JP2022540187A - 新規融合タンパク質及びその用途 - Google Patents

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Abstract

本発明は新規融合タンパク質及びその用途に関し、より詳しくは、CD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域を含むCD154に特異的に結合する融合タンパク質において、前記Fc領域はFcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域である、CD154に特異的に結合する融合タンパク質に関する。【選択図】図3

Description

本発明は新規融合タンパク質及びその用途に関し、詳しくは、自己免疫疾患の治療に使用可能な新規融合タンパク質及びその用途に関する。
自己免疫疾患とは、体の細胞を外部物質と認識し、各種免疫反応によって細胞組織を破壊する現象である。代表的な自己免疫疾患としては、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、乾癬、炎症性腸疾患、多発性硬化症などがあり、このような自己免疫疾患はその原因が明確ではないため治療することが難しい。また、自己免疫疾患は移植された臓器が免疫発症を誘発こして発生することもある。よって、このような自己免疫疾患や自己免疫反応を抑制するために多様な免疫抑制剤の開発が求められている。
一般に使用されている免疫抑制剤としては、カルシニューリン抑制剤であるタクロリムス(tacrolimus)、遺伝子合成抑制剤であるミコフェノール酸モフェチル(mycophenolatemofetil)、抗炎症ステロイドであるプレドニゾン(prednisone)などがある。しかし、このような免疫抑制剤は長期間投与されるため深刻な副作用を誘発する恐れがある(Kalluri and Hardinger,World J.Translant.2(4):51-68,2012; Tanabe et al.,Translantation,93(7): 709-719,2012;Zaza et al.,Toxins 6(3):869-891,2014)。
そこで、従来の免疫抑制剤を代替するか薬物の持続期間を増やすために多様な生物医薬品が開発されているが、そのうち一つが共刺激(costimulation)抑制剤である。代表的な共刺激免疫反応としては、CD28-CD80/CD86、CTLA4-CD80/CD86、CD40-CD40L(CD154)及びPD-1/PD-L1などがあり、それを抑制するためにCTLA4-Fc、抗-CD40及び抗-CD154抗体などが上述した生物医薬品として研究されている(Kinnear et al.,Transplantation 95(4):527-535, 2013; Riella et al.,Am.J.Transplant.12(10):2575-2587,2012;Hardinger and Brennan,World J.Transplant.3(4):68-77,2013)。一方、CD40はB細胞、マクロファージ 、胸腺上皮細胞のような抗原提示細胞だけでなく、上皮細胞及び線維芽細胞などの一般細胞でも発現される。CD40Lとも知られているCD154は活性化されたT細胞とナチュラルキラー(natural killer)細胞で主に発現される。CD40-CD154信号伝達を介してB細胞とマクロファージが活性化されて間接的にT細胞も活性化させ、免疫反応を促進する(Karimi and Pour fathollah,Iran.J.Allergy Asthma Immunol.11(1):1-13,20012)。
そこで、CD154の作用を調節することで免疫反応を抑制するために抗-CD154抗体が開発されたが、前記抗体はサルをはじめとする動物実験でよい効果を示している。しかし、人を対象とする臨床実験の結果、抗-CD154抗体は血栓の生成という深刻な副作用を示したため、現在CD154を標的にする抗体医薬品の開発は中断された状態である(Kalunian et al.,Arthritis.Rheum.46(12):3251-3258,2002;Boumpas et al.,Arthritis Rheum.48(3): 719-727, 2003; Pilat et al.,Curr.Opin.Organ Translant.17:368-375,2012)。
一方、IL-10は免疫刺激活性という正反対の作用も有するという二重特性を有すると知られている。それに関し、詳しくは、IL-10はB細胞の活性化を刺激し、B細胞の生存を延長し、B細胞のクラススイッチ(class switching)に寄与する。また、NK細胞の増殖とサイトカインの生成を刺激し、CD8T細胞の特定部分の集団の増殖を促進する成長因子の役割をする(Mosser&Yhang,Immunol.Rev.226:205-218,2009;Cai et al.,Eur.J.Immunol.29:2658-2665,1999;Santin et al.,J.Virol.74:4729-4737,2000;Rowbottom et al.,Immunol.160:3188-3193,1998)。人間において高容量(それぞれ20及び25μg/kg)のIL-10はIFNγの生産を増加させると重要に報告されている(Lauw et al.,J.Immunol.,165:2783-2789,2000;Tilg et al.,Gut 50:191-195,2002)。
前記のような血栓形成の原因は、抗-CD154抗体と血小板のFcγRIIIとの結合に起因すると知られている(Shields et al.,J.Biol.Chem.276(9):6591-6604,2001)。このような理由で、本出願人によって、FcγRI及びFcγRIIIとの結合は維持するが、FcγRIIとの結合は遮断することで血栓の生成という副作用が低くなった新たな抗-CD154抗体が開発されている(WO2016/182335A1)。
しかし、前記抗体は血栓の生成という副作用を完全に克服していないという側面から、医薬としての限界を有する短所がある。
本発明は上述した問題点を含み様々な問題点を解決するためのものであって、生体内に投与したら血栓が形成される可能性を除去しながらも、CD154の機能を効果的に遮断することで自己免疫疾患に対する治療効果を示す新たな抗-CD154融合タンパク質を提供することを目的とする。しかし、本発明の保護範囲は前記目的に制限されない。
本発明の一観点によると、ヒトCD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域を含むCD154に特異的に結合する融合タンパク質において、前記Fc領域はFcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域である、融合タンパク質が提供される。
本発明の他の一観点によると、a)CD154に特異的に結合する抗体の抗原-結合断片または抗体ミメティックと、b)Fcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域と、c)IL-10タンパク質と、を順次に含む、融合タンパク質が提供される。
本発明のまた他の一観点によると、前記融合タンパク質を暗号化するポリヌクレオチドが提供される。
本発明の更に他の一観点によると、前記ポリヌクレオチドを含むベクターが提供される。
本発明の更に他の一観点によると、前記融合タンパク質を有効成分として含む、免疫抑制用薬学的組成物が提供される。
本発明の更に他の一観点によると、前記融合タンパク質を有効成分として含む自己免疫疾患治療用薬学的組成物が提供される。
本発明の更に他の一観点によると、治療的に有効な量の前記融合タンパク質を自己免疫疾患の患者に投与する前記個体の自己免疫疾患の治療方法が提供される。
本発明の一実施例による融合タンパク質は、従来技術の抗-CD154抗体の短所である血栓形成の可能性を非常に下げた安全な物質であって、免疫抑制剤及び自己免疫疾患の治療剤として使用される。
本発明者らが開発したWO2016/182335A1に記載のCD154に特異的に結合する抗体(C10M)の構造を概略的に示す概要図である。
野生型IgG1 Fc部位が適用された抗-CD154抗体(左側)及びWO2016/182335A1に記載のFcγRIIα結合阻害のための変異体IgG1 Fc部位が適用された抗-CD154キメラ抗体(C10M、右側)を野生型マウス及びヒトFcγRIIα-形質転換マウスに投与し後、生成された血栓を染色して血栓の数を計数した結果を示す一連の写真である。
本発明の一実施例によるCD154に特異的に結合する融合タンパク質(左側:PG-400及び右側:PG-410)の構造を概略的に示す概要図である。
本発明の一実施例によるキメラハイブリッド抗体(PG-400-1)を細胞で一時的に発現した後、精製過程でのタンパク質をSDS-PAGEで分析した結果を示す写真である。
前記キメラハイブリッド抗体(PG-400-1)を抗-IgG4 Fc抗体を利用してウェスタンブロット分析した結果を示す写真である。
最終精製された産物の純度を測定するためにSEC-HPLC分析を行った結果を示すクロマトグラムである。
前記キメラハイブリッド抗体(PG-400-1)を安定的細胞株から発現させた後、最終精製されたタンパク質をSDS-PAGEで分析した結果を示す写真である。
安定的細胞株から発現された最終タンパク質の純度を確認するためにSEC-HPLC分析を行った結果を示すクロマトグラムである。
WO2016/182335A1に記載のFcγRIIα結合阻害のための変異体IgG1 Fc部位が適用された抗-CD154キメラ抗体(C10M、右側)、及び実施例2で製造されたキメラハイブリッド抗体(PG-400-1、左側)のCD40Lとの結合親和度をBLI分析を分析した結果を示すグラフである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-400-2)をHEK293細胞で発現させた後、細胞培養液を対象に行った還元PAGE分析結果を示す写真である。
前記細胞培養液をProtein A親和性クロマトグラフィ及びゲルろ過によって精製した後、還元(左側)及び非還元(右側)条件でPAGE分析した結果を示す写真である。
精製されたPG-400-2をHPLCで分析した結果を示すクロマトグラムである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)をHEK293細胞で発現させた後、細胞培養液を対象に行った還元PAGE分析結果を示す写真である。
前記細胞培養液をProtein A親和性クロマトグラフィ及びゲルろ過によって精製した後、還元(左側)及び非還元(右側)条件でPAGE分析した結果を示す写真である。
精製されたPG-410をHPLCで分析した結果を示すクロマトグラムである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-400-2)のCD154との結合程度をBLI分析で分析した結果を示すセンソグラムである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)のCD154との結合程度をBLI分析で分析した結果を示すセンソグラムである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)のIL-10による免疫抑制活性を調べるための実験スケジュールを概略的に示す概要図である。
組換えIL-10(左側)と本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)をマクロファージ株Raw264.7に処理する際のTNFαの発現を測定した結果を示すグラフである。
本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)の投与によるGVHD治療効果を確認するための動物実験のスケジュールを概略的に示す概要図である。
PBMCを投与した対照群及びPG-410投与群における経時による体重変化を記録したグラフである。
PBMCを投与した対照群及びPG-410投与群における経時による生存率を記録したグラフである。
対照群(vehicle)及び本発明の一実施例によるヒト型組換え抗-CD154抗体(PG-410)投与群における経時によるヒトCD45細胞集団の比率を測定した結果を示すグラフである。
本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブのFcγ受容体I及びIIIaとの結合親和度を比較分析したBLI分析結果を示す一連のセンソグラムである。
本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブの多様なFcγ受容体に対する結合親和度を比較分析した結果であって、基底線を確認するためにPBSを処理した後、BLI分析を行った結果を示すセンソグラムである。
本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブの多様なFcγ受容体に対する結合親和度を比較分析した結果であって、本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブのFcγ受容体IIaとの結合親和度をBLI分析で分析した結果を示すセンソグラムである。
本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブの多様なFcγ受容体に対する結合親和度を比較分析した結果であって、本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブのFcγ受容体IIbとの結合親和度をBLI分析で分析した結果を示すセンソグラムである。
本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブの多様なFcγ受容体に対する結合親和度を比較分析した結果であって、本発明の一実施例による変形Fc領域タンパク質及び対照群であるリツキシマブのFcγ受容体IIIbとの結合親和度をBLI分析で分析した結果を示すセンソグラムである。
本発明の一観点によると、CD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域を含むCD154に特異的に結合する融合タンパク質において、前記Fc領域はFcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域である、融合タンパク質が提供される。
前記融合タンパク質において、前記CD154に特異的に結合するFabは、配列番号2で記載されるアミノ酸で構成される軽鎖(VL-CL)及び配列番号9で記載されるアミノ酸で構成される重鎖VH-CH1断片、または配列番号4で記載されるアミノ酸で配列構成される軽鎖(VL-CL)及び配列番号11で記載されるアミノ酸配列で構成される重鎖VH-CH1断片で構成される。
前記融合タンパク質において、前記scFvは、配列番号14で記載されるアミノ酸配列で構成される軽鎖可変ドメイン(VL)及び配列番号15で記載されるアミノ酸配列で構成される重鎖可変ドメイン(VH)がリンカーペプチドによって連結されているものである。前記リンカーペプチドは後述のもののうちいずれか一つを使用する。
前記融合タンパク質において、前記Fcγ受容体は、FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIB1、FcγRIIB2、FcγRIIIA、及び/またはFcγRIIIBである。
前記融合タンパク質において、前記CD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域はヒンジまたはリンカーペプチドによって連結される。前記ヒンジは、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgM、IgD、またはこれらのうち少なくとも2つ以上の混合されたハイブリッドヒンジである。前記ヒンジは、配列番号40乃至42のうちいずれか一つに記載のアミノ酸配列を含む。前記リンカーペプチドは、融合タンパク質の融合パートナーの機能を阻害しないものであればいかなるものでも使用されるが、好ましくは下記に定義されたもののうちいずれか一つを使用する。
前記融合タンパク質において、前記Fc領域はFcγ受容体と実質的に結合しないように変異されたものであって、従来知られているFcγ受容体非結合性変異体であればいかなるものでも使用されるが、IgA、IgG、IgM、IgDまたはIgEのFc領域またはこれらのドメイン、例えば、ヒンジ、CH2、CH3の全部または一部が混合されたハイブリッドFcであってもよく、前記IgGはIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4であってもよいが、特に、Fcγ受容体(FcγRc)及び補体(C1a)に対する親和度が低いよう、Fcの効果器(effector)機能である抗体依存性細胞障害作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity、ADCC)または補体依存性細胞障害作用(complement-dependent cytotoxicity、CDC)を担当する機能基部分に変異が誘導された変異体Fc及び/または胎児性Fc受容体(neonatal Fc receptor、FcRn)に対する選択的親和度が高くて血中半減期が増加されるように変異された変異体Fcである。このうち、前記ハイブリッドFcは韓国特許第897938号、第1380732号、第1380729号などの記載のものを使用し、前記変異体Fcは国際特許出願PCT/KR2020/006346に記載の変形免疫グロブリンFcタンパク質(NTIG)である。好ましくは、配列番号5または6のアミノ酸配列、または前記配列番号5または6のアミノ酸配列の18番目アミノ酸がTに、196番目アミノ酸配列がMに変異されたもので構成された、変形Fc領域を使用する。
前記融合タンパク質は、前記Fc領域のC-末端にIL-10タンパク質が付加された形態である。
前記IL-10タンパク質は、UniProtKB P22301に記載のアミノ酸配列から信号配列が除去された19-178番目アミノ酸配列を含む成熟型(mature form)タンパク質であり、前記成熟型タンパク質の87番目アミノ酸であるイソロイシンがアラニンに置換されたIL-10変異体タンパク質であり、116番目アミノ酸であるアスパラギンと117番目アミノ酸であるリシンの間に6乃至12a.a.の長さを有するリンカー(スペーサー)ペプチドが挿入された単量体性IL-10変異体タンパク質である。
本発明の他の一観点によると、a)CD154に特異的に結合する抗体の抗原-結合断片または抗体ミメティックと、b)Fcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域と、c)IL-10タンパク質と、を順次に含む、融合タンパク質が提供される。前記融合タンパク質において、前記抗体の抗原-結合断片はFab、F(ab’)、Fab’、scFv、diabody、triabody、sdAb(single domain antibody)、VNARまたはVHであり、前記抗体ミメティックはaffibody、affilin、affimer、affitin、alphabody、anticalin、avimer、DARPin、Fynomer、Kunitz domain peptide、monobody、repebody、VLR、またはnanoCLAMPである。
前記融合タンパク質において、前記Fcγ受容体は、FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIB1、FcγRIIB2、FcγRIIIA、及び/またはFcγRIIIBである。
前記融合タンパク質において、前記a)とb)の間、b)とc)の間はヒンジまたはリンカーペプチドによって連結される。前記ヒンジは、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgM、IgD、またはこれらのうち少なくとも2つ以上の混合されたハイブリッドヒンジである。前記ヒンジは、配列番号40乃至42のうちいずれか一つに記載のアミノ酸配列を含む。前記リンカーペプチドは、融合タンパク質の融合パートナーの機能を阻害しないものであればいかなるものでも使用されるが、好ましくは下記に定義されたもののうちいずれか一つを使用する。
前記融合タンパク質において、前記Fc領域はFcγ受容体と実質的に結合しないように変異されたものであって、従来知られているFcγ受容体非結合性変異体であればいかなるものでも使用されるが、好ましくは、配列番号5または6のアミノ酸配列、または前記配列番号5または6のアミノ酸配列の18番目アミノ酸がTに、196番目アミノ酸がMに変異されたもので構成された、変形Fc領域を使用する。
前記融合タンパク質において、前記IL-10タンパク質は、UniProtKB P22301に記載のアミノ酸配列から信号配列が除去された19-178番目アミノ酸配列を含む成熟型タンパク質であり、前記成熟型タンパク質の87番目アミノ酸であるイソロイシンがアラニンに置換されたIL-10変異体タンパク質であり、116番目アミノ酸であるアスパラギンと117番目アミノ酸であるリシンの間に6乃至12a.a.の長さを有するリンカー(スペーサー)ペプチドが挿入された単量体性IL-10変異体タンパク質であり、配列番号7または8で記載されるアミノ酸配列で構成される。
本発明で使用される用語である「融合タンパク質」は、2つ以上のタンパク質またはタンパク質内の特定機能を担当するドメインがそれぞれのタンパク質またはドメインの本然の機能を担当するように連結された組換えタンパク質(recombinant protein)を意味する。前記2つ以上のタンパク質またはドメインの間には通常的に柔軟な構造を有するリンカーペプチド(linker peptide)が挿入される。前記リンカーペプチドは、AAGSGGGGGSGGGGSGGGGS(配列番号12)、GGGGSGGGGSGGGGS(配列番号16)、GGSGG(配列番号17)、GGSGGSGGS(配列番号18)、GGGSGG(配列番号19)、(GS)(単位体:配列番号20、nは1乃至10の整数)、(GGS)(nは1乃至10の整数)、(GS)(nは1乃至10の整数)、(GSSGGS)(単位体:配列番号21、nは1乃至10の整数)、KESGSVSSEQLAQFRSLD(配列番号22)、EGKSSGSGSESKST(配列番号23)、GSAGSAAGSGEF(配列番号24)、(EAAAK)(単位体:配列番号25、nは1乃至10の整数)、CRRRRRREAEAC(配列番号26)、A(EAAAK)ALEA(EAAAK)A(配列番号27)、GGGGGGGG(配列番号28)、GGGGGG(配列番号29)、AEAAAKEAAAAKA(配列番号30)、PAPAP(配列番号31)、(Ala-Pro)n(nは1乃至10の整数)、VSQTSKLTRAETVFPDV(配列番号32)、PLGLWA(配列番号33)、TRHRQPRGWE(配列番号34)、AGNRVRRSVG(配列番号35)、RRRRRRRR(配列番号36)、GFLG(配列番号37)、GSSGGSGSSGGSGGGDEADGSRGSQKAGVDE(配列番号38)、GSTSGSGKPGSGEGS(配列番号39)、EPKSCDKTHTCPPC(配列番号40)、EPKSSDKTHTCPPC(配列番号41)及びTHTCPPCP(配列番号42)、GGGGSGGGGSGGGGSEKEKEEQEERTHTCPPCP(配列番号43)、RNTGRGGEEKKGSKEKEEQEERETKTPECP(配列番号44)、GGGGSGGGGSGGGGSEPKSCDKTHTCPPCP(配列番号45)、GSGGGSGTLVTVSSESKYGPPCPPCP(配列番号46)、GGGGSGGGGSGGGGSEPKSSDKTHTCPPCP(配列番号47)、及びGGGGSGGGGSGGGGSAKNTTAPATTRNTTRGGEEKKKEKEKEEQEERTHTCPPCP(配列番号48)などが含まれる。特に、配列番号40乃至48は抗体由来のヒンジペプチドまたはヒンジとは異なるリンカーペプチドが混在するハイブリッドヒンジペプチドであって、CD154に特異的に結合するFabがFc領域と連結される際に使用すれば、抗体の基本的な構造がそのまま活用されるという点で有利である。
本文書で使用される用語である「抗体」は、免疫グロブリン(immunoglobulin)分子であって2つの同じ重鎖及び2つの同じ軽鎖が結合して生成される二重四量体タンパク質で前記軽鎖の可変領域(V)及び前記重鎖の可変領域(V)によって構成される抗原結合部位(antigen-binding site)によって抗原特異的結合をし、それによって抗原特異的体液性免疫反応(humoral immune response)を誘発する。
本文書で使用される用語である「抗体の抗原結合断片(antigen-binding fragment of antibody)」は、抗体から由来する抗原結合能を有する断片であって、抗体をタンパク質切断酵素で切断して生成された断片はもちろん、組換え方式で生成された単一鎖断片をいずれも含むが、これにはFab、F(ab’)、scFv、diabody、triabody、sdAb、及びVHが含まれる。
本文書で使用される用語である「Fab」は、抗原結合抗体断片(fragment antigen-binding)であり、抗体分子をタンパク質分解酵素であるパパインで切断して生成される断片で、V-CH1及びV-Cの2つのペプチドの二量体であって、パパインによって生成された他の断片はFc(fragment crystallizable)と称する。
本文書で使用される用語である「F(ab’)」は、抗体をタンパク質分解酵素であるペプシンで切断して生成される断片のうち抗原結合部位を含む断片であって、前記2つのFabが二硫化結合で連結された四量体状を示す。ペプシンによって生成された他の断片はpFc’と称する。
本文書で使用される用語である「Fab」は、前記F(ab’)を弱い還元条件で分離することで生成されるFabと構造が類似した分子である。
本文書で使用される用語である「scFv」は「single chain variable fragment」の略語であって実際の抗体の断片ではないが、抗体の重鎖可変領域(V)と軽鎖可変領域(V)を約25a.a.サイズのリンカーペプチドで連結して製造した一種の融合タンパク質であり、固有の抗体断片ではないにもかかわらず、抗原結合能を有すると知られている(Glockshuber et al.,Biochem.29(6):1362-1367,1990)。
本文書で使用される用語である「diabody」及び「triabody」は、それぞれ2つ及び3つのscFvがリンカーによって連結された形態の抗体断片を意味する。
本文書で使用される用語である「sdAb(single domain antibody)」は、ナノボディ(nanobody)とも呼ばれる抗体の単一可変領域断片からなる抗体断片である。主に重鎖から由来するsdAbが使用されるが、軽鎖から由来する単一可変領域断片も抗原に対して特異的結合をすると報告されている。重鎖及び軽鎖からなる通常の抗体とは異なって、単一鎖の二量体のみからなるサメ抗体の可変領域断片からなるVNAR、及びラクダ類抗体の可変領域断片からなるVHもsdAbに含まれる。
本文書で使用される「抗体ミメティック(antibody mimetic)」は、2つの重鎖及び2つの軽鎖が異種四合体の4次構造を形成して機能を発揮する通常の全長抗体とは異なって、monobody、可変性リンパ球受容体(VLR)などのように非抗体由来のタンパク質の骨組から製造される抗体と類似した機能、つまり、抗原結合能を有するタンパク質を含む概念である。このような抗体ミメティックとしては、タンパク質AのZドメイン由来のAffibody(Nygren,P.A.,FEBS J.275(11):2668-2676,2008)、Gamma-B crystallinまたはUbiquitin由来のAffilin(Ebersbach et al.,J.Mol.Biol.372(1):172-185,2007)、Cystatin由来のAffimer(Johnson et al.,Anal.Chem.84(15):6553-6560,2012)、Sac7d由来のAffitin(Krehenbrink et al.,J.Mol.Biol.383 (5):1058-1068,2008)、Triple helix coiled coilタンパク質由来のAlphabody(Desmet et al.,Nat.Commun.5:5237,2014)、lipocalin由来のAnticalin(Skerra et al.,FEBS J.275(11):2677-2683,2008)、多様な膜受容体のドメイン由来のAvimer(Silverman et al.,Nat.Biotechnol.23(12):1556-1561,2005)、Ankyrin repeat motif由来のDARPin(Stumpp et al.,Drug Discov.Today.13(15-16):695-701,2008)、Fynタンパク質のSH3ドメイン由来のFynomer(Grabulovski et al.,J.Biol.Chem.282(5):3196-3204,2007)、多様なタンパク質阻害剤のKunitzドメイン由来のKunitz domain peptide(Nixon and Wood,Curr.Opin.Drug Discov.Dev.9(2):261-268,2006)、フィブロネクチンの10番目の第3型ドメイン由来のmonobody(Koide and Koide,Methods Mol.Biol.352:95-109,2007)、炭水化物結合モジュール32-2由来のnanoCLAMP(Suderman et al.,Protein Exp.Purif.134:114-124,2017)、ヌタウナギ由来の可変性リンパ球受容体(variable lymphocyte receptor,VLR)(Boehm et al.,Ann.Rev.Immunol.30:203-220,2012)、及び前記VLRを基に抗原親和性を向上させるように操作されたrepebody(Lee et al.,Proc.Natl:Acad.Sci.USA,109:3299-3304,2012)などが含まれる。
本発明のまた他の一観点によると、前記融合タンパク質を暗号化するポリヌクレオチドが提供される。
本発明の更に他の一観点によると、前記ポリヌクレオチドを含む組換えベクターが提供される。
前記組換えベクターにおいて、前記ポリヌクレオチドは調節配列に作動可能に連結される遺伝子コンストラクトの形態で含まれる。
本文書で使用される用語である「作動可能に連結される(operably linked to)」とは、目的とする拡散配列(例えば、試験管内転写/翻訳システムで、または宿主細胞で)がその発現が行われるようにする方式で前記調節配列に連結されていることを意味する。
前記「調節配列」という用語は、プロモータ、エンハンサ、及び他の調節要素(例えば、ポリアデニル化信号)を含む意味である。調節配列には、多くの宿主細胞で目的とする核酸が恒常的に発現されるように指示すること、特定の組織細胞でのみ目的とする核酸が発現されるように指示すること(例えば、組織特異的調節配列)、そして特定信号によって発現が誘導されるように指示すること(例えば、誘導性調節配列)が含まれる。発現ベクターの設計は、形質転換される宿主細胞の選択、及び所望のタンパク質発現の水準などのような因子によって異なり得るということは当業者であれば理解できる。本発明の発現ベクターは宿主細胞に導入されて前記融合タンパク質を発現する。前記真核細胞及び原核細胞で発現を可能にする調節配列は当業者によく知られている。上述したように、これらは通常転写開始を担当する調節配列、及び選択的に転写物の転写終結及び安定化を担当するポリ-A信号を含む。更なる調節配列は、転写調節因子以外にも翻訳増進因子及び/または天然組み合わせまたは異種性プロモータ領域を含む。例えば、哺乳類の宿主細胞で発現を可能にする可能な調節配列は、CMV-HSVチミジンキナーゼプロモータ、SV40、RSV-プロモータ(ラウス肉腫ウイルス)、ヒト腎臓要素1α-プロモータ、糖質コルチコイド誘導性MMTV-プロモータ(モロニーマウス腫瘍ウイルス)、メタロチオネイン誘導性またはテトラシクリン誘導性プロモータ、またはCMV増幅剤またはSV-40増幅剤などのような増幅剤を含む。神経細胞内発現のために、神経細糸プロモータ(neurofilament-promoter)、PGDF-プロモータ、NSE-プロモータ、PrP-プロモータ、またはthy-1-プロモータなどが使用されるということが考慮されている。前記プロモータは当分野で知られており、文献(Charron J.Biol.Chem.270:25739-25745,1995)に記述されている。原核細胞内の発現のために、lac-プロモータ、tac-プロモータ、またはtrpプロモータを含む多数のプロモータが開示されている。転写を開始する因子の他、前記調節配列は本発明の一実施例によるポリヌクレオチドの下流(downstream)にSV-40-ポリ-A部位またはTK-ポリ-A部位のような転写終結信号を含む。本文書において、適当な発現ベクターは当分野で知られており、その例としては、Okayama-Berg cDNA発現ベクターpcDV1(Parmacia)、pRc/CMV、pcDNA1、pcDNA3(Invitrogene)、pSPORT1(GIBCO BRL)、pGX-27(特許第1442254号)、pX(Pagano et al.,Science 255:1144-1147,1992)、酵母ツーハイブリッド(two-hybrid)ベクター、例えば、pEG202及びdpJG4-5(Gyuris et al.,Cell 75:791-803,1995)、または原核発現ベクター、例えば、λgt11またはpGEX(Amersham Pharmacia)がある。本発明の核酸分子以外にも、ベクターは分泌信号を暗号化するポリヌクレオチドを更に含んでもよい。前記分泌信号は当業者によく知られている。そして、使用された発現システムによって、融合タンパク質を細胞区画に導くリーダ配列(leader sequence)が本発明の一実施例によるポリヌクレオチドのコード配列に組み合わせられるが、好ましくは解読されたタンパク質またはそのタンパク質を細胞質周辺または細胞外媒質に直接分泌するリーダ配列である。
また、本発明のベクターは、例えば、標準組換えDNA技術によって製造されるが、標準組換えDNA技術には、例えば、平滑末端及び接着末端ライゲーション、適切な末端を提供するための制限酵素処理、不適合な結合を防止鵜するためにアルカリホスファターゼ処理によるリン酸基の除去、及びT4 DNAライゲーズによる酵素的連結などが含まれる。化学的合成または遺伝子組換え技術によって得られた信号ペプチドをコードするDNA、本発明の変異体IL-10タンパク質またはそれを含む融合タンパク質を暗号化するDNAを適切な調節配列が含まれているベクターに組み換えることで、本発明のベクターが製造される。前記調節配列が含まれているベクターは商業的に購入または製造することができるが、本発明の一実施例ではpBispecific backbone vector(Genexine, Inc.,韓国)、またはpAD15 vectorを骨格ベクターとして使用している。
前記発現ベクターは分泌信号配列を暗号化するポリヌクレオチドを更に含むが、前記分泌信号配列は、細胞内で発現する組換えタンパク質の細胞外への分泌を誘導し、tPA(tissue plasminogen activator)信号配列、HSV gDs(単純ヘルペスウィルス糖タンパク質Ds)信号配列、または成長ホルモン信号配列である。
本発明の一実施例による前記発現ベクターは宿主細胞で前記融合タンパク質を発現するようにする発現ベクターであり、前記発現ベクターはプラスミドベクター、ウィルスベクター、コスミドベクター、ファージミドベクター、ヒト人工染色体など、いかなる形態を示してもよい。
本発明の更に他の一観点によると、前記融合タンパク質を有効成分として含む、免疫抑制用薬学的組成物が提供される。
前記免疫抑制用薬学的組成物は、自己免疫疾患の治療や臓器移植を受けた患者の免疫抑制のために使用される。
本発明の更に他の一観点によると、前記融合タンパク質を有効成分として含む自己免疫疾患治療用薬学的組成物が提供される。
前記薬学的組成物は、公知の免疫抑制剤成分を更に含む。このような公知の免疫抑制剤としては、糖質コルチコイド、細胞増殖抑制剤(cytostatic agent)、抗-CD20抗体、抗-CD3抗体、抗-IL-2抗体、イムノフィリン阻害剤(immunophilin inhibitor)、インターフェロンβ、オピオイド(oipoid)、TNFα結合タンパク質、ミコフェノール酸(mycophenolate)、フィンゴリモド(fingolimod)、またはミリオシン(myriocin)である。前記糖質コルチコイドは、プレドニゾン(prednisone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、またはヒドロコルチゾン(hydrocortisone)であり、前記細胞増殖抑制剤はナイトロジェンマスタード(nitrogen mustard)、ニトロソウレア(nitrosourea)、白金錯体化合物(platinum coordination complex)、葉酸類似体(folic acid analogue)、アザチオプリン(azathioprine)、メルカプトプリン(mercaptopurine)、フルオロウラシル(fluorouracil)、メトトレキサート(methotrexate)、ダクチノマイシン(dactinomycin)、アントラサイクリン(anthracycline)、マイトマイシンC(mitomycin C)、ブレオマイシン(bleomycin)、またはミトラマイシン(mithramycin)である。前記イムノフィリン阻害剤は、シクロスポリン(ciclosporin)、タクロリムス(tacrolimus)、シロリムス(sirolimus)、またはエベロリムス(everolimus)である。
前記薬学的組成物において、前記自己免疫疾患は、1型糖尿病、円形脱毛症(alopecia areata)、抗リン脂質抗体症候群(antiphospholipid antibody syndrome)、関節リウマチ、乾癬または乾癬性関節炎、多発性硬化症(multiple scelerosis)、全身性エリテマトーデス(systemic lupus erythematosus)、炎症性腸疾患(inflammatory bowel disease)、アジソン病(Addison’s disease)、グレーブス病(Graves’ disease)、シェーグレン症候群(Sjoegren’s Syndrome)、ギラン・バレー症候群(Guillian-Barre syndrome)、ハシモト甲状腺炎(Hashimoto’s thyroiditis)、重症筋無力症(Myasthenia gravis)、炎症性筋疾患(inflammatory myophathy)、自己免疫性血管炎(autoimmune vasculitis)、自己免疫性肝炎(autoimmune hepatitis)、溶血性貧血(hemolytic anemia)、特発性血小板減少性紫斑病(idiopathic thrombocytopenic purpura)、原発性胆汁性肝硬変(primary biliary cirrhosis)、強皮症(scleroderma)、白斑(vitiligo)、悪性貧血(pernicious anemia)、またはセリアック病(celiac disease)である。
前記組成物は薬学的に許容可能な担体を含むが、前記担体以外にも薬学的に許容可能な補助剤、賦形剤、または希釈剤を更に含んでもよい。
本文書で使用される用語である「薬学的に許容可能な」とは、生理学的に許容され、人に投与される際に通常胃腸障害、めまいのようなアレルギー反応またはこれと類似した反応を起こさない組成物をいう。前記担体、賦形剤、及び希釈剤の例としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、マルチトール、デンプン、アカシアゴム、アルジネート、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドン、水、ヒドロキシ安息香酸メチル、ヒドロキシ安息香酸プロピル、タルク、ステアリン酸マグネシウム、及び鉱物油などが挙げられる。また、充填剤、抗凝固剤、潤滑剤、湿潤剤、香料、乳化剤、及び防腐剤などを更に含んでもよい。
また、本発明の一実施例による薬学的組成物は、哺乳動物に投与する際、活性生物の迅速な放出、または持続または遅延された放出が可能であるように当業者に公知の方法を使用して剤形化される。剤形は、粉末、顆粒、錠剤、エマルジョン、シロップ、エアロゾル、軟質または硬質のセラチンカプセル、滅菌注射溶液、滅菌粉末の形態を含む。
本発明の一実施例による組成物は多様な経路で投与されるが、例えば、経口、非経口、例えば、坐剤、経皮、静脈、腹腔、筋肉内、病変内、鼻腔、脊椎管内投与で投与され、また、徐放型、または連続的または反復的放出のための移植装置を使用して投与される。投与回数は所望の範囲内で一日一回または数回に分けて投与し、投与期間も特に限らない。
本発明の一実施例による組成物は、一般に使用される薬学的に許容可能な担体と共に適合の形態で剤形化される。薬学的に許容可能な担体としては、例えば、水、適合のオイル、食塩水、水性グルコース、及びグリコールなどのような非経口投与用担体などがあり、安定化剤及び保存剤を更に含んでもよい。適合の安定化剤としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、またはアスコルビン酸などのような抗酸化剤がある。適合の保存剤としては、ベンズアルコニウムクロリド、メチルまたはプロピルパラベン、及びクロロブタノールがある。また、本発明による組成物は、その投与方法や剤形によって、必要であれば懸濁剤、溶解補助剤、安定化剤、等張化剤、保存剤、吸着防止剤、界面活性剤、希釈剤、賦形剤、pH調整剤、無痛化剤、緩衝剤、酸化防止剤などを適切に含んでもよい。前記例示したものをはじめ、本発明に適合の薬学的に許容可能な担体及び製剤は、文献[Remington’s Pharmaceutical Sciences、最新版]に詳細に記載されている。
前記組成物の患者に対する投与量は、患者の伸長、体表面積、年齢、投与される特定化合物、性別、投与時間及び経路、一般的な健康、及び同時に投与される他の薬物を含む多くの要素によって異なり得る。薬学的に活性のタンパク質は100ng/体重(kg)-10mg/体重(kg)の量で投与されるが、より好ましくは1乃至500μg/kg(体重)で投与され、最も好ましくは5乃至50μg/kg(体重)で投与されるが、前記要素を考慮して投与量が調節される。
本発明の更に他の一観点によって、治療的に有効な量の前記融合タンパク質を自己免疫疾患の患者に投与する前記個体の自己免疫疾患の治療方法が提供される。
本文書で使用される用語である「治療的に有効な量(therapeutically effective amount)」は、医学的治療に適用可能な合理的なベネフィット/リスク比率で疾患を治療するに十分な量を意味し、有効容量の水準は個体の種類及び重症度、年齢、性別、薬物の活性、薬物に対する敏感度、投与時間、投与経路及び排出割合、治療期間、同時に使用される薬物を含む要素、及びその他の医学分野でよく知られている要素によって決定される。本発明の組成物の治療的に有効な量は0.1mg/kg乃至1g/kg、より好ましくは1mg/kg乃至500mg/kgであるが、有効投与量は患者の年齢、性別、及び状態によって適切に調整される。
以下、実施例及び実験例を介して本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は以下に開示される実施例及び実験例に限らず、互いに異なる様々な形態に具現されるものであって、以下の実施例及び実験例は本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
実施例1:キメラ抗-CD154抗体の製造
本発明者らは、WO2016/182335A1に記載のマウス由来の抗-CD154抗体のFc部位をヒトIgG1 Fc部位に置換した抗体(C10)の重鎖CH2及びCH3ドメインにFcγRIIα結合阻害変異体が導入された抗-CD154抗体を製造し、それを「C10M」と命名した(図1)。
実験例1:キメラ抗-CD154抗体の血栓形成の分析
前記のように製造されたキメラ抗体C10Mを野生型マウスとFcγRIIα遺伝子が形質導入された形質転換マウスに138μg静脈注射した後、10分後眼窩から採血しEDTAチューブに入れてCBC-platelet分析を行い、実験動物を犠牲させた後、肺を摘出して凍結薄片を製造し、組織染色を行うことで血栓形成の回数を計数した。
その結果、図2に示したように、実施例1のC10Mの場合、従来の野生型IgG1 Fcが適用されたC10に比べFcγRIIα形質転換マウスにおける血栓形成を著しく下げてはいるが、野生型マウスに比べては発生する血栓に対しFcγRIIα形質転換マウスから2倍以上の血栓が測定されて、血栓形成を完全に抑制することはできないと示された。
実施例2:融合タンパク質の製造
前記実施例1の結果から、本発明者らは、前記C10M抗体のFab部分を、FcγRと結合しない変形されたFc領域に連結した融合タンパク質を考案しており(図3)、前記変形されたFc領域はIgG1のヒンジ部分はそのまま適用するが、IgD及びIgG4のCH2及びCH3が混合された形態を導入することで、FcγRと結合しない変形されたFc領域を導入した。
前記融合タンパク質は、前記C10M抗体のFabの重鎖部分(V-CH1、配列番号9)を変形されたFc領域(配列番号6)と連結したハイブリッド重鎖を暗号化するポリヌクレオチドを製造し、それをpBispecific発現ベクター(Genexine,Inc.)に挿入した。併せて、前記C10M抗体のFabの軽鎖部分(V-C、配列番号2)を暗号化するポリヌクレオチドを、dual promoter下でコントロールされるように前記pBispecific 発現ベクターに挿入した。
前記で製造された発現ベクターはThermo Fisher社のExpiCHO kitを利用して一時的発現を行った。詳しくは、ExpiCHO-S cellに前記のように製造されたベクターコンストラクトとキット内に含まれているExpiFectamine試薬を混合した後、8%CO及び37℃の条件を備えている培養器で1日間培養してから、温度を32℃まで下げて7日目まで培養を行った。
次に、Protein A捕獲精製を行い、非還元及び還元条件におけるPAGE分析及びウェスタンブロット分析によって候補物質が精製されたのかを確認して、候補物質のpI値を考慮した剤形化緩衝液の剤形化を行った。剤形化が完了された物質をNano dropを利用して定量し、SEC-HPLCを利用して最終純度を確認した。
その結果、図4a及び4cに示したように、軽鎖及び重鎖が正常に発現されているだけでなく、非-還元条件で単一バンドで示されて、正常的な異種四量体を形成したことが分かった。併せて、SEC-HPLCの分析結果、純度は97.9%で非常に高く示された。
そこで、本発明者らは、前記一時的発現結果から製造された前記キメラ抗体を「PG-400-1」と命名し、それを安定的に生産する安定細胞株(stable cell line)を製造した。
詳しくは、PG-410-1タンパク質を発現する安定細胞株を開発するために、前記で製造された遺伝子コンストラクトをsub-vector cloningステップを経てpGP30発現ベクターにクローニングした。次に、前記発現ベクターをCHO DG44(from Dr.Chasin, Columbia University,USA)細胞にNeon-transfection systemを利用して形質感染させた。1次スクリーニング過程でHT(5-hydroxytrypamine)がない10% dFBS(Gibco,USA,30067-334),MEMα(Gibco,12561,USA,Cat No.12561-049),HT+(Gibco,USA,11067-030)培地を使用してHT選別を行い、LDC(Limiting Dilution Cloning;96 wells,30 plates)を行って最終細胞株を確保した。最終確保された細胞株をhyCellCHO培地400mlでFed-batch培養を行い、培養15日目に収得された培養液に対してProtein A精製を行って精製されたタンパク質を確認し、精製されたタンパク質はSDS-PAGE及びSEC-HPLCによって量及び純度を分析した。
その結果、図4dに示したように、安定的細胞株で生産されたキメラ抗体も正常に発現されることが分かった。併せて、前記キメラ抗体は図4eに示したように、SEC-HPLC分析結果99.97%という非常に高い純度で精製されたことが分かった。
実験例2:hCD40L結合親和度の分析
本発明者らは、実施例2で製造されたキメラ抗体のhCD40Lとの結合親和度をバイオレイヤー干渉法(BLI)分析によって分析した。
そのために、まず本発明者らは、Dip and ReadTM Amine Reactive 2nd Generation(AR2G) Reagent Kit(forteBio,Cat No.18-5092)を利用し、96プレートにCD40Lタンパク質を付着した。詳しくは、96ウェルプレートにD.W.200μlを分注した後、前記キットに含まれているamine biosensorを差し込んで10分間水和させた。次に、D.W.200μlを更に分注した後、必要な試料量の1/20でEDC:NHSを1:1で混合した後、D.W.に希釈して96ウェルプレートに200μlずつ分注した。次に、CD40Lタンパク質を10mM酢酸pH 6.0溶液に5μg/mlになるように希釈した後、前記96ウェルプレートに200μlずつ添加した。次に、1Mエタノールアミンを200μlずつ96ウェルプレートに添加した後、BiosensorプレートとサンプルプレートをOctet-K2機器に入れて測定した。測定終了後、サンプルプレートに1x Kinetics緩衝液を200μl添加した後、基底値(baseline)を決めた。次に、前記実施例1及び2でそれぞれ製造されたキメラ抗体(C10M)及びキメラハイブリッド抗体(PG-400)を多様な濃度(200pM乃至12.5nM)で1x Kinetic緩衝液に希釈した後、サンプルプレートに200μlで分注し、Octet(登録商標)-K2機器でBLI(Bio-layer interferometry)を測定した。
Figure 2022540187000002


その結果、図5及び表1に示したように、本発明の実施例1及び2でそれぞれ製造されたキメラ抗体及びキメラハイブリッド抗体は測定機器の限界のため1.0pM以下の値は区分することができなかったが、2つの物質はいずれもCD40Lに十分に高い親和度を有することが分かった。
実施例3:ヒト化ハイブリッド抗体の製造
本発明者らは、前記PG-400-1にFcγRと結合しない変形されたFc領域を導入することで、従来のヒト抗体が有する短所を十分に改善したにもかかわらず、抗原結合部位が依然としてマウス由来抗体ということから、人体内不必要な免疫反応を誘発する恐れがあると判断し、より安全なハイブリッド抗体を製造するために、本発明の基盤になる抗体の抗原結合断片であるFabの抗原決定基を除いた残りのフレームワーク部分をヒト抗体の配列に置換したヒト化抗体を考案し、それを「PG-400-2」と命名した(表2及び表3)。PG-400-1及びPG-400-2の場合、いずれもC-末端に他のタンパク質が融合されないため、変形FcのC-末端がリシン(K)で終結する配列番号6のアミノ酸配列を有するものを使用した。
併せて、本発明者らは、変形されたFc領域のC-末端に免疫抑制活性を有するサイトカインであるIL-10タンパク質を配列番号12のアミノ酸配列を有するリンカーペプチドで連結するように考案し、それを「PG-410」と命名した(表2)。前記PG-410の場合、Fc領域のC-末端にIL-10タンパク質が付加されるため、Fc領域のC-末端のリシン残基を除去した欠失型(配列番号5)を使用した。
ヒト化ハイブリッド抗体(PG-400-2及びPG-410)の重鎖構成
Figure 2022540187000003

ヒト化ハイブリッド抗体(PG-400-2及びPG-410)の軽鎖構成
Figure 2022540187000004

実施例4:抗-CD154 scFv-変形Fc-IL-10融合タンパク質の製造
本発明者らは、前記ヒト化抗-CD154抗体のFabのうち可変領域部分を選別した後、それを利用してscFvを考案して、それを前記実施例3で使用した抗-CD154抗体の重鎖コンストラクトのV-CH1部分の代わりに挿入することで、単一鎖基盤の抗体結合-断片融合タンパク質を考案し、それを「PG-420」と命名した(表4)。本実施例において、前記抗-CD40L scFvは軽鎖可変領域(VL)-リンカー-重鎖可変領域(VH)で構成されているが、逆にVH-リンカー-VLの順に構成されるものを使用してもCD40L結合能が維持されるためそれを使用してもよく、リンカーの種類も多様な種類を使用してもよい。
抗-CD154 scFv-変形Fc-IL-10融合タンパク質(PG-420)の構成
Figure 2022540187000005



Figure 2022540187000006


実施例5:融合タンパク質試料の生産
前記実施例2の融合タンパク質の生産はヒト化抗体ではなくキメラ抗体の生産であり、実験室規模の少量生産である上、宿主細胞がCHO細胞でヒト細胞由来ではないため、生産されたタンパク質の糖鎖パターンがヒトタンパク質とは異なる側面が存在する。そこで、本発明者らは、宿主細胞をヒト細胞であるHEK293細胞に変更し、生産規模を3L規模に増やして、前記実施例3のヒト型組換え抗体(PG-400及びPG-410)が正常に生産されるのか否かを確認することにした。
5-1:PG-400-2タンパク質の生産
前記実施例4で考案されたPG-400-2タンパク質の重鎖及び軽鎖をそれぞれ暗号化するポリヌクレオチドを製作した後、それを実施例2と類似してN293F Vector system(Y-Biologics)に挿入した後、それをHEK293細胞に共形質感染した。共形質感染されたHEK293細胞に対して生物反応器を介して37℃ 5%CO条件で3L規模で6日間培養した後(FreeStyle 293 Expression Medium,Gibco)、タンパク質の発現可否を還元条件のPAGE分析で確認した。その結果、図6aで確認されるように、正常にタンパク質が生産されたことが分かった。次に、本発明者らは、前記細胞培養液をProtein A beadで充填されたカラムに積載し、親和性クロマトグラフィを行った後、washing buffer(D-PBS,pH 7.4)で洗浄し、0.1 mM glycine buffer(pH 3.3)を入れてタンパク質を溶出させた。次に、Superdex 200 culumn,running (D-PBS,pH 7.4)及びelution buffer(D-PBS,pH 7.4)を利用したゲルろ過によってタンパク質を更に精製した。
前記で最終精製されたタンパク質を、還元及び非還元条件のPAGE分析によってタンパク質の生産及び精製可否を確認した。その結果、図6bで確認されるように、高い純度で生成されたことが分かった。
次に、本発明者らは、前記生成されたタンパク質を事前に水和された再生セルロース(RC)チュービングに入れ、候補物質のpI値に合う剤形化緩衝液(PBS,pH 7.4)が入っている2Lビーカーに入れて、4℃の温度条件で一晩透析して剤形化を行った。剤形化が完了された物質に対してNano dropを利用して定量し、SEC-HPLCを利用して最終純度を確認した。その結果、表5及び図6cで確認されるように、タンパク質の総生産量は184mgで生産性は61mg/Lであり、純度は99.4%に至って非常に高純度に精製されたことが分かり、内毒素(endotoxin)の含量は0.38EU/mg未満であることが分かった。
PG-400-2試験試料の精製結果
Figure 2022540187000007



よって、本発明の一実施例によるヒト化抗-CD154抗体(PG-400-2)はヒト細胞で規模を増やしても高純度に生産されることが分かった。
5-2:PG-410タンパク質の生産
併せて、本発明者らは、前記実施例4で考案されたPG-410タンパク質の重鎖及び軽鎖をそれぞれ暗号化するポリヌクレオチドを製作した後、前記実施例5-1と同じ方式でN293F Vector system(Y-Biologics)にクローニングし、それをHEK293細胞に共形質感染した。
共形質感染されたHEK293細胞を培養規模を2.3Lに調整し、ゲルろ過ステップを省略したことを除いては前記実施例5-1と同じ方法で本発明の一実施例によるPG-410タンパク質を精製した。
PG-410試験試料の精製結果
Figure 2022540187000008



その結果、表6及び図7a乃至図7cで確認されるように、本発明の一実施例によるIL-10付加ヒト化抗-CD154抗体(PG-410)はゲルろ過ステップがなく、重鎖のC-末端に付加的なタンパク質(IL-10Vm)が付加されているにもかかわらず高純度に精製されることが分かった。特に、タンパク質の生産性は培養規模がPG-400-2に比べてより小さかったにもかかわらず128.2mg/Lでより高く、内毒素の含量も0.021EU/mgで非常に低く示された。
実験例3:CD154との結合親和度親和度の分析
本発明者らは、前記実施例4で考案されたPG-400-2及びPG-410も実施例2で製造された融合タンパク質と同じくCD154に特異的な結合をするのか否かを、Bio-layer interferometry(BLI)分析によって分析した。
詳しくは、平底96ウェルブラックプレートに蒸留水200μlを分注した後、バイオセンサトレイを前記ブラックプレートの上に置き、アミンバイオセンサを差し込んで10分間水和させた。初期基底線を決定するために、新しい96ウェルブラック試料プレートに蒸留水200μlを分注した。次に、必要な量の1/20でEDC:NHSを1:1で混合した後、蒸留水に希釈して、前記水和された96ウェルブラック試料プレートに200μlずつ分注した。試料であるCD154を10mM硝酸溶液(pH 6.0)に5μg/mlになるように希釈して、96ウェルブラックプレートに200μlずつ分注した。次に、1Mエタノールアミンを96ウェルブラックプレートに200μlずつ添加し、バイオセンサプレートと試料プレートをOctet(登録商標) K2 BLI分析装置に挿入して、信号を測定ながらアミンセンサにCD154を結合させた。測定完了後、96ウェルブラック試料プレートを測定機器から取り出し、1x kinetic bufferを200μlずつ追加して基底線を測定した。次に、分析対象体抗体であるPG-400-2/PG-410を濃度が200~12.5nMになるように1x kinetic bufferに順次希釈した後、96ウェルブラックプレートに200μlずつ分注した。次に、前記96ウェルブラックプレートをOctet(登録商標) K2 BLI分析装置に挿入し、CD154と反応を行いながら信号を測定した。
PG-400-2及びPG-410に対するBLI分析結果
Figure 2022540187000009


その結果、表7そして図8a及び図8bで確認されるように、PG-400-2及びPG-410はいずれもCD154に特異的に結合することが分かった。特に、PG-410の場合、Kon値がPG-400-2に比べ約4.3倍程度低いが、Kdis値は<1E-07で高い特定を示した。これはPG-410がPG-400-2に比べCD154に対する結合が多少遅く起こるが、結合後の解離速度はPG-410に比べ高いため、全体的な結合力はPG-410がより高いと示された(3,000倍以上高い)。しかし、全体的にはPG-400-2及びPG-410はいずれもCD154に特異的に結合することが分かり、PG-410の場合、結合後の回路速度がより低いことがCD154を発現するターゲット細胞でIL-10の効果を持続するのに役に立つと期待される。
実験例4:IL-10による免疫抑制活性の評価
本発明者らは、単量体性IL-10変異体(IL-10Vm)が重鎖のC-末端に付加された形態のヒト型組換え抗体(PG-410)のIL-10が本来の機能を発揮するのか否かを確認するために、免疫細胞の免疫反応に及ぼす影響を調べた。
詳しくは、培養中のマクロファージ株Raw264.7細胞が入っているT75フラスコの上澄み液を除去した後、PBSで一回洗浄した。TrypLETM Select Enzyme 3mlを添加した後、37℃培養器で3-5分間培養した。次に、新しい培地10mlをT75フラスコに添加した後、プレートから分離された細胞浮遊液を50mL遠心分離チューブに入れて、1,500rpmで5分間遠心分離した。次に、上澄み液を除去し、遠心分離チューブを手で数回弱く打撃して細胞を懸濁した。次に、培地5mLで混合した後、細胞を計数した。細胞の濃度が1×10cells/mlになるように培地を添加して希釈した後、96ウェル平底プレートに100μlずつ分注した。10時間経過後、最終濃度が1000~0.003nMになるように順次希釈されたPG-410を96ウェル平底プレートに50μlずつ処理した。20分経過後、LPS 400ng/mlを処理した。次に、37℃培養器で16時間培養し、翌日上澄み液を集め、TNFα ELISAキット(Biolegend)を利用して製造会社のプロトコールに従ってTNFαの濃度を測定した(図9)。一方、陽性対照群として組換えIL-10を使用した。
その結果、表8及び図9bで確認されるように、本発明の一実施例によるヒト型組換え抗体は組換えIL-10に比べ約100倍程度の免疫抑制活性が低かった。
PG-410及びIL-10のマクロファージ免疫抑制活性の分析結果
Figure 2022540187000010


実験例5:単回毒性評価
従来の組換えIL-10は投与濃度を上げるか繰り返し投与したら血液内のヘモグロビン濃度が減少することで貧血症状を起こし、血小板濃度が減少することで血小板減少症(thromocytopenia)を起こす副作用が報告されている(Tilg et al.,J.Immunol.164(4):2204-2209,2002;Fedorak et al.,Gastroendocrinol.119(6):1473-1482,2000)。そこで、本発明者らは、実施例4で製造されたPG-410を対象に食品医薬品安全庁告示第2017-183号(2017年8月30日)の「非臨床試験の管理基準」によるGLP適用試験を行うために、毒性検査をBiotoxtechに依頼し実施した。
詳しくは、Biotoxtechで実施する単回投与毒性試験法は下記のように行われた。5週齢のメスICRマウスを使用して毒性試験を行い、規定された飼育条件でケージ当たり3匹ずつ飼育した。1週間の順化期間を置き、その期間中に一般症状を観察して健康な動物のみ試験に使用し、飼料と水は自由に摂取するようにした。実験に使用された動物の体重を測定して各群の平均体重が均等になるようにし、個体識別は動物の尻尾に個体表示をし、飼育箱には個体識別カードを取り付けた。試験物質は滅菌生理食塩水を対照にしてPG-410をマウスに一回静脈投与しており、投与直前の体重を基準にして最大300mg/kgを投与し剖検して毒性試験を検査した。
その結果、試験物資の投与に関して死亡率、一般症状、体重変化、及び肉眼的な剖検所見は観察されなかった。
実験例6:移植片対宿主病(GVHD)に関する動物実験
本発明者らは、本発明の一実施例によるヒト型組換え抗体PG-410が臓器移植の際に発生する主な副作用である移植片対宿主病の治療に使用可能であるのか否かを動物モデルを介した実験によって調べた。
そのために、詳しくは、6週齢のオスNSGマウスをOrientbioから購入し、本試験を実施する動物室内で7日間順化過程を経て、毎日一般症状を観察した。動物供給先から提供した、試験系の病原体検査成績書を検討した結果、試験に影響を及ぼすような要因はなかった。順化期間中に健康と判定された動物の体重を順位化し、各群の平均体重が均一に分布するようにランダムに分配した。次に、試験物質を5mpk(100μg/head)に調整した後、試験物質は滅菌生理食塩水を対照にしてマウスにGVHDの誘導前、誘導後28日目になる日に静脈投与した。試験物質を投与した翌日、NSGマウス20頭に各頭当たり1×10cellsのヒト末梢血液単核細胞(PBMC)を200μlずつ静脈投与した。PBMC投与前と投与後、週2回体重を測定した。GVHDの誘発可否は、GVHDの5つの医学的症状である体重減少(weight loss)、活動性(activity)、姿勢(posture)、毛の状態(fur texture)、皮膚の状態(skin integrity)によって一週間に2回ずつ評価した。対照群としては担体を使用した。
その結果、図10b及び10cで確認されるように、PG-410を投与した群は陰性対照群とは異なって体重減少が起こっておらず、陰性対照群に比べ生存率が著しく高く示された。
PBMC投与後のGVHDの発病と、投与されたPBMCから分化したヒトCD45+白血球細胞の比率に密接な関連性があると報告されている(Ehx et al.,Front Immunol.9:1943,2018)。そこで、陰性対照群及びPG-410投与群を対象にヒトPBMC投与7日、14日、21日、28日、35日、42日に採決し、ヒトCD45細胞集団をフローサイトメトリーで分析した。詳しくは、PBMC投与7日目(D7)に確保した血液を96ウェル丸底プレートに50μlずつ分析した。血液をFACS緩衝液で洗浄した後、1500rpmで5分間遠心分離した。上澄み液を除去し、形成された細胞ペレットを0.5μl aqua fluorescent reactive dyeを希釈した50μl FACS緩衝液に懸濁させて、4℃で20分間反応させた。FACS緩衝液で洗浄し、上澄み液を除去した後、各ウェルに抗体混合物(anti-human CD45、anti-mouse CD45)を50μlずつ入れて、常温で20分間反応させた。次に、FACS緩衝液で2回洗浄した後、フローサイトメトリーを利用して分析した。前記分析をPBMC投与14、21、28、及び35日目に同じく繰り返し行った。
その結果、図11で確認されるように、GVHD発病機転の主な標示因子であるヒトCD45細胞集団が陰性対照群に比べPG-410投与群で減少されていることが分かった。
実験例7:変形Fc領域の多様なFcγ受容体との結合親和度の分析
上述したように、本発明の一実施例で使用された変形Fc領域タンパク質はFcγ受容体との結合力が除去されるように考案された変異体である。そこで、本発明者らは、本発明の一実施例によって使用された前記変形Fc領域タンパク質が実際に多様なFcγ受容体と結合しないのか否かを調べることにした。
そのために、本発明の一実施例によって製造された抗-CD154抗体融合タンパク質に適用された変形Fc領域タンパク質(配列番号5または6)と同じアミノ酸配列を有する変形Fc領域タンパク質のN-末端に配列番号49で記載されるアミノ酸配列を有するGLP-1受容体作用剤が配列番号43で記載されるアミノ酸配列を有するリンカーペプチドで連結されたGLP-1E-Fc融合タンパク質(「PG-11」と命名)を利用して、多様なFcγ受容体との結合親和度をBLI分析によって分析した。この際、対照群としてはIgG1系組換え抗体であるリツキシマブが使用された。その結果、図12で確認されるように、IgG1系抗体であるリツキシマブはFcγRI及びFcγRIIIaと特異的に結合することに対し、本発明の一実施例によるNTIGを含む融合タンパク質であるPG-11はこれらの抗体受容体と特異的に結合しないことが分かった。
更に、本発明者らは、本発明の一実施例による前記GLP-1E-Fc融合タンパク質とリツキシマブのFcγRIIa、FcγRIIb、及びFcγRIIIbとの結合親和度を比較分析した。その結果、図13a乃至13dで確認されるように、リツキシマブは前記3つのFc受容体と特異的に結合すると確認されたが、本発明の一実施例による融合タンパク質は非常に弱い結合を示しており、センソグラムの形態からすると、これは非-特異的結合であると判断される。
前記で調べたように、本発明で使用された変形Fc領域タンパク質は多様なFcγ受容体と結合しないため、ADCCやCDCのような従来の抗体治療剤の意図しない副作用を最小化する。
本発明上述した実施例及び実験例を参考に説明されたがこれは例示に過ぎず、該当技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解できるはずである。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付した特許請求の範囲の技術的思想によって決められるべきである。
本発明の一実施例による組換え融合タンパク質は、自己免疫疾患の治療剤の開発に有用に使用される。

Claims (26)

  1. ヒトCD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域を含むCD154に特異的に結合する融合タンパク質において、
    前記Fc領域はFcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域である、CD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  2. 前記ヒトCD154に特異的に結合するFabは、配列番号2で記載されるアミノ酸で構成される軽鎖、及び配列番号9で記載されるアミノ酸で構成される重鎖VH-CH1断片、または
    配列番号4で記載されるアミノ酸配列で構成される軽鎖、及び配列番号11で記載されるアミノ酸配列で構成される重鎖VH-CH1断片で構成される、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  3. 前記scFvは、配列番号14で記載されるアミノ酸配列で構成される軽鎖可変ドメイン(VL)及び配列番号15で記載されるアミノ酸配列で構成される重鎖可変領域がリンカーペプチドによって連結されたものである、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  4. 前記Fcγ受容体は、FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIB1、FcγRIIB2、FcγRIIIA、及び/またはFcγRIIIBである、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  5. 前記ヒトCD154に特異的に結合するFabまたはscFv、及びFc領域は抗体由来のヒンジまたはリンカーペプチドによって連結される、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  6. 配列番号1で記載されるアミノ酸配列で構成されるIg重鎖ペプチド、及び配列番号2で記載されるアミノ酸配列で構成されるIg軽鎖ペプチド、または
    配列番号3で記載されるアミノ酸配列で構成されるIg重鎖ペプチド、及び配列番号4で記載されるアミノ酸配列で構成されるIg軽鎖ペプチドで構成される、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  7. 前記Fc領域は配列番号5または6のアミノ酸配列で構成される、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  8. 前記Fc領域は配列番号5または6のアミノ酸配列の18番目アミノ酸配列がTに、196番目アミノ酸配列がMに変異されたものである、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  9. Fc領域のC-末端にIL-10タンパク質が付加される、請求項1に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  10. 前記IL-10タンパク質は、ヒトIL-10タンパク質の成熟型(mature form)を基準に87番目アミノ酸であるイソロイシンがアラニンに置換されたIL-10変異体タンパク質である、請求項9に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  11. 前記IL-10タンパク質は、ヒトIL-10タンパク質の成熟型を基準に116番目アミノ酸であるアスパラギンと117番目アミノ酸であるリシンの間に6乃至12a.a.の長さを有するペプチドが挿入された単量体性IL-10変異体タンパク質である、請求項10に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  12. a)CD154に特異的に結合する抗体の抗原-結合断片または抗体ミメティックと、
    b)Fcγ受容体に結合しないように変異された変形Fc領域と、
    c)IL-10タンパク質と、を順次に含む、CD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  13. a)及びb)、及び/または、b)及びc)の間には独立して少なくとも一つ以上のリンカーペプチドが含まれる、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  14. 前記a)及びb)の間のリンカーペプチドは抗体由来のヒンジである、請求項13に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  15. 前記抗体の抗原-結合断片は、Fab、F(ab’)、Fab’、scFv、diabody、triabody、sdAb(single domain antibody)、VNARまたはVHである、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  16. 前記抗体ミメティックは、affibody、affilin、affimer、affitin、alphabody、anticalin、avimer、DARPin、Fynomer、Kunitz domain peptide、monobody、repebody、VLR、またはnanoCLAMPである、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  17. 前記Fc領域は配列番号5または6のアミノ酸配列で構成される、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  18. 前記Fc領域は配列番号5または6のアミノ酸配列の18番目アミノ酸配列がTに、196番目アミノ酸配列がMに変異されたものである、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  19. 前記IL-10タンパク質は、ヒトIL-10タンパク質の成熟型を基準に87番目アミノ酸であるイソロイシンがアラニンに置換されたIL-10変異体タンパク質である、請求12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  20. 前記IL-10タンパク質は、ヒトIL-10タンパク質の成熟型を基準に116番目アミノ酸であるアスパラギンと117番目アミノ酸であるリシンの間に6乃至10a.a.の長さを有するペプチドが挿入された単量体性IL-10変異体タンパク質である、請求項12に記載のCD154に特異的に結合する融合タンパク質。
  21. 請求項12乃至請求項20のうちいずれか一項に記載の融合タンパク質を暗号化するポリヌクレオチド。
  22. 請求項21に記載のポリヌクレオチドを含むベクター。
  23. 請求項1乃至請求項20のうちいずれか一項に記載の融合タンパク質を有効成分として含む、免疫抑制用薬学的組成物。
  24. 臓器移植患者の免疫抑制に使用される、請求項23に記載の薬学的組成物。
  25. 請求項1乃至請求項20のうちいずれか一項に記載の融合タンパク質を有効成分として含む、自己免疫疾患治療用薬学的組成物。
  26. 前記自己免疫疾患は、1型糖尿病、円形脱毛症(alopecia areata)、抗リン脂質抗体症候群(antiphospholipid antibody syndrome)、関節リウマチ、乾癬または乾癬性関節炎、多発性硬化症(multiple scelerosis)、全身性エリテマトーデス(systemic lupus erythematosus)、炎症性腸疾患(inflammatory bowel disease)、アジソン病(Addison’s disease)、グレーブス病(Graves’ disease)、シェーグレン症候群(Sjoegren’s Syndrome)、ギラン・バレー症候群(Guillian-Barre syndrome)、ハシモト甲状腺炎(Hashimoto’s thyroiditis)、重症筋無力症(Myasthenia gravis)、炎症性筋疾患(inflammatory myophathy)、自己免疫性血管炎(autoimmune vasculitis)、自己免疫性肝炎(autoimmune hepatitis)、溶血性貧血(hemolytic anemia)、特発性血小板減少性紫斑病(idiopathic thrombocytopenic purpura)、原発性胆汁性肝硬変(primary biliary cirrhosis)、強皮症(scleroderma)、白斑(vitiligo)、悪性貧血(pernicious anemia)、またはセリアック病(celiac disease)である、請求項25に記載の薬学的組成物。
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