JP2021515798A - 二重特異性egfr/cd16抗原結合タンパク質 - Google Patents

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Abstract

NK細胞をEGFR陽性細胞に関与させるための四価の二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質が記載される。様々な薬物動態(PK)特性を有するEGFR/CD16A抗原結合タンパク質が記載される。さらに、EGFR陽性腫瘍などのEGFR陽性悪性腫瘍の治療のための二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の使用が記載される。

Description

本発明は、EGFR陽性細胞にNK細胞を関与させるための四価の二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質、およびEGFR陽性腫瘍などのEGFR陽性悪性腫瘍の治療のためのそれらの使用に関する。
上皮成長因子受容体(EGFR)は、いくつかの固形腫瘍の治療のための検証された標的である。EGFRを標的とする現在のモノクローナル抗体(mAb)およびチロシンキナーゼ阻害剤(TKI)は、シグナル伝達の遮断を介して主に機能する。さらに、これらの薬剤による治療効果は、多数の患者に治療固有の耐性または獲得耐性を引き起こし得るチロシンキナーゼドメインのT790Mゲートキーパー変異、またはシグナル伝達カスケード(例えば、RASまたはRAF)の下流の変異など、受容体またはシグナル伝達経路の変異状態に左右される。さらに、EGFR標的療法は、処方率に影響を与えると考えられる副作用と関連している。
上皮成長因子受容体(EGFR)は、受容体チロシンキナーゼのHERファミリーのメンバーであり、EGFR(ErbB1/HER1)、HER2/neu(ErbB2)、HER3(ErbB3)およびHER4(ErbB4)の4つのメンバーからなる。リガンド結合による受容体の刺激(例えば、EGF、TGFa、HB−EGF、ニューレグリン、ベータセルリン、アンフィレグリン)は、チロシンリン酸化を通じて固有の受容体チロシンキナーゼを活性化し、HERファミリーメンバーとの受容体ホモ二量体化またはヘテロ二量体化を促進する。これらのホスホチロシンは、MAPKおよびPI(3)K/Aktを含む様々なアダプタータンパク質または酵素のドッキング部位として機能し、細胞増殖、血管新生、アポトーシス抵抗性、浸潤および転移に影響を与える多くのシグナル伝達カスケードを同時に開始する。
受容体チロシンキナーゼの上皮成長因子受容体(EGFR)ファミリーは、悪性腫瘍などの多種多様な病態生理学的状態の発症および増殖の促進因子として説明されており、多くのヒト上皮がんでは、EGFRの異常な発現または活性が同定されている。具体的には、EGFR遺伝子は多くのがんで増幅されることが説明されており、EGFRのキナーゼ活性化変異の多くが説明され、十分に特徴付けられている。EGFRvIIIは、EGFRコード配列のエクソン2〜7にわたる塩基対のフレーム内欠失から生じる、EGFRの細胞外ドメイン変異体であり、変異体をリガンドに結合できなくする。EGFRvIII変異腫瘍では、EGFRシグナル伝達は構成的に活性であり、それにより腫瘍の進行が促進されることが報告されている。また、EGFRを含むHERファミリーメンバーに結合し活性化するリガンドは、オートクリン刺激ループ内で過剰発現するかオートクリン刺激ループに関与することが報告されている。さらに、HER2は多くのがんで遺伝子増幅され、自己リン酸化されたHER2受容体(ホモ二量体化)または構成的に活性化されたヘテロ二量体(例えば、EGFR/HER2)を生じると説明されている。
EGFRに特異的なTKIが開発され、多くのがんに対して市販されているが、他のがん治療薬と同様に重度の副作用を示している。これらの副作用の理由は、正常な機能についてEGFRシグナル伝達に依存している組織内のEGFR活性とMAPKなどの下流分子の活性との同時阻害である。これらの薬物が影響を及ぼす最も一般的な組織は皮膚である。副作用には、にきび様の発疹、皮膚乾燥、掻痒、爪の変化、および髪の変化が含まれる。皮膚でのEGFRシグナル伝達の重要性のため、TKIとともに皮膚毒性が頻繁に記載されている。結果として生じる重大な身体的および心理社会的不快感は、抗がん剤の中断または用量変更につながる可能性がある。
さらに詳細には、これらの部位でのEGFR活性の阻害は、ケラチノサイトなどの正常なEGFR陽性細胞の異常な増殖、遊走および/または分化、および炎症細胞の動員による皮膚の完全性の破壊をもたらし得る。EGFRシグナル伝達の薬理学的または治療的に媒介される遮断は、生存についてEGFRに依存する正常細胞の増殖停止およびアポトーシスをもたらす。皮膚は3つの層から構成される。表皮は最も浅い層であり、真皮(支持および引張強度を提供する)および皮下組織(脂肪組織)を覆っている。表皮はケラチノサイト(細胞の約90%)から主に構成されており、ケラチノサイトは、基底層および基底上層では最も高い数のEGFR(上皮成長因子受容体)を発現する。毛包の基底層および膨隆部には増殖性の幹細胞が含まれており、増殖性の幹細胞は最終的に分化するケラチノサイトを生じ、このケラチノサイトが外側に遊走し、角質層を形成し、そこでは無核細胞が保護バリアを形成する。毛包の外毛根鞘は基底層に隣接しており、生化学的特性と高いEGFR発現とを共有している。
TKIが基底ケラチノサイトに影響を及ぼし、皮膚の副作用の発現をもたらすことは広く認められている。EGFR標的阻害剤による治療中に、表皮細胞ではEGFRのリン酸化レベルが減少または消失することが示されており、この脱リン酸化レベルは皮膚毒性の程度と相関する。基底ケラチノサイトでのEGFRの阻害は、増殖停止および早期分化につながる。その後、EGFRシグナル伝達の阻害は、重度の皮膚発疹などの特徴的な皮膚症状をいずれも引き起こす、増殖停止およびアポトーシスの誘発、細胞遊走の減少、細胞の付着および分化の増加、ならびに炎症の刺激により、ケラチノサイトなどのEGFR発現細胞に影響を及ぼす。炎症は発疹に関連する多くの徴候および症状の原因であるが、主要な事象は薬物誘発性、抗体誘発性またはTKI誘発性のEGFRシグナル伝達の変化であると考えられる。
臨床試験では、効果は、主に発疹の形の皮膚毒性と関連している。これは、EGFRを標的とするmAb、例えば、セツキシマブおよびパニツムマブ、ならびにTKIの両方に当てはまる。全体として、EGFR標的薬剤を使用した多くの第II相および第III相臨床試験は、発疹発生率、重症度および生存率の間の関連を示している。
セツキシマブは、サルを対象としたピボタル反復投与毒性試験では、最初の高負荷用量後に、7.5、24および75mg/kgの用量で週1回投与された。セツキシマブの皮膚毒性の発現は、高、中および低用量群では、それぞれ15、22および64日後に観察された。さらに、パニツムマブの投与後7〜14日以内に(すなわち、2または3回の投与後に)皮膚毒性が観察された。
モノクローナル抗体ニモツズマブの臨床経験は、臨床効果が、低い毒性プロファイルを伴うこともあることを示唆している。EGFRを標的とする他のモノクローナル抗体と関連する典型的な重度の皮膚毒性は、ニモツズマブでは観察されておらず、中から高レベルのEGFRを発現する細胞に限定される結合に起因する可能性がある。
EGFR腫瘍細胞を排除する別のアプローチは、Lutterbuseら(PNAS 2010,107(28),p12605)に記載されているBiTE構築物などの二重特異性T細胞エンゲージャーの使用であった。しかし、このタイプのアプローチからは、受容体遮断から免疫細胞の動員を介して標的細胞を排除し、それにより標的細胞を死滅させる作用機序の単純な変化は、すでにカニクイザルを用いたμg/kg/d範囲実験での比較的低用量の投与後、重度の肝臓および腎臓毒性の観察のために終了しなければならなかったことから、重度の副作用を回避するのに成功しなかったことが示された。
したがって、本発明の課題は、腫瘍特異的殺傷能力を有し、リン酸化に対する作用が低下しているか全くなく、皮膚毒性が軽微から無であるEGFR標的治療薬を提供することである。
この課題は、特許請求の範囲で定義された主題によって解決される。
EGF誘発性EGFRリン酸化に対する阻害作用が全くないか、ほとんどないことを示す、ナチュラルキラー(NK)細胞ベースのEGFR標的アプローチのためのEGFR/CD16A抗原結合タンパク質を提供する(例6)。これは、本明細書で提供されるEGFR/CD16A抗原結合タンパク質が、組織の恒常性についてEGFRシグナル伝達に依存する組織、例えば皮膚での毒性の低下を示すことを示唆している。
EGFRのEGF媒介リン酸化に対する作用は、抗原結合タンパク質の特定の3次元構造の固有の特性と関連しているはずである。
さらに、本明細書に記載される、EGFRに対する抗原結合部位は、EGFRvIIIにも結合する(例3)。したがって、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、EGFR発現がんおよびEGFRvIII発現がんの両方の治療に使用することができる。EGFRとは対照的に、EGFRvIIIはがん細胞のみに発現し、健康な組織には発現しない。したがって、本明細書に記載されるEGFR/CD16A抗原結合タンパク質により、さらに多様なEGFR陽性腫瘍および/またはEGFRvIII陽性腫瘍、ひいては、さらに広範囲な患者集団を標的とすることができる。
本発明は、NK細胞媒介殺傷の方向をEGFR陽性腫瘍および/またはEGFRvIII陽性腫瘍に変えるように設計された様々な薬物動態(PK)特性を有する様々な多特異性、特に二重特異性NK細胞関与抗原結合タンパク質を提供する。Fv抗体結合ドメイン、および様々な抗体または抗体断片融合フォーマットを使用して、ヒトおよびカニクイザルのEGFRおよびCD16Aを標的とする様々な二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質を設計した。
増大した血清半減期は、インビボでの使用に適している。EGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、IgGベースの抗体に匹敵する投薬を可能にする薬物動態(PK)プロファイルを有する抗体を含め、様々な血清半減期を有する。血清半減期の延長にもかかわらず、本明細書に記載されるFc融合抗原結合タンパク質はまた、他のEGFR標的療法と比較して、選択されたBi−scFv−FcおよびscFv−IgAb抗原結合タンパク質の特定の3D立体配座によってもたらされる改善された安全性プロファイル、例えば、皮膚毒性の低下に関与する。したがって、本発明は、モノクローナル抗体と同様の薬物動態プロファイルを有するが、改善された安全性プロファイルをさらに有する抗原結合タンパク質を提供する。
CD16A受容体を介したNK細胞が、多特異性抗原結合タンパク質によってEGFR陽性腫瘍細胞(そのEGFR抗原を介して)に関与すると、強力な活性化シグナルを生じる免疫シナプスを形成する。多特異性抗原結合タンパク質が、CD16A受容体を介してNK細胞に、EGFRを介して腫瘍細胞に同時に関与すると、CD16Aを介したNK細胞の活性化、および免疫シナプスの形成が誘発され、パーフォリンおよびグランザイムを含有する溶解性顆粒の極性エキソサイトーシス、ならびにFasL、TRAILおよびTNF‐αの細胞表面発現が引き起こされ、これにより、連続した追加の酵素活性(カスパーゼカスケード)を開始することによって腫瘍細胞死が誘発され、腫瘍細胞アポトーシス(プログラム細胞死)が引き起こされる。
したがって、そのような多特異性抗原結合タンパク質は、EGFR陽性がん細胞のNK細胞溶解の方向を選択的に変えることができる。対照的に、IgGアイソタイプの完全長抗体は、CD16A、CD16B(FcγRIIIB)、CD32A(FcγRIIA)、CD32B(FcγRIIB)およびCD64(FcγRI)を含むそれらのFc領域活性化および阻害性Fcγ受容体を介して結合する。ただし、CD16Aに対する特異性を有する抗原結合タンパク質は、好中球ではなく、NK細胞およびマクロファージに見られる活性化サブタイプCD16Aを選択的に標的とする。さらに、NK細胞関与抗原結合タンパク質は、CD16Aと二価で相互作用し、通常の抗体の約1,000倍の親和性をもたらす。
CD16Aは、NK細胞の細胞傷害活性を引き起こす活性化受容体である。CD16Aに対する抗体の親和性は、NK細胞の活性化を引き起こすそれらの能力と直接相関する。CD16Aに二価で結合する、すなわち2つの抗原結合部位と結合することにより、CD16Aに対するさらに高い結合力に起因して親和性を増加させる抗原結合タンパク質が提供される。これらの抗原結合タンパク質の投与は、以下の作用機序に基づいて、(皮膚)毒性を全く生じないか、軽微な(皮膚)毒性しか生じない:
一実施形態では、多特異性抗原結合タンパク質は、EGFR/CD16A二重特異性タンデムダイアボディである。タンデムダイアボディは、その構造に、EGFRおよびCD16A抗原結合部位の可変Fvドメインのみを含み、Fc部分を含まない。タンデムダイアボディは、Fc部分を欠くため、正常組織ではFcRnによって血管空間から間質に輸送されず、主として血管系にとどまる。腫瘍では、タンデムダイアボディなどのマクロタンパク質に対する腫瘍血管の選択的かつ高い透過性(血管透過性・滞留性亢進効果[EPR])のため、EGFR/CD16Aタンデムダイアボディの適切なレベルが達成される。
カニクイザルに対してEGFR/CD16Aタンデムダイアボディを隔日投与しても、皮膚毒性は誘発されなかった。タンデムダイアボディがFc部分を欠くことは、IgGまたは他のFc含有抗体断片と比較して、FcRnによる正常組織への移行がない、または少なくとも大幅に減少することの原因となり得る。
別の実施形態では、多特異性抗原結合タンパク質は、Fc部分を含む二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質である。二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、Fc部分の存在により、FcRnによって正常組織に輸送される可能性がある。しかし、正常組織には間質腔内のNK細胞が浸潤せず、正常なEGFR陽性細胞がNK細胞を介して殺傷されることはほとんどない。腫瘍では、NK細胞がはるかに多数存在し、Fc部分を含む抗原結合タンパク質は、タンデムダイアボディについて上記で説明したように、EPR効果により適切なレベルに達する。
さらに、詳細に説明するように、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質を含むFc部分によるEGFRシグナル伝達の阻害は、インビトロではセツキシマブと比較して大幅に減少する。
さらに、本明細書に記載されるEGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、細胞傷害性アッセイで試験した際に、従来公知のモノクローナル抗体(mAb)または他のFc増強抗体と比較して優れた効力および効果を示した。選択された抗体のインビボでの効果は、ヒト化マウスのA−431腫瘍モデルに対して実証された。
したがって、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、EGFR発現がんの治療に適した薬物候補であり、改善された安全性プロファイルを提供する可能性がある。
参照による組込み
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許および特許出願は、個々の刊行物、特許または特許出願が、参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示されている場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
ヒトIgG1 CH1、CH2およびCH3重鎖定常ドメインを有するIgG様抗原結合タンパク質を示す。抗CD16A可変ドメインは、抗原結合部位としてIgGのN末端Fab部分に組み込まれ、抗EGFR scFvは、CH2−CH3ホモ二量体の各ポリペプチドにC末端で融合される(H:可変重鎖ドメイン、L:可変軽鎖ドメイン、C:C末端、λ:Clambda軽鎖定常ドメイン、1:CD16A抗原結合部位、2:EGFR抗原結合部位)。 2つのCH2−CH3ポリペプチドのホモ二量体を有するscFv−Fc融合抗原結合タンパク質を示す。各ポリペプチドでは、CD16A scFvユニットはヒンジ領域によってCH2にN末端で融合され、抗EGFR scFvはCH2−CH3ホモ二量体にC末端で融合される(H:可変重鎖ドメイン、L:可変軽鎖ドメイン、C:C末端、1:CD16A抗原結合部位、2:EGFR抗原結合部位)。 2つのポリペプチド鎖からなる二重特異性EGFR/CD16Aタンデムダイアボディを示し、各ポリペプチド鎖では、軽鎖(L)可変ドメインおよび重鎖(H)可変ドメインがペプチドリンカーによって次々に連結され、これらのポリペプチドのうちの2つは互いに非共有結合し、それによって四価の抗原結合タンパク質を形成する(N:N末端、H6:ヘキサヒスチジンタグ、1:CD16A抗原結合部位、2:EGFR抗原結合部位)。 抗CD16AダイアボディユニットにN末端で融合した抗EGFR scFvユニットと、CD16AダイアボディユニットにC末端で融合した抗HSA scFvユニットとを含む第1のポリペプチドからなる三重特異性EGFR/CD16A/HSA aTriFlex抗原結合タンパク質を示す(H:可変重鎖ドメイン、L:可変軽鎖ドメイン、N:N末端、H6:ヘキサヒスチジンタグ、1:CD16A抗原結合部位、2:EGFR抗原結合部位、3:HSA抗原結合部位)。 Stain−freeイメージング技術(Bio−Rad)により可視化された、精製後のscFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02のSDS PAGEゲル画像を示す。 (A)EGFR抗原または(B)CD16A抗原に対するEGFR/CD16Aタンデムダイアボディの濃度依存的結合を示す。 (A)単量体EGFR−mFcに対するEGFR/CD16A scFvの、または(B)EGFR/CD16A scFv−IgAbに対するCD16A抗原もしくはCD16B抗原の濃度依存的結合を示す。 (A)単量体EGFR−mFcに対するEGFR/CD16A Bi−scFv−Fcの、または(B)EGFR/CD16A Bi−scFv−Fcに対するCD16A抗原もしくはCD16B抗原の濃度依存的結合を示す。 (A)EGFR抗原または(B)CD16A抗原に対するEGFR/CD16A aTriFlexの濃度依存的結合を示す。 初代ヒトNK細胞に対する10mg/mLのヒトポリクローナルIgG(Gammanorm)の存在下および非存在下でのいくつかの二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合親和性の評価を示す。漸増濃度での平均蛍光強度。 EGFR発現腫瘍A−431細胞に対するいくつかの二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合親和性の評価を示す。 E:T比5:1でエフェクター細胞として濃縮ヒトNK細胞を用いた、A−431(A)標的細胞およびHCT−116(B)標的細胞に対する4時間カルセイン放出アッセイにおける二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の細胞傷害活性を示す。 様々な抗EGFR抗体構築物および対照抗体による、A−431細胞に対するEGF誘発性EGFRリン酸化の阻害を示す。リン酸化ELISAでリン酸化EGFRを測定し、450nmでの吸光度としてプロットした。 様々な抗EGFR抗体構築物および対照抗体による、A−431細胞に対するEGF誘発性EGFRリン酸化の阻害を示す。リン酸化ELISAでリン酸化EGFRを測定し、450nmでの吸光度としてプロットした。 A−431細胞(図15a)およびA−549細胞(図15b)におけるEGF刺激性EGFRリン酸化の阻害を示す。リン酸化ELISAでリン酸化EGFRを測定し、450nmでの吸光度としてプロットした。 EGFにより5分間刺激した試料のウエスタンブロットメンブレンを示す。リンタンパク質(ブロットの左パネル)および総タンパク質(ブロットの右パネル)がそれぞれ示されている。 EGFにより15分間刺激した試料のウエスタンブロットメンブレンを示す。リンタンパク質(ブロットの左パネル)および総タンパク質(ブロットの右パネル)がそれぞれ示されている。 pEGFRのバンド強度の定量を示す。未処理対照のGAPDHシグナル強度に対して、各レーンのGAPDHシグナルの強度を正規化した。未処理対照のpEGFRに対して、pEGFRの強度を正規化した。示された相対的バンド強度は、正規化されたGAPDHシグナルと比較して、正規化されたpEGFRシグナルに対応する。白いバー:5分の刺激、黒いバー:15分の刺激。 pAktのバンド強度の定量を示す。未処理対照のGAPDHシグナル強度に対して、各レーンのGAPDHシグナルの強度を正規化した。未処理対照のpAktに対して、pAktの強度を正規化した。示された相対的バンド強度は、正規化されたGAPDHシグナルと比較して、正規化されたpAktシグナルに対応する。白いバー:5分の刺激、黒いバー:15分の刺激。 pErkのバンド強度の定量を示す。未処理対照のGAPDHシグナル強度に対して、各レーンのGAPDHシグナルの強度を正規化した。未処理対照のpErkに対して、pErkの強度を正規化した。示された相対的バンド強度は、正規化されたGAPDHシグナルと比較して、正規化されたpErkシグナルに対応する。白いバー:5分の刺激、黒いバー:15分の刺激。 EGFRA−431細胞との共培養時のPBMCによるIL−6のscFv−IgAb_02誘発性放出を示す。漸増濃度のscFv_IgAb_02の存在下または非存在下での共培養のインキュベーション時間を示す。A−431標的細胞の非存在下でのIL−6放出のバックグラウンドレベルをグラフの下に示す。 EGFRA−431細胞との共培養時のPBMCによるTNF−αのscFv−IgAb_02誘発性放出を示す。漸増濃度のscFv−IgAb_02の存在下または非存在下での共培養のインキュベーション時間を示す。A−431標的細胞の非存在下でのTNF−α放出のバックグラウンドレベルをグラフの下に示す。 4時間の共培養後のEGFRA−431細胞との共培養時のPBMCによるIFN−γのscFv−IgAb_02誘発性放出を示す。A−431標的細胞の非存在下でのIFN−γ放出のバックグラウンドレベルをグラフの下に示す。 EGFRA−431の存在下または非存在下で、PBMCをscFv−IgAb_02と24時間共培養した後の活性化NK細胞を示す。PBMC(A)およびPBMC+A−431細胞(B)の培養では、ScFv−IgAb_02は、CD69およびCD25を発現する活性化CD56NK細胞の増加を誘発した。 EGFRA−431の存在下または非存在下で、PBMCをscFv−IgAb_02と48時間共培養した後の活性化NKを示す。PBMC(A)およびPBMC+A−431細胞(B)の培養では、ScFv−IgAb_02は、CD69およびCD25を発現する活性化CD56NK細胞の増加を誘発した。 Transcure予防試験の7日目から35日目までの腫瘍増殖を示す。 Transcure予防試験における腫瘍増殖を示す。 予防的設定(A)および処置的設定(B)におけるA431腫瘍増殖に対するRSV−EGFRおよび様々なscFv−IgAB_02濃度の効果。 説明:各群について腫瘍増殖の平均±SDを表す。N=7〜8/処置群、N=12/予防群。 Transcure試験の予防群を示す。腫瘍増殖試験では、添付の例11に記載されているように、scFv−IgAb_02および対照抗体構築物RSV/EGFRを投与した。 Transcure試験の処置群を示す。scFv−IgAb_02および対照抗体構築物RSV/EGFRによる10mg/kg処置により、腫瘍増殖の有意な減少が観察された。 例13に記載されるscFv−IgAb_02の組織分布の結果を示す。A431異種移植マウスへの125I−scFv−IgAB_02のIV注射後に採取された血液および臓器/組織において回収されたIDの割合(% ID/g) 例13に記載されるように、A431異種移植マウスに125I−scFv−IgAB_02をIV注射した後の腫瘍/臓器比を示す。 添付の例13に詳細に記載されるように、125I−scFv−IgAB_02のIV注射後336時間(14日間)の時点で殺処分したマウスの全身オートラジオグラムを示す。 添付の例14に記載される毒性学試験で観察された個々の動物の血清IL−6レベルを示す。
本発明は、EGFRおよびCD16Aに対する抗原結合部位を含む多特異性、例えば二重特異性抗原結合タンパク質に関する。
用語「多特異性」は、少なくとも2つの異なる標的、すなわち異なる抗原に結合する抗原結合部位を含む抗原結合タンパク質を指す。「多特異性」には、限定するものではないが、二重特異性、三重特異性および四重特異性が含まれる。抗原結合タンパク質は、抗原EGFRおよびCD16Aに少なくとも特異的に結合し、したがって、少なくとも二重特異性である。特定の実施形態では、抗原結合分子は、第3の抗原に対する第3の特異性を有し得る。例えば、第3の特異性は、血清アルブミン、特にヒト血清アルブミン(HSA)に特異的な抗原結合側(antigen−binding side)であり得る。三重特異性抗原結合タンパク質の例は、EGFRに特異的な抗原結合部位と、CD16Aに特異的な2つの抗原結合部位と、HSAに特異的な1つの抗原結合部位とを含む、以下に記載される四価のaTriFlexである。他の実施形態では、第3の特異性は、二重腫瘍標的化抗原結合タンパク質を作製するための第2の腫瘍抗原であり得、例えば、抗原結合タンパク質は、第2の腫瘍抗原、例えば、HER2、HER3、HER4、c−MET、AXL、FGFR4、VEGF−A、HGFに対する少なくとも1つの追加の抗原結合部位を含み得る。
用語「抗原結合タンパク質」は、抗原結合特性を有する免疫グロブリン(Ig)誘導体を指す。好ましくは、抗原結合タンパク質は、ヒトタンパク質またはヒト化タンパク質である。すなわち、抗原結合タンパク質は、生殖系列Ig由来のヒト配列からほとんどなる。抗原結合タンパク質がヒトまたはヒト化である場合、抗原結合タンパク質は、例えば、CDR内、リンカー内の、または変異によって組み込まれた単一の非ヒト残基または非ヒト部分を含み得る。Igは、共有結合による鎖間ジスルフィド結合によって複合体に結合されている2つの同一の軽鎖(L)ポリペプチドおよび2つの同一の重鎖(H)ポリペプチドから構成される多量体タンパク質である。N末端部分では、軽鎖可変ドメイン(VL)が重鎖(H)の可変ドメイン(VH)と会合して、Igの抗原結合部位であるFvを形成する。加えて、軽鎖(L)および重鎖(H)のそれぞれは定常領域を有する。したがって、軽鎖(L)は、1つの可変(VL)ドメインおよび1つの定常(CL)ドメイン、例えば、ラムダまたはカッパを有し、重鎖(H)は、CH1、CH2およびCH3と称される3つの定常ドメインを有する。したがって、重鎖(H)は、1つの可変(VH)ドメインおよび3つの定常ドメイン(CH1、CH2、CH3)を有する。重鎖(H)はまた、3つの機能単位、すなわち、VHおよびCH1を含むFd領域、ヒンジ領域、ならびにCH2−CH3ポリペプチド鎖を含むFc部分に分割することができる。Fc部分は、抗体依存性細胞媒介型細胞傷害(ADCC)、補体依存性細胞傷害(CDC)、抗体依存性細胞食作用(ADCP)、およびFc受容体への結合などのエフェクター機能に関与し、Fc部分を欠くポリペプチドと比較して、(新生児Fc(FcRn)受容体への結合を介して)インビボでの半減期の延長をもたらす。さらに、IgGでは、互いに会合した2つのCH2−CH3ポリペプチド鎖のホモ二量体が、抗体のFc領域を形成する。抗原結合タンパク質は、標的抗原に結合することができる免疫学的に機能的な免疫グロブリン部分を含む。免疫学的に機能的な免疫グロブリン部分は、免疫グロブリンの部分(例えば、Fv、Fab)、免疫グロブリン部分に由来する融合ペプチド、または抗原結合部位を形成する免疫グロブリン部分を組み合わせたコンジュゲートを含み得る。特定の実施形態では、抗原結合部位は、部分的または完全にヒトまたはヒト化である。結合タンパク質は、標的抗原に結合する、結合タンパク質の領域、部分またはドメインである抗原結合部位を含む。各抗原結合部位は、抗原結合部位が由来する免疫グロブリン重鎖または免疫グロブリン軽鎖のCDRを少なくとも含む。用語「抗原結合タンパク質」は、いくつかの実施形態では、例えば、任意のIgクラス、特に、少なくともCH2、いくつかの実施形態では、CH2−CH3ポリペプチド鎖、特に2つのCH2−CH3ポリペプチド鎖のホモ二量体を含むIgG1などのIgGサブクラス由来のFc部分に融合された抗原結合部位に基づくIgG様または非IgG様融合ペプチドを含め、それらの抗原に対する特異性および親和性を保持する抗体誘導体または抗体様結合タンパク質を指す。定常領域は、完全なIg定常領域、すなわち、CH1−ヒンジ−CH2−CH3、またはFc部分のみ、すなわち、CH2−CH3ドメイン、例えば、本明細書に記載されているscFv−IgAb、Bi−scFv−FcまたはFc−scFvを含み得る。他の実施形態では、抗原結合タンパク質とは、追加の定常ドメインの有無に関わらずFvドメインに基づく抗体誘導体、例えばFv断片、一本鎖Fv、タンデム一本鎖Fv((scFv))、二重特異性NK細胞エンゲージャー(BiKE)、二重親和性再標的化抗体(DART(商標))、ダイアボディ、一本鎖ダイアボディおよびタンデムダイアボディ(TandAb(登録商標));aTriFlex、トリアボディ、トリボディまたは三重特異性NK細胞エンゲージャー(TriKE)を指す。Brinkmann and Kontermann,mAbs,2017,9(2):182−192 or in Spiess et al.,2015,Molecular Immunology,67:95−106では、様々な抗原結合タンパク質足場が概説されている。
用語「抗原結合部位」は、抗原の抗原決定基(エピトープ)に特に特異的に結合する抗原結合タンパク質の抗体抗原結合部位またはパラトープを指す。抗原結合部位は、ヒトまたはヒト化であり得る。抗原結合部位は、抗原を認識することができ、抗原に特異的に結合する抗原結合タンパク質の結合部分である。抗原結合部位は、抗原と結合する、すなわち、抗原のエピトープに結合する軽鎖(VL)および重鎖(VH)の両方の可変ドメインを含む。特定の実施形態では、抗原結合部位は、単一ドメイン(sdAb)、例えば、ラクダ科動物由来のVH断片または軟骨魚類由来のVNAR断片であり得る。
各抗原結合部位は、同じエピトープに結合する抗体、すなわち免疫グロブリン、可変重鎖ドメイン(VH)および抗体可変軽鎖ドメイン(VL)によって形成されるのに対して、可変重鎖ドメイン(VH)は、3つの重鎖相補性決定領域(CDR)、すなわち、HCDR1、HCDR2およびHCDR3を含み、可変軽鎖ドメイン(VL)は、3つの軽鎖相補性決定領域(CDR)、すなわち、LCDR1、LCDR2およびLCDR3を含む。抗原結合部位の可変重鎖ドメインおよび可変軽鎖ドメインは、例えば、ペプチドリンカーによって互いに共有結合されるか、互いに非共有結合されて、Fv抗原結合部位を形成し得る。
「一本鎖可変抗体断片」または「scFv」は、ペプチドリンカーを介して軽鎖可変ドメイン(VL)に結合された重鎖可変ドメイン(VH)からなる抗原結合部位を含む。scFvは、ポリペプチド鎖、すなわち、ポリペプチド鎖のN末端からC末端までのVL−リンカー−VHまたはVH−リンカー−VLであり得る(Huston et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1988,85:5879−83)。
「抗原結合(Fab)断片」または「Fab」は、重鎖(H)および軽鎖(L)のそれぞれの1つの定常ドメイン(CH1、CL)および1つの可変ドメイン(VH、VL)を含み、可変ドメインVHおよびVLは、抗原結合部位に会合する。2つのFab´断片は、ヒンジ領域を介してF(ab´)断片としてFc部分にN末端で結合される。
「リンカー」は、他のペプチドを連結するペプチドである。典型的には、ペプチドリンカーは、1〜約50、好ましくは1〜約30、最も好ましくは1〜約20アミノ酸である。リンカーの長さは、ポリペプチド鎖の柔軟性に影響を及ぼす。所望の柔軟性は、標的抗原密度、および標的抗原の接近可能性に応じて決まる。リンカーが長いほど、機敏性の高い抗原結合部位がもたらされる。VHドメインとVLドメインとを接続するリンカーが約12以上のアミノ酸残基からなる場合、ポリペプチドは頭尾に折り畳まれ、scFvを形成することができる。特定の実施形態では、scFv内のVHおよびVLのリンカーは、約15〜約25、好ましくは約15〜約20、例えば18アミノ酸からなる。リンカーを約12以下のアミノ酸残基まで短くすると、一般に、同じポリペプチド鎖の隣接ドメインが互いに相互作用するのを妨げる。ただし、そのようなリンカーは、Fc部分にscFvを融合するために使用することができる。特定の実施形態では、scFvは、ペプチド結合によってFc部分に直接融合される。リンカーのアミノ酸組成に関して、いくつかの実施形態では、抗原結合部位の構築を妨害しないペプチドが選択される。例えば、グリシン残基およびセリン残基を含むリンカーは、一般に、柔軟性およびプロテアーゼ耐性を提供する。いくつかの実施形態では、リンカーは、アミノ酸配列(Gを含み、式中、a=1〜5、b=1〜3およびc=1〜8である。特定の実施形態では、リンカーは、アミノ酸配列(GGS)を含み得、式中、x=1〜8または(GGGGS)であり、式中、y=1〜5である。
用語「ポリペプチド」または「ポリペプチド鎖」は、アミド結合によって連結されたアミノ酸残基のポリマーを指す。ポリペプチド鎖は、好ましくは、分岐していない一本鎖融合タンパク質である。抗原結合タンパク質は、少なくとも2つのポリペプチド鎖を含む。そのような抗原結合タンパク質は、多量体、例えば、二量体、三量体または四量体である。タンデムダイアボディまたはBi−scFv−Fcなどの特定の実施形態では、抗原結合タンパク質は、ホモ二量体であり、2つの同一のポリペプチド鎖からなる。他の実施形態では、抗原結合タンパク質は、aTriFlexなどのヘテロ二量体またはscFv−IgAbなどのヘテロ四量体である。
抗原結合部位は、EGFRまたはCD16Aに特異的に結合する。
「EGFR」は、ヒトの上皮成長因子受容体(EGFR;ErbB−1;HER1を指し、活性化変異を伴って記載され、病態生理学的プロセスに関与するあらゆるアイソフォームまたは変異体を含む。EGFR抗原結合部位は、EGFRの細胞外ドメインのエピトープを認識する。特定の実施形態では、抗原結合部位は、ヒトおよびカニクイザルのEGFRに特異的に結合する。
「EGFRvIII」は、EGFRコード配列のエクソン2〜7にわたる塩基対のフレーム内欠失から生じる、EGFRの細胞外ドメイン変異体を指す(Gan HK et al.,FEBS 2013,280:5350−5370)。
特定の実施形態では、EGFRに対する抗原結合部位は、EGFRに特異的な重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを含み、(i)EGFRに特異的な重鎖可変ドメイン(VH)は、配列番号21に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号22に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号23に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3を含み、EGFRに特異的な軽鎖可変ドメイン(VL)は、配列番号24に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号25に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2および配列番号26に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含み、または
(ii)EGFRに特異的な重鎖可変ドメイン(VH)は、配列番号1に記載のアミノ酸配列を有し、および/または
(iii)EGFRに特異的な軽鎖可変ドメイン(VL)は、配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する。
EGFRに対するこの抗原結合部位は、EGFRvIIIにも結合する(例3)。それにより、治療にこの抗原結合部位を使用すると、EGFR発現がんおよびEGFRvIII発現がんの両方の治療が可能になる。EGFRとは対照的に、EGFRvIIIはがん細胞のみに発現し、健康な組織には発現しない。他のEGFR標的療法は、EGFRvIIIによるEGFRシグナル伝達経路の腫瘍形成能および構成的活性化の増強により、EGFRvIII陽性がんでは効果が低くなる可能性がある。
「CD16A」は、FcγRIIIAとしても知られ、NK細胞の細胞表面に発現する活性化受容体CD16Aを指す。CD16Aは、NK細胞の細胞傷害活性を引き起こす活性化受容体である。CD16Aに対する抗体の親和性は、NK細胞活性化を引き起こすそれらの能力と直接相関しているため、CD16Aに対する親和性が高いほど、活性化に必要な抗体用量が減少する。抗原結合タンパク質の抗原結合部位はCD16Aに結合するが、CD16Bには結合しない。例えば、CD16Bに存在しない、CD16AのC末端配列SFFPPGYQ(配列番号3)のアミノ酸残基および/または残基G130および/またはY141(配列番号4)を含むCD16Aのエピトープに特異的に結合する抗原結合部位によって、CD16Aに結合するがCD16Bには結合しない重鎖(VH)可変ドメインおよび軽鎖(VL)可変ドメインを含む抗原結合部位が得られ得る。
いくつかの実施形態では、CD16A抗原結合部位は、CD16Aに特異的な重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを含み、(i)CD16Aに特異的な重鎖可変ドメイン(VH)は、配列番号5に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号6もしくは11に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号7に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3を含み、CD16Aに特異的な軽鎖可変ドメイン(VL)は、配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号9に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2および配列番号10に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含み、または
(ii)CD16Aに特異的な重鎖可変ドメイン(VH)は、配列番号12もしくは14に記載のアミノ酸配列を有し、および/または
(iii)CD16Aに特異的な軽鎖可変ドメイン(VL)は、配列番号13に記載のアミノ酸配列を有する。
CD16Aに対するこの抗原結合部位は、CD16Bに結合せず、類似の親和性で既知のCD16AアロタイプF158およびV158に結合する。ヒトCD16Aでは、IgGのヒンジ領域との相互作用に重要な158位のアミノ酸を変化させる2つの対立遺伝子一塩基多型が同定されている。白人集団内では、ホモ接合性158F/Fとヘテロ接合性158V/F対立遺伝子との対立遺伝子頻度は類似しており、それぞれ35〜52%または38〜50%の範囲であったが、ホモ接合性158V/V対立遺伝子は10〜15%にのみ見出された(Lopez−Escamez JA et al.;BMC Med Genet 2011;12:2)。したがって、類似の親和性に起因する、あらゆる患者に対するこの抗CD16AドメインによるNK細胞の活性化は有利である。CD16Aに結合するがCD16Bには結合しない重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを含む追加のCD16A抗原結合部位は、国際公開第2006/125668号パンフレットに記載されている。
別の実施形態では、重鎖ドメインおよび軽鎖ドメインには、本明細書に記載されるCDR配列またはフレームワーク配列の免疫学的に活性な相同体または変異体が組み込まれる。したがって、いくつかの実施形態では、CD16AまたはEGFRに結合する重鎖ドメインまたは軽鎖ドメイン内のCDR配列は、配列番号5〜11または21〜26に示されるアミノ酸配列に類似しているが、同一ではない。特定の例では、CDR変異体配列は、5〜11または21〜26の配列と比較して99%、98%、97%、96%、95%、94%、93%、92%、91%、90%、89%、88%、87%、86%、85%、84%、83%、82%、81%または80%の配列同一性を有し、免疫学的に活性である。
他の例では、CDR変異体配列は、非重要残基、または非重要領域内の残基を変化させるように改変される。重要でないアミノ酸は、親和性成熟、CDRウォーキング突然変異誘発、部位特異的突然変異誘発、結晶化、核磁気共鳴、光親和性標識またはアラニンスキャニング突然変異誘発などの公知の方法によって同定することができる。
抗原結合タンパク質は多価である。「多価」は、存在する2つ以上の抗原結合部位、例えば、2、3、4、5、6またはそれ以上を指す。天然のIgG抗体は2つの結合部位を有し、二価である。多特異性抗原結合タンパク質は、少なくとも4つの抗原結合部位を有し、少なくとも四価である。特定の実施形態では、抗原結合タンパク質は、EGFRに対する2つの抗原結合部位およびCD16Aに対する2つの抗原結合部位を有し、すなわち、抗原結合タンパク質は、EGFRに二価的に、およびCD16Aに二価的に結合する。
一実施形態では、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の足場は、タンデムダイアボディによって得られる(図3)。用語「タンデムダイアボディ」は、抗原結合ホモ二量体に、別の同一のポリペプチドに会合した単一のポリペプチド内の少なくとも4つの可変ドメイン(2つの重鎖可変ドメイン(VH)および2つの軽鎖可変ドメイン(VL))を連結することによって構築される抗原結合タンパク質を指す。このようなタンデムダイアボディでは、リンカーの長さは、可変ドメインの分子内対合を妨げることにより、ポリペプチド鎖がそれ自体を折り返して単量体の一本鎖タンパク質を形成することができず、むしろ別の鎖の相補的ドメインと対合することを余儀なくされるような長さである。可変ドメインはまた、この二量体化中に対応する可変ドメインが対合するように配置される(Weichel et al.,2015,European Pharmaceutical Review,20(1):27−32)。したがって、タンデムダイアボディは抗原結合タンパク質であり、各ポリペプチド鎖では、可変ドメインは、
(i)VH−L1−VL−L2−VH−L3−VL、または
(ii)VL vl−L1−VH−L2−VL−L3−VHの順で、ペプチドリンカーL1、L2およびL3によって次々に連結され、N末端からC末端まで2つのポリペプチド鎖のそれぞれの内部に配置され、
特定の実施形態では、リンカーL2によって連結されたポリペプチド鎖の中央の可変ドメインはCD16Aに特異的であり、それぞれN末端およびC末端の周辺ドメインはEGFRに特異的である。そのような実施形態では、可変ドメインは、
(i)VH(EGFR)−L1−VL(CD16A)−L2−VH(CD16A)−L3−VL(EGFR)、または
(ii)VL(EGFR)−L1−VH(CD16A)−L2−VL(CD16A)−L3−VH(EGFR)の順で、N末端からC末端まで各ポリペプチド鎖内に配置され、
好ましい実施形態では、可変ドメインは、(i)VH(EGFR)−L1−VL(CD16A)−L2−VH(CD16A)−L3−VL(EGFR)の順で配置される。
報告された試験によれば、リンカーの長さは、そのような多特異性抗原結合タンパク質の柔軟性に影響を及ぼす。タンデムダイアボディ内のペプチドリンカーL1、L2およびL3の長さは「短く」、すなわち、ポリペプチド鎖の可変ドメインが別のポリペプチドのドメインと分子間で会合してタンデムダイアボディを形成する0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12アミノ酸残基からなる。したがって、特定の例では、リンカーは、約12以下のアミノ酸残基、例えば、3〜12、3〜10または3〜9アミノ酸残基からなる。
単一の遺伝子構築物からの発現に続いて、2つの同一のポリペプチド鎖が頭尾に折り畳まれて、約105kDaの機能的な非共有結合ホモ二量体を形成する。分子間共有結合がないにもかかわらず、ホモ二量体は一度形成されると非常に安定であり、無傷のままであり、単量体の形に戻ることはない。タンデムダイアボディは抗体可変ドメインのみを含み、定常ドメインを欠く。タンデムダイアボディは、CD16Aに対する二価結合とEGFRに対する二価結合とを可能にする。約105kDaのタンデムダイアボディのサイズはIgGのサイズよりも小さいが、初回通過腎クリアランスの閾値を十分に超えており、抗体結合ドメインまたは非抗体足場に基づく小さな二重特異性フォーマットと比較して薬物動態的利点を提供する。さらに、タンデムダイアボディは、これらの薬物動態特性および結合力特性に基づいて、BiTE(登録商標)分子またはDART(商標)分子などの他の二重特異性結合タンパク質よりも有利であり、固有の半減期が長くなり、細胞傷害性が増強される。タンデムダイアボディは、宿主細胞、例えば、哺乳動物のCHO細胞によく発現する。タンデムダイアボディには、堅牢な上流および下流の製造プロセスが利用可能であると考えられる。
別の実施形態では、抗原結合タンパク質は、国際公開第2017/064221号パンフレットに開示されているような非対称の三重特異性フレキシボディ(flexibody)(aTriFlex)である。そのようなaTriFlexは、少なくとも6つの可変ドメインを含む第1のポリペプチドと、少なくとも2つの可変ドメインを含む第2のポリペプチドとの二量体である(図4)。そのような実施形態では、第2のポリペプチドはダイアボディユニットの一部であり、好ましくは、第1のポリペプチドに組み込まれた2つの並置可変ドメインの他方の対と非共有結合する。第1のポリペプチド鎖が6つの可変ドメインからなり、第2のポリペプチドが2つの可変ドメインからなる実施形態では、可変ドメインは、例えば、以下の配向で、ポリペプチドのN末端からC末端まで配置され得る:V−V−V−V−V−V(第1のポリペプチド)およびV−V(第2のポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第1のポリペプチド)およびV−V(第2のポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第1のポリペプチド)およびV−V(第2のポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第1のポリペプチド)およびV−V(第2のポリペプチド)またはV−V−V−V−V−V(第1のポリペプチド)およびV−V(第2ポリペプチド)。配向V−Vの2つの可変ドメインの一方の対と、配向V−Vの2つの可変ドメインの他方の対とを有するダイアボディユニットは、特に多特異性、例えば、三重特異性抗体分子の正しい折り畳みに有利に働く。好ましい実施形態では、CD16Aに特異的な可変ドメインは、6つの可変ドメインからなる第1のポリペプチド鎖の中央に位置し、第2のポリペプチドは、CD16Aに特異的な相補的可変ドメインからなる。このようなaTriFlexは四価であり、二重特異性または三重特異性である。一実施形態では、aTriFlexは三重特異性であり、EGFRに対する1つの抗原結合部位と、CD16Aに対する2つの抗原結合部位と、HSA(ヒト血清アルブミン)に対する1つの抗原結合部位とを含む。特定の実施形態では、aTriFlexは、(i)VH(EGFR)−VL(EGFR)−VL(CD16A)−VL(CD16A)−VH(HSA)−VL(HSA)の順に配置された可変ドメインを有する第1のポリペプチド鎖と、VH(CD16A)−VH(CD16A)または(ii)VH(EGFR)−VL(EGFR)−VH(CD16A)−VH(CD16A)−VH(HSA)−VL(HSA)の順に配置された可変ドメインを有する第2のポリペプチド鎖と、VL(CD16A)−VL(CD16A)の順に配置された可変ドメインを有する第2のポリペプチド鎖とからなる。そのようなaTriFlex抗原結合タンパク質の生成および作製は、国際公開第2017/064221号パンフレットに記載されている。
さらなる実施形態では、抗原結合タンパク質は、IgG、IgM、IgA、IgDおよびIgEのクラスから選択される免疫グロブリンの免疫グロブリン定常ドメインと、それに結合する抗原結合部位を含むscFvとを含むFc融合タンパク質である。IgG、特にIgG1の定常ドメインが好ましい。したがって、いくつかの実施形態では、Fc融合抗原結合タンパク質はFc部分を含む。FcRnにFc部分が結合することにより、Fc融合抗原結合タンパク質の血清半減期は、Fvドメインに基づく抗原結合タンパク質、例えば、タンデムダイアボディまたはaTriFlexなどと比較して大幅に増大する。
「Fc融合抗原結合タンパク質」は、免疫グロブリンのFc部分と、Fc部分にN末端および/またはC末端で融合した少なくとも1つの抗原結合部位との組合せを含む抗原結合タンパク質を指す。本発明は、N末端に結合した2つの抗原結合部位と、Fc部分のC末端に結合した2つの抗原結合部位とを有する多特異性かつ少なくとも四価のFc融合抗原結合タンパク質を提供する。N末端に結合した2つの抗原結合部位は、ヒンジドメインを介してFc部分のCH2のN末端に結合した抗原結合Fab´または抗原結合scFv´であり得る。C末端に配置された2つの抗原結合部位のそれぞれは、ペプチドリンカーによってFc部分のCH3のC末端に融合したscFvである。いくつかの実施形態では、Fc部分のN末端に配置された2つの抗原結合部位は第1の抗原に特異的であり、C末端に配置された2つの抗原結合部位は第2の抗原に特異的である。したがって、四価の抗原結合分子は、第1の抗原に二価で、第2の抗原に二価で結合するが、この二価の結合は、結合力を高め、それにより、2つの抗原のそれぞれに対する結合親和性を高める。特定の実施形態では、Fc部分のN末端に配置された抗原結合部位はCD16Aに特異的であり、Fc部分のC末端に配置された抗原結合部位はEGFRに特異的である。
「Fc部分」は、定常Ig領域のFc領域の少なくとも1つの機能、特にFcRnに対する結合の機能を保持するポリペプチドを指し、少なくともCH2ドメイン、好ましくはCH2−CH3ポリペプチド鎖を含む。CH2−CH3ポリペプチド鎖は、別のCH2−CH3ポリペプチド鎖と会合して、互いに結合した2つのCH2−CH3ポリペプチドのホモ二量体になり、二量体化は、CH2ドメインに対するヒンジ領域C末端によって促進される。したがって、いくつかの実施形態では、Fc部分は、2つのCH2−CH3ポリペプチド鎖のホモ二量体とヒンジ領域とを含む。好ましくは、Fc部分は、IgGクラスの定常ドメイン、特にIgG1定常ドメインを含む。
さらに、「ヒンジドメイン」は、Fc部分にN末端で結合され得る。ヒンジドメインは、Fc部分と同じまたは異なるIgGクラスであり得るか、天然ではなく、操作されたヒンジドメインであり得る。
このようなFc融合抗原結合タンパク質は、2つの抗原結合部位がFab断片またはscFvとして、ヒンジドメインを介してFc部分にN末端で融合され、2つのscFv抗原結合部位がFc部分にC末端で融合されるように、CD16AおよびEGFRに対する抗原結合部位と好ましくはIgG1 Fc部分とをモジュラー結合することによって生成することができ、それによって、二重特異性かつ四価の抗原結合タンパク質を提供する。
いくつかの実施形態では、Fc融合抗原結合タンパク質は、scFv−IgAb(図1)またはBi−scFv−Fc(図2)である。
したがって、さらなる実施形態では、多特異性抗原結合タンパク質は、2つのCH2−CH3ポリペプチドのホモ二量体を含む四価かつ二重特異性のFc融合タンパク質(Bi−scFv−Fc)(図2)であり、2つのCH2−CH3ポリペプチドのそれぞれは、scFvの抗原結合部位を形成するための柔軟なリンカーによって共有結合された可変重鎖(VH)ドメインおよび可変軽鎖(VL)ドメインを含むscFvにN末端およびC末端で融合される。したがって、そのようなBi−scFv−Fc抗原結合タンパク質は、2つのポリペプチド鎖からなり、各ポリペプチドは、第1の抗原結合部位のVHにペプチドリンカーによって連結されたVLからなる第1の一本鎖Fv(scFv(1))と(このscFv(1)は、CH2−CH3ポリペプチド鎖のCH2ドメインにヒンジ領域によってN末端で融合され)、CH2−CH3ポリペプチド鎖のCH3ドメインにペプチドリンカーによってC末端で融合された第2の抗原結合部位のVHにペプチドリンカーによって連結されたVLからなる第2の一本鎖Fv(scFv(2))とを含む。したがって、そのようなBi−scFv−Fc抗原結合タンパク質は、N末端からC末端までの構造:scFv(1)−ヒンジ−CH2−CH3−scFv(2)を有する2つのポリペプチド鎖からなる。特に、(i)scFv(1)がCD16Aに対する抗原結合部位であり、scFv(2)がEGFRに対する抗原結合部位であるか、(ii)scFv(1)がEGFRに対する抗原結合部位であり、scFv(2)がCD16Aに対する抗原結合部位である。好ましくは、CH2−CH3ホモ二量体からなるFc部分は、サイレンシングされる、すなわち、Fcガンマ受容体に本質的に結合しないが、FcRnに対する結合を保持する。特定の実施形態では、抗原結合タンパク質は、配列番号20に示されるアミノ酸配列を有するCH2−CH3重鎖定常ドメインを含む。
さらなる実施形態では、多特異性Fc融合抗原結合分子は、四価かつ二重特異性のscFv−Ig抗原結合タンパク質(scFv−IgAb;図1)である。そのようなscFv−IgAbは、IgG、好ましくはIgG1、足場、およびそれらにC末端で融合した2つのscFvからなる。したがって、そのようなscFv−IgAbは、2つの重鎖(H)および2つの軽鎖(L)から会合される。重鎖(H)は、ヒンジ領域によってCH2−CH3ポリペプチド鎖にC末端で連結されたCH1ドメインにC末端で結合された可変重鎖(VH)ドメインからなり、CH3ドメインは、柔軟なリンカーによって可変重鎖(VH)ドメインに連結された可変軽鎖(VL)ドメインを有する抗原結合部位を含むscFvに融合される。軽鎖(L)は、ラムダまたはカッパ軽鎖定常ドメインなどの軽鎖定常ドメイン(CL)に結合した可変軽鎖(VL)ドメインからなる。scFv−IgAb抗原結合タンパク質は、2つの重鎖(H)および2つの鎖(L)から会合され、重鎖(VH)および軽鎖(VL)の可変ドメインは、会合してFab´の2つのFv抗原結合部位をN末端に形成する。一実施形態では、Fab´のN末端Fv抗原結合部位は、CD16Aに特異的であり、C末端scFv抗原結合部位は、EGFRに特異的である。別の実施形態では、Fab´のN末端Fv抗原結合部位は、EGFRに特異的であり、C末端scFv抗原結合部位は、CD16Aに特異的である。
特に、多特異性抗原結合タンパク質は、重鎖(H)および軽鎖(L)を含み、(i)重鎖(H)が、構造VH(CD16A)−CH1−ヒンジ−CH2−CH3−VH(EGFR)−VL(EGFR)を有し、軽鎖が、構造VL(CD16A)−CLを有し、または(ii)重鎖が、構造VH(EGFR)−CH1−ヒンジ−CH2−CH3−VH(CD16A)−VL(CD16A)を有し、軽鎖が、構造VL(EGFR)−CLを有し、または(iii)VH(EGFR)−CH1−CH2−CH3−VL(CD16A)−VH(CD16A)および軽鎖が、構造VL(EGFR)−CLを有する。いくつかの実施形態では、CH2−CH3ホモ二量体からなるFc部分はサイレンシングされる、すなわち、FcγRに本質的に結合しないが、FcRnに対する結合を保持する。
いくつかの実施形態では、抗原結合タンパク質は、サイレンシングされたFc部分を含む。そのようなFc部分は、IgGと比較して、FcγRに対する結合の点でサイレンシングされる。特定の実施形態では、抗原結合タンパク質は、配列番号15に示されるアミノ酸配列を有する重鎖定常ドメインおよび/または配列番号16に示されるアミノ酸配列を有するラムダ軽鎖ドメインを含む。
「サイレンシングされたFc部分」は、Fcガンマ受容体(FcγR)に結合しないが、延長した半減期および長い血清持続性のために新生児Fc受容体(FcRn)に対する結合を保持する改変Fc部分を指す。抗原結合タンパク質は、CD16A抗原を介してNK細胞に特異的に関与するように設計されているため、好ましい実施形態では、Fcガンマ受容体に対するFcの結合は妨げられるはずである。加えて、FcRnは分解からIgGを保護し、上皮バリアを越えたIgGの輸送に関与することが報告されている。したがって、FcRn結合を保持または増強する、Fc融合抗原結合タンパク質のFc部分の改変が好ましい。
C220S、C229S、E233P、L234A、L234V、L234F、L235A、L235E、P238S、D265A、N297A、N297Q、P331Sからなる群の変異から選択される、Fcガンマ受容体に対する結合が低下したかFcガンマ受容体に結合しないIgG1を生成するための変異または変化のいくつかのセット、またはH268Q、V309L、A330S、A331Sからなる群から選択され得る、Fcガンマ受容体に対する結合が低下したIgG2を生成するための変異、またはL235A、G237A、E318Aからなる群から選択され得る、Fcガンマ受容体に対する結合が低下したIgG4を生成するための変異が記載されている(Strohl W.,Current Opinion in Biotechnology 2009,20:1−7;Kaneko E and Niwa R,Biodrugs 2011,25(1):1−11;Baudino L.,J.Immunology 2008,181:6664−6669)。
さらに、Fc部分は、血清半減期を延長するように設計され得る。抗原結合タンパク質の血清半減期を増大させるIgG1 Fc部分の以下の変異が記載されている:T250Q、M252Y、S254T、T256E、T307A、E380A、M428L、H433K、N434A、N434Y(Srohl W.,Current Opinion in Biotechnology 2009,20:1−7;Borrok MJ,et al.,J.Pharmaceutical Sciences 2017,106(4):1008−1017)。
いくつかの実施形態では、IgG1 Fc部分は、Kabatナンバリングに従って、234位、235位および265位に一連の変異を含み、特に一連の変異は、L234F/V/A、L235A/EおよびD265Aから選択される。特に好ましいのは、一連の変異L234F、L235EおよびD265A(配列番号20)を含むIgG1 Fc部分である。したがって、いくつかの実施形態では、Bi−scFv−FcまたはscFv−IgAbなどのFc融合抗原結合分子は、一連の変異L234F、L235EおよびD265Aを有するサイレンシングされたIgG1 Fc部分を含む。列挙された変異はいずれも、Kabatナンバリング系に対応する(Kabat,E.A.et al.,Sequences of proteins of immunological interest.5th Edition−US Department of Health and Human Services,NIH publication n° 91−3242,pp 662,680,689(1991)。
別の実施形態では、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の血清半減期は、(i)ヒト血清アルブミン(HSA)に対する少なくとも1つの抗原結合部位を抗原結合タンパク質に融合すること、または(ii)ヒト血清アルブミン(HSA)を抗原結合タンパク質に融合もしくは結合することによって延長され得る。
本明細書に記載される実施形態のいずれか1つによる抗原結合タンパク質は、抗原結合タンパク質を形成する個々のポリペプチド鎖をコードするポリヌクレオチドを発現させることによって生成され得る。したがって、本発明のさらなる実施形態は、本明細書で上述した抗原結合タンパク質のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、例えば、DNAまたはRNAである。ポリヌクレオチドは、当業者に公知の方法によって、例えば、好適なプロモーター、および場合により好適な転写ターミネーターに作動可能に連結された遺伝子構築物に、ペプチドリンカーによって分離されたかポリペプチド鎖のペプチド結合によって直接連結された可変ドメインおよび定常ドメインをコードする遺伝子を組み合わせ、それを細菌または他の適切な発現系、例えばCHO細胞などに発現させることによって構築され得る(例1)。
本発明はさらに、多特異性抗原結合タンパク質、特に、本明細書で上述される多特異性抗原結合分子と、少なくとも1つの追加の成分とを含む組成物を提供する。
さらなる実施形態では、本発明の多特異性抗原結合タンパク質は、治療用化合物として使用するためのものである。好ましくは、本発明による多特異性抗原結合タンパク質は、EGFR陽性細胞またはEGFRvIII陽性細胞を特徴とするがんの治療に使用するためのものである。
本発明の別の実施形態では、増殖性疾患または腫瘍性疾患を治療または改善する方法が提供され、方法は、それを必要とする対象に、本発明による多特異性抗原結合タンパク質を投与する工程を含む。治療される対象はヒトであってよい。本発明の特定の実施形態では、増殖性疾患または腫瘍性疾患は、EGFR陽性細胞またはEGFRvIII陽性細胞を特徴とする。
治療用化合物として使用するために、またはEGFR陽性疾患もしくはEGFR陽性がんおよび/またはEGFRvIII陽性がんを治療するために、多特異性抗原結合タンパク質を含む組成物は、好ましくは、好適な薬学的に許容される担体と組み合わされる。用語「薬学的に許容される担体」は、成分の生物学的活性の有効性を妨害せず、それが投与される患者に対する毒性がない任意の担体を包含することを意味する。好適な医薬担体の例は、当技術分野で周知であり、リン酸緩衝食塩水、水、エマルジョン、例えば、油/水エマルジョン、様々なタイプの湿潤剤、無菌溶液などを含む。そのような担体は、従来の方法によって製剤化することができ、好適な用量で対象に投与することができる。好ましくは、組成物は無菌である。これらの組成物はまた、保存剤、乳化剤および分散剤などのアジュバントを含有し得る。様々な抗細菌剤および抗真菌剤を含めることによって、微生物の作用の防止が確実にされ得る。好適な組成物の投与は、様々な方法によって、例えば、静脈内投与、腹腔内投与、皮下投与、筋肉内投与、局所投与または皮内投与によって行われ得る。言うまでもなく、投与経路は、治療の種類、および医薬組成物に含有される化合物の種類に応じて決まる。投与量レジメンは、主治医および他の臨床的要因によって決定される。
本発明の抗原結合タンパク質を使用して治療することができるEGFR陽性がんおよび/またはEGFRvIII陽性がんには、限定するものではないが、例えば、結腸直腸がん、頭頸部がん、肺がんおよび神経膠芽腫が含まれる
以下の例は、本発明の範囲を限定することなく、記載された実施形態をさらに説明するはずである。本発明による抗原結合タンパク質は、EGF誘発性EGFRリン酸化に対する阻害作用を全くまたはほとんど有しない一方で、NK細胞媒介性細胞傷害性を誘発することができることが実証される。
例1:EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の生成および作製
材料
Figure 2021515798
EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の生成
タンデムダイアボディ
Reusch et al.,2014,mAbs 6:3,728−739に記載されているようにタンデムダイアボディ(図3)を構築する。タンデムダイアボディを構築するために、抗EGFR Fvドメイン(配列番号1、2)を抗CD16A Fvドメイン(配列番号12、13)と組み合わせる。抗EGFRドメインおよび抗CD16AドメインがVH_EGFR−L1−VL_CD16A−L2−VH_CD16A−L3−VL_EGFRの順に配置されるように、タンデムダイアボディ用の発現カセットをクローニングする。リンカーL1およびL3には9アミノ酸リンカー(GS)(配列番号36)を使用し、リンカーL2には6アミノ酸リンカー(GS)(配列番号35)を使用する。得られたEGFR/CD16Aタンデムダイアボディは、配列番号27に示されるアミノ酸配列を有する2つのポリペプチドからなる。
aTriFlex
国際公開第2017/064221号パンフレットに記載されているようにaTriFlex(図4)を構築する。aTriFlexを構築するために、抗EGFR Fvドメイン(配列番号1、2)を抗CD16A Fvドメイン(配列番号12、13)および抗HSA Fvドメイン(配列番号31、32)と組み合わせる。抗EGFRドメインおよび抗CD16Aドメインが、第1のポリペプチドではVH_EGFR−L1−VL_EGFR−L2−VL_CD16A−L2−VL_CD16A−L2−VH_HSA−L1−VL_HSA、および第2のポリペプチドではVH(CD16A)−L2−VH(CD16A)順序の順に配置されるように、aTriFlex用の発現カセットをクローニングし、リンカーL1には18アミノ酸リンカー(GS)(配列番号18)を使用し、リンカーL2には9アミノ酸リンカー(GS)(配列番号36)を使用する。
Bi−scFv−Fc
CHO細胞内のBi−scFv−Fc抗原結合タンパク質(図2)の発現のために、哺乳動物発現ベクター系に分子のコード配列をクローニングした。要約すると、Thermo Fisher Scientific GeneArt(Regensburg,Germany)により、ペプチドリンカーによって接続された抗EGFR Fvドメイン(配列番号1、2)および抗CD16A Fvドメイン(配列番号12、13)をコードする遺伝子配列を合成した。対応するプライマーを用いて、様々な可変ドメインのPCRアンプリコンと、サイレンシング点変異を含むFc部分(配列番号20)のPCRアンプリコンとを生成した。その後、様々なオーバーラップしたDNA断片と線形化されたバックボーンベクターとを1つの等温反応で組み合わせる。それぞれ抗体の分泌および精製を容易にするために、N末端シグナルペプチドおよびFc部分のコード配列を含むようにBi−scFv−Fc発現構築物を設計した。プライマー対5´−TAATACGACTCACTATAGGG−3´(配列番号33)および5´−TAGAAGGCACAGTCGAGG−3´(配列番号34)を使用して、GATC(Koln,Germany)でのDNA配列決定により構築物の配列を確認した。抗EGFRドメインおよび抗CD16AドメインがVL_CD16A−L1−VH_CD16A−ヒンジ−CH2−CH3−L2−VH_EGFR−L3−VL_EGFRの順に配置されるように、Bi−scFv−Fc用の発現カセットをクローニングし、リンカーL1には(GS)を使用し、リンカーL2には(GS)を使用し、リンカーL3には(GS)を使用する。得られたBi−scFv−Fc−_02は、配列番号30に示されるアミノ酸配列を有する2つのポリペプチドからなる。
scFv−IgAb(図1)
同じベクターからの共発現のために、Fcサイレンシング点変異(配列番号15、16)を有する重鎖定常ドメインおよび軽鎖定常ドメインを含むCMV制御発現カセットを含む改変された哺乳動物発現ベクターに、抗CD16A Fvドメインのコード配列(配列番号12、13)をクローニングすることによって、scFv−IgAbをコードするDNA発現構築物を生成する。その後、対応するプライマーを用いて、配列番号18(VH−(GS)−VL)に示されるアミノ酸配列を有するペプチドリンカーにより分離された抗EGFR Fvドメイン(配列番号1、2)をコードする遺伝子配列からPCRアンプリコンを生成する。結果として生じるオーバーラップしたDNA断片を、関連する位置で共発現ベクターに挿入する。Fcサイレンシング点変異を含む可変ドメインおよび定常ドメインをコードする必要な遺伝子配列はいずれも、Thermo Fisher Scientific GeneArt(Regensburg,Germany)によって合成された。それぞれ抗体の分泌および精製を容易にするために、N末端シグナルペプチドおよびFc部分のコード配列を含むようにscFv−IgAb発現構築物を設計した。カスタムメイドプライマーを使用して、GATC(Koln,Germany)でのDNA配列決定により全構築物の配列を確認した。抗EGFRドメイン、抗CD16Aドメインおよび定常ドメインが、第1のポリペプチドではVH_CD16A−CH1−ヒンジ−CH2−CH3−L1−VH_EGFR−L2−VL_EGFR、および第2のポリペプチドではVL_CD16A−CLambdaの順に配置されるように、scFv−IgAb用の発現カセットをクローニングする。リンカーL1には(GS)(配列番号35)を使用し、リンカーL2には(GS)(配列番号18)を使用する。得られたscFv−IgAb_02は、配列番号29に示されるアミノ酸配列を有する軽鎖と会合した、配列番号28に示されるアミノ酸配列を有する重鎖からなる。
宿主細胞培養
L−グルタミン、10%FCSおよび100μg/mlゼオシンを補充したHam’s F−12 Nutrient Mix中で、Flp−In CHO細胞(Life Technologies)、CHO−K1チャイニーズハムスター卵巣細胞(ATCC、CCL−61)の派生物(Kao and Puck,1968)を培養した。0.25%トリプシン−EDTAを用いて付着細胞を分離し、Life Technologiesによって提供される標準的な細胞培養プロトコルに従って継代培養した。
懸濁液中での増殖への適応のために、組織培養フラスコから細胞を分離し、血清不含HyClone CDM4 CHO培地中に入れ、その後37℃、5%COおよび120rpmで振盪フラスコ内でインキュベートした。懸濁液に適応させたFlp−In CHO宿主細胞の培養のための標準培地は、L−グルタミン、HT Supplement、ペニシリン/ストレプトマイシンおよび100μg/mLゼオシンを補充したHyClone CDM4 CHOであった。懸濁液に適応させた細胞を、10%DMSOを含む培地中で凍結保存し、MycoAlertマイコプラズマ(Mycoplasma)検出キット(Lonza)を使用して、マイコプラズマ(Mycoplasma)が陰性であることを検査した。
安定にトランスフェクトされた細胞プールの生成
懸濁液に適応させた宿主細胞のトランスフェクションによって、分泌された組換え抗体、Fc融合構築物またはコンパレーター抗体および膜係留抗原を安定に発現する組換えFlp−In CHO細胞株を生成した。このために、ポリエチレンイミン(PEI)を使用して、目的のタンパク質(pcDNA5−FRT)をコードする発現プラスミド(2.5μg)と、Flpリコンビナーゼ(pOG44、Life Technologies)とを共トランスフェクションする1日前に、ゼオシン不含標準培地に細胞を入れた。要約すると、DNA:PEI比1:3(μg/μg)で合計100μLのOptiMEM I培地中でベクターDNAとトランスフェクション試薬とを混合し、10分間インキュベートしてから、1mlのCHO−S−SFMII培地(Life Technologies)に懸濁した2E+6 Flp−In CHO細胞に加えた。24〜48時間のインキュベーション後、CHO−S−SFMII培地中で培養物を0.1E+6生細胞/mLの密度に希釈した後、6〜7μg/mLピューロマイシン二塩酸塩を加えて、安定にトランスフェクトされた細胞の選択を開始した。Flpリコンビナーゼは、部位特異的DNA組換えを介して、組み込まれたFRT部位でのゲノムへのFlp−In発現構築物の挿入を媒介する(O’ Gorman et al 1991)。選択中に、生細胞密度を週に2回測定し、細胞を遠心分離し、最大密度0.1E+6生細胞/mLで、新鮮な選択培地に再懸濁した。選択の2〜3週間後に、組換えタンパク質産物を安定に発現する細胞プールを回収し、その時点で、振盪フラスコ内の標準的な培養培地に細胞を移した。Criterion Stain−Free(Bio−Rad)技術(以下を参照)またはフローサイトメトリーをそれぞれ使用した細胞培養上清のタンパク質ゲル電気泳動によって、組換え分泌タンパク質または膜係留タンパク質の発現を確認した。7.5%DMSOを含有する培地中で、安定な細胞プールを凍結保存した。
流加CHO細胞懸濁培養における組換えタンパク質の作製
細胞培養上清への分泌により、安定にトランスフェクトされたCHO細胞の10日間または11日間の流加培養で、組換えタンパク質を作製した。このために、ガス透過性キャップを備えたポリカーボネートErlenmeyerフラスコ(Corning)内の標準的な培養培地に、6E+5細胞/mLの開始密度で組換え抗体、Fc融合抗原またはコンパレーター抗体を安定に発現する細胞を播種し、140rpmで撹拌しながら37℃および5%COでインキュベートした。流加培養中、培地には、40mL/L ActiCHO Feed A(GE Healthcare)および4mL/L ActiCHO Feed B(GE Healthcare)を0日目(開始日)に、これらを2倍の量で3日目、5日目および7日目に補充した。典型的に>75%の培養生存率で10日後または11日後に細胞培養上清を収集した。フィーディング前に1日おきに生成培養物から試料を収集し、細胞密度および生存率を評価した。収集日に、遠心分離と、Millipore Express PLUSメンブレンフィルター(Millipore)を使用した真空濾過(0.22μm)とにより細胞培養上清を除去し、その後使用した。
発現力価の定量
生成培養物の5日目、7日目および10日目または11日目のSDS−PAGEにより、細胞培養上清(CSS)のタンパク質発現力価および生成物完全性を分析する。4〜20%Criterion TGX Precast SDS PAGEゲル(Biorad)にロードする前に、試料とSDS PAGE試料緩衝液とを混合する。Criterion Stain−free Molecularイメージングシステム(Biorad)を使用して、ゲル中の総タンパク質を可視化する。既知の濃度の参照抗体と比較することにより、生成物の力価を半定量的に決定する。
抗EGFR抗体の精製
プロテインAおよび分取SECを含む2段階手順で、清澄化したCHO細胞培養上清から抗EGFR抗原結合タンパク質を精製した。プロテインAの場合、清澄化した上清をHiTrap MabSelectSuReカラムにロードした。リン酸緩衝食塩水pH7.4および10mMリン酸ナトリウムpH7.0で洗浄した後、50mM酢酸ナトリウムpH3.5および10mMグリシン/HCL pH2.0を用いた2段階勾配でタンパク質を溶出した。SE−HPLCおよびSDS−PAGEを使用して画分の純度を分析した。許容可能な純度を示す画分をプールし、Superdex 200 prep gradeカラムを使用した分取ゲル濾過に供した。精製した抗EGFR抗原結合タンパク質を含有する溶出画分をプールし、10mM酢酸ナトリウム、4.5%ソルビトールpH5.0に対してSephadex G−25カラムを使用した緩衝液交換に供し、限外濾過により約1mg/mLの典型的な濃度に濃縮した。還元および非還元条件下でのSDS−PAGEによって、最終試料の均一性(scFv−IgAb_2約79%およびBi−scFv−Fc_2約85%)を評価した(図5を参照)。非還元2x SDS−PAGE試料緩衝液、または還元剤としてジチオスレイトール(DTT)を含有する還元2x SDS−PAGE試料緩衝液と試料を混合した。4〜20%のCriterion TGX Precast SDS Pageゲルにロードする前に、全試料を95℃で5分間加熱した。1レーン当たり2μgの精製タンパク質試料を使用した。ゲル中のタンパク質を分離するために、SDS−PAGEを1x Tris/グリシン/SDS緩衝液で300Vで約22分間実行した。Criterion Stain−free Molecularイメージングシステム(BioradBio−Rad)を使用して、ゲル中の総タンパク質を可視化した。分子量マーカーとしてPage Ruler Unstained Protein ladderを使用した。Superdex 200 Increase 10/300GLカラムを使用した分析用SE−HPLCにより、純度(scFv−IgAb_2約99%およびBi−scFv−Fc_2約97%)を評価した。精製タンパク質は、その後使用するまでアリコートとして−80℃で保存した。
ELISAにおけるEGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合の分析
ELISAにおける結合の分析
100mMカーボナート−バイカーボナート緩衝液中の組換え抗原または抗体により、96ウェルELISAプレート(Immuno MaxiSorp;Nunc)を4℃で一晩コーティングした。EGFR−mFc抗原は2.5μg/mL、EGFR−Fcは3μg/mL、CD16A−Fcは1.5μg/ml、EGFR/CD16A scFv−IgAbは3.8μg/ml、またはEGFR/CD16A Bi−scFv−Fcは3μg/mLの濃度でコーティングした。PBSに溶解した3%(w/v)脱脂粉乳(Merck)を用いたブロッキング工程の後、0.3%(w/v)脱脂粉乳を含有するPBS中の様々な抗体または可溶性抗原の連続希釈液をプレート上で室温で1.5時間インキュベートした。0.1%(v/v)Tween 20を含有するPBSを1ウェル当たり300μL用いて3回洗浄した後、プレートを検出抗体と室温で1時間インキュベートした。Hisタグ付き検体の検出には、Penta−HIS−HRP(Qiagen)を1:3000希釈で使用した。EGFR/CD16A scFv−IgAbまたはEGFR/CD16A Bi−scFv−FcがEGFR−mFc抗原に結合していることを検出するために、ビオチン化CD16−Fcをプレート上で1μg/mLで1時間、室温でインキュベートした後、洗浄し、ストレプトアビジン−HRPコンジュゲート(Roche)と1:10000希釈で、室温で1時間インキュベートした。0.1%(v/v)Tween 20を含有するPBSを1ウェル当たり300μL用いて3回洗浄した後、発色がはっきりと見えるまで、プレートをテトラメチルベンジジン(TMB)基質(Seramun)とインキュベートした。1ウェル当たり100μLの0.5M HSOを加えて、反応を停止した。マルチラベルプレートリーダー(Victor、Perkin Elmer)を使用して、450nmで吸光度を測定した。吸光度値をプロットし、非線形回帰、シグモイド型用量反応(可変勾配)、GraphPad Prismバージョン6.07による最小二乗(通常)適合(GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用して分析した。
FcRnおよび様々なFcγ受容体に対する結合
EGFR/CD16A抗原結合タンパク質中のサイレンシングされたFcの特性評価のために、表面プラズモン共鳴分光法(SPR)を使用して、様々なFcγ受容体およびFcRn(pH6.0)に対する結合を測定した。
材料および方法
リガンド分子
モノFc(mFc)およびAvi−Tagに融合した様々なFcγ受容体(ヒト、イヌ、カニクイザル、マウス)をCHOに発現させ、プロテインAおよびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により精製した。ビオチン−タンパク質リガーゼ/BirAキット(GeneCopoeia)を使用して、Avi−Tagで分子をビオチン化した。
CD64 ヒト FcγRI−mFc−Avi
CD32A ヒト FcγRIIa−mFc−Avi
CD32B ヒト FcγRIIb−mFc−Avi
CD32C ヒト FcγRIIc−mFc−Avi
CD16A ヒト FcγRIIIa(48R−158V)−mFc−Avi
CD16B ヒト FcγRIIIb(NA1)−mFc−Avi
CD64 マウス FcγRI−mFc−Avi
CD32 マウス FcγRIIb−mFc−Avi
CD16 マウス FcγRIII−mFc−Avi
CD16−2 マウス FcγRIV−mFc−Avi
CD16 イヌ FcγRIII−mFc−Avi
CD32A カニクイザル FcγRIIa−mFc−Avi
CD32B/Cカニクイザル FcγRIIb/c−mFc−Avi
CD16 カニクイザル FcγRIII−mFc−Avi
ビオチン化FcRn分子(ヒト、マウス、カニクイザル)を購入した:
Figure 2021515798
SPR法
A)様々なFcγ受容体に対する結合
HBS−P+を使用して、様々なFcγ受容体に対するEGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合をBiacore T200機器上で25℃で測定した。
b)FcRnに対する結合
ランニング緩衝液として、および希釈のために(1×Gibco PBS、0.005% Tween20、4M HClを使用してpH6.0まで滴定)、pH6.0のPBS−T緩衝液を使用して、25℃で、Biacore T200機器上で、FcRn(ヒト、カニクイザル、マウス)に対するEGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合を測定した。この目的のために、Biotin CAPtureキット(GE Healthcare)を使用してMulti Cycle Kinetic実験を行った。センサー表面を活性化するために、フローセルFc 1〜4にBiotin CAPture試薬(GE Healthcare)を注入し(100秒、5μL/分)、2100RU〜2800RUの反応をもたらした。フローセルFc 2に様々な種のビオチン化FcRnを注入し(5μL/分)、約8〜約15RUの反応をもたらした。ランニング緩衝液として、および希釈のために、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の希釈系列を(pH7.4)に入れた。この目的のために、Biotin CAPtureキット(GE Healthcare)を使用して、Single Cycle Kinetic実験を行った。センサー表面を活性化するために、フローセルFc 1〜4にBiotin CAPture試薬(GE Healthcare)を注入し(100秒、5μL/分)、2100RU〜2800RUの反応をもたらした。フローセルFc 2、Fc 3、Fc 4)内にビオチン化Fcγ受容体を捕捉した(35RU〜55RU)。Single Cycle Kineticモード(30μL/分、会合180秒、解離240秒、6000nM〜1.47nM希釈1:4)で、フローセルFc 1〜4に抗EGFR抗体構築物の希釈系列を注入した。再生溶液(GE Healthcare)を使用してチップを再生した(10μL/分、フローセル1〜4、120秒)。ゼロ濃度サイクルの減算、および参照チャネルFc 1(Fc 2−1、Fc 3−1、Fc 4−1)内のシグナルの減算によってセンサーグラムを参照する。フローセルFc 1、2(30μL/分、会合240秒、解離100秒、3000nM〜12.5nM希釈1:3)に導入したBiacore T200評価ソフトウェアを使用して、1:1結合モデル(0に対するRI定数)にデータを適合させることによって結合速度を評価した。再生溶液(GE Healthcare)を使用してチップを再生した(10μL/分、フローセル1〜4、120秒)。ゼロ濃度サイクルの減算、および参照チャネルFc 1(Fc 2−1)内のシグナルの減算によってセンサーグラムを参照する。Biacore T200評価ソフトウェアを使用して、1:1結合モデルにデータを適合させることによって(RmaxおよびRIをローカルに適合)、結合速度を評価した。
結果
Fcγ受容体結合アッセイでは、scFv−IgAb_02は、ヒトCD16A FcγRIIIa(48R−158V)−mFc−Avi(K 12.5nM)およびカニクイザルCD16 FcγRIII−mFc−Avi(K 19.9nM)に対する結合を示したが、他の試験したFcγ受容体についてはいずれも、結合相互作用は検出されなかった(表1)。Bi−scFv−Fc_02は、CD16A FcγRIIIa(48R−158V)−mFc−Avi(K 12.2nM)およびカニクイザルCD16 FcγRIII−mFc−Avi(K 25.2nM)のみに対する結合を示した。対照分子EGFR/CD16Aタンデムダイアボディは、ヒトCD16A FcγRIIIa(48R−158V)−mFc−Avi(K 4.4nM)およびカニクイザルCD16 FcγRIII−mFc−Avi(K 8.9nM)に対する結合を示した。様々なIgG1対照分子によって、試験した全Fcγ受容体の機能性を示した(データは示さず)。
scFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02でのFcのサイレンシングは、試験したFcγ受容体に対する結合相互作用の欠如によって確認することができる(抗CD16Aドメインを介したヒトCD16AおよびカニクイザルCD16に対する特異的結合を除く)。
pH6.0でのscFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc−02のFcRn結合は、ヒトFcRn(scFv−IgAb_2 K 430nM、Bi−scFv−Fc_02 K 410nM)、マウスFcRn(scFv−IgAb_02 K 180nM、Bi−scFv−Fc_02 K 121nM)およびカニクイザルFcRn(scFv−IgAb_02 K 842nM、Bi−scFv−Fc_02 K 268nM)に対して示された。対照分子EGFR/CD16Aタンデムダイアボディについては結合相互作用は測定されなかった。scFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02のサイレンシングされたFcでのFcRn結合能の維持を検証することができる。
Figure 2021515798

Figure 2021515798
例2
10mg/mLポリクローナルヒトIgGの存在下または非存在下での初代ヒトNK細胞に対する二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合
方法
バフィーコートからのPBMCの単離およびヒトNK細胞の濃縮
密度勾配遠心分離によって、バフィーコート(German Red Cross,Mannheim,Germany)からPBMCを単離した。2〜3倍容量のPBS(Invitrogen、カタログ番号:14190−169)を用いてバフィーコート試料を希釈し、Lymphoprep(Stem Cell Technologies、カタログ番号:07861)のクッション上に重層し、ブレーキをかけずに室温で800×gで25分間遠心分離した。界面に位置するPBMCを収集し、PBSで3回洗浄した後、10%FCSを補充した完全RPMI 1640培地中で一晩刺激することなく培養した。NK細胞を濃縮するために、PBMCを一晩培養物から収集し、製造業者の指示に従って未接触ヒトNK細胞の免疫磁気単離のためのEasySep(商標)ヒトNK細胞濃縮キット(Stem Cell Technologies、カタログ番号:19955)と、Big Easy EasySep(商標)Magnet(Stem Cell Technologies、カタログ番号:18001)とを使用する1ラウンドの陰性選択のために使用した。
細胞結合アッセイおよびフローサイトメトリー分析
2%熱不活性化FCS(Invitrogen、カタログ番号:10270−106)、0.1%アジ化ナトリウム(Roth,Karlsruhe,Germany、カタログ番号:A1430.0100)を含有するFACS緩衝液(PBS、Invitrogen、カタログ番号:14190−169)中の10mg/mLポリクローナルヒトIgG(Gammanorm,Octapharma)の存在下または非存在下で、様々な二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の連続希釈液100μLとともに、示された細胞型のアリコートを37℃で45分間インキュベートした。FACS緩衝液で繰り返し洗浄した後、10mg/mL抗EGFR mAb(クローン62−1−1 Biogenes)、続いて15μg/mL FITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgG(Dianova、カタログ番号:115−095−062)を用いて、細胞結合抗体を検出した。AlexaFluor 488コンジュゲートストレプトアビジン(Dianova 016−540−084)によって、ビオチン化セツキシマブおよびビオチン化抗EGFR IgG抗体(IgAb_wtFc、IgAb_enhFc)を検出した。最後の染色工程の後、細胞を再度洗浄し、2μg/mLヨウ化プロピジウム(PI)(Sigma、カタログ番号:P4170)を含有するFACS緩衝液0.2mLに再懸濁して、死細胞を除外した。Millipore Guava EasyCyteフローサイトメーター(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、2〜5x10の生細胞の蛍光を測定した。Incyteソフトウェア(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、細胞試料の平均蛍光強度を計算した。二次および三次試薬のみを用いて染色した細胞の蛍光強度値を差し引いた後、それらの値をGraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用した非線形回帰分析に使用した。Kの計算には、1部位結合(双曲線)の方程式を使用した。
結果
二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の結合能に対するヒトIgGの生理学的濃度の影響を評価するために、図10に例示された10mg/mLポリクローナルヒトIgGの存在下または非存在下で、初代ヒトNK細胞に対していくつかの二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質を用いた結合アッセイを行った。表3は、両条件下での示された二重特異性抗原結合タンパク質の結合親和性を要約している。初代ヒトNK細胞に対するEGFR/CD16Aタンデムダイアボディの見かけの親和性は、10mg/mLポリクローナルヒトIgGの存在下では実質的に変化しない。しかし、IgGを加えると、Bi−scFv−Fc_02の親和性が5nMから20nMに約4分の1低下する。
Figure 2021515798
例3
組換えヒトEGFRまたはEGFRvIIIを発現するCHO細胞に対するEGFR/CD16Aタンデムダイアボディの結合
細胞結合アッセイおよびフローサイトメトリー分析
2%熱不活性化FCS(Invitrogen、カタログ番号:10270−106)、0.1%アジ化ナトリウム(Roth,Karlsruhe,Germany、カタログ番号:A1430.0100)を含有するFACS緩衝液(PBS、Invitrogen、カタログ番号:14190−169)中のHisタグ付きタンデムダイアボディの連続希釈液100μLとともに、示された細胞のアリコートを37℃で45分間インキュベートした。FACS緩衝液で繰り返し洗浄した後、10μg/mL抗His mAb 13/45/31−2(Dianova,Hamburg,Germany、カタログ番号:DIA910−1MG)、続いて15μg/mL FITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgG(Dianova、カタログ番号:115−095−062)を用いて、細胞結合抗体を検出した。最後の染色工程の後、細胞を再度洗浄し、2μg/mLヨウ化プロピジウム(PI)(Sigma、カタログ番号:P4170)を含有するFACS緩衝液0.2mLに再懸濁して、死細胞を除外した。MXPソフトウェア(Beckman−Coulter,Krefeld,Germany)を使用するBeckman−Coulter FC500 MPLフローサイトメーター、またはMillipore Guava EasyCyteフローサイトメーター(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、2〜5x10の生細胞の蛍光を測定した。CXPソフトウェア(Beckman−Coulter)またはIncyteソフトウェア(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、細胞試料の平均蛍光強度を計算した。二次および三次試薬のみを用いて染色した細胞の蛍光強度値を差し引いた後、それらの値をGraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用した非線形回帰分析に使用した。Kの計算には、1部位結合(双曲線)の方程式を使用した。
結果
EGFR/CD16Aタンデムダイアボディは、37℃でヒトEGFRまたはEGFRvIIIを発現する細胞と同様の見かけの親和性を有する(表4)。
したがって、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質は、EGFR発現がんおよびEGFRvIII発現がんの両方の治療に使用することができる。EGFRとは対照的に、EGFRvIIIはがん細胞のみに発現し、健康な組織には発現しない。
Figure 2021515798
例4
EGFR A−431およびHCT−116細胞に対するEGFR/CD16A構築物の結合
方法
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、標準条件下で、A−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555、RAS wt)を培養した。
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩を補充したRPMI 1640培地(成分はいずれもInvitrogen製、本明細書では完全RPMI 1640培地と呼ぶ)中で、標準条件下で、HCT−116(ATCC、カタログ番号:CCL−247、RAS mut)を培養した。細胞株はいずれも、5%COを含む加湿雰囲気中で37℃で培養した。
細胞結合アッセイおよびフローサイトメトリー分析
2%熱不活性化FCS(Invitrogen、カタログ番号:10270−106)、0.1%アジ化ナトリウム(Roth,Karlsruhe,Germany、カタログ番号:A1430.0100)を含有するFACS緩衝液(PBS、Invitrogen、カタログ番号:14190−169)中の示された二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の連続希釈液100μLとともに、示された細胞型のアリコートを37℃で45分間インキュベートした。FACS緩衝液で繰り返し洗浄した後、10μg/mLの抗EGFR mAb(クローン4−1−1(Biogenes))、続いてFITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgG min X(Dianova;カタログ番号115−095−062)を用いて、細胞結合抗体を検出した。FITCコンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(Dianova;カタログ番号109−095−08)によって、細胞表面に結合したセツキシマブ、wtFc(IgAb_wtFc;IgAb_49)を有する抗EGFR、増強されたFc(IgAb_enhFc、IgAb_53)を有する抗EGFRを検出した。最後の染色工程の後、細胞を再度洗浄し、2μg/mLヨウ化プロピジウム(PI)(Sigma、カタログ番号:P4170)を含有するFACS緩衝液0.2mLに再懸濁して、死細胞を除外した。Millipore Guava EasyCyteフローサイトメーター(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、2〜5x10の生細胞の蛍光を測定した。Incyteソフトウェア(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、細胞試料の平均蛍光強度を計算した。二次および三次試薬のみを用いて染色した細胞の蛍光強度値を差し引いた後、それらの値をGraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用した非線形回帰分析に使用した。Kの計算には、1部位結合(双曲線)の方程式を使用した。
結果
EGFR腫瘍細胞株に対する二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の見かけの親和性を、独立した結合実験で決定し、表5に要約した。
Figure 2021515798
例5
EGFR 腫瘍細胞株に対する二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質の細胞傷害活性
方法
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、標準条件下で、A−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)を培養した。10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩を補充したRPMI 1640培地(成分はいずれもInvitrogen製、本明細書では完全RPMI 1640培地と呼ぶ)中で、標準条件下で、HCT−116(ATCC、カタログ番号:CCL−247)を培養した。細胞株はいずれも、5%COを含む加湿雰囲気中で37℃で培養した。
バフィーコートからのPBMCの単離およびヒトNK細胞の濃縮
密度勾配遠心分離によって、バフィーコート(German Red Cross,Mannheim,Germany)からPBMCを単離した。2〜3倍容量のPBS(Invitrogen、カタログ番号:14190−169)を用いてバフィーコート試料を希釈し、Lymphoprep(Stem Cell Technologies、カタログ番号:07861)のクッション上に重層し、ブレーキをかけずに室温で800×gで25分間遠心分離した。界面に位置するPBMCを収集し、PBSで3回洗浄した後、10%FCSの代わりに10%ヒトプール血清(Sigma、カタログ番号:H4522)を補充した完全RPMI 1640培地中で一晩刺激することなく培養した。NK細胞を濃縮するために、PBMCを一晩培養物から収集し、製造業者の指示に従って未接触ヒトNK細胞の免疫磁気単離ためのEasySep(商標)ヒトNK細胞濃縮キット(Stem Cell Technologies、カタログ番号:19055)と、Big Easy EasySep(商標)Magnet(Stem Cell Technologies、カタログ番号:18001)とを使用する1ラウンドの陰性選択のために使用した。
4時間カルセイン放出細胞傷害性アッセイ
カルセイン放出細胞傷害性アッセイのために、示された標的細胞を培養物から収集し、FCS不含RPMI 1640培地で洗浄し、37℃でFCS不含RPMI培地中で30分間かけて10μMカルセインAM(Invitrogen/Molecular Probes、カタログ番号:C3100MP)を用いて標識した。標識細胞を穏やかに洗浄した後、完全RPMI培地(10%熱不活性化FCS、4mM L−グルタミン、100U/mLペニシリンGナトリウム、100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩を補充したRPMI 1640培地)に1x10/mLの密度まで再懸濁した。次いで、丸底96ウェルマイクロプレートの個々のウェルに、総容量200μL/ウェルで2連で、12段階希釈で、E:T比5:1の濃縮初代ヒトNK細胞、および示された抗体とともに、1×10の標的細胞を播種した。抗体の非存在下でのエフェクターによる標的の自発的放出、最大放出および殺傷を、各プレートに対して4連で決定した。
200gで2分間遠心分離した後、5%COを含む加湿雰囲気中で、アッセイを37℃で4時間インキュベートした。インキュベーション終了の15分前に、標的細胞を含むウェルに、RPMI培地中の20μLの10%Triton X−100を加えた。20μLのRPMI培地を他の全ウェルに加えた。500gで5分間さらに遠心分離した後、各ウェルから100μLの細胞培養上清を収集し、蛍光プレートリーダー(EnSight Multimodeプレートリーダー、Perkin Elmer)を使用して520nmで、放出されたカルセインの蛍光を測定した。測定されたカウントに基づいて、以下の式に従って、特異的な細胞溶解を計算した:[蛍光(試料)−蛍光(自発的)]/[蛍光(最大)−蛍光(自発的)]x100%。蛍光(自発的)は、エフェクター細胞および抗体の非存在下での標的細胞からの蛍光カウントを表し、蛍光(最大)は、Triton X−100を加えることによって誘発された総細胞溶解を表す。GraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用して、非線形回帰/4パラメーターロジスティックフィット(4−parameter logistic fit)によって、シグモイド型用量反応曲線およびEC50値を計算した。
結果
EGFRA−431およびHCT−116標的細胞に対する4時間カルセイン放出細胞傷害性アッセイでは、対照構築物とともに、様々な二重特異性EGFR/CD16A抗原結合タンパク質を試験した。抗原結合タンパク質はオフターゲットの細胞傷害性を示さなかった。図12は、1つの例示的な実験の結果を示している。表6(A−431標的細胞)および表7(HCT−116標的細胞)に、3つの独立した実験から得られた結果を要約する。
Figure 2021515798

Figure 2021515798
例6
EGFRリン酸化の阻害
EGF誘発性EGFRシグナル伝達に対する様々なEGFR/CD16A抗原結合タンパク質の阻害作用を比較するために、A−431細胞を用いたリン酸化アッセイを行った。
材料および方法
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、5%COを含む加湿雰囲気中、37℃で、標準条件下でA−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)を培養した。
リン酸化アッセイ
要約すると、10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、5%COを含む加湿雰囲気中、37℃で20時間かけて、96ウェルプレートの個々のウェルに、5x10のA−431細胞(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)のアリコートを播種した。次いで、血清不含培地中で4時間かけて細胞を飢餓状態にしてから、示された抗体構築物の連続希釈液を加えた。37℃で30分間インキュベートした後、EGF(Sigma、カタログ番号:10605−HNAE−250)を100ng/mLの最終濃度まで加え、培養物を37℃で10分間さらにインキュベートした後、氷冷PBS(Invitrogen、カタログ番号:14190−169)で細胞を洗浄し、溶解させ、製造業者の指示に従ってPhospho−EGFR ELISAキット(RayBiotech、カタログ番号:PEL−EGFR−Y)を使用したリン酸化EGFRの相対的定量のために使用した。マルチプレートリーダー(Victor 3、Perkin Elmer)を用いて、450nmで吸光度を測定した。GraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用して、吸光度値を分析しプロットした。
細胞結合アッセイおよびフローサイトメトリー分析
2%熱不活性化FCS(Invitrogen、カタログ番号:10270−106)、0.1%アジ化ナトリウム(Roth,Karlsruhe,Germany、カタログ番号:A1430.0100)を含有するFACS緩衝液(PBS、Invitrogen、カタログ番号:14190−169)中の示された抗体の連続希釈液100μLとともに、示された細胞のアリコートを37℃で45分間インキュベートした。FACS緩衝液で繰り返し洗浄した後、10μg/mL抗His mAb 13/45/31−2(Dianova,Hamburg,Germany、カタログ番号:DIA910−1MG)、続いて15μg/mL FITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgG(Dianova、カタログ番号:115−095−062)を用いて、または抗CD16A Fvドメイン((配列番号12、13)に対して生成されたmAb 4−1−1、続いて15μg/mL FITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgGを用いて、細胞結合タンデムダイアボディを検出した。FITCコンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(Dianova、カタログ番号:109−095−088)によって、またはmAb 4−1−1、続いて15μg/mL FITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgGを用いて、細胞表面に結合したBi−scFv−Fc_02(配列番号30)、scFv−IgAb_01およびscFv−IgAb_02(配列番号28、29)を検出した。FITCコンジュゲートヤギ抗ヒトIgG(Dianova、カタログ番号:109−095−088)によって、細胞表面に結合したセツキシマブおよびIgAb_wtFc(IgAb_049)を検出した。最後の染色工程の後、細胞を再度洗浄し、2μg/mLヨウ化プロピジウム(PI)(Sigma、カタログ番号:P4170)を含有するFACS緩衝液0.2mLに再懸濁して、死細胞を除外した。MXPソフトウェア(Beckman−Coulter,Krefeld,Germany)を使用するBeckman−Coulter FC500 MPLフローサイトメーター、またはMillipore Guava EasyCyteフローサイトメーター(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、2〜5x10の生細胞の蛍光を測定した。CXPソフトウェア(Beckman−Coulter)またはIncyteソフトウェア(Merck Millipore,Schwalbach,Germany)を使用して、細胞試料の平均蛍光強度を計算した。二次および三次試薬のみを用いて染色した細胞の蛍光強度値を差し引いた後、それらの値をGraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用した非線形回帰分析に使用した。Kの計算には、1部位結合(双曲線)の方程式を使用した。
結果
陽性対照として使用された抗EGFR IgGセツキシマブ、およびイムガツズマブ(imgatuzumab)(IgAb_065)由来の抗EGFR Fabドメインを有するヒトIgG1は、EGF誘発性EGFRリン酸化を用量依存的に阻害し、EC50値は7μg/mL〜9μg/mLの範囲であった。
EGFR/CD16Aタンデムダイアボディ、EGFR/CD16A scFv−IgAb_01、FcサイレンシングIgG1(IgAb_047)およびwt IgG1(IgAb_049)は、いずれも配列番号1および2に示される可変ドメインを含む抗EGFR Fabドメインを含み、実質的に低い効力でEGFRリン酸化を阻害し、EC50値は100μg/mLよりも高かった。
特に、FcのC末端に融合したscFvとして配列番号1および2に示される抗EGFRドメインを含むscFv−IgAb_02は、EGF誘発性EGFRリン酸化に対する阻害作用を全く示さないか、ほんのわずかしか示さなかった。
これらのデータは、scFv−IgAb_02がセツキシマブおよびイムガツズマブと比較して受容体拮抗作用の低下を示し、したがって、組織の恒常性についてEGFRシグナル伝達に依存する組織、例えば皮膚で毒性の低下を示すことを示唆している。
陰性対照として使用したCD19/CD16Aタンデムダイアボディは、EGFRリン酸化の阻害を示さなかった。図13および図14に示した実験から得られた結果を表8に要約する。
Figure 2021515798
A‐431細胞に対する見かけの結合親和性(K値)はEGF誘発性EGFRリン酸化の阻害の効力と相関しないため(表9、図14)、EGF誘発性EGFRリン酸化に対する阻害作用での試験した抗体構築物およびフォーマット間の差は、EGFRに対するそれらの親和性の差に起因し得ない。
例えば、EGFR/CD16Aタンデムダイアボディは、scFv−IgAb_02またはBi−scFv−Fc_02と比較して、A−431細胞に対してわずかに低い/または同様の結合親和性を示すが、scFv−IgAb_02またはBi−scFv−Fc_02よりも実質的に強力なリン酸化阻害作用を有する。または、A−431上のEGFRに対するscFv−IgAb_01またはBi−scFv−Fc_02の見かけの親和性はセツキシマブと同じ範囲であるが、scFv−IgAb_01またはBi−scFv−Fc_02のEGFRリン酸化に対する阻害作用は、セツキシマブと比較して実質的に低い。
試験したEGFR/CD16A抗原結合タンパク質はいずれも、EGFRおよびCD16Aに対する同じ結合ドメインを含むため、EGFRのEGF媒介リン酸化に対する作用は、抗原結合タンパク質の3次元構造の固有の特性に関連するはずである。C末端位置にEGFR結合ドメインを含むscFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02のみが、この特異的な特性を示す(リン酸化に対する阻害作用がない、またはわずかな阻害作用のみ)。
したがって、この独特の特性が、例えばセツキシマブと比較して改善された副作用プロファイルにつながることが予測される。この仮定の背後にある理由は、EGFR阻害剤によって見られる皮膚毒性が、前述のように、皮膚のケラチノサイトのEGFRシグナル伝達に対する望ましくない阻害作用に起因するということである。
Figure 2021515798
例7
薬物動態(PK)特性の評価
それぞれの抗体の単回静脈内注射後のCD1マウスを対象としたscFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02の血清中濃度の決定
CD1マウスを対象とした単回投与PK試験では、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質のPK評価を行った。CD1マウスでは名目上の標的に対する結合はなく、このモデルでは標的を介した作用を検討することはできないことに留意しなければならない。しかし、被験物質はマウスのFcRn受容体と完全に交差反応性であり、半減期に対するFcRnの作用は完全に反映されるはずである。マウス血清に対するPK分析では、2つの試験系を実施して、EGFR/CD16A抗原結合タンパク質を評価した。最初の試験系をELISAフォーマットで設定し、その後このプラットフォームをMSDリーダープラットフォームに移行させた。2つのアッセイから、一貫した血清中濃度およびPKデータが明らかにされた。
300μg/マウスの用量の緩徐なボーラス静脈内注射用のscFv−IgAb_02およびBi−scFv−Fc_02の投与溶液を調製して、300μg/250μLの最終濃度を得た。
2つのPK試験を行った:
採血(試料収集は処置前(投与前)、処置から最大168時間後(試験1)および処置から最大504時間後(試験2)に行った。
採血数/動物:3
動物数/時点:4
イソフルラン麻酔下で眼球後静脈叢の穿刺により採血を行った。血液量は100〜150μL(約30μLの血清)であった。
3回目の最終採血の直後に動物を殺処分した。
全血を血清に処理し、全試料を直ちに凍結し、−65℃未満で保存した。
第1の試験では、MSDおよびELISAによって、168時間の期間(7日間)にわたる血清薬物動態の評価を行った。半減期は以下の通りであった:
scFv−IgAb_02:79時間
Bi−scFv−Fc_02:96時間
採血期間が短すぎて最終消失時間を適切に計算することができなかったため、その後の試験を行った。したがって、第2の試験では、scFv−IgAb_02に関してのみ(ELISAによる血清中濃度の決定)、504時間の期間(21日間)にわたって血清薬物動態の評価を行った。観察時間は十分であり、消失相に対して明らかに信頼性の高い半減期計算を行うことができた。scFv−IgAb_02の半減期は以下の通りであった:
329.2時間
マウスを対象とした半減期の決定
薬物動態パラメーターは、Summit Research Services(68911 Open Field Dr.,Montrose,Colorado 81401 USA)製のプログラムPK Solutions(バージョン2.0)を使用して、非コンパートメントによって決定した。
例8
A−431細胞およびA−549細胞におけるEGF刺激性EGFRリン酸化の阻害
EGF誘発性EGFRシグナル伝達に対する様々なEGFR/CD16A抗原結合タンパク質の阻害作用を比較するために、A−431細胞およびA−549細胞を用いたリン酸化アッセイを行った。
材料および方法
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、5%COを含む加湿雰囲気中、37℃で、標準条件下でA−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)およびA−549(DSMZ、カタログ番号:ACC 107)を培養した。
リン酸化アッセイ
要約すると、10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、5%COを含む加湿雰囲気中、37℃で20〜22時間かけて、96ウェルプレートの個々のウェルに、5x10のA−431細胞またはA−549細胞のアリコートを播種した。次いで、血清不含培地中で4時間かけて細胞を飢餓状態にしてから、示された抗体構築物の連続希釈液を加えた。37℃で30分間インキュベートした後、EGF(Sigma、カタログ番号:10605−HNAE−250)を100ng/mLの最終濃度まで加え、培養物を37℃で10分間さらにインキュベートした後、氷冷PBS(Invitrogen、カタログ番号:14190−169)で細胞を洗浄し、溶解させ、製造業者の指示に従ってPhospho−EGFR ELISAキット(RayBiotech、カタログ番号:PEL−EGFR−Y)を使用したリン酸化EGFRの相対的定量のために使用した。マルチプレートリーダー(Victor 3、Perkin Elmer)を用いて、450nmで吸光度を測定した。GraphPad Prismソフトウェア(Windows用GraphPad Prismバージョン6.00、GraphPad Software,La Jolla California USA)を使用して、吸光度値を分析しプロットした。
結果
A−431細胞(図15a)およびA−549細胞(図15b)を使用して、EGFによる刺激時のEGFRのリン酸化に対するEGFR/CD16A scFv−IgAb(scFv−IgAb_02)、参照抗EGFR IgGセツキシマブ、およびパニツムマブならびに様々な対照抗体の阻害作用を評価した。抗体の概要、およびEGFRリン酸化の用量依存的阻害について決定されたEC50値の要約を表10に示す。
参照抗体として使用した抗EGFR IgGセツキシマブおよびパニツムマブは、EGF誘発性EGFRリン酸化を用量依存的に阻害し、EC50値はそれぞれ、A−431細胞では7.7μg/mLおよび8.2μg/mL、A−549細胞では0.1μg/mLおよび0.3μg/mLであった。RSV/CD16A scFv−IgAb(scFv−IgAb_44)は、陰性対照として使用し、EGF刺激性EGFRリン酸化に対する阻害作用を示さなかった。
Wt IgG1(IgAb_49)およびFc増強IgG1(IgAb_53)は、いずれも配列番号1および2に示される可変ドメインを含む抗EGFR Fabドメインを含み、セツキシマブまたはパニツムマブよりも実質的に低い効力でEGFRリン酸化を阻害し、EC50値はA−431細胞では5〜6倍、A−549細胞では75〜300倍であった。
特に、FcのC末端に融合したscFvとして配列番号1および2に示される抗EGFRドメインを含み、Fabドメインのみが異なるscFv−IgAb_02およびscFv−IgAb_45は、高濃度でのみEGF誘発性EGFRリン酸化に対する阻害作用を示し、EC50値は、A−431細胞では1.1mg/mL〜1.5mg/mL、A−549細胞では478μg/mL〜643μg/mLの範囲であった。
これらのデータは、scFv−IgAb_02が、同一の抗EGFR Fvドメイン(IgAb_49およびIgAb_53)を含むIgG1抗体と比較して、受容体拮抗作用の低下を示すことを示唆している。セツキシマブを介した阻害と比較すると差はさらに強力であり、EGFR/CD16A scFv−IgAb_02について、A−431細胞では約200分の1の効力、A−549細胞では約5000分の1の効力を観察することができた。これらのデータから、scFv−IgAb_02のEGFRシグナル伝達阻害の減少は副作用プロファイルの改善に関連し、セツキシマブおよびパニツムマブなどの強力な受容体拮抗作用特性を有する抗EGFR抗体によって通常見られる皮膚毒性の低下につながるとの結論を下すことができた。
Figure 2021515798
例9
scFv−IgAb_02によるEGF処理時のEGFRシグナル伝達タンパク質のリン酸化の阻害の評価
方法
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、標準条件下で、A−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)を培養した。実験に使用する前に、飢餓培地(1%FCSを含むRPMI 1640培地(Invitrogen))中で細胞を1時間培養した。
抗体によるEGFRシグナル伝達の阻害
示されていれば、20μg/mLのそれぞれの抗体とともに、加湿雰囲気中、37℃で3x10の細胞を1時間インキュベートした。続いて、加湿雰囲気中、37℃で5分間または15分間、100ng/mLの濃度で組換えヒトEGF(ThermoFisher、#10605HNAE250)を加えることにより、細胞を刺激した。次いで、細胞を洗浄し、150mM NaCl(AppliChem、#131659.1211)、1%Triton X 100(Roth、#30512)、0.05%デオキシコール酸ナトリウム(Sigma、#D6750)、0.1%SDS(Roth、#CN30.1)、50mM Tris(Biomol、#08003.1)、プロテアーゼ阻害剤(Roche、#11697498001)およびホスファターゼ阻害剤(Roche、#4906845001)を含有する放射免疫沈降アッセイ緩衝液(RIPA)を用いて、氷上で45分間溶解させた。300xg、4℃で15分間遠心分離した後、上清を、62.5mM Tris−HCl pH6.8、2%SDS、5%グリセリン(Applichem、#A2926,055)、200mMブロモフェノールブルー(Roth、#A512.1)、0.1M DTT(Roth、#6908.2)を含有する還元試料緩衝液と1:1で混合し、10分間かけて95℃に加熱し、続いて、1×Tris/グリシン/SDS緩衝液(Bio−Rad、#1610732)中の4〜20%Criterion TGX Precast SDS−PAGEゲル(Bio−Rad、#5678095)上で300Vで22分間SDS−PAGEに供した。イムノブロッティングでは、製造業者の指示に従ってTrans−Blot Turbo Transfer System(Bio−Rad)を使用して、タンパク質をPVDFメンブレン(BioRad、#1704157)に転写した。次いで、メンブレンをTBS中の5%脱脂乳(Sigma、#70166)中で室温で1時間ブロッキングし、TBSで3回洗浄し、供給業者によって推奨されるように希釈した、5%BSA(Sigma、#A3059)中の一次抗体、TBS中の0.05%NaN(Roth、#K305.1)とともに、室温で1時間または4℃で一晩インキュベートした。続いて、メンブレンをTBSで3回洗浄し、TBSおよび5%脱脂乳中のHRPコンジュゲート二次抗体と室温で1時間インキュベートした。TBSで洗浄した後、ChemiDoc MPイメージングシステム(Bio−Rad)を使用して、ECL溶液(ThermoFisher、#32209)を加えた後の化学発光を測定し、Image Labソフトウェア(BioRad)を使用して分析した。試験した抗体の一覧を表11に示し、タンパク質の検出に使用した抗体の一覧を表12に示す。
Figure 2021515798

Figure 2021515798
結果
EGF誘発性EGFRシグナル伝達の阻害に対するEGFR/CD16A scFv_IgAb_02の作用を評価するために、scFv−IgAb_02とともに、および対照としてEGFR/RSV scFv−IgAb_45、または抗EGFR IgG1セツキシマブとともにA−431細胞をインキュベートした。刺激はそれぞれ5分および15分行い、ウエスタンブロットを介してリン酸化の誘発を評価した。
ブロット画像を図16および図17に示す。それぞれのリンタンパク質の相対的バンド強度の定量を図18、図19および図20に示す。
この例に提示した結果は、EGFによりA−431細胞を刺激した際のEGFR、AktおよびErkのリン酸化を示している。EGFRのリン酸化およびその阻害は、EGFによる刺激から5分後および15分後に測定可能であり(図18)、pAktおよびpErkの差は、それぞれ5分後(図19)または15分後(図20)に最も顕著であった。
セツキシマブとともに細胞をプレインキュベーションすると、EGFR、AktおよびErkのEGF刺激が遮断されたが、EGFR/CD16A scFv−IgAb_02またはEGFR/RSV scFv−IgAb_45とのプレインキュベーションでは、EGFR、AktおよびErkのEGF刺激性リン酸化に対する阻害作用は全くないか、わずかしかなかった。EGF刺激および抗体処理は、EGFR、AktおよびErkの総タンパク質レベルに影響を与えなかった。
例10
scFv−IgAb_02によって誘発される、PBMCからのサイトカイン放出
バフィーコートからのPBMCの単離
密度勾配遠心分離によって、バフィーコート(German Red Cross,Mannheim,Germany)からPBMCを単離した。2〜3倍容量のPBS(Invitrogen、カタログ番号:14190−169)を用いてバフィーコート試料を希釈し、Lymphoprep(Stem Cell Technologies、カタログ番号:07861)のクッション上に重層し、ブレーキをかけずに室温で800×gで25分間遠心分離した。界面に位置するPBMCを収集し、PBSで3回洗浄した後、10%FCSを補充した完全RPMI 1640培地中で一晩刺激することなく培養した。
細胞株の培養
10%熱不活性化FCS、2mM L−グルタミンおよび100IU/mLペニシリンGナトリウムおよび100μg/mLストレプトマイシン硫酸塩(成分はいずれもInvitrogen製)を補充したDMEM培地中で、5%COを含む加湿雰囲気中、37℃で、標準条件下でA−431(ATCC、カタログ番号:CRL−1555)を培養した。
EGFR+標的細胞の存在下または非存在下でscFv−IgAb_02によって刺激されたPBMCから放出されたサイトカインの定量
エフェクター対標的比50:1で、EGFR+A−431標的細胞と、5x10の初代ヒトPBMCとを共培養した。総容量200μLで漸増濃度のscFv−IgAb_02の存在下または非存在下で、10%FCSを補充した完全RPMI 1640培地中で、共培養物をインキュベートした。scFv−IgAb_02の存在下または非存在下で、PBMCまたはA−431細胞のみの培養を含めることによって、培養物中のバックグラウンドサイトカインレベルを評価した。陽性対照として、共培養物をDynaBeads Human T−Activator CD3/CD28(Gibco、カタログ番号11132D)とインキュベートし、PBMC集団内のT細胞からの試験した全サイトカインの放出を刺激した。加湿インキュベーター内で全培養物を37℃、5%COで4時間、24時間または48時間インキュベートしてから、70xgで2分間、室温で遠心分離した。各ウェルから細胞培養上清(70μL)を収集し、BD(商標)Cytometric Bead Array(CBA)Human Th1/Th2 Cytokine Kit II(BD Bioscience)を使用してBioassay GmbH(Heidelberg,Germany)でビーズベースのマルチプレックス法によりサイトカインを定量するまで、−80℃で保存するために丸底96ウェルマイクロプレートに移した。Windows用GraphPad Prism(V6.00/7.03、GraphPad Software,La Jolla,California,USA)を使用して、結果を分析およびプロットした。
標的細胞およびscFv−IgAb_02の存在下または非存在下でのPBMC共培養時のNK活性化状態の決定
サイトカイン定量のために上清を収集した後、細胞ペレットのフローサイトメトリーによって、NK細胞の活性化を評価した。このために、細胞を洗浄し、100μLのFACS緩衝液(2%熱不活性化FCSおよび0.1%アジ化ナトリウムを含有するPBS)の総染色容量で、CD56−PC7(5μL/試験;Beckman Coulter、A21692)、CD25−PE(10μL/試験;Beckman Coulter、A07774)およびCD69−PC5(5μL/試験;Beckman Coulter、IM2656)に再懸濁した。暗所で氷上で15分間インキュベートした後、細胞を洗浄し、FACS緩衝液に再懸濁し、フローサイトメトリーによって分析した。
結果
漸増濃度のscFv−IgAb_02の存在下または非存在下で、PBMCとA−431とを4時間、24時間および48時間共培養した後の細胞培養上清中の6つのサイトカイン、すなわち、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−4(IL−4)、インターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン−10(IL−10)、腫瘍壊死因子(TNF)およびインターフェロンγ(IFN−γ)の放出を評価した。
PBMC単独で、およびA−431の存在下でインキュベートしてもIL−2、IL−4、IL−6、IL−10、TNF−αまたはIFN−γの検出可能な増加はもたらされなかったが、CD3/CD28アクチベータービーズを用いて刺激すると、試験した全サイトカインの顕著な放出がもたらされた(データは示さず)。漸増濃度のscFv−IgAb_02にPBMCを曝露すると、全サイトカインのわずかな放出がもたらされた。scFv−IgAb_02単独によって誘発されたPBMCからの最大のサイトカイン放出は、それぞれのサイトカインのバックグラウンドレベルと考えられた(表13)。
バックグラウンドレベルの5倍を超えて増加した、PBMCおよびA−431標的の細胞培養上清中のサイトカインレベルを陽性シグナルと考え、表13に要約する。これらの分析により、PBMCとEGFR+標的細胞との共培養におけるIL−6、TNF−αおよびIFN−γのscFv−IgAb_02誘発性の用量依存的放出が、示された時点まで明らかにされた。他の試験した全サイトカインの、バックグラウンドレベルを超えるscFv−IgAb_02誘発性放出は検出することはできなかった。
Figure 2021515798
PBMCとA−431との24時間および48時間の共培養後に、それぞれ3.7pMおよび7.1pMの効力(EC50)で、IL−6のScFv−IgAb_02誘発性の用量依存的放出が検出された(表13;図21)。
TNF−αのScFv−IgAb_02誘発性分泌は、それぞれ4時間後および24時間後に評価することができ(表13;図22)、高レベルのIFN−γは4時間後にのみ測定することができた(表13;図23)。
CD69NK細胞の抗体用量依存的増加は、PBMCとA−431細胞との24時間および48時間の共培養後に最大44%で検出することができ、適用されたアッセイ設定でのNK細胞の活性化を裏付けた(図24B、図25B)。また、高濃度のscFv−IgAb_02のみを用いた、A−431細胞の非存在下での24時間培養後に、高レベルのCD69NK細胞を検出することができた。A−431細胞の存在下でPBMCをそれぞれ24時間および48時間共培養しても、後期NK細胞活性化マーカーCD25の明らかなscFv−IgAb_02誘発性増加は検出されなかった。
例11
薬力学的インビボ試験(POC)
異種移植されたヒトEGFR腫瘍を担持するヒト化マウスモデルを対象に予防的および治療的投薬レジメンを用いて、scFv−IgAb_02のいくつかのインビボPOC試験を行った。モデルは、臍帯血由来ヒトCD34造血幹細胞をあらかじめ移植した、流体力学的にIL−15によりブーストしたNOD/Shi−scid/IL−2Rγnullマウス(NOG)からなった。0日目(D0)に、1x10のA−431細胞の皮下接種により、腫瘍を移植した。モデルは、TransCure BioServices SAS,Franceにより提供された。前試験では、ヒト免疫エフェクター細胞(ヒトNK細胞を含む)を用いた確実な再構成、ならびに一貫したA−431腫瘍の取り込みおよび増殖が実証された。このモデルは現在、ヒトNK細胞再構成(末梢血1mL当たり約1〜2x10のヒトNK細胞で生じる)に関して最良のヒト化マウスモデルであるように思われる。
上記のマウスモデルに対してscFv−IgAB_02を使用した4つの試験を以下にさらに詳しく示す。
予防的処置設定(すなわち、腫瘍接種時に開始する処置)では、5mg/kgでscFv−IgAB_02処置による腫瘍増殖の減少傾向が観察され、10mg/kg以降では腫瘍増殖の有意な阻害が観察された。処置的設定(すなわち、腫瘍が50〜100mmの体積に達した際に開始する処置)でも、10mg/kg以降の用量レベルではscFv−IgAB_02処置による腫瘍増殖の有意な阻害が見られ、マウスモデルに対するscFv−IgAB_02の抗腫瘍効果が実証された。
インビトロ試験を示す上記の例によれば、scFv−IgAB_02は、
A)CD16ANK細胞および/またはマクロファージとの相互作用を強制することによる、EGFR腫瘍細胞に対するADCCおよび/またはADCPの誘発
B)EGFR受容体を遮断することによる、EGFR腫瘍細胞に対する直接の増殖阻害効果、からなる二重の抗腫瘍作用機序を有すると結論付けられ、
ADCC(および/またはADCP)の誘発は、scFv−IgAB_02によって発揮される主要な抗腫瘍効果である(EGFRリン酸化を遮断することによる直接的な増殖阻害が主要であるセツキシマブとは対照的)。
マウスPOC試験のうちの2つは、参照項目としてRSV/EGFRを含めることにより、直接の増殖阻害からADCCを区別することを意図して行った。この場合のRSV/EGFRは、scFv−IgAB_02の同一のEGFR結合領域およびFc部分を含む分子であるが、無関係なRSV結合ドメイン(呼吸器合胞体ウイルス)によって置換されるCD16A結合部分を欠き、したがって、ADCCを誘発することはできない。
2つのRSV/EGFR試験のうちの第1の試験は、RSV/EGFRよりもわずかに優れたscFv−IgAB_02の抗腫瘍効果を示した(したがって、マウスA−431腫瘍モデルでは、全体的な抗腫瘍効果に対するADCCの寄与を示している)。ただし、第2の試験では、予防的処置群および治療的処置群に対するscFv−IgAB_02とRSV/EGFRとのいくつかの異なる用量レベルを比較すると、マウスA−431腫瘍モデルに対する両変異体の同等の効力が示された。したがって、再構成されたマウスモデルにおいて、ヒトの状況と比較した場合、このモデルに存在するNK細胞の数が少ないことにおそらく起因して、scFv−IgAB_02の重複する薬力学的効果では、リン酸化(EGFRシグナル伝達)の阻害が優位を占めているように思われる。
このように、ヒト化マウスモデルは、インビボでのscFv−IgAB_02の抗腫瘍効果に対する一般的なPOCを提供するが、scFv−IgAB_02の主要なエフェクター機構として、EGFR+腫瘍に対するADCCの誘発を描写するのには適していない。
最初の試験では、A431腫瘍を担持するeHIS−IL15−huNOGマウスを対象とした予防的設定で、様々な二重特異性EGFR/CD16抗原結合タンパク質(scFv−IgAB_02および構造的変異体/対照)を比較した。IL−15によりブーストしたNOD/Shi−scid/IL−2Rγnullマウス(NOG)に、臍帯血由来CD34+造血幹細胞を移植し(HuNOG)、0日目(D0)に1x106のA431細胞を皮下接種した。動物に、1日目から4週間(q7d×4)にわたり、5mg/kgおよび10mg/kgの用量で、scFv−IgAB_02およびBi−scFv_Fc_02を毎週静脈内投与した。セツキシマブは、同一の投薬間隔を使用して、5および0.5mg/kgの用量で陽性対照として機能させた。
処置した動物ではいずれも、セツキシマブ(5mg/kg)、scFv−IgAB_02(15mg/kg)およびBi−scFv_Fc_02(15mg/kg)は、腫瘍細胞移植の12日後すぐに、ビヒクルと比較して腫瘍増殖の有意な遅延を誘発した(図26)。低用量(5mg/kg)のscFv−IgAB_02およびBi−scFv_Fc_02は、腫瘍増殖を遅延させる傾向があり(有意ではない)、セツキシマブ(0.5mg/kg)は効果を示さなかった。
その後の有効性試験では、予防的設定で様々な用量レベルでscFv−IgAB_02を試験した。IL−15によりブーストしたNOD/Shi−scid/IL−2Rγnullマウス(NOG)に、臍帯血由来CD34+造血幹細胞を移植し(HuNOG)、0日目(D0)に1x106のA431細胞を皮下接種した。ヒト化率とヒト白血球中のNK細胞の割合とに基づいて、HuNOGマウスを処置群(n=7)に無作為化した。動物に、5、15および45mg/kgの用量(D1から(q7d×4))で、scFv−IgAB_02を毎週静脈内投与した。
腫瘍細胞移植の11日後すぐに、ビヒクル群と、scFv−IgAB_02(15mg/kg)およびscFv−IgAB_02(45mg/kg)により処置された群との間で、有意な腫瘍体積の減少が観察された。腫瘍細胞移植の41日後(殺処分時)、scFv−IgAB_02(5mg/kg)の毎週注射では、ビヒクルと比較して腫瘍体積が70%減少した。scFv−IgAB_02(15および45mg/kg)では、ビヒクルと比較して腫瘍体積が95%減少した(図27)。
要約すると、5mg/kgでは、scFv−IgAB_02処置による腫瘍増殖の減少傾向が観察された。15mg/kgおよび45mg/kgでの有意な阻害が見られ、用量依存性が示された。
別のTranscure試験では、処置的設定で有効性評価を行った。
同じ試験で並行して、予防的設定でscFv−IgAB_02と対照構築物RSV−EGFRとを比較した。RSV−EGFRは、scFv−IgAB_02のEGFR結合領域と同一のFc部分とを含む分子であるが、無関係なRSV結合ドメインによって置換されるCD16A結合部分を欠く。
IL−15によりブーストしたNOD/Shi−scid/IL−2Rγnullマウス(NOG)に、臍帯血由来CD34+造血幹細胞を移植し(HuNOG)、0日目(D0)に1x106のA431細胞を皮下接種した。ヒト化率とヒト白血球中のNK細胞の割合とに基づいて、HuNOGマウスを処置群(n=7)に無作為化した。
治療的処置
D17にA−431腫瘍が50〜100mm3のサイズに達した際に、動物に、5、15および45mg/kgの用量(q7d×4)で、scFv−IgAB_02を毎週静脈内投与した。
2つの最高用量のscFv−IgAB_02(15mg/kgおよび45mg/kg)は、A431腫瘍増殖をそれぞれ70および90%有意に減少させた。5mg/kgのscFv−IgAB_02は、腫瘍増殖に対して有意な効果を示さなかった(図28A)。
予防的処置
動物に、D1から45mg/kgの用量(q7d×4)でscFv−IgAB_02またはRSV−EGFRを毎週静脈内投与した。
scFv−IgAB_02(45mg/kg)およびRSV−EGFR(45mg/kg)による処置は、腫瘍細胞移植後の最初の24日間の腫瘍増殖を完全に予防した。RSV−EGFR群の腫瘍増殖は、D24から、scFv−IgAB_02群よりも速かった。殺処分時の平均腫瘍体積は、RSV−EGFR群では837mm3に達したが、scFv−IgAB_02群では449mm3にとどまった(図28B)。この差は統計的に有意であり、両構築物によりEGFRリン酸化を遮断することによる、EGFR+腫瘍細胞に対する最高の直接増殖阻害効果に対するscFv−IgAB_02のADCCによる追加の薬力学的効果が示唆された。
huマウスのA431腫瘍モデルを対象に、作用機序としてのADCCの存在に対する影響/証拠を検討するために、scFv−IgAB_02およびRSV−EGFRの低投与量範囲で予防的処置を試験した。さらに、scFv−IgAB_02およびRSV−EGFRによる治療的処置を単回用量レベルで比較した。
ヒト化率とNK細胞(CD56細胞)の量とに基づいて、IL15によりブーストしたヒト化マウス90匹を2群に無作為化した。
予防群:
予防群(1群当たりマウス6匹)の右側腹部に、1×10のA431細胞を移植した。腫瘍細胞接種の1日後、マウスを処置した(4週間にわたり週1回静脈内注射、および殺処分の3日前に最後の注射)。0日目は腫瘍細胞接種日と規定される。以下の処置を行った:
・第1群:IL15−huNOG+A431+ビヒクル(毎週、IV)
・第2群:IL15−huNOG+A431+scFv−IgAB_02(1.25mg/kg、毎週、IV)
・第3群:IL15−huNOG+A431+scFv−IgAB_02(2.5mg/kg、毎週、IV)
・第4群:IL15−huNOG+A431+scFv−IgAB_02(5mg/kg、毎週、IV)
・第5群:IL15−huNOG+A431+scFv−IgAB_02(10mg/kg、毎週、IV)
・第6群:IL15−huNOG+A431+RSV/EGFR(1.25mg/kg、毎週、IV)
・第7群:IL15−huNOG+A431+RSV/EGFR(2.5mg/kg、毎週、IV)
・第8群:IL15−huNOG+A431+RSV/EGFR(5mg/kg、毎週、IV)
・第9群:IL15−huNOG+A431+RSV/EGFR(10mg/kg、毎週、IV)
腫瘍細胞移植の35日後に全マウスを殺処分した。末梢血および腫瘍浸潤細胞に対してフローサイトメトリー分析を行った。
処置群:
処置群の右側腹部に、1x10のA431細胞を移植した。腫瘍体積が50〜100mmに達した際に、腫瘍体積、ヒト化率およびNK細胞数に基づいてマウスを無作為化し、処置を開始した。0日目は、最初の処置日として規定される。第10群の動物、ならびに第11群および第12群の追加の動物6匹は、フローサイトメトリー分析のためのサテライト動物として機能させた。
以下の処置を行った(4週間にわたり週1回静脈内注射、および殺処分の3日前に最後の注射):
・第10群:IL15−huNOG+A431+ビヒクル(毎週、IV)n=6
・第11群:IL15−huNOG+A431+scFv−IgAB_02(10mg/kg、毎週、IV)n=15
・第12群:IL15−huNOG+A431+RSV/EGFR(10mg/kg、毎週、IV)n=15
処置開始の3日後および10日後にサテライトマウスを殺処分した。第11群のマウス3匹および第12群のマウス3匹を各時点で殺処分した。処置開始の24日後、各群から、腫瘍体積が最も高いマウス3匹を殺処分した。処置開始の30日後に、処置群の残りの全マウスを殺処分した。サテライトマウスの末梢血および腫瘍浸潤細胞に対してフローサイトメトリー分析を行った。また、処置開始の30日後、フローサイトメトリーによってリンパ球を表現型決定した。
ヒト類表皮がんA431ヒト化マウス腫瘍モデルに対する10mg/kgの用量のscFv−IgAB_02およびRSV/EGFRによる予防的処置により、腫瘍体積が有意に減少した。それよりも低い用量(1.25、2.5および5mg/kg)では、ビヒクルと比較して腫瘍増殖は有意に阻害されなかった。RSV/EGFRによる処置およびscFv−IgAB_02による処置は、試験したいずれの用量でも、腫瘍増殖に同様の効果を示した(図29)。このヒト化マウスモデルのNK細胞数は、腫瘍細胞に対して効果的なADCCを完全に開始するには少なすぎる可能性がある。
サテライト動物の末梢血に対するフローサイトメトリー分析により、血球数は経時的に一定のままであるが、NK細胞(CD69およびNKp44)上の活性化マーカーは腫瘍細胞移植後に有意に増加したことが明らかにされた。
腫瘍浸潤免疫細胞の表現型も検討した。細胞数では、CD45細胞、T細胞およびNK細胞の群間に有意差は認められなかった。注目すべきことに、scFv−IgAB_02およびRSV/EGFRの両方の最高用量は、ビヒクル群と比較して、NK細胞の表面でのCD69およびNKp44の発現を有意に増加させた。
10mg/kgの用量のscFv−IgAB_02およびRSV/EGFRによる治療的処置は、ビヒクルと比較して腫瘍体積を有意に減少させた(図30)。RSV/EGFRとscFv−IgAB_02処置との間に有意差は認められなかった。
末梢血に対するフローサイトメトリー分析により、CD45細胞、NK細胞、T細胞およびCD14陽性細胞の数が経時的に一定のままであることが示された。群間に有意差は認められなかった。
腫瘍では、scFv−IgAB_02による処置開始の30日後に、CD45細胞、NK細胞およびT細胞ならびにCD14陽性細胞の全体的な増加が観察された。活性化マーカーの発現は、ビヒクルおよびRSV/EGFR処置群と比較して、scFv−IgAB_02によって処置されたマウスの方が高くなる傾向があった。脾臓では、群間に有意差は認められなかった。
例12
薬物動態
scFv−IgAB_02の薬物動態プログラムには以下が含まれる
カニクイザル血清マトリックスにおける高感度分析アッセイの開発
カニクイザルを対象とした静脈内単回投与PK試験(3つの用量レベル)
カニクイザルを対象とした投与範囲設定試験からのPK/TK評価(データは未だ保留中)
カニクイザルを対象としたピボタル28日毒性試験からのPK/TK評価(データは未だ保留中)
カニクイザル由来の薬物動態試料の生物分析
カニクイザル由来の薬物動態試料の生物分析のために、MSD(登録商標)プラットフォームに基づく電気化学発光免疫アッセイを行った。MSD(登録商標)プラットフォームは、ELISAのような同様の設定を利用するが、主な相違は、読み出しが従来のELISAのような酵素的基質変換に基づくのではなく、電気化学発光反応に基づくことである。そのため、捕獲抗体を吸着する電極表面とともに専用のマイクロプレートが使用される。さらに、SULFO−TAG(商標)(NHSエステルとしてコンジュゲートしたルテニウム(II)トリス−ビピリジン)と呼ばれる電気化学発光標識によって標識された検出器が必要である。MSD読み取り緩衝液(トリプロピルアミン、TPAを含有する)の存在下で、電気化学発光に適した化学環境が提供される。MSD(登録商標)イメージャーは、プレート電極に電圧を印加し、プレートの底部に近接したSULFO−Tagが一連の還元反応および酸化反応を通じて光を放出するようにする。放出された光の強度が検出される。各標識の複数の励起サイクルによってシグナルを増幅して、光レベルを高め、感度を向上させることができる。刺激機構(電気)はシグナル(光)から分離されているため、最小のバックグラウンドシグナルおよび高いシグナル対バックグラウンド比が可能である。アッセイは5ng/mlのLLOQを有し、LLOQで優れた選択性を示す。14/14の個体がRE%<20を示す。
この方法は、GLPの下で完全に検証されて、ピボタル毒性試験でのTK評価を裏付ける。
カニクイザルを対象とした単回投与PK
Citoxlab試験では、合計9匹の雄カニクイザルを登録した。以下の表に従って、8mg/kg(雄3匹)、25mg/kg(雄3匹)および75mg/kg(雄3匹)の用量レベルでscFv−IgAB_02を投与される3群に動物を割り当てた。投与は2時間の注入により5mL/kg/hの速度で行った。
Figure 2021515798
試験中、各動物の死亡率および罹患率を1日2回確認した。臨床徴候の記録のために、各動物を少なくとも1日に2回観察した。投与部位でのあらゆる局所反応を記録するために特に注意を払った。
体重は、処置前の期間中に2回記録し、次いで1日目に、および1週間に少なくとも1回、試験が終了するまで記録した。
投与日(1日目)の投与前および注入終了直後、注入終了後5分、0.5時間、1時間、4時間、8時間、12時間、24時間および48時間ならびに5日目(96時間)、8日目(168時間)、11日目(240時間)、15日目(336時間)および22日目(504時間)の時点で採血した。PK試料と同時に、前処置時ならびに8日目、15日目および22日目に、免疫原性について各動物をサンプリングした。
生物分析および免疫原性分析は、Chimera Biotecで行った。この文献の編集時点で、免疫原性の結果は未だ保留中であった。薬物動態分析は、WinNonlin(登録商標)ソフトウェアv6.4の非コンパートメント分析を使用して、Citoxlab Franceで行った。分析した試料の測定濃度から、以下のパラメーター、すなわち、Cmax、Tmax、AUC0−lastおよびAUC0−inf、t1/2、V、CL、MRTならびにAUMCを決定した。
観察期間の完了後、27日目に、全動物に塩酸ケタミンを筋肉内注射して鎮静させ、ペントバルビタールナトリウムを静脈内注射して麻酔し、放血により安楽死させた。
PKの結果に関して、投与前の試料では、定量可能な量のscFv−IgAB_02は見出されなかった。
得られたデータに基づいて、以下の結論を下すことができる(表14を参照):
・全動物に対して、被験物質に対する全身曝露を達成した、
・予測通り、scFv−IgAB_02注入の終了時にTmaxに達した、
・終末半減期は33.4〜154時間の範囲であった、
・用量正規化AUC0−t値に基づいて、投与された用量レベルの範囲にわたって血清被験物質曝露の用量比例的な増加を超える増加が認められたが、用量正規化Cmaxを考慮すると、ほぼ用量比例的な増加が観察された。
・用量レベルの増加に伴う終末半減期値のわずかな増加が観察されたことから、scFv−IgAB_02の観察された全身CLの用量関連変化が確認された。
・終末分布容積(terminal volume of distribution)Vはサルにおける全血漿容積に近似し、scFv−IgAB_02が血漿容積内に主に位置することを示す
・用量の増加に伴って終末分布容積値の減少が観察され、被験物質の組織分布/内在化の飽和機構の可能性が示唆された。
Figure 2021515798
例13
EGFR 腫瘍担持マウスにおけるscFv−IgAB_02の組織分布
A431細胞を用いたマウス異種移植モデルへの125I−scFv−IgAB_02の静脈内投与によって、scFv−IgAB_02の組織分布の評価を行った。
酸化剤としてIodogenを使用する放射ヨウ素標識により、2mCi/mgの最終比放射能までscFv−IgAB_02を放射性標識した。サイズ排除クロマトグラフィーおよびSDS−PAGEによって標識分子の完全性を確認した。
huCD16Aに対するRIAアッセイおよびA−431細胞に対する飽和結合アッセイによって生物学的活性を確認して、それぞれのK値を決定した(それぞれK:0.729nMおよび6.982;データはここに示さず)。7日間にわたってマウス血漿の安定性を確認した。
マウス38匹の右側腹部に、5x10のA−431細胞を皮下異種移植した。125I−scFv−IgAB_02注射日の平均腫瘍体積は、約289±83mmであった(接種後2週間の増殖期間に対応する)。
8つの最終時点、すなわち、30分、8時間、24時間、48時間、72時間、96時間、168時間および336時間に、組織分布(腫瘍標的化を含む)を評価した。さらに、動物3匹を代謝ケージに最長168時間入れ、尿および糞便を採取し、排泄経路および質量収支を決定した。並行して、投与48時間後および336時間後に定量的全身オートラジオグラフィー試験を行った。
腫瘍内の放射能の最高濃度は8時間から48時間の間に観察され、125I−scFv−IgAB_02の最大腫瘍取り込みは投与24時間後に生じ、8.56% ID/gに達した。その後の時点で、腫瘍内の放射能は徐々に減少し、96時間後でも5.62% ID/gであった。放射能は336時間の時点で腫瘍から完全には消失せず(1.21% ID/g)、腫瘍組織にscFv−IgAB_02が保持されていることが示唆された(図31)。
大部分の臓器(胃および子宮頸部を除く)では、腫瘍対臓器比が30分から24〜48時間の間に増加したことから、腫瘍に蓄積された放射能が臓器で測定された放射能よりも緩徐に排出されたことが示唆され、これもまた腫瘍組織にscFv−IgAB_02が保持されていることを示している(図32)。
125I−scFv−IgAB_02の注射後30分以内に、ほぼすべての正常組織(8および24時間の時点で最高濃度が観察された皮膚、子宮頸部、筋肉および消化管を除く)でピーク放射能取り込みが観察された。その後、これらの組織内の放射能レベルは、顕著な保持を伴わずに時間とともに減少し、プール血液活性の低下と一致した。
観察期間を通じて、タンパク質代謝、および体循環からの排泄に関与する臓器、例えば、%ID/gがそれぞれ7.25、8.37および14.75である肝臓、脾臓および腎臓、ならびに遊離ヨウ素の選択的蓄積に関与する臓器、例えば、胃(8時間の時点で4.14% ID/g)に、最も高い正常臓器放射能濃度が認められた。さらに、肺では、10.02% ID/gの高レベルの放射能が30分の時点で認められ、これはおそらく、投与溶液(SE−HPLC分析によれば約3%)中、ならびに卵巣および子宮頸部(それぞれ30分の時点で11.22% ID/gおよび24時間の時点で6.54% ID/g)内に凝集物が存在するためである。
125I−scFv−IgAB_02のIV投与後、注射された放射能の約半分が168時間の時点で排泄物中に回収され、累積的な尿中および糞便中排泄量はそれぞれ43.27%および7.40%であった。腎臓を介して排泄された放射能は、scFv−IgAB_02に関連している可能性は低かったが、脱ハロゲン化プロセス中に放出された遊離ヨウ素125に対応するはずである。
オートラジオグラフィーのために、投与後48時間および336時間の時点でマウスを殺処分した。全身オートラジオグラフィーの結果は、組織切開法により得られた結果と比較して、予測された生体分布パターンを示した。実際に、放射能は、投与後48時間の時点で、腫瘍、肺、ならびに代謝および排泄機構に関与する肝臓、腎臓および脾臓などの臓器に主に認められた。336時間の時点の写真では、あらゆる臓器/組織で放射能がほぼ完全に減少していたが、残りの放射能のほとんどが腫瘍内に認められたことが示された(図33)。
例14
毒性学
関連種としてカニクイザルを用いて、後期腫瘍患者を対象としたFIM試験を裏付ける、二重特異性EGFR/CD16抗原結合タンパク質の毒性学試験を行った。他の種を対象とした毒性学試験は行わなかった。
これまでに行ったscFv−IgAB_02の毒性学プログラムには、以下が含まれる
カニクイザルを対象とした28日間の静脈内反復投与範囲決定試験(intravenous repeated dose range finder study)(非GLP)
カニクイザルを対象とした28日間のピボタル静脈内反復投与毒性試験(GLP)
scFv−IgAB_02については、構造的類似性、および部分的に類似した作用機序により、セツキシマブと同様の毒性プロファイルを予測することができる。ただし、scFv−IgAB_02がEGFRリン酸化を阻害する可能性が低いため、改善された副作用プロファイル(皮膚毒性の消失または低下)が予測され得ることに言及することが重要である。それでもなお、カニクイザルにセツキシマブを静脈内投与した39週間の試験から用量レベルを適応させた(Study 070−087,EMEA2004;Scientific discussion for the approval of Erbitux)。
静脈内反復投与範囲決定試験では、scFv−IgAB_02は全身毒性または局所毒性を誘発しなかった。scFv−IgAB_02は、75mg/kg(q7d×5)の最大試験用量レベルまで、臨床所見、体重、体温、または臨床的病態もしくは解剖学的病態に影響を及ぼさなかった。注目すべき唯一の作用は、いずれの用量レベル(p.i.の6時間以内)でも初回投与後に循環IL‐6レベルが一過性に上昇したことであった。IL−6レベルは、初回投与後24時間以内に正常に戻った。scFv−IgAB_02は、初回投与後、IL−2、IFN−γおよびTNF−αのレベルに影響を及ぼさなかった。さらに、scFv−IgAB_02は、24mg/kg以上の用量で、初回投与から7日後に、末梢血中の絶対NK細胞数(CD3−CD20−CD159+陽性)およびCD69+活性化NK細胞の一過性の減少を引き起こした。
scFv−IgAB_02のピボタル28日間静脈内毒性試験では、被験物質は最大用量レベル75mg/kg(q7d×5)まで優れた耐容性を示した。これまでに確認された被験物質関連所見は、1日目の75mg/kgの用量での動物2匹の嘔吐、ならびに1日目の投与後4時間の時点での白血球および特に好中球の増加のみであった。好中球数の一過性の増加は、血清IL−6レベルの一過性の増加によって誘発される可能性がある(これは、文献データによって少なくとも示唆されている)。この文献の編集時点で、このピボタル試験のいくつかのエンドポイントは未だ保留中である。
カニクイザルを対象とした反復投与静脈内投与範囲設定試験
この試験の目的は、カニクイザルへの4週間(合計5回の注入)にわたる毎週の反復IV注入(2時間の椅子注入(chair infusion))、および5週間の回復期に続いて、被験物質の最大耐量を決定することであった。モーリシャス原産のカニクイザル10匹(雄5匹および雌5匹)を以下のように用量群に割り当てた。
Figure 2021515798
構造的および機能的類似性のため、セツキシマブ毒性評価に厳密に従って用量レベルおよび投薬レジメンを選択した(EMA 2004 Scientific Discussion:WC5000291131)。
毒性の評価は、臨床所見、体重、体温、ならびに臨床的病態および解剖学的病態に基づくものとした。
マルチプレックス技術によりIL−2、IL−6、IL−8、TNF−αおよびINF−γのサイトカインレベルを決定し、各用量レベル(CD45、CD3、CD4、CD8、CD20、CD16、CD159a)後のリンパ球サブセットのフローサイトメトリー評価を含めた。
全動物に対して完全剖検を行い、全組織の肉眼的異常を記録した。臓器重量および顕微鏡検査を行った。
scFv−IgAB_02および抗薬物抗体の毒物動態学的評価のために血液を採取した。毒物動態学的試料の生物分析および抗薬物抗体分析は保留中である。
scFv−IgAB_02は、臨床所見、体重、体温、または臨床的病態もしくは解剖学的病態に影響を及ぼさなかった。
scFv−IgAB_02の薬理作用は、初回投与の2〜4時間後の全用量レベルでの循環IL‐6レベルの一過性の上昇により示され、4時間後のIL‐6レベルの急速な低下は24時間後にベースラインに戻った(図34を参照)。
NK細胞恒常性の動的性質、およびこの試験での低用量群のサイズを考慮すると、NK細胞数および活性化状態に対するscFv−IgAB_02関連の効果を明確に評価することはできない。ほぼすべてのデータは、投与前データセットの変動性の範囲内であった。24mg/kg以上の用量で、絶対NK細胞数(CD3CD20CD159)およびCD69活性化NK細胞の一過性の減少傾向が8日目に認められたが、これは、対照群には影響がなかったことから、scFv−IgAB_02と関連があると考えられる。
要約すると、scFv−IgAB_02は全身毒性または局所毒性を誘発しなかった。scFv−IgAB_02は、注入用椅子で2時間にわたりIV注入により週1回28日間カニクイザルに投与した場合、最高用量(75mg/kg)まで優れた耐容性を示した。
カニクイザルを対象としたピボタル28日間静脈内毒性試験
カニクイザルを対象とした4週間の期間のピボタルGLP準拠反復投与毒性試験を行った(CRO:Covance)。この文献の執筆時点で、試験の存続期間は完了しており、初期または部分的な結果が得られた。ただし、この試験の特定の最終分析(例えば、組織病理学、毒物動態学)は未だ保留中であった。
この試験の目的は、カニクイザルへの28日間(合計5回の注入)の反復静脈内注入(週1回、2時間注入)後のscFv‐IgAB_02の毒性を決定し、28日間の回復期があれば、観察された効果の可逆性を評価することであった。意図されたヒト治療用経路であることから、静脈内投与経路を選択した。
scFv−IgAB_02の用量レベルは0、8、24および75mg/kgであった。試験は、ビヒクル、中用量および高用量の回復動物を含む、以下の表に従った4つの終了時殺処分群からなった。
Figure 2021515798
投与期間中、サルの臨床徴候、体温、体重、血液学的検査および血液化学検査、尿分析、ならびにECG、血圧および眼底検査を観察した。さらに、マルチプレックス技術によりIL−2、IL−6、IL−8、TNF−αおよびINF−γのサイトカインレベルを決定し、各用量レベル(CD45、CD3、CD4、CD8、CD20、CD16、CD159a、CD14)後のリンパ球サブセットのフローサイトメトリー評価を行った。
皮膚はセツキシマブの主要な標的であるため、皮膚毒性(特に遅延毒性)に特に焦点を当てた。セツキシマブによる最も顕著な皮膚所見は、浅在性化膿性皮膚病変であった。
試験終了後、組織のEMAリスト全体を収集し、内部器官のその後の関与を伴うびらん性および潰瘍性皮膚炎に起因する二次重複感染にさらに焦点を当てて組織病理学的検査に供した。
試験は、統合TK評価およびADA評価を含む。
終了前死亡例はなく、被験物質に関連した獣医師による処置も必要とされていない。
試験期間中、1〜4群では1匹に皮膚変化が見られたが、明らかな用量依存性は認められなかった。これらの所見は偶発的なものであり、被験物質の投与とは無関係であると考えられた。
臨床所見に関しては、高用量群の雄2匹(動物P0301およびP0305)が初回投与中に嘔吐した(液体および/またはムコイドの嘔吐)。これは高用量でのみ認められたため、この所見は被験物質に関連すると考えられる。
腫脹および軟便などの追加の臨床所見は、頻度が低いか、用量反応性を欠くか、この実験動物種に典型的に観察される所見と同等であるため、偶発的なものと考えられた。
75mg/kgまでのscFv−IgAB_02による処置は、体重発達に対する影響を示さなかった。投与期および回復期の間の体重発達は対照と同等であった。
75mg/kgまでのscFv−IgAB_02による処置は体温に対する影響を示さなかった。被験物質を投与した動物と対照群との間に群平均体温の有意差が認められたが、用量反応性を欠いていたため、偶発的なものと考えられた。
被験物質に関連する眼科所見は認められなかった。出血、明るい領域、圧迫、ドルーゼン、乳頭前膜、病変、混濁、色素沈着または瘢痕などの所見は、処置動物および対照動物に散発的に認められ、および/または投与前にも認められ、カニクイザルに典型的に認められる所見と同等であった。
75mg/kgまでのscFv−IgAB_02による処置は、血圧および呼吸数に対する影響を示さなかった。
血液学的検査に関して
・全群の動物が、投与期の8日目から網赤血球数の増加を示した。これは、頻繁な採血の生理的代償作用と考えられる。
・投与期の1日目、投与後4時間の時点で、第2群〜第4群の動物ではWBC数が増加し、好中球数が確実に増加した。差は用量依存的でなかった。
中用量群(24mg/kg)の2匹では、増加は投与後24時間の時点で完全に可逆的であった。他の動物および群については、24時間の時点で試料を収集しなかった。他の全群では8日目に回復が示された。ただし、24時間の時点での全群の完全な回復が予測される。
75mg/kgまでのscFv−IgAB_02による処置は、臨床化学、凝固および尿パラメーターに対する影響を示さなかった。
当面の間、組織病理学、TKおよびADA評価、ならびにECG分析、免疫表現型分析、サイトカイン分析などの他のいくつかのエンドポイントは未だ保留中である。予備的な肉眼的観察はいずれも、この種に一般的に見られる自然発生的なバックグラウンド変化と一致した。ただし、試験病理学者による最終的な評価は保留中である。臓器重量についても同様である。
要約すると、これまでに確認された被験物質関連の所見は以下の通りであった:
・1日目の75mg/kgの用量での2匹の嘔吐
・1日目の投与後4時間の時点でのWBC、特にANEUの増加
Figure 2021515798

Figure 2021515798

Figure 2021515798

Figure 2021515798
配列表1 <223>vhドメイン
配列表2 <223>vlドメイン
配列表15 <223>サイレンシングされたFc
配列表17〜18 <223>リンカー
配列表20 <223>サイレンシングされたFc
配列表27 <223>タンデムダイアボディ
配列表28 <223>重鎖
配列表29 <223>軽鎖
配列表33〜34 <223>プライマー
配列表35〜37 <223>リンカー
配列表43 <223>重鎖
配列表44 <223>軽鎖
配列表45 <223>重鎖

Claims (16)

  1. EGFRおよびCD16Aに対する抗原結合部位を含む多特異性抗原結合タンパク質であって、抗原結合部位が、重鎖定常ドメインCH2およびCH3を含むポリペプチドに融合され、EGFRに対する抗原結合部位が、重鎖可変ドメイン(VH)および軽鎖可変ドメイン(VL)を含み、
    (i)VHが、配列番号21に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号22に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号23に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3を含み、VLが、配列番号24に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号25に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2および配列番号26に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含み、または
    (ii)VHが、配列番号1に記載のアミノ酸配列を有し、VLが、配列番号2に記載のアミノ酸配列を有する、多特異性抗原結合タンパク質。
  2. CD16Aに対する抗原結合部位が、
    (i)配列番号5に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR1、配列番号6もしくは11に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR2、配列番号7に記載のアミノ酸配列を有する重鎖CDR3を含む可変重鎖ドメイン(VH)、ならびに配列番号8に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR1、配列番号9に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR2および配列番号10に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖CDR3を含む可変軽鎖ドメイン(VL)、または
    (ii)配列番号12もしくは14に記載のアミノ酸配列を含むVH、および配列番号13に記載のアミノ酸配列を含むVL、を含む、請求項1に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  3. 抗原結合タンパク質が、EGFRに対する少なくとも2つの抗原結合部位と、CD16Aに対する少なくとも2つの抗原結合部位とを含む、請求項1または2に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  4. 抗原結合タンパク質が、2つのポリペプチド鎖からなり、各ポリペプチド鎖が、第1の抗原結合部位のVHにペプチドリンカーによって連結されたVLを含む第1の一本鎖Fvユニット(scFv1)であって、CH2−CH3ポリペプチドのCH2ドメインにヒンジ領域によってN末端で融合される第1の一本鎖Fvユニット(scFv1)と、第2の抗原結合部位のVHにペプチドリンカーによって連結されたVLを含む第2の一本鎖Fvユニット(scFv2)であって、CH2−CH3ポリペプチドのCH3ドメインにペプチドリンカーによってC末端で融合される第2の一本鎖Fvユニット(scFv2)と、を含む、請求項3に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  5. scFv1が、CD16Aに対する抗原結合部位であり、scFv2が、EGFRに対する抗原結合部位である、請求項4に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  6. 抗体が、F(ab´)断片およびFc部分を含み、
    (i)F(ab´)断片が、CD16Aに対する2つのFv抗原結合部位を含み、EGFRに対する抗原結合部位を含む2つの一本鎖Fv(scFv)が、Fc部分に融合され、scFvのそれぞれが、Fc部分のCH3ドメインにC末端で融合され、または
    (ii)F(ab´)断片が、EGFRに対する2つのFv抗原結合部位を含み、CD16Aに対する抗原結合部位を含む2つの一本鎖Fv(scFv)が、Fc部分に融合され、scFvのそれぞれが、Fc部分のCH3ドメインにC末端で融合される、請求項3に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  7. 重鎖および軽鎖を含む、請求項6に記載の多特異性抗原結合タンパク質であって、
    (i)重鎖が、構造VH(CD16A)−CH1−CH2−CH3−VH(EGFR)−VL(EGFR)を有し、軽鎖が、構造VL(CD16A)−CLを有し、または
    (ii)重鎖が、構造VH(EGFR)−CH1−CH2−CH3−VL(CD16A)−VH(CD16A)を有し、軽鎖が、構造VL(EGFR)−CLを有する、多特異性抗原結合タンパク質。
  8. 抗原結合タンパク質が、Fcガンマ受容体に結合しないが、新生児Fc受容体に結合する、請求項1から7のいずれか一項に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  9. タンパク質が、配列番号28に記載のアミノ酸配列を有する重鎖および配列番号29に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖、配列番号43に記載のアミノ酸配列を有する重鎖および配列番号44に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖、または配列番号45に記載のアミノ酸配列を有する重鎖および配列番号44に記載のアミノ酸配列を有する軽鎖を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  10. (i)血清アルブミンに対する抗原結合部位、または
    (ii)抗原結合タンパク質に融合した血清アルブミン
    をさらに含む、請求項1または9のいずれか一項に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  11. 治療用化合物として使用するための、請求項1から10のいずれか一項に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  12. EGFR陽性細胞またはEGFRvIII陽性細胞を特徴とするがんの治療に使用するための、請求項11に記載の多特異性抗原結合タンパク質。
  13. がんが、結腸直腸がん、頭頸部がん、肺がんおよび神経膠芽腫からなる群から選択される、請求項12に記載の使用のための多特異性抗原結合タンパク質。
  14. 増殖性疾患または腫瘍性疾患を治療または改善する方法であって、それを必要とする対象に、請求項1から10のいずれか一項に記載の多特異性抗原結合タンパク質を投与する工程を含む、上記方法。
  15. 増殖性疾患または腫瘍性疾患が、EGFR陽性細胞またはEGFRvIII陽性細胞を特徴とする、請求項14に記載の方法。
  16. 増殖性疾患または腫瘍性疾患が、結腸直腸がん、頭頸部がん、肺がんおよび神経膠芽腫からなる群から選択される、請求項15に記載の方法。
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