JP2018504113A - 共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物 - Google Patents

共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物 Download PDF

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Abstract

本発明は、共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物、及びその調製方法を提供する。本発明は更に、上記抗体又は混合物をコードする核酸分子、当該核酸分子を含む組換えベクター及び組換え細胞、並びに上記抗体又は混合物の検出及び定量方法を提供する。【選択図】なし

Description

本発明は、二重特異性抗体又は抗体混合物、及び上記二重特異性抗体又は抗体混合物の調製方法に関する。本発明は更に、上記二重特異性抗体又は抗体混合物をコードする核酸分子、当該核酸分子を含む組換えベクター及び組換え細胞、並びに上記二重特異性抗体又は抗体混合物の検出及び定量方法に関する。
モノクローナル抗体薬は、この15年間で大きな進歩を遂げ、製薬業界の推進力となっている。1996年以降、合計30個前後のモノクローナル抗体薬が認可され、市販されている。このうち9つのモノクローナル薬の年間売上高は10億USドルを超えている。2010年のモノクローナル薬の販売総額は300億USドルを超えており、年間成長率が10%を超えている。モノクローナル抗体は標的特異性が高いので、単一の標的のみ抑制することができる。しかしながら、腫瘍及び自己免疫疾患等を含む複数の疾患では、多重シグナル経路を抑制して補償作用を回避する必要がある。ウイルス感染疾患については、ウイルスの変異率が高いので、一般に、複数の抗原部位を抑制して漏れがないようにする必要がある。したがって、このような問題を解決することができる解決策がいくつかある。1つは、ポリクローナル抗体を用いるか、又は抗体のFcフラグメントの改変によって、二重特異性抗体等のヘテロダイマーを得るものであり、少なくとも2つの異なる抗原又は同一抗原の異なる結合部位に対して活性を有するようにすることができる。もう1つは、抗体混合物の使用による治療であり、抗体混合物は同一標的における異なるエピトープに対する2種類以上の抗体の混合物、又は異なる標的に対する2種類以上の抗体の混合物を含むことができる。
二重特異性抗体(BsAb:Bispecific antibody)は2つの異なるリガンド結合部位を含む免疫グロブリン分子である。これは代表的な抗体のFabの両腕が同じ配列であるのに対し、2つの異なるFab配列を用いているので、Y字型の両腕が異なる抗原エピトープに結合することができるものである。癌治療における二重特異性抗体の適用は既に複数の文献で概要が述べられている(非特許文献1、非特許文献2)。bsAbの一方の腕は腫瘍細胞表面の関連抗原に結合し、他方の腕は細胞を更に殺傷するように免疫エフェクター細胞をトリガーし、免疫システムを通じて癌腫瘍細胞を殺すことができる。
二重特異性抗体の調製については、既に90年代にCarter他が「knobs−into−holes」モデルによって抗体重鎖の一部のアミノ酸を改変しており、二重特異性抗体の調製実現に成功している(非特許文献3、非特許文献1)。しかしながら、彼らの研究結果では、「holes−into−holes」モデルにおけるホモダイマーの形成阻害能力は依然として不十分であり、ホモダイマーが約5%残存している。その後、この研究グループはランダム変異−ファージディスプレイ等の方法によってヘテロダイマーの含有率を向上させたが、問題を根本的に解決してはいない。
本発明の発明者は、電荷アミノ酸の相互作用ネットワークを通じてFcのCH3の関連アミノ酸を修飾することで領域自体の相互作用(ホモダイマーの形成に有利)を弱めると共に、領域間の相互作用(ヘテロダイマーの形成に有利)を強めて、「knobs−into−holes」モデルにおけるホモダイマーの5%の残存を成功裏に解決しており、その方法は特許文献1に開示されている。
ヘテロダイマーのプラットフォーム技術については、混合抗体生産プラットフォームは比較的早くから発展している。このうち最も注目されているのはデンマークのSymphogen社の抗体混合物技術である。この技術は、まず、抗体スクリーニングプラットフォームのスクリーニングを通じて同一標的に対する複数の抗体を得て、各抗体に対してそれぞれ細胞株を構築する。その後、それぞれの細胞のフラスコ培養の種子液を混合し、最後に、混合物の培養増幅を次第に拡大させ、精製工程で最適化して最終産物を得る。この方法により複数の細胞の混合集団を培養することによって1つの組換え生産過程から複数の抗体を直接的に得ることができても、混合細胞集団の培養に対する制御の難しさにより、及びこれによる増幅生産の複雑さにより、この手法には依然として潜在的な問題がいくつかある。
本発明の出願人は、Fc部分を変異させてFcの直接的な相互作用を改変することによって、2種類以上のホモダイマータンパク質又は抗体を含む混合物の単一組換え細胞における生成方法を発明した。この手法は、混合細胞の培養によるプロセス制御及び増幅の潜在的な難しさを回避しており、より経済的で効果的な抗体混合物の調製及び生産方式を提供している。この手法は特許文献2に記載されている。
上述したいずれの方法であっても、全ての抗体フレームワークを利用して二重特異性抗体又は抗体混合物を調製する場合には、軽鎖と重鎖との間のミスマッチが起こるおそれがあり、さらには、抗体の活性に影響するおそれがあり、従来、この分野で比較的確立されている方法は、Roche(Genentech)の開発したCrossmabである。すなわち、1組のFabに対する軽鎖−重鎖配列の相互置換によってその軽鎖配列と別の軽鎖−重鎖との間のミスマッチを防止する(特許文献3、特許文献4)。この方法は重鎖−軽鎖のミスマッチ問題を大部分解決することができるが、軽鎖の解離、凝集体含有率の増加、及びいくつかのFab配列に対しては抗原エピトープの認識に何らかの影響があること等の重軽鎖配列の人為的な改変による新たな問題もある。
ハーセプチン(Herceptin、トラスツズマブ(Trastuzumab)ともいう)は、乳癌において確実な治療効果を示す最初の治療的モノクローナル抗体であり、ヒト上皮成長因子受容体2(HER2)のモノクローナル抗体である。これは乳癌細胞のHER2−Neu表面タンパク質に作用し、癌細胞のバイオプロセスに干渉して、最終的には死に至らせる。ハーセプチンの主な適用者はHER2が過度に発現した(免疫組織化学3+又は蛍光in situハイブリダイゼーションFISH陽性)乳癌患者であり、この患者群は乳癌患者の20%〜30%を占めている。
ペルツズマブ(pertuzumab)は組み換えられたモノクローナル抗体であり、HER−2受容体の細胞外ドメインII領域に結合して、ダイマーの形成を抑制し、受容体が媒介するシグナル伝達経路(非特許文献4)を抑制する。これはペルツズマブがHER−2の低発現腫瘍の成長を抑制する原因として一部解釈することができる。トラスツズマブはHER−2受容体の細胞外IV領域に結合して、ダイマーの形成はIV領域に関わらないので、トラスツズマブはHER−2が過剰に発現した乳癌患者にのみ有効である。目下、HER−2低発現末期乳癌のペルツズマブ治療のII期臨床研究が行われている。Baselga(非特許文献5)他の研究によると、ペルツズマブは、ハーセプチン(トラスツズマブ)と併用すると、治療の難しいHER−2陽性乳癌患者に対して確実に抗腫瘍活性を有する。この研究によると、ペルツズマブ治療に対して1/5の患者に効果があり(腫瘍の縮小又は消失)、また、1/5の患者の病状が6カ月以上継続的に安定する。乳癌のペルツズマブ治療のIII期臨床試験の結果によると、この薬はERBB2陽性の転移性乳癌患者の無増悪生存期間を極めて長く延長させることができる。
先日、ロシュ社が或る最新の実験結果を発表した。この試験は、ペルツズマブ及びハーセプチン(トラスツズマブ)に化学療法(ドセタキセル)を併用することで早期の癌原遺伝子であるヒト上皮成長因子受容体2(HER2)が陽性の乳癌女性患者を治療した治療効果を評価するII期術前補助療法研究である。米国癌学会(CTRC−AACR)がサンアントニオ乳癌シンポジウム(SABCS)で発表したデータによると、術前補助療法において2種類の抗体にドセタキセル治療を併用した乳腺腫瘍の完全消失率(症例の完全寛解率45.8%)は、ハーセプチンにドセタキセルを併用した場合(症例の完全寛解率29.0%)よりも著しく50%以上向上している。ペルツズマブ及びペルツズマブとドセタキセルとの併用は、ハーセプチン及び化学療法に比べて、副作用を招いたり、心臓リスクが増加したりすることがない。
本発明は、ペルツズマブ及びトラスツズマブを例として、ペルツズマブ及びトラスツズマブの機能を同時に有する二重特異性抗体及び抗体混合物を調製しており、その上で、軽鎖及び重鎖の正確な組合せが可能な二重特異性抗体又は抗体混合物を調製する新しい方法を見出した。
中国特許出願公開第102558355号明細書 中国特許出願公開第103388013号明細書 米国特許第20090162359号明細書 米国特許第20120164726号明細書
Carter 2001 Chames and Baty 2009 Ridgway, Presta et al.1996 Agus DB, Gordon MS, Taylor C, et al.2005 Baselga J, et al.2007
本発明の発明者は実験を繰り返すことによって、2つのオリジナル抗体又は抗体混合物中の軽鎖を共通軽鎖に置き換えて、共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物を得ることができ、当該共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物は軽鎖及び重鎖の正確な組合せを実行することができると共に、2つのオリジナル抗体に比べて、良好な結合特性と、生物活性と、安定性とを有しており、さらには、生物活性的にオリジナル抗体よりも優れているという驚くべき発見をした。
本発明の第1の態様は、共通軽鎖を有し、上記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指すことを特徴とする、二重特異性抗体又はその抗原結合部分に関する。
本発明の一実施の形態において、重鎖が、それぞれ上記軽鎖に対して生理的条件又はin vitroのタンパク質発現状態で正確に結合することができる。
本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の共通軽鎖が、2株のオリジナルモノクローナル抗体(既知のモノクローナル抗体)から改変して取得したものであり、上記共通軽鎖が、少なくとも2株のオリジナルモノクローナル抗体のうちの一方の軽鎖とは配列が異なっている。本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、2株のオリジナルモノクローナル抗体のうちの一方の軽鎖と同じか、又はそれをベースとして改変(例えばアミノ酸配列の改変)によって取得したものであり、それぞれの抗原又は抗原エピトープとの親和力を可能な限り維持することが改変の目的である。本発明の一実施の形態において、上記アミノ酸配列の改変には、アミノ酸の変異、欠失又は付加が含まれ、例えば、変異、欠失又は付加のアミノ酸は、3つを超えず、好ましくは2つを超えず、より好ましくは1つを超えない。
本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の重鎖のFcフラグメントが、改変によって、ヘテロダイマータンパク質の形成にとってより有利になっている。
本発明の一実施の形態において、2株のオリジナルモノクローナル抗体が、ペルツズマブ及びトラスツズマブである。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖に結合することができる。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブの軽鎖又はそれらの変異体から選択される。本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の重鎖(可変領域及び定常領域を含む)が、2株のオリジナルモノクローナル抗体と同じであるか、又はヘテロダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように改変されていてもよい。上記改変は、例えば、ヘテロダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように、重鎖のFcフラグメントを改変することである。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の可変領域の配列には、配列番号1〜配列番号6における第1位〜第107位のアミノ酸に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、上記軽鎖の定常領域の配列には、配列番号1における第108位〜第214位のアミノ酸に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、重鎖可変領域が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖可変領域である。
本発明の一実施の形態において、2本の重鎖の可変領域の配列には、それぞれ配列番号23及び配列番号24に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、2本の重鎖のFcフラグメントの配列には、それぞれ配列番号25及び配列番号26に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、2本の重鎖の配列には、それぞれ配列番号19及び配列番号20に示される配列が含まれる。
本発明第2の態様は、1つの細胞中で正確に生産可能な抗体又はその抗原結合部分の混合物であって、該混合物が、少なくとも2種類の抗体又はその抗原結合部分を含み、上記抗体又はその抗原結合部分が、共通軽鎖を有し、上記共通軽鎖は、2本の軽鎖の可変領域が同じ配列を有することを指す、混合物に関する。
本発明の一実施の形態において、上記抗体又はその抗原結合部分の重鎖が、それぞれ上記軽鎖に対して生理的条件又はin vitroのタンパク質発現状態で正確に結合することができる。
本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の共通軽鎖が、2株のオリジナルモノクローナル抗体(既知のモノクローナル抗体)から改変して取得したものであり、上記共通軽鎖が、少なくとも2株のオリジナルモノクローナル抗体のうちの一方の軽鎖とは配列が異なっている。本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、2株のオリジナルモノクローナル抗体のうちの一方の軽鎖と同じか、又はそれをベースとして改変(例えばアミノ酸配列の改変)によって取得したものであり、それぞれの抗原又は抗原エピトープとの親和力を可能な限り維持することが改変の目的である。本発明の一実施の形態において、上記アミノ酸配列の改変には、アミノ酸の変異、欠失又は付加が含まれ、例えば、変異、欠失又は付加のアミノ酸は、3つを超えず、好ましくは2つを超えず、より好ましくは1つを超えない。
本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の重鎖が、2株のオリジナルモノクローナル抗体に由来しており、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の重鎖の可変領域配列及び/又はCH1ドメイン配列が、オリジナルモノクローナル抗体と同じである。
本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体又はその抗原結合部分の重鎖(可変領域及び定常領域を含む)が、2株のオリジナルモノクローナル抗体と同じであるか、又はホモダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように改変されていてもよい。上記改変は、例えば、ホモダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように、重鎖のFcフラグメントを改変することである。
本発明の一実施の形態において、2株のオリジナルモノクローナル抗体が、ペルツズマブ及びハーセプチンである。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖に結合することができる。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖が、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブの軽鎖又はそれらの変異体から選択される。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の可変領域の配列には、配列番号1〜配列番号6における第1位〜第107位のアミノ酸に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、上記軽鎖の定常領域の配列には、配列番号1における第108位〜第214位のアミノ酸に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、上記抗体又はその抗原結合部分の重鎖可変領域が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖可変領域である。
本発明の一実施の形態において、2本の重鎖の可変領域の配列には、それぞれ配列番号23及び配列番号24に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、2本の重鎖のFcフラグメントの配列には、それぞれ配列番号27及び配列番号28に示される配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、上記抗体又はその抗原結合部分の重鎖配列には、それぞれ配列番号21及び配列番号22に示される配列が含まれる。
本発明の第3の態様は、野生型HER2タンパク質の細胞外領域の配列に比べて、
1)第558位のグルタミン酸の変異及び第573位のフェニルアラニンの変異と、
2)第288位のセリンの変異及び第296位のヒスチジンの変異と、
から選択される変異を含む、HER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質に関する。
本発明の一実施の形態において、第558位のグルタミン酸をアラニンに変異させる。
本発明の一実施の形態において、第573位のフェニルアラニンをアラニンに変異にさせる。
本発明の一実施の形態において、第288位のセリンをアラニンに変異させる。
本発明の一実施の形態において、第296位のヒスチジンをアラニンに変異させる。
本発明の一実施の形態において、上記HER2変異体タンパク質には、配列番号13、配列番号14及び配列番号15に示されるアミノ酸配列が含まれる。
本発明の一実施の形態において、野生型HER2タンパク質の細胞外領域の配列が、配列番号18に示される。
本発明の第4の態様は、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分、若しくは第2の態様のいずれか一項の混合物中の上記抗体若しくはその抗原結合部分、若しくは上記抗体若しくはその抗原結合部分の一部の配列(例えば軽鎖及び/又は重鎖)をコードするか、又は第3の態様のいずれか一項のHER2変異体タンパク質をコードする、核酸分子に関する。
本発明の第5の態様は、本発明の第4の態様のいずれか一項の核酸分子を含む、組換えベクターに関する。
本発明の第6の態様は、本発明の第5の態様のいずれか一項の組換えベクター又は第4の態様のいずれか一項の核酸分子を含む、組換え細胞に関する。
本発明の第7の態様は、異なる抗原エピトープに対する2株のモノクローナル抗体又はその抗原結合部分に基づく二重特異性抗体又はその抗原結合部分の調製方法であって、2株のモノクローナル抗体の軽鎖配列に基づいて、2株のモノクローナル抗体の重鎖にそれぞれ結合可能な共通軽鎖の配列を取得する工程を含み、上記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指し、好ましくは、当該共通軽鎖が、一方のモノクローナル抗体の軽鎖又は一方のモノクローナル抗体の軽鎖の変異体である、方法に関する。
本発明の一実施の形態において、
それぞれ2株のモノクローナル抗体の重鎖配列と共通軽鎖配列とを発現ベクターに構築して、2つの組換え発現ベクターを取得する工程と、
なお、好ましくは、異なる重鎖を有する2株のモノクローナル抗体のFcフラグメントの結合にとってより有利になるように、重鎖配列の特にFcフラグメントを変異させ、
2つの組換え発現ベクターを同一宿主細胞に移入し、発現を誘導して、二重特異性抗体又はその抗原結合部分を取得する工程と、
を更に含む。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の可変領域の取得方法が、まず、2株のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域とそれぞれの抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸を確定し、その後、任意の一方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域を候補共通軽鎖の可変領域とすると、当該共通軽鎖とこのモノクローナル抗体の抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸と他方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域のアミノ酸とを比較した場合の相違アミノ酸を確定して、相違アミノ酸の数量が少ない軽鎖可変領域を共通軽鎖の可変領域として選択することである。好ましくは、抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好な共通軽鎖の可変領域を取得するように、当該共通軽鎖の可変領域を更に変異させることである。本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の定常領域の取得方法が、共通軽鎖の可変領域の提供が確定された方のモノクローナル抗体の軽鎖定常領域を共通軽鎖の定常領域とするか、又は当該軽鎖定常領域を更に変異させて共通軽鎖の定常領域を取得することである。
本発明の一実施の形態において、上記変異は、界面アミノ酸に対する変異を指す。
本発明の一実施の形態において、上記抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好とは、当該共通軽鎖と、当該二重特異性抗体又はその抗原結合部分が対応する2つの抗原又は抗原エピトープとの親和力で均衡が取れており、当該二重特異性抗原又はその抗原結合部分がより良好な生物活性と物理的化学的特性(例えば安定性)とを備えていること指す。
本発明の第8の態様は、少なくとも2種類のモノクローナル抗体又はその抗原結合部分を含む混合物の調製方法であって、2株のモノクローナル抗体の軽鎖配列に基づいて、2株のモノクローナル抗体の重鎖にそれぞれ結合可能な共通軽鎖の配列を取得する工程を含み、上記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指し、好ましくは、当該共通軽鎖が、一方のモノクローナル抗体の軽鎖又は一方のモノクローナル抗体の軽鎖の変異体である、方法に関する。
本発明の一実施の形態において、
それぞれ2株のモノクローナル抗体の重鎖配列と共通軽鎖配列とを発現ベクターに構築して、2つの組換え発現ベクターを取得する工程と、
なお、好ましくは、同じ重鎖を有するモノクローナル抗体のFcフラグメントの結合にとってより有利になるように、重鎖配列の特にFcフラグメントを変異させ、
2つの組換え発現ベクターを同一宿主細胞に移入し、発現を誘導して、抗体又はその抗原結合部分の混合物を取得する工程と、
を更に含む。
本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の可変領域の取得方法が、まず、2株のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域とそれぞれの抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸を確定し、その後、任意の一方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域を候補共通軽鎖の可変領域とすると、当該共通軽鎖とこのモノクローナル抗体の抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸と他方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域のアミノ酸とを比較した場合の相違アミノ酸を確定して、相違アミノ酸の数量が少ない軽鎖可変領域を共通軽鎖の可変領域として選択することである。好ましくは、抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好な共通軽鎖の可変領域を取得するように、当該共通軽鎖の可変領域を更に変異させることである。本発明の一実施の形態において、上記共通軽鎖の定常領域の取得方法が、共通軽鎖の可変領域の提供が確定された方のモノクローナル抗体の軽鎖定常領域を共通軽鎖の定常領域とするか、又は当該軽鎖定常領域を更に変異させて共通軽鎖の定常領域を取得することである。
本発明の一実施の形態において、上記変異は、界面アミノ酸に対する変異を指す。
本発明の一実施の形態において、上記抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好とは、当該共通軽鎖と、当該混合物中の2株のモノクローナル抗体が対応する2つの抗原又は抗原エピトープとの親和力で均衡が取れており、当該混合物がより良好な生物活性と物理的化学的特性(例えば安定性)とを備えていることを指す。
本発明は更に、抗体又はその抗原結合部分が二重特異性抗体又はその抗原結合部分であるか否かの検出方法及び/又はその定量方法であって、
1)二重特異性抗体又はその抗原結合部分中の抗原結合部分1に結合可能であって抗原結合部分2に結合しない特異的抗原1と、抗原結合部分2に結合可能であって抗原結合部分1に結合しない特異的抗原2とをそれぞれ調製する工程と、
2)特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験抗体を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原2(又は特異的抗原1)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、上記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
3)反応が陽性であり、且つ当該反応に濃度依存性がある場合には、当該抗体又はその抗原結合部分が二重特異性抗体又はその抗原結合部分であると判断し、任意選択により、得られた陽性数値に基づいて、二重特異性抗体又はその抗原結合部分を更に定量する工程と、
を含む、方法に関する(図25の概略図参照)。
本発明では、上記抗原結合部分1と抗原結合部分2とは、それぞれ、二重特異性抗体又はその抗原結合部分中の、異なる抗原又は抗原エピトープにそれぞれ結合する2つの部分を指す。本発明の実施の形態では、上記抗原結合部分1と抗原結合部分2とは、それぞれ、2株のオリジナル抗体をベースとして改変したものであり、2株のオリジナル抗体が結合する抗原又は抗原エピトープと同じである。
本発明の一実施の形態において、上記特異的抗原1と特異的抗原2とが、HERm1とHERm2とである。
本発明の一実施の形態において、上記標識された特異的抗原が、ビオチンによって標識された特異的抗原である。
本発明の一実施の形態において、上記検出分子は、検出に使用可能な基質分子を指し、例えば、HRP標識されたストレプトアビジンである。
本発明は更に、抗体又はその抗原結合部分の混合物がホモダイマータンパク質であるか否かの検出方法であって、当該混合物には、2種類の抗体(抗体1及び抗体2)又はそれらの抗原結合部分が含まれ、当該方法は、
1)抗体1に結合可能であって抗体2に結合しない特異的抗原1と、抗体2に結合可能であって抗体1に結合しない特異的抗原2とをそれぞれ調製する工程と、
2)特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験混合物を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原1(又は特異的抗原2)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、上記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
3)別途、特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験混合物を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原2(又は特異的抗原1)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、上記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
4)工程2)の反応が陽性であり、当該反応に濃度依存性があり、且つ工程3)の反応が陰性である場合には、混合物がホモダイマータンパク質であってヘテロダイマータンパク質を含んでいないと判断し、工程2)の反応が陽性であり、且つ工程3)の反応も陽性である場合には、混合物がホモダイマータンパク質もヘテロダイマータンパク質も含んでいると判断する工程と、
を含む、方法に関する(図26の概略図参照)。
本発明の一実施の形態において、上記特異的抗原1と特異的抗原2とが、HERm1とHerm2とである。
本発明の一実施の形態において、上記標識された特異的抗原が、ビオチンによって標識された抗原である。
本発明の一実施の形態において、上記検出分子は、検出に使用可能な基質分子を指し、例えば、HRP標識されたストレプトアビジンである。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分と、任意選択の薬学的に許容可能なベクター又は賦形剤とを含む、組成物(例えば医薬組成物)に関する。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物と、任意選択の薬学的に許容可能なベクター又は賦形剤とを含む、組成物(例えば医薬組成物)に関する。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分と、任意選択の緩衝液及び/又は説明書とを含む、キットに関する。
本発明の一実施の形態において、上記キットが、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断に用いられる。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物と、任意選択の緩衝液又は説明書とを含む、キットに関する。
本発明の一実施の形態において、上記キットが、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断に用いられる。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を予防及び/又は治療する医薬品の調製における用途に関する。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を予防及び/又は治療する医薬品の調製における用途に関する。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を診断する試薬又はキットの調製における用途に関する。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を診断する試薬又はキットの調製における用途に関する。
本発明は更に、本発明の第3の態様のいずれか一項のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質を、第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分の検出又は第2の態様のいずれか一項の混合物の検出に用いる用途に関する。
本発明は更に、予防又は治療有効量の本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分を必要な被験者に投与する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療方法に関する。
本発明は更に、予防又は治療有効量の本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物を必要な被験者に投与する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療方法に関する。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分を使用する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断方法に関する。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物を使用する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断方法に関する。
本発明は更に、本発明の第3の態様のいずれか一項のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質を使用する工程を含む、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分又は本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物の検出方法に関する。
本発明は更に、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療に用いる、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分に関する。
本発明は更に、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療に用いる、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物に関する。
以下、本発明を更に説明する。
本発明において、「抗体」という用語は、一般に2対の同じポリペプチド鎖(各対が1本の「軽」(L)鎖と1本の「重」(H)鎖とを有する)からなる免疫グロブリン分子を指す。抗体の軽鎖はκ軽鎖とλ軽鎖とに分けることができる。重鎖はμ、δ、γ、α又はεに分けることができ、抗体のアイソタイプをそれぞれIgM、IgD、IgG、IgA及びIgEと定義する。軽鎖及び重鎖では、可変領域と定常領域とが約12個以上のアミノ酸の「J」領域によって連結されており、重鎖には約3つ以上のアミノ酸の「D」領域が更に含まれている。各重鎖は重鎖可変領域(VH)と重鎖定常領域(CH)とからなる。重鎖定常領域は3つのドメイン(CH1、CH2及びCH3)からなる。各軽鎖は軽鎖可変領域(VL)と軽鎖定常領域(CL)とからなる。軽鎖定常領域は1つのドメインCLからなる。抗体の定常領域は免疫グロブリンと宿主組織又は宿主因子とを媒介することができ、これには免疫系の各種細胞(例えば、エフェクター細胞)と代表的な補体系の第1成分(C1q)との結合が含まれる。VH領域及びVL領域は更に、変化しやすい領域(相補性決定領域(CDR))に細分することができ、その間には保存的なフレームワーク領域(FR)という領域が分散している。各VH及びVLは、FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順でN末端からC末端まで配列された3つのCDRと4つのFRとからなる。各重鎖/軽鎖対の可変領域(VH及びVL)はそれぞれ、抗体結合部位を形成している。アミノ酸から各領域又はドメインまでの割り当ては、Kabat Sequences of Proteins of Immunological Interest(National Institutes of Health、Bethesda,Md.(1987and1991))、又はChothia&Lesk(1987)J.Mol.Biol.196:901−917;Chothia他(1989)Nature342:878−883の定義に従うものとする。「抗体」という用語は、いずれかの特定の抗体生産方法に制限されるものではない。抗体には特に、例えば、組換え抗体と、モノクローナル抗体と、ポリクローナル抗体とが含まれる。抗体は、異なるアイソタイプの抗体、例えば、IgG(例えばIgG1、IgG2、IgG3又はIgG4のサブタイプ)、IgA1、IgA2、IgD、IgE又はIgM抗体とすることができる。
本発明において、抗体の「抗原結合部分」という用語は、全長抗体の1つ又は複数の部分を指し、上記部分は抗体により結合される同一抗原(例えばHER2)を結合する能力を保持しており、抗原に対する特異的結合が完全抗体と競合する。一般に、Fundamental Immunology、Ch.7(Paul,W.、ed.第2版、Raven Press,N.Y.(1989)は、全ての目的で引用することにより本明細書の一部をなす。組換えDNA技術又は完全抗体の酵素触媒作用若しくは化学的切断によって抗原結合部分を産生することができる。いくつかの場合では、抗原結合部分には、Fab、Fab’、F(ab’)、Fd、Fv、dAb及び相補性決定領域(CDR)フラグメント、一本鎖抗体(例えば、scFv)、キメラ抗体、二重特異性抗体(diabody)、並びにこのようなポリペプチドが含まれており、ポリペプチドに特異的抗原結合能力を与えるのに十分な抗体の少なくとも一部分が含まれる。当業者に既知の通常の技術(例えば、組換えDNA技術、酵素触媒作用又は化学的切断法)によって、所定の抗体(例えばモノクローナル抗体2E12)から抗体の抗原結合部分(例えば、上記抗体フラグメント)を得ると共に、完全抗体に対する方式と同じ方式で抗体の抗原結合部分を特異的にスクリーニングすることができる。
本発明において、「Fdフラグメント」という用語はVドメイン及びC1ドメインからなる抗体フラグメントを意味し、「Fvフラグメント」という用語は抗体の片腕のVドメイン及びVドメインからなる抗体フラグメントを意味し、「dAbフラグメント」という用語はVドメインからなる抗体フラグメントを意味する(Ward他、Nature341:544−546(1989))。「Fabフラグメント」という用語はVドメイン、Vドメイン、Cドメイン及びC1ドメインからなる抗体フラグメントを意味し、「F(ab’)フラグメント」という用語はヒンジ領域のジスルフィド架橋によって連結された2つのFabフラグメントを含む抗体フラグメントを意味する。
本発明において、「抗体Fcフラグメント」という用語は、習熟した技術者に既知の用語であり、抗体のパパイン消化に基づいて定義されるものであり、ヒト免疫グロブリン鎖の定常領域、特に免疫グロブリン重鎖定常領域のC末端又はその一部を指す。例えば、免疫グロブリンのFc領域には、重鎖CH2、CH3、CH4の2つ以上のドメインと免疫グロブリンのヒンジ領域との組合せを含むことができる。重鎖定常領域のアミノ酸配列に基づいて、免疫グロブリンは異なるタイプに分けることができる。主に5つのタイプの免疫グロブリンが存在する。すなわち、IgA、IgD、IgE、IgG及びIgMであり、免疫グロブリンのいくつかは、更にサブタイプ(アイソタイプ)、例えばIgG−1、IgG−2、IgG−3、IgG−4、IgA−1及びIgA−2に分けることができる。特定の免疫グロブリンのタイプ及びサブタイプからの特定の免疫グロブリンのFc領域の選択は、当業者の能力の範囲内である。
本発明の一実施の形態において、本発明に用いられる抗体Fcフラグメントには、少なくとも1つの免疫グロブリンのヒンジ領域と、1つのCH2ドメインと、1つのCH3ドメインとが含まれており、例えばヒトIgG1 Fcである。
本発明において、「二重特異性抗体」という用語は、それぞれ2種類の抗原又は抗原エピトープに結合することができるものであり、これには、第1の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の軽鎖及び重鎖と、第2の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の軽鎖及び重鎖とが含まれる。本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体のうち第1の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の軽鎖と、第2の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の軽鎖とは、同じ配列を有する。本発明の一実施の形態において、上記二重特異性抗体のうち第1の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の重鎖と、第2の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合可能な抗体の重鎖とは、異なる配列を有する。
本発明において、「エピトープ」又は「抗原エピトープ」という用語は、抗原において免疫グロブリン又は抗体により特異的に結合される部位を指す。当該分野では「エピトープ」は「抗原決定基」とも呼ばれる。エピトープすなわち抗原決定基は、一般に、分子の化学的界面活性基、例えばアミノ酸、炭水化物又は糖の側鎖からなり、一般に、特定の三次元構造特性と、特定の電荷特性とを有している。例えば、エピトープには、一般に、少なくとも3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ、9つ、10個、11個、12個、13個、14個又は15個の連続又は非連続のアミノ酸が独特の空間配置で含まれており、「線状」であっても、「立体構造」であってもよい。例えば、Epitope Mapping Protocols in Methods in Molecular Biology、第66巻、G.E.Morris、Ed.(1996)を参照されたい。線状エピトープでは、タンパク質と相互作用分子(例えば抗体)との間の全ての相互作用点は、タンパク質の一次アミノ酸配列に沿って線状に存在している。立体構造エピトープでは、相互作用点は互いに離間したタンパク質アミノ酸残基にわたって存在している。
本発明において、20種類の通常のアミノ酸及びその略称は通常の用法に従っている。Immunology−A Synthesis(第2版、E.S.Golub及びD.R.Gren、Eds.、Sinauer Associates、Sunderland、Mass.(1991))は、引用することにより本発明の一部をなす。
本発明において、異なる抗原又は抗原エピトープに対する2株のモノクローナル抗体(すなわち、オリジナル抗体)の軽鎖配列(特に、可変領域の配列)に関して解析及び検証を行っており、2株のモノクローナル抗体の重鎖に結合可能な共通軽鎖を取得している。当該共通軽鎖は重鎖に結合した場合にも、オリジナルモノクローナル抗体の抗原又は抗原エピトープに特異的に結合することができる。
本発明において、当該共通軽鎖は二重特異性抗体の発現に用いることも、2種類の抗体を含む混合物の発現に用いることもできる。二重特異性抗体の発現の場合、当該抗体には、第1の種類の抗原に結合可能な軽鎖及び重鎖と、第2の種類の抗原に結合可能な軽鎖及び重鎖とが含まれ、このうちの2本の軽鎖の配列は完全に同一であり、すなわち、当該共通軽鎖である。抗体混合物の発現の場合には、各種の抗体にはそれぞれ2本の軽鎖及び重鎖が含まれ、このうち軽鎖の配列は完全に同一であり、すなわち、当該共通軽鎖である。
本発明において、上記2株のオリジナル抗体の軽鎖定常領域はκ型又はλ型とすることができる。上記κ型軽鎖定常領域には各種のアロタイプ、例えば、Km1、Km1,2、Km3が含まれ、上記λ型軽鎖定常領域には各種のアロタイプ、例えば、CL1、CL2、CL3、CL6及びCL7が含まれる。
当該分野で既知の通り、抗原及び抗体に対する可変領域の特異的結合が極めて重要であり、したがって、抗体の改変又は取得の場合には、可変領域の配列に対する選択及び改変が特に肝要である。したがって、本発明において、本発明の共通軽鎖を有する二重特異性抗体又は抗体混合物を取得する場合には、まず、当該共通軽鎖の可変領域を取得する必要がある。本発明の上述した方法に基づいて1株のオリジナルモノクローナル抗体の軽鎖可変領域又はその変異配列を当該共通軽鎖の可変領域として選択した後に、当該共通軽鎖の定常領域を確定する。通常の場合には、当該共通軽鎖の可変領域が確定された方のモノクローナル抗体の軽鎖定常領域を当該共通軽鎖の定常領域として選択する。当然ながら、いくつかの場合には、他方のモノクローナル抗体の軽鎖定常領域を共通軽鎖の定常領域として選択してもよい。必要な場合には、当該分野の既知の技術に基づいて、より適切な共通軽鎖の定常領域を取得するように、オリジナルの軽鎖定常領域に対して改変(例えば、アミノ酸の付加、欠失又は変異等)を行うことができ、例えば、より良好なADCC、CDC、エンドサイトーシス、安定性、免疫原性又は半減期等を改変によって有するようにすることができる。
本発明において、2株のオリジナル抗体の重鎖のタイプは、同一であっても、異なっていてもよく、タイプが同一であることが好ましい。本発明の一実施の形態において、二重特異性抗体及び抗体混合物を調製する場合には、オリジナル抗体と比較して、重鎖配列の可変領域及びCH1ドメインの配列は変わらない。
本発明において、上記二重特異性抗体における2つの腕又は2種類の抗体を含む混合物における抗体はいずれも、2株のオリジナルモノクローナル抗体に由来するものである。二重特異性抗体又は抗体混合物を構築する場合には、共通軽鎖を取得するように、軽鎖可変領域の配列のみ改変する必要があり、重鎖可変領域の配列を改変する必要はない。つまり、構築される二重特異性抗体及び抗体混合物において、抗体の重鎖可変領域の配列はオリジナル抗体と同じものとすることができるが、少なくとも1つの軽鎖可変領域の配列はオリジナル抗体とは異なっている。
本発明において、それぞれの必要又は目的に応じて、2種類のオリジナルモノクローナル抗体を選択することができ、例えば、同一抗原の異なる抗原エピトープに対する2株のモノクローナル抗体を選択することができ、このうちの一方の抗体は腫瘍細胞表面の関連抗原に結合してもよく、他方の抗体は細胞を更に殺傷するように免疫エフェクター細胞をトリガーしてもよい。
本発明の実施の形態において、二重特異性抗体を調製する場合には、抗体の発現の際にヘテロダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように、従来技術を用いて重鎖、例えばFcフラグメントを改変することができる。
本発明の実施の形態において、抗体混合物を調製する場合には、抗体の発現の際にホモダイマータンパク質の形成にとってより有利になるように、従来技術を用いて重鎖、例えばFcフラグメントを改変することができる。
本発明において、ホモダイマータンパク質又はヘテロダイマータンパク質にとってより有利になるように抗体の重鎖のFcフラグメントを改変する技術は、当該分野で既知であり、例えば、非特許文献3、非特許文献1、特許文献1、特許文献2を参照することができる。
本発明の実施の形態において、図1に示すように、異なる抗原認識エピトープを有するポリペプチドの融合に用いる技術は、具体的な実施例におけるヘテロダイマーFc融合技術を含むが、これに限定されるものではなく、「Fab」技術であってもよい。
本発明の実施の形態において、本発明で用いられるヘテロダイマーFc融合技術は、「knobs−into−holes」モデルであってもよく、「電荷反発」モデルであってもよいが、この2種類のモデルに限定されるものではない。
本発明の実施の形態において、本発明で用いられる単一の組換え細胞において生産調製可能な抗体混合物のプラットフォームは、「電荷反発」モデルとすることができるが、このモデルに限定されるものではない。
本発明のいくつかの実施の形態において、二重特異性抗体又は抗体混合物の調製に用いる場合には、上記核酸分子が、第1の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖をコードするか、又は第2の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖をコードする。本発明の実施の形態において、上記軽鎖が共通軽鎖である。本発明の実施の形態において、上記重鎖のFcフラグメントが改変されている。
本発明のいくつかの実施の形態において、上記ベクターはクローニングベクター又は発現ベクターとすることができる。上記クローニングベクターは抗体の関連フラグメントのクローニングに用いられる、上記発現ベクターは二重特異性抗体又は抗体混合物の発現に用いられる。当該分野の既知の常識により、抗体の発現に適したベクターを選択することができる。本発明の具体的な実施形態において、上記発現ベクターはpcDNA4mであり、ベクターpcDNA4/myc−HisAをベースとして改変して得られたベクターである。
本発明のいくつかの実施の形態において、上記発現ベクターには、第1の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖をコードする核酸分子、又は第2の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖をコードする核酸分子が含まれる。
本発明のいくつかの実施の形態において、上記宿主細胞が、抗体の発現に適した宿主細胞であり、例えば、原核細胞(例えば、E.Coli)又は真核細胞である。上記真核細胞が、例えば、酵母細胞、植物細胞又は哺乳動物細胞であり、上記哺乳動物細胞が、例えば、CHO細胞、HEK293細胞又は骨髄腫細胞等である。
本発明のいくつかの実施の形態において、上記宿主細胞には、第1の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖を発現する発現ベクターと、第2の抗原に対する抗体の軽鎖及び/又は重鎖を発現する発現ベクターとが同時に含まれる。本発明の具体的な実施の形態において、上記軽鎖が共通軽鎖である。本発明の実施の形態において、上記重鎖のFcフラグメントは改変されている。二重特異性抗体の発現に用いる場合には、異なる抗原に対する抗体の軽鎖及び重鎖が更に容易に結合するようにFcフラグメントを改変して、二重特異性抗体を形成する。抗体混合物の発現に用いる場合には、同一抗原に対する抗体の軽鎖及び重鎖が更に容易に結合するようにFcフラグメントを改変して、抗体混合物を形成する。
二重特異性抗体又は抗体混合物は、標準的実験手段によって宿主細胞から精製することができる。精製方法は、クロマトグラフィー法、例えばサイズ排除、イオン交換、アフィニティークロマトグラフィー及び限外濾過を含むが、これらに限定されるものではない。本発明の実施の形態において、Protein Aアフィニティークロマトグラフィーによって二重特異性抗体及び抗体混合物を精製する。
本発明において、本発明の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分又はその混合物は、更に化学療法薬及び/又は他の抗体と併用することができ、したがって、本発明の組成物は、化学療法薬及び/又は他の抗体を更に含むことができる。
本発明において、上記化学療法薬は、ドキソルビシン(アドリアマイシン)、シクロホスファミド、タキサン類(パクリタキセル(タキソール)及びドセタキセル(タキソテール))、カペシタビン(ゼロータ)、ゲムシタビン(ジェムザール)、ビノレルビン(ナベルビン)、タモキシフェン、アロマターゼ阻害薬(アリミデックス、フェマーラ、アロマシン)、5−FU+フォリン酸、イリノテカン(カンプトサール)、オキサリプラチン、シスプラチン、カルボプラチン、エストラムスチン、ミトキサントロン(ノバントロン)、プレドニゾン、ビンクリスチン(オンコビン)等、又はそれらの組合せを含むが、これらに限定されるものではない。
本発明において、HER2タンパク質の変異によって、ペルツズマブ及びハーセプチンのうちの1つのみと特異的に結合可能なHER2タンパク質変異体を調製して得た。本発明の実施の形態において、これらの変異体を用いて、二重特異性抗体及び抗体混合物を同定している。
本発明において、二重抗原サンドイッチELISA(別名ブリッジングELISA)法によって、変異したHER2タンパク質を結合して、抗体が二重特異性抗体であるか否か、又は抗体混合物にホモダイマータンパク質が含まれているか否かを同定すると共に、更に二重特異性抗体又は抗体混合物中のホモダイマータンパク質を定量する。
本発明において、上記二重抗原サンドイッチELISA法は当該分野で既知である。その動作原理としては、固相担体に連結された抗原と酵素標識抗原とをサンプル中の被検出抗体分子の2つの抗原結合部位にそれぞれ結合させて、固相抗原−抗体−酵素標識抗原免疫複合体を形成する。この方法には例えば以下の検出工程が含まれる。(1)固相担体に特異的抗原をコーティングする。一定の時間インキュベートし、固相抗原を形成させて、結合していない抗原及び夾雑物を洗浄し、除去する。(2)被験サンプルを加え、インキュベートし、被験サンプル中の抗体と固相担体上の抗原とを十分に反応させて、固相抗原抗体複合体を形成する。結合していない他の物質を洗浄し、除去する。(3)酵素標識抗原を加え、インキュベートし、固相抗原−被験抗体−酵素標識抗原サンドイッチ複合体を形成させる。結合していない酵素標識抗原を洗浄し、除去する。(4)基質を加えて発色させる。固相上の酵素触媒基質に有色産物が産生し、比色によって被験サンプル中の抗体の量を測定する。
本発明において、上記HER2陽性腫瘍には、HER2タンパク質が過剰発現した腫瘍(例えば、乳癌、胃癌、食道癌、卵巣癌、子宮内膜癌、膀胱癌、肺癌、結腸癌及び頭頸部癌)も含まれ、HER2タンパク質が低発現した腫瘍(例えば、HER2が低発現した乳癌、胃癌、肺癌等)も含まれる。
本発明は、2株の異なるモノクローナル抗体の軽鎖配列の解析を通じて、2株のモノクローナル抗体の重鎖にそれぞれ結合可能な共通軽鎖を取得しており、その上で、共通軽鎖を有する二重特異性抗体及び抗体混合物を調製しており、当該方法により調製された二重特異性抗体及び抗体混合物が良好な結合特性と、生物活性と、安定性とを有すると共に生物活性的にはオリジナル抗体よりも優れている可能性があることを実験により証明している。
当該共通軽鎖の技術はシンプルであり、制御可能であり、抗体の安定性、活性及び純度に影響を与えない場合には、二重特異性抗体における重軽鎖のミスマッチという難題が効果的に解決される。さらに、抗体混合物について、同一宿主細胞において発現させることができ、混合細胞集団の培養の難しさを回避することができ、増幅生産にとってより効果的である。
ヘテロダイマータンパク質の融合の概略図である。図1のaはヘテロダイマーFc融合技術を示し、図1のbは「Fab」技術を示す。 ペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖の高度可変領域の認識を示す図である。図2のAはペルツズマブの軽鎖の高度可変領域の認識結果であり、図2のBはトラスツズマブの軽鎖の高度可変領域の認識結果であり、図2のCはペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖配列の比較並びに抗原界面アミノ酸の総合解析結果である。 トラスツズマブFabフラグメント及びHer2細胞外領域(ECD)の構造図である。 Her2m1及びHer2m2変異体タンパク質のSDS−PAGEの電気泳動解析結果を示す図である(18%のSDS−PAGE非還元条件)。1はHER2m1であり、2はHER2m2であり、Mはタンパク質質量基準である。 トラスツズマブ又はペルツズマブに対するHER2変異体タンパク質の特異的結合のELISA法による検出を示す図である。 シングルステップアフィニティークロマトグラフィー精製により得られた共通軽鎖モノクローナル抗体タンパク質サンプルの非還元のSDS−PAGEによる一次検出を示す図である(12%のSDS−PAGE還元条件)。1〜6はTmabCLC1〜TmabCLC6であり、7〜12はPmabCLC1〜PmabCLC6であり、Mはタンパク質質量基準である。 特異的抗原HER2m1に対する共通軽鎖付きトラスツズマブの親和力を示す図である。 特異的抗原HER2m2に対する共通軽鎖付きペルツズマブの親和力を示す図である。 シングルステップアフィニティークロマトグラフィー精製により得られたKN026抗体タンパク質サンプルのSDS−PAGEによる一次検出を示す図である(12%のSDS−PAGE還元条件)。1はKN026の一過性発現細胞の培養上清であり、2はKN026のアフィニティークロマトグラフィーのフロースルーであり、3はKN026のシングルステップアフィニティークロマトグラフィー後に精製したタンパク質サンプル(還元)であり、4はKN026のシングルステップアフィニティークロマトグラフィー後に精製したタンパク質サンプル(非還元)であり、Mはタンパク質質量基準である。 KN026の抗体タンパク質の純度のSE−HPLC検出結果を示す図である。 二重特異性抗体KN026が2種類の抗原を認識する親和曲線である。 シングルステップアフィニティークロマトグラフィー精製により得られたKN010抗体タンパク質サンプルのSDS−PAGEによる一次検出を示す図である(12%のSDS−PAGE還元条件)。 混合抗体タンパク質KN026の純度のSE−HPLC検出結果を示す図である。 混合抗体タンパク質KN026が2種類の抗原を認識する親和曲線ある。 Ptmab二重特異性抗体(KN026)、ペルツズマブ及びトラスツズマブとBT474細胞との結合の濃度依存性曲線である。 Ptmab二重特異性抗体(KN026)、ペルツズマブ及びトラスツズマブとN−87細胞との結合の濃度依存性曲線である。 Pmab/Tmab抗体混合物(KN010)、ペルツズマブ及びトラスツズマブとBT474細胞との結合の濃度依存性曲線である。 ヒト乳癌BT474細胞の増殖に対するKN026、トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬の抑制作用を示す図である。 ヒト胃癌N−87細胞の増殖に対するKN026、トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬の抑制作用を示す図である。 Ptmab二重特異性抗体KN026(薄い色の曲線)及びトラスツズマブ標準試料(濃い色の曲線)の熱安定性(Tm値)の検出を示す図である。 KN026及びトラスツズマブの薬物動態曲線である。 ヒト卵巣癌SKOV3のヌードマウス移植腫瘍の腫瘍体積に対するPtmab二重特異性抗体の影響を示す図である。 ヒト胃癌N−87のヌードマウス移植腫瘍の腫瘍体積に対するPtmab二重特異性抗体の影響を示す図である。 ヒト胃癌N−87のヌードマウス移植腫瘍の腫瘍体積に対するPTmab二重特異性抗体の影響を示す図である。 抗体が二重特異性抗体であるか否かの検出方法及び定量方法の概略図である。 抗体混合物がホモダイマータンパク質であるか否かの検出方法の概略図である。 HER2低発現腫瘍株のヒト非小細胞肺癌NCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対するPTmab二重特異性抗体の用量依存性を示す図である。 HER2低発現腫瘍株のヒト非小細胞肺癌NCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対するPTmab二重特異性抗体の薬効作用が等モル数のトラスツズマブ標品+等モル数のペルツズマブ標品の併用時に相当することを示す図である。
以下、実施例を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、以下の実施例は単に本発明を例示するのみであり、本発明を限定するものとみなすべきでないことが当業者には理解されよう。具体的な条件が与えられていない実施例は、従来の条件又は製造者により提示された条件に従って実施される。製造業者が与えられていない試薬又は機器は、全て従来の市販製品である。
実施例1 共通軽鎖の取得
1.配列及び構造の取得
タンパク質構造データバンク(PDB、www.pdb.org)から、トラスツズマブ及びペルツズマブの複合体の結晶構造を取得する。トラスツズマブのPDBコードは1N8Zであり、ペルツズマブのPDBコードは1S78である。CH3−CH3間のアミノ酸接触を認識することができる2つのスクリーニング戦略がある。すなわち、(i)アミノ酸が作用する距離と(ii)溶媒露出領域の解析とである。ここでは、アミノ酸が作用する距離に基づいてスクリーニングを実施する。
2.モノクローナル抗体の軽鎖及び抗原HER2の界面アミノ酸の取得
アミノ酸接触ルールに基づいて、界面アミノ酸とは、側鎖の重原子と、別の1本鎖のいずれか1つのアミノ酸の重原子との間の距離が或る閾値よりも低いアミノ酸を指す。ここでは閾値として4.5オングストロームを選択した。一部の文献では5.5オングストロームを選択することもできる(Bahar及びJernigan 1997)。表1はトラスツズマブ軽鎖と抗原HER2とが相互作用するアミノ酸リストである。表1の記載はアミノ酸接触スクリーニングルールによってスクリーニングされたトラスツズマブの12個の界面アミノ酸である。
表2はペルツズマブ軽鎖と抗原HER2とが相互作用するアミノ酸リストである。表2の記載はアミノ酸接触スクリーニングルールによってスクリーニングされたペルツズマブの8個の界面アミノ酸である。
3.ペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖の高度可変領域(CDRL1、CDRL2、CDRL3)の認識
ペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖を高度可変領域認識システム、すなわちkabat番号によって認識した。認識ソフトはhttp://www.bioinf.org.uk/abs/abnum/とした。ペルツズマブの軽鎖の高度可変領域の認識結果は図2のAに示され、トラスツズマブの軽鎖の高度可変領域の認識結果は図2のBに示されている。
4.ペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖配列の比較並びに軽鎖と抗原との界面アミノ酸の総合解析
ペルツズマブ及びトラスツズマブの軽鎖配列の比較並びに抗原界面アミノ酸の総合解析結果が図2のCに示されている。ペルツズマブ(P−mab)及びトラスツズマブ(T−mab)の軽鎖と抗原との接触アミノ酸には背景の色を黒で示している。トラスツズマブの軽鎖を共通軽鎖とすると、当該共通軽鎖における抗原に接触する界面アミノ酸と、ペルツズマブ(P−mab)軽鎖における界面アミノ酸とを比較して得られた相違アミノ酸は、表3に示されている。
ペルツズマブの軽鎖を共通軽鎖とすると、当該共通軽鎖における抗原に接触する界面アミノ酸と、トラスツズマブ(T−mab)軽鎖における界面アミノ酸とを比較して得られた相違アミノ酸は、表4に示されている。
ペルツズマブ(P−mab)及びトラスツズマブ(T−mab)の軽鎖と抗原とが接触する相違アミノ酸の解析から、それぞれ、フレームワークとしてトラスツズマブ(T−mab)の軽鎖を選択し、T31I及び/又はT94Yの変異を導入して、P−mab/T−mab二重特異性抗体の共通軽鎖配列CLC1〜CLC4を取得し、フレームワークとしてペルツズマブ(P−mab)の軽鎖を選択し、T31I及び/又はY94Tの変異を導入して、P−mab/T−mab二重特異性抗体の共通軽鎖配列CLC5〜CLC6を取得する。各共通軽鎖のアミノ酸配列は以下の通りである。
CLC1
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQDVNTAVAWYQQKPGKAPKLLIYSASFLYSGVPSRFSGSRSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQHYTTPPTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号1)
CLC2
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQDVNIAVAWYQQKPGKAPKLLIYSASFLYSGVPSRFSGSRSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQHYTTPPTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号2)
CLC3
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQDVNTAVAWYQQKPGKAPKLLIYSASFLYSGVPSRFSGSRSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQHYTYPPTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号3)
CLC4
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQDVNIAVAWYQQKPGKAPKLLIYSASFLYSGVPSRFSGSRSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQHYTYPPTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号4)
CLC5
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDVSIGVAWYQQKPGKAPKLLIYSASYRYTGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQYYIYPYTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号5)
CLC6
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKASQDVSIGVAWYQQKPGKAPKLLIYSASYRYTGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQQYYITPYTFGQGTKVEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号6)
実施例2 抗原タンパク質HER2変異体タンパク質の調製及び機能の検証
1.ペルツズマブのみに結合するHER2変異体タンパク質の設計
1993年にRobert F.Kelley’and Mark P.O’Connellがトラスツズマブ及び対応する変異とHER2細胞外領域(ECD)との結合の動態パラメータを開示した。このうち、H91A、R50A、W95A、Y100aAはトラスツズマブとHER2細胞外領域との結合に対して重大な影響を及ぼしている。2003年にHyun−Soo ChoグループがトラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)との複合体を結晶化した(PDBコード:1N8Z)。その結果がNatureに発表されている。トラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)(その配列は配列番号18により示される)との複合体の構造を解析することによって、表5に示すように、トラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)との界面接触アミノ酸を取得した。
主にH91L、R50H、W95H、Y100aHが接触するアミノ酸を解析して、これらのアミノ酸結合に対して重要な作用がある可能性がある2つの組合せを発見した。組合せ1はASP570、PRO571及びPRO572であり、組合せ2はGLU558及びPHE573である。
以上の結果から、以下のことが分かる。
組合せ1については、P571、P572自身がFabのいくつかのキーアミノ酸と共に作用力の形成を有している。この2つのアミノ酸が、自身の構造の安定性に変異が影響するようなループ(ターン)に位置していると考えられる。
組合せ2については、GLU558がT−mabのFab重鎖ARG50とイオン結合を形成しており、Fab重鎖の複数のアミノ酸とファンデルワールス力を形成しており、T−mabのFabとHER2とを遮断可能な作用が破壊され、したがって、GLU558→ALA558を選択する。PHE573がFab重鎖の複数のアミノ酸とファンデルワールス力を形成しており、これにはキーアミノ酸ARG508、TRP99、TYR105が含まれており、FabとHER2とを遮断可能な作用が破壊され、したがって、PHE573→ALA573を選択する。
以上の解析結果は図3を参照することができる。
2.トラスツズマブのみに結合するHER2変異体タンパク質の設計
Matthew C.FranklinがCancer cellにおいて、ペルツズマブFabとHER2細胞外ドメインとの複合体の構造を開示している。また、このグループはアラニンスキャニングの手法によって、HER2のいずれのキーアミノ酸がペルツズマブFabとの結合に影響するかを研究している。この研究によると、HER2タンパク質表面のH296、S288、L295等のアミノ酸に明らかな作用があり、本発明では、S288A/H296Aの二重変異を選択して、トラスツズマブのみに結合するHER2抗原の取得に用いた。
なお、トラスツズマブのみに認識されるHER2変異体タンパク質をHER2m1とし、ペルツズマブのみに認識されるHER2変異体タンパク質をHER2m2及びHER2m3とする。HER2変異体タンパク質のアミノ酸配列はそれぞれ以下の通りである。
HER2m1
TQVCTGTDMKLRLPASPETHLDMLRHLYQGCQVVQGNLELTYLPTNASLSFLQDIQEVQGYVLIAHNQVRQVPLQRLRIVRGTQLFEDNYALAVLDNGDPLNNTTPVTGASPGGLRELQLRSLTEILKGGVLIQRNPQLCYQDTILWKDIFHKNNQLALTLIDTNRSRACHPCSPMCKGSRCWGESSEDCQSLTRTVCAGGCARCKGPLPTDCCHEQCAAGCTGPKHSDCLACLHFNHSGICELHCPALVTYNTDTFESMPNPEGRYTFGASCVTACPYNYLSTDVGACTLVCPLANQEVTAEDGTQRCEKCSKPCARVCYGLGMEHLREVRAVTSANIQEFAGCKKIFGSLAFLPESFDGDPASNTAPLQPEQLQVFETLEEITGYLYISAWPDSLPDLSVFQNLQVIRGRILHNGAYSLTLQGLGISWLGLRSLRELGSGLALIHHNTHLCFVHTVPWDQLFRNPHQALLHTANRPEDECVGEGLACHQLCARGHCWGPGPTQCVNCSQFLRGQECVEECRVLQGLPREYVNARHCLPCHPECQPQNGSVTCFGPEADQCVACAHYKDPPFCVARCPSGVKPDLSYMPIWKFPDEEGACQPCPINCTHSCVDLDDKGCPAEQRASPLT(配列番号13)
HER2m2
TQVCTGTDMKLRLPASPETHLDMLRHLYQGCQVVQGNLELTYLPTNASLSFLQDIQEVQGYVLIAHNQVRQVPLQRLRIVRGTQLFEDNYALAVLDNGDPLNNTTPVTGASPGGLRELQLRSLTEILKGGVLIQRNPQLCYQDTILWKDIFHKNNQLALTLIDTNRSRACHPCSPMCKGSRCWGESSEDCQSLTRTVCAGGCARCKGPLPTDCCHEQCAAGCTGPKHSDCLACLHFNHSGICELHCPALVTYNTDTFESMPNPEGRYTFGASCVTACPYNYLSTDVGSCTLVCPLHNQEVTAEDGTQRCEKCSKPCARVCYGLGMEHLREVRAVTSANIQEFAGCKKIFGSLAFLPESFDGDPASNTAPLQPEQLQVFETLEEITGYLYISAWPDSLPDLSVFQNLQVIRGRILHNGAYSLTLQGLGISWLGLRSLRELGSGLALIHHNTHLCFVHTVPWDQLFRNPHQALLHTANRPEDECVGEGLACHQLCARGHCWGPGPTQCVNCSQFLRGQECVEECRVLQGLPREYVNARHCLPCHPECQPQNGSVTCFGPAADQCVACAHYKDPAFCVARCPSGVKPDLSYMPIWKFPDEEGACQPCPINCTHSCVDLDDKGCPAEQRASPLT(配列番号14)
HER2m3
TQVCTGTDMKLRLPASPETHLDMLRHLYQGCQVVQGNLELTYLPTNASLSFLQDIQEVQGYVLIAHNQVRQVPLQRLRIVRGTQLFEDNYALAVLDNGDPLNNTTPVTGASPGGLRELQLRSLTEILKGGVLIQRNPQLCYQDTILWKDIFHKNNQLALTLIDTNRSRACHPCSPMCKGSRCWGESSEDCQSLTRTVCAGGCARCKGPLPTDCCHEQCAAGCTGPKHSDCLACLHFNHSGICELHCPALVTYNTDTFESMPNPEGRYTFGASCVTACPYNYLSTDVGSCTLVCPLHNQEVTAEDGTQRCEKCSKPCARVCYGLGMEHLREVRAVTSANIQEFAGCKKIFGSLAFLPESFDGDPASNTAPLQPEQLQVFETLEEITGYLYISAWPDSLPDLSVFQNLQVIRGRILHNGAYSLTLQGLGISWLGLRSLRELGSGLALIHHNTHLCFVHTVPWDQLFRNPHQALLHTANRPEDECVGEGLACHQLCARGHCWGPGPTQCVNCSQFLRGQECVEECRVLQGLPREYVNARHCLPCHPECQPQNGSVTCFGPEADQCVACAHYKDAAFCVARCPSGVKPDLSYMPIWKFPDEEGACQPCPINCTHSCVDLDDKGCPAEQRASPLT(配列番号15)
3.市販の哺乳動物細胞の発現ベクターpcDNA4/myc−HisAの改変
市販のベクターpcDNA4/myc−HisA(Invitrogen、V863−20)には2つのPvuII酵素消化部位があり、それぞれ略1411bp及び3160bpの位置にある。プラスミドの部位特異的変異について、3160bpの位置の塩基CをGに変異させて、この位置のPvuII酵素消化部位を除去し、略1411bpの1つの酵素消化部位のみを残存させた。新しいベクターをpcDNA4mとする。
NCBIにおけるヒト免疫グロブリンgamma1(IgG1)の結晶性フラグメント(Fc)のDNA配列(AY623427)に基づいて以下のようにプライマーを設計する。
F:AAGCTTCCCTTACCCGGATCCGAAATCCTCTGACAAAACTCAC(配列番号29)
R:CCCGAATTCTATTTACCCGGAGACAGGGAG(配列番号30)
なお、フォワードプライマーにはその後のクローニングに用いるHindIII及びBamHIの酵素消化部位を加え、リバースプライマーにはEcoRI酵素消化部位を加えた。
PBMCの全cDNAをテンプレートとし、Fcフラグメントの遺伝子を増殖させた後、Takara社のHindIII及びEcoRIのダブルダイジェストによって改変ベクターpcDNA4mにクローニングし、プラスミド構築の正確性をシークエンシング検証して、組換えプラスミドpcDNA4m−Fcを取得した。
4.HER2変異体タンパク質の真核発現ベクターの構築
NCBIにおけるHER2タンパク質のDNA配列情報(NM_004448.2)に基づいてプライマーを設計し、野生型HER2タンパク質の細胞外ドメイン(第1位〜第652位のアミノ酸残基)をクローニングした。使用したプライマーは以下の通りである。
F:GCCAAGCTTGCCACCATGGAGCTGGCGGCCT(配列番号31)
R:CGCGGATCCATCGTCAGAGGGCTGGCTCTC(配列番号32)
プライマーにはフォワードのHindIII認識部位と、リバースのBamHI認識部位が含まれている。BT474細胞(中国科学院上海細胞データバンクから購入)のcDNAをテンプレートとし、HER2wtの細胞外ドメインをコードする1.9kb長のDNA断片を増殖させ、市販のTベクター(pMD19−T Simple Vector、Takara社から購入)にクローニングし、T−Her2ECDプラスミドを取得して、配列の正確性をシークエンシングして確認した。
このようにして得たトラスツズマブのみに認識されるHER2変異体タンパク質HER2m1と、ペルツズマブのみに認識されるHER2変異体タンパク質HER2m2及びHER2m3とのアミノ酸配列に基づき、変異部位に応じて、対応する変異プライマーを設計した。
M1−F:GCACCCTCGTCTGCCCCCTGGCTAACCAAGAGG(配列番号33)
M1−R:GGGGGCAGACGAGGGTGCAAGCTCCCACGT(配列番号34)
M2−1−F:GGACCGGCGGCTGACCA(配列番号35)
M2−1−R:TGGTCAGCCGCCGGTCC(配列番号36)
M2−2−F:TATAAGGACCCTGCCTTCTGCG(配列番号37)
M2−2−R:CGCAGAAGGCAGGGTCCTTAT(配列番号38)
M3−F:CTATAAGGACGCTGCCTTCTGCG(配列番号39)
M3−R:CGCAGAAGGCAGCGTCCTTATAG(配列番号40)
T−Her2ECDプラスミドをテンプレートとし、上述のプライマーを用いて部位特異的変異を行い、HER2細胞外ドメインの3つの変異体タンパク質(HER2m1、HER2m2、HER2m3)の遺伝子を取得した。その後、Takara社のHindIII及びBamHIのダブルダイジェストによってベクターpcDNA4m−Fcにクローニングし、HER2m1、HER2m2、HER2m3の3つの遺伝子をそれぞれFc遺伝子の5’端に融合させて、3つの新しいベクターを取得した。すなわち、pcDNA4m−Her2m1−Fc、pcDNA4m−Her2m2−Fc、pcDNA4m−Her2m3−Fcとする。この3つのベクターは哺乳動物細胞における融合タンパク質HER2m1−Fc、HER2m2−Fc、HER2m3−Fcの発現に用いることができる。
5.HER2変異体タンパク質の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された200mL×3のHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。40mL×3の新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。200mL×3のFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。実施例2の4で得られた3つのHER2変異体タンパク質の発現ベクターを200μgずつ取り、2mLのFreestyle293培地を用いてそれぞれ希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液をセットした。希釈済の2mLの発現用プラスミドに2mLのPEI溶液をそれぞれ加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。3つのプラスミド/PEI混合物を3つの200mL細胞懸濁液にそれぞれ加えて37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、200mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50ug/LのIGF−1とを各形質転換サンプルにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
5日〜6日培養した後、3つの400mLのHER2変異体タンパク質細胞の一過性発現培養上清をそれぞれ集め、ProteinAアフィニティークロマトグラフィー法によって、HER2変異体タンパク質サンプルを予備精製した。なお、HER2m3の発現レベルは非常に低く、その細胞培養上清においてテンプレートのタンパク質の力価は0.5mg/L未満であり、これは主にタンパク質の変異体が不安定であることによるものと推測されるので、当該タンパク質については更なる精製を行わなかった。得られたHER2m1及びHER2m2変異体タンパク質の精製によって算出された発現レベルは約20mg/Lである。得られたタンパク質サンプルはSDS−PAGEによって一次検出を行い、目的のバンドをはっきりと見ることができた(図4参照)。
6.トラスツズマブ又はペルツズマブに対するHER2変異体タンパク質の特異的結合のELISA法による検出
トラスツズマブモノクローナル抗体タンパク質又はペルツズマブモノクローナル抗体によりELISAプレートをコーティングし、4℃で一晩置く。その後、3%BSA溶液を加えて室温で2時間密閉した。被験サンプル(HER2m1又はHER2m2タンパク質)は予めビオチンで標識しておき、その後、ビオチン化されたタンパク質HER2m1−Biotin及びHER2m2−Biotinを16μg/mLから0.224ng/μLになるまで1:4の合計9段階で段階希釈した。段階希釈したビオチン化HER2変異体タンパク質サンプルをELISAプレートに加えて室温で2時間反応させた。その後、HRP標識されたストレプトアビジンを加えて室温で1.5時間作用させ、最後に触媒基質を発色させて読み取った。得られたデータは4パラメーターロジスティックによって親和曲線を得た。
図5に示すように、HER2m1タンパク質のペルツズマブに対する見かけの親和性は、そのトラスツズマブに対する見かけの親和性に比べて20倍低下し、当該変異体タンパク質がトラスツズマブ特異的抗原タンパク質であると考えることができる。一方、HER2m2タンパク質のトラスツズマブに対する見かけの親和性は、トラスツズマブに対する見かけの親和性に比べて2桁超低下し、ペルツズマブ特異的抗原であることを示している。
実施例4 Tmab及びPmabのオリジナル軽鎖の共通軽鎖による置換並びに共通軽鎖の効果の検証
1.共通軽鎖を伴うTmab及びPmabモノクローナル抗体の真核発現ベクターの構築
米国特許出願公開第2009/0285837号明細書により検索されたトラスツズマブ及びペルツズマブの全抗体のアミノ酸配列(特許における図2及び図16)に基づき、オンラインツールDNA works(http://helixweb.nih.gov/dnaworks/)を利用して、対応するコーディングDNA配列を設計すると共に、人工合成の手法によってトラスツズマブの重鎖遺伝子(配列番号16)と、ペルツズマブの重鎖遺伝子(配列番号17)とを取得した。実施例1で得られた1組の共通軽鎖のアミノ酸配列(配列番号1〜配列番号6)に基づき、オンラインツールDNA works(http://helixweb.nih.gov/dnaworks/)を利用して、対応するコーディングDNA配列を設計すると共に、人工合成の手法によってPmab−Tmab二重特異性抗体の共通軽鎖遺伝子CLC1(配列番号7)及びCLC5(配列番号11)を取得した。
その後、CLC2〜CLC6の配列に基づいて変異プライマーを設計した。配列は以下の通りである。
T31I−F:GACGTGAACATTGCCGTTGC(配列番号41)
T31I−R:GCAACGGCAATGTTCACGTC(配列番号42)
T94Y−F:AGCACTATACTTATCCTCCAACATTC(配列番号43)
T94Y−R:ATGTTGGAGGATAAGTATAGTGCTG(配列番号44)
Y94T−F:TCGCCACCACTTATTGTCAG(配列番号45)
Y94T−R:CTGACAATAAGTGGTGGCGA(配列番号46)
CLC1遺伝子をテンプレートとし、T31I及びT94Yの2対のプライマーを用いて部位特異的変異させてCLC2〜CLC4の遺伝子配列(配列番号8〜配列番号10)を取得した。CLC5をテンプレートとし、Y94Tのプライマー対を用いて部位特異的変異させてCLC6遺伝子配列(配列番号12)を取得した。
合成されたトラスツズマブの重鎖遺伝子と、ペルツズマブの重鎖遺伝子と、共通軽鎖遺伝子(CLC1〜CLC6)とは、それぞれTakara社のHindIII及びEcoRIのダブルダイジェストによって改変ベクターpcDNA4mにサブクローニングされ、プラスミド構築の正確性をシークエンシング検証して、組換えプラスミドDNAであるpcDNA4m−TmabHCと、pcDNA4m−PmabHCと、共通軽鎖の関連ベクターであるpcDNA4m−CLC1〜pcDNA4m−CLC6とを取得した。
このように構築された共通軽鎖の遺伝子発現ベクターpcDNA4m−CLC1〜pcDNA4m−CLC6をTakara社のBglII、PvuIIでダブルダイジェストした。酵素消化産物は0.8%のアガロースの電気泳動によって分離精製すると共に、それぞれ共通遺伝子を含む約2kbサイズのDNA断片を回収した。pcDNA4m−TmabHCは、BglII、NruIのダブルダイジェストによって、TmabHC遺伝子を含む約6kbサイズのDNA断片を回収した。pcDNA4m−PmabHCは、BglII、NruIのダブルダイジェストによって、PmabHC遺伝子を含む約6kbサイズのDNA断片を回収した。続いて、酵素消化処理されたDNA断片を連結させて、TmabHC又はPmabHCの発現原物と、異なる配列の共通軽鎖の発現原物とを1つにまとめて、組換えプラスミドpcDNA4m−Tmab−CLC1、pcDNA4m−Tmab−CLC2、pcDNA4m−Tmab−CLC3、pcDNA4m−Tmab−CLC4、pcDNA4m−Tmab−CLC5、pcDNA4m−Tmab−CLC6、pcDNA4m−Pmab−CLC1、pcDNA4m−Pmab−CLC2、pcDNA4m−Pmab−CLC3、pcDNA4m−Pmab−CLC4、pcDNA4m−Pmab−CLC5、pcDNA4m−Pmab−CLC6を取得した。
2.共通軽鎖を伴うTmab及びPmabのモノクローナル抗体の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された50mL×12のHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。10mL×12の新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。50mL×12のFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。実施例4の1で得られた12個の共通軽鎖モノクローナル抗体の関連発現ベクターを50μgずつ取り、それぞれ0.5mLのFreestyle293培地を用いて希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液をセットした。それぞれ、希釈済の0.5mLの発現用プラスミドに0.5mLのPEI溶液を加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。12個のプラスミド/PEI混合物を12個の50mL細胞懸濁液にそれぞれ加えて37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、50mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50μg/LのIGF−1とを各形質転換サンプルにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
5日〜6日培養した後、12個の100mLの共通軽鎖モノクローナル抗体細胞の一過性発現培養上清をそれぞれ集め、ProteinAアフィニティークロマトグラフィー法によって、12個の共通軽鎖モノクローナル抗体タンパク質サンプル、すなわちTmab−CLC1〜Tmab−CLC6及びPmab−CLC1〜Pmab−CLC6を予備精製した。各モノクローナル抗体の精製によって算出された発現レベルは表6に示されている。
シングルステップアフィニティークロマトグラフィーにより精製して得られたタンパク質サンプルを非還元のSDS−PAGEによって一次検出した。図6に示すように、全ての共通軽鎖モノクローナル抗体タンパク質について、25kDaと35kDaとの間に位置する軽鎖のバンドと、85kDaと50kDaとの間に位置する重鎖のバンドとの2つのバンドをそれぞれ還元ゲル上にはっきりと見ることができることが分かる。タンパク質サンプルの純度はSE−HPLCによって検出しており、結果は表6に示されている。
3.共通軽鎖を伴うTmab及びPmabのモノクローナル抗体のELISA法による親和力解析
共通軽鎖付きトラスツズマブ及びペルツズマブのそれぞれの特異的抗原に対する親和力の変化を検出した。使用した間接ELISA法は実施例2の6の記載と類似している。なお、共通軽鎖付きトラスツズマブの親和力の変化を検出する場合には、その特異的抗原タンパク質HER2m1を用いて検出し、共通軽鎖付きペルツズマブの親和力の変化を検出する場合には、その特異的抗原タンパク質HER2m2を用いて検出した。得られた親和力曲線は図7〜図8に示されており、EC50に基づいて、オリジナルトラスツズマブの軽鎖が改変された共通軽鎖(CLC1〜CLC4)を用いた場合には、トラスツズマブのその特異的抗原HER2m1に対する親和力には明らかな変化がなく、ペルツズマブのその特異的抗原HER2m2に対する親和力はやや低下したが、このような変化は許容可能な範囲であると判断した。一方、オリジナルペルツズマブの軽鎖が改変された共通軽鎖(CLC5及びCLC6)を用いた場合には、ペルツズマブのその特異的抗原HER2m2に対する親和力には明らかな変化がなかったが、トラスツズマブのその特異的抗原HER2m1に対する親和力は1倍近く低下した。
実施例5 Ptmab二重特異性抗体の調製及び同定
1.Ptmab二重特異性抗体の一過性発現及び精製
pcDNA4m−Tmab−CLC1におけるTmabHCのFcフラグメントを点突然変異させて、TmabHCをTmabHC−knob(重鎖配列は配列番号19により示され、変異した残基はS354C、T366Wである)とし、更にpcDNA4m−Tmabknob−CLC1を構築した。また、部位特異的変異によって、pcDNA4m−Pmab−CLC1におけるPmabHC中のアミノ酸残基を、特許文献1を参照してPmabHC−holeに(重鎖配列は配列番号20により示され、変異した残基はY349C、T366S、L368A、Y407Vである)変異させ、更にpcDNA4m−Pmabhole−CLC1を構築した。具体的な変異の手段は特許文献1を参照されたい。「knobs−into−holes」モデルでは、新たに構築されたこの2つのプラスミドが共通軽鎖モデルによってPmab−Tmab二重特異性抗体を構築する。
2.Ptmab二重特異性抗体の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された600mLのHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。100mLの新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。600mLのFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。pcDNA4m−Tmabknob−CLC1及びpcDNA4m−Pmabhole−CLC1を300μgずつ取り、均一に混合した後に、3mLのFreestyle293培地を用いて希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液を調合し、希釈済の3mLの混合プラスミドに3mLのPEI溶液を加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。プラスミド/PEI混合物を600mLの細胞懸濁液に加えて37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、600mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50ug/LのIGF−1とを形質転換サンプルにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
6日〜7日培養した後、1200mLのPtmab二重特異性抗体細胞の一過性発現培養上清を集め、ProteinAアフィニティークロマトグラフィー法、イオン交換クロマトグラフィー法及び分子ふるいクロマトグラフィー法によって、Ptmab双特異性タンパク質サンプルを予備精製して、KN026とした。OD280に基づき、KN026の一過性発現レベルが80mg/Lに達し得ることを算出した。
精製して得られたタンパク質サンプルをSDS−PAGEによって一次検出した。図9に示すように、KN026二重特異性抗体タンパク質について、25kDaと35kDaとの間に位置する軽鎖のバンドと、85kDaと50kDaとの間に位置する重鎖のバンドとの2つのバンドをそれぞれ還元ゲル上にはっきりと見ることができることがわかる。また、非還元条件下では、KN026は1つのバンドであった。タンパク質サンプルの純度はSE−HPLCによって検出し、結果は図10に示されており、純度は約95%であった。
3.KN026抗体タンパク質がトラスツズマブ及びペルツズマブそれぞれの特異的抗原を同時認識可能であることのブリッジングELISA法による検証
トラスツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m1によりELISAプレートをコーティングし、4℃で一晩置く。その後、3%BSA溶液を加えて室温で2時間密閉した。被験サンプルは5μg/mLから1.06ng/uLになるまで1:3の合計8段階で段階希釈した。段階希釈した被験サンプルをELISAプレートに加えて室温で2時間反応させた。その後、ビオチン化されたペルツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m2−BiotinをELISAプレートに加えて、室温で被験サンプルと2時間反応させた。続いて、HRP標識されたストレプトアビジンを加えて、室温でHER2m2−Biotinと1.5時間作用させ、最後に触媒基質を発色させて読み取った。得られたデータは4パラメーターロジスティックによって親和曲線を得た。
図11に示すように、2種類の抗原を同時に認識可能な二重特異性抗体KN026である場合に限って親和曲線を得ることができ、1種類の抗原しか特異的に認識することができないトラスツズマブ又はペルツズマブについては最大濃度であっても明らかな発色が見られなかった。
実施例6 Ptmab抗体混合物の調製及び同定
1.Ptmab抗体混合物の一過性発現及び精製
pcDNA4m−Tmab−CLC1におけるTmabHCのFcフラグメントを点突然変異させて、TmabHCをTmabHC−mix1(重鎖配列は配列番号21により示される)とし、更にpcDNA4m−Tmabmix1−CLC1を構築した。具体的な変異の手段は特許文献2の実施例1を参照されたい。「電荷反発」混合物モデルでは、新たに構築されたこの2つのプラスミドが、共通軽鎖モデルによって、単一組換え細胞株で発現可能なPmab/Tmab抗体混合物を構築する。
2.Pmab/Tmab抗体混合物の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された600mLのHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。100mLの新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。600mLのFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。pcDNA4m−Tmabmix1−CLC1及びpcDNA4m−Pmab−CLC1(重鎖配列は配列番号22により所示される)を300μgずつ取り、均一に混合した後に、3mLのFreestyle293培地を用いて希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液を調合し、希釈済の3mLの混合プラスミドに3mLのPEI溶液を加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。プラスミド/PEI混合物を600mLの細胞懸濁液に加えて、37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、600mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50μg/LのIGF−1とを形質転換サンプにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
6日〜7日培養した後、1200mLのPmab/Tmab抗体混合物細胞の一過性発現培養上清を集め、ProteinAアフィニティークロマトグラフィー法によって、Pmab/Tmab抗体混合物タンパク質サンプルを予備精製して、KN010とした。OD280に基づき、KN010の一過性発現レベルが100mg/Lに達し得ることを算出した。
シングルステップアフィニティークロマトグラフィーにより精製して得られたタンパク質サンプルをSDS−PAGEによって一次検出した。図12に示すように、共通軽鎖混合モノクローナル抗体タンパク質産物について、25kDaと35kDaとの間に位置する軽鎖のバンドと、85kDaと50kDaとの間に位置する重鎖のバンドとの2つのバンドをそれぞれ還元ゲル上にはっきりと見ることができることがわかる。また、非還元条件下では、KN010は1本のバンドであった。タンパク質サンプルの純度はSE−HPLCによって検出し、結果は図13に示されており、純度は約95%であった。
3.KN010抗体タンパク質がトラスツズマブ及びペルツズマブそれぞれの特異的抗原をそれぞれ認識可能であることの同一抗原のブリッジングELISA法による検証、並びにKN010がこの1対の抗原を同時認識不可能なことの異なる抗原のブリッジングELISA法による検証
トラスツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m1によりELISAプレートをコーティングし、4℃で一晩置く。その後、3%BSA溶液を加えて、室温で2時間密閉した。被験サンプルは2.5μg/mLから0.61ng/μLになるまで1:4の合計7段階で段階希釈した。段階希釈した被験サンプルをELISAプレートに加えて室温で2時間反応させた。その後、ビオチン化されたペルツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m2−Biotin、又はビオチン化されたHER2m1−BiotinをELISAプレートに加えて、室温で被験サンプルと2時間反応させた。続いて、HRP標識されたストレプトアビジンを加え、室温でHER2m2−Biotin又はHER2m1−Biotinと1.5時間作用させ、最後に、触媒基質を発色させて読み取った。得られたデータは4パラメーターロジスティックによって親和曲線を得た。
ペルツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m2によりELISAプレートをコーティングし、4℃で一晩置く。その後、3%BSA溶液を加えて、室温で2時間密閉した。被験サンプルは2.5μg/mLから0.61ng/μLになるまで1:4の合計7段階で段階希釈した。段階希釈した被験サンプルをELISAプレートに加えて室温で2時間反応させた。その後、ビオチン化されたペルツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m2−BiotinをELISAプレートに加えて、室温で被験サンプルと2時間反応させた。続いて、HRP標識されたストレプトアビジンを加え、室温でHER2m2−Biotinと1.5時間作用させ、最後に、触媒基質を発色させて読み取った。得られたデータは4パラメーターロジスティックによって親和曲線を得た。
図14に示すように、同一抗原のブリッジングELISAによって、KN010タンパク質の両腕はトラスツズマブの抗原を同時認識可能であるか、又はペルツズマブの抗原を同時認識可能であることが示された。これはKN010タンパク質には少なくとも異なる抗原標的を認識可能な2種類の抗体が含まれていることを意味している。しかし、異なる抗原のブリッジングELISAでは発色せず、これは、KN010の両腕が2種類の抗原を同時に認識することができないこと、すなわち、KN010にはPtmabヘテロダイマーの成分が含まれていないことを示している。
実施例7 細胞表面HER2タンパク質に対するPtmab二重特異性抗体の結合作用
1.ヒト乳癌BT474細胞表面HER2タンパク質に対するPtmab二重特異性抗体の結合作用
HER2高発現乳癌細胞BT474と、Ptmab二重特異性抗体、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体との結合状況をフローサイトメーターによって観察すると共に、その作用の濃度依存性を考察した。
BT474細胞を消化後に5%BSA/PBSで再度懸濁して、3×10個/管の細胞を1.5mLの遠沈管それぞれに加えた。被験サンプルは100μg/mLから0.001694μg/mLになるまで合計11個の濃度で3倍希釈した。サンプルを細胞と反応させ、その後、FITC−ウサギ抗ヒトIgGを加え、細胞に結合した被験抗体を検出して、フローサイトメーターによって平均蛍光値(MFI)を読み取った。MFIで抗体濃度の対数を曲線にし、被験抗体とBT474細胞との結合の濃度依存性曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。図15から分かるように、Ptmab二重特異性抗体(KN026)、ペルツズマブ及びトラスツズマブはいずれもBT474と明らかに結合しており、このような作用には濃度依存性がある。結合曲線のEC50から分かるように、BT474細胞表面HER2タンパク質に対するKN026の親和力はトラスツズマブに近い。
2.ヒト胃癌N−87細胞表面HER2タンパク質に対するPtmab二重特異性抗体の結合作用
HER2高発現胃癌細胞N−87と、Ptmab二重特異性抗体KN026、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体との結合状況をフローサイトメーターによって観察すると共に、その作用の濃度依存性を考察した。
N−87細胞を消化後に5%BSA/PBSで再度懸濁して、3×10個/管の細胞を1.5mLの遠沈管にそれぞれ加えた。被験サンプルは40μg/mLから0.009766ug/mLになるまで合計13個の濃度で2倍希釈した。サンプルを細胞と反応させ、その後、FITC−ウサギ抗ヒトIgGを加え、細胞に結合した被験抗体を検出して、フローサイトメーターによって平均蛍光値(MFI)を読み取った。MFIで抗体濃度の対数を曲線にし、被験抗体とN−87細胞との結合の濃度依存性曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。図16から分かるように、Ptmab二重特異性抗体(KN026)、ペルツズマブ及びトラスツズマブはいずれもN−87と明らかに結合しており、このような作用には濃度依存性がある。結合曲線のEC50から分かるように、N−87細胞表面HER2タンパク質に対するKN026の親和力は、トラスツズマブ及びペルツズマブよりもやや低い。
実施例8 細胞表面Her2タンパク質に対するPmab/Tmab抗体混合物の結合作用
ヒト乳癌BT474細胞表面HER2タンパク質に対するPmab/Tmab抗体混合物の結合作用
HER2高発現乳癌細胞BT474と、Pmab/Tmab抗体混合物、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体との結合状況をフローサイトメーターによって観察すると共に、その作用の濃度依存性を考察した。
BT474細胞を消化後に5%BSA/PBSで再度懸濁して、15×10個/管の細胞を1.5mLの遠沈管にそれぞれ加えた。被験サンプルは1000μg/mLから0.01694μg/mLになるまで合計11個の濃度で3倍希釈した。サンプルを細胞と反応させ、その後、FITC−ウサギ抗ヒトIgGを加え、細胞に結合した被験抗体を検出して、フローサイトメーターによって平均蛍光値(MFI)を読み取った。MFIで抗体濃度の対数を曲線にし、被験抗体とBT474細胞との結合の濃度依存性曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。図17から分かるように、Pmab/Tmab抗体混合物(KN010)、ペルツズマブ及びトラスツズマブはいずれもBT474と明らかに結合しており、このような作用には濃度依存性がある。結合曲線のEC50から分かるように、BT474細胞表面HER2タンパク質に対するKN010の親和力はトラスツズマブとペルツズマブとの間である。
実施例9 Ptmab二重特異性抗体の癌細胞増殖の抑制作用
1.ヒト乳癌BT474細胞の増殖に対するPtmab二重特異性抗体の抑制作用
Ptmab二重特異性抗体、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体存在下におけるHER2高発現乳癌細胞BT474の増殖情况の変化をCKK−8法によって観察して、BT474癌細胞の増殖作用に対するPtmab二重特異性抗体の抑制効果を比較し評価した。
密度を10000細胞/ウェルとしてBT474細胞を96ウェルプレートに用い、37℃で16時間単層培養した。アッセイ培地(DMEM培地、1%のウシ胎児血清を補充)を用いてそれぞれ濃度の異なるサンプルを調合した。最高10μg/mlから0.0015μg/mlになるまで合計9つの濃度で3倍希釈した。150μlのサンプルを各細胞ウェルに加え、72時間後にCKK−8キット(DOJINDO)で細胞生存率を測定した。得られた細胞生存率の値についてサンプル濃度の対数をプロットして、被験サンプル(Ptmab二重特異性抗体KN026)及び標準製剤(トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬)の細胞殺傷曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。
図18に示すように、KN026、トラスツズマブ、及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬はいずれもBT474に対して明らかに殺傷効果があり、この効果には濃度依存性がある。また、二重特異性抗体KN026は、高濃度の場合には、トラスツズマブの単独使用又はペルツズマブとの併用よりもBT474に対する抑制効果が明らかに優れている。
2.ヒト胃癌N−87細胞の増殖に対するPtmab二重特異性抗体の抑制作用
Ptmab二重特異性抗体、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体存在下におけるHER2高発現胃癌細胞N−87の増殖情况の変化をMTT法によって観察して、N−87癌細胞の増殖作用に対するPtmab二重特異性抗体の抑制効果を比較し評価した。
密度を10000細胞/ウェルとしてN−87細胞を96ウェルプレートに用い、37℃で16時間単層培養した。アッセイ培地(RPMI−1640培地、1%のウシ胎児血清を補充)を用いてそれぞれ濃度の異なるサンプルを調合した。最高10μg/mlから0.0015μg/mlになるまで合計9つの濃度で3倍希釈した。150μlのサンプルを各細胞ウェル中に加え、72時間後にCKK−8キット(DOJINDO)で細胞生存率を測定した。得られた細胞生存率の値についてサンプル濃度の対数をプロットして、被験サンプル(Ptmab二重特異性抗体)及び標準製剤(トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬)の細胞殺傷曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。
図19に示すように、KN026、トラスツズマブ、及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬は対していずれも明らかに殺傷効果があり、この効果には濃度依存性がある。また、二重特異性抗体は、高濃度の場合には、トラスツズマブの単独使用又はペルツズマブとの併用よりもN−87に対する抑制効果が明らかに優れている。
実施例10 Ptmab二重特異性抗体の熱安定性の評価
1.Ptmab二重特異性抗体のTm値の測定
DSC(示差走査熱量計)の方法により、Ptmab二重特異性抗体KN026及び対照抗体(ここでは標準製剤としてトラスツズマブを用いる)のTm値を測定すると共に、これにより、Ptmab二重特異性抗体の熱安定性を予備的に判断した。
サンプルタンパク質は1×PBSの緩衝液(pH7.4)において2mg/mL濃度の溶液に調製する。サンプル又はブランクバッファーの比熱容量(Cp)を10℃から60℃/時の速度で走査した。サンプルの走査結果をそれぞれ対応する緩衝液の結果で差し引き、得られたCp値で温度をプロットした。なお、Cp値が明らかに高いピーク値に対応する温度がサンプルのTm値となる。
図20から分かるように、従来の抗体と近似しており、Ptmab二重特異性抗体KN026とトラスツズマブ標準試料とはいずれも、60℃前後のCH2溶解温度と、80℃前後に位置するCH3の溶解温度との2つのTm値を明らかに示している。また、60℃前後のTm値は二重特異性抗体とトラスツズマブ標準製剤とで顕著な違いがなく、80℃前後のTm値は二重特異性抗体の方がやや低いものの、80℃よりも高く、標準製剤と比べて顕著に違うわけではなく、抗体の熱安定性に影響を及し得るとは思われないことが分かる。
実施例11 Ptmab二重特異性抗体のマウスの薬物動態実験
1.Ptmab二重特異性抗体のマウスにおける代謝状況の考察
6週〜7週のICRマウスを選び、ランダムに2つの群に分け、実験群にはPtmab二重特異性抗体KN026 10mg/kgを腹腔内単回注射し、対照群にはトラスツズマブ標品10mg/kgを腹腔内単回注射して実験を行った。各郡の動物を3つの段階に分け、各段階で4匹の動物から時点毎に採血した。各動物は、中間採血時(5分〜96時間)には眼窩静脈叢から約0.2mlを採血し、最終採血時(192時間〜576時間)には、イソフルランの吸入麻酔後に下大静脈から採血して安楽死させた。血液サンプルは採集後に血清分離して、−80℃の冷蔵庫で一時保管した。
血清サンプルはTmab及びPtmab特異的ELISAによって血漿濃度を検出し、検出された血清中の抗体含有率を採血時間に対して曲線にし、二重特異性抗体(KN026)及び対照抗体(ハーセプチン)の薬物動態曲線を得て(図21参照)、さらには、対応する薬物動態パラメータを算出した(表7)。マウス体内におけるPtmab二重特異性抗体(KN026)の半減期はトラスツズマブよりもやや低いが、依然として10日を超えており、大部分のモノクローナル薬のマウスにおける半減期と近似していることが分かり、マウス体内におけるPtmabの安定性が通常のモノクローナル薬と類似していると考えられる。
実施例12 ヒト卵巣癌SKOV3のヌードマウス移植腫瘍モデルに対するPtmab二重特異性抗体の薬効作用
用量を5×10細胞+50%マトリゲル/匹として、ヒト卵巣癌SKOV3細胞をBalb/cヌードマウスに皮下播種し、腫瘍形成マウスをランダムに各郡6匹(雌雄半分ずつ)の郡に分けた。腫瘍サイズが直径約100mm〜150mmになった時に抗腫瘍薬の注射を開始して実験を行った。毎週2回の腹腔内投与で2週間続けた。1週間に2回腫瘍サイズを測定した。実験群にはPtmab二重特異性抗体KN026 20mg/kgを毎回投与し、対照群にはトラスツズマブ標品又はペルツズマブ標品20mg/kgを毎回投与し、ブランク対照群には同じ体積のPBS緩衝液を毎回投与した。
図22に示すように、ブランク対照群に対して、実験群及び対照群はSKOV3のヌードマウス移植腫瘍モデルに対していずれも或る程度の腫瘍抑制効果を示した。このうち、PTmab二重特異性抗体は、母本の標準製剤のトラスツズマブ標品又はペルツズマブ標品の単独使用時よりも強い抗腫瘍効果を示した。
実施例13 ヒト胃癌N−87のヌードマウス移植腫瘍モデルに対するPtmab二重特異性抗体の薬効作用
用量を4×10細胞/匹として、ヒト胃癌N−87細胞をBalb/cヌードマウスに皮下播種し、腫瘍形成マウスをランダムに各郡6匹(雌雄半分ずつ)の郡に分けた。腫瘍サイズが直径100mm〜130mmになった時に抗腫瘍薬の注射を開始して実験を行った。毎週2回のIP投与で4週間〜5週間続けた。1週間に2回腫瘍サイズを測定した。
実験群にはPtmab二重特異性抗体KN026 5mg/kgを毎回投与し、対照群にはトラスツズマブ標品又はペルツズマブ標品5mg/kgを毎回投与し、ブランク対照群には同じ体積のPBS緩衝液を毎回投与した。
図23に示すように、ブランク対照群に対して、実験群及び対照群はN−87のヌードマウス移植腫瘍モデルに対していずれも或る程度の腫瘍抑制効果を示した。このうち、Ptmab二重特異性抗体は、標準製剤のトラスツズマブ標品又はペルツズマブ標品の単独使用時よりも明らかに優れた抗腫瘍効果を示した。
実施例14 ヒト胃癌N−87のヌードマウス移植腫瘍モデルに対するPtmab二重特異性抗体の薬効作用
用量を4×10細胞/匹として、ヒト胃癌N−87細胞をBalb/cヌードマウスに皮下播種し、腫瘍形成マウスをランダムに各郡6匹(雌雄半分ずつ)の郡に分けた。腫瘍サイズが直径約100mm〜120mmになった時に抗腫瘍薬の注射を開始して実験を行った。毎週2回のIP投与で3週間続けた。1週間に2回腫瘍サイズを測定した。
実験群にはPTmab二重特異性抗体KN026 2.5mg/kgを投与し、対照群にはトラスツズマブ標品とペルツズマブ標品との併用薬2.5mg/kgを毎回投与し、ブランク対照群には同じ体積のPBS緩衝液を毎回投与した。
図24に示すように、ブランク対照群に対して、実験群及び対照群はN−87のヌードマウス移植腫瘍モデルに対していずれも或る程度の腫瘍抑制効果を示した。このうち、PTmab二重特異性抗体は、等モル数の標準製剤のトラスツズマブ標品+ペルツズマブ標品の併用投与時よりも強い抗腫瘍効果を示した。
実施例15 HER2低発現腫瘍株ヒト非小細胞肺癌NCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対するPTmab二重特異性抗体の用量依存性
1匹当たりの播種用量を5×10細胞/匹として、非小細胞肺癌NCI−H522細胞とマトリゲルとの混合物(細胞:マトリゲルの比は1:1とする)をNOD/SCID免疫不全マウスに皮下播種してモデルを構築し、腫瘍形成マウスをランダムに各郡6匹(雌雄半分ずつ)の郡に分けた。腫瘍サイズが体積約100mmになった時に抗腫瘍薬の注射を開始して実験を行った。初回IP(腹腔内)投与の当日を0日目とした。その後、投与濃度を初回用量の半分として、毎週1回IP投与し、7週間続けた。1週間に2回腫瘍サイズを測定した。
実験群は3つに分け、PTmab二重特異性抗体KN026をそれぞれ次の用量で投与した。初回で30mg/kgを投与し、その後、毎週毎回15mg/kgを投与する。初回で10mg/kgを投与し、その後、毎週毎回5mg/kgを投与する。初回で3mg/kgを投与し、その後、毎週毎回1.5mg/kgを投与する。ブランク対照群には同じ体積のPBS緩衝液を毎回投与した。
図27に示すように、ブランク対照群に対して、3つの実験群はNCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対していずれも著しい腫瘍抑制効果を示しており、この効果には用量依存性が見られる。
実施例16 HER2低発現腫瘍株ヒト非小細胞肺癌NCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対するPTmab二重特異性抗体の薬効作用
1匹当たりの播種用量を5×10細胞/匹として、非小細胞肺癌NCI−H522細胞とマトリゲルとの混合物(細胞:マトリゲルの比は1:1とする)をNOD/SCID免疫不全マウスに皮下播種してモデルを構築し、腫瘍形成マウスをランダムに各郡6匹(雌雄半分ずつ)の郡に分けた。腫瘍サイズが体積約100mmになった時に抗腫瘍薬の注射を開始して実験を行った。投与用量を5mg/kgとして、初回IP(腹腔内)投与の当日を0日目とした。その後、投与濃度を初回用量の半分、すなわち2.5mg/kgとして、毎週1回IP投与し、7週間続けた。1週間に2回腫瘍サイズを測定した。
実験群にはPTmab二重特異性抗体KN026を投与した。対照群にはトラスツズマブ標品とペルツズマブ標品との併用薬を毎回投与した。各種の薬は上述の用量で与え、すなわち、初回で5mgP+5mgT/kgを投与し、その後、毎週毎回2.5mgP+2.5mgT/kgを投与した。ブランク対照群には同じ体積のPBS緩衝液を毎回投与した。
図28に示すように、ブランク対照群に対して、実験群及び対照群はNCI−H522のマウス移植腫瘍モデルに対していずれも比較的著しい腫瘍抑制効果を示した。また、PTmab二重特異性抗体の単独投与は、等モル数の標準製剤のトラスツズマブ標品+ペルツズマブ標品の併用投与時に匹敵する抗腫瘍効果を有している。
本発明の具体的な実施形態を詳細に説明したが、既に開示されたあらゆる教示に基づいてこれらの詳細に対して種々の変更及び置換をすることができ、これらの変更はいずれも本発明の請求の範囲内であることが当業者には理解されよう。本発明の全ての範囲は、添付の請求項及びそれらのあらゆる均等物により定められる。
本発明は更に、本発明の第1の態様のいずれか一項の二重特異性抗体又はその抗原結合部分と、任意選択の薬学的に許容可能な担体又は賦形剤とを含む、組成物(例えば医薬組成物)に関する。
本発明は更に、本発明の第2の態様のいずれか一項の混合物と、任意選択の薬学的に許容可能な担体又は賦形剤とを含む、組成物(例えば医薬組成物)に関する。
二重特異性抗体の調製については、既に90年代にCarter他が「knobs−into−holes」モデルによって抗体重鎖の一部のアミノ酸を改変しており、二重特異性抗体の調製実現に成功している(非特許文献3、非特許文献1)。しかしながら、彼らの研究結果では、「knobs−into−holes」モデルにおけるホモダイマーの形成阻害能力は依然として不十分であり、ホモダイマーが約5%残存している。その後、この研究グループはランダム変異−ファージディスプレイ等の方法によってヘテロダイマーの含有率を向上させたが、問題を根本的に解決してはいない。
ペルツズマブ(pertuzumab)は組み換えられたモノクローナル抗体であり、HER−2受容体の細胞外ドメインII領域に結合して、ダイマーの形成を抑制し、受容体が媒介するシグナル伝達経路(非特許文献4)を抑制する。これはペルツズマブがHER−2の低発現腫瘍の成長を抑制する原因として一部解釈することができる。トラスツズマブはHER−2受容体の細胞外ドメインIV領域に結合して、ダイマーの形成はIV領域に関わらないので、トラスツズマブはHER−2が過剰に発現した乳癌患者にのみ有効である。目下、HER−2低発現末期乳癌のペルツズマブ治療のII期臨床研究が行われている。Baselga(非特許文献5)他の研究によると、ペルツズマブは、ハーセプチン(トラスツズマブ)と併用すると、治療の難しいHER−2陽性乳癌患者に対して確実に抗腫瘍活性を有する。この研究によると、ペルツズマブ治療に対して1/5の患者に効果があり(腫瘍の縮小又は消失)、また、1/5の患者の病状が6カ月以上継続的に安定する。乳癌のペルツズマブ治療のIII期臨床試験の結果によると、この薬はERBB2陽性の転移性乳癌患者の無増悪生存期間を極めて長く延長させることができる。
本発明の一実施の形態において、上記抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好とは、当該共通軽鎖と、当該二重特異性抗体又はその抗原結合部分が対応する2つの抗原又は抗原エピトープとの親和力で均衡が取れており、当該二重特異性抗体又はその抗原結合部分がより良好な生物活性と物理的化学的特性(例えば安定性)とを備えていること指す。
実施例2 抗原タンパク質HER2変異体タンパク質の調製及び機能の検証
1.トラスツズマブのみに結合するHER2変異体タンパク質の設計
1993年にRobert F.Kelley’and Mark P.O’Connellがトラスツズマブ及び対応する変異とHER2細胞外領域(ECD)との結合の動態パラメータを開示した。このうち、H91A、R50A、W95A、Y100aAはトラスツズマブとHER2細胞外領域との結合に対して重大な影響を及ぼしている。2003年にHyun−Soo ChoグループがトラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)との複合体を結晶化した(PDBコード:1N8Z)。その結果がNatureに発表されている。トラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)(その配列は配列番号18により示される)との複合体の構造を解析することによって、表5に示すように、トラスツズマブFabフラグメントとHER2細胞外領域(ECD)との界面接触アミノ酸を取得した。
組合せ1については、PRO571、PRO572自身がFabのいくつかのキーアミノ酸と共に作用力の形成を有している。この2つのアミノ酸が、自身の構造の安定性に変異が影響するようなループ(ターン)に位置していると考えられる。
2.ペルツズマブのみに結合するHER2変異体タンパク質の設計
Matthew C.FranklinがCancer cellにおいて、ペルツズマブFabとHER2細胞外ドメインとの複合体の構造を開示している。また、このグループはアラニンスキャニングの手法によって、HER2のいずれのキーアミノ酸がペルツズマブFabとの結合に影響するかを研究している。この研究によると、HER2タンパク質表面のH296、S288、L295等のアミノ酸に明らかな作用があり、本発明では、S288A/H296Aの二重変異を選択して、ペルツズマブのみに結合するHER2抗原の取得に用いた。
5.HER2変異体タンパク質の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された200mL×3のHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。40mL×3の新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。200mL×3のFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。実施例2の4で得られた3つのHER2変異体タンパク質の発現ベクターを200μgずつ取り、2mLのFreestyle293培地を用いてそれぞれ希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液を準備した。希釈済の2mLの発現用プラスミドに2mLのPEI溶液をそれぞれ加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。3つのプラスミド/PEI混合物を3つの200mL細胞懸濁液にそれぞれ加えて37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、200mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50μg/LのIGF−1とを各形質転換サンプルにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
図5に示すように、HER2m1タンパク質のペルツズマブに対する見かけの親和性は、そのトラスツズマブに対する見かけの親和性に比べて20倍低下し、当該変異体タンパク質がトラスツズマブ特異的抗原タンパク質であると考えることができる。一方、HER2m2タンパク質のペルツズマブに対する見かけの親和性は、トラスツズマブに対する見かけの親和性に比べて2桁超低下し、ペルツズマブ特異的抗原であることを示している。
実施例3 Tmab及びPmabのオリジナル軽鎖の共通軽鎖による置換並びに共通軽鎖の効果の検証
1.共通軽鎖を伴うTmab及びPmabモノクローナル抗体の真核発現ベクターの構築 米国特許出願公開第2009/0285837号明細書により検索されたトラスツズマブ及びペルツズマブの全抗体のアミノ酸配列(特許における図2及び図16)に基づき、オンラインツールDNA works(http://helixweb.nih.gov/dnaworks/)を利用して、対応するコーディングDNA配列を設計すると共に、人工合成の手法によってトラスツズマブの重鎖遺伝子(配列番号16)と、ペルツズマブの重鎖遺伝子(配列番号17)とを取得した。実施例1で得られた1組の共通軽鎖のアミノ酸配列(配列番号1〜配列番号6)に基づき、オンラインツールDNA works(http://helixweb.nih.gov/dnaworks/)を利用して、対応するコーディングDNA配列を設計すると共に、人工合成の手法によってPmab−Tmab二重特異性抗体の共通軽鎖遺伝子CLC1(配列番号7)及びCLC5(配列番号11)を取得した。
2.Ptmab二重特異性抗体の一過性発現及び精製
トランスフェクションの2日前に、懸濁され順化された600mLのHEK293(ATCC、CRL−1573(商標))細胞を一過性トランスフェクション用に用意し、播種密度を0.8×10細胞/mLとした。2日後、トランスフェクションされる細胞懸濁液を計数して細胞密度を3.5×10細胞/mL〜4×10細胞/mLとし、細胞懸濁液を1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。100mLの新鮮なFreestyle293培地を用いて再び細胞を懸濁し、再度1000rpmで5分遠心分離して、上清を捨てた。600mLのFreestyle293培地を用いて再び293細胞を懸濁した。pcDNA4m−Tmabknob−CLC1及びpcDNA4m−Pmabhole−CLC1を300μgずつ取り、均一に混合した後に、3mLのFreestyle293培地を用いて希釈した。続いて、5mLのFreestyle293培地を用いて1.5mLのポリエチレンイミンを希釈し、形質転換に必要なPEI溶液を調合し、希釈済の3mLの混合プラスミドに3mLのPEI溶液を加えて均一に混合し、室温で5分間静置した。プラスミド/PEI混合物を600mLの細胞懸濁液に加えて37℃、10%CO2、90rpmで培養した。また、50μg/LのIGF−1を追加した。4時間後、600mLのEX293培地と、2mMのグルタミンと、50μg/LのIGF−1とを形質転換サンプルにそれぞれ追加して135rpmで培養した。24時間後、3.8mMのVPAを加えた。
3.KN026抗体タンパク質がトラスツズマブ及びペルツズマブそれぞれの特異的抗原を同時認識可能であることのブリッジングELISA法による検証
トラスツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m1によりELISAプレートをコーティングし、4℃で一晩置く。その後、3%BSA溶液を加えて室温で2時間密閉した。被験サンプルは5μg/mLから1.06ng/μLになるまで1:3の合計8段階で段階希釈した。段階希釈した被験サンプルをELISAプレートに加えて室温で2時間反応させた。その後、ビオチン化されたペルツズマブ特異的抗原タンパク質HER2m2−BiotinをELISAプレートに加えて、室温で被験サンプルと2時間反応させた。続いて、HRP標識されたストレプトアビジンを加えて、室温でHER2m2−Biotinと1.5時間作用させ、最後に触媒基質を発色させて読み取った。得られたデータは4パラメーターロジスティックによって親和曲線を得た。
N−87細胞を消化後に5%BSA/PBSで再度懸濁して、3×10個/管の細胞を1.5mLの遠沈管にそれぞれ加えた。被験サンプルは40μg/mLから0.009766μg/mLになるまで合計13個の濃度で2倍希釈した。サンプルを細胞と反応させ、その後、FITC−ウサギ抗ヒトIgGを加え、細胞に結合した被験抗体を検出して、フローサイトメーターによって平均蛍光値(MFI)を読み取った。MFIで抗体濃度の対数を曲線にし、被験抗体とN−87細胞との結合の濃度依存性曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。図16から分かるように、Ptmab二重特異性抗体(KN026)、ペルツズマブ及びトラスツズマブはいずれもN−87と明らかに結合しており、このような作用には濃度依存性がある。結合曲線のEC50から分かるように、N−87細胞表面HER2タンパク質に対するKN026の親和力は、トラスツズマブ及びペルツズマブよりもやや低い。
実施例9 Ptmab二重特異性抗体の癌細胞増殖の抑制作用
1.ヒト乳癌BT474細胞の増殖に対するPtmab二重特異性抗体の抑制作用
Ptmab二重特異性抗体、ペルツズマブ、トラスツズマブ等のHER2抗体存在下におけるHER2高発現乳癌細胞BT474の増殖情况の変化をCCK−8法によって観察して、BT474癌細胞の増殖作用に対するPtmab二重特異性抗体の抑制効果を比較し評価した。
密度を10000細胞/ウェルとしてBT474細胞を96ウェルプレートに用い、37℃で16時間単層培養した。アッセイ培地(DMEM培地、1%のウシ胎児血清を補充)を用いてそれぞれ濃度の異なるサンプルを調合した。最高10μg/mlから0.0015μg/mlになるまで合計9つの濃度で3倍希釈した。150μlのサンプルを各細胞ウェルに加え、72時間後にCCK−8キット(DOJINDO)で細胞生存率を測定した。得られた細胞生存率の値についてサンプル濃度の対数をプロットして、被験サンプル(Ptmab二重特異性抗体KN026)及び標準製剤(トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬)の細胞殺傷曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。
密度を10000細胞/ウェルとしてN−87細胞を96ウェルプレートに用い、37℃で16時間単層培養した。アッセイ培地(RPMI−1640培地、1%のウシ胎児血清を補充)を用いてそれぞれ濃度の異なるサンプルを調合した。最高10μg/mlから0.0015μg/mlになるまで合計9つの濃度で3倍希釈した。150μlのサンプルを各細胞ウェル中に加え、72時間後にCCK−8キット(DOJINDO)で細胞生存率を測定した。得られた細胞生存率の値についてサンプル濃度の対数をプロットして、被験サンプル(Ptmab二重特異性抗体)及び標準製剤(トラスツズマブ及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬)の細胞殺傷曲線を4パラメーターロジスティックによって得た。
図19に示すように、KN026、トラスツズマブ、及びトラスツズマブ+ペルツズマブ併用薬はN−87に対していずれも明らかに殺傷効果があり、この効果には濃度依存性がある。また、二重特異性抗体は、高濃度の場合には、トラスツズマブの単独使用又はペルツズマブとの併用よりもN−87に対する抑制効果が明らかに優れている。

Claims (45)

  1. 共通軽鎖を有し、
    前記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指すことを特徴とする、二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  2. 重鎖が、それぞれ前記軽鎖に対して生理的条件又はin vitroのタンパク質発現状態で正確に結合することができる、請求項1に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  3. 前記共通軽鎖が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖に結合することができる、請求項1又は2に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  4. 前記共通軽鎖が、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブの軽鎖又はそれらの変異体から選択される、請求項3に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  5. 前記共通軽鎖の可変領域の配列には、配列番号1〜配列番号6における第1位〜第107位のアミノ酸に示される配列が含まれる、請求項4に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  6. 重鎖可変領域が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖可変領域であり、例えば、それぞれ配列番号23及び配列番号24に示される配列が含まれる、請求項3に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  7. 重鎖のFcフラグメントの配列には、それぞれ配列番号25及び配列番号26に示される配列が含まれる、請求項3に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  8. 2本の重鎖の配列には、それぞれ配列番号19及び配列番号20に示される配列が含まれる、請求項3に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  9. 1つの細胞中で正確に生産可能な抗体又はその抗原結合部分の混合物であって、
    該混合物が、少なくとも2種類の抗体又はその抗原結合部分を含み、
    前記抗体又はその抗原結合部分が、共通軽鎖を有し、
    前記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指す、混合物。
  10. 前記抗体又はその抗原結合部分の重鎖が、それぞれ前記軽鎖に対して生理的条件又はin vitroのタンパク質発現状態で正確に結合することができる、請求項9に記載の混合物。
  11. 前記共通軽鎖が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖に結合することができる、請求項9又は10に記載の混合物。
  12. 前記共通軽鎖が、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブの軽鎖又はそれらの変異体から選択される、請求項11に記載の混合物。
  13. 前記共通軽鎖の可変領域の配列には、配列番号1〜配列番号6における第1位〜第107位のアミノ酸に示される配列が含まれる、請求項11に記載の混合物。
  14. 前記抗体又はその抗原結合部分の重鎖可変領域が、それぞれペルツズマブ及びトラスツズマブの重鎖可変領域であり、例えば、それぞれ配列番号23及び配列番号24に示される配列が含まれる、請求項11に記載の混合物。
  15. 前記抗体又はその抗原結合部分の重鎖のFcフラグメントの配列には、それぞれ配列番号27及び配列番号28に示される配列が含まれる、請求項11に記載の混合物。
  16. 前記抗体又はその抗原結合部分の重鎖配列には、それぞれ配列番号21及び配列番号22に示される配列が含まれる、請求項11に記載の混合物。
  17. 野生型HER2タンパク質の細胞外領域の配列に比べて、
    1)第558位のグルタミン酸の変異及び第573位のフェニルアラニンの変異と、
    2)第288位のセリンの変異及び第296位のヒスチジンの変異と、
    から選択される変異を含む、HER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質。
  18. (1)第558位のグルタミン酸をアラニンに変異させることと、
    (2)第573位のフェニルアラニンをアラニンに変異させることと、
    (3)第288位のセリンをアラニンに変異させることと、
    (4)第296位のヒスチジンをアラニンに変異させることと、
    のうちの1つ又は複数を特徴とする、請求項17に記載のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質。
  19. 配列番号13、配列番号14及び配列番号15に示されるアミノ酸配列が含まれる、請求項18に記載のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質。
  20. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分、請求項9〜16のいずれか一項に記載の混合物中の前記抗体若しくはその抗原結合部分、若しくは前記抗体若しくはその抗原結合部分の一部の配列(例えば軽鎖及び/又は重鎖)をコードするか、又は請求項17〜19のいずれか一項に記載のHER2変異体タンパク質をコードする、核酸分子。
  21. 請求項20に記載の核酸分子を含む、組換えベクター。
  22. 請求項21に記載の組換えベクター又は請求項20に記載の核酸分子を含む、組換え細胞。
  23. 異なる抗原エピトープに対する2株のモノクローナル抗体又はその抗原結合部分に基づく二重特異性抗体又はその抗原結合部分の調製方法であって、
    2株のモノクローナル抗体の軽鎖配列に基づいて、2株のモノクローナル抗体の重鎖にそれぞれ結合可能な共通軽鎖の配列を取得する工程を含み、
    前記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指し、好ましくは、該共通軽鎖が、一方のモノクローナル抗体の軽鎖又は一方のモノクローナル抗体の軽鎖の変異体である、方法。
  24. それぞれ2株のモノクローナル抗体の重鎖配列と共通軽鎖配列とを発現ベクターに構築して、2つの組換え発現ベクターを取得する工程と、
    なお、好ましくは、異なる重鎖を有する2株のモノクローナル抗体のFcフラグメントの結合によってより有利になるように、重鎖配列の特にFcフラグメントを変異させ、
    2つの組換え発現ベクターを同一宿主細胞に移入し、発現を誘導して、二重特異性抗体又はその抗原結合部分を取得する工程と、
    を更に含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記共通軽鎖の可変領域の取得方法が、まず、2株のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域とそれぞれの抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸を確定し、その後、任意の一方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域を候補共通軽鎖の可変領域とすると、該共通軽鎖とこのモノクローナル抗体の抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸と他方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域の界面アミノ酸とを比較した場合の相違アミノ酸を確定して、相違アミノ酸の数量が少ない軽鎖可変領域を共通軽鎖の可変領域として選択することであり、好ましくは、抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好な共通軽鎖の可変領域を取得するように、該共通軽鎖の可変領域を更に変異させることである、請求項23に記載の方法。
  26. 少なくとも2種類のモノクローナル抗体又はその抗原結合部分を含む混合物の調製方法であって、
    2株のモノクローナル抗体の軽鎖配列に基づいて、2株のモノクローナル抗体の重鎖にそれぞれ結合可能な共通軽鎖の配列を取得する工程を含み、
    前記共通軽鎖は、2本の軽鎖が同じ配列を有することを指し、好ましくは、該共通軽鎖が、一方のモノクローナル抗体の軽鎖又は一方のモノクローナル抗体の軽鎖の変異体である、方法。
  27. それぞれ2株のモノクローナル抗体の重鎖配列と共通軽鎖配列とを発現ベクターに構築して、2つの組換え発現ベクターを取得する工程と、
    なお、好ましくは、同じ重鎖を有するモノクローナル抗体のFcフラグメントの結合にとってより有利になるように、重鎖配列の特にFcフラグメントを変異させ、
    2つの組換え発現ベクターを同一宿主細胞に移入し、発現を誘導して、抗体又はその抗原結合部分の混合物を取得する工程と、
    を更に含む、請求項26に記載の方法。
  28. 前記共通軽鎖の可変領域の取得方法が、まず、2株のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域とそれぞれの抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸を確定し、その後、任意の一方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域を候補共通軽鎖の可変領域とすると、該共通軽鎖とこのモノクローナル抗体の抗原又は抗原エピトープとの間で接触する界面アミノ酸と他方のモノクローナル抗体の軽鎖可変領域の界面アミノ酸とを比較した場合の相違アミノ酸を確定して、相違アミノ酸の数量が少ない軽鎖可変領域を共通軽鎖の可変領域として選択することであり、好ましくは、抗原又は抗原エピトープとの親和力がより良好な共通軽鎖の可変領域を取得するように、該共通軽鎖の可変領域を更に変異させることである、請求項26に記載の方法。
  29. 抗体又はその抗原結合部分が二重特異性抗体又はその抗原結合部分であるか否かの検出方法及び/又はその定量方法であって、
    1)二重特異性抗体又はその抗原結合部分中の抗原結合部分1に結合可能であって抗原結合部分2に結合しない特異的抗原1と、抗原結合部分2に結合可能であって抗原結合部分1に結合しない特異的抗原2とをそれぞれ調製する工程と、
    2)特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験抗体を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原2(又は特異的抗原1)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、前記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
    3)反応が陽性であり、且つ該反応に濃度依存性がある場合には、抗体又はその抗原結合部分が二重特異性抗体又はその抗原結合部分であると判断し、任意選択により、得られた陽性数値に基づいて、二重特異性抗体又はその抗原結合部分を更に定量する工程と、
    を含む、方法。
  30. 抗体又はその抗原結合部分の混合物がホモダイマータンパク質であるか否かの検出方法であって、該混合物には、2種類の抗体(抗体1及び抗体2)又はそれらの抗原結合部分が含まれ、該方法は、
    1)抗体1に結合可能であって抗体2に結合しない特異的抗原1と、抗体2に結合可能であって抗体1に結合しない特異的抗原2とをそれぞれ調製する工程と、
    2)特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験混合物を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原1(又は特異的抗原2)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、前記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
    3)別途、特異的抗原1(又は特異的抗原2)をELISAプレートにコーティングし、被験混合物を加え、暫くの間反応させ、標識された特異的抗原2(又は特異的抗原1)を更に加え、暫くの間反応させ、最後に、前記標識分子に結合可能な検出可能標識付き検出分子を加え、暫くの間反応させ、検出原理に基づき読み取って、反応が陽性であるか、又は陰性であるかを判断する工程と、
    4)工程2)の反応が陽性であり、該反応に濃度依存性があり、且つ工程3)の反応が陰性である場合には、混合物がホモダイマータンパク質であってヘテロダイマータンパク質を含んでいないと判断し、工程2)の反応が陽性であり、且つ工程3)の反応も陽性である場合には、混合物がホモダイマータンパク質もヘテロダイマータンパク質も含んでいると判断する工程と、
    を含む、方法。
  31. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分、又は請求項9〜16のいずれか一項に記載の混合物と、任意選択の薬学的に許容可能なベクター又は賦形剤とを含む、組成物(例えば医薬組成物)。
  32. 他の化学療法薬及び/又は他の抗体を更に含む、請求項31に記載の組成物。
  33. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分、又は請求項9〜16のいずれか一項に記載の混合物と、任意選択の緩衝液及び/又は説明書とを含む、キット。
  34. 請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を予防及び/又は治療する医薬品の調製における用途。
  35. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を予防及び/又は治療する医薬品の調製における用途。
  36. 請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を診断する試薬又はキットの調製における用途。
  37. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物の、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)を診断する試薬又はキットの調製における用途。
  38. 請求項17〜19のいずれか一項に記載のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質を、請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分の検出又は請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物の検出に用いる用途。
  39. 予防又は治療有効量の請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分を必要な被験者に投与する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療方法。
  40. 予防又は治療有効量の請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物を必要な被験者に投与する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療方法。
  41. 請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分を使用する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断方法。
  42. 請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物を使用する工程を含む、HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の診断方法。
  43. 請求項17〜19のいずれか一項に記載のHER2タンパク質の細胞外領域の変異体タンパク質を使用する工程を含む、請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体若しくはその抗原結合部分又は請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物の検出方法。
  44. HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療に用いる、請求項3〜8のいずれか一項に記載の二重特異性抗体又はその抗原結合部分。
  45. HER2陽性腫瘍(例えば乳癌、胃癌)の予防及び/又は治療に用いる、請求項11〜16のいずれか一項に記載の混合物。
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