JP2022548783A - 単一ドメイン抗体のバリアント核酸ライブラリー - Google Patents
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Abstract
本明細書で提供されるのは、単一ドメイン抗体を含む抗体をコードするバリアント核酸ライブラリーに関連する方法および組成物である。本明細書に記載される方法を使用して生成されるライブラリーは、改善された結合親和性を含む改善された特性を有する。本明細書に記載されるライブラリーは、各々少なくとも1つの所定の参照核酸配列の所定のバリアントをコードする核酸を含む多彩なライブラリーを含む。本明細書にさらに記載されるのは、核酸ライブラリーが翻訳されるときに生成されるタンパク質ライブラリーである。本明細書にさらに記載されるのは、本明細書に記載される多彩な核酸ライブラリーを発現する細胞ライブラリーである。【選択図】図29D
Description
相互参照
本出願は、2019年9月23日に出願された米国仮特許出願第62/904,620号、2019年11月14日に出願された米国仮特許出願第62/935,603号、および2019年12月9日に出願された米国仮特許出願第62/945,761号の利益を主張し、これらの各々は参照によりその全体が組み込まれる。
本出願は、2019年9月23日に出願された米国仮特許出願第62/904,620号、2019年11月14日に出願された米国仮特許出願第62/935,603号、および2019年12月9日に出願された米国仮特許出願第62/945,761号の利益を主張し、これらの各々は参照によりその全体が組み込まれる。
抗体は、生物学的標的に高い特異性および親和性で結合する能力を有する。しかし、免疫学的効果の効力とのバランスに起因して、治療用抗体の設計は困難である。VHH抗体などの単一ドメイン抗体は、いくつかの有益な特性を有する。したがって、治療における使用のためのVHH抗体などの抗体の生成のための組成物および方法を開発する必要性が存在している。
参照による組み込み
本明細書において引用されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、各々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書において引用されるすべての刊行物、特許、および特許出願は、各々の刊行物、特許、または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に提供されるのは、配列番号152または155に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH1、配列番号153または156に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH2、および配列番号154または157に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH3を含む抗体または抗体フラグメントである。さらに本明細書に提供されるのは、配列番号158または161に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL1、配列番号159または162に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL2、および配列番号160または163に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL3をさらに含む、抗体または抗体フラグメントである。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載の抗体または抗体フラグメントを投与する工程を含む、癌を治療する方法である。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載の抗体または抗体フラグメントを投与する工程を含む、ウイルス感染を治療する方法である。
本明細書に提供されるのは、翻訳されたときに抗体または抗体フラグメントをコードする核酸を含む複数の配列を含む核酸ライブラリーであって、ここで、複数の配列の各配列は、重鎖(VH)の可変領域上のCDR1、CDR2、もしくはCDR3、または軽鎖(VL)の可変領域上のCDR1、CDR2、もしくはCDR3をコードするバリアント配列を含み、前記ライブラリーは、少なくとも30,000個のバリアント配列を含み、前記抗体または抗体フラグメントは、100nM未満のKDでその抗原に結合する。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体が単一ドメイン抗体である核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がTIGITに結合する核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号84-100に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記軽鎖の可変領域が、配列番号101-117に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記重鎖の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号67-83または118-128のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記軽鎖の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号129-137のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がCD47に結合する核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がCD3イプシロンに結合する核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号138-141に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記軽鎖の可変領域が、配列番号142-145に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも50,000個のバリアント配列を含む核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも100,000個のバリアント配列を含む核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも105個の同一でない核酸を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも109配列の理論的多様性を有する核酸ライブラリーである。
本明細書に提供されるのは、翻訳されたときに単一ドメイン抗体をコードする核酸を含む複数の配列を含む核酸ライブラリーであって、前記複数の配列の各配列は、重鎖(VH)の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3をコードするバリアント配列を含み、ここで、前記ライブラリーは少なくとも30,000個のバリアント配列を含み、前記抗体または抗体フラグメントは、100nM未満のKDでその抗原に結合する。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記VHの長さが約90~約100アミノ酸である、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記VHの長さが約100~約400アミノ酸である、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記VHの長さが約270~約300塩基対である、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記VHの長さが約300~約1200塩基対である、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がTIGITに結合する、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記CDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号67-83または118-128のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号84-100のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記重鎖の可変領域上のCDR3が、配列番号101-117のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がCD47に結合する、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、前記抗体がCD3イプシロンに結合する、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号138-141に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも50,000個のバリアント配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも100,000個のバリアント配列を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも105個の同一でない核酸を含む、核酸ライブラリーである。さらに本明細書に提供されるのは、少なくとも109配列の理論的多様性を有する、核酸ライブラリーである。
本明細書に提供されるのは、単一ドメイン抗体をコードする核酸ライブラリーを生成するための方法であって、前記方法は、(a)所定の配列を提供する工程であって、前記所定の配列は、i.第1の複数のポリヌクレオチドであって、前記第1の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR1をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第1の複数のポリヌクレオチド、ii.第2の複数のポリヌクレオチドであって、前記第2の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR2をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第2の複数のポリヌクレオチド、iii.第3の複数のポリヌクレオチドであって、前記第3の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR3をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第3の複数のポリヌクレオチドをコードする、所定の配列を提供する工程、(b)前記第1の複数のポリヌクレオチド、前記第2の複数のポリヌクレオチド、および前記第3の複数のポリヌクレオチドを混合して、単一ドメイン抗体をコードするバリアント核酸の核酸ライブラリーを形成する工程であって、前記バリアント核酸の少なくとも約70%は、100nM未満のKDでその抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする工程を含む。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体が1つの重鎖可変ドメインを含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体がTIGITに結合する、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体が、配列番号84-100または138-141のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記単一ドメイン抗体がCD47に結合する、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが少なくとも50,000個のバリアント配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが少なくとも100,000個のバリアント配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが少なくとも105個の同一でない核酸を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが、75nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが、50nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが、25nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが、10nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、核酸ライブラリーを生成するための方法である。さらに本明細書に提供されるのは、前記核酸ライブラリーが、少なくとも109配列の理論的多様性を有する、核酸ライブラリーを生成するための方法である。
詳細な説明
本開示は、他に示されない限り、当業者の技術の範囲内である従来の分子生物学技術を使用する。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
本開示は、他に示されない限り、当業者の技術の範囲内である従来の分子生物学技術を使用する。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
定義
本開示を通して、様々な実施形態が範囲形式で提示される。範囲形式での記載は、単に便宜上および簡潔にするためのものであり、任意の実施形態の範囲に対する柔軟性のない制限として解釈されるべきではないことを理解されるべきである。したがって、範囲の記載は、文脈で明確に別段の指示がない限り、すべての可能なサブ範囲と、その範囲内の下限の単位の10分の1までの個々の数値を具体的に開示すと見なされるべきである。例えば、1~6などの範囲の記述は、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6などのサブ範囲およびその範囲内の個々の値(1.1、2、2.3、5、および5.9など)を具体的に開示すると見なされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。これらの介在する範囲の上限および下限は、独立して、より小さな範囲に含まれ得、これらはまた本開示にも含まれ、言及された範囲内の任意の具体的に除外された制限に供される。言及された範囲が制限の一方または両方を含む場合、文脈が明確に別段の指示をしない限り、それらの含まれる制限のいずれかまたは両方を除外する範囲もまた本開示に含まれる。
本開示を通して、様々な実施形態が範囲形式で提示される。範囲形式での記載は、単に便宜上および簡潔にするためのものであり、任意の実施形態の範囲に対する柔軟性のない制限として解釈されるべきではないことを理解されるべきである。したがって、範囲の記載は、文脈で明確に別段の指示がない限り、すべての可能なサブ範囲と、その範囲内の下限の単位の10分の1までの個々の数値を具体的に開示すと見なされるべきである。例えば、1~6などの範囲の記述は、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6などのサブ範囲およびその範囲内の個々の値(1.1、2、2.3、5、および5.9など)を具体的に開示すると見なされるべきである。これは、範囲の幅に関係なく適用される。これらの介在する範囲の上限および下限は、独立して、より小さな範囲に含まれ得、これらはまた本開示にも含まれ、言及された範囲内の任意の具体的に除外された制限に供される。言及された範囲が制限の一方または両方を含む場合、文脈が明確に別段の指示をしない限り、それらの含まれる制限のいずれかまたは両方を除外する範囲もまた本開示に含まれる。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、任意の実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明らかに他のことを示さない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、「含む」および/または「含むこと」という用語は、本明細書で使用される場合、言及される特徴、整数、工程、操作、要素、および/または構成要素の存在を指定するが、1つ以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素、および/またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことが理解される。本明細書で使用される場合、「および/または」という用語は、関連する列挙された品目の1つ以上の任意のおよびすべての組み合わせを含む。
本明細書で使用される場合、具体的に述べられていないか、または文脈から明らかでない限り、数または数の範囲に関する「約」という用語は、言及された数およびその数+/-10%、または範囲について列挙されている値の列挙されている下限の10%下と、列挙されている上限の10%上を意味すると理解される。
特に明記しない限り、本明細書で使用される場合、「核酸」という用語は、二本鎖または三本鎖核酸、ならびに一本鎖分子を包含する。二本鎖または三本鎖核酸では、核酸鎖は同一の広がりを有する必要はない(すなわち、二本鎖核酸は、両方の鎖の全長に沿って二本鎖である必要はない)。核酸配列は、提供される場合、特に明記されていない限り、5’’から3’の方向に記載されている。本明細書に記載の方法は、単離された核酸の生成を提供する。本明細書に記載の方法はさらに、単離および精製された核酸の生成を提供する。本明細書で言及される「核酸」は、少なくとも5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000、またはそれ以上の塩基長を含み得る。さらに、本明細書に提供されるのは、非リボソームペプチド(NRP)をコードする配列、非リボソームペプチドシンテターゼ(NRPS)モジュールおよび合成バリアントをコードする配列を含む、ヌクレオチド配列をコードする任意の数のポリペプチドセグメント、抗体などの他のモジュラータンパク質のポリペプチドセグメント、非コードDNAまたはRNA、例えば、プロモーター、転写因子、エンハンサーなどの調節配列、siRNA、shRNA、RNAi、miRNA、マイクロRNAに由来する核小体低分子RNA、または関心対象の機能的または構造的DNAまたはRNA単位を含む他のタンパク質ファミリーからのポリペプチドセグメントの合成のための方法である。以下は、ポリヌクレオチドの非限定的な例である:遺伝子または遺伝子断片のコーディング領域または非コーディング領域、遺伝子間DNA、連鎖分析から規定された遺伝子座(loci)(複数の遺伝子座(lpcus))、エキソン、イントロン、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA、リボソームRNA、短い干渉RNA(siRNA)、短いヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、核小体低分子RNA、リボザイム、通常はメッセンジャーRNA(mRNA)の逆転写によってまたは増幅によって得られる、mRNAのDNA表現である相補的DNA(cDNA);合成または増幅によって生成されるDNA分子、ゲノムDNA、組換えポリヌクレオチド、分岐ポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、任意の配列の単離されたDNA、任意の配列の単離されたRNA、核酸プローブ、およびプライマー。本明細書で言及される遺伝子または遺伝子断片をコードするcDNAは、ゲノム等価配列中に介在するイントロン配列を伴わずに、エキソン配列をコードする少なくとも1つの領域を含み得る。
抗体ライブラリー
本明細書に提供されるのは、抗体を生成するための方法、組成物、およびシステムである。いくつかの場合において、抗体は単一ドメイン抗体である。抗体を最適化するための本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、抗体配列の自然の多様性を反映する比率バリアントアプローチを含む。いくつかの場合において、最適化された抗体のライブラリーは、バリアント抗体配列を含む。いくつかの場合において、バリアントCDR領域を含むバリアント抗体配列が設計される。いくつかの場合において、バリアントCDR領域を含むバリアント抗体配列は、ラマ、ヒト化、またはキメラのフレームワークにおいて天然のCDR配列をシャッフルすることによって生成される。いくつかの場合において、そのようなライブラリーが合成され、発現ベクターにクローニングされ、翻訳産物(抗体)の活性が評価される。いくつかの場合において、配列の断片が合成され、続いて組み立てられる。いくつかの場合において、発現ベクターを使用して、ファージディスプレイなどの所望の抗体を表示および富化する。いくつかの場合において、ファージベクターはFabファージミドベクターである。富化の間に使用される選択圧には、いくつかの場合において、結合親和性、毒性、免疫学的寛容、安定性、またはその他の要因が含まれる。そのような発現ベクターは、特定の特性を有する抗体が選択されることを可能にし(「パニング」)、そのような配列のその後の増殖または増幅は、これらの配列を有するライブラリーを富化する。パニングラウンドは、1、2、3、4、5、6、7ラウンド、または7ラウンド以上などの、任意の回数繰り返すことができる。いくつかの場合において、パニングの各ラウンドは多数回の洗浄を含む。いくつかの場合において、パンニングの各ラウンドには、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16回、または16回を超える洗浄が含まれる。
本明細書に提供されるのは、抗体を生成するための方法、組成物、およびシステムである。いくつかの場合において、抗体は単一ドメイン抗体である。抗体を最適化するための本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムは、抗体配列の自然の多様性を反映する比率バリアントアプローチを含む。いくつかの場合において、最適化された抗体のライブラリーは、バリアント抗体配列を含む。いくつかの場合において、バリアントCDR領域を含むバリアント抗体配列が設計される。いくつかの場合において、バリアントCDR領域を含むバリアント抗体配列は、ラマ、ヒト化、またはキメラのフレームワークにおいて天然のCDR配列をシャッフルすることによって生成される。いくつかの場合において、そのようなライブラリーが合成され、発現ベクターにクローニングされ、翻訳産物(抗体)の活性が評価される。いくつかの場合において、配列の断片が合成され、続いて組み立てられる。いくつかの場合において、発現ベクターを使用して、ファージディスプレイなどの所望の抗体を表示および富化する。いくつかの場合において、ファージベクターはFabファージミドベクターである。富化の間に使用される選択圧には、いくつかの場合において、結合親和性、毒性、免疫学的寛容、安定性、またはその他の要因が含まれる。そのような発現ベクターは、特定の特性を有する抗体が選択されることを可能にし(「パニング」)、そのような配列のその後の増殖または増幅は、これらの配列を有するライブラリーを富化する。パニングラウンドは、1、2、3、4、5、6、7ラウンド、または7ラウンド以上などの、任意の回数繰り返すことができる。いくつかの場合において、パニングの各ラウンドは多数回の洗浄を含む。いくつかの場合において、パンニングの各ラウンドには、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16回、または16回を超える洗浄が含まれる。
本明細書に記載されているのは、インシリコライブラリー設計の方法およびシステムである。本明細書に記載のライブラリーは、いくつかの場合において、様々な抗体配列を含むデータベースに基づいて設計される。いくつかの場合において、データベースは、様々な標的に対する複数のバリアント抗体配列を含む。いくつかの場合において、データベースは、少なくとも100、500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、または5000を超える抗体配列を含む。例示的なデータベースは、iCANデータベースである。いくつかの場合において、データベースはナイーブおよび記憶B細胞受容体配列を含む。いくつかの場合において、ナイーブおよび記憶B細胞受容体配列は、ヒト、マウス、または霊長類の配列である。いくつかの場合において、ナイーブおよび記憶B細胞受容体配列はヒト配列である。いくつかの場合において、データベースは位置特異的な変動について分析される。いくつかの場合において、本明細書に記載の抗体は、CDR領域における位置特異的な変動を含む。いくつかの場合において、CDR領域は変動のために複数の位置を含む。
本明細書に記載されているのは、CDR領域のバリエーションを含むライブラリーである。いくつかの場合において、CDRは可変重鎖のCDR1、CDR2、またはCDR3である。いくつかの場合において、CDRは可変軽鎖のCDR1、CDR2、またはCDR3である。いくつかの場合において、ライブラリーは、CDR1、CDR2、またはCDR3をコードする複数のバリアントを含む。いくつかの場合において、本明細書に記載のライブラリーは、少なくとも50、100、200、300、400、500、1000、1200、1500、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000個、または5000個より多くのCDR1配列をコードする。いくつかの場合において、本明細書に記載のライブラリーは、少なくとも50、100、200、300、400、500、1000、1200、1500、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000個、または5000個より多くのCDR2配列をコードする。いくつかの場合において、本明細書に記載のライブラリは、少なくとも50、100、200、300、400、500、1000、1200、1500、1700、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000個、または5000個より多くのCDR3配列をコードする。インシリコ抗体ライブラリーは、いくつかの場合において、合成され、組み立てられ、所望の配列に富化される。
CDR1バリアント、CDR2バリアント、およびCDR3バリアントの合成に続いて、いくつかの場合において、CDR1バリアント、CDR2バリアント、およびCDR3バリアントは、多様なライブラリーを生成するためにシャッフルされる。いくつかの場合において、本明細書に記載の方法によって生成されるライブラリーの多様性は、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018、または1018より多くの配列の理論的多様性を有する。いくつかの場合において、ライブラリーは、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018、または1018より多くの配列の最終的なライブラリー多様性を有する。
バリアント配列に対応する生殖系列配列もまた、ライブラリー中で配列を生成するように改変され得る。例えば、本明細書に記載の方法によって生成された配列は、生殖細胞系列の配列から、少なくとも1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、または16より多くの変異を含む。いくつかの場合において、生成された配列は、生殖細胞系列配列から、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、または18以下の変異を含む。いくつかの場合において、生成された配列は、生殖細胞系列配列に対して、約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、または約18の変異を含む。
抗体ライブラリー
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載の方法から生成されたライブラリーである。本明細書に記載の抗体は、改善された機能的活性、構造的安定性、発現、特異性、またはそれらの組み合わせをもたらす。いくつかの場合において、抗体は単一ドメイン抗体であるす。いくつかの場合において、単一ドメイン抗体は、1つの重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、単一ドメイン抗体はVHH抗体である。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載の方法から生成されたライブラリーである。本明細書に記載の抗体は、改善された機能的活性、構造的安定性、発現、特異性、またはそれらの組み合わせをもたらす。いくつかの場合において、抗体は単一ドメイン抗体であるす。いくつかの場合において、単一ドメイン抗体は、1つの重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、単一ドメイン抗体はVHH抗体である。
本明細書で使用される場合、抗体という用語は、典型的な抗体分子の特徴的な二腕のY字型、ならびに抗原に特異的に結合する能力を保持する抗体の1つ以上のフラグメントを有するタンパク質を含むと理解される。例示的な抗体には、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、二重特異性抗体、多重特異性抗体、グラフト化抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、合成抗体、キメラ抗体、ラクダ化抗体、一本鎖Fv(scFv)(VLおよびVH領域が対となって単鎖FabおよびscFabを含む一価分子を形成する、単一のタンパク質鎖としてフラグメントを作ることを可能にする、合成または天然リンカーによる組換え法を使用してVLとVHが結合されるフラグメントを含む)、一本鎖抗体、Fabフラグメント(VL、VH、CL、およびCH1ドメインを含む一価フラグメントを含む)、F(ab’)2フラグメント(ヒンジ領域でジスルフィド架橋によって連結された2つのFabフラグメントを含む二価フラグメント)、Fdフラグメント(VHおよびCH1フラグメントを含むフラグメントを含む)、Fvフラグメント(抗体のシングルアームのVLおよびVHドメインを含むフラグメントを含む)、単一ドメイン抗体(dAbまたはsdAb)(VHドメインを含むフラグメントを含む)、単離された相補性決定領域(CDR)、ダイアボディ(互いに結合し、2つの異なる抗原を認識する2つのVLおよびVHドメインなどの二価二量体を含むフラグメントを含む)、単一の単量体可変ドメインのみから構成されるフラグメント、ジスルフィド結合Fv(sdFv)、イントラボディ、抗イディオタイプ(抗Id)抗体、またはそれらのab抗原結合フラグメントが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、本明細書に開示されるライブラリーは、抗体をコードする核酸を含み、抗体は、完全な抗原認識および抗原結合部位を含む最小の抗体フラグメントから構成されるFv抗体を含むFv抗体である。いくつかの実施形態において、Fv抗体は、緊密な非共有結合的結合における1つの重鎖および1つの軽鎖可変ドメインの二量体からなり、各可変ドメインの3つの超可変領域は、VH-VL二量体の表面上で抗原結合部位を規定するように相互作用する。いくつかの実施形態において、6つの超可変領域は、抗体に抗原結合特異性を付与する。いくつかの実施形態において、単一可変ドメイン(または、VHH抗体もしくはナノボディなどの1つの重鎖の可変ドメインを含むラクダ動物から単離された単一ドメイン抗体を含む、抗原に特異的な3つの超可変領域のみを含むFvの半分)は、抗原を認識および結合する能力を有する。いくつかの場合において、本明細書に開示されるライブラリーは、抗体をコードする核酸を含み、抗体は、VH、VL、またはVHドメインとVLドメインの両方を含む抗体フラグメントを含む単鎖FvまたはscFvであり、両方のドメインは単一のポリペプチド鎖に存在する。いくつかの実施形態において、Fvポリペプチドは、VHドメインとVLドメインとの間にポリペプチドリンカーをさらに含み、scFvが抗原結合のための所望の構造を形成することを可能にする。いくつかの場合において、scFvがFcフラグメントに連結されているか、またはVHHがFcフラグメント(ミニボディを含む)に連結されている。いくつかの場合において、抗体は、免疫グロブリン分子および免疫グロブリン分子の免疫学的に活性なフラグメント、例えば、抗原結合部位を含む分子を含む。免疫グロブリン分子は、任意の型(例えば、IgG、IgE、IgM、IgD、IgAおよびIgY)、クラス(例えば、IgG 1、IgG 2、IgG 3、IgG 4、IgA1およびIgA2)またはサブクラスである。
いくつかの実施形態において、ライブラリーは、意図された治療標的の種に適合された免疫グロブリンを含む。一般に、これらの方法は「哺乳動物化」を含み、ドナー抗原結合情報を免疫原性のより低い哺乳動物抗体受容体に伝達して有用な治療的処置を生成するための方法を含む。いくつかの場合において、哺乳動物は、マウス、ラット、ウマ、ヒツジ、ウシ、霊長類(例えば、チンパンジー、ヒヒ、ゴリラ、オランウータン、サル)、イヌ、ネコ、ブタ、ロバ、ウサギ、およびヒトである。いくつかの場合において、本明細書に提供されるのは、抗体のネコ化およびイヌ化のためのライブラリーおよび方法である。
非ヒト抗体の「ヒト化」型は、非ヒト抗体に由来する最小の配列を含むキメラ抗体であり得る。ヒト化抗体は、一般に、1つ以上のCDRからの残基が非ヒト抗体(ドナー抗体)の1つ以上のCDRからの残基によって置き換えられているヒト抗体(レシピエント抗体)である。ドナー抗体は、所望の特異性、親和性、または生物学的効果を有する、マウス、ラット、ウサギ、ニワトリ、または非ヒト霊長類抗体などの任意の適切な非ヒト抗体であり得る。いくつかの場合において、レシピエント抗体の選択されたフレームワーク領域残基が、ドナー抗体からの対応するフレームワーク領域残基によって置き換えられる。ヒト化抗体はまた、レシピエント抗体またはドナー抗体のいずれにも見出されない残基も含み得る。いくつかの場合において、これらの変更は、抗体の性能をさらに向上させるために行われる。
「イヌ化」は、イヌの治療薬として有用な治療剤を生成するために、非イヌ抗原結合情報をドナー抗体から、より免疫原性の低いイヌ抗体アクセプターに移すための方法を含むことができる。いくつかの場合において、本明細書で提供される非イヌ抗体のイヌ化型は、非イヌ抗体に由来する最小限の配列を含むキメラ抗体である。いくつかの場合において、イヌ化抗体は、レシピエントの超可変領域残基が、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ヤギ、ニワトリ、ウシ、ウマ、ラマ、ラクダ、ヒトコブラクダ、サメ、非ヒト霊長類、ヒト、ヒト化、組換え配列、または所望の特性を有する操作された配列などの非イヌ種(「ドナー」抗体)からの超可変領域残基によって置き換えられているイヌ抗体配列(「アクセプター」または「レシピエント」抗体)である。いくつかの場合において、イヌ抗体のフレームワーク領域(FR)残基が、対応する非イヌFR残基によって置き換えられる。いくつかの場合において、イヌ化抗体には、レシピエント抗体またはドナー抗体には見出されない残基が含まれる。いくつかの場合において、これらの変更は、抗体の性能をさらに向上させるために行われる。イヌ化抗体はまた、イヌ抗体の免疫グロブリン定常領域(Fc)の少なくとも一部を含み得る。
「ネコ化」は、ネコの治療薬として有用な治療剤を生成するために、非ネコ抗原結合情報をドナー抗体から、より免疫原性の低いネコ抗体アクセプターに移すための方法を含むことができる。いくつかの場合において、本明細書で提供される非ネコ抗体のネコ化型は、非ネコ抗体に由来する最小限の配列を含むキメラ抗体である。いくつかの場合において、ネコ化抗体は、レシピエントの超可変領域残基が、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ヤギ、ニワトリ、ウシ、ウマ、ラマ、ラクダ、ヒトコブラクダ、サメ、非ヒト霊長類、ヒト、ヒト化、組換え配列、または所望の特性を有する操作された配列などの非ネコ種(「ドナー」抗体)からの超可変領域残基によって置き換えられているネコ抗体配列(「アクセプター」または「レシピエント」抗体)である。いくつかの場合において、ネコ抗体のフレームワーク領域(FR)残基が、対応する非ネコFR残基によって置き換えられる。いくつかの場合において、ネコ化抗体には、レシピエント抗体またはドナー抗体には見出されない残基が含まれる。いくつかの場合において、これらの変更は、抗体の性能をさらに向上させるために行われる。ネコ化抗体はまた、ネコ抗体の免疫グロブリン定常領域(Fc)の少なくとも一部を含み得る。
本明細書で提供される方法は、非免疫グロブリンをコードするライブラリーの生成のために使用され得る。いくつかの場合において、抗体ライブラリーは抗体模倣物を含む。例示的な抗体模倣物には、アンチカリン、アフィリン、アフィボディ分子、アフィマー、アフィチン、アルファボディ、アビマー、アトリマー、DARPイン、フィノマー、Kunitzドメインベースのタンパク質、モノボディ、アンチカリン、ノッチン、アルマジロリピートタンパク質ベースのタンパク質、および二環式ペプチドが含まれるが、これらに限定されない。
抗体をコードする核酸を含む本明細書に記載のライブラリーは、抗体の少なくとも1つの領域のバリエーションを含む。バリエーションのための抗体の例示的な領域には、相補性決定領域(CDR)、可変ドメイン、または定常ドメインが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、CDRは、CDR1、CDR2、またはCDR3である。いくつかの場合において、CDRは、CDRH1、CDRH2、およびCDRH3を含むがこれらに限定されない重鎖ドメインである。いくつかの場合において、CDRは、CDRL1、CDRL2、およびCDRL3を含むがこれらに限定されない軽鎖ドメインである。いくつかの場合において、可変ドメインは、可変ドメイン、軽鎖(VL)または可変ドメイン、重鎖(VH)である。いくつかの場合において、CDR1、CDR2、またはCDR3は、可変ドメイン、軽鎖(VL)である。可変ドメイン、軽鎖(VL)のCDR1、CDR2、またはCDR3は、それぞれCDRL1、CDRL2、またはCDRL3と称され得る。可変ドメイン、重鎖(VH)のCDR1、CDR2、またはCDR3は、それぞれCDRH1、CDRH2、またはCDRH3と称され得る。いくつかの場合において、VLドメインはカッパ鎖またはラムダ鎖を含む。いくつかの場合において、定常ドメインは、定常ドメイン、軽鎖(CL)または定常ドメイン、重鎖(CH)である。
本明細書に提供されるのは、抗体の少なくとも1つの領域におけるバリエーションを含む抗体をコードする核酸を含むライブラリーであり、その領域はCDR領域である。いくつかの場合において、抗体は、VHH抗体などの1つの重鎖可変ドメインを含む単一ドメイン抗体である。いくつかの場合において、VHH抗体は1つ以上のCDR領域のバリエーションを含む。いくつかの場合において、本明細書に記載のVHHライブラリーは、CDR1、CDR2、またはCDR3の少なくともまたは約100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2400、2600、2800、3000の配列、または3000を超える配列を含む。例えば、ライブラリーは、CDR1の少なくとも2000の配列、CDR2の少なくとも1200の配列、およびCDR3の少なくとも1600の配列を含む。いくつかの場合において、各配列は同一ではない。
本明細書に記載のライブラリーは、翻訳されたとき、様々な長さのCDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、またはこれらのアミノ酸の組み合わせを含み得る。いくつかの場合において、翻訳されたときのCDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、またはそれらのアミノ酸の組み合わせの長さは、少なくともまたは約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30アミノ酸、または30を超えるアミノ酸である。
本明細書に記載のバリアントCDR配列を有する抗体をコードする核酸を含むライブラリーは、翻訳されたときに、様々な長さのアミノ酸を含む。いくつかの場合において、アミノ酸フラグメントのそれぞれの長さまたは合成されたアミノ酸の平均長さは、少なくともまたは約15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150アミノ酸、または150を超えるアミノ酸であり得る。いくつかの場合において、アミノ酸の長さは、約15~150、20~145、25~140、30~135、35~130、40~125、45~120、50~115、55~110、60~110、65~105、70~100、または75~95アミノ酸である。いくつかの場合において、アミノ酸の長さは約22アミノ酸~約75アミノ酸である。いくつかの場合において、抗体は、少なくともまたは約100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000アミノ酸、または5000を超えるアミノ酸を含む。いくつかの場合において、ライブラリーはVHHライブラリーである。いくつかの場合において、ライブラリーは抗体ライブラリーである。
VHH抗体をコードする本明細書に記載のライブラリーは、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018個の配列、または1018個を超える配列の理論的多様性を有するライブラリーを生成するためにシャッフルされるバリアントCDR配列を含む。いくつかの場合において、ライブラリーは、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018個の配列、または1018個を超える配列の最終的なライブラリー多様性を有する。
抗体または免疫グロブリンをコードする本明細書に記載のライブラリーは、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018個の配列、または1018個を超える配列の理論的多様性を有するライブラリーを生成するためにシャッフルされるバリアントCDR配列を含む。いくつかの場合において、ライブラリーは、少なくともまたは約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018個の配列、または1018個を超える配列の最終的なライブラリー多様性を有する。
本明細書に記載の方法は、抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーの合成を提供し、ここで、各核酸は、少なくとも1つの所定の参照核酸配列の所定のバリアントをコードする。いくつかの場合において、所定の参照配列は、タンパク質をコードする核酸配列であり、バリアントライブラリーは、少なくとも単一のコドンのバリエーションをコードする配列を含み、その結果、合成された核酸によってコードされる後続のタンパク質における単一残基の複数の異なるバリアントが、標準的な翻訳プロセスによって生成される。いくつかの場合において、抗体ライブラリーは、複数の位置でバリエーションを集合的にコードする様々な核酸を含む。いくつかの場合において、バリアントライブラリーは、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、VL、またはVHドメインの少なくとも単一のコドンのバリエーションをコードする配列を含む。いくつかの場合において、バリアントライブラリーは、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、VL、またはVHドメインの複数のコドンのバリエーションをコードする配列を含む。いくつかの場合において、バリアントライブラリーは、フレームワークエレメント1(FW1)、フレームワークエレメント2(FW2)、フレームワークエレメント3(FW3)、またはフレームワークエレメント4(FW4)の複数のコドンのバリエーションをコードする配列を含む。バリエーションのための例示的な数のコドンには、少なくともまたは約1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、225、250、275、300、または300を超えるコドンが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの場合において、バリエーションのための抗体の少なくとも1つの領域は、重鎖V遺伝子ファミリー、重鎖D遺伝子ファミリー、重鎖J遺伝子ファミリー、軽鎖V遺伝子ファミリー、または軽鎖J遺伝子ファミリーに由来する。いくつかの場合において、軽鎖V遺伝子ファミリーは、免疫グロブリンカッパ(IGK)遺伝子または免疫グロブリンラムダ(IGL)を含む。
本明細書に提供されるのは、抗体をコードする核酸を含むライブラリーであり、ライブラリーは、様々な数のフラグメントで合成される。いくつかの場合において、フラグメントは、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、VL、またはVHドメインを含む。いくつかの場合において、フラグメントは、フレームワークエレメント1(FW1)、フレームワークエレメント2(FW2)、フレームワークエレメント3(FW3)、またはフレームワークエレメント4(FW4)を含む。いくつかの場合において、抗体ライブラリーは、少なくともまたは約2つのフラグメント、3つのフラグメント、4つのフラグメント、5つのフラグメント、または5つを超えるフラグメントで合成される。合成された核酸フラグメントのそれぞれの長さまたは平均長さは、少なくともまたは約50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575、600、または600を超える塩基対であり得る。いくつかの場合において、長さは、約50~600、75~575、100~550、125~525、150~500、175~475、200~450、225~425、250~400、275~375、または300~350塩基対である。
本明細書に記載の抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーは、翻訳されたときに様々な長さのアミノ酸を含む。いくつかの場合において、合成されるアミノ酸フラグメントのそれぞれの長さまたは平均長さは、少なくともまたは約15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150アミノ酸、または150を超えるアミノ酸であり得る。いくつかの場合において、アミノ酸の長さは、約15~150、20~145、25~140、30~135、35~130、40~125、45~120、50~115、55~110、60~110、65~105、70~100、または75~95アミノ酸である。いくつかの場合において、アミノ酸の長さは約22アミノ酸から約75アミノ酸である。いくつかの場合において、抗体は、少なくともまたは約100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000アミノ酸、または5000を超えるアミノ酸を含む。
バリエーションのための抗体の少なくとも1つの領域の多数のバリアント配列は、本明細書に記載の方法を使用してデノボ合成される。いくつかの場合において、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、VL、VH、またはそれらの組み合わせに対して、多数のバリアント配列がデノボ合成される。いくつかの場合において、フレームワークエレメント1(FW1)、フレームワークエレメント2(FW2)、フレームワークエレメント3(FW3)、またはフレームワークエレメント4(FW4)に対して、多数のバリアント配列がデノボ合成される。バリアント配列の数は、少なくともまたは約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、または500を超える配列であり得る。いくつかの場合において、バリアント配列の数は、少なくともまたは約500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、または8000を超える配列である。いくつかの場合において、バリアント配列の数は、約10~500、25~475、50~450、75~425、100~400、125~375、150~350、175~325、200~300、225~375、250~350、または275~325配列である。
抗体の少なくとも1つの領域のバリアント配列は、いくつかの場合において、長さまたは配列が変動する。いくつかの場合において、デノボ合成される少なくとも1つの領域は、CDRH1、CDRH2、CDRH3、CDRL1、CDRL2、CDRL3、VL、VH、またはそれらの組み合わせのためのものである。いくつかの場合において、デノボ合成される少なくとも1つの領域は、フレームワークエレメント1(FW1)、フレームワークエレメント2(FW2)、フレームワークエレメント3(FW3)、またはフレームワークエレメント4(FW4)のためのものである。いくつかの場合において、バリアント配列は、野生型と比較して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、または50を超えるバリアントヌクレオチドまたはアミノ酸を含む。いくつかの場合において、バリアント配列は、野生型と比較して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、または50個の追加のヌクレオチドまたはアミノ酸を含む。いくつかの場合において、バリアント配列は、野生型と比較して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、または50少ないヌクレオチドまたはアミノ酸を含む。いくつかの場合において、ライブラリーは、少なくともまたは約101、102、103、104、105、106、107、108、109、1010、または1010を超えるバリアントを含む。
抗体ライブラリーの合成に続いて、抗体ライブラリーをスクリーニングおよび分析のために使用し得る。例えば、抗体ライブラリーは、ライブラリーの表示可能性およびパニングについてアッセイされる。いくつかの場合において、表示可能性は選択可能なタグを使用して分析される。例示的なタグには、放射性標識、蛍光標識、酵素、化学発光タグ、比色定量タグ、親和性タグ、または当該技術分野で知られている他の標識またはタグが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、タグはヒスチジン、ポリヒスチジン、myc、血球凝集素(HA)、またはFLAGである。例えば、図2Bに見られ得るようなものである。いくつかの場合において、抗体ライブラリーは、単一分子リアルタイム(SMRT)配列決定、Polony配列決定、ライゲーションによる配列決定、リバーシブルターミネーター配列決定、プロトン検出配列決定、イオン半導体配列決定、ナノポア配列決定、電子配列決定、パイロ配列決定、Maxam-Gilbert配列決定、チェーンターミネーション(例えば、Sanger)配列決定、+S配列決定、または合成による配列決定を含むがこれらに限定されない様々な方法を使用する配列決定によってアッセイされる。いくつかの場合において、抗体ライブラリーが細胞またはファージの表面に表示される。いくつかの場合において、ファージディスプレイを使用して、抗体ライブラリーが所望の活性を有する配列について富化される。
いくつかの場合において、抗体ライブラリーは、機能的活性、構造的安定性(例えば、熱安定性またはpH安定性)、発現、特異性、またはこれらの組み合わせについてアッセイされる。いくつかの場合において、抗体ライブラリーは、折り畳むことができる抗体についてアッセイされる。いくつかの場合において、抗体の領域は、機能的活性、構造的安定性、発現、特異性、折り畳み、またはそれらの組み合わせについてアッセイされる。例えば、VH領域またはVL領域は、機能的活性、構造安定性、発現、特異性、折り畳み、またはこれらの組み合わせについてアッセイされる。
本明細書に記載の方法によって生成された抗体またはIgGは、改善された結合親和性を含む。いくつかの場合において、抗体は、1nM未満、1.2nM未満、2nM未満、5nM未満、10nM未満、11nM未満、13.5nM未満、15nM未満、20nM未満、25nM未満、または30nM未満の結合親和性(例えば、KD)を含む。いくつかの場合において、抗体は、400nM未満、350nM未満、300nM未満、250nM未満、200nM未満、150nm未満、100nM未満、50nM未満、25nM未満、15nM未満、または10nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は1nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は1.2nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は2nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は5nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は10nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は13.5nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は15nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は20nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は25nM未満のKDを含む。いくつかの場合において、抗体は30nM未満のKDを含む。
いくつかの場合において、本明細書に記載の方法によって生成される抗体またはIgGの親和性は、コンパレーター抗体と比較して、少なくともまたは約1.5倍、2.0倍、5倍、10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍、200倍、または200倍を超えて、結合親和性が改善した。いくつかの場合において、本明細書に記載の方法によって生成された抗体またはIgGの親和性は、はコンパレーター抗体と比較して、少なくともまたは約1.5倍、2.0倍、5倍、10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍、200倍、また200倍を超えて、機能が改善した。いくつかの場合において、コンパレーター抗体は、類似の構造、配列、または抗原標的を有する抗体である。
本明細書に記載される方法は、いくつかの場合において、抗体またはIgGの収量の増加をもたらす。いくつかの場合において、収量は、少なくともまたは約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80マイクログラム(μg)であるか、または80マイクログラム(μg)を超える。いくつかの場合において、収量は、約5~約80、約10~約75、約15~約60、約20~約50、または約30~約40マイクログラム(μg)の範囲にある。
発現系
本明細書に提供されるのは、結合ドメインを含む抗体をコードする核酸を含むライブラリーであり、ライブラリーは、改善された特異性、安定性、発現、フォールディング、または下流の活性を有する。いくつかの場合において、本明細書に記載のライブラリーはスクリーニングおよび分析に使用される。
マイクログラム(μg)の範囲にある。
本明細書に提供されるのは、結合ドメインを含む抗体をコードする核酸を含むライブラリーであり、ライブラリーは、改善された特異性、安定性、発現、フォールディング、または下流の活性を有する。いくつかの場合において、本明細書に記載のライブラリーはスクリーニングおよび分析に使用される。
マイクログラム(μg)の範囲にある。
本明細書に提供されるのは、結合ドメインを含む抗体をコードする核酸を含むライブラリーであり、ここで、核酸ライブラリーは、スクリーニングおよび分析のために使用される。いくつかの場合において、スクリーニングおよび分析は、インビトロ、インビボ、またはエキソビボアッセイを含む。スクリーニング用の細胞には、生きている対象または細胞株から採取した一次細胞が含まれる。細胞は、原核生物(例えば、細菌および真菌)または真核生物(例えば、動物および植物)に由来し得る。例示的な動物細胞には、マウス、ウサギ、霊長類、および昆虫からのものが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、スクリーニング用の細胞には、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株、ヒト胎児腎臓(HEK)細胞株、またはベビーハムスター腎臓(BHK)細胞株を含むがこれらに限定されない細胞株が含まれる。いくつかの場合において、本明細書に記載の核酸ライブラリーはまた、多細胞生物に送達され得る。例示的な多細胞生物には、植物、マウス、ウサギ、霊長類、および昆虫が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載の核酸ライブラリーは、様々な薬理学的または薬物動態学的特性についてスクリーニングすることができる。いくつかの場合において、ライブラリーは、インビトロアッセイ、インビボアッセイ、またはエキソビボアッセイを使用してスクリーニングされる。例えば、スクリーニングされるインビトロの薬理学的または薬物動態学的特性には、結合親和性、結合特異性、および結合アビディティが含まれるが、これらに限定されない。スクリーニングされる本明細書に記載のライブラリーの例示的なインビボの薬理学的特性または薬物動態学的特性には、治療効果、活性、前臨床毒性特性、臨床有効性特性、臨床毒性特性、免疫原性、効力、および臨床安全特性が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に提供されるのは、核酸ライブラリーであって、ここで、核酸ライブラリーは、ベクター中で発現され得る。本明細書に開示される核酸ライブラリーを挿入するための発現ベクターは、真核生物または原核生物の発現ベクターを含み得る。例示的な発現ベクターには、哺乳動物発現ベクター:pSF-CMV-NEO-NH2-PPT-3XFLAG、pSF-CMV-NEO-COOH-3XFLAG、pSF-CMV-PURO-NH2-GST-TEV、pSF-OXB20-COOH-TEV-FLAG(R)-6His、pCEP4 pDEST27、pSF-CMV-Ub-KrYFP、pSF-CMV-FMDV-daGFP、pEF1a-mCherry-N1 Vector、pEF1a-tdTomato Vector、pSF-CMV-FMDV-Hygro、pSF-CMV-PGK-Puro、pMCP-tag(m)、およびpSF-CMV-PURO-NH2-CMYC;細菌発現ベクター:pSF-OXB20-BetaGal、pSF-OXB20-Fluc、pSF-OXB20、およびpSF-Tac;植物発現ベクター:pRI 101-AN DNAおよびpCambia2301;ならびに酵母発現ベクター:pTYB21およびpKLAC2、ならびに昆虫ベクター:pAc5.1/V5-His AおよびpDEST8が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、ベクターはpcDNA3またはpcDNA3.1である。
本明細書に記載されているのは、抗体を含む構築物を生成するためにベクター中で発現される核酸ライブラリーである。いくつかの場合において、構成のサイズは変動する。いくつかの場合において、構築物は、少なくともまたは約500、600、700、800、900、1000、1100、1300、1400、1500、1600、1700、1800、2000、2400、2600、2800、3000、3200、3400、3600、3800、4000、4200、4400、4600、4800、5000、6000、7000、8000、9000、10000塩基、または10000を超える塩基を含む。いくつかの場合において、構築物は、約300~1,000、300~2,000、300~3,000、300~4,000、300~5,000、300~6,000、300~7,000、300~8,000、300~9,000、300~10,000、1,000~2,000、1,000~3,000、1,000~4,000、1,000~5,000、1,000~6,000、1,000~7,000、1,000~8,000、1,000~9,000、1,000~10,000、2,000~3,000、2,000~4,000、2,000~5,000、2,000~6,000、2,000~7,000、2,000~8,000、2,000~9,000、2,000~10,000、3,000~4,000、3,000~5,000、3,000~6,000、3,000~7,000、3,000~8,000、3,000~9,000、3,000~10,000、4,000~5,000、4,000~6,000、4,000~7,000、4,000~8,000、4,000~9,000、4,000~10,000、5,000~6,000、5,000~7,000、5,000~8,000、5,000~9,000、5,000~10,000、6,000~7,000、6,000~8,000、6,000~9,000、6,000~10,000、7,000~8,000、7,000~9,000、7,000~10,000、8,000~9,000、8,000~10,000塩基、または9,000~10,000塩基の範囲を含む。
本明細書に提供されるのは、抗体をコードする核酸を含むライブラリーであって、ここで、核酸ライブラリーは細胞内で発現される。いくつかの場合において、ライブラリーは、レポーター遺伝子を発現するように合成される。例示的なレポーター遺伝子には、アセトヒドロキシ酸シンターゼ(AHAS)、アルカリホスファターゼ(AP)、ベータガラクトシダーゼ(LacZ)、ベータグルクロニダーゼ(GUS)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、緑色蛍光タンパク質(GFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)、黄色蛍光タンパク質(YFP)、シアン蛍光タンパク質(CFP)、セルリアン蛍光タンパク質、シトリン蛍光タンパク質、オレンジ蛍光タンパク質、チェリー蛍光タンパク質、ターコイズ蛍光タンパク質、青色蛍光タンパク質、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)、ルシフェラーゼ(Luc)、ノパリンシンターゼ(NOS)、オクトピンシンターゼ(OCS)、ルシフェラーゼ、およびこれらの誘導体が含まれるが、それらに限定されない。レポーター遺伝子の調節を決定する方法は当該技術分野において周知であり、蛍光分析法(例えば、蛍光分光法、蛍光活性化セルソーティング(FACS)、蛍光顕微鏡法)、および抗生物質耐性決定が含まれるが、これらに限定されない。
疾患および障害
本明細書に提供されるのは、治療効果を有し得るVHH抗体を含む抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーである。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリンは、翻訳されると、疾患または障害を治療するために使用されるタンパク質をもたらす。例示的な疾患には、癌、炎症性疾患または障害、代謝性疾患または障害、心血管疾患または障害、呼吸器疾患または障害、疼痛、消化器疾患または障害、生殖性疾患または障害、内分泌疾患または障害、あるいは神経学的疾患または障害が含まれるがこれらに限定されない。いくつかの場合において、癌は固形癌または血液癌である。いくつかの場合において、対象は哺乳動物である。いくつかの場合において、対象は、マウス、ウサギ、イヌ、またはヒトである。本明細書に記載の方法によって治療される対象は、乳児、成人、または小児であり得る。本明細書に記載の抗体または抗体フラグメントを含む医薬組成物は、静脈内または皮下に投与され得る。
本明細書に提供されるのは、治療効果を有し得るVHH抗体を含む抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーである。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリンは、翻訳されると、疾患または障害を治療するために使用されるタンパク質をもたらす。例示的な疾患には、癌、炎症性疾患または障害、代謝性疾患または障害、心血管疾患または障害、呼吸器疾患または障害、疼痛、消化器疾患または障害、生殖性疾患または障害、内分泌疾患または障害、あるいは神経学的疾患または障害が含まれるがこれらに限定されない。いくつかの場合において、癌は固形癌または血液癌である。いくつかの場合において、対象は哺乳動物である。いくつかの場合において、対象は、マウス、ウサギ、イヌ、またはヒトである。本明細書に記載の方法によって治療される対象は、乳児、成人、または小児であり得る。本明細書に記載の抗体または抗体フラグメントを含む医薬組成物は、静脈内または皮下に投与され得る。
いくつかの場合において、疾患または障害は、TIGIT機能不全に関連する。いくつかの場合において、疾患または障害は、TIGITを介した異常なシグナル伝達に関連する。いくつかの場合において、疾患または障害はCD3機能障害に関連する。いくつかの場合において、疾患または障害は、CD3を介した異常なシグナル伝達に関連する。いくつかの場合において、病気や障害は癌である。いくつかの場合において、病気や障害はウイルス感染症である。
タンパク質標的
本明細書に提供されるのは、様々なタンパク質標的のために設計され得るVHH抗体を含む抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーである。いくつかの場合において、タンパク質は、イオンチャネル、Gタンパク質共役受容体、チロシンキナーゼ受容体、免疫受容体、膜タンパク質、またはこれらの組み合わせである。いくつかの場合において、タンパク質は受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はグルカゴン様ペプチド1(GLP1)受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はプロスタグランジンD2受容体2(DP2またはCRTH2)受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はアデノシンA2A受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はIgおよびITIMドメイン(TIGIT)を有するT細胞免疫受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はCluster of Differentiation 47(CD47)である。いくつかの場合において、タンパク質はCluster of Differentiation 3イプシロン(CD3ε)である。
本明細書に提供されるのは、様々なタンパク質標的のために設計され得るVHH抗体を含む抗体または免疫グロブリンをコードする核酸を含むライブラリーである。いくつかの場合において、タンパク質は、イオンチャネル、Gタンパク質共役受容体、チロシンキナーゼ受容体、免疫受容体、膜タンパク質、またはこれらの組み合わせである。いくつかの場合において、タンパク質は受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はグルカゴン様ペプチド1(GLP1)受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はプロスタグランジンD2受容体2(DP2またはCRTH2)受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はアデノシンA2A受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はIgおよびITIMドメイン(TIGIT)を有するT細胞免疫受容体である。いくつかの場合において、タンパク質はCluster of Differentiation 47(CD47)である。いくつかの場合において、タンパク質はCluster of Differentiation 3イプシロン(CD3ε)である。
本明細書に提供されるのは、抗体または免疫グロブリンであり、抗体または免疫グロブリンは、配列番号1-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を有する配列を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-151のいずれか1つに対して少なくともまたは約95%の配列同一性を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-151のいずれか1つに対して少なくともまたは約97%の配列同一性を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-151のいずれか1つに対して少なくともまたは約99%の配列同一性を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-151のいずれか1つに対して少なくともまたは約100%の配列同一性を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-151のいずれか1つの、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する部分を少なくとも含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、表1A、表14B、表17、および表20に記載されるような配列を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の相同性を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つに対して少なくともまたは約97%の相同性を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の相同性を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約100%の相同性を含む相補性決定領域(CDR)を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、118-137、または153-163のいずれか1つの少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、または16個を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含む相補性決定領域(CDR)を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号118-120、129-131、152、155、158、または161のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDR1を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号118-120、129-131、152、155、158、または161のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95の%相同性を含むCDR1を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号118-120、129-131、152、155、158、または161のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の相同性を含むCDR1を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号118-120、152、155、158、または161のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の相同性を含むCDR1を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号118-120、129-131、152、155、158、または161のいずれか1つに対して、100%の相同性を含むCDR1を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫オグロブリン配列は、配列番号118-120、129-131、152、155、158、または161のいずれか1つの少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDR1を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDR2を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95の%相同性を含むCDR2を含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の相同性を含むCDR2を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の相同性を含むCDR2を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つに対して、100%の相同性を含むCDR2を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号121-123、132-134、153、156、159、または162のいずれか1つの少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDR2を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDR3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、125-137、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の相同性を含むCDR3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、125-137、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の相同性を含むCDR3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、125-137、124-128、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の相同性を含むCDR3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、125-137、124-128、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、100%の相同性を含むCDR3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号46-83、124-128、125-137、124-128、154、157、160、または163のいずれか1つに対して、少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDR3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列を含むCDRH2の同一性を含み;配列番号154に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH2を含み;配列番号154に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1を含み;配列番号153の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2を含み;配列番号154の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1を含み;配列番号156の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2を含み;配列番号157の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号158に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;そして配列番号160に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号158に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;そして配列番号160に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号158の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1を含み;配列番号159の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2を含み;配列番号160の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号161に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;そして配列番号163に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号161に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;そして配列番号163に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号161の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL1を含み;配列番号162の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2を含み;そして配列番号163の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH2を含み;そして配列番号154に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含み、配列番号158に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;配列番号160に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH2を含み;配列番号154に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含み;配列番号158に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;そして配列番号160に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1を含み;配列番号153の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2を含み;配列番号154の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3を含み;配列番号158の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL1を含み;配列番号159の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2を含み;配列番号160の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH2を含み;配列番号154に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含み、配列番号161に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;そして配列番号163に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号153に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の配列相同性を含むCDRH2を含み;配列番号154に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含み;配列番号161と少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;そして配列番号163に対して少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号152の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1を含み;配列番号153の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2を含み;配列番号154の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3を含み;配列番号161の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL1を含み;配列番号162の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2を含み;および配列番号163の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含み、配列番号158に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;および配列番号160に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含み;配列番号158に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号159に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;そして配列番号160に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1;配列番号156の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2;配列番号157の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3;配列番号158の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL1;配列番号159の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2;および配列番号160の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
いくつかの実施形態において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRH3を含み、配列番号161に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL2を含み;配列番号163に対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH1を含み;配列番号156に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH2を含み;配列番号157に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRH3を含み;配列番号161に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL1を含み;配列番号162に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL2を含み;および配列番号163に対して、少なくともまたは約95%、97%、99%、または100%の相同性を含むCDRL3を含む。いくつかの場合において、抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号155の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH1;配列番号156の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH2;配列番号157の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRH3;配列番号161の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL1;配列番号162の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL2;および配列番号163の少なくともまたは約3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16アミノ酸、または16を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含むCDRL3を含む。
本明細書に記載されているのは、いくつかの実施形態において、CRTH2Rに結合する抗体または免疫グロブリンである。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つに対して、少なくともまたは約100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号1-23または126-148のいずれか1つの、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する部分を少なくとも含む重鎖可変ドメインを含む。
いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つに対して、少なくともまたは約100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CRTH2R抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号24-45または149-151のいずれか1つの、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する部分を少なくとも含む軽鎖可変ドメインを含む。
本明細書に提供されるのは、様々なタンパク質標的に対する抗体または免疫グロブリンである。いくつかの場合において、タンパク質はTIGITである。本明細書に記載されているのは、いくつかの実施形態において、TIGITに結合する抗体または免疫グロブリンである。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して少なくともまたは約95%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して少なくともまたは約97%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して少なくともまたは約99%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して少なくともまたは約100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号84-100のいずれか1つに対して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する部分を少なくとも含む重鎖可変ドメインを含む。
いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれか1つに対して、少なくともまたは約100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、TIGIT抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号101-117のいずれかに対して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含む軽鎖可変ドメインを含む。
いくつかの場合において、タンパク質はCD3イプシロンである。本明細書に記載されているのは、いくつかの実施形態において、CD3に結合する抗体または免疫グロブリンである。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれか1つに対して、少なくともまたは約95%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれか1つに対して、少なくともまたは約97%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれか1つに対して、少なくともまたは約99%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれか1つに対して、少なくともまたは約100%の配列同一性を含む重鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号138-141のいずれかに対して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含む重鎖可変ドメインを含む。
いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して、少なくともまたは約70%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して少なくともまたは約95%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して少なくともまたは約97%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して少なくともまたは約99%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して少なくともまたは約100%の配列同一性を含む軽鎖可変ドメインを含む。いくつかの場合において、CD3抗体または免疫グロブリン配列は、配列番号142-145のいずれか1つに対して、少なくともまたは約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400アミノ酸、または400を超えるアミノ酸を有する少なくとも一部を含む軽鎖可変ドメインを含む。
バリアントライブラリー
コドンのバリエーション
本明細書に記載のバリアント核酸ライブラリーは、複数の核酸を含み得、ここで、各核酸は、参照核酸配列と比較して、バリアントコドン配列をコードする。いくつかの場合において、第1の核酸集団の各核酸は、単一のバリアント部位にバリアントを含む。いくつかの場合において、第1の核酸集団は、単一のバリアント部位に複数のバリアントを含み、その結果、第1の核酸集団は、同じバリアント部位に複数のバリアントを含む。第1の核酸集団は、同じバリアント部位において複数のコドンバリアントを集合的にコードする核酸を含み得る。第1の核酸集団は、同じ位置に最大19個以上のコドンを集合的にコードする核酸を含み得る。第1の核酸集団は、同じ位置で最大60個のバリアントトリプレットを集合的にコードする核酸を含み得るか、または第1の核酸集団は、同じ位置に最大61個の異なるコドンのトリプレットを集合的にコードする核酸を含み得る。各バリアントは、翻訳の間に異なるアミノ酸を生じるコドンをコードし得る。表1Bは、バリアント部位において可能な各コドン(および代表的なアミノ酸)のリストを示す。
コドンのバリエーション
本明細書に記載のバリアント核酸ライブラリーは、複数の核酸を含み得、ここで、各核酸は、参照核酸配列と比較して、バリアントコドン配列をコードする。いくつかの場合において、第1の核酸集団の各核酸は、単一のバリアント部位にバリアントを含む。いくつかの場合において、第1の核酸集団は、単一のバリアント部位に複数のバリアントを含み、その結果、第1の核酸集団は、同じバリアント部位に複数のバリアントを含む。第1の核酸集団は、同じバリアント部位において複数のコドンバリアントを集合的にコードする核酸を含み得る。第1の核酸集団は、同じ位置に最大19個以上のコドンを集合的にコードする核酸を含み得る。第1の核酸集団は、同じ位置で最大60個のバリアントトリプレットを集合的にコードする核酸を含み得るか、または第1の核酸集団は、同じ位置に最大61個の異なるコドンのトリプレットを集合的にコードする核酸を含み得る。各バリアントは、翻訳の間に異なるアミノ酸を生じるコドンをコードし得る。表1Bは、バリアント部位において可能な各コドン(および代表的なアミノ酸)のリストを示す。
核酸集団は、複数の位置で最大20個のコドンバリエーションを集合的にコードする変動した核酸を含み得る。このような場合、集団内の各核酸は、同じ核酸内の1つより多くの位置にあるコドンのバリエーションを含む。いくつかの場合において、集団内の各核酸は、単一の核酸中の、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、またはそれ以上のコドンにおいてコトンのバリエーションを含む。いくつかの場合において、各バリアント長核酸は、単一の長い核酸中の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、またはそれ以上のコドンにおいてコドンのバリエーションを含む。いくつかの場合において、バリアント核酸集団は、単一の核酸中の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30以上のコドンにおいてコドンのバリエーションを含む。いくつかの場合において、バリアント核酸集団は、単一の長い核酸中の少なくとも約10、20、30、40、50、60、70、80、90、100またはそれ以上のコドンにおいてコドンのバリエーションを含む。
高度に並列する核酸合成
本明細書に提供されるのは、革新的な合成プラットフォームを作成するための、ポリヌクレオチド合成からシリコン上の、ナノウェル内での遺伝子アセンブリまでのエンドツーエンドプロセスの小型化、並列化、および垂直統合を利用するプラットフォームアプローチである。本明細書に記載のデバイスは、96ウェルプレートと同じフットプリントを提供し、シリコン合成プラットフォームは、従来の合成方法と比較して最大1,000倍以上のスループットの増大が可能であり、1回の高度に並列化された実行で、最大約1,000,000以上のポリヌクレオチド、または10,000以上の遺伝子の生成を伴う。
本明細書に提供されるのは、革新的な合成プラットフォームを作成するための、ポリヌクレオチド合成からシリコン上の、ナノウェル内での遺伝子アセンブリまでのエンドツーエンドプロセスの小型化、並列化、および垂直統合を利用するプラットフォームアプローチである。本明細書に記載のデバイスは、96ウェルプレートと同じフットプリントを提供し、シリコン合成プラットフォームは、従来の合成方法と比較して最大1,000倍以上のスループットの増大が可能であり、1回の高度に並列化された実行で、最大約1,000,000以上のポリヌクレオチド、または10,000以上の遺伝子の生成を伴う。
次世代配列決定の出現により、高解像度のゲノムデータは、正常な生物学および疾患の病因の両方における様々な遺伝子の生物学的役割を掘り下げる研究にとって重要な要因となった。この研究の中核となるのは、分子生物学のセントラルドグマと「配列情報の残基ごとの移動」の概念である。DNA中にコード化されたゲノム情報はメッセージに転写され、メッセージは所定の生物学的経路内の活性産物であるタンパク質に翻訳される。
研究の別の刺激的な領域は、高度に特異的な細胞標的に焦点を合わせた治療用分子の発見、開発、および製造に関するものである。多様性の高いDNA配列ライブラリーは、標的治療薬の開発パイプラインの中核にある。遺伝子変異体は、治療標的に対して高い親和性を有するタンパク質の高発現のために最適化された遺伝子に理想的に到達する、タンパク質工学サイクルの設計、構築、およびテストにおいてタンパク質を発現するために使用される。例として、受容体の結合ポケットを考えてみる。結合ポケット内のすべての残基のすべての配列順列を同時にテストする能力は、徹底的な調査を可能にし、成功の確率を増大させる。研究者が、受容体内の特定の部位におけるすべての可能な変異を生成させるように試みる飽和変異誘発は、この開発課題への1つのアプローチを表す。費用と時間と労力がかかるが、これは、各バリアントを各位置に導入することができる。対照的に、いくつかの選択された位置またはDNAの短いストレッチが広範囲に修飾され得るコンビナトリアル変異誘発は、偏った表現を伴うバリアントの不完全なレパートリーを生成する。
薬剤開発パイプラインを加速するために、試験のために利用可能な正しい位置で意図された頻度で利用可能な所望のバリアントを有するライブラリー、すなわち、精密ライブラリーは、スクリーニングのコストならびに所要時間の削減を可能にする。本明細書に提供されるのは、所望の頻度で意図される各バリアントの正確な導入を提供する、核酸合成バリアントライブラリーを合成するための方法である。エンドユーザーにとって、これは、配列スペースを完全にサンプリングするだけでなく、これらの仮説を効率的な方法で問い合わせできることを意味し、コストとスクリーニング時間を削減する。ゲノムワイドな編集は、重要な経路、各バリアントと配列順列が最適な機能についてテストできるライブラリーを解明でき、数千の遺伝子を使用して経路全体とゲノムを再構築して、創薬のための生物学的システムを再設計できる。
第1の例では、薬物自体は、本明細書に記載の方法を使用して最適化することができる。例えば、抗体の特定の機能を改善するために、抗体の一部をコードするバリアントポリヌクレオチドライブラリーが設計および合成される。次に、抗体のバリアント核酸ライブラリーを、本明細書に記載のプロセス(例えば、PCR変異誘発とそれに続くベクターへの挿入)によって生成することができる。次に、抗体は生産細胞株で発現され、増強された活性についてスクリーニングされる。スクリーニングの例には、抗原への結合親和性、安定性、またはエフェクター機能(例えば、ADCC、補体、またはアポトーシス)の調節を調べることが含まれる。抗体を最適化するための例示的な領域には、Fc領域、Fab領域、Fab領域の可変領域、Fab領域の定常領域、重鎖または軽鎖(VHまたはVL)の可変ドメイン、およびVHまたはVLの特異的相補性決定領域(CDR)が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載の方法によって合成された核酸ライブラリーは、病状に関連する様々な細胞において発現され得る。病状に関連する細胞には、細胞株、組織サンプル、対象からの初代細胞、対象から拡大された培養細胞、またはモデルシステム内の細胞が含まれる。例示的なモデルシステムには、疾患状態の植物および動物モデルが含まれるが、これらに限定されない。
疾患状態の予防、軽減または治療に関連するバリアント分子を同定するために、本明細書に記載のバリアント核酸ライブラリーは、病状に関連する細胞、または細胞に病状を誘導することができる細胞で発現される。いくつかの場合において、細胞に病状を誘発するために薬剤が使用される。病状誘発のための例示的なツールには、Cre/Lox組換えシステム、LPS炎症誘発、および低血糖を誘発するためのストレプトゾトシンが含まれるが、これらに限定されない。病状に関連する細胞は、モデルシステムまたは培養細胞からの細胞、ならびに特定の病状を有する対象からの細胞であり得る。例示的な疾患状態には、細菌性、真菌性、ウイルス性、自己免疫性、または増殖性障害(例えば、癌)が含まれる。いくつかの場合において、バリアント核酸ライブラリーは、モデルシステム、細胞株、または対象に由来する一次細胞で発現され、少なくとも1つの細胞活性の変化についてスクリーニングされる。例示的な細胞活動には、増殖、サイクル進行、細胞死、接着、遊走、生殖、細胞シグナル伝達、エネルギー産生、酸素利用、代謝活性、および老化、フリーラジカル損傷への応答、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
基材
ポリヌクレオチド合成のための表面として使用されるデバイスは、均質なアレイ表面、パターン化されたアレイ表面、チャネル、ビーズ、ゲルなどを含むがこれらに限定されない基材の形態であり得る。本明細書に提供されるのは、複数のクラスターを含む基質であり、各クラスターは、ポリヌクレオチドの付着および合成を支持する複数の遺伝子座を含む。いくつかの場合において、基材は均質なアレイ表面を含む。例えば、均質なアレイ表面は均質なプレートである。本明細書で使用される「遺伝子座」という用語は、表面から延びる単一の所定の配列をコードするポリヌクレオチドの支持を提供する構造上の別個の領域を指す。いくつかの場合において、遺伝子座は二次元表面、例えば実質的に平面の表面上にある。いくつかの場合において、遺伝子座は、ウェル、マイクロウェル、チャネル、またはポストなどの三次元表面上にある。いくつかの場合において、遺伝子座の表面は、ポリヌクレオチド合成のために少なくとも1つのヌクレオチド、または好ましくは、ポリヌクレオチドの集団の合成のための同一のヌクレオチドの集団に付着するように能動的に機能化される材料を含む。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドは、同じ核酸配列をコードするポリヌクレオチドの集団を指す。いくつかの場合において、基材の表面は、基材の1つまたは複数の表面を含めている。提供されるシステムおよび方法を使用して本明細書に記載のライブラリー内で合成されたポリヌクレオチドの平均エラー率は、多くの場合、エラー修正なしで、多くの場合、1000分の1未満、約2000分の1未満、約3000分の1未満、またはそれ以下である。
ポリヌクレオチド合成のための表面として使用されるデバイスは、均質なアレイ表面、パターン化されたアレイ表面、チャネル、ビーズ、ゲルなどを含むがこれらに限定されない基材の形態であり得る。本明細書に提供されるのは、複数のクラスターを含む基質であり、各クラスターは、ポリヌクレオチドの付着および合成を支持する複数の遺伝子座を含む。いくつかの場合において、基材は均質なアレイ表面を含む。例えば、均質なアレイ表面は均質なプレートである。本明細書で使用される「遺伝子座」という用語は、表面から延びる単一の所定の配列をコードするポリヌクレオチドの支持を提供する構造上の別個の領域を指す。いくつかの場合において、遺伝子座は二次元表面、例えば実質的に平面の表面上にある。いくつかの場合において、遺伝子座は、ウェル、マイクロウェル、チャネル、またはポストなどの三次元表面上にある。いくつかの場合において、遺伝子座の表面は、ポリヌクレオチド合成のために少なくとも1つのヌクレオチド、または好ましくは、ポリヌクレオチドの集団の合成のための同一のヌクレオチドの集団に付着するように能動的に機能化される材料を含む。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドは、同じ核酸配列をコードするポリヌクレオチドの集団を指す。いくつかの場合において、基材の表面は、基材の1つまたは複数の表面を含めている。提供されるシステムおよび方法を使用して本明細書に記載のライブラリー内で合成されたポリヌクレオチドの平均エラー率は、多くの場合、エラー修正なしで、多くの場合、1000分の1未満、約2000分の1未満、約3000分の1未満、またはそれ以下である。
本明細書に提供されるのは、共通の支持体上のアドレス可能な位置で異なる所定の配列を有する複数のポリヌクレオチドの並行合成を支持する表面である。いくつかの場合において、基材は、50、100、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2,000、5,000、10,000、20,000、50,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000、1,000,000、1,200,000、1,400,000、1,600,000、1,800,000、2,000,000、2,500,000、3,000,000、3,500,000、4,000,000、4,500,000、5,000,000、10,000,000、またはそれ以上の同一でないポリヌクレオチドを超える合成のサポートを提供する。いくつかの場合において、表面は、50、100、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2,000、5,000、10,000、20,000、50,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000、1,000,000、1,200,000、1,400,000、1,600,000、1,800,000、2,000,000、2,500,000、3,000,000、3,500,000、4,000,000、4,500,000、5,000,000、10,000,000、またはそれ以上を超える別個の配列をコードするポリヌクレオチドの合成のサポートを提供する。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドの少なくとも一部が同一の配列を有するか、または同一の配列を伴って合成されるように構成される。いくつかの場合において、基材は、少なくとも80、90、100、120、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500塩基またはそれ以上を有するポリヌクレオチドの成長のための表面環境を提供する。
本明細書に提供されるのは、基材の別個の遺伝子座でのポリヌクレオチド合成のための方法であって、ここで、各遺伝子座は、ポリヌクレオチドの集団の合成を支持する。いくつかの場合において、各遺伝子座は、別の遺伝子座で増殖したポリヌクレオチドの集団とは異なる配列を有するポリヌクレオチドの集団の合成を支持する。いくつかの場合において、各ポリヌクレオチド配列は、ポリヌクレオチド合成のための表面上の遺伝子座の同じクラスター内の異なる遺伝子座にわたって、1、2、3、4、5、6、7、8、9、またはそれ以上の冗長性で合成される。いくつかの場合において、基材の遺伝子座は複数のクラスター内に位置している。いくつかの場合において、基材は、少なくとも10、500、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000、13000、14000、15000、20000、30000、40000、50000、またはそれ以上のクラスターを含む。いくつかの場合において、基材は、2,000、5,000、10,000、100,000、200,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000、1,000,000、1,100,000、1,200,000、1,300,000、1,400,000、1,500,000、1,600,000、1,700,000、1,800,000、1,900,000、2,000,000、300,000、400,000、500,000、600,000、700,000、800,000、900,000、1,000,000、1,200,000、1,400,000、1,600,000、1,800,000、2,000,000、2,500,000、3,000,000、3,500,000、4,000,000、4,500,000、5,000,000、または10,000,000、またはそれ以上の別個の遺伝子座を超えるものを含む。いくつかの場合において、基材は約10,000の別個の遺伝子座を含む。単一クラスター内の遺伝子座の量は、異なる場合で変動する。いくつかの場合において、各クラスターには、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、130、150、200、300、400、500、またはそれ以上の遺伝子座が含まれる。いくつかの場合において、各クラスターには約50~500の遺伝子座が含まれる。いくつかの場合において、各クラスターには約100~200の遺伝子座が含まれる。いくつかの場合において、各クラスターには約100~150の遺伝子座が含まれる。いくつかの場合において、各クラスターには約109、121、130、または137の遺伝子座が含まれる。いくつかの場合において、各クラスターには、約19、20、61、64、またはそれ以上の遺伝子座が含まれる。代替的に、または組み合わせて、ポリヌクレオチド合成は均質なアレイ表面で起こる。
いくつかの場合において、基材上で合成される別個のポリヌクレオチドの数は、基材で利用可能な別個の遺伝子座の数に依存する。いくつかの場合において、クラスターまたは基材の表面内の遺伝子座の密度は、1mm2あたり、少なくともまたは約1、10、25、50、65、75、100、130、150、175、200、300、400、500、1,000、またはそれ以上の遺伝子座である。いくつかの場合において、基材は10~500、25~400、50~500、100~500、150~500、10~250、50~250、10~200、または50~200mm2を含む。いくつかの場合において、クラスターまたは表面内の2つの隣接する遺伝子座の中心間の距離は、約10~500、約10~200、または約10~100μmである。いくつかの場合において、隣接する遺伝子座の2つの中心間の距離が、約10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100μmよりも大きい。いくつかの場合において、2つの隣接する遺伝子座の中心間の距離は、約200、150、100、80、70、60、50、40、30、20、または10μm未満である。いくつかの場合において、各遺伝子座の幅は、約0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100μmである。いくつかの場合において、各遺伝子座の幅は、約0.5~100、0.5~50、10~75、または0.5~50μmである。
いくつかの場合において、基材内のクラスターの密度は、少なくともまたは約100mm2あたり1クラスター、10mm2あたり1クラスター、5mm2あたり1クラスター、4mm2あたり1クラスター、3mm2あたり1クラスター、2mm2あたり1クラスター、1mm2あたり1クラスター、1mm2あたり2クラスター、1mm2あたり3クラスター、1mm2あたり4クラスター、1mm2あたり5クラスター、1mm2あたり10クラスター、1mm2あたり50クラスター、またはそれ以上である。いくつかの場合において、基材は、10mm2あたり約1クラスターから1mm2あたり約10クラスターまでを含む。いくつかの場合において、2つの隣接するクラスターの中心間の距離は、少なくともまたは約50、100、200、500、1000、2000、または5000μmである。いくつかの事例において、2つの隣接するクラスターの中心間の距離は、約50~100、50~200、50~300、50~500、および100~2000μmである。いくつかの事例において、2つの隣接するクラスターの中心間の距離は、約0.05~50、0.05~10、0.05~5、0.05~4、0.05~3、0.05~2、0.1~10、0.2~10、0.3~10、0.4~10、0.5~10、0.5~5、または0.5~2mmの間である。いくつかの事例において、各クラスターは、約0.5~約2、約0.5~約1、または約1~約2mmの断面を有する。いくつかの場合において、各クラスターの断面積は約0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、または2mmである。いくつかの事例において、各クラスターの内部断面は、約0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.15、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、または2mmである。
いくつかの場合において、基材は、ほぼ標準的な96ウェルプレートのサイズ、例えば、約100~約200mm×約50~約150mmである。いくつかの場合において、基材は、約1000、500、450、400、300、250、200、150、100または50mm以下の直径を有する。いくつかの場合において、基材の直径は、約25~1000、25~800、25~600、25~500、25~400、25~300、または25~200mmの間である。いくつかの場合において、基材は少なくとも約100、200、500、1,000、2,000、5,000、10,000、12,000、15,000、20,000、30,000、40,000、50,000mm2、またはそれ以上の平面表面積を有する。いくつかの場合において、基材の厚さは、約50~2000、50~1000、100~1000、200~1000、または250~1000mmの間である。
表面材料
本明細書で提供される基材、デバイス、および反応器は、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムに適した任意の様々な材料から製造される。特定の例において、基材材料は、低レベルのヌクレオチド結合を示すように製造される。いくつかの場合において、基材材料は、高レベルのヌクレオチド結合を示す別個の表面を生成するように修飾される。いくつかの場合において、基材材料は可視光および/またはUV光に対して透明である。いくつかの場合において、基材材料は十分に導電性であり、例えば、基材の全部または一部にわたって均一な電界を形成することができる。いくつかの場合において、導電性材料は電気アースに接続される。いくつかの場合において、基材は熱伝導性または断熱性である。いくつかの場合において、材料は、化学的または生化学的反応、例えば、ポリヌクレオチド合成反応プロセスをサポートするために、耐薬品性および耐熱性である。いくつかの場合において、基材は柔軟な材料を含む。柔軟な材料の場合、材料には、修飾と非修飾の両方である、ナイロン、ニトロセルロース、ポリプロピレンなどが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、基材は剛性材料を含む。剛性材料の場合、材料には、ガラス、フューズシリカ、シリコン、プラスチック(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、およびそれらのブレンドなど)、金属(例えば、金、プラチナなど)が含まれ得るが、これらに限定されない。基材、固体支持体または反応器は、シリコン、ポリスチレン、アガロース、デキストラン、セルロース系ポリマー、ポリアクリルアミド、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、およびガラスからなる群より選択される材料から製造することができる。基材/固体支持体またはその中の微細構造、反応器は、本明細書に列挙される材料または当該技術分野において知られている他の任意の適切な材料の組み合わせで製造され得る。
本明細書で提供される基材、デバイス、および反応器は、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムに適した任意の様々な材料から製造される。特定の例において、基材材料は、低レベルのヌクレオチド結合を示すように製造される。いくつかの場合において、基材材料は、高レベルのヌクレオチド結合を示す別個の表面を生成するように修飾される。いくつかの場合において、基材材料は可視光および/またはUV光に対して透明である。いくつかの場合において、基材材料は十分に導電性であり、例えば、基材の全部または一部にわたって均一な電界を形成することができる。いくつかの場合において、導電性材料は電気アースに接続される。いくつかの場合において、基材は熱伝導性または断熱性である。いくつかの場合において、材料は、化学的または生化学的反応、例えば、ポリヌクレオチド合成反応プロセスをサポートするために、耐薬品性および耐熱性である。いくつかの場合において、基材は柔軟な材料を含む。柔軟な材料の場合、材料には、修飾と非修飾の両方である、ナイロン、ニトロセルロース、ポリプロピレンなどが含まれるが、これらに限定されない。いくつかの場合において、基材は剛性材料を含む。剛性材料の場合、材料には、ガラス、フューズシリカ、シリコン、プラスチック(例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、およびそれらのブレンドなど)、金属(例えば、金、プラチナなど)が含まれ得るが、これらに限定されない。基材、固体支持体または反応器は、シリコン、ポリスチレン、アガロース、デキストラン、セルロース系ポリマー、ポリアクリルアミド、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、およびガラスからなる群より選択される材料から製造することができる。基材/固体支持体またはその中の微細構造、反応器は、本明細書に列挙される材料または当該技術分野において知られている他の任意の適切な材料の組み合わせで製造され得る。
表面構造
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムのための基材であり、基材は、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムに適した表面構造を有する。いくつかの場合において、基材は、隆起したおよび/または下降した特徴を含む。そのような特徴を有することの1つの利点は、ポリヌクレオチド合成をサポートするための表面積の増加である。いくつかの場合において、隆起および/または下降した特徴を有する基材は、三次元基材と呼ばれる。いくつかの事例において、三次元基材は1つ以上のチャネルを含む。いくつかの場合において、1つ以上の遺伝子座がチャネルを構成する。いくつかの事例において、チャネルは、材料沈着装置などの沈着装置を介して試薬沈着にアクセス可能である。いくつかの事例において、試薬および/または流体は、流体通信の1つ以上のチャネルのより大きなウェルに集まる。例えば、基材は、クラスターを伴う複数の遺伝子座に対応する複数のチャネルを含み、複数のチャネルは、クラスターの1つのウェルと流体連結している。いくつかの方法において、ポリヌクレオチドのライブラリーは、複数の遺伝子座のクラスターにおいて合成される。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムのための基材であり、基材は、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムに適した表面構造を有する。いくつかの場合において、基材は、隆起したおよび/または下降した特徴を含む。そのような特徴を有することの1つの利点は、ポリヌクレオチド合成をサポートするための表面積の増加である。いくつかの場合において、隆起および/または下降した特徴を有する基材は、三次元基材と呼ばれる。いくつかの事例において、三次元基材は1つ以上のチャネルを含む。いくつかの場合において、1つ以上の遺伝子座がチャネルを構成する。いくつかの事例において、チャネルは、材料沈着装置などの沈着装置を介して試薬沈着にアクセス可能である。いくつかの事例において、試薬および/または流体は、流体通信の1つ以上のチャネルのより大きなウェルに集まる。例えば、基材は、クラスターを伴う複数の遺伝子座に対応する複数のチャネルを含み、複数のチャネルは、クラスターの1つのウェルと流体連結している。いくつかの方法において、ポリヌクレオチドのライブラリーは、複数の遺伝子座のクラスターにおいて合成される。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載の方法、組成物、およびシステムのための基材であり、ここで、基材は、ポリヌクレオチド合成のために構成される。いくつかの場合において、構造は、表面でのポリヌクレオチド合成のための制御された流れおよび物質移動経路を可能にするように構成される。いくつかの場合において、基材の構成により、ポリヌクレオチド合成中の、制御されかつ均一な物質移動経路の分布、化学的曝露時間、および/または洗浄効率が可能になる。いくつかの場合において、基材の構成は、例えば、増殖ポリヌクレオチドによる排除体積が、ポリヌクレオチドを増殖させるために利用可能または適切である初期の利用可能な体積の50、45、40、35、30、25、20、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1%、またはそれ以下を超えないように、増殖しているポリヌクレオチドのために十分な体積を提供することによって、掃引効率の増加を可能にする。いくつかの場合において、三次元構造により、流体の管理された流れが可能になり、化学物質曝露の迅速な交換が可能になる。
本明細書に提供されるのは、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムのための基材であり、基材は、本明細書に記載される方法、組成物、およびシステムに適した構造を含む。いくつかの場合において、分離は物理的構造によって実現される。いくつかの場合において、分離は、ポリヌクレオチド合成のための活動領域および受動領域を生成する表面の異なる機能化によって達成される。いくつかの場合において、示差的な機能化は、基材表面全体の疎水性を交互にすることによって達成され、それによって、沈着した試薬のビーディングまたは湿潤を引き起こす水接触角効果を生み出す。より大きな構造を採用することで、隣接するスポットの試薬による別個のポリヌクレオチド合成位置の飛散および相互汚染を減らすことができる。いくつかの事例において、材料沈着装置などの装置を使用して、別個のポリヌクレオチド合成位置に試薬を沈着させる。三次元の特徴を有する基材は、低いエラー率(例えば、約1:500未満、1:1000、1:1500、1:2,000、1:3,000、1:5,000、または1:10,000)で非常に多数のポリヌクレオチド(例えば、約10,000を超える)の合成を可能にするように構成される。いくつかの事例において、基材は、約1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、300、400、または500特徴/mm2の密度を有する特徴を含む。
基材のウェルは、基材の別のウェルと同じまたは異なる幅、高さ、および/または容積を有し得る。基材のチャネルは、基材の別のチャネルと同じまたは異なる幅、高さ、および/または容積を有し得る。いくつかの場合において、クラスターの直径またはクラスターを含むウェルの直径、あるいはその両方は、約0.05~50、0.05~10、0.05~5、0.05~4、0.05~3、0.05~2、0.05~1、0.05~0.5、0.05~0.1、0.1~10、0.2~10、0.3~10、0.4~10、0.5~10、0.5~5、または0.5~2mmの間である。いくつかの場合において、クラスターまたはウェル、あるいはその両方の直径は、5、4、3、2、1、0.5、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、または0.05mm未満または約5、4、3、2、1、0.5、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、または0.05mmである。いくつかの場合において、クラスターまたはウェル、あるいはその両方の直径は、約1.0~1.3mmである。いくつかの場合において、クラスターまたはウェル、あるいはその両方の直径は約1.150mmである。いくつかの場合において、クラスターまたはウェル、あるいはその両方の直径は約0.08mmである。クラスターの直径は、2次元または三次元の基材内のクラスターを指す。
いくつかの場合において、ウェルの高さは、約20~1000、50~1000、100~1000、200~1000、300~1000、400~1000、または500~1000μmである。いくつかの場合において、ウェルの高さは、約1000、900、800、700、または600μm未満である。
いくつかの場合において、基材は、クラスター内の複数の遺伝子座に対応する複数のチャネルを含み、チャネルの高さまたは深さは、5~500、5~400、5~300、5~200、5~100、5~50、または10~50μmである。いくつかの場合において、チャネルの高さは、100、80、60、40、または20μm未満である。
いくつかの場合において、チャネル、遺伝子座(例えば、実質的に平面の基材内)、またはチャネルと遺伝子座の両方(例えば、遺伝子座がチャネルに対応する三次元基材内)の直径は、約1~1000、1~500、1~200、1~100、5~100、または10~100μm、例えば、約90、80、70、60、50、40、30、20、または10μmである。いくつかの場合において、チャネル、遺伝子座、またはチャネルと遺伝子座の両方の直径は、約100、90、80、70、60、50、40、30、20、または10μm未満である。いくつかの場合において、2つの隣接するチャネル、遺伝子座、またはチャネルと遺伝子座の中心間の距離は、約1~500、1~200、1~100、5~200、5~100、5~50、または5~30、例えば、約20μmである。
表面修飾
本明細書に提供されるのは、表面上でのポリヌクレオチド合成のための方法であり、ここで、表面は、様々な表面修飾を含む。いくつかの場合において、表面修飾は、基材表面、または基材表面の選択された部位もしくは領域の1つ以上の化学的および/もしくは物理的特性を変更するための加法または減法プロセスによる表面の化学的および/または物理的変更に使用される。例えば、表面修飾には、(1)表面の濡れ特性の変更、(2)表面の機能化、すなわち、表面官能基の提供、修飾、または置換、(3)表面の非機能化、すなわち、表面官能基の除去、(4)他の方法で、例えば、エッチングを通して表面の化学組成を変化させること、(5)表面粗さを増加または減少させること、(6)表面にコーティングを提供すること、例えば、表面の濡れ特性とは異なる濡れ特性を示すコーティングを提供すること、および/または(7)表面に粒子を沈着させることが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に提供されるのは、表面上でのポリヌクレオチド合成のための方法であり、ここで、表面は、様々な表面修飾を含む。いくつかの場合において、表面修飾は、基材表面、または基材表面の選択された部位もしくは領域の1つ以上の化学的および/もしくは物理的特性を変更するための加法または減法プロセスによる表面の化学的および/または物理的変更に使用される。例えば、表面修飾には、(1)表面の濡れ特性の変更、(2)表面の機能化、すなわち、表面官能基の提供、修飾、または置換、(3)表面の非機能化、すなわち、表面官能基の除去、(4)他の方法で、例えば、エッチングを通して表面の化学組成を変化させること、(5)表面粗さを増加または減少させること、(6)表面にコーティングを提供すること、例えば、表面の濡れ特性とは異なる濡れ特性を示すコーティングを提供すること、および/または(7)表面に粒子を沈着させることが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの事例において、表面(接着促進剤と称する)の上部に化学層を追加することにより、基材の表面上の遺伝子座の構造化されたパターン形成が容易になる。接着促進を適用するための例示的な表面には、ガラス、シリコン、二酸化ケイ素、および窒化ケイ素が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの事例において、接着促進剤は表面エネルギーの高い化学物質である。いくつかの場合において、第2の化学層が基材の表面に沈着される。いくつかの場合において、第2の化学層は低い表面エネルギーを有する。いくつかの場合において、表面にコーティングされた化学層の表面エネルギーが、表面上の液滴の局在化をサポートする。選択されたパターン配置に応じて、遺伝子座の近接性および/または遺伝子座での流体接触の領域は変更可能である。
いくつかの場合において、例えば、ポリヌクレオチド合成のために、核酸または他の部分が沈着される基材表面または分解された遺伝子座は、滑らかであるかもしくは実質的に平面(例えば、二次元)であるか、または隆起したもしくは下降した特徴などの不規則性(例えば、三次元特徴)を有する。いくつかの場合において、基材表面は、1つ以上の異なる層の化合物で修飾される。関心のあるそのような修飾層には、金属、金属酸化物、ポリマー、有機小分子などの無機層および有機層が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの場合において、基材の分解された遺伝子座は、表面エネルギーを増加および/または減少させる1つ以上の部分で機能化される。いくつかの事例において、部分が化学的に不活性である。いくつかの事例において、部分は、所望の化学反応、例えば、ポリヌクレオチド合成反応における1つ以上のプロセスをサポートするように構成される。表面の表面エネルギー、または疎水性は、表面に付着するヌクレオチドの親和性を決定するための要因である。いくつかの場合において、基材の機能化のための方法は、(a)二酸化ケイ素を含む表面を有する基材を提供すること、および(b)本明細書に記載されているか、またはさもなくば当該技術分野で知られている適切なシラン化剤、例えば、有機官能性アルコキシシラン分子を使用して、表面をシラン化することを含む。方法および官能化剤は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第5474796号に記載されている。
いくつかの場合において、基材表面は、典型的には基材表面上に存在する反応性親水性部分を介して、シランを基材表面に結合するために有効な反応条件下で、シランの混合物を含む誘導体化組成物との接触によって機能化される。シラン化は一般に、有機官能性アルコキシシラン分子との自己組織化によって表面を被覆する。様々なシロキサン官能化試薬を、例えば、表面エネルギーを低下または増加させるために、当該技術分野で現在知られているようにさらに使用することができる。有機官能性アルコキシシランは、それらの有機機能に従って分類される。
ポリヌクレオチド合成
ポリヌクレオチド合成のための現在の開示の方法は、ホスホルアミダイト化学を含むプロセスを含み得る。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成は、塩基をホスホルアミダイトとカップリングすることを含む。ポリヌクレオチド合成は、カップリング条件下でのホスホルアミダイトの沈着による塩基のカップリングを含み得、ここで、同じ塩基が、任意選択で、ホスホルアミダイトと共に1回より多く沈着され、すなわち、二重カップリングである。ポリヌクレオチド合成は、未反応部位のキャッピングを含み得る。いくつかの場合において、キャッピングは任意選択である。ポリヌクレオチド合成はまた、酸化または1回の酸化工程または複数の酸化工程を含み得る。ポリヌクレオチド合成は、脱ブロック化、脱トリチル化、および硫化を含み得る。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成は、酸化または硫化のいずれかを含む。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成反応中の1つまたは各工程の間に、例えば、テトラゾールまたはアセトニトリルを使用して、デバイスを洗浄する。ホスホルアミダイト合成法の任意の1工程の時間枠は、約2分、1分、50秒、40秒、30秒、20秒、および10秒未満であり得る。
ポリヌクレオチド合成のための現在の開示の方法は、ホスホルアミダイト化学を含むプロセスを含み得る。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成は、塩基をホスホルアミダイトとカップリングすることを含む。ポリヌクレオチド合成は、カップリング条件下でのホスホルアミダイトの沈着による塩基のカップリングを含み得、ここで、同じ塩基が、任意選択で、ホスホルアミダイトと共に1回より多く沈着され、すなわち、二重カップリングである。ポリヌクレオチド合成は、未反応部位のキャッピングを含み得る。いくつかの場合において、キャッピングは任意選択である。ポリヌクレオチド合成はまた、酸化または1回の酸化工程または複数の酸化工程を含み得る。ポリヌクレオチド合成は、脱ブロック化、脱トリチル化、および硫化を含み得る。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成は、酸化または硫化のいずれかを含む。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成反応中の1つまたは各工程の間に、例えば、テトラゾールまたはアセトニトリルを使用して、デバイスを洗浄する。ホスホルアミダイト合成法の任意の1工程の時間枠は、約2分、1分、50秒、40秒、30秒、20秒、および10秒未満であり得る。
ホスホルアミダイト法を使用するポリヌクレオチド合成は、ホスファイトトリエステル結合の形成のために、成長しているポリヌクレオチド鎖へのホスホルアミダイトビルディングブロック(例えば、ヌクレオシドホスホルアミダイト)のその後の付加を含み得る。ホスホルアミダイトポリヌクレオチド合成は、3’から5’の方向で進行する。ホスホルアミダイトポリヌクレオチド合成は、合成サイクルごとに成長している核酸鎖への1つのヌクレオチドの制御された付加を可能にする。いくつかの場合において、各合成サイクルはカップリング工程を含む。ホスホルアミダイトカップリングは、活性化されたヌクレオシドホスホルアミダイトと、例えばリンカーを介して基材に結合したヌクレオシドとの間のホスファイトリエステル結合の形成を伴う。いくつかの場合において、ヌクレオシドホスホルアミダイトが、活性化されたデバイスに提供される。いくつかの場合において、ヌクレオシドホスホルアミダイトが、活性剤とともにデバイスに提供される。いくつかの場合において、ヌクレオシドホスホルアミダイトは、基材に結合したヌクレオシドの、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、50、60、70、80、90、100倍以上過剰でデバイスに提供される。いくつかの場合において、ヌクレオシドホスホルアミダイトの添加は、無水環境、例えば、無水アセトニトリル中で行われる。ヌクレオシドホスホルアミダイトの添加に続いて、デバイスは任意選択で洗浄される。いくつかの場合において、カップリング工程をさらに1回以上繰り返し、任意選択で、基材へのヌクレオシドホスホルアミダイト添加の間に洗浄工程を伴う。いくつかの場合において、本明細書で使用されるポリヌクレオチド合成方法は、1、2、3、またはそれ以上の連続的なカップリング工程を含む。カップリングの前に、多くの場合、デバイスに結合したヌクレオシドは、保護基の除去によって脱保護され、保護基は重合を防ぐように機能する。一般的な保護基は4,4’-ジメトキシトリチル(DMT)である。
カップリングに続いて、ホスホルアミダイトポリヌクレオチド合成方法は、任意選択でキャッピング工程を含む。キャッピング工程では、成長しているポリヌクレオチドはキャッピング剤で処理される。キャッピング工程は、カップリング後に未反応の基材結合5’-OH基をブロックして、内部の塩基が欠失したポリヌクレオチドの形成を防ぐのに役立つ。さらに、1H-テトラゾールで活性化されたホスホルアミダイトは、グアノシンのO6位置とわずかに反応する可能性がある。理論に拘束されることはないが、I2/水で酸化すると、この副産物は、おそらくO6-N7の移動を介して、脱プリンを受ける可能性がある。ポリヌクレオチドの最終的な脱保護の過程で、脱プリン塩基の部位が切断されて、完全長の生成物の収量が減少する可能性がある。O6修飾は、I2/水で酸化する前にキャッピング試薬で処理することで除去され得る。いくつかの場合において、ポリヌクレオチド合成中にキャッピング工程を含めると、キャッピングなしの合成と比較して、エラー率が低下する。一例として、キャッピング工程は、基材に結合したポリヌクレオチドを、無水酢酸と1-メチルイミダゾールの混合物で処理することを含む。キャッピング工程に続いて、デバイスは任意選択で洗浄される。
いくつかの場合において、ヌクレオシドホスホルアミダイトの添加後、および任意選択でキャッピングおよび1回以上の洗浄工程の後、デバイスに結合した成長中の核酸が酸化される。酸化工程は、亜リン酸トリエステルが、天然に存在するリン酸ジエステルヌクレオシド間結合の保護された前駆体である四配位リン酸トリエステルに酸化されることを含む。いくつかの場合において、成長しているポリヌクレオチドの酸化は、任意選択で弱塩基(例えば、ピリジン、ルチジン、コリジン)の存在下で、ヨウ素および水で処理することによって達成される。酸化は、無水条件下で、例えば、tert-ブチルヒドロペルオキシドまたは(1S)-(+)-(10-カンファースルホニル)-オキサジリジン(CSO)を使用して、実施し得る。いくつかの方法では、酸化に続いてキャッピング工程が実行される。持続する可能性のある酸化による残留水がその後のカップリングを阻害する可能性があるため、第2のキャッピング工程でデバイスの乾燥が可能になる。酸化に続いて、デバイスおよび成長しているポリヌクレオチドは、任意選択で洗浄される。いくつかの場合において、酸化の工程は、ポリヌクレオチドホスホロチオエートを得るために硫化工程で置き換えられ、ここで、任意のキャッピング工程は、硫化後に実行することができる。Beaucage試薬としても知られる3-(ジメチルアミノメチリデン)アミノ)-3H-1,2,4-ジチアゾール-3-チオン、DDTT、3H-1,2-ベンゾジチオール-3-オン 1,1-ジオキシド、およびN,N,N’N’-テトラエチルチウラムジスルフィド(TETD)を含むがこれらに限定されない多くの試薬は、効率的な硫黄移動が可能である。
カップリングを介してヌクレオシド取り込みの次のサイクルが起こるために、デバイスに結合した成長中のポリヌクレオチドの保護された5’末端が除去され、その結果、一次ヒドロキシル基が次のヌクレオシドホスホルアミダイトと反応する。いくつかの場合において、保護基はDMTであり、ジクロロメタン中のトリクロロ酢酸で脱ブロック化が起こる。長時間または推奨される酸溶液よりも強い脱トリチル化を行うと、固体支持体に結合したポリヌクレオチドの脱プリンの増加をもたらし、したがって、所望の全長生成物の収量が減少する可能性がある。本明細書に記載の本開示の方法および組成物は、望ましくない脱プリン反応を制限する制御された脱ブロック化条件を提供する。いくつかの場合において、デバイスに結合したポリヌクレオチドは、脱ブロック化後に洗浄される。いくつかの場合において、脱ブロック化後の効率的な洗浄は、エラー率の低いポリヌクレオチドの合成に寄与する。
ポリヌクレオチドの合成のための方法は、典型的には、以下の工程の反復配列を含む:活性化表面、リンカー、または以前に脱保護されたモノマーのいずれかと連結するための、活性に官能化された表面(例えば、遺伝子座)への保護されたモノマーの適用;後に適用される保護されたモノマーと反応するように、適用されたモノマーの脱保護;および結合のための別の保護されたモノマーの適用。1つ以上の中間工程には、酸化または硫化が含まれる。いくつかの場合において、1つ以上の洗浄工程が、1つまたはすべての工程の前または後になる。
ホスホルアミダイトベースのポリヌクレオチド合成のための方法は、一連の化学的工程を含む。いくつかの場合において、合成方法の1つ以上の工程は、試薬サイクリングを含み、この方法の1つ以上の工程は、その工程のために有用な試薬のデバイスへの適用を含む。例えば、試薬は一連の液体沈着および真空乾燥工程によってサイクルされる。ウェル、マイクロウェル、チャネルなどのような三次元特徴を含む基材の場合、試薬は、任意選択で、ウェルおよび/またはチャネルを介してデバイスの1つ以上の領域を通過する。
本明細書に記載の方法およびシステムは、ポリヌクレオチドを合成するためのポリヌクレオチド合成デバイスに関する。合成は並行して行うことができる。例えば、少なくともまたは約少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、1000、10000、50000、75000、100000またはそれ以上のポリヌクレオチドを並行して合成することができる。並行して合成され得るポリヌクレオチドの総数は、2~100000、3~50000、4~10000、5~1000、6~900、7~850、8~800、9~750、10~700、11~650、12~600、13~550、14~500、15~450、16~400、17~350、18~300、19~250、20~200、21~150、22~100、23~50、24~45、25~40、30~35であり得る。当業者は、並行して合成されるポリヌクレオチドの総数が、これらの値のいずれかによって制限される任意の範囲、例えば、25~100内に入る可能性があることを理解している。並行して合成されるポリヌクレオチドの総数は、範囲の終点として機能する値のいずれかによって定義される任意の範囲内に入る可能性がある。デバイス内で合成されたポリヌクレオチドの総モル質量または各ポリヌクレオチドのモル質量は、少なくともまたは少なくとも約10、20、30、40、50、100、250、500、750、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、25000、50000、75000、100000ピコモル以上であり得る。デバイス内の各ポリヌクレオチドの長さまたはポリヌクレオチドの平均長さは、少なくともまたは約少なくとも10、15、20、25、30、35、40、45、50、100、150、200、300、400、500ヌクレオチド、またはそれ以上であり得る。デバイス内の各ポリヌクレオチドの長さまたはポリヌクレオチドの平均長さは、最大で、または最大で約500、400、300、200、150、100、50、45、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10ヌクレオチド、またはそれ以下であり得る。デバイス内の各ポリヌクレオチドの長さまたはポリヌクレオチドの平均長さは、10~500、9~400、11~300、12~200、13~150、14~100、15~50、16~45、17~40、18~35、19~25の範囲であり得る。当業者は、デバイス内の各ポリヌクレオチドの長さまたはポリヌクレオチドの平均長が、これらの値のいずれかによって制限される任意の範囲、例えば、100~300内に入る可能性があることを理解している。デバイス内の各ポリヌクレオチドの長さまたはポリヌクレオチドの平均長さは、範囲の終点として機能する値のいずれかによって定義される任意の範囲内に入る可能性がある。
本明細書で提供される表面でのポリヌクレオチド合成のための方法は、高速での合成を可能にする。例として、1時間あたり、少なくとも3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、35、40、45、50、55、60、70、80、90、100、125、150、175、200ヌクレオチド、またはそれ以上が合成される。ヌクレオチドには、アデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウリジンビルディングブロック、またはそれらの類似体/修飾バージョンが含まれる。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドのライブラリーが基材上で並行して合成される。例えば、約または少なくとも約100、1,000、10,000、30,000、75,000、100,000、1,000,000、2,000,000、3,000,000、4,000,000、または、5,000,000の分解された遺伝子座を含むデバイスは、少なくとも同じ数の別個のポリヌクレオチドの合成をサポートすることができ、別個の配列をコードするポリヌクレオチドは、分解された遺伝子座上で合成される。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドのライブラリーは、本明細書に記載のエラー率が低いデバイス上で、約3ヶ月、2ヶ月、1ヶ月、3週間、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2日、24時間以内、またはそれ以下で合成される。いくつかの場合において、本明細書に記載の基材および方法を使用して低エラー率で合成されたポリヌクレオチドライブラリーから組み立てられたより大きな核酸は、約3ヶ月、2ヶ月、1ヶ月、3週間、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2日、24時間以内、またはそれ以下で調製される。
いくつかの例において、本明細書に記載の方法は、複数のコドン部位で異なるバリアント核酸を含む核酸のライブラリーの生成を提供する。いくつかの場合において、核酸は、1部位、2部位、3部位、4部位、5部位、6部位、7部位、8部位、9部位、10部位、11部位、12部位、13部位、14部位、15部位、16部位、17部位18部位、19部位、20部位、30部位、40部位、50部位、またはそれ以上のバリアントコドン部位を有し得る。
いくつかの場合において、バリアントコドン部位の1つ以上の部位が隣接していてもよい。いくつかの場合において、バリアントコドン部位の1つ以上の部位が隣接しておらず、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上のコドンによって分離されていなくてもよい。
いくつかの場合において、核酸は、バリアントコドン部位の複数の部位を含み得、ここで、すべてのバリアントコドン部位は互いに隣接し、バリアントコドン部位のストレッチを形成する。いくつかの場合において、核酸は、バリアントコドン部位の複数の部位を含み得、ここで、バリアントコドン部位はどれも互いに隣接していない。いくつかの場合において、核酸は、バリアントコドン部位の複数の部位を含み得、ここで、いくつかのバリアントコドン部位は互いに隣接し、バリアントコドン部位のストレッチを形成し、そしていくつかのバリアントコドン部位は互いに隣接しない。
図面を参照すると、図7は、より短い核酸から核酸(例えば、遺伝子)を合成するための例示的なプロセスワークフローを示す。ワークフローは、一般的にフェーズに分けられる:(1)一本鎖核酸ライブラリーのデノボ合成、(2)核酸を結合してより大きなフラグメントの形成、(3)エラー修正、(4)品質管理、および(5)出荷。デノボ合成の前に、目的の核酸配列または核酸配列のグループが事前に選択される。例えば、遺伝子のグループが生成のために事前に選択される。
生成のための大きな核酸が選択されると、所定の核酸ライブラリーがデノボ合成のために設計される。高密度ポリヌクレオチドアレイを生成するための様々な適切な方法が知られている。ワークフローの例では、デバイスの表面層が提供されている。この例では、ポリヌクレオチド合成プロセスを改善するために、表面の化学的性質が変更されている。表面エネルギーの低い領域は液体をはじくために生成され、表面エネルギーの高い領域は液体を引き付けるために生成される。表面自体は、平面の形であるか、または表面積を増加させる突起またはマイクロウェルなどの形状の変化を含み得る。ワークフローの例では、選択された高表面エネルギー分子は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際特許出願公開WO/2015/021080に開示されているように、DNA化学をサポートする二重の機能を果たす。
ポリヌクレオチドアレイのインサイチュ調製は、固体支持体上で生成され、単一ヌクレオチド伸長プロセスを利用して、複数のオリゴマーを並行して伸長する。材料沈着装置などの沈着装置は、複数のポリヌクレオチドが一度に1つの残基を並行して伸長して、所定の核酸配列102を有するオリゴマーを生成するように、段階的な様式で試薬を放出するように設計される。いくつかの場合において、ポリヌクレオチドはこの段階で表面から切断される。開裂には、例えば、アンモニアまたはメチルアミンによるガス開裂が含まれる。
生成されたポリヌクレオチドライブラリーは、反応チャンバーに配置される。この例示的なワークフローでは、反応チャンバー(「ナノリアクター」とも呼ばれる)は、PCR試薬を含み、ポリヌクレオチドライブラリー103上で下げられたシリコンコーティングされたウェルである。ポリヌクレオチドのシーリング104の前または後に、試薬を添加して、ポリヌクレオチドを基材から放出する。例示的なワークフローでは、ポリヌクレオチドは、ナノリアクター105のシーリングに続いて放出される。一旦放出されると、一本鎖ポリヌクレオチドのフラグメントは、DNAの長距離配列全体にまたがるためにハイブリダイズする。部分的ハイブリダイゼーション105が可能であるのは、合成された各ポリヌクレオチドが、プール内の少なくとも1つの他のポリヌクレオチドと重複する小さな部分を有するように設計されているからである。
ハイブリダイゼーション後、PCA反応が開始される。ポリメラーゼサイクルの間に、ポリヌクレオチドは相補的なフラグメントにアニーリングし、ギャップはポリメラーゼによって埋められる。各サイクルは、どのポリヌクレオチドがお互いを見つけるかに応じて、様々なフラグメントの長さをランダムに増加させる。フラグメント間の相補性は、二本鎖DNA106の完全に大きなスパンを形成することを可能にする。
PCAが完了した後、ナノリアクターはデバイスから分離され107、PCR用のプライマーを有するデバイスとの相互作用のために配置される108。シーリング後、ナノリアクターはPCRに供され109、より大きな核酸が増幅される。PCR110の後、ナノチャンバーが開かれ111、エラー修正試薬が追加され112、チャンバーがシールされ113、エラー修正反応が起こり、二本鎖PCR増幅産物から不一致の塩基対および/または相補性の低い鎖が除去される114。ナノリアクターが開かれ、分離される115。エラー修正された生成物は、次にPCRや分子バーコーディングなどの追加の処理工程の対象となり、出荷123用にパッケージされる122。
いくつかの場合において、品質管理措置が取られる。エラー修正後、品質管理工程は、例えば、エラー修正された生成物の増幅のための配列決定プライマーを有するウェーハとの相互作用116、エラー修正された増幅産物を含むチャンバーへのウェーハシーリング117、および増幅の追加ラウンドの実行を含む118。ナノリアクターが開かれ119、製品はプールされ120、そして配列決定される121。許容可能な品質管理決定がなされた後、包装された製品122は出荷123が承認される。
いくつかの場合において、図1のようなワークフローによって生成された核酸は、本明細書に開示される重複プライマーを使用する変異誘発の対象となる。いくつかの場合において、プライマーのライブラリーは、固体支持体上でのインサイチュ調製によって生成され、単一ヌクレオチド伸長プロセスを利用して、複数のオリゴマーを並行して伸長する。材料沈着装置などの沈着装置は、複数のポリヌクレオチドが一度に1つの残基を並行して伸長して、所定の核酸配列を有するオリゴマーを生成するように、段階的な様式で試薬を放出するように設計される102。
コンピュータシステム
本明細書に記載されるシステムのいずれかは、コンピュータに動作可能に連結され得、ローカルまたはリモートのいずれかでコンピュータを介して自動化され得る。様々な例において、本開示の方法およびシステムは、コンピュータシステム上のソフトウェアプログラムおよびその使用をさらに含み得る。したがって、材料沈着装置の動き、分配動作、および真空作動の調整および同期化などの分配/真空/補充機能の同期化のためのコンピュータ制御は、本開示の範囲内である。コンピュータシステムは、基材の指定された領域に正しい試薬を送達するために、ユーザが指定した塩基配列と材料沈着装置の位置との間のインターフェースをとるようにプログラムすることができる。
本明細書に記載されるシステムのいずれかは、コンピュータに動作可能に連結され得、ローカルまたはリモートのいずれかでコンピュータを介して自動化され得る。様々な例において、本開示の方法およびシステムは、コンピュータシステム上のソフトウェアプログラムおよびその使用をさらに含み得る。したがって、材料沈着装置の動き、分配動作、および真空作動の調整および同期化などの分配/真空/補充機能の同期化のためのコンピュータ制御は、本開示の範囲内である。コンピュータシステムは、基材の指定された領域に正しい試薬を送達するために、ユーザが指定した塩基配列と材料沈着装置の位置との間のインターフェースをとるようにプログラムすることができる。
図2に図示されるコンピュータシステム200は、媒体211および/またはネットワークポート205から命令を読み取ることができる論理装置として理解することができ、ネットワークポート205は、固定媒体212を有するサーバ209に任意選択で接続することができる。図2に示されるようなシステムは、CPU201、ディスクドライブ203、キーボード215および/またはマウス216などのオプションの入力デバイス、およびオプションのモニタ207を含むことができる。データ通信は、示された通信媒体を介してローカルまたはリモートの場所にあるサーバに達成することができる。通信媒体は、データを送信および/または受信する任意の手段を含むことができる。例えば、通信媒体は、ネットワーク接続、無線接続、またはインターネット接続であり得る。このような接続は、ワールドワイドウェブを介した通信を提供できる。本開示に関連するデータは、図2に図示されるように、当事者222による受信および/またはレビューのために、そのようなネットワークまたは接続を介して送信され得ることが想定される。
図3に示されるように、高速キャッシュ304は、プロセッサ302に接続または組み込まれて、プロセッサ302によって最近使用されたか、または頻繁に使用される命令またはデータのための高速メモリを提供することができる。プロセッサ302は、プロセッサバス308によってノースブリッジ306に接続される。ノースブリッジ306は、メモリバス312によってランダムアクセスメモリ(RAM)310に接続され、プロセッサ302によってRAM310へのアクセスを管理する。ノースブリッジ306はまた、チップセットバス316によってサウスブリッジ314にも接続される。次に、サウスブリッジ314は、周辺バス318に接続される。周辺バスは、例えば、PCI、PCI-X、PCI Experess、または他の周辺バスであり得る。ノースブリッジおよびサウスブリッジは、プロセッサチップセットと呼ばれることが多く、プロセッサ、RAM、および周辺バス318上の周辺コンポーネント間のデータ転送を管理する。一部の代替アーキテクチャでは、別のノースブリッジチップを使用する代わりに、ノースブリッジの機能をプロセッサに組み込むことができる。いくつかの場合において、システム300は、周辺バス318に接続されたアクセラレータカード322を含むことができる。アクセラレータは、特定の処理を加速するためのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のハードウェアを含むことができる。例えば、アクセラレータは、適応型データの再構築や、拡張セット処理で使用される代数式の評価に使用できる。
ソフトウェアおよびデータは、外部ストレージ324に格納され、プロセッサによる使用のために、RAM310および/またはキャッシュ304にロードすることができる。システム300は、システムリソースを管理するためのオペレーティングシステムを含むみ、オペレーティングシステムの非限定的な例には、Linux(登録商標)、Windows(商標)、MACOS(商標)、BlackBerry OS(商標)、iOS(商標)、およびその他の機能的に同等のオペレーティングシステム、ならびに本開示の事例に従ってデータストレージと最適化を管理するためのオペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションソフトウェアが含まれる。この事例では、システム300はまた、分散並列処理に使用できるネットワーク接続ストレージ(NAS)および他のコンピュータシステムなどの外部ストレージにネットワークインタフェースを提供するために周辺バスに接続されたネットワークインターフェースカード(NIC)320および321も含む。
図4は、複数のコンピュータシステム402aおよび402b、複数の携帯電話およびパーソナルデータアシスタント402c、ならびにネットワーク接続ストレージ(NAS)404aおよび404bを備えたネットワーク400を示す図である。例示的な事例において、システム402a、402b、および402cは、データストレージを管理でき、ネットワーク接続ストレージ(NAS)404aおよび404bに保存されているデータのデータアクセスを最適化できる。数学的モデルをデータに使用することができ、コンピュータシステム402aおよび402b、ならびに携帯電話および携帯情報端末システム402cにわたる分散並列処理を使用して評価することができる。コンピュータシステム402aおよび402b、ならびに携帯電話および携帯情報端末システム402cはまた、ネットワーク接続ストレージ(NAS)404aおよび404bに格納されたデータの適応データ再構築のための並列処理を提供することができる。図4は一例のみを図示しており、本開示の様々な例と併せて、多種多様な他のコンピュータアーキテクチャおよびシステムを使用することができる。例えば、ブレードサーバーを使用して並列処理を提供できる。プロセッサブレードは、バックプレーンを介して接続して、並列処理を提供できる。ストレージは、バックプレーンに接続することも、別のネットワークインタフェースを介してネットワーク接続ストレージ(NAS)として接続することもできる。いくつかの事例では、プロセッサは、別個のメモリ空間を維持し、他のプロセッサによる並列処理のために、ネットワークインタフェース、バックプレーン、または他のコネクタを介してデータを送信できる。他の例では、一部またはすべてのプロセッサが共有仮想アドレスメモリ空間を使用できる。
図5は、例示的な事例による、共有仮想アドレスメモリ空間を使用するマルチプロセッサコンピュータシステム500のブロック図である。このシステムは、共有メモリサブシステム504にアクセスすることができる複数のプロセッサ502a~fを含む。システムは、メモリサブシステム504に複数のプログラム可能なハードウェアメモリアルゴリズムプロセッサ(MAP)506a~fを組み込む。各MAP506a~fは、メモリ508a~fおよび1つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)510a~fを含むことができる。MAPは構成可能な機能ユニットを提供し、特定のアルゴリズムまたはアルゴリズムの一部をFPGA 510a~fに提供して、それぞれのプロセッサと緊密に連携して処理することができる。例えば、MAPを使用して、データモデルに関する代数式を評価したり、例示的な事例において適応型データ再構築を実行したりできる。この例では、これらの目的のために、すべてのプロセッサが各MAPにグローバルにアクセスできる。1つの構成では、各MAPは、ダイレクトメモリアクセス(DMA)を使用して、関連するメモリ508a~fにアクセスすることができ、それぞれのマイクロプロセッサ502a~fから独立して、そして非同期にタスクを実行することを可能にする。この構成では、MAPは、アルゴリズムのパイプライン化と並列実行のために、結果を別のMAPに直接フィードできる。
上記のコンピュータアーキテクチャおよびシステムは単なる例であり、他の多種多様なコンピュータ、携帯電話、および携帯情報端末のアーキテクチャおよびシステムを、一般的なプロセッサ、コプロセッサ、FPGAおよびその他のプログラム可能な論理デバイス、システムオンチップ(SOC)、特定用途向け集積回路(ASIC)、およびその他の処理および論理要素の任意の組み合わせを使用するシステムを含む、例示的な事例に関連して使用することができる。いくつかの場合において、コンピュータシステムの全部または一部をソフトウェアまたはハードウェアで実装できる。ランダムアクセスメモリ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、テープドライブ、ディスクアレイ、ネットワーク接続ストレージ(NAS)、およびその他のローカルまたは分散データストレージデバイスやシステムを含む、任意の様々なデータストレージメディアを例示的な事例に関連して使用できる。
例示的な事例では、コンピュータシステムは、上記または他のコンピュータアーキテクチャおよびシステムのいずれかで実行されるソフトウェアモジュールを使用して実装することができる。他の例では、システムの機能は、ファームウェア、図3に参照されるようなフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのプログラム可能な論理デバイス、システムオンチップ(SOC)、特定用途向け集積回路(ASIC)、またはその他の処理および論理要素で部分的または完全に実装することができる。例えば、セットプロセッサおよびオプティマイザは、図3に図示されるアクセラレータカード322などのハードウェアアクセラレータカードを使用することにより、ハードウェアアクセラレーションで実装することができる。
以下の実施例は、本明細書に開示される実施形態の原理および実施を当業者に対してより明確に説明するために示され、特許請求される実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。特に明記されていない限り、すべての部とパーセンテージは重量ベースである。
以下の実施例は、本開示の様々な実施形態を説明する目的で与えられており、いかなる方法でも本開示を限定することを意味するものではない。本実施例は、本明細書に記載の方法とともに、現在好ましい実施形態を代表するものであり、例示的なものであり、本開示の範囲を制限することを意図するものではない。特許請求の範囲によって定義される開示の精神に含まれるその中の変更および他の使用は、当該技術分野の当業者が理解する。
実施例1:デバイス表面の機能化
ポリヌクレオチドのライブラリーの結合および合成をサポートするようにデバイスを機能化した。デバイスの表面は、最初に90%H2SO4と10%H2O2を含むピラニア溶液を使用して20分間ウェットクリーニングした。デバイスをいくつかのビーカーでDI水を用いてすすぎ、DI水がん首蛇口の下に5分間保持し、そしてN2で乾燥させた。続いて、デバイスをNH4OH(1:100;3mL:300mL)に5分間浸し、ハンドガンを使用してDI水であるすぎ、3つの連続するビーカーにDI水でそれぞれ1分間浸し、次にハンドガンを使用してDI水で再度すすいだ。次に、デバイスの表面をO2にさらすことにより、デバイスをプラズマ洗浄した。SAMCO PC-300機器を使用して、ダウンストリームモードで250ワットで1分間、O2プラズマエッチングを行った。
ポリヌクレオチドのライブラリーの結合および合成をサポートするようにデバイスを機能化した。デバイスの表面は、最初に90%H2SO4と10%H2O2を含むピラニア溶液を使用して20分間ウェットクリーニングした。デバイスをいくつかのビーカーでDI水を用いてすすぎ、DI水がん首蛇口の下に5分間保持し、そしてN2で乾燥させた。続いて、デバイスをNH4OH(1:100;3mL:300mL)に5分間浸し、ハンドガンを使用してDI水であるすぎ、3つの連続するビーカーにDI水でそれぞれ1分間浸し、次にハンドガンを使用してDI水で再度すすいだ。次に、デバイスの表面をO2にさらすことにより、デバイスをプラズマ洗浄した。SAMCO PC-300機器を使用して、ダウンストリームモードで250ワットで1分間、O2プラズマエッチングを行った。
洗浄されたデバイス表面は、以下のパラメータを有するYES-1224P蒸着オーブンシステムを使用して、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4-ヒドロキシブチラミドを含む溶液で能動的に機能化された:0.5~1torr、60分、70℃、135℃の気化器。デバイスの表面は、Brewer Science 200Xスピンコーターを使用してレジストコーティングした。SPR(商標)3612フォトレジストを、2500rpmで40秒間デバイス上にスピンコーティングした。デバイスは、Brewerホットプレート上で90℃にて30分間プリベークした。デバイスは、Kurl Sus MA6マスクアライナ装置を使用してフォトリソグラフィーに供した。デバイスは2.2秒間露光され、MSF 26Aで1分間現像した。残りの現像液をハンドガンで洗い流し、デバイスを5分間水に浸した。デバイスをオーブン内で100℃にて30分間ベーキングした後、Nikon L200を使用してリソグラフィの欠陥を目視検査しました。デスカムプロセスを使用して、SAMCO PC-300装置を使用して残留レジストを除去し、250ワットで1分間O2プラズマエッチングを行った。
デバイス表面は、10μLの軽質鉱油と混合されたパーフルオロオクチルトリクロロシランの100μL溶液で受動的に機能化された。デバイスをチャンバーに入れ、10分間ポンプで送った後、バルブをポンプに対して閉じて、10分間放置した。チャンバーは空気にベントされた。最大出力(Crestシステムでは9)で超音波処理を用いて、70℃で500mLnMPに5分間2回浸漬することにより、デバイスのレジストストリッピングを行った。次に、デバイスを室温で500mLのイソプロパノールに5分間浸し、最大出力で超音波処理した。デバイスを300mLの200プルーフエタノールに浸し、N2を吹き付けて乾燥させた。機能化された表面は、ポリヌクレオチド合成のための支持体として機能するように活性化された。
実施例2:オリゴヌクレオチド合成デバイスでの50量体配列の合成
二次元オリゴヌクレオチド合成デバイスは、フローセルに組み立てられ、これは、フローセル(Applied Biosystems(ABI394 DNAシンセサイザー))に接続された。二次元オリゴヌクレオチド合成デバイスは、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4-ヒドロキシブチラミド(Gelest)で均一に官能化し、これを使用して、本明細書に記載のポリヌクレオチド合成法を使用して、50bpの例示的なポリヌクレオチド(「50量体ポリヌクレオチド」)を合成した。
二次元オリゴヌクレオチド合成デバイスは、フローセルに組み立てられ、これは、フローセル(Applied Biosystems(ABI394 DNAシンセサイザー))に接続された。二次元オリゴヌクレオチド合成デバイスは、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4-ヒドロキシブチラミド(Gelest)で均一に官能化し、これを使用して、本明細書に記載のポリヌクレオチド合成法を使用して、50bpの例示的なポリヌクレオチド(「50量体ポリヌクレオチド」)を合成した。
50量体の配列は、配列番号2に記載されている通りであった。
5’AGACAATCAACCATTTGGGGTGGACAGCCTTGACCTCTAGACTTCGGCAT##TTTTTTTTTT3’(配列番号2)、ここで#はチミジン-スクシニルヘキサミドCEDホスホルアミダイト(ChemGenesのCLP-2244)を示し、これは脱保護中に表面からオリゴを放出できるようにする切断可能なリンカーである。
5’AGACAATCAACCATTTGGGGTGGACAGCCTTGACCTCTAGACTTCGGCAT##TTTTTTTTTT3’(配列番号2)、ここで#はチミジン-スクシニルヘキサミドCEDホスホルアミダイト(ChemGenesのCLP-2244)を示し、これは脱保護中に表面からオリゴを放出できるようにする切断可能なリンカーである。
合成は、表3のプロトコルおよびABIシンセサイザーに従って、標準的なDNA合成化学(カップリング、キャッピング、酸化、および脱ブロッキング)を使用して行った。
ホスホルアミダイト/アクチベータの組み合わせは、フローセルを介したバルク試薬の送達と同様に送達された。環境は常に試薬で「濡れている」ため、乾燥工程は実行しなかった。
より速い流れを可能にするために、流れ制限器がABI 394シンセサイザーから取り外された。流れ制限器がない場合、アミダイト(ACN中0.1M)、アクチベータ(ACN中0.25Mベンゾイルチオテトラゾール(「BTT」;GlenResearchの30-3070-xx)、およびOx(20%ピリジン、10%水および70%THF中0.02M I2)の場合、流量はおよそ~100μL/秒であり、アセトニトリル(「ACN」)およびキャッピング試薬(CapAとCapBの1:1混合、CapAはTHF/ピリジン中の無水酢酸であり、CapBはTHF中16% 1-メチルイミジゾールである)の場合、およそ~200μL/秒であり、そしてDeblock(トルエン中の3%ジクロロ酢酸)の場合、およそ~300μL/秒であった(流れ制限器付きのすべての試薬の約50μL/秒と比較して)。酸化剤を完全に押し出す時間を観察し、それに応じて化学薬品の流れ時間のタイミングを調整し、異なる化学薬品の間に追加のACN洗浄を導入した。ポリヌクレオチド合成後、チップをガス状アンモニアで75psiにて一晩脱保護した。ポリヌクレオチドを回収するために、5滴の水を表面に適用した。次に、回収されたポリヌクレオチドをBioAnalyzer small RNAチップで分析した。
実施例3:オリゴヌクレオチド合成デバイスでの100量体配列の合成
50量体配列の合成について実施例2に記載されたのと同じプロセスを、100量体ポリヌクレオチド(「100量体ポリヌクレオチド」;5’CGGGATCCTTATCGTCATCGTCGTACAGATCCCGACCCATTTGCTGTCCACCAGTCATGCTAGCCATACCATGATGATGATGATGATGAGAACCCCGCAT##TTTTTTTTTT3’)の合成に使用し、#は2つの異なるシリコンチップ上のチミジン-スクシニルヘキサミドCEDホスホルアミダイト(ChemGenesのCLP-2244、配列番号105)を示し、1つ目はN-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4-ヒドロキシブチラミドで均一に官能化され、2つ目は11-アセトキシウンデシルトリエトキシシランとn-デシルトリエトキシシランの5/95混合物で官能化され、そして表面から抽出されたポリヌクレオチドをBioAnalyzer装置で分析した。
50量体配列の合成について実施例2に記載されたのと同じプロセスを、100量体ポリヌクレオチド(「100量体ポリヌクレオチド」;5’CGGGATCCTTATCGTCATCGTCGTACAGATCCCGACCCATTTGCTGTCCACCAGTCATGCTAGCCATACCATGATGATGATGATGATGAGAACCCCGCAT##TTTTTTTTTT3’)の合成に使用し、#は2つの異なるシリコンチップ上のチミジン-スクシニルヘキサミドCEDホスホルアミダイト(ChemGenesのCLP-2244、配列番号105)を示し、1つ目はN-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4-ヒドロキシブチラミドで均一に官能化され、2つ目は11-アセトキシウンデシルトリエトキシシランとn-デシルトリエトキシシランの5/95混合物で官能化され、そして表面から抽出されたポリヌクレオチドをBioAnalyzer装置で分析した。
2つのチップからの10個のサンプルすべてを、50μL PCRミックス(25μL NEB Q5マスターミックス、2.5μL 10μM フォワードプライマー、2.5μL 10μM リバースプライマー、表面から抽出された1μLポリヌクレオチド、および最大50μLの水)中のフォワードプライマー(5’ATGCGGGGTTCTCATCATC3’;配列番号106)およびリバースプライマー(5’CGGGATCCTTATCGTCATCG3’;配列番号107)プライマーを使用して、以下のサーマルサイクリングプログラム:
98℃、30秒
98℃、10秒;63℃、10秒;72℃、10秒;12サイクル繰り返す
72℃、2分。
を使用して、さらにPCR増幅した。
98℃、30秒
98℃、10秒;63℃、10秒;72℃、10秒;12サイクル繰り返す
72℃、2分。
を使用して、さらにPCR増幅した。
PCR産物はまた、BioAnalyzer上で泳動され、100量体の位置に鋭いピークを示した。次に、PCR増幅サンプルをクローニングし、Sangerの配列決定を行った。表3は、チップ1からのスポット1~5から取得したサンプルと、チップ2からのスポット6~10から取得したサンプルのサンガー配列決定の結果をまとめたものである。
したがって、合成されたポリヌクレオチドの高品質および均一性は、異なる表面化学特徴を有する2つのチップ上で繰り返された。全体として、配列決定された100量体の89%はエラーのない完全な配列であり、262のうちの233に相当する。
表4は、スポット1~10からのポリヌクレオチドサンプルから得られた配列のエラー特性を要約する。
実施例4:VHHライブラリー
合成VHHライブラリーが開発された。調整されたCDR多様性を備えた「VHH Ratio」ライブラリーの場合、2391個のVHH配列(iCANデータベース)がClustal Omegaを使用して整列され、各位置でのコンセンサスが決定され、フレームワークは各位置でのコンセンサスから導出された。2391個の配列のすべてのCDRは、位置固有の変動について分析され、この多様性はライブラリー設計に導入された。シャッフルされたCDR多様性を備えた「VHH Shuffle」ライブラリーの場合、ナノボディ配列内のユニークなCDRについて、iCANデータベースをスキャンした。1239個のユニークなCDR1、1600個のユニークなCDR2、および1608個のユニークなCDR3が識別され、フレームワークは、iCANデータベースの2391個の配列内の各フレームワーク位置でのコンセンサスから導出された。ユニークなCDRのそれぞれは、コンセンサスフレームワーク中で個別に合成およびシャッフルされ、理論上の多様性が3.2×10^9のライブラリーを生成した。次に、制限酵素消化を使用して、ライブラリーをファージミドベクターにクローニングした。「VHH hShuffle」ライブラリー(シャッフルされたCDR多様性を備えた合成「ヒト」VHHライブラリー)の場合、iCANデータベースをスキャンしてナノボディ配列内のユニークなCDRを探した。1239個のユニークなCDR1、1600個のユニークなCDR2、および1608個のユニークなCDR3が識別され、フレームワーク1、3、および4がヒト生殖細胞系列DP-47フレームワークから導出された。フレームワーク2は、iCANデータベースの2391個の配列内の各フレームワーク位置でのコンセンサスから導出された。ユニークなCDRはそれぞれ、NΜGEツールを使用して部分的にヒト化されたフレームワークで個別に合成およびシャッフルされ、理論上の多様性が3.2×10^9のライブラリーを生成した。次に、NΜGEツールを使用してライブラリーをファージミドベクターにクローニングした。
合成VHHライブラリーが開発された。調整されたCDR多様性を備えた「VHH Ratio」ライブラリーの場合、2391個のVHH配列(iCANデータベース)がClustal Omegaを使用して整列され、各位置でのコンセンサスが決定され、フレームワークは各位置でのコンセンサスから導出された。2391個の配列のすべてのCDRは、位置固有の変動について分析され、この多様性はライブラリー設計に導入された。シャッフルされたCDR多様性を備えた「VHH Shuffle」ライブラリーの場合、ナノボディ配列内のユニークなCDRについて、iCANデータベースをスキャンした。1239個のユニークなCDR1、1600個のユニークなCDR2、および1608個のユニークなCDR3が識別され、フレームワークは、iCANデータベースの2391個の配列内の各フレームワーク位置でのコンセンサスから導出された。ユニークなCDRのそれぞれは、コンセンサスフレームワーク中で個別に合成およびシャッフルされ、理論上の多様性が3.2×10^9のライブラリーを生成した。次に、制限酵素消化を使用して、ライブラリーをファージミドベクターにクローニングした。「VHH hShuffle」ライブラリー(シャッフルされたCDR多様性を備えた合成「ヒト」VHHライブラリー)の場合、iCANデータベースをスキャンしてナノボディ配列内のユニークなCDRを探した。1239個のユニークなCDR1、1600個のユニークなCDR2、および1608個のユニークなCDR3が識別され、フレームワーク1、3、および4がヒト生殖細胞系列DP-47フレームワークから導出された。フレームワーク2は、iCANデータベースの2391個の配列内の各フレームワーク位置でのコンセンサスから導出された。ユニークなCDRはそれぞれ、NΜGEツールを使用して部分的にヒト化されたフレームワークで個別に合成およびシャッフルされ、理論上の多様性が3.2×10^9のライブラリーを生成した。次に、NΜGEツールを使用してライブラリーをファージミドベクターにクローニングした。
Carterra SPRシステムを使用して、VHH-Fcバリアントの結合親和性および親和性分布を評価した(データ示さず)。表5Aは、ELISA、プロテインA(mg/ml)、およびKD(nM)についてのVHH-Fcクローンの特定の値を提供する。図7Aおよび図7Bは、20~4000の親和性閾値(図7A;一価のKD)および20~1000の親和性閾値(図7B;一価のKD)をわたる、VHHライブラリーのTIGIT親和性分布を示す。テストした140個のVHHバインダーのうち、51のバリアントの親和性は100nM未満で、90のバリアントの親和性は200nM未満であった。図8は、「VHH比率」ライブラリー、「VHH shuffle(シャッフル)ライブラリー」、および「VHH hShuffleライブラリー」の長さあたりのCDR3カウントのデータを示す。表5Bは、「VHH ratio(比率)」ライブラリー、「VHH Shuffleライブラリー」、および「VHH hShuffleライブラリー」についてのTIGITユニーククローンとTIGITバインダーの数を示す。
VHH-Fc TIGITクローンの熱安定性および競合分析が図9および表6に見られる。競合アッセイでは、4μg/mL TIGITを固定化し、0.05~100nM VHH-Fcとともにインキュベートした後、2μg/mLビオチン-CD155および1:5000ストレプトアビジン-HRPとともにインキュベートした。
CD47 VHH変異体もまた生成され、分析された。図10は、CD47親和性分布を示す。表7は、「VHH比率ratio」ライブラリー、「VHH shuffleシャッフルライブラリ」、および「VHH hShuffleライブラリー」のCD47固有のクローンおよびTIGITバインダーの数を示す。表8は、CD47 VHHバリアントの結合親和性を示す。表8に見られるように、8つのCD47VHHバインダーはhCD47に対して100nM未満の親和性を有し、6つのCD47VHHバインダーはcCD47に対して100nM未満の親和性を有した。
VHH-Fc CD47クローンの阻害および熱安定性分析が図11および表9に見られる。阻害アッセイのために、3μg/mLのCD47を固定化し、0.3~132nMのVHH-Fcとインキュベートした後、0.25μg/mLのビオチン-SIRPアルファおよび1:5000ストレプトアビジン-HRPとともにインキュベートした。
実施例5.GLP1RのためのVHHライブラリー
GLP1RのためのVHHライブラリーは、実施例4に記載された方法と同様に開発された。簡単に言えば、GLP1Rを発現する安定な細胞株が生成され、標的発現がFACSによって確認された。次に、標的の80%を超えて発現する細胞を、細胞ベースの選択のために使用した。目的の標的を安定して過剰発現している細胞に対して、5ラウンドの細胞ベースの選択を行った。選択の各ラウンドに108個の細胞を使用した。標的発現細胞で選択する前に、各ラウンドからのファージを最初に108個のCHOバックグラウンド細胞で枯渇させた。選択のストリンジェンシーは、選択の後続のラウンドでの洗浄の数を増やすことによって増加させた。次に、トリプシンを使用して細胞をファージから溶出させ、次のパニングのラウンドのためにファージを増幅させた。ラウンド4とラウンド5からの合計1000個のクローンがNGSによって配列決定され、VHH-Fcとして再フォーマットするためのユニークなクローンが同定される。
GLP1RのためのVHHライブラリーは、実施例4に記載された方法と同様に開発された。簡単に言えば、GLP1Rを発現する安定な細胞株が生成され、標的発現がFACSによって確認された。次に、標的の80%を超えて発現する細胞を、細胞ベースの選択のために使用した。目的の標的を安定して過剰発現している細胞に対して、5ラウンドの細胞ベースの選択を行った。選択の各ラウンドに108個の細胞を使用した。標的発現細胞で選択する前に、各ラウンドからのファージを最初に108個のCHOバックグラウンド細胞で枯渇させた。選択のストリンジェンシーは、選択の後続のラウンドでの洗浄の数を増やすことによって増加させた。次に、トリプシンを使用して細胞をファージから溶出させ、次のパニングのラウンドのためにファージを増幅させた。ラウンド4とラウンド5からの合計1000個のクローンがNGSによって配列決定され、VHH-Fcとして再フォーマットするためのユニークなクローンが同定される。
156個のユニークなGLP1R VHH Fcバインダーのうちの53個は、親細胞に対して2倍の標的細胞平均蛍光強度(MFI)値を有していた。バリアントGLP1R-43-77のデータを図12A-12Bおよび表10-11に示す。表11はRL1-Aチャネルで検出されたフローサイトメトリーデータを示す。
実施例6.CRTH2RのためのVHHライブラリー
CRTH2RのためのVHHライブラリーは、実施例4に記載された方法と同様に開発された。簡単に述べると、CRTH2Rを発現する安定な細胞株が生成され、標的発現がFACSによって確認された。次に、標的の80%より多くを発現する細胞を、細胞ベースの選択のために使用した。目的の標的を安定して過剰発現している細胞に対して、5ラウンドの細胞ベースの選択を実行した。選択の各ラウンドに108個の細胞を使用した。標的発現細胞で選択する前に、各ラウンドからのファージを最初に108個のCHOバックグラウンド細胞で枯渇させた。選択のストリンジェンシーは、選択の後続のラウンドでの洗浄の数を増やすことによって増加した。次に、トリプシンを使用して細胞をファージから溶出し、次のパニングラウンドのためにファージを増幅した。ラウンド4とラウンド5からの合計1000個のクローンがNGSによって配列決定され、VHH-Fcとして再フォーマットするためのユニークなクローンが識別される。
CRTH2RのためのVHHライブラリーは、実施例4に記載された方法と同様に開発された。簡単に述べると、CRTH2Rを発現する安定な細胞株が生成され、標的発現がFACSによって確認された。次に、標的の80%より多くを発現する細胞を、細胞ベースの選択のために使用した。目的の標的を安定して過剰発現している細胞に対して、5ラウンドの細胞ベースの選択を実行した。選択の各ラウンドに108個の細胞を使用した。標的発現細胞で選択する前に、各ラウンドからのファージを最初に108個のCHOバックグラウンド細胞で枯渇させた。選択のストリンジェンシーは、選択の後続のラウンドでの洗浄の数を増やすことによって増加した。次に、トリプシンを使用して細胞をファージから溶出し、次のパニングラウンドのためにファージを増幅した。ラウンド4とラウンド5からの合計1000個のクローンがNGSによって配列決定され、VHH-Fcとして再フォーマットするためのユニークなクローンが識別される。
175個のユニークなCRTH2R VHH Fcバインダーのうちの26個のバインダーは、親細胞の2倍である標的細胞平均蛍光強度(MFI)値を有していた。バリアントCRTH2-41-51のデータを図13A-13Bおよび表12-13に示す。表13は、RL1-Aチャネルで検出されたフローサイトメトリーデータを示す。バリアントCRTH2-44-59のデータは図14A-14Dに見られる。
実施例7.CRTH2RのためのIgGの同定
抗CRTH2R抗体の細胞結合は、CHO CRTH2R陽性細胞(GFP+)および親CHO細胞(GFP-)で試験し、親陰性細胞と標的陽性細胞とを比較して偽陽性を除外することによって決定された。表14Aに列挙されている抗体は、100nM(15μg/mL)から開始し、合計8点について、3倍のタイトレーションを行った。CRTH2R IgG抗体の重鎖および軽鎖配列を表14Bに示す。濃度による平均蛍光強度(MFI)によって検出される結合を図15A-15Eに示す。CRTH2-27を用いる100nMでの例示的なゲートドットプロットとAPCヒストグラムを図16A-16Bに示す。2つの抗体(gPCR-51およびgPCR-52)を陽性対照として使用した。2つの陽性対照の結合プロファイルを図17A-17Bに示す。
抗CRTH2R抗体の細胞結合は、CHO CRTH2R陽性細胞(GFP+)および親CHO細胞(GFP-)で試験し、親陰性細胞と標的陽性細胞とを比較して偽陽性を除外することによって決定された。表14Aに列挙されている抗体は、100nM(15μg/mL)から開始し、合計8点について、3倍のタイトレーションを行った。CRTH2R IgG抗体の重鎖および軽鎖配列を表14Bに示す。濃度による平均蛍光強度(MFI)によって検出される結合を図15A-15Eに示す。CRTH2-27を用いる100nMでの例示的なゲートドットプロットとAPCヒストグラムを図16A-16Bに示す。2つの抗体(gPCR-51およびgPCR-52)を陽性対照として使用した。2つの陽性対照の結合プロファイルを図17A-17Bに示す。
後続の実施例において、5つの抗体、CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、およびCRTH2-42は、cAMPアッセイにおいて機能的効果を有することが示された。これらの抗体の結合曲線は、図18A-18Bで比較される。
実施例8.cAMPアッセイを使用するアンタゴニスト活性
CRTH2R IgG抗体のライブラリーをアッセイして、PGD2誘導性cAMPシグナルにおけるアンタゴニスト機能を決定した。簡単に説明すると、細胞をIgG(タイトレーション1:3)と室温で1時間プレインキュベートした。続いて、CRTH2RはGαi共役しているため、フォルスコリンの存在下、細胞をPGD2(0.59nM)で37℃にて30分間刺激した。
CRTH2R IgG抗体のライブラリーをアッセイして、PGD2誘導性cAMPシグナルにおけるアンタゴニスト機能を決定した。簡単に説明すると、細胞をIgG(タイトレーション1:3)と室温で1時間プレインキュベートした。続いて、CRTH2RはGαi共役しているため、フォルスコリンの存在下、細胞をPGD2(0.59nM)で37℃にて30分間刺激した。
相対光単位(rlu)で検出されたシグナルに対する抗体の効果を決定した(データ示さず)。試験された最高濃度(300nM)で、いくつかのCRTH2R IgGは、シグナルの上方偏向を引き起こし、PGD2刺激によって誘発されるcAMPシグナルの阻害を示した。比較のために、IgG処理対試験された3つの最高のIgG濃度について処理された対照の比を示す棒グラフが図19Aに示される。図19Bに示される抗体は、33nMで20%を超えるアンタゴニスト活性をもたらしたCRTH2R IgG抗体を、具体的には、CRTH2-74、CRTH2-24、CRTH2-28、CRTH2-19、CRTH2-45、CRTH2-9、CRTH2-8、CRTH2-15、CRTH2-42、CRTH2-60、およびCRTH2-70を示す。
実施例9.PGD2誘導性cAMPシグナルのアロステリック調節
CRTH2R IgG抗体をアロステリック活性についてアッセイした。アロステリック調節は、PGD2誘導cAMPシグナルにおけるCRTH2R IgG抗体をアッセイすることによって決定された。簡単に説明すると、細胞をIgG抗体なしまたは100nMのCRTH2R IgG抗体とともに再インキュベートした。続いて、フォルスコリンの存在下で細胞を様々な濃度のPGD2で刺激し、続いてcAMP活性をアッセイした。
CRTH2R IgG抗体をアロステリック活性についてアッセイした。アロステリック調節は、PGD2誘導cAMPシグナルにおけるCRTH2R IgG抗体をアッセイすることによって決定された。簡単に説明すると、細胞をIgG抗体なしまたは100nMのCRTH2R IgG抗体とともに再インキュベートした。続いて、フォルスコリンの存在下で細胞を様々な濃度のPGD2で刺激し、続いてcAMP活性をアッセイした。
cAMPアッセイの結果は、図20に見られる。PGD2用量反応曲線の右方向へのシフト(およびIC50値の増加)は、負のアロステリック効果を示す。図20に示すように、CRTH2R IgGの5つ(CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、およびCRTH2-42)は、PGD2単独と比較して>2.0のIC50倍差を引き起こし、それらが負のアロステリックモジュレーターであることを示唆している。
実施例10.PGD2誘導性cAMPシグナルのアゴニスト活性
CRTH2R IgG抗体をアゴニスト機能についてアッセイした。アゴニスト活性は、PGD2誘導cAMPシグナルにおいて実施例7に記載されているCRTH2R IgG抗体をアッセイすることによって決定された。
CRTH2R IgG抗体をアゴニスト機能についてアッセイした。アゴニスト活性は、PGD2誘導cAMPシグナルにおいて実施例7に記載されているCRTH2R IgG抗体をアッセイすることによって決定された。
簡単に述べると、細胞を、フォルスコリンの存在下で、PGD2またはCRTH2R IgG抗体の両方で処理した。CRTH2R IgG抗体には、CRTH2-74、CRTH2-24、CRTH2-28、CRTH2-39、CRTH2-19、CRTH2-9、CRTH2-8、CRTH2-27、CRTH2-45、CRTH2-35、CRTH2-50、CRTH2-66、CRTH2-57、CRTH2-32、CRTH2-15、CRTH2-25、CRTH2-42、CRTH2-55、CRTH2-60、およびCRTH2-70が含まれた。治療刺激は37℃で30分間行った。次に、cAMPアッセイを実施した(データ示さず)。
実施例11.アロステリックモジュレーターを示す対照実験
アロステリック調節は、既知のCRTH2Rアンタゴニスト(小分子OC000459)および2つの対照抗体について決定された。実験は、実施例9に記載されたものと同様に実施された。簡単に言えば、細胞を、OC000459、コンパレーターCRTH2R AB51抗体、またはコンパレーターCRTH2R AB52抗体で処理した。次に、フォルスコリンの存在下で細胞をPGD2で刺激した。
アロステリック調節は、既知のCRTH2Rアンタゴニスト(小分子OC000459)および2つの対照抗体について決定された。実験は、実施例9に記載されたものと同様に実施された。簡単に言えば、細胞を、OC000459、コンパレーターCRTH2R AB51抗体、またはコンパレーターCRTH2R AB52抗体で処理した。次に、フォルスコリンの存在下で細胞をPGD2で刺激した。
結果を図21A-21Cに示す。OC000459は、曲線の右方向への強いシフトとIC50値の459倍の増加を引き起こす(図21A)。CRTH2R AB51とのインキュベーションは、IC50値に変化を引き起こさなかった(図21B)。コンパレーター抗体#52とのインキュベーションは、IC50値の3.5倍の減少を引き起こし、これが正のアロステリックモジュレーターであること、すなわち、アゴニスト効果を有することを示す(図21C)。
実施例12.アンタゴニスト調節のためのCRTH2R β-アレスチン動員アッセイ
9個のCRTH2R IgG抗体によるアンタゴニスト調節が決定された。9個のCRTH2R IgG抗体には、CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、CRTH2-42、CRTH2-74、CRTH2-55、CRTH2-28、およびCRTH2-39が含まれた。OC000459と比較したこれらの9個の抗体のアンタゴニスト機能は、PGD2によって誘導されるβ-アレスチン動員を使用して決定された。小分子OC000459を使用したポジティブ対照を含む結果を図22A-22Dに示す。
9個のCRTH2R IgG抗体によるアンタゴニスト調節が決定された。9個のCRTH2R IgG抗体には、CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、CRTH2-42、CRTH2-74、CRTH2-55、CRTH2-28、およびCRTH2-39が含まれた。OC000459と比較したこれらの9個の抗体のアンタゴニスト機能は、PGD2によって誘導されるβ-アレスチン動員を使用して決定された。小分子OC000459を使用したポジティブ対照を含む結果を図22A-22Dに示す。
実施例13.アロステリック調節のためのCRTH2R β-アレスチン動員アッセイ
9個のCRTH2R IgGによるアロステリック調節が決定された。9個のCRTH2R IgGには、CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、CRTH2-42、CRTH2-74、CRTH2-55、CRTH2-28、およびCRTH2-39が含まれた。OC000459と比較したこれらの9個の抗体のアロステリック調節は、PGD2によって誘導されるβ-アレスチンの動員を使用して決定された。
9個のCRTH2R IgGによるアロステリック調節が決定された。9個のCRTH2R IgGには、CRTH2-9、CRTH2-27、CRTH2-50、CRTH2-32、CRTH2-42、CRTH2-74、CRTH2-55、CRTH2-28、およびCRTH2-39が含まれた。OC000459と比較したこれらの9個の抗体のアロステリック調節は、PGD2によって誘導されるβ-アレスチンの動員を使用して決定された。
簡単に説明すると、細胞をIgG(100nM)と共に室温で1時間プレインキュベートし、続いて37℃で90分間PGD2刺激した。データは、各グラフの最初のデータポイント(最低のPGD2とゼロのAb)に対して正規化された。
実施例14.過免疫免疫グロブリンライブラリー
過免疫免疫グロブリン(IgG)ライブラリーは、実施例4に記載されたのと同様の方法を使用して作製された。簡単に説明すると、過免疫IgGライブラリーは、3人の健康なドナーのそれぞれからの3700万を超えるユニークなIgH配列からなるヒトナイーブおよび記憶B細胞受容体配列のデータベースの分析から生成された。200万を超えるCDRH3配列がこの分析から収集され、実施例1~3と同様の方法を使用して個別に構築された。重複するCDRH3と、開発において頻繁に問題を引き起こす可能性のある不利な原因となる(liability)モチーフは、ライブラリー合成工程で削除された。次に、これらのCDRH3配列の多様性をコンビナトリアルに組み立て、DP47ヒトフレームワークに組み込んで、1×1010サイズの高機能抗体Fabライブラリーを構築した。設計の概略図は図24に見ることができる。
過免疫免疫グロブリン(IgG)ライブラリーは、実施例4に記載されたのと同様の方法を使用して作製された。簡単に説明すると、過免疫IgGライブラリーは、3人の健康なドナーのそれぞれからの3700万を超えるユニークなIgH配列からなるヒトナイーブおよび記憶B細胞受容体配列のデータベースの分析から生成された。200万を超えるCDRH3配列がこの分析から収集され、実施例1~3と同様の方法を使用して個別に構築された。重複するCDRH3と、開発において頻繁に問題を引き起こす可能性のある不利な原因となる(liability)モチーフは、ライブラリー合成工程で削除された。次に、これらのCDRH3配列の多様性をコンビナトリアルに組み立て、DP47ヒトフレームワークに組み込んで、1×1010サイズの高機能抗体Fabライブラリーを構築した。設計の概略図は図24に見ることができる。
過免疫抗体ライブラリーの重鎖CDR長分布は、次世代配列決定(NGS)によって評価された。CDRの長さ分布のデータを図25A-25Bに示す。一般に、可溶性タンパク質標的の選択は、ラウンド1で3回のPBST洗浄、ラウンド2で5回のPBST洗浄、ラウンド3で7回のPBST洗浄、ラウンド4で9回のPBST洗浄、およびラウンド5で12回のPBST洗浄を含む5ラウンドの選択を受ける。脱脂乳ブロックを使用した。図26を参照されたい。
ヒトTIGIT(hTIGIT)の場合、1μMのビオチン化抗原を、10mg/mLである300μlのDynabead M-280と混合して、100μlあたり100pmolの濃度を生成した。さまざまな選択ラウンドの詳細は表15に見られる。
様々なラウンドの選択の後、hTIGIT IgGを分析した。データは図27A~27Fおよび表16に見られる。図27A-27Dは、ラウンド3およびラウンド4からのELISAデータを示す。図27E-27Fは、分析されたhTIGIT IgGのCDRH3の長さ、収量(μg)、およびKD(nM)のデータを示す。
17個の同一でないhTIGIT免疫グロブリンが、16nMから300nMを超える範囲の一価の親和性で同定された。これらの免疫グロブリンのほとんどはよく発現し、1mlの発現量で20μgを超える精製タンパク質を産生した。hTIGIT免疫グロブリンの配列を表17に示す。
ヒトCD3イプシロン(hCD3)およびcyno CD3イプシロン(cCD3)免疫グロブリンの同定を行った。さまざまな選択ラウンドの詳細を表18に示す。
様々なラウンドの選択の後、CD3イプシロン(CD3ε)IgGを分析した。データは図28A-28Lおよび表19A-19Bに見られる。図28A-28Fは、ラウンド4およびラウンド5からのELISAデータを示す。図28G-28Lは、ヒトCD3イプシロンとcyno CD3イプシロン免疫グロブリンの交差反応性のデータを示す。
ヒト/cyno CD3イプシロン交差反応性免疫グロブリンである5つを含む、19個の非同一のhCD3イプシロンおよびcyno CD3イプシロン免疫グロブリンが同定された。 ヒト/cyno CD3イプシロン交差反応性抗体の1つであるCD3-56-05は、ヒトおよびcyno CD3イプシロンにそれぞれ67および107nMの親和性で結合する。hCD3イプシロンおよびcCD3イプシロン免疫グロブリンの配列を表20に示す。
CRTH2R過免疫免疫グロブリンライブラリーが生成された。簡単に説明すると、目的の標的を安定して過剰発現している細胞に対して、5ラウンドの細胞ベースの選択を行った。選択の各ラウンドに108個の細胞を使用した。標的発現細胞で選択する前に、各ラウンドからのファージを最初に108個のCHOバックグラウンド細胞で枯渇させた。選択のストリンジェンシーは、選択の後続のラウンドでの洗浄の数を増やすことによって増加させた。次に、トリプシンを使用して細胞をファージから溶出させ、次のパニングラウンドのためにファージを増幅させた。
CRTH2R免疫グロブリンは、PGD2誘導性cAMPの結合親和性およびアロステリックモジュレーター機能について評価した。図30A-30Fに見られるように、3つの特定のCRTH2R免疫グロブリンは、hCRTH2Rへのサブナノモルから1桁のナノモル濃度細胞結合親和性で同定され、アロステリックcAMPアッセイにおいて阻害活性を示した。3つのCRTH2R免疫グロブリン、CRTH2-48-3、CRTH2-48-21、およびCRTH2-48-27の配列を表21に示す。
実施例15.A2A受容体のための過免疫免疫グロブリンライブラリー
過免疫免疫グロブリン(IgG)ライブラリーは、実施例4および14に記載されているのと同様の方法を使用して作成された。簡単に言えば、過免疫IgGライブラリーは、3人の健康なドナーのそれぞれからの3700万を超えるユニークなIgH配列からなるヒトナイーブおよび記憶B細胞受容体配列のデータベースの分析から生成された。分析から200万を超えるCDRH3配列が収集され、実施例1-3と同様の方法を使用して個別に構築された。CDRH3配列は、実施例4に記載したVHH hShuffleライブラリーに組み込まれた。最終的なライブラリーの多様性は1.3×1010であると決定された。
過免疫免疫グロブリン(IgG)ライブラリーは、実施例4および14に記載されているのと同様の方法を使用して作成された。簡単に言えば、過免疫IgGライブラリーは、3人の健康なドナーのそれぞれからの3700万を超えるユニークなIgH配列からなるヒトナイーブおよび記憶B細胞受容体配列のデータベースの分析から生成された。分析から200万を超えるCDRH3配列が収集され、実施例1-3と同様の方法を使用して個別に構築された。CDRH3配列は、実施例4に記載したVHH hShuffleライブラリーに組み込まれた。最終的なライブラリーの多様性は1.3×1010であると決定された。
88個のユニークなクローンのうちの73個は、親細胞の2倍の標的細胞MFI値を有していた。88個のユニークなクローンのうち15個が、標的細胞のMFI値が親細胞の20倍であった。アデノシンA2A受容体バリアントA2AR-90-007のデータを図31A-31Bに示す。
この実施例は、ナノモル以下の範囲の高い親和性およびKD値を有するA2ARについてのVHHライブラリーの生成を示す。
本開示の好ましい実施形態が本明細書に示され、説明されてきたが、そのような実施形態が例としてのみ提供されることは当業者には明らかであろう。多数の変形、変更、および置換が、本開示から逸脱することなく、当該技術分野の当業者に行われるであろう。本明細書に記載の本開示の実施形態に対する様々な代替案が、本開示の実施において使用され得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、開示の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造、ならびにそれらの同等物は、それによってカバーされることが意図されている。
Claims (51)
- 配列番号152または155に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH1、配列番号153または156に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH2、および配列番号154または157に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRH3を含む抗体または抗体フラグメント。
- 配列番号158または161に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL1、配列番号159または162に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL2、および配列番号160または163に記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含むCDRL3をさらに含む、請求項1に記載の抗体または抗体フラグメント。
- 請求項1-2のいずれか一項に記載の抗体または抗体フラグメントを投与する工程を含む、癌を治療する方法。
- 請求項1-2のいずれか一項に記載の抗体または抗体フラグメントを投与する工程を含む、ウイルス感染を治療する方法。
- 翻訳されたときに抗体または抗体フラグメントをコードする核酸を含む複数の配列を含む核酸ライブラリーであって、ここで、複数の配列の各配列は、重鎖(VH)の可変領域上のCDR1、CDR2、もしくはCDR3、または軽鎖(VL)の可変領域上のCDR1、CDR2、もしくはCDR3をコードするバリアント配列を含み、前記核酸ライブラリーは、少なくとも30,000個のバリアント配列を含み、前記抗体または抗体フラグメントは、100nM未満のKDでその抗原に結合する、核酸ライブラリー。
- 前記抗体が単一ドメイン抗体である、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である、請求項6に記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がTIGITに結合する、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号84-100に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記軽鎖の可変領域が、配列番号101-117に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 前記重鎖の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号67-83または118-128のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 前記軽鎖の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号129-137のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がCD47に結合する、請求項5記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がCD3イプシロンに結合する、請求項5記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号138-141に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記軽鎖の可変領域が、配列番号142-145に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも50,000個のバリアント配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも100,000個のバリアント配列を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも105個の同一でない核酸を含む、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも109配列の理論的多様性を有する、請求項5に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときに単一ドメイン抗体をコードする核酸を含む複数の配列を含む核酸ライブラリーであって、前記複数の配列の各配列は、重鎖(VH)の可変領域上のCDR1、CDR2、またはCDR3をコードするバリアント配列を含み、ここで、前記核酸ライブラリーは少なくとも30,000個のバリアント配列を含み、前記抗体または抗体フラグメントは、100nM未満のKDでその抗原に結合する、核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記VHの長さが約90~約100アミノ酸である、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記VHの長さが約100~約400アミノ酸である、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記VHの長さが約270~約300塩基対である、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記VHの長さが約300~約1200塩基対である、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がTIGITに結合する、請求項21記載の核酸ライブラリー。
- 前記CDR1、CDR2、またはCDR3が、配列番号67-83または118-128のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号84-100のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記重鎖の可変領域上のCDR3が、配列番号101-117のいずれか1つに記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がCD47に結合する、請求項21記載の核酸ライブラリー。
- 前記抗体がCD3イプシロンに結合する、請求項21記載の核酸ライブラリー。
- 翻訳されたときの前記重鎖の可変領域が、配列番号138-141に記載されるものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも50,000個のバリアント配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも100,000個のバリアント配列を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも105個の同一でない核酸を含む、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 少なくとも109配列の理論的多様性を有する、請求項21に記載の核酸ライブラリー。
- 単一ドメイン抗体をコードする核酸ライブラリーを生成するための方法であって、前記方法は、
(a)所定の配列を提供する工程であって、前記所定の配列は、
i.第1の複数のポリヌクレオチドであって、前記第1の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR1をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第1の複数のポリヌクレオチド、
ii.第2の複数のポリヌクレオチドであって、前記第2の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR2をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第2の複数のポリヌクレオチド、
iii.第3の複数のポリヌクレオチドであって、前記第3の複数のポリヌクレオチドの各ポリヌクレオチドは、重鎖上のCDR3をコードする少なくとも1000個のバリアント配列をコードする、第3の複数のポリヌクレオチド
をコードする、所定の配列を提供する工程、
(b)前記第1の複数のポリヌクレオチド、前記第2の複数のポリヌクレオチド、および前記第3の複数のポリヌクレオチドを混合して、単一ドメイン抗体をコードするバリアント核酸の核酸ライブラリーを形成する工程であって、前記バリアント核酸の少なくとも約70%は、100nM未満のKDでその抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする、工程
を含む、方法。 - 前記単一ドメイン抗体が1つの重鎖可変ドメインを含む、請求項38に記載の方法。
- 前記単一ドメイン抗体がVHH抗体である、請求項38に記載の方法。
- 前記単一ドメイン抗体がTIGITに結合する、請求項38に記載の方法。
- 前記単一ドメイン抗体が、配列番号84-100または138-141のいずれか1つに記載されているものと少なくとも約90%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記単一ドメイン抗体がCD47に結合する、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが少なくとも50,000個のバリアント配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが少なくとも100,000個のバリアント配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが少なくとも105個の同一でない核酸を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが、75nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが、50nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが、25nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが、10nM未満のKDで抗原に結合する単一ドメイン抗体をコードする少なくとも1つの配列を含む、請求項38に記載の方法。
- 前記核酸ライブラリーが、少なくとも109配列の理論的多様性を有する、請求項38に記載の方法。
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