JP2016019527A - B細胞活性化因子の拮抗物質、その調製方法及び利用法 - Google Patents

B細胞活性化因子の拮抗物質、その調製方法及び利用法 Download PDF

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Abstract

【課題】自己免疫疾患の予防及び治療のための、新規なB細胞活性化因子(BAFF)拮抗物質の提供。
【解決手段】B細胞活性化因子受容体拮抗物質は主として、TACI受容体のBAFFを結合するドメイン2と、Br3受容体のBAFFを結合するドメインとを融合することで得られる融合蛋白質。またそれは、IgG1のFc断片と融合し、新規融合タンパク質分子を得ることも可能であり、BAFF拮抗物質の機能を有し、自己免疫疾患を治療でき、自己免疫疾患の予防と治療のために新規で効果的な選択肢を供給できる融合タンパク質分子。
【選択図】図9

Description

本発明は遺伝子工学の薬剤の分野に関する。特には、新規なB細胞活性化因子(BAFF)の拮抗物質、その調製方法並びに利用法に関する。
リューマチ性関節炎(RA)、全身性エリテマトーデス(SLE)、シーグレン症候群、等々の自己免疫疾患には、身体のB細胞またはプラズマ細胞の過剰な増殖と過剰な体液性免疫活性化が密接に関与する。
B細胞活性化因子(BAFF)は、BLyS、TALL−1、THANK、zTNF4またはTNFSF−13Bとしても知られており、1999年に発見(非特許文献1)されたTNF族に属し、下流シグナリング経路を発生し、その同族受容体に結合することでB細胞の生存、成熟および分化(非特許文献2)を統制する。BAFFおよびその他の3種のリガンド(APRIL、EDAおよびTWEAK)は同じ亜種に属し、類似した機能と構造の特徴を有する(非特許文献3)。膜結合形態および溶解形態を有するBAFFはII型の経膜タンパク質である。その溶解形態は152個のアミノ酸を含み、プロテアーゼによるR133とA134との間の膜結合形態(285個のアミノ酸)のタンパク質溶解を経て作製される。このプロセスは刺激レベルと細胞タイプレベルの両方で調整される(非特許文献3)。通常の生理学条件下では、溶解性BAFFは三量体として存在し、生物活性を発現する(非特許文献4)。BAFFは主として、脾臓およびリンパ節のマクロファージ、単核細胞および樹状細胞を含んだ抹消血単核細胞(PBMNC)によって作製される(非特許文献5)。
BAFFの3種の受容体であるBCMA(B細胞成熟抗原)、TACI(経膜活性化因子およびCAML相互作用化因子)およびBAFF−R(BAFF受容体、Br3)は従来技術文献に開示されており、全てがIII型の経膜タンパク質である。BAFFおよびAPRILは、TACLとBCMAに高親和性で結合でき、BAFFはBAFF−Rにも結合できる。TNF受容体の細胞外ドメイン(領域)は、複数の高システインドメイン(CRD)を含み、それぞれのCRDは、6つのシステイン残分によって形成されている3つのジスルフィド結合を含む。BCMAは1つのCRDを有しており、BCMAと比較してTACIは2つの典型的なCRDであるCRD1およびCRD2を含む。ここでCRD2のみがリガンド結合に関与する(TACI(aa.70−104)SEQ ID No.8参照)(非特許文献6)。Br3は、4つのシステイン残分(Br3(aa.18−35)SEQ ID No.9参照)で成る1つだけのCRDを含み、BAFFへの結合ドメインは26個のアミノ酸に減少する(非特許文献7)。
B細胞生存を促進する機能とは別に、BAFFは、胚中心反応、アイソタイプ切り替え、T細胞活性化、等々の維持において調節の重要な役割を演じる。BAFFはT細胞活性化に対してその効果を有しており、よって自己免疫疾患の病態形成において重要な役割を演じるであろう。従って、自己免疫疾患の治療のための新規な目標物としてのBAFFおよびその受容体は大きな関心を集めた。BAFFの特定の拮抗物質(溶解性受容体TACI−Fc、Br3−Fc、または抗BAFF抗体、等々を含む)はBAFFの生物活性を抑制することができ、リューマチ性関節炎(RA)、シーグレン症候群、全身性エリテマトーデス(SLE)、等々である自己免疫疾患の治療において有用な役割を果たす。2011年3月にFDAはヒトの抗BAFFモノクローン抗体を認可した。ベリムマム(Belimumab)(ベンリスタ(Benlysta))は50年以上にわたってSLEのために狼瘡治療用の最初の新薬となった表示を記載し、RAの治療も臨床試験の第III
相に入り、SLEとRAを治療する溶解性受容体TACI−Fcの研究は既に第II相/第III相の臨床試験に入っている。
Moore PA, Belvedere 0, Orr A, et al. BLyS: member of the tumor necrosis factor family and B lymphocyte stimulator. Science, 1999; 285: 260-263 Mackay F, Ambrose C: The TNF family members BAFF and APRIL: the growing complexity. Cy tokine Growth Factor Rev 2003, 14(3-4):311-324 Schneider P, MacKay F, Steiner V, Hofmann K, Bodmer JL, Holler N, Ambrose C, Lawton P, Bi xler S, Acha-Orbea H et al: BAFF, a novel ligand of the tumor necrosis factor family, stimulates B cell growth. J Exp Med 1999, 189(11): 1747-1756. Sutherland AP, Mackay F, Mackay CR: Targeting BAFF: immunomodulation for autoimmune disea ses and lymphomas. Pharmacol Ther 2006, 112(3):774-786. Scapini P, Nardelli B, Nadali G, et al. G-CSF-stimulated neutrophils are a prominent source of fu nctional BLyS. J Exp Med, 2003; 197: 297-302. Hymowitz SG, Patel DR, Wallweber HJ, et al. Structures of APRIL-receptor complexes: like BCM A, TACI employs only a single cysteine-rich domain for high affinity ligand binding. J Biol Chem, 2005; 280: 7218-7227. Kim HM, Yu KS, Lee ME, et al. Crystal structure of the BAFF-BAFF-R complex and its implica tions for receptor activation. Nat Struct Biol, 2003; 10: 342-348
発明の開示
本発明によって解決される技術的問題は、自己免疫疾患の予防および治療のための新規で効果的な選択肢を発見することである。特に、BAFFに拮抗させることで自己免疫疾患の予防および治療する新規で効果的な選択肢を発見することである。
この技術的問題を解決するため、本発明の技術的解決策は、新規なB細胞活性化因子の拮抗物質を提供することである。このB細胞活性化因子の拮抗物質は一種のタンパク質である。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質の構造
(1)次の構造ドメインを含んだ融合タンパク質:このドメインは、TACI受容体のBAFFに結合するCDR2ドメインと、Br3受容体のBAFFに結合するCDRドメインの融合によって得られる。または、
(2)(1)で定義される融合タンパク質のアミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することにより得られ、(1)で定義される融合タンパク質と同一または類似した機能を備えたタンパク質。B細胞活性化因子の拮抗物質の構造ドメインはB細胞活性化因子の結合において重要な役割を果たす。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質
(1)SEQ ID No.1として示されるアミノ酸配列を有したタンパク質。または、
(2)SEQ ID No.1として示されるタンパク質と同一または類似する機能を有したSEQ ID No.1として示されるタンパク質のアミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することにより得られるタンパク質。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質(追加定義)
(1)SEQ ID No.1として示されるアミノ酸配列のC末端のヒト免疫グロブリンのFc断片のアミノ酸配列と接続するアミノ酸配列を有したタンパク質。または、
(2)(1)で定義されるタンパク質と同一または類似した機能を有し、(1)で定義されるタンパク質のアミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することで得られるタンパク質。
さらに、当該B細胞活性化因子の拮抗物質は、自身のアミノ酸配列がSEQ ID No.2として示されるタンパク質である。または、
SEQ ID No.2として示されるタンパク質と同一または類似する機能を有したSEQ ID No.2として示されるタンパク質のアミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することにより得られるタンパク質。
ヒト免疫グロブリンのFc断片を加えることにより、遺伝子工学的手法で調製された融合タンパク質は二量体の形態で存在する。
好適には、当該B細胞活性化因子の拮抗物質は、N末端でシグナルペプチドと接続するタンパク質である。
さらに好適には、当該B細胞活性化因子の拮抗物質は、アミノ酸配列がSEQ ID No.3として示されるタンパク質である。または、
SEQ ID No.2として示されるものと同一または類似する機能を有したSEQ
ID No.3として示されるタンパク質のアミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することにより得られるタンパク質。
本発明は、本質的にはタンパク質である当該B細胞活性化因子の拮抗物質を提供するだけではなく、当該B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコード(コード化)するヌクレオチド配列をも提供する。
B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコードする当該ヌクレオチド配列
(1)SEQ ID No.10として示されるヌクレオチド配列またはその変性配列。または、
(2)SEQ ID No.10として示されるものをエンコードするヌクレオチド配列と同一または類似する機能を有した(1)として示されるアミノ酸配列における少なくとも1個のヌクレオチドを置換、削除または追加することで得られるヌクレオチド配列。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコードする当該ヌクレオチド配列
(1)SEQ ID No.4として示されるヌクレオチド配列またはその変性配列。または、
(2)SEQ ID No.4として示されるものをエンコードするヌクレオチド配列と同一または類似する機能を有した(1)として示されるアミノ酸配列における少なくとも1個のヌクレオチドを置換、削除または追加することで得られるヌクレオチド配列。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコードする当該ヌクレオチド配列
(1)SEQ ID No.5として示されるヌクレオチド配列またはその変性配列。ま
たは、
(2)SEQ ID No.5として示されるものをエンコードするヌクレオチド配列と同一または類似する機能を有した(1)として示されるアミノ酸配列における少なくとも1個のヌクレオチドを置換、削除または追加することで得られるヌクレオチド配列。
本発明は当該ヌクレオチド配列を含んだ遺伝子ベクターも提供する。好適には、当該遺伝子ベクターは、当該ヌクレオチド配列を発現することができる発現ベクターである。
本発明は当該遺伝子ベクターを含んだ宿主細胞も提供する。
さらに、本発明は、自己免疫疾患の治療のための薬剤の製造のための当該B細胞活性化因子の拮抗物質、当該ヌクレオチド配列あるいは当該遺伝子ベクターの利用法も提供する。
さらに、本発明は、当該B細胞活性化因子の拮抗物質、当該ヌクレオチド配列または当該遺伝子ベクターが主要活性成分である、自己免疫疾患の予防用または治療用の薬剤も提供する。
当該自己免疫疾患とは、主としてリューマチ性関節炎、全身性エリテマトーデスおよびシーグレン症候群のことである。
本発明のさらに好適な実施形態では、当該B細胞活性化因子の拮抗物質の調製方法も提供される。この調製方法は次のステップを含む。B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコードする遺伝子を実施可能に発現ベクターにローディングするステップと、発現ベクターを宿主に移すステップと、宿主を増殖させるステップと、宿主及び/又はその培養上澄液を単離および純化するステップとを含み、B細胞活性化因子の拮抗物質を得る。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質の調製方法における当該発現ベクターは、真核性プラスミド発現ベクター、アデノウィルスベクターまたはアデノ関連ウィルスベクターである。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質の調製方法における当該宿主は真核細胞である。
当該B細胞活性化因子の拮抗物質の調製方法における当該単離および純化方法は、GE社が製造するMab−SelectゲルカラムおよびSPカラムクロマトグラフィーによる宿主の大規模培養上澄液の純化であり、その後にB細胞活性化因子の拮抗物質を得る。
当該方法における発現ベクターは一般的な真核発現ベクターであり、遺伝子工学で通常に使用される種々な宿主細胞である。単離および純化方法は、本発明の比較的に純粋なB細胞活性化因子の拮抗物質を得る現存通常方法でよい。B細胞活性化因子の拮抗物質をエンコードする遺伝子を発現ベクターに実施可能に負荷し、発現ベクターを宿主に移す方法は、ベクターと宿主細胞の様々な遺伝子工学マニュアルおよび特殊インストラクションに沿ったものでよい。
本発明は、TACI受容体のBAFFを結合するドメイン2(CRD2)と、Br受容体のBAFFを結合するドメイン(CRD)(およびSEQ ID No.10として示されるヌクレオチド配列によってコード化するSEQ ID No.1として示されるアミノ酸配列)の融合によって得られるBAFF拮抗断片を設計および構築する。生体内での安定性を増強し、活性半減期を延長するために、当該断片を、新融合タンパク質を得るように免疫グロブリンのFc断片と融合させることができる。例えば、それはIgG1、
IgG2またはIgG4のFc断片と融合できる。本発明の当該実施例では、それをIgG1のFc断片と融合し、BAFFトラップ(SEQ ID No.4として示されるヌクレオチド配列によってコード化されたSEQ ID No.2として示されるアミノ酸配列)と称される新融合タンパク質を得る。実験では、それがB細胞活性化因子の拮抗物質の機能を有することを示した。もちろん、本発明におけるB細胞活性化因子の拮抗物質は一種のタンパク質であり、従って主な調製方法は、発酵の従来技術の遺伝子工学的方法を利用することである。遺伝子工学的に発酵を続けながら、生成物を便利に回収するために、一般的には、BAFFトラップのコード化配列のN末端は、種々な一般的に使用されるエンコードする分泌シグナルペプチドのヌクレオチド配列と接続される。これらは、例えば、ヌクレオチド配列をエンコードするヒトIL−2シグナルペプチドである(ヒトIL−シグナルペプチドの追加後、SEQ ID No.3として示されるそのアミノ酸配列はSEQ ID No.5として示されるヌクレオチド配列によってコード化できる)。
本発明では、遺伝子配列の、“少なくとも1つのヌクレオチド誘導配列を置換、削除または追加したSEQ ID NO:1におけるヌクレオチド配列”と類似した発現とは、一般的に、SEQ ID NO:1およびその変性配列によってコードされたタンパク質活性ポリペプチドによってコードされたヌクレオチド配列のことである。変性配列とは、1以上のコドンが、同じアミノ酸によってコードされた変性コドンと置換されている配列のことである。コドンの変性によって、SEQ ID NO:1の同属物がせいぜい約89%程度である変性配列もSEQ ID NO:1として示されるものと同じ配列をコードできる。さらに、“少なくとも1つのヌクレオチド誘導配列を置換、削除または追加したSEQ ID NO:1として示されるヌクレオチド配列”の意味は、少々過酷な条件下、好適には、非常に過酷な条件下でSEQ ID NO:1のヌクレオチド配列と雑種化したヌクレオチド配列も含む。この用語は、ヌクレオチド配列SEQ ID No:1の同属性が少なくとも80%、好適には少なくとも89%、さらに好適には少なくとも90%、最も好適には少なくとも95%であることも含む。本発明において同一機能を有するとは、BAFFと結合する機能を有し、BAFFの生物活性を拮抗するということである。
“少なくとも1つのヌクレオチド誘導配列を置換、削除または追加したSEQ ID NO:1におけるヌクレオチド配列”は、SEQ ID NO:1によってエンコードされたタンパク質と同じタンパク質機能を有するタンパク質をエンコードできるSEQ ID NO:1におけるオープンリーディングフレーム配列の変形も含む。これら別種の形態は、(限定はしないが)いくつかのヌクレオチド(典型的には1から90、好適には1から60、さらに好適には1から20、最も好適には1から10)の削除、挿入及び/又は置換を含み、いくつかのヌクレオチド(典型的には60未満、好適には30未満、さらに好適には10未満、最も好適には5未満)を5’及び/又は3’末端に追加する。
本発明における用語“当該アミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加により得られるアミノ酸配列”とは(限定はしないが)、いくつかのアミノ酸(通常は1から50、好適には1から30、さらに好適には1から20、最も好適には1から10)の削除、挿入及び/又は置換し、1個以上のアミノ酸(通常は20未満、好適には10未満、さらに好適には5未満)をC−末端及び/又はN―末端に追加することである。例えば、同様機能のアミノ酸によって置換されると、当該タンパク質の機能は変化できない。別例は、1個以上のアミノ酸をC―末端及び/又はN―末端に追加すると、タンパク質の機能は変化しない。この用語は、そのタンパク質の活性断片および活性誘導体も含む。本発明における同一機能とは、BAFFと結合し、BAFFの生物活性を拮抗する機能のことである。
用語“当該アミノ酸配列における少なくとも1個のアミノ酸を置換及び/又は削除及び/又は追加することで得られるアミノ酸配列”とは(限定はしないが)、10まで(すなわち1以上)のアミノ酸、好適には8までのアミノ酸、さらに好適には5までのアミノ酸を、類似特性のアミノ酸により置換し、ポリペプチド、すなわち、コンサーバティブな変異ポリペプチドを形成することを含む。好適には、これらコンサーバティブ変異ポリペプチドは表1に従って置換される。
本発明は請求項記載のタンパク質またはポリペプチド類似体も含む。これら類似体とプロタンパク質の違いはアミノ酸配列における相違であったり、配列に影響を及ぼさない修正形態における相違であったりする。これら両方の場合もある。これらタンパク質には天然または誘導された遺伝子変異体が含まれる。誘導された変異体は、突然変異物質に照射または曝露されることで発生するランダム変異形成のごとき種々な技術によって得られる。また、部位指定特全変異形成または他の知られた分子生物学技術によっても得られる。また類似体には、異なる天然L−アミノ酸残分(例:D−アミノ酸)および非天然または合成アミノ酸(例:β、γ−アミノ酸)を含んだ類似体も含まれる。本発明におけるタンパク質またはペプチドは、上例の代表的なタンパク質またはポリペプチドに限定されることはない。
修正(通常は主要構造を変更しない)形態には、アセチレン化またはカルボキシル化のごとき生体内または生体外の化学誘導形態が含まれる。また修正には、ポリペプチド合成とプロセス、あるいは、さらなるプロセスステップにおけるグリコシル化修正によって得られるポリペプチドのごときグリコシル化も含まれる。当該修正は、ポリペプチドを一種のグリコシル化酵素(哺乳類のグリコシル化酵素または脱グリコシル化酵素、等々)に曝露することにより実行できる。この修正形態はさらに、リン酸化アミノ酸残分(例:ホスホチロシン、ホスホセリン、ホスフォトレオニン)を有する配列も含む。さらに、抗タンパク質分解特性を改善できるか、溶解特性を最良化できる修正ポリペプチドも含むことができる。
本明細書で使用される用語“実施可能に接続”とは、線状DNA配列の一部が同じ線状DNA配列の他の部分の活性に影響を及ぼすことができることを意味する。例えば、もしシグナルペプチドDNAが前駆物質として発現され、ポリペプチドの分泌に関与するなら、そのシグナルペプチド(分泌リーダ配列)DNAは実施可能にポリペプチドDNAに接続する。もしプロモータ制御配列の転写が開始したら、それはエンコード配列に実施可能に接続される。もしリボソーム結合部位が翻訳可能な位置に配置されると、それはエンコード配列に実施可能に接続される。一般的に“実施可能に接続”とは、隣接するが、分泌リーダ配列のためにはリーディングフレームに隣接することを意味する。
本発明の利点は次のようなものである。すなわち、本発明は、生体内でその安定性を増強し、活性半減期を延長するために、TACI受容体のBAFFを結合するドメイン2(CRD2)と、Br3受容体のBAFFを結合するドメイン(CRD)とを融合することで得られる断片を設計および構築することである。そのことは免疫グロブリンのFc断片と融合できる。例えば、それは、IgG1、IgG2またはIgG4のFc断片と融合できる。さらに改善された分泌発現を実行するために、シグナルペプチドをN−末端に結合することができ、よって一連の融合タンパク質分子を得ることができる。この新タイプのB細胞活性化因子の拮抗物質である本発明のBAFFトラップは、BAFFとの組み合わせ効果を大きく改善し、治療投薬量を減少させ、自己免疫疾患の治療効果を高めることができる。それは自己免疫疾患の予防および治療の新規で効果的な選択肢を提供する。
BAFFとその受容体の相互作用概略図(Nature Review Immunology 2002年2:465−475からの抜粋)を示す。 BAFFトラップの構造概略図を示す。Fc断片の追加によって融合タンパク質は二量体の形態で容易に存在する。 IgG1 FcのRT−PCRの結果を示す(1%アガロースゲル電気泳動)。M:100bp DNAラダー(インビトロゲン)。1:RT−PCR生成物 組み換えプラスミドpEF−BTの構造の概略図である。 真核生物発現ベクターpEF1/V5−HisAのプラスミドプロフィールを示す。 組み換えプラスミドpEF−TACI−Br3(1%アガロース電気泳動)のKpm I/BamH Iの二重消化結果を示す。M:1kb DNAラダー(インビトロゲン)。11、15、16、26、27は異なるクローンをそれぞれ表す。 組み換えプラスミドpEF−BT(1%アガロース)のKpn I/Pme I二重消化結果を示す。M:1kb DNAラダー(インビトロゲン)。1、2、5、6、7、10は異なるクローンをそれぞれ表す。 純化タンパク質(12%SDS−PAGE)の電気泳動パターンを示す。M:タンパク質分子量標準。1:非減少条件。2:減少条件 リューマチ性関節炎モデルの体重変化と臨床スコアの変化を示す。Aは重量変化であり、Bは臨床スコア変化である。 図10は、踝の組織病理学評価(HE、倍率10*40)と、病理スコア分析を示す。Aは踝関節部分のHE染色(aは正常ラット群、bはモデル群、cはhIgG群、dはBT群)であり、Bは病理スコアである。 図11は、フローサイトメトリによるB22+B細胞の検出結果を示す。Aは正常群、Bはサリン群、CはhIgG群、DはBT群
実施例の説明
本発明を添付図面に沿って以下の実施例によりさらに詳細に解説する。以下の実施例では、特に言及がない実験条件は、従来からよく知られているものである(例:サムブルック・J、ラッセル・DW、2001年、分子クローン技術、実験マニュアル(第3版)、スプリングハーバーラボラトリプレス社、または製造業者推奨条件)。
実施例1:BAFFトラップエンコード遺伝子の構造及び発現
1.BAFFトラップエンコード遺伝子の調製方法
遺伝子全体合成法を使用し、TACIドメイン2とBr3ドメイン(CRD)によって融合されたcDNA断片を得るものであり、当該断片の5’末端にヒトIL−2シグナルペプチド配列を含むcDNA断片を得る。
以下のプライマーを設計し、IgG1 Fe断片cDNAを増幅する。
5’プライマー(SEQ ID No.6):5’CGG GAT CCG ACA AAA CTC ACA CAT GCC3’
3’プライマー(SEQ ID No.7):5’ AGG TTT GTT TAA
ACT CAT TTA CCC GGA、GAC AGG 3’
PCR生成物をクローン化ベクターに挿入するため、BamH I部位は5’プライマーに設計され、Pme I部位は3’プライマーに設計された。
テンプレートとしてヒトリンパ球の全RNAであるRT−PCRはIgG1 Fc断片を増幅した。反応条件は以下のごとくであった。
50℃での30分間のRT−PCR反応混合変性処理後に、反応は以下の条件下で実行された。
逆転写反応:94℃での30秒間の変性、55℃での30秒間のアニーリング、68℃での1分間の延展。10サイクルの反応。
PCR反応:94℃での30秒間の変性、60度での30秒間のアニーリング、68℃での1分間の延展。25サイクルの反応。続いて68℃での12分間の追加延展。
反応終了後、RT−PCR生成物を1%アガロースゲル電気泳動により検出。図3で示すように、予期したサイズ(〜700bp)のDNA断片が得られた。
全長BAFFトラップのヌクレオチドとタンパク質配列はSEQ ID No.5とSEQ ID No.3としてそれぞれ示された。Fc断片が追加されたため、融合タンパク質は二硫化結合によって二量体の形態で存在する。BAFFトラップ構造図は図2で示
されている。
2.BAFFトラップエンコード遺伝子を含んだ組み換えプラスミドの構築
上述したように、遺伝子全体合成断片(TACI−Br3)においては、Kpn I規制部位は5’プライマーに設計され、BamH I規制部位は3’プライマーに設計された。よって、TACI−Br3のcDNA断片は、真核生物発現ベクターpEE1/V5−HisA(米国のインビトロゲン社から購入、図5のマップ参照)の多重クローン化部位Kpn1/BamHに直接的に挿入でき、IgG1 Fc断片は多重クローン化部位BamH I/Pme Iに挿入でき、よって、BAFFトラップの融合断片が入手できた。構築プロセスは図4で示されている。
2.1 組み換えプラスミドpEF−TACI−Br3の構築
遺伝子全体合成断片TACI−Br3をpEFI/V5−HisAのKpn I/BamH I部位に挿入し、結さく生成物pEF−TACI−Br3をE.coli JM109に変態させ、ランダムに28個のクローンを選択し、スクリーニングした。番号が11、15、16、26および27のクローンをKpn I/BamH Iによってバックカットし、標的断片を得た。組み替えプラスミドpEF−TACI−Brの酵素消化結果を図6で示す。配列分析のために番号26のクローンを選択し、もし配列が正しければ、IgG1 Feとの融合遺伝子をさらに構築する。
2.2 組み換えプラスミドpEG−BTの構築
PEF−TACI−Br3 No.26クローンに基づき、IgG1Fc断片をBamH I/Pme I部位に挿入した。結さく生成物pEF−BTをE.coli JM109に変態させ、スクリーニングのために12個のクローンをランダムに選択した。組み換えプラスミドpEF−BTの酵素消化結果を図7で示す。Kpn I/Pme Iによる番号1、2、6、7および10のクローンをバックカットして標的断片を得て、番号10のクローンをDNA配列のために送り出した。DNA配列結果は、組み換えプラスミドの標的遺伝子の配列と、設計(TACI−Br3−IgG1 Fc)(すなわち、SEQ
ID No.5)のBAFFトラップ遺伝子は一貫していることを示した。
4.標的タンパク質の安定発現株−CHO−BTのスクリーニングおよび特定
5μgの組み換えプラスミドpEF−BTを大量調製によって取得し、リポソームであるリポフェクタミン2000を使用してCHO−K1細胞(米国のATCCから購入)を移入し、2日後に1:5の割合で培養し、0.4mg/ml G418(米国のインビトロゲン社から購入)をスクリーニングに加えたところ、10日後にコロニー形成が観察できた。明確に分離された縁部と良好な細胞状態を有する96個のモノクローンをランダムに消化し、6枚の24ウェルプレートに接種し、培養した(第1ラウンドスクリーニング)。
2日後に、培養上澄液を採取し、融合タンパク質発現をELISAによって検出し、24個のポジティブ発現クローンを選択し、24ウェルプレートにそれぞれ接種した(第2ラウンドスクリーニング)。2日間の培養後に、ELISAによって上澄液の融合タンパク質発現を検出し、相対的に高い発現性を有した6個のクローン(1−B2、1−B8、1−D7、1−E1、2−D1、2−F6)をさらに限界希釈法によってスクリーニングのために選択した。
96ウェルプレートにそれぞれ接種し(1細胞/ウェル/200μL)(第3ラウンドスクリーニング)、細胞合流後(約8日後)にELISAによって培養上澄液の融合タンパク質発現を検出し、相対的に高い発現性を有する6個のクローンを選択し、24ウェルプレートに接種した。細胞合流まで、6ウェルプレートに接種され、ELISAによってそれぞれのクローンの発現が検出された。結果を表2に示す。
培養をスケールアップするために1−B8−1、1−B7−7および1−E1−7の選択された相対的に高い発現は、T75の方形ボトル内に膨張され、上澄液は4日後に回収され、Pr.Aセファロースにより吸収させ、融合タンパク質の発現を検出した。結果は、純化タンパク質と予想タンパク質の分子量が同じであり、ウエスタンブロット法によって確認された。
1−B8−1、1−D7−7、1−E1−7を採取し、それぞれ96ウェルプレートに接種した(1細胞/ウェル/200μL)(第4ラウンドスクリーニング)。細胞合流後(約10日後)、培養上澄液の融合タンパク質発現をELISAで検出した。3クローンは同種であり、最も高い発現は増幅されて保存され、CHO−BT(1−B8−1)、CHO−BT(1−D7−7)、CHO−BT(1−E1−7)と命名された。次の発現および純化実験にCHO−BT(1−E1−7)が選択された。
5.融合タンパク質BAFFとラップ(BT)の増大した発現および純化
当該スクリーニングされたCHO−BT(1−E1−7)の細胞の大スケール培養後、上澄液は、MAB−Selectゲル(米国のGE社から購入)によって純化され、SPカラムクロマトグラフィーを通過した。2段階のカラムクロマトグラフィー後のタンパク
質電気泳動パターンが図8で示される。結果は、還元条件下での純化された標的タンパク質の分子量は38kDaであり、非還元条件下では76kDaであった。これは二量体の形態で存在し、予想通りであった。純化されたタンパク質の純度は95%以上が可能であった。
実施例2 融合タンパクBAFFトラップ(BT)の特定および効力実験
1.融合タンパク質BAFFトラップ(BT)およびBAFFの結合定数の決定
生体外条件下でBAFFトラップとBAFFの結合能を検出するためにBIAcoreT100を使用し、その結合定数がBIAcoreT100評価ソフトによって分析された。また、BAFF R−FcおよびTACI−Fcの基準が対照物質として使用された。実験ステップは以下のごとくであった。
(1)カップリング:当初にHEPES標準溶液を使用してBAFFトラップタンパク質を希釈し、続いて10mM酢酸ナトリウム溶液(pH=5.0)、2μg/ml、200μlに希釈し、カップリングのために4回の注入を実行した。流量と時間は従来通りであった。量的標準のTACI−FeおよびBr3−Fcを酢酸ナトリウム溶液に加え、この最終濃度も2μg/ml、200μlに希釈し、同方法を使用してカップリングさせ、チップ上に固定した。
(2)結合アッセイ:1800nm、600nm、200nm、66nm、および22nmの120μl以上のHEPES溶液を使用してBAFF標準物を段々と希釈した(サイクル荷重、接触時間60秒、分離時間900秒、流量30μl/分)。
(3)動的分析:BIAcoreT100評価ソフトを使用して、カップリング率(Ka)および分離率(Kd)を分析(結合定数KD=Kd/Ka)
結果:TACI−FcおよびBr3−Fcと比べて、BAFFトラップは強力なBAFF結合能を有しており、KD値は約12.7nMであり、TACI−FcとBr3−FcのBAFFとの結合定数はそれぞれ14.8nMと34nMであった(表3)。
2.生体外の融合タンパク質BAFFトラップ(BT)の細胞結合の同定
ラージ細胞(米国のATCCから購入)は高発現BAFF受容体(TACIおよびBr3)のためのヒトB細胞ラインであり、BT競合的拮抗BAFFの組み合わせを検出するのに使用される。ラージ細胞は対数増殖期で採取され、異なる濃度のBTタンパク質と抗TACI抗体/抗Br3抗体が加えられ、室温で1時間培養され、洗浄後にFITC標識の第2抗体が加えられ、暗所内で30分間室温にて培養され、洗浄後に上昇流細胞数測定
された。結果は表4にて示される。(hIgGは、タンパク質群としてヒトIgG1 Fc断片を含有した。)
結果は、BTが、抗体とBAFF受容体(ラージ細胞上のTACIおよびBr3)の組み合わせを競合的に抑制することを示した。さらにその効果が投与量に依存することを示した。すなわち、生体外の実験では、BTはBAFFと、その細胞表面受容体の結合を抑制する拮抗剤として使用できることを示している。
3.ラットのリューマチ性関節炎モデルの融合タンパク質BAFFトラップ(BT)の治療効果
ラットのアジュバント誘導関節炎モデル(AIA)による生体内におけるBTの治療効果の研究
実験方法:生後6週間から8週間の雌Lewisラットに、5mg/mlの不活性化BCGを含んだ100μLの不完全フロイントアジュバントを尻尾の根元から皮下注射した。対照群のラットは無処理であった。開始時ラットは無作為に3治療群(サリン群、hIgG群、融合タンパク質BT群(n=10))に分割され、100μg/100μl/一匹が腹腔内投与された。毎週2度投与されただけであった(ヒトIgG1 Fc断片を含んだhIgG群、無関係治療群として利用)。毎日体重を計測し、二重ブラインド法を使用して四肢の臨床スコアをモニターした。毎週一回、軌道静脈から血液を採取し、血清を分離し、−80℃の冷蔵庫で保管した。
45日目間治療した後にラットを処分し、その踝を採取し、HE染色した。リンパ球を脾臓から分離し、脾臓のB細胞の内容をフローサイトメトリー(B220抗体検出)によって検出した。
実験結果:それぞれの群のラットの体重の変化と、臨床スコアの変化は図9として示されている。結果:第2日目からラットの体重は減少し始め、17日目から治療し、短期の継続的体重減少後、約25日目に最低体重に到達し、その後に体重上昇が開始した。BAFFトラップ群の上昇率は、hIgG群やAIA群よりも大きく、43日目から統計的に意味のあるものになった(P<0.05)。やがて、モデルラットのリューマチ性関節炎
が徐々に発現し、重症化した。その臨床スコアも上昇し、17日目に14±2になった。その後に、臨床スコアは徐々に減少し、BAFFトラップ群の減少率は他の2つの群のものより大幅に大きかったが(P<0.05)、37日目に通常に戻った。このときのAIA群のスコアは10±1であり、hIgG群のスコアは6±1であった。
全ての群のHE染色結果は図10Aとして示されている。AIA群およびhIgG群では、リンパ球浸透、骨破壊、および関節滑膜炎(AIA群では、骨の線維化とパンヌスも見られた)が確認され、BT群では滑膜統合、リンパ球償還および損傷骨補修が確認された。これは正常ラットの関節の場合と類似していた。病理スコア結果は図10Bとして示されている。AIA群とhIgG群の病理スコアは4ポイントまでであり、BT群では病理スコアは大きく減少し(P<0.05)、正常化した。
フローサイトメトリーによるB220+B細胞の検出結果は図11で示されている。BT群では、ラット脾臓細胞のB220+B細胞の割合は17.6%であり、サリン群合や(32.6%)hIgG治療群(27.1%)の場合よりも大幅に小さかった。結果は大きな差(P<0.01)を示し、正常ラットのもの(21.4%)と調和していた。
上記の実施例は、本発明がBAFF受容体の拮抗物質として利用可能な融合タンパク質BAFFトラップ(BT)を成功裏に製造したことを示している。それはラットAIAモデルに対して優れた治療効果を有し、自己免疫疾患の治療のための新規で効果的な選択肢を提供する。
参照
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2.Mackay F, Ambrose C: The TNF family members BAFF and APRIL: the growing complexity. Cy tokine Growth Factor Rev 2003, 14(3-4):311-324
3.Schneider P, MacKay F, Steiner V, Hofmann K, Bodmer JL, Holler N, Ambrose C,
Lawton P, Bi xler S, Acha-Orbea H et al: BAFF, a novel ligand of the tumor necrosis factor family, stimulates B cell growth. J Exp Med 1999, 189(11): 1747-1756.
4.Sutherland AP, Mackay F, Mackay CR: Targeting BAFF: immunomodulation for autoimmune disea ses and lymphomas. Pharmacol Ther 2006, 112(3):774-786.
5.Scapini P, Nardelli B, Nadali G, et al. G-CSF-stimulated neutrophils are a prominent source of fu nctional BLyS. J Exp Med, 2003; 197: 297-302.
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affinity ligand binding. J Biol Chem, 2005; 280: 7218-7227.
7.Kim HM, Yu KS, Lee ME, et al. Crystal structure of the BAFF-BAFF-R complex and its implica tions for receptor activation. Nat Struct Biol, 2003; 10: 342-348

Claims (21)

  1. (1)以下の構造的ドメインを含んだ融合タンパク質であって、該ドメインは、TACI受容体のBAFFを結合するCRD2ドメインと、Br3受容体のBAFFを結合するCRDドメインとを融合することで得られる、融合タンパク質、又は(2)該融合タンパク質のアミノ酸配列内の少なくとも1つのアミノ酸を置換及び/若しくは削除及び/若しくは追加することで得られ、該融合タンパク質と同一若しくは類似の機能を有するタンパク質である、B細胞活性化因子の拮抗物質。
  2. 前記B細胞活性化因子の拮抗物質は、SEQ ID No.1のアミノ酸配列のタンパク質、又はSEQ ID No.1のタンパク質のアミノ酸配列内の少なくとも1つのアミノ酸を置換及び/若しくは削除及び/若しくは追加することで得られ、SEQ ID No.1のタンパク質と同一若しくは類似の機能を有するタンパク質である、請求項1記載の拮抗物質。
  3. 前記B細胞活性化因子の拮抗物質は、(1)SEQ ID No.1のアミノ酸配列のC−末端のヒト免疫グロブリンのFc断片のアミノ酸配列と接続するアミノ酸配列を有するタンパク質、又は(2)該タンパク質のアミノ酸配列内の少なくとも1つのアミノ酸を置換及び/若しくは削除及び/又は追加することで得られ、該タンパク質と同一若しくは類似の機能を有するタンパク質である、請求項1記載の拮抗物質。
  4. 前記B細胞活性化因子の拮抗物質は、SEQ ID No.2のアミノ酸配列のタンパク質、又はSEQ ID No.2のタンパク質のアミノ酸配列内の少なくとも1つのアミノ酸を置換及び/若しくは削除及び/若しくは追加することで得られ、SEQ ID No.2のタンパク質と同一若しくは類似の機能を有するタンパク質である、請求項3記載の拮抗物質。
  5. 前記B細胞活性化因子の拮抗物質は、N−末端のシグナルペプチドと接続するタンパク質である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の拮抗物質。
  6. 前記B細胞活性化因子の拮抗物質は、SEQ ID No.3のアミノ酸配列のタンパク質、又はSEQ ID No.3のタンパク質のアミノ酸配列内の少なくとも1つのアミノ酸を置換及び/若しくは削除及び/若しくは追加することで得られ、SEQ ID No.2のタンパク質と同一若しくは類似の機能を有するタンパク質である、請求項5記載の拮抗物質。
  7. 前記B細胞活性化因子拮抗物質は、ヒト免疫グロブリンのFc断片による二量体タンパク質の形態である、請求項3〜6のいずれか1項に記載の拮抗物質。
  8. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のB細胞活性化因子拮抗物質をコードするヌクレオチド配列。
  9. 前記ヌクレオチド配列は、(1)SEQ ID No.10のヌクレオチド配列若しくはその変性配列、又は(2)該(1)として示されるアミノ酸配列内の少なくとも1つのヌクレオチドを置換、削除若しくは追加することで誘導され、SEQ ID No.10のヌクレオチド配列と同一若しくは類似の機能を有するヌクレオチド配列である、請求項8記載のヌクレオチド配列。
  10. 前記ヌクレオチド配列は、(1)SEQ ID No.4のヌクレオチド配列若しくはその変性配列、又は(2)該(1)として示されるアミノ酸配列内の少なくとも1つのヌ
    クレオチドを置換、削除若しくは追加することで誘導され、SEQ ID No.4のヌクレオチド配列と同一若しくは類似の機能を有するヌクレオチド配列である、請求項9記載のヌクレオチド配列。
  11. 前記ヌクレオチド配列は、(1)SEQ ID No.5のヌクレオチド配列若しくはその変性配列、又は(2)該(1)として示されるアミノ酸配列内の少なくとも1つのヌクレオチドを置換、削除若しくは追加することで誘導され、SEQ ID No.5のヌクレオチド配列と同一若しくは類似の機能を有するヌクレオチド配列である、請求項10記載のヌクレオチド配列。
  12. 請求項8〜11のいずれか1項に記載のヌクレオチド配列を含む遺伝子ベクター。
  13. 請求項12記載の遺伝子ベクターを含む宿主細胞。
  14. 自己免疫疾患の治療薬を製造するための、請求項1〜7のいずれか1項に記載のB細胞活性化因子拮抗物質、請求項8〜11のいずれか1項に記載のヌクレオチド配列、請求項12記載の遺伝子ベクター、又は請求項13記載の宿主細胞の利用。
  15. 前記自己免疫疾患は、リューマチ性関節炎、全身性エリテマトーデス、又はシーグレン症候群である、請求項14記載の利用。
  16. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のB細胞活性化因子拮抗物質、請求項8〜11のいずれか1項に記載のヌクレオチド配列、又は請求項12記載の遺伝子ベクターが主要な活性成分である自己免疫疾患の治療薬。
  17. 前記自己免疫疾患は、リューマチ性関節炎、全身性エリテマトーデス、又はシーグレン症候群である、請求項16記載の自己免疫疾患の治療薬。
  18. B細胞活性化因子拮抗物質をコードする遺伝子を発現ベクターにローディングするステップと、該発現ベクターを宿主に移行させるステップと、該宿主を培養して増殖させるステップと、該宿主及び/又はその培養上澄液の単離及び純化によってB細胞活性化因子拮抗物質を得るステップと、を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のB細胞活性化因子拮抗物質の調製方法。
  19. 前記発現ベクターは、真核プラスミド発現ベクター、アデノウイルスベクター、又はアデノ関連ウイルスベクターである請求項18記載の調製方法。
  20. 前記宿主は真核細胞である、請求項19記載の調製方法。
  21. 前記単離および純化するステップは、米国GE社により製造されるMab−Selectゲルカラム及びSPカラムクロマトグラフィーによる宿主の大規模培養上澄液の純化であり、その後にB細胞活性化因子の拮抗物質を得る、請求項20記載の調製方法。
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