JP2017510249A - 新規組換え二機能性融合タンパク質、それらの調製および使用 - Google Patents

新規組換え二機能性融合タンパク質、それらの調製および使用 Download PDF

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Abstract

IgのFc断片を介して、VEGFRの細胞外ドメインのIg領域と連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg領域を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質であり、その中でタンパク質は、CD47およびVEGFに同時に結合して、CD47とマクロファージ細胞表面のSIRPとの結合をブロックし、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞増殖を阻害し得る。本出願は、組換え二機能性融合タンパク質をコードする核酸分子、タンパク質を発現する発現ベクター、タンパク質を生成する方法、およびCD47またはVEGFを過剰発現する疾患を治療する方法もまた、提供する。

Description

本発明は、組換え二機能性融合タンパク質、その調製および使用、特に腫瘍治療におけるその使用に関する。
がん細胞は、宿主の免疫監視を逃れるために、少なくとも3つの機序を発達させた。1)どちらもT細胞表面のPD−1に結合してT細胞アポトーシスを誘導する、膜タンパク質PD−L1およびPD−L2の高度発現による、Tリンパ球による免疫監視からの逃避。2)ナチュラルキラー(NK)細胞による免疫監視からの逃避。NK細胞表面のNKG2Dタンパク質は、がん細胞表面のMICA/MICBタンパク質への結合に際して、NK細胞が活性化され得て、次にそれはがん細胞を殺滅し得る。しかし、がん細胞は、がん細胞からのMICA/MICB離脱を促進する機序を発達させた。離脱したMICA/MICBはNKG2Dと結合し、そのNK細胞活性化をブロックする。3)マクロファージ(Mφ)の免疫監視からの逃避。ほぼ全てのがん細胞は、それらの表面に高レベルのCD47を発現し[1]、それはMφ表面の信号調節タンパク質α(SIRPα)と結合して、それによって阻害シグナルの発生が誘導され、それはMφの食作用機能を阻害する[2]。効果的な抗がん剤の開発は、これらの機序を標的化する必要がある[1]
さらにがん細胞の増殖は、十分な栄養供給に依存する。がん細胞は、それ自体が、血管上皮増殖因子(VEGF)などの血管増殖を促進する因子を分泌し得る。VEGFの活性阻害は、腫瘍への血液供給を停止させ、それによってがんの増殖を阻害するであろう。例えば、FDA認可抗体医薬であるアバスチンは、VEGFの生物学的活性を阻害することで機能して、がん(結腸がん、肺がん)を治療する。結腸がん治療のために、2012年8月に市販が認可された別のタンパク質薬剤であるザルトラップもまた、VEGFを標的とする。しかしこれらの薬剤は、がん細胞増殖をある程度阻害するのみであって、がん細胞を排除し得ない。
シグナル調節タンパク質は、SIRPα(CD172a)、SIRPβ(CD172b)、SIRPγ(CD172g)の3つの構成要素がある、膜貫通タンパク質ファミリーである。3つの構成要素は、全て同様の細胞外領域を含んでなるが、細胞内ドメインが異なる。細胞外ドメインは3つのIg様領域を含んでなり、第1のIg様領域がIg−V領域である一方で、第2および第3の領域はIG−C領域である。
SIRPα(CD172a)の細胞内ドメインは、シグナルトランスダクションおよび対応する細胞機能を阻害し得る、2つの阻害シグナル伝達領域を含有する。SIRPβ(CD172b)およびSIRPγ(CD172g)の膜内ドメインは非常に短く、シグナルトランスダクション領域を含有しないが、SIRPβ(CD172b)は、例えば、DAP12などのアダプタータンパク質を通じて、シグナルトランスダクションのために機能してもよい(図1を参照されたい)。SIRPは、主に、マクロファージ(Mφ)、樹状細胞(DC)、およびニューロンで発現される。
CD47はまた、免疫グロブリンスーパーファミリーに属する膜貫通糖タンパク質であり、赤血球をはじめとする全ての細胞型の表面に発現される。CD47のリガンドとしては、インテグリン、トロンボスポンジン−1、およびSIRPが挙げられる。CD47は、細胞内遊走、T細胞およびDC活性化、および神経発達をはじめとする、多数の生物学的機能を有する。さらにCD47は、SIRPαとの相互作用によって、マクロファージの食作用を阻害し得る。「攻撃するな」というシグナルを発することで、CD47は、マクロファージによる攻撃から、血液細胞などの正常細胞を保護する。
上述したように、多数の腫瘍またはがん細胞は、CD47を過剰発現し、それはマクロファージ細胞表面のSIRPαと結合することで、マクロファージによるがん細胞の食作用を妨げる。CD47を過剰発現するがん細胞としては、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、非ホジキンリンパ腫(NHL)、多発性骨髄腫(MM)、膀胱がん、卵巣がん、前立腺がん、肺がん、結腸がん、乳がん、および膵臓がんが挙げられる。腫瘍を有するマウスへのCD47特異的抗体の注射は、生体内で腫瘍増殖を顕著に阻害し得る[3−4]。ヒト白血病細胞を保有するマウス中のがん細胞は、この抗体がマウス注射されると、完全に排除された[5]
VEGFは、分子量約40kDaの分泌糖タンパク質のファミリーである。このファミリーは、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、およびPIGFをはじめとする、5つの構成要素を有する。そのそれぞれが、異なるリガンドと選択的に結合し得る、VEGFR1、VEGFR2、およびVEGFR3をはじめとする3つのVEGF受容体(VEGFR)がある。例えば、VEGFR1は、VEGF−A、VEGF−B、およびPIGFと結合し、VEGFR2は、VEGF−A、VEGF−C、およびVEGF−Dと結合するが、PIGFとは結合せず;VEGFR3は、VEGF−CおよびVEGF−Dのみと結合する。受容体は、異なる機能を有する。VEGFR1は、VEGFR2よりも10倍高い、非常に高い親和性でVEGF−Aと結合するので、それはVEGFR2を負に調節するように機能する。VEGFR2は、血管内皮細胞増殖を誘導して、血管増殖を促進する。他方、VEGFR3は、リンパ管導管発生と増殖に関連がある。特定の病態(例えば、がんおよび加齢黄斑変性)に見られるように、全てのVEGFおよびそれらの受容体の中でも、VEGF−AおよびVEGFR2が最重要であり、VEGFR2と結合するVEGF−Aの過剰分泌は、異常な血管増殖を引き起こして、病気の発症または悪化をもたらすであろう。したがって、VEGF−AおよびVEGFR2は、どちらも重要な医薬標的である。
抗VEGFモノクローナル抗体であるベバシズマブは、2004年に市販が認可され、転移性結腸がん、肺がん、および腎臓がんに対して特効がある。これもまたVEGFを標的とする組換えタンパク質薬剤のザルトラップ(Zaltra)は、VEGFトラップとしても知られており、2012年に転移性結腸がんの治療のために市販が認可された。VEGFR2を標的化するラムシルマブは、第III相臨床試験実施中である。抗CD47医薬は市場に出ておらず、全て前臨床段階にある。
これまでに、CD47およびVEGFの双方を標的とするいかなる単一分子医薬も報告されておらず、本発明はこの必要性を満たす。
本発明は、IgのFc断片を介して、VEGFRの細胞外ドメインのIg領域と連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg領域を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質を開示し、その中でタンパク質は、CD47およびVEGFに同時に結合して、CD47とマクロファージ細胞表面のSIRPとの結合をブロックして、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞増殖を阻害し得る。本出願は、組換え二機能性融合タンパク質をコードする核酸分子、タンパク質を発現する発現ベクター、タンパク質を生成する方法、およびCD47またはVEGFを過剰発現する疾患を治療する方法もまた、提供する。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質は、リンカーを介して、VEGF受容体(VEGFR)の細胞外ドメインのIg様領域と連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg様領域を含んでなり、その中でタンパク質は、CD47およびVEGFと結合し得て、CD47とマクロファージ細胞表面のSIRPとの結合をブロックし、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞の増殖を阻害する。
一実施形態では、組換え二機能性融合タンパク質中のシグナル調節タンパク質はSIRPαであり、シグナル調節タンパク質の細胞外ドメインのIg様領域はSIRPαD1である。
一実施形態では、組換え二機能性融合タンパク質中のVEGFRは、VEGFR1であり、VEGFR1のIg様領域は、VEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(VEGFR1D2)である。
一実施形態では、組換え二機能性融合タンパク質のリンカーは、IgのFc断片である。一実施形態では、Fc断片は、IgG1のFc断片である。
一実施形態では、組換え二機能性融合タンパク質は、ヒトIgG1のFc断片を介して、SIRPαの細胞外ドメインの第1のIg領域(SIRPαD1)と連結する、ヒトVEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2)を含んでなる。特定の一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質は、配列番号8に示される配列と95%同一であるアミノ酸配列を含んでなる。一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質および配列番号8の間のアミノ酸配列同一性は、少なくとも98%である。一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質および配列番号8の間のアミノ酸配列同一性は、少なくとも99%である。一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質は、配列番号8のアミノ酸配列を含んでなる。
別の実施形態では、本発明は、リンカーを介して、VEGF受容体(VEGFR)の細胞外ドメインのIg様領域と連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg様領域を含んでなる、本発明の組換え二機能性融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド分子を提供し、その中でタンパク質は、CD47およびVEGFと結合し得て、CD47とマクロファージ細胞表面のSIRPとの結合をブロックし、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞の増殖を阻害する。
一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、SIRPα、好ましくはSIRPαD1を含んでなる組換え二機能性融合タンパク質をコードする。一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、VEGFR1と、好ましくはVEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(VEGFR1D2)とを含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質をコードする。
一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、リンカーとしてIgのFc断片を含んでなり、好ましくは、リンカーとしてIgG1のFc断片を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質をコードする。
一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、ヒトIgG1のFc断片を介して、SIRPαの細胞外ドメインの第1のIg領域(SIRPαD1)と連結する、ヒトVEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2)を含んでなる組換え二機能性融合タンパク質をコードする。一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、配列番号8に示される配列と95%同一であるアミノ酸配列を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質をコードする。一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質および配列番号8の間のアミノ酸配列同一性は、少なくとも98%である。一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質および配列番号8の間のアミノ酸配列同一性は、少なくとも99%である。一実施形態では、本発明のポリヌクレオチド分子は、配列番号8のアミノ酸配列を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質をコードする。
別の実施形態では、本発明は、組換え二機能性融合タンパク質をコードする本発明のポリヌクレオチドを含んでなる、発現ベクターを提供する。
別の実施形態では、本発明は、本発明の発現ベクターを含んでなる宿主細胞を提供する。
別の実施形態では、本発明は、本発明の組換え二機能性融合タンパク質と、少なくとも1つのアジュバントとを含んでなる、医薬組成物を提供する。
別の実施形態では、本発明は、本発明の医薬組成物の治療有効量を患者または対象に投与するステップを含んでなる、CD47の過剰発現またはVEGFの過剰発現またはその双方によって引き起こされる、疾患を治療する方法を提供する。別の実施形態では、本発明は、CD47の過剰発現またはVEGFの過剰発現またはその双方によって引き起こされる疾患を治療するための医薬組成物の製造における、組換え二機能性融合タンパク質の使用を提供する。
一実施形態では、本発明の方法は、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、非ホジキンリンパ腫(NHL)、多発性骨髄腫(MM)、膀胱がん、卵巣がん、前立腺がん、肺がん、結腸がん、乳がん、膵臓がん、および腎細胞がんからなる群から選択される疾患を治療する方法である。別の実施形態では、本発明は、クローン病、アレルギー性喘息、および関節リウマチを治療する方法を提供する。
一実施形態では、本発明によるVEGF機能および活性の亢進によって引き起こされる疾患を治療する方法は、加齢黄斑変性、AMD、糖尿病性網膜症、肝臓線維症、および血管肉腫からなる群から選択される疾患を治療する方法である。
SIRPの構造の概略図である。 SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の構造および作用機序の概略図である。 SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の核酸配列(配列番号7)およびアミノ酸配列(配列番号8)を示す。 SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2のタンパク質電気泳動分析を示す。 標的結合活性分析の結果を示す。 標的阻害アッセイの結果を示す。 生体内抗腫瘍アッセイの結果を示す。 A549皮下異種移植モデルにおける、MAC−01の治療効果を示す。MAC−01で処置された群(各群n=6)が分析され、SIRPAD1−Fc、VEGFR1D2−Fc、およびSIRPAD1−FcとVEGFR1D2−Fcの組み合わせと比較された。各分子の用量は、次のとおりである:MAC−01:5mg/kg;SIRPAD1−FcおよびVEGFR1D2−Fc:単一または組み合わせのどちらかで2.5mg/kg。4週間にわたる週2回の腹腔内注射の処置は、腫瘍体積が100〜200mmに達した時点で開始された。
腫瘍増殖の2つ以上の薬理を標的化する、主に3つの異なるアプローチがある。最も一般的には、2つ以上の異なる薬剤の混合物が、患者に投与され得る。この選択肢は、可能な医薬組み合わせと、異なる用量に関して最大の融通性を可能にするが、それは、(a)錠剤数の負担増大および個々の薬剤の異なる投与スケジュールに起因する、患者の治療に対する潜在的な遵守不良、(b)薬剤と薬剤の相互作用のための可能な不適合性、および(c)薬剤副作用のリスク増大に悩まされる。これらの問題は、特にがんなどの慢性疾患の治療において、治療の有効性を低下させ、治療目的の達成を妨害し得る。
第2のアプローチは、単回投与剤形中における薬剤の固定用量組み合わせの使用に依存する。このアプローチは、錠剤数の負担を低下させ、改善された患者の服薬遵守をもたらす。固定用量組み合わせの不都合は、主に、活性成分間の可能な用量比の選択が限られることであり、最小限の副作用で最大効力を得るために、個々の患者を適切に滴定することがより困難になる。さらに、組み合わせ中の構成成分の異なる薬物動態特性は、個々の標的において薬力学効果に複雑な時間的ミスマッチをもたらすかもしれず、その結果、全体的な効力が損なわれる。
第3のアプローチは、単一化合物中で2つ以上の薬理を組み合わせる、多機能性薬剤の使用である。このような多機能性化合物の設計および検証は、より複雑であり、分子内の標的機能の最適な比率についてかなりの研究を要するが、一体化された薬物動態が、分子標的における調和のとれた薬力学活性をもたらすことができる。多機能性分子はまた、その他の薬剤との固定用量組み合わせに適していてもよく、それによって3つまたは4つにさえ至る薬理が単一丸薬中で組み合わされて、さらなる有効性増大をもたらす。
本発明者は、入念な実験を通じて、1つには腫瘍組織への血液供給を中断し、もう1つにはマクロファージによる腫瘍細胞食作用を誘導する、2つの作用機序を通じて、腫瘍を攻撃し得る新規組換え二機能性融合タンパク質を発明した。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質は、リンカーペプチドを介してVEGFRの細胞外ドメインのIg様領域に連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg様領域を含んでなる。このタンパク質は、CD47およびVEGFに同時に結合し得て、CD47とマクロファージ細胞表面のSIRPとの結合をブロックし、それによってマクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞の増殖を阻害する。
本発明の融合タンパク質は、2つの標的結合断片(例えば、SIRPαD1およびVEGFR1D2)およびリンカー(例えば、Fc断片)を含んでなる。当業者は、上記の3つの構成要素のいずれかを選択するための多数の設計選択肢があることを認識するであろう。
リンカーは、主に、ポリペプチドと、第2の異種ポリペプチドまたはその他のタイプの融合ポリペプチドとの間のスペーサーの役割を果たす。一実施形態では、リンカーは、ペプチド結合によって共に連結するアミノ酸、好ましくはペプチド結合によって連結する1〜20個のアミノ酸で構成され、その中でアミノ酸は、20個の天然起源アミノ酸から選択される。当業者によって理解されるように、これらのアミノ酸の1つまたは複数は、グリコシル化されてもよい。一実施形態では、1〜20個のアミノ酸は、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミン、およびリジンから選択されてもよい。一実施形態では、リンカーは、大部分が、グリシンおよびアラニンなどの立体障害のないアミノ酸で構成される。代表的リンカーは、ポリグリシン(特に(Gly)、(Gly))、ポリ(Gly−Ala)、およびポリアラニンである。下の実施例で示されるように、1つの代表的な適切なリンカーは、(Gly)Ser(配列番号X)である。さらなる実施形態では、本発明の二機能性融合タンパク質は、IgGのヒンジ領域または部分的ヒンジ領域に隣接して提供されるリンカー配列である、「ヒンジリンカー」を含んでなり得る。ヒンジリンカー配列はまた、本発明の二機能性融合タンパク質の製造可能性および安定性を改善するように設計されてもよい。
リンカーはまた、非ペプチドリンカーであってもよい。例えば、−NH−、−(CH−C(O)−(式中、s=2〜20である)などのアルキルリンカーが、利用され得る。これらのアルキルリンカーは、低級アルキル(例えば、C1〜6)、低級アシル、ハロゲン(例えば、Cl、Br)、CN、NH、フェニルなどの任意の立体障害のない基によってさらに置換されてもよい。
本発明の二機能性融合タンパク質はまた、分解を低下させるおよび/または半減期を増大させる、毒性を低下させる、免疫原性を低下させる、および/または生物学的活性を増大させるなどの所望の性質を与える目的で、非ポリペプチド分子に付着され得る。代表的分子としては、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリリジン、デキストランなどの直鎖ポリマー;脂質;コレステロール基(ステロイドなど);炭水化物、またはオリゴ糖分子が挙げられるが、これに限定されるものではない。
例えば、連結順序に関する設計を選択する際には、それらの双方の構成要素がそれぞれの標的に対する高い結合親和性を保つように、1つの構成要素の他の構成要素の空間配置に対する影響を最小化させることが好ましい。連結順序は、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2、またはSIRPαD1−VEGFR1D2−Fc、またはVEGFR1D2−SIRPαD1−Fcであってもよい。また当業者は、標的結合親和性が損なわれない限り、組換え二機能性融合タンパク質の分子量を最小化させて、融合タンパク質の生成を促進させるべきであることを認識するであろう。
例えば、リンカータンパク質断片は、Fc断片、またはその他の適切なリンカータンパク質であってもよい。Fc断片は、サイズが232アミノ酸であってもよく、ヒンジ領域にシスチン、CH2領域に2つのシスチン、およびCH3領域に2つのシスチンを含んでなる。ヒンジ領域のシスチンが、2つの単量体間のジスルフィド結合形成に寄与し、それによってホモ二量体を生成する一方で、CH2およびCH3領域のシスチンは、鎖内ジスルフィド結合を形成して、タンパク質を安定化させ得る。
免疫グロブリンとしては、IgG、IgA、IgM、IgD、およびIgAが挙げられ、その中では、IgGが最も豊富で比較的安定している。IgGは、そのFc断片がスタフィロコッカスプロテインAとの最大結合活性を示し、したがって容易に精製され得ることから、本発明において好適である。
例えば、CD47と結合できる、SIPRの細胞外領域のIg領域(SIRPα、SIRPγ)は、全て融合タンパク質で使用されてもよい。これは、VEGFRの細胞外領域Ig様領域についてもあてはまる。VEGFR1のD2は、最大活性でVEGFに結合することが知られており、したがって本発明において好適である。
非ヒト動物からのタンパク質またはペプチドの強力な免疫原性が、アレルギーおよびその他の悪影響をもたらすこともあるために、好ましくは、ヒトがん治療ではヒト由来配列が使用される。しかし、本発明では、異なる適用目的に基づいて、その他の動物タンパク質またはペプチドもまた使用されてもよい。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質中のシグナル調節タンパク質は、SIRPαである。前記シグナル調節タンパク質の細胞外ドメインのIg様領域は、SIRPαD1である。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質中のVEGFRは、VEGFR1であり、VEGFR1のIg様領域は、VEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg様領域(VEGFR1D2)である。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質中のFc断片は、IgG1のFc断片である。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質は、ヒトIgG1のFc断片を介して、VEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg様領域(VEGFR1D2)に連結し、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2を生じる、ヒトSIRPαの細胞外ドメインの第1のIg様領域を含んでなる。
一実施形態では、本発明の組換え二機能性融合タンパク質のアミノ酸配列は、図3のBに示される(配列番号8)。一実施形態では、二機能性組換え融合タンパク質は、配列番号8に記載される配列を有する、ポリペプチドを含んでなる。別の実施形態では、ポリペプチドは、上記ポリペプチドと、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%または99%の同一性があるアミノ酸配列を有し、その中でポリペプチドはCD47およびVEGFの双方に結合でき、腫瘍細胞増殖を阻害できる。
別の態様では本発明は、配列番号8に記載される配列を有するポリペプチドを含んでなる二機能性組換え融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含んでなる、単離核酸分子を提供する。別の実施形態では、ポリペプチドは、上記ポリペプチドと、少なくとも80%、85%、90%、95%、98%または99%の同一性があるアミノ酸配列を有し、その中でポリペプチドはCD47およびVEGFの双方に結合でき、腫瘍細胞増殖を阻害できる。
本発明は、前述の組換え二機能性融合タンパク質と、少なくとも1つの薬学的に許容可能な賦形剤とを含んでなる、医薬組成物もまた開示する。必要ならば、1つまたは複数の薬学的に許容可能な担体または賦形剤もまた、医薬組成物に包含されてもよい。担体としては、薬剤学では普通である、希釈剤、ビヒクル、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩壊剤、吸収促進剤、界面活性剤、収着担体、潤滑剤などが挙げられる。
このような組成物は、薬学的に許容される材料と生理学的に許容される製剤材料との混和材中に、治療的または予防的有効量のポリペプチドまたはタンパク質を含んでなる。医薬組成物は、例えば、組成物のpH、モル浸透圧濃度、粘度、透明度、色、等張性、臭気、無菌性、安定性、溶解または遊離速度、吸着または透過を改変、維持または保存するための製剤材料を含有してもよい。適切な製剤材料としては、アミノ酸(グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジンなど);抗菌剤;抗酸化剤(アスコルビン酸、亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素ナトリウムなど);緩衝液(ホウ酸、炭酸水素、Tris−HCl、クエン酸、リン酸、その他の有機酸など);増量剤(マンニトールまたはグリシンなど)、キレート化剤(エチレンジアミン四酢酸(EDTA)など);複合化剤(カフェイン、ポリビニルピロリドン、β−シクロデキストリンまたはヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンなど);増量剤;単糖類;二糖類およびその他の炭水化物(グルコース、マンノース、またはデキストリンなど);タンパク質(血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリンなど);着色料;着香料および希釈剤;乳化剤;親水性ポリマー(ポリビニルピロリドンなど);低分子量ポリペプチド;塩形成対イオン(ナトリウムなど);保存料(塩化ベンザルコニウム、安息香酸、サリチル酸、チメロサール、フェネチルアルコール、メチルパラベン、プロピルパラベン、クロルヘキシジン、ソルビン酸または過酸化水素など);溶媒(グリセリン、プロピレングリコールまたはポリエチレングリコールなど);糖アルコール(マンニトールまたはソルビトールなど);懸濁剤;界面活性剤または湿潤剤(プルロニック、PEG、ソルビタンエステル、ポリソルベート20やポリソルベート80などのポリソルベート、トリトン、トロメタミン、レシチン、コレステロール、チロキサポール(tyloxapal)など);安定性促進剤(スクロースまたはソルビトール);浸透圧促進剤(アルカリ金属ハロゲン化物(好ましくは、塩化ナトリウムまたは塩化カリウム、マンニトール、ソルビトールなど);送達ビヒクル;希釈剤;賦形剤および/または医薬品添加物が挙げられるが、これに限定されるものではない。(Remington's Pharmaceutical Sciences,18th Edition,A.R.Gennaro,ed.,Mack Publishing Company,1990)。
最適医薬組成物は、例えば、意図される投与経路、送達形態、および所望の用量次第で、当業者によって判定されるであろう。例えば、前出のRemington's harmaceutical Sciencesを参照されたい。このような組成物は、ポリペプチドの物理的状態、安定性、生体内遊離速度、および生体内クリアランス速度に影響を与えてもよい。例えば、適切な組成物は、注射用水、非経口投与のための生理学的食塩水であってもよい。
医薬組成物中の主要ビヒクルまたは担体は、水性または非水性のどちらであってもよい。例えば、適切なビヒクルまたは担体は、場合により非経口投与のための組成物で一般的なその他の物質が添加された、注射用水、生理学的食塩水または人工脳脊髄液であってもよい。血清アルブミンと混合された中性緩衝食塩水または生理食塩水は、さらなる代表的ビヒクルである。その他の代表的医薬組成物は、Tris緩衝液、または酢酸緩衝液を含んでなり、それらはソルビトールまたはその適切な代替物をさらに含んでもよい。本発明の一実施形態では、組成物は、所望の純度を有する選択された組成物と、凍結乾燥ケークまたは水溶液の形態の任意選択の配合物因子(Remington's Pharmaceutical Sciences、前出)とを混合することで、貯蔵のために調合されてもよい。さらに、治療用組成物は、スクロースなどの適切な賦形剤を使用して、凍結乾燥物として調合されてもよい。
製剤は、例えば、吸入療法、経口、または注射などの多様な方法によって送達され得る。非経口投与が検討される場合、本発明で使用される治療用組成物は、薬学的に許容されるビヒクル中に、所望のポリペプチドを含んでなる、発熱性物質を含まない非経口的に許容される水溶液の形態であってもよい。非経口注射に特に適するビヒクルは、その中でポリペプチドが無菌等張溶液として調合される、適切に保存された無菌蒸留水である。さらに別の調製は、製品の制御放出または持続放出を提供する、注射用微小球、生体内分解性粒子、ポリマー化合物(ポリ乳酸、ポリグリコール酸)、ビーズ、またはリポソームなどの所望の分子と、薬剤との調合を伴い得て、次に製品は蓄積注射を通じて送達されてもよい。ヒアルロン酸もまた使用されてもよく、これは、循環中の持続期間を促進する効果を有してもよい。所望の分子を導入するためのその他の適切な手段としては、植込み型薬物送達デバイスが挙げられる
別の態様では、注射投与に適する医薬製剤は、水溶液中で、好ましくは、ハンク溶液、リンゲル液、または生理学的緩衝食塩水などの生理学的適合性緩衝液中で、調合されてもよい。水性注射懸濁液は、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、またはデキストランなどの懸濁液の粘度を増大させる物質を含有してもよい。さらに、活性化合物の懸濁液は、妥当な油性注射懸濁液として調合されてもよい。適切な親油性溶媒またはビヒクルとしては、ゴマ油または合成脂肪酸エステルなどの脂肪油、オレイン酸エチル、トリグリセリド、またはリポソームなどが挙げられる。非脂質ポリカチオン性アミノポリマーもまた、送達のために使用されてもよい。任意選択的に、懸濁液は、適切な安定剤または化合物の溶解度を増大させる薬剤もまた含有して、高度に濃縮された洗剤溶液の調製ができるようにされてもよい。別の実施形態では、医薬組成物は、吸入のために調合されてもよい。吸入溶液はまた、エアロゾル送達のために噴霧剤と共に調合されてもよい。さらに別の実施形態では、溶液は噴霧されてもよい。肺投与は、化学修飾タンパク質の肺送達を記載する、PCT出願PCT/US94/001875号明細書でさらに説明される。
特定の製剤が経口投与されてもよいこともまた、検討される。本発明の一実施形態では、この様式で投与される分子は、錠剤およびカプセルなどの固体剤形の調剤で習慣的に使用される担体の存在下または不在下で、調合され得る。例えば、カプセルは、生物学的利用能が最大化され体循環前の分解が最小化された場合に、胃腸管内のある点で製剤の活性部分を遊離するように設計されてもよい。治療的分子の吸収を促進させるために、追加的な薬剤が含まれ得る。希釈剤、着香料、低融点ワックス、植物油、潤滑剤、懸濁剤、錠剤崩壊剤、およびバインダーもまた、用いられてもよい。経口投与のための医薬組成物はまた、経口投与に適する使用量で、当該技術分野で周知の薬学的に許容可能な担体を使用して、調合され得る。このような担体は、医薬組成物が、患者による摂取のために、錠剤、丸薬、糖衣丸、カプセル、液体、ゲル、シロップ、スラリー、懸濁液などとして、調合できるようにする。
経口使用のための医薬品は、活性化合物を固体賦形剤と合わせて、結果として得られる顆粒混合物を(任意選択的に粉砕後に)処理し、錠剤または糖衣丸コアを得ることで、得られ得る。所望ならば、適切な助剤もまた添加され得る。適切な賦形剤としては、乳糖、スクロース、マンニトール、およびソルビトールをはじめとする糖などの炭水化物、またはタンパク質増量剤;トウモロコシ、小麦、米、ジャガイモ、またはその他の植物からのデンプン;メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、またはナトリウムカルボキシメチルセルロースなどのセルロース;アラビアおよびトラガカントをはじめとするガム;およびゼラチンおよびコラーゲンなどのタンパク質が挙げられる。所望ならば、架橋ポリビニルピロリドン、寒天、およびアルギン酸またはアルギン酸ナトリウムなどのその塩などの崩壊剤または可溶化剤を添加してもよい。
糖衣丸コアは、アラビアガム、滑石、ポリビニルピロリドン、カーボポールゲル、ポリエチレングリコール、および/または二酸化チタン、ラッカー溶液、および適切な有機溶媒または溶媒混合物もまた含有してもよい、濃縮砂糖溶液などの適切なコーティングと併せて使用されてもよい。製品識別のために、または活性化合物の量すなわち、用量を特徴付けるために、染料または色素が、錠剤または糖衣丸コーティングに添加されてもよい。
経口的に使用し得る医薬品としては、ゼラチンからできたプッシュフィットカプセル、ならびにゼラチンとグリセロールまたはソルビトールなどの被覆とからできた軟質密封カプセルもまた挙げられる。プッシュフィットカプセルは、乳糖またはデンプンなどの増量剤またはバインダー、滑石またはステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤、および任意選択的に安定剤と混合された、活性成分を含有し得る。軟質カプセル内では、活性化合物は、安定剤の存在下または不在下で、脂肪油、液体、または液体ポリエチレングリコールなどの適切な液体に溶解されまたは懸濁されていてもよい。
持続送達または制御送達製剤中のポリペプチドを含む製剤をはじめとする、追加的な医薬組成物は、当業者には明白であろう。リポソーム担体、生体内分解性微粒子または多孔性ビーズ、および蓄積注射などの多様なその他の持続送達または制御送達手段を調合するための技術もまた、当業者に知られている.例えば、医薬組成物の送達のための多孔性ポリマー微粒子の制御放出を記載する、PCT/US93/00829号明細書を参照されたい。持続放出製剤の追加的な例としては、例えば、フィルムまたはマイクロカプセルなどの造形品の形態の半透性ポリマーマトリックスが挙げられる。持続放出マトリックスは、ポリエステル、ハイドロゲル、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号明細書、欧州特許第58,481号明細書)、L−グルタミン酸とγエチル−L−グルタミン酸の共重合体(Sidman et al.,Biopolymers,22:547−556(1983)、ポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)Langer et al.,J.Biomed.Mater.Res.,15:167−277,(1981);Langer et al.,Chem.Tech.,12:98−105(1982))、酢酸ビニルエチレン(Langer et al.、前出)またはポリ−D(−)−3−ヒドロキシ酪酸(欧州特許第133,988号明細書)を含んでもよい。持続放出組成物としてはまた、いくつかの当該技術分野で公知の方法のいずれかによって調製され得る、リポソームも挙げられる。例えば、Eppstein et al.,PNAS(USA),82:3688(1985);欧州特許第36,676号明細書;欧州特許第88,046号明細書;欧州特許第143,949号明細書を参照されたい。
生体内投与のために使用される医薬組成物は、典型的に、無菌でなくてはならない。それは、滅菌濾過膜を通過させる濾過によって、達成されてもよい。組成物が凍結乾燥される場合、この方法を使用した滅菌が、凍結乾燥および水戻しの前または後のどちらかで実施されてもよい。非経口投与のための組成物は、凍結乾燥形態でまたは溶液で貯蔵されてもよい。さらに、非経口組成物は、通常、例えば、皮下注射針によって貫通可能なストッパーを有する、静脈注射用溶液バッグまたはバイアルなどの無菌アクセスポートを有する容器に入れられる。
ひとたび医薬組成物が調合されたら、それは、溶液、懸濁液、ゲル、エマルション、固体、または脱水または凍結乾燥粉末として、滅菌バイアル内に貯蔵されてもよい。このような製剤は、すぐ使用できる形態、または投与に先だって水戻しを要する形態(例えば、凍結乾燥形態)のどちらかで、貯蔵されてもよい。
特定の実施形態では、本発明は、単回投与単位を作成するためのキットを対象とする。キットは、それぞれ、乾燥タンパク質を有する第1の容器、および水性製剤を有する第2の容器の双方を含有してもよい。単一および複数チャンバーがあるプレフィルドシリンジ(例えば、液体シリンジおよび溶解シリンジ)を含有するキットもまた、本発明の範囲内に含まれる。
治療的に用いられる医薬組成物の有効量は、例えば、治療状況および目的に左右される。したがって当業者は、治療のための適切な用量レベルが、一つには、送達される分子、ポリペプチドがそれに対して使用される適応症、投与経路、および患者のサイズ(体重、身体表面積または臓器サイズ)と状態(年齢および総体的な健康)次第で、変動することを理解するであろう。したがって、臨床医は、最適治療効果を得るために、用量を滴定して投与経路を変更してもよい。典型的な用量は、上述の要因次第で、約0.1mg/kgから約100mg/kg以上の範囲であってもよい。ポリペプチド組成物は、好ましくは、静脈内に注射または投与されてもよい。長時間作用型医薬組成物は、特定製剤の半減期およびクリアランス速度次第で、3〜4日間毎、毎週、または隔週で投与されてもよい。投与の頻度は、使用される製剤中のポリペプチドの薬物動態パラメータに左右される。典型的に、組成物は、所望の効果を達成する用量になるまで投与される。したがって組成物は、単回用量として、または経時的に複数用量として(同一であるかまたは異なる濃度/用量で)、または持続注入として、投与されてもよい。適切な用量のさらなる精密化は、日常的に行われる。適切な用量は、適切な用量応答データの使用を通じて確認されてもよい。
医薬組成物の投与経路は、例えば、経口的;静脈内、腹腔内、大脳内(脳実質内)、脳室内、筋肉内、眼球内、動脈内、門脈内、病巣内経路、髄内、クモ膜下腔内、脳室内、経皮、皮下、または腹腔内注射を通じて;ならびに持続放出システムによるまたは移植装置による、鼻腔内、腸内、局所、舌下、尿道、膣内、または直腸内手段などの公知の方法に従う。所望であれば、組成物は、ボーラス注入によって投与され、または点滴によって連続的に、または移植装置によって、投与されてもよい。代案としてはまたはそれに加えて、組成物は、その上に所望の分子が吸収されまたはカプセル化されている、メンブレン、スポンジ、または別の適切な材料の移植を通じて、局所的に投与されてもよい。移植装置が使用される場合、装置は、任意の適切な組織または臓器に埋め込まれてもよく、所望の分子の送達は、拡散、時期設定放出ボーラス、または連続投与を通じた送達であってもよい。
症例によっては、本発明の二機能性融合タンパク質は、本明細書に記載されるような方法を使用して、ポリペプチドを発現および分泌するように遺伝子操作されている、特定細胞の移植によって送達され得る。このような細胞は、動物またはヒト細胞であってもよく、自己由来、異種性、または異種であってもよい。任意選択的に、細胞は、不死化されていてもよい。免疫学的反応の確率を低下させるために、細胞をカプセル化して、周囲組織の浸潤を回避してもよい。カプセル化材料は、典型的に、ポリペプチド生成物を放出させるが、患者の免疫系による、または周囲の組織からのその他の有害な要素による、細胞破壊を防止する、生体適合性の半透性ポリマーエンクロージャまたはメンブレンである。
本発明の二機能性融合タンパク質、またはその誘導体をコードする核酸分子が対象に直接導入される、生体内遺伝子治療もまた想定される。例えば、本発明の二機能性融合タンパク質をコードする核酸配列が、アデノ随伴ウイルスベクターなどの適切な送達ベクターの存在下または不在下で、核酸コンストラクトの局所注射を通じて標的細胞内に導入される。代案のウイルスベクターとしては、レトロウイルス、アデノウイルス、単純ヘルペスウイルス、および乳頭腫ウイルスベクターが挙げられるが、これに限定されるものではない。ウイルスベクターの物理的移動は、所望の核酸コンストラクトまたは所望の核酸配列を含有するその他の適切な送達ベクターの局所注射、リポソーム媒介移入、直接注射(裸のDNA)、または微粒子衝撃(遺伝子銃)によって、生体内で達成されてもよい。
本開示の組成物は、単独でまたはその他の治療薬との組み合わせで使用されて、それらの治療効果を促進し、または可能な副作用を低減させてもよい。
本発明の別の目的は、上記組換え二機能性融合タンパク質と、それを含んでなる医薬組成物とを調製する方法を提供することである。一実施形態では、調製方法は、(1)コード化をするポリヌクレオチド分子を提供するステップと;(2)(1)のポリヌクレオチド分子を含んでなる発現ベクターを構築するステップと;(3)(2)の発現ベクターで、適切な宿主細胞を形質移入または形質転換して培養し、宿主細胞内でタンパク質を発現させるステップと;(4)タンパク質を精製するステップとを含んでなる。調製は、当業者によって実証され良く知られている技術によって、実施されてもよい。
本発明の別の目的は、前述の医薬組成物の有効量をそれを必要とする患者または対象に投与するステップを含んでなる、本発明の医薬組成物を使用して、がんを治療する方法を提供することである。一実施形態では、医薬組成物が使用されて、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、非ホジキンリンパ腫(NHL)、多発性骨髄腫(MM)、膀胱がん、卵巣がん、前立腺がん、肺がん、結腸がん、乳がん、膵臓がんおよび腎臓がんをはじめとするが、これに限定されるものではない、CD47過剰発現腫瘍またはがんが治療される。
一実施形態では、医薬組成物を使用して、クローン病、アレルギー性喘息、関節リウマチをはじめとするが、これに限定されるものではない、CD47を過剰発現するその他の関連病状が治療され得る。
一実施形態では、医薬組成物は、加齢黄斑変性(AMD)、糖尿病性網膜症(DR)、肝臓線維症、血管肉腫などをはじめとするが、これに限定されるものではない、VEGFの機能または活性を阻害することが所望される疾患で使用され得る。
また、本発明は、組換え二機能性融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド分子と、組換え二機能性融合タンパク質を発現する発現ベクターとを提供する。ベクターの例としては、プラスミド、ウイルスベクター、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)、形質転換能を有する人工染色体(TAC)、哺乳類人工染色体(MAC)、およびヒト人工エピソーム染色体(HAEC)が挙げられるが、これに限定されるものではない。
本発明は、上記発現ベクターを含んでなる宿主細胞を提供する。宿主細胞は、発現ベクターで形質転換または形質移入されてもよい。適切な宿主細胞としては、原核細胞、酵母、およびその他の真核生物が挙げられる。好ましくは、大腸菌(Escherichia coli)、酵母または哺乳類細胞株(COSまたはCHOなど)が使用される。
本発明の組換え二機能性融合タンパク質(SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2)は、ヒトシグナル調節タンパク質ドメインの細胞外の第1のIg様領域(SIRPαD1)、ヒトVEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg様領域(VEGFR1D2)と、ヒトIgG1のFc断片とを含んでなる。タンパク質は、100kDaの分子量のホモ二量体である。チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞の安定発現細胞株がスクリーニングによって得られ、100ミリグラムの融合タンパク質が得られた。生体外では、タンパク質は、CD47およびVEGFに同時に結合して、CD47とマクロファージ表面のSIRPとの結合を妨げ、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を促進して、VEGFによって誘導される血管内皮細胞増殖を阻害し得ることが確認された。SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2は、生体内試験でCD47陽性腫瘍細胞HL60に対する強力な効力を示し、腫瘍を完全に排除してもよい。これは、腫瘍組織内の血管新生を阻害し、マクロファージによる食作用を刺激することで達成される。
本発明は、2つの重要ながん標的、SIRPαおよびVEGFを対象とする。SIRPαのブロックは、マクロファージ(Mφ)による腫瘍細胞の食作用を促進してもよいが、大型腫瘍は、豊富な血液供給のために効果的に貪食(phagocyted)されない。VEGFのみのブロックもまた、腫瘍を排除し得ない。SIRPαおよびVEGFが同時にブロックされると、腫瘍は、マクロファージによる食作用(Mφ)の影響をより受け易くなり、増殖が阻害されて完全に排除され得る。
ここで本発明を下の非限定的実施例によって詳述する。
実施例1:SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2はCD47およびVEGFと結合してHL60腫瘍増殖を阻害する。
1.SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2発現ベクターの構築
Plg−Tail(R&D systems)が用いられた。クローニング前に、プライマー1および2によってFcコード配列を増幅させて、Fcのカルボキシル末端の停止コドンを欠失させ、PCR産物をPlg−Tail中のEcoRI/XhoI部位にクローニングすることで、plg−Tailが改変された。SIRPαD1のコード配列は、THP−1(ATCC(登録商標)TIB−202(商標))細胞からのプライマー3および4によって増幅され、VEGFR1D2のコード配列は、HUVEC(ATCC(登録商標)PCS−100−010(商標))細胞からのプライマー5および6によって増幅された。2つのPCR産物は、改変plg−Tailベクター中のHindIII/EcoRIおよびXhoI/XbaI部位にそれぞれクローン化され、このようにしてベクターpSIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が作成された。
2.タンパク質発現および精製
CHO細胞を含有する完全細胞培養液DMEM(10%FBS)が、ウェルあたり0.5mlで24ウェルプレートに添加され、プレートはインキュベーター内で24時間保たれた。形質移入のために、0.5μgのプラスミドDNAおよび2μlのリポフェクタミン2000(カタログ番号11668−027、Invitrogen)が50μlの無血清培養液に別々に溶解され、次に室温で20分間混合されて、ウェルに緩慢に添加され、インキュベーター内に24時間戻された。翌日、100μlの血清が採取されて、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)によるタンパク質発現試験のために使用された。
3.タンパク質発現試験
タンパク質発現試験は、以下の工程によってELISAによって実施された:抗ヒトIgGヤギ抗体F(ab')2フラグメント(Biosource International Inc)がPBSリン酸緩衝液に溶解されて、次にウェルあたり20ngで、96ウェルELISAプレート内に添加された。ELISAプレートは、4℃の冷蔵庫に一晩入れられた。試験では、プレートがブロッキング溶液(PBS、0.05%ツイーン20、3%脱脂乳)で1時間ブロックされ、次に希釈血清が添加されて室温で1時間インキュベートされた。洗浄溶液(PBS、0.05%ツイーン20)で5回の洗浄後、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)標識抗ヒトIgGウサギ抗体(Jackson ImmunoResearch Lab)が添加され、プレートが室温で1時間インキュベートされた。5回の洗浄後、HRPの基質が添加されて、2分後に停止液(1NHSO)を使用して、発色反応が停止された。光学濃度は、450nmで測定された。
4.安定発現細胞株のスクリーニング
形質移入細胞は、濃度増大圧縮抗生物質スクリーニング(Geneticin、カタログ番号10131035、Invitrogen)を受けた。不安定細胞は徐々に死滅して、生存した細胞は、ウェルあたり0.5〜1個の細胞に希釈にして、5枚の96ウェルプレートに添加された。プレートは、インキュベーターに10〜15日間入れられた。単一クローンを含有するウェルがELISAで試験され、次に陽性細胞が増殖され、無血清Ex−細胞CDCHO培養液(カタログ番号14361C−1000ML、SIGMA)を用いて習慣的に培養された。さらなるスクリーニング後、最大発現レベルに相当する細胞が選択されて、使用のために冷凍された。
5.タンパク質生成および精製
安定発現細胞株(3×10/ml)が、300ml無血清培養液を含有する2L振盪フラスコに接種され、振盪フラスコは培養のために振盪床に入れられた。細胞密度が5×10/mlに達した後、本発明者らは上清を得た。上清は、プロテインAカラムによって精製された。精製タンパク質は、透析(pH7.0)によってPBSで置換された。タンパク質電気泳動分析を用いて、少なくとも98%の純度が確証された。
6.標的結合親和性
標的CD47およびVEGFに対するSIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の結合親和性は、フローサイトメトリーおよびELISA法を使用して試験された。
SEM−K2細胞およびHL60細胞が、結合親和性試験で使用された(前者は急性リンパ芽球性白血病細胞であり、後者は前骨髄球性白血病細胞である)。PBSでの洗浄後、細胞は、1×10/mlの濃度でPBSに懸濁された。hlgG(1μg/ml)が細胞懸濁液に添加されて、懸濁液は4℃の冷蔵庫内で1時間インキュベートされた。細胞は、PBSで洗浄した後に、96ウェルU形細胞培養プレート(カタログ番号163320、Nunc(商標))に移された(ウェルあたり100μl)。次に、異なる濃度のSIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が添加されて、細胞は、4℃の冷蔵庫内で1時間インキュベートされた。細胞は、PBSで洗浄した後に懸濁されて、FITC標識抗ヒトIgG−Fc抗体(カタログ番号F9512、Sigma)と共にインキュベートされた。後1時間、細胞は、フローサイトメトリー(Guava easy Cyte6HT−2L、Millipore)によって試験された。
VEGF−Aの結合親和性は、以下の工程でELISAによって試験された:
VEGF−165をコーティング緩衝液CBS(Sigma−Aldrich Co.,製品コード:1001329288 C3041−100CAP)で1000ng/mlに希釈する;100μlの溶液をELISAプレート(カタログ番号442404、Nunc(商標))に添加する(ウェルあたり100ng);被覆プレートを4℃の冷蔵庫に一晩入れる;試験中に、被覆プレートを0.05%のPBS−Tで1回洗浄し、次に被覆プレートを3%の脱脂乳で1時間封止する;希釈SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2(20、10、5、…0.01nM)を被覆プレートに添加する(ウェルあたり100μl);室温で1時間インキュベートした後、サンプルを廃棄し、溶液を0.05%のPBS−Tで5回洗浄する;100μlの希釈HRP−ウサギ抗ヒトIgGFcを添加する(1:20000)(カタログ番号:309−036−008、Jackson ImmunoResearch Lab);溶液を室温で1時間インキュベートする;プレートを洗浄溶液で5回洗浄する;HRP基質を添加する;暗所で発色反応を10〜20分間実施し、1NHSOを使用して反応を停止させる;マイクロプレートリーダー上でOD450値を得る。
7.標的活性ブロックアッセイ
SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が、CD47−SIRPαの結合によって誘導される食作用阻害活性をブロックし得るかどうかを試験するために、FITCCFSE標識SEM−K2細胞およびRAW264.7細胞を2:1のRAW264.7:SEM−K2比で混合する;次に混合物を6枚の新しい細胞培養プレート内で、異なる濃度を有するSIRPαD1−Fc−VEGFR1D2、SIRPαD1−Fc、およびヒトIgG−Fcと共にインキュベートする;4時間後にプレートを注意深く振盪して、懸濁SEM−K2細胞を吸引し、プレートをPBSで2回洗浄して全ての懸濁細胞を除去する;プレート壁上のRAW264.7細胞をトリプシン−EDTAにより消化して、プレートをPBSで2回洗浄する;RAW264.7細胞によるSEM−K2細胞の食作用比率をフローサイトメトリーを通じて定量的に分析する。
8.抗腫瘍アッセイ
SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の生体内抗腫瘍活性が、HL−60皮下腫瘍モデルにおいて試験された。HL−60細胞株は、急性前骨髄球性白血病がある1人の患者に由来する、特徴がよく分かっている生体外ヒト白血病モデルであり[6]、薬物の治療効果のための異種移植片マウスモデルで幅広く使用されている[7−9]。20匹のBalb/cヌードマウスに、白血病(HL60)細胞(マウスあたり4×10個の細胞)が皮下注射された。腫瘍が100〜150mmにまで増殖したら、マウスは4群に分割された:第1群には、PBSが腹腔内注射され;第2群には、VEGFR1D2−Fcが腹腔内注射され;第3群には、SIRPαD1−Fcが腹腔内注射され;第4群には、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が腹腔内注射された。各グループの用量は3mg/kgであり、週2回で連続的に6回投与された。腫瘍の体積および重量は、週2回測定された。
実験結果
1.SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2発現ベクターの構築
SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2は、ヒトIgG1のFc断片によって連結する、SIRPαの第1の細胞外ドメイン(D1)およびVEGFR1の第2の細胞外ドメイン(D2)からなる組換えFc融合タンパク質であり、MAC−01と命名される。それは、図2のAに示されるような構造を有する。SIRPαD1およびVEGFR1D2は、分子クローニングによって、それぞれN末端およびC末端に連結される。SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の配列は、1503ヌクレオチドを含有し(図3のA)、その中でシグナルペプチドコード配列は63ヌクレオチド(赤色)を有し、SIRPαD1は426ヌクレオチド(青色)を有し、IgG1−Fcは696ヌクレオチド(黒色)を有し、VEGFR1D2は306ヌクレオチド(緑色)を有し、EcoRI配列は6ヌクレオチドを有し、XhoI配列は6ヌクレオチドを有する。図3のBは、対応するアミノ酸配列を示す。
2.タンパク質発現解析
タンパク質電気泳動法(SDS−PAGE)を使用することで、本発明者らは、タンパク質分子量が、非還元条件下で170kDaよりも大きいことを見出し(図4)、これは理論的な値(100kDa)とかなり異なる。これは、タンパク質のグリコシル化に起因するかもしれない。
3.SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の標的結合親和性
フローサイトメトリーおよびELISAを使用することで、本発明者らは、VEGF−Aに対する、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の結合親和性を解析した。結果は、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が、CD47(図5のA)およびVEGF−A(図5のB)のどちらでも優れており、それぞれ0.1〜1.0nM(CD47)および0.08〜0.15nM(VEGF−A)のEC50を有することを示した。
4.SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2はマクロファージによる腫瘍細胞の食作用を促進する
標識急性リンパ芽球性白血病細胞SEM−K2、およびマウスのマクロファージ(RAW264.7)を使用することで、本発明者らは、腫瘍細胞の食作用に対する、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2の効果を解析した。結果は、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が、腫瘍細胞のマクロファージによる食作用を有意に強化したことを示した(図6)。効果は用量依存的であった。
5.SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2タンパク質の抗腫瘍活性
HL60皮下腫瘍モデルを使用することで、本発明者らは、生体内SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2タンパク質の抗腫瘍活性を試験した。図7に示されるように、VEGFR1D2−Fc処置群は、腫瘍増殖に対する非常に限定的な阻害効果を示し、SIRPαD1−Fc処置群は、腫瘍増殖に対する明白な阻害効果を示したが、腫瘍を排除するには十分でなかった。対照的に、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2による処置後、マウスは、治療開始時の100mmからの腫瘍サイズの低下を示しながら、治療の終わりには、腫瘍はほとんど消滅していた。陰性対照群では、マウスの腫瘍体積は経時的に徐々に増大し、最終的に1000mmに達した。実験結果は、VEGFの活性阻害だけでは、HL60腫瘍に対して有意な治療効果をもたらさないことを示し、HL60腫瘍の増殖が、VEGFにほとんど依存しないことが示唆された。腫瘍によって誘導されるマクロファージによる食作用阻害のブロックは、マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を強化し、それによって腫瘍細胞の増殖が有意に阻害された。しかし、VEGFおよびCD47−SIRPαの双方の機能が阻害されれば、腫瘍は、完全に除外されるであろう。
上記データは、組換え二機能性融合タンパク質SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2が、優れた二重標的結合親和性がある新規組換えタンパク質であることを示唆する。生体内実験は、SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2タンパク質が、有意な抗腫瘍活性を有することを示す。HL60モデルでは、腫瘍が完全に排除され得る。タンパク質は、腫瘍を排除する主に2つの機序を有する:腫瘍増殖に必要な栄養供給を停止させる、腫瘍中の血管増殖阻害;マクロファージによる腫瘍細胞の強力な食作用を誘導するように、腫瘍によって誘導される自己防御機序を破壊する、腫瘍細胞表面のCD47と貪食細胞表面のSIRPαとの結合。これらの2つの機序は相乗的であり、すなわち、腫瘍体積は栄養欠如のために低下し、したがって腫瘍はマクロファージによってより容易に貪食されて、腫瘍排除がもたらされる。
実施例2 MAC−01は肺がん(A549)増殖を阻害する。
上記組換えFc融合タンパク質SIRPAD1−Fc−VEGFR1D2(MAC−01)が、A549肺がん異種移植モデル上で試験された。A549細胞株は、58才の白人男性のがん性肺組織の除去と外植腫瘍中での培養を通じて、D.J.Giard,et al.によって1972年に最初に開発された[10][11]。A549異種移植マウスモデルは、多数の薬剤候補の有効性評価のために広範に利用されている[12−15]。実験データは、MAC−01が、VEGFおよびCD47の双方に同時に結合し得て、したがってそれぞれの分子媒介シグナルをブロックし得ること示した。生体内肺がん異種移植モデルで検討された場合、MAC−01は強力な抗腫瘍活性を示し、それは単一分子の組み合わせの活性よりも明確により良い。
Balb/cヌードマウスに、200μLの無血清培地/マトリゲル(50:50v/v)中の5×10のA549細胞が皮下注射された。平均腫瘍体積が100〜200mmに達したら、適切なサイズの腫瘍を有する30匹のマウスが、腫瘍体積に従って5群(群あたり6匹)に無作為化された。マウスは、5mg/kgのMAC−01、または2.5mg/kgのSIRPAD1−Fc、または2.5mg/kgのVEGFR1D2−Fc、または2.5mg/kgのSIRPAD1−Fcと2.5mg/kgのVEGFR1D2−Fcとの組み合わせのいずれかで、週2回の腹腔内注射によって、4週間にわたり処置された。陰性対照として、PBS処置が使用された。抗腫瘍効果は、処置群からの腫瘍体積を対照群で除して100を乗じた、%T/C(処置群対対照群)として表される。
図8で示されるように、SIRPAD1−Fcのみによる処置は、極小の腫瘍増殖阻害をもたらし、腫瘍増殖阻害比はわずか93%T/Cであった。VEGFR1D2−Fcによる処置が、劇的な腫瘍増殖阻害(32%T/C)を引き起した一方で、VEGFR1D2−Fc処置へのSIRPAD1−Fcの添加は、VEGFR1D2−Fc−媒介(medaited)腫瘍増殖阻害をさらに向上させなかった(33%T/C)。しかし有望なことに、組換え二機能性タンパク質MAC−01による処置は、劇的な腫瘍増殖阻害(25%T/C)をもたらし、それは、VEGFR1D2−Fcのみ、または単一分子(P=0.05)組み合わせのどちらの処置群と比較しても、大幅により顕著であった。統計学分析の結果は、表2に示される。
上記結果は、組換え二機能性タンパク質MAC−01が、劇的な生体内抗腫瘍活性を有することを示し、これはVEGFおよびSIRPαを同時にブロックするためである可能性が高い。
本発明を1つまたは複数の実施形態に関連して上で説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、説明は、添付の特許請求の精神および範囲内に含まれてもよい、全ての代案、修正、および同等物をカバーすることが意図されるものと理解すべきである。本明細書で引用される全ての参考文献(referenced)は、その内容全体が、参照によりさらに援用される。
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Claims (21)

  1. リンカーを介して、VEGF受容体(VEGFR)の細胞外ドメインのIg領域と連結する、シグナル調節タンパク質(SIRP)の細胞外ドメインのIg領域を含んでなる、組換え二機能性融合タンパク質であって、その中で前記タンパク質が、CD47およびVEGFに結合して、前記CD47とマクロファージ細胞表面の前記SIRPとの結合をブロックし、前記マクロファージによる腫瘍細胞の食作用を刺激して、前記VEGFによって誘導される血管内皮細胞増殖を阻害し得る、組換え二機能性融合タンパク質。
  2. 前記シグナル調節タンパク質がSIRPαである、請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  3. 前記シグナル調節タンパク質の細胞外ドメインのIg領域がSIRPαD1である、請求項2に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  4. 前記VEGFRがVEGFR1である、請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  5. VEGFR1のIg領域が、VEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(VEGFR1D2)である、請求項4に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  6. 前記リンカーがIgのFc断片である、請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  7. 前記Fc断片がIgG1のFc断片である、請求項6に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  8. ヒトIgG1のFc断片を介して、SIRPαの細胞外ドメインの第1のIg領域(SIRPαD1)と連結する、ヒトVEGFR1の細胞外ドメインの第2のIg領域(SIRPαD1−Fc−VEGFR1D2)を含んでなる、請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  9. 配列番号8と少なくとも80%、85%、90%、95%、98%または99%同一性のアミノ酸配列を含んでなる、請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  10. 配列番号8のアミノ酸配列を含んでなる、請求項9に記載の組換え二機能性融合タンパク質。
  11. 請求項9に記載の組換え二機能性融合タンパク質をコードする、ポリヌクレオチド。
  12. 請求項10に記載の組換え二機能性融合タンパク質をコードする、ポリヌクレオチド。
  13. 請求項11に記載のポリヌクレオチドを含んでなる、発現ベクター。
  14. 請求項12に記載のポリヌクレオチドを含んでなる、発現ベクター。
  15. 請求項13に記載の発現ベクターを含んでなる、宿主細胞。
  16. 請求項1に記載の組換え二機能性融合タンパク質と、少なくとも1つの薬剤アジュバントとを含んでなる、医薬組成物。
  17. 請求項に16記載の医薬組成物の治療有効量を患者または対象に投与するステップを含んでなる、CD47の過剰発現によって引き起こされる疾患を治療する方法。
  18. 前記疾患が、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、非ホジキンリンパ腫(NHL)、多発性骨髄腫(MM)、膀胱がん、卵巣がん、前立腺がん、肺がん、結腸がん、乳がん、膵臓がん、および腎細胞がんの群から選択される、請求項17に記載の方法。
  19. 前記疾患が、クローン病、アレルギー性喘息、および関節リウマチの群から選択される、請求項18に記載の方法。
  20. 請求項16に記載の医薬組成物の治療有効量を患者または対象に投与するステップを含んでなる、VEGF機能および活性の亢進によって引き起こされる疾患を治療する方法。
  21. 前記疾患が、加齢黄斑変性、AMD、糖尿病性網膜症、肝臓線維症、および血管肉腫から選択される、請求項20に記載の方法。
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