JP2014529610A - クロストリジウム・ディフィシレ抗体 - Google Patents

クロストリジウム・ディフィシレ抗体 Download PDF

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Abstract

【解決手段】 被験者におけるクロストリジウム・ディフィシレ感染を治療または予防する組成物および方法が提供される。前記組成物はクロストリジウム・ディフィシレ毒素Aに対する抗体を有する。前記方法は、クロストリジウム・ディフィシレ菌感染の再発を減少または撲滅または予防するために効果的な量で被験者に前記抗体を投与する工程を提供する。【選択図】 図1

Description

関連出願書類の相互参照
本出願書類は2011年8月22日出願の米国仮出願第61/526,031号の優先権を請求するものであり、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、抗クロストリジウム・ディフィシレ毒素Aモノクローナル抗体に関する。本発明はさらに、被験脊椎動物における前記クロストリジウム・ディフィシレ菌感染を治療または予防する組成物および方法に関する。感染の再発を減少、撲滅、または予防するために効果的な量で被験脊椎動物に抗体を投与する方法が提供される。生物におけるクロストリジウム・ディフィシレ感染を治療または予防する方法が提供される。
クロストリジウム・ディフィシレ(C.ディフィシレ)は一般的な院内病原菌であり、世界中で入院患者の罹患および死亡の主な原因となっている。Kelly et al., New Eng. J. Med., 330:257−62, 1994.広域スペクトル抗生物質の使用が増加し、異常に伝染力の強いC.ディフィシレ株が出現したことで、この細菌による疾患および死亡を減少させるためにはワクチンが適しているという考えが生まれた。C.ディフィシレは、従来の抗生物質の選択肢が少なく、再発性疾患を引き起こすことが多い(症例の25%)。C.ディフィシレは米国だけで年間約20,000例の命を奪っており、確認されたC.ディフィシレが原因の感染症は約500,000例である。最近では、B1/NAB1/027株など、多くの毒素を産生するさらに伝染力の強いC.ディフィシレ株が出現し、メトロニダゾールに対する感受性も低下している。C.ディフィシレが大発生し、病棟および病院の一部が閉鎖を余儀なくされた。高齢人口が増加し、人口動態が変化したことで、C.ディフィシレは21世紀における重大問題となっている。C.ディフィシレ疾患の範囲は、無症候性キャリアから軽度の下痢、また劇症型偽膜性大腸炎にまで及ぶ。
C.ディフィシレは二形性の生活環を有しており、そのために感染体および固い胞子の形状、また代謝的に活性な毒素産生栄養細胞のいずれとしても存在する。C.ディフィシレ関連疾患(CDAD)は、前記栄養細胞、より具体的には、エンドトキシン毒素Aおよびサイトトキシン毒素Bの2つの毒素の作用により引き起こされると考えられている。C.ディフィシレのワクチンおよび治療では、今日まで、前記毒素(AおよびB)、AおよびBのトキソイド、AおよびBの組み換え型フラグメント、栄養細胞表層タンパク質(SLPA)に焦点を当ててきた。
毒素Aは、複数の機能ドメインを有する分子量の大きなタンパク質である。前記毒素は4つの機能ドメイン、つまり、上皮細胞の細胞骨格調節不全を引き起こすRho様GTPアーゼを修飾するアミノ末端グルコシルトランスフェラーゼ、自己触媒システインプロテアーゼドメイン、疎水性膜貫通配列、および非常に繰り返しの多いカルボキシ末端宿主細胞結合ドメインに分解される。前記カルボキシ末端ドメインは、前記毒素を腸上皮細胞上の宿主細胞糖鎖受容体に固定し、これが内部移行プロセスを開始することで、アミノ末端酵素ドメインを標的細胞の細胞質に送達する。酵素ドメインが送達され、グルコシルトランスフェラーゼの活性により、毒素が入った細胞がアポトーシス細胞死を起こすために、下痢および炎症が引き起こされる。
多くの研究で、疾患の転帰に影響を与えるという点で、抗体が毒素に対して重要であることが示されてきた。研究からは、血清抗毒素A抗体とCDADおよび再発の予防との関連性も示されている。これらの研究から、CDADを対象とした毒素mAb療法が作られた。
このような進歩にもかかわらず、CDADの再発予防を含め、C.ディフィシレ関連感染症の効果的な治療および/または予防の必要性は満たされていない。本発明では、このような必要性を満たすため、マウスおよび抗ヒト化毒素A抗体を提供する。
本発明は、クロストリジウム・ディフィシレ(C.ディフィシレ)毒素Aに結合する抗体、またはその抗原結合部分を提供する。前記抗体またはその抗原結合部分は、C.ディフィシレ毒素Aのフラグメント4に結合することができる。
1つの実施形態では、本発明が重鎖領域と軽鎖領域を有する単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分を提供し、前記重鎖領域は、それぞれ、配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含む相補性決定領域(CDRs)のCDR1、CDR2、およびCDR3の3つを含み、前記軽鎖領域は、それぞれ、配列ID番号21、22、および23で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含むCDRsのCDR1、CDR2、およびCDR3の3つを含む。
C.ディフィシレ毒素Aに結合し、重鎖領域を有する単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分も提供され、前記重鎖領域は、それぞれ、配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含むCDRsのCDR1、CDR2、およびCDR3の3つを含む。
本発明はさらに、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、軽鎖領域を有する単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分も提供し、前記軽鎖領域は、それぞれ、配列ID番号21、22、および23で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含むCDRsのCDR1、CDR2、およびCDR3の3つを含む。
前記抗体またはその抗原結合部分は、約1×10−11M未満の解離定数(KD)を有すると考えられる。前記抗体またはその抗原結合部分は、ヒト化されているか、またはキメラである可能性がある。
1つの実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖領域が配列ID番号89で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含み、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖領域が配列ID番号91で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含む。
別の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖領域が配列ID番号93で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含み、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖領域が配列ID番号95で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含む。
前記抗体またはその抗原結合部分は、(a)免疫グロブリン分子全体、(b)scFv、(c)Fabフラグメント、(d)F(ab’)2、および(e)ジスルフィド結合Fvである可能性がある。
前記抗体またはその抗原結合部分は、(a)IgG定常領域、および(b)IgA定常領域から成る群から選択される少なくとも1つの定常領域を有する可能性がある。
本発明の1つの実施形態では、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、重鎖可変領域を含む単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分も提供され、前記重鎖可変領域は、配列ID番号12、28、44、または60で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含む。
本発明の別の実施形態では、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、軽鎖可変領域を含む単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分も提供され、前記軽鎖可変領域は、配列ID番号4、20、36、または52で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含む。
本発明のさらに別の実施形態では、単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分も提供され、前記抗体、またはその抗原結合部分は、それぞれ配列ID番号28および20で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有する重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含む抗体によって認識されるC.ディフィシレ毒素Aの同じエピトープに結合する。
CAN20G2で指定されるハイブリドーマおよびCAN20G2で指定されるハイブリドーマによって産生される抗体も本発明に含まれる。
本発明は、単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分を提供し、in vivo毒素A負荷実験では、前記抗体、またはその抗原結合部分を哺乳類に約100ng以上のC.ディフィシレ毒素Aを投与する約24時間前に、約8mg/kg体重〜約13mg/kg体重の範囲の用量で、前記哺乳類に投与する場合、前記哺乳類の生存確率は約7日以内で約80%以上となる。
単離モノクローナル抗体、またはその抗原結合部分も本発明に含まれ、前記抗体、またはその抗原結合部分は、in vitro中和アッセイにおいて、約4μM〜約17μMの範囲の濃度で、約150ng/mlのC.ディフィシレ毒素Aの約40%以上を中和する。
本発明は、配列ID番号:12、28、44、60、4、20、36、または52で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を含むペプチドをコードする単離核酸を提供する。本発明は、配列ID番号:68、69、70、71、72、73、74、または75で示される核酸配列に約80%〜約100%相同的な核酸配列を含む単離核酸も提供する。上記核酸のいずれかを有する細胞も提供される。前記細胞は、細菌性細胞、または哺乳類細胞などの真核細胞とすることができる。前記細胞の限定されない例には、COS−1、COS−7、HEK293、BHK21、CHO、BSC−1、Hep G2、SP2/0、HeLa、骨髄腫、またはリンパ腫細胞を含む。
本発明は、前記抗体またはその抗原結合部分を有する組成物、および少なくとも1つの薬学的に許容される担体を提供する。
本発明は、被験者に有効量の前記抗体またはその抗原結合部分を投与する工程を有する、C.ディフィシレ関連疾患を予防または治療する方法を提供する。前記抗体またはその抗原結合部分は、静脈内、皮下、筋肉内、または経皮投与することができる。前記方法は、前記被験者に第2の薬物を投与する別の工程を含むこともある。例えば、前記第2の薬物は異なる抗体またはそのフラグメントとすることができ、または、バンコマイシン、メトロニダゾール、またはフィダキソマイシンなどの抗生物質とすることもできる。
図1は、クロストリジウム・ディフィシレ毒素Aに対する精製マウスmAbsの反応性を示した標準的なELISAを示している。 図2は、毒素A(ToxA)および毒素Aフラグメント4(ToxAF4)に対する精製した1μg/mlのCAN19 mAbsの結合活性を示したELISAである。ToxBは毒素B、ToxBF4は毒素Bフラグメント4である。 図3は、毒素Aおよび毒素Aフラグメント4に対する精製した1μg/mlのマウスCAN19 mAbsの結合活性を示したELISAアッセイである。 図4は、精製したマウスCAN19 mAbs(0.5μg/ml)のウエスタンイムノブロットを示している。レーン1:毒素A、レーン2:トキソイドA、レーン4:毒素Aフラグメント4、レーン5:毒素B、レーン7:毒素Bフラグメント4、レーン8:PilF(ネガティブコントロール)予想サイズ:毒素A(308kDa)、毒素Aフラグメント4(114kDa)、毒素B(280kDa)。 図5は、精製したCAN20クローン(1μg/ml)のウエスタンブロットを示している。ブロットAはCAN20G1をプローブとし、ブロットBはCAN20G2をプローブとし、ブロットCはCAN20G5をプローブとし、ブロットDはCan20G8をプローブとした。(レーン1:毒素A(308kDa)、レーン2:毒素Aフラグメント4(114kDa)、レーン3:毒素B(280kDa)、レーン4:破傷風トキソイド)。 図6aは、SA(ストレプトアビジン)バイオセンサーに結合するビオチン化CAN20G1抗体を示したエピトープビニングのグラフである。結合した抗体は、次に遊離毒素Aおよび遊離CAN20G1とインキュベートしている。前記CAN20G1−毒素A複合体は、遊離抗体と一緒に再インキュベートしている。波長(nm)が大きくシフトしたことは、前記分析対象物が結合したことを示し、CAN20G1と前記遊離抗体が異なるエピトープを有していることを示している。1,SAバイオセンサーに対するビオチン化CAN20G1。2,CAN20G1と複合体を形成する遊離全毒素A。3,ビオチン化CAN20G1−毒素A複合体と結合した遊離CAN20G1。4,結合サンプルの曲線。5,解離段階。
図6bは全プログラムの最初の3段階(3〜5)を示したグラフである。波長(nm)が大きくシフトしたことは、前記分析対象物が結合したことを示し、CAN20G1と前記遊離抗体が異なるエピトープを有していることを示している。この場合、CDA1のみ(対照として用いたMerck抗毒素A mAb)で波長(nm)が有意にシフトし、CDA1は異なるエピトープに結合しているが、CAN20G1、G2、G5、およびG8はCAN20G1と同じエピトープビンに結合することを証明している。
図7は、C.ディフィシレ毒素Aがマウスの生存に及ぼす作用および前記毒素Aの負荷に対する前記CAN19 mAbの効果を示した棒グラフである。 図8は、C.ディフィシレ毒素Aがマウスの生存に及ぼす作用および毒素Aの負荷に対するCAN19およびCAN20 mAbsの効果を示した棒グラフである。 図9は、C.ディフィシレ毒素Aがマウスの生存に及ぼす作用および毒素Aの負荷に対するマウスCAN20G2 mAbの全量および半量での効果を示した棒グラフである。 図10は、RNAからのV遺伝子の増幅に用いるプライマーを示している。縮重塩基の記号は、縮重ヌクレオチド配列パターンを示すIUPAC(国際純正応用化学連合)のコードである。 図11は、muCAN20G2親クローンのVHおよびVL配列をいずれも含む、muCAN20G2のV遺伝子配列決定の結果を示している。 図12は、最も近いヒト生殖系列のv領域とmuCAN20G2のv領域の配列アラインメントを示している。ヒト生殖系列はヒト化の受容体フレームワークとして用いた。 図13aおよび13bは、CDR−huCAN20G2のデザインを示している。最も近いマッチしたヒトフレームワークはIGHV7−4−1*02およびIGKV1−39*01である。muCAN20G2のCDRs(IMGTナンバリング)はヒトフレームワークに挿入した。図13Aは重鎖可変領域を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。FR1、FR2、およびFR3はIGHV7−4−1*02のものであり、FR4はIGHJ6*01のものである。図13Bは軽(κ)鎖可変領域を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。FR1、FR2、およびFR3はIGKV1−39*01のものであり、FR4はIGKJ4*01のものである。 図14aおよび14bは、HE−huCAN20G2のデザインを示している。表面再構成(resurfaced)および変化したコドンは太字になっている。前記ヌクレオチド配列は翻訳され、正しいフレームを確保した。図14Aは重鎖可変領域を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。図14Bは軽(κ)鎖可変領域を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。 図15は、HE−huCAN20G2重鎖を示している。表面再構成(resurfaced)および変化したコドンは太字になっている。v領域をデザイン後、IgG1定常領域を追加した。イントロンは削除され、前記ヌクレオチド配列は翻訳され、正しいフレームを確保した。 図16は、HE−huCAN20G2のκ鎖を示している。表面再構成および変化したコドンは太字になっている。v領域をデザイン後、κ定常領域を追加した。イントロンは削除され、前記ヌクレオチド配列は翻訳され、正しいフレームを確保した。 図17は、AVA−huCAN20G2κのV領域の配列アラインメントを示している。アバスチンκのv領域は、IMGTドメインのディレクトリとアラインメントし、最も近い生殖系列のv領域を同定した。IGKV1D−33−01をAVA mAbデザインの受容体フレームワークとして用いた。 図18はAVA−huCAN20G2を示している。アバスチンκのv領域は、IMGTドメインのディレクトリとアラインメントし、最も近い生殖系列のv領域を同定した。分析およびデザインを行った後、κ定常領域を加えた。これまで同様、前記定常領域にはイントロンを含む。AVA−huCAN20G2の重鎖については、すでにデザインされた表面再構成型のHE−huCAN20G2重鎖を用いた。FR1、FR2、およびFR3はIGKV1D−33−01のものであり、FR4はIGKJ1−01のものである。 図19aおよび19bはキメラCAN20G2を示している。マウスのV領域はヒト定常領域を用いてデザインされた。イントロンは削除され、前記ヌクレオチド配列は翻訳され、正しいフレームを確保した。図19Aは重鎖を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。図14Bは軽(κ)鎖を示しており、核酸配列とアミノ酸配列をいずれも含む。 図20aは、精製したヒトCAN20G2クローンを150ng/mlで中和したデータを棒グラフとして示している。 図20bは、精製したヒトCAN20G2クローンを250ng/mlで中和したデータを棒グラフとして示している。 図21aは、ELISAを示しており、45分で発現されたヒトCan20G2 mAbsの毒素Aへの結合について、形質移入の上清をスクリーニングしている。 図21bは、ELISAを示しており、45分で発現されたヒトCan20G2 mAbsの毒素Aフラグメント4への結合について、形質移入の上清をスクリーニングしている。 図21cは、ELISAを示しており、60分で発現されたヒトCan20G2 mAbsの毒素Aへの結合について、形質移入の上清をスクリーニングしている。 図21dは、ELISAを示しており、60分で発現されたヒトCan20G2 mAbsの毒素Aフラグメント4への結合について、形質移入の上清をスクリーニングしている。 図22は、精製したヒトCAN20G2クローンのSDS−PAGEを示している。 図23は、精製したヒトCAN20G2クローンのウエスタンブロット解析を示している。SDS−PAGEゲルは、破傷風トキソイド、毒素A全体、毒素Aフラグメント、およびBSAを用いて実行した。前記ゲルはニトロセルロース膜に移し、各ヒトCAN20G2 mAbs(1μg/ml)をプローブとした。(レーン1:毒素A、レーン2:毒素Aフラグメント4、レーン3:破傷風トキソイド、レーン4:BSA)。 図24aおよび24bは、インキュベーション後5、6、7、および8日の被験抗体CDR−huCAN20G2(図24A)およびHE−huCAN20G2(図24B)に対する健常ドナーT細胞の増殖反応を示している。対応のない2サンプルのstudentのt検定を用いて有意であった(p<0.05)、SI≧2.00(点線)の増殖反応を陽性とみなした。バーは左から右に、ドナーごとにそれぞれ5日目、6日目、7日目、および8日目を示している。 図25は、4時点で検出された抗体CDR−huCAN20G2(C001)およびHE−huCAN20G2(H001)に対するT細胞増殖反応陽性数を示している。 図26は、被験抗体CDR−huCAN20G2(C001)およびHE−huCAN20G2(H001)に対する健常ドナーT細胞のIL−2 ELISpot反応を示している。PBMCsを用いて、8日間のインキュベーション中、2つの抗体による刺激に反応したIL−2分泌を評価した。対応のない2サンプルのstudentのt検定を用いて有意であった(p<0.05)、SI≧2.00のT細胞反応を陽性とみなした。境界域の反応(SI≧1.90としてp<0.05で有意)が示されている(*)。 図27は、0.05mg/マウスの低用量で検討したHE−huCAN20G2(「HE−CAN20G2」)、CDR−huCAN20G2(「CDR−CAN20G2」)、およびCDA1(Merck/Medarex)抗C.ディフィシレ毒素A(抗TcdA)mAbsの比較を示している。対照動物(TcdA/PBS)と比較した生存率(%)として、mAbsの有効性を示している。*統計的に有意かどうかはFisherの直接確率検定を用いた。 図28は、TcdA負荷後、経時的にCDA1と比較した生存に対するヒト化CAN20G2 mAbs、HE−huCAN20G2、CDR−huCAN20G2の効果を示している。Ab(0.05mg)またはPBSのみ(対照)を低用量とし、TcdA負荷後の時間について、生存に対するmAbsの効果を示している。このグラフには、示された時間でのTcdA負荷後の各群の動物の生存率を図に示している。 図29aおよび29bは、ラットにおけるヒト化抗体CDR−huCAN20G2(図29a)およびHE−huCAN20G2(図29b)のPK研究データを示している。
本発明は、クロストリジウム・ディフィシレ菌感染または保菌の予防または治療を行うための組成物および方法を提供する。前記組成物は、マウスモノクローナル抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、または前述の抗体いずれかの抗原結合部分を含む、C.ディフィシレの毒素Aを認識する抗体(またはその抗原結合部分)を含む。これらの抗体(またはその抗原結合部分)は、in vitroおよびin vivoで毒素Aを中和する、および/または毒素Aの哺乳類細胞への結合を阻害することができる。したがって、本抗体またはその抗原結合部分は、C.ディフィシレ関連疾患(CDAD)を予防または治療する受動免疫法に利用することができる。
1つの実施形態では、本抗体またはその抗原結合部分が、被験者のC.ディフィシレ感染性大腸炎、抗生物質関連大腸炎、偽膜性大腸炎(PMC)または他の腸疾患を予防および治療する、被験者の下痢を予防または治療する、および/またはC.ディフィシレ感染性疾患の再発を治療または予防することの1若しくはそれ以上の効果を提供する。哺乳類に投与する場合、本抗体またはその抗原結合部分は、本抗体またはその抗原結合部分が投与されていない哺乳類が死に至る量で投与された毒素Aに対して前記哺乳類を保護する。
本抗体またはその抗原結合部分は、本明細書で説明されたハイブリドーマクローンCAN20G2、CAN20G1、CAN20G5、CAN20G8、CAN19G1、CAN19G2、またはCAN19G3によって産生される抗体を含む。
ハイブリドーマクローンCAN20G2、CAN20G1、CAN20G5、CAN20G8、CAN19G1、CAN19G2、またはCAN19G3によって産生される抗体の抗原結合部分を含む、抗体またはその抗原結合部分も本発明に含まれる。
本明細書で用いるとおり、CAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、CAN20G8、CAN19G1、CAN19G2、およびCAN19G3は、ハイブリドーマクローンまたは対応するハイブリドーマクローンにより生成されたモノクローナル抗体を指す。
前記抗体またはその抗原結合部分は、毒素Aのフラグメント4にあるエピトープ、例えば、毒素Aのアミノ酸残基1853〜2710の間にあるエピトープに特異的に結合することができる。Babcock, G.J. et al., Infection and Immunity, 74: 6339−6347 (2006).他の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分が毒素Aのフラグメント1(アミノ酸残基1〜659)、フラグメント2(アミノ酸残基660〜1256)、またはフラグメント3(アミノ酸残基1257〜1852)にあるエピトープに特異的に結合する。他の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分が毒素Aのアミノ酸残基1〜600、400〜600、415〜540、1〜100、100〜200、200〜300、300〜400、400〜500、500〜600、600〜700、700〜800、900〜1000、1100〜1200、1200〜1300、1300〜1400、1400〜1500、1500〜1600、1600〜1700、1800〜1900、1900〜200、2100〜2200または2200〜2300、2300〜2400、2400〜2500、2500〜2600、2600〜2710、またはそのすべての間隔、部分、または範囲にあるエピトープに特異的に結合する。
本抗体、またはその抗原結合部分は、これに限定されるものではないが、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ポリクローナル抗体、組み換え型抗体、および前述の抗体の抗原結合部分を含む。抗体の抗原結合部分には、C.ディフィシレの毒素(例えば、毒素A)に特異的に結合する抗体の一部を含むこともある。
本発明のヒト化抗体は、前記抗体がよりヒトの抗体に近くなり、それでも元の結合力を保持するように、非抗原結合領域(および/または抗原結合領域)のアミノ酸配列が変化した、非ヒト種の抗体である。
ヒト化抗体は、抗原結合に直接関与しない可変領域の配列を、ヒト可変領域の対応する配列と置換することで作成することができる。上記方法には、重鎖または軽鎖の少なくとも1つの可変領域全体またはその一部をコードする核酸配列を単離、操作、または発現させる工程を含む。そのような核酸の原料は当業者に周知であり、例えば、抗毒素A抗体を産生するハイブリドーマから得ることができる。次に、ヒト化抗体、またはそのフラグメントをコードする組み換えDNAは、適切な発現ベクターにクローニングすることができる。
抗体の軽鎖または重鎖可変領域は、相補性決定領域(CDRs)と呼ばれる3つの超可変領域で分断されたフレームワーク領域から成る。1つの実施形態では、ヒト化抗体が、非ヒト種のCDRを1つ、2つ、またはすべてと、ヒト免疫グロブリン分子のフレームワーク領域を有する非ヒト種の抗体分子である。
本発明のヒト化抗体は、当該分野で既知の方法により産生することができる。例えば、非ヒト(例えば、マウス)抗体が得られたら、可変領域の配列を決定することができ、CDRsおよびフレームワーク残基の位置が決定される。 Kabat, E. A., et al. (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Edition, U.S. Department of Health and Human Services, NIH Publication No. 91−3242. Chothia, C. et al. (1987) J. Mol. Biol., 196:901−917.軽鎖および重鎖の可変領域は、選択的に、対応する定常領域に結合することができる。CDR移植(CDR−grafted)抗体分子は、CDR移植またはCDR置換により生成することができる。免疫グロブリン鎖の1つ、2つ、またはすべてのCDRsを置換することができる。例えば、特定抗体のすべてのCDRsが非ヒト動物の少なくとも一部に由来するか(例えば、表1に示したCDRsなどのマウス)、CDRsの一部のみを置換することもできる。所定の抗原(例えば、C.ディフィシレの毒素A)に前記抗体を結合させるために必要なCDRsを維持すればよい。Morrison, S. L., 1985, Science, 229:1202−1207. Oi et al., 1986, BioTechniques, 4:214. U.S. Patent Nos. 5,585,089; 5,225,539; 5,693,761 and 5,693,762. EP 519596. Jones et al., 1986, Nature, 321:552−525. Verhoeyan et al., 1988, Science, 239:1534. Beidler et al., 1988, J. Immunol., 141:4053−4060.
ヒト、ウサギ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヤギ、ブタ、サル、類人猿、ゴリラ、チンパンジー、アヒル、ガチョウ、ニワトリ、両生類、は虫類などの動物を含む少なくとも1種類の異なる種の配列によって置換された他の領域と、本明細書で開示される1つ、2つ、またはすべてのCDRsを含む抗体またはその抗原結合部分も本発明に含まれる。
キメラ抗体とは、異なる部分が異なる動物種に由来する分子である。例えば、抗体にはマウスmAbに由来する可変領域およびヒト免疫グロブリン定常領域が含まれる可能性がある。キメラ抗体は、組み換えDNA技術により産生することができる。Morrison, et al., Proc Natl Acad Sci, 81:6851−6855 (1984)。例えば、マウス(または他の種)のモノクローナル抗体分子をコードする遺伝子は、制限酵素により消化して、マウスFcをコードする領域を除去し、ヒトFcの定常領域をコードする遺伝子の相当する部分を弛緩する。キメラ抗体は、マウスV領域をコードするDNAを前記ヒト定常領域をコードするDNAに結合する組み換えDNA技術により作成することもできる。 Better et al., Science, 1988, 240:1041−1043. Liu et al. PNAS, 1987 84:3439−3443. Liu et al., J. Immunol., 1987, 139:3521−3526. Sun et al. PNAS, 1987, 84:214−218. Nishimura et al., Canc. Res., 1987, 47:999−1005. Wood et al. Nature, 1985, 314:446−449. Shaw et al., J. Natl. Cancer Inst., 1988, 80:1553−1559. International Patent Publication Nos. WO1987002671 and WO 86/01533. European Patent Application Nos. 184, 187; 171,496; 125,023; and 173,494. U.S. Patent No. 4,816,567.
前記抗体は全長であるか、または、これに限定されるものではないが、Fab、F(ab’)2、Fab’、F(ab)’、Fv、短鎖Fv(scFv)、二価scFv(bi−scFv)、三価scFv(tri−scFv)、Fd、dAbフラグメント(例えば、Ward et al., Nature, 341:544−546 (1989))、単離CDR、二重特異性抗体(ダイアボディ:diabody)、トリアボディ(triabody)、テトラボディ(tetrabody)、直鎖抗体、一本鎖抗体分子、および抗体フラグメントから形成された多重特異性抗体を含む、抗原結合部分を有する抗体のフラグメントを含む可能性がある。組み換え法により抗体フラグメントを結合することで生成した短鎖抗体、または合成リンカーも本発明に含まれる。 Bird et al. Science, 1988, 242:423−426. Huston et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988, 85:5879−5883.
本発明の抗体またはその抗原結合部分は、一重特異性、二重特異性、または多重特異性とすることができる。多重特異性または二重特異性抗体またはそのフラグメントは、1つの標的ポリペプチド(例えば、毒素A)の異なるエピトープに対して特異的であるか、または、2つ以上の標的ポリペプチドに対して特異的な抗原結合ドメイン(例えば、毒素Aおよび毒素Bに対して特異的な抗原結合ドメイン、または毒素Aおよび他のC.ディフィシレ抗原に対して特異的な抗原結合ドメイン、または毒素Aおよび他の細菌またはウイルス種に対して特異的な抗原結合ドメイン)を含む可能性がある。1つの実施形態では、多重特異性抗体またはその抗原結合部分が少なくとも2種類の可変領域を有し、各可変領域は別の抗原または同じ抗原の異なるエピトープに特異的に結合することができる。Tutt et al., 1991, J. Immunol. 147:60−69. Kufer et al., 2004, Trends Biotechnol. 22:238−244.本抗体は別の機能的分子、例えば別のペプチドまたはタンパク質に結合するか、または同時に発現させることができる。例えば、抗体またはそのフラグメントは、第二の結合特異性と二重特異性または多重特異性抗体を生成する別の抗体またはそのフラグメントなどの、1若しくはそれ以上の他の分子に(例えば、化学的カップリング、遺伝子融合、非共有結合性会合などにより)機能的に結合させることができる。例えば、本発明は二重特異性抗体を含み、1群の免疫グロブリンが毒素Aに特異的であり、他の群の免疫グロブリンが第二の治療ターゲットに特異的であるか、またはトリプシンインヒビターなどの治療用分子に結合する。
すべての抗体アイソタイプが本発明に含まれ、IgG(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、IgM、IgA(IgA1、IgA2)、IgD、またはIgEを含む。前記抗体またはその抗原結合部分は哺乳類(例えば、マウス、ヒト)の抗体またはその抗原結合部分とすることができる。前記抗体の軽鎖はκまたはλ型とすることができる。
本抗体またはその抗原結合部分のCDRsは、非ヒトまたはヒト原料由来のものである可能性がある。本抗体またはその抗原結合部分のフレームワークは、ヒト、ヒト化、非ヒト(例えば、ヒトの抗原性を低下させるように修飾したマウスフレームワーク)、または合成フレームワーク(例えば、コンセンサス配列)とすることができる。
1つの実施形態では、本抗体、またはその抗原結合部分が、少なくとも1つの重鎖可変領域および/または少なくとも1つの軽鎖可変領域を含む。前記重鎖可変領域(または軽鎖可変領域)は、3つのCDRsと4つのフレームワーク領域(FRs)を含み、FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順でアミノ末端からカルボキシ末端に配列されている。 Kabat, E. A., et al. Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Edition, U.S. Department of Health and Human Services, NIH Publication No. 91−3242, 1991. Chothia, C. et al., J. Mol. Biol. 196:901−917, 1987.
本抗体またはその抗原結合部分は毒素Aに特異的に結合し、解離定数(KD)は約10−7M未満、約10−8M未満、約10−9M未満、約10−10M未満、約10−11M未満、または約10−12M未満である。
クローンCAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、CAN20G8、CAN19G1、CAN19G2、またはCAN19G3により産生される抗体の重鎖可変領域および軽鎖可変領域に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な重鎖可変領域および軽鎖可変領域を有する抗体も毒素Aに結合することができる。
関連する実施形態では、抗毒素A抗体またはその抗原結合部分が、例えば、CAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、CAN20G8、CAN19G1、CAN19G2、またはCAN19G3の可変重鎖および/または可変軽鎖のCDRsを含む。これらのクローンの重鎖可変領域のCDRs、およびこれらのクローンの軽鎖可変領域のCDRsを表1に示す。
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表1では、CDRsがIMGTナンバリングである。H:重鎖、K:κ鎖。
特定の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分に、クローンCAN20G1(配列ID番号:12)、CAN20G2(配列ID番号:28)、CAN20G5(配列ID番号:44)、またはCAN20G8(配列ID番号:60)により産生される抗体の重鎖可変領域アミノ酸配列に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なアミノ酸配列を有する重鎖可変領域を含む。
特定の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分に、クローンCAN20G1(配列ID番号:4)、CAN20G2(配列ID番号:20)、CAN20G5(配列ID番号:36)、またはCAN20G8(配列ID番号:52)により産生される抗体の軽鎖可変領域アミノ酸配列に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なアミノ酸配列を有する軽鎖可変領域を含む。
特定の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分それぞれに、クローンCAN20G1(配列ID番号:12)、CAN20G2(配列ID番号:28)、CAN20G5(配列ID番号:44)、またはCAN20G8(配列ID番号:60)により産生される抗体の重鎖可変領域アミノ酸配列に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なアミノ酸配列を有する重鎖可変領域、およびクローンCAN20G1(配列ID番号:4)、CAN20G2(配列ID番号:20)、CAN20G5(配列ID番号:36)、またはCAN20G8(配列ID番号:52)の軽鎖可変領域アミノ酸に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域を含む。
様々な実施形態において、前記抗体またはその抗原結合部分は、クローンCAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、またはCAN20G8により産生される抗体に結合するエピトープと重複するか、またはこれらに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なエピトープに特異的に結合し、および/またはクローンCAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、またはCAN20G8により産生される抗体と、毒素Aに対する結合で競合する。
前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:13、14、15)、CAN20G2(配列ID番号:29、30、31)、CAN20G5(配列ID番号:45、46、47)、またはCAN20G8(配列ID番号:61、62、63)により産生される抗体の相補性決定領域(CDRs)に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のCDRsを有する可能性がある。
前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:5、6、7)、CAN20G2(配列ID番号:21、22、23)、CAN20G5(配列ID番号:37、38、39)、またはCAN20G8(配列ID番号:53、54、55)により産生される抗体の軽鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のCDRsを有する可能性がある。
前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:13〜15)、CAN20G2(配列ID番号:29〜31)、CAN20G5(配列ID番号:45〜47)、またはCAN20G8(配列ID番号:61〜63)により産生される抗体の相補性決定領域(CDRs)に少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のCDRsを有し、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:5〜7)、CAN20G2(配列ID番号:21〜23)、CAN20G5(配列ID番号:37〜39)、またはCAN20G8(配列ID番号:53〜55)により産生される抗体の軽鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な1つ、2つ、3つ、またはそれ以上のCDRsを有する可能性がある。
前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:13〜15)、CAN20G2(配列ID番号:29〜31)、CAN20G5(配列ID番号:45〜47)、またはCAN20G8(配列ID番号:61〜63)により産生される抗体の重鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な3つのCDRsを含む可能性がある。
1つの実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖可変領域は、CAN20G1(配列ID番号:5〜7)、CAN20G2(配列ID番号:21〜23)、CAN20G5(配列ID番号:37〜39)、またはCAN20G8(配列ID番号:53〜55)により産生される抗体の軽鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な3つのCDRsを含む。
1つの実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:13〜15)、CAN20G2(配列ID番号:29〜31)、CAN20G5(配列ID番号:45〜47)、またはCAN20G8(配列ID番号:61〜63)により産生される抗体の重鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な3つのCDRsを含み、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖可変領域は、クローンCAN20G1(配列ID番号:5〜7)、CAN20G2(配列ID番号:21〜23)、CAN20G5(配列ID番号:37〜39)、またはCAN20G8(配列ID番号:53〜55)により産生される抗体の軽鎖可変領域のCDRsに少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な1つ、2つ、または3つのCDRsを含む。
特定の実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分の重鎖可変領域がクローンCAN20G1(配列ID番号:13〜15)、CAN20G2(配列ID番号:29〜31)、CAN20G5(配列ID番号:45〜47)、またはCAN20G8(配列ID番号:61〜63)により産生された抗体の重鎖可変領域のCDRsに相同的な3つのCDRsを含み、前記抗体またはその抗原結合部分の軽鎖可変領域がクローンCAN20G1(配列ID番号:5〜7)、CAN20G2(配列ID番号:21〜23)、CAN20G5(配列ID番号:37〜39)、またはCAN20G8(配列ID番号:53〜55)により産生された抗体の軽鎖可変領域のCDRsに相同的な3つのCDRsを含む。
特定の実施形態では、表1のCDRsに対応するCDRsは配列にばらつきを有する。例えば、1、2、3、4、5、6、7、または8残基、またはCDRの全残基の20%未満、30%未満、または約40%未満が置換または欠失しているCDRsが、毒素Aに結合する抗体(またはその抗原結合部分)に存在する可能性がある。
1つの実施形態では、前記抗体またはその抗原結合部分は、クローンCAN20G1(それぞれ、配列ID番号:4および配列ID番号:12)、CAN20G2(それぞれ、配列ID番号:20および配列ID番号:28)、CAN20G5(それぞれ、配列ID番号:36および配列ID番号:44)、またはCAN20G8(それぞれ、配列ID番号:52および配列ID番号:60)により産生される抗体の軽鎖可変領域および重鎖可変領域に相同的な軽鎖可変領域および重鎖可変領域を含む。
前記抗体またはその抗原結合部分はペプチドである。前記ペプチドには、生物活性、例えば抗原結合性を示すペプチドの変異型、アナローグ、オルソログ、ホモログ、および誘導体も含む。前記ペプチドは、1若しくはそれ以上のアミノ酸アナローグ(例えば、天然アミノ酸、天然では関係のない生物系でしか発生しないアミノ酸、哺乳類系の修飾アミノ酸などを含む)、つまり、置換された結合、および当該分野で既知の他の修飾を有するペプチドを含む。
特異的アミノ酸が置換、欠失、または追加された抗体またはその抗原結合部分も本発明の範囲内である。これらの変化は、結合活性などのペプチドの生物学的特性に大きな影響を与えない。例えば、前記抗原への結合を改善するように、抗体が前記フレームワーク領域にアミノ産置換を有していてもよい。別の実施例では、特定、少数の受容体フレームワーク残基を対応する供与体アミノ酸で置換することができる。前記供与体フレームワークは、成熟または生殖系列のヒト抗体フレームワーク配列またはコンセンサス配列である可能性がある。表現型がでない(phenotypically silent)アミノ酸置換を行う方法に関するガイドラインは、Bowie et al., Science, 247: 1306−1310 (1990). Cunningham et al., Science, 244: 1081−1085 (1989). Ausubel (ed.), Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and Sons, Inc. (1994). T. Maniatis, E. F. Fritsch and J. Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989). Pearson, Methods Mol. Biol. 243:307−31 (1994). Gonnet et al., Science 256:1443−45 (1992)で提供されている。
前記抗体、またはその抗原結合部分は、別の機能分子に誘導体化または結合することができる。例えば、抗体は、別の抗体、検出可能な因子、細胞毒性薬、医薬品、別の分子(ストレプトアビジンのコア領域またはポリヒスチジンタグなど)との結合に介在するタンパク質またはペプチド、アミノ酸リンカー、シグナル配列、免疫原性キャリア、またはグルタチオン−S−トランスフェラーゼ、ヒスチジンタグ、およびブドウ球菌プロテインAなどのタンパク質精製に有用なリガンドなど、1若しくはそれ以上の他の分子に、(化学カップリング、遺伝子融合、非共有相互作用などにより)機能的に結合することができる。1種類の誘導体化タンパク質は、(同じ種類または異なる種類の)2若しくはそれ以上のタンパク質を架橋することで生成される。適切な架橋剤には、適切なスペーサー(例えば、m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル)またはホモ二官能性(例えば、スベリン酸ジスクシンイミジル)により分かれた2つの異なる反応基を有する、ヘテロ二官能性の架橋剤を含む。そのようなリンカーは、Pierce Chemical Company(イリノイ州ロックフォード)から入手可能である。タンパク質を誘導体化(または標識)することのできる、有用な検出可能試薬には、蛍光化合物、様々な酵素、補欠分子族、発光体、生物発光体、および放射性物質を含む。限定されない典型的な蛍光検出可能試薬には、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、およびフィコエリトリンを含む。タンパク質または抗体も、アルカリホスファターゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、グルコースオキシダーゼなどの検出可能な酵素を用いて誘導体化することができる。タンパク質は補欠分子族(例えば、ストレプトアビジン/ビオチンおよびアビジン/ビオチン)を用いて誘導体化することができる。
本ペプチドは、本明細書で開示される抗体またはその抗原結合部分の機能的に活性な変異体とすることができ、例えば、約30%、約25%、約20%、約15%、約10%、約5%、または約1%未満のアミノ酸残基が置換または欠失しているが、これに限定されるものではないが、毒素Aへの結合性を含め、基本的に同じ免疫学的特性を保持している。
本発明には、C.ディフィシレの毒素Aに特異的に結合する本抗体またはその抗原結合部分をコードする核酸も含まれる。前記核酸は細胞で発現され、本抗体またはその抗原結合部分を産生する。本発明の単離核酸は、配列ID番号:4、12、20、28、36、44、52、または60に少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なペプチドをコードする配列を有する。
前記単離核酸は、配列ID番号:68、69、70、71、72、73、74、または75に少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な配列を有する。
本発明は、配列ID番号:4、12、20、28、36、44、52、または60に少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的なペプチドをコードする核酸を含む発現ベクターも特色としている。前記発現ベクターは、配列ID番号:68、69、70、71、72、73、74、または75に少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも99%、約70%、約75%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%、約99%、または約100%相同的な核酸配列を含む。
本抗体またはその抗原結合部分の機能的に活性な変異体をコードする核酸分子も本発明に含まれる。これらの核酸分子は、中等度に厳密、高度に厳密、または非常に高度に厳密な条件下、本抗体またはその抗原結合部分のいずれかをコードする核酸とハイブリダイズすることができる。ハイブリダイゼーション反応を行うためのガイドラインは、この参照により本明細書に組み込まれるCurrent Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. 6.3.1−6.3.6, 1989に見ることができる。本明細書に言及されている特定のハイブリダイゼーション条件は、1)中等度に厳密なハイブリダイゼーション条件:約45℃で6XSSC、続いて60℃にて0.2XSSC、0.1% SDSで1回若しくはそれ以上洗浄、2)高度に厳密なハイブリダイゼーション条件:約45℃で6XSSC、続いて65℃にて0.2XSSC、0.1% SDSで1回若しくはそれ以上洗浄、3)非常に高度に厳密なハイブリダイゼーション条件:65℃にて0.5Mリン酸ナトリウム、7% SDS、続いて65℃にて0.2XSSC、0.1% SDSで1回若しくはそれ以上洗浄、である。
本抗体またはその抗原結合部分をコードする核酸は、適切な発現系で発現することのできる発現ベクターに導入後、発現された抗体またはその抗原結合部分を単離または精製する。選択的に、本抗体またはその抗原結合部分をコードする核酸は、無細胞翻訳系で翻訳することができる。U.S. Patent No. 4,816,567. Queen et al., Proc Natl Acad Sci USA, 86:10029−10033 (1989).
抗毒素抗体またはその一部は、望みの抗体の軽鎖および重鎖(またはその一部)をコードするDNAを用いて形質転換された宿主細胞によって産生することができる。抗体は、標準的な手法を用い、これらの培養上清および/または細胞から単離および精製することができる。例えば、宿主細胞は抗体の軽鎖、重鎖、またはその両方をコードするDNAを用いて形質転換することができる。組み換えDNA技術を利用し、結合に必要のない軽鎖および重鎖の一方または両方をコードするDNA、例えば定常領域の一部または全体を削除することもできる。
本核酸は、例えば細菌細胞(例えば、大腸菌)、酵母、植物細胞、昆虫細胞、および哺乳類細胞などの原核および真核細胞を含む、様々な適切な細胞で発現させることができる。当該分野では多数の哺乳類細胞株が知られており、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(ATCC)より入手可能な不死化細胞株を含む。前記細胞の限定されない例には、これに限定されるものではないが、サル腎細胞(COS、例えば、COS−1、COS−7)、HEK293細胞、ベビーハムスター腎臓(BHK、例えば、BHK21)細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、NS0細胞、PerC6細胞、BSC−1細胞、ヒト肝細胞癌細胞(例えば、Hep G2)、SP2/0細胞、HeLa細胞、マディン−ダービーウシ腎細胞(MDBK)、骨髄腫細胞、およびリンパ腫細胞の親細胞、誘導体、および/または遺伝子組み換え変異株を含む哺乳類由来または哺乳類様の特徴を持つすべての細胞株を含む。遺伝子組み換え変異株には、例えば、グリカンプロフィールを改変した、および/または部位特異的組込み部位を持つ誘導体を含む。
本発明は、本明細書に説明された核酸を有する細胞も提供する。前記細胞はハイブリドーマまたは形質転換体とすることができる。前記細胞の種類については上述している。
本抗体またはその抗原結合部分は、様々な細胞で発現することができる。前記細胞の種類については上述している。
代わりに、本抗体またはその抗原結合部分は、当該分野で周知の固相合成法により合成することができる。 Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach by E. Atherton and R. C. Sheppard、Oxford University Press、IRL出版(1989). Methods in Molecular Biology, Vol. 35: Peptide Synthesis Protocols (ed. M. W.Pennington and B. M. Dunn), chapter 7. Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd Ed., Pierce Chemical Co., Rockford, IL (1984). G. Barany and R. B. Merrifield, The Peptides: Analysis, Synthesis, Biology, editors E. Gross and J. Meienhofer, Vol. 1 and Vol. 2, Academic Press, New York, (1980), pp. 3−254. M. Bodansky, Principles of Peptide Synthesis, Springer−Verlag, Berlin (1984).
本発明には、C.ディフィシレの毒素Aに特異的に結合する本抗体またはその抗原結合部分を作成する方法も含まれる。例えば、ヒト以外の動物に不活性化された毒素Aを含む組成物を用いて免疫性を与え、次に前記動物から特異的抗体を単離する。前記方法はさらに、毒素Aに対する抗体の結合を評価する工程を含む。
様々なロストリジウム・ディフィシレ毒素タンパク質のすべて、特に毒素Aは、本発明の実施形態で用いることができる。C.ディフィシレ疾患には、主に毒素Aおよび毒素Bが介在している。いずれの毒素も細胞毒性があり、マウスに静脈内または腹腔内注射した場合、死に至る。マウスの腸係蹄結紮下痢モデルで体液貯留が誘導されたことから証明されるとおり、毒素Aの強力なエンテロトキシンである。背景については、例えば、Babcock, G.J. et al., Infection and Immunity, 74: 6339−6347 (2006)および本書に含まれる参考文献を参照。
表2は、クロストリジウム・ディフィシレ毒素Aのアミノ酸配列提供している。以下に示される配列の変異体およびフラグメントも、抗体を作成するための抗原として利用することができる。
Figure 2014529610
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表3は、表2のタンパク質をコードする核酸配列を提供する。
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1つの実施形態では、本発明がC.ディフィシレの毒素Aに特異的に結合する抗体を発現するハイブリドーマの作成方法を提供する。前記方法には、不活性化毒素A(例えば、トキソイドA)を含む組成物により動物に免疫性を与える工程、前記動物から脾細胞を単離する工程、および毒素Aに特異的に結合する抗体を産生するハイブリドーマを選択する工程を含む。 Kohler and Milstein, Nature, 256: 495, 1975. Harlow, E. and Lane, D. Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1988.
毒素は、例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、UDP−ジアルデヒド、ペルオキシド、酸素処理、または(遺伝子組み換え法を用いた)変異により不活性化することができる。Relyveld et al., Methods in Enzymology, 93:24, 1983. Woodrow and Levine, eds., New Generation Vaccines, Marcel Dekker, Inc., New York, 1990. Genth et al., Inf. and Immun., 68(3):1094−1101, 2000.毒性を低下させた変異型C.ディフィシレ毒素を遺伝子組み換え法により産生することができる。米国特許第5,085,862号、第5,221,618号、第5,244,657号、第5,332,583号、第5,358,868号、および第5,433,945号明細書。前記毒素またはトキソイドの全長またはフラグメントを免疫原として用いることができる。
1つの実施形態では、不活性化毒素Aを用い、腹腔内または静脈内からマウスに免疫性を与えている。1回若しくはそれ以上の追加免疫を与えることも、与えないこともある。血漿中の抗体力価は、例えばELISA(酵素免疫吸着測定法)またはフローサイトメトリーによりモニターすることができる。抗毒素A抗体の力価が十分なマウスを融合に用いる。マウスを殺処分し、脾臓を摘除する3日前に、抗原で追加免疫を与えることも、与えないこともある。前記マウス脾細胞を単離し、PEGを用いてマウス骨髄腫細胞株に融合する。次に、抗原特異的抗体を産生するため、得られたハイブリドーマをスクリーニングする。細胞を播種し、選択培地でインキュベートする。次に、個々のウェルの上清のヒト抗毒素モノクローナル抗体をELISAによりスクリーニングする。抗体を分泌するハイブリドーマを再度播種し、もう一度スクリーニングし、抗毒素モノクローナル抗体がまだ陽性の場合は、限界希釈法によりサブクローニングすることができる。例えば、本発明のハイブリドーマクローンCAN20G2をサブクローニングした。サブクローンの1つはCAN20G2−2−1である。
クロストリジウム・ディフィシレ毒素抗原の1つ若しくはそれ以上、特に毒素Aの免疫原性を上昇させるために用いることのできるアジュバントには、ペプチドまたはペプチドの組み合わせに対する免疫反応を亢進するように作用する、すべての化合物を含む。アジュバントの限定されない例には、ミョウバン、リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、MF59(4.3% w/vスクアレン、0.5% w/vポリソルベート80(Tween 80)、0.5% w/vソルビタントリオレアート(Span 85))、CpG含有核酸、QS21(サポニンアジュバント)、MPL(モノホスホリルリピドA)、3DMPL(3−O脱アシル化MPL)、Aquilla抽出物、ISCOMS(例えば、Sjolander et al. (1998) J. Leukocyte Biol. 64:713; WO90/03184; WO96/11711; WO 00/48630; WO98/36772; WO00/41720; WO06/134423およびWO07/026190を参照)、LT/CT変異体、ポリ(D,L−ラクチド−co−グリコリド)(PLG)微小粒子、Quil A、インターロイキン、フロイントアジュバント、N−アセチル−ムラミル−L−トレオニル−D−イソグルタミン(thr−MDP)、N−アセチル−ノル−ムラミル−L−アラニル−D−イソグルタミン(CGP 11637、nor−MDPと呼ばれる)、N−アセチルムラミル−L−アラニル−D−イソグルタミニル−L−アラニン−2−(1’−2’−dip− アルミトイル−sn−グリセロ−3−ヒドロキシホスホリルオキシ)−エチルアミン(CGP 19835A、MTP−PEと呼ばれる)、およびRIBIを含み、RIBIには、2%スクアレン/Tween 80エマルジョン中、細菌、モノホスホリルリピドA、トレハロースジミコラート、細胞壁骨格(MPL+TDM+CWS)から抽出された3つの成分を含む。
免疫性を与える動物は、これに限定されるものではないが、ウサギ、マウス、ラット、ハムスター、ヤギ、ウマ、サル、ヒヒ、およびヒトなど、免疫原を投与した場合に再生可能な抗体を産生することのできるいかなる動物とすることもできる。1つの態様では、ヒト免疫グロブリン遺伝子セグメントを発現したマウスなど、宿主が遺伝子組み換え体であり、ヒト抗体を産生する。それぞれの開示がこの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第8,236,311号、第7,625,559号、および第5,770,429号明細書。 Lonberg et al., Nature 368(6474): 856−859, 1994. Lonberg, N., Handbook of Experimental Pharmacology 113:49−101, 1994. Lonberg, N. and Huszar, D., Intern. Rev. Immunol., 13: 65−93, 1995. Harding, F. and Lonberg, N., Ann. N.Y. Acad. Sci., 764:536−546, 1995.
前記宿主に免疫性を与え、前記抗体が産生された後、前記抗体を測定し、目的の抗原に特異性があることを確認し、他の抗原と交差反応性を示しているか否かを決定する。そのような測定を行う1つの方法は、米国特許公開第2004/0126829号に説明されているとおり、血清スクリーニングアッセイである。抗毒素抗体は、様々な既知の技術により前記毒素に対する結合の特徴を決定することができる。例えば、ELISAでは、マイクロタイタープレートをPBS中、前記毒素またはトキソイド抗原でコーティングし、PBS中で希釈したウシ血清アルブミン(BSA)などの関係のないタンパク質でブロッキングする。毒素で免疫性を与えたマウスの血漿希釈液を各ウェルに加え、インキュベートする。前記プレートを洗浄し、酵素(例えば、アルカリホスファターゼ)に結合した二次抗体をインキュベートする。洗浄後、前記プレートを酵素基質(例えば、ABTS)を用いて展開し、特定のODで分析した。他の実施形態では、選択したモノクローナル抗体が独特のエピトープに結合するか否かを決定するため、前記抗体をビオチン化することができ、これはストレプトアビジン標識プローブで検出することができる。抗毒素抗体の反応性は、毒素を用いたウエスタンブロット法により検査することができる。
中和アッセイを用い、抗毒素抗体の活性を測定することもできる。例えば、in vitroの中和アッセイを用い、抗体が培地中の細胞に対する細胞変性効果を阻害する能力を測定することができる(以下の実施例7および12を参照)。1つの実施形態では、in vitro中和アッセイにおいて、本抗体、またはその抗原結合部分が、約1μM〜約50μM、約2μM〜約40μM、約3μM〜約30μM、約4μM〜約20μM、約4μM〜約17μM、約5μM〜約15μM、または約10μMの範囲の濃度で、約150ng/mlのC.ディフィシレ毒素Aの約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、または約90%以上を中和する。in vitroアッセイを利用し、毒素の中和も測定することができる。別の実施形態では、in vivoの毒素A負荷実験(例えば、実施例5、6、および7、およびBabcock et al., Human Monoclonal Antibodies Directed against Toxins A and B prevent Clostridium difficile−Induced Mortality in Hamsters. Infection and Immunity (2006) 74(11):6339で説明される方法)において、哺乳類に約100ng、または約100ng以上のC.ディフィシレ毒素Aに曝露する24時間前に、抗体、またはその抗原結合部分を約1mg/kg体重〜約50mg/kg体重、約2mg/kg体重〜約40mg/kg体重、約3mg/kg体重〜約30mg/kg体重、約5mg/kg体重〜約20mg/kg体重、約8mg/kg体重〜約13mg/kg体重、または約10mg/kg体重の範囲の用量で哺乳類に投与した場合、前記哺乳類が生存する可能性は、約7日以内で約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、または約90%以上である。
次に、おそらく高い親和性で前記毒素に結合する抗体を産生するハイブリドーマをサブクローニングし、さらに特徴を決定することができる。各ハイブリドーマから(ELISAにより)前記親細胞の反応性を保持するクローンを1つ選択し、細胞バンクの作成、および抗体の精製に使用することができる。
前記抗毒素抗体を精製するため、培養したハイブリドーマの上清をろ過、濃縮してから、プロテインA−セファロース(Pharmacia、ニュージャージー州ピスカタウェイ)を用いたアフィニティークロマトグラフィーを行うことができる。
本開示の抗体、またはその抗原結合フラグメント、変異体、または誘導体は、抗原に対する結合親和性の点で説明または特定することができる。抗原に対する抗体の親和性は、適切な方法を用い、実験的に決定することができる(例えば、Berzofsky et al.,"Antibody−Antigen Interactions," In Fundamental Immunology, Paul, W. E., Ed., Raven Press: New York, N.Y. (1984); Kuby, Janis Immunology, W. H. Freeman and Company: New York, N.Y. (1992); and methods described hereinを参照)。特定の抗体−抗原相互作用の親和性測定は、異なる条件(例えば、塩濃度、pH)で測定した場合、変化する可能性がある。したがって、親和性および他の抗原結合パラメーター(例えば、K、K、K)の測定は、おそらく、標準化された抗体および抗原溶液、および標準化された緩衝液を用いて行われる。
本抗体またはその抗原結合部分は、in vitroおよびin vivoでの治療、予防、および/または診断に有用性がある。例えば、これらの抗体は、例えばin vitroまたはex vivoで培地中の細胞に、または例えばin vivoで被験者に投与し、C.ディフィシレおよびC.ディフィシレ関連疾患の治療、阻害、再発予防、および/または診断を行うことができる。
例えば、in vitroまたはex vivoで培地中の細胞に対し、前記抗体またはその抗原結合部分を用いることができる。例えば、細胞をin vitroの培地中で培養し、抗毒素抗体またはそのフラグメントに接触させることができる。In vivo(例えば治療用または予防用)プロトコールの一環として、前記方法を被験者内に存在する細胞に対して行うことができる。in vivo実験については、前記接触させる工程を被験者に対して行い、前記抗体、またはその一部の、被験者内、例えば腸内で発現された毒素(例えば、毒素A)に対する結合を引き起こすために有効な条件下、前記被験者に対して抗毒素抗体またはその一部を投与する工程を含む。
前記抗体またはその抗原結合部分は、単独で、または別の治療薬、例えば第2のモノクローナルまたはポリクローナル抗体またはその抗原結合部分と併用して投与することができる。1つの実施例では、前記抗体またはその抗原結合部分がC.ディフィシレ毒素Aに特異的に結合し、抗体(モノクローナルまたはポリクローナル)またはその抗原結合部分と併用すると、C.ディフィシレ毒素Bに特異的に結合する。別の例では、第2の試薬が抗生物質、例えば、バンコマイシン、バシトラシン、またはメトロニダゾールである。前記抗体は、Saccharomyces boulardiiなどのプロバイオティクス試薬と併用することができる。前記抗体は、C.ディフィシレワクチン、例えば、トキソイドワクチンとも併用投与することができる。
本発明では、本明細書で説明する抗体または抗原結合部分を含む組成物、および薬学的に許容される担体も提供する。前記組成物には、本抗体または抗原結合部分をコードする単離核酸、および薬学的に許容される担体を含むことができる。薬学的に許容される担体には、生理学的に適合する溶媒、分散媒、等張剤および吸収遅延剤などのいずれかおよびすべてを含む。1つの実施形態では、前記組成物が、被験者におけるクロストリジウム・ディフィシレ菌感染を減少、排除、または予防するために効果的である。
本発明は、前記被験者にC.ディフィシレ疾患を阻害するために効果的な量で本抗体またはその抗原結合部分を投与することで、被験者のC.ディフィシレ疾患を治療する方法も特徴としている。本組成物の投与経路には、これに限定されるものではないが、静脈内、筋肉内、皮下、経口、局部、皮下、皮内、経皮、皮下、非経口、直腸、脊髄、または表皮投与を含む。
本発明の組成物は、液体溶液または懸濁液の注射剤として、または注射前に液体溶媒に溶解または懸濁するのに適した固体形態として調製することができる。前記組成物は、乳化固体形態、または徐放に使用されるリポソーム溶媒または他の粒子担体にカプセル化した活性成分としても調製することができる。例えば、前記組成物は、前記ワクチンを持続的に放出させることのできる、エチレン酢酸ビニルコポリマーおよびHytrel(登録商標)コポリマーなどの非吸収性不浸透性ポリマー、ヒドロゲルなどの膨潤性ポリマー、または吸収性縫合糸の作成に利用されるようなコラーゲンおよび特定のポリ酸またはポリエステルなどの吸収性ポリマーなど、油乳剤、油中水型乳剤、水中油中水型乳剤、部位特異的乳剤、持続性(long−residence)乳剤、粘着性乳剤(stickyemulsion)、マイクロエマルション、ナノエマルション、リポソーム、微小粒子、ミクロスフェア、ナノスフェア、ナノ粒子、および様々な天然または合成ポリマーの形態とすることができる。
本抗体またはその抗原結合部分は、哺乳類被験者に送達するための組成物に製剤化される。前記組成物は、単独で、および/または薬学的に許容される溶媒または賦形剤と混合して投与される。適切な溶媒は、例えば、水、食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノールなど、およびその組み合わせである。さらに、前記溶媒は湿潤剤または乳化剤、pH緩衝剤、またはアジュバントなどの補助物質を少量含むことができる。本発明の組成物には、薬物、サイトカイン、または他の生物反応調整剤などの補助物質も含むことができる。
さらに、前記組成物は中性または塩の形態の組成物に製剤化することができる。薬学的に許容される塩には酸付加塩(活性ポリペプチドの遊離アミノ基を用いて形成)を含み、例えば、塩酸またはリン酸などの無機酸、または酢酸、シュウ酸、酒石酸、マンデル酸などの有機酸を用いて形成される。遊離カルボキシル基から形成される塩は、例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、または水酸化鉄などの無機塩基、およびイソプロピルアミン、トリメチルアミン、2−エチルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカインなどの無機塩基由来とすることができる。
そのような投与形態を調製する実際の方法は当業者に周知であるか、または今後明らかとなる。例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania, 21st editionを参照。
組成物は、前記被験者の年齢、体重、および疾患、使用される特定の化合物、および投与経路に適したスケジュールおよび期間で単回または複数回投与することができる。
1つの実施形態では、本発明に従い、前記組成物が単回投与される。他の実施形態では、複数回投与される。投与頻度は、様々な要因、例えば、症状の重症度、望ましい免疫保護の程度、前記組成物を予防または治療目的などで使用するか否かなどによって変化する可能性がある。例えば、1つの実施形態では、本発明に従う前記組成物が月1回、月2回、月3回、隔週(qow)、週1回(qw)、週2回(biw)、週3回(tiw)、週4回、週5回、週6回、隔日(qod)、毎日(qd)、1日2回(qid)、または1日3回(tid)投与される。
本発明に従うポリペプチドの投与期間、例えば、前記組成物が投与される期間は、例えば被験者の反応など、様々な要因によって変化する可能性がある。例えば、前記組成物は、約1日〜約1週間、約2週間〜約4週間、約1ヵ月〜約2ヵ月、約2ヵ月〜約4ヵ月、約4ヵ月〜約6ヵ月、約6ヵ月〜約8ヵ月、約8ヵ月〜約1年、約1年〜約2年、または約2年〜約4年、またはそれ以上の範囲の期間で投与することができる。
前記組成物は薬学的に許容される担体(賦形剤)と併用し、薬理学的組成物を形成することができる。薬学的に許容できる担体には、本発明の薬学的組成物の吸収またはクリアランス速度を例えば安定化、または増減させるように作用する、薬学的に許容される化合物を含むことができる。生理学的に許容される化合物には、例えば、グルコース、スクロース、またはデキストランなどの炭水化物、アスコルビン酸またはグルタチオンなどの抗酸化剤、キレート剤、低分子量タンパク質、洗剤、リポソーム担体、または賦形剤または他の安定剤および/または緩衝剤を含めることができる。他の薬学的に許容される化合物には、湿潤剤、乳化剤、分散剤、または保存剤を含む。例えば、the 21st edition of Remington’s Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton, Pa. ("Remington’s")を参照。
1つの態様において、前記組成物の溶液は、薬学的に許容される担体、例えば、前記組成物が水溶性の場合は水性担体に溶解される。水溶液の例には、例えば、水、食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、ハンクス液、リンガー液、デキストロース/食塩水、グルコース溶液などを含む。前記製剤には、緩衝剤、等張化剤、湿潤剤、洗剤などの生理的条件に近づけるために必要な、薬学的に許容される補助物質を含むことができる。添加物には、殺菌剤、または安定剤などの追加活性成分も含むことができる。例えば、前記溶液には酢酸ナトリウム、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、ソルビタンラウリン酸モノエステル、またはオレイン酸トリエタノールアミンを含むことができる。
本発明には、固体製剤を利用することができる。これらは、例えば丸剤、錠剤、粉末、またはカプセルなどとして製剤化することができる。固体組成物では、従来の固体担体を使用することができ、例えば、マンニトール、ラクトース、でんぷん、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、タルク、セルロース、グルコース、スクロース、炭酸マグネシウムなどを使用できる。適切な医薬品賦形剤には、例えば、でんぷん、セルロース、タルク、グルコース、ラクトース、スクロース、ゼラチン、麦芽、コメ、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、グリセロールモノステアレート、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレングリコール、水、エタノールを含む。
経口投与する場合、本組成物は消化から保護することができる。これは、前記抗体またはその抗原結合部分と酸および酵素加水分解に耐性を与える組成物を錯体化する、またはリポソームなどの適切な耐性を持つ担体に前記抗体またはその抗原結合部分を詰め込むことで達成できる。消化から化合物を保護する方法は、当該分野で周知である。 Fix, Pharm Res. 13: 1760−1764, 1996. Samanen, J. Pharm. Pharmacol. 48: 119−135, 1996. U.S. Patent No. 5,391,377.
経粘膜または経皮投与については、浸透するバリアに適した浸透剤を前記製剤に使用することができる。そのような浸透剤は当該分野で既知であり、例えば、経粘膜投与、胆汁酸塩、フシジン酸誘導体を含む。加えて、浸透を促すために洗剤を利用することができる。経粘膜投与はスプレー式点鼻薬または坐薬により行うことができる。Sayani, Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst. 13: 85−184, 1996.局部の経皮投与については、前記薬物は軟膏剤、クリーム、軟膏、粉末、およびゲルに製剤化される。経皮的送達系には、例えば、パッチを含むことができる。
本組成物は、徐放または持続放出のメカニズムで投与することができる。例えば、ペプチドの持続送達を行うことができる生分解可能なミクロスフェアまたはカプセルまたは他の生分解可能なポリマー形状を、本発明の製剤に含めることができる(例えば、Putney, Nat. Biotechnol. 16: 153−157, 1998を参照)。
吸入については、ドライパウダーエアロゾル、液体送達システム、エアジェット噴霧器、噴霧システムなどを含む、当該分野で既知の系を用い、本組成物を送達することができる。Patton, Biotechniques 16: 141−143, 1998.例えば、Dura Pharmaceuticals(カリフォルニア州サンディエゴ)、Aradigrn(カリフォルニア州ヘイワード)、Aerogen(カリフォルニア州サンタクララ)、Inhale Therapeutic Systems(カリフォルニア州サンカルロス)などによるポリペプチド高分子の製剤および吸入送達システムも本発明に使用することができる。例えば、前記薬学的製剤は、エアロゾルまたはミストの形態で投与することができる。エアロゾルの投与については、前記製剤を界面活性剤および噴霧剤とともに微粉化した形態で提供することができる。別の態様では、呼吸組織に前記製剤を送達する装置が吸入器であり、この中で前記製剤は気化する。他の液体送達システムには、例えば、エアジェット噴霧器を含む。
本発明の組成物または核酸、ポリペプチド、または抗体は単独で、または例えば全身的、局部的または局所的など、当該分野で既知のすべての方法、動脈内、くも膜下腔内(IT)、静脈内(IV)、非経口、胸膜腔内、局部、経口、または皮下、気管内(例えば、エアロゾル)または経粘膜的(例えば、口腔、膀胱、膣、子宮、直腸、鼻粘膜)などの局所投与により、薬学的組成物として送達することができる。例えば、特定の臓器に焦点を当てる「局所的効果」については、1つの投与方法に、例えば、特定の臓器(脳およびCNSなど)に焦点を当てる動脈内またはくも膜下腔内(IT)注射を含む(例えば、Gurun, Anesth Analg. 85: 317−323, 1997を参照)。例えば、頸動脈内動脈注射は、本発明の核酸、ペプチド、またはポリペプチドを脳に直接送達することが望ましい場合に利用することができる。非経口投与可能な組成物を調製する実際の方法は、当業者に周知または明らかであり、詳述されている。 Bai, J. Neuroimmunol. 80: 65−75, 1997. Warren, J. Neurol. Sci. 152: 31−38, 1997. Tonegawa, J. Exp. Med. 186: 507−515, 1997.
1つの態様では、本発明の組成物または核酸、ポリペプチド、または抗体を有する薬学的製剤が、脂質単層または二重層、例えばリポソームに取り込まれる。U.S. Patent Nos. 6,110,490; 6,096,716; 5,283,185 and 5,279,833.本発明の態様は、本発明の水溶性核酸、ペプチド、またはポリペプチドが前記単層または二重層の表面に結合した製剤も提供する。例えば、ペプチドはヒドラジド−PEG−(ジステアロイルホスファチジル)エタノールアミン含有リポソームに結合することができる(例えば、Zalipsky, Bioconjug. Chem. 6: 705−708, 1995参照)。平面脂質膜または無傷細胞(例えば、赤血球細胞)の細胞膜などのリポソームまたは何らかの形態の脂質膜を利用することができる。リポソーム製剤は、静脈内、経皮(例えば、Vutla, J. Pharm. Sci. 85: 5−8, 1996参照)、経粘膜、または経口投与を含む何らかの方法で投与することができる。本発明は、本発明の核酸、ペプチド、および/またはポリペプチドがミセルおよび/またはリポソーム内に取り込まれている薬学的製剤も提供する(例えば、Suntres, J. Pharm. Pharmacol. 46: 23−28, 1994; Woodle, Pharm. Res. 9: 260−265, 1992を参照)。リポソームおよびリポソーム製剤は、標準的な方法に従って調製することができ、当該分野で周知である。Akimaru, Cytokines Mol. Ther. 1: 197−210, 1995. Alving, Immunol. Rev. 145: 5−31, 1995. Szoka, Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 9: 467, 1980.米国特許第4,235,871号、第4,501,728号、および第4,837,028号明細書。
1つの態様では、前記組成物が、インプラントおよびマイクロカプセル化された送達系を含む放出制御製剤など、前記ペプチドが身体から急速に排泄されないようにする担体を用いて調製される。エチレンビニルアセテート、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、およびポリ酢酸などの生分解性生体適合性ポリマーを使用することができる。そのような製剤を調製する方法は当業者に明らかとなる。薬学的に許容される担体として、リポソーム懸濁液も使用することができる。米国特許第4,522,811号明細書。
投与を簡便にし、用量を均一にするため、経口または非経口組成物を投与単位で製剤化することは好都合である。本明細書で使用される「投与単位形態」という用語は、治療を受ける被験者に対する単位用量として適した物理的不連続単位を指し、各単位は、必要な薬学的担体と関連して、望みの治療効果を生じるように計算された所定量の活性物質を含む。
細胞培養アッセイおよび動物研究から得られたデータは、ヒトで使用される用量範囲の製剤化に利用することができる。1つの実施形態では、そのような化合物の用量が、ED50を含む血中濃度の範囲内にあり、毒性はほとんどまたは全くない。前記用量は、採用した剤形および利用した投与経路により、この範囲内で変化する可能性がある。別の実施形態では、最初に前記治療有効量を細胞培養アッセイから推定することができる。動物モデルで用量を定め、細胞培養で決定されたIC50(つまり、症状の半値抑制を達成する被験化合物の濃度)を含む血中濃度の範囲を達成することができる。 Sonderstrup, Springer, Sem. Immunopathol. 25: 35−45, 2003. Nikula et al., Inhal. Toxicol. 4(12): 123−53, 2000.
本発明の抗体または抗原結合部分の治療または予防に有効な量について、典型的な制限のない範囲は、約0.001〜約60mg/kg体重、約0.01〜約30mg/kg体重、約0.01〜約25mg/kg体重、約0.5〜約25mg/kg体重、約0.1〜20mg/kg体重、約10〜約20mg/kg体重、約0.75〜約10mg/kg体重、約1〜10mg/kg体重、約2〜約9mg/kg体重、約1〜約2mg/kg体重、約3〜約8mg/kg体重、約4〜約7mg/kg体重、約5〜約6mg/kg体重、約8〜約13mg/kg体重、約8.3〜約12.5mg/kg体重、約4〜約6mg/kg体重、約4.2〜約6.3mg/kg体重、約1.6〜約2.5mg/kg体重、約2〜約3mg/kg体重、または約10mg/kg体重である。
前記組成物は、有効量の本抗体またはその抗原結合部分を含むように製剤化され、前記有効量は、治療される動物および治療される状態に依存する。1つの実施形態では、本抗体またはその抗原結合部分が約0.01mg〜約10g、約0.1mg〜約9g、約1mg〜約8g、約1mg〜約7g、約5mg〜約6g、約10mg〜約5g、約20mg〜約1g、約50mg〜約800mg、約100mg〜約500mg、約0.01mg〜約10g、約0.05μg〜約1.5mg、約10μg〜約1mgタンパク質、約30μg〜約500μg、約40pg〜約300pg、約0.1μg〜約200mg、約0.1μg〜約5μg、約5μg〜約10μg、約10μg〜約25μg、約25μg〜約50μg、約50μg〜約100μg、約100μg〜約500μg、約500μg〜約1mg、約1mg〜約2mgの範囲の用量で投与される。特定の被験者に対する特定の用量レベルは、特定のペプチドの活性、年齢、体重、全身の健康状態、性別、食事、投与時間、投与経路、および排泄率、薬物の併用、および治療を行っている特定疾患の重症度など、様々な因子によって変化する。
治療用途では、本組成物がクロストリジウム・ディフィシレ菌感染のリスクがある、または活動性感染に罹患している被験者に対し、前記状態または疾患および/またはその合併症を少なくとも部分的に停止または予防するために十分な量で投与される。
抗毒素抗体(例えば、モノクローナル抗体)を用い、アフィニティークロマトグラフィーまたは免疫沈降などの標準的な技術により毒素を単離することができる。さらに、抗毒素抗体は、前記毒素の検出するため、例えば、C.ディフィシレの有無についてサンプル(例えば糞便サンプル)をスクリーニングするために用いることができる。抗毒素抗体を診断に用い、臨床検査手順の一環として、組織中の前記毒素の量をモニターする、例えば、特定の治療法の有効性を判定することができる。
本発明は、抗毒素抗体またはその抗原結合部分を含むキットも提供する。前記キットの追加要素には、使用説明書、他の試薬、治療薬、または抗体を標識または治療薬にカップリングするために有用な試薬、または前記抗体を投与用に調製するための他の材料、薬学的に許容される担体、および被験者に投与するための装置または他の材料を含むことができる。
様々な組み合わせの抗体を一緒に包装することができる。例えば、キットには、毒素Aに結合する抗体および毒素Bに結合する抗体(例えば、モノクローナル抗毒素B抗体、または毒素Bと反応するポリクローナル抗血清)を含めることができる。前記抗体は一緒に混合するか、または前記キット内で別に包装することができる。
使用説明書には、例えばCDADの症状がみられる患者における推奨用量および/または投与方法を含む治療用途での指示を含めることができる。他の指示には、前記抗体の標識または治療薬へのカップリング、または例えば未反応の結合化合物からの結合抗体の精製に関する指示を含めることができる。
前記キットには、抗毒素抗体またはそのフラグメントをコードする少なくとも1つの核酸、および前記核酸の発現に関する指示を含めても含めなくてもよい。前記キットで他に考えられる要素には、発現ベクターおよび細胞が含まれる。
本抗体、その抗原結合部分、組成物、および方法は、例えば、ヒト、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ヤギ、ヒツジ、ブタ、サル、類人猿、ゴリラ、チンパンジー、ウサギ、アヒル、ガチョウ、ニワトリ、両生類、は虫類、および他の動物を含む、哺乳類および非哺乳類などのすべての脊椎動物で使用することができる。
以下の本発明を実施するための具体的な態様の例は、図示する目的でのみ提供され、いかなる方法でも、本発明の範囲を制限する意図はない。
ハイブリドーマの融合
古典的なハイブリドーマの融合を行った。マウスに完全フロインドアジュバント(CFA)を用いたトキソイドAの初回免疫付与を行い、続いて28日目および48日目にトキソイドAおよび不完全フロインドアジュバント(IFA)の追加免疫付与を行った。55日目に試験的に採血を行い、血清を検査し、抗トキソイドA抗体の力価を確認した。IgG力価が十分高ければ、融合を行った。十分でない場合は、さらに2回IFAの追加免疫付与を行い、2回目の採血を行った。融合は一度に2匹のマウスを用いて行った。融合の3日前、マウスの腹腔内(i.p.)にトキソイドAのPBS溶液を最終投与した。
融合を行う日にマウスを殺処分し、脾臓を摘出した。シリンジと針を用いて脾細胞を脾臓から洗い出し、50mlの試験管に回収し、骨髄腫細胞と融合した。骨髄腫は融合パートナーとして用いた不死化腫瘍細胞であり、サルベージ経路を遮断する毒性ヌクレオチド類似体の8−アザグアニン存在下で増殖した。8−アザグアニン存在下で増殖した細胞は、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)遺伝子に欠損変異を発生させることでしか生存することができない。B細胞は、ポリエチレングリコール(PEG)1500を用いて骨髄腫細胞と融合する。融合した細胞は薬物を選択して半固体アガロースに混合し、ペトリ皿に播種する。ヒポキサンチン、アミノプテリン、およびチミジンを含むHAT培地を薬物の選択に用いる。アミノプテリンはHGPRTが欠損した骨髄腫細胞株における生存/細胞増殖に確実に必要なヌクレオチド代謝のデノボ経路を阻害する薬物であり、通常は24〜48時間以内に選択が可能である。
ハイブリドーマのスクリーニング
次の段階は、増殖しているハイブリドーマのスクリーニングである。三次元基質で細胞の「ボール」として細胞が増殖する、市販の半固体アガロースを使用した。これにより(目視検査により)手でこれらのボールを選別し、これらのクローンボールを適切な培地を含む96ウェルプレートに移しやすくなる。前記細胞を3〜7日間増殖させた後、スクリーニングを行うため上清を取り除き、調製直後の培地と交換した。ELISA(または他の検査)で結合が陽性の場合は、増量してより大きな組織培養容器に移すと、前記ハイブリドーマの増殖が持続した。使用済み上清を用いたマウスmAbsの適切な市販アイソタイプ判定キットにより、mAbsのアイソタイプを判定した。次の選択段階にクローンを移すか否かの決定は、ELISAおよびその生存を用い、天然型毒素Aに対する反応性を基に行い、通常は少なくとも1/8または1/16以上の段階希釈および反応性、およびIgGクラスを基にしているため、前記選択手順の間、クローン数が減少する。さらに特徴決定を行ったmAbsは、CAN20G2、CAN20G1、CAN20G5およびCAN20G8およびCAN19G1、CAN19G2、CAN19G3であった。
マウスモノクローナル抗体のELISAアッセイ
毒素A全体および組み換え型毒素Aフラグメント4に対するtoxA mAbsの結合を検討するため、また毒素B全体および毒素Bフラグメント4に対して交差反応するか否かを判定するため、ELISAを利用した。mAbクローンをCDA1と比較した(Merckの抗毒素A mAbを対照として用いた)。ELISAプレートを100μg/mlの毒素フラグメント4および400μg/mlの毒素全体でコーティングし、前記コーティングが等モルになるようにした。前記ウェルを1%スキムミルクでブロッキングした後、段階希釈したCAN19またはCAN20 mAbs(0.1μg/ml〜1μg/ml)をプローブとし、市販のヤギ抗マウスIgG−HRP抗体を用いて結合を検出した。陰性および陽性対照も検討した。キメラヒトmAb 13C6はエボラウイルスGPに特異的であり、ヒトCDA−1のFcに対する陰性対照とすることができる。前記CDA−1 mAbおよびポリクローナルトキソイドA抗体(pAb)を陽性対照としたが、前記CDA−1 mAbはヒトであり、前記ポリクローナル抗体はウサギであるため、これらの抗体はいずれも異なる二次抗体を利用し、この2つの抗体とマウスmAbsを直接比較することができない。前記二次抗体の対照はマウス二次抗体用のものである。基質を用いて60分インキュベートした後、前記プレートを405nmで読み取った。各抗体の滴定データは図1に示している。
結果:図2および3に示すとおり、CAN19G1およびCAN19G2 mAbsはCDA1と同じレベルで毒素A全体および毒素Aフラグメント4に結合する。CAN19 mAbsは毒素Bに対してほとんど交差反応性を示さなかった。CAN20 mAbsは毒素Aに結合する。CAN20G2およびCAN20G5はCDA1と同じレベルで毒素Aフラグメント4に結合する。CAN19 mAbsは毒素Bに対して交差反応性を示さなかった。
マウスモノクローナル抗体のウエスタンブロット
C.ディフィシレタンパク質である毒素A全体、トキソイドA(市販品)、組み換え型毒素フラグメント4および毒素B(全体、トキソイド、およびフラグメント4)を組み合わせ、4〜12% SDS−PAGEゲルを200ボルトで1.5時間泳動した。次に、45分、45ボルトで前記ゲルをニトロセルロース膜に移した。前記膜は1xTBST中、1%スキムミルクを用いて4℃で一晩ブロッキングし、翌日1xTBSTで洗い、スキムミルクを除去した。前記mAbs (1°Ab)を1xTBST中、1μg/mlの濃度で希釈し、振盪機に載せ、室温(RT)で2時間、移動した生成物を含む膜のプローブに用いた。前記膜を1xTBSTで洗い流し、結合していない1°Abを除去し、振盪機に載せ、RTで1時間、1:4000の希釈率で抗マウスIgG−HRP(2°Ab)をプローブとして検討した。
結果:図4および5に示すとおり、CAN19 mAbsは3つすべてが毒素A、トキソイドA、および毒素Aフラグメントへの結合を示した。これらはすべて、毒素Bまたは陰性対照に対する交差反応性が弱いか、または全く示されなかった。CAN20G1、CAN20G2、CAN20G5、およびCAN20G8 mAbsはすべて、毒素Aおよび毒素Aフラグメント4に対して強い結合性を示した。毒素Bまたは陰性対照に対して交差反応性はなかった。
マウスモノクローナル抗体の親和性解析
バイオレイヤー干渉法を利用し、毒素A全体と抗毒素A抗体との相互作用を測定した。Octet QKe装置(ForteBio)にストレプトアビジン(SA)バイオセンサーを設置した。40μg/mlのビオチン化毒素A全体をSAセンサーに結合し、100nM〜1.56nMの段階希釈とした前記毒素A mAbsを10分間毒素コーティングしたピンで反応させ、さらに10分間、PBS中で解離させた。この後、結果をForteBioデータ解析ソフトウェアで解析して解離定数(KD)を決定したが、これは抗体と抗原との結合の強さを説明するために用いられる指標であり、kon(1/Ms)は抗体抗原複合体が生成する速度、kdis(1/s)は前記抗体抗原複合体が解離する速度である。前記サンプルは2日に分けて測定した。表4は、精製したCAN20G、およびCDA1の親和性データを示している。
Figure 2014529610
マウスモノクローナル抗体のエピトープビニング(Binning)
Octet QKeは、バイオレイヤー干渉法により生体分子の相互作用を検出する、ディスポーザブル光ファイバーセンサーを使用した無標識リアルタイムバイオセンサーである。すでに特徴解析が行われているCDA1抗毒素A mAbに対してエピトープビニングアッセイを行い、本毒素A mAbがCDA−1と同じエピトープを共有しているのか、または異なるエピトープを有しているのかを検討した。次に、前記アッセイを利用し、前記毒素A mAbs間で単一のエピトープを共有しているのか、または複数のエピトープを有している可能性があるのかを確認した。古典的なサンドイッチ法を利用したが、これには前記mAbのセンサーへの結合、抗原の結合、別のmAbへの結合が関与する。第2のmAbは、そのエピトープが固定されたmAbのエピトープと重複する場合にのみ、捕捉されたAgと結合することができる。
結果:CAN20G1およびPBSの対照では波長(nM)が強くシフトしていることから(結合曲線の垂直上昇)、さらに結合することができ、被験抗体が露出した、明確に異なるエピトープに結合していることを示している。図6aおよび6bに示されるとおり、前記結果は、前記CDA1抗体では、波長が上方シフトしていることを示している。このことは、CDA1とCAN20 mAbsが明確に異なるエピトープに結合していることを示している。すべてのCAN20 mAbsが同じエピトープを共有している。CAN20G2ではnmがわずかに上昇しているが、これは結合がわずかに増加したことを示しており、その原因はCAN20G1およびCAN20G2、つまり異なる抗体エピトープまたは両方の既知のVH鎖とVL鎖との間の体細胞変異である可能性がある。
in vitroでのマウスモノクローナル抗体の中和
本明細書で説明されるin vitro中和アッセイは、List Biological Laboratoriesから購入したVERO(ミドリザル)細胞および毒素Aを用いて行った。(BIAD報告書:クロストリジウム・ディフィシレ毒素Aモノクローナル抗体の特徴解析)。xCelligence(Roche Diagnostics)およびバイオアッセイ法で使用したプロトコールについて以下にまとめる。
細胞接着期−xCelligence法。(1)供給フラスコにトリプシン処理細胞を入れた。(2)フラスコに2mLのトリプシンを加え、細胞を洗って微量の培地を取り除き、吸引した。(3)3mLのトリプシンを加え、細胞が剥離するまで約10分間、37℃でインキュベートした。(4)6mLのアッセイ培地または増殖培地をフラスコに加えた。(4)1300rpmで8分間遠心分離した。(5)上清を吸引し、6mLのアッセイ培地または増殖培地で細胞を再懸濁した。(6)細胞を計数し、必要な細胞密度を計算した。(Vero細胞は1×10細胞/mL、T84細胞は8×10細胞/mL。)(7)96ウェルのEプレートのウェルA1〜H10に100μLのアッセイ培地を加え、ウェルA11〜H12に100μLのT84培地を加えた。(8)xCelligenceでバックグラウンドを読み取った。(9)ウェルA1〜H10からアッセイ培地50μLを取りだした。(10)これらのウェルに50μLの1.0×10細胞/mLの懸濁液を加え、最終播種密度を5.0×10細胞/mLとした。(11)A11〜A12に100μLのT84 8×10細胞/mLの細胞懸濁液を加えた。(12)H11〜H12で降順に2倍の段階希釈を行った。(13)H11およびH12から100μLを取り出した。(14)A11〜H12に100μLのT84培地を加え、最終容積を200μLとした。(15)20〜30分間室温でプレートをインキュベートし、細胞を均等に定着させた。(16)5% CO雰囲気下、20〜24時間、37℃のインキュベーターにプレートを入れた。
細胞接着期−バイオアッセイ法。(1)供給フラスコにトリプシン処理細胞を入れた。(2)供給フラスコにプールした細胞を入れた。(3)1270rpmで8分間遠心分離した。(4)上清を取り除き、アッセイ培地に細胞を再懸濁した。(5)プールしたすべてのフラスコに6mLの培地を使用することとした。(6)細胞を計数し、1.0×10細胞/mLで播種するために必要な細胞の生存度と量を決定した。(7)播種したときの最終濃度は0.5×10細胞/mLとなる。(8)底が透明な96ウェルの黒色マイクロプレートのウェルB2〜G11に、50μLの10%アッセイ培地を加えた。(9)96ウェル平底マイクロプレートのウェルB2〜G11に1.0×10細胞/mLで50μLの細胞を重ねた。(10)外縁のウェルに、温めたアッセイ培地100μLを加えた。(11)均一に懸濁させるため、プレート振盪機で混合した。(12)20〜30分間室温にプレートを放置し、細胞をウェル間で均等に定着させた。(13)20〜24時間、37℃、5% COで加湿したインキュベーターに細胞プレートを入れた。
毒素Aの調製:(1)毒素Aの一次原液(20μg/mL)は、100μLの滅菌LWを毒素Aのバイアル1本(2.0μg)に加えて調製した。(2)一次原液の希釈は表5に示すとおりである。
Figure 2014529610
サンプルの調製:力価を検討するため、すべてのモノクローナル抗体の開始濃度を30μg/mLとした。サンプルは表6に示すとおり調製した。
Figure 2014529610
希釈プレートの調製−xCelligence:(1)以下の表7に示すとおり、ウェルにアッセイ培地および150μLのサンプルを加えた。(2)75μLを列Aから取り、列Bに加えて、各サンプルをカラムで2倍に段階希釈し、3〜5倍に混合し、列Gまで繰り返した。(3)表5に示すとおり、ウェルに適切な対照を加えた。(4)サンプルのウェルに75μLの毒素Aを重ねた。均一になるまでプレート振盪機で振盪する。(5)37℃で1時間インキュベートした。
Figure 2014529610
バイオアッセイ法:表8に示すとおり、ウェルにアッセイ培地を加えた。
(1)カラム2の適切なウェルに150μLのサンプルを加えた。プレート#1でCDA、CAN19G1(精製済み)、およびCAN19G1の上清を加えた。プレート#2でCDA、CAN19G2(精製済み)、およびCAN19G2の上清を加えた。プレート#3でCDA、CAN19G3(精製済み)、およびCAN19G3の上清を加えた。(2)カラム2からカラム3に75μLを移した。マルチチャンネルで混合した。.カラム9までこの手順を繰り返した。(3)カラム10から75μLを取り出し、最終容積を100μLとした。(4)適切なウェルに対照(75μL)と75μLのAMを加えた。(5)サンプルのウェルに75μLの毒素Aを重ねた。
Figure 2014529610
細胞プレートへのサンプルの追加:(1)1時間インキュベートした後、細胞プレートをインキュベーターから取り出した。(2)細胞単層を壊さないように、マルチチャネルピペットにより50μLの細胞懸濁液を慎重に取り除いた。(3)希釈プレートから細胞プレートの適切なウェルに100μLのサンプルを移した。(4)均一な溶液を得るため、プレート振盪機で混合した。5% CO雰囲気下、37℃で72時間インキュベートした。
データ解析:xCelligenceシステムでは、リアルタイムにデータを取得する。従来のバイオアッセイ法と比較するため、最後に読み取った時間データを解析する。このため、ベースラインとして適切な毒素を用い、前記プレートに毒素/抗体を追加する前の時点で、細胞指数を正規化した。こうすることで、抗体のlog濃度と比較し、Y軸にベースラインで正規化した細胞指数ができる。
我々は前記データを解析し、CDAと比較したCAN19 mAbsの力価を決定した。
中和率(%)はxCelligenceでは以下のとおり計算する。
中和率(%)=(サンプルCI指数/抗体対照CI指数)×100
中和率(%)はバイオアッセイの蛍光発光では以下のとおり計算する。
中和率(%)=(平均サンプルRFU/平均毒素RFU)/(平均細胞RFU/平均毒素FRU)×100
この例の手順はCAN20 mAbsでも行った。
結果:CAN19 mAbsはCDA1よりも中和されにくかった。CAN20G2はin vitroで最も強力なmAbであり、CDA1よりも効果が高い。CAN20G3、G5、およびG8も中和している。
表9は、各CAN19 mAbについて作成したIC50データをまとめ、CAN19クローンがCDA1と比較し、中和されにくいことを証明している。
Figure 2014529610
表10は、各CAN20 mAbについて作成されたEC50データをまとめ、CAN20G2、CAN20G3、CAN20G5、およびCAN20G8は前記クローンの中で最も中和されることを証明している。
Figure 2014529610
マウスにおけるin vivoでの毒素負荷
マウスにおけるin vivoでの毒素負荷試験は、既発表文献を基にしている(Babcock et al., Human Monoclonal Antibodies Directed against Toxins A and B prevent Clostridium difficile−Induced Mortality in Hamsters. Infection and Immunity (2006) 74(11):6339)。0日目、体重20〜30gのスイスウェブスターマウスに250μgのmAbまたは対照を投与し、休息させた。24時間後(1日目)、前記マウスに致死量のTcdA(100ng)を投与した。この用量では、保護していない状態で、24時間までに90〜100%の動物が死亡する。異常および局所および全身疾患の兆候がないか、7日間(1〜7日目)観察した。マウスは7日目に安楽死させた。すべての所見を記録し、投与群ごとに生存率(%)を決定した。
結果:図7、8、および9に示すとおり、研究結果は、CAN19およびCAN20 mAbsが毒素Aからマウスを保護することを示している。CAN19G1、G2、およびG3では生存率が90%を超えた。3つのCAN19 mAbsがすべて有効性を示した。CAN20 mAbsもすべて有効であった。CAN20G1、G2、G5、およびG8は用量0.25mg/マウスで100%の保護効果を示した。CAN20G2は0.125mg/マウスで100%の保護効果を示した。実験を繰り返し、CAN20G2の有効性を確認した。前記結果はこれまでの研究を確認するものであった。CAN20G2は全量の0.25mg/マウスで100%の保護効果、半量の0.125mg/マウスで90%の保護効果を示した。
muCAN20G2 V遺伝子の配列決定
RNeasy Mini Kitを用い、CAN20G2親ハイブリドーマクローン細胞からRNAを単離した。Qiagen OneStep RT−PCR Kitを用い、前記RNAからV遺伝子の増幅を行った。いくつかの組み合わせのプライマーセットを使用し、前記ハイブリドーマの免疫グロブリン可変領域の遺伝子配列を確認するため、可変領域遺伝子(V遺伝子)サブグループ特異的なオリゴヌクレオチドプライマーのセットを使用する。これには、5’mVK−Lead−1、3’KappaConstRT、5’mVH−Lead−2,5’mVH−Lead−2A、および3’mIG1−2C RTを含む。既知の内因性異常κ軽鎖V遺伝子mRNA(P3X63骨髄腫症内にみられる)の可能性を除外するため(Yuan, X. et al., J. Immunol. Methods, 294: 199−207 (2004))、非サブグループ特異的プライマーとして5’mVK−Lead−1A、5’mVK−Lead−1A、5’mVK−Lead−3、5’mVK−Lead−3A、5’mVH−IGHV1−Lead、5’mVH−Lead−1、5’mVH−Lead−3, 5’mVH−Lead−4、および5’mVH−Lead−5を用い、RT−PCRも行った。プライマーとその配列リストについては図10を参照。PCR増幅反応の結果は、解析用アガロースゲル上で前記PCR産物を検討することで判定し、約500bpに見えたバンドはクローニング用にゲルを単離した。抽出したDNAは、TOPO TAクローニングマニュアルの低融点アガロース法により、直接TAをpCR2.1−TOPOベクターにクローニングした。M13フォワードおよびM13リバースプライマーを用い、両方向でCAN20Gクローン反応のそれぞれ5つのコロニーの配列を決定した。配列データはDNAStar Lasergeneソフトウェアを用いて解析した。得られた再配列V遺伝子配列を、IMGT/V−Quest参照用ディレクトリセットおよびNCBIの免疫グロブリンblast検索と比較した(図11)。
muCAN20G2のヒト化
CAN20G2 mAbの3つのヒト化IgG/kとキメラIgG/kを作成した。ヒト化IgG/kについては、(IMGTおよびNCBIのウエブサイトから)ヒト生殖系列の対立遺伝子との最大同一性アラインメントを受容体フレームワークの同定に用いた。全部で6つのCDRが挿入された。他の残基は、それぞれ表面が露出しているか、折り畳みまたは鎖間の接触のため、変化または維持された。前記マウスmAb配列のCDR(CAN20G2)は、最も近いヒト対立遺伝子の生殖系列CDRsと非常によく一致している。これは、受容体フレームワークとして生殖系列の配列を使用する変形形態において、フレームワーク全体ではなくCDRのマッチングを利用する「超ヒト化(superhumanization)」アプローチに似ている。Tan et al., J. Immunol. 2002, 169:1119−1125のケースでは、著者らがCDR配列を利用し、Chothiaの分類システムに基づき、いわゆる正準CDR構造型とマッチさせようとした。しかし、特定のCDRsはコードされた生殖系列であり、特定の正準構造型は特定のフレームワークにみられる傾向があるため、受容体フレームワークを選択する「超ヒト化」法では、すべての場合に異なる候補受容体フレームワークが選択されるわけではない。これは経験的なもので、複数のmAb特異性についてまだ検討されていない。これは一部、同一性を決めるフレームワークの正しいアラインメントの比較では、本質的に前記CDRsも含まれるためである。図11は、アミノ酸レベルで、CAN20G2のヒト化構造型それぞれのヒト化の割合を示している。
Figure 2014529610
図12は、最も近いヒト生殖系列のv領域とCAN20G2のv領域の配列アラインメントを示している。ヒト生殖系列はヒト化の受容体フレームワークとして用いた。
CDR−huCAN20G2−CDR移植型のみ。VおよびVの両方について、最もマッチした生殖系列の対立遺伝子を、前記CDRsを移植するための受容体フレームワークとして利用した。前記受容体フレームワークに他の変更は行っていない。図13aおよび13bは、我々が使用したCDR−huCAN20G2のデザインを示している。最も近いマッチしたヒトフレームワークはIGHV7−4−1*02およびIGKV1−39*01である。muCAN20G2のCDRs(IMGTナンバリング)はヒトフレームワークに挿入した。重鎖CDR3には、cDNA3002Neoへのクローニングが変更されたHpaI制限酵素認識部位が含まれていた。正しい翻訳とトラフィッキングを行うため、5’KozakおよびHAVT20リーダー配列が追加された。
HE−huCAN20G2「ヒト遺伝子組み換え」型−このヒト化型は、マウスmAbをCD5にヒト化するために用いたStudnickaら(1994)による「ヒト遺伝子組み換え」戦略と最も類似した戦略を用いて作成された。本質的には、CAN20G2 VおよびVの両方に最も近いヒト生殖系列対立遺伝子が個別に同定され、受容体フレームワークとして使用するためにデザインされた。CAN20G2 VはヒトIgVH7−4−1*02対立遺伝子と76%同一である。前記CDRsは、CAN20G2 mAb配列とマッチするように移植または変化させた。HE−hCAN20G2抗体を図14、15、および16に示している。説明に示したとおり、一部の残基は修飾または維持した。このケースでは、アバスチン/ベバシズマブから結晶構造を推定した。アバスチンは、血管内皮増殖因子A(VEGF−A)を認識および遮断するヒト化モノクローナル抗体であり、進行大腸癌の治療用に市販されている。アバスチンは最も高い同一性を有し、CAN20G2 VHとヒト生殖系列遺伝子が同じであることが分かり、その可変領域構造の結晶構造が決定された。
AVA−huCAN20G2「アバスチン化」型−アバスチンVおよびVκ/Jκ対立遺伝子とそれぞれのヒト化CAN20G2 VおよびVκ免疫グロブリン可変領域の翻訳のアラインメントを図17に示している。結晶構造データがある他のmAbsにみられるVおよびVの天然配列ペアを利用し、多くのmAbsがヒト化された。このケースでは、(アバスチンVと高い同一性を有する)1型−HEと同じVを使用し、軽鎖受容体フレームワークとしてアバスチンVを利用した。これにより、我々のデザインの中で既知の鎖間接触および修飾を活用することができた(図18)。
キメラ−huCAN20G2キメラ型:対照としてキメラCAN20G2をデザインした。CDRs外にある特定の残基は超可変領域の構造に関与している。ヒト化のプロセス中、一部の残基が変化する可能性がある。正準構造内の配列の変動がパラトープの立体配座を調節するため、親和性/機能/中和の増減がヒト化プロセスまたはヒトFc領域のためであるか否かを決定することは重要である。CAN20G2マウスv領域はヒトIgG1およびヒトκ定常領域上にデザインされた。前記作成物はKozak、HAVT20リーダーおよびダブルストップ配列を含む(図19Aおよび19B)。
ヒト化抗体のSDS Pageおよびウエスタンブロット解析
HEK293F細胞で大量の形質移入(300ml)を行い、各huCAN20G2 mAbを大量に得た。合計3×10個の細胞に300μgのhuCAN20G2プラスミドDNAを形質移入した。形質移入後3日および7日に遠心分離(3000rpm、15分、室温)により上清を取り出した。形質移入した上清は0.22μmのフィルターでろ過した。ろ過した上清は、AktaPurifier FPLCを利用したProtein Gカラム(HiTRAP HP、GE Healthcare)で精製した。溶出されたタンパク質は緩衝液をD−PBSに交換し、濃度をBCAアッセイにより決定した。30〜45mgの範囲を300mlの培地から精製した。精製したタンパク質にSDS−pageを行い、そのサイズを確認した(図22)。精製したmAbも利用し、毒素A全体および毒素Aフラグメント4を用いて膜を調査し、前記mAbsの結合特性を確認した(図23)。
ヒト化抗体のin vitro中和アッセイ
CT−26細胞を用いたC.ディフィシレ毒素のin vitro中和アッセイは、ヒト化mAbクローンのC.ディフィシレ毒素Aに対する中和能力を検討するために行った。CT−26細胞を2.5〜3×10細胞/100ul/ウェルの濃度で96ウェルプレートに播種し、前記プレートを37℃で4〜5時間、COインキュベーターでインキュベートした。培地のみを含む2つのブランクウェル(細胞なし)もプレートに含めた。
毒素および毒素/Ab混合物を試験管に調製し、RPMI培地により望みの濃度に希釈した。前記試験管を室温で1時間インキュベートした。前記培地は、培地のみ、毒素のみ、または毒素/Ab混合物を含む前記プレートのウェルおよび各試験から取り除き、指定されたウェルに移した。前記プレートは37℃および5% COで48時間インキュベートした。WST−1検出試薬を各ウェルに加え(ウェル中の試薬10μl/100μl容量)、37℃および5% COで1時間インキュベートした。前記プレートを1分間振盪し、450nmで読み取った。
細胞の生存度は、細胞対照を基に、以下のとおり決定した。
細胞の生存率(%)=被験物の平均OD/細胞対照の平均OD×100
毒素の中和は以下の式で計算した。
中和率(%)=(サンプルのOD−毒素対照のOD)/(細胞対照のOD−毒素対照のOD)×100
結果:図20aおよび20bに示すとおり、前記キメラCAN20G2および前記HE−CAN20G2がすべてのmAb濃度で最も中和している。前記HE−CAN20G2は、どちらの毒素A濃度でも、ほとんどのmAb濃度で中和力が高い。Medarex CDA IgGおよびhCDR mAbsは同様の中等度の中和力を示し、AVA−CAN20G2は中和力が非常に低いことを示している。
ヒト化抗体の親和性アッセイ
バイオレイヤー干渉法を利用し、毒素A全体とヒト化CAN20G2抗体との相互作用を測定した。Octet QKe装置にストレプトアビジン(SA)バイオセンサーを設置した。40μg/mlのビオチン化毒素A全体にSAセンサーを結合し、100nM〜1.56nMの段階希釈とした前記ヒト化抗体を10分間前記毒素と結合させ、さらに10分間、PBS中で解離させた。この後、結果をForteBioデータ解析ソフトウェアで解析してKD(nM)を決定したが、これは抗体と抗原との結合の強さを説明するために用いられる指標であり、kon(1/Ms)は抗体抗原複合体が生成する速度、kdis(1/s)は前記抗体抗原複合体が解離する速度である。
結果:2つの実験の結果は平均し、前記muCAN20G2と前記chCAN20G2が3倍以内にあり、親和性が低下していないことを示している(表10)。対照的に、前記AVA−CAN20G2では、親和性がほぼ1 log低下していることが示された。前記CDR−huCAN20G2は、前記AVAヒト化型に近い親和性の低下を示した。前記HE−huCAN20G2型の結合親和性は他のすべてのヒト化型よりもわずかに高いが、許容できる3倍の範囲内であり、キメラCAN20G2と比較して親和性の低下は少ないか、全くないことを示している。我々は、ヒトの定常領域とマウスIgG2aの定常領域を交換する効果を予測することができず、この比較でこれを考慮しているため、これが最適な比較であると考えている。3倍の範囲の比較は、ForteBioの専門家が差異は有意ではないと考えている。
Figure 2014529610
ヒト化抗体のELISA検査
HEK293F細胞で中量スケール(150ml)の形質移入を行い、huCAN20G2 mAbの発現を検討した。合計1.5×10個の細胞に150μgのDNAを形質移入した。形質移入後3日および7日に遠心分離(3000rpm、15分、室温)により上清を取り出した。形質移入した上清は0.22μmのフィルターでろ過した。中量スケールの形質移入からろ過した上清は、精製前にELISAでスクリーニングした。ヒトmAbクローンの毒素A全体および毒素Aフラグメント4に対する結合を検討するため、ELISAを行った。前記ヒトmAbクローンはCDA1およびキメラCAN20G2と比較した。前記ELISAプレートを100μg/mlの毒素Aフラグメント4および400μg/mlの毒素A全体でコーティングし、前記コーティングが等モルになるようにした。前記コーティングを段階希釈したmAb(0.128ng/ml〜10μg/ml)でプローブし、結合を抗ヒトIgG−HRP抗体で検出した。基質を用いて60分インキュベートした後、前記プレートを405nmで読み取った。
結果:図21 a〜dに示すとおり、キメラ型に加えてmAb CAN20G2の3つのヒト化型すべては、ELISAでは同様の強度で毒素A全体に結合している。対照的に、前記ヒト化mAbsの組み換え型毒素Aフラグメント4への結合には明らかに差があり、毒素Aフラグメント4は親CAN20G2が位置し、結合することが知られているTcd Aのドメインである。このフラグメント4への結合がin vitroおよびin vivoでの保護と関連しているのであれば、これは機能性を示していると考えられ、ドメイン4アッセイの展開をCAN20G2の有効性の代用とすることができる。前記キメラmAbおよびHE mAbは同様に結合するようにみえるが、前記CDR mAbの結合は少なく、前記AVA mAbは前記毒素Aフラグメント4に結合しないようにみえる。
in vivoでのTcd A負荷
in vitroデータに基づき、CAN20G2のCDR型およびHEヒト化型をin vivoで検討し、(上述の実施例8に示すとおり)マウスにおける致死量毒素負荷モデルでキメラ型と比較した。0日目、体重20〜30gのスイスウェブスターマウスに250ugのmAbまたは対照を投与し、休息させた。24時間後、前記マウスに致死量のTcdA(100ng)を投与した。この用量では、保護していない状態で、24時間までに100%の動物が死亡する。前記マウスの臨床症状、異常、および局所および全身の疾患を4日間観察した。すべての所見を記録し、結果を検討したすべての抗体を示している表13にまとめたが、この表は、前記HE型およびCDR型が毒素Aの中和およびin vivoでの毒素A負荷に対する保護に有効であることを示している。
Figure 2014529610
ヒト化抗体の免疫原性解析
免疫原性を決定するため、2つのマーカー(増殖およびIL−2産生)を用い、CDR−huCAN20G2およびHE−huCAN20G2をEpiScreen(商標)(Antitope Ltd)による時間経過を伴うT細胞アッセイで検討し、T細胞活性を測定した。具体的には、代表的なHLA(ヒト白血球抗原)アロタイプを持つ健常ドナー21例のコホートから末梢血単核細胞(PBMC)を用意した。CD8−枯渇PBMCsを用い、バルク培養を確立した。[H]−チミジンを組み込んだCD4 T細胞の増殖を、抗体追加後の様々な時点で測定した。増殖解析と並行してELISpotアッセイも利用し、IL−2の分泌も測定した。
方法
ドナーPBMCsの調製および選択
(24時間以内に採血した)地域の健常ドナーのバフィーコートから末梢血単核細胞(PBMCs)を単離した。Lymphoprep(Axis−shield、英国ダンディー)密度勾配遠心法によりバフィーコートからPBMCsを単離し、CD8 RosetteSep(商標)(StemCell Technologies Inc、英国ロンドン)を用いて、CD8 T細胞を枯渇させた。HLA SSP−PCRに基づく組織適合検査キット(Biotest、英国ソーリハル)を用い、HLA−DRハプロタイプを同定することでドナーの特徴を決定した。対照抗原(キーホールリンペットヘモシニアン(KLH)、[Pierce(Perbio)、英国クラムリントン])、およびインフルエンザAおよびエプスタイン・バー・ウイルス由来のペプチドに対するT細胞応答も判定した。次にPBMCsを凍結し、必要時まで液体窒素に保存した。
抗体の調製
2つの被験抗体は使用直前にAIM−V(登録商標)培地(Invitrogen、英国ペーズリー)で希釈し、最終アッセイ濃度を0.3mMとした。KLHを再現性の対照として使用し、10mg/mlの原液水溶液として−20℃で保存した。試験では、AIM−V(登録商標)中、400μg/mlに希釈する直前に一定量のKLHを希釈した(最終濃度100μg/ml)。フィトヘマグルチニン(PHA、Sigma、英国プール)をELISpotにおいて陽性対照として使用し、1mg/ml原液を−20℃で保存してから、細胞培養での最終濃度2.5μg/mlに希釈した。
細胞の生存度評価
7日目、バルク培養(増殖アッセイ用に事前に確立)を優しく再懸濁し、すべてのドナーから10mlずつ採血し、10mlのトリパンブルーと混合した。Countess(登録商標)自動セルカウンター(Invitrogen)によりトリパンブルー色素を取り除き、これらのサンプルの生存度を評価した。
EpiScreen(商標)による時間経過を伴うT細胞アッセイ
各ドナーのPBMCsを解凍、計数し、生存度を評価した。室温のAIM−V(登録商標)培地で細胞を回復させ、洗浄し、AIM−V(登録商標)で4〜6×10PBMC/mlに再懸濁した。ドナーごとにバルク培養を確立し、24ウェルプレートの適切なウェルに1mlの増殖細胞原液を追加した。0.5mlの培地および各0.5mlの希釈した抗体を前記PBMCに追加し、最終濃度を0.3μMとした。ドナーごとに再現性の対照(100μg/ml KLHでインキュベートした細胞)、陽性対照(2.5μg/ml PHAでインキュベートした細胞)、および培地のみのウェルも含めた。培養液は、合計8日間、37℃、5%COでインキュベートした。5、6、7、および8日目、各ウェルの細胞を優しく再懸濁し、3×100μを丸底96ウェルプレートの各ウェルに移した。100μlのAIM−VR培地中、0.75μCi[H]−チミジン(Perkin ElmerR、英国ビーコンズフィールド)を用いて前記培養液にパルス照射し、さらに18時間インキュベートしてから、Skatron Micro 96S−10056セルハーベスターを利用し、フィルターマット(Perkin ElmerR)に取り出した。paraluxの低バックグラウンドカウンティングとし、1450 Microbeta Wallac Trilux液体シンチレーションカウンター(Perkin ElmerR)のMeltilex(商標)(Perkin ElmerR)シンチレーションカウンティングで各ウェルの秒当たりカウント(cpm)を決定した。
EpiScreen(商標)IL−2 ELISpotアッセイ
増殖アッセイで使用したものと相同的なドナーをIL−2 ELISpotアッセイにも使用した。細胞を解凍し、上述のとおり回復させた。ELISpotプレート(Millipore、英国ウォトフォード)をあらかじめ湿らせておき、PBS中、100μl/ウェルのIL−2キャプチャー抗体(R&D Systems、英国アビンドン)で一晩コーティングした。次にプレートをPBSで3回洗い、ブロッキングバッファー(PBS中1%のBSA)で一晩インキュベートし、AIM−V(登録商標)培地で洗った。各ドナーの細胞密度をAIM−V(登録商標)培地中、4〜6×10PBMC/mlに調節し、100μlの細胞を各ウェルに追加した。50μlのサンプルおよび対照を適切なウェルおよび50mlのAIMVに追加し、最終容積を200ml/ウェルとした。抗体は各ドナー6つ組み(sextuplicate)の培養で検討し、陰性対照群(AIM−V(登録商標)培地のみ)、無細胞対照群、およびマイトジェン陽性対照群(2.5μg/mlでPHA−ELISpot機能および細胞生存度の内部試験として使用)も各プレートに含めた。8日間のインキュベーション期間後、ELISpotプレートをdHOおよびPBS(×3)で順次洗って展開した後、100μlのろ過済みビオチン化検出抗体(R&D Systems)のPBS溶液/1% BSAを加えた。37℃で1.5時間インキュベートした後、さらにプレートをPBS(×3)で洗い、100μlのろ過済みストレプトアビジン−AP(R&Dシステム)のPBS溶液/1% BSAを1.5時間かけて加えた(室温でインキュベート)。ストレプトアビジン−APを捨て、プレートをPBS(×4)で洗った。100μlのBCIP/NBT基質(R&D Systems)を各ウェルに加え、30分間室温でインキュベートした。dHOで3回前記ウェルおよび前記ウェル背面を洗うことで、スポット展開を停止した。乾燥したプレートをImmunoscan(登録商標)アナライザーでスキャンし、ウェルごとのスポット(spw)をImmunoscanRバージョン4ソフトウェアを用いて決定した。
EpiScreen(商標)データ解析
増殖およびIL−2 ELISpotアッセイについては、刺激指数(SI)の経験的閾値が2以上(SI≧2.00)であることがすでに確立されており、この閾値以上の反応を示すサンプルを陽性とみなす(ボーダーラインのSIs≧1.90であることも強調されている)。広範にアッセイが展開されたこととこれまでの研究から、これが最小の信号対雑音閾値であり、擬陽性反応を多数検出する、またはわずかな免疫原性事象を見逃すことなく、最大限の感度とすることができることが示された。増殖(n=3)およびIL−2 ELISpotデータ(n=6)セットの両方について、陽性反応は統計的および経験的閾値から以下のように定義した。
1.対応のない対応のない2サンプルのstudent t−検定を利用した被験ウェルと対照培地のcpmまたはspwを比較し、反応が有意である(p<0.05)。
2. 刺激指数(SI)が2以上(SI≧2.00)であり、SI=被験ウェルの平均(cpmまたはspw)/ベースライン(cpmまたはspw)。このようにして提示されたデータはSI≧2.00、p<0.05と示される。
さらに、同型培養の生データの変動係数および標準偏差(SD)を計算することで、アッセイ内のばらつきを評価した。
結果および考察
T細胞が活性化された後、IL−2産生と増殖との間には一般に良好な関係があるが、増殖アッセイとIL−2 ELISpotアッセイは独立して解釈されてきた。アッセイ内のばらつきは再現性の対照としてKLHを用いて評価し、KLHに対してT細胞反応が陽性となる頻度を2回の別のEpiScreen(商標)アッセイで比較した。この結果は、KLH特異的T細胞反応のアッセイ内のばらつきが許容できる範囲内であり、これまでの研究と一致している(≦10%)ことを示している。
細胞の生存度評価
前記抗体および前記緩衝液がPBMCの生存度に与える全効果の初期評価は、EpiScreen(商標)による時間経過を伴うアッセイで使用された10例のドナーについて行った。細胞の生存度は、前記抗体の培養後7日にPBMCのトリパンブルー色素を除去して計算した。培地のみのPBMCはサンプルおよびKLH処理細胞と平均生存度が同等であったため(93〜97%)、2つの被験抗体および緩衝製剤は前記細胞の生存度に有意な影響を及ぼしていないことは明らかであった。
EpiScreen(商標)による時間経過を伴う増殖アッセイ
図24および表12は、抗体によって誘導されたCD4T細胞について、EpiScreen(商標)による時間経過を伴うT細胞増殖アッセイで得られた結果を示している。いずれの被験抗体も増殖反応を陽性とし、前記増殖アッセイでは1例若しくはそれ以上のドナーでSI≧2.00(p<0.05)であった。ボーダーライン反応のSI≧1.90(p<0.05)であることも強調されている増殖反応陽性の範囲は、ドナーコホートの5%〜24%の範囲である(表14)。
Figure 2014529610
表14では、全体の時間経過の中で(5〜8日)、T細胞増殖反応陽性(SI≧2.00、p<0.05で有意)を「P」と示し、T細胞IL−2 ELISpot反応陽性(SI≧2.00、p<0.05で有意)を「E」と示した。ボーダーラインの反応(p<0.05で有意、SI≧1.90)は(*)と示した。ドナー7については、増殖アッセイ8日目のデータが得られなかった(‡)。緩衝製剤はドナー1〜10で検討し、ドナー11〜21のみは前記緩衝液を検討しなかった(灰色のボックス)。N/Aはデータが得られなかったことを示している。
抗体CDR−HuCAN20G2はT細胞増殖反応の発生頻度が最も高いことと関連しており、研究コホートの24%(ドナー5例)で反応が陽性となった。対照的に、抗体HE−HuCAN20G2ではT細胞増殖反応の誘発が少なく、コホートの5%のみで反応が陽性であった。これらの結果は、T細胞増殖反応の頻度が抗体CDR−HuCAN20G2では高いが、HE−HuCAN20G2では低いことを示していた。対照緩衝液ではT細胞増殖反応が検出されなかった。
T細胞増殖反応の大きさの解析では、抗体CDR−HuCAN20G2では反応頻度が高いが、反応の大きさは小さい(平均SI 2.13)ことが示された。抗体HE−HuCAN20G2については、反応を示したドナー数が少なかったため、T細胞反応の大きさについて結論を出すことはできない(表15)。したがって、全体的な前記抗体の免疫原性の可能性は、研究コホートのT細胞増殖反応陽性率(%)を基に決定し、CDR−HuCAN20G2はHE−HuCAN20G2よりも免疫原性が高かった。
Figure 2014529610
平均SIは全時間経過(5〜8日)で観察された全陽性ドナー反応の平均から計算した。このデータには、ボーダーラインの増殖反応が含まれる(SI≧1.90、p<0.05)。
T細胞反応の速度論
前記増殖反応の全体的な時間から、T細胞反応で考えられるタイプ(ナイーブまたはリコール)に関する情報を提供することができる。5日目に検出されたT細胞の増殖が最大であったことは、既存のT細胞前駆体の発生頻度が高いことを示しているが、後半に増殖が最大となったことは既存のT細胞前駆体の発生頻度が低いことを示している。免疫原性の可能性は、時間経過初期のT細胞刺激と一致している可能性がある。図25は、4日間の時間経過の中で各日のサンプルに発生した陽性増殖反応数をまとめている。抗体CDR−HuCAN20G2に対するT細胞反応はほとんどが7日目および8日目に観察され、この抗体では既存のT細胞前駆体数が少ないことを示している。抗体HE−HuCAN20G2は1ドナーに反応を誘発し、これは6、7、および8日目に観察された。しかし、反応を示したドナーは1例しか検出されなかったため、抗体HE−HUCAN20G2のT細胞前駆体数について結論を出すことは難しい。
EpiScreen(商標)IL−2 ELISpotアッセイ
図26および表12は、2つの被験抗体による刺激後、CD4+ T細胞によるIL−2分泌を測定するIL−2 ELISpotアッセイで得られた反応を示している。増殖アッセイ同様、SI≧2.00となったドナーで陽性反応を記録し、被験抗体のspwとバックグラウンド(非投与の対照培地)との間に有意な(p<0.05)差が観察された。ボーダーラインの反応ではSI≧1.90(p<0.05)であることも強調されているすべてのサンプルで1若しくはそれ以上のドナーでIL−2 ELISpot反応が陽性となり、対応のない2サンプルのstudent t検定によりすべて有意であった(p<0.05)。すべてのPHAウェルはスポット陽性であったが、8日後、大部分のウェルに計数できないほど多くのスポットが含まれていたため、SI値はELISpotデータで用意されなかった(データ図示せず)。
2つの被験抗体についてIL−2 ELISpotアッセイの全体的な結果は、同じ頻度のT細胞反応を誘発する2つの抗体の増殖アッセイで得られた結果と一致した。増殖アッセイについては、抗体CDR−HuCAN20G2が陽性反応を示したドナーの24%を用いた研究コホートで最もT細胞反応を誘発し(SI≧2.00、p<0.05)、一方、抗体HE−HuCAN20G2は研究コホートの5%でT細胞反応を誘発した。2つの抗体に対する陽性(ボーダーラインのSI≧1.90を含む、p<0.05)T細胞反応の大きさの平均は低く評価された(CDR−HuCAN20G2の平均陽性SI 2.39)。
T細胞反応の頻度はHE−HuCAN20G2では低く、T細胞反応の強さ(大きさ)と免疫原性を直接関連付けることができない。(IL−2 ELISpotアッセイの陽性反応頻度に基づく)被験抗体の免疫原性の相対リスク評価では、CDR−HuCAN20G2の免疫原性がHE−HuCAN20G2よりも高いことが示された。
Figure 2014529610
このデータには、ボーダーラインの反応が含まれる(SI≧1.90、p<0.05)。N/Aはデータが得られなかったことを示している。
結果の解釈
前記増殖およびIL−2 ELISpotアッセイのデータは、前記ドナー集団の被験抗体いずれに対しても、陽性T細胞反応が検出されたことを示している。増殖アッセイとIL−2 ELISpotアッセイの関連性は全体的に高かったため(KLHで94%、表14)、これまでの研究同様、反応を示したドナーは、IL−2 ELISpotアッセイおよび増殖アッセイのいずれにおいても、各サンプルに陽性反応を示したドナーと定義した。表14は、IL−2 ELISpotアッセイおよび増殖アッセイ両方で前記抗体に対して陽性の反応の概要を示している。前記増殖およびIL−2 ELISpotアッセイから得られたデータの比較は、検討した抗体が、アッセイ間で一致した頻度でT細胞反応が陽性となったことを示していた。ドナー全員が前記IL−2 ELISpotアッセイでPHAに対してT細胞反応陽性を示し、ex vivo培養の細胞が機能的であることを示していた(データは図示せず)。これら2つのアッセイのデータセットを合わせた解析では、反応の全体的な頻度および大きさが抗体CDR−HuCAN20G2で高く(24%のドナーが増殖アッセイおよびELISpotアッセイの両方に反応)、抗体HE−HuCAN20G2では低い(5%のドナーが反応)ことが明らかとなった。
結論
増殖アッセイおよびELISpotアッセイの関連性は全体的に高く、反応を示したドナーは、両アッセイの各サンプルに陽性反応を示したドナーと定義した。これら2つのアッセイのデータセットを合わせた解析からは、全体的な反応が抗体CDR−HuCAN20G2で高く(24%のドナーが両アッセイに反応)、抗体HE−HuCAN20G2では低い(5%のドナーが反応)ことが明らかである。一連の生物製剤を用いたこれまでのEpiScreen(商標)T細胞アッセイでは、前記アッセイのドナーT細胞反応の割合とクリニックで観察された免疫原性の程度との間に明らかな相関関係が示されたが、10%を超えて反応が陽性となったタンパク質治療はクリニックでの免疫原性のリスクと関連している。今回の研究結果は、EpiScreen(商標)アッセイで検討されたタンパク質治療と比較し、抗体CDR−huCAN20G2には臨床的な免疫原性のリスクがあると考えられることを示していた。対照的に、抗体HE−huCAN20G2は臨床的な免疫原性のリスクが低いと考えられる。
毒素A負荷に対するヒト化CAN20G2 mAbsのin vivoでの有効性
2つのヒト化CAN20G2抗TcdA mAbs、HE−CAN20G2、およびCDR−CAN20G2のin vivo保護効果は、低用量の抗体を検討することで、(上述の実施例8に示したとおり)マウス致死量毒素負荷モデルにおいて評価した。0日目、体重20〜30gのスイスウェブスターマウスに50ugのmAbまたは対照を投与し、休息させた。24時間後、前記マウスに致死量のTcdA(100ng)を投与した。この用量では、保護していない状態で、24時間までに90〜100%の動物が死亡する。前記マウスの臨床症状、異常、および局所および全身の疾患を14日間観察した。すべての所見を記録し、投与群ごとに生存率(%)を決定した。
結果
図27および28に示したとおり、いずれのヒト化CAN20G2 mAbsも、毒素Aのin vivo負荷に対して保護効果があった。HE−CAN20G2は、CDA1およびCDR−CAN20G2と比較し、in vivoで優れた保護効果を示した。0.05mg/マウスの低用量では、致死量のTcdA負荷に対してCDA1(80%)およびCDR−CAN20G2(70%)を投与したマウスと比較し、HE−CAN20G2を投与したマウスの生存率が高かった(90%)。
ヒト化抗体の薬物動態解析
ハムスターモデルおよびラットモデルにおいて、CDR−huCAN20G2およびHE−huCAN20G2の薬物動態試験を実施した。ハムスターの試験では、ゴールデンハムスターに50mg/kgのCDR−huCAN20G2を腹腔内注射した。注射後2時間、24時間、48時間、72時間、96時間、168時間、240時間、および336時間で採血を行った。対照サンプルは注射5日前に被験動物から、異なる時点で指標群から採血した。血液サンプルは10分間800rpmで遠心分離し、血清を得た。ラットの試験では、2群のSprague−Dawleyラットに対し、静脈内投与用に大腿静脈カテーテル(FVC)、および採血用に頸静脈カテーテル(JVC)を取り付けた。2つの抗体CDR−huCAN20G2およびHE−huCAN20G2を各群のラットに10mg/kgの用量レベルで単回IVボーラス投与を行った後、0.5mLの食塩水で洗い流した。投与前、投与後0.083、1、2、4、8、24、48、72、96、120、144、168、192、216、240、264、288、および312時間でJVCから採血した。全血(300μL)サンプルを2200×gで10分間遠心分離し、血清を単離した。
前記血清中の抗体濃度はELISAにより決定した。96ウェルELISAプレートを一晩ヤギ抗ヒトIgGでコーティングし、アフィニティー精製し、1μg/mLでサル血清を吸着させた(Novus Biologicals)。プレートをPBS−Tで洗い、ブロッキングバッファーでブロッキングした。抗体標準品を1%のプールした未処置ハムスター血清で希釈し、0.098〜100ng/mLの範囲で標準曲線を作成した。希釈した被験サンプルおよび標準品を室温で1.5時間インキュベートした。プレートをHRP−ヤギ抗ヒトIgGで洗い、インキュベートし、アフィニティー精製し、サル血清を吸着させ(Novus Biologicals)、TMBペルオキシダーゼ基質系(R&D systems)で展開し、TMBペルオキシダーゼ停止液(R&D system)で停止させた。プレートを450nmにおいてSpectraMaxプレートリーダーで読み取った。異なる時点で各動物の抗体濃度を標準曲線により計算した。
結果:ハムスターのPK試験では、ウインドウズ用SASバージョン9.2を利用して非コンパートメント薬物動態解析を行い、データは表17に示している。示されているとおり、CDR−huCAN20G2は50mg/kgの投与量で最終的な半減期が約6日であることが証明され、この投与量では、さらなる有効性研究で抗体が確実に貯留された。
ラットのPK試験では、Watsonバージョン7.2.0.02を利用して非コンパートメント薬物動態解析を行い、データは表18におよび図29Aおよび29Bに図示している。示されているとおり、2つのモノクローナル抗体のPKプロフィールは非常に似ている。曝露レベルは同等であることが示され、代謝はほぼ同じ速度であった。
Figure 2014529610
Figure 2014529610
本発明の具体的な態様を説明、図示してきたが、そのような態様は本発明を説明するものとしてのみ考えるべきであり、本発明を添付の請求項に沿って理解するものに制限すべきではない。本明細書で引用されたすべての参考文献および特許出願は、それぞれ個別の参考文献または特許出願がすべての目的でこの参照により組み込まれると具体的および個別に示されているように、すべての目的でこの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。前述の発明は、明確に理解するために説明と例により少し詳しく説明してきたが、本発明の教示を踏まえると、添付の請求項の精神または範囲から離れずに、そこに特定の変更および修正を加えることができることは、当業者には容易に明確になるだろう。

Claims (26)

  1. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、重鎖領域と軽鎖領域とを有し、前記重鎖領域は、それぞれ配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、およびCDR3の3つの相補性決定領域(CDR)を有し、前記軽鎖領域は、それぞれ配列ID番号21、22、および23で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、およびCDR3の3つのCDRを有する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  2. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、クロストリジウム・ディフィシレ(C.ディフィシレ)毒素Aに結合し、且つ重鎖領域を有し、前記重鎖領域は、それぞれ配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、およびCDR3の3つのCDRを有する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  3. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、且つ軽鎖領域を有し、前記軽鎖領域は、それぞれ配列ID番号21、22、および23で示される前記アミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、およびCDR3の3つのCDRを有する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  4. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分はC.ディフィシレ毒素Aに結合し、且つ前記抗体またはその抗原結合部分の解離定数(K)は約1×10−11M未満である、抗体またはその抗原結合部分。
  5. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分はヒト化型またはキメラ型である、抗体またはその抗原結合部分。
  6. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記重鎖領域が配列ID番号89で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有し、且つ前記軽鎖領域が配列ID番号91で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  7. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記重鎖領域が配列ID番号93で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有し、且つ前記軽鎖領域が配列ID番号95で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  8. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分は、(a)免疫グロブリン分子全体、(b)scFv、(c)Fabフラグメント、(d)F(ab’)2、および(e)ジスルフィド結合Fvから成る群から選択されるものである、抗体またはその抗原結合部分。
  9. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分は、(a)IgG定常領域、および(b)IgA定常領域から成る群から選択される少なくとも1つの定常領域を有するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  10. 請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分はC.ディフィシレ毒素Aのフラグメント4に結合するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  11. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、且つ重鎖可変領域を有し、前記重鎖可変領域は、配列ID番号12、28、44、または60で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  12. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、C.ディフィシレ毒素Aに結合し、且つ軽鎖可変領域を有し、前記軽鎖可変領域は、配列ID番号4、20、36、または52で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  13. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、前記抗体またはその抗原結合部分は、それぞれ配列ID番号28および20で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有する重鎖可変領域および軽鎖可変領域を有する抗体によって認識されるC.ディフィシレ毒素Aの同じエピトープに結合する、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  14. CAN20G2で指定されるハイブリドーマによって産生される抗体。
  15. CAN20G2で指定されるハイブリドーマ。
  16. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、in vivo毒素A負荷実験において、哺乳類に約100ng以上のC.ディフィシレ毒素Aを曝露する約24時間前に、約8mg/kg体重〜約13mg/kg体重の範囲の用量で前記抗体またはその抗原結合部分を哺乳類に投与する場合、前記哺乳類の生存確率は約7日以内で約80%以上である、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  17. 請求項17記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分は重鎖領域および軽鎖領域を有し、
    前記重鎖領域は、それぞれ配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、CDR3の3つのCDRを有し、
    前記軽鎖領域は、それぞれ配列ID番号21、22、および23で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、CDR3の3つのCDRを有するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  18. 単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分であって、前記抗体またはその抗原結合部分は、in vitro中和試験において、約4μM〜約17μMの範囲の濃度で、約150ng/mlのC.ディフィシレ毒素Aの約40%以上を中和するものである、単離モノクローナル抗体またはその抗原結合部分。
  19. 請求項18記載の抗体またはその抗原結合部分において、前記抗体またはその抗原結合部分は重鎖領域および軽鎖領域を有し、
    前記重鎖領域は、それぞれ配列ID番号29、30、および31で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、CDR3の3つのCDRを有し、
    前記軽鎖領域は、それぞれ配列ID番号21、22、および23で示されるアミノ酸配列に約80%〜約100%相同的なアミノ酸配列を有するCDR1、CDR2、CDR3の3つCDRを有するものである、抗体またはその抗原結合部分。
  20. 請求項1記載の抗体または抗原結合部分と、少なくとも1つの薬学的に許容される担体とを有する組成物。
  21. C.ディフィシレ関連疾患を予防または治療する方法であって、被験者に有効量の請求項1記載の抗体またはその抗原結合部分を投与する工程を有する方法。
  22. 請求項21記載の方法において、前記抗体またはその抗原結合部分が静脈内、皮下、筋肉内、または経皮的に投与されるものである方法。
  23. 請求項21記載の方法であって、さらに、前記被験者に第2の薬物を投与する工程を有するものである方法。
  24. 請求項23記載の方法において、前記第2の薬物は異なる抗体またはそのフラグメントである方法。
  25. 請求項23記載の方法において、前記第2の薬物は抗生物質である方法。
  26. 請求項25記載の方法において、前記抗生物質がバンコマイシン、メトロニダゾール、またはフィダキソマイシンである方法。
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