様々な修飾形態が容易に明らかになるだろう。すべてのかかる修飾形態が添付の請求項の範囲に入る。
実施例1: 生化学的分析
1. ポリペプチド生産
1.1 原理
aa残基95−281(TRAIL)(配列番号5)を包含する3つのヒトTRAILドメインを(GGGS)ペプチドリンカーP(配列番号48)と融合して、いわゆる一本鎖TRAIL(scTRAIL)(配列番号104)を生じさせた。V(配列番号93)およびV(配列番号92)から成るEGFR特異的抗体断片をscTRAIL(配列番号104)のN末端に融合させた。本発明によるポリペプチド(配列番号96および102)を得るために、V(配列番号93)とV(配列番号92)の間の(GGGGS)(配列番号52)またはGGGGS(配列番号50)ペプチドリンカーを選択した。Vリーダー(K)(配列番号101)およびFLAGタグ(F)(配列番号100)をその抗体領域の前に配置した。本発明によるグリコシル化ポリペプチドについては、2つのN−グリコシル化部位を有するリンカー(GNGTSNGTS)(配列番号83)をV(配列番号92)とscTRAIL(配列番号104)の間に配置した。
1.2 プラスミドおよび細胞系
以前に記載された構築物(Schneiderら,2010,Cell Death.Disease.2010)への、(GGGS)リンカーモチーフをコードする配列によって接続された3つのTRAIL成分(aa残基95−281)をコードする合成配列のEcoRI/NotIクローニングによって、ヒトscTRAIL(配列番号104)についてのpIRESpuro−scTRAIL発現構築物を得た。EGFR特異的V−V−scTRAIL発現構築物の生成のために、オリゴヌクレオチドCGAGGTGCAGCTGGTCGAG(配列番号109)およびTGCGGCCGCTCTCTTGATTTC(配列番号110)を使用してヒト化VおよびV配列(huC225)の合成コーディング配列を増幅した。次に、このテンプレートをオリゴヌクレオチドATATATCTCGAGGCCAGCGACTACAAAGACGATGACGATAAAGGAGCCGAGGTGCAGCTGGTCGAG(配列番号111)とアニールして、XhoI部位およびFLAGタグコーディング配列を挿入した。鎖伸長後、全配列をオリゴヌクレオチドATATATCTCGAGGCCAGCGAC(配列番号112)およびATATGAATTCTGCGGCCGCTCTCTTGATTTC(配列番号113)によって増幅した。次いでそのPCR産物を、Vリーダーを保有するpCR3(Invitrogen)に、XhoI/EcoRIによってクローニングした。次いでこの構築物のscTRAILコーディング配列をEcoRI/XbaI部位によって挿入した。配列番号102についてのEGFR特異的構築物は、リンカーLを(GGGGS)からGGGGSに短縮することによってpCR3−VH−VL−scTRAILから誘導した。したがって、オリゴヌクレオチド(1)CCCACAGCCTCGAGGCCAG(配列番号114)および(2)GAGCCGCCACCGCCACTAG(配列番号115)ならびに(3)CTAGTGGCGGTGGCGGCTCTGATATTCAGCTGA CCCAGTCC(配列番号116)および(4)TGAATTCTGCGGCCGCTCTC(配列番号117)を使用して、2つのPCR産物を生成した。下線を引いた領域での前記産物のアニーリングおよび鎖伸長後、全配列をオリゴヌクレオチド(1)および(4)によって増幅し、その後、pCR3−V−V−scTRAILへのXhoI/NotIクローニングを行った。配列番号96のグリコシル化変異体は、オリゴヌクレオチド(1)CCCACAGCCTCGAGGCCAG(配列番号118)およびCCCGTTGCTGGTGCCGTTGCCTGCG GCCGCTCTCTTG(配列番号119)、それぞれ、(1)およびATATGAATTCGGATGTCCCGTTGCTGGTGCCGTTG(配列番号120)を使用するpCR3−VH−VL−scTRAILにおけるhuC225 VH−VLコーディング配列の2回のPCR増幅、その後のpCR3−VH−VL−scTRAILにおけるXhoI/EcoRIクローニングによって生成した。配列番号98の発現用の構築物は、オリゴヌクレオチドGCACATCCAATGGGACCAGCGGAACCTCCGAAGAGACTATCTC(配列番号121)およびCCCGTTGCTGGTTCCATTACCAGATCCGCCCCCTCC(配列番号122)、それぞれATATATGGATCCGGCAACGGCACATCCAATGGGACCAG(配列番号123)およびATATATGGATCCGGTCCCGTTGCTGGTTCCATTAC(配列番号124)を使用するTRAILコーディング配列の2回の逐次的増幅、その後の配列番号97用の発現構築物へのBamHIクローニングによって生成した。
HEK293、HepG2、NCI−H460、Colo205およびJurkat細胞は、アメリカ合衆国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)(バージニア州マナッサス)から入手した。5%ウシ胎仔血清(FCS、Hyclone)をそれぞれ補足し、HepG2については10%FCSを補足したRPMI1640培地(Invitrogen、ドイツ国カールスルーエ)で細胞を培養した。Huh−7D12肝臓癌腫細胞をドイツ国ハノーファーのHeike Bantel、Hannover Medical Schoolから入手し、10%FCSを補足したDMEM(Invitrogen、ドイツ国カールスルーエ)で培養した。
1.3 組換えタンパク質の生産および精製
リポフェクタミン2000(Invitrogen)を使用する対応する発現プラスミドでの安定したトランスフェクション、および安定して発現するクローンのプールの生成後、HEK293細胞において配列番号96、97、98、102、125および126のTRAIL融合タンパク質を生産した。タンパク質生産のために、安定したクローンをRPMI1640、5%FCS中で拡大させ、90%集密度まで成長させ、その後、50μMのZnClを補足した無血清Optimem(Invitrogen)で培養し、培地を3日ごとに2回交換した。上清をプールし、組換えタンパク質を、先ず、Ni−NTA−アガロース(Qiagen、ドイツ国ハイデン)を使用するIMACによって精製した。100mMのイミダゾールでの溶離およびPBSに対する透析の後、抗FLAG mAb M2アガロース(Sigma−Aldrich、ドイツ国シュタインハイム)を使用するアフィニティークロマトグラフィーによってそれらのタンパク質をさらに精製した。結合タンパク質を100μg/mLのFLAGペプチド(peptides&elephants、ドイツ国ポツダム)で溶離し、PBSに対して透析した。scTRAILならびに配列番号97および98を単一のM2アガロース・アフィニティー・クロマトグラフィー段階で精製した。50または10kDa MWCOでVivaspin遠心濃縮装置(Sartorius Stedim、フランス国オーバーニュ)を使用する精製タンパク質の濃縮後、そのタンパク質濃度を分光光度計(NanoDrop products、デラウェア州ウィルミントン)で測定し、アリコートを−80℃で保管した。
1.4 SDS−PAGEおよびウエスタンブロット分析
配列番号96、配列番号102、配列番号104、125、126およびグリコシル化された配列番号97の精製ポリペプチドをSDS−PAGE(還元条件)、続いて、銀染色(1レーンあたり1μgのタンパク質)、クマシー染色、またはモノクローナル抗TRAIL(MAB687、R&D Systems、ドイツ国ヴィースバーデン)もしくは抗FLAG抗体(M2、Sigma−Aldrich)をアルカリホスファターゼコンジュゲート二次抗体(Sigma−Aldrich)と併用するウエスタンブロッティング(1レーンあたり250ngのタンパク質)によって分析した。配列番号97のグリコシル化ポリペプチドをN−グリコシダーゼで処理し、SDS−PAGEおよびクマシー染色によって分析した。脱グリコシル化のために、タンパク質(5μg)をSDSおよびDTTの存在下で変性させ、その後、Nonidet P−40および500単位のPNGaseF(New England Biolabs、ドイツ国フランクフルト・アム・マイン)を供給業者の指示書に従って添加した。37℃での1時間のインキュベーション後、試料をSDS−PAGEに付した。ウエスタンブロッティングのために、抗TRAIL抗体MAB687(R&D Systems、ドイツ国ヴィースバーデン)および抗FLAG M2 mAb(Sigma−Aldrich)を使用し、その後、検出のために抗マウスアルカリホスファターゼ結合二次抗体(Sigma−Aldrich)を使用した。
SDS PAGE/ウエスタンブロット分析の結果は、配列番号104に対して配列番号96、97および102の分子質量の増加を確証した。配列番号102に対する配列番号125および126の分子質量の増加をSDS pageおよびクマシー染色によって確証した。配列番号97は、SDS PAGEにおいて、このタンパク質の有効なグリコシル化と合致する泳動低減を示した。これを、糖タンパク質の炭化水素側鎖を除去する融合タンパク質のPNGaseF処理、その結果として生ずる非グリコシル化形態の質量への特異的バンドシフトによって確認した。さらに、前記アッセイにより、4つすべてのポリペプチドにおけるTRAILおよびFLAGタグの存在が確認された。
1.5 サイズ排除クロマトグラフィーおよびアルブミン結合アッセイ
配列番号96、配列番号102、配列番号104およびグリコシル化された配列番号97の精製ポリペプチドを、PBS中で平衡させたBioSuite 250 HR SEC(300×7.8)カラム(Waters、Millipore Corp.、マサチューセッツ州ミルフォード)でのサイズ排除クロマトグラフィーによって分離し、0.5mL/分の流量で溶離した。
配列番号125および126のポリペプチドへのアルブミン結合を、該ポリペプチドとヒト血清アルブミンまたはマウス血清アルブミンとのインキュベーション、および上で説明したようなサイズ排除クロマトグラフィーによるタンパク質−タンパク質相互作用の判定によって確証した。
1.6 免疫沈降およびタンパク質分析
免疫沈降のために、氷上、RIPA緩衝液(50mM Tris、pH7.5、150mM NaCl、10mMフッ化ナトリウム、20mMグリセロリン酸塩、1mM EDTA、1%NP40、1mMオルトバナジン酸ナトリウム、0.5mMフッ化フェニルメチルスルホニル、0.1%SDS、0.25%デオキシコール酸ナトリウム)中、完全プロテアーゼ阻害剤(Roche Diagnostics、ドイツ国マンハイム)で細胞を溶解し、溶解産物を遠心分離(16000 g、10分、4℃)によって清澄化した。1.5mgの溶解産物タンパク質を穏やかに振盪しながら1.5μgのマウス抗EGFR Ab−13 mAb(Neomarkers、米国カリフォルニア州フリーモント)と共に4℃で一晩インキュベートした。プロテインGセファロース(KPL、米国メリーランド州ゲーサーズバーグ)で免疫複合体を捕捉し、RIPA緩衝液で3回洗浄した。SDS−PAGEと、マウス抗ホスホチロシンP−Tyr−100 mAb(Cell Signaling Technology、米国マサチューセッツ州ダンヴァース)およびウサギ抗EGFR1005抗体(Santa Cruz Biotechnology、米国カリフォルニア州サンタクルーズ)、続いてHRPコンジュゲート二次抗体を使用するウエスタンブロッティングとによって、タンパク質を分析した。可視化のためにECL(Pierce Biotechnology、米国イリノイ州ロックフォード)を使用した。
切断カスパーゼ−3に対するウサギポリクローナル抗体(Cell signaling Technology)を使用する免疫ブロッティングにより、カスパーゼを検出した。内部対照としてのGAPDHをウサギポリクローナル抗体(Cell signaling Technology)で検出した。可視化のためにHRPコンジュゲート二次抗体(Zymed Laboratories、米国カリフォルニア州サンフランシスコ)およびECLを使用した。
実施例2: フローサイトメトリー、細胞死アッセイ、ALTおよびカスパーゼ活性
2.1 フローサイトメトリー
5×10の細胞をPBA緩衝液(PBS、0.025%BSA、0.02%アジ化ナトリウム)に懸濁させ、示されているscTRAIL融合タンパク質(2μg/mL)と共に1時間4℃でインキュベートした。PBA緩衝液で細胞を3回洗浄した後、結合融合タンパク質を抗ヒトTRAIL mAb MAB687(2.5μg/mL、R&D Systems)およびフルオレセインイソチオシアナート標識ウサギ抗マウスIgG Ab(1:200、Sigma−Aldrich)により検出し、その後、各々PBAでの3回の洗浄段階を行った。EGFRへのscTRAIL融合タンパク質結合の遮断(図5Bを参照されたし)のために、huC225の二価変異体(huC225Cys、50μg/mL、ドイツ国ユーリッヒのCelonic GmbHにより好意的に提供されたもの)を添加し、その30分後に配列番号96および配列番号102をそれぞれ添加した。TRAIL受容体の発現を、抗マウスIgG−FITCと共に抗TRAIL R1 mAb MAB347および抗TRAIL R2 mAb MAB6311(各々4μg/mL、R&D Systems)によって検出した。EGFR発現をフィコエリトリン標識抗ヒトEGFRmAb sc−101(4μg/mL、Santa Cruz Biotech、カリフォルニア州サンタクルーズ)によって検出した(図4を参照されたし)。結合阻害のために、精製された配列番号102(50μg/mL)を添加し、その30分後にAlexa Fluor 488結合mAbセツキシマブ(1μg/mL)を添加した(図5Aを参照されたし)。
前記アッセイによりHuh−7およびHep2G肝細胞癌腫細胞系ならびにT細胞白血病系JurkatにおけるEGF受容体ならびにアポトーシス促進性TRAIL受容体DR4およびDR5の発現レベルを判定し、Huh7は、EGFR+、DR4+、DR5低と判明し;HepG2は、EGFR低/陰性、DR4+、DR5+と判明し;ならびにJurkatは、EGFR陰性、DR4陰性、DR5低と判明した(図4を参照されたし)。さらに、過剰なEGFR受容体特異的TRAILタンパク質(配列番号102)による抗EGFR mabセツキシマブのEGFR+細胞(Huh−7)への結合の遮断により配列番号102の融合タンパク質内のEGFR特異的V−Vドメインの機能的発現が明らかになった(図5A、右パネル);予想どおり、EGFR低/陰性HepG2細胞のほんのわずかなセツキシマブ染色を過剰な配列番号102の融合タンパク質によってさらに低減させることはできなかった。前記染色は、前記試薬の非特異的バックグラウンド染色を表す可能性が高い。同様に、EGFR標的化融合タンパク質配列番号102および配列番号96のEGFR+Huh−7細胞への結合は、過剰な抗EGFR特異的抗原断片によってある程度遮断可能であり、それにより、残存シグナルを、TRAILドメインによる融合タンパク質のそれらのコグネイトTRAIL受容体への特異的結合によるものとすることができた。この実験設定では、融合タンパク質の結合がDR4+DR5+HepG2細胞についても明確に認められ、これらの細胞における検出レベル以下での低いEGFR発現のため、抗EGFR特異的抗体断片の添加により前記シグナルは殆ど遮断されなかった。
2.2 細胞死アッセイ
Huh−7(3×10)、HepG2(3×10)、Colo205(1ウェルあたり5×10)またはJurkat(1×10)を96ウェルプレートにおいて100μL培養培地中で24時間成長させ、その後、示されている濃度の配列番号96、102、125、126および104または「KillerTRAIL」(Axxora Deutschland GmbH、ドイツ国ローラッハ)で、三重反復で処理した(図6〜8および18を参照されたし)。陽性対照として、細胞を0.25%Triton X−100で死滅させた。Huh−7およびHepG2細胞での細胞死アッセイを、ボルテゾミブの不在下(図6、Jurkat細胞)または存在下(図7、Huh−7:250ng/mL、図6、HepG2:500ng/mL、図18、Huh−7:250ng/mL)、Selleck Chemicals、テキサス州ヒューストン)で行った。ボルテゾミブを添加し、その30分後、細胞死を誘導するために細胞をアポトーシス促進性リガンドと共にインキュベートして感作した(図6、7)。あるいは、細胞を、示されている濃度のTRAIL融合タンパク質と共に30分間プレインキュベートし、その後、ボルテゾミブの系列希釈物を添加した(図8)。TRAILのみで処理した細胞を、適用したTRAIL濃度についての各パネルに示す(ボルテゾミブ 0ng/mL)(図8)。16時間のインキュベーション後、クリスタルバイオレット染色(Huh−7、HepG2)またはMTT法(Jurkat)(Wuestら,2002)のいずれかによって細胞生存率を判定した。後者の場合、DMF/HO(1:1)、pH4.5(80%酢酸含有)中の15%SDSから成る溶解緩衝液を使用した。細胞死の標的抗原依存性誘導を実証するために、細胞を競合するセツキシマブmAb(10μg/mL、Merck、ドイツ国ダルムシタット)(図18)または代替的にEGFR特異的huC225Cys(10μg/mL)(図7)と共に30分間プレインキュベートした。
2.3 アラニンアミノトランスアミナーゼ(ALT)およびカスパーゼ活性
3つのCD1マウス(Janvier、フランス国Le Genest−St−Isle)を、1nmolの配列番号102および配列番号97に記載の融合タンパク質、0.1nmolのFasL融合タンパク質(陽性対照)およびPBS(陰性対照)でそれぞれ腹腔内処置した。4時間および24時間後に尾から血液試料を採取し、氷上でインキュベートした。凝固した血液を遠心分離し(10000 g、10分、4℃)、血清試料を−80℃で保管した。アラニンアミノトランスアミナーゼの活性を酵素的アッセイ(BIOO Scientific、米国テキサス州オースティン)によって判定した。肝臓組織におけるカスパーゼ−3活性を判定するために、24時間後(陽性対照は5時間後)にマウスを屠殺し、肝臓生検材料を採取した。溶解緩衝液(200mM NaCl、20mM Tris、1%NP−40、pH7.4)でホモジネートを調製した。10μgのタンパク質を蛍光原基質Ac−DMQD−AMC(Enzo Life Sciences)の変換によって分析した。Seidelら(Hepatology 2005,42:113−120)によって発表されたように、PHHおよびHuh−7細胞におけるカスパーゼ活性を判定した。
実施例3: 異種移植マウス腫瘍モデル
8週齢雌NMRI nu/nuマウス(Janvier)の左および右背面に100μLのPBS中の3×10のColo205細胞を皮下注射した。腫瘍細胞接種の6日後、腫瘍が約100mmに達したときに処置を開始した。0.45nmolの配列番号104、97および102に記載のアフィニティー精製TRAIL融合タンパク質の腹腔内注射をそれぞれ毎日、8回、マウスに投与した。第1、3、5および7処置日には、タンパク質注射の3時間前に100μLのPBS中の5μgのボルテゾミブを追加で腹腔内投与した。対照群には100μLのPBSまたは5μgのボルテゾミブを同じ時間間隔で投与した。Schneiderら(Cell Death Dis.2010;1:e68)およびKimら(Bioconjug.Chem.2011;22:1631−1637)に記載されているように腫瘍成長をモニターした。テューキー検定を統計に利用した。
実施例1、2および3において開示した結果の説明
示した実施例の主目的は、scTRAIL融合タンパク質のアポトーシス促進活性を、それらの腫瘍選択性、すなわち正常な非悪性組織に対する非活性、を保持しながら向上させることであった。原則的に、TNFファミリーの他のアポトーシス促進性メンバーはもちろん、可溶性リガンドとして不活性である、またはそれらの活性を関連組織もしくは細胞タイプに拘束するために膜標的化を要する、すべての他の非アポトーシス性組織および免疫調節TNFリガンドにも、同じ規則が適用される。前記実施例はまた、例示的に使用した特異的標的抗原(EGFR)に限定されず、腫瘍治療目的での線維芽細胞活性化タンパク質などの腫瘍間質マーカーを含めて、原則的にすべての他の組織および細胞選択的標的に適用される。
scTRAIL融合タンパク質の構築および調製
機能的に向上したscFv−TRAIL融合タンパク質を生成するために、先ず、scTRAILの遺伝子コードを哺乳動物発現系におけるより高いタンパク質収量に適応させた。3つのTrail分子(成分A)の接続に適している様々なリンカーモチーフの中で、(GGGS)1−4モチーフを試験し、短いリンカー(GGGS)(配列番号47)および(GGGS)(配列番号48)のほうが、長いリンカーより、タンパク質安定性、凝集する傾向および同一のまたはより良好なアポトーシス誘導活性を提示する傾向に関して優れていた。
本発明者らは、モデル系としてEGFR標的化を使用した。受容体チロシンキナーゼのerbBファミリーの他のメンバー同様、EGFR(erbB1)は、肺および肝臓癌をはじめとする幾つかの癌腫において過発現される、確立された腫瘍マーカーである(Olayioyeら,2000)。配列番号96のEGFR特異的融合タンパク質の生成のために、前記構築物のN末端に成分B、抗EGFR mAbセツキシマブ(C225)に由来するヒト化されコドン最適化された抗体断片(Naramuraら,1993)(配列番号94)、を融合させた。精製および検出を目的として、FLAGタグ(F)で成分BのN末端を置換した(図1A)。TRAIL生物活性はそのオリゴマー状態に依存し、これは、特に、TRAILR2(DR5)に該当し、TRAILR2(DR5)は、可溶性三量体形態のTRAILによってあまり活性化されない(Wajantら,2001)。配列番号102については、VとV間のリンカーLを(GGGGS)(配列番号52)からGGGGS(配列番号50)に短縮した。発現培養条件中のタンパク質分解性プロセッシングに対する基礎タンパク質安定性および保護を向上させるための独立したアプローチで、配列番号96の次の2つの変異体を設計した:i)成分Aと成分Bを接続するリンカーXが2つのN−グリコシル化部位を含み、その結果、単量体グリコシル化形態を生じさせる変異体(配列番号97);およびii)加えて、3つのTRAIL成分を接続する2つのグリシンリンカー(P)が、各々が2つのN−グリコシル化部位も含むリンカー(P1、P2)によって置換された(図1)変異体(配列番号98)。
安定してトランスフェクトされたHEK293細胞における発現後、配列番号96および配列番号102の精製をIMAC(TRAILの固有ヒスチジン残基のため)とM2 mAbアフィニティークロマトグラフィーの両方によって遂行した。例えば、細胞培養物上清1リットルあたり>3mgの高純度タンパク質という収量を両方の融合タンパク質について達成することができた。精製タンパク質のSDS−PAGEおよびウエスタンブロット分析は、scTRAIL(配列番号104)およびEGFR特異的V−V−scTRAIL融合タンパク質配列番号96および102それぞれについて、68、93および94kDaの一本鎖単量体の予想算出分子質量と合致する70kDaおよび100kDaの近似的分子質量を有する単一タンパク質バンドを明示した(図2)。導入されたリンカーの有効なグリコシル化に従って、配列番号97の見かけの分子質量は配列番号96と比較して増加された。配列番号97のN−グリコシダーゼ処理は、その非グリコシル化誘導体のものと本質的に同一の分子質量を有するタンパク質を生じさせる結果となった。配列番号96へのN−グリコシル化部位の導入は、生産プロセス中の分解に対するタンパク質安定性および保護を向上させ、これは、培養上清中に存在する分解産物の強力な低減(示されていない)から明白であった。これにより、2段階精製後の非グリコシル化融合タンパク質のものに匹敵する精製グレードおよびしたがって精製された生物活性タンパク質のより高い総収量が得られる、M2アガロースでの配列番号97などのグリコシル化変異体の一段階精製が可能になる。
融合タンパク質(配列番号104)および配列番号96(グリコシル化を伴うものおよび伴わないもの、両方)のゲル濾過分析は、タンパク質の大部分(>94%)が単量体として存在する(図3)が、分子サイズの増加に従って保持時間がscTRAIL(配列番号104)から配列番号97へと減少することを示した。scTRAIL(配列番号104)に関しては、SECから導出される分子質量がSDS−PAGE(図2)から算出したものと比較してわずかに低かった。これは、この分子の特徴であり、分解の暗示ではない(Schneiderら,2010)。興味深いことに、配列番号102のSECは、2つのピークの存在を明示した。200kDa付近の主ピークは、二量体に起因し得るが、副ピークは、融合タンパク質の三量体および/または四量体形態を表し得る。
成分Aと成分Bの間(配列番号125)または融合タンパク質のC末端(配列番号126)のいずれかにアルブミン結合ドメイン(ABD)を含むTRAIL融合タンパク質を、上で説明したように、HEK293細胞から精製した。本質的にABDの導入の結果である、分子量の増加を、図16に示したクマシー染色SDS−PAGEゲルで見ることができる。
サイズ排除クロマトグラフィー(chromatographie)実験は、アルブミン結合ドメインを含むTRAIL融合タンパク質が、実際にヒトおよびマウス両方の血清アルブミンを結合できることを示した(図17)。
scTRAIL融合タンパク質のEGFR特異的結合
様々なscTRAIL融合タンパク質のEGFR陽性細胞への特異的抗原結合を2つのHCC細胞系のフローサイトメトリーによって分析した。HepG2細胞においてEGFRは滅多に検出できず、したがって、標的抗原低/陰性と考えられたのに対して、Huh−7細胞ではEGFR発現がはっきりと明示された(図4)が、このHCC系でのEGFRレベルは、EGFR過発現A431細胞と比較して中程度のようである(データを示さない)。これと一致して、EGFR陽性Huh−7細胞への標識セツキシマブの結合を0.5μMの配列番号102とのプレインキュベーションにより遮断することができる(図5)。HepG2およびHuh−7細胞と配列番号96または配列番号102のインキュベーションは、結果として両方の細胞系への該タンパク質の結合を生じさせたが、抗EGFRhuC225(2μM)との細胞のプレインキュベーションによる融合タンパク質結合の競合は、Huh−7細胞でしか可能でなかった(図2C)。Huh−7細胞への融合タンパク質結合の競合時に観察された中間蛍光シグナルは、TRAIL受容体へのTRAILドメイン(該融合タンパク質の成分A)の結合を表す可能性が高い。これは、EGFR低/陰性HepG2細胞に対する配列番号96および配列番号102のより弱い、かつ切断不能の結合と一致する。EGFR陽性細胞への両方の融合タンパク質の結合の競合は、標的化ドメイン(成分B)の構造的完全性および機能性の指標である。
EGFR+、DR4+5+NCI−H460細胞へのTRAIL融合タンパク質の定量的結合研究により、配列番号97に記載のTRAIL融合タンパク質(3.6±0.3×10−10M)および配列番号102に記載のTRAIL融合タンパク質(1.6±0.3×10−10M)についての有意に異なる(P=0.003)EC50値が判明した。これは、配列番号102に記載の二価TRAIL融合タンパク質の特異的分子組成の結合活性効果およびしたがって配列番号97に記載のTRAIL融合タンパク質と比較して潜在的に優れた標的化を含意する(図12A)。さらに、配列番号102に記載のTRAIL融合タンパク質が、EGF誘導EGFR自己リン酸化を遮断する機能活性を呈示するかどうかを調査した。この実験ではセツキシマブが陽性対照としての役割を果たした。配列番号102に記載の二価TRAIL融合タンパク質によるEGF刺激受容体活性化の機能的遮断をColo205(図12B、左パネル)およびHuh7(図12B、右パネル)細胞の両方について実証することができた。
scTRAIL融合タンパク質による細胞死の標的非依存性誘導
標的化ドメインの影響のないscTRAIL融合タンパク質の基礎生物活性を調査するために、本発明者らは、先ず、標的陰性細胞系HepG2(ヘパトーム)およびJurkat(T細胞白血病)に対する細胞死誘導を分析し、それを非標的化scTRAIL分子と比較した。分析した全ての細胞系に対して、配列番号102は、配列番号96またはそのグリコシル化形態(配列番号97)と比較しておおよそ10倍増した生物活性を発揮した。参照として、市販の高活性TRAIL製剤、いわゆる「KillerTRAIL」(Enzo Lifesciences)、の生物活性は、配列番号96の活性と匹敵することが判明した。HepG2細胞の低いまたは不十分でさえある標的抗原発現のため、配列番号102および配列番号96のアポトーシス誘導活性は、少なくとも7倍過剰(70nM)のセツキシマブの存在による影響を受けなかった(示されていない)。標的陰性細胞に対する配列番号96の生物活性は、配列番号104(scTRAIL)のものと異ならなかった。可溶性TRAILによってではなくTRAIL複合体によって誘導されるアポトーシスに対して感受性であることが公知である、EGFR陰性、DR4DR5Jurkat細胞に関しては、本発明者らは、配列番号102のKillerTRAILと比較して高いアポトーシス誘導活性、ならびに配列番号96および104に対する無反応性を見出した(図6)。
scTRAIL融合タンパク質による細胞死のEGFR指向性増進
配列番号96および配列番号102の受容体標的化能力のため達成可能な生物活性の強化を実証するために、EGFR陽性肝臓癌腫細胞系Huh−7を選択した。scTRAIL(配列番号104)と比較して、配列番号96は、Huh−7細胞に対して10倍良好なアポトーシス誘導活性を示した(図7)。過剰なセツキシマブ(70nM)とのこの生物活性の競合は、同じ桁数での配列番号96のEC50の右方向シフトを明示した。これは、scTRAIL生物活性の向上の原因となるEGFR標的化の機能性の証拠となる。グリコシル化された配列番号97は、その非グリコシル化変異体と比較して同一の生物活性を発揮した。これは、この部位でのグリコシル化が生物活性に影響を及ぼさないことを示す。配列番号102は、配列番号96に対して10倍強化された生物活性を示した。配列番号102と同モル過剰のセツキシマブの活性の競合も、用量応答曲線の匹敵するシフトを生じさる結果となった。これにより、標的化はこの融合タンパク質の既に増加した生物活性をさらに向上させることが確認された。さらに、アルブミン結合ドメイン(ABD)を含む二量体TRAIL融合タンパク質(配列番号125および配列番号126)は、ABDを欠く二量体TRAIL融合タンパク質(配列番号102)に匹敵する生物活性を呈示した。これは、配列番号125および126に記載のTRAIL融合タンパク質に対して行ったようなABDの導入が、細胞死のEGFR指向性増進の生物活性に有意な影響を及ぼさないことを示す(図18)。
もう1つの実験構成では、Huh−7細胞を固定用量の様々なTRAIL融合タンパク質で前処理し、その後、アポトーシス感作物質ボルテゾミブの力価測定を行った(図8)。1nMおよびそれより上のタンパク質濃度では、試験した配列番号102、96および104は、ボルテゾミブで感作したときのこれらの細胞における完全アポトーシスの誘導に関してほぼ同等に効果があった。対照的に、0.1nMおよびそれより下のタンパク質濃度では、ボルテゾミブ感作と構築物のEGFR標的化能力の強い相乗作用が見えるようになった。0.05Mのタンパク質濃度では、配列番号96および102だけがボルテゾミブと相乗作用を示すことができ、それによって配列番号102は、この濃度で配列番号96と比較して高い生物活性を示した。配列番号102の優れた活性は、0.01nMの融合タンパク質で、よりいっそう明白であった(図8)。
汎カスパーゼ(zVADfmk)またはカスパーゼ−3選択的(zDEVDfmk)阻害剤のいずれかによる細胞死のほぼ完全な遮断(図13A)、およびネクロスタチン−1の細胞死の防止または低減の失敗(データを示していない)は、Huh−7およびColo205の大部分がTRAIL融合タンパク質での処理によってアポトーシス細胞死を被ることを示していた。セツキシマブは、EGF受容体のEGF誘導自己リン酸化を遮断した(図12B)。さらに、セツキシマブそれ自体は、Colo205およびHuh7細胞においてEGFRのEGF誘導自己リン酸化を遮断すること(図12B)により、4日培養でのこれらの2つの癌細胞系の成長に実質的に影響を及ぼさなかった(図13B、C)。同様に、配列番号102誘導アポトーシスを、配列番号102で処理したColo205細胞培養物において中和抗TRAIL抗体の存在により(図13B)または汎カスパーゼ阻害剤でのHuh−7細胞の処理により(図13C)防止したとき、4日の観察期間中にほんのわずかな成長阻害しか認められなかった。ここで研究した細胞およびインビトロの条件について考え併せると、これらのデータは、i)配列番号102誘導細胞死が、TRAILシグナル伝達を必要とすること、およびii)配列番号102によるEGFR機能の遮断が、迅速なアポトーシス誘導に寄与しないことを示す。
細胞に対する配列番号96および配列番号102の結合親和性
配列番号102の特異的分子組成は、結合活性効果およびしたがって配列番号96と比較して潜在的に優れた標的化機能を含意する。したがって、本発明者らは、平衡結合条件下、4℃で、抗TRAIL抗体での間接的免疫蛍光フローサイトメトリーによって、EGFR陽性、DR4+5+NCI−H460細胞に関する両方の融合タンパク質の解離定数を決定した。4℃でのscTRAIL融合タンパク質とNCI−H460細胞の間の相互作用のKをラインウィーバー・バーク反応速度分析(Lineweaver and Burk,1934;Benedictら,1997)によって決定し、配列番号102の融合タンパク質のほうが4倍低いことを見出した(それぞれ、配列番号96について6.5±0.9×10−8M、および配列番号102について1.7±1.2×10−8M)。原則的に、測定K値は、融合タンパク質内の両方の機能性ドメイン、すなわちEGFR標的化ドメイン(成分B)およびTRAILドメイン(成分A)、とそれらのそれぞれの受容体との細胞表面相互作用を表す。しかし、JurkatなどのTRAILR+、EGFR陰性細胞への配列番号102の結合が、結果として、このアッセイにおいて非常に弱いシグナルしか生じさせなかったため(データを示さない)、本発明者らは、NCI−H460について示されたシグナルは、主として、融合タンパク質のそのV−Vドメイン経由でのEGFRへの結合に起因すると推論した。実際、適用したアッセイ条件(4℃)下で、安定した受容体リガンド相互作用およびしたがって明白な親和性強化の原因となり得るTRAILRの動的クラスタリングは防止される。したがって、本発明者らは、この親和性増加を、主として、この特定の融合タンパク質(配列番号102)の二価標的化ドメイン(成分B)の結合活性作用によるものとする。
配列番号102の全身毒性の欠如および薬物動態
配列番号102の強力に増加されたインビトロの生物活性がTRAILの有利な腫瘍選択性を減少させるかどうかを評定するために、本発明者らは、許容しがたいTRAIL副作用に関して最も感受性が高いと言われている器官、肝臓、に対するインビボ適用の全身寛容および効果を研究した。3匹のCD1マウスの複数の群を示されている試薬(図9)で腹腔内処置した:陰性対照:PBS;陽性対照:凝集FasL融合タンパク質;配列番号102および配列番号96。(A)血漿試料を4時間および24時間後に調製し、酵素的アッセイを用いてアラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)の活性をアッセイした。破断線は、ALTの上位正常レベルを示す(35〜50U/L)。(B)陽性対照(凝集FasL融合タンパク質で処置したマウスは、2〜4時間後に重度の全身毒性の表現型徴候を示し、≒5時間後に死亡する。試料を4時間後に採取した)を除き24時間後にマウスを屠殺し、特異的AMC結合ペプチド基質を使用するカスパーゼ−3活性の判定のために肝臓生検材料を採取した。データは、配列番号102が、標的陽性腫瘍細胞系に対する(標的化されていないscTRAILおよび最も活性な市販のTRAILと比較して)その強力に増加されたインビトロのアポトーシス活性にもかかわらず、マウスモデルにおいて3mg/kgまでの用量で十分に全身寛容を維持することを明確に示す。さらに、器官(肝臓)特異的病理の生化学的パラメータにより、適用の4時間後に正常上限値へのALT値の一時的なほんのわずかな増加しか伴わない、このTRAIL融合タンパク質に対する表現型寛容性が確認される。生物活性融合タンパク質が血液中でまだ検出可能である、24時間後のカスパーゼ活性およびベースラインALTの欠如(Tα1/2=2時間、Tβ1/23時間;t=24時間での血漿濃度:100μg/マウスの静脈内適用用量で100ng/mL)は、配列番号102が腫瘍選択性を維持し、配列番号102を安全にインビボ適用できることを証明する。
さらに、ボルテゾミブの存在下での配列番号102によるカスパーゼ−3活性化についてのHuh−7ヘパトーム細胞と初代ヒト肝細胞(PHH)の比較は、腫瘍細胞における強力なボルテゾミブ依存性カスパーゼ−3活性化を示したが、正常肝臓細胞は、単独でのscTRAIL融合タンパク質による影響も、ボルテゾミブと併用でのscTRAIL融合タンパク質による影響も、受けなかった(図14A)。これらの結果を、Huh−7およびPHHにおける切断カスパーゼ−3の免疫ブロット分析によって確認し、併用処理したPHHにおいてカスパーゼ活性化は検出できなかったが、感受性Huh7癌腫細胞では頑強なカスパーゼプロセッシングが検出できた(図14B)。
異種移植腫瘍モデルにおける配列番号102の抗腫瘍活性
配列番号97に記載の一価TRAIL融合タンパク質または配列番号104に記載のscTRAILと特に低タンパク質濃度で比較して配列番号102に記載の二価TRAIL融合タンパク質の優れた生物活性を示すインビトロのデータにかんがみて、毎日の処方での8用量の0.45nmolタンパク質を、一日おきのボルテゾミブ併用処置との組み合わせで腹腔内注射した。血管新生化した固形腫瘍の確立後に全身処置を開始し、腫瘍成長を22日間モニターした。ボルテゾミブ処置は、単独では、進行性腫瘍成長に干渉せず、これに対して配列番号104に記載のscTRAILおよび配列番号97に記載の一価TRAIL融合タンパク質は、両方とも、腫瘍成長を遅延させたが、適用した低い投薬量では腫瘍の退縮を誘導しなかった。対照的に、配列番号102に記載の二価TRAIL融合タンパク質で処置すると、すべてのマウスにおいて腫瘍サイズの強力な低減および生存延長とともに、11/12(+ボルテゾミブ)および9/12(ボルテゾミブなし)ケースで肉眼検出不能腫瘍が記録された(図15)。興味深いことに、適用した処置条件下ではボルテゾミブでの併用処置の統計学的に有意でないわずかな恩恵しかなかったが、処置終了時、この併用処置群には、より遅い腫瘍再成長が現れた(図15A)。
アルブミン結合ドメインの導入は、TRAIL融合タンパク質のインビボの半減期を増加させる
アルブミン結合ドメイン(ABD)を欠く配列番号102に記載の二量体TRAIL融合タンパク質、および該TRAIL融合タンパク質の成分Aと成分Bの間にABDを含む二量体融合タンパク質(配列番号125)についての薬物動態、詳細にはインビボの半減期を比較した。このために、25μgの融合タンパク質をCD1マウスに静脈内注射し、注射後一定の時点でELISAアッセイによって血清試料を分析した(図19)。インビボの血清半減期が、ABDのない構築物(配列番号102)についての約3時間から、ABDを含む構築物(配列番号125)についての約20時間まで増加することが実証された(図19)。上に示したように、ABDを含む構築物は、ABDを欠く構築物と比較して同様の生物活性を発揮し(図18)、これは、ABDが生物活性に負の影響を及ぼさず、インビボの血清半減期などの薬物動態特性に関して有利な特性を発揮することを示している。したがって、ABDを含む上で説明したようなTRAIL融合タンパク質、好ましくは二量体TRAIL融合タンパク質、例えば、配列番号125および126に記載の二量体TRAIL融合タンパク質が、本発明によるポリペプチドの特に好ましい実施形態である。
かくして、本発明の発明者らは標的癌療法に関する改善された概念についての証拠を提供した。本発明によるポリペプチドはオリゴマーを形成することもあるが、配列番号96などのポリペプチドは厳密に単量体のままである。そのような場合に本発明によるポリペプチドの潜在的オリゴマー構造が、結果として全身毒性増加を生じさせないことは、驚くべきことである。組換えTRAIL構築物(例えば、His−TRAIL、架橋FLAG−TRAIL)の調製における高次凝集体の存在は、一部の非悪性組織細胞に対する毒性増加の原因となると以前に報告されている(Koschnyら,2007によって総説されている)。したがって、本発明者らは、向上したインビボの安定性および薬物動態特性を有する新形式の高活性で腫瘍選択的なTRAIL分子を提供し、かくして腫瘍治療薬として前例のない可能性に達する。

Claims (20)

  1. a)TNFリガンドファミリーメンバーのTNF相同ドメイン(THD)の配列またはその機能的誘導体をそれぞれが含む、少なくとも3つの成分A、および
    b)≦12アミノ酸の長さを有するリンカー配列Lで互いに直接連結されているV領域とV領域から成る、少なくとも1つの成分B
    を含むポリペプチド。
  2. 成分Aの前記THDが、TRAIL、FasL(CD95L)、TNF、LTアルファ、LTベータ、CD30L、CD40L、OX40L、RANKL、TWEAK、LIGHT、CD27L、4−1BBL、GITRL、APRIL、EDA、VEGIおよびBAFFのTHDドメインから選択され得る、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 前記少なくとも3つの成分Aが同一のものである、請求項1または2に記載のポリペプチド。
  4. 少なくとも1つ、少なくとも2つまたは少なくとも3つの成分Aが、配列番号1〜38から成る群より選択される配列または配列番号1〜38の機能的断片もしくは機能的誘導体、特に、配列番号1〜38の配列のうちの1つと少なくとも80%の配列同一性を有する機能的誘導体を含むか、またはこれらから成るものである、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  5. 少なくとも3つの成分Aのすべてが、配列番号1および/または配列番号5の配列を含むか、またはこれらから成るものである、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  6. 前記少なくとも3つの成分Aが、少なくとも2つの介在ペプチドリンカー(ペプチドリンカーP)を介して互いに直接連結されており、好ましくは、ペプチドリンカーPが配列番号39〜91から選択されるものである、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  7. 前記少なくとも2つのペプチドリンカーPが、配列番号48、88および/または90から選択される、請求項6に記載のポリペプチド。
  8. 前記VおよびV領域が、サイトカイン受容体、成長因子受容体、インテグリン、細胞接着分子および/または細胞タイプ特異的もしくは組織特異的細胞表面抗原、細胞表面発現腫瘍関連抗原(TAA)、ならびに炭水化物から成る群より選択される細胞表面分子に結合する抗体のものであり、特に、前記VおよびV領域が、erbBファミリーのチロシンキナーゼ受容体(EGFR、HER2、HER3、HER4)、VEGFR、ヘテロマー型インテグリンaβ受容体ファミリー、線維芽細胞活性化タンパク質(FAP)、ガレクチン、EpCAM、CEA、CD44およびその腫瘍特異的変異体(CD44v)ならびに他の腫瘍選択的細胞表面マーカー、CD2、CD5、CD7、CD19、CD20、CD21、CD22、CD24、CD25、CD30、CD33、CD38、CD40、CD52、CD56、CD71、CD72、CD73、CD105、CD117、CD123、c−Met、PDGFR、IGF1−R、HMW−MAA、TAG−72、GD2、GD3、GM2、葉酸受容体、Ley、MUC−1、MUC−2、PSMA、PSCAおよびuPARから成る群より選択される標的抗原に結合する抗体のものである、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  9. 前記V領域が、配列番号92および130〜132から成る群より選択され、且つ/または前記V領域が、配列番号93および133〜135から成る群より選択され、好ましくは、前記V領域が配列番号92であり、且つ/または前記V領域が配列番号93である、請求項8に記載のポリペプチド。
  10. 成分Bの前記VおよびV領域が、配列番号39〜51および53〜78から選択されるリンカー配列Lで連結されており、特に、前記リンカー配列Lが配列番号50である、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  11. 成分Bが、配列番号94、136、137または138の、好ましくは配列番号94の配列を有する、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  12. グリコシル化モチーフを含む、且つ/またはグリコシル化されている、且つ/またはアルブミン結合ドメイン(ABD)を含む、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  13. 前記請求項のいずれかに記載のポリペプチドであって、成分Aと成分Bの間、または成分Aの下流、好ましくは該ポリペプチドのC末端部に位置するアルブミン結合ドメイン(ABD)を含むものである、ポリペプチド。
  14. 配列番号103、配列番号107、配列番号102、配列番号125、配列番号126、配列番号127、配列番号128および/または配列番号129の配列を含む、前記請求項のいずれかに記載のポリペプチド。
  15. 配列番号96、97または98の配列を含むポリペプチド。
  16. 請求項1から15に記載の、特に、請求項1から14のいずれかに記載のポリペプチドのいずれかをコードする核酸。
  17. 請求項1〜14のいずれかに記載のポリペプチドを含むポリペプチド複合体。
  18. 二量体および/または三量体複合体、好ましくは、請求項1〜14のいずれかに記載のポリペプチドのホモ二量体および/またはホモ三量体複合体、好ましくは、請求項1〜14のいずれかに記載のポリペプチドのホモ二量体複合体である、請求項17に記載のポリペプチド複合体。
  19. 請求項1から15のいずれかに記載の少なくとも1つのポリペプチド、特に、請求項1から14のいずれかに記載の少なくとも1つのポリペプチド、請求項16に記載の少なくとも1つの核酸;および/または請求項17もしくは18に記載の複合体を含み、場合により、少なくとも1つの医薬的に許容され得る担体、アジュバントおよび/またはビヒクルをさらに含む、医薬組成物。
  20. 外科手術もしくは治療によるヒトもしくは動物の体の処置のための方法において使用するための、および/またはヒトもしくは動物の体に対して実施される診断方法において使用するための、特に、癌、自己免疫疾患もしくは変性疾患の処置のための、請求項1から15のいずれかに記載のポリペプチド、請求項17もしくは18に記載の複合体、または請求項19に記載の医薬組成物。
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