JP2017131214A - メディトープおよびメディトープ結合性抗体ならびにそれらの使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】抗体及びその抗体に結合するメディトープ、更には、このメディトープと抗体とを含有する複合体、組成物、及び組合せ、並びに治療及び診断のための方法及び使用を包含する、それらを製造、使用、試験及びスクリーニングする方法の提供。
【解決手段】重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含む単離されたメディトープ利用可能抗体又はそのフラグメントであって、VL領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリン又はアスパルタート、41位にグリシン以外の残基及び85位にアスパルタート又はアスパラギンを含むアミノ酸配列を有し、抗体又はフラグメントが、セツキシマブが特異的に結合するEGFRのエピトープに特異的に結合せず、かつ抗体又はフラグメントが、特定のアミノ酸配列を有するペプチド、又はそれに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合する、単離されたメディトープ利用可能抗体又はそのフラグメント。
【選択図】なし

Description

優先権の主張
本出願は、その内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる2012年2月10日出願の米国特許仮出願第61/597,708号;2011年10月10日出願の米国特許出願公開第13/270,207号;および2011年10月10日出願の国際出願PCT/US2011/055656号に基づく利益を主張するものである。
モノクローナル抗体(mAb)は、いくつかの治療用、診断用、および研究用途で使用されている。治療用および診断用分野には、癌、抗ウイルス治療、自己免疫疾患および炎症性疾患、アレルギー、心臓血管疾患、骨粗鬆症、およびリウマチ学が包含される。
タンパク質工学などの努力によって、有効性および標的化が改善されていて(例えば、二重特異性mAb)、限局性、組織浸透、および血液クリアランスが改善されていて(例えば、単鎖Fab可変フラグメント(scFv)、ディアボディ(diabodies)、ミニボディ(minibodies)、および他のフラグメント)、かつ(例えば、変異またはグリコシル化によって)修飾されたFc領域を含有するものなど免疫賦活性、安全性、毒性、および/または薬物速度/薬物動態特性が改変されているmAbが作成されている。送達の改善のために小分子の部位特異的コンジュゲーションが可能となるように(例えば、ThioMAB)、またはその抗原に不可逆的に結合するように(例えば、無限親和性mAb)、mAbは再設計されている。また、生理活性ペプチドおよび他の生物製剤(例えば、CovX−body)の循環および提示が改善されるように、mAbは開発されている。様々な薬剤とのコンジュゲーションによって、標的化免疫療法および診断方法が可能になっている。事前標的化療法のために、かつ腫瘍イメージングにおける検出限界を改善するために、ヘテロ多量体scFvおよびアビジンと融合したscFvまたはmAbが開発されている。
mAbは有効であり、小分子による手法を上回る利点を有し得るが、既存の抗体および方法には、様々な限界がある。これらの限界には、オフターゲット相互作用から生じる有害な副作用および/またはとりわけ抗体−薬物コンジュゲートの長時間循環などによる付随的損傷が包含され得る。有効性、相乗作用、特異性、および安全性の改善をもたらすものを包含する改善された抗体および関連化合物ならびにそれらの方法および使用が必要とされている。そのような必要性に対処する、抗体、化合物、ならびにペプチドおよび他の分子を包含する組成物、ならびに関連方法を提供する。
概要
提供する実施形態には、抗体、化合物、ならびに抗体と共に使用するためのペプチドおよび他の分子を包含する組成物、さらにはそれらを生産するための方法および使用、さらには化合物、組成物、複合体、混合物、およびシステム、例えば、それらを含有するキットがある。一部の態様では、提供する実施形態は、利用可能な抗体および関連化合物、組成物、方法および使用と比較して、有効性、相乗作用、特異性、および/または安全性の改善をもたらす。
1つまたは複数のメディトープに結合する(すなわち、結合し得る)メディトープ利用可能(meditope−enabled)抗体(そのフラグメントを包含)を包含する抗体を提供する。一部の態様では、この抗体は、配列番号1のアミノ酸配列を有するペプ
チドに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合する。
一部の態様では、抗体は、配列番号2のアミノ酸配列を有するペプチドに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合する。一部の態様では、抗体は、配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチドもしくはそれに由来する環式ペプチド、または配列番号1、2、および15〜55で示される配列を有するペプチドもしくはそれに由来する環式ペプチドであるメディトープに、あるいは本明細書において記載されているメディトープのうちの任意のものに結合する。場合によっては、このメディトープは、配列番号1または2に示されているアミノ酸配列のペプチドに由来する環式ペプチドである。
一部の態様では、抗体またはフラグメントは、セツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、メディトープ利用可能M5A、または他の例示抗体などの本明細書において記載されている例示的な抗体の親和性に等しいか、または実質的に等しい親和性などの特定の親和性で、メディトープに結合する。一部の例では、表面プラスモン共鳴(SPR)、等温滴定熱量測定(ITC)、蛍光、蛍光偏光、NMR、IR、熱量滴定;結合平衡除外(Kinetic exclusion);円偏光二色性、示差走査熱分析、または他の知られている方法、例えば、SPRなどの特定の技術によって測定した場合に、抗体は、1つのメディトープまたは複数のメディトープに、10(または約10)μM以下、5(または約5)μM以下、または2(または約2)μM以下、1(または約1)μM以下、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nM以下、あるいはそれ未満、例えば200(または約200)ピコモル以下の解離定数で、例えばそのような解離定数で結合する。
一部の態様では、抗体には、重鎖可変(VH)領域および/または軽鎖可変(VL)領域が包含される。一部の態様では、VL領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリン、もしくはアスパルタート、41位にグリシン以外の残基、および/または85位にアスパルタートまたはアスパラギンを含み、かつ/またはKabatナンバリングに従うと10位にイソロイシンまたはロイシン、および83位にイソロイシンを含み、かつ/またはKabatナンバリングに従うと9位にバリンまたはイソロイシン、および100位にグルタミン以外の残基を含むアミノ酸配列を有する。一部の例では、VL領域のアミノ酸配列は、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、41位にアスパラギン、および85位にアスパルタートを有する。
一部の態様では、VH領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にセリンまたはプロリン、および89位にイソロイシン、チロシン、メチオニン、フェニルアラニン、またはトリプトファンを含むアミノ酸配列を有する。一部の例では、VH領域のアミノ酸配列は、Kabatナンバリングに従うと40位にセリンおよび89位にイソロイシンを有する。
一部の例では、VL領域のアミノ酸配列は、Kabatナンバリングに従うと9位にバリンまたはイソロイシン、10位にイソロイシンまたはロイシン、39位にアルギニン、40位にトレオニン、41位にアスパラギン、42位にグリシン、43位にセリン、83位にイソロイシン、85位にアスパルタート、および100位にアラニンを有し;かつ/またはVH領域のアミノ酸配列は、Kabatナンバリングに従うと40位にセリンおよび89位にイソロイシンを有する。
提供する抗体の一部の態様では、VL領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にプロリン、41位にグリシン、および/または85位にトレオニンを含有せず、かつ/
またはVH領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にアスパラギンもしくはアラニン、および/または89位にバリンを含有しない。
一部の態様では、VL領域は、Kabatナンバリングに従うと10位にセリン、40位にプロリン、41位にグリシン、83位にフェニルアラニン、および/または85位にトレオニンを含有せず、かつ/またはVH領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にアスパラギンもしくはアラニン、および/または89位にバリンを含有しない。
一部の態様では、抗体(フラグメントを包含)はさらに、1つまたは複数の、CLおよび/またはCH1、例えば、ヒトCLおよび/またはCH1などの定常領域、典型的にはヒト定常領域(複数可)を包含する。
一部の態様では、提供する抗体またはフラグメントは、配列番号71または配列番号61で示される軽鎖配列のうちの軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号71または61の軽鎖のうちのFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)を含むアミノ酸配列を有するVL領域、および一部の態様では、配列番号71で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つの相補性決定領域(CDR);および/または配列番号72または配列番号63で示される重鎖配列のうちの重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4を有するアミノ酸配列を有するVH領域(あるいは配列番号72または63の重鎖のFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)、および一部の態様では、配列番号72で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有する。
一部の態様では、提供する抗体またはフラグメントは、配列番号61で示される軽鎖配列のCDR、配列番号63で示される重鎖配列のCDRを有する。
一部の態様では、VLは、配列番号76のアミノ酸配列を含み、VHは配列番号77のアミノ酸配列を含む。
一部の態様では、抗体は、配列番号9で示される軽鎖配列のうちの軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号9のうちのFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)を含むアミノ酸配列を有するVL領域;および/または配列番号6で示される重鎖配列のうちの重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4(あるいはF配列番号9のうちのFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)を有するアミノ酸配列を有するVH領域を有する。一部の例では、VL領域は、配列番号9に示されているVL配列のCDRとは別である少なくとも1つの相補性決定領域(CDR)を含み;かつ/またはVH領域は、配列番号6に示されているVH配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含む。
一部の例では、VL領域は、配列番号73のアミノ酸配列を含む。一部の例では、VH領域は、配列番号74のアミノ酸配列を含む。
一部の態様では、抗体またはフラグメントは、配列番号68で示される軽鎖配列のうちの軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号68で示される軽鎖のうちのFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)を含むアミノ酸配列を有するVL領域を有する。一部の例では、VL領域は、配列番号69で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つの相補性決定領域(CDR)を含み;かつ/またはVH領域は、配列番号70で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含む。
一部の例では、VL領域は、配列番号75のアミノ酸配列を含む。
一部の態様では、抗体は、セツキシマブが特異的に結合するEGFRのエピトープに特異的に結合せず、セツキシマブのCDRを含有せず、かつ/または抗原結合について、セツキシマブと競合しない。他の態様では、抗体はセツキシマブである。
一部の態様では、抗体またはフラグメントは、抗原結合について、1種または複数の知られている抗体と競合し、それらと同じ抗原またはエピトープに特異的に結合し、かつ/またはそれらの1つ、複数、または全部のCDR(またはそのCDRに対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%の同一性を有するCDR)(例えば、重鎖CDR1、2、および/もしくは3ならびに/または軽鎖CDR1、2、および/または3を包含する)を含有し、ここで、1種または複数の知られている抗体には、アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、および/またはブロダルマブ、および/またはアンルキンズマブ、バピヌズマブ、ダロツズマブ、デムシズマブ、ガニツマブ、イノツズマブ、マブリリムマブ、モキセツモマブパスドトックス、リロツムマブ、シファリムマブ、タネズマブ、トラロキヌマブ、トレメリムマブ、ウレルマブなどの任意の市販の抗体、ハイブリドーマ10B5によって産生される抗体(Edelson & Unanue、Curr Opin Immunol、2000年8月;12(4):425〜31を参照されたい)、B6H12.2(abcam)、もしくは他の抗CD47抗体(Chaoら、Cell、142、699〜713、2010年9月3日を参照されたい);ならびに/または配列番号78〜124および/もしくは125〜170のいずれかで示される配列を有する抗体もしくはそのフラグメントが包含される。
一部の態様では、抗体またはフラグメントは、以下からなる群から選択される抗原に特異的に結合する:CA−125、糖タンパク質(GP)IIb/IIIa受容体、TNF−α、CD52、TAG−72、癌胎児性抗原(CEA)、インターロイキン−6受容体(IL−6R)、IL−2、インターロイキン−2受容体α−鎖(CD25)、CD22、B細胞活性化因子、インターロイキン−5受容体(CD125)、VEGF、VEGF−A、CD30、IL−1β、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、CD3、EpCAM、EGF受容体(EGFR)、MUC1、ヒトインターロイキン−2受容体、Tac、RANKリガンド、補体タンパク質、例えば、C5、EpCAM、CD11a、例えば、ヒトCD11a、インテグリン、例えば、αvβ3インテグリン、ビトロネクチン受容体αvβ3インテグリン、HER2、neu、CD3、CD15、CD20(小ループおよび/または大ループ)、インターフェロンγ、CD33、CA−IX、TNFα、CTLA−4、癌胎児性抗原、IL−5、CD3ε、CAM、α−4−インテグリン、IgE、例えば、IgE Fc領域、RSV抗原、例えば、呼吸系発疹ウイルス(RSV)のFタンパク質、TAG−72、NCA−90(顆粒細胞抗原)、IL−6、GD2、GD3、IL−12、IL−23、IL−17、CTAA16.88、IL13、インターロイキン−1β、β−アミロイド、IGF−1受容体(IGF−1R)、デルタ様リガンド4(DLL4)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子受容体のαサブユニット、肝細胞成長因子、IFN−α、神経成長因子、IL−13、CD326、プログラム細胞死1リガンド1(CD274、B7−H1としても知られているPD−L1)、CD47、およびCD137。
一部の態様では、抗体またはフラグメントは、Kabatナンバリングに従うとP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40、N41、G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、および/またはY173を有する軽鎖を有し、かつ/またはKabatナンバリングに従うとQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V111、T110、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、および/またはL187を有する重鎖を有する。
また、1つまたは複数のメディトープに結合している1つの抗体または複数の抗体(例えば、メディトープ利用可能抗体)を含有する複合体を提供する。この抗体または抗体は、上述の抗体(そのフラグメントを包含)のうちの任意のものなど、本明細書において記載されているメディトープ利用可能抗体のうちの任意のものであってよい。1つまたは複数のメディトープには、このセクションで記載されているものなど、本明細書において記載されているメディトープのうちの任意の1つまたは複数が包含され得、一価および多価メディトープならびに標識されたメディトープ、さらにはメディトープ融合タンパク質が包含される。
また、メディトープ、例えば、単離されたメディトープを提供する。提供するメディトープのうちには、上記のものがある。提供するメディトープのうちには、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドを含むものがあり、ここで、このペプチドは、配列番号1もしくは2のペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドではない。他の態様では、このメディトープは、配列番号1もしくは2のペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドである。
一部の態様では、表面プラスモン共鳴(SPR)、等温滴定熱量測定(ITC)、蛍光、蛍光偏光、NMR、IR、熱量滴定;結合平衡除外;円偏光二色性、示差走査熱分析、または他の知られている方法、例えば、SPRなどの特定の技術によって測定した場合に、メディトープ(例えば、ペプチド)はメディトープ結合部位に、10(または約10)μM以下、5(または約5)μM以下、または2(または約2)μM以下、1(または約1)μM以下、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nM以下、あるいはそれ未満、例えば(または約)200ピコモル以下の解離定数で、例えばそのような解離定数で結合する。
一部の態様では、メディトープ結合部位は、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖の残基40、41、83、および/または85を、かつ/またはKabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の重鎖の残基39、89、105、および/または108を包含する。
一部の態様では、メディトープは、配列番号71で示されるアミノ酸配列を含む軽鎖および配列番号72で示されるアミノ酸配列を含む重鎖を有するメディトープ利用可能抗体に;配列番号9で示されるアミノ酸配列を有する軽鎖および配列番号6で示されるアミノ酸配列を含む重鎖を有するメディトープ利用可能抗体に;かつ/または配列番号68で示されるアミノ酸配列を有する軽鎖および/または配列番号70で示されるアミノ酸配列を有する重鎖を有するメディトープ利用可能抗体に結合する。
一部の態様では、ペプチドは5から16アミノ酸長さである。
一部の態様では、ペプチドは下式を有する:
X1−X2−X3−X4−X5−X6−X7−X8−X9−X10−X11−X12(式I)
[式中、
X1=Cys、Gly、β−アラニン、2,3−ジアミノプロピオン酸、β−アジドアラニン、または存在しない;
X2=Glnまたは存在しない;
X3=Phe、Tyr、β−β’−ジフェニル−Ala、His、Asp、2−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニンもしくは4−ブロモ−L−フェニルアラニン、Asn、Gln、修飾Phe、水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X4=AspまたはAsn;
X5=Leu;β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X6=SerまたはCys;
X7=ThrまたはSerまたはCys;
X8=Arg、修飾Arg、または水和性カルボニルもしくはボロン酸含有残基;
X9=Arg、Ala;
X10=Leu、Gln、Glu、β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X11=Lys;および
X12=Cys、Gly、7−アミノヘプタン酸、β−アラニン、ジアミノプロピオン酸、プロパルギルグリシン、イソアスパラギン酸、または存在しない、
ここで、
修飾Argは、図34に示されている式の構造を有し、
修飾Pheは、フェニル環に組み込まれている1個または複数のハロゲンを有するPheであり、かつ
式Iは、配列番号1もしくは配列番号2、またはそれに由来する環式ペプチドではない]。
一部の態様では、ペプチドは、環化がジスルフィド架橋、チオエーテル架橋、ラクタム結合、付加環化によるものである環式ペプチドなどの環式ペプチドである。ペプチドが式Iのペプチドである特定の態様では、その環化は、X1とX12との、X1とX11との、X3とX11との、X4とX11との、またはX2とX12との結合を介したものである。ペプチドが式Iのペプチドである一部の態様では、非天然アミノ酸は、β−β’−ジフェニル−Ala、分枝アルキルまたは伸長された芳香族である。ペプチドが式Iのペプチドである一部の態様では、1個または複数のハロゲンはそれぞれ、オルト−、メタ−、またはパラ−ブロモフェニル置換基である。
提供するメディトープのうちには、配列番号1、2、および15〜55、例えば、1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55、例えば、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドがある。
一部の実施形態では、メディトープは、式(X)の化合物または薬学的に許容されるその塩を含む:
[式中、
「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
R3およびR3’はそれぞれ独立に、Hか、またはC1〜4アルキル、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
は以下の(A)あるいは(B)であり:
(A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CO1〜4アルキル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、および−CONH基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル;あるいは
(B)以下のa)またはb)で置換されているC1〜4アルキル基:
a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
は、−C1〜4アルキル−OHまたは−C1〜4アルキル−SHであり;
は、−C1〜4アルキル−OHまたは−C1〜4アルキル−SHであり;
mは、0、1、2、3、4、または5であり;
は下記の(a)あるいは(b)であり:
(a)−OH、−NR、−N(R)C(O)R、または−N(R)C(=NR)R;(ここで、
はHであり;
は、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、もしくは−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキルであり;
は、H、C1〜8アルキル、C3〜8シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリールであり;
は、Hか、またはそれぞれ、−N、−NH、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、および−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル、C2〜8アルケニル、C2〜8アルキニル、C3〜8シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
は、H;−NHR;または−N、−NH、−OH、−SH、オキソ、C2〜4アセタール、C2〜4ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、および−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC1〜12アルキル、C3〜8シクロアルキル、C2〜12アルケニル、C2〜8アルキニル、またはアリール基である);あるいは
(b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、−SH、−OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、または−CO1〜4アルキル基で置換されているC1〜12アルキル;
は、C1〜4アルキルまたは−C1〜2アルキレン−Rであり;
(ここで、Rは、−COH、−CONH、−CHNHC(O)NH、または−CHNHC(=NH)NHである);
10は下記の(1)あるいは(2)であり:
(1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−CO1〜4アルキル、−COH、および−CONH基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル;あるいは
(2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC1〜4アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
nは、0または1であり;
pは、0または1であり;
Xは、その各炭素が−COH、−NH、または−NHC(O)Rで置換されていてもよいC1〜8アルキレンまたはC2〜8アルケニレンであり;
(ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
は、−C1〜4アルキルまたは−CH(R)COHである
(ここで、Rは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NHで置換されていてもよい−C1〜4アルキルである)]。
一実施形態では、メディトープは、メディトープ結合部位のシステインに共有結合するシステインを含有する。そのようなメディトープを、マーカーなどの小分子の診断用分子などの治療用分子であってよい任意の物質、分子、または化合物とコンジュゲートさせることができる。一部の態様では、「Cysメディトープ」は、そのコンジュゲートをIgへと向かわせ、共有結合を介して結合する。
また、提供するメディトープのうちには、メディトープ(上記のもののうちの任意のものなど)と、治療剤または診断剤とを含むものなどの標識されたメディトープがある。一部の態様では、治療剤または診断剤は、以下からなる群から選択される:金属イオンに結合している金属キレート剤、小分子、化学療法剤、治療用抗体または機能性フラグメント、毒素、放射性同位体、酵素、ヌクレアーゼ、ホルモン、免疫調節剤、オリゴヌクレオチド、有機または無機ナノ粒子、RNAi分子、siRNA、キレート剤、ホウ素化合物、光活性剤、色素、蛍光または発光物質、酵素、増感剤、放射性物質、およびキレート剤。
また、提供するメディトープのうちには、2つ以上のメディトープおよび1つまたは複数のリンカーを含むものなどの多価メディトープがあり、例えば、ここで、2つ以上のメディトープの各々は、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドである。そのような多価メディトープは、本明細書において記載されている、例えば、上記のメディトープのうちの任意のものを含んでよい。一態様では、2つ以上のメディトープは、少なくとも3つのメディトープまたは少なくとも4つのメディトープを含む。一態様では、1つまたは複数のリンカーには、ペプチド、小さな化学的スキャフォールド、ビオチン−ストレプトアビジン、有機もしくは無機ナノ粒子、ポリヌクレオチド配列、ペプチド核酸、有機ポリマー、または免疫グロブリンFcドメインが包含される。
また、提供する実施形態のうちには、メディトープ利用可能抗体−メディトープ複合体があり、これには、メディトープ利用可能抗体のうちの任意のものと、本明細書において記載されている、例えば、上記のメディトープのうちの任意のものとを含有するものが包含される。場合によっては、表面プラスモン共鳴(SPR)によって測定した場合に10μM未満の解離定数で、または上記のとおりの別の親和性で、ペプチドはメディトープ結合部位に結合する。
また、上記のメディトープおよび/または抗体のうちの任意のものなどのメディトープおよび/または抗体を使用する方法を提供する。例えば、メディトープ利用可能抗体もしくはそのフラグメント、またはメディトープ利用可能抗体もしくはそのフラグメントを発現する細胞を精製する方法を提供する。一態様では、そのような方法は、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントがペプチドに結合する条件下で、メディトープ利用可能抗体、フラグメント、または細胞を含有する組成物をメディトープと接触させるステップを包含する。一部の態様では、それらの方法は、次いで抗体もしくはフラグメントまたは細胞を単離するステップをさらに包含する。一部の態様ではこうして、そのような方法は、抗体、フラグメント、または細胞を精製する。
一部の態様では、メディトープを固体支持体にカップリングさせる。一部の態様では、単離または精製を、pHの変化によって行う。
また、本明細書において記載されている、例えば上記のメディトープ(多価メディトープおよび標識されたメディトープを包含)、メディトープ利用可能抗体、および複合体、および/または他の化合物を含む組成物、例えば、医薬組成物を提供する。一例では、組成物は、複合体、メディトープ、および/またはメディトープ利用可能抗体と、薬学的に許容される担体とを包含する。
また、対象に、本明細書において記載されている、例えば、上記のような医薬組成物あるいはメディトープ利用可能抗体、メディトープ、複合体、および/または他の化合物のうちの任意のものを投与することによって実施される方法などの治療方法を提供する。一例では、この方法は、対象に、上記のとおりの抗体またはフラグメントを投与することを包含する。
一例では、治療方法は、対象に、1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体またはフラグメント、例えば、上記のもののうちの任意のものを投与することを包含する。一例では、この方法は、対象に、1つまたは複数の、上記のとおりのメディトープ利用可能抗体またはフラグメントと、メディトープ、例えば、多価メディトープおよび治療剤または診断剤にカップリングしているメディトープを包含する上記のもののうちの任意のものとを投与することを包含する。一態様では、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントと、1つまたは複数のメディトープとを逐次的に投与する。別の態様では、それらを同時に投与する。概して、この1つまたは複数のメディトープは、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントのメディトープ結合部位に結合するペプチドを含む。一態様では、メディトープ利用可能抗体および1つまたは複数のメディトープの投与が、メディトープ利用可能抗体およびメディトープからなる複合体を投与することを含むように、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントを1つまたは複数のメディトープに結合させる。別の態様では、1つまたは複数のメディトープを投与する前に、メディトープ利用可能抗体を投与する。
一部の態様では、1つまたは複数のメディトープを、薬物、化学療法剤、治療用抗体、毒素、放射性同位体、酵素、キレート剤、ホウ素化合物、光活性剤、色素、金属、金属合金、およびナノ粒子からなる群から選択される治療剤などの治療剤にカップリングさせる。
また、対象に、本明細書において記載されている、例えば、上記のような医薬組成物あるいはメディトープ利用可能抗体、メディトープ、複合体、および/または他の化合物のうちの任意のものを投与し、投与された組成物、抗体、メディトープ、複合体、および/または化合物と対象内の物質との、例えば抗原との結合を検出することによって実施される方法などの診断方法を提供する。一部の態様では、診断方法は、対象に、1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメント、例えば、上記のもののうちの任意のものを投与することを包含する。一部の態様では、この方法は、抗体またはフラグメントと対象内の抗原との結合を検出することをさらに包含する。一部の態様では、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントと、1つまたは複数のメディトープとを逐次的に投与し、他の態様では、それらを同時に投与する。一例では、メディトープ利用可能抗体および1つまたは複数のメディトープの投与が、メディトープ利用可能抗体およびメディトープからなる複合体を投与することを含むように、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントを1つまたは複数のメディトープに結合させる。別の例では、1つまたは複数のメディトープを投与する前に、メディトープ利用可能抗体を投与する。一部の態様では、この1つのメディトープまたは複数のメディトープは、多価メディトープである。一部
の態様では、このメディトープを、蛍光物質、発光物質、色素、指示薬、および放射性物質からなる群から選択されるイメージング剤などの診断剤とカップリングさせる。場合によっては、イメージング剤はDOTAである。
また、例えば、テンプレート抗体に基づき、メディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを作成する方法を提供する。一部の態様では、そのような方法は、テンプレート抗体またはそのフラグメントにおいて1つまたは複数のアミノ酸置換を行うことを包含する。一例では、その置換には、Kabatナンバリングに従うとVL領域の40、41、もしくは85位での、かつ/またはVH領域の40位もしく89位での置換が包含される。
一部の態様では、方法は、配列番号:1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合するメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを作成する。
一部の態様では、テンプレート抗体またはフラグメントは、以下:アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、およびブロダルマブからなる群から選択されるか、またはハイブリドーマ10B5によって産生される抗体であるか、またはB6H12.2である。
一部の態様では、SPRまたは他の上記の方法によって測定した場合に特定の親和性で、例えば、10、5、または2(または上記で規定された他の数)μM未満の解離定数で、メディトープ利用可能抗体は、1つまたは複数のメディトープ(例えば、配列番号1、2、またはそれに由来する環式ペプチドのうちのいずれか)、例えば、上記のものに結合する。
一部の態様では、1つまたは複数のアミノ酸置換はそれぞれ、Kabatナンバリングに従うと軽鎖の8、9、10、38、39、40、41、42、43、44、45、82、83、84、85、86、87、99、100、101、102、103、104、105、142、162、163、164、165、166、167、168、および173位、ならびに/または重鎖の6、9、38、39、40、41、42、43、44、45、84、86、87、88、89、90、91、103、104、105、106、107、108、109、110、147、150、151、152、173、174、175、176、177、185、186、および187位からなる群から選択される位置においての置換である。一部の態様では、メディトープ利用可能抗体は、Kabatナンバリングに従うとP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40
、N41 G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、およびY173を有する軽鎖、ならびにKabatナンバリングに従うとQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V111、T110、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、およびL187を有する重鎖を含有する。
また、メディトープ利用可能抗体およびメディトープをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド、さらにはそれを包含するベクターおよびそのベクターを含むライブラリを提供する。
また、抗体またはそのフラグメントをライブラリから発現させるステップと、抗体またはそのフラグメントを、発現された抗体またはフラグメントのうちから選択するステップとを包含する方法などのスクリーニング方法を提供する。場合によっては、その選択は、選択される抗体またはそのフラグメントの結合親和性、pH耐性、pH依存性、毒性、PK、またはPDに基づき、かつ/またはその抗体またはそのフラグメントをメディトープと接触させ、かつ1つまたは複数の抗体またはフラグメントへのそのメディトープの結合を検出することによって行われる。
また、(a)メディトープおよびメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを組み合わせ、それによってメディトープが抗体またはそのフラグメントに非共有結合するステップと;(b)メディトープ変異体または類似体候補を加えるステップと;(c)メディトープ変異体または類似体候補によるメディトープの置き換えを測定するステップとを含み、その変異体または類似体候補によってメディトープが置き換えられたら、それらをメディトープ変異体または類似体として同定する方法を包含する、メディトープ類似体またはメディトープ変異体を選択する方法を提供する。
また、1つまたは複数のアミノ酸置換、挿入、または欠失を、配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55のうちの任意のもので示される配列を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドに対して行い、それによって、上記のもののうちの任意のものなどのメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントに対するペプチドの結合親和性のpH依存性を改変することを含むメディトープを修飾するための方法を包含する、メディトープおよびメディトープ利用可能抗体を修飾する方法を提供する。一部の態様では、この方法によって、リソソームpHレベルでの抗体またはフラグメントに対するペプチドの結合親和性を低下させる。他の態様では、この方法によって、低酸素環境における結合親和性を上昇させる。
また、1つまたは複数の修飾を、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖の8、9、10、38、39、40、41、42、43、44、45、82、83、84、85、86、87、99、100、101、102、103、104、105、142、162、163、164、165、166、167、168、および/もしくは173位、または重鎖の6、9、38、39、40、41、42、43、44、45、84、86、87、88、89、90、91、103、104、105、106、107、108、109、110、147、150、151、152、173、174、175、176、177、185、186、および/もしくは187位で行うステップを含む方法など、メディトープ利用可能抗体を修飾するための方法を提供する。一部の態様で
は、修飾されたメディトープにおける修飾に基づき、抗体を修飾するか、またはその逆などによって、互いに結合する修飾されたメディトープおよび修飾されたメディトープ利用可能抗体を生成する修飾方法を同時に提供する。
また、上記のメディトープ利用可能抗体の任意のものに結合するもの、および/または上記のメディトープのうちの任意のものに匹敵する結合特性を有するものを包含するメディトープ類似体を提供する。
セツキシマブのフレームワークループに結合しているメディトープペプチドが示されている。図1A:セツキシマブFab(軽鎖はVおよびCによって示されている;重鎖はVおよびCによって示されている)と環式CQFDLSTRRLKC(網掛け部分内に示されており、語「メディトープ」で標識されている)(配列番号1)との複合体は、このメディトープが、セツキシマブのCDRループとは別であるFabフレームワークのインターフェースに結合することを示している。図1B(上)は、cQFDメディトープの棒モデルによる表示を示しており、(下)は、cQYNメディトープの棒モデルによる表示を示している。N末端およびC末端システインは、溶媒に曝露されており、高い温度因子を示す。 セツキシマブFab結合インターフェースの特定の実施形態が示されている。セツキシマブはヒト−マウスキメラであるので、マウスIg可変ドメインおよびヒト定常Igドメインを混合して有する。図2Aには、ch14.18の残基およびメディトープと接するセツキシマブの残基に対応するヒト化トラスツズマブの残基が示されている。図2Bには、セツキシマブのマウス配列によってコードされる別のポケットを占めるcQFDメディトープのArg9の立体像が示されている(前面)。セツキシマブ軽鎖のAsp85から、メディトープArg9のグアニジウム基およびLeu10のバックボーンアミドまでの塩橋が存在する。 cQFDおよびcQYNと固定化Fabとの表面プラスモン共鳴(SPR)トレースが示されている。結晶学的調査のために使用されるセツキシマブFabを、CM5チップに低密度でカップリングさせた。cQFD(図3A)およびcQYN(図3B)メディトープの濃度を漸増させた場合のトレースが示されている。一連のトレースを、単純な1:1Langmuir結合モデルにフィットさせる。このフィットの残差がそれぞれ下段に示されている。 既に仮定されていたとおり、cQFDおよびcQYNメディトープが、セツキシマブのCDRには結合しないことが示されている。図4Aには、2つの結晶構造が重ねて示されており、一方は、セツキシマブFabおよびその抗原EGFRドメインIIIであり、他方は、cQFDメディトープおよびセツキシマブFabを示しており、ここで、cQFDメディトープは、セツキシマブFabの中央空洞部に結合している。抗原EGFRドメインIIIは、メディトープ結合部位からかなり離れた相補性決定領域で結合している。図4Bの左側には、SDS−PAGE結果が、かつ右側には、対応するサイズ排除クロマトグラフィー結果が示されている。個々の成分であるFab、EGFRドメインIII、およびSMT−cQFDメディトープ、さらには、それら3種全ての混合物のサイズ排除実験によって、ヘテロ三量体複合体の形成およびその共溶出が示されている。非還元SDS−PAGEゲルは、初めに溶出された画分を示しており、このことは、混合物で観察される新たなピーク(「複合体」の薄灰色に網掛けされている一番左のピーク)中に、3つの成分全てが存在することを示している。図4Cには、FACS分析の結果が示されており、これは、cQFDメディトープは、セツキシマブの存在下でのみ、EGFR陽性MD−MBA−468細胞に結合したことを示している(矢印)。メディトープ単独またはM425、マウスEGFR抗体の存在下でのメディトープは、結合しなかった。 図4Dには、セツキシマブscFvまたはFabとカップリングしたセンサーチップを使用する表面プラスモン共鳴実験の結果が示されている。実験によって、100μMという高濃度のcQFDメディトープでも、scFvは飽和され得ないことが示されている。セツキシマブFabをカップリングさせたセンサーチップを使用する同じ実験では、完全な飽和が示されている。この実験での解離定数は660nMである。対照SPR実験(下段のパネル)によって、セツキシマブscFvは可溶性EGFRドメインIIIフラグメントに容易に結合することが示されており、これは、CDRループが機能性であったことを示している。 細胞数と比較した蛍光強度のグラフであり、cQFDの存在下でのMDA−MB−468細胞への蛍光標識セツキシマブの結合を示している。セツキシマブは、メディトープが存在しなくても、かつ6μMおよび60μMのメディトープが存在しても、MDA−MB−468細胞に結合する。予測されたとおり、この図は、アイソタイプIgG対照がMDA−MB468細胞上のEGFRに結合しなかったことを示している。 メディトープおよびEGFRがどのように別の部位に結合するかが示されている。上段のイメージは、cQFD−Fab複合体およびEGFR−Fab複合体(1YY8)を立体的に重ね合わせて示している。下段のイメージは、重鎖の残基39〜46がフレキシブルであり、メディトープを収容することを示している。 Fabフレームワークのバインダーが示されている。メディトープ、プロテインA、およびプロテインLに結合しているFabを重ね合わせることで、それぞれが、セツキシマブFab上の固有の部位に結合していることが示されている。 腫瘍治療を増強するための一実施形態における作用機序が示されている。例示されている実施形態では、二価抗体は、腫瘍細胞上で過剰発現される抗原(例えば、ErbB受容体ファミリー)に結合し(左側のパネル)、かつ受容体シグナル伝達をブロックし、細胞内取り込み作用および受容体リサイクリングを改変し、かつ/または免疫応答を誘発する。EGFRの別のドメインを認識するマツズマブなどの抗体をセツキシマブと組み合わせて加えることが場合によって、表面受容体のデイジーチェーニングによって、より有効であり得る(右側のパネル1)。多価メディトープ(この特定の実施例では、三価)は治療用mAbをテザー(tether)/架橋して、その治療可能性を増強することができる(右側)。加えて、多価メディトープ(ここでは、三価バージョンとして示されている)は、治療法と、さらにはイメージングとの両方を増強することができるイメージング剤を担持することができる。 scFv−メディトープのリンカーが示されている。12〜20アミノ酸リンカー(典型的には{GGGS}3−5)を介して軽鎖可変ドメインを重鎖可変ドメインに(またはその逆で)融合させることによって、scFvを作る。この例では、フレキシブルなリンカー配列の一部を、メディトープ配列に置き換えることができる。 ビーズにカップリングさせたcQFDメディトープがセツキシマブに結合し得ることを示す、SDS−PAGEからの結果が示されている。ビオチン化cQFDペプチドを、アビジンとカップリングしているビーズに加え、十分に洗浄し、かつPBS中で平衡させた。次いで、セツキシマブをビーズに加え(レーン1)、洗浄し(レーン2〜4)、次いで、溶出した(レーン5)。最上部のバンドはIgG重鎖であり、下部のバンドはIgG軽鎖である。 立体マスクの例示的な実施形態の図である。この例示的な実施形態では、メディトープは、腫瘍関連プロテアーゼ部位を含有するフレキシブルなリンカーを介して、Fab軽鎖または重鎖のN末端に融合していて、抗原結合部位を立体的に塞いでいる。 SPRによって決定された、一価(左側のパネル)および四価(右側のパネル)メディトープとセツキシマブとの結合反応速度が示されている。表面プラスモン共鳴トレースの上のパネルは、二価IgG上を通過する一価メディトープのイラストを示している。右側のパネルに示されているとおり、アビジンは、ビオチン化メディトープで飽和されて、同じ固定化セツキシマブIgG上を通過した。多価メディトープのオフレートは、少なくとも1/36に低減された(2つの実験の間で時間尺度が異なることに注意されたい)。 ラクタム結合を含有するメディトープについて、一部の実施形態による二量体および三量体メディトープの合成が示されている。 フルオレセインイソチオシアナート(FITC)標識されたメディトープ二量体(図13中の「14」)のキャラクタリゼーションが、最終二価メディトープのHPLCトレースおよびその質量スペクトルと共に示されている。 一部の実施形態によるメディトープ−Fc融合タンパク質についての核酸配列(配列番号3)および対応するアミノ酸配列(配列番号4)が示されている。 例示的な二価メディトープが示されている。このメディトープは、IgGのFc領域に直接融合しているペプチドリンカーのN末端に直接融合している。この例では、このFcは、発現中に自然にホモ二量体化するので、メディトープ−Fcコンストラクトからの最終生成物は二価である。 一価および二価メディトープの、セツキシマブで事前処置されたEGFR発現細胞への結合をモニタリングする一連の例示的なFACS分析の結果が示されている。EGFRを過剰発現するMDA−MB−468細胞を、10nMのセツキシマブで30分間事前処置し、すすぎ、次いで、4種の濃度のメディトープ−Fcコンストラクトまたは単量体メディトープのいずれかで処置した。一番下のトレースは、陰性対照(抗体なし)である。次の4つのトレースは、単量体メディトープがセツキシマブで事前処置された細胞に濃度依存的に結合することを示している。上の4つのトレースも、二価メディトープFcがセツキシマブで事前処置された細胞に濃度依存的に、ただしより高い親和性で結合することを示している(すなわち、右側にさらにシフトしている)。このことは予測されており、多価相互作用と一致する。 特定の実施形態で使用することができる別のメディトープ−Fcリンカー、多重コイルの図である。 NMRによるフラグメントスクリーニングが示されている。セツキシマブ添加前(上段のトレース)および添加後(下段のトレース)のフラグメントプールの代表的なNMRスペクトル。この方法を使用して、リード化合物(例えば、本明細書において示されているもの)を同定し、回折研究を使用して、結合部位を決定することとする。 指向ランダムライブラリ(directed random library)を使用して、メディトープ部位でのメディトープまたは化合物の結合に対するmAbの結合親和性を改変および/または増強(または他の特性を改変)するための例示的なステップが示されている。具体的には、FACSソーティング(メディトープおよび抗原を別の蛍光体で標識する)を使用して、メディトープ結合部位をライニングしているmAb残基のためのコドンがNNK(ここで、Nは、任意のヌクレオチドであり、Kは、チミジンまたはグアノシンである)で置き換えられている遺伝子ライブラリを選択することができる。別の実施形態では、このコドンをNNN(ここで、Nは、任意のヌクレオチドである)で置換する。GPIリンカーによって、選択されたmAbが、その遺伝子配列をコードするベクターでトランスフェクトされた細胞と結合したままとなることを保証することができる。選択された細胞に由来する軽鎖および重鎖をコードする遺伝子を配列決定することで、高親和性のmAbが同定されるはずである。この方法を繰り返すことで、より高い親和性のメディトープまたはメディトープ類似体を選択することができる。 セツキシマブとトラスツズマブとの配列の相違の表面表示である。上段のパネルにおける濃灰色の領域は、セツキシマブと完全ヒト化トラスツズマブフレームワークとの間のアミノ酸の相違を示している。囲み内のいくつかの残基をトラスツズマブフレームワーク上で変異させている。トラスツズマブのCDRループを同定して(濃色領域;下段のパネル)、セツキシマブフレームワーク上にグラフト化した。 メディトープ利用可能トラスツズマブがメディトープ−Fc融合タンパク質に結合することが示されている。メディトープ結合部位を、トラスツズマブ(腫瘍抗原HER2に結合するヒト化mAb)上に作った。上段のパネルにおけるFACS分析によって、メディトープ利用可能トラスツズマブが、HER2を過剰発現するSKBR3細胞に結合することが示されている(上の2つのトレース)。下段のグラフでは、メディトープ−Fcは、メディトープ利用可能トラスツズマブには結合するが(上の2つのトレースでは、ピークが右にシフトしている)、野生型トラスツズマブ(下から2番目)または陰性対照(一番下のトレース)には結合しない。 図23Aは、メディトープ利用可能トラスツズマブ重鎖配列の核酸配列(配列番号5)を示している。シグナルペプチド配列が、灰色に網掛けされている。図23Bは、メディトープ利用可能トラスツズマブ重鎖配列のアミノ酸配列(配列番号6)を、野生型配列(配列番号7)と比較して示している。相違が、灰色で強調されている。図23Bに示されているアミノ酸の後には、示されている重鎖のヒト配列中に相違は残っていない。 図23Cは、メディトープ利用可能トラスツズマブ軽鎖配列の核酸配列(配列番号8)を示している。シグナルペプチド配列が、灰色に網掛けされている。図23Dは、メディトープ利用可能トラスツズマブ軽鎖配列のアミノ酸配列(配列番号9)を、野生型配列(配列番号10)と比較して示している。相違が、灰色で強調されている。 セツキシマブ様フレームワーク上にグラフト化されたHER2結合CDRループを含有する抗体は、HER2およびメディトープ−Fcに結合することが示されている。図24Aでは、FACS分析によって、HER2−CDRグラフト化されたメディトープ利用可能mAbは、HER2を過剰発現するSKBR3細胞に結合することが示されている(濃度が異なる上の3つのトレース)。図24Bは、メディトープ−Fcが、HER2−CDRグラフト化されたメディトープ利用可能mAbには結合した一方で(上の3つのトレースでは、ピークが濃度依存的に右にシフトしている)、野生型トラスツズマブ(下から2番目)または陰性対照(一番下のトレース)には結合しなかったことを示している。 図25Aは、トラスツズマブの重鎖の核酸配列(配列番号11)およびアミノ酸配列(配列番号12)を分泌配列および操作された制限部位(下線部)と共に示している。 図25Bは、トラスツズマブの軽鎖の核酸配列(配列番号13)およびアミノ酸配列(配列番号14)を分泌配列および操作された制限部位(下線部)と共に示している。網掛け部分は、一部の態様では、メディトープの特異性を増強または改変するために改変することができるか、または修飾エピトープとの結合相互作用に関与し得る例示的な残基を示している。 IgGおよびIgE Fabドメインの配列および構造アラインメントの例を示しており、ここで、網掛け部分は、メディトープ結合部位付近の残基に対応する特定の残基を示している。 表面プラスモン共鳴(SPR)研究を示すグラフである。セツキシマブに対する種々のメディトープ[cQFD(メディトープ1、配列番号1)、cQYN(メディトープ2、配列番号2)およびcQYD(メディトープ16、配列番号16)]の結合親和性を、pH=4.0からpH=8.0までで決定した。 MDA−MB−468細胞増殖を阻害する二価メディトープ−Fcの有効性を単量体メディトープの有効性と比較するMTTアッセイの結果が示されている。図28Aは、研究結果を示しており、この研究結果において、セツキシマブと組み合わせた場合に、メディトープ−Fcは、細胞増殖を阻害したが、単量体メディトープは阻害しなかった。図28Bは、M425およびセツキシマブの組合せと類似して、メディトープ−Fcは、セツキシマブの細胞死滅能力を増強することを示している。 メディトープが、セツキシマブメディトープ結合部位(図に示されている「セツキシマブ結合」)には結合するが、完全ヒト化フレームワーク(図に示されている「トラスツズマブ、結合なし」)または他のマウス−キメラフレームワーク(図に示されている「リツキシマブ、結合なし」)には結合しないことが示されている。cQFDメディトープ(メディトープ1、配列番号1)を、表面プラスモン共鳴研究のためのCM5チップにコンジュゲートさせて、セツキシマブ(メディトープ結合Fab)、トラスツズマブ(完全ヒト化フレームワーク)、およびリツキシマブ(マウス−ヒトキメラフレームワーク)を、0.01、0.05、0.1、0.5、および1μMの濃度で試験した。セツキシマブのみが、メディトープをコンジュゲートさせたチップに結合した。 メディトープについて得られた生物物理学的データが示されている。図30Aは、セツキシマブFabチップを使用する、未修飾メディトープcQFD(配列番号1)およびQYNメディトープ(配列番号2)のSPRセンサーグラムを示している。図30Bは、メディトープ(配列番号1)およびセツキシマブFabの代表的な結合等温線(上段)および積分(下段)を示している。図30Cは、両方のメディトープの重ね合わせを示している。楕円形1は、Phe/Tyr位置を示している。矢印は、好ましい水素結合ネットワークをもたらし、エンタルピーの好ましい変化を説明し得るバックボーンのシフトを示している。疎水基F/Y3、L5、およびL10は、ほぼ同一に配置されているが、cQYNメディトープ中のY5のヒドロキシル基は、cQFDメディトープにおいて観察されるとおり、R8がQ105バックボーンと相互作用することを妨げる(「立体クラッシュ(steric clash)」)。この再編成はまた、β回転(「バックボーン回転」)のバックボーン残基において随伴変化をもたらす。図30Dは、種々のメディトープ変異体のITCによって決定された個々の熱力学的パラメーターを示している。Phe3Tyr変異体(メディトープ2、配列番号2)は、比較的低い親和性にもかかわらず、ΔHにおいてかなりの変化を示している。構造に基づき、配列番号1のメディトープ中のGln2を、D−ステレオマー(stereomer)と置き換えた。このメディトープ(配列番号15)のITC分析によって、エントロピーのかなりの上昇およびエンタルピーの低下が判明した。 一部の実施形態によるメディトープの化学構造が示されている。円は、修飾して、例えばFabに対するメディトープ親和性を向上させることができる位置を示している。囲みは、環化ストラテジーを示している。上段と下段の一番右の囲み内の「クリック」化学およびオレフィン複分解はそれぞれ、メディトープを環化するための追加の経路である。 ラクタム(2、配列番号32)およびフルオレセイン標識されたラクタム(3)の合成が示されている。 一部の実施形態による最適化の部位が示されている。楕円は、メディトープの親和性を最適化するために利用することができるmAbのFab領域内の空洞を示している。 メディトープ結合パラメーターを最適化するために使用することができ、本明細書において記載されている実施形態によって使用することができる修飾されたArg8残基が示されている(R=アルキル、置換アルキル、芳香族、またはNHR’’’であり、ここで、R’’’=アルキル、置換アルキル、または芳香族である)。 メディトープのPhe3付近にある親水性インターフェースが示されている。フェニル環に組み込まれているハロゲンは、セツキシマブTyr87またはTyr91のヒドロキシル基と、さらにはバックボーンカルボニルと強い非共有結合を形成し得る。 メディトープとセツキシマブのバックボーンとの間の共有相互作用が示されている。水和性側鎖を、Arg8(左側)またはLeu10(右側)に組み込んで、FabのSerまたはTyrのヒドロキシル基との共有結合を形成することができる。 非標識ペプチドによる、セツキシマブとフルオレセインで標識されたペプチドとの間の相互作用の用量依存的阻害の蛍光偏光アッセイが示されている。このアッセイで、mAb結合についてメディトープと競合し得て、したがってメディトープと同様に機能するように開発することができる小分子化合物を同定した。対照として、非標識メディトープは、蛍光標識されたメディトープに置き換わり得ることが証明された。3つの時点での置き換えの平衡は、このアッセイが確固としたものであり、ハイスループットスクリーニングのために修正可能であることを示している。 蛍光偏光スクリーニングによって同定された5種のリード化合物が示されている。 配列番号22(A)、配列番号16(B)、配列番号17(C)、配列番号18(D)、配列番号15(E)、および配列番号23(F)に対応する、18種の修飾メディトープについての棒モデルによる構造が示されている。これらの構造の配列は、表3および4に示されている。 配列番号24(G)、配列番号25(H)、配列番号32(I)、配列番号33(J)、配列番号34(K)、および配列番号35(L)に対応する、18種の修飾メディトープについての棒モデルによる構造が示されている。これらの構造の配列は、表3および4に示されている。 配列番号36(M)、配列番号37(N)、配列番号38(O)、配列番号39(P)、配列番号40(Q)、および配列番号41(R)に対応する、18種の修飾メディトープについての棒モデルによる構造が示されている。これらの構造の配列は、表3および4に示されている。 配列番号42(S)、配列番号43(T)、配列番号44(U)、配列番号46(V)、配列番号49(W)、および配列番号51(X)に対応する、18種の修飾メディトープについての棒モデルによる構造が示されている。これらの構造の配列は、表3および4に示されている。 配列番号52(Y)、配列番号53(Z)、配列番号54(AA)、および配列番号55(BB)に対応する、18種の修飾メディトープについての棒モデルによる構造が示されている。これらの構造の配列は、表3および4に示されている。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 図39に示されている構造ならびに表3および4の追加のメディトープについてのX線回折データを示す表である。 メディトープ変異体の代表的な表面プラスモン共鳴研究が示されている。cQFDメディトープにおけるPhe3His変異の構造情報に基づき、変異型メディトープを、β,β’−ジフェニルアラニンを3位で用いて合成した(上段のトレース)。約4倍のセツキシマブへの結合親和性のかなりの向上が、表面プラスモン共鳴によって観察された。元のメディトープのジスルフィド架橋と置き換えるために、アミノヘキサン酸を使用した(下段のトレース)。結合親和性は低下したが、これらのデータは、動物およびヒト研究における薬物速度、薬物動態、および毒性についての潜在的な問題に対処するために、メディトープを修飾することができることを示している。この組合せを、メディトープ内の他の位置の非天然アミノ酸と組み合わせることができることに注意されたい。 例えば、メディトープ親和性を向上させるために有用であり得る構造情報が示されている。上段のパネルは、メディトープが結合しているセツキシマブの結晶構造を示しており、セツキシマブのFab空洞内に結合しているPhe3を示している。ヒスチジンでのこの位置の置換およびその後の構造分析によって、側鎖(イミダゾール)が新たな立体配座を取ることが示されている(中央のパネル)。この観察に基づき、1つのフェニル側鎖を元の位置に、かつ1つのフェニル側鎖をイミダゾール環に配置し得るβ,β’−ジフェニルアラニンを3位で代わりに用いた。結晶構造によって、この置換は、両方の側鎖立体配置を模倣することが示されている。表面プラスモン共鳴研究によって、この置換はより高い親和性で結合することが示されている(図41、上段のパネル)。 実施例4において記載されているとおり、本明細書で提供するメディトープ利用可能トラスツズマブは、抗原に対して野生型トラスツズマブと同様の結合親和性を有することを実証する研究の結果が示されている。 野生型トラスツズマブ(WT T)と事前結合しているHER2発現細胞ではなく、メディトープ利用可能トラスツズマブ(TM)と事前結合しているHER2発現細胞がcQFD(配列番号1)メディトープ−プロテインL融合体(MPL)と結合することを実証する、実施例4に記載されている研究の結果が示されている。事前結合している抗体を有さない対照細胞(MPL(WT)単独)も、MPLに結合しなかった。 野生型トラスツズマブ(WT T)と事前結合しているHER2発現細胞(SKBR3)ではなく、メディトープ利用可能トラスツズマブ(TM)と事前結合しているHER2発現細胞(SKBR3)が、プロテインLのうちの1個を除いて全てのリシンがアルギニンおよびアスパラギンに変異しているcQFD(配列番号1)メディトープ−プロテインL融合体(MPL−5K)と結合することを実証する、実施例4において記載されている研究の結果が示されている。どの抗体とも事前結合していない対照細胞(MPL−5K単独)も、MPL−5Kに結合しなかった。 メディトープと共にインキュベーションする前に、抗体を抗原を発現する細胞に事前に結合させても(左側のパネル)、またはメディトープ−プロテインL−および抗体を事前混合し、次いで、抗原を発現する細胞と共にインキュベートしても(右側のパネル)、同程度で、メディトープはメディトープ利用可能トラスツズマブに結合することが実証する、実施例4において記載されている研究の結果が示されている。TM=メディトープ利用可能トラスツズマブ。未処置対照に対するMPL陽性細胞のパーセンテージは、説明文中に示す。 図47Aには、CDRをグラフト化されたメディトープ利用可能トラスツズマブ(セツキシマブ様フレームワーク上にグラフト化されたトラスツズマブ様CDRを含む)の軽鎖核酸配列(配列番号61)および軽鎖アミノ酸配列(配列番号61)が網掛けされたシグナル配列および他の残基と共に示されている。 図47Bには、この抗体の重鎖核酸配列(配列番号62)および重鎖アミノ酸配列(配列番号63)が示されている。 5位β,β’−ジフェニルアラニンメディトープ(配列番号18、メディトープ18)およびcQFD(メディトープ1、配列番号1)を重ね合わせた構造を有する、セツキシマブFabフラグメント(裏面図)に結合しているメディトープ54(表4を参照されたい)の構造が示されている。 Alexa488で標識されたメディトープ−Fc融合タンパク質(600nM、180nM、または60nM)を、セツキシマブまたはM425(マウス抗EGFR抗体)で30分間事前標識されたMDA−MB−468細胞と共にインキュベートし、かつ抗体結合およびメディトープ結合をFACS分析によって分析した研究の結果が示されている。 (上段のパネル)には、セツキシマブ(濃灰色の棒)に結合しているメディトープ18(配列番号18、表3に示されている;5位にβ,β’−ジフェニルアラニンを含む)、メディトープ利用可能トラスツズマブ(白色の棒)に結合している同じメディトープ(18)、および野生型トラスツズマブ(輪郭線)の構造の棒モデルによる表示が重ね合わせて示されている。下のパネルには、野生型およびメディトープ利用可能トラスツズマブを比較するリボンモデルによるイラストが示されている。 上段左のパネルには、トラスツズマブの構造と、トラスツズマブmemab(この図において、トラスツズマブmemabは、「メディトープ利用可能Memab」と称される)の構造とが重ね合わせて示されており、ここで、メディトープ利用可能抗体においてメディトープ結合に関与する一定の残基は、棒モデルによって示されている。上段右のパネルには、メディトープ利用可能トラスツズマブ(memab)の構造とセツキシマブの構造とが重ね合わせて示されており、ここで、同じ残基は標識されている。下段のパネルには、これら3つの構造全てを重ね合わせた「イラスト/リボンダイアグラム」が示されている。 メディトープ(3位β,β’ジフェニル)、プロテインL(左側)、プロテインA(右側)、およびFab(灰色のイラスト)の構造が示されている。本明細書において記載されているMPLにおいて変異したプロテインLおよびメディトープ中のリシンは、黒色で示されている。 メディトープ−プロテインL融合体(MPL)についての表面プラスモン共鳴(SPR)データが示されている。上段のパネルは、10nMまでの濃度でメディトープ利用可能トラスツズマブに加えられたMPLのトレースを示している。フィットデータは、165pMの結合親和性を示している。下段のパネルは、同じ濃度でメディトープ利用可能トラスツズマブに加えられたプロテインL(単独)のトレースを示しており、この濃度では結合が存在しないことを示している。 GPIに連結しているメディトープ利用可能トラスツズマブが、メディトープ−プロテインL(MPL)融合タンパク質に結合することが示されている。1×10細胞/試料を使用した。穏やかにピペットで処理することにより、細胞をプレートから離し、PBS中0.1%のBSA(w/v)で1回洗浄した。AF647で標識されたMPLを洗浄緩衝液中で10nMまで希釈し、細胞と共に室温で30分間インキュベートした。細胞を2回洗浄し、次いでFACSによって分析した。 図55Aには、ヒトIgG2、IgG4、IgG3、およびIgG1のCH1ドメイン(配列番号64〜67)における配列比較が示されている。図55Bには、セツキシマブおよびメディトープ1(配列番号1、cQFD)の共結晶構造上にマッピングされたこれらの配列における相違が示されている。 メディトープ利用可能(「medi」)抗CEA抗体(メディトープ利用可能M5A)(配列番号68)の軽鎖のアミノ酸配列が、野生型M5A軽鎖配列(配列番号69)と比較して示されている。網掛けされた残基は、M5A抗体の軽鎖に導入されて、M5A抗体がメディトープと結合し得るようにする8つの点突然変異を示している(参照のために、重鎖M5A配列は配列番号70で示されている)。 メディトープ利用可能M5A抗体(M5A 8M)と、LS174T細胞上のM5A抗原(CEA)との結合を実証する、FACS分析の結果が示されている。 M5A 8Mメディトープ利用可能抗体に結合した5−ジフェニルメディトープについての表面プラスモン共鳴(SPR)データが示されている。 メディトープ54のキャラクタリゼーションがHPLCトレースおよびその質量スペクトルで示されている。 出発物質比120:1(DOTA−NHS:MPL)から形成されたDOTA−NHS−MPLコンジュゲートの質量スペクトルが示されている。 図61Aには、Alexa555−セツキシマブと共に事前インキュベートされ、次いでAlexa488−メディトープ−Fcと共にインキュベートされたMDA−MB−468細胞が示されている。DAPIを対比染色液として使用した。イメージをOlympus AX70 Automatic Upright顕微鏡で撮影した。白色の矢印は、陽性メディトープ−Fc染色を示している。図61Bには、メディトープ−Fc陽性細胞の定量が示されている。棒グラフは、2つのフィールドからカウントされたセツキシマブ事前処置試料または未処置試料の全細胞数に対するメディトープ−Fc陽性細胞数のパーセンテージを示している。
定義
「抗体」は、本明細書で使用される場合、抗原またはエピトープに特異的に結合するか、または免疫学的に反応する免疫グロブリン分子を指し、これには、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体の両方、さらには、これらに限定されないが、フラグメント抗原結合性(Fab)フラグメント、F(ab’)フラグメント、Fab’フラグメント、Fvフラグメント、組換えIgG(rIgG)フラグメント、単鎖可変フラグメント(scFv)、および単一ドメイン抗体(例えば、sdAb、sdFv、ナノボディ)フラグメントを包含する機能性抗体フラグメントが包含される。用語「抗体」には、細胞内抗体、ペプチボディ(peptibody)、キメラ抗体、完全ヒト抗体、ヒト化抗体、メディトープ利用可能抗体、およびヘテロコンジュゲート抗体(例えば、二重特異性抗体、ディアボディ(diabody)、トリアボディ(triabody)、テトラボディ(tetrabody)、タンデムdi−scFv、タンデムtri−scFv)など、免疫グロブリンの遺伝子操作されているか、または別段に修飾された形態が包含される。別段に述べられていない限り、用語「抗体」には、これらの機能性抗体フラグメントが包含されると理解すべきである。
用語「相補性決定領域」および「CDR」は、当技術分野では、抗原特異性および結合親和性をもたらす抗体可変領域内のアミノ酸の非連続配列を指すことが知られている。一般に、各重鎖可変領域には3つのCDR(CDR−H1、CDR−H2、CDR−H3)が、かつ各軽鎖可変領域には3つのCDR(CDR−L1、CDR−L2、CDR−L3)が存在する。「フレームワーク領域」および「FR」は、重鎖および軽鎖の可変領域の非CDR部分を指すことが当技術分野では知られている。一般に、各重鎖可変領域には4つのFR(FR−H1、FR−H2、FR−H3、およびFR−H4)が、かつ各軽鎖可変領域には4つのFR(FR−L1、FR−L2、FR−L3、およびFR−L4)が存在する。
Kabatら(1991)、「Sequences of Proteins of Immunological Interest」、第5版、Public Health Service、National Institutes of Health、Bethesda,MD(「Kabat」ナンバリングスキーム)、Al−Lazikaniら(1997)、JMB 273、927〜948(「Chothia」ナンバリングスキーム)、MacCallumら、J.Mol.Biol.262:732〜745(1996)、「Antibody−antigen interactions: Contact analysis and binding site topography」、J.Mol.Biol.262、732〜745、(「Contact」ナンバリングスキーム)、Lefranc MPら、「IMGT unique numbering for immunoglobulin and T cell receptor variable domains and Ig superfamily V−like domains」、Dev Comp Immunol、2003年1月;27(1):55〜77(「IMGT」ナンバリングスキーム)、ならびにHonegger AおよびPluckthun A、「Yet another numbering scheme for immunoglobulin variable domains: an automatic modeling and analysis tool」、J Mol Biol、2001年6月8日;309(3):657〜70(AHoナンバリングスキーム)に記載されているものを包含する、いくつかのよく知られているスキームのうちの任意のものを使用することで、所与のCDRまたはFRの正確なアミノ酸配列の境界を容易に決定することができる。
所与のCDRまたはFRの境界は、同定のために使用されるスキームに応じて変化し得る。例えば、Kabatスキームは構造アラインメントに基づくが、Chothiaスキームは構造情報に基づく。KabatおよびChothiaスキームでのナンバリングは
両方とも、最も共通する抗体領域の配列長さに基づき、挿入は、例えば「30a」など、挿入文字によって収められ、欠失が一部の抗体で現れる。これら2つのスキームは、異なる位置に一定の挿入および欠失(「インデル」)を設けるので、ナンバリングに相違が生じる。Contactスキームは複雑な結晶構造の分析に基づき、多くの観点においてChothiaナンバリングスキームと類似している。
以下の表1に、Kabat、Chothia、およびContactスキームによって個々に同定されたCDR−L1、CDR−L2、CDR−L3、およびCDR−H1、CDR−H2、CDR−H3の位置を列挙している。CDR−H1では、KabatおよびChothiaナンバリングスキームの両方を使用して、残基ナンバリングをリストに挙げる。KabatナンバリングスキームはH35AおよびH35Bに挿入を設けているので、Kabatナンバリング規則を使用してナンバリングした場合のChothia CDR−H1ループの末端は、ループの長さに応じて、H32からH34の間で変動することに注意されたい。
したがって、別段の指定がない限り、所与の抗体またはその領域、例えば、その可変領域などの「CDR」もしくは「相補性決定領域」、または個々に指定されるCDR(例えば、CDR−H1、CDR−H2)は、公知のスキームのうちの任意のものによって規定されるとおりの任意の(または具体的な)相補性決定領域を包含すると理解されるべきである。同様に、別段の指定がない限り、所与の抗体またはその領域、例えば、その可変領域などの「FR」もしくは「フレームワーク領域」、または個々に指定されるFR(例えば、FR−H1、FR−H2)は、公知のスキームのうちの任意のものによって定義されるとおりの任意の(または具体的な)フレームワーク領域を包含すると理解されるべきである。一部の例では、Kabat、Chothia、またはContact方法によって定義されるとおりのCDRなど、特定の1つのCDR、FR、または複数のFRもしくはCDRを同定するためのスキームが指定されている。他の場合には、CDRまたはFRの特定のアミノ酸配列が示されている。
用語「メディトープ利用可能」抗体および「meMAb」は、メディトープ結合部位を介してメディトープに結合し得る抗体またはその機能性フラグメントを指す。メディトー
プ利用可能抗体の例には、これに限定されないが、本明細書において記載されているセツキシマブなどが包含される。「メディトープ結合部位」は、結合したメディトープと相互作用するアミノ酸残基を含有するメディトープ利用可能抗体の領域であり、その残基には、重鎖および軽鎖のフレームワーク領域(FR)の残基が包含される。抗体のFabフラグメントまたはFab部分に関して、メディトープ結合部位は、Fabフラグメントまたは部分の中央空洞内に位置している。
Fabの三次元構造に関して、「中央空洞」は、重鎖および軽鎖の可変および定常領域の部分によってライニングされているFabの内部空洞を指す。したがって、中央空洞は、VH、VL、CH1、およびCL領域の残基によってライニングされており、抗原結合部位を包含しない。
一部の実施形態では、メディトープ結合部位は、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖の残基40、41、83、および85、ならびに/またはKabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の重鎖の残基39、89、105、および108を包含する。
一部の実施形態では、メディトープ結合部位は、Kabatナンバリングに従うと抗体の軽鎖の残基8、9、10、38、39、40、41、42、43、44、45、82、83、84、85、86、87、99、100、101、102、103、104、105、142、162、163、164、165、166、167、168、および173、ならびに重鎖の残基6、9、38、39、40、41、42、43、44、45、84、86、87、88、89、90、91、103、104、105、106、107、108、111、110、147、150、151、152、173、174、175、176、177、185、186、および187によって形成される空洞内に位置している。
メディトープ利用可能抗体のFab部分に関して、メディトープ結合部位は、中央空洞内に残基を包含する。メディトープ結合部位は典型的に、定常領域の残基をさらに包含する。
用語「メディトープ」は、本明細書で使用される場合、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合する1つのペプチドまたは複数のペプチドを指し、その抗体は、Kabatナンバリングに従うとその軽鎖の40位にトレオニン、41位にアスパラギン、および85位にアスパルタートを有するか、または本明細書において開示されているセツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、またはメディトープ利用可能M5Aのメディトープ結合部位内のものに対応する残基を含有するメディトープ結合部位を含有する。例示的なメディトープには、これらに限定されないが、cQFDおよびcQYNペプチド、ならびにその変異体(「メディトープ変異体」または「変異型メディトープ」)、さらには多価および標識メディトープが包含される。メディトープの特徴と類似の機能的特徴を有すれば、他の分子も、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合し得る。そのような分子、メディトープ類似体には、これらに限定されないが、メディトープと同じメディトープ結合部位に結合し得る小分子、アプタマー、核酸分子、ペプチボディ、および任意の他の物質が包含され得る。
「治療剤」は、本明細書で使用される場合、疾患または状態を治療する際に有用な原子、分子、または化合物である。
「治療有効量」、「治療有効濃度」、または「治療有効用量」は、標的状態の予防もしくは治療、その状態に関連する症状の緩和、所望の生理学的効果の提示、または疾患もし
くは状態の治療をもたらす状態のイメージングまたは診断を可能にすることなど、所望の治療効果を対象においてもたらす化合物の量である。正確な治療有効量は、所与の対象における治療の有効性に関して、最も有効な結果をもたらす組成物の量である。この量は、これらに限定されないが、治療用化合物の特徴(活性、薬物速度、薬物動態、および生物学的利用能を包含)、対象の生理学的状態(年齢、性別、疾患の種類および段階、全身状態、所与の投薬量および薬物種に対する反応性を包含)、製剤中の薬学的に許容される1種の担体または複数の担体の性質、ならびに投与経路を包含する様々な因子に応じて変化するはずである。臨床分野および薬理学的分野の当業者であれば、日常的な実験を介して、即ち、化合物の投与に対する対象の反応をモニタリングし、それにしたがって投薬量を調節することによって、治療有効量を決定することができる。補足的なガイダンスについては、Remington:The Science and Practice of
Pharmacy 第21版、Univ. of Sciences in Philadelphia(USIP)、Lippincott Williams & Wilkins、Philadelphia、PA、2005を参照されたい。
「薬学的に許容される担体」は、目的の化合物を身体のある組織、器官、または部分から、身体の別の組織、器官、または部分へと担持または運搬することに従事する薬学的に許容される材料、組成物、またはビヒクルを指す。例えば、この担体は、液体または固体の増量剤、希釈剤、賦形剤、溶媒、もしくはカプセル封入材料、またはそれらの一部の組合せであってよい。担体の各成分は、「薬学的に許容される」必要があり、その際、担体は、製剤の他の成分と相容性でなければならない。また、担体が遭遇し得る身体のいずれの組織、器官、または部分との接触にも適していなければならず、このことは、担体が、毒性、刺激、アレルギー性応答、免疫原性、またはその治療効果を上回る何らかの他の合併症のリスクを持っていてはならないことを意味している。
「投与経路」は、これらに限定されないが、エアゾール、腸内、経鼻、眼、経口、非経口、直腸、経皮、または膣による経路を包含する当技術分野で知られている任意の投与経路を指し得る。局所用クリーム剤もしくは軟膏剤を使用して、または経皮パッチによって、「経皮」投与を達成することができる。「非経口」は、眼窩内、点滴、動脈内、嚢内、心臓内、皮内、筋肉内、腹腔内、肺内、髄腔内、胸骨内、髄腔内、子宮内、静脈内、クモ膜下、被膜下、皮下、経粘膜、または経皮気管内を包含する、一般的に注入に関連する投与経路を指す。
「組み合わせて」または「〜と組み合わせて」は、複数の薬剤、治療剤、または治療の文脈において本明細書において使用される場合、対象における同じ疾患または状態を治療する過程において、2種以上の薬剤、薬物、治療レジメン、治療様式、またはそれらの組合せ(例えば、メディトープまたは多価テザリング剤と組み合わせた抗体)を任意の順序で施すことを意味する。これには、同時投与(または「共投与」)、第1の薬剤を投与し、その前または後に第2の薬剤を投与すること、さらには、最大で数日間の時間的間隔を空けて順番に投与することが包含される。また、そのような併用治療は、任意の1種または複数の薬剤、薬物、治療レジメン、または治療様式の複数回の施与を包含し得る。さらに、2種以上の薬剤、薬物、治療レジメン、治療様式、またはそれらの組合せの施与は、同じか、または異なる投与経路によるものであってよい。
「治療用抗体」は、癌、自己免疫疾患、移植拒絶、心臓血管疾患、または本明細書において記載されているものなどの他の疾患もしくは状態を治療するために使用される任意の抗体またはその機能性フラグメントを指し得る。本明細書において記載されている実施形態に従って使用することができる治療用抗体の例には、これらに限定されないが、マウス抗体、マウス化もしくはヒト化キメラ抗体、またはヒト抗体が包含され、それらには、これらに限定されないが、Erbitux(セツキシマブ)、ReoPro(アブシキシマ
ブ)、Simulect(バシリキシマブ)、Remicade(インフリキシマブ);Orthoclone OKT3(ムロモナブ(muromonab)−CD3);Rituxan(リツキシマブ)、Bexxar(トシツモマブ)、Humira(アダリムマブ)、Campath(アレムツズマブ)、Simulect(バシリキシマブ)、Avastin(ベバシズマブ)、Cimzia(セルトリズマブペゴル)、Zenapax(ダクリズマブ)、Soliris(エクリズマブ)、Raptiva(エファリズマブ)、Mylotarg(ゲムツズマブ)、Zevalin(イブリツモマブ・チウキセタン)、Tysabri(ナタリズマブ)、Xolair(オマリズマブ)、Synagis(パリビズマブ)、Vectibix(パニツムマブ)、Lucentis(ラニビズマブ)、およびHerceptin(トラスツズマブ)が包含される。
ある状態を「治療すること」またはその「治療」は、その状態を予防すること、その状態の発症または発生速度を遅らせること、その状態が発生するリスクを低減すること、その状態に関連した症状の発生を予防または遅延させること、その状態に関連する症状を低減または終息させること、その状態の完全または部分的退縮を生じさせること、あるいはこれらの一部の組合せを指し得る。
本明細書で使用される場合、用語「包含すること」、「含有すること」、および「含むこと」は、そのオープンな非限定的な意味で使用されている。
本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈によって別段に明瞭に示されていない限り、複数指示物も包含する。
より簡潔な説明を提供するために、本明細書に示されている量的表現のうちの一部は、用語「約」で修飾されていない。用語「約」が明確に使用されているか、使用されていないかに関わらず、本明細書に示されている全ての量は、実際に示されている値を指すことが意図されており、かつ示されているそのような値についての実験条件および/または測定条件による同値および近似値を包含する、当技術分野の通常の技能に基づき合理的に推測されるであろう示されているそのような値の近似値も指すことが意図されていることは理解されるであろう。
本明細書で使用される場合、「アルキル」は、1〜12個の炭素原子を有する飽和の直鎖または分枝鎖炭化水素基を指す。代表的なアルキル基には、これらに限定されないが、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、2−メチル−1−プロピル、2−メチル−2−プロピル、2−メチル−1−ブチル、3−メチル−1−ブチル、2−メチル−3−ブチル、2,2−ジメチル−1−プロピル、2−メチル−1−ペンチル、3−メチル−1−ペンチル、4−メチル−1−ペンチル、2−メチル−2−ペンチル、3−メチル−2−ペンチル、4−メチル−2−ペンチル、2,2−ジメチル−1−ブチル、3,3−ジメチル−1−ブチル、2−エチル−1−ブチル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシルなど、およびヘプチル、オクチルなどのより長いアルキル基が包含される。用語「Cx〜yアルキル」(ここで、xおよびyは整数である)は、x〜y個の炭素原子を有するアルキルを指す。
本明細書で使用される場合、「アルケニル」は、その中に1つまたは複数の二重結合を有し、かつ2〜12個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖炭化水素基を指す。アルケニル基の実例には、これらに限定されないが、エチレニル、ビニル、アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ブタジエニル、ペンタジエニル、ヘキサジエニル、2−エチルヘキセニル、2−プロピル−2−ブテニル、4−(2−メチル−3−ブテン)−ペンテニルなどが包含される。用語「Cx〜yアルケニル」(ここで、xおよびyは整数である)は、x〜y個の炭素原子を有するアルケニルを指す。
用語「アルキレニル」または「アルキレン」は、二価のアルキル基を指す。用語「アルケニレン」または「アルケニレン」は、二価のアルケニル基を指す。
本明細書で使用される場合、「アルキニル」は、その中に1つまたは複数の三重結合を有し、かつ2〜10個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖炭化水素基を指す。例示的なアルキニル基には、これらに限定されないが、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、メチルプロピニル、4−メチル−1−ブチニル、4−プロピル−2−ペンチニル、4−ブチル−2−ヘキシニルなどが包含される。
「アリール」は、基の環が全て芳香族である単環式、二環式、または三環式芳香族基を意味する。二環式または三環式系では、個々の芳香環が互いに縮合している。例示的なアリール基には、これらに限定されないが、フェニル、ナフタレンおよびアントラセンが包含される。
用語「ボロン酸エステル」は、置換基−B(OR)を指す(ここで、各R基は独立に、C1〜4アルキルであるか、または2個のR基は一緒になって、C2〜6アルキレンを形成している)。
用語「アセタール」は、−CH(OR)基を指す(ここで、各R基は独立に、C1〜4アルキルであるか、または2個のR基は一緒になって、C2〜6アルキレンを形成している)。例示的なアセタール基には、ジメチルアセタールもしくはジエチルアセタールまたは環式アセタールが包含される。用語「ケタール」は、−C(OR)−基を指す(ここで、各R基は独立に、C1〜4アルキルであるか、または2個のR基は一緒になって、C2〜6アルキレンを形成している)。例示的なケタールには、ジメチルケタールもしくはジエチルケタールまたは環式ケタールが包含される。
用語「ハロ」は、クロロ、フルオロ、ブロモ、またはヨードを表す。一部の実施形態では、ハロは、クロロ、フルオロ、またはブロモである。用語「ハロゲン」は、本明細書で使用される場合、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素を指す。
用語「オルトエステル」は、−C(OR)基を指す(ここで、各R基は独立に、C1〜4アルキルであるか、または2個のR基は一緒になって、C2〜6アルキレンを形成している)。
用語「オキソ」は、=O基を意味し、炭素原子または硫黄原子に結合していてよい。
用語「ホスホン酸エステル」は、−P(O)(OR)基を指す(ここで、各R基は独立に、C1〜4アルキルであるか、または2個のR基は一緒になって、C2〜6アルキレンを形成している)。
本明細書で使用される場合、用語「シクロアルキル」は、3〜15個の環炭素原子を有する飽和または部分飽和の単環式、縮合多環式、架橋多環式、またはスピロ多環式炭素環を指す。シクロアルキル基の非限定的カテゴリーは、3〜6個の炭素原子を有する飽和または部分飽和の単環式炭素環である。シクロアルキル基の実例には、これらに限定されないが、以下の部分が包含される:
本明細書で使用される場合、用語「5員のヘテロアリール」は、炭素、酸素、窒素、および硫黄から選択される5個の環原子を有する単環式芳香族複素環を指す。5員のヘテロアリール基の例には、これらに限定されないが、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラニル、チエニル、イソオキサゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、イソチアゾリル、ピロリル、およびチアジアゾリルが包含される。5員のヘテロアリールの特定の例には、アジドとプロパルギル基との間でのHuisgen反応などの1,3−付加環化反応によって形成され得るものが包含される。
本明細書で使用される場合、用語「置換」は、指定の基または部分が、1個または複数の適切な置換基を持っていることを意味している。本明細書で使用される場合、用語「非置換」は、指定の基が置換基を持っていないことを意味している。本明細書で使用される場合、用語「置換されていてもよい」は、指定の基が非置換であるか、または指定の数の置換基によって置換されていることを意味している。構造系を説明するために用語「置換」が使用されている場合、その置換は、その系の上の、価が許容する任意の位置に存在することが意図されている。
本明細書で使用される場合、表現「1個または複数の置換基」は、その系の上の、価が許容する任意の位置に存在し得る1個から最大可能な数までの置換を示している。ある種の実施形態では、「1個または複数の置換基」は、1、2、3、4、または5個の置換基を意味する。別の実施形態では、1個または複数の置換基は、1、2、または3個の置換基を意味する。
本明細書に示されている、価が満たされていない任意の原子は、原子価を満たすために十分な数の水素原子を有すると仮定されている。
アルキル、R、またはRなどの任意の変数記号が、本明細書中で提示されているいずれかの式または説明中に1回より多く出現している場合、各出現におけるその変数記号の定義は、他のどの出現におけるその定義からも独立している。
数値範囲は、本明細書で使用される場合、連続する数値全体を包含することが意図されている。例えば、「0から4」または「0〜4」と表されている範囲は、0、1、2、3、および4を包含する。
多官能価部分が示されている場合、核への結合点は、線またはハイフンによって示されている。例えば、−OHは、酸素原子が分子の残りの部分へのヒドロキシル基の結合点である部分を指す。
本明細書において示されている式はいずれも、構造式によって示されている構造を有する化合物、さらには特定の変形または形態を表すことが意図されている。例えば、本明細
書において示されているいずれの式の化合物も不斉中心またはキラル中心を有することがあり、したがって種々の立体異性体型で存在し得る。その一般式の化合物の、光学異性体、鏡像異性体、およびジアステレオ異性体を包含する立体異性体およびその混合物は全て、その式の範囲内にあるものとみなす。さらに、ある種の構造は、幾何異性体(すなわち、シスおよびトランス異性体)として、互変異性体として、またはアトロプ異性体として存在し得る。そのような異性体型およびその混合物は全て、本明細書においては、本発明の一部として企図される。したがって、本明細書において示されている式はいずれも、ラセミ化合物、1種もしくは複数の鏡像異性体型、1種もしくは複数のジアステレオ異性体型、1種もしくは複数の互変異性体型、またはアトロプ異性体型、およびその混合物を表すことが意図されている。
ジアステレオ異性体混合物は、例えば、クロマトグラフィーおよび/または分別結晶化などによる当業者によく知られている方法によって、その物理的化学的相違に基づき、その個々のジアステレオ異性体に分離することができる。適切な光学的に活性な化合物(例えば、キラルアルコールまたはモッシャー酸塩化物などのキラル補助剤)との反応(またはジアステレオ異性体塩の混合物の形成)によって、鏡像異性体の混合物をジアステレオ異性体混合物に変換し、そのジアステレオ異性体を分離し、かつ個々のジアステレオ異性体を対応する純粋な鏡像異性体に変換(例えば、加水分解または脱塩)することによって、鏡像異性体を分離することができる。鏡像異性体は他にも、キラルHPLCカラムを使用することによって分離することができる。本発明の化合物のキラル中心は、IUPAC
1974推奨によって定義されるとおり「R」もしくは「S」と、またはペプチド文献に合わせて「D」もしくは「L」名称によって命名することができる。
本明細書で使用される場合、下付き文字と共に表示されている構造の一部を囲む囲みは、その囲み内にある構造フラグメントが、下付き文字に従って繰り返されることを示している。例えば、下部構造:
[式中、xは0、1、または2である]は、そのフラグメントが構造に存在しないか、または−フラグメント−であるか、または−フラグメント−フラグメント−であることを示している。例えば、式(X)内では、以下の下部構造:
[式中、pは0または1である]は、囲み内の−X−NH−基が構造に存在しないか(pが0である)、または1回存在する(pが1である)ことを意味している。
本発明の化合物は、薬学的に許容される塩を形成することができ、これも、本発明の範囲内のものである。「薬学的に許容される塩」は、非毒性で、生理学的に許容可能で、それを製剤化した医薬組成物と相容性で、かつ他の点でも、対象への処方および/または投与に適している本明細書において記載されている化合物の遊離の酸または塩基の塩を指す。本明細書における化合物に対する言及は、別段に示されていない限り前記化合物の薬学的に許容される塩に対する言及を包含すると理解されたい。
化合物塩には、無機酸および/または有機酸で形成される酸塩、さらには、無機塩基および/または有機塩基で形成される塩基塩が包含される。加えて、所与の化合物が、これ
らに限定されないが、ピリジンまたはイミダゾールなどの塩基性部分と、これらに限定されないが、カルボン酸などの酸性部分との両方を含有する場合、当業者は、その化合物が双性イオン(分子内塩)として存在し得ることが分かるであろう;そのような塩は、本明細書で使用されるとおりの用語「塩」の範囲内に包含される。例えば、塩がその中で沈殿するものなどの媒体中か、または水性媒体中で化合物を、当量などの量の適切な酸または塩基と反応させ、続いて凍結乾燥させることによって、本発明の化合物の塩を調製することができる。
例示的な塩には、これらに限定されないが、硫酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硝酸塩、硫酸水素塩、リン酸塩、酸性リン酸塩、イソニコチン酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩、酸性クエン酸塩、酒石酸塩、オレイン酸塩、タンニン酸塩、パントテン酸塩、酒石酸水素塩、アスコルビン酸塩、コハク酸塩、マレイン酸塩、ゲンチシン酸塩、フマル酸塩、グルコン酸塩、グルクロン酸塩、サッカリン酸塩、ギ酸塩、安息香酸塩、グルタミン酸塩、メタンスルホン酸塩(「メシル酸塩」)、エタンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、およびパモ酸塩(すなわち、1,1’−メチレン−ビス(2−ヒドロキシ−3−ナフトアート))が包含される。薬学的に許容される塩は、アセタートイオン、スクシナートイオン、または他の対イオンなどの他の分子の包接を伴うことがある。対イオンは、親化合物上の電荷を安定させる任意の有機または無機部分であってよい。さらに、薬学的に許容される塩は、その構造中に1個超の荷電原子を有することがある。多数の荷電原子が薬学的に許容される塩の一部である例は、多数の対イオンを有し得る。したがって、薬学的に許容される塩は、1個もしくは複数の荷電原子および/または1個もしくは複数の対イオンを有し得る。
例示的な酸付加塩には、酢酸塩、アスコルビン酸塩、安息香酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、硫酸水素塩、ホウ酸塩、酪酸塩、クエン酸塩、樟脳酸塩、樟脳スルホン酸塩、フマル酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、メタンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩、プロピオン酸塩、サリチル酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、トルエンスルホン酸塩(トシル酸塩としても知られている)などが包含される。
例示的な塩基性塩には、アンモニウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩、およびカリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩およびマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、ジクロヘキシルアミン、t−ブチルアミンなどの有機塩基(例えば、有機アミン)を有する塩、ならびにアルギニン、リシンなどのアミノ酸との塩などが包含される。塩基性窒素含有基を、低級アルキルハロゲン化物(例えば、塩化、臭化、およびヨウ化メチル、エチル、およびブチル)、ジアルキル硫酸塩(例えば硫酸ジメチル、ジエチルおよびジブチル)、長鎖ハロゲン化物(例えば、塩化、臭化、およびヨウ化デシル、ラウリル、およびステアリル)、アラルキルハロゲン化物(例えば、臭化ベンジルおよびフェネチル)などの薬剤で第四級化することができる。
加えて、医薬化合物から薬学的に有用な塩を形成するために適していると一般的に判断される酸および塩基は、例えば、P.Stahlら、Camille G.(編)、Handbook of Pharmaceutical Salts. Properties, Selection and Use.(2002)Zurich:Wiley−VCH;S.Bergeら、Journal of Pharmaceutical Sciences(1977)66(1)、1〜19;P.Gould、International J. of Pharmaceutics(1986)33、201〜217;Andersonら、The Practice of Medicinal Chemistry(1996)、Academic Press、New York;およびThe Orange Book(Food & Drug Administra
tion、MD、FDAから入手可能)において検討されている。これらの開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
加えて、本明細書において記載されている化合物はいずれも、そのような化合物の任意の非溶媒和形態または水和物、溶媒和物、もしくは多形およびその混合物も指すことが意図されている(そのような形態が、明確に列挙されていなくても)。「溶媒和物」は、本発明の化合物と1個または複数の溶媒分子との物理的会合を意味する。この物理的会合は、水素結合を包含する、様々な程度のイオン結合および共有結合を伴う。特定の場合には、例えば1個または複数の溶媒分子が結晶質固体の結晶格子中に組み込まれている場合には、溶媒和物を単離することができる。「溶媒和物」は、溶液相および単離可能な溶媒和物の両方を包含する。適切な溶媒和物には、水、エタノールなどの薬学的に許容される溶媒と共に形成されるものが包含される。一部の実施形態では、溶媒は水であり、溶媒和物は水和物である。
本明細書に示されている式はいずれも、化合物の標識されていない形態、さらには同位体標識された形態を表すことが意図されている。同位体標識された化合物は、本明細書に示されている式によって示されるが、ただし、1個または複数の原子が、選択された原子質量または質量数を有する原子によって置き換えられている構造を有する。本発明の化合物に組み込むことができる同位体の例には、それぞれH、H、11C、13C、14C、15N、18O、17O、31P、32P、35S、18F、36Cl、および125Iなどの水素、炭素、窒素、酸素、リン、フッ素、塩素、およびヨウ素の同位体が包含される。そのような同位体で標識された化合物は、代謝研究(例えば、14Cを用いる)、反応速度研究(例えば、HまたはHを用いる)、薬物もしくは基質組織分布アッセイを包含する検出もしくはイメージング技術[陽電子放射型断層撮影法(PET)もしくは単光子放射型コンピューター断層撮影法(SPECT)など]、または患者の放射性治療において有用である。特に、18Fまたは11C標識された化合物は、PETまたはSPECT研究に特に適し得る。さらに、ジュウテリウム(すなわち、H)などの比較的重い同位体で置換することで、より高い代謝安定性、例えばin vivo半減期の延長または投薬必要量の低減から生じる、ある種の治療上の利点を得ることができる。一般的には、下記のスキームまたは実施例および調製において開示されている手順を実施し、その際、容易に利用可能な同位体標識された試薬を同位体標識されていない試薬の代わりに用いることによって、同位体標識された本発明の化合物およびそのプロドラッグを調製することができる。
B. 抗体および抗体結合物質
本明細書では、モノクローナル抗体(mAb)およびそのフラグメント、例えば、機能性フラグメントを包含する抗体と、その抗体に結合するメディトープなどのペプチドおよびメディトープ類似体を包含する化合物および組成物とを提供する。これらの物質、例えば、メディトープは一般的に、相補性決定領域(CDR)以外の(例えば、それとは別の)抗体およびフラグメントの領域/結合部位に、典型的には、抗体およびフラグメントのフレームワーク領域(FR)および/または定常領域内の残基に結合する。また、抗体および物質、例えば、メディトープを含有する複合体、化合物、および組成物、さらにはこれらの抗体および物質の治療用、診断用、研究用の使用、および他の使用を包含するそれらの方法および使用、ならびにそれらを製造する方法を提供する。
ある種の態様では、提供する実施形態は、ある種のペプチド、C−QFDLSTRRLK−C(cQFD;配列番号1)およびC−QYNLSSRALK−C(cQYN;配列番号2)は、フレームワークおよび定常領域内の残基を包含する相補性決定領域(CDR)以外の残基と相互作用することによって、マウス−ヒトキメラ抗体であるセツキシマブに非共有結合するという、本明細書において記載されている発見に基づく。また、本明細
書において記載されているとおり、これらのペプチドの結合能は、セツキシマブに特異的なある種の態様に基づくものであり、本明細書に記載の研究では、例えば、完全ヒト抗体、マウス抗体、または他のキメラ抗体に対しては結合は観察されなかった。本明細書において実証されているとおり、これらのメディトープは、このキメラ抗体を同時にその抗原と結合させ得る。図4を参照されたい。本明細書において実証されているとおり、セツキシマブ上でのこれらのメディトープの結合部位は、超抗原ブドウ球菌プロテインA(SpA)およびペプトストレプトコッカス−マグヌスプロテインL(PpL)などの他のフレームワーク結合抗原の結合部位とも別である(図7)。ある種の態様では、提供する実施形態は、この発見に基づき、例えば、他のmAbを、これらのメディトープおよび他のメディトープにそれらが結合できるように修飾(すなわち、「メディトープ利用可能化」)することによって、かつ変異型メディトープおよび/または改変型メディトープ利用可能抗体、例えば、結合親和性、毒性、PK/PDおよび/またはpH依存性の向上を包含する、特性が改変されたものを生じさせることによって成されている。
C. メディトープ利用可能抗体および複合体
メディトープ結合部位を介して1つまたは複数のメディトープに結合し得るメディトープ利用可能抗体を提供する。場合によっては、メディトープ利用可能抗体は、配列番号1または2(メディトープ1または2)の環式ペプチドに、かつ/あるいはメディトープ1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、または55(配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、または55で示される配列を有するペプチドに基づくメディトープ)などの1種または複数のその変異体、または場合によっては、メディトープ1、2、または15〜55の任意のものに結合する。提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、セツキシマブの親和性と類似の親和性で1つのメディトープまたは複数のメディトープに結合するものがある。例えば、ある種の態様では、10(または約10)μM以下、5(または約5)μM以下、または2(または約2)μM以下、1(または約1)μM以下、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nM以下、あるいはそれ未満、例えば(または約)200ピコモル以下の解離定数で、抗体はメディトープに結合する。場合によっては、本明細書に列挙されているもののうちの任意のものなど解離定数は、表面プラスモン共鳴(SPR)、等温滴定熱量測定(ITC)、蛍光、蛍光偏光、NMR、IR、熱量滴定;結合平衡除外;円偏光二色性、示差走査熱分析、または他の知られている方法などの特定の技術を使用して測定される解離定数である。例えば、場合によっては、類似体またはメディトープは、SPRによって測定した場合に、もしくはITCによって測定した場合に、またはこれらの方法のうちの任意の方法によって測定した場合に、10(または約10)μM以下、5(または約5)μM以下、または2(または約2)μM以下、1(または約1)μM以下、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nM以下、あるいはそれ未満の結合定数を示す。
一部の例では、メディトープ結合部位は、EGFR発現性転移性結腸直腸癌および頭頚部癌を治療するために使用されるモノクローナル抗体であり、かつヒト−マウスキメラ抗体であるセツキシマブの構造的特徴である。したがって、場合によっては、メディトープ結合部位は、セツキシマブのメディトープ結合部位内の残基に対応する残基を含有する。本明細書において報告する研究では、X線結晶学的解析によって、配列番号1のペプチドは、重鎖および軽鎖の様々な残基によって定義されるセツキシマブFabフラグメントの中央空洞内のメディトープ結合部位に(図1および4Aを参照されたい)、約700nMの結合定数で(図30A〜30Bを参照されたい)結合することが判明している。
セツキシマブのメディトープ結合部位とcQFD(配列番号1、メディトープ1)およびcQYN(配列番号2、メディトープ2)メディトープとのいくつかの相互作用は、セ
ツキシマブの、詳細にはFabフラグメントの中央空洞のフレームワークおよび定常領域内の特定の構造的特徴に基づく。メディトープ結合部位を構成するセツキシマブの領域は独自のものであり、かつこの抗体のキメラ性の結果であるようである。具体的には、Fab可変領域(Fvs)はマウス由来であり、Fab定常領域(CH1およびCL)はヒト由来である。このFabの操作によって、マウスおよびヒトキメラ抗体の配列アラインメントには存在しない残基の組合せが生じた。例えば、本明細書のデータは、メディトープは、完全ヒトIgGフレームワーク(例えば、トラスツズマブ)、リツキシマブなどの他のキメラ抗体(図29)、マウス抗体には結合しなかったことを示しており、このことによって、セツキシマブメディトープ結合部位が高度に特異的なものであることが確認される。これらの結果に加えて、トラスツズマブ(1N8Z;Choら、Nature、「Structure of the extracellular region of HER2 alone and in complex with the Herceptin Fab」、2003年2月13日;421(6924):756〜60)およびリツキシマブ(2OSL;Duら、J Biol Chem、2007年5月18日;282(20):15073〜80. Epub 2007年3月29日)Fabの分子構造を、メディトープ結合セツキシマブFab構造の上に重ね合わせることで、このフレームワークの独自性がさらに強調された。いくつかのヒトおよびマウスFabをセツキシマブ−環式ペプチド(メディトープ1)構造に重ね合わせたところ、このペプチドとマウス−ヒトキメラFabとの間での重要な相互作用は、この研究において比較されたヒトのみおよびマウスのみのIgG構造のいずれにも存在しないことが示された。cQFD環式ペプチド(メディトープ1)内の重要な残基を点突然変異させると、セツキシマブFabに対するその結合親和性が低減されたので、高い特異性および構造モデルがさらに確認された。したがって、この相互作用は、この特異的マウス−ヒトキメラFabの中央空洞および選択されたメディトープに特異的なものであるようである。
ある種の実施形態では、メディトープとセツキシマブ結合部位との独自の相互作用を利用して、追加のメディトープ利用可能抗体を作成する。例えば、抗体および細胞精製方法を改善するために、mAbの治療効力を向上させるために、事前標的化送達およびイメージングにおいてを包含するイメージング剤または治療剤の標的化送達を増強するために、かつmAbをベースとするイメージング方法を改善するために、メディトープ利用可能抗体は有用であり、一部の態様では、任意のモノクローナル抗体に幅広く適用可能である。
一部の実施形態では、配列番号1もしくは2のメディトープまたはその変異体などの提供するメディトープのうちの1つまたは複数に結合する能力を与えるように、セツキシマブのCDRとは別である1つまたは複数のCDRを有する抗体などのセツキシマブ以外の抗体(時にはテンプレート抗体と称される)を修飾することによって、メディトープ利用可能抗体を作成する。このテンプレート抗体は、ヒトもしくはヒト化抗体またはマウス抗体であってよい。一態様では、修飾には、Fabフラグメントの中央空洞内、典型的には重鎖および軽鎖可変領域のフレームワーク領域(FR)ならびに/または定常領域内の残基を、そのテンプレート抗体がメディトープ利用可能となるように置換することが包含される。例えば、テンプレート抗体がヒトまたはヒト化抗体である場合、修飾は一般的に、重鎖および軽鎖可変領域のFR内の残基での置換を包含する。一部の実施形態では、そのような残基を、セツキシマブまたは匹敵するアミノ酸中に存在する対応する残基と置き換える。したがって、ある種の実施形態では、ヒトまたはヒト化抗体のFR内の残基を、対応するマウス残基で置き換え;ある種の実施形態では、それらを、メディトープと相互作用する類似の官能基または部分を有する残基などの他の残基によって置き換える。典型的には、対応するマウス(または他の)残基によって置き換えられる残基は、中央Fab空洞内に存在するので、免疫系に曝露されない。したがって、一部の実施形態では、ヒト対象への送達に関して、これらのアミノ酸置換をヒトまたはヒト化抗体に導入することで、修飾されたテンプレート抗体の抗原性は上昇しないか、または実質的に上昇しない。加え
て、抗原性予測アルゴリズムをさらに使用して、点突然変異を有するヒト配列が抗原性であるはずがないことをさらに示すことができる。
一部の実施形態では、置き換えられる1個または複数の残基は、Kabatナンバリング(その全体が参照によって本明細書に組み込まれるKabat E.A.ら(1991) Sequences of Proteins of Immunological
Interest、第5版、NIH Publication No.91〜3242を参照されたい)に従うと軽鎖フレームワーク残基10、39〜43、83、85、100、および104および/またはKabatナンバリングに従うと重鎖フレームワーク残基番号40、89、および105から選択される(図2を参照されたい)。一般に、別段の指定がない限り、抗体の重鎖または軽鎖中のアミノ酸位置は、Kabatナンバリングに関する。セツキシマブメディトープ結合部位内の残基などの本明細書において記載されているセツキシマブの残基に対応する他の抗体中の残基も、本開示内に包含される。一部の実施形態では、軽鎖残基9、10、39、40、41、42、43、83、85、100、および/もしくは104ならびに/または重鎖残基40、89、および/もしくは105に対応するテンプレート抗体中の残基を、例えば、セツキシマブ内でそれらの位置に存在するアミノ酸で置き換える。
一実施形態では、置き換えられる1個または複数の残基は、これらに限定されないが、Kabatナンバリングに従うと40、41、83、および85を包含する軽鎖フレームワーク残基である。一実施形態では、軽鎖残基40を、トレオニンで置き換え;軽鎖残基41をアスパラギンで置き換え、軽鎖残基83をイソロイシンもしくはバリンで置き換え、かつ/または軽鎖残基85をアスパルタートで置き換える。特定の例では、軽鎖フレームワークPro40をThr(P40T)またはSer(P40S)で置き換え、軽鎖フレームワークGly41をAsn(G41N)で置き換え、軽鎖フレームワーク残基Phe83をIle(F83I)またはVal(F83V)で置き換え、かつ軽鎖フレームワーク残基Thr85をAsp(T85D)またはAsn(T85N)で置き換える。
したがって、提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、1つまたは複数の修飾、典型的にはアミノ酸置換を、セツキシマブまたは他のメディトープ利用可能抗体(メディトープ利用可能トラスツズマブおよびメディトープ利用可能M5Aを包含する本明細書において記載されているものなど)のメディトープ結合部位内の位置に対応する残基に有する抗体がある。それらの抗体のうちには、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリンまたはアスパルタート、41位にグリシン以外の残基、および85位にアスパルタートまたはアスパラギンを有するVL領域を有する抗体、例えば、40位にトレオニン、41位にアスパラギン、および85位にアスパルタートを有するVL領域を備えた抗体がある。一部の実施形態では、この抗体は、Kabatナンバリングに従うと、40位にセリンおよび89位にイソロイシンを備えたVH領域、ならびに/または40位にセリンまたはプロリンおよび89位にイソロイシン、チロシン、メチオニン、フェニルアラニン、またはトリプトファンを備えたVH領域を有する。一部の実施形態では、VL領域は、10位にイソロイシンもしくはロイシンおよび/または83位にイソロイシンを有する。一部の実施形態では、このVL領域は、9位にバリンまたはイソロイシンおよび/または100位にグルタミン以外の残基を有する。
一部の例では、Kabatナンバリングに従うと、そのVL領域は、9位にバリンまたはイソロイシン、10位にイソロイシンまたはロイシン、39位にアルギニン、40位にトレオニン、41位にアスパラギン、42位にグリシン、43位にセリン、83位にイソロイシン、85位にアスパルタート、および100位にアラニンを有し、かつそのVH領域は、40位にセリンおよび89位にイソロイシンを有する。
一部の例では、そのVL領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にプロリン、41位にグリシン、もしくは85位にトレオニンを含有せず、かつ/またはそのVH領域は、Kabatナンバリングに従うと40位にアスパラギンもしくはアラニン、または89位にバリンを含有しない。一部の例では、そのVL領域は、Kabatナンバリングに従うと10位にセリン、40位にプロリン、41位にグリシン、83位にフェニルアラニン、または85位にトレオニンを含有せず、かつ/あるいはそのVH領域はKabatナンバリングに従うと40位にアスパラギンもしくはアラニンまたは89位にバリンを含有しない。
一部の態様では、抗体は、Kabatナンバリングに従うとP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40、N41、G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、およびY173を有する軽鎖、ならびに/またはKabatナンバリングに従うとQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V109、T110、V111、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、およびL187を有する重鎖を有する。
他の実施形態では、CDRグラフティングを介して、典型的には、本明細書において記載されているメディトープ利用可能抗体のうちの任意のものなどのメディトープ利用可能抗体の重鎖および/または軽鎖の1つまたは複数の相補性決定領域(CDR)(例えば、CDR1〜3のうちの1つまたは複数)を、それらを既存抗体または新たな抗体のCDRなどの他のCDRと置き換えるように変更することによって、メディトープ利用可能抗体を作成する。CDRグラフティングは、例えば、マウスなどの非ヒト種において作成される抗体のCDRをヒト抗体フレームワーク上にグラフト化することによる、ヒト化モノクローナル抗体を生産するための標準的な実行法である。米国特許第5,558,864号および同第8,133,982号;Kettleboroughら、「Humanization of a mouse monoclonal antibody by CDR−grafting: the importance of framework
residues on loop conformation」、Protein Eng.、4:773〜783(1991)を参照されたい。したがって、ある種の実施形態では、目的の既存抗体または新たに生じさせた抗体のCDRをグラフト化することによって、メディトープ利用可能抗体の抗原特異性を改変する。また、提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、そのようなCDRグラフト化されたメディトープ利用可能抗体がある。
一部の実施形態では、本明細書において開示されている抗体(例えば、セツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、またはメディトープ利用可能M5A(抗CEA)抗体)のうちの1種をテンプレート配列として使用し、かつそれを改変する、例えば、その抗原結合特徴を改変するための1つまたは複数の既知の抗体操作方法を実施して、別の特徴を持つメディトープ利用可能抗体を生成することで、メディトープ利用可能抗体を作成する。抗原結合特性および他の特性を改変するために典型的に使用される既知の抗体操作方法には、様々なin vitro無作為化、親和性成熟、選択法が包含され、この選択法には、エラープローンPCR、スパイクPCR(spiked PCR)、特定部位の変異誘発、ファージディスプレイ、および他の選択方法が包含される。また、コンストラクト、ライブラリ、およびGPIに連結している発現系を包含する発現系を、そのような方法を実施するために提供する。
したがって、ある種の実施形態では、提供するメディトープ利用可能抗体は、軽鎖および/または重鎖可変領域を、セツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、またはメディトープ利用可能M5Aなどのメディトープ利用可能抗体のフレームワーク領域または領域(FR)(またはそのような抗体のFR(複数可)に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%の同一性を有するFR(複数可))と共に有する。一部の態様では、そのような抗体は、そのメディトープ利用可能抗体のCDRとは別である1つまたは複数のCDRを有する。
例えば、一部の実施形態では、VL領域は、配列番号71で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号71のFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)ならびに一部の態様では、配列番号71で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含むアミノ酸配列を有し;かつ/またはVH領域は、配列番号72で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4(あるいは配列番号72のFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)ならびに一部の態様では、配列番号72で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有するアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、VL領域は、配列番号9で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号9のFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)ならびに一部の態様では、配列番号9で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含むアミノ酸配列を有し;かつ/またはVH領域は、配列番号6で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4(あるいは配列番号6のFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)ならびに一部の態様では、配列番号6で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有するアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、VL領域は、配列番号68で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号68のFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)ならびに一部の態様では、配列番号68で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含むアミノ酸配列を有し;かつ/またはVH領域は、配列番号70で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4(あるいは配列番号70のFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは
99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)ならびに一部の態様では、配列番号70で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有するアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、VL領域は、配列番号61で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4(あるいは配列番号61のFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−L1、FR−L2、FR−L3、および/またはFR−L4)ならびに一部の態様では、配列番号61で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含むアミノ酸配列を有し;かつ/またはVH領域は、配列番号63で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4(あるいは配列番号63のFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4に対して少なくとも(または約)75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、もしくは99%同一であるFR−H1、FR−H2、FR−H3、および/またはFR−H4)ならびに一部の態様では、配列番号63で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有するアミノ酸配列を有する。
一部の実施形態では、メディトープ利用可能抗体は、配列番号6、7、9、10、12、14、61、63、68、69、70、71、および/または72で示されるCDRとは別である1つまたは複数のCDRを有する。
一部の実施形態では、メディトープは、セツキシマブ以外の抗体であり、EGFRに特異的に結合せず、EGFR以外の抗原に結合し、かつ/またはセツキシマブが特異的に結合するEGFR上のエピトープに特異的に結合しない。
一部の例では、メディトープ利用可能抗体を、アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、ブロダルマブ、アンルキンズマブ、バピヌズマブ、ダロツズマブ、デムシズマブ、ガニツマブ、イノツズマブ、マブリリムマブ、モキセツモマブパスドトックス、リロツムマブ、シファリムマブ、タネズマブ、トラロキヌマブ、トレメリムマブ、ハイブリドーマ10B5によって産生される抗体、B6H12.2、およびウレルマブ、そのフラグメント、そのCDRおよび/または抗原結合領域を有する抗体、および/もしくは結合についてそのような抗体と競合する抗体;ならびに/または配列番号78〜124および/または125〜170のうちの任意のもので示される配列を有する抗体、そのフラグメント、そのCDRおよび/または抗原結合領域を有する抗体、ならびに/または結合についてそのような抗体と競合する抗体のうちから選択されるテンプレート抗体を基にして作成する。
表2に、一定の抗体についてのCAS(登録商標)登録番号を列挙する(www.cas.org/expertise/cascontent/registry/regsys.htmlを参照されたい)。
他の例では、テンプレート抗体は、アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベク
ツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、ハイブリドーマ10B5によって産生される抗体、およびブロダルマブまたはチウゼタン(tiuzetan)のうちから選択される。一部のそのような例では、1つまたは複数のCDRは、これらのテンプレート抗体に存在するCDRであり、かつ/または抗体は、そのような抗体と同じ抗原もしくはエピトープに特異的に結合し、かつ/またはそれらの抗原への結合について、そのような抗体と競合する。
したがって、場合によっては、メディトープ利用可能抗体(そのフラグメントを包含)は、CA−125、糖タンパク質(GP)IIb/IIIa受容体、TNF−α、CD52、TAG−72、癌胎児性抗原(CEA)、インターロイキン−6受容体(IL−6R)、IL−2、インターロイキン−2受容体a−鎖(CD25)、CD22、B細胞活性化因子、インターロイキン−5受容体(CD125)、VEGF、VEGF−A、CD30、IL−1β、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、CD3、EpCAM、EGF受容体(EGFR)、MUC1、ヒトインターロイキン−2受容体、Tac、RANKリガンド、補体タンパク質、例えば、C5、EpCAM、CD11a、例えば、ヒトCD11a、インテグリン、例えば、αvβ3インテグリン、ビトロネクチン受容体αvβ3インテグリン、HER2、neu、CD3、CD15、CD20(小ループおよび/または大ループ)、インターフェロンγ、CD33、CA−IX、TNFα、CTLA−4、癌胎児性抗原、IL−5、CD3ε、CAM、α−4−インテグリン、IgE、例えば、IgE Fc領域、RSV抗原、例えば、呼吸系発疹ウイルス(RSV)の融合タンパク質、TAG−72、NCA−90(顆粒細胞抗原)、IL−6、GD2、GD3、IL−12、IL−23、IL−17、CTAA16.88、IL13、インターロイキン−1β、β−アミロイド、IGF−1受容体(IGF−1R)、デルタ様リガンド4(DLL4)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子受容体のαサブユニット、肝細胞成長因子、IFN−α、神経成長因子、IL−13、PD−L1、CD326、CD47、およびCD137からなる群から選択される抗原に特異的に結合する。一部の例では、メディトープ利用可能抗原は、癌または他の疾患などの目的の疾患または状態において標的として同定されている他の抗原に結合する。
メディトープ利用可能抗体は一般的に、一般的にはヒト定常領域または部分的にヒト定常領域である定常領域、典型的には重鎖および軽鎖定常領域をさらに包含する。一部の態様では、重鎖定常領域は、CH1またはその一部分を包含する。一部の態様では、軽鎖定常領域は、CLまたはその一部分を包含する。一部の実施形態では、その定常領域の部分は、例えば、必要な結合親和性で、抗体がメディトープに結合し得るようにするために十分なものである。一部の態様では、その定常領域は、セツキシマブまたはトラスツズマブの定常領域である。したがって、一部の態様では、重鎖定常領域は、1つまたは複数のヒトIgG1定常領域であり;一部の態様では、軽鎖定常領域は、κ定常鎖領域である。他の例では、定常領域は、ヒト(または他の生物、例えば、マウスまたはニワトリ)IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgEs、IgA1、IgA2、IgD、またはIgMを包含する他のアイソタイプのものを包含し得、かつκまたはλ定常領域を包含し得
る。したがって、提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、ヒト、マウス、もしくはニワトリなどの他のIgG、または他の免疫グロブリン中の残基の変異によって生じるものがある。言い換えると、本明細書において提供するメディトープ利用可能化方法は、IgA、IgE、IgD、およびIgMを包含し、かつこれらに限定されないが、ニワトリ、マウス、ラット、ウシ、ウサギ、霊長類、およびヤギを包含する、抗体を産生する任意の生物に由来する任意の抗体のために使用することができる。
例えば、ヒトIgG1、IgG2、IgG3、およびIgG4の第一定常領域(CH1)の配列を図55Aで比較する。図55Bは、セツキシマブおよびcQFDメディトープ(メディトープ1、配列番号1)の共結晶構造上にマッピングされたIgG2〜4 CH1における配列の相違をIgG1 CH1と比較して示している。図に示されているとおり、これらのアイソタイプ内の相違する残基は、セツキシマブのメディトープ結合領域内にあるのではなく、したがって、メディトープ利用可能化技術は、セツキシマブのIgG1以外のアイソタイプにも適用可能であることが確認される。他の例として、IgG1およびIgE Fabドメインの配列および構造アラインメントは、メディトープ結合部位付近のIgE上の残基を示している(図26)。
モノクローナル抗体内のFab空洞にメディトープ部位をグラフト化するために提供する方法を使用して、メディトープ結合のための独自のハンドルを作り、既に開示した技術と共に、新たに作成する抗体のために使用することができる。ある種の実施形態では、メディトープ結合部位を、既存の抗体および未来のモノクローナル抗体全てに作ることができる。
以下のセクションFにおいて記載されているとおり、例えば、親和性、結合活性、pH依存性を包含するメディトープとの相互作用の態様、さらには、抗体の薬物速度(PK)および薬物動態(PD)を包含する他の態様を包含するメディトープ利用可能抗体の様々な特性を改変するように、メディトープ利用可能抗体を修飾する方法も提供する。したがって、提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、以下のセクションFに記載されている任意の1つまたは複数の修飾を有する抗体を包含する、これらの方法に従って、例えば、ファルマコホア結合モデルを作成することによって作成された修飾抗体もある。
また、メディトープ利用可能抗体を作成するためにテンプレート抗体として使用される抗体のうちには、CovX−Body(商標)などの修飾抗体およびその部分がある。したがって、提供するメディトープ利用可能抗体のうちには、提供するメディトープのうちの1種または複数に、例えば、本明細書において記載されているとおりの親和性で結合し得るように修飾されたCovX-bodyがある。
また、本明細書において記載されている抗体のうちの任意のものなどのメディトープ利用可能抗体に結合している1つまたは複数のメディトープを含有する複合体を提供する。
また、メディトープ利用可能抗体をコードするcDNAおよびRNA分子などの核酸、ならびにそれらを含有するベクターおよびライブラリ、さらには、選択および発現方法を包含するそれらを使用するための方法、ならびにそのようなコンストラクトを使用してトランスジェニック動物を発生させるための方法を提供する。
D. メディトープ
また、メディトープ利用可能抗体に結合する、変異型、修飾型、および多価メディトープを包含するメディトープ、ならびにそれらを含有する複合体および組成物、ならびにそれらの方法および使用を提供する。ある種の実施形態では、そのメディトープには、メディトープ1および2(cQFD(配列番号1)およびcQYN(配列番号2))が包含さ
れるが、これらは元々は、Riemerら(2004);J Immunol 173、394〜401;Riemerら(2005);J Natl Cancer Inst
97、1663〜1670に記載されているとおり、セツキシマブのCDR領域に結合させるためのペプチド候補として同定されたものであった。本明細書において実証されているとおり、cQFDおよびcQYNメディトープは、セツキシマブCDRとは別であるセツキシマブ内の部位に結合するので、おそらく、ワクチンとして使用するための特異的セツキシマブ様抗体免疫原のための候補にはならなかった。
メディトープ変異体および多価メディトープを包含するメディトープをコードする核酸、さらにはそれらを含有するベクター、細胞、ライブラリ、および他の系も提供する。
I.変異型メディトープ
提供するメディトープのうちには、メディトープ1または2(配列番号1または2のメディトープ)と比較して1つまたは複数の修飾、例えば、構造的修飾を有するメディトープ変異体(変異型メディトープとも呼ばれる)があり、かつそれらを生産する方法を提供する。一部の実施形態では、cQFDおよびcQYNメディトープを、メディトープ変異体を設計する際の出発点として使用する。一部の態様では、例えば、未修飾のメディトープ、cQFDおよびcQYNと比較して、セツキシマブおよび本明細書において記載されている他の抗体を包含する1つまたは複数の提供するメディトープ利用可能抗体についての親和性の上昇または改変、pH依存性の改変、または異なる生理学的条件下での異なる親和性などの改変された特性を有するように、メディトープ変異体を設計する。様々な化学的および生物物理的方法を使用して、メディトープ変異体を設計および生産する。
メディトープ変異体には、これらに限定されないが、メディトープ、例えば、cQFDおよびcQYNならびに本明細書において記載されている他のものなどに修飾が組み込まれている変異体が包含される。適切な修飾には、これらに限定されないが、ペプチド環化の様式および/または位置に対する修飾、環式ペプチドの1つもしくは複数のアミノ酸成分に対する修飾、または環式ペプチドへの1つもしくは複数のアミノ酸の付加もしくはそれらからのアミノ酸の欠失などの、当技術分野で知られている任意のペプチド修飾が包含されるが、これらに限定されない。特定の例では、cQFDを、以下の修飾のうちの1つまたは複数で改変することができる:Arg8の修飾、Phe3の修飾、Leu5の修飾、Leu10の修飾、ペプチド環化の様式の変更、および/または1つもしくは複数の位置での水和可能カルボニル官能基の組み込み、および1つもしくは複数のアミノ酸欠失もしくは付加。cQYNの場合には、適切な修飾には、以下のうちの1つまたは複数が包含され得る:Arg8の修飾、Leu5の修飾、Leu10の修飾、ペプチド環化の様式の変更、および/または1つもしくは複数の位置での水和可能カルボニル官能基の組み込み、および1つもしくは複数のアミノ酸欠失もしくは付加。メディトープ内の一定のアミノ酸位置を欠失させるか、または異なる天然アミノ酸もしくは非天然アミノ酸で置き換えることができるか、あるいはメディトープをフラグメントと化学的にコンジュゲートさせることができる。配列番号1のArg9がシトルリンに変異しているメディトープは、セツキシマブに結合することが、本明細書では示されている。加えて、アミノおよびカルボキシ末端をさらなるアミノ酸で、メディトープ変異体の環式部分より先まで(すなわち、それに加えて)伸長して、Fabに追加的に接触させることができる。例えば、プロテインLをcQFDメディトープのC末端に加えたところ、先行データによって、これは、かなり高い親和性で結合することが示されている。そのような修飾は、実施例6および7でさらに検討する。
一部の実施形態では、メディトープには、表3および4に列挙されているもの、さらには16アミノ酸長さまでのものなど、追加のアミノ酸を含むそのようなメディトープが包含される。例えば、一部の態様では、メディトープは、第1の残基の前、すなわち、0位
にセリンをさらに包含するメディトープ1、2、または15〜55のうちの一つである。表3に列挙されているメディトープは、CおよびN末端を接続するためにジスルフィド結合を利用し(ただし、メディトープ31は追加のテール部を含有し、これは、2個の末端残基の間にジスルフィド結合がないことを意味している);表4のペプチドでは、ラクタム架橋、ジスルフィド以外の結合([3+2]付加環化など)または結合なしが利用されている(例えば、非環式または線状変異体)。本明細書において記載されている実施形態に従って使用することができる追加のメディトープには、本明細書において定義されるとおりの任意のメディトープ、セツキシマブまたは任意の他の治療用抗体の抗体フレームワーク結合インターフェース(すなわち、Fab軽鎖および重鎖の間)に結合するペプチドが包含される。例えば、環式ペプチドcQFDおよびcQYNに加えて、一部の実施形態は、cQFDおよびcQYNの1つまたは複数の変異体を包含する。
メディトープ変異体は典型的には、5〜16アミノ酸長さ、例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、または16アミノ酸長さ、例えば8〜13アミノ酸長さ、例えば、9〜12アミノ酸長さのアミノ酸配列長さを有する。加えて、メディトープは、(例えば、融合タンパク質またはペプチドの一部としての)他の分子、例えば、リンカーまたは薬剤を包含する他のペプチドとコンジュゲートまたは会合していてよい。したがって、この場合、メディトープを含有する化合物は、このパラグラフに記載されている長さを超える追加のアミノ酸残基を含有することがあり、その際、メディトープ部分が、5〜16アミノ酸を含有し、複合体または化合物が追加のアミノ酸を含有する。例は、本明細書において記載されており、例えば、上記の配列番号31である。
一部の実施形態では、変異型メディトープは環式ペプチドである。他の実施形態では、それらは、線状または非環式ペプチドである。
メディトープは、例えば、下式を有するペプチドまたはそのようなペプチドに由来する
環式ペプチドを包含し得る:
X1−X2−X3−X4−X5−X6−X7−X8−X9−X10−X11−X12(式I)
[例えば、式中:
X1=Cys、Gly、β−アラニン、ジアミノプロピオン酸、β−アジドアラニン、または存在しない;
X2=Glnまたは存在しない;
X3=Phe、Tyr、β−β’−ジフェニル−Ala、His、Asp、2−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニンもしくは4−ブロモ−L−フェニルアラニン、Asn、Gln、修飾Phe、水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X4=AspまたはAsn;
X5=Leu;β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X6=Ser;
X7=ThrまたはSer;
X8=Arg、修飾Arg、または水和性カルボニルもしくはボロン酸含有残基;
X9=Arg、Ala;
X10=Leu、Gln、Glu、β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
X11=Lys;および
X12=Cys、Gly、7−アミノヘプタン酸、β−アラニン、ジアミノプロピオン酸、プロパルギルグリシン、イソアスパラギン酸、または存在しない]。
一部の態様では、修飾Argは、図34に示されている式の構造を有する。一部の態様では、修飾Pheは、フェニル環に1個または複数のハロゲンが組み込まれたPheである。一部の態様では、式Iは、配列番号1または配列番号2ではない。
一部の実施形態では、メディトープは、式(X)の構造を有するペプチドまたは薬学的に許容されるその塩である:
[式中、
「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
およびR3’はそれぞれ独立に、Hか、またはC1〜4アルキル、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
は以下の(A)あるいは(B)であり:
(A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CO1〜4アルキル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、および−CONH基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル;あるいは
(B)以下のa)またはb)で置換されているC1〜4アルキル:
a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
は、−C1〜4アルキル−OHまたは−C1〜4アルキル−SHであり;
は、−C1〜4アルキル−OHまたは−C1〜4アルキル−SHであり;
mは、0、1、2、3、4、または5であり;
は下記の(a)あるいは(b)であり:
(a)−OH、−NR、−N(R)C(O)R、または−N(R)C(=NR)R;(ここで、
はHであり;
は、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、もしくは−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキルであり;
は、H、C1〜8アルキル、C3〜8シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリールであり;
は、Hか、またはそれぞれ、−N、−NH、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、および−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル、C2〜8アルケニル、C2〜8アルキニル、C3〜8シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
は、H;−NHR;または−N、−NH、−OH、−SH、オキソ、C2〜4アセタール、C2〜4ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、および−CO1〜4アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC1〜12アルキル、C3〜8シクロアルキル、C2〜12アルケニル、C2〜8アルキニル、またはアリール基である);あるいは
(b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、−SH、−OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、または−CO1〜4アルキル基で置換されているC1〜12アルキル;
は、C1〜4アルキルまたは−C1〜2アルキレン−Rであり;
(ここで、Rは、−COH、−CONH、−CHNHC(O)NH、または−CHNHC(=NH)NHである);
10は下記の(1)あるいは(2)であり:
(1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−CO1〜4アルキル、−COH、および−CONH基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル;あるいは
(2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC1〜4アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
nは、0または1であり;
pは、0または1であり;
Xは、その各炭素が−COH、−NH、または−NHC(O)Rで置換されていてもよいC1〜8アルキレンまたはC2〜8アルケニレンであり;
(ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
は、−C1〜4アルキルまたは−CH(R)COHである
(ここで、Rは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NHで置換されていてもよい−C1〜4アルキルである)]。
場合によっては、そのようなメディトープは、配列番号1もしくは2ではないか、またはそのような配列に由来する環式ペプチドではなく、かつ/またはメディトープ1または2ではない。
式(X)のメディトープの一部の実施形態では、mは、0、1、もしくは2である。他の実施形態では、Rは、Hまたはフェニルであり、R3’は、フェニル、2−ブロモフェニル、3−ブロモフェニル、または4−ブロモフェニルである。さらなる実施形態では、Rは、オキソ、−B(OH)、−COH、もしくは−CONH基で、またはブロモもしくはクロロ置換基でそれぞれ置換されていてもよい1個もしくは2個のフェニル基でそれぞれ置換されていてもよいメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、またはtert−ブチルである。さらなる実施形態では、Rは、−OH、−NH、−N(R)C(O)R、または−N(R)C(=NR)Rである。なおさらなる実施形態では、Rは、Hまたはメチルであり、Rは、HまたはC1〜4アルキルであり、かつRは、C1〜4アルキルまたは−NH(C1〜4アルキル)である。他の実施形態では、Rは、−COH、−CONH、−CHNHC(O)NH、または−CHNHC(=NH)NHで置換されていてもよいメチルまたはエチルである。なお他の実施形態では、R10は、オキソ、−B(OH)、−COH、または−CONH基でそれぞれ置換されていてもよいメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、またはtert−ブチルである。なお他の実施形態では、−X−NH−は、−Cys−Cys−、−Gly−Gly−、−C(O)(CH−NH−、−β−Ala−β−Ala−、−C(O)CH(NH)CHCH=CHCHCH(COH)−NH−、−C(O)CH(NH)CHNHC(O)CHCH(COH)−NH−、−β−Ala−C(O)CHCH(COH)−NH−、または−C(O)CH(NH)CH−トリアジニル−CH−CH(COH)−NH−である。
修飾
構造データおよび熱力学的データに基づき、本明細書において記載されているメディトープ1および2内のいくつかの位置が、全体結合親和性を増強し、かつ/または本明細書において記載されているとおりの他の特性を改変するために例えば、種々の天然または非天然アミノ酸で修飾するための標的部位として同定されている。そのような修飾には、こ
れらに限定されないが、ヘッドトゥテールの環式ラクタムペプチドを作成するためのcQFDまたはcQYNの修飾、Arg8の修飾、3位の修飾(例えば、cQFDまたはその変異体のPhe3)、Leu5の修飾、Leu10の修飾、および/または水和性カルボニル官能基の組み込みが包含される(図31を参照されたい)。本明細書において実証されているとおり、cQFDの元のメディトープにおいてPhe3、Leu5、およびArg8をそれぞれアラニンに変異させると、メディトープ利用可能抗体結合インターフェースに対する、生じた化合物の親和性が10〜140分の1に低下する。一部の態様では、変異型メディトープには、配列番号1もしくは2のメディトープまたは表3もしくは4に列挙されている他のメディトープの1、3、5、8、10、および12位のうちの1つまたは複数に修飾を有するものが包含される。
8位
一部の実施形態では、メディトープ変異体は、メディトープ1または2の8位(Arg8)に対応する位置に修飾を含有する。未修飾のメディトープ(cQFD;配列番号1)において、Arg8は伸長されて、メディトープ利用可能抗体重鎖のQ105の重鎖カルボニルと水素結合を形成している。この残基のすぐ周囲の範囲は、溶媒に曝露されても疎水性である(図33A)。一部の態様では、このメディトープは、この位置に修飾された残基を含有する(例えば、修飾されたArg8)。一部の例では、この修飾された残基は、メディトープ利用可能抗体H−結合のために有用なArg8残基のイミニウム官能基を維持しており、置換または非置換の疎水性アームを導入して、空洞を満たす。リガンドドッキング計算によって裏付けられるとおり、そのような修飾は、エントロピーの上昇によって結合をかなり増大させる。N−アルキルグアニジニウム基またはアルキル−アミジン官能基を使用することによって、そのような修飾を組み込むことができる。いずれの場合においても、末端N原子の置換される基は、アルキルまたはアリールであってよく、その場合、そのアルキルまたはアリール基の各位置は、末端位を包含する基内で、追加の官能基で場合によって置換されていてよい。一例では、図34に示されているとおりの構造を有する修飾されたアルギニン(修飾されたArg8)は、例えば、配列番号1または2のメディトープのArg8について、NH上でブチル基で置換されている(図34ではNHRとして示されている)。一部の態様では、変異型メディトープは、8位にn−ブチル−アルギニンまたはブチルアミジン修飾を含有する。
3位
一部の実施形態では、メディトープ変異体は、メディトープ1のPhe3など、3位に対応する位置に修飾を含有する。構造データで本明細書において示されているとおり、メディトープ変異体Phe3Tyr cQYN(配列番号2)のヒドロキシル基は、cQFD(配列番号1)と比較して、Arg8側鎖の伸長された立体配座中に改変を有する(図30Cおよび35を参照されたい)。本明細書のデータによって、Fabへの水結合を伴う、好ましい水素結合ネットワークの形成が示唆されている。エンタルピーによって駆動される最適化は、薬物設計における多くの小分子手法で成功することが判明しており、提供するメディトープには、エントロピーの上昇を操作する機会が存在する。一部の実施形態では、メディトープ設計においてエンタルピーおよび/またはエントロピーを上昇させる手法を使用して、様々なメディトープを作成する、例えば、結合を最適化する。
例えば、メディトープ利用可能抗体に結合すると、Phe3の疎水性フェニル環は、メディトープ利用可能抗体Fabの側鎖残基のかなり極性の配列に囲まれる(図35)。一部の実施形態では、1個または複数のハロゲンをこの残基のフェニル環に導入して、極性側鎖残基とのハロゲン結合相互作用を可能にする。ハロゲン結合は、水素結合と類似しているが、臭素または塩素(または他のハロゲン)などのハロゲンと酸素原子との相互作用を伴う比較的強い非共有結合である。一部の態様では、この位置の残基を、ハロゲン置換基を組み込むように修飾する。一部の態様では、メディトープ利用可能抗体との、例えば
、メディトープ利用可能抗体のそれぞれTyr87(軽鎖)、Gln38、および/またはTyr91(重鎖)位でのハロゲン結合に適した位置に臭素原子が位置するように、Phe3を、2−ブロモ−、3−ブロモ−、または4−ブロモフェニルアラニンで置き換える。そのようなフェニルアラニン誘導体は市販されており、かつ一部の態様では固相ペプチド合成(SPPS)によって、環式ペプチドメディトープ変異体に組み込まれる。例示的な変異型メディトープには、2−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニン、または4−ブロモ−L−フェニルアラニンをメディトープ1のPhe3に対応する位置に含有するものが包含される。
他の例では、メディトープに、追加のフェニル基をこの位置で、例えば、Phe3をβ,β’−ジフェニルアラニンに置き換えることによって組み込む。
5および10位(例えば、メディトープ1または2のLeu5、Leu10)
一部の実施形態では、メディトープ変異体は、メディトープ1または2の5または10位(Leu5またはLeu10)に対応する位置に修飾を含有する。本明細書において示されているとおり、メディトープ1のLeu5およびLeu10の側鎖は、メディトープ利用可能Fab、セツキシマブに疎水性に接触している(図36、右側のパネルを参照されたい;Leu10)。ある種の実施形態では、異なる天然アミノ酸または非天然アミノ酸をこれらの位置のうちの一方または両方に組み込み、例えばそれによって、伸長され得る表面積量を変えることによって、メディトープの1つまたは複数の特性、例えば、親和性を改変する。一実施形態では、天然アミノ酸(Phe/Tyr/Trp)および非天然類似体(例えば、β,β’−ジフェニル−L−アラニンまたは、分枝アルキル、ナフチルなどの伸長された芳香族、もしくは他の疎水基を包含する側鎖が組み込まれているアミノ酸)を、SPPSを介して、一方または両方の位置に体系的に導入する。
「水和性」官能基
ある種の実施形態では、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位を囲む1個または複数のFabヒドロキシル支持側鎖を、選択的なトラッピングを介して、水和性官能基が組み込まれているメディトープと共有結合を形成することによって利用する。したがって、一部の実施形態では、例えば、高度に選択的であるが、メディトープ利用可能抗体または他の物質との不可逆的な相互作用を生じさせるために、メディトープは、水和性置換基を有する1個または複数の残基を含有する。例えば、メディトープ1のArg8は、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖のSer43(3.5Å)および重鎖のTyr91(3.8Å)の近傍まで伸長している(図36、左側のパネル)。メディトープのArg8またはLeu10の末端に水和性官能基を組み込むことで、セリンまたはチロシンヘミアセタールの選択的な形成が可能になるであろう。そのような共有付加物は本質的に、不可逆的な結合をもたらすであろう。加えて、ボロン酸を含有する残基も、水和性基としてメディトープに取り込むことができる。ボロン酸は、多発性骨髄腫を治療するために使用されるボルテザミブ(bortezamib)(Velcade(登録商標))の構造活性において重要な役割を果たす。水和性残基のさらなる代表的な例を図34にも示すが、ここで、R=−CHCHOまたは−CHB(OH)である。一部の例では、SPPSを使用して、そのような基を含有する残基を組み込むことによって、そのような変異体を調製する。
抗体のFab−メディトープ結合部位内で新たなアミノ酸残基を設計する際、および必要な相補性「水和性」官能基をそのメディトープの種々の位置に導入する際に、そのような水和性ストラテジーを適用することができる。システイン残基をFab領域に導入することによって、類似のストラテジーを適用することができ、このストラテジーでは、この官能基を、メディトープ内に含有される求電子性カルボニル基またはその誘導体などの「水和性」官能基を求核的に攻撃するために、またはFab領域と、必要なチオール官能基
またはチオール同等官能基を含有するメディトープとの間に選択的ジスルフィド結合(−S−S−)を作るために使用する。このアイデアによる他の実施形態には、α,β−不飽和カルボニル官能基などの、メディトープに含有されるマイケルアクセプタを導入することが包含されるであろう。これらの官能基は、チオールと選択的に反応して、安定な共有炭素−硫黄結合を形成することがよく知られている。
別の環化ストラテジーおよびジスルフィド架橋の置き換え
ある種の実施形態では、変異型メディトープは、cQFDおよびcQYN中においてと同様に、ジスルフィド架橋を包含する。2個のシステイン残基の側鎖が反応することによって、ジスルフィド架橋が形成され得る。ある種の実施形態では、メディトープ、例えば、メディトープ1または2中のジスルフィド架橋を、別の結合に置き換えるか、または除去する。したがって、変異型メディトープのうちには、元のメディトープとは別の結合を有するか、またはそれらのジスルフィド架橋を欠いたものがある。
一部の態様では、アミノ酸鎖内の1個または複数の非天然アミノ酸の間に結合を作る。非天然アミノ酸で作ることができる結合の例には、以下を含む結合が包含される:(i)アルデヒドまたはケトンを含む残基と、アミン基(ここで、そのアミン窒素は、−NH2またはアルキルオキシ基で置換されている)を含む残基との反応(例えば、p−アセチルフェニルアラニン、m−アセチルフェニルアラニン、またはp−(3−オキソブタノイル)−L−フェニルアラニン残基と、p−(2−アミノ−3−ヒドロキシエチル)−フェニルアラニン残基との反応)によって作られる安定なヒドラゾンまたはオキシムベースの結合、(ii)フェニルセレニジルアラニン(phenylselenidylalanine)を組み込むことによる、チオール反応性、(iii)p−ベンゾイル−L−フェニルアラニンを組み込むことによる、ベンゾフェノンを含有するUV架橋剤、(iv)p−イソプロピルチオカルボニル−フェニルアラニンまたはp−エチルチオカルボニル−フェニルアラニンを組み込むことによる、アミン反応性、(v)例えば、アジド基を含有する残基と、アルキン基を含有する残基とのHuisgen付加環化を介しての反応(例えば、p−プロパルギルオキシフェニルアラニン残基とp−アジドフェニルアラニン残基との反応)によって作られる、トリアジン、チアゾール、チアゾリジン、またはオキサゾール結合などの複素環式結合;(v)一方の残基中の酸基と他方の残基中のアミン基との反応によって作られるアミド結合;(vi)一方の残基中の酸基と、セリンなどの他方の残基中のアルコールとの反応によって作られるエステル結合;(vii)末端オレフィンをそれぞれ含有する2個の残基の反応によって、例えば、オレフィン複分解(例えば、2個のアリルグリシン残基または2個のN−アリル置換アミノ酸の反応)によって作られる二重結合、あるいは(viii)当技術分野で知られている適切な残基の任意の他の対の反応による結合。総説については、例えば、Davies,J.S.、「The Cyclization of Peptides and Depsipeptides」、J.
Peptide Sci. 2003、9、471〜501を参照されたい。一実施形態では、メディトープは、反応性基を、p−アセチルフェニルアラニンなどのFabに組み込まれている非天然アミノ酸に向けることもできる。
例えば、in vivo安定性に対処し、かつ後続のコンジュゲーション化学作用のために化学選択的制御を可能にするために、メディトープを環化させるための様々な方法を使用することができる。一部の実施形態では、環化ストラテジーは、ヘッドトゥテール(ヘッドテール)ラクタム環化(非環式ペプチドの末端残基の間での環化)および/または他の残基の間でのラクタム結合を包含するラクタム環化ストラテジーである。また、グリシン、β−Ala、7−アミノヘプタン酸などの残基を、非環式メディトープ環化前駆体に組み込んで、異なるラクタム環サイズおよび結合様式を生じさせることによって、ラクタム形成を行うことができる。「クリック」化学およびオレフィン複分解などの追加の環化ストラテジーも使用することができる(図31、右の囲みを参照されたい)。ペプチド
およびペプチド模倣物質を環化するそのような方法は、当技術分野でよく知られている。
一部の実施形態では、ラクタム結合を含有するメディトープは、in vivoでより安定であり、例えば、他の結合を有するメディトープと比較して、in vivoでより安定な結合を有する。
一部の実施形態では、非環式ペプチドの末端残基を反応させて、環式メディトープ、例えば、環式メディトープ変異体を形成する。他の実施形態では、残基3と11との、および4と11との間を包含する他の位置が環化に適している。したがって、一部の態様では、メディトープは、例えば12−アミノ酸ペプチドの残基3と11との、および/または4と11との間など、N末端残基およびC末端残基以外の残基の間で形成される結合を含有する。
一部の実施形態では、メディトープ、例えば、変異型メディトープは、反応性アミン官能基(例えば、Lys11)を含有し、これは、メディトープ変異体を、例えば、スキャフォールドもしくはリンカーに、または本明細書において記載されているとおりの診断用、例えば、イメージング剤または治療剤などの薬剤に後でコンジュゲートするために使用することができる。例えば、図13は、メディトープ変異体をFACS分析用のフルオレセインとコンジュゲートするための手順を示している;このストラテジーは、in vivoPETイメージング用のDOTAを包含する他のイメージング剤および他の薬剤に適用することもできる。
一部の実施形態では、チオール官能基をメディトープ上の任意の適切な位置に導入することができ、かつイメージング剤、他のタンパク質およびペプチド、金属キレート剤、siRNA、ナノ粒子、ならびに細胞毒性剤物を含有するいくつかの外部試薬を使用して、選択的に修飾することができる。
メディトープのキャラクタリゼーション
一部の実施形態では、例えば、本明細書において実施例で記載されている方法などのITC、SPR、および/または回折、および/または他の方法によって、変異型メディトープなどのメディトープをキャラクタライズする。一例では、例えば、最も望ましい特性、例えば、1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体に対して最大の親和性、またはpH依存性などの他の望ましい特性を有するメディトープ変異体を引き続き修飾して望ましい特性を向上させるように、メディトープの合成およびそのキャラクタリゼーションを反復して実施する。
一例では、メディトープのメディトープ利用可能抗体への結合をキャラクタライズするために、そのメディトープを均一性>95%まで精製し、質量分析法によって構造的にキャラクタライズする。ペプチドを水中で透析し、その濃度をUV−Visによって測定し、かつ元素分析で較正し、適切な緩衝液中に希釈する(>100×)。メディトープ利用可能抗体への結合を、ITC、SPR、X線回折、またはそれらの組合せによって厳密にキャラクタライズする。ITC測定は、TA Instruments nanoITCで、測定1回当たり僅かペプチド1〜2mgを用いるだけで行うことができる。一例では、SPR測定のためには、低密度チップおよび高密度チップをメディトープ利用可能抗体、例えば、Fabまたは完全IgGとコンジュゲートさせる。場合によっては、セツキシマブの場合、EGFR(残基1〜621)の全細胞外ドメインのうちの可溶性フラグメントなどの抗原を使用して、そのチップを初めにキャラクタライズする。本明細書において報告される研究では、例えば、SPRおよびITCによって測定した場合に、cQFDメディトープは、完全に無傷のセツキシマブIgGと比較して、同様のエンタルピーおよびエントロピーで、セツキシマブFabフラグメントに結合した。したがって、セツキシマ
ブまたは他のメディトープ利用可能抗体の全IgGまたはFabフラグメントを使用して、結合測定を実施することができる。一例では、回折のために、セツキシマブFabフラグメントおよび配列番号1のメディトープの共結晶化条件を十分に確立し、回折品質の結晶を典型的には、1〜3日、典型的には1日で得る。全データセットは社内ソース(Rigaku 007−HFおよびR−Axis IV++)では8〜12時間で、かつStanford Synchrotron Radiation Lightsourceでは10分間で収集されるので、メディトープ変異体とメディトープ利用可能抗体との相互作用を迅速にキャラクタライズすることができる。
一部の態様では、ITC、SPR、およびX線回折データは、例えば総合的に、後続の化学的修飾のガイドとなり、かつ最終的にメディトープの親和性を向上させ、かつ/またはメディトープを他に改変するための原子の詳細を提示する。ΔG=−RT ln Kaに基づく計算によって、セツキシマブに対するメディトープのマイクロモルからナノモルまでの親和性の相違は、強い水素結合程度に基づく300Kでの約4kCal/molの自由エネルギーの変化から生じていることが示されている。したがって、タンパク質結合ポケットから、整列していた水分子が失われるか、またはアミノ酸残基鎖が再配向するだけでも十分に、結合は数桁変わり得る。
一部の例では、メディトープの特性を改変するために、例えば、メディトープ−Fab相互作用の親和性を向上させるために、他の手法を使用する。一例では、上記の研究で得られるものなどの構造データを使用して、例えば、相補性メディトープ結合を改善し得るように、例えば追加の水素結合を加える、アミノ酸で非天然アミノ酸を置換する、または疎水性インターフェースを改変する変異誘発によって、Fab中の残基を置き換えることができる。一部の例では、蛍光偏光アッセイを使用して、配列番号1などの所与のメディトープに置き換わり得るメディトープ変異体を同定する。他の例では、同じ技術を使用して、メディトープに置き換わり得る小分子を同定し、次いでこれらの小分子をテンプレートとして使用して、メディトープの結合親和性をさらに向上させる。
一部の例では、メディトープ変異体を、pH依存性に基づき、例えば、異なるpH条件では異なる親和性を有するように設計する。したがって、ある種の実施形態では、meMAb−メディトープ相互作用をpHに関して微調整する。そのようなメディトープの例を本明細書において記載する。一部の態様では、メディトープ変異体の結合親和性を、緩衝液のpHを関数として測定する。例えば、変異型メディトープは、1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体またはフラグメントに対して、リソソームのpHレベルでは低いか、または低酸素環境では高い結合親和性を有するメディトープを包含する。例えば、メディトープ利用可能抗体に対して、中性pH(例えば、pH7〜8、例えば、pH7.3〜7.5)では比較的高い結合親和性を示し、かつその抗体に対して、より酸性のpH、例えば(または約)、4〜6.5のpHでは、例えば、エンドソームのpH(例えば、(または約)5〜6.5)またはリソソームのpH(例えば(または約)、4.5〜5)では、比較的低い結合親和性を示す変異型メディトープを提供する。いくつかの例を示している図27を参照されたい。他の例では、メディトープは、腫瘍環境などの低酸素環境では、例えば、血液中などの他の生理学的条件下で観察される親和性と比較して、抗体に対して高い結合親和性を有する。一部の実施形態では、低いpHで(例えば、薬物送達のためにリソソームにおいて)特異的に放出するためのメディトープ変異体またはメディトープ「類似体」の修飾;および低酸素環境(例えば、腫瘍間質pHは多くの場合に、正常組織よりも低い)においてより高い親和性で結合するようなメディトープの修飾を提供する。また、そのようなメディトープ変異体を作成する方法を提供する。
一部の実施形態によれば、メディトープ結合部位を利用または最適化して、メディトープ利用可能抗体およびその機能性フラグメントの結合、それらの精製、および/またはそ
れらを使用するイメージング方法もしくは他の方法を増強することができる。別の実施形態では、メディトープは、メディトープ結合部位のFab中の1個または複数の操作システイン(例えば、ThioMAb)に結合する1個または複数のシステイン残基を含有してよい。これによって、このメディトープは、任意の診断用および/または治療用物質、分子、または化合物にコンジュゲートする。例えば、その物質は、マーカーなどの小分子診断用分子であってよい。この「Cysメディトープ」は、そのコンジュゲートを抗体に向かわせ、共有結合を介して結合する。別法では、このメディトープをFabに、メディトープ結合部位に組み込まれている1つまたは複数の非天然アミノ酸にコンジュゲートさせることができる。
II. 多価メディトープ
また、提供するメディトープのうちには、多価メディトープがある。ある種の態様では、メディトープをリンカーまたはスキャフォールド(例えば、多価テザリング体を形成するための)にコンジュゲートさせることで、抗原、例えば、腫瘍関連抗原に結合するメディトープ利用可能mAbに対する全体親和性およびその標的化をかなり向上させる。
全長モノクローナル抗体(mAb)およびF(Ab)’フラグメントは、2つのFabドメインを包含する(全長mAbの場合には、二量体Fcにカップリングしている)。そのような二価抗体(例えば、IgG)は抗原を発現する細胞に高密度で優先的に結合する。同じ抗原上で独自のエピトープを認識するモノクローナル抗体(mAb)を組み合わせると、様々な抗体エフェクター機能(例えば、ADCC、補体依存性溶解、シグナル伝達阻害)の増強、細胞死の増強、および癌標的化抗体の場合には、腫瘍増殖阻害の増強を包含する相乗効果が生まれ得る。例えば、Dechant Mら、「Complement−dependent tumor cell lysis triggered by combinations of epidermal growth factor receptor antibodies」、Cancer Res、2008年7月1日;68(13):4998〜5003;Scheuer Wら、「Strongly enhanced antitumor activity of trastuzumab and pertuzumab combination treatment on HER2−positive human xenograft tumor
models」、Cancer Res、2009年12月15日;69(24):9330〜6;Cardarelli PMら、「Binding to CD20 by
anti−B1 antibody or F(ab’)(2) is sufficient for induction of apoptosis in B−cell lines」、Cancer Immunol Immunother、2002年3月;51(1):15〜24. Epub 2001年12月18日を参照されたい。この細胞死増強の正確な機構については論争中であるが、研究によって、効果の増強を達成するためには、mAbは両方とも多価(例えば、全抗体またはF(ab)’)であるべきことが示されており、このことは、第2の二価mAb(同じ抗原上で独自のエピトープに結合する)が細胞表面抗原をクラスター化し、より有効に作用する、例えば、腫瘍細胞をより有効に死滅させ得ることを示唆している。図8および16を参照されたい。
本明細書における一部の実施形態では、多価メディトープを使用して、そのようなクラスター化を再現する。一部の態様では、メディトープ利用可能抗体と組み合わせて相乗作用を達成するために、一部の態様では、多価メディトープを第2の抗体の代わりに使用する。一部の態様では、多価メディトープは、別のエピトープを認識する第2の抗体の使用と比較して、利点を提供する。例えば、多価メディトープの生産は、第2の抗体に比較して、より効率的で、かつ対費用効果が高いものであり得る。例えば、いくつかの前臨床/治験が、2種のモノクローナル抗体の同時投与を調査しているが、そのような治療剤の生産コストおよび販売コストは、法外なものとなる可能性がある。一部の態様では、多価メ
ディトープはまた、比較的より簡単に腫瘍などの疾患部位に標的化される。メディトープ結合部位(抗体CDRとは別のメディトープ結合部位内)の性質および選択される任意の抗体をメディトープ利用可能化するために本明細書において提供されている広く適用可能な方法によって、多価メディトープは、治療的に許容される特徴を有する第2の抗体またはエピトープを同定することを必要とせずに、広い範囲の治療用抗体に容易に適用し得るという利点も有する。したがって、一部の態様では、多価メディトープを使用することで、許容される特徴を有する第2のmAbを同定する必要性およびその開発に付随するかなりのコストが回避される。
多くの場合に多価を介して、特異性および親和性が達成される。リンカーを伴う二価リガンドでは、これは、ΔG全体=ΔG1+ΔG2−ΔGリンカーと表すことができる。言い換えると、K全体=K×K/Kリンカーである。リンカーが自由エネルギーに寄与していない場合(Kリンカー約1)、二価標的のための二価リガンドの見掛けの親和性は、単量体結合定数の積である。したがって、一般に多価を介して、親和性の有意な増大を達成することができる(例えば、K=1μMのメディトープでは、「理論」二価メディトープの親和性は1pMである)。そのような大きな増大は一般には稀にしか見られないが(主に、二価/三価/多価受容体の幾何学的形状によって)、相乗作用は観察される。細胞表面で発現される抗原の幾何学的形状は、多価メディトープのリンカーに対して厳密な制約を課し得るが、特異性も保証することができ、この特異性は、標的化送達するためなどの一部の状況においては、例えば、オフターゲット効果のリスクを最小限にすることによって、重要な目標であり得る。
一例では、多価メディトープは、Fc領域の実質的に全てなど、抗体のFc領域またはその一部を含有する。リガンドを「二量体化する」ためにFc領域を使用することは確立されており、例えば、Jazayeri JA & Carroll GJ.、「Fc−based cytokines: prospects for engineering superior therapeutics」、BioDrugs、22(1):11〜26(2008)に記載されている。一部の例では、二価メディトープを作成するために、メディトープをリンカー、典型的にはペプチドリンカー、例えば、フレキシブルなペプチドリンカーを介してFc領域に(例えば、IgGのFc領域のN末端に)融合させる。一例では、17アミノ酸長さなど、IgGのFabの間の距離におおよそ合うように、リンカーの長さを選択する。一部の態様では、このリンカーは、グリシン、セリン、および/またはそれらの組合せを含有する。例示的な「メディトープ−Fc」融合を図15に示す(それぞれ配列番号3および4)。図16も参照されたい。
一部の実施形態では、リンカーの組成および/またはFcとメディトープとの間の距離を、例えば親和性および特異性を最適化するために体系的に改変する。一実施形態では、各天然または非天然残基を、最適化のために、リンカー内の任意の位置で置換することができる。一部の態様では、リンカーは、2〜100(または約2〜100)残基長さ、例えば(または約)、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、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、または200残基(アミノ酸)長さ、あるいはそれ以上である。一例では、現在および未来のDNAシンセサイザーを使用して、そのようなリンカーを作成し、メディトープとFc領域との間に挿入する。このリンカーをまた、回転半径を制限し、かつFc−メディトープの親和性および特異性を増強するために「硬直化(rigidified)」することもできる。例えば、多重コイルドメインを、メディトープとFcとの間に設けることができる(図18)。他の例では、不活性タンパク質ドメイン(例えば、免疫グロブリンフォールド)をリンカーの代わりに用いる。多数の免疫グロブリンフォールドを、メディトープとFcドメインとの間に設けるこ
とができる。ある種の実施形態では、リンカーの組成は、あり得る抗原性を緩和するために、ヒト由来のものである。
一部の例では、例えば、選択性および結合親和性の増強のために、提供するメディトープをスキャフォールドにテザーして、多価メディトープを作成する。一部の実施形態では、腫瘍関連抗原に結合するメディトープ利用可能mAbにスキャフォールドを設け、それを「デイジーチェーン」して、リガンド拮抗作用を増強し、受容体細胞内取り込み作用を改変し、かつ/またはADCC/CDCを介する免疫応答を改善するために、多価メディトープスキャフォールドを使用する(図8を参照されたい)。したがって、一部の実施形態では、2つ以上の抗体またはその機能性フラグメントをテザーするために、メディトープを使用する。そのようなメディトープは、例えば、癌または腫瘍の治療およびイメージングを増強するための多価テザリング剤の一部であってよい。多価テザリング剤には、多価メディトープテザリング体を作るために、リンカー(複数可)を介して、例えば長いリンカーおよびビオチンを介してストレプトアビジンにカップリングしている2つ以上のメディトープを包含し得る。
一実施形態では、多価メディトープテザリング体は、四価メディトープテザリング剤である。一態様では、四量体テザリング体は、表面プラスモン共鳴によって、一価ペプチドと比較して、抗体への結合の増大を有することが示されており、このことは、多価相互作用と一致する。一例では、そのような多価メディトープ(例えば、四価メディトープ)の使用は、抗体単独または一価メディトープ単独の使用と比較して、抗原へのメディトープ利用可能抗体の結合親和性(例えば、セツキシマブの場合には、EGFR陽性細胞に対する結合親和性)の増大をもたらす。そのような結合親和性は、よく知られている方法を使用して、例えば、FACS分析によって決定することができる。図12を参照されたい。
一部の実施形態では、リンカー上での受容体の制約に対処するために、実施例6に記載されているとおりに得られるものなどの未修飾か、または修飾されている、例えば、変異型の、例えば、最適化されているメディトープを、リンカーを最適化することなどによって、多価スキャフォールドにカップリングさせる。一部の態様では、多価メディトープを隣接する抗体、例えば、IgGに「ラッチ−オン(latch−on)」して、「デイジーチェーン」様配列を形成することができ(図8を参照されたい)、これは、例えば腫瘍抗原を標的化している抗体において、腫瘍細胞の抗原密度が高い場合に使用することができる。二価メディトープおよび抗体の分子内会合が可能である一方で、抗体、例えば、IgGのC2対称性が、そのような相互作用について、リンカーに重大な幾何形状的制約を課し得る。したがって、一部の態様では、メディトープは三価以上のスキャフォールドに基づき、1個超の抗体が「デイジーチェーン」されるであろうことを保証する。第3のメディトープアームを包含することによって、三価メディトープと抗原結合抗体との当初遭遇の寿命が延長され得る。このことは次いで、その追加のアームが隣接する抗原結合抗体に結合して、複合体全体を安定化させる確率を上昇させ得る。他の実施形態では、memabおよび他の標的、例えば他のB細胞およびT細胞表面タンパク質、例えばT細胞受容体および同時刺激分子に同時に結合する多官能化メディトープを構成することができる。一部の実施形態では、異なるメディトープについて特異性を有する複数のメディトープ利用可能抗体(例えば、1つまたは複数の修飾メディトープ利用可能抗体を包含)をそのような異なるメディトープと一緒に、そのような多価実施形態で使用する。
様々なリンカーおよびスキャフォールドが当技術分野では知られており、これらの実施形態に関連して使用することができる。例示的なスキャフォールド合成スキームを図13に示し、かつ本明細書中の実施例において検討する。一部の態様では、図13に示されているテンプレート4および5の使用によって、二価および三価メディトープの両方の形成がそれぞれ可能となる。一部の実施形態では、例えば、結合または他の特性を改善または
改変するために、種々の長さのポリエチレングリコール(PEG)および/または他のリンカーを使用する。一部の態様では、PEG長さは、10(または約10)A〜1000(または約1000)Aまたはその付近である。合成手法は、放射性核種イメージング用のDOTAを組み込むためにも適している。例えば、FITC標識二価メディトープ、すなわち化合物13の合成では、30ÅのPEG二官能性アームが組み込まれている(図13)。IgG内のCDR領域間の距離は、約130Åである。この手法が最適であることを保証するために、PEGリンカーの長さを体系的に変えることができる。市販のPEGのエンドツーエンド距離は、90Åに達し(Pierce)、これは、IgG距離を超えるであろう。
他の実施形態では、例えば、高親和性多価メディトープを作成し、かつ/または相乗作用をもたらすために、他のスキャフォールドおよび/またはリンカーを使用する。例えば、DNAを、より硬直したスキャフォールドを作るためのメディトープ用のスキャフォールドとして使用することができる。例えば、多価を達成するために、生物および化学由来の種々のスキャフォールドも使用することができる。これには、これらに限定されないが、二価または三価スキャフォールドの構築、四価スキャフォールドとしてストレプトアビジン(欧州特許出願公開第2065402(A1)号を参照されたい)またはストレパビジン、独自のスキャフォールド(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283611000283)、Origami DNA(Guら、Nature Nanotechnology
4、245〜248(2009)を参照されたい)などの使用が包含される。これらに限定されないが、DNA(一本鎖、二重鎖、Hollidayジャンクション、アプタマーなど)、RNA(一本鎖、ヘアピン、ステムループ、アプタマーなど)、PNA(ペプチド核酸)、硬直のためのDNA/PNA二重鎖および三重鎖、有機およびまたは無機ナノ粒子(直接カップリングしているか、またはPEGなどの有機ポリマーを介してカップリングしている)、それ自体と、および/またはDNAもしくはPNAと二重鎖を形成し得る有機ポリマーを包含する分子を使用して、化学的スキャフォールドを作ることもできる。
多価メディトープのキャラクタリゼーション
例えば、多価スキャフォールドへのコンジュゲーションが、メディトープ−Ig相互作用に影響を及ぼさないことを保証するために、SPRおよびITCを包含するいくつかの知られている方法のうちのいずれかによって、メディトープ利用可能抗体への多価メディトープの結合特性をキャラクタライズすることができる。これらの手法が一般的に、細胞表面上に(腫瘍細胞の表面上などに)存在する抗原に関連していない場合、場合によっては、そのような測定は、多価および相乗効果を決定するその能力において制限を受け得る。したがって、一部の態様では、FACS分析および/または細胞生存率アッセイを使用して、メディトープ利用可能抗体(例えば、セツキシマブの状況では、EGFRを過剰発現する細胞)が認識する抗原を発現する細胞そのものに対する多価メディトープの作用を定量する。例示的なプロトコルを実施例7において記載する。一般に、メディトープ利用可能抗体が認識する抗原を発現(例えば、過剰発現)する細胞系をメディトープ利用可能抗体と共に、抗体が、細胞上に発現されている抗原に結合する条件下でインキュベートする。場合によっては、様々な濃度の抗体を使用する。同時にか、またはその後に、細胞を多価メディトープと共に、場合によっては濃度を変えてインキュベートする。適切なインキュベーション時間および洗い出しを実施する。第2の抗体および一価メディトープを、陽性対照および陰性対照としてそれぞれ使用することができる。抗体およびメディトープを、よく知られているフローサイトメトリーまたは顕微鏡によって検出可能な薬剤で標識することもできる。一部の例では、一価メディトープと比較して、多価メディトープの存在下でのシグナルのシフト(FACSの場合)または上昇は、相乗作用または相加作用を示している。他の例では、多価メディトープの相加作用をさらに確認するために、非標識
の一価メディトープを競合アッセイで使用して、それが、抗原結合したメディトープ利用可能抗体について、標識された多価メディトープと競合し得るかどうかを決定する。
他の例では、細胞生存性アッセイを使用して、メディトープ利用可能抗体の細胞死滅効果を増強する多価メディトープの能力を決定する。例えば、目的の抗原を発現する細胞を、メディトープ利用可能抗体および/または多価メディトープの濃度を変えながらインキュベートすることができる。一価メディトープおよび第2抗体を再び、対照として使用することができる。一部の例では、MTT(3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド)を使用して、生細胞の数またはパーセンテージを定量する。細胞生存性、増殖、および/または死を測定するための他の手法が当技術分野では知られており、それらを使用することもできる。
他の例では、そのようなアッセイにおいて活性を実証する多価メディトープについて、ウェスタンブロット分析または他の生化学的手法またはシグナル伝達による手法を行って、細胞表面受容体などの特定の抗原に関連するシグナル伝達の阻害を調査する(例えば、セツキシマブの場合には、EGFRシグナル伝達経路の一部であるEGFR、AKT、MAPのリン酸化状態を追跡する)。そのような研究からのデータを、メディトープ利用可能抗体のみ(すなわち、メディトープなし)、一価メディトープで、かつ/またはチロシンキナーゼまたは他の既知の阻害剤(AG1478など)で処置された細胞からのデータと比較することができる。一部の例では、多価メディトープ濃度を関数として細胞死の上昇が観察されるが、このことは、多価メディトープの相乗的細胞死滅効果を実証している。
III. 融合タンパク質
また、1つまたは複数のメディトープを含有する融合タンパク質を提供する。本明細書において実証されているとおり、cQFDメディトープ(メディトープ1)に結合しているメディトープ利用可能Fabフラグメントの回折によって、抗体結合メディトープのN末端およびC末端が、IgM、IgD、IgG、IgE、およびIgAを包含するヒト抗体に結合する結合プロテインL、細菌タンパク質の位置と並列していることが示された。一部の実施形態では、メディトープ−プロテインL融合タンパク質(MPL)を提供する。一部の態様では、プロテインL−メディトープ融合体は、メディトープ単独および/またはタンパク質単独と比較して、例えば、エネルギー相加性を介して、より大きな親和性でメディトープ利用可能抗体への結合を示す。MPLはまた、プロテインL単独ならびに他の、プロテインL、プロテインA、および/または類似の抗体結合性タンパク質の多価コンジュゲートと比較して、有利であり得、その際、MPLは、メディトープ利用可能抗体に対する特異性をもたらし、かつ治療で投与された場合に、内因性免疫グロブリン分子を標的化しない。
細菌Peptostreptococcus magnusから元々は単離されたプロテインLは、ヒトおよび他の抗体のκ軽鎖に結合するタンパク質である。例示的なメディトープ−プロテインL(MPL)融合タンパク質には、提供するメディトープがプロテインLに結合しているものが包含され、ここで、このプロテインLは、野生型プロテインLあるいは当技術分野で知られているいくつかの変異体または抗原性を低下させるなどのために1つもしくは複数の特性を向上させるように修飾されている変異体のうちのいずれかなどのその変異体であってよい。抗原性または免疫原性を低下させるか、または「免疫耐性」を改善するためなどの、類似するタンパク質を修飾するための方法は、当技術分野で知られており、例えば、Ahlgrenら、J Nucl Med、2010;51:1131〜1138;Feldwisch Jら、J Mol Biol、2010年4月30日;398(2):232〜47.、Epub2010年3月10日に記載されている。例えば、反復プロセスで、無作為に、または構造モデリングに基づき、望ましい特性
、例えば、抗原性の分析に従って、例えば、アミノ酸置換を行うことができる。他の例では、特異性を向上させるために、変異を導入する。他の実施形態では、メディトープを、他の抗体結合性タンパク質、例えば、プロテインAまたはプロテインGなどの他の抗体結合性物質と融合させる。
MPLは一般的に、メディトープ部分をプロテインL部分に連結するリンカーを包含する。リンカーは典型的には、少なくとも2個、より典型的には少なくとも3個、例えば、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基(例えば、4個のグリシン)を包含する。一部の態様では、そのような残基は、メディトープのC末端およびプロテインLのN末端を連結する。一例では、このメディトープ−プロテインL融合タンパク質は、配列番号58(SCQFDLSTRRLKCGGGGSEVTIKVNLIFADGKIQTAEFKGTFEEATAEAYRYAALLAKVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG)で示される配列を有する。
一部の実施形態では、MPLを、メディトープ利用可能抗体に関連して、本明細書において記載されている方法および使用で使用し、その際、この方法および使用には、例えば、疾患を標的化し、かつ/または疾患部位をイメージングするために、メディトープと薬剤、例えば治療剤または診断剤、例えば細胞毒素、放射性核種、DOTA、タンパク質、または他の生物学的分子とのコンジュゲーションを伴うものが包含される。一部の態様では、そのようなコンジュゲーションを促進するために、プロテインL融合体中の1個または複数のリシンを、例えば、アルギニンまたはアスパラギンに変異させて、例えば、コンジュゲーションのために利用可能なN末端アミンおよびεアミン(後者は、溶媒に曝露され、より反応性である)を脱離させることによって、他の分子に特異的にコンジュゲートし得るプロテインL融合タンパク質を作成する。例示的な融合タンパク質は、配列番号59(SCQFDLSTRRLRCGGGGSEVTIRVNLIFADGNIQTAEFRGTFEEATAEAYRYAALLARVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG)で示される配列を有し、この場合、1個を除いて全てのリシンが除去されている。
例示的なメディトープ−プロテインL融合タンパク質のコード配列は、配列番号56で示される。例示的なメディトープ−プロテインL融合タンパク質の配列は、配列番号57(His6−Smt3−メディトープ−プロテインL)および配列番号58(一部の態様では、例えばペルオキシドまたは空気中での一晩によってMPLを環化させるために使用される、太字で示されている2個のシステインを含有)で示される。
SCQFDLSTRRLKCGGGGSEVTIKVNLIFADGKIQTAEFKGTFEEATAEAYRYAALLAKVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG(配列番号58)。
一部の実施形態では、メディトープ−プロテインL(MPL)コンストラクトは、メディトープ単独と比較して、メディトープ利用可能抗体に対して結合親和性の向上を示す。例えば、この向上は、対応するメディトープ単独および/またはプロテインL単独と比較して、メディトープ利用可能抗体に対する少なくとも(または約)10,000、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、900、800、700、600、500、400、300、200、100、90、80、70、60、50、40、30、20、もしくは10倍の親和性、例えば解離定数の向上であり得る。一例では、プロテインLおよびメディトープ単独とメディトープ利用可能抗体との間の相互作用での結合定数は、それぞれ約0.5μMおよび1μMであるが、その抗体へのMPLでの結合定数は約165pMである。
IV. メディトープ−薬剤コンジュゲート
ある種の実施形態では、1つまたは複数のメディトープ、メディトープ変異体、多価メディトープ、メディトープ−プロテインL融合体(MPL)、多価テザリング剤、または多価メディトープ変異体テザリング剤を包含するメディトープを、治療有効量の1種または複数の治療剤もしくは診断剤に、例えば、イメージング剤、治療上有効な薬剤もしくは
化合物に、または両方にコンジュゲートする。メディトープおよび1種または複数の薬剤を含有するそのような複合体を提供する。
一部の態様では、メディトープまたはその変異体と、治療剤または診断剤(例えば、イメージング剤)または化合物にコンジュゲートしている1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体との結合を使用して、疾患または状態を治療、予防、診断、またはモニタリングする。一態様では、多価メディトープなどのメディトープと薬剤とのそのようなコンジュゲーションは、メディトープ利用可能モノクローナル抗体に関連して使用すると、疾患を治療および検出するためのmAbをベースとする治療およびイメージング方法をかなり改善する高度に多用途のプラットフォーム技術をもたらす(図8を参照されたい)。
診断剤および治療剤には、関連技術においてよく知られているような任意のそのような薬剤が包含される。イメージング剤のうちには、これらに限定されないが、「色素」、「標識」、または「指示薬」と一般に称される様々な有機または無機小分子を包含する蛍光および発光物質がある。例には、フルオレセイン、ローダミン、アクリジン色素、Alexa色素、およびシアニン色素が包含される。本開示の実施形態に従ってイメージング剤として使用することができる酵素には、これらに限定されないが、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、酸性ホスファターゼ、グルコースオキシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β−グルコロニダーゼ、またはβ−ラクタマーゼが包含される。そのような酵素を、色素原、蛍光原化合物または、発光原化合物と組み合わせて使用して、検出可能なシグナルを生成することができる。
本開示の実施形態に従ってイメージング剤として使用することができる放射性物質には、これらに限定されないが、18F、32P、33P、45Ti、47Sc、52Fe、59Fe、62Cu、64Cu、67Cu、67Ga、68Ga、77As、86Y、90Y、89Sr、89Zr、94Tc、94Tc、99mTc、99Mo、105Pd、105Rh、111Ag、111In、123I、124I、125I、131I、142Pr、143Pr、149Pm、153Sm、154−1581Gd、161Tb、166Dy、166Ho、169Er、175Lu、177Lu、186Re、188Re、189Re、194Ir、198Au、199Au、211At、211Pb、212Bi、212Pb、213Bi、223Raおよび225Acが包含される。本開示の実施形態に従って追加のイメージング剤として使用することができる常磁性イオンには、これらに限定されないが、遷移金属およびランタニド金属(例えば、原子番号21〜29、42、43、44、または57〜71を有する金属)のイオンが包含される。これらの金属には、Cr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、およびLuのイオンが包含される。
イメージング剤が放射性金属または常磁性イオンである場合、この薬剤を、これらのイオンに結合するための長いテールに結合している1個または複数のキレート基を有する長いテールを有するテールの長い他の試薬と反応させることができる。その長いテールは、金属またはイオンを結合のためにそれに加えることができる懸垂基を有するポリリシン、多糖、または他の誘導体化もしくは誘導体化可能な鎖などのポリマーであってよい。本開示に従って使用することができるキレート基の例には、これらに限定されないが、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、DOTA、NOTA、NETA、TETA、ポルフィリン、ポリアミン、クラウンエーテル、ビス−チオセミカルバゾン、ポリオキシム、および同様の基が包含される。免疫反応性の最小限の低下ならびに最小限の凝集および/または内部架橋を伴って、分子への結合の形成を可能にする基によって、キレートは通常、PSMA抗体または機能性抗体フラグメントに連結する。同じキレートを、マンガン、鉄、およびガドリニウムなどの非放射性金属と複合
体化させて、本明細書において記載されている抗体および担体と共に使用すると、そのキレートはMRIのために有用である。NOTA、DOTA、およびTETAなどの大環状キレートが、様々な金属、ならびにこれらに限定されないが、それぞれガリウム、イットリウム、および銅の放射性核種を包含する放射性金属と共に使用される。RAITのために223Raなどの核種を安定的に結合するために重要な大環状ポリエーテルなどの他の環状キレートも使用することができる。ある種の実施形態では、Al−18F複合体などのPETイメージング剤をPET分析において使用するための標的化分子に結合させるために、キレート部分を使用することができる。
例示的な治療剤には、これらに限定されないが、薬物、化学療法剤、治療用抗体および抗体フラグメント、毒素、放射性同位体、酵素(例えば、腫瘍の部位でプロドラッグを切断して細胞毒性剤にするための酵素)、ヌクレアーゼ、ホルモン、免疫調節剤、アンチセンスオリゴヌクレオチド、RNAi分子(例えば、siRNAまたはshRNA)、キレート剤、ホウ素化合物、光活性剤、ならびに色素が包含される。治療剤には、キレート剤に結合している金属、金属合金、金属間またはコア−シェルナノ粒子も包含され得、これらは、健康な細胞と比較して、標的化細胞の放射線療法に対する感度を上げるための放射線増感剤として作用する。さらに、治療剤には、MRIコントラスト剤のための常磁性ナノ粒子(例えば、マグネタイトまたはFe)が包含され得、これらは、他の種類の療法(例えば、光線力学的療法および温熱療法ならびにイメージング(例えば、蛍光イメージング(AuおよびCdSe))と共に使用することができる。
化学療法剤は多くの場合に、本来、細胞毒性または細胞増殖抑制性であり、それらには、アルキル化剤、代謝拮抗剤、抗腫瘍抗生物質、トポイソメラーゼ阻害剤、有糸分裂阻害剤、ホルモン療法、標的化治療剤、および免疫治療剤が包含され得る。一部の実施形態では、本開示の実施形態に従って治療剤として使用することができる化学療法剤には、これらに限定されないが、13−シス−レチノイン酸、2−クロロデオキシアデノシン、5−アザシチジン、5−フルオロウラシル、6−メルカプトプリン、6−チオグアニン、アクチノマイシン−D、アドリアマイシン、アルデスロイキン、アレムツズマブ、アリトレチノイン、オールトランスレチノイン酸、アルファインターフェロン、アルトレタミン、アメトプテリン、アミホスチン、アナグレリド、アナストロゾール、アラビノシルシトシン、三酸化ヒ素、アムサクリン、アミノカンプトテシン、アミノグルテチミド、アスパラギナーゼ、アザシチジン、カルメット−ゲラン桿菌(BCG)、ベンダムスチン、ベバシズマブ、エタネルセプト、ベキサロテン、ビカルタミド、ボルテゾミブ、ブレオマイシン、ブスルファン、ロイコボリンカルシウム、シトロボラム因子、カペシタビン、カネルチニブ、カルボプラチン、カルムスチン、セツキシマブ、クロラムブシル、シスプラチン、クラドリビン、コルチゾン、シクロホスファミド、シタラビン、ダルベポエチンアルファ、ダサチニブ、ダウノマイシン、デシタビン、デニロイキンジフチトクス、デキサメタゾン、デキサゾン、デクスラゾキサン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デカルバジン(decarbazine)、ドセタキセル、ドキソルビシン、ドキシフルリジン、エニルウラシル、エピルビシン、エポエチンアルファ、エルロチニブ、エベロリムス、エキセメスタン、エストラムスチン、エトポシド、フィルグラスチム、フルオキシメステロン、フルベストラント、フラボピリドール、フロクスウリジン、フルダラビン、フルオロウラシル、フルタミド、ゲフィチニブ、ゲムシタビン、ゲムツズマブ、オゾガマイシン、ゴセレリン、顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、ヘキサメチルメラミン、ヒドロコルチゾン、ヒドロキシウレア、イブリツモマブ、インターフェロンアルファ、インターロイキン2、インターロイキン11、イソトレチノイン、イキサベピロン、イダルビシン、メシル酸イマチニブ、イホスファミド、イリノテカン、ラパチニブ、レナリドマイド、レトロゾール、ロイコボリン、ロイプロリド、リポソームAra−C(liposomal Ara−C)、ロムスチン、メクロレタミン、メゲストロール、メルファラン、メルカプトプリン、メスナ、メトトレキサート、メチルプレドニゾロン、マ
イトマイシンC、ミトタン、ミトキサントロン、ネララビン、ニルタミド、オクトレオチド、オプレルベキン、オキサリプラチン、パクリタキセル、パミドロネート、ペメトレキセド、パニツムマブ、PEGインターフェロン、ペグアスパラガーゼ、ペグフィルグラスチム、PEG−L−アスパラギナーゼ、ペントスタチン、プリカマイシン、プレドニゾロン、プレドニゾン、プロカルバジン、ラロキシフェン、リツキシマブ、ロミプロスチム、ラリトレキセド(ralitrexed)、サパシタビン、サルグラモスチム、サトラプラチン、ソラフェニブ、スニチニブ、セムスチン、ストレプトゾシン、タモキシフェン、テガフール、テガフール−ウラシル、テムシロリムス、テモゾラミド(temozolamide)、テニポシド、サリドマイド、チオグアニン、チオテパ、トポテカン、トレミフェン、トシツモマブ、トラスツズマブ、トレチノイン、トリミトレキサート(trimitrexate)、アルルビシン(alrubicin)、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビンデシン、ビノレルビン、ボリノスタット、またはゾレドロン酸が包含される。
本開示の実施形態に従って治療剤として使用することができる治療抗体およびその機能性フラグメントには、これらに限定されないが、アレムツズマブ、ベバシズマブ、セツキシマブ、エドレコロマブ、ゲムツズマブ、イブリツモマブチウキセタン、パニツムマブ、リツキシマブ、トシツモマブ、およびトラスツズマブ、ならびに本明細書に列挙されている具体的な疾患に関連する他の抗体が包含される。
本開示の実施形態に従って治療剤として使用することができる毒素には、これらに限定されないが、リシン、アブリン、リボヌクレアーゼ(RNアーゼ)、DNアーゼI、ブドウ球菌エンテロトキシンA、ヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質、ゲロニン、ジフテリア毒素、シュードモナス外毒素、およびシュードモナス内毒素が包含される。
本開示の実施形態に従って治療剤として使用することができる放射性同位体には、これらに限定されないが、32P、89Sr、90Y、99mTc、99Mo、131I、153Sm、177Lu、186Re、213Bi、223Ra、および225Acが包含される。
E. 使用方法および組成物
また、治療用および診断用の使用を包含するメディトープ、メディトープ利用可能抗体、およびそれらを含有する複合体の方法および使用、さらには抗体の精製を包含する他の使用を提供する。また、そのような診断および治療方法において使用するための、メディトープ(変異型および多価メディトープならびにメディトープ融合タンパク質を包含する)を含有する医薬組成物を提供する。
I.治療用および診断用の使用ならびに医薬組成物
一実施形態では、典型的には、(同時にか、または別々に)1つまたは複数のメディトープ利用可能モノクローナル抗体と組み合わせて投与する場合に、メディトープ、メディトープ変異体、多価メディトープ、MPL、多価メディトープテザリング剤、および多価メディトープ変異体テザリング剤などの特異性および結合を使用して、疾患または状態を治療、診断(例えば、イメージング)するための治療剤、診断剤(例えば、イメージング剤)、またはそれらの組合せを送達する。
一例では、下記でさらに記載するとおりの事前標的化療法または事前標的化イメージングのために、メディトープ利用可能モノクローナル抗体を投与し、その後で、メディトープ、メディトープ変異体、多価メディトープテザリング剤、または多価メディトープ変異体テザリング剤を投与することによって、メディトープ、例えば、多価メディトープを使用する。さらに、操作scFvsまたは化学的にコンジュゲートされたmAbについて実
証されているとおり、多価メディトープを使用することによって、選択性を増強し、かつ腫瘍の検出を改善することができるが、これらの非ヒトコンストラクトに固有の起こり得る免疫原性は回避される。
したがって、本明細書において記載されているプラットフォーム技術は、mAb送達分野において大きなインパクトを有し、かつ抗体の使用が適応とされるものなど、癌を包含する様々な疾患および条件を治療および診断するための有用な方法を提供する。例えば、結腸直腸癌、扁平上皮細胞癌腫、頭頚部癌を包含するEGFR陽性癌を対象とするメディトープ利用可能抗体は、セツキシマブおよびメディトープの使用から利益を受けるであろう。加えて、そのような抗体のメディトープ利用可能バージョンを作成するために他の治療用抗体を修飾することによって、このプラットフォーム技術を、いくつかの他の癌、疾患、および他の状態を治療および診断するための方法において利用することができる。
そのような方法でのメディトープの使用は、例えば抗体に結合またはコンジュゲートするための他の手段と比較して、例えば、特異性によって有利である。例えば、PpL(プロテインL)およびSpA(プロテインA)は、マウス特異的またはキメラ抗体特異的ではない。PpLは、マウスの約66%に、かつヒトIgGκ軽鎖の約50%に結合し、SpAは、マウスの12%およびヒト可変重鎖の50%に結合する(Grailleら、2002)。対照的に、本明細書において実証されているとおり、メディトープとメディトープ利用可能抗体との相互作用は高度に特異的であり、このことによって、オフターゲット作用を包含する有害作用が回避され得、例えば、対象に内因性の免疫グロブリンへの治療用化合物の結合が回避され得る。
一部の実施形態では、メディトープ利用可能抗体と組み合わせて投与されるメディトープ、抗体−メディトープ複合体、メディトープ利用可能抗体と組み合わせて投与される多価テザリング剤、またはそれらの組合せを、1つまたは複数のイメージング剤とコンジュゲートすることができる。一態様では、イメージング剤には、これらに限定されないが、蛍光、発光、磁気性タンパク質、または放射性核種タンパク質、ペプチドもしくはその誘導体(例えば、遺伝子操作された変異体)が包含され得る。mRNA成分によって発現され得る蛍光タンパク質には、緑色蛍光タンパク質(GFP)、高感度GFP(EGFP)、赤色、青色、黄色、シアン、およびサファイア蛍光タンパク質、ならびにリーフコーラル蛍光タンパク質が包含される。mRNA成分によって発現され得る発光タンパク質には、ルシフェラーゼ、エクオリン、およびその誘導体が包含される。多数の蛍光および発光色素およびタンパク質が、当技術分野では知られている(例えば、いずれも、本明細書において全て示されているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2004/0067503号;Valeur,B.、「Molecular Fluorescence:Principles and Applications」、John Wiley and Sons、2002;Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, Molecular Probes, 9.sup.th edition、2002;およびThe Handbook−−A Guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies, Invitrogen、10th edition(Invitrogenウェブサイトで入手可能)を参照されたい)。
他の態様では、メディトープ利用可能抗体と組み合わせて投与されるメディトープ、抗体−メディトープ複合体、メディトープ利用可能抗体と組み合わせて投与される多価テザリング剤、またはそれらの組合せを、ナノ粒子、放射性物質(例えば、放射性同位体、放射性核種、放射標識、または放射性トレーサー)、色素、コントラスト剤、蛍光化合物または分子、生物発光化合物または分子、酵素、および増感剤(例えば、常磁性イオン)な
どの非タンパク質イメージング剤または送達ビヒクルとさらにコンジュゲートさせるか、または別段に会合させることができる。加えて、一部のナノ粒子、例えば量子ドットおよび金属ナノ粒子(下記)は、イメージング剤または治療剤として使用するためにも適し得ることに留意すべきである(例えば、温熱および光線力学的療法を使用して、さらには蛍光およびまたはMRIコントラストを介するイメージング剤)。
メディトープ−mAb技術によって、1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体、治療剤、イメージング剤、またはそれらの組合せにさらにコンジュゲートさせることができる抗体−メディトープ複合体を作成するために使用することができるシステムが可能である。したがって、独自の細胞毒性剤またはイメージング剤にそれぞれコンジュゲートしているメディトープまたは高親和性メディトープ変異体のセットによって、治療に望ましいメディトープコンジュゲートおよびメディトープ利用可能mAbを同時に投与することができるであろう。メディトープコンジュゲートは、化学的修飾またはペイロードの放出による特異性の低下などの欠点を有する現行の抗体−薬物コンジュゲートを上回る改善である。治療用抗体またはその機能性フラグメントの結合親和性を増大するための方法を本明細書では提供する。そのような方法は、対象に、治療有効量の医薬組成物を、任意の適切な投与経路を介して投与することを包含し得る。医薬組成物は、メディトープ利用可能抗体と組み合わせたメディトープまたはメディトープ変異体、メディトープ利用可能抗体と組み合わせた多価メディトープまたはメディトープ変異体テザリング体、メディトープ利用可能治療用抗体またはその機能性フラグメント、薬学的に許容される担体、ならびに任意のそれらの組合せを包含し得る。多価メディトープの結合親和性の増大は、細胞表面に結合しているIgGの多価架橋に帰せられ得る。IgGの架橋(親マウスM425抗体を介するか、または抗IgG IgMを使用)は、シグナル伝達、受容体細胞内取り込み作用および再循環、ならびに細胞死に大きな影響を及ぼす。したがって、多価ペプチドは、治療用モノクローナル抗体と相乗的に作用して、その治療効力を増強させ得る。
一部の実施形態では、メディトープは単独で、またはテザリング体の一部として、結合部位でFabシステインに結合するシステインまたは他の適切なアルキル化剤を含有して、システイン−システイン相互作用をもたらし得る。別法では、メディトープは、非天然アミノ酸(例えば、p−アセチルフェニルアラニン)でFabに結合し得る。このCysメディトープは、任意の物質とコンジュゲートし、そのコンジュゲートをIgGへと向ける。
治療用抗体によって標的化され得る疾患または状態で、治療を特定の種類の細胞または細胞群に向けるための方法において、抗体−メディトープ複合体を使用することもできる。そのような治療方法は、治療有効量の医薬組成物を、疾患または状態を有する対象に、任意の適切な投与経路を介して投与することを包含し得る。医薬組成物は、メディトープ利用可能抗体と組み合わせたメディトープまたはメディトープ変異体、メディトープ利用可能抗体と組み合わせた多価メディトープまたはメディトープ変異体テザリング体、メディトープ利用可能治療用抗体またはその機能性フラグメントを包含し得る。
他の実施形態では、腫瘍または他の組織をイメージングするための方法を提供する。そのような方法では、未修飾の治療用抗体を、対応する抗原を過剰発現する腫瘍または他の組織を標的化するために投与することができる。その後、イメージング剤で標識されている多価メディトープテザリング体を、任意の適切な投与経路を介して投与し、標的腫瘍または組織に結合している治療用抗体に結合させる。図8を参照されたい。イメージング剤の例には、これらに限定されないが、放射標識(例えば、H、14C、35S、90Y、99mTc、125I、131I、177Lu、166Ho、および153Sm)、金属または磁気性標識(例えば、金、鉄、ガドリニウム)、ビオチン、キレート化剤(例えば、1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−N,N’,N”,N’’’−四酢酸
(「DOTA」))、または上記の任意の薬剤が包含される。一実施形態では、本明細書において記載されている方法で使用されるイメージング剤は、DOTAである。
上記のイメージングまたは治療方法には、既知の方法を上回るいくつかの利点が存在する。第一には、治療用モノクローナル抗体の二価特性によって、腫瘍に対する選択性が増強される。下記でさらに検討するとおり、この選択性の増強は、scFvsを使用すると失われ、かつ親和性の増強によっても完全には補償されない。第二には、標識されている多価メディトープテザリング体の質量が、濾過について腎閾値未満であり(60kDa未満、約10kDaの低さであることもある)、身体から容易に濾過によって排出され得る。対照的に、治療用抗体をイメージング剤または他の治療剤で直接標識することは典型的には回避される。それというのも、その抗体が、体内を長期間(数日から数週間)にわたって循環するであろうためである。したがって、腫瘍または他の罹患器官のイメージングは多くの場合に、選択性の低いscFvsを使用して実行されている。
さらなる実施形態では、メディトープを使用して2つ以上の治療用分子を合わせて、癌、自己免疫疾患、または他の状態を治療するために医薬組成物の一部として、治療有効量で対象に投与することができる医薬化合物を形成することができる。2つ以上の治療用分子には、これらに限定されないが、上記のものなどの腫瘍または疾患特異的受容体を標的化し得る機能性抗体フラグメント(例えば、F(ab’)またはFabフラグメント)、ペプチド、または他の小分子が包含され得る。それらの治療用分子は、同じ治療用分子が2つ以上であってもよいし、または別法では、同じ腫瘍または罹患組織を標的化する異なる分子が2つ以上であってもよい。
一部の実施形態では、医薬化合物または組成物には、CovX−Body(商標)などの特許権下の抗体またはその一部が包含され得る。一例では、メディトープを、2つ以上の治療用分子を特別に設計されたCovX抗体に結合するためのリンカーとして使用する。一例では、そのようなメディトープに随伴する小分子、ペプチド、またはscFvは、CovX抗体のメディトープ結合部位(例えば、フレームワーク結合インターフェース)によって認識される。これらの成分を合わせると、その結果生じる二価CovX−Body(商標)は、抗体の長い半減期も保持しながら、小分子、ペプチド、またはscFvの生物学的作用を持つ。
一部の実施形態では、提供するメディトープ、メディトープ利用可能抗体、およびその複合体を、治療用抗体を使用することで治療または標的化することができる任意の癌、疾患、または他の状態を包含する疾患または状態の治療、診断、またはイメージングにおいて使用する。癌は、免疫系を活発に抑制することによって、免疫学的監視を回避する。この免疫抑制に対抗することを目的とする方法の一つは、腫瘍細胞によって独自に発現または過剰発現される抗原のエピトープを使用するワクチン接種を介するものである。例えば、シグナル伝達経路を阻害し、増殖因子を抑制し、かつ/または免疫応答を誘導するモノクローナル抗体(mAb)は、癌および他の疾患を治療するために成功裏に臨床導入されている。
したがって、それらの疾患および条件には、任意の癌、さらには治療用mAbを使用して標的化されるものなどの他の疾患および条件が包含され、これらに限定されないが、白血病およびリンパ腫(例えば、アレムツズマブ、ベクツモマブ、ゲムツズマブ、FBTA05、イブリツモマブチウゼタン、オファツムマブ、リツキシマブ、トシツモマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、乳癌(例えば、トラスツズマブ、アデカツムマブ、エルツマキソマブ(ertumaxomab)のメディトープ利用可能バージョンを使用して、治療またはイメージングすることができる)、前立腺癌(例えば、アデカツムマブ、カプロマブペンデチド、エタラシズマ
ブのメディトープ利用可能バージョンを使用して、治療またはイメージングすることができる)、結腸直腸癌(例えば、ラベツズマブ、パニツムマブ、ペンテト酸アルツムマブ、ボツムマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、胃腸癌(例えば、アルシツムマブ、カツマキソマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、卵巣癌(例えば、アバゴボマブ、カツマキソマブ、エタラシズマブ、イゴボマブ、オレゴボマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、肺癌(例えば、アナツムマブマフェナトックスのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、膵臓癌(例えば、クリバツズマブテトラキセタンのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、腎臓癌(例えば、ギレンツキシマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、黒色腫癌(例えば、エタラシズマブ、イピリムマブ、TRBS07のメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、膠腫(例えば、ニモツズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、骨転移(例えば、デノスマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、頭頚部癌(例えば、ザルツムマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、心臓血管疾患(例えば、アブシキシマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、自己免疫障害(例えば、アダリムマブ、インフリキシマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、関節リウマチ(例えば、アトリズマブ、ゴリムマブ、インフリキシマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、移植拒絶(例えば、バシリキシマブ、ダクリズマブ、ムロモナブ−CD3のメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、クローン病(例えば、セルトリズマブ、フォントリズマブ、ナタリズマブ、インフリキシマブ、ビシリズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、ヘモグロビン尿(エクリズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、乾癬(例えば、エファリズマブ、インフリキシマブ、ウステキヌマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、多発性硬化症(例えば、ナタリズマブ、ウステキヌマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、喘息(例えば、ベンラリズマブ、メポリズマブ、オマリズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、呼吸系発疹ウイルス(RSV)(例えば、パリビズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、黄斑変性(例えば、ラニビズマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、虫垂炎(例えば、ファノレソマブのメディトープ利用可能バージョンを使用して治療またはイメージングすることができる)、および抗体で標的化または治療され得る任意の他の状態が包含される。上記で列挙された抗体および関連疾患または障害は単なる例であり、プラットフォームを制限するものではない。
ある種の実施形態では、メディトープまたはその変異体を1つまたは複数のメディトープ利用可能抗体に治療上有効な化合物と共に結合させることで、疾患または状態を治療、予防、診断、モニタリングし得るように、1つまたは複数のメディトープ、メディトープ変異体、多価メディトープテザリング剤、または多価メディトープ変異体テザリング剤を、1種または複数のイメージング剤、治療有効量の治療上有効な薬剤もしくは化合物、または両方にコンジュゲートさせることができる。メディトープ利用可能mAbにカップリングする高親和性および/または多価メディトープのそのようなコンジュゲーションは、疾患を治療および検出するためのmAbベースの治療およびイメージング方法をかなり改善する高度に多用途のプラットフォーム技術を提供する(図8を参照されたい)。
III. 他の使用および組成物
また、scFv(単一鎖Fab可変)フラグメントを安定化させるための方法および組成物を提供する。一般に、scFvフラグメント(例えば、所与のFabのscFvフォーマット)は、Fab自体などの全長mAbおよび他のフラグメントよりもかなり低い親和性で抗原に結合する。そのような低い親和性は、少なくとも部分的には、Fvドメインの配向、配座の変動に直接的に影響を及ぼすFab定常ドメインが存在しないことと、おそらく不十分なリンカー設計に帰せられる。他方で、scFvおよびより小さな他のフラグメントは、より良好な組織、例えば腫瘍への浸透を包含する別の利点を有し得る。
一部の実施形態では、scFvフラグメントの安定性および親和性を向上させるための方法を提供する。一態様では、対応するFabまたは全抗体のメディトープ結合部位内の残基に対応するVHおよびVL領域中の残基とのその相互作用を促進することによりメディトープをscFvフラグメントに組み込むことによって、例えば、scFvを安定化させるために、scFvとメディトープとの間にリンカーを導入することによって、そのような方法を実施する。また、1つまたは複数のメディトープに結合しているscFvを含有する複合体およびそれを含有する組成物ならびに提供する方法におけるそれらの使用を提供する。一部の態様では、そのような方法は、可変ドメインの適正な配向を実施するために、したがって、親和性を増強するために役立つ(図9)。
また、メディトープ利用可能抗体およびそのフラグメントならびに/またはそのような抗体を発現する細胞を精製する方法を包含する、メディトープを使用する単離および精製方法ならびにその方法で使用するための組成物およびキットを提供する。一実施形態では、メディトープ(例えば、提供するメディトープのうちの任意のもの)をビーズ、例えば磁気ビーズ、プレート、カラム、または他の固体支持体などの固体支持体にカップリングさせることによって、そのような方法を実施する。図10を参照されたい。他の例では、配列CQFDLSTRRLRCGGGSKを有するメディトープを、アミンカップリングを介して固体支持体に成功裏に連結させたが、これは、例えば、ビアコア/表面プラスモン共鳴研究において有用である。図29を参照されたい。そのようなビアコア研究は、ある種の実施形態では、アミンカップリングした長いメディトープチップに抗体を流すことによって行う。
固体支持体にタンパク質をカップリングさせるための方法は、当業者によく知られており、この実施形態に関連して使用することができる。次いで、メディトープ利用可能抗体またはそれを発現する細胞を固体支持体に曝露すると、それらを単離および精製することができる。
他の利用可能な方法と比較して、そのような精製方法には、いくつかの利点がある。例えば、提供するメディトープを容易に合成し、かつ一般的な固体支持体(磁気ビーズを包含)に容易に加えることができる。第二に、メディトープの親和性を点突然変異によって容易に変調し、このことによって、精製手順の微調整が可能となり、かつプロテインAまたはプロテインLから抗体を溶出するために一般的に使用される低いpHなどの苛酷な条件が回避される。一部の実施形態では、これらのプロテインAまたはプロテインL樹脂は通常、全長(例えば、野生型)配列を含有し、そこには、5つまでのドメインが存在する。これらのドメインのうちの1つまたは複数は、本明細書において使用されるプロテインLおよびプロテインAと同じである。一部の例では、無傷のメディトープ利用可能抗体などのメディトープ利用可能抗体を抽出する際に使用するために、メディトープは、二価または多価(以下の実施例7において記載されているものなど)で作成される。
一部の態様では、提供する精製および単離方法は、プロテインAまたはプロテインLの
生産に関連する高いコストの削減、これらのタンパク質の限られたライフサイクルに比較しての改善、およびプロテインLまたはAの使用に関連する細菌性病原体などの外来生物材料を導入するリスクの回避を包含する、プロテインAまたはプロテインLを使用する他の精製方法を上回る追加の利点を有する。
F. メディトープおよびメディトープ利用可能抗体の修飾およびスクリーニング
I. メディトープ利用可能抗体の修飾
また、メディトープに関連する結合親和性もしくは特異性などの1つまたは複数の抗体の特性および/または他の特性を改変するために、メディトープ利用可能抗体を修飾するための方法を提供する。また、その方法によって生産される修飾抗体およびそれを産生するためのライブラリを提供する。一実施形態では、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位をライニングし、かつ/または他の点で、そのような抗体をメディトープに結合するために重要である残基を体系的に、または無作為に改変して(例えば、縮重ライブラリおよび選択を使用して)、例えば、メディトープまたはメディトープ類似体の特異性を増強および/または変化させる(例えば、改変を行う方法については、参照によって本明細書に組み込まれるSheedyら、2007およびAkamatsuら、2007を参照されたい)。一部の態様では、メディトープ相互作用の親和性を向上させ、かつ/またはメディトープ−抗体相互作用の他の特性を改変するために、残基を天然もしくは非天然アミノ酸または両方で置換する。二重特異性抗体を作成するために抗体に非天然アミノ酸を組み込むことは、Hutchinsら(2011)によって記載された。
メディトープと接触し、かつ/または他の点で重要である、例えば、空洞をライニングしているメディトープ利用可能抗体の残基、例えば、体系的に、または無作為に変化させて、水素結合、イオン、静電、または立体相互作用を介してメディトープ親和性を向上させ得る結合メディトープのうちの任意の原子からなる8Å以内の残基には、これらに限定されないが、1個または複数の軽鎖残基(例えば、Kabatナンバリングに基づき、かつセツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、もしくはメディトープ利用可能M5A、または他のメディトープ利用可能抗体中の類似の残基に関して、軽鎖のP8、V9またはI9、I10またはL10、S14、E17、Q38、R39、T40、N41
G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、K107、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、またはY173)および/または1個または複数の重鎖残基(例えば、Kabatナンバリングに基づき、かつセツキシマブ、メディトープ利用可能トラスツズマブ、もしくはメディトープ利用可能M5A、または他のメディトープ利用可能抗体中の類似の残基に関して、重鎖のQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V109、T110、V111、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、またはL187)あるいはそれらの組合せが包含され得る。
例えば、一部の態様では、軽鎖のP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40、N41、G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、およびY173のうちの1個もしくは複数および/または重鎖のQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V109、T110、V111、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S18
6、およびL187のうちの1個もしくは複数(セツキシマブまたは他のメディトープ利用可能抗体中の類似の残基に関して)を変異させる。
メディトープ結合部位内か、またはそれに近接する他の残基を変異させて、メディトープ基がそれを水和させて、高い親和性で結合するようにすることができる。例えば、軽鎖残基のTyr87、重鎖残基のTyr91、または両方を使用して、メディトープ類似体に由来するアルデヒドまたはボロン含有化合物で水和物を形成することができる。一部の態様では、本明細書の実施例において示されているとおり、メディトープは、抗原結合に影響を及ぼさず、これを、薬物を送達するために、抗体をデイジーチェーン/架橋するために、治療用抗体の効率および/または有効性を上昇させるために、かつ本明細書において記載されているとおりの他の使用方法のうちでも、標的化診断方法、例えば、イメージング方法において使用することができる。したがって、一部の実施形態では、例えば、メディトープに高い親和性で結合することでき、かつ/または1種または複数の変異型メディトープ、メディトープ類似体、および/またはDOTAもしくはDOTA誘導体などの小分子(放射性送達用および/または事前標的化イメージング用)と結合することができるように、提供するメディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位を改変する。
一部の実施形態では、メディトープ結合部位の残基の改変は、体系的な改変によるものである。一部の態様では、全ての部位の変異は、>20、場合によっては>2016の変異組合せを含むであろう。したがって、一部の態様では、抗体における変異がDNAレベルで作成されるライブラリを使用して、所望の変異を効率的に同定する。一態様では、ライブラリは、変異について標的化されている1つまたは複数の位置でそれぞれ個々の天然アミノ酸をまとめて発現する個々のメンバーを含有する。一例では、縮重オリゴヌクレオチドを目的の部位(例えば、本明細書において記載されている部位のうちの任意の1つまたは複数、例えば、重鎖のIle89、Thr87、Leu108、およびThr110ならびに軽鎖のLys103およびGlu165)で使用して、DNAライブラリを作成し、天然に存在するアミノ酸20種全てをそのメンバーがこれらの部位でまとめてコードするライブラリを生産する。
一部の態様では、アンカー、例えば、GPIドメインを、ライブラリの抗体メンバーに、例えば抗体(例えば、IgG)重鎖のC末端にカップリングさせて、発現される抗体の選択を促進する。標準的な方法を使用して、ライブラリをトランスフェクトし、ライブラリのメンバーを発現させることができる。
次いで、1つまたは複数の所望の特徴を有するライブラリの変異型抗体を選択することができる。一部の態様では、例えば、抗原結合に影響を及ぼさない変異について選択するために、ライブラリのメンバーを、抗原に結合するその能力について選択する。一例では、蛍光標識された抗原(例えば、HER2、EGFR、IGFR、CLTA−4など)に結合するライブラリの抗体を発現する細胞を、例えばFACSによって選択する(図20)。一部の態様では(抗原結合選択の後か、またはその代わりに)、ライブラリの抗体を発現する細胞を、特異的なメディトープ、メディトープ類似体、または目的の他の分子(例えば、DOTA)への結合などの他の特徴について選択する。他の例では、2つ以上の特徴について同時に選択する。
ライブラリの選択メンバー、例えば、その抗体を発現する細胞を評価およびキャラクタライズして、例えば、特定の特性の達成について望ましい変異または変異の組合せを決定する。一態様では、分類された細胞をPCRによってキャラクタライズして、メディトープ/類似体/小分子結合を促進または増強するように生じた変異を同定する。
一部の態様では、反復して、例えば、変異、選択、およびキャラクタリゼーションプロ
セスを例えば複数回繰り返して、結合または他の所望の特徴(複数可)を「展開/最適化」することによって、この方法を実施する。
II. メディトープ類似体およびフラグメント
また、メディトープ類似体ならびにそのような類似体を同定、生産、およびスクリーニングするための方法を提供する。したがって、一部の実施形態では、他の分子も、メディトープの特徴と類似の機能的特徴で、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合する。そのような分子をメディトープ類似体と呼び、それらには、これらに限定されないが、小分子、アプタマー、核酸分子、ペプチボディ、およびメディトープと同じ結合インターフェースに結合し得る任意の他の物質が包含される。一例では、この類似体は、DOTA誘導体である。
一実施形態では、メディトープを模倣する小分子類似体を包含するそのような類似体を同定するためのスクリーニング方法を提供する。そのような方法には、蛍光偏光アッセイ、回折をベースとするフラグメントスクリーニングおよびNMRをベースとするフラグメントスクリーニング、ならびにテザリング動的組合せ法(tethering dynamic combinatorial method)が包含される。
他の実施形態では、フラグメントをベースとする創薬手法を使用して、メディトープ、メディトープ結合部位、および/またはメディトープ利用可能抗体にメディトープ結合部位付近で結合するフラグメント、化学基などの小分子を同定する。例えば、Erlanson、Top Curr Chem(2012)317:1〜32を参照されたい。一部の例では、同定されたフラグメントをメディトープにカップリングさせて、例えば、メディトープ結合部位とのその親和性または他の相互作用の特性を向上させる。他の例では、これらを伸長し、かつ/または一緒に連結させて、メディトープまたはメディトープ利用可能抗体にカップリングさせるためか、またはメディトープ類似体として使用するための化合物を作成する。フラグメントおよび/またはメディトープ類似体を発見するための方法には、これらに限定されないが、以下のものが包含される。一部の例では、フラグメントは、100(または約100)〜1000(または約1000)Daである。
蛍光偏光アッセイ
一部の態様では、この方法は、蛍光偏光アッセイおよび/または他の競合をベースとするアッセイを包含する。一例では、メディトープ部位に結合することができ、かつ類似の機能のために使用することができる別の分子を同定するために、例えば、適切な方法(例えば、アミン、スルフヒドリル、カルボキシラート、糖、または他の知られている方法)を使用して、蛍光マーカー(例えば、Alexafluor、ローダミン、フルオレセイン)をメディトープにコンジュゲートし、メディトープ利用可能抗体と相互作用させる。一般に、標識されたメディトープとメディトープ利用可能抗体との間の相互作用は、蛍光タグの蛍光偏光/強度の変化をもたらす。確立されたら、小分子化合物(MW<1000Da)などの試験化合物(有望な類似体)を加え、例えば、蛍光標識されたメディトープ−抗体複合体と平衡させ、蛍光偏光をモニタリングする。メディトープ−抗体相互作用をブロックする試験化合物は、蛍光偏光特性を改変する。したがって、他の実施形態は、標的送達のために最適化され、使用され得る化合物を同定する方法である。類似体または有望な類似体をスクリーニングし、メディトープをキャラクタライズするために、本明細書において記載されている結晶学または他の方法によって、さらにキャラクタライズすることができる。
回折法
リード化合物を同定するための回折をベースとする方法は、十分に確立されている(Shukerら、1996;Erlansonら、2001;Hughesら、2011)
。セツキシマブおよび他のメディトープ利用可能Fabは2.5Å超で回折するので、ある種の実施形態では、この手法を使用して、メディトープにカップリングさせるか、または類似体として使用することができるリード化合物または小分子フラグメントを同定する。例えば、そのような化合物には、次いで一緒に連結して合成メディトープ類似体を形成するフラグメントが包含される。一例では、セツキシマブまたは他のメディトープ利用可能抗体の結晶に吸収される化合物ライブラリを開発している。これらの吸収からの回折データを収集し、データセットを分析する。そのような方法によって、フラグメントの成長および最適化に適したメディトープ利用可能抗体上の追加の部位を同定することができる。
そのフラグメントを成長させて(化学的に誘導体化して)、その結合および特異性を増強することができる。フラグメントを、メディトープに化学的にテザーすることもできる。この化学的カップリングを最適化することによって、メディトープ結合部位に対するメディトープの全体結合親和性をかなり増強することができる。加えて、回折法によって発見された類似体を最適化して、メディトープの代わりに、薬物送達、多価スキャフォールド化、および他の機能のために使用することができる。さらに、軽鎖および重鎖での変異によって、リガンド(メディトープ)の特異性を変えることができ、かつこれらの回折法(蛍光偏光、NMRスクリーニング、およびファージディスプレイ法を包含)を使用して、別のリガンドを最適化することができる。
NMRスクリーニング
NMRを使用して、本明細書において記載されているとおりに最適化して、使用することができる類似体およびフラグメント(例えば、ペプチドフラグメント、非ペプチドベースの小分子)を同定することもできる。一例では、そのようなリード化合物を同定するために、フラグメント、例えば、15〜20のフラグメントを含有するプールの一次元(1D)スペクトルを収集する。一実施形態では、使用されるフラグメントは、非ペプチドベースの小分子である。次いで、メディトープ利用可能抗体を各プールに加えて、第2の1Dスペクトルを収集する。メディトープ利用可能抗体に結合(過渡的に)する化合物を迅速な磁化移動に掛けると、強度の低下が生じる。したがって、一部の態様では、メディトープ利用可能抗体の結合前後のスペクトルを比較し、変化したピークを同定することで、相互作用が示される。これらのピークを具体的な化合物に事前に割り当てることができるので、ピークはすぐに分かるか、またはそのプールを細分して、スペクトルを再収集することができる。数ラウンドの後に、化合物の正確なアイデンティティが分かる。これらの実験では、相互作用の正確な位置は分からない。NMRまたは蛍光偏光アッセイによって、結合部位を決定することができる。別法では、Fabフラグメントを、NMR活性および不活性核(例えば、13C、15NおよびH)で標識し、複数回のNMR実験を行って、スペクトルを割り当て、次いで、結合位置を同定するためにフラグメントライブラリと共に使用することができる。
バーチャルリガンドスクリーニング
バーチャルリガンドスクリーニングは、リードメディトープ類似体、フラグメント、および他の化合物を同定するために使用することができる別の方法である。結晶構造を使用すると、標準的なプログラム(例えば、Schroerdinger Glide)が、高分子の部位の周囲の「囲み」(メディトープ結合部位)を定義して、既知のリガンドをこの部位にドッキングさせることができる。有望なリード化合物を、選んだエネルギー関数によってスコアリングし、上位50〜200の化合物を購入することができる。本発明者らの当初の研究では、約100種のリード化合物を同定したが、結晶学を使用して、これらのリード化合物がメディトープ部位に結合することの実証を示さなければならない。
一実施形態では、メディトープまたはメディトープ類似体をスクリーニングする方法を
本明細書では提供する。そのような方法は、これらに限定されないが、推定されるメディトープまたは小分子のライブラリをメディトープ利用可能抗体と接触させるステップと;推定されるメディトープまたは小分子がメディトープ利用可能抗体にフレームワーク結合インターフェースで結合するかどうかを決定するステップと;1種または複数のメディトープまたはメディトープ類似体候補を同定するステップと;1種または複数の候補の結合親和性を決定するステップと;結合解離定数が0.70μM未満である場合に、候補のうちの1種または複数をメディトープまたはメディトープ類似体として同定するステップとを包含し得る。他の状況では、最小解離定数が指定されている、例えば、0.70μMであるような低親和性メディトープが望ましい。一部の例では、10(または約10)μM未満、5(または約5)μM未満、もしくは2(または約2)μM未満、1(または約1)μM未満、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nm未満、またはそれら未満の結合定数を示したら、その候補をメディトープまたはその類似体と同定する。場合によっては、本明細書に列挙されている解離定数のうちの任意のものなどの解離定数は、SPR、等温滴定熱量測定(ITC)、蛍光、蛍光偏光、NMR、IR、熱量滴定;結合平衡除外;円偏光二色性、示差走査熱分析、または他の知られている方法などの特定の技術を使用して測定されるものである。例えば、場合によっては、類似体またはメディトープは、SPRによって測定した場合に、またはITCによって測定した場合に、またはこれらの方法のうちの任意の方法によって測定した場合に、10(または約10)μM未満、5(または約5)μM未満、もしくは2(または約2)μM未満、1(または約1)μM未満、500、400、300、200、100(または約500、400、300、200、100)nm未満、またはそれら未満の結合定数を示す。
加えて、新規なフレームワーク結合インターフェースをスクリーニングする方法も提供し、これを、以下の実施例においてさらに記載する。
別の実施形態では、メディトープ類似体を構築する際および/またはその機能を向上させるためにメディトープにカップリングさせる際など、メディトープに関連して有用なフラグメントを同定および最適化するための方法を提供する。また、そのような類似体およびフラグメントおよび化合物を提供する。
実施形態および例示的な実施例に関して本発明を記載したが、記載および例示されているとおりの本発明を、本明細書に開示されているとおりの本発明の意図および範囲から逸脱することなく変更することを、当業者であれば認め得るであろう。実施例は、本発明の理解を促進するために示されているものであって、本発明の範囲をいかなる形でも制限することを意図したものでも、そのように解釈されるべきものでもない。実施例は、従来方法の詳細な説明を含まない。そのような方法は、当業者によく知られており、多くの刊行物において記載されている。さらに、上記および下記の実施例において引用されている参照文献は全てその全体が、本明細書に完全に記載されているかのように、参照によって本明細書に組み込まれる。
[実施例1]メディトープ−抗体FAB結晶構造の決定
高い特異性および親和性で、セツキシマブのFab領域およびFabフラグメントの中央空洞内に結合するメディトープを発見した。これらのメディトープを、セツキシマブFabに結合させ、その構造を結晶学的に決定した。
材料および方法
試薬
セツキシマブIgGを固定化パパイン(Pierce)と共に温浸し、続いてプロテインAおよびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)で、Superdex 75カラム
(GE Healthcare)で逆精製することによって、セツキシマブの抗原結合フラグメント(Fab)を得た。セツキシマブの単一鎖可変フラグメント(scFvC225)を、軽鎖と重鎖との間の20アミノ酸リンカーで合成した。ScFvC225および可溶性上皮成長因子受容体ドメインIII(sEGFRdIII)を、Sf9細胞で発現させ、既に記載されているとおりに精製した(Donaldson,J.M.、Kari,C.、Fragoso,R.C.、Rodeck,U.およびWilliams,J.C.、Design and development of masked therapeutic antibodies to limit off−target effects: Application to anti−EGFR antibodies. Cancer Biol Ther 8(2009))。
Riemer,A.B.ら、Vaccination with cetuximab
mimotopes and biological properties of induced anti−epidermal growth factor receptor antibodies、J Natl Cancer Inst 97、1663〜70(2005)に記載されているとおりのファージディスプレイバイオパニング実験から単離されたメディトープCQFDLSTRRLKC(cQFD;配列番号1)およびCQYNLSSRALKC(cQYN;配列番号2)をCity of Hope
Synthetic and Polymer Chemistry Core Facilityで合成し、酸化させ、精製した。
結晶化および回折データ
セツキシマブFab(5mg/mL)をcQFDおよびcQYNメディトープと1:10のモル比で混合し、Qiagen JCSG Core Suites(IIV)を20℃で使用して、結晶形成をスクリーニングした。2.2Å超で回折した共結晶を100mMのリン酸/クエン酸ナトリウム(pH4.5)、2.5Mのリン酸ナトリウム/カリウム、および1.6%w/vのメソエリトリトール中で成長させた。結晶を14%w/vのメソエリトリトールを介してウィック処理(wicked)し、液体窒素中で急速冷凍した。結晶化試験および当初スクリーニング研究をCity of HopeのX線施設内で実施した。回折データをStanford Synchrotron Radiation Lab(ビームライン9.1および11.1)で収集した。プログラムPhaser(McCoy,A.J.ら、Phaser crystallographic software.、J Appl Crystallogr 40、658〜674 (2007))を使用し、セツキシマブ(pdb:1YY8−鎖AおよびB)のリガンド非結合型構造で(Li,S.ら、Structural basis for inhibition of the epidermal growth factor receptor by cetuximab. Cancer Cell 7、301〜11(2005))、分子置き換えによって初期位相を決定した。2つのFabを非対称単位にMatthews係数3.26、溶媒含有率62.4%で配置した。Zスコア(平均値に対する解の標準偏差)は、ローテショナル・サーチでは27および25、トランスレーショナル・サーチでは38および71であった。第3のFabフラグメントは配置することができなかった(非対称単位格子中のFab3つで、溶媒43%で適正なMatthews係数2.18が生じる)。Coot(Emsley,P.およびCowtan,K.Coot:model−building tools for molecular graphics. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 60、2126〜32(2004))およびPhenix(Adams,P.D.ら、PHENIX:building new software for automated crystallographic structure determination. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 58、1948〜54(2002))を使用して複数回反復し、手動でcQ
FDおよびcQYNメディトープを密度内に構築した。
結晶化および構造決定
上述のとおり、セツキシマブFabを作成および精製し、cQFDメディトープ(配列番号1の環式ペプチド)と1:10の比で混合し、市販のファクトリアル(factorials)を使用して、結晶形成をスクリーニングした。20℃で1日後に、結晶が形成した。これらの結晶の初期回折解析によって、単位格子寸法および空間群は、Protein Data Bankに既に寄託されているセツキシマブFab(1YY8.pdb)(Li,Sら、Structural basis for inhibition of the epidermal growth factor receptor by cetuximab. Cancer Cell 7、301〜11(2005))のものと類似していることが示された。寄託された構造中のCDRループが広範な結晶接点を作成しているという観察は、cQFDメディトープが結晶中には存在しないということを示唆し得るであろう。しかしながら、分子置換によって構造を解明し、実験で得られたマップを調査することで、メディトープと一致するモデリングされていない電子密度を同定した。初期Fo−Fcマップは、Fabフラグメントの中央部分を有望な結合部位として明示している(図1)。Fabモデルだけを使用する初期ラウンドの精密化の後、メディトープと一致する連続したモデリングされていない密度が観察された。メディトープを密度に構築すると、RおよびRFreeが低下した。Phenix(Adams,P.D.ら、PHENIX: building new software for automated crystallographic structure determination. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 58、1948〜54(2002))を使用する精密化の際に、水分子を付加した。回折データおよび精密化統計値を、以下の表5に示す。
これらの観察と、比較の観点から、メディトープcQYN(配列番号2)に結合したセツキシマブFabの結晶を得た。配列番号1のメディトープについてと同様に、明らかなモデリングされていない電子密度が、Fabの中央部分に観察された。第1の構造を使用して、配列の相違を適宜にモデリングし、複数回ラウンドの精密化を実施した。両方のメディトープの代表的な電子密度マップを図1Bに示す。cQYN−Fab複合体の回折データおよび精密化統計値も、上記の表5に示す。
[実施例2]セツキシマブFabのメディトープ結合部位のキャラクタリゼーション
セツキシマブのメディトープ結合部位を、下記で検討するとおりキャラクタライズした。このメディトープ結合部位は独自のものであることが実証され、今日までに調査された
免疫グロブリンにおいて、その存在は見出されていなかった。
材料および方法
上記実施例1において記載したものに加え、以下の材料および方法を使用した。
メディトープおよび点突然変異。実施例1に記載のとおり、CQFDLSTRRLKC(cQFD;配列番号1)およびCQYNLSSRALKC(cQYN;配列番号2)をCity of Hope Synthetic and Polymer Chemistry Core Facilityで合成し、酸化させ、かつ精製した。アラニン点突然変異をcQFDメディトープ中の残基3(Phe3をAlaに)、残基5(Leu5をAlaに)、残基8(Arg8をAlaに)、および残基10(Leu10をAlaに)に作成し、細菌にSMT3のC末端でこのペプチドをコードさせることによって、変異体を生成した(Mossessova,E.およびLima,C.D. Ulp1−SUMO crystal structure and genetic analysis reveal conserved interactions and a regulatory element essential for cell growth in yeast. Mol Cell 5、865〜76(2000))。このペプチドをDTTを含まない緩衝液に透析することによって酸化させ、SECによって精製することによって、単量体を得た。表面プラスモン共鳴(SPR)分析の前に、ユビキチン様プロテアーゼ(Ulp1)を試料に加えてペプチドを遊離させた。生合成された変異ペプチドはそれぞれ、ULP1切断部位によるN末端に追加のセリン残基を含有した。Ulp1およびSMT3は対照として操作したが、これらはセツキシマブFabと相互作用しなかった。
メディトープ−Fabインターフェースのキャラクタリゼーション
SPRによるアフィニティー分析を、既に記載されているとおりに(Donaldsonら、2009;Liら、2005、前出)行った。簡潔には、scFvC225またはFabC225(セツキシマブFab)を、アミン化学を用いてCM5チップ上に固定化した。ペプチドまたはsEGFRdIIIの親和性を20℃で平衡法によって測定し、式RU=[Rmax[L]]/[[L]]+Roffsetにフィットさせた。Superdex 200 10/300カラム(GE Healthcare社)を用いてSECを行った。タンパク質を混合し、室温で20分間インキュベートし、4℃でカラムに適用した。
EGFRを発現するMDA−MB−468細胞系を使用して、ペプチドメディトープの存在下で、セツキシマブの結合を試験した。標識されたセツキシマブ(AF488、Invitrogen社)を、60μMのcQFDペプチドの存在下または非存在下、4℃で20分間加えた。標識されたMOPS−21をアイソタイプ対照として使用した。FACS Calibur装置(BD Biosciences社)を用いて細胞の蛍光を決定した。
メディトープ/Fabインターフェースの解析
メディトープ(配列番号1)とセツキシマブFabとの間の結合部位のインターフェースは、IgG Fabの4つのドメイン全てによって形成されていると決定された(例えば、重鎖および軽鎖の可変ドメイン、軽鎖定常領域、ならびに重鎖CH1)。PISAサーバーを使用すると、cQFDまたはcQYNメディトープ−Fabインターフェースの埋没した表面積は、それぞれ904(±28)Å2および787(±42)Å2であり、軽鎖および重鎖にほぼ等しく分布していた。図2、35、および36に、メディトープと接触すると決定されたFabの残基およびループを示す。
両方のメディトープ(配列番号1および2)は、セツキシマブFabと複数の水素結合および疎水性接触を成していると決定された。セツキシマブ(マウスキメラIgG)のアミノ酸配列を、配列番号1および2のメディトープおよびトラスツズマブ(ErbB2に結合するヒト化モノクローナル抗体)を本来は同定したファージディスプレイ実験でアイソタイプ対照として使用したキメラモノクローナルIgG(ch14.18)とアラインメントさせた(図2Aを参照されたい)。トラスツズマブFabの構造も、配列番号1のメディトープに結合しているセツキシマブFabの構造に重ね合わせた。図2Aは、セツキシマブFab(マウスキメラIgG)の中央空洞メディトープ結合インターフェース内の残基およびch14.18およびトラスツズマブの間でのアミノ酸の相違を示している。
ヒト化トラスツズマブFab(1NZ8.bdb)をセツキシマブFabに重ね合わせることで、cQFDメディトープのArg9がマウス可変軽鎖によって作られる独自の空洞に結合することが示された。具体的には、Kabatナンバリングに基づくとセツキシマブのマウス可変軽鎖のAsp85、Ile83、およびThr40は、cQFDメディトープのArg9残基への結合に関して、重要であることが示された(図2B)。可変軽鎖のマウスフレームワーク領域内のAsp85は、cQFDメディトープのArg9のグアニジウム基への塩橋を構成していることが示された(dNE・・・OD1=2.7および2.9ÅおよびdNH2・・・OD2=3.0および3.1Å)。Asp85のカルボキシル基も、cQFDメディトープのLeu10のバックボーンアミド窒素への水素結合を構成していることが示された(dOD2・・・HN=2.7および2.8Å)。軽鎖からのThr40のヒドロキシル基も、メディトープArg9のグアニジウム基への水素結合を構成していることが示された(両方ともdog1・・・NH1=3.2Å)。構造を重ね合わせることで、ヒト可変軽鎖配列中に存在するPhe83中のフェニル環およびPro40のピロリジン環(それぞれセツキシマブ中では、IleおよびThrに対応)は、cQFDメディトープ中のArg9の側鎖を立体的に塞ぐように位置していることも示された。
cQFDメディトープ中のArg9側鎖が、マウスFab配列とヒトFab配列との間の相違にマッピングされたが、cQYNメディトープはcQFDメディトープ中のArg9と同じ位置にアラニンをコードしており、したがって、ヒトFabに結合する可能性があり得た。軽鎖のAsp85へのcQFDメディトープのArg9のグアニジニウム基への水素結合は、cQYNメディトープには存在しなかったが、軽鎖のAsp85のカルボキシル基は、cQYNメディトープのLeu10のバックボーンアミド窒素へのその水素結合を保持していることが示された。cQFDとcQYNメディトープとの間の相違およびセツキシマブFabとのそれらの相互作用を決定した。セツキシマブFab(具体的には重鎖および軽鎖FabのCα原子の)に結合しているこれら2種のメディトープ(cQFDおよびcQYN)の構造を重ね合わせることで、各メディトープの残基Phe/Tyr3、Leu5、およびLeu10の疎水性側鎖は、ほぼ同じ場所に位置していることが示され、このことは、これらの残基と抗体との相互作用が結合には重要であることを示している(図2B)。フェニル環は重鎖可変領域の保存Gln39(Kabatナンバリング)を埋めていることが示され;Leu5側鎖は、重鎖可変領域のIle89およびLeu108(Kabatナンバリング)、さらには、メディトープのPhe3/Tyr3からのフェニル環を埋めていることが示された。メディトープのLeu10は、可変軽鎖上に位置している露出ポケットに結合することが示された。
しかしながら、cQFDおよびcQYNペプチドのバックボーン・トレースはかなりずれている。特に、cQFDメディトープのArg8側鎖構造は伸長されており、Fab重鎖のGln105のバックボーン・カルボニルと強力なバックボーン水素結合を構成している(dNH1 ・・・O=C=2.6および2.8;dNH2 ・・・O=C=2.8
および2.9Å)。しかしながら、cQYNペプチドのTyr3のヒドロキシル基は立体的にArg8側鎖に干渉し(図2B)、cQYNメディトープのArg8と重鎖のAsn105との間の相互作用をブロックする。この観察と一致して、cQYN複合体中のArg8側鎖は両方とも、電子密度マップ中で不明瞭であり、少なくとも2つの異なる回転体をとる(非対称単位中に2つのFab−メディトープ複合体が存在する)。この変化に伴って、バックボーン水素結合パターンのシフトが観察された。cQFDメディトープ中のThr7のアミドカルボニルは、セツキシマブFab軽鎖中のアミドAsn41と水素結合を構成する(dN−H・・・O=C=2.7および2.8Å)。この水素結合は、cQYNペプチドではAsn41のバックボーンのアミドでArg8バックボーンのカルボニルにシフトする(dC=O・・・H−N=3.0および3.1Å)。
この重ね合わせによって、ヒト軽鎖配列中のPro40およびGly41をセツキシマブ軽鎖中のThrおよびAsnに変えることで、立体的な制約が除去され、メディトープと水素結合を形成するためのポイントが追加で2つ得られることが示された。cQFDメディトープ−セツキシマブFab構造において、Fab Asn41のアミド窒素は、メディトープのThr7のカルボニルと相互作用することが示され(dN−H・・・O=C=2.7および2.8Å)、かつFab Asn41の側鎖アミドは、メディトープのSer6のカルボニルと相互作用することが示された(dND2・・・O=C=3.2および3.2Å)。cQYNメディトープ−セツキシマブFab構造において、バックボーンのシフトは、水素結合パターンのシフトをもたらしている。Fab Asn41のアミド窒素は、cQYNのArg8のカルボニルと相互作用するが(dN−H・・・O=C=3.0および3.1Å)、Fab Asn41との側鎖相互作用は失われている。
これらの結果に加えて、トラスツズマブ(1N8Z;Choら、Nature、「Structure of the extracellular region of HER2 alone and in complex with the Herceptin Fab」、2003年2月13日;421(6924):756〜60)およびリツキシマブ(2OSL;Duら、J Biol Chem、2007年5月18日;282(20):15073〜80。Epub 2007年3月29日)Fabの分子構造を、セツキシマブFab構造に結合しているメディトープに重ね合わせることで、フレームワークの独自性がさらに強調された。
まとめると、これらの結果は、セツキシマブおよび対照IgGのフレームワーク領域における相違(CDRにおける相違とは異なり)がFabの中央空洞に対するメディトープ選別の原因である(すなわち、セツキシマブおよびファージディスプレイ対照抗体は、CDR以外の領域において異なる)ことを示唆している。
メディトープはFabに大きなコンフォメーション変化をもたらさない
メディトープ−セツキシマブFabインターフェースの位置に基づいて、メディトープが非ライゲート構造および/またはライゲート構造に対するIgGドメインの相対配向を妨害するか否かを決定した。初めに、両方のメディトープ複合体の非対称単位格子内の軽鎖および重鎖を比較し、次いで、各鎖を非ライゲート構造およびEGFRライゲート構造と比較した。いずれのメディトープに結合した軽鎖の可変ドメインも、本質的にセツキシマブのリガンド非結合型構造と同一であった(r.m.s.d.平均:cQFD,0.231±0.014Å;cQYN,0.18±0.01Å)。しかしながら、重鎖の可変ドメインは、より大きな相違性を示した(r.m.s.d.平均:cQFD,0.85±0.01Å;cQYN,0.88±0.01Å)。この相違は主に、フレームワーク領域2(残基39〜46)の位置に起因するものであり、これは、この領域中の残基を欠失させて、r.m.s.d.を再計算すると、かなり低い値となるためである(cQFD、0.18±0.01Å;cQYN,0.31±0.01Å)(図6)。加えて、この領域がF
ab C225−EGFR(セツキシマブFab−抗原)共結晶構造中では置き換えられたことが示され、かつその相対B因子値は、これがフレキシブルであることを示唆した(図6)。最終的に、メディトープの存在は、EGFR結合型または非結合型構造に関してCDR構造に有意な変化を与えなかった。EGFR−リガンド結合型構造の重鎖CDRループ3中のTyr98のバックボーンは、いずれのメディトープに結合したFab構造と比較しても反転していることが示され、この反転は、リガンド非結合型セツキシマブFab構造でも観察される(Liら、2005、前出)。
メディトープ残基の抗体結合への寄与
cQFDメディトープ−Fab複合体の構造、さらにはcQYNおよびcQFDの配列同一性に基づき、いくつかの点突然変異をcQFDメディトープ中に作成し(Phe3→Ala、Leu5→Ala、Arg8→Ala、およびLeu10→Ala)、メディトープの全体結合親和性に対するこれらの残基の役割をキャラクタライズした。結合親和性を評価するために、標準的なアミン化学を用いてセツキシマブFabフラグメントをCM5チップにカップリングさせ、表面プラスモン共鳴(SPR)を使用して、様々なメディトープの結合特性を測定した。セツキシマブFabに対する合成cQFDおよびcQYNメディトープの親和性はそれぞれ、950±30nMおよび3.5±0.1μMであると測定された(n=3)。結合反応速度も測定した(図3)。二分子相互作用としてモデリングした場合の会合定数は、cQFDおよびcQYNでそれぞれ4.2(±0.1)×10−1−1および1.8(±0.1)×10−1−1であった。解離定数は、cQFDおよびcQYNでそれぞれ2.5(±0.1)×10−2−1および8.6(±0.1)×10−2−1であった。これらの測定値に基づくK値(cQFDで430(±30)nMおよびcQYNで3.5(±0.1)μΜ)は、平衡測定とほぼ一致する。
次いで、各変異型cQFDメディトープの親和性を測定した。点突然変異型および野生型cQFDメディトープを、SMT3のC末端融合体として作成し、Ulp1で開裂した後、分析した。生物学的に生成した野生型cQFDメディトープは、合成cQFDと同様に、770nMの親和性で結合したが、Phe3→Ala、Leu5→Ala、およびArg8→Ala変異によって、セツキシマブFabに対する親和性が著しく低下した(以下の表6)。特に、Arg8→Ala変異では、結合親和性が約183倍に低下した。
表6において、WT=cQFD(配列番号1)、F3A=配列番号26(システインの前に追加のセリンを含む)、L5A=配列番号27(システインの前に追加のセリンを含む)、R8A=配列番号28(システインの前に追加のセリンを含む)、およびL10A=配列番号29(システインの前に追加のセリンを含む)。
最終的に、ヒト化治療用モノクローナル抗体、トラスツズマブのFabをCM5チップにカップリングさせて、ヒト・フレームワークに対するcQFDおよびcQYNメディトープの親和性をキャラクタライズした。平衡測定により、これら両方のメディトープの解離定数が150μMを超えることが明らかになった。
[実施例3]CDR以外の領域へのメディトープの結合
材料および方法
メディトープ利用可能抗体(セツキシマブ)へのメディトープcQFDおよびcQYNなどの結合は、抗原に結合するその抗体の能力に影響を及ぼさないことが実証されたが、このことは、メディトープ利用可能抗体が抗原およびメディトープに同時に結合し得ることを意味している。
上記の実施例1および2に記載された材料および方法に加えて、以下の材料および方法を使用した。
試薬。上記のとおり、軽鎖および重鎖の間の20アミノ酸リンカーを用いて、セツキシマブの単一鎖可変フラグメント(scFvC225)を合成した。ScFvC225および可溶性上皮成長因子受容体ドメインIII(sEGFRdIII)をSf9細胞で発現させ、既に記載されているとおりに精製した(Donaldsonら、2009)。
メディトープおよび点突然変異。上記のとおり、CQFDLSTRRLKC(cQFD;配列番号1)およびCQYNLSSRALKC(cQYN;配列番号2)をシステインの酸化を介して環化させて、ジスルフィド結合を作り、City of Hope Synthetic and Polymer Chemistry Core Facilityで精製した。アラニン点突然変異をcQFDメディトープ中の残基3(Phe3をAlaに)、残基5(Leu5をAlaに)、残基8(Arg8をAlaに)、および残基10(Leu10をAlaに)に作成し、細菌にSMT3のC末端でこのペプチドをコードさせることによって生成した(Mossessovaら、2000)。表面プラスモン共鳴(SPR)分析の前に、ユビキチン様プロテアーゼ(Ulp1)を試料に加えてペプチドを遊離させた。N末端セリン残基は、プロテアーゼ切断部位の残遺物として残った。
FabへのEGFRおよびメディトープの同時結合
セツキシマブFabを、sEGFRdIIIおよびcQFDと共にインキュベートし、分析用SECカラムに適用した。13.9mLにピークが観察されたが、このことは、こ
れら3つの成分の間でヘテロ三量体複合体が形成したことを示している。このピークの非還元SDS−PAGEにより、3つの成分全ての存在が示された(図4B)。比較すると、個々の成分は、15.2mL(Fab C225)、15.6mL(sEGFRdIII)、および16.3mL(SMT−CQFDLSTRRLKC;配列番号1)で溶出された。この結果は、メディトープおよびEGFRがセツキシマブに同時に結合し得たことを示しており、このことは、このメディトープ結合が、セツキシマブによる抗原結合を塞がなかったことを示している。
加えて、Forster共鳴エネルギー移動(FRET)測定を使用して、メディトープがセツキシマブによる抗原結合に影響を及ぼさないことを確認した。Alexfluor 488で標識されたセツキシマブFabから放出される蛍光シグナルは、Alexafluor 555標識されたsEGFRdIIIが結合すると消滅した。標識されたsEGFRdIIIで標識されたセツキシマブを滴定すると、20nMの結合定数が得られたが、これは、SPRを使用して観察される値と本質的に同じ値であった(データは図示せず)。アロステリーについて試験するために、標識されたセツキシマブFabを、5〜1000nMの範囲の濃度のsEGFRdIIIと共に、cQFDメディトープ(66μM)の存在下でインキュベートした。実験を三重に行った。SEC研究と同様に、Fab−sEGFRdIII相互作用の結合定数に実質的な変化は観察されなかった。
まとめると、これらの生化学的研究によって、メディトープ−Fab相互作用は、抗原結合に実質的な影響を及ぼさないことが示されている。これらの観察は、Fabへの抗原結合に影響を及ぼすことなく、Fabフレームワーク領域にも結合するプロテインLおよびプロテインAでの結果と同様である。
cQFDメディトープは、セツキシマブのCDRループに結合しない
メディトープがCDRに結合しないことをさらに確認するために、cQFDメディトープとセツキシマブのscFvフラグメントとの間の結合を評価した。scFvでは、CDRループは無傷のままであるが、Fab可変ドメインは短鎖ペプチドリンカーを介して直接結合しており、Fab定常ドメインは除去されている。言い換えると、scFvではメディトープ結合ポケットの多くが除去されており、CDRは最小限の影響しか受けていない。SPRは、EGFRドメインIIIおよびcQFDメディトープがCM5チップにテザーされたセツキシマブFabに結合することを実証した(図4Dを参照されたい)。加えて、EGFRドメインIIIは、第2のCM5チップにテザーされたscFvに、最小限の親和性の低下で結合した。しかしながら、Fab結合に比較して、cQFDメディトープは、100μMという高濃度のメディトープでもscFvを飽和しなかった。これは、CDRに対するメディトープの親和性が(あったとしても)最小限であることを示しており、結晶学的研究と一致している。
cQFDメディトープ結合はセツキシマブのEGFR発現細胞への結合に影響を与えない
上記のとおり、セツキシマブFabは、cQFDメディトープおよびEGFRドメインIIIに同時に結合し得た。さらに、このメディトープは、セツキシマブ(全長IgG)のEGFR発現細胞への結合に影響を及ぼさないことが示された。FACS分析を使用して、メディトープ濃度を関数として、IgGのMDA MB−468細胞(EGFRを過剰発現する)への結合を追跡した。細胞を、漸増濃度のcQFDメディトープの存在下でセツキシマブと共にインキュベートした。60μMを超えるメディトープ濃度でも、セツキシマブの細胞への結合に有意な変化は観察されなかった。この観察は上記のSEC研究と一致しており、メディトープが抗原結合のアロステリック調節剤として作用しないことを示している。
EGFRドメインIIIおよびメディトープがFabに同時に結合していることが、メ
ディトープのKより有意に高い濃度で示されている。cQFDおよびcQYNメディトープと同様に、スーパー抗原SpAおよびPpLはFabフレームワーク領域に結合し、抗原結合に影響を与えない(Graille,M.ら、Crystal structure of a Staphylococcus aureus Protein A domain complexed with the Fab fragment of a human IgM antibody:structural basis for recognition of B−cell receptors and superantigen activity. Proc Natl Acad Sci U S A 97、5399〜404(2000));Graille,M.ら、Complex between Peptostreptococcus magnus
Protein L and a human antibody reveals structural convergence in the interaction modes of Fab binding proteins. Structure 9、679〜87(2001);Young,W.W.,Jr.、Tamura,Y.、Wolock,D.M.およびFox,J.W.、Staphylococcal
Protein A binding to the Fab fragments of mouse monoclonal antibodies. J Immunol 133、3163〜6(1984);Graille,M.ら、Evidence for plasticity and structural mimicry at
the immunoglobulin light chain−Protein L interface. J Biol Chem 277、47500〜6(2002)を参照されたい)。
他のFab結合タンパク質との関連でのメディトープ結合
Fab上のメディトープ結合部位は、Fabのフレームワーク領域に結合する他のタンパク質のものとは別である。例えば、Staphylococcus aureusから単離されたプロテインAのドメインDは、ヒトIgGの重鎖(V)のフレームワークに結合し;Peptostreptococcus magnusから単離されたプロテインLのBドメインは、ヒトIgGのκ軽鎖(V)のフレームワーク領域に結合し;かつStreptococcal株から単離されたプロテインGのドメインIIは、ヒトIgGの重鎖(V)のフレームワークに結合する。インターフェースが、溶媒に曝露される単一Fabドメインに主に限られるこれらの相互作用とは異なり、メディトープ−Fabインターフェースは、4つのドメイン全て(例えば、重鎖および軽鎖の可変および定常ドメイン)によって形成されることが示された。
cQFDおよびcQYNメディトープ−セツキシマブFabインターフェースの埋没した表面積は、それぞれ904(±28)Åおよび787(±42)Åであり、軽鎖および重鎖におおむね等しく分布していることが示された。これらの値は、それらのFabドメインに結合するプロテインA、L、およびGドメインのインターフェースでの値:それぞれ580Å(1DEE.pdb)、714Å(1HEZ.pdb)、および518Å(1QKZ.pdb)とほぼ同様である。Fabの可変領域とプロテインLとの間には、646Åを埋没させる2つの独自のインターフェースが存在し、Fabの定常領域とプロテインGとの間には、184Åを埋没させる軽微な相互作用が存在する。
立体マスク
メディトープを、マウスキメラ化またはメディトープ利用可能ヒトmAbの軽鎖または重鎖N末端いずれかのN末端に、フレキシブルなリンカーを介してテザーすることができる(図11)。mAb IgGのN末端は抗原結合部位と並列しており、フレキシブル・リンカーを介するN末端からの伸長によって抗原結合は立体的に妨害される。リンカー内に腫瘍特異的プロテアーゼ部位(例えば、MMP9、MMP14、前立腺特異的抗原(P
SA)セリンプロテアーゼ、または他の好適な部位)をコードさせることによって、分子内「マスキングされた」IgGコンストラクトの立体的な制約が腫瘍部位で切断され、抗体結合が可能となる。この設計原理では、分子内「マスキングされた」IgGの正常組織への結合が回避され、オフターゲット結合による有害な副作用が回避される。セツキシマブ上のアビジン−ペプチドマスクのオフレート決定は、多価メディトープが一価メディトープより高い親和性で結合するが、マスキングはしないことを示した。
[実施例4]メディトープ利用可能抗体の作成
構造情報に基づき、追加のメディトープ利用可能抗体を作成した。
A.変異によるメディトープ利用可能トラスツズマブの作成
トラスツズマブを変異させることによって、メディトープ利用可能HER2結合抗体を作成した。セツキシマブのものと比較した場合の、ヒトIgG(トラスツズマブ−1N8Z.pdb)の重鎖および軽鎖可変領域フレームワーク領域の間での配列の相違を、cQFDメディトープに結合しているセツキシマブFabの結晶構造上にマッピングした。セツキシマブ中のメディトープ結合部位をライニングしている残基に対応するヒトフレームワーク中の残基を変異させて、セツキシマブ中に存在する対応する残基を含有するようにした;加えて、Kabatナンバリングに従うと軽鎖のS9およびS10をそれぞれイソロイシンおよびロイシンに変異させた。図23Aおよび23Cは、変異型(メディトープ利用可能)トラスツズマブの重鎖(配列番号5)および軽鎖(配列番号8)の一部の核酸配列をそれぞれ示している。図23Bおよび23Dは、メディトープ利用可能トラスツズマブの重鎖(配列番号6)および軽鎖(配列番号9)の一部のアミノ酸配列をそれぞれ示している。図23Bおよび23Dは、これらのアミノ酸配列と、野生型トラスツズマブの重鎖および軽鎖の一部のアミノ酸配列(それぞれ配列番号7および配列番号10)との比較も示している。
標準的な方法を使用して、この変異型メディトープ利用可能トラスツズマブの重鎖および軽鎖をコードする核酸を合成し、哺乳類発現のための標準的なベクターにサブクローニングした。標準的な方法を使用してメディトープ利用可能トラスツズマブIgGを精製し、HER2およびcQFDメディトープに結合する能力についてキャラクタライズした。
メディトープ利用可能トラスツズマブは抗原およびメディトープに結合し、かつ野生型トラスツズマブと区別不可能なPK/PD特性を有する
抗原結合をキャラクタライズするための研究の一つにおいて、標準的なプロトコルを使用して、野生型トラスツズマブおよびメディトープ利用可能トラスツズマブをAlexa
647で標識した。同じプロトコルを使用して、cQFD(配列番号1)メディトープ−Fc融合タンパク質(実施例7に記載されていて、図15および16に示されているとおりに生成)をAlexa488で標識した。メディトープ−Fcが、メディトープ利用可能トラスツズマブには結合し、野生型トラスツズマブには結合しないことを示すために、HER2を過剰発現するSKBR3細胞(0.5×10)を、標識された野生型およびメディトープ利用可能トラスツズマブと共に30分間インキュベートした。未結合の抗体を洗い出し、その細胞をメディトープ−Fcコンストラクトと共に30分間インキュベートした。抗体結合およびメディトープ結合をFACS分析によって分析した。FACSデータによって、メディトープ利用可能トラスツズマブは、SKBR3細胞で発現されるHER2に結合すること(例えば、そのメディトープ部位は、抗原特異性を低下させることなく、抗体上にグラフト化され得る)(図22A)、およびメディトープ−Fcは、メディトープ利用可能トラスツズマブには結合するが、野生型トラスツズマブには結合しないこと(図22B)が実証された。
別の研究では、標準的なプロトコルを使用して、野生型およびメディトープ利用可能ト
ラスツズマブをAlexafluor 488で標識した。SKBR3細胞(0.5×10)をトリプシン処理し、0.1%のBSAで1回洗浄し、1、10、または100nMの野生型またはメディトープ利用可能トラスツズマブと共に30分間インキュベートした。未結合の抗体を2回洗浄し、フローサイトメトリーによって解析した。結果を図43に示すが、これは、メディトープ利用可能トラスツズマブが、野生型トラスツズマブと同様の、抗原発現細胞に対する同様の親和性を有したことを実証している。
別の研究では、同じ標準的なプロトコルを使用して、cQFD(配列番号1)メディトープ−プロテインL融合タンパク質(MPL)をAlexafluor 647で標識した。SKBR3細胞をトリプシン処理し、0.1%のBSAで洗浄し、次いで、野生型トラスツズマブ(WT T)またはメディトープ利用可能トラスツズマブ(TM)に予め結合させた(30分間のインキュベーションによって)。次いで、細胞を洗浄し、続いて、0.1μMまたは1μMのMPL(右側)と共にさらに30分間インキュベートした。細胞を2回洗浄し、フローサイトメトリー(FACS)によって分析した。抗体に事前結合させていない細胞(MPL(WT)単独)を陰性対照として使用した。結果を図44に示す。ヒストグラムによって、メディトープ−プロテインL融合タンパク質に、メディトープ利用可能トラスツズマブに結合している細胞は結合するが、未結合の細胞または野生型トラスツズマブに結合している細胞は結合しなかったことが実証されている。ドットプロットは、MPLのみの対照に対する各象限での細胞のパーセンテージを示している。
図45において示されているとおり、プロテインL中のリシン1個を除いて全て、Arg/Asn残基に変異させたメディトープ−プロテインL(MPL−5K)を使用して、同じ結果が得られた。
これらのデータによって、メディトープ利用可能トラスツズマブは、野生型抗体と同じ程度まで、抗原に結合することができること、およびメディトープ利用可能トラスツズマブ(野生型トラスツズマブではない)は、メディトープに結合することが実証されている。したがって、これらのデータによって、この抗体のメディトープ結合部位へのメディトープの結合は、この研究においては抗原結合に影響を及ぼさなかったことが確認され、これは、三者相互作用を実証している。
図50(上段のパネル)には、セツキシマブに結合しているメディトープ18(配列番号18、表3に示されている;5位にβ,β’−ジフェニルアラニンを有する)(濃灰色棒)、メディトープ利用可能トラスツズマブに結合している同じメディトープ(18)(白色の棒)、および野生型トラスツズマブ(輪郭線)の構造の棒モデルによる表示が重ね合わされて示されている。下段のパネルには、野生型およびメディトープ利用可能トラスツズマブを比較するリボンモデルによるイラストが示されている。結果は、メディトープとの結合に重要な残基の位置は、セツキシマブおよびメディトープ利用可能トラスツズマブでほぼ同じ位置にあることを実証している。図50の右側のパネルには、野生型およびメディトープ利用可能トラスツズマブのリボンモデルによるイラストを示しており、これは、構造の相違が小さいことを実証している。
同様に、図51の上段左側のパネルには、トラスツズマブと、棒モデルによって示されているメディトープ利用可能抗体においてメディトープ結合に関与している一定の残基を含むトラスツズマブmemAb(標識された「メディトープ利用可能Memab」)の構造の重ね合わせが示されている。上段右側のパネルには、標識された同じ残基を有するメディトープ利用可能トラスツズマブ(memAb)およびセツキシマブの構造の重ね合わせが示されている。示されているとおり、Ile83が個々の構造において2種の回転異性体の形をとるが、これは、メディトープが結合しているメディトープ利用可能トラスツズマブの結晶構造において、セツキシマブで観察されるのと同じ回転異性体を仮定すれば
、問題にならないと決定された。下段のパネルは、重ね合わせた3つの構造全ての「イラスト/リボンダイアグラム」図であり、全体に有意な相違がないことが実証されている。CDRループにおいて多少の相違が観察されたが、これは、予期されたとおりである(これらの抗体が異なる抗原に結合することによる)。
加えて、動物研究によって、メディトープ利用可能トラスツズマブおよび野生型トラスツズマブの生体内分布は区別不可能であったことが示された。
これらのデータは、セツキシマブのメディトープ結合インターフェース内のものに対応するように残基を変異させることによって、他の機能は保持しつつ、抗体を有効にメディトープ利用可能化し得ることを実証している。
メディトープと逐次的に接触させるか、または事前混合させるかにかかわらず、メディトープ利用可能トラスツズマブはメディトープおよび抗原に結合する
他の研究によって、細胞を抗体と事前に結合させたか(逐次的)、または事前に形成させたメディトープ−抗体複合体(事前混合)を細胞に適用したかにかかわらず、同様の効率で、メディトープはメディトープ利用可能トラスツズマブに結合することが実証された。結果を図46に示す。この研究では、SKBR3細胞をトリプシン処理し、0.1%のBSAで1回洗浄し、次いで、10nMのメディトープ利用可能トラスツズマブ(TM)と共に30分間インキュベートし、洗浄し、次いで、4、20、または100nMのMPL(左側のパネル)と共にさらに30分間インキュベートした。別法では、10nMのTMを4、20、または100nMのMPLと共に氷上で30分間事前に混合し、続いて、その混合物を細胞に1時間適用した(右側のパネル)。細胞を2回洗浄し、FACSによって分析した。無処置対照に対するMPL陽性細胞のパーセンテージを、説明文中に示す。
B. CDRグラフト化によるメディトープ利用可能HER2結合抗体の作成
トラスツズマブのCDRをセツキシマブ上にグラフト化することによって、メディトープ利用可能HER2結合抗体を作成した。
トラスツズマブの重鎖の核酸およびアミノ酸配列を図25A(それぞれ配列番号11および12)に、シグナル配列および他の配列と共に示す。トラスツズマブの軽鎖の核酸およびアミノ酸配列を図25B(それぞれ配列番号13および14)に、シグナル配列および他の配列と共に示す。
mAbのCDRループの「境界」は、一般には配列相同性構造方法によって明確に定義されているが、トラスツズマブの結晶構造をセツキシマブに重ね合わせ、各残基の位置を、CDRループの立体配座に対して二次的な作用を有し得るCDRループの外側にあり得る相違に対処するように調査し;この情報に基づき、CDRを修飾すること以外の追加の修飾を行う。トラスツズマブ様CDRをセツキシマブ様フレームワーク上に含有するように設計された抗体の軽鎖および重鎖のアミノ酸配列をDNA配列に翻訳し、それぞれをコードする遺伝子を合成した。その結果生じた、セツキシマブ様フレームワーク上にグラフト化されたトラスツズマブ様CDRを含有する抗体の重鎖および軽鎖のアミノ酸および核酸配列を図47に示す。具体的には、図47Aには、CDRグラフト化メディトープ利用可能トラスツズマブ(セツキシマブ様フレームワーク上にグラフト化されたトラスツズマブ様CDRを有する)の軽鎖核酸配列(配列番号60)および軽鎖アミノ酸配列(配列番号61)が、シグナル配列および網掛けされた他の残基と共に示されている。図47Bには、この抗体の重鎖核酸(配列番号62)および重鎖アミノ酸(配列番号63)が示されている。
次いで、遺伝子をインフレームで、残りのIgG DNA配列にサブクローニングし、DNA塩基配列決定によって確認し、かつ個々の発現ベクターに入れた。生じた発現ベクターをNS0細胞にトランスフェクトして、重鎖および軽鎖を同時発現させた。発現された全長CDRグラフト化IgGが分泌されたら、上清を遠心分離によって清澄にし、濃縮し、プロテインAカラムに通した。低pH溶液を使用して、IgGを溶出させ、すぐに中和した。SDS−PAGE(ポリアクリルアミドゲル電気泳動)を全長CDRグラフト化IgGで、還元条件下で実施した。その結果は、軽鎖および重鎖と一致する見掛けの質量を有する2つのタンパク質バンドを示した。バンドの位置は、野生型セツキシマブと比較すると同様の位置でマイグレートした。
抗原結合をキャラクタライズするために、標準的なプロトコルを使用して、野生型トラスツズマブおよびトラスツズマブCDRグラフト化メディトープ利用可能mAb(memAb)をAlexafluor 647で標識した。上記のとおり、同じプロトコルを使用して、cQFD(配列番号1)メディトープ−Fc(実施例7において記載したとおりに生成し、図15および16に示している);メディトープ−FcをAlexafluor 488で標識した。メディトープ−FcがトラスツズマブCDRグラフト化メディトープ利用可能mAbには結合するが、野生型トラスツズマブには結合しないことを示すために、HER2を過剰発現するSKBR3細胞(0.5×10)を、標識された野生型トラスツズマブまたはこの実施例において生成されたとおりのCDRグラフト化メディトープ利用可能トラスツズマブと共に30分間インキュベートした。未結合の抗体を洗浄し、細胞をメディトープ−Fcコンストラクトと共に30分間インキュベートした。抗体結合およびメディトープ結合をFACS分析によって分析した。「CDRグラフト化」の重要な成分として。結果を図24に示す。FACSデータは、トラスツズマブCDRグラフト化メディトープ利用可能mAbが、SKBR3細胞上に発現されているHER2に結合したことを示したが、これは、メディトープ利用可能抗体(セツキシマブ)フレームワーク上にグラフト化された抗体(トラスツズマブ)のCDRループが、抗原(HER2)に結合する能力を保持していることを実証している(図24A)。また、FACSデータは、メディトープ−Fcが、トラスツズマブCDRグラフト化メディトープ利用可能mAbには結合したが、野生型トラスツズマブには結合しなかったことを示したが(図24B)、これは、CDRグラフト化メディトープ利用可能抗体がメディトープに結合することを実証している。
CDRグラフト化メディトープ利用可能トラスツズマブの生成の最適化は、より厳密で/定量的にキャラクタライズするための材料をより多くもたらすであろうことに注意する。この研究では、材料が少ないこと、したがってキャラクタリゼーションの厳密さ/定量性が劣ること(例えば、メディトープ利用可能トラスツズマブの最終濃度およびAlexafluor 647でのその標識の不確実性)が、明らかな親和性の低下の原因となる可能性がある。抗原結合を最適化するための方法が、当技術分野では知られている。データは、CDRグラフト化メディトープ利用可能トラスツズマブはトラスツズマブ抗原に結合し(すなわち、SKBR3細胞が過剰発現するHER2に結合する)、かつ配列番号1のメディトープに結合する(すなわち、CDRグラフト化メディトープ利用可能トラスツズマブで事前処理された抗原発現細胞がメディトープに結合する)ことを示している。
C.変異によるメディトープ利用可能CEA結合抗体(メディトープ利用可能M5A)の作成
加えて、セツキシマブの残基に対応する残基を変異させることによって、抗CEA抗体(M5A)をメディトープ利用可能化した。具体的には、図56において網掛けで示されているとおり、8つの点突然変異を、M5A抗体の軽鎖に導入して、これがメディトープに結合し得るようにした。野生型重鎖配列およびメディトープ利用可能軽鎖配列を、Lonzaグルタミン選択発現ベクターにクローニングし、かつ、NS0細胞にトランスフェ
クトした。メディトープ利用可能mAbを約5mg/Lで発現する2つの安定な系が得られた。
FACSによって、LS174T細胞を使用して、メディトープ利用可能M5AとM5A抗原(CEA)との結合を実証した。500nMのAlexa Fluor 488標識された野生型またはメディトープ利用可能M5Aを、トリプシン処理された細胞および9μMのAlexa Fluor 647標識されたメディトープ−プロテインL(実施例10を参照されたい)と共に室温で30分間インキュベートした。細胞を0.1%のBSAで2回洗浄し、FACS分析を行った。結果を図57に示す。M5Aが、トラスツズマブと同じバックボーンを有するヒト化抗体である場合、結果は、メディトープ−プロテインLが野生型M5Aに容易に結合したことを示した。しかしながら、メディトープ利用可能M5A(M5A 8M)で、結合の増強が観察されたが、これは、メディトープおよびプロテインLの両方が同時に結合したことによって獲得された結合活性によるものである。
加えて、本明細書において記載されているとおりに、表面プラスモン共鳴を使用して、SPR測定を実施したが、CQA(ジフェニル)DLSTRRLKC、CQFDA(ジフェニル)STRRLKC、メディトープ31、およびcQYNメディトープを包含する様々なメディトープ変異体と、このメディトープ利用可能抗体との結合が確認された(図58)。
[実施例5]メディトープ結合部位の修飾
例えば、縮重ライブラリおよび選択を使用して、セツキシマブなどの提供するメディトープ利用可能抗体の1つまたは複数のメディトープ結合部位をライニングしている残基を体系的または無作為に改変して、メディトープまたはメディトープ類似体の特異性を増強または変化させる(改変を行う方法については、Sheedyら、2007およびAkamatsuら、2007を参照されたい)。これらの位置にある残基を、天然もしくは非天然アミノ酸または両方で置換して、例えば、メディトープ相互作用の親和性を向上させ、かつ/またはメディトープ−抗体相互作用の他の特性を改変する。
メディトープと接触し、空洞をライニングし、かつ/または他の点でも重要なメディトープ利用可能抗体の残基(本明細書において修飾に関して記載される残基など)を改変させる。一例では、上記の研究において得られたデータなどの構造データを使用して、例えば、補足的なメディトープ結合を改良するように、変異によってFab中の残基を置き換える、例えば、追加の水素結合を加えるか、アミノ酸で非天然アミノ酸を置換するか、または疎水性インターフェースを改変する(図21を参照されたい)。
一例では、個々の残基を体系的に改変し、続いて、変異型抗体を生成およびキャラクタライズする。他の例では、目的の部位で縮重オリゴを使用して、IgGのライブラリをDNAレベルで作成して、目的の1つまたは複数の部位で天然に存在するアミノ酸20種全てをまとめてコードするメンバーを生成して、そのライブラリが、1つまたは複数の所与の部位で置換された各アミノ酸を有するライブラリの個々のメンバーを生成するようにする。
GPIドメインをライブラリ内の抗体の例えば、Ig重鎖のC末端に加えた。一例では、標準的な方法を使用して、ライブラリをトランスフェクトし;ライブラリからの抗体(例えば、IgG)を発現させる。
これらの方法によるGPI連結メディトープ利用可能抗体への結合を実証するために、GPI連結メディトープ利用可能トラスツズマブを生成した。図54は、このGPI連結
メディトープ利用可能トラスツズマブが、下記の実施例10に記載されているとおりに生成されたメディトープ−プロテインL(MPL)に結合したことを示している。この研究では、1×10細胞/試料を使用した。穏やかなピペット処理によって、細胞をプレートから外し、PBS中0.1%のBSA(w/v)で1回洗浄した。AF647 MPLを洗浄緩衝液中で10nMに希釈し、細胞と共に室温で30分間インキュベートした。細胞を2回洗浄し、次いで、FACSによって分析した。
ライブラリから生成された抗体を、1つまたは複数の所望の特色についてスクリーニングする。一例では、抗原結合に影響を及ぼさない変異を選択するために、抗体が特異的に結合する蛍光標識された抗原(例えば、HER2、EGFR、IGFR、CLTA−4など)に結合するライブラリ(例えば、抗体を発現する細胞)からの抗体を、例えばFACSによって選択する(図20)。一例では、その抗原結合能について選択された抗体を、例えば、特異的なメディトープ、メディトープ類似体、または目的の他の分子に結合する変異型抗体について選択するための他の選択ラウンドに掛ける。
選択の後に、選択された抗体を、所望の変異の組合せを決定するためにキャラクタライズする。一例では、細胞選別の後に、PCRを使用して、メディトープ/類似体/小分子結合を促進または増強する生じた変異を同定する。一例では、このプロセスを複数回繰り返して、所望の特徴、例えば、結合、pH依存性、PK、および/またはPDを「展開/最適化」する。
[実施例6]変異型メディトープ
いくつかの変異型メディトープを作成した。例えば、セツキシマブに対する結合親和性が実証されている表3および4(上記)のいくつかのメディトープ変異体を合成した。表3中のペプチドでは、CおよびN末端を接続するために、ジスルフィド結合を使用した(追加のテールを含有するメディトープ31は除くが、これは、2つの末端残基の間にジスルフィド結合が存在しないことを意味している)。メディトープ26、27、28、および29は生合成されるので、この実施例では、第1のシステインの前、即ち、0位に追加のセリンを含有した。さらに、一部の実施形態では、メディトープ31は場合によって、GGSKリンカーを包含してよい。表4中のペプチドでは、ラクタム橋、ジスルフィド以外の結合([3+2]付加環化など)、または結合なしが、コネクタとして使用された。例えば、メディトープ55は、メディトープ結合部位内で結合している線状ペプチドである。これらの表中の個々のメディトープを以下で検討する。
上記のとおり、環式ペプチドcQFD(配列番号1)およびcQYN(配列番号2)を同定し、セツキシマブFabと共に共結晶化させると、これらは、Fabの軽鎖および重鎖によって作られた空洞に結合していることが示された。生物物理学的および生化学的方法を使用して、この相互作用をキャラクタライズした。具体的には、Phe3、Leu5、およびArg8をアラニンに変異させると、結合インターフェースに対するメディトープの親和性が44〜183倍に低下した。表6および7を参照されたい。
メディトープ修飾および化学的設計
構造的および熱力学的データに基づき、提供するメディトープ内の複数の位置を、例えば、全体結合親和性を増強し、かつ/または他の特性を改変するために例えば、置換および/または非天然アミノ酸で修飾するためのターゲットとして同定した。修飾には、ヘッドトゥテール環式ラクタムペプチドの作成、Arg8の修飾、Phe3の修飾、Leu5の修飾、Leu10の修飾、および水和性カルボニル官能基の組み込みが包含される(図31を参照されたい)。
Arg8の修飾
Arg8を修飾した。構造データに基づき、未修飾のメディトープ(cQFD;配列番号1)のArg8を伸長させて、メディトープ利用可能抗体重鎖のQ105の重鎖カルボニルと水素結合させることを決定した。この残基のすぐ周囲の領域は疎水性であり、なお溶媒に曝露される(図33A)。
構造データによって、メディトープ利用可能抗体とのH結合のためのグアニジニウム官能基を保持している修飾されたArg8残基を組み込みつつ、同時に、空洞を部分的に満たすための疎水性アームを導入することで、リガンドドッキング計算によって裏付けられるとおり、エントロピーの増加によって、結合が有意に増大し得たことが示された。
以下のとおりに、8位にn−ブチル−アルギニンを含有する変異型メディトープ、メディトープ54(配列番号54、表4に示されている)を作成した:
Fmoc−N−ブチルArg誘導体3(メディトープ54)の合成
上記15(23mg、0.03mmol)のCHCl(0.6mL)中の撹拌溶液に、EDCI(12mg、0.06mmol、2当量)およびn−ブチルアミン(4.4mg、0.06mmol、2当量)を加えた。室温(rt)での5分の後に、溶媒を真空中で除去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(EtOAc40〜50%/Hex)によって精製して、上記の生成物16(23mg、95%)を得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.78〜7.70(m,2H)、7.60〜7.54(m,2H)、7.42〜7.37(m,2H)、7.35〜7.27(m,2H)、5.95〜5.83(m,1H)、5.52〜5.42(m,1H)、5.36〜5.22(m,2H
)、4.61(d,J=5.4Hz,2H)、4.44〜4.30(m,3H)、4.16(t,J=6.4Hz,1H)、3.30〜3.02(m,4H)、2.92(s,2H)、2.54(s,3H)、2.48(s,3H)、2.07(s,3H)、1.98
〜1.80(m,1H)、1.76〜1.50(m,3H)、1.45(s,6H)、1.36〜1.26(m,4H)、0.85(t,J=7.2Hz,3H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 171.9、158.7、156.4、155.0、144.0、143.8、141.5、138.5、133.8、132.4、131.5、128.0、127.3、125.2、124.6、120.3、119.6、117.6、86.5、67.4、66.5、53.3、47.3、43.5、41.5、41.0、30.9、30.7、28.8、25.4、20.2、19.5、18.2、13.9、12.7; HRMS C41H52N4O7S [M+Na]+ 計算値 767.3449、実測
値。767.3455。
上記16(23mg、0.03mmol)のTHF(0.8mL)中の撹拌溶液に、N−メチルアニリン(10mg、0.09mmol、3当量)およびPd(PPh(2mg、0.0015mmol、0.05当量)を加えた。室温(rt)での45分の後に、溶媒を真空中で除去した。残基をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(MeOH:CHCl:HOAc=25:1:0.1)によって精製して、上記の生成物17(20mg、90%)を得た。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.78〜7.70(m,2H)、7.60〜7.5
4(m,2H)、7.40〜7.34(m,2H)、7.30〜7.24(m,2H)、5.95〜5.83(m,1H)、4.48
〜4.10(m,5H)、3.30〜3.02(m,4H)、2.90(s,2H)、2.58(s,3H)、2.50(s,3H
)、2.07(s,3H)、2.00〜1.86(m,1H)、1.86〜1.74(m,1H)、1.72〜1.60(m,2H)、1.45(s,6H)、1.30〜1.22(m,4H)、0.82(t,J=7.2Hz,3H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 174.9、158.9、156.6、155.2、144.0、143.8、141.5、138.5、133.3、132.4、129.3、128.5、128.0、127.3、125.3、124.8、120.2、117.7、86.6、67.4、53.4、47.4、43.4、41.6、41.1、31.4、29.9、28.8、25.2、20.1、19.5、18.2、13.9、12.7;HRMS C38H48N4O7S [M+Na]+ 計算値 727.3136、実測値。727.3144。
Martin,N.I.およびLiskamp,R.M.J.、Org.Chem.、2008、73、7849〜7851を参照されたい。
Arg−ブチルメディトープ54の合成
加えて、固相Fmoc合成プロトコルに従って、Fmoc−N−ブチルArg誘導体17を使用して、メディトープ54(上記構造の(配列番号54))を調製した。図59は、メディトープ54のHPLCトレースおよび質量スペクトルを示している。
セツキシマブFabフラグメントに結合しているメディトープ54の構造(裏面図)を図48に示すが、ここでは、5−位β,β’−ジフェニルアラニンメディトープ(配列番号18、メディトープ18)およびcQFD(メディトープ1、配列番号1)の構造が重ね合わされている。以下の表7に示されているとおり、メディトープ54はSPRによって、745.2nMの平均Kでセツキシマブに結合することが決定された。
一部の例では、これらの研究で同定されたこのメディトープ利用可能抗体結合ポケットを、本明細書において記載されているとおりに、メディトープ−メディトープ利用可能抗体相互作用の親和性を上昇させ得る新たな接点(メディトープまたは類似体)について調べた。
Phe3の修飾
cQFDのPhe3を様々に修飾した。構造データによって、メディトープ変異体Phe3Tyr cQYN(配列番号2)のヒドロキシル基は、cQFD(メディトープ1)と比較して、Arg8側鎖の伸長構造に改変を有することが実証された(図30Cおよび35を参照されたい)。SPRによって、セツキシマブFabに対するこの変異体の全体親和性が低下したことが実証された。ITC測定によって、未修飾のメディトープ(配列番号1)と比較して、このPhe3Tyr cQYN変異体では、結合すると、エントロピーがかなり低下することが示されたが、これは、エンタルピーの有利な上昇によって相殺された(−2.1kCal/molから−7.9kCal/molへ[n=3])(図30D)。構造データによって、水がFabに結合している有利な水素結合ネットワーク
の形成が示唆されている。
メディトープ利用可能抗体に結合すると、Phe3の疎水性フェニル環は、メディトープ利用可能抗体(セツキシマブ)Fabの側鎖残基のかなり極性のアレイによって囲まれることが決定された(図35)。オルト−、メタ−、および/またはパラ−ブロモフェニル置換基を組み込むことなどによって、ハロゲン結合(水素結合と類似しているが、臭素または塩素などのハロゲンと酸素原子との相互作用を伴う比較的強い非共有結合)に参加し得る1個または複数のハロゲン原子をフェニル環に導入して、臭素原子を、メディトープ利用可能抗体のそれぞれTyr87(軽鎖)、Gln39、および/またはTyr91(重鎖)とのハロゲン結合のために有利に位置させることが望ましかった。3位に、Pheの代わりにそれぞれ2−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニン、および4−ブロモ−L−フェニルアラニンを含有するメディトープ36(配列番号36)、37(配列番号37)、および38(配列番号38)を作成した。これらのメディトープをセツキシマブFabと共に共結晶化させた。これらの市販の誘導体をSPPSによって組み込んだ。構造を図39に示す。回折データを図40に示す。セツキシマブFabに対するこれらのメディトープのうちの一部の親和性(平均K値)を、SPRによって決定し、かつ下記の表7に列挙する。
加えて、Phe3His変異(メディトープ33、配列番号33)を含有するメディトープについての構造情報に基づき、3位にβ,β’−ジフェニルアラニンを有するメディトープを合成した(メディトープ17、配列番号17)。図41に示しているとおり、SPRによって、セツキシマブに対する結合親和性のかなりの向上が観察されたが、これは、cQFDと比較して、約4倍の上昇を表している(約4〜5倍の親和性の上昇(約200nM))。
Leu5およびLeu10の修飾
Leu5およびLeu10を修飾した。Leu5およびLeu10側鎖は、メディトープ利用可能Fabに対する疎水性接点を構成することが決定された(図36、右側のパネル;Leu10)。一例では、天然アミノ酸(Phe/Tyr/Trp)および/または非天然類似体(例えば、β,β’−ジフェニルアラニン、分枝アルキル、ナフチルなどの伸長芳香族など)を体系的に、SPPSを介して、これらの位置の一方または両方に導入する。β,β’−ジフェニルアラニンを3位に導入すると、セツキシマブFabに対する全体親和性が上昇するという上記の観察(図41〜42を参照されたい)は、そのような非天然アミノ酸をメディトープに導入することによる成功を実証した。したがって、β,β’−ジフェニルアラニンを5位に導入し、生じたメディトープ(メディトープ18、配列番号18)の平均親和性をSPRによって、687nMであると決定した(以下の表7を参照されたい)。これらのデータによって、残基を改変および変異させるための領域を同定するために、構造生物学を使用することは、その結合反応速度を向上させるためなど、メディトープの特徴を改変するために有用であることが確認される。別の実施形態では、Leu10を同様に修飾することができる。
別の環化ストラテジーおよびジスルフィド架橋の置き換え
別の環化ストラテジーを使用して、cQFDおよび他のメディトープ中のジスルフィド架橋を置き換えた。表4に示したとおり、種々のラクタム環サイズを生成するためにグリシン、β−Ala、7−アミノヘプタン酸、ジアミノプロピオン酸、およびイソアスパラギン酸を包含する種々の出発物質に基づき作成される、天然および非天然アミノ酸を含むものを包含する様々なラクタム環化ストラテジーを使用した(図31の左側および中央の囲みを参照されたい)。
一例では、7−アミノヘプタン酸を使用して、元のcQFDメディトープのジスルフィ
ド架橋を置き換え、かつ生じたメディトープの、セツキシマブFabフラグメントに対する親和性をSPRによって決定した(メディトープ42、配列番号42)。SPRデータを図41の下段のパネルに示す。結合親和性は、cQFDと比較すると低下したが、これらのデータは、動物およびヒト研究において薬物速度、薬物動態、および毒性について起こり得る問題に対処するために、メディトープを修飾することができることを示している。別のリンカーを非天然アミノ酸と、メディトープ内の他の位置で組み合わせることができることに注意する。
グリシン、7−アミノヘプタン酸、イソ−アスパラギン酸、β−アラニン、およびジアミノプロピオン酸を使用して、ラクタム結合を伴う他の変異型メディトープを作成した(表4中に列挙されているメディトープ42、43、44、45、46、49、51、52、53、および54などを参照されたい)。これらのメディトープ変異体の一部の、セツキシマブFabに対する親和性を表7に列挙する。
アジドアルキンHuisgen付加環化を使用して、12位にプロパルギルグリシンおよび1位にβ−アジドアラニンを組み込み、かつ、これらの末端の間で環化を実施することによって、メディトープ50中の結合部としてトリアゾールを生成した。
「クリック」化学およびオレフィン複分解などの追加の環化ストラテジーも使用した(図31、右側の囲み)。例えば、固相ペプチド合成(SPPS)によって、Fmoc−Asp(Wang resin LL)−Oallから出発して、ヘッドトゥテールラクタムペプチドを設計および合成した(図31の下段左の囲みおよび図32)。そのような変異体の一つである、FITCコンジュゲーションを伴うメディトープ32(配列番号32)は、配列番号1(メディトープ1)の未修飾のメディトープと比較すると、やや低い親和性ではあるが、同様にセツキシマブに結合することが示された。生成した他のヘッドトゥテールラクタム変異型メディトープには、メディトープ33〜47、49、および50〜54(表4および7を参照されたい)が包含される。表4中のメディトープ48をジスルフィド結合および4:11ラクタム結合で操作した。
メディトープ32を、FACS分析のためにフルオレセインとコンジュゲートさせた。他の例では、このストラテジーを、メディトープをin vivo PETイメージング用のDOTAとコンジュゲートするために適用する。
構造データによって、さらなる位置が、残基3と11との間または残基4と11との間での環化などによって環化するために適していることが証明された。
線状ペプチドであるメディトープ55を生成したが、これは、親和性は低下しているものの、メディトープ利用可能抗体、セツキシマブに結合することが実証された。
水和性カルボニル官能基
他の例では、水和性カルボニル機能(capabilities)を備えたメディトープを開発して、高度に選択的であるが、不可逆的な相互作用を得る。メディトープ空洞を囲むメディトープ利用可能抗体中のいくつかのFabヒドロキシル担持側鎖を、選択的なトラッピングを介して、水和性−可能化メディトープを使用する、その対応するヘミ−アセタールまたは−ケタールの形成によって利用する。例えば、メディトープのArg8を、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体軽鎖のSer43(3.5Å)および重鎖のTyr91(3.8および4.0Å)付近まで伸長する(図36、左のパネル)。一例では、水和性カルボニル官能基をメディトープのArg8またはLeu10の末端に組み込むことで、セリンまたはチロシンヘミ−アセタールを選択的に形成することができ、これによって、不可逆的な結合が本質的に得られる。別の実施例では、ボロ
ン酸を含有する残基を水和性カルボニル基の代わりとして、メディトープに組み込む。ボロン酸は、多発性骨髄腫を治療するために使用されるボルテザミブ(Velcade(登録商標))の構造活性において重要な役割を果たす。そのような水和性残基の代表的な例は、図36または34にも示してあり、ここで、R=−CHCHOまたは−CHB(OH)である。一部の例では、SPPSを使用して、そのような類似体を修飾する(Duggan,P.J.およびD.A.Offermann(2007)、「The Preparation of Solid−Supported Peptide Boronic Acids Derived from 4−Borono−L−phenylalanine and their Affinity for Alizarin」、Australian Journal of Chemistry、60(11):829〜834)。
他の方法
一部の例では、蛍光偏光アッセイを使用して、配列番号1などの所与のメディトープに代わり得るメディトープ変異体を同定することができる。他の例では、同じ技術を使用して、そのメディトープに代わり得る小分子を同定し、次いで、これらの小分子を、メディトープの結合親和性をさらに向上させるためのテンプレートとして使用する。
メディトープのキャラクタリゼーション
キャラクタリゼーションのために、変異型メディトープペプチドの凍結乾燥粉末を10mMのトリスpH8.0緩衝液500μL中に懸濁させ、かつ各回HO1Lに3回透析した。透析後の最終体積を慎重に測定し、かつ吸光度測定を行って、濃度を推定した(典型的には、1〜10mM)。これらの保存液を使用して、SPR測定のためのHBS−EP緩衝液(10mMのHepes、pH7.4、150mMのNaCl、3mMのEDTA、および0.05%v/vの界面活性剤P20)中で希釈した。SPR測定をGE Biacore T100機器で、アミンカップリング化学を使用して固定化されたセツキシマブIgGまたはセツキシマブFabリガンドを備えたCM5チップを使用して実施した。反応速度データに適した低レベルで、リガンドを固定化した。ランニング緩衝液および再生緩衝液の両方としてHBS−EPを使用して、典型的な反応速度SPR実験を30μL/分の流速で実施した。Biacore T100評価ソフトウェアのバージョン2.0.1を使用して、反応速度パラメーターを算出した。
100mMのHepes(pH7.4)中、25℃で、Nano ITC熱量計(TA
Instruments)を使用して、等温滴定熱量測定実験を行った。典型的な実験では、0.03〜0.06mMのタンパク質(FabまたはIgG)250μlを熱量計セル(163μlまたは185μl)を負荷し、滴定液(0.3〜0.8mMのメディトープ)を50μlシリンジに負荷した。セル溶液を250rpmで撹拌し、平衡したら、滴定液を2〜2.5μl刻みで加えた。反応物の熱を測定し、NanoAnalyzeソフトウェア(TA Instruments)を使用して、データを処理した。最後の4つの測定を平均することによって、またはタンパク質を含有しない緩衝液中に同じ濃度のメディトープを滴定することで得られた反応物の熱を引くことによって、バックグラウンド熱を引いた。
いくつかのメディトープ変異体を、セツキシマブFabフラグメントと共結晶させた。メディトープを均一性>95%まで精製し、質量分析法によって構造的にキャラクタライズした。ペプチドを水に透析した。それらの濃度を、例えば、場合によっては、UV−Visによって測定し、元素分析で較正し、適切な緩衝液中に希釈した(>100×)。配列番号15〜18、22〜25、および31〜40に対応するこれらのメディトープ変異体のうちのいくつかの構造を図39に示す。
様々なメディトープとメディトープ利用可能抗体セツキシマブとの相互作用をX線回折によってキャラクタライズした。セツキシマブFabフラグメントおよび配列番号1のメディトープの共結晶化条件は十分に確立されているので、1〜3日で、典型的には1日で、回折品質の結晶が典型的には得られた。完全なデータセットが、社内ソース(Rigaku 007−HFおよびR−Axis IV++)では8〜12時間で、かつStanford Synchrotron Radiation Lightsourceでは10分未満で収集されたので、メディトープ変異体とセツキシマブとの相互作用を迅速にキャラクタライズすることができる。
cQFD(配列番号1)およびcQYN(配列番号2)メディトープおよび修飾メディトープを含有する複合体を包含する様々な異なるメディトープ−Fab(セツキシマブ)複合体について、回折データを収集した。いくつかのメディトープのためのX線回折データを図40に示す。これらの共結晶構造のうちの多くは、2.4Å超で回折し、それぞれ20%および24%未満のRおよびRFreeで十分に精密化されることが示された。これらのメディトープ変異体は全て、非常に良好な立体化学値を有する(89パーセンタイルを超えるMolprobityスコア)。
SPR測定のために、低密度および高密度チップを、セツキシマブFabまたは全長IgGとコンジュゲートさせた。各チップを初めに、EGFRの全細胞外ドメインの可溶性フラグメント(残基1〜621)を使用して、キャラクタライズした。以前に報告されたものと同様の反応速度および結合親和性が観察された。低密度チップを使用して、未修飾のメディトープについてのオンレートおよびオフレートを測定し、それぞれkon=9.2×10−4−1−1およびkoff=9.9×10−3−1であると決定した。配列番号1および2のメディトープを用いると、ITCと一致して、Fab−コンジュゲートされたチップとIgG−コンジュゲートされたチップとで同様の値が観察され、このことは、結合を推定するためにどちらも使用することができることを実証している。
下記の表7は、表3および4に列挙されたメディトープのうちのいくつかについての、SPRによって決定された平均解離定数(K)についての情報を列挙している。
いくつかのメディトープとメディトープ利用可能抗体セツキシマブとの結合をITC、SPR、X線回折、およびそれらの組合せによって厳密にキャラクタライズした。TA Instruments nanoITCで、測定1回当たり僅か1〜2mgのペプチドを用いて、ITC測定を行った。ITC、SPR、およびX線回折データによって例えばまとめて、後続の化学的修飾をガイドし、最終的にメディトープの親和性を向上させ、かつ/またはメディトープをさらに改変するための原子の詳細を得る。ΔG=−RT ln
Kaに基づく計算によって、セツキシマブに対するメディトープのマイクロモルからナノモルまでの親和性の相違は、強い水素結合程度に基づく300Kでの約4kCal/molの自由エネルギーの変化から生じていることが示されている。したがって、タンパク質結合ポケットから、整列していた水分子が失われるか、またはアミノ酸残基鎖が再配向するだけでも十分に、結合は数桁変わり得る。
この実施例におけるデータによって、メディトープ置換のうちの多数は体系的かつ効率的に導入することができることが実証されており、このことは、例えば、メディトープ−メディトープ利用可能抗体結合親和性、薬物速度(PK)、薬物動態(PD)、毒性、および/または異なる条件、例えばpH下での結合能もしくは結合強度、例えば、pH依存性の改変を生じさせるために、例えば、高親和性メディトープを生成するためにメディトープ変異体置換のうちの多数を作成することができることを示している。
一例では、ITC、SPR、および回折法によるキャラクタリゼーションの後に、最も高い親和性(または他の望ましい特性、例えば、pH依存性)を有するメディトープを引き続き修飾して、例えば、望ましい特性(例えば、全体親和性またはpH依存性)をさらに向上させる。
[実施例7]多価メディトープの作成
例えば、メディトープ利用可能抗体を、抗原を発現する細胞の表面に「架橋する」ことによって選択性および/または結合親和性を増強する際に使用するために、二価および他の多価メディトープを作成した。
二価メディトープ−Fc
リガンドを「二量体化」するためのFc領域の使用は確立されており、例えば、Jazayeri JAおよびCarroll GJ.、「Fc−based cytokines: prospects for engineering superior therapeutics」、BioDrugs、22(1):11〜26(2008)に記載されている。二価メディトープを作成するために、グリシンおよびセリンからなる17アミノ酸長さのフレキシブルなペプチドリンカーを介して、メディトープcQFD(配列番号1)をIgGのFc領域のN末端に融合した。IgGのFab間の距離におおむね一致するように、リンカーの長さを選択した。生じた「メディトープ−Fc」の核酸およびアミノ酸配列を図15に示す(それぞれ配列番号3および4)。メディトープ−Fcの構造を図16に示す。
メディトープ−Fcの多価によって得られる、抗原への結合の増強を実証するために、0.5×10MDA−MB−468細胞を10nMのセツキシマブで室温で30分間標識し、洗浄し、次いで、0.1、0.3、1、および3μMの二価メディトープ−Fcまたは単量体メディトープと共に室温で30分間インキュベートし、洗浄し、次いでFACSによって分析した。図17に示されているとおり、FACS分析によって、化学量論で修正されたメディトープ−Fcは、メディトープ単量体と比較してより高い親和性で、セツキシマブで事前処理された細胞に結合したことが実証された。相互作用は、メディトープ利用可能mAb(セツキシマブ)に特異的であることが実証された。これらのデータは、メディトープ−Fcをメディトープ利用可能mAbと組み合わせて使用することの相乗作用を、したがって相乗効果を生むために二価メディトープを第2の抗体の代わりに用いることができることを実証している。
他の研究では、メディトープ−Fc融合タンパク質を上記のとおり、Alexa488で標識した。MDA−MB−468細胞をセツキシマブまたはM425(マウス抗EGFR抗体)で30分間標識した。未結合の抗体を洗浄し、細胞をメディトープ−Fc(600nM、180nMまたは、60nM)と共に30分間インキュベートした。抗体結合およびメディトープ結合をFACS分析によって分析した。図49に示されているFACSデータによって、メディトープ−Fcはセツキシマブと共にインキュベートされた細胞には結合したが、M425と共にインキュベートされた細胞か、またはいずれかの抗体ともインキュベートされなかったものとは結合せず、その際、メディトープ−Fcの濃度が高まるにつれてシグナルが上昇したことが実証された。
上記のFACS実験と同様に、MDA−MB−468細胞をAlexa 555標識されたセツキシマブで処理し、洗浄し、Alexa 488標識されたメディトープ−Fcと共にインキュベートし、かつ洗浄した。次いで、細胞を顕微鏡で20倍でイメージングした(図61A)。セツキシマブの強い表面会合染色が観察された。また、メディトープ−FCは細胞表面に限られ、セツキシマブと共局在しているようであった(図61A)。この染色と同時に、本発明者らは、標識メディトープ−Fcの共局在が観察されたことも観察している(図61A、白色の矢印)。しかしながら、この共局在は、セツキシマブで事前処理されなかった細胞には存在しなかった(図61B)。
まとめると、これらの実験は、メディトープがセツキシマブで事前処理されたEGFR発現細胞に結合すること、多価スキャフォールドを使用することで、セツキシマブ事前処理細胞に対してより高い見掛けの親和性が生じること、およびその見掛けの結合親和性は、この研究では、感受性がより高いことを示している。
二価メディトープ−Fcがメディトープ利用可能抗体であるセツキシマブと共に細胞死を誘発する能力を、MTTアッセイを使用して確認した。4000MDA−MB−468細胞を96ウェルプレートの各ウェル内に、培地80μl中で入れた。1μMのセツキシマブ10μlを0.1、1、または10μMの一価メディトープ(cQFD−(対照)または二価メディトープ−Fc(2つのcQFD)10μlと共に、0.1μMのセツキシマブおよび0.01、0.1、および1μMのメディトープまたはメディトープ−Fcの最終濃度まで加えた。各成分を単独で対照として、PBSと共に加えた。48時間のインキュベーションの後に、MTT試薬10μlを加え、さらに4時間インキュベートした。次いで、培養上清を除去し、MTT結晶を溶解する試薬100μlを加え、プレートを630nmで読み取った。一価メディトープ(単独か、またはセツキシマブと共に)またはメディトープ−Fcのみを加えてもいずれも、細胞増殖は有意に改変しなかった。しかしながら、図28Aに示されているとおり、メディトープ−Fcをセツキシマブと一緒に加えると、細胞増殖が阻害された。
第2抗EGFR抗体に匹敵するほどの、多価メディトープ−Fcがセツキシマブによる細胞殺滅を増強する能力が、MTTアッセイによって実証された。このアッセイでは、メディトープ−Fcによる、およびM425(マウス抗EGFR抗体)による、抗原発現性腫瘍細胞増殖のセツキシマブ媒介阻害の増強を比較した。4000MDA−MB−468細胞を96ウェルプレートの各ウェル内に、培地80μl中で入れた。1μMのセツキシマブ10μlを、2、4、または8μMのメディトープ−FcまたはM425のいずれか10μlと共に、0.1μMのセツキシマブおよび0.2、0.4、または0.8μMのメディトープ−FcまたはM425の最終濃度まで加えた。PBSのみと共に加えられたセツキシマブを対照として使用した。48時間のインキュベーション期間の後に、MTT試薬10μlを加え、混合物をさらに4時間インキュベートした。培養上清を除去し、MTT結晶を溶解する試薬100μlを加え、プレートを630nmで読み取った。図28Bに示されているとおり、メディトープ−FcおよびM425は同程度に、セツキシマブの細胞殺滅能を増強した。
一部の例では、親和性および特異性を最適化するために、Fcおよびメディトープの組成およびそれらの間の距離を体系的に調査する。一例では、最適化のために、各天然または非天然残基を、リンカー内の任意の位置で置換する。他の例では、リンカーを「硬直化」させて、回転半径を制限し、かつFc−メディトープの親和性および特異性を増強する。一例では、多重コイルドメインをメディトープとFcとの間に設ける(図18)。他の例では、不活性タンパク質ドメイン(例えば、免疫グロブリンフォールド)をリンカーの代わりに用いる。一例では、多数の免疫グロブリンフォールドをメディトープとFcドメ
インとの間に設ける。ある種の実施例では、リンカーの組成は、起こり得る抗原性を軽減するために、例えば、ヒト由来のものである。
多価スキャフォールド
リンカー上での受容体の制約に対処するために、メディトープを多価スキャフォールドにカップリングさせた。
多価メディトープを、隣接するIgGに「ラッチオン」して、「デイジーチェーン」様アレイを形成するように設計した(図8を参照されたい)。「クリック」化学を用い、化合物2(配列番号32)を使用して、FITC標識二価メディトープの合成を開発した。図13のテンプレート4および5を使用して、それぞれ二価および三価のメディトープを形成した。図13に示されているように、30ÅのPEG二官能性アームを、配列番号32(メディトープ32)のメディトープを含有するFITC−標識二価メディトープ、すなわち化合物13を合成する際に組み込んだ。図13にも示されているとおり、三価メディトープ(化合物14)も、成功裏に合成された。図14は、このフルオレセインイソチオシアナート(FITC)標識されたメディトープ化合物13のキャラクタリゼーションを図示している。
他の例では、例えば、結合を最適化するために、種々の長さのポリエチレングリコール(PEG)(および他の)リンカーを使用する。他の例では、この合成手法を使用して、放射性核種イメージング用のDOTAを組み込む。IgG内のCDR領域間の距離は、約130Åである。市販のPEGの端々の距離は、IgG距離を超えるであろう90Å(Pierce)に達する。一例では、この制約に留意しつつ、PEGリンカーの長さを体系的に変化させる。
一部の例では、1個よりも多い抗体を「デイジーチェーン」することを目標として、三価またはそれ以上の価のスキャフォールドを使用する。一部の例では、異なるスキャフォールドおよびリンカーを使用して、高親和性多価メディトープを作成する。一例では、DNAを、より硬直したスキャフォールドとして使用する。
多価を達成するために、種々の生物学的および化学由来のスキャフォールドを使用する。これには、これらに限定されないが、二価または三価スキャフォールドの構築、ストレプトアビジンまたはコラーゲン(http://ip.com/patapp/EP2065402A1)、四価スキャフォールドとしてのストレパビジン、独特のスキャフォールド(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022283611000283)、Origami DNA(http://www.nature.com/nnano/journal/v4/n4/abs/nnano.2009.5.html)などを使用することが包含される。これらに限定されないが、DNA(一本鎖、二重鎖、Hollidayジャンクション、アプタマーなど)、RNA(一本鎖、ヘアピン、ステムループ、アプタマーなど)、PNA(ペプチド核酸)、硬直のためのDNA/PNA二重鎖および三重鎖、有機または無機ナノ粒子(直接カップリングさせるか、またはPEGなどの有機ポリマーを介してカップリングさせる)、それ自体と、かつ/またはDNAもしくはPNAと二重鎖を形成し得る有機ポリマーを包含する分子を使用して、化学的スキャフォールドを作ることもできる。
多価メディトープキャラクタリゼーション
一例では、多価スキャフォールドへのコンジュゲーションがメディトープ−IgG相互作用に影響を及ぼさないことを立証するために、多価メディトープをSPRおよびITCによってキャラクタライズする。
他の例では、FACS分析、細胞生存率アッセイ、および他のアッセイを使用する。例えば、メディトープ−Fcについて上記したとおりの細胞生存性アッセイを使用して、メディトープ利用可能抗体がセツキシマブの場合にはEGFRなどの、選択されたメディトープ利用可能抗体によって認識される抗原を過剰発現する細胞への直接的な多価メディトープの効果を定量する。例えば、MTT、(3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミドを使用して、生細胞の数またはパーセンテージを定量する。一部の例では、対応する一価メディトープで観察されるよりもかなり低い濃度でのシフトおよび/またはシフトする細胞のパーセンテージの相対的な上昇が観察される。
一部の例では、そのようなアッセイにおいて活性を実証する多価メディトープについて、ウェスタンブロット分析を行って、セツキシマブなどのEGFRシグナル伝達経路を標的化する抗体の場合には、EGFR、AKT、MAPKのリン酸化状態などの他のパラメーターを追跡する。一例では、データを、抗体(例えば、セツキシマブ)のみで処理された細胞および阻害剤(例えば、チロシンキナーゼ阻害剤(AG1478))で処理された細胞からのデータと比較する。多価メディトープ濃度を関数として細胞死の上昇が観察される。
一例では、多価メディトープの相加作用をさらに確認するために、抗原結合セツキシマブについて標識された多価メディトープと競合する非標識の一価メディトープを使用する。
[実施例8]pHを関数とするメディトープ結合親和性
メディトープの組成を改変して、pHを関数とする結合親和性に影響を与える。図27に示されているとおり、3つの異なるメディトープ変異体の結合親和性を、緩衝液pHを関数として測定した。結果によって、cQYD(配列番号16、メディトープ16)メディトープ変異体は、低pHで、メディトープ利用可能抗体セツキシマブに対する親和性の著しい低下を示すことが実証された。cQYN変異体中のアスパルタートをアスパラギンに置換すると、pH依存性はフラットになる。cQFDメディトープ(配列番号1)の親和性は、pHが高くなるにつれて、わずかに上昇すると決定された。総合すると、これらのデータは、メディトープ−memAb相互作用の親和性を、使用されるpHに合わせて調整して、薬物送達のために、リゾチーム中においてなどの低pHでは特異的に放出され、かつ/または例えば、腫瘍間質などの低酸素環境においてはより高い親和性で結合するメディトープ変異体を作成することができることを実証している。
[実施例9]メディトープ類似体、フラグメント、および他の化合物
メディトープ利用可能抗体にメディトープ結合部位付近で結合し、かつ一部の態様では、メディトープに結合して、例えば、メディトープ結合部位へのその親和性を向上させ得る小分子、フラグメント、アプタマー、核酸分子、ペプチボディ、および/または他の物質などのメディトープ類似体および化合物を同定するために、スクリーニング方法を実施した。
蛍光偏光アッセイ:メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合することができ、したがって、同様の機能のために使用することができる別の分子を包含する化合物を同定するために、置き換えアッセイを確立した。環式メディトープを合成し、フルオレセインに化学的に結合させて、以下の配列:AcCQFDLSTRRLRCGGGSK(配列番号31、システインはジスルフィド結合を形成する)−フルオレセインのフルオレセイン標識されたメディトープを作成する。次いで、この蛍光標識されたペプチドをセツキシマブで滴定し、蛍光偏光を測定した。標識されたメディトープとmAbとの間の相
互作用は、蛍光タグの蛍光偏光/強度を変化させる。ほぼ一致する値である解離定数、1μMが、表面プラスモン共鳴および等温滴定熱量測定から得られた。非標識メディトープ、AcCQFDLSTRRLRCGGGSK(配列番号31)を使用して、セツキシマブに事前結合していたフルオレセイン標識ペプチドを置き換えた。蛍光偏光をモニタリングした。メディトープ−抗体の相互作用をブロックした化合物は蛍光偏光特性を変えた。図37に示されているとおり、競合反応を示すS字状曲線が観察された。したがって、この方法は、メディトープ類似体を同定するために有用である。
これらのデータに基づき、メディトープに置き換わり得る小分子を同定するための当初スクリーニングを実施した。この研究では、50μMの濃度の42種のリード化合物を、30,000種の小分子化合物のライブラリから同定した。図38は、そのようなリード化合物5種を示している。
他の例では、これらの化合物を、例えば結晶学によってさらにキャラクタライズする。
回折法
セツキシマブFabは、上記で示した通り、2.5Å超で回折することが示された。確立されている回折をベースとする方法(リード化合物を同定するために十分に確立されている(Shukerら、1996;Erlansonら、2001;Hughesら、2011))を使用して、メディトープにカップリングさせて、例えば、メディトープ結合部位に対する親和性を向上させ得る化合物を包含する候補化合物を同定した。小分子のライブラリは、セツキシマブの結晶中に吸収されることが明らかになった。これらの吸収からの回折データを収集し、いくつかのデータセットを解析した。これらの当初研究で、フラグメント成長および最適化のために修正することができる2つの追加の部位をセツキシマブ上で同定した。
他の例では、化学基、例えば、イミダゾールまたは他の化学基などのそのようなフラグメント(より大きな実体のための構成単位として役立ち得る小分子)を成長させて(化学的に誘導体化させて)、その結合および特異性を増強し、かつ/またはメディトープに化学的にテザーさせる。この化学的カップリングを最適化することによって、全体結合親和性を有意に増強することができる。
NMRスクリーニング:
NMRを使用して、例えば、メディトープに結合し、かつ/またはメディトープの代わりに(すなわち、メディトープ類似体として)使用することによってメディトープを最適化するためのフラグメントを同定した。これらのリード化合物を同定するために、15〜20のフラグメントを含有するプールの一次元(1D)スペクトルを収集した。セツキシマブを各プールに加えて、第2の1Dスペクトルを収集した。セツキシマブに(過渡的に)結合した化合物を、迅速な磁化移動に掛けると、強度の低下が生じた。セツキシマブの付加前後のスペクトルを比較すると、ピークの変化が同定され、これは相互作用を示した。
一例では、これらのピークを具体的な化合物に事前に割り当てるので、すぐに分かる。別法では、そのプールを細分して、スペクトルを再収集する。数ラウンドの後に、化合物の正確なアイデンティティが分かる。これらの実験では、相互作用の正確な位置は分からない。NMRまたは蛍光偏光アッセイによって、結合部位を決定する。別法では、Fabフラグメントを、NMR活性および不活性な核(例えば、13C、15NおよびH)で標識し、続いて、複数回のNMR実験を行って、スペクトルを割り当て、次いで、結合位置を同定するためにフラグメントライブラリを使用する。この手順を使用して、当初リード化合物のセットを同定した(図19、下段)。
バーチャルリガンドスクリーニング:バーチャルリガンドスクリーニングを使用して、メディトープとして機能するリード化合物を同定した。結晶構造を使用する場合、標準的なプログラム(例えば、Schroerdinger Glide)を使用して、高分子のある部位(メディトープ結合部位)の周囲の「囲み」を定義して;既知のリガンドをこの部位にドッキングさせた。有望なリード化合物を、選んだエネルギー関数によってスコアリングした。この研究では、約100種のリード化合物を同定した。
他の例では、回折法によって見出された追加の類似体を最適化し、薬物送達、多価スキャフォールディング、および他の機能のために、メディトープの代わりに使用する。
他の例では、軽鎖および重鎖で変異させて、リガンド(メディトープ)の特異性を変え、かつ上記の方法全て(蛍光偏光、NMRスクリーニング、ファージディスプレイ、および回折法を包含する)を、最適化された別のリガンドに対して使用する。
[実施例10]メディトープ−プロテインL融合体
メディトープに結合しているcQFDメディトープ利用可能Fabフラグメントの回折によるキャラクタリゼーションによって、メディトープのN末端およびC末端は、結合しているプロテインL、ヒトIgGに結合する細菌性タンパク質と並列していることが実証された。メディトープ18(5−β,β’−ジフェニル)、プロテインL(左側)、プロテインA(右側)、およびFab(灰色のイラスト)、およびメディトープ利用可能トラスツズマブFabの結晶構造を示している図52を参照されたい。
エネルギー加算性を介して、より高い親和性でメディトープ利用可能抗体に結合するメディトープを作成するために、メディトープ−プロテインL融合ポリペプチドを生成した。構造データの情報に基づき、4個のグリシンを導入して、cQFDメディトープのC末端およびプロテインLのN末端を連結した。メディトープ−プロテインL融合タンパク質のコード配列は、配列番号56で示される。
His6−Smt3タグ(通常文字)、メディトープ(下線付き)、およびプロテインL(太字)を包含するコードされたタンパク質のアミノ酸配列は以下の配列番号57:
HHHHHHSSGLVPRGSHMASMSDSEVNQEAKPEVKPEVKPETHINLKVSDGSSEIFFKIKKTTPLRRLMEAFAKRQGKEMDSLRFLYDGIRIQADQTPEDLDMEDNDIIEAHREQIGGSCQFDLSTRRLKCGGGGSEVTIKVNLIFADGKIQTAEFKGTFEEATAEAYRYAALLAKVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG(配列番号57)
で示される。
タグの切断後のメディトープ−プロテインL融合タンパク質のアミノ酸配列は下記の配列番号58:
SCQFDLSTRRLKCGGGGSEVTIKVNLIFADGKIQTAEFKGTFEEATAEAYRYAALLAKVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG(配列番号58)
(メディトープは下線付き;環化(例えば、ペルオキシドまたは空気中で一晩によって)している2個のシステインは太字で表示)で示される。
メディトープ利用可能抗体トラスツズマブとのこの融合タンパク質の相互作用(および別に、各個別の成分の相互作用)についての結合定数を、表面プラスモン共鳴(SPR)によって測定した。プロテインLとメディトープ利用可能トラスツズマブとの相互作用についての結合定数は約0.5μMであった。メディトープとメディトープ利用可能トラスツズマブFabフラグメントとの相互作用については、結合定数は約1μMであった。しかしながら、メディトープ−プロテインL融合タンパク質とIgGとの相互作用についての結合定数は165pMであった。図53は、メディトープ−プロテインL融合体(MP
L)についての表面プラスモン共鳴(SPR)データを示しており:上段のパネルは、10nMまでの濃度でメディトープ利用可能トラスツズマブに加えられたMPLのトレースを示している。フィットデータは、165pMの結合親和性を示している。下段のパネルは、メディトープ利用可能トラスツズマブに同じ濃度で加えられたプロテインL(単独)のトレースを示しており、これは、この研究において、この濃度では結合が存在しなかったことを示している。この結果によって、個々の相互作用と比較して、融合タンパク質とメディトープ利用可能抗体との間の結合ははるかに強いことが実証されたが、このことは、加算性を介して、親和性が向上することを示している。
プロテインLおよびメディトープ中に点突然変異を生じさせて、特異性を保証した。予測されたとおり、両方のケースにおいて、結合定数が低下した。
治療剤および診断剤、例えば、細胞毒素、放射性ヌクレオチド、例えば、DOTA、タンパク質、固体支持体、ならびに例えば、薬物送達、イメージング、または精製のための他の分子などの様々な分子のコンジュゲーションを促進するために、プロテインL−メディトープ融合タンパク質中の、1個を除いて全てのリシンを、アルギニンまたは他の残基に変異させた。図52に示されている結晶構造を使用して、コンジュゲートする場合には、メディトープ−プロテインL/メディトープ利用可能抗体相互作用を立体的に塞ぐであろうプロテインLおよびメディトープ上の全てのリシンを同定した。この情報に基づき、配列番号59(SCQFDLSTRRLRCGGGGSEVTIRVNLIFADGNIQTAEFRGTFEEATAEAYRYAALLARVNGEYTADLEDGGNHMNIKFAG)で示される配列を有するメディトープ−プロテインL融合体(MPL)を生成したが、ここでは、プロテインL/メディトープ中の特定のリシン(図52中に黒色で示されている−1個を除いて全てのリシン)がArgまたはAsnに変異された。上記の配列において、リシンからアルギニン/アスパラギンに変異させた残基は、太字で示されている。変異させなかったリシン(上記では下線付き)は、溶媒との接点である。したがって、生じたメディトープ−プロテインL融合タンパク質において、N末端アミンおよびεアミンをコンジュゲーションのために残したが、後者は溶媒に曝露され、より反応性である可能性がある。
他の例では、この変異体中のこの独自のリシン残基を使用して、例えば、あり得る抗原性に対処するために、MPLをペグ化する。
MPL−DOTA−NHSコンジュゲート
様々な比(0.5:1、2:1、10:1、30:1、60:1、120:1、240:1)の出発物質(DOTA−NHS:MPL)を用いて、リン酸緩衝液(80mM)中、10分間で、N末端コンジュゲーションと比較して、リシンへのコンジュゲーションに好ましいpH=10で実施される反応で、配列番号59で示される配列を有するMPLをDOTA−NHSにコンジュゲートした。DOTA−NHSが増加するにつれて、モノ−DOTA−コンジュゲート生成物は増加する。かなりの量のMPL−モノ−DOTA−MPLが60:1の比で形成され、かつかなりの量のMPL−モノ−DOTAおよびMPL−ジ−DOTAの両方が120:1の比で形成された(図60)。
前述の本発明の実施例および方法は、単なる例証であって、本発明をいかなるようにも制限することを意図したものではない。前述の様々な変更形態が本発明の意図の範囲内であることは、当業者には認識されるであろう。
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以下及び上記本明細書中で引用したすべての参考文献は、ここに完全に記載したように、参照としてその全体を本明細書に組み入れるものとする。
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Claims (115)

  1. 重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含む単離されたメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントであって:
    VL領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリンまたはアスパルタート、41位にグリシン以外の残基、および85位にアスパルタートまたはアスパラギンを含むアミノ酸配列を有し;
    抗体またはフラグメントが、セツキシマブが特異的に結合するEGFRのエピトープに特異的に結合せず;かつ
    抗体またはフラグメントが、配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、もしくは55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合する、単離されたメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメント。
  2. VH領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にセリンまたはプロリン、および89位にイソロイシン、チロシン、メチオニン、フェニルアラニン、またはトリプトファンを含むアミノ酸配列を有する、請求項1に記載のメディトープ利用可能抗体またはフラグメント。
  3. VL領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと10位にイソロイシンまたはロイシン、および83位にイソロイシンをさらに含む、請求項1または2に記載のメディトープ利用可能抗体またはフラグメント。
  4. VL領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと9位にバリンまたはイソロイシン、および100位にグルタミン以外の残基をさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載のメディトープ利用可能抗体またはフラグメント。
  5. VL領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、41位にアスパラギン、および85位にアスパルタートを有する、請求項1から4のいずれかに記載のメディトープ利用可能抗体またはフラグメント。
  6. VH領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと40位にセリン、および89位にイソロイシンを有する、請求項1から5のいずれかに記載の抗体またはフラグメント。
  7. VL領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと9位にバリンまたはイソロイシン、10位にイソロイシンまたはロイシン、39位にアルギニン、40位にトレオニン、41位にアスパラギン、42位にグリシン、43位にセリン、83位にイソロイシン、85位にアスパルタート、および100位にアラニンを有し;かつ
    VH領域のアミノ酸配列が、Kabatナンバリングに従うと40位にセリンおよび89位にイソロイシンを有する、請求項1から6のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  8. 重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含む単離された抗体またはそのフラグメントであって、
    VL領域が、配列番号71または配列番号61で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、およびFR−L4ならびに配列番号71で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含むアミノ酸配列を有し;かつ
    VH領域が、配列番号72または配列番号63で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、およびFR−H4を有するアミノ酸配列ならびに配列番号72で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを有する、単離された抗体またはそのフラグメント。
  9. 配列番号71で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRが、配列番号61で示される軽鎖配列のCDRを包含し;かつ
    配列番号72で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRが、配列番号63で示される重鎖配列のCDRを包含する、請求項8に記載の抗体またはフラグメント。
  10. VLが、配列番号76のアミノ酸配列を含み、かつVHが、配列番号77のアミノ酸配列を含む、請求項8に記載の抗体またはフラグメント。
  11. 重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含む単離された抗体またはそのフラグメントであって:
    VL領域が、配列番号9で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、およびFR−L4を含むアミノ酸配列を有し;かつ
    VH領域が、配列番号6で示される重鎖配列の重鎖FR1(FR−H1)、FR−H2、FR−H3、およびFR−H4を有するアミノ酸配列を有する、単離された抗体またはそのフラグメント。
  12. VL領域が、配列番号9で示されるVL配列のCDRとは別である少なくとも1つの相補性決定領域(CDR)を含み;かつ
    VH領域が、配列番号6で示されるVH配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含む、請求項11に記載の抗体またはそのフラグメント。
  13. VL領域が配列番号73のアミノ酸配列を含み;かつ
    VH領域が配列番号74のアミノ酸配列を含む、請求項11に記載の抗体。
  14. 重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含む単離された抗体またはそのフラグメントであって、
    VL領域が、配列番号68で示される軽鎖配列の軽鎖フレームワーク領域(FR)1(FR−L1)、FR−L2、FR−L3、およびFR−L4を含むアミノ酸配列を有する、単離された抗体またはそのフラグメント。
  15. VL領域が、配列番号69で示される軽鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つの相補性決定領域(CDR)を含み;
    VH領域が、配列番号70で示される重鎖配列のCDRとは別である少なくとも1つのCDRを含む、請求項14に記載の抗体またはそのフラグメント。
  16. VL領域が、配列番号75のアミノ酸配列を含む、請求項14に記載の抗体。
  17. 配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、もしくは55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するメディトープ、またはそれに由来する環式ペプチドに結合する、請求項8から16のいずれかに記載の抗体またはフラグメント。
  18. 表面プラスモン共鳴(SPR)によって決定した場合に10μM未満の解離定数で、メ
    ディトープに結合する、請求項1から7および17のいずれかに記載の抗体またはフラグメント。
  19. 解離定数が5μM未満である、請求項18に記載の抗体またはそのフラグメント。
  20. 解離定数が2μM未満である、請求項19に記載の抗体またはフラグメント。
  21. メディトープが、配列番号1または2で示されるアミノ酸配列のペプチドに由来する環式ペプチドである、請求項1から7および17から20のいずれかに記載の抗体またはフラグメント。
  22. 重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含む単離された抗体またはそのフラグメントであって、
    SPRによって決定した場合に10μM未満の解離定数でメディトープに結合し、その際、メディトープは、配列番号1または2のアミノ酸配列を有するペプチドに由来する環式ペプチドであり;かつ
    セツキシマブが特異的に結合するEGFRのエピトープに特異的に結合しない、単離された抗体またはそのフラグメント。
  23. VL領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にP、41位にG、または85位にTを含有せず、かつVH領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にNもしくはA、または89位にVを含有しない、請求項22に記載の抗体またはフラグメント。
  24. VL領域が、Kabatナンバリングに従うと10位にS、40位にP、41位にG、83位にF、または85位にTを含有せず、かつVH領域がKabatナンバリングに従うと40位にNもしくはA、または89位にVを含有しない、請求項22または23に記載の抗体またはそのフラグメント。
  25. ヒト定常領域をさらに含む、請求項1から24のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  26. アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、ブロダルマブ、アンルキンズマブ、バピヌズマブ、ダロツズマブ、デムシズマブ、ガニツマブ、イノツズマブ、マブリリムマブ、モキセツモマブパスドトックス、リロツムマブ、シファリムマブ、タネズマブ、トラロキヌマブ、トレメリムマブ、ハイブリドーマ10B5によって産生される抗体、およびウレルマブからなる群から選択される抗体または抗体フラグメントと、抗原結合について競合するか、またはそれらと同じエピトープに結合する、請求項1から25のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  27. アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、ブロダルマブ、アンルキンズマブ、バピヌズマブ、ダロツズマブ、デムシズマブ、ガニツマブ、イノツズマブ、マブリリムマブ、モキセツモマブパスドトックス、リロツムマブ、シファリムマブ、タネズマブ、トラロキヌマブ、トレメリムマブ、ハイブリドーマ10B5によって産生される抗体、およびウレルマブからなる群から選択される抗体または抗体フラグメントの少なくとも1つの相補性決定領域(CDR)を含有する、請求項1から25のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  28. 少なくとも1つのCDRが、重鎖CDR1、2、および3、ならびに軽鎖CDR1、2、および3を包含する、請求項27に記載の抗体またはフラグメント。
  29. CA−125、糖タンパク質(GP)IIb/IIIa受容体、TNF−α、CD52、TAG−72、癌胎児性抗原(CEA)、インターロイキン−6受容体(IL−6R)、IL−2、インターロイキン−2受容体a−鎖(CD25)、CD22、B細胞活性化因子、インターロイキン−5受容体(CD125)、VEGF、VEGF−A、CD30、IL−1β、前立腺特異的膜抗原(PSMA)、CD3、EpCAM、EGF受容体(EGFR)、MUC1、ヒトインターロイキン−2受容体、Tac、RANKリガンド、C5または他の補体タンパク質、EpCAM、CD11a、αvβ3インテグリン、ビトロネクチン受容体αvβ3インテグリン、HER2、neu、CD3、CD15、CD20、インターフェロンγ、CD33、CA−IX、TNFα、CTLA−4、癌胎児性抗原、IL−5、CD3ε、CAM、α−4−インテグリン、IgE、IgE Fc領域、RSV抗原、呼吸系発疹ウイルス(RSV)のF(または融合)タンパク質、TAG−72、NCA−90(顆粒細胞抗原)、IL−6、GD2、GD3、IL−12、IL−23、IL−17、CTAA16.88、IL13、インターロイキン−1β、β−アミロイド、IGF−1受容体(IGF−1R)、デルタ様リガンド4(DLL4)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子受容体のαサブユニット、肝細胞成長因子、IFN−α、神経成長因子、IL−13、CD326、PD−L1、CD47、およびCD137からなる群から選択される抗原に特異的に結合する、請求項1から28のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  30. Kabatナンバリングに従うとP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40、N41 G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、およびY173を有する軽鎖、ならびにKabatナンバリングに従うとQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105
    、G106、T107、L108、V111、T110、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、およびL187を有する重鎖を有する、請求項1から29のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメント。
  31. メディトープに結合している、請求項1から30のいずれかに記載の抗体を含む複合体。
  32. メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドを含み、ペプチドが、配列番号1もしくは2のペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドではない、単離されたメディトープ。
  33. 表面プラスモン共鳴(SPR)によって測定した場合に10μM未満の解離定数で、ペプチドがメディトープ結合部位に結合する、請求項32に記載のメディトープ。
  34. メディトープ結合部位が、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖の残基40、41、83、および85、ならびにKabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の重鎖の残基39、89、105、および108を包含する、請求項32または33に記載のメディトープ。
  35. 配列番号71で示されるアミノ酸配列を含む軽鎖および配列番号72で示されるアミノ酸配列を含む重鎖;
    配列番号9で示されるアミノ酸配列を有する軽鎖および配列番号6で示されるアミノ酸配列を含む重鎖;または
    配列番号68で示されるアミノ酸配列を有する軽鎖および配列番号70で示されるアミノ酸配列を有する重鎖
    を有するメディトープ利用可能抗体に結合する、請求項31から34のいずれかに記載のメディトープ。
  36. ペプチドが5から16アミノ酸長さである、請求項32から35のいずれかに記載のメディトープ。
  37. ペプチドが下式を有する、請求項32から36のいずれかに記載のメディトープ:
    X1−X2−X3−X4−X5−X6−X7−X8−X9−X10−X11−X12(式I)
    [式中、
    X1=Cys、Gly、β−アラニン、ジアミノプロピオン酸、β−アジドアラニン、または存在しない;
    X2=Glnまたは存在しない;
    X3=Phe、Tyr、β−β’−ジフェニル−Ala、His、Asp、2−ブロモ−L−フェニルアラニン、3−ブロモ−L−フェニルアラニンもしくは4−ブロモ−L−フェニルアラニン、Asn、Gln、修飾Phe、水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
    X4=AspまたはAsn;
    X5=Leu;β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
    X6=SerまたはCys;
    X7=ThrまたはSerまたはCys;
    X8=Arg、修飾Arg、または水和性カルボニルもしくはボロン酸含有残基;
    X9=Arg、Ala;
    X10=Leu、Gln、Glu、β−β’−ジフェニル−Ala;Phe;フェニルアラニン、トリプトファン、もしくはチロシンの非天然類似体;水和性カルボニル含有残基;またはボロン酸含有残基;
    X11=Lys;および
    X12=Cys、Gly、7−アミノヘプタン酸、β−アラニン、ジアミノプロピオン酸、プロパルギルグリシン、イソアスパラギン酸、または存在しない
    修飾Argは、図34に示されている式の構造を有し、
    修飾Pheは、フェニル環に組み込まれている1個または複数のハロゲンを有するPheであり、かつ
    式Iは、配列番号1もしくは配列番号2、またはそれに由来する環式ペプチドではない]。
  38. ペプチドが環式ペプチドである、請求項32から37のいずれかに記載のメディトープ。
  39. 環化が、ジスルフィド架橋、チオエーテル架橋、ラクタム結合、付加環化によるものである、請求項38に記載のメディトープ。
  40. ペプチドが式Iのペプチドであり、環化が、X1とX12との、X1とX11との、X3とX11との、X4とX11との、またはX2とX12との結合を介するものである、請求項38または39に記載のメディトープ。
  41. ペプチドが式Iのペプチドであり、非天然アミノ酸がβ−β’−ジフェニル−Ala、分枝アルキル、または伸長された芳香族である、請求項37から40のいずれかに記載のメディトープ。
  42. 式Iのペプチドであり、1個または複数のハロゲンがそれぞれ、オルト−、メタ−、またはパラ−ブロモフェニル置換基である、請求項37から40のいずれかに記載のペプチド。
  43. 配列番号16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、もしくは55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドである、請求項32から42のいずれかに記載のペプチド。
  44. 式(X)の化合物または薬学的に許容されるその塩を含む、単離されたメディトープ:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    およびR3’はそれぞれ独立に、Hか、またはC1〜4アルキル、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CO1〜4アルキル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C1〜4アルキル、−CH=CH−CO1〜4アルキル、−COH、および−CONH基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC1〜8アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC1〜4アルキル基:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択され1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C2
    8アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはア
    リール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hであるが;
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである);
    ただし、化合物は、配列番号1または配列番号2の化合物ではない]。
  45. mが0または1である、請求項44に記載のメディトープ。
  46. 3がHまたはフェニルであり、R3'がフェニル、2−ブロモフェニル、3−ブロモフ
    ェニル、または4−ブロモフェニルである、請求項44に記載のメディトープ。
  47. 5が、オキソ、−B(OH)2、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で、またはブロモもしくはクロロ置換基でそれぞれ置換されていてもよい1個もしくは2個のフェニル基でそれぞれ置換されていてもよいメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、またはtert−ブチルである、請求項44に記載のメディトープ。
  48. 8が−OH、−NH2、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)R
    eである、請求項44に記載のメディトープ。
  49. cがHまたはメチルであり、RdがHまたはC14アルキルであり、ReがC14アル
    キルまたは−NH(C14アルキル)である、請求項48に記載のメディトープ。
  50. 9が、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2で置換されていてもよいメチルまたはエチルである、請求項44に記載の
    メディトープ。
  51. 10が、オキソ、−B(OH)2、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選
    択される1個または複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、またはtert−ブチルである、請求項44に記載のメディトープ。
  52. −X−NH−は、−Cys−Cys−、−Gly−Gly−、−C(O)(CH26−NH−、−β−Ala−β−Ala−、−C(O)CH(NH2)CH2CH=CHCH2
    CH(CO2H)−NH−、−C(O)CH(NH2)CH2NHC(O)CH2CH(CO2H)−NH−、−β−Ala−C(O)CH2CH(CO2H)−NH−、または−C(
    O)CH(NH2)CH2−トリアジニル−CH2−CH(CO2H)−NH−である、請求項44に記載のメディトープ。
  53. メディトープ利用可能抗体もしくはそのフラグメント、またはメディトープ利用可能抗体もしくはそのフラグメントを発現する細胞を精製するための方法であって:
    (a)メディトープ利用可能抗体またはフラグメントがペプチドに結合する条件下で、メディトープ利用可能抗体、フラグメント、または細胞を含有する組成物をメディトープと接触させるステップと;
    (b)抗体またはフラグメントまたは細胞を単離して、抗体、フラグメント、または細胞を精製するステップと
    を含み、その際、メディトープが、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドである方法。
  54. 表面プラスモン共鳴(SPR)によって測定した場合に10μM未満の解離定数で、ペプチドがメディトープ結合部位に結合する、請求項53に記載の方法。
  55. ペプチドが、5および16アミノ酸長さである、請求項53または54に記載の方法。
  56. ペプチドが、式(X)のペプチドまたは薬学的に許容されるその塩である、請求項53から55のいずれかに記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  57. メディトープが固体支持体にカップリングされている、請求項53から56のいずれかに記載の方法。
  58. 単離をpHの変化によって行う、請求項53から57のいずれかに記載の方法。
  59. メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドを含むメディトープ;および
    治療剤または診断剤を含む、標識されたメディトープ。
  60. 治療剤または診断剤が、金属イオンに結合している金属キレート剤、小分子、化学療法剤、治療用抗体または機能性フラグメント、毒素、放射性同位体、酵素、ヌクレアーゼ、ホルモン、免疫調節剤、オリゴヌクレオチド、有機または無機ナノ粒子、RNAi分子、siRNA、キレート剤、ホウ素化合物、光活性剤、色素、蛍光または発光物質、酵素、
    増感剤、放射性物質、およびキレート剤からなる群から選択される、請求項59に記載の標識されたメディトープ。
  61. 2つ以上のメディトープおよび1つまたは複数のリンカーを含み、2つ以上のメディトープがそれぞれ、メディトープ利用可能抗体のメディトープ結合部位に結合するペプチドである、多価メディトープ。
  62. 2つ以上のメディトープが少なくとも3つのメディトープを含む、請求項61に記載の多価メディトープ。
  63. 1つまたは複数のリンカーが、ペプチド、小さな化学的スキャフォールド、ビオチン−ストレプトアビジン、有機または無機ナノ粒子、ポリヌクレオチド配列、ペプチド核酸、有機ポリマー、または免疫グロブリンFcドメインを包含する、請求項61または62に記載の多価メディトープ。
  64. メディトープに結合している請求項1から30のいずれか一項に記載の抗体またはフラグメントを含み、その際、メディトープが、抗体またはフラグメントのメディトープ結合部位に結合するペプチドを含む、単離されたメディトープ利用可能抗体−メディトープ複合体。
  65. 表面プラスモン共鳴(SPR)によって測定した場合に10μM未満の解離定数で、ペプチドがメディトープ結合部位に結合している、請求項64に記載の複合体。
  66. ペプチドが、5から16アミノ酸長さである、請求項64または65に記載の複合体。
  67. ペプチドが、式(X)の化合物または薬学的に許容されるその塩である、請求項64から66のいずれかに記載の複合体:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  68. メディトープが多価メディトープである、請求項64から67のいずれかに記載の複合体。
  69. 請求項31から50のいずれかに記載のメディトープ、請求項59もしくは60に記載の標識されたメディトープ、または請求項61から63のいずれかに記載の多価メディトープに結合しているメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを含む単離された抗体−メディトープ複合体。
  70. 請求項64から69のいずれかに記載の複合体;および薬学的に許容される担体を含む、医薬組成物。
  71. 対象に、請求項70に記載の医薬組成物を投与するステップを含む、治療方法。
  72. (a)対象に、請求項64から69のいずれかに記載の抗体−メディトープ複合体を投与するステップと;
    (b)抗体−メディトープ複合体と抗原との結合を対象において検出するステップと
    を含む診断方法。
  73. 対象に、請求項1から30のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメントを投与するステップを含む治療方法。
  74. 対象に、メディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを投与するステップと、対象に、1つまたは複数のメディトープを投与するステップとを含み、その際、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントおよび1つまたは複数のメディトープを、逐次的にまたは同時に投与し、かつ1つまたは複数のメディトープが、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントのメディトープ結合部位に結合するペプチドを含む治療方法。
  75. メディトープ利用可能抗体またはフラグメントが重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含み、その際、VL領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリン、またはアスパルタート、41位にグリシン以外の残基、および85位にアスパルタートまたはアスパラギンを含むアミノ酸配列を有する、請求項71に記載の方法。
  76. メディトープ利用可能抗体および1つまたは複数のメディトープの投与が、メディトープ利用可能抗体およびメディトープの複合体の投与を含むように、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントを1つまたは複数のメディトープに結合させる、請求項74また
    は75に記載の方法。
  77. 1つまたは複数のメディトープを投与する前に、メディトープ利用可能抗体を投与する、請求項74または75に記載の方法。
  78. ペプチドが、式(X)の化合物または薬学的に許容されるその塩である、請求項74から77のいずれかに記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル基:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  79. 抗体またはそのフラグメントが1つまたは複数のメディトープに結合していて、1つまたは複数のメディトープが式(X)のペプチドまたは薬学的に許容されるその塩を含む、請求項73に記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル基:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  80. 次いで、対象に、1つまたは複数のメディトープを投与するステップをさらに含み、1つまたは複数のメディトープが式(X)のペプチドまたは薬学的に許容されるその塩を含む、請求項73に記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  81. 1つまたは複数のメディトープが多価メディトープを含む、請求項74から80のいずれかに記載の方法。
  82. 1つまたは複数のメディトープが治療剤にカップリングされている、請求項74から81のいずれかに記載の方法。
  83. 治療剤が、薬物、化学療法剤、治療用抗体、毒素、放射性同位体、酵素、キレート剤、ホウ素化合物、光活性剤、染料、金属、金属合金、およびナノ粒子からなる群から選択される、請求項82に記載の方法。
  84. (a)対象に、請求項1から30のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメントを投与するステップと;
    (b)抗体またはフラグメントと抗原との結合を対象において検出するステップと
    を含む診断方法。
  85. 対象に、メディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントおよび1つまたは複数のメディトープを投与するステップと、抗体またはフラグメントと抗原との結合を対象において検出するステップとを含み、その際、
    メディトープ利用可能抗体またはフラグメントおよび1つまたは複数のメディトープを逐次的にまたは同時に投与し;かつ
    1つまたは複数のメディトープが、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントのメディトープ結合部位に結合するペプチドを含む診断方法。
  86. メディトープ利用可能抗体またはフラグメントが重鎖可変(VH)領域および軽鎖可変(VL)領域を含み、ここで、VL領域が、Kabatナンバリングに従うと40位にトレオニン、セリン、またはアスパルタート、41位にグリシン以外の残基、および85位にアスパルタートまたはアスパラギンを含むアミノ酸配列を有する、請求項85に記載の診断方法。
  87. メディトープ利用可能抗体および1つまたは複数のメディトープの投与が、メディトープ利用可能抗体およびメディトープの複合体の投与を含むように、メディトープ利用可能抗体またはフラグメントを1つまたは複数のメディトープに結合させる、請求項85または86に記載の方法。
  88. 1つまたは複数のメディトープを投与する前に、メディトープ利用可能抗体を投与する、請求項85または86に記載の方法。
  89. ペプチドが、式(X)の化合物または薬学的に許容されるその塩である、請求項85から88のいずれかに記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはイ
    ンドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  90. 抗体またはフラグメントが1つまたは複数のメディトープに結合していて、1つまたは複数のメディトープが式(X)のペプチドまたは薬学的に許容されるその塩を含む、請求項84に記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  91. 対象に、1つまたは複数のメディトープを投与するステップ(c)をさらに含み、その際、1つまたは複数のメディトープが、式(X)のペプチドまたは薬学的に許容されるその塩を含む、請求項84に記載の方法:
    [式中、
    「*」でマークされている中心は、「R」または「S」配置であり;
    3およびR3'はそれぞれ独立に、Hか、またはC14アルキル、−OH、フルオロ、
    クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよいフェニルであり;
    5は以下の(A)あるいは(B)であり:
    (A)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナ
    ートエステル、オルトエステル、−CO214アルキル、−CH=CH−CHO、−C
    H=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CONH2基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されて
    いてもよいC18アルキル;あるいは
    (B)以下のa)またはb)で置換されているC14アルキル:
    a)1個もしくは2個のフェニル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、もしくは3個の置換基で置換されていてもよい);または
    b)ナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基;
    6は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    7は、−C14アルキル−OHまたは−C14アルキル−SHであり;
    mは、0、1、2、3、4、または5であり;
    8は下記の(a)あるいは(b)であり:
    (a)−OH、−NRab、−N(Rc)C(O)Re、または−N(Rc)C(=NRd)Re;(ここで、
    aはHであり;
    bは、Hか、またはオキソ、アセタールおよびケタール、−B(OH)2、−SH、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、もしくは−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基
    で置換されていてもよいC18アルキルであり;
    cは、H、C18アルキル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、またはアリール
    であり;
    dは、Hか、またはそれぞれ、−N3、−NH2、−OH、−SH、ハロゲン、オキソ
    、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO2H、および−CO214アルキル基からなる
    群から選択される1個もしくは複数の置換基で置換されていてもよいC18アルキル、C28アルケニル、C28アルキニル、C38シクロアルキル、分枝アルキル、もしくはアリール基であり;かつ
    eは、H;−NHRd;または−N3、−NH2、−OH、−SH、オキソ、C24アセタール、C24ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナートエステル、
    オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、および−CO214アルキル基からなる群から選択される1個もしくは複数の置換基でそれぞれ置換されていてもよいC112アルキル、C38シクロアルキル、C212アルケニル、C28アルキニル、またはアリール基である);あるいは
    (b)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、−SH、−
    OH、ホスホナートエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、または−CO214アルキル基で置換されているC112アルキル;
    9は、C14アルキルまたは−C12アルキレン−Rxであり;
    (ここで、Rxは、−CO2H、−CONH2、−CH2NHC(O)NH2、または−CH2NHC(=NH)NH2である);
    10は下記の(1)あるいは(2)であり:
    (1)オキソ、アセタール、ケタール、−B(OH)2、ボロン酸エステル、ホスホナー
    トエステル、オルトエステル、−CH=CH−CHO、−CH=CH−C(O)C14アルキル、−CH=CH−CO214アルキル、−CO214アルキル、−CO2H、お
    よび−CONH2基からなる群から選択される1個または複数の置換基で置換されていて
    もよいC18アルキル;あるいは
    (2)1もしくは2個のフェニル基、または1個のナフチル、イミダゾール、もしくはインドール基で置換されているC14アルキル基(ここで、各フェニルは、−OH、フルオロ、クロロ、ブロモ、およびヨードから独立に選択される1、2、または3個の置換基で置換されていてもよい);
    nは、0または1であり;
    pは、0または1であり;
    Xは、その各炭素が−CO2H、−NH2、または−NHC(O)Ryで置換されていて
    もよいC18アルキレンまたはC28アルケニレンであり;
    (ここで、前記アルキレンのうちの1個の炭素は、−C(O)NH−、5員のヘテロアリール環、または−S−S−で置き換えられていてもよい);かつ
    yは、−C14アルキルまたは−CH(Rz)CO2Hである
    (ここで、Rzは、−Hか、または−OH、−SH、もしくは−NH2で置換されていてもよい−C14アルキルである)]。
  92. 1つまたは複数のメディトープが多価メディトープである、請求項85から91のいずれかに記載の方法。
  93. メディトープが診断剤にカップリングされている、請求項85から92のいずれかに記載の方法。
  94. 診断剤がイメージング剤である、請求項93に記載の方法。
  95. イメージング剤が、蛍光物質、発光物質、色素、指示薬、および放射性物質からなる群から選択される、請求項94に記載の方法。
  96. イメージング剤がDOTAである、請求項95に記載の方法。
  97. メディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを作成する方法であって:
    テンプレート抗体またはそのフラグメントにおいて1つまたは複数のアミノ酸置換を行うが、その際、置換は、Kabatナンバリングに従うとVL領域の40、41、もしくは85位、またはVH領域の40位もしくは89位での置換を包含し、
    それによって、配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55で示される配列からなる群から選択されるアミノ酸配列を有するペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドであるメディトープに結合するメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを作成するステップを含む方法。
  98. テンプレート抗体またはそのフラグメントが、アバゴボマブ、アブシキシマブ、アダリムマブ、アデカツムマブ、アレムツズマブ、アルツモマブ、ペンテト酸アルツモマブ、アナツモマブ、アナツモマブマフェナトクス、アルシツモマブ、アトリズマブ、バシリキシマブ、ベクツモマブ、エクツモマブ、ベリムマブ、ベンラリズマブ、ベバシズマブ、ブレンツキシマブ、カナキヌマブ、カプロマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、セルトリズマブ、クリバツズマブテトラキセタン、ダクリズマブ、デノスマブ、エクリズマブ、エドレコロマブ、エファリズマブ、エタラシズマブ、エルツマキソマブ、ファノレソマブ、Fbta05、フォントリズマブ、ゲムツズマブ、ギレンツキシマブ、ゴリムマブ、イブリツモマブ、イゴボマブ、インフリキシマブ、イピリムマブ、ラベツズマブ、メポリズマブ、ムロモナブ、ムロモナブ−CD3、ナタリズマブ、ネシツムマブ、ニモツズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、オレゴボマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、サツモマブ、スレソマブ、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、トシリズマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、Trbs07、ウステキヌマブ、ビシリズマブ、ボツムマブ、ザルツムマブ、ブロダルマブ、アンルキンズマブ、バピヌズマブ、ダロツズマブ、デムシズマブ、ガニツマブ、イノツズマブ、マブリリムマブ、モキセツモマブパスドトックス、リロツムマブ、シファリムマブ、タネズマブ、トラロキヌマブ、トレメリムマブ、ウレルマブ、B6H12.2、およびハイブリドーマ10B5によって産生される抗体からなる群から選択される、請求項97に記載の方法。
  99. SPRによって測定した場合に10μM未満の解離定数で、メディトープ利用可能抗体がメディトープに結合する、請求項97または98に記載の方法。
  100. 解離定数が5μM未満である、請求項99に記載の方法。
  101. 解離定数が2μM未満である、請求項100に記載の方法。
  102. メディトープが、配列番号1もしくは2で示されるアミノ酸配列のペプチド、またはそれに由来する環式ペプチドである、請求項97から101のいずれかに記載の方法。
  103. 1つまたは複数のアミノ酸置換がそれぞれ、Kabatナンバリングに従うと軽鎖の8、9、10、38、39、40、41、42、43、44、45、82、83、84、85、86、87、99、100、101、102、103、104、105、142、162、163、164、165、166、167、168、および173位、または重鎖の6、9、38、39、40、41、42、43、44、45、84、86、87、88
    、89、90、91、103、104、105、106、107、108、109、110、147、150、151、152、173、174、175、176、177、185、186、および187位からなる群から選択される位置においての置換である、請求項97から102のいずれかに記載の方法。
  104. メディトープ利用可能抗体が、Kabatナンバリングに従うとP8、V9またはI9、I10またはL10、Q38、R39、T40、N41 G42、S43、P44、R45、D82、I83、A84、D85、Y86、Y87、G99、A100、G101、T102、K103、L104、E105、R142、S162、V163、T164、E165、Q166、D167、S168、およびY173を有する軽鎖、ならびにKabatナンバリングに従うとQ6、P9、R38、Q39、S40、P41、G42、K43、G44、L45、S84、D86、T87、A88、I89、Y90、Y91、W103、G104、Q105、G106、T107、L108、V111、T110、Y147、E150、P151、V152、T173、F174、P175、A176、V177、Y185、S186、およびL187を有する重鎖を含有する、請求項103に記載の方法。
  105. 請求項1から30のいずれかに記載の抗体またはそのフラグメントをコードするヌクレオチド配列を含む、ポリヌクレオチド。
  106. 請求項105に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。
  107. 請求項106に記載のベクターを含む、ライブラリ。
  108. (a)請求項107に記載のライブラリから、抗体またはそのフラグメントを発現させるステップと;
    (b)発現された抗体またはフラグメントのうちから、抗体またはそのフラグメントを選択するステップと
    を含むスクリーニング方法。
  109. 選択が、選択される抗体またはそのフラグメントの結合親和性、pH耐性、pH依存性、毒性、PK、またはPDに基づく、請求項108に記載のスクリーニング方法。
  110. 抗体またはそのフラグメントをメディトープと接触させ、かつ抗体またはフラグメントのうちの1つまたは複数とメディトープとの結合を検出するステップによって、選択を行う、請求項108または109に記載の方法。
  111. メディトープ類似体またはメディトープ変異体を選択する方法であって、
    (a)メディトープおよびメディトープ利用可能抗体またはそのフラグメントを組み合わせ、それによってメディトープが抗体またはそのフラグメントに非共有結合するステップと;
    (b)メディトープ変異体または類似体候補を加えるステップと;
    (c)メディトープ変異体または類似体候補によるメディトープの置き換えを測定するが、その際、変異体または類似体候補によってメディトープが置き換えられたら、その変異体または類似体候補を、メディトープ変異体または類似体と同定するステップと
    を含む、方法。
  112. 1つまたは複数のアミノ酸置換、挿入または欠失を、配列番号1、2、16〜18、23、29、31、32、36、39、42、43、45、46、51、52、54、および55のうちの任意のもので示される配列を有するペプチド、またはそれに由来する環式
    ペプチドに対して行うステップを含み、それによって、請求項1から30のいずれかに記載の抗体またはフラグメントに対するペプチドの結合親和性のpH依存性を変更する、メディトープを修飾するための方法。
  113. リソソームのpHレベルでの、抗体またはフラグメントに対するペプチドの結合親和性を低下させる、請求項112に記載の方法。
  114. 低酸素環境下での結合親和性を上昇させる、請求項112または113に記載の方法。
  115. メディトープ利用可能抗体を修飾するための方法であって、1つまたは複数の修飾を、Kabatナンバリングに従うとメディトープ利用可能抗体の軽鎖の8、9、10、38、39、40、41、42、43、44、45、82、83、84、85、86、87、99、100、101、102、103、104、105、142、162、163、164、165、166、167、168、および/もしくは173位、または重鎖の6、9、38、39、40、41、42、43、44、45、84、86、87、88、89、90、91、103、104、105、106、107、108、109、110、147、150、151、152、173、174、175、176、177、185、186、および/もしくは187位で行うステップを含む、方法。
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