JP2016520614A - タンパク質薬物の不活性化のための抗体ロッカー - Google Patents

Abstract

標的細胞または組織における状態を治療するために、該標的細胞または組織で選択的に活性化されることが可能なヒンジ抗体が開示される。該ヒンジ抗体は、機能的抗体と、2つの阻害ドメインと、4つの切断可能リンカーを含む。該機能的抗体は、活性化状態で該状態を治療することが可能なものであり、2本の軽鎖および2本の重鎖を有する。各阻害ドメインは、免疫グロブリンのヒンジドメインを含み、2本のペプチドアームからなる。各切断可能リンカーは、該標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質を含み、かつ該阻害ドメインの該ペプチドアームのうちの一方を該機能的抗体の軽鎖および重鎖のうちの1つのN末端に連結する。また、このヒンジ抗体の生成および使用のための方法も開示される。【選択図】図２

Description

本開示は、一般的に、様々な医学的状態を治療するための治療薬として有用である抗体ベースの分子に関する。より詳細には、開示される発明は、標的細胞または組織で医学的状態を治療するために、該標的細胞または組織で選択的に活性化されるヒンジ抗体に関する。

モノクローナル抗体をはじめとする抗体ベースの治療剤は、種々の疾患の治療で有効な薬物の主要クラスの1つとして台頭してきている。2012年の世界的売上による上位10種類の薬物のうち、5種類は治療用抗体であり、ヒュミラ（HUMIRA^TM）、レミケード（REMICADE^TM）、リツキサン（RITUXAN^TM）、ハーセプチン（HERCEPTIN^TM）、およびアバスチン（AVASTIN^TM）を含む。該5種類の薬物は、世界中で約450億米ドルの総収益を上げ、その年の全世界の抗体ベース治療剤の60％に近づいた。既存の製品がその承認用途を拡大し、新規参入製品が市場に進出するので、世界市場は継続的に成長することが予測される。

当該分野は発展し続けるが、より有効かつ手頃な抗体ベースの候補薬を市場に出すためには、多数の課題が残っている。現行の抗体ベースの治療剤に伴う1つの問題は、作用部位の選択性の低さである。モノクローナル抗体および可溶性融合タンパク質は、それらの意図される標的分子（抗原および細胞表面受容体など）に結合し、かつそれを中和することに関して特異的である。しかしながら、大部分の標的分子は疾患部位に特異的でなく；むしろ、それらは疾患部位以外の細胞または組織に存在し得る。したがって、治療剤が、それらの非疾患正常細胞または組織で作用する場合がある。この的外れな（off-target）作用は、望ましくない副作用をもたらし得る。結果として、高度に標的化された抗体ベース治療剤を開発することが望ましい。

的外れな作用を回避し、かつ選択性を増大させる1つの考えられるスキームは、標的部位で活性化可能なプロ抗体を提供することである。例えば、米国特許第8,399,219号および米国特許出願公開第2010/0189651号には、ペプチドマスクまたはマスク性部分により修飾されているプロテアーゼ活性化可能型抗体が開示されている。これらの文献では、ファージディスプレイ技術を用いて、その結合ターゲットに対する機能的抗体の結合性を阻害/低減することが可能なペプチドまたは部分をスクリーニングする。しかしながら、そのような方法により取得されるマスク性部分は、すべての抗体に普遍的に適用できず、これは、それらが特異的標的に対するその阻害能力に基づいて同定されるからである。したがって、それらのアプローチでは、各抗体ベース治療剤に対してマスク性部分を開発することが必要であり、これは時間がかかり、費用がかかり、かつ複雑である。また、マスク性部分の導入は、被験体に対して不必要な免疫応答を誘導するリスクを冒す。

類似のアプローチが、米国特許出願公開第2010/0189727号に記載され、該文献は、抗体を不活性化するために、抗体の抗原結合部位に非共有的に結合するマスク性リガンドを提案した。特に、マスク性リガンドは、抗体が特異的に結合する抗原のエピトープの2コピー、および該エピトープの各コピーに連結された切断可能ポリペプチド切断可能リンカーを含む。上記のファージディスプレイ技術と同様に、マスク性リガンドもまた、各抗体に関して特異的に設計する必要があり、したがって、そのような不活性化型抗体の開発もまた、時間がかかり、高額な費用を伴う。さらに、マスク性リガンドは治療用抗体に対して高い親和性を有するので、切断可能ポリペプチド切断可能リンカーの切断後に、抗体に対して一部のマスク性リガンドが付着している場合がある。これらの残留マスク性リガンドは、抗体の治療的作用を妨げ得る。

米国特許第8,399,219号 米国特許出願公開第2010/0189651号 米国特許出願公開第2010/0189727号

上記に鑑みて、当技術分野には、作用部位の改善された選択性ならびに強化された有効性などの特徴を保持するように慎重に設計および遺伝子操作されている次世代治療薬を提供することに対する必要性が存在する。さらに、そのような設計および遺伝子操作スキームは、広範な抗体ベース治療剤に対して適用可能であるべきであり、かつ望ましくない免疫応答を招かないであろう。

下記では、読者に対して基本的な理解を提供するための、本開示の簡潔な概要を提示する。この概要は、本開示の広範囲な要旨ではなく、本発明の重要な部分/決定的要素を特定せず、また本発明の範囲を線引きするものではない。この概要の唯一の目的は、さらに後ろに示されるより詳細な説明に対する前置きとして、簡潔な形で本明細書中に開示される一部のコンセプトを提示することである。

一態様では、本開示は、ヒンジ抗体に関する。この抗体ベース治療剤は、標的細胞または組織での状態を治療するために、該標的細胞または組織で選択的に活性化されることが可能である。

本開示の種々の実施形態において、ヒンジ抗体は、機能的抗体、2つの阻害ドメイン、および4つの切断可能リンカーを含む。機能的抗体は、活性化状態では状態を治療することが可能であり、2本の軽鎖および2本の重鎖を含む。2つの阻害ドメインのそれぞれは、ジスルフィド結合により状態互に連結されている2本のペプチドアームからなる。各阻害ドメインは、ジスルフィド結合により相互に連結されている2本のペプチドアームからなる。4つの切断可能リンカーのそれぞれは、標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質を含む。各切断可能リンカーは、2つの阻害ドメインの2本のペプチドアームのうちの一方を、機能的抗体の2本の軽鎖および2本の重鎖のうちの1つのN末端に連結する。

本開示の特定の実施形態において、2つの阻害ドメインのそれぞれが、免疫グロブリンA（IgA）、免疫グロブリンDもしくは免疫グロブリンG（IgG）のヒンジドメイン、またはヒンジドメインの断片である。例えば、阻害ドメインは、以下の配列：IgGの配列番号10、11、12および13、IgAの配列番号14および15、ならびにIgDの配列番号54および55のうちのいずれかを含むことができる。

任意選択的な実施形態では、機能的抗体は、抗TNF-α抗体、抗RANKL抗体、抗CTLA-4抗体、抗HER2抗体、抗EGFR抗体、抗VEGF抗体、抗VEGFR2)抗体、抗IL6R抗体、抗IL12/23抗体、抗CD3抗体、抗CD11a抗体、抗CD20抗体、抗CD25抗体、抗CD30抗体、抗CD33抗体または抗CD52抗体である。例えば、機能的抗体の軽鎖のアミノ酸配列は、配列番号1、2、3、4、5、6、7、8および9のアミノ酸配列のうちのいずれかであり；一方で、機能的抗体の重鎖のアミノ酸配列は、配列番号58、59、60、61、62、63、64、65および66のアミノ酸配列のうちのいずれかである。

特定の実施形態では、ペプチド基質は、以下の酵素のうちのいずれかにより切断可能である：マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）、カテプシン（CTS）、カスパーゼ（CASP）、またはディスインテグリンおよびメタロプロテイナーゼ（ADAM）。例えば、一部の実施形態において、酵素はMMP-2またはMMP-9であり、各切断可能リンカーは、配列番号16のアミノ酸配列を含む。

本開示の一部の実施形態において、機能的抗体は抗TNF-α抗体であり、これは配列番号1のアミノ酸配列を有する軽鎖および配列番号58のアミノ酸配列を有する重鎖を有し、切断可能リンカーのそれぞれが配列番号16のアミノ酸配列を含み；阻害ドメインのそれぞれが配列番号10のアミノ酸配列を含む。

別の態様では、本開示は、本開示の上記の態様/実施形態に係るヒンジ抗体を生成するための発現系に関する。

本開示の種々の実施形態において、生成のための発現系は、第1の核酸配列および第2の核酸配列を含む。第1の核酸配列は、5’から3’へと、第1の阻害ドメインコード領域、第1の切断可能リンカーコード領域および軽鎖コード領域を含む。第1の阻害ドメインコード領域は、上述のヒンジ抗体のうちのいずれかの阻害ドメインの第1のペプチドアームをコードする。第1の切断可能リンカーコード領域は、上述のヒンジ抗体の切断可能リンカーをコードし、切断可能リンカーは、標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質である。軽鎖コード領域は、上述のヒンジ抗体の機能的抗体の軽鎖をコードし、このとき、機能的抗体は、活性化状態では状態を治療することが可能である。第2の核酸配列は、5’から3’へと、第2の阻害ドメインコード領域、第2の切断可能リンカーコード領域および重鎖コード領域を含む。第2の阻害ドメインコード領域は、ヒンジ抗体の阻害ドメインの第2のペプチドアームをコードする。第2の切断可能リンカーコード領域は、ヒンジ抗体の切断可能リンカーをコードする。重鎖コード領域は、ヒンジ抗体の機能的抗体の重鎖をコードする。

本開示の一部の任意選択的な実施形態では、第1および第2の核酸配列は、単一の発現ベクター中に構築することができる。例えば、発現系は、第1の核酸配列と第2の核酸配列とを連結する連結性核酸配列をさらに含むことができる。連結性核酸配列の非限定的な例としては、フーリン（Furin）2Aポリペプチドをコードする配列または内部リボソーム侵入部位（IRES）配列が挙げられる。

第1および第2の核酸配列が単一の発現ベクター中に構築される場合、発現系は、第1の核酸配列、第2の核酸配列、および任意により連結性核酸配列の宿主細胞中での翻訳を調節するために、第1の核酸配列と第2の核酸配列とを機能的に連結する調節配列を任意によりさらに含むことができる。あるいは、発現系は、第1および第2の核酸配列にそれぞれ機能的に連結される少なくとも2つの別個の調節配列を含み、それにより第1および第2の核酸配列の発現の個別の調節を可能にすることができる。

一部の他の実施形態では、第1および第2の核酸配列は、2つの別々の発現ベクター中に構築することができる。例えば、第1の核酸配列が、機能的に連結された第1の調節配列と一緒に第1の発現ベクター中に構築され、一方で、第2の核酸配列が、機能的に連結された第2の調節配列と一緒に第2の発現ベクター中に構築される。続いて、第1および第2の発現ベクターを、同じ宿主細胞または異なる宿主細胞に送達し、そこで発現させることができる。

本開示の特定の実施形態において、阻害ドメインは、免疫グロブリンA（IgA）、免疫グロブリンDもしくは免疫グロブリンG（IgG）のヒンジドメイン、またはヒンジドメインの断片である。

本開示の種々の実施形態において、発現系は、上述のヒンジ抗体のうちのいずれかをコードする。例えば、発現系が単一の構築物により具体化される場合、構築物の核酸配列は、配列番号17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49および50のうちのいずれかであり得る。発現系が二ベクター（または二プラスミド）系として具体化される場合、第1の核酸配列が配列番号67、69、71、73、75、および77のうちのいずれかであり；一方で、第2の核酸配列が配列番号68、70、72、74、76および78のうちのいずれかである。

また別の態様では、本開示は、本開示の上記の態様/実施形態に係るヒンジ抗体の製造での使用に好適な組換えベクターに関する。

本開示の特定の実施形態において、組換えベクターは、本開示の上述の態様/実施形態に係る合成核酸分子、および該合成核酸分子に機能的に連結された1つ以上の調節配列を含み、それにより、ベクターが、好適な条件下および適切な宿主細胞中で、本開示の上述の態様/実施形態に係るヒンジ抗体を発現することが可能となる。

さらに別の実施形態では、本発明は、被験体；特に、癌または自己免疫疾患を有する被験体を治療するための方法に関する。

本発明の一部の実施形態において、方法は、本開示の上記の態様/実施形態に係るヒンジ抗体の治療上有効量を被験体に投与することを含む。例えば、ヒンジ抗体は、被験体に、経口投与、皮下投与、静脈内投与、髄腔内投与または筋内投与することができる。

本開示の付随する特徴および利点の多くは、添付の図面に関連して考慮される、以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるようになるであろう。

本説明は、添付の図面に鑑みて読まれる以下の詳細な説明からよりよく理解されるであろう。

本開示の特定の実施形態に係るヒンジ抗体の構造を説明する模式図である。 本開示の実施形態に係るヒンジ抗体の設計スキームを説明する模式図である。 本開示の特定の実施形態に係るヒンジ抗体をコードする核酸分子を説明する模式図である。 本開示の一実施形態に係るヒンジ抗体の全体構造を説明する模式図である。 本開示の一実施例に従うSDS-PAGEゲルの写真を示す図である。 本開示の一実施例に従う2枚のSDS-PAGEゲルの写真を示す図である。 本開示の一実施例に従う様々な抗体の結合能を説明する棒グラフである。 本開示の一実施例に従うTNF-αシグナルを説明する棒グラフである。 本開示の別の実施例に従う様々な抗体の結合能を説明する棒グラフである。 本開示のまた別の実施例に従う様々な抗体の結合能を説明する棒グラフである。 本開示の一実施例に従うマウスの腫瘍部位でのヒンジ-αEGFR抗体のin vivo局在化および活性化を説明する写真を提供する図である。 コラーゲン誘導性関節炎に対するヒンジ-TNFα抗体のin vivo抗炎症作用を示す線グラフである。

通常の実務に従って、種々の記載された特徴/要素は、本発明に関連する具体的な特徴/要素を見積もる（scale）ために描写されるのではなく、むしろ本発明に関連する具体的な特徴/要素を最もよく説明するために描写される。また、様々な図中の同様の参照番号および記号表示は、同様の要素/部分を示すために用いられる。

説明
添付の図面に関連して以下に提供される詳細な説明は、実施例の説明として意図され、実施例が構築または利用され得る唯一の形態を代表することを意図しない。この説明は、実施例の機能ならびに実施例を構築および運用するためのステップの順序を示す。しかしながら、同じかまたは同等の機能および順序が、異なる実施例により遂行され得る。

便宜のために、本明細書、実施例および添付の特許請求の範囲で用いられる一部の用語を、ここに集める。特に定義されない限り、本明細書中で用いられるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により通常理解されるのと同じ意味を有する。

本明細書中で特に定義されない限り、本開示で用いられる技術用語および科学用語は、当業者により通常理解されかつ用いられる意味を有するであろう。文脈により特に必要とされない限り、単数形の用語はその用語の複数形を包含するであろうし、複数形の用語は単数形を包含するであろう。具体的には、本明細書中および特許請求の範囲で用いる場合、単数形「a」および「an」は、文脈がそうでないことを明らかに示さない限り、複数形の参照を包含する。また、本明細書中および特許請求の範囲で用いられる場合、「少なくとも1」および「1以上」との用語は同じ意味を有し、1、2、3、またはそれ以上を含む。

本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメーターは近似値であるにもかかわらず、具体的実施例で示される数値範囲は、可能な限り正確に報告されている。しかしながら、いかなる数値範囲も、それぞれの試験測定で見出される標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を元来含む。また、本明細書中で用いる場合、「約」との用語は、一般的に、所定の値または範囲の10％、5％、1％、または0.5％以内を意味する。あるいは、「約」との用語は、当業者により考慮される場合に、平均の許容可能な標準誤差以内を意味する。

「抗体ベース治療剤」との用語は、内在性ヒトタンパク質または病原体の薬理学的作用を阻害する治療剤を意味する。治療上有効量で存在する場合、該「治療剤」は、被験体に対して所望の治療効果を生じる。本開示の目的のために、抗体ベース治療剤は、それらの意図される標的分子に対する結合およびその中和に関して非常に特異的である抗体および融合タンパク質を包含する。

本明細書中で用いる場合、「抗体」との用語は、全長抗体およびそのいずれかの抗原結合性フラグメントまたは一本鎖を含む。各抗体の基本的な機能性単位は、ジスルフィド結合により相互に連結される2本の重鎖および2本の軽鎖からなるY字型分子である免疫グロブリン単量体である。「機能的抗体」は、全長抗体またはその特異的結合能力を維持する該抗体の1種以上のフラグメントを包含し；そのような機能的フラグメントの例としては、Fab（抗原結合性フラグメント）、Fv（可変フラグメント）、およびF(ab’)₂、Fab’、scFv（可変一本鎖フラグメント）等が挙げられる。抗体は、モノクローナルまたはポリクローナルであり得、ヒトもしくは非ヒト由来またはキメラタンパク質であり得る。

ここで、「切断可能リンカー」は、酵素により切断可能なペプチド基質である。作動可能な場合には、切断可能リンカーは、酵素により切断された際に、本発明のヒンジ抗体の活性化を可能にする。好ましくは、切断可能リンカーは、活性化が所望の作用部位で起こるように選択され、所望の作用部位とは、標的細胞（例えば、癌細胞）もしくは組織中またはその付近の部位であり得る。例えば、切断可能リンカーは、作用部位で特異的に発現または高発現される酵素に対して特異的なペプチド基質であり、それにより標的部位での切断可能リンカーの切断率は、標的部位以外の部位でのものよりも高くなる。

「リガンド」との用語は、受容体、基質、抗原決定基、または標的細胞もしくは組織上の他の結合部位と特異的に結合するかまたは反応的に会合するかまたは複合体形成するいずれかの分子を意味する。リガンドの例としては、抗体またはそのフラグメント（例えば、モノクローナル抗体またはそのフラグメント）、酵素（例えば、線維素溶解酵素）、生物学的応答修飾因子（例えば、インターロイキン、インターフェロン、エリスロポエチン、またはコロニー刺激因子）、ペプチドホルモン、およびその抗原結合性断片が挙げられる。

本明細書中で用いる場合、「核酸」との用語は、一本鎖または二本鎖RNA、mRNA、ならびにcDNAおよびゲノムなどのDNAを指す。特に示されない限り、特定の核酸配列はまた、その保存的に改変された変異体（例えば、縮重コドン置換）および相補配列、ならびに明示的に示される配列も、黙示的に包含する。また、特に指定されない限り、一本鎖ポリヌクレオチド配列の左手側の末端は5’末端であり；二本鎖ポリヌクレオチド配列の左手方向は5’方向と称される。

「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」との用語は、アミノ酸残基の多量体を意味するために、本明細書中で相互に交換可能に用いられる。これらの用語はまた、用語「抗体」も包含する。「アミノ酸」との用語は、天然に存在するアミノ酸および合成アミノ酸、ならびに天然に存在するアミノ酸と類似の様式で機能するアミノ酸アナログおよびアミノ酸ミメティクスを意味する。本明細書中で用いられるポリペプチド表記法では、標準的な使用法および慣習に従って、左手方向がアミノ（N）末端方向であり、右手方向がカルボキシ（C）末端方向である。

本開示全体を通して、「合成」核酸またはアミノ酸との用語は、自然界には見出されない核酸またはアミノ酸配列を意味する。方法により設計される合成配列は、いかなる形態（例えば、紙またはコンピューター読み取り可能な形態、および物理的に作製された核酸またはポリペプチド）でも本発明に含められることが意図される。物理的に作製された本発明の核酸およびポリペプチドは、設計された配列から直接的に誘導されるかまたはそのような配列のコピー（例えば、PCR、プラスミド複製、化学合成等により作製される）であるかにかかわらず、本発明の一部分である。「合成核酸」との用語は、例えば、完全に人工的なアミノ酸配列から誘導もしくは設計される核酸配列、または天然に存在する配列と比較して単一もしくは複数のヌクレオチド変化を有する核酸配列であって、ランダムもしくは部位特異的突然変異誘発、化学合成、DNAシャッフリング法、DNA再構成法により、または当業者に公知のいずれかの手段により作製されるものである核酸配列を含むことができる。そのような変化は、核酸配列によりコードされるアミノ酸配列を変化させることなしに行なうことができ、またはアミノ酸配列を改変して、コードされるタンパク質の所望の機能を変化させないかもしくは増強させておくことができる。

本明細書中で用いる場合、「ベクター」との用語は、宿主細胞に遺伝物質を送り届けるために用いられる組成物（例えば、ファージ、プラスミド、ウイルスベクターならびに細菌または酵母人工染色体などの人工染色体）を意味する。ベクターは、DNAまたはRNAのいずれかから構成することができる。ベクターは、当技術分野で周知の様々な技術により宿主細胞に導入することができる。ベクターの調節配列は、それに機能的に連結された標的遺伝子産物の発現に必要とされる核酸配列である。本明細書中で用いる場合、「機能的に連結された」との用語は、調節核酸と対象となる核酸とが、該対象となる核酸の発現が該調節核酸により支配されるように連結されていることを意味し、すなわち、調節核酸配列が、発現される対象である該核酸配列に機能的に連結されているべきである。したがって、調節核酸配列および、発現される対象である核酸配列は、例えば、発現される対象である核酸配列の5’末端に調節核酸配列を挿入することにより、互いに物理的に連結することができる。あるいは、調節核酸配列と発現される対象である核酸とが、単に物理的に近傍にあることにより、調節核酸配列が対象となる少なくとも1種の核酸配列の発現を支配することが可能であるようにすることができる。調節核酸配列と発現される対象である核酸とは、好ましくは、500bp、300bp、100bp、80bp、60bp、40bp、20bp、10bpまたは5bp以下、離れている。

本明細書中で用いる場合、「治療すること」との用語は、特定の疾患、障害、および/もしくは状態の1種以上の症状または特徴を、部分的または完全に緩和し、改善し、軽減し、その発症を遅延させ、その進行を妨げ、その重症度を低下させ、かつ/またはその発生頻度を減少させる目的で、医学的状態、状態の症状、状態に対して二次的な疾患もしくは障害、または状態になりやすい傾向を有する被験体に、本発明のヒンジ抗体を適用または投与することを意味する。一般的に、「治療」には、症状の改善または疾患のマーカーの減少だけでなく、治療の非存在下では予期されないであろう進行もしくは症状の悪化の中断または減速も含まれる。有益なまたは望ましい臨床結果としては、限定するものではないが、検出可能であるか検出不可能であるかにかかわらず、1種以上の症状の緩和、疾患の程度の軽減、疾患の安定化（すなわち、悪化していない）状態、疾患進行の遅延または減速、疾患状態の改善または緩和、および寛解（部分的または完全にかかわらず）が挙げられる。

本明細書中で用いる場合、「有効量」との用語は、所望の治療的応答を得るために十分な、成分の量を意味する。治療上有効量はまた、治療上の有益な作用が、化合物もしくは組成物のいずれの毒性作用または有害作用をも上回るものでもある。具体的な有効量または十分量は、治療される特定の状態、患者の身体的条件（例えば、患者の体重、年齢、または性別）、治療される哺乳動物または動物の種類、治療の持続時間、併用治療の性質（もしあれば）、ならびに用いられる具体的な製剤および化合物またはその誘導体の構造などの要素に伴って変わるであろう。有効量は、例えば、グラム、ミリグラムもしくはマイクログラムで、または体重キログラム当たりのミリグラム（mg/kg）として表わすことができる。

「被験体」との用語は、本発明のヒンジ抗体および/または方法を用いて治療可能である、ヒトをはじめとする哺乳動物を意味する。「被験体」との用語は、一方の性別が具体的に示されていない限り、男性および女性の両方を指すことが意図される。

本発明は、標的細胞または組織で選択的に活性化可能なヒンジ抗体に関する。本発明のヒンジ抗体を作製するための方法および組成物（例えば、核酸配列およびベクター）、ヒンジ抗体を含む医薬組成物、ならびにそれを用いる治療方法もまた、本発明の範囲内に入る。

図1は、本発明の特定の実施形態に係るヒンジ抗体100の一般的構造を説明する模式図であり、図2は、ヒンジ抗体100の設計スキームおよび作用機序を説明する模式図である。図1に示される通り、ヒンジ抗体100は、機能的抗体110、2つの阻害ドメイン120、および阻害ドメイン120を機能的抗体110に連結する4つの切断可能リンカー130を含む。図2を参照すると、生来の未切断型では、その標的リガンド（L）に対する当該ヒンジ抗体100の結合能力は、実質的に阻害（不活性化）されている。ヒンジ抗体100が被験体に投与され、標的部位に到達すると、標的部位で特異的に発現または高発現される酵素（E）が、切断可能リンカー130でヒンジ抗体100を切断するであろう。ヒンジ抗体100のこの酵素的切断は、ヒンジ抗体100から阻害ドメイン120を除去し、リガンド（L）に対する結合親和性を有する機能的抗体110を生じさせる。したがって、機能的抗体110の治療的作用を、疾患部位で回復させることができる。

図1を再び参照すると、機能的抗体110は全長抗体であるか、または活性化状態で状態を治療するための抗体の1つ以上の機能的フラグメントを含む。構造では、機能的抗体110は、ジスルフィド結合により連結された2本の軽鎖112および2本の重鎖114を含む。特に、2本の重鎖114は、ヒンジ領域で1箇所以上のジスルフィド結合（116）により連結されている。

好ましくは、機能的抗体110は、被験体で1種以上の状態を治療するための治療用抗体である。機能的抗体110は、全長治療用抗体、またはその機能的フラグメントであり得る。機能的抗体110の非限定的な例としては、以下のものが挙げられる：抗腫瘍壊死因子α（抗TNF-α）抗体（例えば、インフリキシマブ、アダリムマブ、セルトリズマブ・ペゴル（certolizumab pegol）およびゴリムマブ（golimumab））、抗NFκb活性化受容体リガンド（抗RANKL）抗体（例えば、デノスマブ）、抗細胞傷害性Tリンパ球関連抗原-4（抗CTLA-4）抗体（例えば、トレメリムマブ（tremelimumab）およびイピリムマブ（ipilimumab））、抗ヒト表皮増殖因子受容体（抗HER2）抗体（例えば、ペルツズマブ（pertuzumab）、トラスツズマブおよびトラスツズマブ・エムタンシン（trastuzumab emtansine））、抗表皮増殖因子受容体（抗EGFR）抗体（例えば、パニツムマブ、セツキシマブ、ザルツムマブ（zalutumumab）およびネシツムマブ（necitumumab））、抗血管内皮細胞増殖因子（抗VEGF）抗体（例えば、ベバシズマブおよびラニビズマブ（ranibizumab））、抗血管内皮細胞増殖因子受容体2（抗VEGFR2）抗体（例えば、ラムシルマブ（ramucirumab））、抗インターロイキン6受容体（抗IL6R）抗体（例えば、リジェネロン（Regeneron）およびトシリズマブ）、抗インターロイキン12/23（抗IL12/23）抗体（例えば、ウステキヌマブ（ustekinumab）およびブリアキヌマブ（briakinumab））、抗CD3（cluster of differentiation 3）抗体（例えば、オテリキシズマブ（otelixizumab）、テプリズマブ（teplizumab）およびムロモナブ-CD3（muromonab-CD3））、抗CD11a抗体（例えば、エファリズマブ（efalizumab））、抗CD20抗体（例えば、オビヌツズマブ（obinutuzumab）、オファツムマブ（ofatumumab）、トシツモマブ-i131（tositumomab-i131）、イブリツモマブ・チウキセタン（ibritumomab tiuxetan）およびリツキシマブ）、抗CD25（抗IL2Rとしても知られる）抗体（例えば、バシリキシマブ（basiliximab）およびダクリズマブ（daclizumab））、抗CD30抗体（例えば、ブレンツキシマブ・ベドチン（brentuximab vedotin））、抗CD33抗体（例えば、ゲムツズマブ・オゾガマイシン（gemtuzumab ozogamicin））および抗CD52抗体（例えば、アレムツズマブ（alemtuzumab））。これは本明細書中に記載される機能的抗体110としての使用のために好適な治療用抗体の包括的なリストではないことに注意するべきであり；むしろ、上記の構造を有する他の抗体が、同等に本発明に適用可能である。

上述の治療用抗体のうちの1種以上により治療可能である疾患または医学的状態としては、限定するものではないが、進行型黒色腫（例えば、イピリムマブにより）、骨量減少（例えば、デノスマブにより）、乳癌（例えば、トラスツズマブ、トラスツズマブ・エムタンシン、ペルツズマブまたはラムシルマブにより）、慢性リンパ性白血病（例えば、オビヌツズマブ、またはオファツムマブにより）、結腸直腸癌（例えば、パニツムマブ、セツキシマブまたはベバシズマブにより）、クローン病（例えば、インフリキシマブまたはセルトリズマブ・ペゴルにより）、胃腺癌または胃食道接合部腺癌（例えば、ラムシルマブにより）、頭頸部癌（例えば、ザルツムマブにより）、肝細胞癌（例えば、ラムシルマブにより）、ホジキンリンパ腫（例えば、ブレンツキシマブ・ベドチンにより）、黄斑変性（例えば、ラニビズマブにより）、転移性黒色腫（例えば、トレメリムマブ）、骨髄性白血病（例えば、ゲムツズマブ・オゾガマイシンまたはアレムツズマブにより）、非ホジキンリンパ腫（例えば、トシツモマブ-i131（ositumomab-i131）、イブリツモマブ・チウキセタンまたはリツキシマブにより）、非小細胞肺癌（例えば、ネシツムマブにより）、乾癬（例えば、エファリズマブにより）、尋常性乾癬（例えば、ウステキヌマブまたはブリアキヌマブにより）、腎臓移植拒絶の反転または予防（例えば、ムロモナブ-cd3、バシリキシマブまたはダクリズマブにより）、関節リウマチ（例えば、トシリズマブ、ゴリムマブまたはアダリムマブにより）および1型糖尿病（例えば、オテリキシズマブまたはテプリズマブにより）が挙げられる。

特定の実施形態では、機能的抗体110は、配列番号1のアミノ酸配列（すなわち、インフリキシマブ軽鎖）および配列番号58のアミノ酸配列（すなわち、インフリキシマブ重鎖）を有する抗TNFα抗体、配列番号2のアミノ酸配列（すなわち、パニツムマブ軽鎖）および配列番号59のアミノ酸配列（すなわち、パニツムマブ重鎖）を有する抗EGFR抗体、配列番号3のアミノ酸配列（すなわち、トラスツズマブ軽鎖）および配列番号60のアミノ酸配列（すなわち、トラスツズマブ重鎖）を有する抗HER2抗体、配列番号4のアミノ酸配列（すなわち、アダリムマブ軽鎖）および配列番号61のアミノ酸配列（すなわち、アダリムマブ重鎖）を有する抗TNF-α抗体、配列番号5のアミノ酸配列（すなわち、デノスマブ軽鎖）および配列番号62のアミノ酸配列（すなわち、デノスマブ重鎖）を有する抗RANKL抗体、配列番号6のアミノ酸配列（すなわち、イピリムマブ軽鎖）および配列番号63のアミノ酸配列（すなわち、イピリムマブ重鎖）を有する抗CTLA-4抗体、配列番号7のアミノ酸配列（すなわち、トレメリムマブ（チシリムマブとしても知られる）軽鎖）および配列番号トレメリムマブのアミノ酸配列（すなわち、トレメリムマブ重鎖）を有する抗CTLA-4抗体、配列番号8（すなわち、エファリズマブ軽鎖）および配列番号65のアミノ酸配列（すなわち、エファリズマブ重鎖）の抗CD11a抗体、または配列番号9（すなわち、ウステキヌマブ軽鎖）および配列番号66のアミノ酸配列（すなわち、ウステキヌマブ重鎖）の抗IL12/23抗体である。

図1に示される通り、各阻害ドメイン120は、2本のペプチドアーム122からなる。示された例では、2本のペプチドアーム122はジスルフィド結合124により相互に連結されているが、しかしながら、本発明はそれに限定されない。本開示の特定の実施形態において、阻害ドメイン120は、免疫グロブリンA（IgA）、免疫グロブリンD（IgD）、または免疫グロブリンG（IgG）などの免疫グロブリンのヒンジドメインであるか、またはその一部分を含む。本開示の種々の実施形態において、IgAはIgA1（配列番号14）またはIgA2（配列番号15）であり、IgGはIgG1（配列番号10）、IgG2（配列番号11）、IgG3（配列番号12）またはIgG4（配列番号13）であり；IgDはIgD1（配列番号54）またはIgD2（配列番号55）である。

阻害ドメイン120のヒンジ構造は、機能的抗体110に結合している際には、機能的抗体110のリガンド結合性部位を立体的にマスクする。したがって、未切断状態では、ヒンジ抗体100は、あったとしても、意図されるリガンドとの相互作用をほとんど示さない。本明細書中に提供される実施例において、未切断状態では、そのリガンドに対する機能的抗体110の結合能力は、少なくとも約70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％だけ減少し、100％減少しさえする。

本開示の種々の実施形態において、機能的抗体110が阻害ドメイン120と結合し、その意図されるリガンドの存在下にある場合、そのリガンドに対する機能的抗体110の結合性がないか、もしくは実質的に結合性がなく、または阻害ドメイン120に結合していない機能的抗体110の結合性と比較して、0.001％、0.02％、0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、もしくは30％以下のそのリガンドに対する機能的抗体110の結合性がある。

本発明の阻害ドメイン120の別の利点は、その多用途の適用可能性にある。認識できるであろう通り、阻害ドメイン120は、機能的抗体110および/または機能的抗体110の意図されるリガンドとのその特異的相互作用に基づいて設計されず、したがって、阻害活性は機能的抗体110に依存しない。また、大部分の治療用抗体は共通かつ類似の骨格を共有し、それによりそれに対する阻害ドメイン120の結合が促進される。

望ましい阻害活性および多用途の適用可能性に加えて、本発明の阻害ドメイン120はまた、それが免疫グロブリンのヒンジ領域に由来することでも有利である。したがって、先行技術の外来性マスク性リガンドとは異なり、本発明の阻害ドメイン120は、被験体での望ましくない免疫応答を惹起しないであろう。

阻害ドメイン120は、切断可能リンカー130によって機能的抗体に連結する。具体的には、4つの切断可能リンカー130のそれぞれが、2つの阻害ドメイン120の2本のペプチドアーム122のうちの一方を、機能的抗体110の2本の軽鎖112および2本の重鎖114のうちの1つのN末端に連結する。切断可能リンカー130は、標的細胞もしくは組織（被験体の病変部位など）で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質を含み、それにより、ヒンジ抗体100は標的細胞または組織で活性化可能になる。

上述の通り、阻害ドメイン120と機能的抗体110との結合は、その意図されるリガンドに対する機能的抗体110の結合性の阻害をもたらす。しかしながら、酵素が切断可能リンカー130を消化すれば、阻害ドメイン120はヒンジ抗体100から引き離され、それにより機能的抗体110の結合能力が取り戻される。

特定の実施形態では、ペプチド基質は、以下の酵素のいずれかにより切断可能である：マトリックスメタロプロテイナーゼ（例えば、MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-8、MMP-9、MMP-13およびMMP-14）、カテプシン（例えば、CTS A、CTS B、CTS D、CTS EおよびCTS K）、カスパーゼ（例えば、CASP-1、CASP-2、CASP-3、CASP-4、CASP-5、CASP-6、CASP-7、CASP-7、CASP-9、CASP-10、CASP-11、CASP-12、CASP-13およびCASP-14）、またはディスインテグリンおよびメタロプロテイナーゼ（例えば、ADAM-10、ADAM-12、ADAM-17、ADAM-TSおよびADAM-TS5）。

マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）は、亜鉛依存的エンドペプチダーゼのファミリーであり、マトリックスタンパク質を分解する。MMPとしては、コラゲナーゼ、ゼラチナーゼ、マトリリシン（matrilysin）、エナメリシン（enamelysin）、メタロエラスターゼ、ストロメリシン（stromelysin）ならびに他の構造タンパク質および受容体溶解素が挙げられる。MMPは、胎児発生および生殖などの正常な生理学的プロセス、ならびに関節炎および転移などの疾患プロセスでの細胞外マトリックスの分解に関与する。

例えば、MMP-2（ゼラチナーゼAまたは72kDa IV型コラゲナーゼとしても知られる）およびMMP-9（ゼラチナーゼBまたは92kDa IV型コラゲナーゼとしても知られる）の両方が、炎症応答で機能を果たす。したがって、これらのタンパク質は、被験体の他の細胞/組織よりも炎症部位で高発現される。また、MMP-2またはMMP-9の発現増加はまた、浸潤、転移、増殖および血管新生をはじめとする腫瘍進行にも正の関連を有する。したがって、これらのタンパク質に対するペプチド基質は、切断可能リンカー130としての使用のために好適であり、これにより、ヒンジ抗体100は炎症部位または癌性部位で活性化可能となる。さらに、病変部位以外の細胞/組織でのMMP-2/MMP-9の発現レベルは比較的低いので、これらの細胞/組織での本発明のヒンジ抗体100の活性化は、病変部位でのものと比較して稀である。したがって、本発明のヒンジ抗体100は、作用部位の改善された選択性を有して、疾患を治療するために働くことができる。

一部の実施形態において、各切断可能リンカー130は、MMP-2またはMMP-9に対するペプチド基質であるGly-Pro-Leu-Gly-Val-Arg（GPLGVR；配列番号16）のアミノ酸配列を含む。MMP-2/MMP-9に対するペプチド基質の非限定的な例としては、以下のものが挙げられる：Pro-Leu-Gly-Met-Trp-Ser-Arg（PLGMWSR；配列番号51）、Pro-Leu-Gly-Leu-Trp-Ala-(d)-Arg（PLGLWA-(d)-R；配列番号52）、およびPro-Gln-Gly-Ile-Ala-Gly-Gln-(d)-Arg（PQGIAGQ-(d)-R；配列番号53）。

活性化可能とは、ヒンジ抗体100が、未切断状態すなわち非活性化状態にある場合に、対象となるリガンドに対して第1の結合親和性を示し、切断状態すなわち活性化状態にある場合に、同じリガンドに対して第2の結合親和性を示し、このとき、第2の結合親和性が第1の結合親和性よりも大きいことを意味する。例えば、その意図されるリガンドに対する活性化型機能的抗体110の結合親和性は、同じリガンドに対する未切断型ヒンジ抗体100の結合親和性よりも、少なくとも2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、35、40、45、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900倍、または1,000倍さえも大きいことができる。

切断可能リンカー130は標的部位で高発現される酵素に対するその特異性に基づいて選択されるので、ヒンジ抗体100の活性化が、大部分は標的部位で行なわれるであろうことが理解される。この作用部位の高い選択性は、未切断状態での優れた阻害活性と併せて、機能的抗体110の的外れな作用を実質的に回避する。

本開示は、分離された阻害ドメイン120が、活性化型機能的抗体110と、機能的抗体110の意図されるリガンドとの間の結合性に干渉しないことで、さらに有利である。したがって、ヒンジ抗体100が切断可能リンカー130の切断によって活性化されれば、機能的抗体110の結合親和性は実質的に回復する。例えば、ヒンジ抗体100が、指定された時間、標的部位で高発現される酵素（例えば、MMP-2）に接触した後で、阻害ドメイン120と結合していない機能的抗体110の結合性と比較して、その意図されるリガンドに対する活性化型機能的抗体110の結合性は、少なくとも70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％または100％である。

本開示の特定の実施形態では、機能的抗体110は抗TNF-α抗体であり、配列番号1のアミノ酸配列を含み、切断可能リンカー130のそれぞれが配列番号14のアミノ酸配列を含み；かつ阻害ドメイン120のそれぞれが配列番号8のアミノ酸配列を含む。

本開示の実施形態に係るヒンジ抗体は、合成的に生成させることができ、または組換え的に発現させかつ精製することができる。

例えば、ヒンジ抗体は、αアミノ基のt-BOC保護またはFMOC保護などの通常用いられる方法により合成することができる。両方の方法が、それによりペプチドのC末端から始まるそれぞれの段階で1つのアミノ酸が付加される段階的合成を含む。本発明のヒンジ抗体はまた、周知の固相ペプチド合成法によっても合成することができる。

ヒンジ抗体の組換え生成のために、本発明のヒンジ抗体をコードするベクター構築物または核酸分子が提供される。原核細胞または真核細胞での発現が可能な様々なベクター構築物が、当技術分野で公知である。発現ベクター構築物は、一般的に、使用しようとする宿主細胞と適合性であるように選択される。特定の実施形態では、ベクターは、機能的抗体の軽鎖および重鎖、阻害ドメインならびに切断可能リンカーをコードする。

図3は、本開示の特定の実施形態に係る例示的な核酸分子200の略図である。好適な条件では、核酸分子200は翻訳されることができ、続いて、発現されたポリヌクレオチドが修飾され、かつ/または本発明のヒンジ抗体（例えば、上記で説明されるヒンジ抗体100）へとアセンブルされる。図3は、本開示の特定の実施形態に係るヒンジ抗体（例えば、上記で説明されるヒンジ抗体100）をコードする核酸分子を説明する模式図である。

特定の実施形態では、合成核酸分子200は、第1の核酸配列210、第2の核酸配列220および連結性核酸配列230を含む。第1の核酸配列210は、5’から3’へと、第1の阻害ドメインコード領域212、第1の切断可能リンカーコード領域214および軽鎖コード領域216を含む。第1の阻害ドメインコード領域212は、本発明のヒンジ抗体の阻害ドメイン（図1の阻害ドメイン120など）の第1のペプチドアーム（図1に示される一方のペプチドアーム122など）をコードする。特定の実施形態では、阻害ドメインは、IgA、IgD、もしくはIgGのヒンジドメイン、またはヒンジドメインの断片であり得る。第1の切断可能リンカーコード領域214は、標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質（例えば、図1の切断可能リンカー130）をコードする。軽鎖コード領域216は、活性化状態で状態を治療することが可能な機能的抗体の軽鎖（例えば、図1の軽鎖102）をコードする。第2の核酸配列220は、5’から3’へと、第2の阻害ドメインコード領域222、第2の切断可能リンカーコード領域224および重鎖コード領域226を含む。第2の阻害ドメインコード領域222は、阻害ドメイン（例えば、図1の阻害ドメイン120）の第2のペプチドアーム（図1に示されるもう一方のペプチドアーム122など）をコードする。第2の切断可能リンカーコード領域224は、同じペプチド基質（例えば、図1に示される切断可能リンカー130）をコードする。重鎖コード領域226は、機能的抗体の重鎖（重鎖104など）をコードする。

連結性核酸配列230は、第1の核酸配列210と第2の核酸配列220とを連結して単一の核酸分子200を形成するために用いられる。

任意選択的な実施形態では、第1の核酸配列210と第2の核酸配列220とが単一のオープンリーディングフレームに組み合わされ、翻訳産物は、分泌される際に修飾されて、アセンブルされたヒンジ抗体をつくり出す。例えば、図3に示される通り、フーリン2Aコード配列230が、第1の核酸210と第2の核酸220との間に提供される。あるいは、IRES配列（示していない）を、第1の核酸配列210と第2の核酸配列220とをつなぎ合わせるために用いることができ、それにより、これらの2つの核酸配列が別々に2つのポリペプチドへと翻訳される。

本開示の種々の実施形態において、合成核酸分子200は、上述のヒンジ抗体およびその等価物のいずれかをコードするヌクレオチド配列を含む。例えば、合成核酸分子は、配列番号17〜50のいずれかのヌクレオチド配列を有することができる。本開示の他の実施形態において、第1および第2の核酸配列は、2つの別々のベクター中に構築することができ、このとき、第1の核酸配列は配列番号67、69、71、73、75、および77のいずれかであり、一方で、第2の核酸配列は配列番号68、70、72、74、76および78のいずれかである。

また、配列番号56は配列番号54の配列を有するIgD1ヒンジドメインをコードする核酸分子の例示的配列であり；配列番号57は配列番号55の配列を有するIgD2ヒンジドメインをコードする核酸分子の例示的配列である。

上記の合成核酸分子200を発現させるためのベクターは、概して、合成核酸分子200の転写および/または翻訳が調節配列の制御下になるように、合成核酸分子200を1種以上の調節配列とつなぎ合わせることにより構築される。調節配列の非限定的な例としては、プロモーター、エンハンサー、ターミネーター、オペレーター、リプレッサー、およびインデューサーが挙げられる。

発現ベクター構築物はまた、一般的に、必要であるかまたは望まれる場合には、転写および翻訳開始領域も提供し、これは誘導性または構成的であり得、このとき、コード領域は転写開始領域の転写についての制御下に機能的に連結され、また転写および翻訳終結領域も提供する。これらの制御領域は、核酸が得られている生物種に対して生来のものであり得、または外来性供給源から誘導することができる。発現ベクター構築物はまた、例えば、対象となる構築物を保有する宿主細胞の増殖を促進するために、宿主で作動可能な選択可能マーカーも含むことができる。そのような選択可能マーカー遺伝子は、真核細胞培養のためのジヒドロ葉酸レダクターゼまたはネオマイシン耐性などの、形質転換された宿主細胞の選択のための表現形質をもたらすことができる。

理解できるであろう通り、第1の核酸配列210および第2の核酸配列220が単一のリーディングフレーム中に構築される場合、発現ベクターは、第1の核酸配列および第2の核酸配列に機能的に連結された1つの調節配列を含むことができる。一方で、第1の核酸配列210および第2の核酸配列220が異なるリーディングフレームに配置される場合、発現ベクターは、第1の核酸配列および第2の核酸配列にそれぞれ機能的に連結された少なくとも2つの調節配列を有するであろう。

他の実施形態では、第1の核酸および第2の核酸は単一のベクター中に構築されず、むしろ、それ自体の転写および翻訳開始領域、選択可能マーカー、および/または調節配列をそれぞれ有する2つの別個のベクター中に提供される。

本発明のヒンジ抗体は、ヒンジ抗体の機能的抗体により治療可能な疾患または医学的状態の治療のために有用である。抗体ベース療法により治療可能な疾患または医学的状態は、大部分は癌または自己免疫疾患である。

そのような疾患に罹患している被験体を治療するために、本発明のヒンジ抗体またはそれを含む医薬組成物が、治療上有効量で被験体に投与される。したがって、医薬組成物および治療方法もまた、本発明の範囲内に入る。

ヒンジ抗体に加えて、該医薬組成物は、製薬上許容される担体をさらに含む。本明細書中で用いる場合、「製薬上許容される担体」との文言は、ある臓器、または身体の一部分から、別の臓器、または身体の一部分へと活性薬剤（例えば、ヒンジ抗体）を運ぶかまたは輸送することに関与する製薬上許容される材料、組成物またはビヒクル、例えば液体もしくは固体充填材、希釈剤、賦形剤、溶媒またはカプセル化材などを意味する。担体は、製剤の他の成分と適合性であるという意味で「許容される」ものでなければならず、活性薬剤のいかなる分解も最小化し、かつ被験体でのいずれの有害副作用も最小化するために選択される。医薬組成物は、結合剤、香料、緩衝剤、増粘剤、着色剤、抗酸化剤、希釈剤、安定化剤、バッファー、乳化剤、分散化剤、懸濁化剤、防腐剤などをはじめとする、1種以上の製薬上許容される添加剤をさらに含むことができる。

本発明のヒンジ抗体ペプチドと共に用いられる製薬上許容される担体の選択は、基本的に、組成物を投与する様式によって決定される。本発明の医薬組成物は、皮下注射、静脈内注射、髄腔内注射または筋内注射により投与することができる。

投与のための注射剤は、無菌水溶液または非水性溶液、懸濁液、およびエマルション中に調製することができる。非水性溶媒の例としては、限定するものではないが、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、オリーブ油などの植物油、およびオレイン酸エチルなどの注射可能有機エステルが挙げられる。水性担体の例示的な例としては、生理食塩液および緩衝化媒体をはじめとする、水、アルコール/水性溶液、エマルションまたは懸濁液が挙げられる。一般的な非経口用ビヒクルとしては、塩化ナトリウム溶液、ブドウ糖加リンゲル液、ブドウ糖および塩化ナトリウム、乳酸リンゲル液、または固定油が挙げられ；静脈内ビヒクルとしては、多くの場合、体液・栄養素補給剤、電解質補給剤（ブドウ糖加リンゲル液に基づくものなど）等が挙げられる。

理解できるであろう通り、本発明のヒンジ抗体は病変部位で切断および活性化され、身体の他の領域では未切断かつ不活性なままであるので、本発明の治療方法は、それが、的外れな作用から生じる全身性副作用のリスクを低減するか、または取り除きさえすることで、有利である。また、本発明の治療方法は、既存の治療用抗体の有効性を改善する。

以下の実施例は、本発明の特定の態様を説明し、本発明を実施する際に当業者を助けるために提供される。これらの実施例は、いかなる形でも、本発明の範囲を限定するとみなされるべきではまったくない。さらなる苦心なしに、当業者は、本明細書中の記載に基づいて、最大限まで本発明を利用できると考えられる。本明細書中で引用されるすべての刊行物は、その全体で参照により本明細書中に組み入れられる。

実施例1
材料および方法
1.1 細胞株および細胞培養
SV40 T抗原を発現するヒト胎児腎細胞株（293T）、ヒト乳癌細胞株（SKBr3）、ヒト結腸直腸癌細胞株（SW480）、Huh7は、American Type Culture Collectionから購入した。細胞を、37℃にて、5％CO₂の加湿雰囲気中で、10％Cosmic calf serum（CCS；Sigma-Aldrich社）、1％（10,000μ/mL）ペニシリン、および1％（10,000μ/mL）ストレプトマイシン（Invitrogen社）を添加したダルベッコ改変イーグル培地（DMEM；Sigma-Aldrich社）中で培養した。Phoenix両栄養性レトロウイルスパッケージング細胞（Phoenix amphitropic retroviral packaging cell）（Source社）を、37℃にて、5％CO₂の加湿雰囲気中で、10％胎児ウシ血清（FBS；Sigma-Aldrich社）、1％（10,000μ/mL）ペニシリン、および1％（10,000μ/mL）ストレプトマイシンを添加したDMEM/Nutrient F-12 Ham（DMEM/F12）培地中で培養した。継代の目的で、293T細胞およびPhoenix細胞は1×Versene（EDTA）溶液を用いて3〜5分間処理し、SKBr3、SW480およびHuh7細胞はトリプシンを用いて3〜5分間処理した。続いて、細胞を、実験の要求により必要とされる通りの様々な濃度で部分培養した。

1.2 生化学試薬
TransIT(登録商標)-LT1トランスフェクション試薬はMirus Bio LLC.社から購入した。Opti-MEMおよびEDTAはInvitrogen社から購入した。ウシ血清アルブミン（BSA）およびIV型MMP2（ゼラチナーゼA）はSigma-Aldrich社から購入した。HRP-ヤギ-αヒト-IgG Fcγ抗体およびFITC-ヤギ-αヒト-IgGAM FcγはJackson社から購入した。

1.3 プラスミド構築
抗TNF-α抗体であるインフリキシマブをコードする核酸構築物を構築するために、フーリン2Aペプチドコード核酸構築物を、単一プラスミド中で軽鎖コード配列と重鎖コード配列とをつなぎ合わせるために用いた。続いて、軽鎖のN末端にNheI、HindIIIおよびSfiIを、軽鎖のC末端にXhoIを、重鎖のN末端にBglIIを、ならびに重鎖のC末端にClaIおよびAscIを導入するために、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を行なった。次に、IgG1ヒンジコード配列およびMMP2基質コード配列を、軽鎖コード配列および重鎖コード配列の上流に導入し、IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブをコードする核酸構築物（配列番号43）を作製した。同じプロトコールを、以下のものなどの他の抗体またはヒンジ/MMP2/抗体をコードする核酸構築物の構築に適用した：IgG1ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号17）、IgG2ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号18）、IgG3ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号19）、IgG4ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号20）、IgA1ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号21）、IgA2ヒンジ/MMP2/イピリムマブ（配列番号22）、IgG1ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号23）、IgG2ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号24）、IgG3ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号25）、IgG4ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号26）、IgA1ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号27）、IgA2ヒンジ/MMP2/トレメリムマブ（配列番号28）、IgG1ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号29）、IgG2ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号30）、IgG3ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号31）、IgG4ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号32）、IgA1ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号33）、IgA2ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（配列番号34）、IgG1ヒンジ/MMP2/パニツムマブ（配列番号35）、IgG1ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号36）、IgG2ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号37）、IgG3ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号38）、IgG4ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号39）、IgA1ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号40）、IgA2ヒンジ/MMP2/デノスマブ（配列番号41）、IgG1ヒンジ/MMP2/エファリズマブ（配列番号42）、IgG2ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（配列番号44）、IgG3ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（配列番号45）、IgG4ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（配列番号46）、IgA1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（配列番号47）、IgA2ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（配列番号48）、IgG1ヒンジ/MMP2/ウステキヌマブ（配列番号49）、およびIgG1ヒンジ/MMP2/トラスツズマブ（配列番号50）。

インフリキシマブおよびヒンジ/MMP2/インフリキシマブをコードする構築物を、次に、伸長型ウイルスパッケージングシグナル（Ψ+）、ピューロマイシン耐性遺伝子（Puror）およびアンピシリン耐性遺伝子（Ampr）を含むpLKO AS3w.puroプラスミドへとそれぞれ導入し、発現ベクター（インフリキシマブ-pLKOプラスミドおよびヒンジ/MMP2/インフリキシマブ-pLKOプラスミド）を作製した。他の核酸構築物を発現させるためのプラスミドを、同じプロトコールを用いて準備した。

1.4 レンチウイルストランスフェクション
Phoenix細胞を、Verseneを用いて処理し、剥がれた細胞（1.5×10⁶細胞/ウェル）を6ウェルCellBindプレートに播種した。37℃にて24時間のインキュベーターでのインキュベーション後に、元の細胞培養液を除去し、10％FBS培養液を添加した半量のDMEMを補充した。

1.25μgヒンジ/MMP2/インフリキシマブ-pLKOプラスミド（125μL Opti-MEM＋1.125μg pCMV-ΔR8.91プラスミドおよび0.125μg pMD.Gプラスミド中）を125μL Opti-MEM中の7.5μL TransIT(登録商標)試薬を含有する反応溶液にゆっくりと加えた。混合物を30分間静置し、続いて、6ウェルプレートにゆっくりと添加し、37℃にて16時間、インキュベーター中で振盪し、その後に半量の新鮮な培地（DMEM/F12＋10％FBS＋1％BSA＋1×p/s）を添加した。続く3日間、2mLの上清を24時間毎に回収し、2mLの新鮮な培地を補充した。回収した上清を1250rpmにて5分間遠心分離し、上清を冷蔵庫にて4℃で保存した。

ウイルス濃縮のために、冷蔵した上清を室温で再加温し、タンパク質遠心フィルターチューブへとろ過し、続いて、体積が1.5mLに減少するまで、4℃にて3500rpmで遠心した。濃縮物を小分けにして、使用まで−80℃で保存した。

293T細胞をトランスフェクトするために、293T細胞を、4×10⁴細胞/ウェルずつ6ウェルプレート中に播種した。次の日、細胞を、10〜20％コンフルエントでトランスフェクトした。元の培地をまず取り出し、感染培地（1mLの増殖培地（DMEM＋10％CCS＋1％P/S）＋150μLウイルス液＋8μg/mLポリブレン）を壁に沿って添加した。24時間振盪した後、培地を除去し、新たな増殖培地を補充して、トランスフェクトされた293T細胞をピューロマイシン（3〜5μg/mL）によりスクリーニングした。2週間のピューロマイシンスクリーニングを伴って、2日間毎に増殖培地を新しくした。続いて、細胞を回収し、細胞がヒンジ/MMP2/インフリキシマブを安定的に発現しているか否かを検出するために、ウエスタンブロッティングに供した。インフリキシマブを安定的に発現する293T細胞を、同じプロトコールにより準備した。

1.5 抗体精製
トランスフェクトされた293T細胞を培養プレート（15cm）に播種し、約80〜90％コンフルエントまで、10％CCSおよび1％ペニシリン-ストレプトマイシンを添加したDMEMを用いて培養した。元の増殖培地を取り出し、血清を除去するために10mL PBSを用いてプレートを洗浄した。続いて、細胞を、2日間、15mL無血清DMEM培地を用いて培養し、上清を回収して、4℃にて10分間、3500rpmで遠心分離した。続いて、上清を回収し、使用まで−80℃で保存した。

精製のために、135mLの凍結した上清を、37℃の水浴を用いて再加温した。次に、上清を、タンパク質遠心フィルターチューブを用いて30倍に濃縮した。プロテインAセファロース精製システムを用いて抗体を精製し、結合した抗体を0.1Mグリシン溶出バッファー（pH3.0）を用いて溶出した。溶出液のpH値を、1M Tris塩基（pH8.0）および6N HClを用いてpH7.4に調整した。続いて、サンプルを透析膜（再生セルロース管膜T4、MWCO：12000-14000、CelluSep社）に集め、1〜2時間、1×PBS（pH7.4）を用いて2回透析した。10％SDS-PAGE分離およびそれに続くクマシーブリリアントブルーを用いた10分間の染色により、生成物を確認した。

1.6 MMP2基質切断
ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（36μLのPBS中、5μg）を、氷上で0、1、5、10、30、または60分間、MMP2（4μLのDMEM中、0.8μg、最終濃度20μg/mL）と反応させた。抗TNF-α抗体（インフリキシマブ）を対照として用いた。続いて、反応混合物を還元性色素に加え、100℃にて10分間ボイルして、MMP2の活性を終了させた。MMP2基質の切断を、10％SDS-PAGEおよびウエスタンブロッティングにより確認した。

ウエスタンブロット分析のために、還元性色素を、6：1（v/v）比率で回収細胞および上清に加え、100℃で10分間ボイルした。続いて、タンパク質を10％SDS-PAGEにより分離し、ニトロセルロース紙にトランスファーし、これを4℃で一晩、5％スキムミルクを用いてブロッキングした。HRP-ヤギ抗ヒトIgG Fcγ抗体（0.4μg/mL、5％スキムミルク中）を、抗体を特定するために用いた。

1.7 酵素結合免疫吸着アッセイ
ヒンジ/MMP2/抗体の活性を、抗原ベースのELISAまたは細胞ベースのELIAにより決定した。

(A) プレートコーティング
ヒンジ/MMP2/インフリキシマブまたはヒンジ/MMP2/アダリムマブの活性を決定するために、TNF-α（0.3μg/mL）をコーティングバッファー（100mM Na₂CO₃、pH8.0）中に希釈し、37℃にて2時間インキュベートすることにより、ELISA（Nunc-Maxisorp社）上にコーティングした。ヒンジ/MMP2/デノスマブに関して、96ウェルプレートを、37℃にて2時間、コーティングバッファー（100mM Na₂CO₃、pH8.0）中のRANKL（0.3μg/mL）を50μL/ウェルで用いてコーティングした。ヒンジ/MMP2/イピリムマブまたはヒンジ/MMP2/トレメリムマブの活性を決定するために、96ウェルプレートを、37℃にて2時間、コーティングバッファー（100mM Na₂CO₃、pH8.0）中のCTLA4（0.3μg/mL）を50μL/ウェルで用いてコーティングした。

ブロッキングのために、200μLの5％スキムミルクを96ウェルプレートの各ウェルに加え、4℃の冷蔵庫にて一晩保存した。

ヒンジ/MMP2/抗EGFR抗体およびヒンジ/MMP2/抗HER2抗体の活性は、細胞ベースのELISAにより決定した。簡潔に言えば、EGFR陽性SW480細胞またはHER2陽性SKBr3細胞を、200μLの増殖培地（DMEM＋10％CCS＋1％P/S）を用いて10⁵細胞/ウェルずつ96ウェルプレートに播種し、37℃で一晩インキュベートした。

(B) MMP2処理
20μLの氷冷MMP2酵素（無血清DMEM中、200μg/mL）を10倍希釈し、180μLのトランスフェクトされた293T細胞の上清と、氷上で0、1、10、30、60または90分間反応させ、その後、20μLのCCSの添加により反応を終了させた。

(C) 抗体活性
次の日、ブロッキングした96ウェルプレートから元の培養液を除去した後に、プレートを、0.05％PBST（200μL/ウェル）を用いて1回、およびPBS（200μL/ウェル、1回）を用いて洗浄し（または、細胞ベースELIAの場合には、DMEM（200μL/ウェル）を用いて1回洗浄し）、ウェル中の液体を除去した。MMP2処理したヒンジ/MMP2/抗体（50μL/ウェル）を、次に、2回反復（または、細胞ベースELIAの場合には3回反復）で加え、室温で2時間反応させた。反応後、サンプルをウェルからピペットで取り出し、プレートを、0.05％PBST（200μL/ウェル）を用いて3回（trice）、およびPBS（200μL/ウェル）を用いて1回洗浄し（または、細胞ベースELIAの場合には、DMEM（200μL/ウェル）を用いて3回洗浄し）、遊離の抗体を除去した。次に、PBS中2％スキムミルクの中（または、細胞ベースELIAの場合には、DMEM＋2％CCS中）の1μg/mLのHRP-ヤギ抗ヒトIgG Fcγ抗体を、50μL/ウェルずつ96ウェルプレートに分配し、室温で1時間反応させた。ピペットでHRP-ヤギ抗ヒトIgG Fcγ抗体をウェルから取り出した後、プレートを、0.05％PBST（または、細胞ベースELIAの場合には、DMEM）（200μL/ウェル）を用いて3回、およびPBS（200μL/ウェル）を用いて1回洗浄した。

MMP2処理したヒンジ/MMP2/抗体の活性を、基質としての2,2’-アジノ-ビス(3-エチルベンズチアゾリン-6-スルホン酸)（ABTS）の酸化により測定した。ABTSを含有する反応混合物および30％H₂O₂（ABTS：H₂O₂＝3000：1）を、150μL/ウェルずつプレートに加えた。ABTSの酸化の後、405nmでの吸光度上昇が続いた。酵素活性は、吸光度の強さにより評価した。他の抗体の活性を、同じプロトコールを用いて決定した。

1.8 ヒンジ/MMP2/インフリキシマブによるTNF-αシグナルの中和
Huh7細胞を、トリプシン（0.05％）を用いて処理し、剥がれた細胞（7×10⁴細胞/ウェル）を24ウェルCellBindプレートに播種した。37℃にて24時間のインキュベーター中でのインキュベーション後、元の細胞培養液を除去し、10％FBS培養液を添加したDMEMを補充した。

0.5μgのNF-kB-Lucレポータープラスミドを、30μLの無血清DMEM中の1.5μL TransIT(登録商標)-LT1トランスフェクション試薬を含有する反応溶液に添加した。混合物を24ウェルプレートにゆっくりと加え、37℃にて24時間、インキュベーター中で振盪した。

トランスフェクションの24時間後、細胞を、以下のもののうちのいずれかを用いて処理した：(1) 培地（陰性対照として）；(2) 20ng TNF-α（陽性対照として）； (3) 20ng TNF-αおよび100mg/mLインフリキシマブ；(4) 20ng TNF-α、100mg/mLインフリキシマブおよび20mg/mL MMP2；(5) 20ng TNF-αおよび100mg/mL IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ；ならびに(6) 20ng TNF-α、100mg/mL IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブおよび20mg/mL MMP2。処理の24時間後、Steady-GloおよびPBSを96ウェルに加え、ルシフェラーゼリーダーを用いてルシフェラーゼ活性を検出した。

1.9 動物実験
本開示の実施例で用いられるすべての動物は、温度管理下（24〜25℃）および12：12明暗サイクルにて、動物室で飼育した。標準的な実験用飼料および水道水を、自由に摂取可能とした。実験手順は、高雄医学大学審査委員会（Kaohsiung Medical University Review Board）（Kaohsiung City, Taiwan, R.O.C.）により承認され、国内の動物福祉規則を順守して行なった。

実施例2
ヒンジ/MMP2/インフリキシマブの精製
ヒンジ/MMP2/インフリキシマブの三次元構造を、コンピューターシミュレーションを介して作製した。図4を参照すると、IgG1ヒンジドメインは、ジスルフィド結合により相互に連結された2つのペプチドからなり、インフリキシマブの軽鎖および重鎖の相補性決定領域（CDR）が、IgG1ヒンジドメインから誘導された揺動性阻害ドメイン（swinging inhibition domain）によりブロックされている。

精製は上記の実施例1.5に記載される通りに行ない、精製された生成物をSDS-PAGEにより確認した（図5）。精製された生成物は、55kDa IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ重鎖であることが確認され（左側）、そのサイズはインフリキシマブと同様である（中央）。レーン4からの生成物の純度は、約85％である。

実施例3
MMP2処理を介するヒンジ/MMP2/インフリキシマブからの阻害ドメインの除去
IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブまたはインフリキシマブ（抗TNF-α抗体）を、実施例1.6に記載される通りにMMP2（20μg/mL）を用いて処理した。図6に提供されるウエスタンブロット分析の結果は、インフリキシマブの分子量（約53.5kDa）がMMP2処理の前後で一定であることを実証する。一方で、MMP2処理前には、IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブの分子量は約55kDaであるが、MMP2処理後には、55kDa生成物のバンドの濃度は徐々に低減し、約53.5kDaのバンドの濃度が時間と共に増強している。この結果は、本ヒンジ抗体の阻害ドメインを、MMP2処理により機能的抗体ドメインから除去することができることを示す。

実施例4
ヒンジ/MMP2/抗TNF-α抗体の抗原結合活性の阻害および回復
MMP2処理（実施例1.6）の前後での精製されたヒンジ/MMP2/インフリキシマブの抗原結合活性をELISAにより測定し、結果を図7にまとめる。この分析では、TNF-αに対する抗TNF-α抗体の結合能を100％に設定し、ヒンジ/MMP2/インフリキシマブの相対的割合（％）をそれに応じて算出した。

ELISA結果は、TNF-αに対するヒンジ/MMP2/インフリキシマブの結合能がMMP2を用いて処理する前に約0.5％であることを示し、このことは、阻害ドメインの結合が、99.5％まで、機能的抗TNF-αドメインの結合能力を実質的に阻害することを確認する。データはまた、1時間のMMP2処理が、その結合能についてヒンジ/MMP2/インフリキシマブを活性化するのに十分であり、その結合能は約110％までよみがえることを明らかにする。MMP2処理の2時間後、活性化型ヒンジ/MMP2/インフリキシマブの結合能は、インフリキシマブと比較して約120％までさらに上昇する。

実施例5
ヒンジ/MMP2/インフリキシマブによるTNF-αシグナルの中和
IgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブが、MMP2処理後にTNF-αシグナルを中和することが未だ可能であるか否かを理解するために、実施例1.8を実施した。図8に要約される結果は、MMP2処理を行なうか（第4群）または行わないか（第3群）にかかわらず、慣用のインフリキシマブは、陽性対照（第2群）と比較してTNF-αシグナルを効果的にブロックできることを示す。それに対して、MMP2処理を伴わないIgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（第5群）はTNF-αシグナルを実質的に中和できないが、MMP2処理したIgG1ヒンジ/MMP2/インフリキシマブ（第6群）はTNF-αシグナルを効果的に減少させる。これらの結果は、本発明により提案される阻害ドメインが、機能的抗体ドメインと機能的抗体の意図されるリガンドとの間の結合のブロックについて有効であることを実証する。さらに、この結果はまた、本発明のヒンジ抗体の機能的ドメインの機能性がMMP2処理により回復しうることも確証する。

実施例6
様々なヒンジ/MMP2/抗体の抗原結合活性の阻害および回復
MMP2処理の前後の様々なヒンジ/MMP2/抗HER2抗体の抗原結合能を、図9、図10および表1に要約する。

図9および表1の両方を参照すると、MMP2処理前には、不活性化型IgG1ヒンジ/MMP2/トラスツズマブの抗原結合活性は約27％であり、このことは、機能的抗HER2ドメインの結合能力のうちの約73％が、結合した阻害ドメインにより阻害されることを示す。MMP2処理の約1.5時間後には、IgG1ヒンジ/MMP2/トラスツズマブ抗体は実質的に活性化され、結合能力は約97％まで回復する。

MMP2処理前の不活性化型IgG1ヒンジ/MMP2/パニツムマブの抗原結合活性は約11％であり、このことは、結合した阻害ドメインにより、機能的抗EGFRドメインの結合能力のうちの約89％が阻害されることを示す。IgG1ヒンジ/MMP2/パニツムマブの実質的な活性化はMMP2処理の2時間後付近で達成され、これは約90％の抗原結合能力により証明される。

つまり、種々のIgG1ヒンジ/MMP2/抗体は、ヒンジ抗体とそれらのそれぞれのリガンドとの間の結合性に対して約73％〜99.5％の阻害を示し、結合親和性はMMP2処理後に約100％まで回復させることができる。

ヒンジ抗体の阻害作用に対するヒンジドメインの影響を理解するために、様々な免疫グロブリン（例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2）由来のヒンジドメインを、上記の通りに機能的抗体に結合させた。すべてのヒンジドメインが、ヒンジ抗体が活性化されていない場合に、その意図されるリガンドへのヒンジ抗体の結合性を実質的に阻害することが可能である。特に、MMP2処理前のIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、IgA2ヒンジ/MMP2/抗TNF-α抗体の抗原結合能力は、それぞれ、0.5％、6％、1％、31.5％、2.5％および23.5％である（図10）。また、MMP2を用いた活性化後には、これらの活性化型抗体の結合能力は100％まで回復する（図10）。

これらの結果は、本発明により提案される阻害ドメインが、機能的抗体ドメインの約73〜99.5％の結合親和性をブロックすることができ、かつヒンジ抗体の結合親和性を、MMP2処理により約90〜100％まで回復できたことを示し、このことは、本発明のヒンジ抗体の設計スキームが、いずれの臨床的に利用可能な抗体にも適用できるであろうことを示唆する。

実施例7
動物モデルでのヒンジ-αEGFR抗体の局在化および活性化
パニツムマブ（抗αEGFR抗体）は、EGFR発現性結腸直腸癌の治療で用いられてきた。本実施例では、ヒンジ/MMP2/パニツムマブ（本明細書中、以下では、ヒンジ-αEGFR抗体）を準備し、in vivo局在化および活性化を、結腸腫瘍を有するマウスを用いて調べた。

抗αEGFR抗体（パニツムマブ）およびヒンジ-αEGFR抗体を、上記の実施例1に説明されるプロトコールに従って準備した。抗αEGFR抗体およびヒンジ-αEGFR抗体を、続いて、市販のシアニン色素であるIR820（Sigma社から購入、543365）とコンジュゲート化した。

20グラムの平均体重を有するヌードマウスに、ヒト結腸癌細胞であるHCT116（EGFR⁺/MMP⁺）を移植した。HCT116（EGFR⁺/MMP⁺）結腸腫瘍を有するマウスに、PBSまたはMMP阻害剤（Sigma社から購入した5mg/kgの1.10-フェナントロリン一水和物）を含む5mg/kgのIR820-抗αEGFR抗体またはIR820-ヒンジ-αEGFR抗体を静脈内注入した。光学撮影を、注入48時間後に、IVIS Spectrum/CTイメージングシステム（Caliper Life Sciences, PE）を用いるマウスの撮像により、それぞれ710nmおよび820nmの励起および発光波長にて行なった。撮像手順の間、マウスをガス麻酔下（5％イソフルラン）にて37℃で維持した。代表的な画像を図11に提供する。

光学撮像は、非侵襲的に生存被験体に投与された蛍光シグナルの三次元分布の定量的測定を提供する。理論上は、ヒンジ-αEGFR抗体は、腫瘍部位に到達すると、MMP2プロテアーゼの作用下で活性化され、続いて、活性化型機能的抗体はEGFR陽性腫瘍細胞と結合できるであろう。

図11から見て取れる通り、活性化型ヒンジ-αEGFR抗体（左から3枚目の画像）は、抗αEGFR抗体（左から1枚目の画像）と同様に、腫瘍部位に選択的に局在した。さらに、画像中で記録された色彩から判断するに、腫瘍部位での活性化型ヒンジ-αEGFR抗体の蓄積レベルは、腫瘍部位での抗αEGFR抗体のものと同等であった。

さらに、図11中で、ぞれぞれ抗αEGFR抗体およびヒンジ-αEGFR抗体を用いて処理された2セットの画像を比較することにより、MMP阻害剤の存在下では、より少ないヒンジ-αEGFR抗体が活性化され、EGFR陽性腫瘍細胞に結合したことが分かる。これらのデータは、ヒンジ-αEGFR抗体の活性化が、MMP阻害剤により阻害されたことを示した。また、この結果は、本開示の実施形態に係るヒンジ/MMP2抗体の活性化が、切断酵素（MMP2など）の作用により遂行されることを確認した。

実施例8
動物モデルでのヒンジ-TNFα抗体の抗炎症作用
アダリムマブなどの抗TNFα抗体は、免疫応答の抑制が望まれるいくつかの状態を治療するために用いられてきた。本実施例では、コラーゲン誘導性関節炎（CIA）を治療するためのIgG1ヒンジ/MMP2/アダリムマブ（本明細書中、以下では、ヒンジ-TNFα抗体）の有効性を調べた。CIAは、ヒト関節リウマチの慢性自己免疫モデルであり、関節リウマチの分子性および細胞性媒介因子を詳しく調べるために広く用いられる。

抗TNFα抗体（アダリムマブ）およびヒンジ-TNFα抗体を、上記の実施例1に説明されるプロトコールに従って準備した。

コラーゲン誘導性関節炎の動物モデルは、以下の通りに確立した。雄性DBA/1マウス（8〜10週齢）を、等量のフロイント完全アジュバント（Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA）で乳化した100μgのウシII型コラーゲン（Chondrex, Inc., Redmond, WA, USA）を尾の基部に皮内注入することにより、免疫化した。最初の免疫化の3週間後に、手順を繰り返した。マウスを2〜3日毎に診察し、紅斑および/または1本以上の肢での足腫脹を示したそれぞれのマウスを、処置試験に指名した。関節炎の発症時に、マウスは、PBS、抗TNFα抗体またはヒンジ-TNFα抗体（100μg/マウス）の腹腔内注入を受けた。4本の足の炎症を、以下の通りに0〜4に等級分けした：0＝腫脹および限局性発赤なし；1＝指関節の腫脹；2＝足関節および手関節の軽度腫脹；3＝足全体の重度炎症；ならびに4＝変形または関節強直。それぞれの足を等級分けし、4つのスコアを合計し；したがって、マウス1頭当たりの最大の考えられる炎症スコアは16であった。結果を図12にまとめる。

図12のデータは、抗TNFα抗体（アダリムマブ）およびヒンジ-TNFα抗体を用いて処置されたマウスの炎症スコアが、PBSを用いて処置されたものよりも顕著に低かったことを示した。さらに、本発明のヒンジ-TNFα抗体を用いて処置されたマウスの炎症スコアは、市販の抗TNFα抗体を用いて処置されたもののスコアよりも低かった。したがって、これらのデータは、本発明のヒンジ-TNFα抗体を、関節リウマチを治療するために用いることができることを証明した。

上記の実施形態および実施例のヒンジ抗体はモノクローナル抗体から誘導されるが、本開示はそれに限定されないことに留意すべきである。むしろ、本出願により提供される設計スキームは、他の抗体ベース治療薬に適用可能である。例えば、本開示で提案される阻害ドメインを、本明細書中で論じられるものと同様に、二重特異性抗体（例えば、カツマキソマブ（catumaxomab））のN末端に結合させることができる。本発明での使用のために好適な他の抗体ベース治療薬としては、限定するものではないが、二重特異性抗体、三重特異性Fab₃抗体、二価ミニボディ、トリアボディ、テトラボディ、scFvフラグメント、Fabフラグメント、およびビス-scFvフラグメントが挙げられる。

上記の実施形態の説明は例としてのみ与えられ、様々な改変を当業者が行なうことができることが理解されるであろう。上記の明細書、実施例およびデータは、本発明の例示的実施形態の構造および使用の完全な説明を提供する。本発明の種々の実施形態を、一定の詳細さを伴って、または1つ以上の個別の実施形態への参照を含んで上記で説明してきたが、当業者は、本発明の精神または範囲から逸脱せずに、開示された実施形態に対して多数の改変を行うことができるであろう。

Claims (24)

1. 標的細胞または組織中で状態を治療するために、該標的細胞または組織中で選択的に活性化されることが可能なヒンジ抗体であって、以下の部分：
   2本の軽鎖および2本の重鎖を含む、活性化状態で該状態を治療することが可能な機能的抗体；
   2つの阻害ドメインであって、各阻害ドメインはジスルフィド結合により相互に連結された2本のペプチドアームからなる、阻害ドメイン；および4つの切断可能リンカーであって、各切断可能リンカーが、該標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質を含み、かつ該2つの阻害ドメインの該2本のペプチドアームのうちの一方を該機能的抗体の該2本の軽鎖および2本の重鎖のうちの1つのN末端に連結する、切断可能リンカー
   を含む、上記ヒンジ抗体。
2. 前記機能的抗体が、抗TNF-α抗体、抗RANKL抗体、抗CTLA-4抗体、抗HER2抗体、抗EGFR抗体、抗VEGF抗体、抗VEGFR2)抗体、抗IL6R抗体、抗IL12/23抗体、抗CD3抗体、抗CD11a抗体、抗CD20抗体、抗CD25抗体、抗CD30抗体、抗CD33抗体および抗CD52抗体からなる群より選択される、請求項1に記載のヒンジ抗体。
3. 前記機能的抗体の軽鎖が配列番号1、2、3、4、5、6、7、8または9のアミノ酸配列のうちのいずれかを有し、該機能的抗体の重鎖が配列番号58、59、60、61、62、63、64、65および66のアミノ酸配列のうちのいずれかを有する、請求項1に記載のヒンジ抗体。
4. 前記2つの阻害ドメインのそれぞれが、免疫グロブリンA（IgA）、免疫グロブリンD（IgD）もしくは免疫グロブリンG（IgG）のヒンジドメイン、または該ヒンジドメインの断片である、請求項1に記載のヒンジ抗体。
5. IgAがIgA1またはIgA2である、請求項4に記載のヒンジ抗体。
6. IgGがIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4である、請求項4に記載のヒンジ抗体。
7. 前記阻害ドメインのそれぞれが、配列番号10、11、12、13、14、15、54または55のアミノ酸配列のうちのいずれかを含む、請求項4に記載のヒンジ抗体。
8. 前記ペプチド基質が以下の酵素：マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）、カテプシン（CTS）、カスパーゼ（CASP）、またはディスインテグリンおよびメタロプロテイナーゼ（ADAM）のうちのいずれかにより切断可能である、請求項1に記載のヒンジ抗体。
9. 前記酵素がMMP-2またはMMP-9であり、かつ各切断可能リンカーが配列番号16のアミノ酸配列を含む、請求項8に記載のヒンジ抗体。
10. 前記機能的抗体が抗TNF-α抗体であり、その軽鎖が配列番号1のアミノ酸配列を含み、その重鎖が配列番号58のアミノ酸配列を含み；
    前記切断可能リンカーのそれぞれが配列番号16のアミノ酸配列を含み；かつ
    前記阻害ドメインのそれぞれが配列番号10のアミノ酸配列を含む、
    請求項1に記載のヒンジ抗体。
11. 標的細胞または組織中で状態を治療するために、該標的細胞または組織中で選択的に活性化されることが可能なヒンジ抗体を生成するための発現系であって、以下の配列を含む、上記発現系：
    5’から3’へと以下の領域を含む、第1の核酸配列：
    該ヒンジ抗体の阻害ドメインの第1のペプチドアームをコードする第1の阻害ドメインコード領域であって、該阻害ドメインが、免疫グロブリンのヒンジドメイン、または該ヒンジドメインの断片を含む、第1の阻害ドメインコード領域、
    該ヒンジ抗体の切断可能リンカーをコードする第1の切断可能リンカーコード領域であって、該切断可能リンカーが、該標的細胞もしくは組織で特異的に発現または高発現される酵素により切断可能なペプチド基質である、第1の切断可能リンカーコード領域、および
    該ヒンジ抗体の機能的抗体の軽鎖をコードする軽鎖コード領域であって、該機能的抗体は活性化状態で該状態を治療することが可能である、軽鎖コード領域；ならびに
    5’から3’へと以下の領域を含む、第2の核酸配列：
    該ヒンジ抗体の該阻害ドメインの第2のペプチドアームをコードする第2の阻害ドメインコード領域、
    該ヒンジ抗体の該切断可能リンカーをコードする第2の切断可能リンカーコード領域、および
    該ヒンジ抗体の該機能的抗体の重鎖をコードする重鎖コード領域。
12. 前記第1の核酸配列と前記第2の核酸配列とを連結する連結性核酸配列をさらに含み、該連結性核酸配列がフーリン2Aコード配列または内部リボソーム侵入部位（IRES）配列である、請求項11に記載の発現系。
13. 前記第1の核酸配列、前記第2の核酸配列および前記連結性核酸配列を発現させるために、該第1の核酸配列と該第2の核酸配列とを機能的に連結する調節配列をさらに含む、請求項12に記載の発現系。
14. 前記第1の核酸配列を発現させるために、該第1の核酸配列に機能的に連結された第1の調節配列；および
    前記第2の核酸配列を発現させるために、該第2の核酸配列に機能的に連結された第2の調節配列
    をさらに含む、請求項11に記載の発現系。
15. 前記第1の核酸配列および前記第1の調節配列が第1の発現ベクター中に構築され；かつ
    前記第2の核酸配列および前記第2の調節配列が第2の発現ベクター中に構築される、
    請求項14に記載の発現系。
16. 前記第1の核酸配列、前記第1の調節配列、前記第2の核酸配列、および前記第2の調節配列が、単一の発現ベクター中に構築される、請求項14に記載の発現系。
17. 前記機能的抗体が、抗TNF-α抗体、抗RANKL抗体、抗CTLA-4抗体、抗HER2抗体、抗EGFR抗体、抗VEGF抗体、抗VEGFR2)抗体、抗IL6R抗体、抗IL12/23抗体、抗CD3抗体、抗CD11a抗体、抗CD20抗体、抗CD25抗体、抗CD30抗体、抗CD33抗体および抗CD52抗体からなる群より選択される、請求項11に記載の発現系。
18. 前記免疫グロブリンが、免疫グロブリンA（IgA）、免疫グロブリンD（IgD）、または免疫グロブリンG（IgG）である、請求項11に記載の発現系。
19. IgAがIgA1またはIgA2である、請求項18に記載の合成核酸分子。
20. IgGがIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4である、請求項18に記載の合成核酸分子。
21. 前記ペプチド基質が以下の酵素：マトリックスメタロプロテイナーゼ（MMP）、カテプシン（CTS）、カスパーゼ（CASP）、またはディスインテグリンおよびメタロプロテイナーゼ（ADAM）のうちのいずれかにより切断可能である、請求項11に記載の合成核酸分子。
22. 前記合成核酸分子が、配列番号17〜50のいずれかであるヌクレオチド配列を有する、請求項11に記載の合成核酸分子。
23. 被験体において癌または自己免疫疾患を治療するための方法であって、治療上有効量の請求項1〜10のいずれか1項に記載のヒンジ抗体を被験体に投与することを含む、上記方法。
24. 前記ヒンジ抗体が、皮下投与、経口投与、静脈内投与、髄腔内投与または筋内投与される、請求項23に記載の方法。

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