JP2015525071A - 共通の軽鎖を用いて完全ヒト型二重特異性抗体を作製するための方法 - Google Patents

共通の軽鎖を用いて完全ヒト型二重特異性抗体を作製するための方法 Download PDF

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Abstract

遺伝子改変マウスが提供される。ここでは、このマウスは、限定された数の軽鎖可変ドメインを特徴とする免疫グロブリン軽鎖レパートリーを発現する。それらの生殖細胞系列において限られたレパートリーからのただ1つまたは少数の免疫グロブリン軽鎖可変ドメインを発現するマウスが提供される。本明細書中に記載されるマウスを使用して、ヒト軽鎖可変領域を含むユニバーサル軽鎖を有している二重特異性抗体を作製するための方法が提供される。多重特異性結合タンパク質、例えば、二重特異性抗体における使用に適しているヒト可変領域を作製するための方法、ならびに宿主細胞が提供される。第一および第二の抗原に結合することができる二重特異性抗体が提供され、ここでは、第一および第二の抗原は、単一のタンパク質の別のエピトープであるか、または、2つの異なるタンパク質上の別のエピトープが提供される。

Description

本願は、PCT国際特許出願として2013年6月5日に出願され、2012年6月5日に出願した米国特許出願第13/488,628号に対する優先権を主張する。米国特許出願第13/488,628号の開示は、その全体が本明細書に参考として援用される。
分野
多様なヒト可変/マウス定常重鎖と会合している共通のヒト可変/マウス定常軽鎖を有する抗体を発現する遺伝子改変マウスが提供される。マウスのB細胞のヒト可変領域遺伝子配列からヒト二重特異性抗体を作製する方法が提供される。
背景
抗体は、各重鎖モノマーが同一の軽鎖と会合しているホモダイマー重鎖成分を一般的に含む。ヘテロダイマー重鎖成分を有する抗体(例えば、二重特異性抗体)は、治療抗体として望ましい。しかし、二重特異性抗体の重鎖の各々と十分に会合することができる好適な軽鎖成分を有する二重特異性抗体を作製することには、問題があることが判明した。
1つの手法では、全ての軽鎖可変ドメインの使用統計値を調査し、ヒト抗体で最も頻繁に使用される軽鎖を同定し、その軽鎖を異なる特異性の2つの重鎖とin vitroで対を形成させる(pairing)ことによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。
別の手法では、ファージディスプレイライブラリー(例えば、ヒト軽鎖可変領域配列を含むファージディスプレイライブラリー、例えばヒトscFvライブラリー)において軽鎖配列を観察し、最も一般的に用いられる軽鎖可変領域をライブラリーから選択することによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。次に、軽鎖を、目的の2つの異なる重鎖について試験することができる。
別の手法では、目的の両方の重鎖の重鎖可変配列をプローブとして用いて、軽鎖可変配列のファージディスプレイライブラリーを分析することによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。両方の重鎖可変配列と会合する軽鎖は、それら重鎖のための軽鎖として選択することができる可能性がある。
別の手法では、候補軽鎖を重鎖の同系の(cognate)軽鎖とアラインメントさせることができ、両方の重鎖の同系の軽鎖に共通する配列特性により緊密に一致するように軽鎖が改変される。免疫原性の可能性を最小にする必要がある場合、免疫原性の可能性を評価することについて当該技術分野で公知であるパラメータおよび方法(すなわち、in silicoおよびウェットアッセイ)に基づき、タンパク分解プロセシングがT細胞エピトープを生成する可能性が低いように、その改変は好ましくは、公知のヒト軽鎖配列に存在する配列をもたらす。
上記の手法のいずれも、例えば配列同一性、特異的な予め選択された重鎖と会合する能力などのいくつかのアプリオリ制限を含むin vitroの方法に依存する。共通する軽鎖を含むヒトエピトープ結合性タンパク質を作製するための、in vitro条件における操作に頼らず、代わりにより生物学的で実用的な手法を使用する組成物および方法への必要性が当該技術分野にある。
概要
ヒト免疫グロブリンの重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを発現し、限られた軽鎖可変レパートリーを有する遺伝子改変マウスが提供される。親和性成熟ヒト重鎖可変ドメインの多様なレパートリーと会合して発現するヒト軽鎖可変ドメインを生成する生物系が提供される。免疫グロブリン可変ドメインを含む結合性タンパク質の作製方法であって、限定された免疫グロブリン軽鎖レパートリーを有するマウスを目的の抗原で免疫すること、および目的の抗原に特異的に結合する結合性タンパク質においてマウスの免疫グロブリン可変領域遺伝子配列を使用することを含む方法が提供される。方法には、多重特異性抗原結合性タンパク質の作製で用いるのに適するヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインの作製方法が含まれる。
再構成されていないヒト重鎖可変領域遺伝子セグメントのレパートリーに由来する好適な親和性成熟ヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを選択する遺伝子操作マウスであって、親和性成熟ヒト重鎖可変ドメインは、1つのヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメントに由来する単一のヒト軽鎖可変ドメインと会合して発現する、遺伝子操作マウスが提供される。2つのヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメントの選択を提示する遺伝子操作されたマウスも提供される。種々の局面において、1つまたは2つの遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39およびヒトVκ3−20を含む。
ヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメントの限定されたレパートリーからの、ヒト軽鎖可変ドメインの限定されたレパートリーまたは単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現する遺伝子操作マウスが提供される。マウスは、単一の再構成されていないヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント(または2つのヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント)を含むように遺伝子操作され、これは、再構成して、単一の軽鎖を発現する(または2つの軽鎖の一方もしくは両方を発現する)再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子(または再構成された2つの軽鎖可変領域遺伝子)を形成する。再構成されたヒト軽鎖可変ドメインは、マウスによって選択される複数の親和性成熟ヒト重鎖と対を形成することが可能であり、ここで、重鎖可変領域は異なるエピトープと特異的に結合する。
ヒト軽鎖可変領域配列の限定されたレパートリーから、ヒト軽鎖可変ドメインの限定されたレパートリーまたは単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現する遺伝子操作マウスが提供される。マウスは、単一の軽鎖の可変領域を発現する(または2つの可変領域の一方もしくは両方を発現する)単一のV/Jヒト軽鎖配列(または2つのV/J配列)を含むように遺伝子操作される。可変配列を含む軽鎖は、マウスによってクローン選択される複数の親和性成熟ヒト重鎖と対を形成することが可能であり、ここで、重鎖可変領域は異なるエピトープと特異的に結合する。
一態様では、(1つまたは複数のJセグメントより選択される)ヒトJ遺伝子セグメントを伴って再構成すること、および免疫グロブリン軽鎖のヒトVドメインをコードすることができる単一のヒト免疫グロブリン軽鎖可変(V)領域遺伝子セグメントを含む遺伝子改変マウスが提供される。別の態様では、マウスは2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含み、その各々が、(1つまたは複数のJセグメントより選択される)ヒトJ遺伝子セグメントを伴って再構成すること、および免疫グロブリン軽鎖のヒトVドメインをコードすることができる。
一実施形態では、単一のヒト軽鎖V遺伝子セグメントはJκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、およびJκ5から選択されるヒトJ遺伝子セグメントに作動可能に連結されており、単一のヒトV遺伝子セグメントは1つもしくは複数のヒトJ遺伝子セグメントのうちのいずれかを有する軽鎖可変領域遺伝子をコードする配列が形成されるように再構成することができる。
一実施形態では、遺伝子改変マウスは、免疫グロブリン軽鎖遺伝子を形成するように再構成することができる内因性のマウスV遺伝子セグメントを含まない免疫グロブリン軽鎖遺伝子座を含む。ここで、V遺伝子座は、軽鎖遺伝子のV領域をコードするように再構成することができる単一のヒトV遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39Jκ5遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20Jκ1遺伝子セグメントである。一実施形態では、遺伝子改変マウスは、免疫グロブリン軽鎖遺伝子を形成するように再構成することができる内因性のマウスV遺伝子セグメントを含まないV遺伝子座を含む。ここで、V遺伝子座は、軽鎖遺伝子のV領域をコードするように再構成することができる2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39Jκ5遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20Jκ1遺伝子セグメントである。
一態様では、ヒトの免疫グロブリン軽鎖のVドメインをコードする単一の再構成された(V/J)ヒト免疫グロブリン軽鎖可変(V)領域(すなわち、V/J領域)を含む遺伝子改変マウスが提供される。別の態様では、マウスは、ヒトの免疫グロブリン軽鎖のVドメインをコードすることが可能である2つ以下の再構成されたヒトV領域を含む。
一実施形態では、V領域は、再構成されたヒトVκ1−39/J配列または再構成されたヒトVκ3−20/J配列である。一実施形態では、再構成されたV/J配列のヒトJセグメントは、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、およびJκ5より選択される。具体的な実施形態では、V領域は、ヒトVκ1−39Jκ5配列またはヒトVκ3−20Jκ1配列である。具体的な実施形態では、マウスは、ヒトVκ1−39Jκ5配列およびヒトVκ3−20Jκ1配列の両方を有する。
一実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントは、ヒトまたはマウスのリーダー配列に作動可能に連結される。一実施形態では、リーダー配列はマウスのリーダー配列である。具体的な実施形態では、マウスのリーダー配列は、マウスVκ3−7リーダー配列である。具体的な実施形態では、リーダー配列は、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントに作動可能に連結される。具体的な実施形態では、リーダー配列は、再構成されたヒトV/J配列に作動可能に連結される。
一実施形態では、V遺伝子セグメントは、免疫グロブリンプロモーター配列に作動可能に連結される。一実施形態では、プロモーター配列は、ヒトのプロモーター配列である。具体的な実施形態では、ヒト免疫グロブリンプロモーターは、ヒトVκ3−15プロモーターである。具体的な実施形態では、プロモーターは、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントに作動可能に連結される。具体的な実施形態では、プロモーターは、再構成されたヒトV/J配列に作動可能に連結される。
一実施形態では、軽鎖遺伝子座は、5’(V遺伝子セグメントの転写方向に関して)にヒト免疫グロブリンプロモーターが隣接し、3’に、ヒトJセグメントと再構成して、内因性マウス軽鎖定常領域(C)を含むリバースキメラ(reverse chimeric)軽鎖のVドメインをコードするヒトV遺伝子セグメントが隣接する、リーダー配列を含む。具体的な実施形態では、V遺伝子セグメントはマウスVκ遺伝子座にあり、マウスCはマウスCκである。
一実施形態では、軽鎖遺伝子座は、5’(V遺伝子セグメントの転写方向に関して)にヒト免疫グロブリンプロモーターが隣接し、3’に、再構成されたヒトV領域(V/J配列)Jセグメントが隣接しており、内因性マウス軽鎖定常領域(C)を含むリバースキメラ軽鎖のVドメインをコードするヒトV遺伝子セグメントが隣接する、リーダー配列を含む。具体的な実施形態では、再構成されたヒトV/J配列はマウスカッパ(κ)遺伝子座にあり、マウスCはマウスCκである。
一実施形態では、改変マウスのV遺伝子座はκ軽鎖遺伝子座であり、κ軽鎖遺伝子座はマウスκイントロンエンハンサー、マウスκ3’エンハンサー、またはイントロンエンハンサーおよび3’エンハンサーの両方を含む。
一実施形態では、マウスは、機能しないラムダ(λ)免疫グロブリン軽鎖遺伝子座を含む。具体的な実施形態では、λ軽鎖遺伝子座は、この遺伝子座の1つまたは複数の配列の欠失を含み、ここで、1つまたは複数の欠失は、λ軽鎖遺伝子座が再構成して軽鎖遺伝子を形成することを不可能にする。別の実施形態では、λ軽鎖遺伝子座のV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全てが欠失されている。
一実施形態では、マウスは、ヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異Vドメインを含む軽鎖を作る。一実施形態では、軽鎖は、ヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異VドメインおよびマウスCκ領域を含む。一実施形態では、マウスはλ軽鎖を発現しない。
一実施形態では、遺伝子改変マウスは、ヒトV領域配列を体細胞超変異させることが可能である。具体的な実施形態では、マウスは、再構成して、Vドメインをコードすることが可能であるヒトV遺伝子セグメントに由来する再構成された免疫グロブリン軽鎖遺伝子を含む細胞を含み、再構成された免疫グロブリン軽鎖遺伝子は体細胞変異Vドメインを含む。
一実施形態では、マウスは、マウスCκに連結された体細胞変異ヒトVドメインを含む軽鎖を発現する細胞を含み、ここで、軽鎖は、ヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異Vドメインを含む重鎖と会合し、重鎖はマウス重鎖定常領域(C)を含む。特定の実施形態では、重鎖は、マウスC1、マウスヒンジ、マウスC2、およびマウスC3を含む。特定の実施形態では、重鎖は、ヒトC1、ヒンジ、マウスC2およびマウスC3を含む。
一実施形態では、マウスは、1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメントによる内因性マウスV遺伝子セグメントの置換を含み、ここで、ヒトV遺伝子セグメントはマウスC領域遺伝子に作動可能に連結され、したがってマウスはヒトV遺伝子セグメントを再構成して、ヒトVドメインおよびマウスCを含むリバースキメラ免疫グロブリン重鎖を発現する。一実施形態では、再構成されていないマウスV遺伝子セグメントの90〜100%は、少なくとも1つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置換される。具体的な実施形態では、内因性マウスV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全ては、少なくとも1つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置換される。一実施形態では、置換は、少なくとも19個、少なくとも39個または少なくとも80個もしくは81個の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる。一実施形態では、置換は、少なくとも12個の機能的な再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、少なくとも25個の機能的な再構成されていないヒトV遺伝子セグメントまたは少なくとも43個の機能的な再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる。一実施形態では、マウスは、少なくとも1つの再構成されていないヒトDセグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJセグメントによる全てのマウスDおよびJセグメントの置換を含む。一実施形態では、少なくとも1つの再構成されていないヒトDセグメントは、1−1、D1−7、1−26、2−8、2−15、3−3、3−10、3−16、3−22、5−5、5−12、6−6、6−13、7−27およびその組合せから選択される。一実施形態では、少なくとも1つの再構成されていないヒトJセグメントは、1、3、4、5、6およびその組合せから選択される。具体的な実施形態では、1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメントは、1−2、1−8、1−24、1−69、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、3−53、4−31、4−39、4−59、5−51、6−1のヒトV遺伝子セグメントおよびその組合せから選択される。
一実施形態では、マウスは、目的の抗原に特異的に結合する結合性タンパク質を発現するB細胞を含み、ここで、結合性タンパク質はヒトVκ1−39/Jκ5再構成またはヒトVκ3−20/Jκ1再構成に由来する軽鎖を含み、細胞は、1−69、2−5、3−13、3−23、3−30、3−33、3−53、4−39、4−59および5−51の遺伝子セグメントから選択されるヒトV遺伝子セグメントの再構成に由来する再構成された免疫グロブリン重鎖遺伝子を含む。一実施形態では、1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメントは、1、2、3、4、5および6から選択されるヒト重鎖J遺伝子セグメントと共に再構成される。一実施形態では、1つまたは複数のヒトVおよびJ遺伝子セグメントは、1−1、1−7、1−26、2−8、2−15、3−3、3−10、3−16、3−22、5−5、5−12、6−6、6−13、および7−27から選択されるヒトD遺伝子セグメントと共に再構成される。具体的な実施形態では、軽鎖遺伝子は、1つ、2つ、3つ、4つまたは5つ、またはそれより多くの体細胞超変異を有する。
一実施形態では、マウスは、2−5/6−6/1、2−5/3−22/1、3−13/6−6/5、3−23/2−8/4、3−23/3−3/4、3−23/3−10/4、3−23/6−6/4、3−23/7−27/4、3−30/1−1/4、3−30/1−7/4、3−30/3−3/3、3−30/3−3/4、3−30/3−22/5、3−30/5−5/2、3−30/5−12/4、3−30/6−6/1、3−30/6−6/3、3−30/6−6/4、3−30/6−6/5、3−30/6−13/4、3−30/7−27/4、3−30/7−27/5、3−30/7−27/6、3−33/1−7/4、3−33/2−15/4、4−39/1−26/3、4−59/3−16/3、4−59/3−16/4、4−59/3−22/3、5−51/3−16/6、5−51/5−5/3、5−51/6−13/5、3−53/1−1/4、1−69/6−6/5、および1−69/6−13/4から選択される、V、JおよびD領域を含む再構成された免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列を含むB細胞を含む。具体的な実施形態では、B細胞は、マウス重鎖定常領域と融合したヒト免疫グロブリン重鎖可変領域、およびマウス軽鎖定常領域と融合したヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含む結合性タンパク質を発現する。
一実施形態では、再構成されたヒトV領域は、ヒトVκ1−39Jκ5配列であり、マウスは、(i)ヒトV/J配列に由来するVドメイン、および(ii)マウスCを含むリバースキメラ軽鎖を発現し、ここで、軽鎖は、(i)マウスCならびに(ii)1−2、1−8、1−24、1−69、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、3−53、4−31、4−39、4−59、5−51、および6−1のヒトV遺伝子セグメントおよびその組合せから選択されるヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異ヒトVドメインを含むリバースキメラ重鎖と会合している。一実施形態では、マウスは、体細胞変異した軽鎖を発現する。一実施形態では、CはマウスCκである。特定の実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントは、2−5、3−13、3−23、3−30、4−59、5−51、および1−69の遺伝子セグメントから選択される。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、1−1、1−7、2−8、3−3、3−10、3−16、3−22、5−5、5−12、6−6、6−13、および7−27から選択されるDセグメントに由来する配列を含む。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、1、2、3、4、5および6から選択されるJセグメントに由来する配列を含む。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、2−5/6−6/1、2−5/3−22/1、3−13/6−6/5、3−23/2−8/4、3−23/3−3/4、3−23/3−10/4、3−23/6−6/4、3−23/7−27/4、3−30/1−1/4、3−30/1−7/4、3−30/3−3/4、3−30/3−22/5、3−30/5−5/2、3−30/5−12/4、3−30/6−6/1、3−30/6−6/3、3−30/6−6/4、3−30/6−6/5、3−30/6−13/4、3−30/7−27/4、3−30/7−27/5、3−30/7−27/6、4−59/3−16/3、4−59/3−16/4、4−59/3−22/3、5−51/5−5/3、1−69/6−6/5、および1−69/6−13/4から選択される再構成されたヒトV/D/J配列によってコードされる。
一実施形態では、再構成されたヒトV領域は、ヒトVκ3−20Jκ1配列であり、マウスは、(i)再構成されたヒトV/J配列に由来するVドメイン、および(ii)マウスCを含むリバースキメラ軽鎖を発現し、ここで、軽鎖は(i)マウスCならびに(ii)1−2、1−8、1−24、1−69、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、3−53、4−31、4−39、4−59、5−51、6−1ヒトV遺伝子セグメントおよびその組合せから選択されるヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異ヒトVを含むリバースキメラ重鎖と会合している。一実施形態では、マウスは、体細胞変異した軽鎖を発現する。一実施形態では、CはマウスCκである。特定の実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントは、3−30、3−33、3−53、4−39、および5−51遺伝子セグメントから選択される。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、 1−1、1−7、1−26、2−15、3−3、3−16、および6−13から選択されるDセグメントに由来する配列を含む。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、3、4、5および6から選択されるJセグメントに由来する配列を含む。特定の実施形態では、体細胞変異したヒトVドメインは、3−30/1−1/4、3−30/3−3/3、3−33/1−7/4、3−33/2−15/4、4−39/1−26/3、5−51/3−16/6、5−51/6−13/5、および3−53/1−1/4から選択される再構成されたヒトV/D/J配列によってコードされる。
一実施形態では、マウスは、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5配列および再構成されたヒトVκ3−20Jκ1配列の両方を含み、マウスは、(i)ヒトVκ1−39Jκ5配列またはヒトVκ3−20Jκ1配列に由来するVドメイン、および(ii)マウスCを含むリバースキメラ軽鎖を発現し、ここで、軽鎖は(i)マウスCHならびに(ii)1−2、1−8、1−24、1−69、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、3−53、4−31、4−39、4−59、5−51、6−1のヒトV遺伝子セグメントおよびその組合せから選択されるヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異ヒトVを含むリバースキメラ重鎖と会合している。一実施形態では、マウスは、体細胞変異した軽鎖を発現する。一実施形態では、CはマウスCκである。
一実施形態では、内因性の再構成されていないマウスV遺伝子セグメントの90〜100%は、少なくとも1つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置換される。具体的な実施形態では、内因性の再構成されていないマウスV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全ては、少なくとも1つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置換される。一実施形態では、置換は、少なくとも18個、少なくとも39個、少なくとも80個または81個の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる。一実施形態では、置換は、少なくとも12個の機能的な再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、少なくとも25個の機能的な再構成されていないヒトV遺伝子セグメントまたは少なくとも43個の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる。
一実施形態では、遺伝子改変マウスはC57BL系統であり、具体的な実施形態では、C57BL/A、C57BL/An、C57BL/GrFa、C57BL/KaLwN、C57BL/6、C57BL/6J、C57BL/6ByJ、C57BL/6NJ、C57BL/10、C57BL/10ScSn、C57BL/10Cr、およびC57BL/Olaから選択される。具体的な実施形態では、遺伝子改変マウスは、前記の129系統および前記のC57BL/6系統の混合体である。別の具体的な実施形態では、マウスは、前記の129系統の混合体または前記のBL/6系統の混合体である。具体的な実施形態では、混合体の129系統は、129S6(129/SvEvTac)系統である。
一実施形態では、マウスはマウスCκおよび再構成されたヒトVκ1−39Jκ5配列または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1配列に由来する体細胞変異ヒトVドメインを含む軽鎖ならびにマウスCおよび1−2、1−8、1−24、1−69、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、3−53、4−31、4−39、4−59、5−51および6−1のヒトV遺伝子セグメントから選択されるヒトV遺伝子セグメントに由来する体細胞変異ヒトVドメインを含む重鎖を含むリバースキメラ抗体を発現し、マウスは完全マウス抗体を発現せず、完全ヒト抗体を発現しない。一実施形態では、マウスは、内因性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントの、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5配列または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1配列での置換を含み、且つ全てまたは実質的に全ての内因性マウスV遺伝子セグメントの、ヒトV遺伝子セグメントの完全または実質的に完全なレパートリーでの置換を含むκ軽鎖遺伝子座を含む。
一態様では、本明細書中に記載されるマウスに由来する抗原特異的抗体の集団が提供され、ここで、抗体は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成またはヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導された軽鎖遺伝子を含み、ここで、抗体は、1−2、1−3、1−8、1−18、1−24、1−46、1−58、1−69、2−5、2−26、2−70、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−16、3−20、3−21、3−23、3−30、3−33、3−43、3−48、3−53、3−64、3−72、3−73、4−31、4−34、4−39、4−59、5−51、および6−1のヒトV遺伝子セグメントより選択されるヒトV遺伝子セグメントの再構成により誘導された再構成された免疫グロブリン重鎖遺伝子を含む。一実施形態では、1つ以上のヒトV遺伝子セグメントは、1、2、3、4、5、および6より選択されるヒト重鎖J遺伝子セグメントを伴って再構成される。具体的な実施形態では、軽鎖は、1、2、3、4、もしくは5、またはそれより多くの体細胞超変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、1、2、3、または4の体細胞超変異を有する。一実施形態では、軽鎖遺伝子は、1または2の変異を有する。様々な実施形態では、軽鎖遺伝子は、その配列に沿って多数の変異が起こり得る。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、軽鎖は、少なくとも1つまたは4つ以下の体細胞超変異を有する。一実施形態では、軽鎖は、少なくとも2つの体細胞超変異を含む。一実施形態では、軽鎖は、少なくとも3つの体細胞超変異を含む。一実施形態では、軽鎖は、少なくとも4つの体細胞超変異を含む。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上のフレームワーク領域(FW)中に存在する。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上の相補性決定領域(CDR)の中に存在する。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上のFWおよび/または1つ以上のCDRの中に存在する。様々な実施形態では、フレームワーク領域は、フレームワーク1(FW1)、フレームワーク2(FW2)、フレームワーク3(FW3)、および/またはこれらの組み合わせより選択される。様々な実施形態では、CDRは、CDR1、CDR2、CDR3、および/またはこれらの組み合わせより選択される。
一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWまたは1つ以上のCDRの中に少なくとも1つの変異を含む。一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWおよび1つ以上のCDRの中に少なくとも1つの変異を含む。一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWおよび1つ以上のCDRの中に少なくとも2つの変異を含む。一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWおよび1つ以上のCDRの中に少なくとも3つの変異を含む。一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWおよび1つ以上のCDRの中に少なくとも4つの変異を含む。一実施形態では、重鎖は、1つ以上のFWおよび1つ以上のCDRの中に少なくとも5つまたは5つより多くの変異を含む。具体的な実施形態では、重鎖は、2つのFWの中に少なくとも5つまたは5つより多くの変異を含む。具体的な実施形態では、重鎖は、1つのFWおよび1つのCDRの中に少なくとも5つまたは5より多くの変異を含む。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約9%が、FW1の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも9%が、FW1の中に存在する1つの変異を含む。一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約25%が、CDR1の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも19%が、CDR1の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも5%が、CDR1の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約20%は、FW2の中に存在する少なくとも1つまたは3つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも17%は、FW2の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも1%は、FW2の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも1%は、FW2の中に存在する3つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約10%は、CDR2の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも10%は、CDR2の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも1%は、CDR2の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約29%は、FW3の中に存在する少なくとも1つまたは4つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも21%は、FW3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも5%は、FW3の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも2%は、FW3の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも2%は、FW3の中に存在する4つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約37%は、CDR3の中に存在する少なくとも1つまたは4つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも27%は、CDR3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも8%は、CDR3の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも1%は、CDR3の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも1%は、CDR3の中に存在する4つの変異を有する。
一実施形態では、本明細書中に記載されるマウスに由来する抗原特異的抗体の集団が提供され、ここで、抗体は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導された軽鎖を含み、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約9%は、FW1の中に存在する1つ以上の変異を有し、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約25%は、CDR1の中に存在する1つ以上の変異を有し、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約20%は、FW2の中に存在する1つ以上の変異を有し、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約10%は、CDR2の中に存在する1つ以上の変異を有し、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約29%は、FW3の中に存在する1つ以上の変異を有し、上記Vκ1−39/Jκ5によって誘導された軽鎖の約37%は、CDR3の中に存在する1つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約35%は、FW1の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも25%は、FW1の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも9%は、FW1の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも1%は、FW1の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも1%は、FW1の中に存在する5つより多くの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約92%は、CDR1の中に存在する少なくとも1つまたは4つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも92%は、CDR1の中に存在する少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも26%は、CDR1の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも44%は、CDR1の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも19%は、CDR1の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも3%は、CDR1の中に存在する4つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約66%は、FW2の中に存在する少なくとも1つまたは3つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも66%は、FW2の中に存在する少なくとも1つ、少なくとも2つ、または少なくとも3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも35%は、FW2の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも23%は、FW2の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも8%は、FW2の中に存在する3つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約70%は、CDR2の中に存在する少なくとも1つまたは4つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも70%は、CDR2の中に存在する少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つの変異を有する。一実施形態では、少なくとも34%は、CDR2の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも20%は、CDR2の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも12%は、CDR2の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも5%は、CDR2の中に存在する4つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約91%は、FW3の中に存在する少なくとも1つまたは5つまでもしくはそれより多くまでの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも91%は、FW3の中に存在する少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、または少なくとも5つもしくはそれより多くの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも19%は、FW3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも33%は、FW3の中に存在する2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも22%は、FW3の中に存在する3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも11%は、FW3の中に存在する4つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも7%は、FW3中に存在する5つまたはそれより多くの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導され、重鎖の約63%は、CDR3の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも63%は、CDR3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも54%は、CDR3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも9%は、CDR3の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、本明細書中に記載されるマウスに由来する抗原特異的抗体の集団が提供され、ここで、上記抗体は、ヒトVκ1−39/Jκ5再構成により誘導された軽鎖を含み、重鎖の少なくとも35%は、FW1の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約92%は、CDR1の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約66%は、FW2の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約70%は、CDR2の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約91%は、FW3の中に存在する1つ以上の変異を有し、そして重鎖の約63%は、CDR3の中に存在する1つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、軽鎖遺伝子は、少なくとも1つまたは2つ以下の体細胞超変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖遺伝子は、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、またはそれより多くの体細胞超変異を有する。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上のフレームワーク領域の中に存在する。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上のCDR領域の中に存在する。具体的な実施形態では、変異は、軽鎖の1つ以上のフレームワーク領域および/または1つ以上のCDR領域の中に存在する。様々な実施形態では、フレームワーク領域は、フレームワーク1(FW1)、フレームワーク2(FW2)、フレームワーク3(FW3)、および/またはこれらの組み合わせより選択される。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約10%は、FW1の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも10%は、FW1の中に1つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約53%は、CDR1の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも27%は、CDR1の中に1つ以上の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の約54%は、CDR1の中に存在する1つまたは2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約6%は、FW2の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも6%は、FW2の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも3%は、FW2の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも3%は、FW2の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の少なくとも約3%は、CDR2の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも3%はCDR2の中に1つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約17%またはそれより多くは、FW3の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも20%は、FW3の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも17%は、FW3の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の少なくとも43%は、CDR3の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも43%は、CDR3の中に1つの変異を有する。
一実施形態では、本明細書中に記載されるマウスに由来する抗原特異的抗体の集団が提供され、ここで、抗体は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導された軽鎖を含み、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約10%は、少なくとも、存在する1つ以上の変異を有し、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された上記軽鎖の約53%は、CDR1の中に存在する1つ以上の変異を有し、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された上記軽鎖の約6%は、FW2の中に存在する1つ以上の変異を有し、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された上記軽鎖の約3%は、CDR2の中に存在する1つ以上の変異を有し、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約37%は、FW3の中に存在する1つ以上の変異を有し、Vκ3−20/Jκ1によって誘導された軽鎖の約43%は、CDR3の中に存在する1つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約43%は、FW1の中に存在する少なくとも1つまたは2つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも41%は、FW1の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の約41%は、FW1の中に存在する1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の約2%は、FW1の中に存在する2つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約92%は、CDR1の中に存在する少なくとも1つまたは4つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも43%は、CDR1の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも25%は、CDR1の中に存在する少なくとも2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも15%は、CDR1の中に存在する少なくとも3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも10%は、CDR1の中に存在する4つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約46%は、FW2の中に存在する少なくとも1つまたは3つ以下の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも34%は、FW2の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも10%は、FW2の中に存在する2つ以上の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも2%は、FW2の中に存在する3つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約84%は、CDR2の中に存在する少なくとも1つまたは5つまで、または5つより多くの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも39%は、CDR2の中に存在する1つ以上の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも18%は、CDR2の中に存在する2つ以上の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも21%は、CDR2の中に存在する3つ以上の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも3%は、CDR2の中に存在する4つ以上の変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも2%は、CDR2の中に存在する5つ以上の変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約92%は、FW3の中に存在する少なくとも1つまたは5つまで、または5つより多くの変異を有する。一実施形態では、上記軽鎖の少なくとも21%は、FW3の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも20%は、FW3の中に存在する少なくとも2つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも13%は、FW3の中に存在する少なくとも3つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも20%は、FW3の中に少なくとも4つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の少なくとも18%は、FW3の中に少なくとも5つの変異を有する。
一実施形態では、軽鎖は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導され、重鎖の約7%は、CDR3の中に存在する少なくとも1つの変異を有する。一実施形態では、重鎖の約7%は、CDR3の中に1つの変異を有する。
一実施形態では、本明細書中に記載されるマウスに由来する抗原特異的抗体の集団が提供され、ここで、抗体は、ヒトVκ3−20/Jκ1再構成により誘導された軽鎖を含み、重鎖の約43%は、FW1の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約92%は、CDR1の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約46%は、FW2の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約84%は、CDR2の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約92%は、FW3の中に存在する1つ以上の変異を有し、重鎖の約7%は、CDR3の中に存在する1つ以上の変異を有する。
一態様では、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列から免疫グロブリン軽鎖を発現するマウスが提供される。ここで、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、マウスの生殖細胞系列の中に存在し、ここでは、免疫グロブリン軽鎖はヒト可変配列を含む。一実施形態では、マウスの生殖細胞系列は、再構成された軽鎖配列を含むマウスの全てのB細胞中に存在する全ての非サロゲート(non−surrogate)軽鎖配列と同じVセグメントおよび同じJセグメントに由来する再構成された免疫グロブリン軽鎖配列を含む。
一実施形態では、マウスの生殖細胞系列は、機能性の再構成されていない免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメントを欠く。一実施形態では、マウスの生殖細胞系列は、機能性の再構成されていない免疫グロブリン軽鎖J遺伝子セグメントを欠く。
一実施形態では、マウスの生殖細胞系列は、1つ以下、2つ以下、または3つ以下の再構成された(V/J)軽鎖配列を含む。
一実施形態では、再構成されたV/J配列はκ軽鎖配列を含む。具体的な実施形態では、κ軽鎖配列はヒトκ軽鎖配列である。具体的な実施形態では、κ軽鎖配列は、ヒトVκ1−39/J配列、ヒトVκ3−20/J配列、およびこれらの組み合わせより選択される。具体的な実施形態では、κ軽鎖配列はヒトVκ1−39/Jκ5配列である。具体的な実施形態では、κ軽鎖配列はヒトVκ3−20/Jκ1配列である。
一実施形態では、マウスは、その生殖細胞系列の中に、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列に関して5’にあるマウスκイントロンエンハンサー、マウスκ3’エンハンサー、およびこれらの組み合わせより選択される配列をさらに含む。
一実施形態では、マウスは、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含み、ここで、上記V、D、およびJ遺伝子セグメントは、重鎖定常遺伝子配列に作動可能に連結された免疫グロブリン重鎖可変遺伝子配列を形成するように再構成することができる。一実施形態では、マウスは、複数のヒトV、D、およびJ遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、ヒトV、D、およびJ遺伝子セグメントが、内因性のマウス免疫グロブリン重鎖遺伝子座で内因性のマウスV、D、およびJ遺伝子セグメントにとって代わる。具体的な実施形態では、マウスは、全てまたは実質的に全ての機能性のマウスV、D、およびJ遺伝子セグメントの、全てまたは実質的に全ての機能性のヒトV、D、およびJ遺伝子セグメントによる置き換えを含む。
一実施形態では、マウスは、マウス定常配列を含む免疫グロブリン軽鎖を発現する。一実施形態では、マウスは、ヒト定常配列を含む免疫グロブリン軽鎖を発現する。
一実施形態では、マウスは、C1配列、ヒンジ配列、C2配列、C3配列、およびこれらの組み合わせより選択されるマウス配列を含む免疫グロブリン重鎖を発現する。
一実施形態では、マウスは、C1配列、ヒンジ配列、C2配列、C3配列、およびこれらの組み合わせより選択されるヒト配列を含む免疫グロブリン重鎖を発現する。
一実施形態では、マウスの生殖細胞系列の中の再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、内因性のマウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に存在する。具体的な実施形態では、マウスの生殖細胞系列の中の再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、内因性のマウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座で、全てまたは実質的に全てのマウス軽鎖VおよびJ配列にとって代わる。
一態様では、単一のヒトVセグメントおよび単一のヒトJセグメントから誘導された再構成された軽鎖遺伝子を含む、非サロゲート軽鎖配列を含む各B細胞を特徴とするB細胞集団を含むマウスが提供され、ここでは、マウスの生殖細胞系列の中の軽鎖可変配列だけが、単一のヒトVセグメントおよび単一のヒトJセグメントから誘導された再構成された配列であり、ここでは、再構成された軽鎖遺伝子を含む各B細胞は、同系のヒト重鎖可変ドメインをコードする遺伝子をさらに含み、ここでは、再構成された軽鎖遺伝子は、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つの体細胞超変異を含む。
一態様では、本明細書中に記載されるマウスに由来する多能性の、人工多能性の、または全能性の細胞が提供される。具体的な実施形態では、上記細胞は、マウス胚幹(ES)細胞である。
一態様では、本明細書中に記載されるマウスに由来する組織が提供される。一実施形態では、上記組織は、本明細書中に記載されるマウスの脾臓、リンパ節、または骨髄に由来する。
一態様では、本明細書中に記載されるマウス由来の核が提供される。一実施形態では、核は、B細胞ではない二倍体細胞由来である。
一態様では、本明細書に記載されるマウスから単離されるマウス細胞が提供される。一実施形態では、細胞はES細胞である。一実施形態では、細胞はリンパ球である。一実施形態では、リンパ球はB細胞である。一実施形態では、B細胞は、ヒト遺伝子セグメントに由来する可変ドメインを含むキメラ重鎖、および再構成されたヒトVκ1−39/J配列、再構成されたヒトVκ3−20/J配列またはその組合せに由来する軽鎖を発現し、ここで、重鎖可変ドメインはマウス定常領域と融合され、軽鎖可変ドメインはマウスまたはヒトの定常領域と融合される。
一態様では、本明細書に記載されるマウスのB細胞で作製されるハイブリドーマが提供される。具体的な実施形態では、B細胞は、目的のエピトープを含む免疫原で免疫された本明細書に記載されるマウスに由来し、B細胞は、目的のエピトープに結合する結合性タンパク質を発現し、結合性タンパク質は、体細胞変異ヒトVドメインおよびマウスCを有し、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1に由来するヒトVドメインおよびマウスCを有する。
一態様では、本明細書に記載されるマウスに由来するドナーES細胞を含むマウス胚が提供される。
一態様では、ベクターの5’および3’マウス相同性アームの配列に関して転写方向の5’から3’にかけて、5’マウス相同性アーム、ヒトまたはマウスの免疫グロブリンプロモーター、ヒトまたはマウスのリーダー配列、および再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1から選択されるヒトV領域、および3’マウス相同性アームを含むターゲティングベクターが提供される。一実施形態では、5’および3’相同性アームはそのベクターを、マウスCκ遺伝子の5’に存在し、近位であるエンハンサー配列の5’にある配列にターゲティングする。一実施形態では、プロモーターはヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子セグメントプロモーターである。具体的な実施形態では、プロモーターはヒトVκ3−15プロモーターである。一実施形態では、リーダー配列はマウスのリーダー配列である。具体的な実施形態では、マウスのリーダー配列は、マウスVκ3−7リーダー配列である。
一態様では、前記の通りであるが、ヒトまたはマウスのプロモーターの5’に、5’マウス相同性アームの代わりに部位特異的リコンビナーゼ認識部位(SRRS)が隣接し、ヒトV領域の3’に、3’マウス相同性アームの代わりにSRRSが隣接する、ターゲティングベクターが提供される。
一態様では、ヒトVおよびマウスCを含む軽鎖ならびにヒトVおよびマウスCを含む重鎖を含む、本明細書に記載されるマウスによって作製されるリバースキメラ抗体が提供される。
一態様では、抗体の作製方法であって、細胞で、(a)ヒトC遺伝子配列と融合される本明細書に記載の免疫マウスの第一のV遺伝子配列、(b)ヒトC遺伝子配列と融合される本明細書に記載の免疫マウスのV遺伝子配列を発現させること、および(c)完全ヒト型抗体を発現させるのに十分な条件の下で単一細胞を維持し、抗体を単離することを含む方法が提供される。一実施形態では、細胞は、ヒトC遺伝子配列と融合される本明細書に記載の第二の免疫マウスの第二のV遺伝子配列を含み、第一のV遺伝子配列は第一のエピトープを認識する第一のVドメインをコードし、第二のV遺伝子配列は第二のエピトープを認識するVドメインをコードし、ここで、第一のエピトープと第二のエピトープとは同一でない。
一態様では、エピトープ結合性タンパク質の作製方法であって、目的のエピトープを含む免疫原に本明細書に記載のマウスを曝露させること、目的のエピトープに特異的に結合する免疫グロブリン分子をマウスが生成するのに十分な条件の下でマウスを維持すること、および目的のエピトープに特異的に結合する免疫グロブリン分子を単離することを含み、エピトープ結合性タンパク質は、マウスCおよび再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1に由来するヒトVを含む軽鎖に会合している、体細胞変異ヒトVおよびマウスCを含む重鎖を含む方法が提供される。
一態様では、エピトープ結合性タンパク質を発現する細胞であって、(a)ヒト免疫グロブリン軽鎖定常ドメインcDNA配列(例えば、ヒトκ定常ドメインDNA配列)と(直接的に、またはリンカーを通して)融合される、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1に由来するヒトVドメインをコードするヒトヌクレオチド配列、および(b)第一のヒトVヌクレオチド配列に由来するヒトVドメインをコードする第一のヒトVヌクレオチド配列であって、ヒト免疫グロブリン重鎖定常ドメインcDNA配列と(直接的に、またはリンカーを通して)融合される、第一のヒトVヌクレオチド配列、を含み、エピトープ結合性タンパク質は第一のエピトープを認識する、細胞が提供される。一実施形態では、エピトープ結合性タンパク質は、10−6M未満、10−8M未満、10−9M未満、10−10M未満、10−11M未満または10−12M未満の解離定数で第一のエピトープに結合する。
一実施形態では、細胞は、第二のヒトVドメインをコードする第二のヒトヌクレオチド配列を含み、第二のヒト配列はヒト免疫グロブリン重鎖定常ドメインcDNA配列と(直接的に、またはリンカーを通して)融合され、第二のヒトVドメインは第一のエピトープを特異的に認識せず(例えば10−6M、10−5M、10−4Mまたはそれより大きな解離定数を例えば示す)、エピトープ結合性タンパク質は第一のエピトープおよび第二のエピトープを認識し、第一および第二の免疫グロブリン重鎖は(a)の同一の軽鎖と各々会合する。
一実施形態では、第二のVドメインは、10−6M未満、10−7M未満、10−8M未満、10−9M未満、10−10M未満、10−11M未満または10−12M未満の解離定数で第二のエピトープに結合する。
一実施形態では、エピトープ結合性タンパク質は、ヒトVκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1から選択される再構成されたヒトV領域に由来する同一の軽鎖と各々会合している第一の免疫グロブリン重鎖および第二の免疫グロブリン重鎖を含み、第一の免疫グロブリン重鎖はナノモル濃度からピコモル濃度の範囲の解離定数で第一のエピトープに結合し、第二の免疫グロブリン重鎖はナノモル濃度からピコモル濃度の範囲の解離定数で第二のエピトープに結合し、第一のエピトープおよび第二のエピトープは同一でなく、第一の免疫グロブリン重鎖は第二のエピトープに結合しないか、マイクロモル濃度の範囲より弱い(例えば、ミリモル濃度の範囲)解離定数で第二のエピトープに結合し、第二の免疫グロブリン重鎖は第一のエピトープに結合しないか、マイクロモル濃度の範囲より弱い(例えば、ミリモルの範囲)解離定数で第一のエピトープに結合し、V、第一の免疫グロブリン重鎖のVおよび第二の免疫グロブリン重鎖のVのうちの1つまたは複数は、体細胞変異している。
一実施形態では、第一の免疫グロブリン重鎖はプロテインA結合性残基を含み、第二の免疫グロブリン重鎖はプロテインA結合性残基を欠く。
一実施形態では、細胞は、CHO、COS、293、HeLa、およびウイルス核酸配列を発現する網膜細胞(例えば、PERC.6TM細胞)から選択される。
一態様では、ヒトVおよびマウス重鎖定常ドメイン、ヒトVおよびマウス軽鎖定常ドメインを含むリバースキメラ抗体が提供され、ここで、抗体は、本明細書に記載されるマウスをエピトープを含む免疫原で免疫することを含むプロセスによって作製され、抗体は、マウスを免疫した免疫原のエピトープに特異的に結合する。一実施形態では、Vドメインは、体細胞変異している。一実施形態では、Vドメインは、体細胞変異している。一実施形態では、VドメインおよびVドメインの両方は、体細胞変異している。一実施形態では、VはマウスCκドメインに連結されている。
一態様では、内因性マウス重鎖遺伝子座の全てまたは実質的に全てのマウスV遺伝子セグメントと置き換わったヒトV遺伝子セグメント、全てのマウス軽鎖遺伝子セグメントと置き換わった再構成されたVκ1−39/Jおよび再構成されたVκ3−20/Jまたはその組合せから選択される1つまたは2つ以下の再構成されたヒト軽鎖V/J配列を含むマウスが提供され、ヒト重鎖可変遺伝子セグメントはマウス定常遺伝子と連結され、再構成されたヒト軽鎖配列はヒトまたはマウスの定常遺伝子と連結される。
一態様では、ヒト重鎖可変遺伝子セグメントによる全てまたは実質的に全てのマウス重鎖可変遺伝子セグメントの置換、および1つまたは2つ以下の再構成されたヒト軽鎖V/J配列を含むマウスES細胞が提供され、ここで、ヒト重鎖可変遺伝子セグメントはマウス免疫グロブリン重鎖定常遺伝子と連結され、再構成されたヒト軽鎖V/J配列はマウスまたはヒトの免疫グロブリン軽鎖定常遺伝子と連結される。具体的な実施形態では、軽鎖定常遺伝子は、マウスの定常遺伝子である。
一態様では、本明細書に記載されるマウスによって作製される抗原結合性タンパク質が提供される。具体的な実施形態では、抗原結合性タンパク質は、マウス定常領域と融合されたヒト免疫グロブリン重鎖可変領域、およびVκ1−39遺伝子セグメントまたはVκ3−20遺伝子セグメントに由来するヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含み、軽鎖定常領域はマウスの定常領域である。
一態様では、本明細書に記載されるマウスからの免疫グロブリン可変領域遺伝子配列から作製される完全ヒト型抗原結合性タンパク質が提供され、ここで、抗原結合性タンパク質は、本明細書に記載されるマウスの配列に由来するヒト可変領域を含む完全ヒト型重鎖、およびVκ1−39またはVκ3−20を含む完全ヒト型軽鎖を含む。一実施形態では、軽鎖可変領域は1から5個の体細胞変異を含む。一実施形態では、軽鎖可変領域は、マウスのB細胞で重鎖可変領域と対になる同系の軽鎖可変領域である。
一実施形態では、完全ヒト型抗原結合性タンパク質は、第一の重鎖および第二の重鎖を含み、第一の重鎖および第二の重鎖は、本明細書に記載されるマウスに独立して由来する同一でない可変領域を含み、第一および第二の重鎖の各々は、Vκ1−39遺伝子セグメントまたはVκ3−20遺伝子セグメントに由来するヒト軽鎖と関連する宿主細胞から発現する。一実施形態では、第一の重鎖は第一の抗原の第一のエピトープに特異的に結合する第一の重鎖可変領域を含み、第二の重鎖は第二の抗原の第二のエピトープに特異的に結合する第二の重鎖可変領域を含む。具体的な実施形態では、第一の抗原および第二の抗原は異なる。具体的な実施形態では、第一の抗原および第二の抗原は同じであり、第一のエピトープおよび第二のエピトープは同一でない。具体的な実施形態では、結合性タンパク質の第一の分子による第一のエピトープの結合は、結合性タンパク質の第二の分子による第二のエピトープの結合をブロックしない。
一態様では、本明細書に記載されるマウスのヒト免疫グロブリン配列に由来する完全ヒト型結合性タンパク質は、第一の免疫グロブリン重鎖および第二の免疫グロブリン重鎖を含み、第一の免疫グロブリン重鎖は、第二の免疫グロブリン重鎖の可変領域と同一ではない第一の可変領域を含み、第一の免疫グロブリン重鎖は、野生型プロテインA結合性決定基を含み、第二の重鎖は、野生型プロテインA結合性決定基を欠く。一実施形態では、第一の免疫グロブリン重鎖は単離条件の下でプロテインAに結合し、第二の免疫グロブリン重鎖はプロテインAに結合しないか、第一の免疫グロブリン重鎖が単離条件の下でプロテインAに結合するよりも少なくとも10倍、100倍または1000倍弱くプロテインAに結合する。具体的な実施形態では、第一および第二の重鎖はIgG1アイソタイプであり、第二の重鎖は95R(EU 435R)、96F(EU 436F)およびその組合せから選択される改変を含み、第一の重鎖はそのような改変を欠く。
一態様では、二重特異性抗原結合性タンパク質の作製方法であって、本明細書に記載される第一のマウスを、第一のエピトープを含む目的の第一の抗原に曝露させること、本明細書に記載される第二のマウスを、第二のエピトープを含む目的の第二の抗原に曝露させること、第一および第二のマウスに目的の抗原への免疫応答を各々惹起させること、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を第一のマウスで同定すること、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を第二のマウスで同定すること、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製すること、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製すること、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合性タンパク質を形成すること、ならびに二重特異性抗原結合性タンパク質を単離することを含む方法が提供される。
一実施形態では、第一の抗原と第二の抗原とは同一でない。
一実施形態では、第一の抗原と第二の抗原とは同じであり、第一のエピトープと第二のエピトープとは同一でない。一実施形態では、第一のエピトープへの第一の重鎖可変領域の結合は、第二のエピトープへの第二の重鎖可変領域の結合をブロックしない。
一実施形態では、ヒト軽鎖は、第一の重鎖と対を形成すると、第一の抗原の第一のエピトープに特異的に結合し、第二の重鎖と対を形成すると、第二の抗原の第二のエピトープに特異的に結合する。
一実施形態では、第一の抗原は可溶性抗原および細胞表面抗原(例えば、腫瘍抗原)から選択され、第二の抗原は細胞表面受容体を含む。具体的な実施形態では、細胞表面受容体は免疫グロブリン受容体である。具体的な実施形態では、免疫グロブリン受容体はFc受容体である。一実施形態では、第一の抗原および第二の抗原は同じ細胞表面受容体であり、第一のエピトープへの第一の重鎖の結合は第二のエピトープへの第二の重鎖の結合をブロックしない。
一実施形態では、軽鎖の軽鎖可変ドメインは、2から5個の体細胞変異を含む。一実施形態では、軽鎖可変ドメインは、第一または第二の重鎖可変ドメインを有する第一または第二の免疫マウスのB細胞で発現される体細胞変異同系軽鎖である。一実施形態では、細胞の軽鎖は生殖細胞系列配列を含む。
一実施形態では、第一の完全ヒト型重鎖は、プロテインAへのその親和性を低減するアミノ酸改変を有し、第二の完全ヒト型重鎖はプロテインAへのその親和性を低減する改変を含まない。
一態様では、第一および第二の抗原に特異的に結合する二重特異性抗体を調製する方法が提供される。ここで、上記方法は、(a)第一の抗原に特異的な第一のヒト重鎖可変(V)ドメインをコードする第一の核酸配列を同定する工程;(b)第二の抗原に特異的な第二のヒト重鎖可変(V)ドメインをコードする第二の核酸配列を同定する工程;(c)(a)のV領域と対を形成すると第一の抗原に特異的に結合し、(b)のV領域と対を形成すると第二の抗原に特異的に結合するヒト軽鎖可変(V)領域をコードする第三の核酸配列を提供する工程;(d)第一、第二、および第三の核酸配列を含有している宿主細胞を、第一および第二のヒトV領域とヒトV領域の発現を可能にするように培養して、二重特異性抗体を形成させる工程;ならびに、(d)上記二重特異性抗体を回収する工程を含む。様々な態様では、上記第一および第二の抗原が互いに異なる。様々な態様では、上記第一および第二の核酸配列は、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現する免疫されたマウスから単離され、ここで、上記再構成された免疫グロブリン配列はマウスの生殖細胞系列の中に存在する。
一実施形態では、ヒトV領域は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含有する再構成されたヒト軽鎖配列に由来する。具体的な実施形態では、上記再構成されたヒト軽鎖配列は生殖細胞系列配列である(すなわち、V遺伝子セグメント配列の中に体細胞超変異を含まない)。
一実施形態では、第三の核酸配列は、マウスの生殖細胞系列の中の再構成された免疫グロブリン軽鎖配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現するマウスから単離される。一実施形態では、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列はヒトVκ1−39遺伝子セグメントを含む。一実施形態では、ヒト免疫グロブリンV領域は、改変された内因性の免疫グロブリン軽鎖遺伝子座から発現される。
一実施形態では、第一および第二の抗原は1つの分子上に存在する。一実施形態では、第一および第二の抗原は異なる分子上に存在する。様々な実施形態では、第一または第二の核酸配列は、コードされる重鎖の、プロテインAに対する親和性を低下させる改変を含む。
一実施形態では、第一または第二の核酸配列は、以下より選択されるヒト重鎖遺伝子セグメントを含む再構成されたヒト重鎖可変領域配列を含む:V1−2、V1−3、V1−8、V1−18、V1−24、V1−46、V1−58、V1−69、V2−5、V2−26、V2−70、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−21、V3−23、V3−30、V3−33、V3−43、V3−48、V3−53、V3−64、V3−72、V3−73、V4−31、V4−34、V4−39、V4−59、V5−51、およびV6−1。具体的な実施形態では、重鎖遺伝子セグメントは、V2−5、V3−23、またはV3−30である。
一態様では、第一および第二の抗原に特異的に結合する二重特異性抗体を調製する方法が提供される。ここで、上記方法は、(a)第一の抗原に特異的な第一のヒト重鎖可変(V)ドメインをコードする第一の核酸配列を同定する工程;(b)第二の抗原に特異的な第二のヒト重鎖可変(V)ドメインをコードする第二の核酸配列を同定する工程;(c)(a)のV領域と対を形成すると第一の抗原に特異的に結合し、(b)のV領域と対を形成すると第二の抗原に特異的に結合する、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来のヒト軽鎖可変(V)領域をコードする第三の核酸配列を提供する工程;(d)第一、第二、および第三の核酸配列を含有している宿主細胞を、第一および第二のヒトV領域とヒトV領域の発現を可能にするように培養して、二重特異性抗体を形成させる工程;ならびに、(d)上記二重特異性抗体を回収する工程を含む。様々な態様では、第一および第二の抗原は互いに異なる。様々な態様では、第一および第二の核酸配列は、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する再構成された免疫グロブリン配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現する免疫されたマウスから単離され、ここで、再構成されたヒトVκ1−39またはVκ3−30遺伝子セグメントは、マウスの生殖細胞系列の中に存在する。
一実施形態では、第三の核酸配列は生殖細胞系列配列である(すなわち、V遺伝子セグメント配列の中に体細胞超変異を含まない)。一実施形態では、第三の核酸配列は、マウスの生殖細胞系列の中の再構成された免疫グロブリン軽鎖配列により、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来するヒト免疫グロブリンV領域を発現するマウスから単離される。具体的な実施形態では、第三の核酸配列は、相補性決定領域(CDR)および/またはフレームワーク領域(FWR)の中に、2つから5つの体細胞超変異を含む。一実施形態では、ヒト免疫グロブリンV領域は、改変された内因性の免疫グロブリン軽鎖遺伝子座から発現される。
一実施形態では、第一および第二の抗原は1つの分子上に存在する。一実施形態では、第一および第二の抗原は異なる分子上に存在する。一実施形態では、第一または第二の核酸配列は、コードされる重鎖の、プロテインAに対する親和性を低下させる改変を含む。
一実施形態では、第一または第二の核酸配列は、以下より選択されるヒト重鎖遺伝子セグメントを含む再構成されたヒト重鎖可変領域配列を含む:V1−2、V1−3、V1−8、V1−18、V1−24、V1−46、V1−58、V1−69、V2−5、V2−26、V2−70、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−21、V3−23、V3−30、V3−33、V3−43、V3−48、V3−53、V3−64、V3−72、V3−73、V4−31、V4−34、V4−39、V4−59、V5−51、およびV6−1。具体的な実施形態では、重鎖遺伝子セグメントは、V2−5、V3−23、またはV3−30である。
一態様では、二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、上記方法は、本明細書中に記載されるマウスを目的の抗原に対して暴露する工程、マウスが目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、目的の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来の単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて、二重特異性抗体を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含む。
一実施形態では、第一のエピトープと第二のエピトープは同一ではない。一実施形態では、第一の重鎖可変領域の第一のエピトープに対する結合は、第二の重鎖可変領域の第二のエピトープに対する結合をブロックしない。一実施形態では、第一および第二の重鎖は、第一および第二のエピトープに同時に結合することができる。
一実施形態では、二重特異性抗体は、第一および第二のエピトープに同時に結合する。一実施形態では、二重特異性抗体は、第一のエピトープおよび第二のエピトープに独立して結合する。
一実施形態では、二重特異性抗体の抗原に対する結合応答は、第一の重鎖可変領域の上記抗原に対する結合応答よりも約2倍高い。一実施形態では、二重特異性抗体の抗原に対する結合応答は、第二の重鎖可変領域の上記抗原に対する結合応答よりも約2倍高い。一実施形態では、二重特異性抗体の抗原に対する結合応答は、第一の重鎖可変領域および/または第二の重鎖可変領域の上記抗原に対する結合応答とほぼ同じであるか、またはほぼ等しい。
一実施形態では、抗原は、可溶性抗原、細胞表面抗原(例えば、腫瘍抗原)、および細胞表面受容体より選択される。具体的な実施形態では、細胞表面受容体は、免疫グロブリン受容体である。具体的な実施形態では、免疫グロブリン受容体はFc受容体である。
一実施形態では、軽鎖の軽鎖可変ドメインは、2つから5つの体細胞変異を含む。一実施形態では、軽鎖可変ドメインは、第一または第二の重鎖可変ドメインのいずれかを持つ、免疫されたマウスのB細胞の中で発現される体細胞変異した同系の軽鎖である。
一実施形態では、第一の完全ヒト型重鎖は、プロテインAに対するその親和性を低下させるアミノ酸の改変を保有し、そして第二の完全ヒト型重鎖は、プロテインAに対するその親和性を低下させる改変を含まない。
様々な実施形態では、二重特異性抗体を作製するための方法は、二重特異性抗体の各重鎖可変領域と対を形成するために共通軽鎖を用いることにより増強される。様々な実施形態では、本明細書中に記載される共通軽鎖を用いることにより、もとの同系の軽鎖を用いことと比較して、二重特異性を欠く免疫グロブリンの不適切な種の数が減少する。様々な実施形態では、二重特異性抗体の重鎖可変領域は、共通軽鎖を含有する単一特異性抗体から同定される。様々な実施形態では、二重特異性抗体の重鎖可変領域は、ヒト重鎖と同系の、限定されたヒト軽鎖レパートリーまたは単一のヒト軽鎖を、目的の抗原への暴露に応答して発現し、1つの、または2つの可能性があるヒト軽鎖可変領域のうちの一方と同系である複数のヒト重鎖可変領域を含有しているキメラ抗体レパートリーを生じるようにあらかじめ操作されているマウスB細胞の中でin vivoで再構成されるヒト重鎖可変遺伝子セグメントを含み、ここで、上記キメラ抗体は目的の抗原に特異的である。
様々な態様では、二重特異性抗体を調製する方法が提供され、二重特異性抗体は、1)第一のポリペプチドおよび第二のポリペプチド(ここでは、第一および第二のポリペプチドはそれぞれ、多量体化ドメイン(例えば、免疫グロブリンFcドメイン)を含み、第一と第二のポリペプチドが二量体を形成することを可能にし、多量体化ドメインは、第一のポリペプチドと第二のポリペプチドとの間での安定な相互作用を促進し、ここでは、多量体化ドメインのうちの1つは、プロテインAに対するその親和性を低下させるアミノ酸の改変を保有し、他の多量体化ドメインは改変を持たない)、2)第一および第二のポリペプチドのそれぞれの中に結合ドメイン(各結合ドメインは、可変重鎖および可変軽鎖を含み、ここで、第一のポリペプチドの可変軽鎖と第二のポリペプチドの可変軽鎖は共通するアミノ酸配列を有し、共通する配列は、少なくとも80%、少なくとも85%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%、そして最も好ましくは100%の配列同一性の、ポリペプチドのそれぞれのもとの軽鎖に対するアミノ酸配列同一性を有する)を含む。様々な実施形態では、可変軽鎖は、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する。様々な実施形態では、可変軽鎖は、再構成されたヒト軽鎖配列である。様々な実施形態では、可変軽鎖は、本明細書中に記載されるマウスから単離される。
様々な実施形態では、上記方法は、(i)第一のポリペプチド、第二のポリペプチド、および共通軽鎖をコードする核酸を含有している宿主細胞を培養する工程であって、ここで、核酸が発現される工程;ならびに、(ii)宿主細胞培養物から二重特異性抗体を回収する工程を含む。一実施形態では、第一のポリペプチドをコードする核酸または第二のポリペプチドをコードする核酸は、プロテインAに対するその親和性を低下させるアミノ酸の改変を保有する。一実施形態では、第一のポリペプチド、第二のポリペプチド、および共通軽鎖をコードする核酸は、単一のベクターまたは別々のベクターの中に存在する。一実施形態では、宿主細胞は、先の段落にしたがって二重特異性抗体を作製するために使用される。
一態様では、(a)本明細書中に記載されるマウスから単離された第一のヒト重鎖可変領域をコードする第一の核酸を選択する工程;(b)本明細書中に記載される同じマウスまたは別のマウスから単離された第二のヒト重鎖可変領域をコードする第二の核酸を選択する工程;(c)本明細書中に記載されるマウスから単離された、または本明細書中に記載される再構成されたヒト軽鎖可変領域に由来する、ヒト軽鎖可変領域をコードする第三の核酸を提供する工程;(c)第一、第二、および第三の核酸を宿主細胞に導入し、第一、第二、および第三の核酸の発現が生じるように宿主細胞を培養する工程;ならびに、(d)細胞培養物から、形成された二重特異性抗体を回収する工程を含む、二重特異性抗体を調製する方法が提供される。
一実施形態では、第一および第二のヒト重鎖可変領域が体細胞変異させられる。具体的な実施形態では、第一および第二のヒト重鎖可変領域は、独立して、以下より選択される再構成されたヒトV遺伝子セグメントに由来する:1−2、1−3、1−8、1−18、1−24、1−46、1−58、1−69、2−5、2−26、2−70、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−16、3−20、3−21、3−23、3−30、3−33、3−43、3−48、3−53、3−64、3−72、3−73、4−31、4−34、4−39、4−59、5−51、および6−1のヒトV遺伝子セグメント。一実施形態では、第一および第二のヒト重鎖可変領域は、独立して、2−5、3−30、および3−23より選択される再構成されたヒトV遺伝子セグメントに由来する。一実施形態では、第一のヒト重鎖可変領域はヒトV2−5遺伝子セグメントに由来し、第二のヒト重鎖可変領域はヒトV3−30遺伝子セグメントに由来する。一実施形態では、第一のヒト重鎖可変領域はヒトV3−30遺伝子セグメントに由来し、第二のヒト重鎖可変領域はヒトV3−23遺伝子セグメントに由来する。一実施形態では、第一のヒト重鎖可変領域はヒトV3−23遺伝子セグメントに由来し、第二のヒト重鎖可変領域はヒトV3−30遺伝子セグメントに由来する。
一実施形態では、第一または第二の核酸が工程(c)の前に改変され、ここでは、第一または第二の核酸は、それがプロテインAに対して低下した親和性を有するように改変される。
一実施形態では、第三の核酸は、本明細書中に記載されるマウスから単離される。一実施形態では、第三の核酸は、2つから5つの体細胞変異を含む。一実施形態では、第三の核酸は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメント由来のヒト軽鎖可変領域をコードする。一実施形態では、第三の核酸は、ヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来のヒト軽鎖可変領域をコードする。
一実施形態では、第三の核酸は、再構成されたヒト軽鎖可変領域に由来する。一実施形態では、再構成されたヒト軽鎖可変領域は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来の配列を含む。一実施形態では、再構成されたヒト軽鎖可変領域は、生殖細胞系列ヒトVκ1−39配列を含む(すなわち、V遺伝子セグメント配列の中に体細胞超変異を含まない)。一実施形態では、再構成されたヒト軽鎖可変領域は生殖細胞系列ヒトVκ3−20配列を含む。
様々な実施形態では、その生殖細胞系列の中に再構成されたヒト軽鎖配列を欠いている改変されたマウス由来の可変ドメインを含む第一のヒト重鎖が組み込まれている二重特異性抗体を調製する方法が提供される。ここでは、第一のヒト重鎖は、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来の再構成されたヒト軽鎖可変領域を含む同系のヒト軽鎖と対を形成する。様々な実施形態では、第一のヒト重鎖とは異なる特異性を持つ第二のヒト重鎖が、本明細書中に記載されるとおりの免疫されたマウスから同定される。2つの重鎖と共通軽鎖とをコードする核酸は、3つの鎖の全ての発現が生じるように、先の段落に記載されたように宿主細胞に導入され、二重特異性抗体が細胞培養物から回収される。
一実施形態では、マウスは、第一のヒト重鎖可変ドメインを作製するために使用されたものと同じ抗原で免疫される。一実施形態では、マウスは、第一のヒト重鎖可変ドメインを作製するために使用されたものとは異なる抗原で免疫される。
一態様では、二重特異性抗体をコードする核酸およびこの核酸を含有している宿主細胞を含む、単一のヒト軽鎖と対を形成して二重特異性抗体を作製することができるヒト重鎖を選択する方法が提供される。
一態様では、単一特異性抗体のような望ましくない生成物を上回る量に、細胞培養物中の望ましい二重特異性抗体の量を増大させる方法が提供され、ここでは、二重特異性抗体の重鎖の1つが、プロテインAに対するその親和性が低下するように改変される。
一態様では、単離された宿主細胞が提供される。ここでは、宿主細胞は、(a)第一の抗原に結合する第一のヒト重鎖可変領域をコードする第一の核酸配列(ここでは、第一の核酸配列は、マウスの生殖細胞系列の中で、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現する第一の抗原で免疫されたマウスから単離される);(b)第二の抗原に結合する第二のヒト重鎖可変領域をコードする第二の核酸配列(ここでは、第二の核酸配列は、マウスの生殖細胞系列の中で、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現する第二の抗原で免疫されたマウスから単離される);(c)(a)の重鎖可変領域と対を形成すると第一の抗原に特異的に結合し、(b)の重鎖可変領域と対を形成すると第二の抗原に特異的に結合する、ヒト軽鎖可変領域をコードする第三の核酸配列を含む。
様々な態様では、第一および第二の抗原は互いに異なる。様々な態様では、第一、第二、および第三の核酸配列の発現は、第一および第二の抗原に特異的に結合する二重特異性抗体の形成を導く。
一実施形態では、ヒトV領域は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む再構成されたヒト軽鎖配列に由来する。具体的な実施形態では、再構成されたヒト軽鎖配列は生殖細胞系列配列である(すなわち、可変ドメインの中に体細胞超変異を含まない)。一実施形態では、第三の核酸配列は、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列からヒト免疫グロブリンV領域を発現するマウスから単離され、ここでは、再構成されたヒト軽鎖配列は、マウスの生殖細胞系列の中に存在する。一実施形態では、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントは、少なくとも1つの体細胞超変異を相補性決定領域(CDR)またはフレームワーク領域(FWR)の中に含む。具体的な実施形態では、第一、第二、および第三の核酸配列が、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列から、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメント由来のヒト免疫グロブリンV領域を発現するマウスから単離され、ここでは、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、マウスの生殖細胞系列の中に存在する。
様々な実施形態では、マウスは、免疫グロブリン軽鎖を形成するように再構成することができる内因性の軽鎖可変領域遺伝子セグメントを含まない。
一実施形態では、ヒト免疫グロブリンV領域は、改変された内因性の免疫グロブリン軽鎖遺伝子座より発現される。一実施形態では、第一および第二の抗原は、1つの分子上に存在する。一実施形態では、第一および第二の抗原は異なる分子上に存在する。一実施形態では、第一または第二の核酸配列は、コードされる重鎖の、プロテインAに対する親和性を低下させる改変を含む。
一実施形態では、第一または第二の核酸配列は、以下より選択されるヒト重鎖遺伝子セグメントを含有する再構成されたヒト重鎖可変領域配列を含む:V1−2、V1−3、V1−8、V1−18、V1−24、V1−46、V1−58、V1−69、V2−5、V2−26、V2−70、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−21、V3−23、V3−30、V3−33、V3−43、V3−48、V3−53、V3−64、V3−72、V3−73、V4−31、V4−34、V4−39、V4−59、V5−51、およびV6−1。具体的な実施形態では、重鎖遺伝子セグメントは、V2−5、V3−23、またはV3−30である。
一態様では、本発明に従って作製されたヒト重鎖可変ドメインを含む抗体または二重特異性抗体が提供される。別の態様では、完全ヒト型抗体または完全ヒト型二重特異性抗体を作製するための本明細書に記載されるとおりのマウスの使用が提供される。
一態様では、本明細書に記載される遺伝子改変マウス、胚または細胞は、内因性の調節または制御エレメント、例えばマウスκイントロンエンハンサー、マウスκ3’エンハンサーまたはイントロンエンハンサーと3’エンハンサーとの両方を保持するκ軽鎖遺伝子座を含み、ここで、調節または制御エレメントは、κ軽鎖遺伝子座の発現される配列の体細胞変異および親和性成熟を促進する。
一態様では、1つ以下または2つ以下の、再構成されたまたは再構成されていない免疫グロブリン軽鎖VおよびJ遺伝子セグメントに由来する免疫グロブリン軽鎖を有していることを特徴とするB細胞集団を含むマウスが提供され、ここでは、マウスは、免疫グロブリン軽鎖VおよびJ遺伝子セグメントの野生型相補物を含むマウスとほぼ同じであるκ:λ軽鎖比を示す。
一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖は、1つ以下または2つ以下の、再構成された免疫グロブリン軽鎖VおよびJ遺伝子セグメントに由来する。具体的な実施形態では、軽鎖は、1つ以下の再構成された免疫グロブリン軽鎖VおよびJ遺伝子セグメントに由来する。
一態様では、1つ以下または2つ以下のヒトVκ/Jκ配列に由来する免疫グロブリン軽鎖を発現する本明細書中に記載されるとおりのマウスが提供され、ここでは、マウスは、1つ以上のヒト重鎖可変領域遺伝子セグメントでの全てまたは実質的に全ての内因性のマウス重鎖可変領域遺伝子セグメントの置き換えを含み、マウスは、約1から約20の、(a)λ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞の、(b)κ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞に対する比を示す。
一実施形態では、マウスはヒトVκ1−39Jκ5配列に由来する単一のκ軽鎖を発現し、λ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞の、κ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞に対する比は、約1から約20である。一実施形態では、上記比は、約1から少なくとも約66である。具体的な実施形態では、上記比は約1から66である。
一実施形態では、マウスは、ヒトVκ3−20Jκ5配列に由来する単一のκ軽鎖を発現し、λ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞の、κ軽鎖を有している免疫グロブリンを発現するCD19B細胞に対する比は、約1から約20である。一実施形態では、上記比は、約1から約21である。特定の実施形態では、上記比は1から20、または1から21である。
一態様では、単一の再構成されたκ軽鎖を発現する遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、マウスは機能性のλ軽鎖遺伝子座を含み、ここでは、マウスは、同じ単一の再構成されたκ軽鎖に由来するκ軽鎖を発現するIgκ細胞を含むB細胞集団を発現する。一実施形態では、マウスにおけるIgκIgλB細胞の百分率は、野生型マウスにおける百分率とほぼ同じである。具体的な実施形態では、マウスにおけるIgκIgλB細胞の百分率は、約2から約6パーセントである。具体的な実施形態では、マウスにおけるIgκIgλB細胞の百分率(ここでは、単一の再構成されたκ軽鎖はVκ1−39Jκ5配列に由来する)は、約2から約3である。具体的な実施形態では、百分率は約2.6である。具体的な実施形態では、マウスにおけるIgκIgλB細胞の百分率(ここでは、単一の再構成されたκ軽鎖はVκ3−20Jκ1配列に由来する)は、約4から約8である。具体的な実施形態では、百分率は約6である。
一態様では、遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、マウスは、ヒトVκおよびJκ遺伝子セグメントに由来する単一の再構成されたκ軽鎖を発現し、ここでは、マウスは、単一の再構成されたκ軽鎖配列由来の単一のκ軽鎖を含むB細胞集団を発現し、ここでは、遺伝子改変マウスは、体細胞超変異に対して耐性にはなっていない。一実施形態では、マウスのB細胞上で発現されるκ軽鎖の少なくとも90%が、少なくとも1つから約5つの体細胞超変異を示す。
一態様では、1つ以下または2つ以下の再構成されたκ軽鎖配列に由来する単一のκ軽鎖を発現するように改変された遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、マウスは、野生型マウスにより示されるκ軽鎖の使用頻度(usage)よりも、約2倍もしくはそれより大きな、少なくとも約3倍もしくはそれより大きな、または少なくとも約4倍もしくはそれより大きな、あるいは、κ軽鎖遺伝子セグメントの野生型レパートリーを含有している同じ系統のマウスにより示されるκ軽鎖の使用頻度よりも大きい、κ軽鎖の使用頻度を示す。具体的な実施形態では、マウスは、1つ以下の再構成されたκ軽鎖配列から単一のκ軽鎖を発現する。より具体的な実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1配列より選択される。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列はVκ1−39Jκ5配列である。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列はVκ3−20Jκ1配列である。
一態様では、1つ以下または2つ以下の再構成されたκ軽鎖配列に由来する単一のκ軽鎖を発現する遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、マウスは、完全なまたは実質的に完全ヒト型κ軽鎖遺伝子座を保有しているマウスにより示される同じκ軽鎖の使用頻度よりも、約100倍もしくはそれより大、少なくとも約200倍もしくはそれより大、少なくとも約300倍もしくはそれより大、少なくとも約400倍もしくはそれより大、少なくとも約500倍もしくはそれより大、少なくとも約600倍もしくはそれより大、少なくとも約700倍もしくはそれより大、少なくとも約800倍もしくはそれより大、少なくとも約900倍もしくはそれより大、少なくとも約1000倍もしくはそれより大の大きいκ軽鎖の使用頻度を示す。具体的な実施形態では、完全なまたは実質的に完全ヒト型κ軽鎖遺伝子座を保有しているマウスは、機能性の再構成されていないマウスκ軽鎖配列を欠いている。具体的な実施形態では、マウスは、1つ以下の再構成されたκ軽鎖配列から単一のκ軽鎖を発現する。一実施形態では、マウスは、1コピーの再構成されたκ軽鎖配列を含む(例えば、ヘテロ接合体)。一実施形態では、マウスは、2コピーの再構成されたκ軽鎖配列を含む(例えば、ホモ接合体)。さらに具体的な実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1配列より選択される。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ1−39Jκ5配列である。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ3−20Jκ1配列である。
一態様では、1つ以下または2つ以下の再構成された軽鎖配列に由来する単一の軽鎖を発現する遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、遺伝子改変マウスの中の軽鎖は、完全なまたは実質的に完全な軽鎖遺伝子座を保有しているマウスにより示される同じ再構成された軽鎖の発現よりも、少なくとも10倍から約1,000倍、100倍から約1,000倍、200倍から約1,000倍、300倍から約1,000倍、400倍から約1,000倍、500倍から約1,000倍、600倍から約1,000倍、700倍から約1,000倍、800倍から約1,000倍、または900倍から約1,000倍高い発現レベルを示す。一実施形態では、軽鎖はヒト配列を含む。具体的な実施形態では、ヒト配列はκ配列である。一実施形態では、ヒト配列はλ配列である。一実施形態では、軽鎖は完全ヒト型軽鎖である。
一実施形態では、発現レベルは、転写された軽鎖配列のmRNAが定量され、そしてこれが完全なまたは実質的に完全な軽鎖遺伝子座を保有しているマウスの転写された軽鎖配列と比較されることを特徴とする。
一態様では、1つ以下または2つ以下の再構成されたκ軽鎖配列に由来する単一のκ軽鎖を発現する遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、マウスは、抗原で免疫されると、同じ抗原で免疫された野生型マウスに匹敵する血清力価を示す。具体的な実施形態では、マウスは、1つ以下の再構成されたκ軽鎖配列から単一のκ軽鎖を発現する。一実施形態では、血清力価は、全免疫グロブリンとして特性決定される。具体的な実施形態では、血清力価はIgM特異的力価として特性決定される。具体的な実施形態では、血清力価は、IgG特異的力価として特性決定される。より具体的な実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1配列より選択される。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列はVκ1−39Jκ5配列である。一実施形態では、再構成されたκ軽鎖配列は、Vκ3−20Jκ1配列である。
一態様では、抗原特異的抗体の集団を発現する遺伝子改変マウスが提供され、ここでは、抗原特異的抗体の集団の免疫グロブリン軽鎖の全てが、同じ単一のヒトV遺伝子セグメントに由来するヒト軽鎖可変(V)領域を含み、免疫グロブリン重鎖が、複数のヒトV遺伝子セグメントのうちの1つに由来するヒト重鎖可変(V)領域を含む。
様々な実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントは以下より選択される:V1−2、V1−3、V1−8、V1−18、V1−24、V1−46、V1−58、V1−69、V2−5、V2−26、V2−70、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−21、V3−23、V3−30、V3−33、V3−43、V3−48、V3−53、V3−64、V3−72、V3−73、V4−31、V4−34、V4−39、V4−59、V5−51、およびV6−1。
様々な実施形態では、同じ単一のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントより選択される。様々な実施形態では、全ての免疫グロブリン軽鎖が、JκおよびJλ遺伝子セグメントより選択されるヒト軽鎖J(J)遺伝子セグメントを含む。具体的な実施形態では、ヒトJ遺伝子セグメントは、ヒトJκ1およびJκ5遺伝子セグメントより選択される。様々な実施形態では、マウスは、マウス免疫グロブリンV遺伝子セグメント、マウス免疫グロブリンJ遺伝子セグメント、およびこれらの組み合わせより選択される配列を欠いている。様々な実施形態では、ヒトV領域は、ヒト、マウス、またはラットの免疫グロブリン軽鎖定常(C)領域に作動可能に連結される。具体的な実施形態では、ヒトV領域は、マウスCκ領域に作動可能に連結される。具体的な実施形態では、ヒトV領域はラットCκ領域に作動可能に連結される。
様々な実施形態では、ヒトV領域は、内因性の免疫グロブリン軽鎖遺伝子座より発現される。様々な実施形態では、ヒトV領域は、ヒト、マウス、またはラットの免疫グロブリン重鎖定常(C)領域に作動可能に連結される。様々な実施形態では、(C)領域は、C1、ヒンジ、C2、C3、C4、および/またはこれらの組み合わせより選択されるヒト配列を含む。様々な実施形態では、ヒトV領域は、内因性の免疫グロブリン重鎖遺伝子座より発現される。
一態様では、単一の軽鎖と会合した複数の免疫グロブリン重鎖を発現する遺伝子改変マウスが提供される。一実施形態では、重鎖はヒト配列を含む。様々な実施形態では、ヒト配列は、可変配列、C1、ヒンジ、C2、C3、およびこれらの組み合わせより選択される。一実施形態では、単一の軽鎖はヒト配列を含む。様々な実施形態では、ヒト配列は、可変配列、定常配列、およびこれらの組み合わせより選択される。一実施形態では、マウスは、機能しない内因性の免疫グロブリン遺伝子座を含み、トランスジーンまたは染色体外エピソームより重鎖および/または軽鎖を発現する。一実施形態では、マウスは、いくつかもしくは全ての内因性のマウス重鎖遺伝子セグメント(すなわち、V、D、J)、および/またはいくつかもしくは全ての内因性のマウス重鎖定常配列(例えば、C1、ヒンジ、C2、C3、またはこれらの組み合わせ)、および/またはいくつかもしくは全ての内因性のマウス軽鎖配列(例えば、V、J、定常、またはこれらの組み合わせ)の内因性のマウス遺伝子座に、1つ以上のヒト免疫グロブリン配列での置き換えを含む。
一態様では、同じ軽鎖を有する抗体の作製に適しているマウスが提供され、ここでは、このマウスの中で作製される全てまたは実質的に全ての抗体は、同じ軽鎖を伴って発現される。一実施形態では、軽鎖は内因性の軽鎖遺伝子座より発現される。
一態様では、本明細書中に記載されるマウスから軽鎖配列および重鎖配列を得る工程、ならびに、ヒト抗体の作製において上記軽鎖配列および重鎖配列を用いる工程を含む、ヒト抗体用の軽鎖を作製するための方法が提供される。一実施形態では、ヒト抗体は二重特異性抗体である。
一態様では、本明細書中に記載される操作された軽鎖を用いて、目的の抗原と結合することができるヒト重鎖可変ドメインを同定するための方法が提供され、ここでは、方法は、抗原に結合することができる第一の抗体に由来する重鎖可変ドメインを提供する工程、重鎖可変ドメインを生殖細胞系列軽鎖配列と再度対を形成させる(repairing)工程、およびそれぞれが第二の抗体を形成するように発現されるように細胞をトランスフェクトする工程、第二の抗体を抗原に対して暴露する工程、ならびに、第二の抗体の抗原に対する結合を測定する工程を含む。
一実施形態では、第一の抗体の軽鎖がヒトVκ1−39配列を含む。一実施形態では、第一の抗体の軽鎖はヒトVκ3−20配列を含む。一実施形態では、生殖細胞系列軽鎖配列は、ヒトVκ1−39またはVκ3−20配列を含む。様々な実施形態では、第二の抗体の抗原に対する結合は、第一の抗体の抗原に対する結合との比較により決定される。
いくつかの実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含む。
一部の実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含み、ここでは、単一の完全ヒト型軽鎖は、再構成されたヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する。
一部の実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含み、ここでは、(a)第一の抗原と第二の抗原は同一ではない;または(b)第一の抗原と第二の抗原は同一であり、かつ第一のエピトープと第二のエピトープは同一ではない。
一部の実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含み、ここでは、ヒト軽鎖は、第一の重鎖と対を形成すると第一の抗原の第一のエピトープに特異的に結合し、第二の重鎖と対を形成すると第二の抗原の第二のエピトープに特異的に結合する。
一部の実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含み、ここでは、第一の完全ヒト型重鎖遺伝子は、プロテインAに対するその親和性を低下させるアミノ酸の改変を保有し、そして第二の完全ヒト型重鎖は、プロテインAに対するその親和性を低下させる改変を含まない。一部の実施形態では、プロテインAに対する親和性を低下させる改変は、95R(EUR 435R)、96F(EUR 436F)、およびこれらの組み合わせより選択される。
一部の実施形態では、二重特異性抗原結合タンパク質を作製するための方法が提供され、ここでは、方法は、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第一のマウスを第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖を発現する第二のマウスを第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、第一および第二のマウスがそれぞれ目的の抗原に対する免疫応答を惹起できるようにする工程、第一のマウスにおいて、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一のヒト重鎖可変領域を同定する工程、第二のマウスにおいて、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二のヒト重鎖可変領域を同定する工程、目的の第一の抗原の第一のエピトープに結合する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、目的の第二の抗原の第二のエピトープに結合する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、単一の完全ヒト型軽鎖を発現する細胞の中で第一の重鎖および第二の重鎖を発現させて二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程を含み、ここでは、細胞のヒト軽鎖は生殖細胞系列配列を含む。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供される。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、ここでは、単一のヒト軽鎖可変ドメインは、再構成されたヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、ここでは、単一のヒト軽鎖可変ドメインの中に、再構成されたヒトJκ5またはヒトJκ1遺伝子セグメントがさらに含まれる。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、ここでは、マウスは、1つ以上の非ヒト重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された1つ以上の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、1つ以上の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および1つ以上の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含有しているヒト化された重鎖遺伝子座をさらに含む。一部の実施形態では、ヒト化された重鎖遺伝子座は、1つ以上のマウス重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された80の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、27の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および6の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む。一部の実施形態では、方法は、含み、ここでは、1つ以上のヒトV遺伝子セグメントが、ヒトV1−2、V1−8、V1−24、V1−69、V2−5、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−23、V3−30、V3−33、V3−48、V3−53、V4−31、V4−39、V4−59、V5−51、V6−1、またはこれらの組み合わせを含む。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、ここでは、マウスは、免疫グロブリン軽鎖を形成するように再構成することができる内因性の軽鎖可変遺伝子セグメントを含まない。
一部の実施形態では、マウスを目的の抗原で免疫する工程を含む、二重特異性抗体において使用するための2つのヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを選択する方法が提供され、ここでは、マウスは、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現し、ここでは、2つのヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインは、独立して、目的の抗原に結合するために単一のヒト軽鎖可変ドメインと会合する。
一部の実施形態では、二重特異性抗体において、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現するマウスの2つの異なるB細胞の2つのヒト重鎖可変領域配列を用いる工程を含む、ヒト二重特異性抗体を作製するための方法が提供され、ここでは、単一のヒト軽鎖可変ドメインは再構成されたヒトVκ1−39遺伝子セグメントに由来する。一部の実施形態では、単一のヒト軽鎖可変ドメインは、再構成されたヒトJκ5遺伝子セグメントをさらに含む。一部の実施形態では、単一のヒト軽鎖可変ドメインは、再構成されたヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する。一部の実施形態では、単一のヒト軽鎖可変ドメインは再構成されたヒトJκ1遺伝子セグメントをさらに含む。
一部の実施形態では、マウスを目的の抗原で免疫する工程を含む、二重特異性抗体において使用するための2つのヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを選択する方法が提供され、ここでは、マウスは、単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現し、ここでは、2つのヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインは、独立して、目的の抗原に結合するために単一のヒト軽鎖可変ドメインと会合し、ここでは、マウスは、免疫グロブリン軽鎖を形成するように再構成することができる内因性の軽鎖可変遺伝子セグメントを含まない。
本明細書に記載される実施形態および態様のいずれも、特に明記しない限り、または文脈から明らかでない限り、互いに一緒に用いることができる。他の実施形態は、後に続く記載の概観から当業者にとって明らかになる。
図1は、内因性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子セグメントをヒトVκ1−39Jκ5遺伝子領域で置換するためのターゲティング戦略を説明する。
図2は、内因性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子セグメントをヒトVκ3−20Jκ1遺伝子領域で置換するためのターゲティング戦略を説明する。
図3は、内因性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子セグメントをヒトVpreB/Jλ5遺伝子領域で置換するためのターゲティング戦略を説明する。
図4は、野生型マウス(WT)、操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域(Vκ1−39Jκ5HO)についてホモ接合のマウス、および操作されたヒトの再構成されたVκ3−20Jκ1軽鎖領域(Vκ3−20Jκ1HO)についてホモ接合のマウスの末梢血からのCD19B細胞(y軸)の百分率を示す。
図5Aは、ヒトVκおよびJκ遺伝子セグメントによる内因性VκおよびJκ遺伝子セグメントの置換についてホモ接合のマウス(Hκ)、野生型マウス(WT)、ならびに操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域についてヘテロ接合のマウス(Vκ1ー39Jκ5HET)での、操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域の接合部に特異的なプローブ(Vκ1−39Jκ5接合部プローブ)およびヒトVκ1−39遺伝子セグメントに特異的なプローブ(Vκ1−39プローブ)を用いる定量的PCRアッセイにおける、Vκ1−39由来軽鎖の相対的mRNA発現(y軸)を示す。シグナルは、マウスCκの発現に標準化される。N.D.:検出されず。
図5Bは、ヒトVκおよびJκ遺伝子セグメントによる内因性VκおよびJκ遺伝子セグメントの置換についてホモ接合のマウス(Hκ)、野生型マウス(WT)、ならびに操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域についてホモ接合のマウス(Vκ1ー39Jκ5HO)での、操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域の接合部に特異的なプローブ(Vκ1−39Jκ5接合部プローブ)およびヒトVκ1−39遺伝子セグメントに特異的なプローブ(Vκ1−39プローブ)を用いる定量的PCRアッセイにおける、Vκ1−39由来軽鎖の相対的mRNA発現(y軸)を示す。シグナルは、マウスCκの発現に標準化される。
図5Cは、ヒトVκおよびJκ遺伝子セグメントによる内因性VκおよびJκ遺伝子セグメントの置換についてホモ接合のマウス(Hκ)、野生型マウス(WT)、ならびに操作されたヒトの再構成されたVκ3−20Jκ1軽鎖領域についてヘテロ接合(HET)およびホモ接合(HO)のマウスでの、操作されたヒトの再構成されたVκ3−20Jκ1軽鎖領域の接合部に特異的なプローブ(Vκ3−20Jκ1接合部プローブ)およびヒトVκ3−20遺伝子セグメントに特異的なプローブ(Vκ3−20プローブ)を用いる定量的PCRアッセイにおける、Vκ3−20由来軽鎖の相対的mRNA発現(y軸)を示す。シグナルは、マウスCκの発現に標準化される。
図6Aは、βガラクトシダーゼで免疫した、野生型(WT;N=2)および操作されたヒトの再構成されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域についてホモ接合のマウス(Vκ1−39Jκ5HO;N=2)でのIgM(左)およびIgG(右)の力価を示す。
図6Bは、βガラクトシダーゼで免疫した、野生型(WT;N=5)および操作されたヒトの再構成されたVκ3−20Jκ1軽鎖領域についてホモ接合のマウス(Vκ3−20Jκ1HO;N=5)での総免疫グロブリン(IgM、IgG、IgA)の力価を示す。
図7Aは、それぞれの親単一特異性抗体由来の重鎖可変領域から構築された単一特異性抗体(親−1および親−2)ならびに二重特異性抗体(二重特異性)の模式図を示す。共通軽鎖可変領域(黒色)を二重特異性抗体の中に示す。
図7Bは、目的の抗原についての2つの親モノクローナル抗体(親−1および親−2)の結合特性についての模式図ならびに、それぞれの単一特異性親抗体由来の重鎖可変領域を共通軽鎖と対を形成させることにより構築された二重特異性抗体の結合特性を示す。二重特異性抗体が、目的の抗原の2つの異なるエピトープに別々に(左下)または同時に(右下)のいずれかで結合することができることを示す。
図8は、捕捉された単量体抗原Eの表面に対する300nMの二重特異性抗体(黒色の棒)および単一特異性抗体(線を入れた棒および灰色の棒)の結合の棒グラフを、BIACORETM単位(RU)で示す。モノクローナル親−1抗体(P1 Ab)、モノクローナル親−2(P2 Ab)抗体、および二重特異性抗体(Bs Ab)を示す。
(詳細な説明)
本発明は特定の方法、および記載される実験条件に限定されず、したがって、方法および条件は変更することができる。本発明の範囲は請求項の範囲によって規定されるので、本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を記載することだけを目的とし、限定するものではないことも理解するべきである。
別に定義されない限り、本明細書で用いられる全ての用語および語句は、反対のことが明らかに示されるか、その用語または語句が用いられる文脈から明らかに明白でない限り、その用語および語句が当該技術分野で獲得した意味を含む。本明細書に記載される方法および材料に類似するか同等であるいかなる方法および材料も本発明の実施または試験で用いることができるが、特定の方法および材料がこれから記載される。言及された全ての刊行物は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書で用いる用語「抗体」は、ジスルフィド結合によって相互接続する4つのポリペプチド鎖、2つの重(H)鎖および2つの軽(L)鎖を含む免疫グロブリン分子を含む。各重鎖は、重鎖可変(V)領域および重鎖定常領域(C)を含む。重鎖定常領域は、3つのドメイン、C1、C2およびC3を含む。各軽鎖は、軽鎖可変(V)領域および軽鎖定常領域(C)を含む。VおよびV領域は、フレームワーク領域(FR)と呼ばれる保存されている領域の間に散在する、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる超可変性の領域にさらに細分化することができる。各VおよびVは、アミノ末端からカルボキシ末端まで以下の順序で配置される3つのCDRおよび4つのFRを含む:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4(重鎖CDRは、HCDR1、HCDR2およびHCDR3と略すことができ;軽鎖CDRは、LCDR1、LCDR2およびLCDR3と略すことができる)。用語「高親和性」抗体は、その標的エピトープに関して約10−9M以下のK(例えば、約1×10−9M、1×10−10M、1×10−11Mまたは約1×10−12M)を有する抗体を指す。一実施形態では、Kは表面プラズモン共鳴、例えばBIACORETMによって測定され、別の実施形態では、KはELISAによって測定される。
語句「二重特異性抗体」は、2つ以上のエピトープに選択的に結合することが可能な抗体を含む。二重特異性抗体は、2つの異なるモノクローナル抗体(図7A)のフラグメントを含み、そして2つの異なるモノクローナル抗体由来の2つの同一ではない重鎖を一般に含み、各重鎖は、2つの異なる分子上(例えば、2つの異なる免疫原上の異なるエピトープ;図7Bの左下を参照のこと)または同じ分子上(例えば、同じ免疫原上の異なるエピトープ;図7Bの右下を参照のこと)の異なるエピトープに特異的に結合する。二重特異性抗体が2つの異なるエピトープ(第一のエピトープおよび第二のエピトープ)に選択的に結合することが可能な場合、第一のエピトープに対する第一の重鎖の親和性は、第二のエピトープに対する第一の重鎖の親和性より少なくとも1桁から2桁、または3桁または4桁またはそれよりも一般に低く、逆もまた同じである。二重特異性抗体が特異的に結合するエピトープは、同じか異なる標的の上(例えば、同じか異なるタンパク質の上;図7Bを参照のこと)にあってよい。例示的な二重特異性抗体として、腫瘍抗原に特異的な第一の重鎖、および細胞障害性マーカー(例えば、Fc受容体(例えば、FcγRI、FcγRII、FcγRIIIなど)またはT細胞マーカー(例えば、CD3、CD28など)に特異的な第二の重鎖を持つものが挙げられる。さらに、第二の重鎖可変領域は、異なる所望される特異性を有している重鎖可変領域で置換することができる。例えば、腫瘍抗原に特異的な第一の重鎖および毒素に特異的な第二の重鎖を持つ二重特異性抗体を、腫瘍細胞に毒素(例えば、サポリン、ビンカアルカロイドなど)を送達するように対を形成させることができる。他の例示的な二重特異性抗体としては、活性化受容体(例えば、B細胞受容体、FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIIA、FcαRI、T細胞受容体など)に特異的な第一の重鎖、および阻害性受容体(例えば、FcγRIIB、CD5、CD22、CD72、CD300aなど)に特異的な第二の重鎖を持つ二重特異性抗体があげられる。このような二重特異性抗体は、細胞活性化と関係がある治療的状態(例えば、アレルギーおよび喘息)のために構築することができる。二重特異性抗体は、例えば、同じかまたは異なる免疫原の異なるエピトープを認識する重鎖を組み合わせることによって作ることができる(図7B)。例えば、同じかまたは異なる免疫原の異なるエピトープを認識する重鎖可変配列をコードする核酸配列は、同じかまたは異なる重鎖定常領域をコードする核酸配列に融合させることができ、そのような配列は免疫グロブリン軽鎖を発現する細胞で発現させることができる。一般的な二重特異性抗体は、各々3つの重鎖CDRと、続く(N末端からC末端にかけて)C1ドメイン、ヒンジ、C2ドメインおよびC3ドメインを有する2つの重鎖、ならびに、エピトープ結合特異性を付与しないが各重鎖と会合することができるか、または各重鎖と会合することができ、かつ重鎖エピトープ結合性領域が結合するエピトープの1つもしくは複数に結合することができるか、または各重鎖と会合することができ、かつ一方もしくは両方のエピトープへの重鎖の一方もしくは両方の結合を可能にすることができる免疫グロブリン軽鎖を有する。
用語「細胞」には、組換え核酸配列を発現させるのに適する任意の細胞が含まれる。細胞には、原核生物および真核生物(単細胞または多細胞)のもの、細菌細胞(例えば、E.coliの株、Bacillus spp.、Streptomyces spp.など)、マイコバクテリウム細胞、真菌細胞、酵母細胞(例えば、S.cerevisiae、S.pombe、P.pastoris、P.methanolicaなど)、植物細胞、昆虫細胞(例えば、SF−9、SF−21、バキュロウイルス感染昆虫細胞、Trichoplusia niなど)、ヒト以外の動物細胞、ヒト細胞、または細胞融合体、例えばハイブリドーマもしくはクアドローマが含まれる。一部の実施形態では、細胞はヒト、サル、類人猿、ハムスター、ラットまたはマウスの細胞である。一部の実施形態では、細胞は真核細胞であり、以下の細胞から選択される:CHO(例えば、CHO K1、DXB−11 CHO、Veggie−CHO)、COS(例えば、COS−7)、網膜細胞、Vero、CV1、腎臓(例えば、HEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK)、HeLa、HepG2、WI38、MRC 5、Colo205、HB 8065、HL−60(例えば、BHK21)、Jurkat、Daudi、A431(表皮性)、CV−1、U937、3T3、L細胞、C127細胞、SP2/0、NS−0、MMT 060562、Sertoli細胞、BRL 3A細胞、HT1080細胞、骨髄腫細胞、腫瘍細胞および前記細胞に由来する細胞系。一部の実施形態では、細胞は、1つまたは複数のウイルス遺伝子を含む(例えばウイルス遺伝子を発現する網膜細胞(例えば、PER.C6TM細胞))。
語句「相補性決定領域」または用語「CDR」には、通常(すなわち、野生型動物で)免疫グロブリン分子(例えば、抗体またはT細胞受容体)の軽鎖または重鎖の可変領域の2つのフレームワーク領域の間に現れる、生物体の免疫グロブリン遺伝子の核酸配列によってコードされるアミノ酸配列が含まれる。CDRは、例えば、生殖細胞系列配列または再構成されたかまたは再構成されていない配列がコードすることができ、例えば、ナイーヴであるか成熟したB細胞またはT細胞がコードすることができる。CDRは体細胞変異してもよく(例えば、動物の生殖細胞系列でコードされている配列と異なる)、ヒト化、および/またはアミノ酸の置換、付加もしくは欠失で改変されてもよい。一部の状況(例えば、CDR3に関して)では、CDRは、2つ以上の配列(例えば、生殖細胞系列配列)であって、(例えば、再構成されていない核酸配列において)不連続であるが、例えば、配列のスプライシングまたは接続の結果として(例えば、V−D−J組換えによって重鎖CDR3を形成する)B細胞核酸配列において連続している、2つ以上の配列(例えば、生殖細胞系列配列)によってコードされてもよい。
保存的なアミノ酸置換を記載するために用いられる場合、用語「保存的」には、類似した化学的特性(例えば、電荷または疎水性)を有する側鎖R基を有する別のアミノ酸残基によるアミノ酸残基の置換が含まれる。一般に、保存的アミノ酸置換は、タンパク質の目的の機能特性、例えば標的エピトープに所望の親和性で特異的に結合する可変領域の能力を実質的に変えない。類似した化学特性を有する側鎖を有するアミノ酸の群の例には、グリシン、アラニン、バリン、ロイシンおよびイソロイシンなどの脂肪族側鎖;セリンおよびトレオニンなどの脂肪族ヒドロキシル側鎖;アスパラギンおよびグルタミンなどのアミドを含む側鎖;フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファンなどの芳香族の側鎖;リシン、アルギニンおよびヒスチジンなどの塩基性側鎖;アスパラギン酸およびグルタミン酸などの酸性側鎖;ならびにシステインおよびメチオニンなどの硫黄を含む側鎖が含まれる。保存的アミノ酸置換基には、例えば、バリン/ロイシン/イソロイシン、フェニルアラニン/チロシン、リシン/アルギニン、アラニン/バリン、グルタミン酸/アスパラギン酸、およびアスパラギン/グルタミンが含まれる。一部の実施形態では、例えばアラニンスキャニング変異生成で用いられるように、保存的アミノ酸置換は、アラニンによるタンパク質の任意の天然の残基の置換であってよい。一部の実施形態では、参照により本明細書に組み込まれるGonnetら(1992年)Exhaustive Matching of the Entire Protein Sequence Database、Science256巻:1443〜45頁に開示されるPAM250対数尤度マトリックスで正の値を有する保存的置換がもたらされる。一部の実施形態では、置換は、PAM250対数尤度マトリックスで置換が負ではない値を有するような適度に保存的な置換である。
一部の実施形態では、免疫グロブリン軽鎖または重鎖での残基位置は、1つまたは複数の保存的アミノ酸置換によって異なる。一部の実施形態では、免疫グロブリン軽鎖またはその機能的断片(例えば、B細胞などからの発現および分泌を可能にする断片)における残基位置は、アミノ酸配列が本明細書に記載されている軽鎖と同一ではなく、1つまたは複数の保存的アミノ酸置換によって異なる。
語句「エピトープ結合性タンパク質」には、少なくとも1つのCDRを有し、エピトープを選択的に認識することが可能な、例えばエピトープに約1マイクロモル濃度以下のK(例えば、約1×10−6M、1×10−7M、1×10−9M、1×10−9M、1×10−10M、1×10−11Mまたは約1×10−12MのK)で結合することが可能であるタンパク質が含まれる。治療的なエピトープ結合性タンパク質(例えば、治療的な抗体)は、ナノモル濃度またはピコモル濃度の範囲のKをしばしば必要とする。
語句「機能的断片」には、発現、分泌させることができ、マイクロモル濃度、ナノモル濃度またはピコモル濃度の範囲のKでエピトープに特異的に結合するエピトープ結合性タンパク質の断片が含まれる。特異的な認識には、少なくともマイクロモル濃度の範囲、ナノモル濃度の範囲またはピコモル濃度の範囲のKを有することが含まれる。
用語「生殖細胞系列」には、非体細胞変異細胞、例えば非体細胞変異B細胞またはプレB細胞または造血細胞中の免疫グロブリン核酸配列への言及が含まれる。
語句「重鎖」または「免疫グロブリン重鎖」には、任意の生物体からの免疫グロブリン重鎖定常領域配列が含まれる。特に明記しない限り、重鎖可変ドメインには3つの重鎖CDRおよび4つのFR領域が含まれる。重鎖の断片には、CDR、CDRおよびFR、ならびにその組合せが含まれる。一般的な重鎖は、可変ドメインに続いて(N末端からC末端に向かって)C1ドメイン、ヒンジ、C2ドメインおよびC3ドメインを有する。重鎖の機能的断片には、エピトープを特異的に認識する(例えば、マイクロモル濃度、ナノモル濃度またはピコモル濃度の範囲のKでエピトープを認識する)ことが可能で、細胞から発現および分泌させることが可能で、少なくとも1つのCDRを含む断片が含まれる。
配列に関連して用いられる場合、用語「同一性」には、ヌクレオチドおよび/またはアミノ酸配列の同一性を測定するために用いることができる当該技術分野で公知であるいくつかの異なるアルゴリズムで決定される同一性が含まれる。本明細書に記載される一部の実施形態では、同一性は、10.0のオープンギャップペナルティ、0.1のエクステンドギャップペナルティを使用するClustalW v.1.83(スロー)アラインメントを用い、およびGonnetの類似度マトリックス(MACVECTORTM10.0.2、MacVector Inc.、2008)を用いて決定される。配列の同一性に関して比較される配列の全長は特定の配列に依存するが、軽鎖定常ドメインの場合、全長は、自己会合して正規の軽鎖定常ドメインを形成することが可能な、例えばベータストランドを含む2つのβシートを形成することが可能であり、およびヒトまたはマウスの少なくとも1つのC1ドメインと相互作用することが可能な軽鎖定常ドメインに折り畳まれるのに十分な長さの配列を含むべきである。C1ドメインの場合、配列の全長は、ベータストランドを含む2つのβシートを形成することが可能であり、およびマウスまたはヒトの少なくとも1つの軽鎖定常ドメインと相互作用することが可能なC1ドメインに折り畳まれるのに十分な長さの配列を含むべきである。
語句「免疫グロブリン分子」には、2つの免疫グロブリン重鎖および2つの免疫グロブリン軽鎖が含まれる。重鎖は同一であっても異なってもよく、軽鎖は同一であっても異なってもよい。
語句「軽鎖」には、任意の生物体からの免疫グロブリン軽鎖配列が含まれ、特に明記しない限りヒトκおよびλ軽鎖およびVpreB、ならびに代わりの軽鎖が含まれる。特に明記しない限り、軽鎖可変(V)ドメインには3つの軽鎖CDRおよび4つのフレームワーク(FR)領域が一般に含まれる。一般に、完全長軽鎖には、アミノ末端からカルボキシル末端にかけて、FR1−CDR1−FR2−CDR2−FR3−CDR3−FR4を含むVドメインおよび軽鎖定常ドメインが含まれる。軽鎖には、例えば、軽鎖が現れるエピトープ結合性タンパク質が選択的に結合する第一または第二のエピトープのいずれにも選択的に結合しないものが含まれる。軽鎖には、軽鎖が現れるエピトープ結合性タンパク質が選択的に結合する1つまたは複数のエピトープに結合し認識するものか、重鎖による結合および認識を助けるものがさらに含まれる。共通の軽鎖は再構成されたヒトVκ1−39Jκ5配列または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1配列に由来するものであり、体細胞変異(例えば、親和性成熟)バージョンが含まれる。
語句「マイクロモル濃度の範囲」は、1〜999マイクロモル濃度を意味するものとする。語句「ナノモル濃度の範囲」は、1〜999ナノモル濃度を意味するものとする。語句「ピコモル濃度の範囲」は、1〜999ピコモル濃度を意味するものとする。
語句「体細胞変異」には、クラススイッチングを経たB細胞からの核酸配列への言及が含まれ、ここで、クラススイッチングされたB細胞での免疫グロブリン可変領域の核酸配列(例えば、重鎖可変ドメインまたは重鎖CDRもしくはFR配列を含む)は、クラススイッチングの前のB細胞の核酸配列に同一でなく、例えば、クラススイッチングを経ていないB細胞とクラススイッチングを経たB細胞との間のCDRまたはフレームワーク核酸配列において差がある。「体細胞変異」には、親和性成熟していないB細胞での対応する免疫グロブリン可変領域配列(すなわち、生殖細胞系列細胞のゲノム中の配列)に同一ではない親和性成熟B細胞からの核酸配列への言及が含まれる。語句「体細胞変異」には、目的のエピトープへのB細胞の曝露の後のB細胞からの免疫グロブリン可変領域核酸配列への言及も含まれ、ここで、核酸配列は、目的のエピトープへのB細胞の曝露の前の対応する核酸配列と異なる。語句「体細胞変異」は、免疫原チャレンジに応じて動物で、例えばヒト免疫グロブリン可変領域核酸配列を有するマウスで生成される、そのような動物で生得的に作動する選択プロセスから生じる抗体からの配列を指す。
核酸配列に関して用語「再構成されていない」には、動物細胞の生殖細胞系列に存在する核酸配列が含まれる。
語句「可変ドメイン」には、N末端からC末端(特に明記しない限り)の順序での以下のアミノ酸領域を含む免疫グロブリン軽鎖または重鎖(所望により改変される)のアミノ酸配列が含まれる:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。
ユニバーサル軽鎖
有用な多重特異性エピトープ結合性タンパク質、例えば二重特異性抗体を作製するこれまでの努力は、共通のパラダイムをしばしば共有する様々な問題によって妨害された:ヘテロダイマー二重特異性ヒト免疫グロブリンを対を形成させるのに適するフォーマットを、合理的に操作するか、試行錯誤を通して遺伝子操作するための配列のin vitro選択または操作。残念ながら、in vitro操作手法の全てではないにしてもそのほとんどは、個々の分子に適する(あるとしても)主にその場しのぎの修正を提供する。他方、ヒト治療法へと導くことが可能である適当な対の形成を選択するために複雑な生物体を使用するためのin vivo方法は、実現されていない。
一般に、天然のマウス配列は、しばしば、ヒトの治療的な配列のための良い供給源ではない。少なくともその理由から、共通のヒト軽鎖と対を形成するマウス重鎖免疫グロブリン可変領域を生成することは、実用性において限定される。共通のヒト軽鎖と結合する能力を維持し、かつエピトープの特異性および親和性を保持することを望みながら、不確定な結果を伴ってマウス重鎖可変配列をヒト化しようと試みるための試行錯誤のプロセスにおいて、より多くのin vitro操作努力が費やされる。そのようなプロセスの終わりに、最終生成物は特異性および親和性の一部を維持し、かつ共通の軽鎖と会合することができる場合があるが、最終的にはヒトでの免疫原性が根深いリスクとして残るだろう。
したがって、ヒト治療薬を作るのに適するマウスは、内因性のマウス重鎖可変領域遺伝子セグメントの代わりに、ヒト重鎖可変領域遺伝子セグメントの好適に大きなレパートリーを含むであろう。ヒト重鎖可変領域遺伝子セグメントは、リバースキメラ重鎖(すなわち、ヒト可変ドメインおよびマウス定常領域を含む重鎖)を形成するために、再構成して、内因性マウス重鎖定常ドメインと再結合することができるべきである。重鎖は、クラススイッチングおよび体細胞超変異が可能であるべきであり、これにより、重鎖可変ドメインの好適に大きなレパートリーを、マウスがヒト軽鎖可変領域の限られたレパートリーと会合することができるものを選択するために、利用可能である。
複数の重鎖について共通の軽鎖を選択するマウスは、実際的な有用性を有する。様々な実施形態では、共通の軽鎖だけを発現することができるマウスで発現する抗体は、同一であるか実質的に同一の軽鎖と会合して発現することができる重鎖を有する。これは、二重特異性抗体の作製で特に有益である。例えば、そのようなマウスは第一の免疫原で免疫して、第一のエピトープに特異的に結合する抗体を発現するB細胞を生成することができる。マウス(または、遺伝的に同じマウス)は、第二の免疫原で免疫して、第二のエピトープに特異的に結合する抗体を発現するB細胞を生成することができる。重鎖可変領域はB細胞からクローニングすることができ、同じ重鎖定常領域および同じ軽鎖と共に発現し、かつ細胞で発現されて二重特異性抗体を作製することができ、ここで、二重特異性抗体の軽鎖成分は、軽鎖成分と会合して発現するようにマウスによって選択される。
可変領域が生殖細胞系列配列から逸脱する重鎖、例えば親和性成熟または体細胞変異可変領域を含む、重鎖のかなり多様なファミリーと好適に対を形成する免疫グロブリン軽鎖を生成するために、発明者らはマウスを操作した。様々な実施形態では、マウスは、ヒト軽鎖可変ドメインが、体細胞変異を含むヒト重鎖可変ドメインと対を形成するように工夫され、このようにして、ヒト治療薬として使用するのに適する高親和性結合性タンパク質への経路を可能にする。
生物体における抗体選択の長く複雑なプロセスを介して、遺伝子操作マウスは、ヒト重鎖可変ドメインの多様なコレクションを限定された数のヒト軽鎖選択肢と対を形成させることにおいて、生物学的に適当な選択をする。これを達成するために、多様なヒト重鎖可変ドメイン選択肢と一緒に限定された数のヒト軽鎖可変ドメイン選択肢を提示するようにマウスは操作される。免疫原チャレンジに際して、マウスは免疫原に対する抗体を発生させるためにそのレパートリーにおける解法の数を最大にし、これは、そのレパートリーでの軽鎖選択肢の数によって大きく、またはそれ単独で制限される。様々な実施形態では、これは、軽鎖可変ドメインの好適で適合性の体細胞変異をマウスに達成させることを含み、該変異は、それにもかかわらず、特に体細胞変異ヒト重鎖可変ドメインを含む、比較的多様なヒト重鎖可変ドメインに適合する。
限られたレパートリーの軽鎖選択肢を達成するために、天然のマウス軽鎖可変ドメインを作製または再構成する能力を、非機能的または実質的に非機能的にするようにマウスを操作する。これは、例えば、マウスの軽鎖可変領域遺伝子セグメントを欠失させることによって達成することができる。内因性マウス遺伝子座は、次に、外来性のヒト可変領域遺伝子セグメントが内因性マウス軽鎖定常領域遺伝子と結合でき、再構成されたリバースキメラ軽鎖遺伝子(ヒト可変、マウス定常)を形成することができる方法で、選択された外来性の好適なヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント(これは、内因性のマウス軽鎖定常ドメインに作動可能に連結される)によって改変され得る。様々な実施形態では、軽鎖可変領域は、体細胞変異させることが可能である。様々な実施形態では、体細胞変異を得る軽鎖可変領域の能力を最大にするために、適当なエンハンサー(複数可)がマウスで保持される。例えば、ヒトκ軽鎖遺伝子セグメントで内因性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントを置換するためにマウスκ軽鎖遺伝子座を改変することにおいて、マウスのκイントロンエンハンサーおよびマウスκ3’エンハンサーは機能的に維持されるか、破壊されない。
多様なリバースキメラ(ヒト可変、マウス定常)重鎖と会合する限られたレパートリーのリバースキメラ(ヒト可変、マウス定常)軽鎖を発現する遺伝子操作マウスが提供される。様々な実施形態では、内因性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントが欠失し、内因性マウスCκ遺伝子に作動可能に連結される単一の(または2つの)再構成されたヒト軽鎖領域遺伝子セグメントで置換される。再構成されたヒト軽鎖領域の体細胞超変異を最大にするための実施形態では、マウスκイントロンエンハンサーおよびマウスκ3’エンハンサーが維持される。様々な実施形態では、マウスは非機能的なλ軽鎖遺伝子座、またはその欠失、またはその遺伝子座がλ軽鎖を作製できないようにする欠失をさらに含む。
様々な実施形態では、内因性マウス軽鎖VおよびJ遺伝子セグメントを欠き、マウス定常領域に作動可能に連結される再構成されたヒト軽鎖可変領域(一実施形態では再構成されたヒトV/J配列)を含む、軽鎖可変領域遺伝子座を含む遺伝子操作マウスが提供され、ここで、遺伝子座は体細胞超変異を経ることが可能であり、および遺伝子座は、マウス定常領域に連結されたヒトV/J配列を含む軽鎖を発現する。したがって、様々な実施形態では、遺伝子座はマウスκ3’エンハンサーを含み、それは正常または野生型のレベルの体細胞超変異と相関している。
目的の抗原で免疫されるとき、様々な実施形態での遺伝子操作マウスは、1つまたは2つの再構成された軽鎖を発現し、軽鎖と共に機能するヒト免疫グロブリン重鎖可変領域の多様な再構成を示すB細胞を生成し、これには、1つまたは2つの軽鎖が、例えば1から5個の体細胞変異を含むヒト軽鎖可変領域を含む実施形態が含まれる。様々な実施形態では、そのように発現されるヒト軽鎖は、マウスで発現される任意のヒト免疫グロブリン重鎖可変領域と会合して発現することが可能である。
複数のエピトープに結合するエピトープ結合性タンパク質
本明細書に記載される組成物および方法は、複数のエピトープに高親和性で結合する結合性タンパク質、例えば二重特異性抗体を作製するために用いることができる。本発明の利点には、その各々が単一の軽鎖と会合する好適に高い結合性の(例えば、親和性成熟した)重鎖免疫グロブリン鎖を選択する能力が含まれる。
組換え細胞培養物から二重特異性抗体フラグメントを作るためのいくつかの技術が報告されている。しかし、二重特異性結合性タンパク質の合成および発現は、一部は、2つの異なる重鎖と会合して発現することができる好適な軽鎖を同定することに関連する問題のため、および一部は、単離の問題のために厄介であった。様々な実施形態では、本明細書中に記載される組成物および方法は、構成要素の安定性/相互作用を増大させることによる従来の免疫グロブリン構造を維持するための特別の改変(単数または複数)を必要としない、完全長の二重特異性抗体の利点を提供する(図7A)。様々な実施形態では、そのような改変(単数または複数)は、面倒であり、二重特異性抗体技術の開発およびヒトの疾患の処置におけるそれらの可能性のある使用に妨害となることが証明されている。したがって、様々な実施形態では、付加された多重特異性の特性を有している天然の免疫グロブリン構造(すなわち、完全長)を提供することにより、完全長の二重特異性抗体は、これまでの二重特異性断片に欠けていたそれらの重要なエフェクター機能を維持し、より長い半減期の重要な薬物動態学的パラメータを示す治療薬をさらに提供する。
本明細書に記載される方法および組成物は、遺伝子改変マウスが、他の点では天然であるプロセスを介して、体細胞変異された(例えば、親和性成熟した)重鎖を含む複数の重鎖と会合して発現することができる好適な軽鎖を選択することを可能にする。リバースキメラ重鎖(すなわち、ヒト可変およびマウス定常)を有する親和性成熟抗体を発現する、本明細書に記載される免疫マウスの適するB細胞からのヒトVおよびV配列を同定して、適するヒト定常領域遺伝子配列(例えば、ヒトIgG1)を有する発現ベクターにインフレームでクローニングすることができる。2つのそのような構築物を調製することができ、ここで、各構築物は異なるエピトープに結合するヒト重鎖可変ドメインをコードする。生殖細胞系列配列における、またはB細胞(ここで、配列は体細胞変異されている)からのヒトVの1つ(例えば、ヒトVκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1)は、適するヒト定常領域遺伝子(例えば、ヒトκ定常遺伝子)にインフレームで融合させることができる。これら3つの完全ヒト型の重鎖および軽鎖構築物は、発現のために適する細胞に入れることができる。細胞は、2つの主要な種を発現する:同一の軽鎖を有するホモダイマー重鎖、および同一の軽鎖を有するヘテロダイマー重鎖。これらの主要な種の容易な分離を可能にするために、重鎖の1つはプロテインA結合決定基が削除されるように改変され、これにより、ヘテロダイマー結合性タンパク質とは異なるホモダイマー結合性タンパク質の親和性がもたらされる。この問題に対処する組成物および方法は、参照により本明細書に組み込まれる、US2010/0331527A1として公開された、2010年6月25日に出願された「Readily Isolated Bispecific Antibodies with Native Immunoglobulin Format」という名称のUSSN12/832,838に記載される。
一態様では、本明細書に記載されるエピトープ結合性タンパク質が提供され、ここで、ヒトVおよびV配列は、目的のエピトープを含む抗原で免疫されている本明細書に記載されるマウスに由来する。
一実施形態では、第一および第二のポリペプチドを含むエピトープ結合性タンパク質が提供され、第一のポリペプチドは、N末端からC末端にかけて、第一のエピトープに選択的に結合する第一のエピトープ結合性領域、続いてIgG1、IgG2、IgG4およびその組合せから選択されるヒトIgGの第一のC3領域を含む定常領域を含み;第二のポリペプチドは、N末端からC末端にかけて、第二のエピトープに選択的に結合する第二のエピトープ結合性領域、続いてIgG1、IgG2、IgG4およびその組合せから選択されるヒトIgGの第二のC3領域を含む定常領域を含み、第二のC3領域は、プロテインAへの第二のC3ドメインの結合を低減または除去する改変を含む。
一実施形態では、第二のC3領域はH95R改変を含む(IMGTエクソンナンバリングによる;EUナンバリングによりH435R)。別の実施形態では、第二のC3領域はY96F改変をさらに含む(IMGT;EUによりY436F)。
一実施形態では、第二のC3領域は改変ヒトIgG1に由来し、D16E、L18M、N44S、K52N、V57MおよびV82I(IMGT;EUによりD356E、L358M、N384S、K392N、V397MおよびV422I)からなる群より選択
される改変をさらに含む。
一実施形態では、第二のC3領域は改変ヒトIgG2に由来し、N44S、K52NおよびV82I(IMGT;EUによりN384S、K392NおよびV422I)からなる群より選択される改変をさらに含む。
一実施形態では、第二のC3領域は改変ヒトIgG4に由来し、Q15R、N44S、K52N、V57M、R69K、E79QおよびV82I(IMGT;EUによりQ355R、N384S、K392N、V397M、R409K、E419QおよびV422I)からなる群より選択される改変をさらに含む。
複数のエピトープに結合するエピトープ結合性タンパク質を作製するための1つの方法は、目的の第一のエピトープを含む抗原で本発明による第一のマウスを免疫することであり、ここで、マウスは、軽鎖を再構成して形成することが可能な内因性マウスVを含まない内因性免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子座を含み、ここで、内因性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子座はマウス内因性軽鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結される単一の再構成されたヒトV領域であり、再構成されたヒトV領域は、ヒトVκ1−39Jκ5およびヒトVκ3−20Jκ1から選択され、内因性マウスV遺伝子セグメントは、ヒトV遺伝子セグメントによって全部または一部が置換され、したがって、マウスによって作製される免疫グロブリン重鎖は、もっぱらまたは実質的に、ヒト可変ドメインおよびマウス定常ドメインを含む重鎖である。免疫されるとき、そのようなマウスは、2つのヒト軽鎖可変ドメインの1つだけ(例えば、ヒトVκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1の1つ)を含むリバースキメラ抗体を作る。目的のエピトープに結合するVをコードするB細胞が同定されると、V(および、任意選択でV)のヌクレオチド配列を引き出して(例えば、PCRによって)、適するヒト免疫グロブリン定常ドメインとインフレームで発現構築物にクローニングすることができる。第二のエピトープに結合する第二のVドメインを同定するためにこのプロセスを繰り返すことができ、第二のV遺伝子配列を引き出して、第二の適する免疫グロブリン定常ドメインとインフレームで発現ベクターにクローニングすることができる。第一および第二の免疫グロブリン定常ドメインは、同じか異なるアイソタイプであってよく、免疫グロブリン定常ドメインの1つ(他のものではない)を、本明細書またはUS2010/0331527A1に記載されるように改変することができ、エピトープ結合性タンパク質を適する細胞で発現させ、例えばUS2010/0331527A1に記載されるように、ホモダイマーエピトープ結合性タンパク質と比較してプロテインAに対するその異なった親和性に基づいて単離することができる。
一実施形態では、二重特異性エピトープ結合性タンパク質の作製方法であって、本明細書に記載されるマウスから第一の親和性成熟(例えば、1つまたは複数の体細胞超変異を含む)ヒトVヌクレオチド配列(V1)を同定すること、本明細書に記載されるマウスから第二の親和性成熟(例えば、1つまたは複数の体細胞超変異を含む)ヒトVヌクレオチド配列(V2)を同定すること、V1をUS2010/0331527A1に記載されるプロテインA決定基改変を欠くヒト重鎖とインフレームでクローニングして重鎖1(HC1)を形成すること、V2をUS2010/0331527A1に記載されるプロテインA決定基を含むヒト重鎖とインフレームでクローニングして重鎖2(HC2)を形成すること、HC1を含む発現ベクターおよびHC2を含む同じか異なる発現ベクターを細胞に導入することであって、ここで、細胞はヒト軽鎖定常ドメインに融合したヒトVκ1−39/ヒトJκ5またはヒトVκ3−20/ヒトJκ1を含むヒト免疫グロブリン軽鎖をさらに発現する、導入すること、V1によってコードされるVドメインおよびV2によってコードされるVドメインを含む二重特異性エピトープ結合性タンパク質を細胞に発現させること、ならびに単一特異的なホモダイマーエピトープ結合性タンパク質と比較して、プロテインAに結合するその異なった能力に基づいて二重特異性エピトープ結合性タンパク質を単離すること、を含む方法が提供される。具体的な実施形態では、HC1はIgG1であり、HC2は、改変H95R(IMGT;EUによりH435R)を含み、改変Y96F(IMGT;EUによりY436F)をさらに含むIgG1である。一実施形態では、V1によってコードされるVドメイン、V2によってコードされるVドメイン、またはその両方は、体細胞変異される。
共通のヒトVと共に発現するヒトV遺伝子
4つの異なる抗原に対して形成された親和性成熟抗体からの様々なヒト可変領域は、それらの同系軽鎖、またはヒトVκ1−39/Jκ5、ヒトVκ3−20/Jκ1もしくはヒトVpreB/Jλ5から選択される少なくとも1つのヒト軽鎖と共に発現された(実施例1を参照)。抗原の各々に対する抗体について、異なる遺伝子ファミリーからの体細胞変異高親和性重鎖は、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1領域と上手く対を形成し、重鎖および軽鎖を発現する細胞から分泌された。Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1について、以下のヒトV遺伝子ファミリーに由来するVドメインが有利に発現した:1−2、1−8、1−24、2−5、3−7、3−9、3−11、3−13、3−15、3−20、3−23、3−30、3−33、3−48、4−31、4−39、4−59、5−51および6−1。したがって、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1の片方または両方からヒトVドメインの限られたレパートリーを発現するように遺伝子操作されているマウスは、ヒトV遺伝子セグメントでマウスV遺伝子セグメントを置換するように改変されたV遺伝子座から、体細胞変異ヒトVドメインの多様な集団を生成する。
単一の再構成された軽鎖(例えば、Vκ1−39/JまたはVκ3−20/J)と会合しているリバースキメラ(ヒト可変、マウス定常)免疫グロブリン重鎖を発現するように遺伝子操作されたマウスは、目的の抗原で免疫される場合、多様なヒトV再構成を含み、かつ多様な特性(リガンドへの抗原の結合をブロックする能力に関して、および抗原のバリアントに結合する能力に関して)を有する多様な高親和性抗原特異的抗体を発現するB細胞を生成した(実施例5から10を参照)。
したがって、本明細書に記載されるマウスおよび方法は、多様な再構成から生じ、多種多様な親和性を示し(約ナノモル濃度またはそれ以下のKを示すことを含む)、多種多様な特異性を示し(同じ抗原の異なるエピトープへの結合を含む)、同じか実質的に同じヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域と会合して発現する、体細胞変異ヒト重鎖可変ドメインを含む、ヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインの作製および選択で有用である。
共通軽鎖を有している完全ヒト型二重特異性抗体
様々な実施形態における第一の工程として、それぞれがヒト重鎖可変ドメイン(および二重特異性抗体を形成する任意のさらなる核酸配列)をコードする、第一および第二の核酸配列が、例えば、異なるエピトープに結合することができること(図7Aおよび7Bを参照)、異なる親和性を有していることなどのような所望される特性を有している親モノクローナル抗体から選択される。通常は、ヒト重鎖可変ドメインをコードする核酸配列は、ヒトへの投与に適するようにヒト重鎖定常領域と融合することを可能にするために、本明細書中に記載されるように、免疫されたマウスから単離される。配列(単数または複数)に対するさらなる改変は、二重特異性抗体に対して付加されたさらなる機能性が達成され得る(例えば、血清半減期の増大(例えば、US7,217,797を参照)および/または抗体依存性細胞媒介性細胞障害性を増大させること(例えば、US6,737,056を参照)を含む)変異を導入することにより作製することができる。抗体の定常領域に変異を導入することは当該分野で公知である。さらに、二重特異性抗体の一部は、細胞培養物中で組換えにより作製することができ、分子の他の部分(単数または複数)は、上記のような技術により作製することができる。
抗体を生産するためのいくつかの技術が記載されている。例えば、様々な実施形態では、キメラ抗体は、本明細書中に記載されるようにマウスの中で生産される。抗体は、免疫されたマウスのB細胞から直接単離することができる(例えば、US2007/0280945A1を参照)、および/または免疫されたマウスのB細胞を、ハイブリドーマを作製するために使用することができる(KohlerおよびMilstein,1975,Nature 256:495−497)。本明細書中に記載されるマウス由来の抗体(ヒト重鎖および/または軽鎖)をコードするDNAは、従来技術を使用して容易に単離され、配列決定される。本明細書中に記載されるマウス由来のハイブリドーマおよび/またはB細胞は、そのようなDNAの好ましい供給源となる。一旦単離されると、DNAは発現ベクターの中に配置され得、これは次いで、組換え宿主細胞の中でのモノクローナル抗体の合成が得られるように、免疫グロブリンタンパク質を別の方法では生産しない宿主細胞にトランスフェクトされる。DNAはまた、例えば、マウスの配列の代わりにヒト重鎖および軽鎖の定常ドメインのコード配列に置き換えることにより改変され得る。
様々な実施形態では、DNAの単離、ならびに、所望される特異性/親和性を有している第一および第二のヒト重鎖可変ドメインをコードする第一および第二の核酸配列、ならびに、ヒト軽鎖ドメイン(生殖細胞系列の再構成された配列または本明細書中に記載されるマウスから単離された軽鎖配列)をコードする第三の核酸配列の選択の後、これらの分子をコードする3つの核酸配列が、当該分野で広く利用されている組換え技術を使用して二重特異性抗体を形成するように発現させられる。多くの場合は、選り抜きの発現系には、二重特異性抗体が適正にグリコシル化されるように(例えば、グリコシル化される抗体ドメインを含有している二重特異性抗体の場合)哺乳動物細胞発現ベクターと宿主が含まれるであろう。しかし、分子はまた、原核生物発現系においても生産することができる。通常は、宿主細胞は、単一のベクター上または独立したベクター上の、第一のヒト重鎖可変ドメイン、第二のヒト重鎖可変ドメイン、ヒト軽鎖ドメインの両方をコードするDNAで形質転換されるであろう。しかし、独立した発現系の中で第一のヒト重鎖可変ドメイン、第二のヒト重鎖可変ドメイン、およびヒト軽鎖ドメイン(二重特異性抗体の構成要素)を発現させ、発現されたポリペプチドをin vitroでカップリングさせることが可能である。様々な実施形態では、ヒト軽鎖ドメインは生殖細胞系列配列を含む。様々な実施形態では、ヒト軽鎖ドメインは、1つ以下、2つ以下、3つ以下、4つ以下、または5つ以下の体細胞超変異を、軽鎖ドメインの軽鎖可変配列とともに含む。
様々な実施形態では、2つの重鎖および単一のヒト軽鎖をコードする核酸(単数または複数)(例えば、cDNAまたはゲノムDNA)が、さらなるクローニング(DNAの増幅)のため、および/または発現のために複製可能ベクターに挿入される。多くのベクターを利用することができ、これには一般的には以下のうちの1つ以上が含まれるがこれらに限定されるわけではない:シグナル配列、複製起点、1つ以上のマーカー遺伝子、エンハンサーエレメント、プロモーター、および転写終結配列。各構成成分は個別に、あるいは、選択される宿主細胞または経験的に決定される他の基準に基づいて選択され得る。各構成成分のいくつかの例は当該分野で公知である。
発現ベクターおよびクローニングベクターは、通常、宿主生物により認識されるプロモーターを含み、二重特異性抗体のそれぞれまたは全ての構成要素をコードする核酸配列に作動可能に連結される。様々な可能性がある宿主細胞により認識される多数のプロモーターが周知である。これらのプロモーターは、制限酵素消化により供給源DNAからプロモーターを取り出し、単離したプロモーター配列をベクターに挿入することにより、二重特異性抗体をコードするDNAに作動可能に連結される。
真核生物宿主細胞(酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または他の多細胞生物由来の有核細胞)において使用される発現ベクターは、転写の終結に、およびmRNAの安定化に必要な配列も含み得る。このような配列は、一般的には、真核生物またはウイルスのDNAまたはcDNAの、5’の、および場合により3’の非翻訳領域から入手可能である。これらの領域は、二重特異性抗体構成要素をコードするmRNAの非翻訳部分の中に、ポリアデニル化断片として転写されるヌクレオチドセグメントを含む。様々な実施形態に適切な発現ベクターとして、二重特異性抗体をコードするDNAの哺乳動物細胞中での一時的発現を提供するベクターが挙げられる。一般的には、一時的発現には、宿主細胞の中で効率的に複製することが可能である発現ベクターの使用が含まれ、その結果、宿主細胞は多コピーの発現ベクターを蓄積し、次に、発現ベクターによりコードされる所望されるポリペプチドを高レベルで合成する。適切な発現ベクターと宿主細胞を含む一時的発現系は、クローニングされたDNAによりコードされるポリペプチドの簡便なポジティブな同定を、ならびに、所望される結合特異性/親和性、または第一もしくは第二のヒト重鎖可変ドメインのホモ二量体を有している親抗体と比較して所望されるゲル移動特性を有している二重特異性抗体の迅速なスクリーニングを可能にする。
様々な実施形態では、一旦、二重特異性抗体の構成要素をコードするDNAが上記のように所望されるベクター(単数または複数)に組み立てられると、これらは、発現および回収に適切な宿主細胞に導入される。宿主細胞のトランスフェクションは、選択される宿主細胞に適切である当該分野で公知の標準的な技術(例えば、エレクトロポレーション、核マイクロインジェクション、細菌の昆虫細胞とのプロトプラスト融合、またはポリカチオン(例えば、ポリブレン、ポリオルニチンなど))を使用して達成され得る。
様々な実施形態では、構成要素を含有している発現ベクターに最も適し、かつ二重特異性抗体種の最も効率的かつ好ましい生産を可能にする宿主細胞が選択される。発現のための例示的な宿主細胞として、原核生物および真核生物(単細胞または多細胞)のもの、細菌細胞(例えば、E.coliの株、Bacillus spp.、Streptomyces spp.など)、マイコバクテリウム細胞、真菌細胞、酵母細胞(例えば、S.cerevisiae、S.pombe、P.pastoris、P.methanolicaなど)、植物細胞、昆虫細胞(例えば、SF−9、SF−21、バキュロウイルス感染昆虫細胞、Trichoplusia niなど)、ヒト以外の動物細胞、ヒト細胞、または細胞融合体、例えばハイブリドーマもしくはクアドローマが含まれる。様々な実施形態では、細胞はヒト、サル、類人猿、ハムスター、ラットまたはマウスの細胞である。様々な実施形態では、細胞は、以下の細胞から選択される真核細胞である:CHO(例えば、CHO K1、DXB−11 CHO、Veggie−CHO)、COS(例えば、COS−7)、網膜細胞、Vero、CV1、腎臓(例えば、HEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK)、HeLa、HepG2、WI38、MRC 5、Colo205、HB 8065、HL−60(例えば、BHK21)、Jurkat、Daudi、A431(表皮性)、CV−1、U937、3T3、L細胞、C127細胞、SP2/0、NS−0、MMT 060562、Sertoli細胞、BRL 3A細胞、HT1080細胞、骨髄腫細胞、腫瘍細胞、および上記細胞に由来する細胞系。様々な実施形態では、細胞は、1つまたは複数のウイルス遺伝子を含む(例えばウイルス遺伝子を発現する網膜細胞(例えば、PER.C6TM細胞))。
二重特異性抗体を生産するために使用される哺乳動物宿主細胞は、様々な培地の中で培養され得る。市販されている培地(例えば、Ham’s F10(Sigma)、最小必須培地(Minimal Essential Medium(MEM)、Sigma)、RPMI−1640(Sigma)、およびダルベッコ改変イーグル培地(Dulbeccols Modified Eagle’s Medium(DMEM)、Sigma)が宿主細胞の培養に適している。培地には、必要に応じて、ホルモンおよび/または他の増殖因子(例えば、インスリン、トランスフェリン、もしくは上皮成長因子)、塩(例えば、塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、およびホスフェート)、緩衝液(例えば、HEPES)、ヌクレオシド(例えば、アデノシンおよびチミジン)、抗生物質(例えば、GENTAMYCINTM)、微量元素(マイクロモル濃度範囲の最終濃度で通常存在する無機化合物と定義される)、およびグルコースまたは同等のエネルギー源が補充され得る。任意の他の補助物質もまた、当業者に公知であるように、適切な濃度で含まれ得る。温度、pHなどのような培養条件は、様々な実施形態では、発現のために選択される宿主細胞にこれまでに使用されてきた条件であり、当業者に明らかであろう。
二重特異性抗体は、様々な実施形態では、分泌されたポリペプチドとして培養培地から回収されるが、分泌シグナルを伴わずに直接生産される場合は、宿主細胞溶解物から回収される場合もある。二重特異性抗体が膜結合型である場合は、これは、適切な洗剤液(例えば、Triton−X100)を使用して膜から遊離させることができる。好ましくは、本明細書中に記載される二重特異性抗体は、第一の免疫グロブリンのC3ドメインおよび第二の免疫グロブリンのC3ドメインの使用を含み、ここでは、第一および第二の免疫グロブリンのC3ドメインは、少なくとも1つのアミノ酸が互いに異なり、ここでは、少なくとも1つのアミノ酸の相違は、アミノ酸の相違を持たない二重特異性抗体と比較して、プロテインAに対する二重特異性抗体の結合を低下させる(US2010/0331527A1を参照;引用により本明細書中に組み込まれる)。一実施形態では、第一の免疫グロブリンのC3ドメインはプロテインAに結合し、第二の免疫グロブリンのC3ドメインは、H95R改変(IMGTエキソンナンバリンングによる;EUナンバリングによるとH435R)のような、プロテインA結合を減少させるまたは消滅させる変異を含む。第二のC3はさらに、Y96F改変(IMGTによる;EUによればY436F)を含み得る。第二のC3の中に見られ得るさらなる改変としては以下が挙げられる:IgG1抗体の場合は、D16E、L18M、N44S、K52N、V57M、およびV82I(IMGTによる;EUによると、D356E、L358M、N384S、K392N、V397M、およびV422I);IgG2抗体の場合は、N44S、K52N、およびV82I(IMGT;EUによると、N384S、K392N、およびV422I);ならびに、IgG4抗体の場合は、Q15R、N44S、K52N、V57M、R69K、E79Q、およびV82I(IMGTによる;EUによると、Q355R、N384S、K392N、V397M、R409K、E419Q、およびV422I)。上記二重特異性抗体の形式のバリエーションは本発明の範囲内にあると想定される。
二重特異性抗体の二重の性質(すなわち、1つのポリペプチドの異なるエピトープに特異的であり得るか、または1つより多くの標的ポリペプチドに特異的である抗原結合ドメインを含み得る、図7Bを参照;例えば、Tuttら、1991,J.Immunol.147:60−69;Kuferら、2004,Trends Biotechnol.22:238−244もまた参照のこと)を理由として、これらは、治療用途について有用な多くの利点をもたらす。例えば、二重特異性抗体は、(例えば、腫瘍細胞を死滅させるための)再指向させられた細胞障害性のために、ワクチンアジュバントとして、血栓溶解剤を血塊に送達するために、標的部位(例えば、腫瘍)で酵素活性化プロドラッグを転換させるために、感染性疾患を処置するために、免疫複合体を細胞表面受容体に対してターゲティングさせるために、または免疫毒素を腫瘍細胞に送達するために使用することができる。
本明細書中に記載される二重特異性抗体はまた、いくつかの治療的、および非治療的、および/または診断的なアッセイ方法(例えば、酵素イムノアッセイ、2サイトイムノアッセイ、様々な疾患(例えば、がん)のin vitroまたはin vivo免疫診断、競合結合アッセイ、直接および間接的サンドイッチアッセイ、ならびに、免疫沈降アッセイ)においても使用することができる。二重特異性抗体の他の使用は当業者に明らかであろう。
以下の実施例は、本発明の方法および組成物を作製、使用する方法を当業者に説明するために提供され、発明者が彼らの発明とみなすものの範囲を限定するものではない。用いる数(例えば、量、温度など)に関して正確性を保証するように努めたが、多少の実験誤差および逸脱があることが考慮されるべきである。特に明記しない限り、部は重量部であり、分子量は平均分子量であり、温度は摂氏で示され、気圧は大気圧またはその近くである。
以下の実施例は、本発明の方法および組成物を作製、使用する方法を当業者に説明するために提供され、発明者が彼らの発明とみなすものの範囲を限定するものではない。用いる数(例えば、量、温度など)に関して正確性を保証するように努めたが、多少の実験誤差および逸脱があることが考慮されるべきである。特に明記しない限り、部は重量部であり、分子量は平均分子量であり、温度は摂氏で示され、気圧は大気圧またはその近くである。
実施例1
選択されたヒトV領域と会合するヒトV領域の同定
単一の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖を抗原特異的ヒト抗体からのヒト重鎖と共発現させることができるか否かを判定するために、in vitro発現系を構築した。
遺伝子改変マウスでヒト抗体を生成する方法は、公知である(例えば、US6,596,541を参照、Regeneron Pharmaceuticals、VELOCIMMUNE(登録商標))。VELOCIMMUNE(登録商標)技術は、マウスが抗原刺激に応じてヒト可変領域およびマウス定常領域を含む抗体を生成するように、内因性マウス定常領域遺伝子座に作動可能に連結されたヒト重鎖および軽鎖可変領域を含むゲノムを有する遺伝子改変マウスの生成を含む。VELOCIMMUNE(登録商標)マウスから生成される抗体の重鎖および軽鎖の可変領域をコードするDNAは、完全にヒトである。最初に、ヒト可変領域およびマウス定常領域を有する高親和性キメラ抗体が単離される。下記のように、抗体は、親和性、選択性、エピトープなどを含む望ましい特徴について特徴付けされ、選択される。マウス定常領域は所望のヒト定常領域で置換され、非IgMアイソタイプ、例えば野生型または改変されたIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4を含む完全にヒトの抗体が生成される。選択される定常領域は具体的な用途によって異なることができるが、高親和性抗原結合および標的特異性特性は可変領域に存在する。
VELOCIMMUNE(登録商標)マウスを、血管形成を促進する増殖因子(抗原C)で免疫し、当該技術分野で認められる標準技術を用いて抗原特異的ヒト抗体を単離し、V遺伝子の使用について配列決定をした。選択された抗体をヒト重鎖および軽鎖定常領域にクローニングし、69個の重鎖を以下の3つのヒト軽鎖の1つと対を形成することについて選択した:(1)ヒトκ定常領域に連結された同系κ軽鎖、(2)ヒトκ定常領域に連結された再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5、または(3)ヒトκ定常領域に連結された再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1。重鎖および軽鎖の各対を、標準技術を用いてCHO−K1細胞に共トランスフェクトした。上清中の抗体の存在は、ELISAアッセイで抗ヒトIgGによって検出された。各重鎖/軽鎖対について抗体力価(ng/ml)を決定し、様々な再構成された生殖細胞系列軽鎖による力価を、親の抗体分子(すなわち、同系軽鎖と対になった重鎖)で得られた力価と比較し、天然の力価の百分率を計算した(表1)。V:重鎖可変遺伝子。ND:現在の実験条件下で発現は検出されない。
Figure 2015525071
Figure 2015525071
類似した実験では、VELOCIMMUNE(登録商標)マウスをいくつかの異なる抗原で免疫し、抗原特異的ヒト抗体の選択された重鎖を、様々な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖と対を形成するそれらの能力について試験した(前記の通り)。この実験で用いた抗原には、コレステロールホメオスタシスに関与する酵素(抗原A)、グルコースホメオスタシスの調節に関与する血清ホルモン(抗原B)、血管形成を促進する増殖因子(抗原C)および細胞表面レセプター(抗原D)が含まれた。抗原特異的抗体は各免疫群のマウスから単離され、重鎖および軽鎖可変領域がクローニングされ、配列決定された。重鎖および軽鎖の配列から、V遺伝子の使用が決定され、選択された重鎖はそれらの同系軽鎖または再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域と対にさせられた。各重鎖/軽鎖対を、CHO−K1細胞に共トランスフェクトし、上清中の抗体の存在はELISAアッセイで抗ヒトIgGによって検出した。各重鎖/軽鎖対について抗体力価(μg/ml)を決定し、様々な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖による力価を、親の抗体分子(すなわち、同系軽鎖と対になった重鎖)で得られた力価と比較し、天然の力価の百分率を計算した(表2)。V:重鎖可変遺伝子。Vκ:κ軽鎖可変遺伝子。ND:現在の実験条件下で発現は検出されない。
Figure 2015525071
Figure 2015525071
これらの実験から得られた結果は、様々な遺伝子ファミリーからの体細胞変異高親和性重鎖は、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1領域と対を形成することができ、細胞から正常な抗体分子として分泌させることができることを示す。表1に示すように、親の抗体の同系軽鎖と比較して、抗体力価は、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5軽鎖と対にした場合、約61%(69中42個)の重鎖で増加し、再構成されたヒトVκ3−20Jκ1軽鎖と対にした場合、約29%(69中20個)の重鎖で増加した。重鎖の約20%(69中14個)について、親の抗体の同系軽鎖と比較して、再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖の両方が発現の増加を付与した。表2に示すように、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域は、親の抗体の同系軽鎖と比較して、様々な異なるクラスの抗原に特異的ないくつかの重鎖の発現の増加を付与した。親の抗体の同系軽鎖と比較して、重鎖の約35%(15/43)で抗体力価は2倍を超えて増加した。2つの重鎖(315および316)では、増加は親の抗体と比較して10倍を超えていた。親の抗体の同系軽鎖と比較して発現の増加を示した全ての重鎖の中で、ファミリー3(V3)の重鎖は、他の重鎖可変領域遺伝子ファミリーと比較してより多く提示されている。これは、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1軽鎖と対を形成するヒトV3重鎖の好ましい関係を示す。
実施例2
再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖遺伝子座の生成
マウスゲノム細菌人工染色体(BAC)クローン302g12および254m04(Invitrogen)を改変するために、VELOCIGENE(登録商標)技術(例えば、米国特許第6,586,251号およびValenzuelaら(2003年)High−throughput engineering of the mouse genome coupled with high−resolution expression analysis、Nature Biotech.21巻(6号):652〜659頁を参照)を用いて、様々な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖ターゲッティングベクターが作製された。これらの2つのBACクローンを用いて、ゲノム構築物を単一の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域を含むように操作し、内因性κ可変および連結遺伝子セグメントを欠失させるために事前に改変しておいた内因性κ軽鎖遺伝子座に挿入した。
再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖ターゲッティングベクターの構築
当該技術分野で認められる標準の分子生物学技術を用いて、3つの異なる再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域を作製した。これらの3つの領域を構築するために用いたヒト可変遺伝子セグメントには、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5配列、再構成されたヒトVκ3−20Jκ1配列および再構成されたヒトVpreBJλ5配列が含まれた。
マウスVκ3−7遺伝子のエクソン1(リーダーペプチドをコードする)およびイントロン1を含むDNAセグメントを、新規DNA合成(Integrated DNA Technologies)によって作製した。天然に存在するBlpI制限酵素部位までの5’非翻訳領域の一部が含まれた。ヒトVκ1−39およびVκ3−20遺伝子のエクソンを、ヒトゲノムBACライブラリーからPCR増幅した。フォワードプライマーは、マウスVκ3−7遺伝子のイントロン1のスプライス受容部位を含む5’伸長部を有した。ヒトVκ1−39配列のPCRのために用いられたリバースプライマーは、ヒトJκ5をコードする伸長部を含んでいたが、ヒトVκ3−20配列のPCRのために用いられたリバースプライマーはヒトJκ1をコードする伸長部を含んでいた。ヒトVpreBJλ5配列は、新規DNA合成(Integrated DNA Technologies)によって作製した。スプライスドナー部位を含むヒトJκ−Cκイントロンの一部を、プラスミドpBS−296−HA18−PISceIからPCR増幅した。フォワードPCRプライマーは、ヒトJκ5、Jκ1またはJλ5配列のいずれかの一部をコードする伸長部を含んでいた。リバースプライマーは、イントロンにおいて事前に操作されたPI−SceI部位を含んでいた。
マウスVκ3−7エクソン1/イントロン1、ヒト可変軽鎖エクソンおよびヒトJκ−Cκイントロン断片を重複伸長PCRによって一つにまとめ(sew)、BlpIおよびPI−SceIで消化し、ヒトVκ3−15可変遺伝子セグメントからのプロモーターを含むプラスミドpBS−296−HA18−PISceIにライゲーションした。プラスミドpBS−296−HA18−PISceI内のloxedハイグロマイシンカセットを、NotIおよびAscI部位が隣接するFRTedハイグロマイシンカセットで置換した。このプラスミドのNotI/PI−SceI断片を、マウスJκ−Cκイントロンの一部、マウスCκエクソン、およびマウスES細胞での相同組み換えのために3’相同性アームを提供したマウスκ遺伝子座の下流のゲノム配列の約75kbを含んでいた改変マウスBAC 254m04にライゲーションした。次にこのBACのNotI/AscI断片を、FRTedネオマイシンカセットおよびマウスES細胞での相同組み換えのための内因性κ遺伝子座の上流のゲノム配列の約23kbを含んでいた改変マウスBAC 302g12にライゲーションした。
再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5ターゲッティングベクター(図1)。
ターゲッティングベクターへのクローニングのために、操作軽鎖挿入物の5’末端および3’末端に制限酵素部位を導入した:5’末端にAscI部位、3’末端にPI−SceI部位。5’AscI部位および3’PI−SceI部位の中で、5’から3’までのターゲッティング構築物は、マウスBACクローン302g12から得られた内因性マウスκ軽鎖遺伝子座の5’側配列を含む5’相同性アーム、FRTedネオマイシン耐性遺伝子、ヒトVκ3−15プロモーターを含むゲノム配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのリーダー配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのイントロン配列、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域のオープンリーディングフレーム、ヒトJκ−Cκイントロンの一部を含むゲノム配列、ならびにマウスBACクローン254m04から得られた内因性マウスJκ5遺伝子セグメントの3’側配列を含む3’相同性アームを含んでいた(図1、中央)。内因性マウスκ軽鎖遺伝子座の上流および最も3’側のJκ遺伝子セグメントの下流(例えば、内因性3’エンハンサー)の遺伝子および/または配列は、ターゲッティング構築物によって改変されていなかった(図1を参照)。操作されたヒトVκ1−39Jκ5遺伝子座の配列を、配列番号1に示す。
再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域中の配列に位置するプライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって、BAC DNAへの再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域のターゲッティング挿入を確認した。簡潔には、マウスVκ3−7リーダー配列の3’側イントロン配列は、プライマーULC−m1F(AGGTGAGGGT ACAGATAAGT GTTATGAG;配列番号2)およびULC−m1R(TGACAAATGC CCTAATTATA GTGATCA;配列番号3)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域のオープンリーディングフレームは、プライマー1633−h2F(GGGCAAGTCA GAGCATTAGC A;配列番号4)および1633−h2R(TGCAAACTGG ATGCAGCATA G;配列番号5)で確認した。ネオマイシンカセットは、プライマーneoF(GGTGGAGAGG CTATTCGGC;配列番号6)およびneoR(GAACACGGCG GCATCAG;配列番号7)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5領域を発現するキメラマウスを生成するための改変ES細胞を形成するために、マウスES細胞をエレクトロポレーションするために、次にターゲッティングBAC DNAを用いた。
内因性遺伝子座に挿入された操作されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域に特異的なプローブを用いるTAQMANTMスクリーニングおよび核型分析によって、陽性のES細胞クローンを確認した。簡潔には、ネオマイシンマーカー遺伝子の中で結合するプローブneoP(TGGGCACAAC AGACAATCGG CTG;配列番号8)、マウスVκ3−7リーダー配列の3’側のイントロン配列中で結合するプローブULC−m1P(CCATTATGAT GCTCCATGCC TCTCTGTTC;配列番号9)、および再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5オープンリーディングフレーム中で結合するプローブ1633h2P(ATCAGCAGAA ACCAGGGAAA GCCCCT;配列番号10)。生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5軽鎖領域を発現する同腹仔を生ませるために、雌性マウスに移植するために、次に陽性のES細胞クローンを用いた。
あるいは、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5軽鎖領域を有するES細胞は、ターゲッティング構築物によって導入されたFRTedネオマイシンカセットを除去するために、FLPを発現する構築物でトランスフェクトされる。任意選択で、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウスを繁殖させることによって除去される(例えば、US6,774,279)。任意選択で、ネオマイシンカセットは、マウスで保持される。
再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1ターゲッティングベクター(図2)。
同じように、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1領域を発現する操作軽鎖遺伝子座を、5’から3’にかけて、マウスBACクローン302g12から得られた内因性マウスκ軽鎖遺伝子座の5’側配列を含む5’相同性アーム、FRTedネオマイシン耐性遺伝子、ヒトVκ3−15プロモーターを含むゲノム配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのリーダー配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのイントロン配列、再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1領域のオープンリーディングフレーム、ヒトJκ−Cκイントロンの一部を含むゲノム配列、ならびにマウスBACクローン254m04から得られた内因性マウスJκ5遺伝子セグメントの3’側配列を含む3’相同性アームを含むターゲッティング構築物を用いて作製した(図2、中央)。操作されたヒトVκ3−20Jκ1遺伝子座の配列を、配列番号11に示す。
再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1軽鎖領域中の配列に位置するプライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって、BAC DNAへの再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1領域のターゲッティング挿入を確認した。簡潔には、マウスVκ3−7リーダー配列の3’側イントロン配列は、プライマーULC−m1F(配列番号2)およびULC−m1R(配列番号3)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1領域のオープンリーディングフレームは、プライマー1635−h2F(TCCAGGCACC CTGTCTTTG;配列番号12)および1635−h2R(AAGTAGCTGC TGCTAACACT CTGACT;配列番号13)で確認した。ネオマイシンカセットは、プライマーneoF(配列番号6)およびneoR(配列番号7)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1軽鎖を発現するキメラマウスを生成するための改変ES細胞を形成するために、マウスES細胞をエレクトロポレーションするために、次にターゲッティングBAC DNAを用いた。
内因性κ軽鎖遺伝子座に挿入された操作されたVκ3−20Jκ1軽鎖領域に特異的なプローブを用いるTAQMANTMスクリーニングおよび核型分析によって、陽性のES細胞クローンを確認した。簡潔には、ネオマイシンマーカー遺伝子の中で結合するプローブneoP(配列番号8)、マウスVκ3−7リーダー配列の中で結合するプローブULC−m1P(配列番号9)、およびヒトVκ3−20Jκ1オープンリーディングフレーム中で結合するプローブ1635h2P(AAAGAGCCAC CCTCTCCTGC AGGG;配列番号14)。雌性マウスに移植するために、陽性のES細胞クローンを次に用いた。ヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1軽鎖領域を発現する同腹仔。
あるいは、ヒト生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1軽鎖領域を有するES細胞は、ターゲッティング構築物によって導入されたFRTedネオマイシンカセットを除去するために、FLPを発現する構築物でトランスフェクトされてもよい。任意選択で、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウスを繁殖させることによって除去されてもよい(例えば、US6,774,279)。任意選択で、ネオマイシンカセットは、マウスで保持される。
再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5ターゲッティングベクター(図3)。
同じようにして、再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5領域を発現する操作軽鎖遺伝子座を、5’から3’にかけて、マウスBACクローン302g12から得られた内因性マウスκ軽鎖遺伝子座の5’側配列を含む5’相同性アーム、FRTedネオマイシン耐性遺伝子、ヒトVκ3−15プロモーターを含むゲノム配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのリーダー配列、マウスVκ3−7可変遺伝子セグメントのイントロン配列、再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5領域のオープンリーディングフレーム、ヒトJκ−Cκイントロンの一部を含むゲノム配列、ならびにマウスBACクローン254m04から得られた内因性マウスJκ5遺伝子セグメントの3’側配列を含む3’相同性アームを含むターゲッティング構築物を用いて作製した(図3、中央)。操作されたヒトVpreBJλ5遺伝子座の配列を、配列番号15に示す。
再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5領域軽鎖領域中の配列に位置するプライマーを用いるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって、BAC DNAへの再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5領域のターゲッティング挿入を確認した。簡潔には、マウスVκ3−7リーダー配列の3’側イントロン配列は、プライマーULC−m1F(配列番号2)およびULC−m1R(配列番号3)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5領域のオープンリーディングフレームは、プライマー1616−h1F(TGTCCTCGGC CCTTGGA;配列番号16)および1616−h1R(CCGATGTCAT GGTCGTTCCT;配列番号17)で確認した。ネオマイシンカセットは、プライマーneoF(配列番号6)およびneoR(配列番号7)で確認した。再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5軽鎖を発現するキメラマウスを生成するための改変ES細胞を形成するために、マウスES細胞をエレクトロポレーションするために、次にターゲッティングBAC DNAを用いた。
内因性κ軽鎖遺伝子座に挿入された操作されたVpreBJλ5軽鎖領域に特異的なプローブを用いるTAQMANTMスクリーニングおよび核型分析によって、陽性のES細胞クローンを確認する。簡潔には、ネオマイシンマーカー遺伝子の中で結合するプローブneoP(配列番号8)、マウスIgVκ3−7リーダー配列の中で結合するプローブULC−m1P(配列番号9)、およびヒトVpreBJλ5オープンリーディングフレーム中で結合するプローブ1616h1P(ACAATCCGCC TCACCTGCAC CCT;配列番号18)。生殖細胞系列軽鎖領域を発現する同腹仔を生ませるために、雌性マウスに移植するために、次に陽性のES細胞クローンを用いる。
あるいは、再構成されたヒト生殖細胞系列VpreBJλ5軽鎖領域を有するES細胞は、ターゲッティング構築物によって導入されたFRTedネオマイシンカセットを除去するために、FLPを発現する構築物でトランスフェクトされる。任意選択で、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウスを繁殖させることによって除去される(例えば、US6,774,279)。任意選択で、ネオマイシンカセットは、マウスで保持される。
実施例3
単一の再構成されたヒト軽鎖を発現するマウスの生成
上記のターゲッティングES細胞をドナーES細胞として用い、VELOCIMOUSE(登録商標)法によって8細胞期マウス胚に導入した(例えば、米国特許第7,294,754号およびPoueymirouら(2007年)F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene−targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses Nature Biotech.25巻(1号):91〜99頁を参照)。特有な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域の存在を検出する対立遺伝子アッセイ(Valenzuelaら、上記)の改変型を用いる遺伝子タイピングによって、操作されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5軽鎖領域、Vκ3−20Jκ1軽鎖領域またはVpreBJλ5軽鎖領域を独立して有するVELOCIMICE(登録商標)を同定する。
再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域の発現を特徴付けするために、仔を遺伝子タイピングし、特有な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域についてヘテロ接合またはホモ接合である仔を選択する。
フローサイトメトリー。
共通軽鎖マウスの正常抗体レパートリーでの再構成されたヒト軽鎖領域の発現は、共通軽鎖マウスの脾細胞および末梢血での免疫グロブリンκおよびλの発現の分析によって検証した。野生型(n=5)、Vκ1−39Jκ5共通軽鎖ヘテロ接合体(n=3)、Vκ1−39Jκ5共通軽鎖ホモ接合体(n=3)、Vκ3−20Jκ1共通軽鎖ヘテロ接合体(n=2)、およびVκ3−20Jκ1共通軽鎖ホモ接合体(n=2)マウスの収集された脾臓および末梢血からの細胞懸濁液を標準の方法によって作製し、蛍光標識抗体(BD Pharmigen)を用いてCD19、IgλおよびIgκで染色した。
簡潔には、抗マウスCD16/CD32(クローン2.4G2、BD Pharmigen)と共に1×10個の細胞を氷上で10分間インキュベートし、続いて氷上で30分間に以下の抗体カクテルで標識した:APCコンジュゲート抗マウスCD19(クローン1D3、BD Pharmigen)、PerCP−Cy5.5コンジュゲート抗マウスCD3(クローン17A2、BioLegend)、FITCコンジュゲート抗マウスIgκ(クローン187.1、BD Pharmigen)、PEコンジュゲート抗マウスIgλ(クローンRML−42、BioLegend)。染色の後、細胞を洗浄し、2%ホルムアルデヒドで固定した。LSRIIフローサイトメーターでデータ取得を実施し、FlowJoで分析した。ゲーティング:総B細胞(CD19CD3)、IgκB細胞(IgκIgλCD19CD3)、IgλB細胞(IgκIgλCD19CD3)。血液および脾細胞試料から集めたデータは、類似した結果を示した。表3は、Igλ、IgκまたはIgλIgκである各群からの1匹の代表的なマウスの末梢血からの陽性CD19B細胞百分率を示す。野生型(WT)、およびVκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1共通軽鎖についてホモ接合のマウスからの末梢血中のCD19B細胞の百分率は、図4に示す。
Figure 2015525071
共通軽鎖発現。
定量的PCRアッセイ(例えばTAQMANTM)を用いて、ヘテロ接合およびホモ接合のマウスで、各共通軽鎖(Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1)の発現を分析した。
簡潔には、製造業者の仕様に従ってマウスCD19ミクロビーズ(Miltenyi Biotec)を用いて、野生型、対応するヒト重鎖およびκ軽鎖可変領域遺伝子座によるマウス重鎖およびκ軽鎖可変領域遺伝子座の置換についてホモ接合のマウス(Hκ)、ならびに各再構成されたヒト軽鎖領域についてホモ接合およびヘテロ接合のマウス(Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1)の脾臓からCD19B細胞を精製した。製造業者の仕様に従ってRNeasy Miniキット(Qiagen)を用いてCD19B細胞から全RNAを精製し、RNアーゼを含まないDNaseオンカラム処理(Qiagen)を用いてゲノムRNAを除去した。First Stand cDNA Synthesisキット(Invitrogen)を用いて200ngのmRNAを逆転写してcDNAにし、生じたcDNAをTaqman Universal PCR Master Mix(Applied Biosystems)で増幅した。(1)両共通軽鎖についてのVκ−Jκ接合部、(2)Vκ遺伝子単独(すなわちVκ1−39およびVκ3−20)、および(3)マウスCκ領域にわたるプライマーおよびTaqman MGBプローブを用いるABI 7900 Sequence Detection System(Applied Biosystems)を用いて、全ての反応を実施した。表4は、このアッセイのために使用されたプライマーおよびプローブの配列を示す。相対的発現は、マウスCκ領域の発現に対して標準化した。結果を、図5A、5Bおよび5Cに示す。
Figure 2015525071
抗原特異的共通軽鎖抗体。
内因性マウスκ軽鎖遺伝子座にVκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1共通軽鎖のいずれかを有する共通軽鎖マウスをβガラクトシダーゼで免疫して、抗体力価を測定した。
簡潔には、製造業者の指示に従って、βガラクトシダーゼ(Sigma)をtitermaxアジュバント(Sigma)中で乳化した。野生型(n=7)、Vκ1−39Jκ5共通軽鎖ホモ接合体(n=2)およびVκ3−20Jκ1共通軽鎖ホモ接合体(n=5)を、100μgのβガラクトシダーゼ/Titermaxによる皮下注射で免疫した。50μgのβガラクトシダーゼ/Titermaxによる3週間隔で2回の皮下注射によってマウスを追加免疫した。第2の追加免疫の後、製造業者の指示に従って後眼窩放血を用いて麻酔下マウスから血清分離管(BD Biosciences)に血液を収集した。抗βガラクトシダーゼのIgM抗体またはIgG抗体を測定するために、4℃で一晩、ELISAプレート(Nunc)を1μg/mLのβガラクトシダーゼでコーティングした。過剰な抗原を洗い流した後に、室温で1時間、1%BSAを有するPBSでブロックした。血清の系列希釈物をプレートに加え、室温で1時間インキュベートしてから洗浄した。次に、室温で1時間、プレートをHRPコンジュゲート抗IgM(Southern Biotech)または抗IgG(Southern Biotech)と一緒にインキュベートした。さらなる洗浄の後、プレートをTMB基質(BD Biosciences)で発色させた。反応を1N硫酸で停止させ、Victor X5プレートリーダー(Perkin Elmer)を用いてOD450を読み取った。GraphPad Prismでデータを分析し、バックグラウンドより2倍高い血清の希釈としてシグナルを計算した。結果を図6Aおよび6Bに示す。
この実施例に示すように、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1共通軽鎖マウスの脾臓および末梢の両方のコンパートメントでのκ/λ B細胞の比は、野生型に近いパターンを示した(表3および図4)。しかし、VpreBJλ5共通軽鎖マウスはより少ない末梢B細胞を示した(その約1〜2%が操作されたヒト軽鎖領域を発現する(データは示さず))。内因性κ軽鎖遺伝子座からのVκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1の再構成されたヒト軽鎖領域の発現レベルは、ヒトVκおよびJκ遺伝子セグメントによるマウスVκおよびJκ遺伝子セグメントの完全な置換を有する内因性κ軽鎖遺伝子座と比較して上昇した(図5A、5Bおよび5C)。VpreBJλ5の再構成されたヒト軽鎖領域の発現レベルは、ヘテロ接合マウスおよびホモ接合マウスの両方で内因性κ軽鎖遺伝子座からの類似した高い発現を示した(データは示さず)。このことは、マウスのλ、κまたは両方の内因性軽鎖遺伝子座との直接的競合で、単一の再構成されたヒトV/J配列が、内因性κ軽鎖遺伝子座から野生型に勝るレベルの発現を生じさせ、正常な脾臓および血液のB細胞頻度をもたらすことができることを示す。さらに、ヒトVκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1配列のいずれかを有する操作されたκ軽鎖遺伝子座の存在は、マウスによってよく許容された。そしてこれは、免疫応答の体液性構成要素の軽鎖レパートリーのかなりの部分を占めることによって、野生型のように機能するようである(図6Aおよび6B)。
実施例4
単一の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖を発現するマウスの繁殖
この実施例は、複数の遺伝子改変免疫グロブリン遺伝子座を有する複数の遺伝子改変マウス系統を作製するために、本明細書に記載される共通軽鎖マウスのいずれか1つと繁殖させることができる他のいくつかの遺伝子改変マウス系統を記載する。
内因性Igλノックアウト(KO)。
操作された軽鎖遺伝子座の使用を最適化するために、再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域の1つを有するマウスを、内因性λ軽鎖遺伝子座に欠失を含む別のマウスと繁殖させる。この様式において、得られる子孫は、それらの唯一の軽鎖として、実施例2に記載される再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域を発現する。繁殖は、当該技術分野で認められる標準技術によって、あるいは商業的な繁殖家(例えば、Jackson Laboratory)によって実施される。操作された軽鎖遺伝子座、および内因性λ軽鎖遺伝子座の欠失を有するマウス系統は、特有な軽鎖領域の存在および内因性マウスλ軽鎖の非存在についてスクリーニングされる。
ヒト化内因性重鎖遺伝子座。
操作されたヒト生殖細胞系列軽鎖遺伝子座を有するマウスは、ヒト重鎖可変遺伝子の遺伝子座による内因性マウス重鎖可変遺伝子の遺伝子座の置換を含むマウスと繁殖させられる(
US6,596,541を参照;VELOCIMMUNE(登録商標)マウス、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.)。VELOCIMMUNE(登録商標)マウスは、マウスが抗原刺激に応じてヒト重鎖可変領域およびマウス重鎖定常領域を含む抗体を生成するように、内因性マウス定常領域遺伝子座に作動可能に連結されたヒト重鎖可変領域を含むゲノムを含む。抗体の重鎖の可変領域をコードするDNAを単離し、ヒト重鎖定常領域をコードするDNAに作動可能に連結させる。DNAは次に、抗体の完全ヒト型重鎖を発現することが可能な細胞で発現される。
ヒトVH遺伝子座による内因性マウスV遺伝子座の置換、および内因性κ軽鎖遺伝子座に単一の再構成されたヒト生殖細胞系列V領域を有するマウスが得られる。目的の抗原による免疫に際して、単一のヒト軽鎖(ヒトVおよびマウスC)と体細胞変異重鎖(ヒトVおよびマウスC)を含むリバースキメラ抗体が得られる。抗体を発現するB細胞のVおよびVヌクレオチド配列を同定し、完全にヒトの抗体を、適する発現系でVおよびVヌクレオチド配列をヒトCおよびCヌクレオチド配列と融合させることによって作製する。
実施例5
ヒト重鎖および再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域を発現するマウスからの抗体の生成
操作されたヒト軽鎖領域を含むマウスを、他の内因性Ig遺伝子座(実施例4に記載の)の改変および欠失を含む様々な所望の系統へ繁殖させた後、選択されたマウスを目的の抗原で免疫することができる。
一般に、単一の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域の1つを含むVELOCIMMUNE(登録商標)マウスは抗原でチャレンジされ、リンパ細胞(B細胞など)が動物の血清から収集される。不死のハイブリドーマ細胞系を調製するためにリンパ細胞を骨髄腫細胞系と融合させ、そのようなハイブリドーマ細胞系は、ヒト可変重鎖および再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖を含む抗体(これは、免疫のために用いる抗原に特異的である)を生成するハイブリドーマ細胞系を同定するためにスクリーニングおよび選択される。重鎖および軽鎖の可変領域をコードするDNAを単離し、重鎖および軽鎖の望ましいアイソタイプ定常領域に連結させる。内因性マウス配列の存在および内因性遺伝子座に存在するあらゆるさらなるシス活性エレメントのために、各抗体の単一の軽鎖は体細胞変異することがある。これは、単一の軽鎖および多様な重鎖配列を含む抗原特異的レパートリーにさらなる多様性を加える。生じるクローニングされた抗体配列は、CHO細胞などの細胞でその後発現される。あるいは、抗原特異的キメラ抗体または軽鎖および重鎖の可変ドメインをコードするDNAは、抗原特異的リンパ球から直接的に同定される。
最初に、ヒト可変領域およびマウス定常領域を有する高親和性キメラ抗体が単離される。上記のように、抗体は、親和性、選択性、エピトープなどを含む望ましい特徴について特徴付けされ、選択される。体細胞変異したヒト重鎖および本発明の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域に由来する単一の軽鎖を含む完全ヒト型抗体を生成するために、マウス定常領域は所望のヒト定常領域で置換される。適するヒト定常領域には、例えば野生型または改変型のIgG1またはIgG4が含まれる。
ヒトV、DおよびJ遺伝子セグメントによる内因性マウス重鎖遺伝子座の置換、ならびに操作された生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5ヒト軽鎖領域または操作された生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1ヒト軽鎖領域(上記)による内因性マウスκ軽鎖遺伝子座の置換を含むVELOCIMMUNE(登録商標)マウスの別々のコホートを、ヒト細胞表面レセプタータンパク質(抗原E)で免疫した。抗原Eは、3〜4日おきの6回の連続的な注射でマウスの後ろの足蹠に直接投与する。注射の前に、2から3マイクログラムの抗原Eを10μgのCpGオリゴヌクレオチド(カタログ♯tlrl−modn−ODN1826オリゴヌクレオチド;InVivogen、San Diego、CA)および25μgのAdju−Phos(リン酸アルミニウムゲルアジュバント、カタログ♯H−71639−250;Brenntag Biosector、Frederikssund、Denmark)と混合する。屠殺の3〜5日前に与えられる最終抗原リコールの前に、合計6回の注射を与える。4回目および6回目の注射の後に血液を収集し、抗体免疫応答を標準の抗原特異的イムノアッセイによってモニタリングする。
所望の免疫応答が達成されるとき、脾細胞を収集し、それらの生存能力を保存し、ハイブリドーマ細胞系を形成するためにマウス骨髄腫細胞と融合させる。抗原E特異的な共通軽鎖抗体を生成する細胞系を同定するために、ハイブリドーマ細胞系をスクリーニングし、選択する。この技術を用いて、いくつかの抗抗原E特異的な共通軽鎖抗体(すなわち、ヒト重鎖可変ドメイン、同じヒト軽鎖可変ドメインおよびマウス定常ドメインを有する抗体)が得られる。
あるいは、参照によりその全体が本明細書に具体的に組み込まれるU.S.2007/0280945A1に記載されるように、抗抗原E共通軽鎖抗体は、骨髄腫細胞との融合なしに抗原陽性B細胞から直接的に単離される。この方法を用いて、いくつかの完全ヒト型抗抗原E共通軽鎖抗体(すなわち、ヒト重鎖可変ドメイン、操作されたヒトVκ1−39Jκ5軽鎖か操作されたヒトVκ3−20Jκ1軽鎖領域のいずれか、およびヒト定常ドメインを有する抗体)が得られた。
この実施例の方法に従って生成された例示的な抗抗原E共通軽鎖抗体の生物学的特性は、以下に示されるセクションに詳細に記載される。
実施例6
抗原特異的共通軽鎖抗体での重鎖遺伝子セグメントの使用
生成されたヒト抗抗原E共通軽鎖抗体の構造を分析するために、重鎖抗体可変領域をコードする核酸をクローニングし、配列決定をした。抗体の核酸配列および予測されたアミノ酸配列から、操作されたヒトVκ1−39Jκ5軽鎖か操作されたヒトVκ3−20Jκ1軽鎖領域のいずれかを含む免疫VELOCIMMUNE(登録商標)マウスから得られた、選択された共通軽鎖抗体の重鎖可変領域(HCVR)について、遺伝子使用を特定した。結果を表5および6に示す。それらは、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20に由来する軽鎖だけから軽鎖を発現するマウスを使用するとき、様々な再構成のために、本発明によるマウスが様々なヒト重鎖遺伝子セグメントから抗原特異的共通軽鎖抗体を生成することを示す。2、3、4および5ファミリーのヒトV遺伝子セグメントは、様々なヒトDセグメントおよびヒトJセグメントと再構成されて、抗原特異的抗体を与えた。
Figure 2015525071
Figure 2015525071
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実施例7
LUMINEXTMアッセイによる抗原特異的共通軽鎖抗体のブロック能力の判定
ビーズベースのアッセイで、抗原Eに対する98個のヒト共通軽鎖抗体を、抗原Eへの抗原Eの天然のリガンド(リガンドY)の結合をブロックするそれらの能力について試験した。
抗原Eの細胞外ドメイン(ECD)を2つのmycエピトープタグおよび6×ヒスチジンタグとコンジュゲートさせ(抗原E−mmH)、MES緩衝液中の20μg/mLの濃度でカルボキシル化マイクロスフェアにアミンカップリングさせた。混合液を室温で2時間インキュベートし、続いて1MトリスpH8.0でビーズ非活性化を行い、続いて0.05%(v/v)のTween−20を含むPBSで洗浄した。次にビーズを2%(w/v)BSA(Sigma−Aldrich Corp.、St.Louis、MO)を含むPBS(Irvine Scientific、Santa Ana、CA)でブロックした。96穴フィルタープレート中で、抗原E特異的共通軽鎖抗体を含む上清を緩衝液で1:15に希釈した。抗体上清と同じ媒質成分による模擬上清を含む陰性対照を調製した。抗原E標識ビーズを上清に加え、4℃で一晩インキュベートした。ビオチン化リガンドYタンパク質を0.06nMの最終濃度まで加え、室温で2時間インキュベートした。抗原E−myc−myc−6His標識ビーズに結合したビオチン化リガンドYの検出を、ストレプトアビジンとコンジュゲートされたR−フィコエリトリン(Moss Inc、Pasadena、MD)で判定し、続いてLUMINEXTMフローサイトメトリーベースのアナライザーで測定した。リガンドYのない試料のバックグラウンド平均蛍光強度(MFI)を、全ての試料から引いた。ブロック百分率は、各試料のバックグラウンドを引いたMFIを調整された陰性対照値で割り、100を掛け、生じた値を100から引くことによって計算された。
同様の実験において、抗原Eに対する同じ98個のヒト共通軽鎖抗体を、リガンドY標識ビーズへの抗原Eの結合をブロックするそれらの能力について試験した。
簡潔には、MES緩衝液に希釈した20μg/mLの濃度で、リガンドYをカルボキシル化マイクロスフェアにアミンカップリングさせた。混合液を室温で2時間インキュベートし、続いて1MトリスpH8でビーズの非活性化を行い、続いて0.05%(v/v)のTween−20を含むPBSで洗浄した。次にビーズを2%(w/v)BSA(Sigma−Aldrich Corp.、St.Louis、MO)を含むPBS(Irvine Scientific、Santa Ana、CA)でブロックした。96穴フィルタープレート中で、抗原E特異的共通軽鎖抗体を含む上清を緩衝液で1:15に希釈した。抗体上清と同じ媒質成分による模擬上清を含む陰性対照を調製した。ビオチン化抗原E−mmHを0.42nMの最終濃度まで加え、4℃で一晩インキュベートした。リガンドY標識ビーズを次に抗体/抗原E混合物に加え、室温で2時間インキュベートした。リガンドYビーズに結合したビオチン化抗原E−mmHの検出は、ストレプトアビジンとコンジュゲートされたR−フィコエリトリン(Moss Inc、Pasadena、MD)で判定し、続いてLUMINEXTMフローサイトメトリーベースのアナライザーで測定した。抗原Eのない試料のバックグラウンド平均蛍光強度(MFI)を、全ての試料から引いた。ブロック百分率は、各試料のバックグラウンドを引いたMFIを調整された陰性対照値で割り、100を掛け、生じた値を100から引くことによって計算された。
表7および8は、両方のLUMINEXTMアッセイで試験された全98個の抗抗原E共通軽鎖抗体のブロック百分率を示す。ND:現在の実験条件下で判定されない。
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上記の第一のLUMINEXTM実験では、Vκ1−39Jκ5操作軽鎖を含む80個の共通軽鎖抗体を、抗原E標識ビーズへのリガンドY結合をブロックするそれらの能力について試験した。これらの80個の共通軽鎖抗体のうち、68個は>50%のブロックを示し、12個は<50%のブロック(6個は25〜50%のブロック、6個は<25%のブロック)を示した。Vκ3−20Jκ1操作軽鎖を含む18個の共通軽鎖抗体については、12個は抗原E標識ビーズへのリガンドY結合の>50%のブロックを示し、6個は<50%のブロック(3個は25〜50%のブロック、3個は<25%のブロック)を示した。
上記の第二のLUMINEXTM実験では、Vκ1−39Jκ5操作軽鎖を含む同じ80個の共通軽鎖抗体を、リガンドY標識ビーズへの抗原Eの結合をブロックするそれらの能力について試験した。これらの80個の共通軽鎖抗体のうち、36個は>50%のブロックを示し、44個は<50%のブロック(27個は25〜50%のブロック、17個は<25%のブロック)を示した。Vκ3−20Jκ1操作軽鎖を含む18個の共通軽鎖抗体については、1個はリガンドY標識ビーズへの抗原Eの結合の>50%のブロックを示し、17個は<50%のブロック(5個は25〜50%のブロック、12個は<25%のブロック)を示した。
表7および8のデータは、表5および6に記載される再構成が、その同系受容体抗原EへのリガンドYの結合を様々な程度の効力でブロックした抗抗原E特異的共通軽鎖抗体を生成したことを証明し、このことは、抗原Eに関して重複するおよび重複しないエピトープ特異性を有する抗体を含む表5および6の抗抗原E共通軽鎖抗体と矛盾しない。
実施例8
ELISAによる抗原特異的共通軽鎖抗体のブロック能力の判定
ELISAアッセイにおいて、抗原Eに対するヒト共通軽鎖抗体を、リガンドYコーティング表面への抗原Eの結合をブロックするそれらの能力について試験した。
リガンドYをPBSに希釈した2μg/mLの濃度で96穴プレートにコーティングし、一晩インキュベートし、続いて0.05%Tween−20を含むPBSで4回洗浄した。次にプレートを0.5%(w/v)BSA(Sigma−Aldrich Corp.、St.Louis、MO)を含むPBS(Irvine Scientific、Santa Ana、CA)によって室温で1時間ブロックした。別々のプレート中で、抗抗原E共通軽鎖抗体を含む上清を緩衝液で1:10に希釈した。抗体の同じ成分を有する模擬上清を、陰性対照として用いた。抗原E−mmH(上記)を0.150nMの最終濃度まで加え、室温で1時間インキュベートした。次に、リガンドYを含むプレートに抗体/抗原E−mmH混合物を加え、室温で1時間インキュベートした。リガンドYに結合した抗原E−mmHの検出は、抗ペンタ−His抗体とコンジュゲートさせた西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)(Qiagen、Valencia、CA)で判定し、硫酸によって中和されるテトラメチルベンジジン(TMB)基質(BD Biosciences、San Jose、CA)を用いる標準の比色応答によって発色させた(develop)。吸光度をOD450で0.1秒間読み取った。抗原Eのない試料のバックグラウンド吸光度を、全ての試料から引いた。ブロック百分率は、各試料のバックグラウンドを引いたMFIを調整された陰性対照値で割り、100を掛け、生じた値を100から引くことによって計算された。
表9および10は、ELISAアッセイで試験された全98個の抗抗原E共通軽鎖抗体のブロック百分率を示す。ND:現在の実験条件下で判定されない。
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この実施例に記載されているように、リガンドYコーティング表面への抗原Eの結合をブロックするそれらの能力を試験された、Vκ1−39Jκ5操作軽鎖を含む80個の共通軽鎖抗体のうち、22個は>50%のブロックを示し、58個は<50%のブロック(20個は25〜50%のブロック、38個は<25%のブロック)を示した。Vκ3−20Jκ1操作軽鎖を含む18個の共通軽鎖抗体については、1個はリガンドYコーティング表面への抗原Eの結合の>50%のブロックを示し、17個は<50%のブロック(5個は25〜50%のブロック、12個は<25%のブロック)を示した。
これらの結果はまた、抗原Eに関して重複するおよび重複しないエピトープ特異性を有する抗体を含む抗原E特異的共通軽鎖抗体プールと矛盾しない。
実施例9
抗原特異的共通軽鎖抗体についてのBIACORETM親和性判定
BIACORETMT100機器(GE Healthcare)を用いるSPR(表面プラズモン共鳴)によって、選択された抗体上清の平衡解離定数(K)を判定した。全てのデータは、ランニング緩衝液および試料緩衝液の両方としてHBS−EP(10mM Hepes、150mM NaCl、0.3mM EDTA、0.05%界面活性剤P20、pH7.4)を用いて25℃で得られた。標準のアミンカップリング化学を用いて高密度の抗ヒトFc抗体で事前に誘導体化させたCM5センサーチップ表面で、抗体を粗製上清試料から捕捉した。捕捉工程中、合計3分間、上清を3μL/分の流速で抗ヒトFc表面全域に注入した。捕捉工程の後に、35μL/分の流速で2分間の、ランニング緩衝液または100nMの濃度の分析物の注入が続いた。捕捉された抗体からの抗原の解離を、6分間モニタリングした。捕捉された抗体は、10mMグリシン、pH1.5の短時間注入によって除去した。緩衝液注入からのセンサーグラムを分析物センサーグラムから引き、それによって捕捉表面からの抗体の解離に起因するアーチファクトを除くことによって、全てのセンサーグラムをダブルリファレンス(double reference)とした。BIAcoreTM T100評価ソフトウェアv2.1を用いて、各抗体の結合データを、マストランスポートを有する1:1結合モデルにあてはめた。結果を表11および12に示す。
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表5および6に示す再構成を含む共通軽鎖抗体の、表11および12に示す結合親和性は様々であり、ほとんど全てはナノモル濃度の濃度範囲のKを示す。親和性データは、高親和性で、一され、体細胞変異している表5および6に記載の再構成された可変ドメインの組合せ会合から生じる共通軽鎖抗体と矛盾しない。前に示すデータと合わせると、表5および6に記載される共通軽鎖抗体は、抗原Eの上の1つまたは複数のエピトープに特異性を示す、多様な高親和性抗体の集合を含む。
実施例10
LUMINEXTMアッセイによる抗原特異的共通軽鎖抗体の結合特異性の判定
選択された抗抗原E共通軽鎖抗体を、抗原EのECDおよび抗原E ECDバリアントに結合するそれらの能力について試験した(例えば、そのアミノ酸残基の約10%がヒトタンパク質と異なる、カニクイザルオルソログ(Mf抗原E);ECDのC末端から最後の10アミノ酸を欠く抗原Eの欠失変異体(抗原E−ΔCT);ならびにリガンドYとの相互作用が疑われる位置にアラニン置換を含む2つの変異体(抗原E−Ala1および抗原E−Ala2))。抗原Eタンパク質はCHO細胞で生成され、各々はmyc−myc−His C末端タグを含んでいた。
結合試験のために、抗mycモノクローナル抗体(MAb 9E10、ハイブリドーマ細胞系CRL−1729TM;ATCC、Manassas、VA)で共有結合コーティングされた1×10個のマイクロスフェア(LUMINEXTM)ビーズと一緒での室温で2時間のインキュベーションによって、1mLの培養培地からの抗原E ECDタンパク質またはバリアントタンパク質(上記)を捕捉した。次に、ビーズを使用前にPBSで洗浄した。抗抗原E共通軽鎖抗体を含む上清を緩衝液で1:4に希釈し、96穴フィルタープレートに加えた。抗体のない模擬上清を、陰性対照として用いた。捕捉された抗原Eタンパク質を含むビーズを次に抗体試料に加え(ウェルにつき3000個のビーズ)、4℃で一晩インキュベートした。次の日、試料ビーズを洗浄し、結合した共通軽鎖抗体をR−フィコエリトリンとコンジュゲートさせた抗ヒトIgG抗体で検出した。ビーズの蛍光強度(約100個のビーズを各抗原Eタンパク質への各抗体試料の結合について計数した)は、LUMINEXTMフローサイトメトリーベースのアナライザーで測定し、ビーズ/抗体相互作用につき少なくとも100個の計数されたビーズの中央蛍光強度(MFI)を記録した。結果を表13および14に示す。
Figure 2015525071
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抗抗原E共通軽鎖抗体上清は、抗原E−ECDに連結されたビーズへの高特異的結合を示した。これらのビーズについては、陰性対照模擬上清は、抗原E−ECDビーズ試料と組み合わせたときは無視できるシグナル(<10MFI)をもたらしたが、抗抗原E共通軽鎖抗体を含む上清は、強い結合シグナルを示した(98個の抗体上清については2627の平均MFI;91/98の抗体試料についてはMFI>500)。
抗原EのECDの上の異なるエピトープを同定する選択された抗抗原E共通軽鎖抗体の能力の測定手段として、バリアントに対する抗体の相対的結合を判定した。天然の抗原E−ECD結合試験について上で記載したように、全4つの抗原Eバリアントを抗myc LUMINEXTMビーズに捕捉し、相対的な結合比(MFIバリアント/MFI抗原E−ECD)を判定した。表12および13に示す98個の試験された共通軽鎖抗体上清について、平均比(MFIバリアント/MFI抗原E−ECD)は各バリアントで異なり、ビーズ上でのタンパク質の様々な捕捉量を反映しているようである(抗原E−ΔCT、抗原E−Ala1、抗原E−Ala2およびMf抗原Eについてそれぞれ0.61、2.9、2.0および1.0の平均比)。各タンパク質バリアントについて、98個の試験された共通軽鎖抗体のサブセットの結合は、大きく低減された結合を示し、このことは、所与のバリアントを特徴付けた変異への感度を示した。例えば、共通軽鎖抗体試料の19個は、<8%のMFIバリアント/MFI抗原E−ECDでMf抗原Eに結合した。この群の多くは高いか適度に高い親和性の抗体(5個はK<5nM、15個はK<50nM)を含むので、この群の低いシグナルは、低い親和性からではなく、天然の抗原E−ECDと所与のバリアントとの間の配列(エピトープ)の差への感度から生じるようである。
表5および6に記載される共通軽鎖抗体が、抗原Eの上の複数のエピトープを特異的に認識する抗原E特異的共通軽鎖抗体の多様な群を表すことを、これらのデータは証明する。
実施例11
共通軽鎖抗体における軽鎖のシャッフル
選択した抗原特異的共通軽鎖抗体の重鎖を、生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5または生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1の操作した軽鎖(実施例1に記載したとおり)のいずれかをこの重鎖と再度対を形成させた後、抗原Eに対する結合について試験した。
簡単に説明すると、抗原E特異的共通軽鎖抗体(Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1)の247の重鎖を、生殖細胞系列Vκ1−39または生殖細胞系列Vκ3−20の操作した軽鎖のいずれかでトランスフェクトし、LUMINEXTMアッセイ(実施例7および実施例10に記載したとおり)により抗原Eに対する結合について再度スクリーニングした。抗原Eに対する結合を、BIACORETMにより確認した(実施例9に記載したとおり)。結果を表15に示す。
本実施例に示すように、抗原Eに特異的である28の共通軽鎖抗体は、生殖細胞系列形態の軽鎖と再度対を形成させた場合には、抗原Eに結合することができた。
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実施例12
共通軽鎖抗体における重鎖遺伝子の使用頻度および体細胞超変異の頻度
抗体鎖の重鎖遺伝子セグメントの使用頻度と体細胞超変異の頻度を比較するために、VELCOIMMUNE(登録商標)マウス(例えば、US6,596,541およびUS7,105,348)の中で惹起させた抗体の重鎖および軽鎖の配列(>6000)を、操作された軽鎖マウス(上記)を用いた多抗原免疫スキームにより得られた共通軽鎖抗体の重鎖および軽鎖の配列(>600)と集合させた。
重鎖遺伝子の使用頻度。内因性のマウス重鎖遺伝子座のヒトV、D、およびJ遺伝子セグメントでの置き換え、ならびに、ヒト細胞表面受容体(抗原E)、2つのヒト細胞表面糖タンパク質のヘテロ二量体(抗原F)、ヒトサイトカイン受容体(抗原G)、およびヒト腫瘍分化抗原(抗原H)で免疫された、操作された生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5ヒト軽鎖領域または操作された生殖細胞系列Vκ3−20Jκ1ヒト軽鎖領域(実施例2に記載したとおり)のいずれかでの内因性のマウスκ軽鎖遺伝子座の置き換えを含むVELOCIMMUNE(登録商標)マウスから得た重鎖および軽鎖の配列を、重鎖遺伝子セグメントの使用頻度について分析し、VおよびJ遺伝子セグメントを記録した。結果を表16〜18に示す。表16〜18の百分率は丸めた値を表し、いくつかの場合は、まとめて加算しても100%に等しくない場合がある。
表16は、VELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI)、同系のVκ1−39軽鎖を有しているVELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI−Vκ1−39)、Vκ1−39で操作された軽鎖マウス由来の抗体(Vκ1−39)、同系のVκ3−20軽鎖を有しているVELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI−Vκ3−20)、およびVκ3−20で操作された軽鎖マウス由来の抗体(Vκ3−20)についての百分率での重鎖ファミリーの使用頻度を示す。表17は、VELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI)、同系のVκ1−39軽鎖を有しているVELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI−Vκ1−39)、Vκ1−39で操作された軽鎖マウス由来の抗体(Vκ1−39)、同系のVκ3−20軽鎖を有しているVELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体(VI−Vκ3−20)、およびVκ3−20で操作された軽鎖マウス由来の抗体(Vκ3−20)についての、百分率でのVおよびJ遺伝子の使用頻度を示す。表18は、それぞれの免疫群(抗原E、F、G、およびH)由来のVκ1−39で操作された軽鎖マウス(Vκ1−39マウス)由来の抗体についての百分率でのV遺伝子の使用頻度、ならびに、選択された免疫群(抗原EおよびG)由来のVκ3−20で操作された軽鎖マウス(Vκ3−20マウス)由来の抗体についての百分率でのV遺伝子の使用頻度を示す。
本実施例に示すように、Vκ1−39Jκ5で操作された軽鎖マウスにおいて試験した抗原についての重鎖遺伝子の使用頻度を、VファミリーIIIサブグループ(V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−20、V3−23、V3−30、V3−33、およびV3−48)の優勢により特性決定した。他のVファミリーサブグループの注目に値する使用頻度は、V1−18、V1−69、V2−5、V4−59、およびV6−1の使用頻度により特性決定した。Vκ3−20Jκ1で操作された軽鎖マウスにおいて試験した抗原について、重鎖遺伝子の使用頻度を、VファミリーIII、VファミリーIV、およびVファミリーVサブグループ(V3−11、V3−30、V3−33、V4−39、V4−59、およびV5−51)の優勢により特性決定した。他のVファミリーサブグループの注目に値する使用頻度は、V1−18、V1−69、V2−70、およびV6−1の使用頻度により特性決定した。
体細胞超変異の頻度。VELCOIMMUNE(登録商標)マウスおよび操作した軽鎖マウス(上記)において惹起させた抗体由来の重鎖および軽鎖を、各重鎖および/または軽鎖について明らかになった重鎖および軽鎖遺伝子の使用頻度にしたがって、生殖細胞系列配列に対してアラインした。それぞれの配列の重鎖および軽鎖の両方について、各フレームワーク領域(FW)および相補性決定領域(CDR)のアミノ酸変化を計算した。結果を、表19〜22に示す。表21〜24の百分率は丸めた値を表し、いくつかの場合は、まとめて加算しても100%に等しくない場合がある。
表19は、VELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体の重鎖、Vκ1−39で操作された軽鎖マウス(Vκ1−39マウス)由来の抗体の重鎖、およびVκ3−20で操作された軽鎖マウス(Vκ3−20マウス)由来の抗体の重鎖の、それぞれFW領域およびCDR領域において観察されたアミノ酸(AA)変化の数を示す。表20は、VELCOIMMUNE(登録商標)マウス由来の抗体の軽鎖、Vκ1−39で操作されたマウス(Vκ1−39マウス)由来の抗体の軽鎖、およびVκ3−20で操作されたマウス(Vκ3−20マウス)由来の抗体の軽鎖の、それぞれFW領域およびCDR領域において観察されたアミノ酸(AA)変化の数を示す。表21は、選択した免疫群(抗原E、F、およびH)について、Vκ1−39で操作された軽鎖マウス(Vκ1−39マウス)由来の抗体の重鎖の、それぞれFW領域およびCDR領域において観察されたアミノ酸(AA)の変化の数を示す。表22は、選択した免疫群(抗原EおよびG)について、Vκ3−20で操作された軽鎖マウス(Vκ3−20マウス)由来の抗体の重鎖の、それぞれFW領域およびCDR領域において観察されたアミノ酸(AA)の変化の数を示す。
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実施例13
ユニバーサル軽鎖を有している二重特異性抗体の結合親和性
完全ヒト型二重特異性抗体を、当該分野で公知の標準的な組み換えDNA技術を使用して、選択した単一特異性抗抗原E共通軽鎖抗体(実施例5に記載)のクローニングしたヒト重鎖可変領域から構築した。表23は、選択した親単一特異性抗体由来のヒト重鎖(HC−1およびHC−2)の対形成を示し、各対を、各二重特異性抗体の構築のために、生殖細胞系列の再構成されたヒトVκ1−39/Jκ5軽鎖とともに用いた。
抗原Eの細胞外ドメイン(ECD)に対する二重特異性抗抗原E抗体または親である単一特異性抗抗原E抗体の結合を、BIACORETM2000機器(GE Healthcare)上でのリアルタイム表面プラズモン共鳴バイオセンサーアッセイを使用して決定した。EDC−NHS化学を使用して抗c−myc特異的モノクローナル抗体(クローン#9E10)で誘導体化したCM5 BIACORETMセンサー表面を使用して、抗原EのC末端のmyc−myc−ヘキサヒスチジンタグをつけたECD(抗原E−mmh)を捕捉した。およそ190RUの抗原E−mmhがBIACORETMセンサー表面上に捕捉され、続いて、300nMおよび50nMの濃度の様々な二重特異性抗抗原E抗体または親単一特異性抗抗原E抗体を、50μl/分の流速で注入した。この実験は、HBSTランニング緩衝液(0.01MのHEPES pH7.4、0.15MのNaCl、3mMのEDTA、0.05%v/vのSurfactant P20)の中で、25℃で行った。300nMの濃度での抗原E−mmhの表面に対する抗体結合の量を、抗体の注入の終了前に3秒間記録し、プロットした。
表24および図8は、それぞれ、二重特異性抗体(BsAb)および単一特異性親抗体(PAb−1、PAb−2)について観察された結合応答(BIACORETM単位;RU)を示す。各抗体を、同じ抗原E−mmh表面上に飽和条件下で注入したので、結合応答は、抗原捕捉表面に対する各抗体結合についての結合化学量論を反映する。
本実施例に示すように、各二重特異性抗体について観察された結合応答は、それぞれの親単一特異性抗体についての結合応答よりも、およそ2倍大きかった(表24および図8)。このことは、抗原特異的モノクローナル抗体の重鎖と、二重特異性抗体分子の中のそれぞれのFabアームが、細胞表面受容体の細胞外ドメイン上にある異なるエピトープに同時に結合する共通軽鎖を使用した、機能性の二重特異性抗体の構築を実証している(抗原E;図7B、左下を参照)。
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Claims (29)

  1. 二重特異性抗原結合タンパク質を作製する方法であって、単一のヒト軽鎖可変ドメインおよび複数のヒト重鎖可変ドメインを発現する、同じマウスまたは別のマウスから単離された2つの異なるB細胞に由来する2つの異なるヒト重鎖可変領域遺伝子配列を得る工程、ならびに、
    前記2つのヒト重鎖可変領域遺伝子配列によりコードされるアミノ酸配列を含有している2つのヒト重鎖と、前記ヒト軽鎖可変ドメインを含有している1つのヒト軽鎖を有している二重特異性抗原結合タンパク質を作製する工程
    を含む、方法。
  2. 前記同じマウスまたは別のマウス中で発現された前記単一のヒト軽鎖可変ドメインが、単一の再構成されたヒト生殖細胞系列Vセグメントおよび単一の再構成されたヒト生殖細胞系列Jセグメント由来のヌクレオチド配列によりコードされる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記単一の再構成されたヒト生殖細胞系列Vセグメントが、再構成されたヒトVκ1−39または再構成されたヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、請求項2に記載の方法。
  4. 前記単一の再構成されたヒト生殖細胞系列Jセグメントが、再構成されたヒトJκ5または再構成されたヒトJκ1遺伝子セグメントである、請求項2に記載の方法。
  5. 前記同じマウスまたは別のマウスが、1つ以上の非ヒト重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された1つ以上の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、1つ以上の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および1つ以上の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含有している重鎖遺伝子座を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記重鎖遺伝子座が、1つ以上のマウス重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された80の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、27の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および6の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む、請求項5に記載の方法。
  7. 前記1つ以上のヒトV遺伝子セグメントが、ヒトV1−2、V1−8、V1−24、V1−69、V2−5、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−23、V3−30、V3−33、V3−48、V3−53、V4−31、V4−39、V4−59、V5−51、V6−1、またはこれらの組み合わせを含む、請求項5に記載の方法。
  8. 前記同じマウスまたは別のマウスが、軽鎖可変ドメインをコードする遺伝子を形成するように再構成することができる内因性の軽鎖可変遺伝子セグメントを含まない、請求項1に記載の方法。
  9. 前記2つのヒト重鎖可変領域遺伝子配列のそれぞれが、前記同じまたは異なるVセグメントに由来する配列を含み、ここでは、前記Vセグメントが、V1−2、V1−8、V1−24、V1−69、V2−5、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−23、V3−30、V3−33、V3−48、V3−53、V4−31、V4−39、V4−59、V5−51、およびV6−1より選択される、請求項1に記載の方法。
  10. 前記2つのヒト重鎖が:
    2つの異なる抗原、または
    同じ抗原の2つの異なるエピトープ
    に結合する、請求項1に記載の方法。
  11. 二重特異性抗原結合タンパク質を作製する方法であって:
    単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列に由来する核酸配列によりコードされる単一の免疫グロブリン軽鎖可変ドメインおよび複数のヒト重鎖可変ドメインを発現する第一のマウスを、第一のエピトープを含有する目的の第一の抗原に対して暴露する工程、
    前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列に由来する核酸配列によりコードされる単一の免疫グロブリン軽鎖可変ドメインおよび複数のヒト重鎖可変ドメインを発現する第二のマウスを、第二のエピトープを含有する目的の第二の抗原に対して暴露する工程、
    前記第一および第二のマウスが、それぞれ目的の前記抗原に対する免疫応答を惹起することを可能にする工程、
    目的の前記第一の抗原の前記第一のエピトープに結合する前記第一のマウスの第一のヒト重鎖可変ドメインを同定する工程、
    目的の前記第二の抗原の前記第二のエピトープに結合する前記第二のマウスの第二のヒト重鎖可変ドメインを同定する工程、
    前記第一のヒト重鎖可変ドメインを含有する第一の重鎖をコードする第一の完全ヒト型重鎖遺伝子、および前記第二のヒト重鎖可変ドメインを含有する第二の重鎖をコードする第二の完全ヒト型重鎖遺伝子を作製する工程、
    前記第一および第二の重鎖遺伝子を、前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列を含有する単一の完全ヒト型軽鎖遺伝子を含有する細胞に導入する工程、
    前記完全ヒト型重鎖遺伝子によりコードされる前記第一および第二の完全ヒト型重鎖と、前記単一の完全ヒト型軽鎖遺伝子によりコードされる完全ヒト型軽鎖とを、細胞中で発現させて、二重特異性抗原結合タンパク質を形成させる工程、ならびに、
    前記細胞から前記二重特異性抗原結合タンパク質を単離する工程
    を含む、方法。
  12. 前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトVκ1−39またはVκ3−20遺伝子セグメントを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトJκ1またはJκ5遺伝子セグメントをさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第一の抗原と前記第二の抗原とが同一ではない;または
    前記第一の抗原と前記第二の抗原とが同一であり、かつ前記第一のエピトープと前記第二のエピトープとが同一ではない
    請求項11に記載の方法。
  15. 前記完全ヒト型軽鎖は、前記第一の完全ヒト型重鎖と対を形成すると、前記第一の抗原の前記第一のエピトープに特異的に結合し、前記完全ヒト型軽鎖は、前記第二の完全ヒト型重鎖と対を形成すると、前記第二の抗原の前記第二のエピトープに特異的に結合する、請求項11に記載の方法。
  16. 両方ではなく、前記第一または第二の完全ヒト型重鎖が、プロテインAに対するその親和性を低下させるアミノ酸改変を保有する、請求項11に記載の方法。
  17. 前記改変が、95R(EUR 435R)、96F(EUR 436F)、およびこれらの組み合わせより選択される、請求項16に記載の方法。
  18. 前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列が生殖細胞系列配列である、請求項11に記載の方法。
  19. 前記第一および第二のマウス中の前記複数のヒト重鎖可変ドメインが、1つ以上の非ヒト重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された1つ以上の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、1つ以上の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および1つ以上の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含有している重鎖遺伝子座によりコードされる、請求項11に記載の方法。
  20. 前記第一または第二のマウス中の前記重鎖遺伝子座が、1つ以上のマウス重鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された80個の再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、27個の再構成されていないヒトD遺伝子セグメント、および6個の再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含有する、請求項19に記載の方法。
  21. 前記1つ以上のヒトV遺伝子セグメントが、ヒトV1−2、V1−8、V1−24、V1−69、V2−5、V3−7、V3−9、V3−11、V3−13、V3−15、V3−20、V3−23、V3−30、V3−33、V3−48、V3−53、V4−31、V4−39、V4−59、V5−51、V6−1、またはこれらの組み合わせを含む、請求項19に記載の方法。
  22. 二重特異性抗原結合タンパク質において使用するための2つのヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを選択する方法であって:
    第一のマウスを目的の第一の抗原で免疫して、前記第一の抗原に結合する第一のヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを得る工程であって、ここでは、前記第一のマウスが、単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列に由来する単一のヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと複数のヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインとを発現する、工程、および
    第二のマウスを目的の第二の抗原で免疫して、前記第二の抗原に結合する第二のヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインを得る工程であって、ここでは、前記第二のマウスが、前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列に由来する単一のヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと複数のヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインとを発現する、工程
    を含む、方法。
  23. 前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトVκ1−39またはVκ3−20遺伝子セグメントを含有する、請求項22に記載の方法。
  24. 前記単一の再構成されたヒト可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトJκ1またはJκ5遺伝子セグメントをさらに含有する、請求項23に記載の方法。
  25. 前記第一のマウスおよび前記第二のマウスが、免疫グロブリン軽鎖を形成するように再構成することができる内因性の軽鎖可変遺伝子セグメントを含まない、請求項22に記載の方法。
  26. 前記第一の抗原および前記第二の抗原が
    異なる;または
    同じであり、かつ前記第一の重鎖可変ドメインおよび前記第二の重鎖可変ドメインが異なるエピトープに結合する、
    請求項22に記載の方法。
  27. (a)第一の抗原に結合する第一のヒト免疫グロブリン重鎖をコードする第一の核酸配列であって、ここでは、前記第一のヒト重鎖が、第一のヒト重鎖可変ドメインの配列を含有し、前記第一のヒト重鎖可変ドメインの前記配列が、前記第一の抗原で免疫された第一のマウスから得られたヌクレオチド配列によりコードされる、第一の核酸配列;
    (b)第二の抗原に結合する第二のヒト免疫グロブリン重鎖をコードする第二の核酸配列であって、ここでは、前記第二のヒト重鎖が、第二のヒト重鎖可変ドメインの配列を含有し、前記第二のヒト重鎖可変ドメインの前記配列が、前記第二の抗原で免疫された第二のマウスから得られたヌクレオチド配列によりコードされ、
    ここでは、前記第一および第二のマウスはそれぞれ、単一の再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列によりコードされる単一のヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、複数のヒト免疫グロブリン重鎖可変ドメインとを発現する、第二の核酸配列;ならびに、
    (c)前記単一の再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含有する第三の核酸配列であって、ここでは、前記第三の核酸はヒト免疫グロブリン軽鎖をコードする、第三の核酸配列;
    を含有する宿主細胞であって、
    ここでは、前記第一の核酸配列、前記第二の核酸配列、および前記第三の核酸配列は、前記第一および第二の抗原に結合する抗原結合タンパク質を作製するように発現する、
    宿主細胞。
  28. 前記単一の再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトVκ1−39またはVκ3−20遺伝子セグメントを含有する、請求項27に記載の宿主細胞。
  29. 前記単一の再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、再構成されたヒトJκ1またはJκ5遺伝子セグメントをさらに含有する、請求項28に記載の宿主細胞。
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