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Abstract

本発明は、Lewis Y(Ley)炭水化物に特異的に結合できる、抗体およびそのフラグメントなどの特異的な結合メンバーに関する。また本発明は、医薬における当該結合メンバーの使用および当該結合メンバーをコードする核酸に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、Lewis Y(Le)炭水化物に特異的に結合できる、抗体およびそのフラグメントなどの特異的な結合メンバーに関する。また本発明は、医薬における当該結合メンバーの使用および当該結合メンバーをコードする核酸に関する。
グリカン構造は、タンパク質および糖脂質の骨格の両方に存在し、グリコシルトランスフェラーゼの発現の変化によりがんにおいて著しく過剰発現され得る。糖脂質は、炭水化物の頭部を伴う脂質の尾からなり、外側の単層において5%の脂質分子を構成する。3つの主要な糖脂質のシリーズ、globo、neolacto、およびganglioの脂質がある。糖脂質は、それらの高い表面密度、移動度、および膜のマイクロドメインとの関連(これらは全て強力な細胞の相互作用に寄与する)により、非常に良好な標的であると想定されている。しかしながら、抗糖脂質抗体の作製は、T細胞の支援がなく、モノクローナル抗体(mAb)は、通常、親和性が低く、IgMサブクラスであるため、困難なタスクである(Durrant, Noble et al. 2012, Rabu, McIntosh et al. 2012)。タンパク質で発現されるグリカンに対するmAbはこの問題を克服するが、mAbは小さなグリカンのみを見ることはほとんどなく、通常、特異的なタンパク質上のグリカンを認識し、非常に制限された発現を提供するため、これらは新たな課題を提供している。
限られた数の、グリカンを認識する抗体のみが記載されている。いくつかの抗Lewis(Le)炭水化物抗原のmAbが今日までに作製されているが、これらは、多くの場合、正常な組織で発現されるある範囲のグリカンとの交差反応性を有する。Lewis炭水化物抗原は、グリコシルトランスフェラーゼのセットの作用を介して糖タンパク質または糖脂質上のオリゴ糖前駆体の鎖上にフコースを逐次付加することにより形成される(Yuriev, Farrugia et al. 2005)。これらは、2つのグループの、I型(LeおよびLe)ならびにII型(LeおよびLe)に分けることができる。LeおよびLeの抗原は、血液グループの抗原とされており、LeおよびLeは、特定の上皮細胞でのみ発現することが報告されており(Scott, Geleick et al. 2000)、腫瘍関連マーカーとみなされており(Soejima and Koda 2005)、抗体ベースの免疫療法を含むがんの処置にとって魅力的な標的を表す(Scott, Geleick et al. 2000)。ほとんどの正常な組織は、胃腸管の上皮細胞を除き(しかしながらこれは非常低い密度である)、Lewis Yを発現しない(Schuster, Umana et al. 2005)。しかしながら、Lewis Y(Fuca1-2Galb1-4(Fuca1-3)GlcNAc)は、ヒト上皮癌のほぼ70%で高い密度で発現することが報告されており、よって、がんの免疫療法にとって魅力的な候補標的である。良好な治療上の標的としてのLewis Yの認識は、多くの抗Le抗体の産生をもたらしている。これら抗Le mAbのうちのいくつかは、他のLewis抗原、たとえばLeb/yを認識するmAb 692/29と交差反応し、異種移植片モデルにおいて結腸腫瘍に対する抗腫瘍応答を示している(Noble, Spendlove et al. 2013)。
Leに結合するいくつかの他のmAbが当該分野で知られているが、これらは、他の関連するLewis抗原と交差反応する。たとえば欧州特許公開公報第0285059号は、LewisおよびB-7-2の両方と反応する抗体のBR-55を開示する。B-7-2はまた、腫瘍細胞に関連することが示されている(欧州特許公開公報第0285059号)。米国特許第5869045号は、LewisおよびLewisのハプテンの両方に結合する抗体のBR-96を開示している。LewisおよびLewisの抗原の両方に結合する抗体が知られている。C14モノクローナル抗体がLewisおよびLewis(伸長した形態および伸長していない形態)の抗原の両方を認識し、これらに結合することが、試験から示されている(Durrant at al., Hybridoma, 12, 647-660 (1996))。国際特許公開公報第02/092126号は、LewisおよびLewisのハプテンの両方に結合するmAbを開示している。
マウスまたはキメラの抗Le抗体を利用する多くの臨床試験が行われている(Scott, Geleick et al. 2000)。残念なことに、多くの場合、抗Le mAbは、正常な組織でより一般的に発現されるLewis XおよびHII型構造と交差反応する(Furukawa, Welt et al. 1990, Yin, Finstad et al. 1996)。ある範囲のLe抗体もまた同定されているが、これら抗体での一貫した問題は、Le、およびH2型構造との交差反応性の度合いであり、これは、赤血球の凝集および胃腸毒性を引き起こす(Kitamura, Stockert et al. 1994, Pai, Wittes et al. 1996, Tolcher, Sugarman et al. 1999)。よって、抗Le抗体の微細な特異性が、臨床上の処置の成功に重要である。
第1の態様では、本発明は、Fuca1-2Galb1-4(Fuca1-3)GlcNAc(Le)に特異的に結合できる単離された特異的な結合メンバーを提供する。
本発明者らは、in vivoで強力な抗腫瘍活性を示す特異的な結合メンバーを提供した。本発明の特異的な結合メンバーは、抗体依存性細胞傷害(ADCC)および補体依存性細胞傷害(CDC)を介してin vitroでヒト結腸がん細胞に対し強力な免疫が介在する細胞傷害活性を呈する。またこれらは、免疫エフェクター細胞を必要とすることなく細胞死を直接誘導する性質を有する。腫瘍の糖タンパク質または全細胞よりも糖脂質で免疫処置することにより、本発明者らは、他のいずれかのグリカンとも交差反応しない、超特異的な抗Le mAbを作製した。これらmAbの例として、「FG27.10」として本明細書中知られているIgG3kマウスmAbおよび「FG27.18」として本明細書中知られているIgG1kマウスmAb、キメラのhIgG1(「CH27」として知られている)およびヒト化されているhIgG1(「Hu27」として知られている)がある。
他のグリカンと交差反応する抗Le mAbを用いた以前の試験とは対照的に、本発明の特異的な結合メンバーは、非常に限定的な正規分布を有し、正常な胃、肺、扁桃腺、膵臓、および十二指腸の中の細胞の下位集団にのみ結合する。さらにこれらは、結腸、空腸、乳房、腎臓、または回腸を染色することができなかった。これらは、胃の腫瘍の80%、結腸直腸腫瘍の100%、卵巣腫瘍の95%、および乳房の腫瘍の85%を含む幅広い範囲の腫瘍に強力に結合する。本発明の特異的な結合メンバー、たとえばFG27.10/18は、Leに対してのみ単一特異性を有する。本発明者らは、本発明に係る特異的な結合メンバーが、細胞株Colo21に結合できなかったことを示した。対照的に、Ley/x mAbは強力に結合し、Ley/b mAbは中程度に結合した。これは、Colo201がLeおよびLeを発現するが、Leを発現しないことを示しており、本発明の特異的な結合メンバーの特異性を確認している。この特異性は、FG27可変重鎖領域および軽鎖領域の同様ではあるが別々の配列において反映されている(図13a、b)。FG27は、他の交差反応性Le mabとの、重鎖の中のアミノ酸配列CDRの16~68%の差異、軽鎖の中のCDR配列のアミノ酸の差異の4.3~16%の差異、重鎖の可変領域のアミノ酸配列の8.6~49.5%の差異、軽鎖の可変領域のアミノ酸配列の2~24%の差異を示す(本明細書中の表4を参照)。ほとんどのバリエーションは、CDRH2の中にあり、8アミノ酸のうちの3~5つが異なるmAb間で変動している。
本発明の特異的な結合メンバーは、脂質またはタンパク質の骨格に結合し得る。タンパク質の骨格は、約50~150kDaの分子量を有し得、これは、SDS-PAGEにより決定される。
本発明の特異的な結合メンバーは、好ましくは、図1aまたは1bの残基27~38(CDRH1)、54~65(CDRH2)、または105~116(CDRH3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインから選択される1つ以上の結合ドメインを含む。特異的な結合メンバーは、図1aまたは1bのアミノ酸配列の残基105~116(CDRH3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を含む結合ドメインを含み得る。このような特異的な結合メンバーは、図1aおよび1bに示されるアミノ酸配列の残基27~38(CDRH1)および残基56~65(CDRH2)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインのうちの1つまたは両方、好ましくは両方をさらに含み得る。
結合メンバーは、図1aまたは1bの1~127(VH)として実質的に提示されるアミノ酸配列を含み得る。
特異的な結合メンバーは、図1cの残基27~38(CDRL1)、56~65(CDRL2)、または105~113(CDRL3)のアミノ酸配列を有する結合ドメインから選択される1つ以上の結合ドメインを含み得る。結合メンバーは、図1cのアミノ酸配列の残基105~113(CDRL3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインを含み得る。このような特異的な結合メンバーは、図1cに示されるアミノ酸配列の残基27~38(CDRL1)および残基56~65(CDRL2)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインのうちの1つまたは両方、好ましくは両方をさらに含み得る。
同じもしくは異なる配列の複数の結合ドメインを含む特異的な結合メンバー、またはそれらの組み合わせは、本発明の範囲内に含まれる。少なくとも1つの結合ドメインは、ヒト抗体フレームワークにより担持され得る。たとえば、1つ以上の結合ドメインは、ヒト全抗体またはその可変領域の相補性決定領域(CDR)で置換され得る。
本発明の1つの単離された特異的な結合メンバーは、図1cに示されるアミノ酸配列の残基1~124(VL)として実質的に提示されるアミノ酸配列を含む。
本発明の単離された特異的な結合メンバーは、図1cの残基27~38(CDRL1)、56~65(CDRL2)または105~113(CDRL3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインのうちの1つ以上、好ましくは全てと組み合わせた、図1aまたは1bの残基27~38(CDRH1)、54~65(CDRH2)または105~116(CDRH3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインのうちの1つ以上、好ましくは全てを含み得る。
結合メンバーは、図1aまたは1bのアミノ酸配列の残基1~127(VH)として実質的に提示されるアミノ酸配列と、図1cのアミノ酸配列の残基1~124(VL)として実質的に提示されるアミノ酸配列とを含み得る。
本明細書中記載される望ましい特性を有する単一の原型のmAb、たとえばFG27 mAbが単離されているため、当該分野で知られている方法を使用することにより、同様の特性を有する他のmAbを作製することは容易である。たとえば、Jespers et al., 1994 (Jespers, Roberts et al. 1994)の方法は、同じエピトープ、よって、原型のmAbと同様の特性を有するmAbの選択を導くために使用され得る。ファージディスプレイを使用して、原型抗体の第1の重鎖が、グリカンと結合するmAbを選択するために(好ましくはヒト)軽鎖のレパートリーと対形成され、次に新規の軽鎖が、原型のmAbと同じエピトープを有する(好ましくはヒトの)グリカンと結合するmAbを選択するために、(好ましくはヒト)重鎖のレパートリーと対形成される。
特異的な結合メンバーは、抗体または抗体フラグメント、Fab、(Fab’)2、scFv、Fv、dAb、Fd、またはジアボディであり得る。抗体は、ポリクローナル抗体であり得る。抗体は、モノクローナル抗体(mAb)であり得る。本発明の抗体は、ヒト化抗体、キメラ抗体、もしくはベニヤ抗体であってよく、またはいずれかの種の非ヒト抗体であってもよい。
マウス抗体またはキメラ抗体は、患者に有害な抗マウス抗体(HAMA)反応のリスクが高い(Schroff et al. 1985; Azinovic et al. 2006; Miotti et al. 1999; D’Arcy and Mannik 2001)。よって、大部分の承認されている治療用mAbは、ヒト化されているかまたは完全にヒトのIgG抗体である。
本発明の特異的な結合メンバーは、図2aに実質的に提示されるアミノ酸配列を有する重鎖と、図2bに実質的に提示されるアミノ酸配列を有する軽鎖とを含み得る。
本発明の特異的な結合メンバーは、図3aに実質的に提示されるアミノ酸配列を有する重鎖と、図3bに実質的に提示されるアミノ酸配列を有する軽鎖とを含み得る。
本発明の特異的な結合メンバーは、図33に実質的に提示されるアミノ酸配列を有する重鎖および/または図33に実質的に提示されるアミノ酸配列を有する軽鎖を含み得る。
さらに本発明は、図1aまたは1bの残基1~127のアミノ酸配列を有するVH鎖と、図1cの残基1~124のアミノ酸配列を有するVL鎖とを含む抗体と、Le含有グリカンに対する結合に関して競合する結合メンバーを提供する。
Leに特異的に結合でき、図1、2、または3のVHまたはVLドメインとVHおよび/またはVLドメインにおいて少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%同一である特異的な結合メンバーは、本発明に含まれる。Leに特異的に結合でき、図33の重鎖および/または軽鎖と少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%同一である特異的な結合メンバーは、本発明に含まれる。好ましくはこのような抗体は、少数の機能的に重要ではないアミノ酸の置換(たとえば保存的置換)、欠失、または挿入により、図1、2,または3の配列と異なる。
本発明の特異的な結合メンバーは、検出可能または機能的な標識を担持し得る。
さらなる態様では、本発明は、本発明の特異的な結合メンバーをコードする単離された核酸、および上記結合メンバーの発現をもたらす条件下で上記核酸を発現し、結合メンバーを回収することを含む、本発明の特異的な結合メンバーを調製する方法を提供する。Leに特異的に結合でき、本明細書中提供される配列と少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%同一である特異的な結合メンバーをコードする単離された核酸は、本発明に含まれる。
本発明の特異的な結合メンバーは、ヒトまたは動物の身体の処置または診断の方法、たとえば患者(好ましくはヒト)の腫瘍の処置方法であって、本発明の特異的な結合メンバーの有効量を上記患者に投与するステップを含む方法で、使用され得る。また本発明は、医薬に使用するため、好ましくは腫瘍の処置に使用するための本発明の特異的な結合メンバー、および腫瘍の診断または処置のための医薬の製造における本発明の特異的な結合メンバーの使用を提供する。この腫瘍は、胃、結腸直腸、膵臓、肺、卵巣、または乳房の腫瘍であり得る。
本明細書において、本発明の特異的な結合メンバーが結合する抗原が開示される。本発明の特異的な結合メンバーにより、好ましくは特異的に結合できるLeが提供され得る。Leは、単離された形態で提供されてもよく、それに対するさらなる特異的な結合メンバーを開発するためのスクリーニングに使用されてもよい。たとえば、化合物のライブラリーは、Leに特異的に結合するライブラリーのメンバーについてスクリーニングされ得る。Leは、脂質またはタンパク質の骨格の上にあり得る。タンパク質の骨格の上にある場合、これは約50~150kDaの分子量を有し得、この分子量はSDS-PAGEにより決定される。
さらなる態様では、本発明は、胃、結腸直腸、膵臓、肺、卵巣、および乳房の腫瘍の診断または予後診断に使用するための、好ましくは本発明の第1の態様の、Le含有グリカンに結合できる単離された特異的な結合メンバーを提供する。
さらに本発明は、個体由来のサンプルでLe含有グリカンを検出するため本発明の特異的な結合メンバーを使用することを含む、がんの診断方法を提供する。この診断方法では、結合メンバーにより検出されるグリカンのパターンは、個体の治療の選択肢を階層化するために使用され得る。
本発明のこれらおよび他の態様を、以下にさらに詳述する。
本明細書中使用される場合、「特異的な結合メンバー」は、互いに対する結合特異性を有する分子の対のメンバーである。特異的な結合対のメンバーは、天然由来であってよく、または全体的にもしくは部分的に合成により作製されてもよい。分子の対の1つのメンバーは、分子の対の他のメンバーの特定の空間的かつ極性の組織に特異的に結合し、よってこれに対し相補的である、突起または空洞であり得るその表面上の領域を有する。よって、対のメンバーは、互いに特異的に結合する特性を有する。特異的な結合する対の種類の例として、抗原-抗体、ビオチン-アビジン、ホルモン-ホルモン受容体、5受容体-リガンド、酵素-基質がある。本発明は、全般的に、抗原-抗体の種類の反応に関するが、これはまた、本明細書中定義される抗原に結合する小分子にも関与する。
本明細書中使用される場合、「処置」は、ヒトまたは非ヒト動物、好ましくは哺乳類に利益を与え得る全てのレジームを含む。処置は、既存の病態に関するものであってよく、または防止的(予防的な処置)であってもよい。
本明細書中使用される場合、「腫瘍」は、組織の異常な増殖である。これは、局在化されていてもよく(良性)、または近くの組織を浸潤してもよく(悪性)、または遠くの組織を浸潤してもよい(転移性)。腫瘍は、がんを引き起こす新生物の増殖を含み、ならびに食道、結腸直腸、胃、乳房、卵巣、および子宮内膜の腫瘍、ならびに限定するものではないが白血球細胞を含むがん性組織または細胞株を含む。本明細書中使用される場合、「腫瘍」はまた、その範囲内に子宮内膜症を含む。
用語「抗体」は、本明細書中使用される場合、天然であるかまたは部分的もしくは全体的に合成により作製されるかどうかに関わらず、イムノグロブリン分子およびイムノグロブリン分子の免疫学的に活性の部分、すなわち抗原に特異的に結合する抗原結合部位を含む分子を表す。この用語はまた、抗体結合ドメインであるかまたは抗体結合ドメインと相同である結合ドメインを有する全てのポリペプチドまたはタンパク質を包有する。これらは、天然の供給源に由来してもよく、またはこれらは部分的もしくは全体的に合成により作製されてもよい。本発明の抗体の例として、イムノグロブリンのアイソタイプ(たとえばIgG、IgE、IgM、IgD、およびIgA)、ならびにそれらのアイソタイプのサブクラス;抗原結合ドメインを含むフラグメント、たとえばFab、scFv、Fv、dAb、Fd;ならびにジアボディがある。抗体は、ポリクローナルまたはモノクローナルであり得る。モノクローナル抗体は、「mAb」と表され得る。
モノクローナル抗体および他の抗体を採取し、組み換えDNA技術を使用して元の抗体の特異性を保持する他の抗体またはキメラ分子を産生させることが可能である。このような技術は、イムノグロブリンの可変領域または抗体のCDRをコードするDNAを、異なるイムノグロブリンの定常領域または定常領域+フレームワーク領域に導入することを含み得る。たとえば、欧州特許公開公報第184187号、イギリス特許公開公報第2188638号、または欧州特許公開公報第239400号を参照されたい。抗体を産生するハイブリドーマまたは他の細胞は、遺伝的変異または他の変化に供されてよく、これにより産生される抗体の結合特異性を変えてもよくまたは変えなくてもよい。
抗体は多くの方法で修飾され得るため、用語「抗体」は、必要とされる特異性を有する結合ドメインを有する全ての特異的な結合メンバーまたは物質を包有すると解釈されるべきである。よってこの用語は、天然であるかまたは全体的もしくは部分的に合成であるかどうかにかかわらず、イムノグロブリン結合ドメインを含む全てのポリペプチドを含む、抗体、ヒト化抗体の抗体フラグメント、誘導体、機能的な均等物、および相同体を含む。よって、別のポリペプチドに融合した、イムノグロブリン結合ドメインを含むキメラ分子または均等物が含まれる。キメラ抗体のクローニングおよび発現は、欧州特許公開公報第0120694号および同第0125023号に記載されている。ヒト化抗体は、非ヒト、たとえばマウスの抗体の可変領域およびヒト抗体の定常領域を有する修飾された抗体であり得る。ヒト化抗体を作製するための方法は、たとえば米国特許第5225539号に記載されている。
全抗体のフラグメントが、抗原に結合する機能を行うことができることが示されている。結合フラグメントの例は、(i)VLドメイン、VHドメイン、CLドメイン、およびCH1ドメインからなるFabフラグメント;(ii)VHドメインおよびCH1ドメインからなるFdフラグメント;(iii)単一の抗体のVLドメインおよびVHドメインからなるFvフラグメント;(iv)VHドメインからなるdAbフラグメント(Ward, Gussow et al. 1989);(v)単離されたCDR領域;(vi)2つの結合したFabフラグメントを含む二価フラグメントである、F(ab)’2フラグメント;(vii)一本鎖のFv分子(scFv)(ここでVHドメインおよびVLドメインは、2つのドメインを結合させるペプチドリンカーにより結合することにより抗原結合部位を形成する)(Bird, Hardman et al. 1988, Huston, Levinson et al. 1988);(viii)二重特異性一本鎖Fv二量体(国際特許公開公報第92/09965号);ならびに(ix)「ジアボディ」、遺伝子融合により構築される多価または多重特異性フラグメント(国際特許公開公報第94/13804号;(Holliger, Prospero et al. 1993))がある。
ジアボディは、ポリペプチドの多量体であり、ここで各ポリペプチドは、イムノグロブリン軽鎖の結合領域を含む第1のドメインとイムノグロブリン重鎖の結合領域を含む第2のドメインとを含み、2つのドメインは(たとえばペプチドリンカーにより)結合しているが、抗原結合部位を形成するために互いに結合することはできない:抗原結合部位は、多量体の中の1つのポリペプチドの第1のドメインと多量体の中の別のポリペプチドの第2のドメインとの結合により形成される(国際特許公開公報第94/13804号)。
二重特異性抗体が使用される場合、これらは、様々な方法(Holliger and Winter 1993)で製造され得る従来の二重特異性抗体であってよく、たとえば化学的にもしくはハイブリッドハイブリドーマから調製されてもよく、または上述の二重特異性抗体フラグメントのいずれかであってもよい。全抗体よりもscFv二量体またはジアボディを使用することが好ましい場合があり得る。ジアボディおよびscFvは、可変ドメインのみを使用してFc領域を伴わずに構築でき、恐らくは抗イディオタイプ反応の作用を低減する。二重特異性抗体の他の形態として、(Traunecker, Lanzavecchia et al. 1991)に記載される一本鎖「Janusins」が挙げられる。
また二重特異性ジアボディは、二重特異性全抗体とは対照的に、大腸菌で容易に構築および発現できるため有用であり得る。適切な結合特異性のジアボディ(および多くの他のポリペプチド、たとえば抗体フラグメント)は、ライブラリーからファージディスプレイ(国際特許公開公報第94/13804号)を使用して容易に選択され得る。ジアボディの1つのアームが、たとえば抗原Xに対する特異性を伴い一定であり続ける場合、これにより他のアームが変動するライブラリーを作製し、適切な特異性の抗体が選択され得る。
「結合ドメイン」は、抗原の一部または全てに特異的に結合しこれに対し相補的である領域を含む特異的な結合メンバーの一部である。結合メンバーが抗体またはその抗原結合フラグメントである場合、結合ドメインはCDRであり得る。抗原が大きい場合、抗体は、抗原の特定の一部にのみ結合し得、この一部はエピトープと称される。抗原結合ドメインは、1つ以上の抗体可変ドメインにより提供され得る。抗原結合ドメインは、抗体軽鎖可変領域(VL)および抗体重鎖可変領域(VH)を含み得る。
「特異的な」は、全般的に、特異的な結合対の1つのメンバーがその特異的な結合パートナー以外の分子に対し有意な結合を全く示さず、たとえば他のいずれかの分子と約30%未満、好ましくは20%未満、10%未満、または1%未満の交差反応性を有する状況を表すために使用される。またこの用語は、たとえば抗原結合ドメインが多くの抗原により担持される特定のエピトープに特異的である場合に適用可能であり、この場合抗原結合ドメインを担持する特異的な結合メンバーは、エピトープを担持する様々な抗原に結合できる。本発明の特異的な結合メンバーは、結合が本明細書中の実施例における「グライコーム分析」で提示されるプロトコルにより試験される場合、他のいずれの抗原(たとえば他のいずれのグリカン)に対する検出可能な結合がない状況で、Leに特異的に結合できる場合がある。
「単離された」は、本発明の特異的な結合メンバーまたは当該結合メンバーをコードする核酸が、好ましくは本発明に係るものである状況を表す。全般的に、メンバーおよび核酸は、それらの天然の環境または調製(当該調製がin vitroまたはin vivoで行われる組み換えDNA技術によるものである場合の)される環境(たとえば細胞培養)で見出される他のポリペプチドまたは核酸などの本来関連する物質を含まないかまたは実質的に含まない。特異的な結合メンバーおよび核酸は、希釈剤またはアジュバントと共に製剤化されてよく、さらには実務的な目的のため単離され得る-たとえば、メンバーは、通常、イムノアッセイでの使用のためマイクロタイタープレートをコーティングするために使用される場合ゼラチンもしくは他の担体と混合され、または診断または治療に使用される場合は薬学的に許容される担体もしくは希釈剤と混合される。特異的な結合メンバーは、天然にもしくは異種性真核細胞の系によりグリコシル化されてよく、またはこれらは、(たとえば原核細胞での発現により産生される場合)非グリコシル化され得る。
「実質的に提示される(substantially as set out)」は、本発明のアミノ酸配列が、記載されるアミノ酸配列と同一であるかまたは著しく相同性であることを意味する。「著しく相同性」により、1~5、1~4、1~3、2または1の置換が配列でなされ得ることが企図される。
また本発明は、図1、2、または3に提示されるアミノ酸配列を有するポリペプチド、図1または2に提示される核酸配列を有するポリヌクレオチド、およびそれらと実質的な同一性、たとえばそれらと少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%の同一性を有する配列を、その範囲内に含む。2つのアミノ酸配列または2つの核酸配列のパーセント同一性は、全般的に、最適な比較のため配列をアライメントし(たとえばギャップが、第2の配列との最良のアライメントで第1の配列に導入され得る)、対応する位置でアミノ酸残基またはヌクレオチドを比較することにより決定される。「最良のアライメント」は、最も高いパーセント同一性をもたらす2つの配列のアライメントである。パーセント同一性は、配列の中の同一であるアミノ酸残基またはヌクレオチドの数を比較することにより決定される(すなわち%同一性=同一な位置の数/位置の総数×100)。
2つの配列間のパーセント同一性の決定は、当業者に知られている数学的なアルゴリズムを使用して達成され得る。2つの配列を比較するための数学的なアルゴリズムの一例は、Karlin and Altschul, 1993 (Karlin and Altschul 1993)のように改変した、Karlin and Altschul, 1990 (Karlin and Altschul 1990)のアルゴリズムである。Altschul et al., 1990 (Altschul, Gish et al. 1990)のNBLASTおよびXBLASTのプログラムは、このようなアルゴリズムを組み込んでいる。BLASTのヌクレオチドの検索は、本発明の核酸分子に相同的なヌクレオチド配列を得るために、NBLASTプログラムで行われ得る(スコア=100、ワード長=12)。BLASTのタンパク質の検索は、本発明のタンパク質分子に相同的なアミノ酸配列を得るために、XBLASTプログラムで行われ得る(スコア=50、ワード長=3)。比較のためギャップのあるアライメントを得るために、Gapped BLASTが、Altschul et al., 1997 (Altschul, Madden et al. 1997)に記載されるように利用され得る。あるいは、PSI-Blastが、分子間の遠い関係を検出する反復探索(iterated search)を行うために使用され得る(Id.)。BLAST、Gapped BLAST、およびPSI-Blastのプログラムを利用する場合、各プログラムのデフォルトのパラメータ(たとえばXBLASTおよびNBLAST)が使用され得る。http://www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。配列の比較のために利用される数学的なアルゴリズムの別の例は、Myers and Miller, 1989 (Myers and Miller 1989)のアルゴリズムである。GCG配列アライメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)は、このようなアルゴリズムを組み込んでいる。当該分野で知られている配列分析のための他のアルゴリズムとして、Torellis and Robotti, 1994 (Torelli and Robotti 1994)に記載されるADVANCEおよびADAM;ならびにPearson and Lipman, 1988 (Pearson and Lipman 1988)に記載されるFASTAが挙げられる。FASTAの中で、ktupは、検索の感度および速度を設定する制御オプションである。
本発明の単離された特異的な結合メンバーは、Le炭水化物に結合でき、これは、Leセラミドであってもよくまたはタンパク質部分にあってもよい。図1aおよび1bの残基105~116(CDRH3)および図1cの105~113に実質的に提示されるアミノ酸配列を含む結合ドメインは、これら領域のLe炭水化物への結合を可能にする構造で担持され得る。
本発明の結合ドメインを担持するための構造は、全般的に、結合ドメインが、再配置されたイムノグロブリン遺伝子によりコードされる天然に存在するVHおよびVLの抗体可変ドメインのCDR3領域に対応する位置に位置している抗体の重鎖または軽鎖の配列またはその実質的な一部である。イムノグロブリンの可変ドメインの構造および位置は、http://www.imgt.org/を参照することにより決定され得る。図1aおよび1bの残基105~116に実質的に提示されるアミノ酸配列は、ヒト重鎖可変ドメインのCDR3またはその実質的な一部として担持されてもよく、図1cの残基105~113として実質的に提示されるアミノ酸配列は、ヒト軽鎖可変ドメインのCDR3またはその実質的な一部として担持されていてもよい。
可変ドメインは、いずれかの生殖系列もしくは再配置されたヒト可変ドメインに由来してもよく、または既知のヒト可変ドメインのコンセンサス配列に基づく合成可変ドメインであってもよい。本発明のCDR3由来の配列は、組み換えDNA技術を使用してCDR3領域を欠いている可変ドメインのレパートリーに導入され得る。たとえば、Marks et al., 1992 (Marks, Griffiths et al. 1992)は、可変ドメイン領域の5’末端を対象とするかまたは5’末端に隣接するコンセンサスなプライマーがCDR3を欠いているVH可変ドメインのレパートリーを提供するためにヒトVH遺伝子の第3のフレームワーク領域に対しコンセンサスなプライマーと併せて使用される抗体可変ドメインのレパートリーを産生する方法を記載している。さらにMarks et al., 1992 (Marks, Griffiths et al. 1992)は、どのようにこのレパートリーが特定の抗体のCDR3と組み合わせられ得るかを記載している。同様の技術を使用して、本発明のCDR3由来の配列は、CDR3を欠いているVHドメインまたはVLドメインのレパートリーとシャッフリングされてよく、シャッフリングされた完全なVHまたはVLドメインを同族のVLまたはVHドメインと組み合わせて、本発明の特異的な結合メンバーを提供することが可能である。次に、このレパートリーは、国際特許公開公報第92/01047号のファージディスプレイシステムなどの適切な宿主系で提示され得、これにより適切な特異的な結合メンバーが選択され得る。レパートリーは、10以上の個別のメンバー、たとえば10~10または1010のメンバーからなり得る。
類似のシャッフリングまたはコンビナトリアルな技術もまた、Stemmer, 1994 (Stemmer 1994)により開示されており、Stemmerはβ-ラクタマーゼ遺伝子に関連する技術を記載しているが、この手法が抗体の作製に使用され得ることを観察している。さらなる代替案は、全可変ドメインの中に変異を作製するために、たとえばFG27VHまたはVL遺伝子の、ランダムな変異誘発を使用して本発明のCDR3由来の配列を担持する新規のVHまたはVL領域を作製することである。このような技術は、error-prone PCRを使用したGram et al., 1992 (Gram, Marconi et al. 1992)により記載されている。
使用され得る別の方法は、VHまたはVL遺伝子のCDR領域に対する変異誘発を生じさせることである。このような技術は、Barbas et al., 1994 (Barbas, Hu et al. 1994)およびSchier et al., 1996 (Schier, McCall et al. 1996)により開示されている。イムノグロブリン可変ドメインの実質的な一部は、全般的に、それらに介入するフレームワーク領域と共に、少なくとも3つのCDR領域を含む。この部分はまた、第1および第4のフレームワーク領域のいずれかまたは両方の少なくとも約50%を含み得、この50%は、第1のフレームワーク領域のC末端側の50%および第4のフレームワーク領域のN末端側の50%である。可変ドメインの実質的な部分のN末端またはC末端のさらなる残基は、天然に存在する可変ドメイン領域と通常関連しなくてもよい。たとえば、組み換えDNA技術によりなされる本発明の特異的な結合メンバーの構築は、以下により詳細に論述されるように、イムノグロブリンの重鎖、(たとえばジアボディの産生における)他の可変ドメインまたはタンパク質標識を含むさらなるタンパク質配列に本発明の可変ドメインを結合するためのリンカーの導入を含む、クローニングまたは他の操作ステップを容易にするために導入されるリンカーによりコードされたN末端またはC末端の残基の導入をもたらし得る。
本発明は、図1に実質的に提示されるVL領域およびVH領域のアミノ酸配列、すなわち図1aまたは1bのアミノ酸1~127(VH)および図1cのアミノ酸1~124(VL)に基づく結合ドメインの対を含む特異的な結合メンバーを提供する。これら配列のいずれかに基づく単一の結合ドメインは、本発明のさらなる態様を形成する。図1aおよび1bに実質的に提示されるVH領域のアミノ酸配列に基づく結合ドメインの場合、このような結合ドメインは、イムノグロブリンVHドメインが特定の方法で標的の抗原に結合できることが知られているため、標的化作用物質として使用され得る。一本鎖の特異的な結合ドメインのいずれかの場合、これらドメインは、本明細書中開示されるFG27抗体と同じ程度良好であるかまたは同等のin vivoでの特性を有する2ドメインの特異的な結合メンバーを形成できる相補的なドメインに関してスクリーニングするために使用され得る。
これは、国際特許公開公報第92/01047号に開示されるいわゆる階層的なデュアルコンビナトリアルな手法(hierarchical dual combinatorial approach)を使用するファージディスプレイスクリーニング法(ここでH鎖またはL鎖のクローンのいずれかを含む個々のコロニーが、他の鎖(LまたはH)をコードするクローンの完全なライブラリーに感染させるために使用され、結果得られる二本鎖の特異的な結合メンバーが、この参照文献に開示されるものなどのファージディスプレイ技術により選択される)により、達成され得る。この技術はまた、Marks et al., 1992 (Marks, Griffiths et al. 1992)に開示されている。
本発明の特異的な結合メンバーは、抗体の定常領域またはその一部をさらに含み得る。たとえば、図1cに示されるVL領域に基づく特異的な結合メンバーは、それらのC末端で抗体の軽鎖定常ドメインに結合し得る。同様に、図1aおよび1bに示されるVH領域に基づく特異的な結合メンバーは、それらのC末端で、いずれかの抗体のアイソタイプ、たとえば、IgG、IgA、IgE、およびIgM、ならびにアイソタイプのサブクラス、特にIgG1、IgG2、およびIgG4に由来するイムノグロブリン重鎖の全てまたは一部に結合し得る。
本発明の特異的な結合メンバーは、ヒトまたは動物の対象における腫瘍の診断および処置の方法に使用され得る。
診断に使用される場合、本発明の特異的な結合メンバーは、検出可能な標識、たとえば131Iまたは99Tcなどの放射性標識で標識されてよく、これは、抗体イメージングの分野で知られている従来の化学技術を使用して本発明の特異的な結合メンバーに結合され得る。また標識は、西洋ワサビペルオキシダーゼなどの酵素標識を含む。さらに標識は、特定の同族の検出可能な部分、たとえば標識したアビジンへの結合を介して検出され得るビオチンなどの化学的な部分を含む。
本発明の特異的な結合メンバーはそれ自体ががん細胞の殺滅に有効であることが示されているが、これらはさらに、機能的な標識で標識され得る。機能的な標識は、がん細胞の破壊をもたらすために当該がんの部位を標的とするように設計されている物質を含む。このような機能的な標識は、リシンなどの毒素および細菌性カルボキシペプチダーゼまたはニトロレダクターゼなどの酵素を含み、これらは、プロドラッグを有効な薬物に変換できる。さらに、特異的な結合メンバーは、マイタンシン(DM1およびDM4)、オニド(onide)、アウリスタチン、カリケアマイシン、デュオカマイシン(duocamycin)、ドキソルビシンなどの化学療法剤もしくは細胞毒性剤、または90Yもしくは131Iなどの放射性標識に結合し得るかまたは他の方法で関連し得る。
さらに、本発明の特異的な結合メンバーは、単独でか、または他の処置と組み合わせて処置される病態に応じて同時もしくは逐次的に投与され得る。よって本発明は、腫瘍の処置における同時使用、別々の使用、または逐次使用のための配合剤としての、本発明の特異的な結合メンバーと有効な作用物質とを含む製品をさらに提供する。有効な作用物質は、本発明の結合メンバーと相乗的に作用し得る、5-フルオロウラシル、シスプラチン、マイトマイシンC、オキサリプラチン、およびタモキシフェンを含む化学療法剤または細胞毒性剤を含み得る。他の有効な作用物質は、適切な用量の鎮痛剤、たとえば非ステロイド系抗炎症薬物(たとえばアスピリン、パラセタモール、イブプロフェン、もしくはケトプロフェン)もしくはオピエート(opitate)、たとえばモルヒネ、または鎮吐剤を含み得る。
理論により拘束されることを望むものではないが、腫瘍の殺滅を高めるために有効な作用物質と相乗的に作用する本発明の結合メンバーの特性は、免疫エフェクター機構によるものでなくてよく、むしろ細胞表面に結合したLeグリカンに対する結合メンバーの結合の直接的な結果であり得る。免疫チェックポイント分子に対する抗体を含むがん免疫療法は、様々な悪性腫瘍(malignance)に対して、異なる免疫-腫瘍学の処置形式と組み合わせて有効であることを示している。
本発明の特異的な結合メンバーは、通常医薬組成物の形態で投与され、これは、当該特異的な結合メンバーに加えて少なくとも1つの成分を含み得る。医薬組成物は、有効成分に加え、薬学的に許容される賦形剤、希釈剤、担体、バッファー、安定化剤、または当業者によく知られている他の物質を含み得る。このような物質は、非毒性であるべきであり、有効成分の効力を妨げるべきではない。担体または他の物質の精確な性質は、経口であり得るかまたは注射、たとえば静脈内注射といった注射によるものであり得る投与経路に応じて変化する。注射は、組成物の治療上の投与のための主要な経路であるが、カテーテルまたは他の外科的なチューブを介した送達もまた使用されることが想定される。一部の適切な投与経路として、静脈内投与、皮下投与、腹腔内投与、および筋肉内投与が挙げられる。液体製剤は、散剤の製剤から再構成した後に利用され得る。
静脈内注射または罹患部位での注射では、有効成分は、パイロジェンフリーであり、適切なpH、等張性、および安定性を有する非経口的に許容される水溶液の形態である。当業者は、たとえば塩化ナトリウム注射液、リンゲル液、乳酸加リンゲル液などの等張性ビヒクルを使用して適切な液剤を良好に調製できる。保存剤、安定化剤、バッファー、抗酸化剤、および/または他の添加剤が、必要に応じて含まれ得る。
経口投与のための医薬組成物は、錠剤、カプセル剤、散剤、または液体の形態であり得る。錠剤は、ゼラチンなどの固体の担体またはアジュバントを含み得る。液体の医薬組成物は、全般的に、水、石油、動物性または植物性油、鉱油、または合成油などの液体の担体を含む。生理食塩水、デキストロース、または他の糖溶液またはグリコール、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、もしくはポリエチレングリコールが含まれ得る。製剤が液体である場合、これは、たとえば、pH6.8~7.6の非リン酸バッファーを含む生理的な塩の溶液または凍結乾燥した粉末であってもよい。
また本組成物は、血液を含む特定の組織に置かれるミクロスフィア、リポソーム、他のマイクロ粒子送達システムまたは徐放製剤を介して投与され得る。徐放担体の適切な例として、たとえば坐薬またはマイクロカプセルといった共通の物品の形態における半透過性のポリマーマトリックスが挙げられる。埋め込み可能またはマイクロカプセル状の徐放マトリックスとして、ポリラクチド(米国特許第3,773,919号;欧州特許公開公報第0058481号)、L-グルタミン酸およびγエチル-L-グルタマートのコポリマー(Sidman, Steber et al. 1983)、ポリ(2-ヒドロキシエチルーメタクリラート)が挙げられる。ポリペプチドを含むリポソームは、よく知られている方法:DE 3,218, 121A;(Eppstein, Marsh et al. 1985);(Hwang, Luk et al. 1980);欧州特許公開公報第0052522号;欧州特許公開公報第0036676号;欧州特許公開公報第0088046号;欧州特許公開公報第0143949号;欧州特許公開公報第0142541号;特許公開公報第83-11808号;米国特許第4,485,045号および同第4,544,545号により調製されている。基本的に、リポソームは、小さな(約200~800オングストローム)の単層型であり、ここでの脂質の含有量は、約30mol%超のコレステロールであり、選択された比率が、ポリペプチド漏出の最適な比率のため調節されている。本組成物は、腫瘍部位もしくは他の望ましい部位へ局在化した方法で投与されてもよく、または腫瘍もしくは他の細胞を標的とする方法で送達されてもよい。
本組成物は、好ましくは「治療上有効量」で個体に投与され、これは、個体に利点を示すために十分な量である。投与される実際の量、ならびに投与の速度および時間過程は、処置されるものの性質および重症度に応じて変化する。処置の処方、たとえば用量の決定などは、一般開業医および他の医師の責任の範囲内にあり、通常、処置される障害、個別の患者の状態、送達部位、投与方法、および実務者に知られている他の要因を考慮する。本発明の組成物は、特に、既存の腫瘍、特にがんの処置、および最初の処置または外科手術の後の当該病態の再発の予防に関連している。上述の技術およびプロトコルの例は、Remington’s Pharmaceutical Sciences, 16th edition, Oslo, A. (ed), 1980 (Remington 1980)で見出され得る。
最適な用量は、たとえば年齢、性別、体重、処置される病態の重症度、投与される有効成分、および投与経路を含む多くのパラメータに基づき医師により決定され得る。一般的に、受容体の飽和を許容するポリペプチドおよび抗体の血清中濃度が望ましい。通常、約0.1nMを超える濃度が十分である。たとえば、100mg/mの用量の抗体は、約8日間約20nMの血清中濃度を提供する。
おおよそのガイドラインとして、抗体の用量は、10~300mg/mの量で毎週投与され得る。等しい用量の抗体フラグメントは、Le炭水化物の飽和を可能にする濃度を超える血清レベルを維持するためにより頻繁な間隔で使用される。本組成物の用量は、結合メンバーの特性、たとえばその結合活性およびin vivoでの血漿中半減期、製剤中のポリペプチドの濃度、投与経路、投与部位および速度、関与する患者の臨床的耐性、患者を苦しめる病態などに応じて変化し、これは医師の技能の範囲内にある。たとえば、投与あたり、患者あたり300μgの抗体の用量が好ましいが、用量は、投与あたり約10μg~6mgの範囲にあり得る。異なる用量が、一連の逐次接種の間利用される。実務者は、最初の接種を行い、次に、比較的少ない量の抗体でブーストを行うことが可能である。
また本発明は、がんに対する防御免疫応答を高めるために免疫処置のスケジュールを最適化することを対象とする。
本発明の結合メンバーは、全体または部分的に化学的な合成により作製され得る。結合メンバーは、良好に確立されている標準的な液相または好ましくは固相ペプチド合成法により容易に調製でき(この一般的な記載は、広く利用可能である(たとえばJ.M. Stewart and J.D. Young, 1984 (Stewart and Young 1984)、M. Bodanzsky and A. Bodanzsky, 1984 (Bodanzsky and Bodanzsky 1984)を参照)、またはこれらは、溶液において、液相法または固相、液相、および溶液の化学技術のいずれかの組み合わせにより、たとえば最初に各ペプチド部分を完成させ、次に望ましくかつ適切である場合、存在する保護基を全て除去した後、各炭酸またはスルホン酸またはそれらの反応性の誘導体の反応により残基Xを導入することにより、調製され得る。
本発明に係る結合メンバーを生産する別の簡便な方法は、発現系において核酸を使用することにより、それをコードする核酸を発現することである。
さらに本発明は、本発明の特異的な結合メンバーをコードする単離された核酸を提供する。核酸は、DNAおよびRNAを含む。好ましい態様では、本発明は、上記に定義される本発明の特異的な結合メンバーをコードする核酸を提供する。このような核酸の例は、図1および2に示されている。当業者は、本発明の特異的な結合メンバーを依然として提供する、当該核酸に対する置換、欠失、および/または付加を決定することができる。
また本発明は、上述の少なくとも1つの核酸を含むプラスミド、ベクター、転写または発現カセットの形態のコンストラクトを提供する。また本発明は、上記の1つ以上のコンストラクトを含む組み換え宿主細胞を提供する。言及されるように、本発明の特異的な結合メンバーをコードする核酸は、コードした核酸からの発現を含む、特異的な結合メンバーの産生方法と同様に、本発明の一態様を形成する。発現は、核酸を含む組み換え宿主細胞を、適切な条件下で培養することにより簡便に達成され得る。発現による産生の後に、特異的な結合メンバーは、いずれかの適切な技術を使用して単離および/または精製されてよく、次に適宜使用され得る。
様々な異なる宿主細胞におけるポリペプチドのクローニングおよび発現のためのシステムは、よく知られている。適切な宿主細胞として、細菌、哺乳類細胞、酵母、およびバキュロウイルスの系が挙げられる。異種性ポリペプチドの発現のため当該分野で利用可能な哺乳類細胞株として、チャイニーズハムスター卵巣細胞、ヒーラ細胞、ベビーハムスター腎臓細胞、NSOマウスメラノーマ細胞、および多くの他の細胞が挙げられる。一般的な好ましい細菌宿主は、大腸菌である。大腸菌などの原核細胞での抗体および抗体フラグメントの発現は、当該分野で良好に確立されている。レビューとして、たとえばPluckthun, 1991 (Pluckthun 1991)を参照されたい。培養物における真核細胞の発現はまた、特異的な結合メンバーの産生のための選択肢として当業者に利用可能である。近年のレビューとして、たとえばReff, 1993 (Reff 1993); Trill et al., 1995 (Trill, Shatzman et al. 1995)を参照されたい。
プロモーター配列、転写終結配列、ポリアデニル化配列、エンハーサー配列、マーカー遺伝子、および他の配列を含む適切な制御配列を適宜含む適切なベクターが、選択または構築され得る。ベクターは、適宜、プラスミド、ウイルス、たとえばファージまたはファージミドであり得る。さらなる詳細に関しては、たとえばSambrook et al., 1989 (Sambrook 1989)を参照されたい。たとえば核酸コンストラクトの調製における核酸の操作、変異誘発、シーケンシング、DNAの細胞への導入、および遺伝子発現、ならびにタンパク質の分析のための多くの知られている技術およびプロトコルは、Ausubel et al., 1992 (Ausubel 1992)に詳述されている。
よって、本発明のさらなる態様は、本明細書中開示される核酸を含む宿主細胞を提供する。さらなる態様は、当該核酸を宿主細胞に導入することを含む方法を提供する。この導入は、いずれかの利用可能な技術を使用し得る。真核細胞では、適切な技術は、リン酸カルシウムのトランスフェクション、DEAE-デキストラン、エレクトロポレーション、リポソームが介在するトランスフェクション、およびレトロウイルスまたは他のウイルス、たとえばワクシニアウイルス、もしくは昆虫細胞ではバキュロウイルスを使用する形質導入を含み得る。細菌細胞では、適切な技術は、塩化カルシウムによる形質転換、エレクトロポレーション、およびバクテリオファージを使用するトランスフェクションを含み得る。この導入を行った後に、たとえば宿主細胞を遺伝子発現のための条件下で培養することにより、核酸からの発現が引き起こされてもよくまたはこれが可能となり得る。
本発明の核酸は、宿主細胞のゲノム(たとえば染色体)に統合され得る。統合は、標準的な技術によるゲノムでの組み換えを促進する配列の包含により、促進され得る。
また本発明は、上述の特異的な結合メンバーまたはポリペプチドを発現するための発現系において上述のコンストラクトを使用することを含む方法を提供する。
本発明の各態様の好ましい特性は、必要な変更を加えた他の各態様と同様である。本明細書中言及される従来技術の文献は、法律により許容される最も完全な度合いまで組み込まれている。
予想外なことに、本発明者らは、Le含有グリカンを認識するmAbのFG27ファミリーが、免疫エフェクター細胞を伴うことなく、非アポトーシス性の直接的な細胞死を誘導したことを見出した。本発明の一態様では、本発明は、Le含有グリカンに結合し、非アポトーシス性細胞死を誘導する薬物を提供する。
FG27 mAbは、細胞へ膜損傷を誘導し、細胞の凝集、微絨毛の喪失、小分子量の色素の取り込みおよびポア形成をもたらした。経時的に細胞は大きなポアを発達させ、壊死と同様の機構で溶解した。これは、他のグリカンを認識する多くのmAbと同様である(Hellstrom, Garrigues et al. 1990, Chou, Takematsu et al. 1998, Zhong, Manzi et al. 2001, Alvarez-Rueda, Leprieur et al. 2007, Loo, Pryer et al. 2007, Zhang, Zhang et al. 2010)。FG27 mAbはまた、ADCCおよびCDCを介してin vitroで強力な細胞傷害性活性を呈した。肝臓および腹膜腔において転移が確立しているマウスへのFG27の投与(9週間にわたり1週間に2回、0.1mgの静脈内(i.v.))は、完全な腫瘍根絶およびマウスの約30%の治癒をもたらした。同時に化学療法を用いることなく良好に確立された腫瘍の根絶におけるFG27 mAbの将来性は、Leを発現するヒト固形腫瘍の処置のための単剤療法用の作用物質としてのそれらの将来性を表している。
ここで本発明を、以下の非限定的な実施例および添付の図面によりさらに説明する。
図1a:マウスFG27.10 IgG3重鎖の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。図1b:マウスFG27.18 IgG1重鎖の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。図1c:マウスFG27.10およびFG27.18のカッパ鎖の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。 同上。 同上。 図2a:ヒトIgG1重鎖定常領域とのキメラ化を行ったマウスFG27重鎖可変領域の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。図2b:ヒトκ鎖定常領域とのキメラ化を行ったマウスFG27κ鎖可変領域の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。 同上。 図3a:ヒト化FG27重鎖可変領域の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。図3b:ヒト化FG27κ鎖可変領域の完全なアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。番号は、抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステムを表す(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)。 同上。 図4:ST16、HUVEC、およびPBMCに対するFG27.10およびFG27.18の結合。このアッセイの陰性対照は、ST16およびHUVECではNSOの上清であり、またはPBMCでは細胞単独であり、陽性対照は、HLAを認識する、抗シアリル-ジLe mAb、505/4、またはW6/32であった。 図5:結腸直腸(C170)、卵巣(OVCAR-3、OVCAR-4、OVCA433、OAW28、OAW42)および胃細胞株(ST16、MKN45、AGS)由来の糖脂質抽出物に対するFG27.10およびFG27.18の結合。ある範囲のがん細胞株から抽出した糖脂質は、ELISAプレート上にプレーティングした。次に、細胞および糖脂質を、FG27.10またはFG27.18の上清とインキュベートした。糖脂質に対する結合を、抗IgG-HRP/TMBでプロービングした。 図6:ELISAにより評価した、HSAとカップリングしたLewis抗原(a、b、x、およびy)に対するFG27.10の結合。505/4(抗シアリル-ジ-Le)、FG88.2(Lea-x)、FG88.7(Lea-x)、および225-Le(Le)を、陽性対照として含み、マウスHRPOは陰性対照として含めた。抗体活性は、405nmでの吸光度により測定した。 図7:FG27.10およびFG27.18の結合を、610の哺乳類のグリカン標的から構成されるThe Consortium for Functional Glycomicsのグリカンアレイに対してスクリーニングした。a)FG27.10、b)FG27.18、c)692(Ley/b)、およびd)BR96(Ley/x)の間の微細な特異性を比較した:ここで、a=Le、b=Le、y=Le、x-Le、D-=ジ、T-=トリ、S-=シアリル、Ex-=伸長した(extended)、φは、グリカンを含むマンノースを表し、y-x=Le-Leである。mAbがグリカンアレイの異なるバージョンでスクリーニングされているため、グリカン番号は、各mAbで同じではない場合があることに留意されたい。 同上。 図8:腫瘍細胞株のパネルから抽出した総タンパク質または脂質に結合したLeに対するFG27の結合。腫瘍細胞株、AGS細胞、HCT15細胞、OVCAR3細胞、MCF7細胞、およびH322細胞のライセート(1×10個の細胞の均等物)から抽出した総糖タンパク質または糖脂質に関連するLeに対するFG27の結合のウェスタンブロットによる検出。 図9:ある範囲の細胞株での抗LeおよびLe mAbの比較。SC101(692/29)およびBR96を、ある範囲の細胞株(ST16、HT29、C170、LoVo、Colo201、OVCAR-3、AGS)にわたり、0.1~30μg/mlで滴定し、ここでFG27の上清は、正味から1:30に希釈した。結合を、抗IgG-FITCでプロービングし、フローサイトメトリーにより分析した。 図10:692/29(Ley/b)、BR96(Ley/x)、およびFG27(Le)で染色した正常な食道、胃、十二指腸、回腸、結腸、膵臓、肺、および腎臓の代表的なIHC画像。 図11a:FG27のin vivoでの抗腫瘍活性。試験期間にわたる腫瘍増殖のパーセンテージは、ビヒクルのみの対照(PBS)と比較したマウスFG27 mAbの抗腫瘍活性を評価するために使用されるC170HM2バイオルミネセンスマウス腫瘍モデルで示されている。このモデルでは、バイオルミネセンスは、バイアビリティを表す。グループn≧9;この試験は、32日目に終了した。FG27での処置は、ビヒクル対照と比較して試験の最終日までに生物発光腫瘍量の有意な低減をもたらした(p=0.014)。図11b:BLIにより評価される注射部位の腫瘍量は、FG27処置での注射部位の腫瘍増殖の有意な低減を示している(p=0.05)。 図12:FG27のin vivoでの抗腫瘍活性。腫瘍増殖のパーセンテージが、陽性対照のmAbおよびビヒクルのみの対照(PBS)と比較したFG27の抗腫瘍活性を評価するために使用されるC170HM2バイオルミネセンスマウス腫瘍モデルで示されている。バイオルミネセンスは、このモデルでの腫瘍細胞のバイアビリティを表す。グループ n≧8;FG27での処置は、処置対照と比較して51日目までに腫瘍増殖のパーセンテージの有意な低下をもたらした(p=0.009)。図12b:ログランクMantel-Cox検定による分析は、ビヒクルのみの対照と比較してFG27処置グループの有意な生存を表している(p=0.035)。処置は、120日目に終了した。 図13a:抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステム(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)を使用した、BR96、H18A、Hu3S193、およびSC101と比較したマウスFG27重鎖可変領域のアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。図13b:抗体配列のナンバリングに関して標準化されたIMGTシステム(Lefranc, Giudicelli et al. 2009)を使用した、BR96、SC101、H18A、Hu3S193と比較したマウスFG27κ鎖可変領域のアミノ酸配列およびヌクレオチド配列。 同上。 同上。 同上。 図14:Leを発現する腫瘍細胞株のAGSに対するキメラIgG1(5μg/ml)およびIgG2(5μg/ml)mAbの、間接的な免疫蛍光およびフローサイトメトリー分析により評価される結合を、抗体のFG27.10(5μg/ml)およびFG27.18(5μg/ml)のマウスのバージョンと比較した。抗HLA mAbのW6/32(1/100)を、陽性対照として包含した。 図15a:マウスIgG3 mAb FG27.10が介在するST16細胞のPIの取り込みは、4℃であっても強力なPIの取り込みを誘導したが、IgG1バリアントのFG27.18はこれを誘導しなかった。図15b:腫瘍細胞株のパネル(AGS、Colo201、C170、C170HM2、MCF7、OVCA4、LoVo、MKN45、791T、およびSkov3)でのFG27.10およびFG27.18が介在するPIの取り込み。図15c:C170細胞でのFG27.10、FG27.18、CH27 IgG2、CH27 IgG1が介在するPIの取り込み。 同上。 図16:がん細胞株、AGS、MCF7、H322、およびC170のパネルでのある範囲の濃度(0.01nM~30nM)にわたるFG27.10、FG27.18、およびCH27のインターナリゼーションのデータ。mAbの細胞でのインターナリゼーションを、サポリンがコンジュゲートしたマウスIgGに対するヤギ抗体(ATSbio, IT#48)またはサポリンがコンジュゲートしたヒトIgGに対するヤギ抗体(ZAP)(F’abフラグメント)75ng/ウェルを使用して観察し、チミジンの取り込みの阻害により評価した(最後の24時間のインキュベーションの間に添加した)。対照のウェルは、培養培地のみ、無関係の陽性対照IgG3 mAb FG88、および二次コンジュゲートのみとインキュベートした細胞からなるものであった。 図17a:ADCC/CDCを媒介するFG27.10 mIgG3の例。標的細胞を、FG27.10の上清もしくは無関係なIgGを伴いヒトの血液から単離したPBMC(ADCC)また補体(CDC)とインキュベートした。三連のウェルの標準偏差を表すエラーバーが存在するが、データ点により不明確な場合がある。図17b:FG27.10、FG27.18、692/29、CH27 IgG1、およびCH27 IgG2とのインキュベーションでのMCF7腫瘍細胞株のADCC。これらは、1つの実験からの結果であるが、2つの反復を表す。図17c:4時間後のヒト血清を伴うFG27.10、FG27.18、692/29、CH27 IgG1、およびCH27 IgG2とのインキュベーション後のST16腫瘍細胞株のCDCによる平均殺滅パーセンテージ。対照としてハーセプチンを含めた。このアッセイは、段階希釈3、1、0.3、および0.1μg/mlで行い、各希釈物は、三連でインキュベートした。図17d:4時間後のヒト血清を伴うFG27.10、692/29、CH27 IgG1、およびCH27 IgG2とのインキュベーション後のAGS細胞のCDCによる平均殺滅パーセンテージ。このアッセイは、段階希釈3、1、0.3、および0.1μg/mlで行い、各希釈物は、三連でインキュベートした。 同上。 同上。 図18:FG27重鎖のGibbs Analysis I:配列同一性。構造上重要な残基が強調されている:プロリン残基は白色で輪郭が付されており、システイン残基は黒色で輪郭が付されており、アスパラギン残基は灰色で輪郭が付されている。 図19:FG27重鎖のGibbs Analysis II:同一性および類似性のスコア、4Å近位残基およびCDRのループ長。システイン残基は、白色で輪郭が付されている。 図20:ヒト重鎖ドナー配列生殖系列の分析。 図21:FG27重鎖ヒト化戦略の構造上重要な残基が強調されている:プロリン残基は白色で輪郭が付されており、システイン残基は黒色で輪郭が付されており、アスパラギン残基は灰色で輪郭が付されている。灰色で輪郭が付されておりかつイタリック体の残基は、マウス残基への逆翻訳(back-translation)を表す。 図22:27 κ軽鎖のGibbs Analysis I:配列同一性。構造上重要な残基は強調されている:プロリン残基は白色で輪郭が付されており、システイン残基は黒色で輪郭が付されており、アスパラギン残基は灰色で輪郭が付されている。 図23:FG27 κ軽鎖のGibbs Analysis II:同一性および類似性のスコア、4Å近位残基およびCDRのループ長。 図24:ヒトκ軽鎖ドナー配列生殖系列の分析。 図25:FG27κ軽鎖ヒト化戦略。構造上重要な残基が強調されている:プロリン残基は白色で輪郭が付されており、システイン残基は黒色で輪郭が付されている。太字の残基は、マウス残基への逆翻訳を表す。 図26:cFG27陽性対照抗体およびc1210陰性対照抗体を含む、LewRHAとLewRKA、LewRKB、LewRKC、またはLewRKD、およびLewRHBとLewRKA、LewRKB、LewRKC、またはLewRKDとして表される抗体の組み合わせでのLewisY-HSA抗原に対する抗体の結合の比較。 図27。cFG27陽性対照抗体を含む、LewRHAとLewRKA、LewRKB、LewRKC、またはLewRKD、およびLewRHBとLewRKA、LewRKB、LewRKC、またはLewRKDの熱的安定性。 図28。Lewis FG27ヒト化バリアントhLewAB、hLewAC、hLewAD、hLewBCおよび対照マウスFG27のサーマルシフトの分析。 図29。FG27ヒト化バリアントhLewAB、hLewAC、hLewAD、hLewBCおよび対照マウスFG27の抗体の親和性のBiaCore分析。 図30。CIC(Cross-Interaction Chromatography)により測定される、FG27ヒト化バリアントhLewAB、hLewAC、hLewAD、hLewBCおよび対照マウスFG27での非特異的なタンパク質間相互作用。 図31。細胞株のパネルに対するFG27.10、FG27.18、ch27IgG1、およびヒト化バリアントhLewACの結合。 図32:27hIgG1と比較したi27G1によるMCF7(パネルi)およびAGS(パネルii)での増殖阻害の有意な増大。27hIgG1と比較したi27G1による機能的な親和性の有意な増大(SPR)(パネルiii)。i27G1は、MCF7で同等のADCCの活性(パネルiv)およびCDCの活性(パネルv)を維持している。親のコンストラクトと比較した有意性を、多重比較のためダネットの補正を伴い2元ANOVA(直接的な細胞傷害性)または1元ANOVA(機能的な親和性)から推定した。 図33:「i27G1」抗体の各軽鎖および重鎖のアミノ酸配列および核酸配列。
方法
腫瘍細胞株に対する結合:1×10個のがん細胞を、50μlの一次抗体と4℃で1時間インキュベートした。細胞を、200μlのRPMI 10%のNBCS(new born calf serum)(NBCS:Sigma, Poole, UK)で洗浄し、1,000rpmで5分間回転させた。上清を廃棄し、50μlのFITCがコンジュゲートした抗マウスIgGのFcに特異的なmAb(Sigma;RPMI 10%のNBCSにおいて1/100)を、二次抗体として使用した。細胞を、暗室において4℃で1時間インキュベートし、次に、200μlのRPMI 10%のNBCSで洗浄し、1,000rpmで5分間回転させた。上清を廃棄した後、0.4%のホルムアルデヒドを使用して細胞を固定した。サンプルを、Beckman coulter FC-500フローサイトメーター(Beckman Coulter, High Wycombe, UK)で分析した。生のデータを分析およびプロットするために、WinMDI 2.9ソフトウェアを使用した。
血液に対する結合:50μlの健常なドナーの血液を、50μlの一次抗体と4℃で1時間インキュベートした。血液を、150μlのRPMI 10%のNBCSで洗浄し、1,000rpmで5分間回転させた。上清を廃棄し、50μlのFITCがコンジュゲートした抗マウスIgGのFcに特異的なmAb(RPMI 10%のNBCSにおいて1/100)を、二次抗体として使用した。細胞を、暗室において4℃で1時間インキュベートし、次に150μlのRPMI 10%のNBCSで洗浄し、1,000rpmで5分間回転させた。上清を廃棄した後、50μl/ウェルのCal-Lyse(Invitrogen, Paisley, UK)を使用し、次に500μl/ウェルの蒸留水を使用して、赤血球を溶解した。その後、この血液を、1,000rpmで5分間回転させた。上清を廃棄し、0.4%のホルムアルデヒドを使用して細胞を固定した。サンプルを、FC-500フローサイトメーター(Beckman Coulter)で分析した。生のデータを分析およびプロットするために、WinMDI 2.9ソフトウェアを使用した。
細胞膜糖脂質の抽出:細胞のペレット(5×10個の細胞)を、500μlのマンニトール/HEPESバッファー(50mMのマンニトール、5mMのHEPES、pH7.2、両方ともSigma)に再懸濁し、それぞれ30パルスで3つの針(23G、25G、27G)に通した。1MのCaCl5μlを細胞に添加し、上記のようにそれぞれ30パルスで3つの針に通した。剪断された細胞を氷上で20分間インキュベートした後、3,000gで15分間、室温(RT)にて回転させた。上清を回収し、48,000gで30分間、4℃で回転させ、上清を廃棄した。ペレットを1mlのメタノールに再懸濁した後、1mlのクロロホルムに再懸濁し、回転させながらRTで30分間インキュベートした。次に、このサンプルを、1,200gで10分間回転させて沈殿したタンパク質を除去した。細胞膜糖脂質を含む上清を回収し、-20℃で保存した。
グライコーム分析:FG27 mAbの微細な特異性を明確にするために、抗体を、FITC標識し、Consortium for Functional Glycomics(http://www.functionalglycomics.org/static/consortium/resources/resourcecoreh8.shtml])へ送付した。ここで、これらは、600以上の天然および合成のグリカンに対してスクリーニングされた。簡潔に述べると、アミノリンカーを伴う合成および哺乳類のグリカンが、N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)により活性化されるガラスの顕微鏡スライド上にプリントされ、アミド結合を形成する。この作用は、エモリー大学のCFGのCore Hにより行われた。FG27は、PBSにおいて1μg/mlにて、室温で試験した。簡潔に述べると、抗体サンプルを、マイクロアレイのプリントした表面に適用し、湿潤したチャンバーにおいて1時間インキュベートした。次に、このスライドをPBSで4回すすぎ、その後、蛍光標識した(Alexa Fluor 488)抗ウサギIgGを添加し、1時間インキュベートした。次に、このスライドをPBSで4回すすぎ、蛍光を、Perkin-Elmer microarray XL4000スキャナで測定し、Imagene software(BioDiscovery)を使用して分析した。
使用したプロトコルのさらなる詳細を、以下に記載する。
標識されていないモノクローナル抗体を用いたグリカン結合アッセイ
1.イントロダクション:
1.1.Core Hの主な目的は、プリントされたグリカンマイクロアレイを使用して研究者により提出されたグリカンが結合するタンパク質(Glycan Binding Protein:GBP)および様々な生物の結合特異性を決定することである。
2.参照アドレス:
2.1.www.functionalglycomics.org
3.必要とされる物質:
3.1.グリカンが、白くエッチングされたバーコードおよび黒色のマークを有するスライド面にプリントされているスライド(Core D)-この領域には触れないこと。
3.2.カバーガラス(Fisher scientific, 12-545F)
3.3.湿潤したスライド処理チャンバー(Fisher scientific, NC9091416)、またはペトリ皿を使用する自家製のシステム;ここでチャンバーの底に湿潤したペーパータオルを伴う。
3.4.スライドを洗浄するための100mlのCoplinジャー
3.5.Tris-HCl(Fisher scientific, BP152-1)
3.6.NaCl(Fisher scientific, S271-3)
3.7.CaCl2(Fisher scientific, C79-500)
3.8.MgCl2(Fisher scientific, BP214-500)
3.9.リン酸二水素カリウム(Fisher scientific, P285-3)
3.10.dH20
3.11.シアニン5-ストレプトアビジン(ZYMED 43-4316)
3.12.適切な二次抗体、可能な場合は蛍光標識されている。
3.13.BSA(Fisher scientific, Bp1600-100)
3.14.Tween-20(EMD Biosciences, 655205)
3.15.アジ化ナトリウム(fisher scientific, S227-500)
3.16.ProScanArray Scanner(Perkin Elmer)
4.バッファー:
4.1.TSM=20mMのTris-HCl、pH7.4 150mMのNaCl、2mMのCaCl2、2mMのMgCl2
4.2.TSM Wash Buffer(TSMW)=TSM Buffer+0.05%のTween-20
4.3.TSM Binding Buffer(TSMBB)=TSM buffer+0.05%のTween 20+1%のBSA
5.プロトコル:
5.1.洗浄バッファー(TSM、TSM Wash Buffer、およびH2O)のワーキングストックを作製するか、または試薬を集めて、冷蔵庫にあった場合には室温へ戻す。
5.1.1.Buffer(A)TSM-20mMのTris-HCl、pH7.4 150mMのNaCl、2mMのCaCl2、2mMのMgCl2
5.1.2.Buffer(B)TSM Wash Buffer(TSMW)-TSM Buffer+0.05%のTween-20
5.1.3.Buffer(C)TSM Binding Buffer(TSMBB)-TSM buffer+0.05%のTween 20+1%のBSA
5.1.4.dH2O
5.2.抗体の特性に基づきTSMBBまたは適切な結合バッファーに抗体を最終濃度5~50μg/mlとなるまでまたは分析に必要とされる適切な濃度まで希釈することにより100μlのサンプルを調製。
5.3.デシケーターからスライドを取り出し、サンプル名を、スライドの黒色のマークの外側のバーコード近くに付ける。
5.4.100mlのTSMWを含むガラスのCoplin染色ジャーに5分間置くことによりスライドを水和させる。
5.5.スライドを直立させて液体を排出することによりスライドから過剰な液体を除去する。
5.6.黒色のマークの間の左端のスライドの近くに70μlのサンプル(5.2参照)を注意深く適用。
5.7.スライドの上にカバーガラスをゆっくりと置き、カバーガラスの下のサンプルに泡が形成されないようにする。必要な場合はピペットチップでカバーガラスを優しくタッピングするかまたはカバーガラスの片側をゆっくりと持ち上げることにより泡を除去する。カバーガラスが黒色のマークの間にあることを確かめる。
SDS-PAGEおよびウェスタンブロット分析:簡潔に述べると、10または10個の細胞均等物(細胞ライセート、細胞膜脂質抽出物)を、FG27の結合に関して分析した。腫瘍細胞の細胞膜脂質抽出物および細胞ライセートを、ジチオスレイトール(DTT; Pierce Biotechnology, ThermoFisher, Loughborough, UK)で還元し、NOVEXの4%~12%のBis-Tris gels(Invitrogen)を使用してSDS-PAGEに供し、1×transfer buffer(20x, Invitrogen)および20(v/v)%のメタノールを使用してHybond-P PVDF膜(GE Healthcare, Amersham, UK)に、30Vで1時間移した。膜を、0.05(v/v)%のTween-PBSにおいて5(w/v)%の非脂肪ドライミルクで1時間ブロッキングし、次に、Tween-PBS、2%のBSAで希釈した一次抗体で1時間プロービングした。一次抗体の結合を、ビオチンとコンジュゲートした抗マウスIgGのFcに特異的な二次抗体(Sigma;Tween-PBSにおいて1/2000希釈、2%のBSA)を使用して1時間検出し、IRDye 800CWストレプトアビジン(LICOR Biosciences, UK;Tween-PBS 2%のBSAにおいて1/1000)を使用して可視化した。
FG27の免疫組織化学的検査の評価:FG27の治療上の価値を決定するために、これを、免疫組織化学的検査(IHC)により、胃、結腸直腸、卵巣、および乳房の腫瘍組織のマイクロアレイでスクリーニングした。
方法:免疫組織化学的検査を、標準的なアビジン-ビオチンペルオキシダーゼ(avidin-biotin peroxidise)の方法を使用して行った。パラフィン包埋組織切片を60℃に熱したブロックに置き、パラフィンを融解させた。組織切片を、キシレンで脱パラフィン処理し(deparaffinise)、等級付けされたアルコールを介して再水和させた。次に、この切片を、500mlのクエン酸塩バッファー(pH6)に浸し、マイクロ波(Whirlpool)で20分間加熱して、抗原を回収した。内因性ペルオキシダーゼの活性を、内因性ペルオキシダーゼ溶液(Dako Ltd, Ely, UK)と組織切片を5分間インキュベートすることによりブロッキングした。正常なブタ血清(NSS;Vector Labs, CA, USA; 1/50 PBS)を各切片に20分間添加し、非特異的な一次抗体の結合をブロッキングした。全ての切片をAvidin D/Biotin blocking kit(Vector Lab)と15分間インキュベートし、それぞれの、アビジンおよびビオチンの非特異的な結合をブロッキングした。切片をNSS(1/50 PBS)で5分間再度ブロッキングした。次に、組織切片を一次抗体とRTで1時間インキュベートし、抗β-2-ミクログロブリン(Dako Ltd;PBSにおいて1/100)mAbおよびPBS単独を、それぞれ陽性対照および陰性対照として使用した。組織切片をPBSで洗浄し、ビオチン化ヤギ抗マウス/ウサギイムノグロブリン(Vector Labs; 1/50 in NSS)とRTで30分間インキュベートした。組織切片をPBSで洗浄し、予め形成させた1/50(PBS)のストレプトアビジン-ビオチン/西洋ワサビペルオキシダーゼの複合体(Dako Ltd)とRTで30分間インキュベートした。3,3’-ジアミノベンジジン・4塩酸塩(3,3’-Diaminobenzidine tetra hydrochloride:DAB)を、基質として使用した。各切片を、100μlのDAB溶液と2回、5分間インキュベートした。最後に、切片を、ヘマトキシリン(Sigma-Aldrich, Poole Dorset, UK)で軽く対比染色した後、等級付けされたアルコールで脱水させ、キシレンに浸すことにより洗浄し、DPX(Distyrene, plasticiser, xylene)封入剤(Sigma)を用いてスライドを乗せた。
FG27.10およびFG27.18の重鎖および軽鎖の可変領域の同定
細胞の供給源および総RNAの調製:ハイブリドーマFG27.10およびFG27.18由来の約5×10個の細胞を、組織培養物から採取し、PBSで1回洗浄し、細胞ペレットを、500μlのTrizol(Invitrogen)で処置した。細胞を試薬に分散させた後、これらを、RNAを製造社のプロトコルにより調製するまで-80℃で保存した。RNAの濃度および純度は、Nanodropにより決定した。cDNA合成の前に、RNAをDNase Iで処置し、製造社の推奨にしたがい、ゲノムDNAのコンタミネーションを取り除いた(DNase I recombinant, RNase-free, Roche Diagnostics, Burgess Hill, UK)。
cDNAの合成:第1の鎖のcDNAを、第1の鎖のcDNA合成キットおよびAMV逆転写酵素を使用して、製造社のプロトコル(Roche Diagnostics)にしたがい、3μgの総RNAから調製した。cDNA合成の後、逆転写酵素の活性を、90℃で10分間インキュベートすることにより破壊し、cDNAを-20℃で保存した。
cDNAの質を評価するためのGAPDH PCR:PCRを使用して、cDNAの質を評価した;マウスGAPDHハウスキーピング遺伝子に特異的なプライマー(5’-TTAGCACCCCTGGCCAAGG-3’および5’-CTTACTCCCTTGGAGGCCATG-3’)を、ホットスタートTaqポリメラーゼ(NEB, Hitchen, UK)と共に35サイクルで使用した(95℃、3分間、次に94℃/30秒、55℃/30秒、72℃/1分間の35サイクル:72℃で10分間の最終的な仕上げのステップ)。増幅した産物を、アガロースゲル電気泳動により評価した。
FG27可変領域のクローニングのためのPCRプライマー設計:プライマーを、PCR産物の配列データに基づき重鎖および軽鎖の可変領域を増幅するように設計した。プライマーを、hIgG1/κ二重発現ベクターpDCOrig-hIgG1において固有の制限酵素部位の中への関連する鎖のクローニングを可能にするように設計した。各5’プライマーは、定義した可変領域の開始コドンおよびリーダーペプチドに対し標的化されており、開始コドンの5’のすぐ近くにコザックコンセンサス(Kozak consensus)を伴う。各3’プライマーは、抗体配列の結合領域に相補的であるように、鎖のクローニング後にリーディングフレームを維持するように、および通常結合領域/定常領域のジャンクションで見出されるアミノ酸配列を保存するように、設計された。全てのプライマーは、Eurofins MWGから購入した。
重鎖可変領域PCR:イムノグロブリン重鎖可変領域の使用は、以前に公開されたプライマーのセット(Jones and Bendig 1991)を用いたPCRを使用して決定した。マウスmAbアイソタイピング試験キット(Serotec, Oxford, UK)を使用した以前の結果は、FG27.10がマウスIgG3抗体であり、FG27.18がマウスIgG1抗体であることを表している。よって、適切な定常領域のリバースプライマーを使用して、定常領域から増幅した。PCRの増幅は、35サイクル(94℃、5分間、次に94℃/1分間、60℃/1分間、72℃/2分間の35サイクル;72℃で20分間の最終的な仕上げステップ)で、ホットスタートTaqポリメラーゼを用いて以前に決定した抗体サブクラスに特異的な、12のマウスVH領域に特異的な5’プライマーおよび3’プライマーで行った。増幅した産物は、アガロースゲル電気泳動により評価した。正の増幅は、VH4プライマーでもたらされた。
軽(κ)鎖可変領域のPCR:イムノグロブリン軽鎖可変領域の使用を、以前に公開されたプライマーのセット(Jones and Bendig 1991)を用いたPCRを使用して決定した。マウスmAbアイソタイピング試験キットを使用した以前の結果は、FG27.10およびFG27.18の両方がκ軽鎖を使用したことを表している。PCRの増幅は、35サイクル(94℃、5分間、次に94℃/1分間、60℃/1分間、72℃/2分間の35サイクル;72℃で20分間の最終的な仕上げステップ)で、ホットスタートTaqポリメラーゼを用いてマウスVκ領域に特異的な5’および3’のマウスCκに特異的なプライマーで行った。増幅産物は、アガロースゲル電気泳動により評価した。正の増幅は、FG27.10およびFG27.18の両方でVκ1およびVκ2プライマーによってもたらされた。
PCR産物の精製およびシーケンシング:PCR産物を、Qiaquick PCR精製キット(Qiagen, Crawley, UK)を使用して精製した。得られたDNAの濃度は、Nanodropにより決定し、純度は、アガロースゲル電気泳動により評価した。PCR産物を、University of Nottingham DNA sequencing facility(http://www.nottingham.ac.uk/life-sciences/facilities/dna-sequencing/index.aspx)にて元の5’および3’のPCRプライマーを使用してシーケンシングした。配列は、IMGTデータベース検索施設(http://www.imgt.org/IMGT_vquest/vquest?livret=0&Option=mouseIg)を使用して分析した(V領域の同定、ジャンクションの分析)。シーケンシングは、FG27.10およびFG27.18が、同一の重鎖および軽鎖の可変領域を共有することを示した。十分な残基の定常領域が、重鎖配列に存在し、FG27.10がmIgG3のサブクラスでありFG27.18がmIgG1のサブクラスであり、この2つが単一の脾細胞のNSO融合イベントからもたらされていることが確認された。
クローニング戦略:PCRプライマーに組み込まれた制限部位を使用するpDCOrig-hIgG1へのPCR産物の直接的なクローニングは、以前のScancellの経験から比較的非効率であることが知られていた。よって、デュアルクローニング戦略(dual cloning strategy)を採用した:プルーフリーディングポリメラーゼを使用して作製したPCR産物をpDCOrig-hIgG1およびTAベクター(pCR2.1;Invitrogen)の両方へ同時にクローニングし、ここで、TAベクターにクローニングした産物は、最初のpDCOrig-hIgG1クローニングが失敗した場合の容易に増幅される物質のバックアップ供給源として機能した。
クローニングのためのFG27.18重鎖/軽鎖PCR:PCRの増幅を、35サイクル(98℃で3分間、次に98℃/30秒間、58℃/30秒間、72℃/45秒間の35サイクル;72℃、3分間の最終的な仕上げステップ)で前述のFG27.18 cDNAテンプレートを使用して上述のプルーフリーディングポリメラーゼ(Phusion;NEB)およびクローニングプライマーを使用して行った。増幅の成功は、アガロースゲル電気泳動により確認した。
方法1-直接的な軽鎖クローニング:増幅したFG27.18の軽鎖を、制限酵素BsiWIおよびBamHIを用いて製造社の指示(NEB)にしたがい、逐次消化した。ベクター(以前にクローニングした抗体由来のV領域を含むpDCOrig-hIgG1)を、同時に消化した。ベクターのDNAを、QIAquickゲル抽出キット(Qiagen)を使用してアガロースゲルにより精製し、インサートDNAを、PCR精製キットを使用して精製した。NanodropによるDNAの定量化の後、ベクターのDNAを、製造社の推奨(Antarctic Phosphatase, NEB)によりホスファターゼで処置し、軽鎖のインサートを、ベクター(T4 DNAリガーゼ, NEB)の中にライゲートした。ライゲートしたDNAを、化学的にコンピテントなTOP10F’細胞(Invitrogen)の中に形質転換し、35μg/mlのZeocin(Invitrogen, Toulouse, France)を補充したLBアガープレートに播き、次に37℃で一晩インキュベートした。
方法2-TOPO軽鎖のクローニング:増幅したFG27.18の軽鎖を、Taqポリメラーゼ(NEB)で、72℃で15分間処置し、TAクローニングと適合可能な「A」のオーバーハングを添加した。処置したPCR産物をTOPO TAベクターpCR2.1(Invitrogen)とインキュベートし、製造社の指示に従い、化学的にコンピテントなTOP10F’細胞の中に形質転換した。形質転換した細菌を、アンピシリン(80μg/ml)を補充したLBアガープレートに播き、次に37℃で一晩インキュベートした。コロニーを液体培養液(80μg/mlのアンピシリンを補充したLB)において増殖させ、プラスミドDNAを調製した(spin miniprep kit, Qiagen)。インサートの存在を、BsiWIおよびBamHIでの逐次的な消化およびアガロースゲル電気泳動により確認した。T7およびM13revプライマーを使用してコロニーからシーケンシングをminiprep DNAで行った。1つのこのようなコロニーに由来するDNAインサートは、予測されるFG27.18軽鎖配列を有しており;300mlの細菌のLB/アンピシリン培養物を、一晩増殖させ、プラスミドDNAを、maxiprep(plasmid maxi kit, Qiagen)により調製した。Maxiprep DNAのインサートは、シーケンシングにより確認した。
TOPO重鎖のクローニング:増幅したFG27.18重鎖を、Taqポリメラーゼ(NEB)を用いて72℃で15分間処置し、「A」のオーバーハングを添加した。処置したPCR産物をTOPO TAベクターpCR2.1とインキュベートし、上述の化学的にコンピテントなTOP10F’細胞に形質転換した。形質転換した細菌を、アンピシリンを補充したLBアガープレートに播き、次に37℃で一晩インキュベートした。コロニーを液体培養液(LB/アンピシリン)で増殖させ、プラスミドDNAを調製した(spin miniprep kit)。インサートの存在を、HindIIIおよびAfeIでの消化ならびにアガロースゲル電気泳動により確認した。シーケンシングは、T7およびM13revプライマーを使用して多くのコロニーからminiprep DNAで行った。1つのこのようなコロニー由来のDNAインサートは、予測したFG27.18重鎖配列を有しており;300mlの細菌のLB/アンピシリン培養物を一晩増殖させ、プラスミドDNAを、maxiprep(plasmid maxi kit, Qiagen)により調製した。Maxiprep DNAインサートを、シーケンシングにより確認した。
pDCOrig-hIgG1二重発現ベクターの軽鎖のクローニング:FG27.18軽鎖を、BsiWIおよびBamHIで逐次消化することによりTOPOベクターpCR2.1から消化させ、400bpのインサートDNAアガロースゲルを、QIAquickゲル抽出キット(Qiagen)を使用して製造社の推奨に従い精製した。このインサートを、以前に調製したpDCOrig-hIgG1ベクター(上記参照)にライゲートし、化学的にコンピテントなTOP10F’細胞に形質転換した。形質転換を、35μg/mlのZeocinを補充したLBアガープレートに播き、次に37℃で一晩インキュベートした。
コロニーを、液体培養液(35μg/mlのZeocinを補充したLB)で増殖させ、プラスミドDNAを調製した(spin miniprep kit, Qiagen)。シーケンシングを、ヒトκ定常領域に位置するP6シーケンシングプライマーを使用して全てのコロニー由来のminiprep DNAで行った。コロニー由来のDNAインサートは、pDCOrig-hIgG1に正確に挿入された、予測したFG27.18軽鎖配列を有しており;300mlの細菌性のLB/zeocin培養物を、一晩増殖させ、プラスミドDNAを、maxiprep(plasmid maxi kit, Qiagen)により調製した。
pDCOrig-hIgG1二重発現ベクター重鎖のクローニング:FG27.18重鎖インサートを、HindIIIおよびAfeIでの消化によりTOPOベクターpCR2.1から消化させた。FG27.18κ軽鎖(上記で調製)を含むベクター(pDCOrig-hIgG1-27.18k)もまた、HindIIIおよびAfeIで消化させた。次に、ベクターのDNAを、製造社の推奨(Antarctic Phosphatase, NEB)にしたがい、ホスファターゼで処置した。アガロースゲル電気泳動の後、6.5kbのpDCOrig-hIgG1ベクターのバンドおよび400bpのFG27.18Hインサートバンドを、QIAquickゲル抽出キット(Qiagen)を製造社の推奨に従い使用して単離した。このインサートを、pDCOrig-hIgG1ベクターへライゲートし、化学的にコンピテントなTOP10F’細胞へと形質転換した。形質転換物を、35μg/mlのZeocinを補充したLBアガープレートに播き、次に37℃で一晩インキュベートした。コロニーを、液体培養液(35μg/mlのZeocinを補充したLB)で増殖させ、プラスミドDNAを調製した(spin miniprep kit, Qiagen)。インサートの存在は、HindIIIおよびAfeIでの消化ならびにアガロースゲル電気泳動により確認した。シーケンシングは、ヒトIgG1定常領域に位置するP3revシーケンシングプライマーを使用して多くのコロニーからのminiprep DNAで行った。コロニーのうちの1つに由来するDNAインサートは、pDCOrig-hIgG1に正確にインサートされた予測したFG27.18重鎖配列を有しており;300mlの細菌性LB/zeocin培養物を一晩増殖させ、プラスミドDNAを、maxiprep(plasmid maxi kit, Qiagen)により調製した。シーケンシングを使用して、重鎖および軽鎖の両方の位置を確認した。
キメラ抗体コンストラクトの発現、精製、および性質決定:本発明に記載のキメラ抗体の発現および精製のための方法は、当該分野でよく知られている方法を使用して達成できる。簡潔に述べると、抗体は、一時的にかまたはその後安定しているトランスフェクトされた細胞から回収した上清から、標準的なプロトコル、たとえばSambrook et al., 2001 (Sambrook and Russell 2001)に基づくプロテインAまたはプロテインGのアフィニティクロマトグラフィーにより、精製され得る。
QuikChange Lightning Site-Directed Mutagenesis Kit(Stratagene)
以下に記載のように反応を調製する:
5μlの10×反応バッファー
0.12μl(25ng)のRHAまたはRKAテンプレート
1.3μl(125ng)のオリゴヌクレオチド変異プライマーFor
1.3μl(125ng)のオリゴヌクレオチド変異プライマーRev 1μlのdNTPmix
1.5μlのQuikSolution reagent ddHO(50μlの最終体積まで)
1μlのQuikChange Lightning Enzyme
1.以下の表に概説されたサイクリングパラメータを使用して各反応を循環させる。
Figure 2022543367000001
2.2μlのDpn I制限酵素を添加する。
3.各反応物を優しく完全に混合し、手短に微量遠心機にかけ、直後に37℃で5分間インキュベートして親のdsDNAを消化させる。
4.各反応物由来のDpnIで処置したDNA2μlを別々の45μl(+2μlのβ-ME)のアリコートのXL10-Goldウルトラコンピテントセルに形質転換する(TOP10(商標)E. coliの形質転換を参照)。
5.Phusion法、miniprep、および配列を使用してコロニーをスクリーニングし、正確な変異を確認する。
Q5(登録商標)Site-Directed Mutagenesis Kit(NEB Protocol):
1.薄壁PCRチューブで以下の試薬をアセンブリする。
Figure 2022543367000002
サイクル
Figure 2022543367000003
キナーゼ、リガーゼ、およびDpnI(KLD)処置
2.以下の試薬を添加し、RTで5分間インキュベートする:1μlのPCR産物
5μlの2X KLD反応バッファー 1μl 10XKLD Enzyme Mix
3μlのヌクレアーゼフリーの水
3.各反応由来のKDL混合物5μlを別々の50μlのNEB 5-α Competent E. coliに形質転換する。チューブを注意深く4~5回軽くたたき混合する。ボルテックスにはかけない。
4.混合物を氷上に30分間置く。
5.42℃で30秒間ヒートショックにかける。氷上に5分間おく。
6.950μlのRT SOCを混合物内へとピペッティングする。
7.振盪(250rpm)させながら37℃で60分間インキュベートする。
8.チューブを軽くたたき、反転させることにより細胞を完全に混合し、次に、50μlをカナマイシンプレートに播き、37℃で一晩インキュベートする。
9.GoTaq Green method、miniprep、および配列を使用してコロニーをスクリーニングして、正確な変異を確認する。
IgGの定量化:
96ウェルのイムノプレートの各ウェルを100μlのアリコートの0.4μg/mlのヤギ抗ヒトIgG抗体でコーティングし、PBSで希釈し、4℃で一晩インキュベートする。(プレートは、この段階で1カ月間保存され得る)。同様に、別のブランクプレートを、BSA/PBSブロッキング溶液でコーティングする。過剰なコーティング溶液を除去し、プレートを200μl/ウェルの洗浄バッファーで3回洗浄する。ブランクプレートの中に、列2行B~Gのウェルを除き、120μlのSECバッファーを全てのウェルに分配する。SECバッファーにおいて1μg/mlのヒトIgG1/κ抗体の溶液を調製し、標準物質として扱う。列2行BおよびCのウェルに240μl/ウェルをピペッティングする。トランスフェクトした細胞由来の培地を遠心し(250g、5分間)、上清を保存する。「DNAのない」対照(ここでcos細胞はDNAの非存在下でトランスフェクトされた)由来の上清240μlを、列2行Dのウェルにピペッティングする。240μl/ウェルの実験の上清を列2行E、F、およびGのウェルにピペッティングする。列2、行B~Gのウェルの240μlのアリコートを混合し、120μlを、列3の隣のウェルに移す。標準物質、対照、および実験のサンプルの2倍希釈のシリーズを用いて列11まで続ける。抗IgGでコーティングされたプレートの各ウェルから対応するウェルまで100μlを移す。37℃で1時間インキュベートする。全てのウェルを洗浄バッファー(200μl)で3回洗浄する。ヤギ抗ヒトκ軽鎖ペルオキシダーゼコンジュゲートをSECバッファーで5000倍に希釈し、各ウェルに100μlを添加する。インキュベーションおよび洗浄ステップを反復する(ステップ9)。150μlのK-BLUE基質を各ウェルに添加し、暗室にてRTで10分間インキュベートする。50μlのRED STOP溶液を各ウェルに添加することにより反応を停止させる。655nmにて光学密度を読み取る。
Lewis結合ELISA
94ウェルMaxiSorpプレート(Nunc)の各ウェルをPBSにおいて100ng/ウェルのLewis Y HSAペプチドでコーティングし、4℃で一晩インキュベートする。PBS-T(0.1%のTween20)で3回洗浄する。未処置のプレートを、ウェルあたり250μlのPBS/0.2% BSA/0.05%のTween20でブロッキングし、RTで1時間インキュベートする。PBS-Tで3回洗浄する。240μlの抗体(必要な場合はPBS/0.2% BSA/0.05%のTween20で希釈)を列1のウェルに添加し;120μlのバッファー(PBS/0.2% BSA/0.05%のTween20)を他のウェルに添加する。120μlを列1から列2の隣のウェルへ移す。実験サンプルの2倍希釈のシリーズを用いて列12まで続ける。希釈プレートから実験プレートへウェルあたり100μlを移す。RTで1時間インキュベートする。PBS-Tで3回ウェルを洗浄する。ヤギ抗ヒトFcペルオキシダーゼコンジュゲートをPBS/0.2% BSA/0.05%のTween20で10000倍に希釈(または抗マウスを10000倍に希釈)し、100μlを各ウェルに添加する。RTで1時間インキュベートし、洗浄ステップを反復する。ウェルあたり150μlの基質(K-Blue)を添加し、RTで150分間インキュベートする。50μlのRED STOP溶液を各ウェルに添加することにより反応を停止させる。650nmにて光学密度を読み取る。
熱的安定性
完全にヒト化した抗体およびキメラ対照をTBS/0.2%のTweenで1μg/mlに希釈し、PCRチューブの中にEC80濃度に適した容量でアリコートする。同じバッファーを用いて容量を最大100μlにする。各チューブを別々に30℃~85℃の間の温度で10分間、5℃のインターバルを伴いながら加熱し、4℃に冷却する。1μg/mlのストックを1時間凍結し、次に、EC80濃度に希釈する。96ウェルプレートにおいてウェルあたり各抗体100μlを使用してLewis Y HSAペプチドに対する結合アッセイを行う(二連で各温度にてアッセイする)。
サーマルシフトの比較
最終容量25μlで96ウェルプレートの白色PCRプレートにサンプルを直接調製する(1および2μMの精製した抗体の最終濃度)。Sypro Orange-PBSバッファーで1:100のストックを作製し、次に1:10を最終的なサンプルに添加する(たとえば25μlに2.5μl)。MxPro software, SYBR Green method, (filter=FRROX,参照色素なし)を使用してqPCR機器に充填する。熱的プロファイルの設定-1℃の増大の71サイクル。結果をプロットし、Tmを決定する。
ヒト化mabの精製
機器:GE Healthcare AKTAxpress(商標)Purification System
ソフトウェア:UNICORN
カラム:HiTrap MabSelect SuRe, 1ml;HiLoad 16/600 Superdex 200pg
移動相:IgG溶出バッファー、ダルベッコ1×PBS
サンプルプレップ:0.22μmを介して濾過
注入容量:DPBSにおける200mlのExpi293条件付け培地(1:1)
流速:0.5ml/分のサンプルの充填;1.5ml/分でゲルろ過;
1ml/分で溶出
凝集の比較
機器:thermostatted column compartment, Wyatt Technology Dawn Heleos, Wyatt Technology Optilab TRexを備えたAgilent 1260 infinity HPLCシステム
分析ソフトウェア:Wyatt Technology Astra version 6.1.1.17
カラム:Acquity UPLC BEH200 SEC, 4.6 x 150mm, 1.7μm
移動相:0.05%のアジ化ナトリウムを含むダルベッコ1×PBS
サンプルプレップ:PES 0.22μmを介して濾過
サンプル濃度:様々な注入容量:20μl
分析温度:30℃
流速:0.4ml/分
CIC(Cross-interaction chromatography)
CIC(Cross-interaction chromatography)分析を行い、非特異的なタンパク質間相互作用に対する傾向を評価し、下流で製造問題をもたらし得る、何らかの溶解度の問題の同定を提供した。
サンプルを、2つの別々の20μlの注入(0.5mg/ml)により;最初に30mgのヒトポリクローナルIgG(Sigma 14506)とカップリングした1mlのNHS活性化樹脂(GE Healthcare)の上で、第2に対照のカラムとしてカップリングされた1mlのNHS活性化樹脂のブランクの上で分析した。移動相は、0.01%のアジ化ナトリウム(0.1ml/分)を含むダルベッコPBS(Sigma D8537)からなり、全ての実験は、25℃で行った。溶出したサンプルは、UV吸光度(thermostatted column compartmentを備えたAgilent 1260 Infinity HPLC system)により検出し、データは、Wyatt Technology ASTRAソフトウェア(バージョン6.1.2.83)を使用して分析し、サンプルピークの保持時間を決定した。次にこれらを使用して、保持因子k’を計算した。
Figure 2022543367000004
(式中、Trは、ポリIgGのカラムでのサンプルの保持時間であり、Tmは、モック(対照)カラム上の保持時間である。
表面プラズモン共鳴(SPR):Lewis Y HSAコンジュゲートをCM5チップにカップリングし、FG27.10およびFG27.18 mAb(0.01μM~1μMの範囲の濃度)を30μl/分で注入した。結合データを、BIA評価ソフトウェアを使用して異種性リガンドモデルに適合した。
抗体のインターナリゼーション:がん細胞を、2×10個の細胞/ウェルの密度でプレーティングし、一晩接着させた。細胞は、96ウェルプレートにて37℃で72時間培養し、指定の濃度のmAbと、二次抗体:サポリンがコンジュゲートしたマウスIgGに対するヤギ抗体(F’abフラグメント)(ATSbio, IT#48)またはサポリンがコンジュゲートしたヒトIgGに対するヤギ抗体とを併せて用いて処置した。対照のウェルは、培養培地のみおよび二次コンジュゲートのみとインキュベートした細胞からなるものであった。ウェルあたりの二次抗体の量は75ngであり、一次抗体の濃度は、0.01nM~30nMで変動した。サポリンのインターナリゼーションは、チミジンの取り込みの阻害を介して評価した(チミジンは、インキュベーションの最後の24時間の間に添加した)。
ADCCおよびCDC:細胞(5×10)を100μlのPBMC、10%の自家性血清もしくは培地単独と、またはある濃度範囲のmAbと同時にインキュベートした。自然に発生する最大の放出を、標識した細胞を培地単独または10%のTriton X-100とそれぞれインキュベートした後に評価した。4時間のインキュベーションの後、各ウェル由来の上清50μlを96ウェルプレートのlumaplateに移した。プレートを一晩乾燥させ、Topcount NXT counter(Perkin Elmer, Cambridge, UK)で計測した。標的細胞の溶解パーセンテージの平均を、以下の式により計算した:
Figure 2022543367000005
PIの取り込みのアッセイ:FG27.10およびFG27.18を、AGS細胞とインキュベートし、様々な濃度で小分子量色素のヨウ化プロピジウム(PI, Sigma)の取り込みについて試験した。PI陽性細胞の数は死にかけている細胞/死細胞の数を表す。腫瘍細胞(5×10個)を96ウェルの丸底マイクロタイタープレート上にて50μlの一次抗体とRTで2時間インキュベートした。1μgのPIを添加し、細胞をRTで30分間インキュベートした。サンプルをFC-500フローサイトメーター(Beckman Coulter)で分析した。生のデータを分析およびプロットするために、WinMDI 2.9ソフトウェアを使用した。比較のため、膜の損傷を誘導することが知られているmAb SC104および791T/36もまた、実験の内部標準として含めた。
増殖阻害アッセイ:コンストラクトによる増殖阻害を、水溶性のテトラゾリウム塩WST-8(CCK8 kit, Sigma-Aldrich)を使用することにより評価し、生細胞の数に直接比例する細胞のヒドロゲナーゼの活性を測定した。簡潔に述べると、がん細胞(2000個の細胞/90μl/ウェル)を一晩プレーティングした後、コンストラクトを、最終容量10μl/ウェルで異なる濃度にて添加し、プレートを37℃(5%のCO2)で72~96時間インキュベートした。次に、WST-8試薬を添加し(10μl/ウェル)、さらに3時間インキュベートした後、プレートを450nmで読み取り(Tecan Infinite F50)、阻害のパーセンテージを計算した。EC50値を、GraphPad Prism v 8.0(GraphPad Inc, La Jolla, CA)を用いて非線形回帰を使用して決定した(カーブフィッティング)。
in vivoでのモデル:この試験は、UK Home Office Licenceの下で行った。また、がんの研究における動物の福祉および使用のNCRIガイドライン、LASA good practice guidelines、およびFELAS working group on pain and distress guidelinesにも従った。エンドトキシンフリー(<10EU/ml)のFG27 mAbを、投与のため事前に製剤化したアリコートに供給し、使用するまで-20℃で保存した。年齢が一致した雄性のMF-1ヌードマウスは、Harlan Laboratories(Bichester, UK)から入手し、各グループは、n≧8匹の動物からなる、FG27、対照mAbまたはビヒクル対照であった。
マウスに、C170HM2 DLuX細胞を移植し、光学的なイメージングによりモニタリングして、腫瘍の確立および試験の中へ入るために適合性を決定した。マウスに、FG27または陽性対照mAb(適宜505/4、FG88.2、またはFG88.7(1mg/ml))のいずれかを、終了するまで100μlを静脈内(i.v.)で毎週2回0.1mgで投与するか、またはmAbのビヒクル対照であるPBSを、終了するまで毎週2回i.v.で100μlにて投与した。毎週全てのマウスで生物発光イメージングを行い、投与前および後の腫瘍の測定値を得た。この方法で、各マウスは、腫瘍増殖を比較できる投与前の対照の読み取りを提供した。
全ての測定および読み取りを、SPSS v16.0でのデータ処理のため元のディクテーション/ノーテーションからエクセル(タブ区切り)形式へと移した。データの完全性は、探索および記述の機能を使用して確認した。誤った点が同定される場合、元のデータに対し相互参照され、これにより補正された。このデータを、外れ値および分布プロファイルに関してスクリーニングし;95%の信頼限界の外側にあるデータ点(外れ値)は分析から除外したが、参照のためデータシートは保存した。
以下のように試験期間にわたり、マウスの生物発光腫瘍量を毎週イメージングした(BLI):60mg/kgのD-ルシフェリン基質を皮下(s.c.)投与し、マウスに麻酔をかけ、BLIの読み取りを、基質投与から15分後に、オープンフィルターブロック(2D)および逐次発光フィルター(DLITでは3Dの再構成)で行った。腹側および背側のイメージングを行った:イメージングの最適な位置は、最上部の腹部であった。BLIを、存在する全ての病変を含む各マウスの1つの関心領域(ROI)である、腹部全体にわたり測定した。各マウスは、経時的な腫瘍増殖のパーセンテージの計算を可能にするために撮影された投与前またはベースラインの画像を有していた;これらデータは、グループあたりで平均化した。またBLIの読み取りも、PM組織で腫瘍を同定するために終了後に取得された。
実施例1-FG27 mAbの作製および最初の性質決定
FG27を、胃腫瘍細胞の糖脂質での免疫処置により作製した。
免疫処置に対する抗体応答の分析:抗体の力価を、最初に、酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)によりモニタリングした。その後、ST16総脂質抽出物および細胞膜脂質抽出物を使用する薄層クロマトグラフィー(TLC)分析、ST16腫瘍細胞を使用するフローサイトメトリー(FACS)、およびST16全細胞抽出物、総脂質抽出物および細胞膜脂質抽出物を使用するウェスタンブロットを行った。マウスは、出血前の血清対照と比較して最良の応答を有するとみなされたマウスに、融合前に、ST16細胞膜脂質抽出物を用いて静脈内(i.v.)にブーストした。
腫瘍細胞株のパネルに対するFG27ハイブリドーマの上清の結合を、直接的な免疫蛍光およびFACS分析により分析した。FG27.10およびFG27.18は両方とも、陽性対照の抗HLA mAbのW6/32(eBioscience, CA, USA)、および陰性対照と比較して、ST16に結合したが、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)または末梢血単核球(PBMC)には結合しなかった(図4)。FG27.10およびFG27.18の両方をクローニングした。FG27.10はIgG3κであり、FG27.18は、IgG1κのサブクラスであった。両方のmAbが糖脂質に結合したことを確かにするために、糖脂質をある範囲の細胞株から抽出し、ELISAプレート上で乾燥させた後、FG27.10およびFG27.18とインキュベートした。結合は、両方のmAbを伴うC170、ST16、およびAGSに由来する糖脂質で見られたが、全細胞に対する結合の欠如を示した細胞株では見られなかった(MKN-45、OAW28、OVCAR-3、OVCAR-4、およびOAW42;図5)。
実施例2-FG27 mAbにより認識されるエピトープの定義
FG27.10の特異性の度合いを決定するために、最初に抗体を、HSAにカップリングしたLe、Le、Le、およびLeの抗原に対する結合についてELISAにより評価した。FG27.10は、Le、Lea-x、またはLeを認識しなかったが、Leを強力に認識した(図6)。FG27 mAbの微細な特異性をさらに明確にするために、これらのスクリーニングが、600以上の天然および合成のグリカンに対してConsortium for Functional Glycomicsにより行われた。グリカンアレイに対するFG27.10およびFG27.18のmAbの結合は、両方のmAbがLeに対し特異的に結合したことを示した(図7)。比較のため、692/29の結合は、mAbがLe、Leを含むグリカンに最も強力に結合し、同様にトリ-Leおよびそのバリアントに結合することを示した。対照的に、BR96は、Leおよびある範囲のLeバリアント(Ley-x、Ley-x-x)に結合し、Leにはこれより弱く結合することを示した。
またFG27.10およびFG27.18は、糖タンパク質および糖脂質を認識するそれらの特性についてSDS/PAGE/ウェスタンブロットにより腫瘍細胞株のパネルでスクリーニングした(図8)。結合する糖脂質に加え、dye frontでの結合により証明されるように、両方のmAbはまた、ある範囲の糖タンパク質を認識した。
FG27はLeに特異的であるため、その細胞株に対する結合(図9)を、LeおよびLeを認識するmAb BR96ならびにLeおよびLeを認識するmAb 692/29と比較した。3つ全てのmAbはC170細胞およびAGS細胞に結合した。対照的に、BR96はColo201に強力に結合し、692/29は中程度に結合したが、FG27は結合しなかった(図9)。これは、この細胞株がLeを発現しないが、恐らくはLeおよびLeを発現することを示しており、これは非特異的なmAbを使用して結論付けることはできなかった。HT29細胞はいずれのmAbにも結合できなかったが、FG27.10は、最良にOVCAR3細胞およびST16に細胞に結合し、および692/29はLoVo細胞に結合した。
実施例3-FG27の免疫組織化学的検査の評価
正常なヒト組織に対するFG27の結合を評価するために、組織種のパネルでこれをスクリーニングした。Ley/b(692/29)およびLey/x(BR96)と交差反応するmAbとは対照的に、FG27のみが、正常な胃、肺、扁桃腺、膵臓、および十二指腸の中で細胞の下位集団に結合した(表1)。さらに、他のLe交差反応性mAbとは対照的に、FG27は、結腸、空腸、乳房、腎臓、または回腸を染色できなかった。食道、胃、十二指腸、回腸、結腸、膵臓、肺、および腎臓の正常な染色の代表的なIHC画像を、図10に示す。
表1:免疫組織化学的検査(IHC)により評価した正常なヒト組織に対するFG27の結合。これら組織のマイクロアレイ(TMA)の染色は、新規のviewer software 2010を介して分析し、腫瘍組織の染色の強度により半定量的なスコアが提供された。強力な染色が、3のスコアで提供され、中程度の染色は2のスコアで提供され、弱い染色は1のスコアで提供され、負のスコアは0である。またこの結果は、これら組織の中の特異的な細胞種の差次的な染色を示している。
Figure 2022543367000006
Figure 2022543367000007
FG27の治療上の価値を決定するために、これを、IHCによりヒトの胃、結腸直腸、卵巣、および乳房のTMAでスクリーニングした。これは、異なる強度で、胃腫瘍組織の80%(69/86)、結腸直腸腫瘍組織の100%(55/55)、卵巣腫瘍組織の95%(36/38)、および乳房腫瘍組織の85%(39/46)を染色した(表2)。
表2.免疫組織化学的検査により評価されるヒトの胃、結腸直腸、卵巣、および乳房の腫瘍組織に対するFG27 mAbの結合。これら組織のマイクロアレイの染色は、新規のviewer software 2010を介して分析し、腫瘍組織の染色の強度により半定量的なスコアが提供された。強力な染色は、3のスコアを提供し、中程度の染色は2のスコアを提供し、弱い染色は1のスコアを提供し、負のスコアは0を提供する。
Figure 2022543367000008
スコア付けは、FG27が、胃腫瘍に広く結合することを示しており、ここで腫瘍の59%が正に染色され、腫瘍の18%が強く染色された。腫瘍の19%は、中程度に染色され、22%は弱く染色された。結果は、FG27が幅広い範囲の胃の腫瘍を標的とし、これらの18%に強く結合する可能性を有することを示す。カプランマイヤー分析は、FG27抗原の発現と生存との間の関連を明らかにしなかった(データ不図示)。しかしながら、FG27抗原の発現とM30(アポトーシス性マーカー)の発現との間には相関が存在した(ピアソンのカイ二乗、p=0.049)。また、FG27抗原の発現と腫瘍部位との間にも相関があり(ピアソンのカイ二乗、p=0.008)、ここで胃に特異的な腫瘍の65%がFG27で染色され、26%が強力に染色した。対照的に、胃-食道結合領域の腫瘍の53%のみが染色されたが、これらのうち37%が強力に染色された。食道の下部1/3の腫瘍の46%がFG27で染色され、これらのうち53%が強力に染色された。
卵巣がん細胞株とFG27の交差反応性により、これを、免疫組織化学的検査により360の腫瘍を伴う卵巣がんのTMAに対しスクリーニングした。スコア付けは、FG27.18が卵巣腫瘍に不十分に結合し、腫瘍の85%が負に染色されたことを示した。腫瘍の15%のみが正に染色され、3%のみが強力に染色された。腫瘍の3%が中程度に染色され、9%が弱く染色された。
カプランマイヤーの生存率の分析は、腫瘍がFG27抗原を発現した患者が、発現を有さない患者よりも有意に良好な(ログランク、p=0.049)生存率を有したことを示した。FG27抗原の発現とFIGOステージとの間に相関が存在した(ピアソンのカイ二乗、p=0.024)。また、FG27抗原の発現と卵巣がんの種類との間にも相関が存在し(ピアソンのカイ二乗、p=0.024)、FG27を発現する粘液性および類子宮内膜(endometriod)腫瘍の1/3超、対して漿液性の透明な細胞および未分化の腫瘍のうちの14%未満がこのmAbで染色された。コックス多変量解析は、FG27がFIGOステージ、残存疾患、および化学療法に対する応答にわたるさらなる予後の値を提供しなかったことを示した。
表3:Lewis yに特異的なmab FG27および他のLewisy交差反応性mab BR96(Lewisy/x)および692/29(lewisy/b)での腫瘍の染色の比較
Figure 2022543367000009
Figure 2022543367000010
単一特異性Lewis y mab、FG27.10は、Lewis y/b 692/29 mabよりも3~39%およびLewis y/x Br96 mabよりも6~48%多く腫瘍を染色し、これらの結果は、FG27.10の固有の特異性を反映している。最も大きな変化は、卵巣および乳房の腫瘍で見られた。
2つのうちの1つのサンプルで正常な胃、膵臓、および十二指腸に対する中程度の結合、ならびに2つのサンプルのうちの1つで肺および扁桃腺に対する弱い結合のみを示したFG27とは異なり、BR96は、食道、回腸、空腸、胃、乳房、肺、扁桃腺、膵臓、および十二指腸を含む多くの組織に対し強力な結合を示した。BR96はまた、胎盤および胆嚢に対する中程度の結合ならびに直腸、腎臓、および結腸に対する弱い結合を示した。それに対して、692/29は、空腸に強力に結合し、回腸、胃、および扁桃腺に中程度に結合し、胆嚢、胸腺、肺、結腸、膵臓、および十二指腸に弱く結合した(表1)。特に胃腸組織に関するFG27のこの限定された通常の結合プロファイルは、腫瘍組織に対する抗体の結合を軽減せず、胃腫瘍組織の80%および結腸直腸腫瘍組織の100%が抗原発現を示した。それに対して、692/29およびBR96は、それぞれ82%および90%にて、結腸直腸腫瘍の結合において良好な分布を示し(Noble, Spendlove et al. 2013)、後者と同様の数字の、15/18のサンプル、すなわち83%が、米国特許第5491088号でも報告されている。これら腫瘍の39%および49%は、FG27での85%と比較して中程度または強力に染色された。2-25 LEは、不十分な分布を示し、結腸直腸腫瘍の52%のみに結合し、19%が中程度に染色され、強力には染色されなかった(Noble, Spendlove et al. 2013)。
よって、FG27が、特に胃腸組織において有意良好な通常の結合プロファイルを有しており、各Le mAbの間の差次的な結合は、本発明の明確に異なる性質を表していることが示される。
実施例4-確立された結腸直腸転移性異種移植片モデルにおけるin vivoでのFG27の抗腫瘍活性
C170HM2 DLuXヒト肝臓転移モデルにおけるmAb FG27の治療効果の比較:マウスC170HM2 DLuXヒト肝臓転移腫瘍モデルを使用して、マウスFG27 mAbの抗腫瘍活性を調査した。C170HM2 DLuX細胞株は、mAb処置を開始する前に腹膜腔の中に移植され、肝臓に転移するように10日間そのまま置かれる際に肝臓の実質を浸潤するように継代される肝臓に転移する結腸腫瘍細胞株の生物発光性バリアントである。このような標識した細胞および組織の増殖および分布/位置は、適切な光学イメージングシステムにおいてリアルタイムでおよび死後(PM)に切除した組織において非侵襲的に評価され得る。
抗腫瘍データ:1週間に2回のFG27投与(100μg、i.v.)は、生物発光強度により比較される場合、ビヒクル対照と比較して腹膜腔および関連する腫瘍増殖を低減した(図11a)。この試験は、32日目に終了した。FG27での処置は、ビヒクル対照と比較して試験の最終日までに生物発光腫瘍量の有意な低減をもたらした(p=0.014)。FG27処置での注射部位における腫瘍増殖の有意な低減が存在した(p=0.05;図11b)。
処置期間を延長したin vivoでの第2の試験では、FG27は、処置対照グループと比較して51日目までに腫瘍増殖のパーセンテージの有意な低減を示した(p=0.019)(図12a)。ログランクMantel-Cox検定による分析は、ビヒクルのみの対照と比較してFG27処置グループ(p=0.0251)において有意に高い生存を示した(図12b)。
実施例5-キメラmAb
用語「キメラ抗体」は、可変領域配列がマウス抗体に由来し定常領域配列がヒト抗体に由来する抗体などの、可変領域配列が1つの種に由来し定常領域配列が別の種に由来している抗体を表すように意図されている。本発明のキメラ(またはヒト化)抗体は、上述のように調製されたマウスmAbの配列に基づき調製され得る。抗体の遺伝子およびアミノ酸配列が分析される場合、FG27.10(図1)およびFG27.18(図2)は、同一の可変領域を有するが、それぞれ異なる定常領域IgG3およびIgG1を有することが示された。これは、単一のB細胞が、サブクラスを転換させ、次に免疫処置プロトコルの間に増殖したこと、ならびにこれらクローンの両方がうまく融合したことを示唆していた。
最も近い生殖系列配列と比較して、FG27は、その重鎖に7つの変異(全て非サイレント)およびその軽鎖に3つの変異(全て非サイレント)を含む。生殖系列に対する4つのアミノ酸の差異は、重鎖CDRにあり、3つはFR3にある。CDR1には、位置36にDからHへのアミノ酸の変化が存在する。CDR2には、位置59および63にGからDへのアミノ酸の変化、ならびに位置64にSからNへのアミノ酸の変化がある(図2a)。軽鎖では、CDR1生殖系列での2つのアミノ酸の差異、位置28でのSからIおよび位置32でのSからTがあり、固有であり1つの差異のK51NがFR2にある。
Lewisyと結合するが、他の関連するLewis抗原と交差反応するいくつかの他のmabが存在する。FG27.10/18は、Lewis yにのみ単一特異性を有する唯一の抗体である。これは、FG27可変重鎖および軽鎖領域(regaion)の類似するが明確に異なる配列において反映される(図13a、b)。FG27は、他の交差反応性lewis y mabとの、重鎖の中のアミノ酸配列CDRの16~68%の差異、軽鎖のCDR配列のアミノ酸の差異の4.3~16%の差異、重鎖の可変領域のアミノ酸配列の8.6~49.5%の差異、軽鎖の可変領域のアミノ酸配列の2~24%の差異を示している(表4)。ほとんどの変化は、CDRH2の中であり、8アミノ酸のうちの3~5つは、異なるmabの間で変動している。
表4.抗lewis y交差反応性mab由来のFG27の可変重鎖および軽鎖の領域のアミノ酸配列の差異
Figure 2022543367000011
FG27.18の重鎖および軽鎖の可変領域をヒトIgG1およびIgG2の発現ベクターにクローニングした。これを、CHO-S細胞にトランスフェクトし、ヒト抗体をプロテインGで精製した。キメラmAbは、胃細胞株のAGSを含むLeを発現する腫瘍細胞株に結合した(図14)。
実施例6-直接的な細胞殺滅
多くの抗グリカンmAbは、エフェクター細胞または補体を必要とせずに抗原陽性細胞株において直接的な細胞死を誘導することが示されている。これは、恐らくは、腫瘍が免疫を介在する細胞死を回避するための機構を発達させ得るため、in vivoでのそれらの効力を高め得る。この特性は、主に、mIgG3アイソタイプのグリカン結合mAbに関連しており、よってその特性は、キメラ化またはヒト化の後に失われる。
FG27.10およびFG27.18が直接的な細胞死を引き起こす特性を有するかどうかを決定するために、ST16細胞をFG27.10、FG27.18、および抗シアリルLe mAb SC104とRTで2時間インキュベートした後、細胞死を、死細胞によってのみ取り込まれるDNA挿入剤であるヨウ化プロピジウムの取り込みにより、測定した(図15a)。興味深いことに、同じ可変領域を有するにも関わらず、FG27.10のみが、直接的な細胞死を誘導でき、PIの取り込みは、FG27.18では観察されなかった。図15bは、ある範囲の抗原陽性(AGS、Colo201、C170、C170HM、MCF-7、OVCAR4)細胞株の直接的な殺滅を示し、ここで2つのmAbが、可変する殺滅の量を示している。どのmAbも、抗原陰性細胞株(LoVo、MKN45、791T、SKOV3)の殺滅を示さなかった。
図15cは、ある範囲のmAbによる結腸直腸細胞株C170におけるPIの取り込みを示している。FG27.10および陽性対照の抗体SC101は、強力な滴定可能な殺滅を示した。FG27.18は、弱く滴定可能ではない殺滅を示した。キメラのヒトIgG1は、中程度の滴定可能な殺滅を示し、IgG2バリアントはこれを示さなかった。
実施例6-インターナリゼーション
FG27.10、FG27.18、およびCH27の全てを、様々な腫瘍細胞株を使用してインターナリゼーションについて評価した(図16)。FG27.18は、試験した最も高い濃度で60%(C170)から75%(MCF7)および85%(AGS)までの範囲の細胞のバイアビリティの減少を伴い、試験した大部分の細胞株で用量依存的なインターナリゼーションを示した。FG27.10は、AGS(最大50%のバイアビリティの減少)およびMCF7(最大70%のバイアビリティの減少)で最良のインターナリゼーションを示した。H322細胞株でのインターナリゼーションは、マウスmAbの両方でより可変性であった。CH27 mAbは、MCF7により効率的にインターナリゼーションされ、ここで細胞のバイアビリティの最大75%の低下が観察され、H322により約40%の細胞のバイアビリティの低下が観察された。
実施例7-FG27のin vitroでの抗腫瘍活性
ADCCおよびCDC:ADCCを介して腫瘍細胞死を誘導するマウスおよびキメラのFG27 mAbの特性をスクリーニングした。ヒトPBMCを、エフェクター細胞の供給源として使用し、腫瘍細胞のパネルを標的細胞として扱った。最初に、ADCC分析を、FG27.10 IgG3の上清で行った(図17a)。みられるADCCの度合いは、Lewis Y抗原の発現に対応し、よって、ST16およびOVCAR3で見られ、ここで低いレベルのみがC170で観察され、LoVo、HT29、またはColo201では単にバックグラウンドのみが観察された(図17a)。マウスのFG27.10(mIgG3)、FG27.18(mIgG1)、CH27 IgG1、およびIgG2によるADCC MCF7およびOVCAR3標的細胞殺滅の度合いを、37℃で18時間インキュベートした後に測定し、比較した;CH27 IgG1は、最も高いレベルの細胞株MCF7およびOVCAR3の殺滅を提供した(図17b)。
CDCは、in vivoでの腫瘍細胞の排除に関与する重要な機構であることが知られている。37℃で18時間、補体の供給源としてのヒト血清の存在下または非存在下でmAbのFG27.10、FG27.18、CH27 IgG1、およびCH27 IgG2により誘導されるCDCにより殺滅されるST16細胞の特性をアッセイした。図17cに示されるように、FG27 mAbのうち、FG27.10(mIgG3)は、3μg/mlで最も高いレベルの殺滅を提供し、対して、CH27 IgG2では有意なレベルは見られず、IgG2抗体の性質を考慮すると、これは予想通りであった。同様に、AGS細胞を使用する場合には、FG27.10が、最も高いレベルの殺滅を提供し、CH27 IgG1がこれに続いた。再び、CH27 IgG2では殺滅はみられなかった(図17d)。
まとめると、FG27 mAbは、補体供給源としてのヒト血清を伴いエフェクター細胞としてヒトPBMCを使用してADCCおよび有意なCDCを強力に誘導した。
実施例9-FG27抗体のヒト化バージョンの作製
ヒトVHおよびVK cDNAのデータベース
International Immunogenetics Database 2009 (Lefranc 307-10)およびthe Kabat Database Release 5 of Sequences of Proteins of Immunological interest(last update 17-Nov-1999)(Kabat et al. 1-3242)由来のヒトおよびマウスのイムノグロブリンのタンパク質配列を使用して、Kabatアライメントのヒトイムノグロブリン配列のデータベースを編集した。本発明者らのデータベースは、10,906のVH配列および2,912のVK配列を含んでいる。
FG27ヒトフレームワークの選択
ヒト化は、適切なヒトV領域の同定を必要とする。配列分析プログラムのGibbsを使用して、様々な選択基準を使用しFG27 VHおよびVKタンパク質配列を用いてヒトVHおよびVKのデータベースを検索した。プログラムDiscovery Studio(Accelrys)を使用して、マウスFG27抗体の構造のCDR残基の4Å以内のFW残基(Kabatの定義)を同定し、「4Å近位残基(4Å Proximity Residue)」と命名した。4Å近位残基のFG27 VHと最も高い同一性を有するヒトVH配列が、これらのエンベロープ残基およびVCIのリスト、ならびにマウスの同等の位置と同一であるFW、VCI、または4Å近位残基の残基の数と共に、図19に示されている。図18は、図19の全てのVH配列のアライメントおよび残基の同一性を示す。最も同一のヒト生殖系列V遺伝子との比較により同定された、各FWの明らかな体細胞変異の数が、図20に示されている。
ヒト化配列、マウスの配列および不完全な配列は、この分析から除いた。配列AJ579110を、この配列の高い配列同一性および類似性のため、ヒトドナー候補として選択した。これは、その生殖系列ABO19439またはHM855436からの体細胞変異を有していない。
FG27 RHAおよびFG27 RHBの設計
適切なヒトフレームワークが同定されたため、合成のタンパク質およびDNAの配列が設計され得る。FG27のヒト化バージョンの最初の設計は、FG27 VH由来のCDR1、2、および3の、アクセプターであるAJ579110のFWへのグラフトである。Kabat位置24の1つのVCI+4Å近位残基は、FG27 RHAで保存されておらず、ヒト化バージョンのFG27 RHBを産生させるためにマウスの同等の残基に復帰変異される。図21は、FG27 VHタンパク質配列のマウスバージョンおよびヒト化バージョンを比較している。
FG27 RKAフレームワークの選択
軽鎖をヒト化するために、ヒトκ鎖を、重鎖と同様のプロセスで同定した。図22、23は、4Å近位残基、およびマウスの同等の位置と同一であるFWまたは4Å近位残基における残基の数、VK配列のアライメント、ならびにヒト生殖系列との比較を示す。最初の分析は、いくつかの可能性のあるドナー候補を見出したが、これら全ては、不十分な発現を示すヒトVK4であることが証明された。1つ少ない残基を伴うCDR1を含むように分析を広げると、VK4候補よりも高いマウス抗体に対する配列相同性の度合いを示す単一の候補のX72449がもたらされた。この候補は、ヒトVK2生殖系列由来の単一の体細胞変異を有するが、ヒトVK2D生殖系列由来の体細胞変異を有さなかった(図24)。
FG27 RKAおよびFG27 RKBの設計
X72449由来のフレームワークを使用して、ヒト化コンストラクトのDNAおよびタンパク質を設計した。FG27 VK由来のCDR1、2、および3は、X72449のアクセプターFWにグラフトされて、ヒト化FG27の初期バージョンを産生することが示されている。FG27 RKAでは、単一の一致しない4Å近位残基5が存在するが、バリアントFG27 RKBでは、この残基は、同等のマウス残基に復帰変異された(図25)。
FG27のヒト化バージョンの作製および性質
FG27ヒト化抗体の作製
FG27 RHAおよびFG27 RKCの遺伝子は、Genewizにより合成され、ヒト配列に関してコドンを最適化した(図3ab)。天然のヒトフレームワーク配列のM65092およびX72449のそれぞれの重鎖および軽鎖、ならびに天然のマウスCDR配列をin silicoでアセンブリし、FG27 RHA~FG27 RHBおよびFG27 RKA~FG27 RKDと命名した。Genewiz独自のソフトウェアアルゴリズムを使用して、配列をサイレント変異誘発により最適化し、ヒト細胞により優先的に利用され合成されるコドンを使用した。RHA/BおよびRKA/Bのコンストラクトを、(キメラバージョンで前述されるように)発現ベクター+インサートに特異的なプライマーを用いてPCRにより増幅し、リガーゼとは無関係なクローニング反応においてpHuG1およびpHuKへと挿入しTOP10細菌を形質転換するために使用した。その後、RKAおよびRHAを、PCR変異誘発により修飾して、図21および25に表記される全てのヒトバリアントを得た。
クローンをシーケンシングし、発現プラスミドDNAを、QIAGEN Plasmid Miniprep KitまたはQiagen Plasmid Maxiprep kitを使用して調製した。発現コンストラクト配列(RHA、RHB、RKA、およびRKB)を、図21および25に示す。(ヒト化またはキメラ)VHおよびVKをコードする発現プラスミド調製物を使用して、Expi293細胞をトランスフェクトし、血清フリー培地で10日間培養し、その後分泌された抗体を含む条件付け培地を回収した。
抗体発現
Expi293細胞の条件付け培地におけるIgG1κ抗体の濃度を、ELISAにより測定し、表5に示す。大部分の抗体は、赤色で強調されたものを除き、十分なレベルで産生された。
表5.トランスフェクトされたExpi293細胞の条件付け培地におけるIgGのレベル
Figure 2022543367000012
FG27抗体によるLewisY-HSAの結合
LewisY-HSA抗原に対する結合活性を、結合ELISAにより測定した。最初の実験は、マウスまたはキメラ抗体の結合効力の間に本質的に差異がないことを示した。この結果により本発明者らはヒト化プロセスの成功におけるいくらかの確信を持った。
図26に示されるデータは、ヒト化FG27の最初のバージョンの結合効力を示す。全てのバージョンがLewisY-HSAに結合したが、RHA/RKB、RHA/RKC、RHA/RKD、およびRHB/RKCからなる抗体のバージョンを、可能なリード候補として選択した。
高温に至るまでのヒト化候補抗体の熱的安定性
この実験の目的は、ヒト化抗体の熱的安定性を比較することである。30~85℃で変動する高い温度に10分間供される場合、4℃に冷却され、各候補のEC80濃度でELISAアッセイに使用される。試験した全ての抗体は、等しく安定していると思われ(図27)、全てが72℃超で不活性となった。
ヒト化候補抗体Tmの決定
キメラおよびヒト化されたリード抗体の融点を決定するために、RHA/RKB、RHA/RKC、RHA/RKD、およびRHB/RKCの全ての抗体を、2ステップのアフィニティクロマトグラフィーおよびゲル濾過システムで精製し、サーマルシフトアッセイで試験した。サンプルを、蛍光染料(Sypro Orange)と71サイクルにて、サイクルあたり1℃増大させながらqPCRサーマルサイクラーでインキュベートした。キメラ抗体および4つのヒト化抗体のTmを、図28に示す。候補抗体およびキメラ抗体の全てが、同じTm(72℃)を有する。
ヒト化候補抗体の親和性
SPR分析を使用した抗体の親和性の決定を、Biacore T3000を使用して行った。Lewis Y-HSAを、CM5チップ(Cat:BR-1005-30)に、製造社の指示に従い共有結合により固定した。キメラのFG27、RHA/RKB、RHA/RKC、RHA/RKD、およびRHB/RKC抗体を、200nM~0.274nMの範囲の濃度(3倍の段階希釈)にてバッファーで希釈し、次に、50μl/分の流速で注入した。結合時間を120秒に設定し、解離時間を600秒に設定した。
結合/解離の動態を、BIAcore 3000評価ソフトウェアパッケージを使用して異種性リガンドモデルに最良に適合することにより分析した。200nM結合曲線のオーバーレイが、sensogramに示されている(図29)。RHA/RKB、RHA/RKC、およびRHB/RKCは、キメラFG27と同様の親和性を示す(RHA/RKB>RHA/RKC>RHB/RKC>>RHA/RKD)。これら結果は、ヒト化が望ましいパラメータの範囲内で結合活性をうまく保持しており、RHA/RKBまたはRHA/RKCが最も高い親和性を有することを示唆している。
ヒト化候補抗体の凝集
サンプルを、HPLCシステムのサイズ排除カラムに0.4ml/分で注入し、多角度光散乱法により分析して、絶対モル質量を決定し凝集を確認した。全てのバリアントは、この分析の状況におけるIgGモノマーの予測される範囲である、140.19kDaの範囲の平均モル分子量で凝集の徴候を示さない。全てのサンプルは、単分散されている(Mw/Mn<1.05)。質量の回収率(計算された質量/注入された質量)は、良好なタンパク質の回収を表し、サンプルがカラムに固着しないかまたはガードカラムにより保持される不溶性の凝集物を含まないように思われる100%である。総合的なデータは、分析した抗FG27抗体サンプルのいずれにも凝集の懸念はないことを示唆している。
非特異的なタンパク質間相互作用(CIC)
バルクで精製されたヒトポリクローナルIgGを使用したCIC(Cross-Interaction Chromatography)は、非特異的なタンパク質間相互作用をモニタリングするための技術であり、可溶性抗体と不溶性抗体との間を区別するために使用され得る。高い保持指数(k’)は、自己相互作用の傾向および低い溶解度を表す。RHA/RKB、RHA/RKC、RHB/RKC抗体は、0.044未満の保持指数を示し、非特異的な相互作用の傾向が低く、溶解度が良好であることを表している(図30)。
抗体は、Lewis Y HSA結合効力を失うことなく完全にヒト化された抗体として操作および発現されている(図26および29)。ヒト定常領域上のマウス可変領域からなるキメラ抗体での実験は、マウス抗体と同様のLewis Y HSA結合ELISAの効力を示した。この結果は、ヒト化プロセスの正のアウトカムにいくらかの信頼をもたらす。
最初の実験は、完全にヒト化された重鎖および軽鎖、すなわちマウス4Å近位残基を導入するためのフレームワーク変異を含まない重鎖および軽鎖が、Lewis Y HSAペプチドに結合しないこと、ならびにキメラ陽性対照抗体であるが単一の復帰変異を含むバージョンがキメラ陽性対照と同等に結合することを示している。抗体の溶解度、熱的安定性、および凝集を測定するアッセイは、全てのヒト化候補が許容される生物物理学的な特徴を有することを示唆している。
本発明者らの観点では、優れた結合、発現、熱的安定性、親和性、および細胞結合の組み合わせは、RKC軽鎖バージョンと組み合わせたRHA重鎖バージョンを、さらなる開発にとって最良の候補にさせている。
実施例10-FG27結合試験
ヒト化mAb(ヒト化27)およびキメラmAb(CH27)は、がん細胞株での用量設定において同様の細胞結合パターンを示した(図31)。平衡親和定数は、全体的に同じ桁にあるが、親のマウス抗体と比較してわずかに高く、ヒト化27およびCH27の最大結合能は、マウスmAbの値と比較して大きい。この結果は、ヒト化プロセスのアウトカムの成功を示唆している。
実施例11-ヒト化mabの直接的な殺滅
ヒトIgG1 27キメラ(27hIgG1)の直接的な細胞殺滅を高めるために、本発明者らは、選択したmIgG3定常領域残基をhIgG1 Fcドメインに移すことにより、in vitroでの直接的な細胞殺滅能が改善している、改善された「i27G1」Lewisグリカン結合mAbを作製した。図33は、「i27G1」抗体の各軽鎖および重鎖のアミノ酸配列および核酸配列を示す。この抗体は、本発明の別の態様を形成する。
図32は、改善されたi27G1の直接的な細胞殺滅、機能的な親和性、およびエフェクター機能を示す。mIgG3 27抗体は、Lewisを発現するAGS細胞株(i)およびMCF7細胞株(ii)において直接的な細胞殺滅能を有するが、キメラ27hIgG1はこれを有さない。選択されたmIgG3定常領域の残基を含む本発明者らのi27G1は、AGS(i)およびMCF7(ii)の両方で、27mG3 mAbと同等の、27hIgG1と比較して有意に改善された直接的な細胞殺滅を呈する。さらに、i27G1は、27hIgG1(iii)と比較して有意に改善された機能的なLewis親和性を呈する。重要なことに、i27G1のエフェクター機能、ADCC、およびCDCは全て、MCF7で27hIgG1の値と同等であった(ivおよびv)。まとめると、これら結果は、mIgG3定常領域から27hIgG1骨格への選択された領域の移動は、直接的な細胞殺滅能、増大した機能的な親和性、および強力な免疫エフェクター機能を有するハイブリッドmAbをもたらしたことを表している。
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Claims (21)

  1. Fuca1-2Galb1-4(Fuca1-3)GlcNAc(Le)に特異的に結合できる単離された特異的結合メンバー。
  2. 図1aまたは1bの残基27~38(CDRH1)、56~65(CDRH2)、または105~116(CDRH3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインから選択される1つ以上の結合ドメインを含む、請求項1に記載の結合メンバー。
  3. 図1aまたは1bの残基1~127(VH)として実質的に提示されるアミノ酸配列を含む、請求項2に記載の結合メンバー。
  4. 図1cの残基27~38(CDRL1)、56~65(CDRL2)、または105~113(CDRL3)として実質的に提示されるアミノ酸配列を有する結合ドメインから選択される1つ以上の結合ドメインを含む、先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバー。
  5. 図1cの残基1~124(VL)として実質的に提示されるアミノ酸配列を含む、請求項4に記載の結合メンバー。
  6. 図1aまたは1bのアミノ酸配列の残基1~127(VH)と、図1cのアミノ酸配列の残基1~124(VL)とを含む、先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバー。
  7. 少なくとも1つの結合ドメインが、ヒト抗体フレームワークにより担持されている、請求項2または4に記載の結合メンバー。
  8. ヒト定常領域をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバー。
  9. 前記結合メンバーが、抗体または抗体フラグメントである、先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバー。
  10. 図2aに実質的に提示される重鎖アミノ酸配列と、図2bに実質的に提示される軽鎖アミノ酸配列とを含む、請求項8または9に記載の結合メンバー。
  11. 図3aに実質的に提示される重鎖アミノ酸配列と、図3bに実質的に提示される軽鎖アミノ酸配列とを含む、請求項1、2、または4に記載の結合メンバー。
  12. 請求項2~11のいずれか1項に記載の単離された特異的な結合メンバーと競合する、Fuca1-2Galb1-4(Fuca1-3)GlcNAc(Le)に特異的に結合できる単離された特異的な結合メンバー。
  13. 化学療法剤または細胞毒性剤に結合しているかまたは他の方法で関連している、先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバー。
  14. 先行する請求項のいずれかに記載の結合メンバーと、薬学的に許容される賦形剤、希釈剤、担体、バッファー、または安定化剤とを含む医薬組成物。
  15. 医薬で使用するための、請求項1~12のいずれか1項に記載の結合メンバー。
  16. 腫瘍を処置または予防する方法で使用するための、請求項1~12のいずれか1項に記載の結合メンバー。
  17. 腫瘍の処置における同時使用、別々の使用、または逐次使用のための配合剤としての、請求項1~12のいずれか1項に記載の特異的な結合メンバーと有効な作用物質とを含む製品。
  18. 前記腫瘍が、結腸直腸、胃、膵臓、肺、卵巣、または乳房の腫瘍である、請求項14もしくは15に記載の使用のための結合メンバーまたは請求項16に記載の製品。
  19. 請求項1~12のいずれか1項に記載の結合メンバーをコードする核酸。
  20. 図33に実質的に提示されるアミノ酸配列を有する重鎖および/または図33に実質的に提示されるアミノ酸配列を有する軽鎖を含む、結合メンバー。
  21. 図33に実質的に提示される核酸配列によりコードされる重鎖および/または図33に実質的に提示される核酸配列によりコードされる軽鎖を含む、請求項20に記載の結合メンバー。
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