JP2022550172A - 優先的な軽鎖の対合のために操作されたch1ドメインバリアント、およびそれを含む多重特異性抗体 - Google Patents

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Abstract

カッパCLドメインまたはラムダCLドメインのいずれかへの優先的な結合のために操作されたCH1ドメインバリアント、ならびにかかる操作されたCH1ドメインバリアントを含む、例えば抗体重鎖または抗体などのポリペプチド、ならびにかかるCH1ドメインバリアントおよび/またはかかるポリペプチドを含む医薬組成物、ならびにかかるCH1ドメインバリアントを作製および使用する方法を、提供する。このCH1ドメインバリアントは、重鎖-軽鎖の誤対合を最小化し、そして同族の重鎖-軽鎖の対合を促進し、それによって多重特異性、例えば二重特異性の、抗体の生成を向上させる。また、CH1ドメインバリアントライブラリーを作製する方法、および一つまたは複数のCH1ドメインバリアントを特定する方法もまた提供する。【選択図】図1

Description

関連出願
本出願は、2019年9月30日に出願された、発明の名称を「優先的な軽鎖の対合のために操作されたCH1ドメインバリアント、およびそれを含む多重特異性抗体(CH1 DOMAIN VARIANTS ENGINEERED FOR PREFERENTIAL LIGHT CHAIN PAIRING AND MULTISPECIFIC ANTIBODIES COMPRISING THE SAME)」とする米国仮特許出願第62/908,367号に対する優先権を主張するものであり、当該内容は、その全体が参照により本明細書に援用される。
本発明は、適切な重鎖-軽鎖対合を促進する少なくとも一つのアミノ酸置換を含有するCH1ドメインバリアント、およびそれを含む抗体重鎖および抗体、特に多重特異性抗体、に関する。本発明はさらに、かかる抗体を含む組成物およびその使用、例えば、治療薬または診断法に関する。本発明はさらに、CH1ドメインバリアントライブラリーを作製する方法、および一つ以上のCH1ドメインバリアントを特定する方法に関する。
複数の抗原結合特異性、例えば二重特異性の抗体を有する抗体治療薬を開発するための継続的な努力がある。二重特異性抗体は、がん、炎症過程、または他の疾患状態に関連する複数の表面受容体に干渉するために使用することができる。二重特異性抗体を使用して、標的を近接に配置し、タンパク質複合体形成を調節するか、または細胞間の接触を駆動することもできる。二重特異性抗体の産生は、1960年代初頭に初めて報告され(Nisonoff et al.,Arch Biochem Biophys 1961 93(2):460-462)、最初のモノクローナル二重特異性抗体は、1980年代にハイブリドーマ技術を使用して生成された(Milstein et al.,Nature 1983 305(5934):537-540)。二重特異性抗体に対する関心は、その治療能力のために過去十年間で著しく増大し、現在臨床で二重特異性抗体が使用されている。例えば、ブリナツモマブおよびエミシズマブは、特定のがんの治療のために承認されている(二重特異性抗体産生方法および医薬用途で承認された二重特性抗体の特徴の近年のレビューに関して、Sedykh et al.,Drug Des Devel Ther 12:195-208(2018)およびLabrijn et al.Nature Reviews Drug Discovery 18:585-608(2019)を参照されたい)。
二重特異性抗体は、単一特異性抗体を大幅に超える利益を示している一方で、二重特異性抗体の広範な商業的応用は、効率的/低コストである産生方法がないこと、二重特異性抗体の安定性の欠落、およびヒトにおいて半減期が短いことにより阻害されている。二重特異性抗体の産生を改善するための多岐にわたる方法が、過去数十年にわたり開発されている。これらには、異なる特異性を有する二つの免疫グロブリンの重鎖-軽鎖対の組換え共発現(Milstein and Cuello,Nature 305:537(1983))、国際公開第93/08829号、およびTraunecker et al.,EMBO J.10:3655(1991)を参照)、「knob-in-hole」エンジニアリング(例えば、米国特許第5,731,168号)、免疫グロブリンクロスオーバー技術(Fabドメイン交換またはCrossMab形式としても知られている)(例えば、国際公開第2009/080253号;Schaefer et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,108:11187-11192(2011)を参照)、抗体Fcヘテロ二量体分子の作製に関する静電ステアリング効果のエンジニアリング(国際公開第2009/089004A1号)、二つ以上の抗体または断片の架橋(例えば、米国特許第4,676,980号、およびBrennan et al.,Science,229:81(1985)を参照)、ロイシンジッパー(例えば、Kostelny et al.,J.Immunol,148(5):1547-1553(1992)を参照)、「ダイアボディ」技術(例えば、Hollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444-6448(1993)を参照)、一本鎖Fv(scFv)二量体(例えば、Gruber et al.,J.Immunol,152:5368(1994)を参照)、ならびに例えば、Tutt et al.J.Immunol 147:60(1991)に記載される三重特異性抗体、が含まれる。
これらの改善にもかかわらず、正確な重鎖-軽鎖対合である二重特異性抗体の生成は依然として課題である。二重特異性抗体は、二つの異なる重鎖および二つの異なる軽鎖の共発現によって形成され得る。重鎖は、比較的無差別な様式で軽鎖に結合するように進化してきたため、所望の形式の二重特異性抗体を適切に形成することは依然として課題である。結果として、二つの重鎖と二つの軽鎖の共発現は、重鎖-軽鎖対合のスクランブル- 十六種の可能な組み合わせの複雑な混合物、をもたらし得、それは十種の異なる抗体を表し、そのうち一種のみが所望の二重特異性抗体に相当する(完全な乱雑性がある場合、混合物中の最大収率12.5%)。均質な対合は、製造可能性および有効性に不可欠であるため、この誤対合(鎖対合問題とも呼ぶ)は、二重特異性抗体の生成に関する主要な課題のままである。
誤対合を軽減するために使用される一つの戦略は、共通の軽鎖を有する二重特異性抗体を生成することである(例えば、Merchant et al.,Nat.Biotech.16:677-681(1998)を参照)。あるいは、単一の共通の重鎖と二つの異なる軽鎖(一つのカッパおよび一つのラムダ)とを使用してもよい(例えば、Fischer et al.,Nature Commun.6:6113(2015)を参照)。しかしながら、この戦略は、共通鎖を有する抗体を特定することを必要とし、これは困難であり、また各結合アームの特異性を損なう傾向があり、実質的に多様性が低減する(例えば、Wang et al.,MABS 10(8):1226-1235(2018)を参照)。
正確な重鎖-軽鎖の対合を改善するための他のアプローチとしては、一つの抗原結合断片(Fab)アームの軽鎖またはその中のサブドメインの一つが、重鎖Fd領域の対応する領域と交換されるCrossMab技術(Roche社)、および一つのFabアームの本来のジスルフィド結合が、操作されたジスルフィド結合で置換されるDuetMab技術(MedImmune社)が挙げられる。しかしながら、これらのアプローチは、天然の抗体に適切に類似しない化合物をもたらし得る、本来のIgG形式への大幅な変更を必要とする。
別の戦略は、重鎖および軽鎖の誤対合を低減または除去するために、IgG形式の重鎖および軽鎖の定常領域および/または可変領域内のアミノ酸置換を利用することである。発明者らの知る限り、CH1ドメインのみを改変することは、多重特異性抗体の発現中にしばしば観察される鎖対合または誤対合の問題を解決することがこれまでに実証されていない。むしろ、CH1ドメインバリアントを含むように操作された多重特異性抗体は、CLドメインならびに特定の例ではVH、CH2、CH3、および/またはVLドメインなどの鎖対合問題に対処するために、CH1ドメインの外側での改変もさらに必要とされた。その例としては、Lewis et al.,Nature Biotech.32(2):191-198(2014)が挙げられ、Lewisらは、改変された重鎖および軽鎖の優先的な対合を駆動し、そして野生型定常ドメインを有する重鎖および軽鎖ドメインの対合を妨げる試みにおいて、変異CH1およびCLドメイン、CRD1(D148K、F170T、V185Fでの重鎖置換、および軽鎖置換K129D、L135Fによる;EU番号付け)およびCRD2(重鎖置換H168AおよびF170T、ならびに軽鎖置換L135Y、S176Wによる)を生成した。しかしながら、Lewisらは、可変ドメインの不存下での変異CH1およびCLドメインにより得られたあらゆる対合特異性を、VH-VL界面内のさらなる操作なしには全長IgG形式に翻訳しなかった、すなわち優先的な重鎖-軽鎖対合を達成するために、VH-VL界面内の置換が、CLドメインおよびCH1ドメイン置換と共に必要であったことを報告した。電荷をもつアミノ酸残基を含有するようにCH1ドメインおよびCLドメインを操作することも、優先的な重鎖-軽鎖対合を促進するとされている(例えば、米国特許第10,047,163号を参照)。一つのFab断片が、優先的な対合を駆動するようにCH1ドメインおよびCκドメイン内の置換を有しているものである、異なるCH1ドメインおよびCLドメインをもつ少なくとも二つのFab断片を有する二重特異性抗体も知られている(CH1:T187EおよびCκ:N137K+S114A、CH1:L145Q+S183VおよびCκ:V133T+S176V、CH1:L128A+L145EおよびCκ:V133W、CH1:V185AおよびCκ:L135W+N137Aを開示する、米国特許出願公開第20180022829号および米国特許第9,631,031号を参照)。軽鎖、または場合によってはCH2、CH3、および/もしくはVHが優先的な重鎖-軽鎖対合を促進するように適切に置換される場合、優先的な重鎖-軽鎖対合を促進すると主張される特定のCH1ドメイン置換のさらなる例としては、以下が挙げられる:A141C/L、K147D、G166D、G166K、または128、129、162、もしくは171位におけるシステインでの置換(国際公開第2019183406号(Invenra Inc.社));126位もしくは220位におけるシステインの置換はバリンもしくはアラニンで置換され、または128位、141位、もしくは168位における非システインの置換はシステインで、L145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fで置換されている(米国特許第9,527,927号(MedImmune社));172Aおよび174G(国際公開第2020060924号(Dualogics社));A172Rおよび174G、または残基190のMまたはIへの置換(米国特許第10,047,167号(ノースカロライナ大学Chapel HillおよびEli Lilly));L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/VおよびV185A/L(米国特許出願公開第20180177873号(Genentech社));131C/S、133R/K、137E/G、138S/G 178S/Y、192N/S、および/または193F/L(米国特許第10,487,156号(Argenx BVBA社));145D/E/R/H/K(IMGT位置26)(国際公開第2018141894号(Merck社));124K/E/R/D(米国特許第10,392,438号(Pfizer社));133V、150A、150D、152D、173D、または188W(米国特許出願公開第20190023810号(MIT));133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/L、および/または190S/A/G/Y(米国特許出願公開第20180179296号および米国特許第9,914,785(Zymeworks社));143A/E/R/K/Dおよび145T/L(米国特許第10,077,298号(Zymeworks社));124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/T、139W/G/C、179E、または186R(米国特許出願公開第20170204199号(Zymeworks社));126、127、128、134、141、171、または173位におけるシステインでの置換(全薬工業社);L145Q、H168A、F170G、S183V、およびT187E(国際公開第2020127354号(Alligator Bioscience社));143D/E、145T、190E/Dおよび124R(国際公開第2017/059551号(Zymeworks社))が挙げられる。また、米国特許第9,150,639号、協和発酵キリン社は、化学調節を可能にするシステインを導入する目的で、A140C、K147C、またはS183Cを含む重鎖を生成したと報告している。協和発酵キリン社は、これらの重鎖変異を含有する抗体バリアントは、野生型軽鎖を含む可能性があることを示唆しているが、このことが優先的な重鎖-軽鎖対合を促進するだろうという指摘はない。
重鎖-軽鎖の誤対合を最小化するために使用されるさらに別の戦略は、異なる軽鎖、例えば異なる定常ドメインを有する軽鎖、を利用することである。例えば、Loewらは、カッパ軽鎖とラムダ軽鎖とを有する多重特異性抗体を生成して、最小限の誤対合が観察されたが、これはある一定の天然由来のカッパ軽鎖が高い正確性(fidelity)を有し、またラムダ抗体由来の重鎖と対合せず、そしてその逆も同じであるためである(国際公開第2018057955号)。残念ながら、この方法論の適用可能性は、高い正確性を有する当該軽鎖に限定される。他の者は、重鎖および軽鎖の両方でアミノ酸置換を利用して優先的な対合を静電気的または立体構造的に駆動するものであるカッパおよびラムダ軽鎖を使用して、多重特異性抗体を生成してきた(例えば、国際公開第2017059551号(Zymeworks社)、米国特許出願公開第20140154254号(Amgen社)および米国特許第10,047,163号(AbbVie Stemcentrx社)を参照)。しかしながら、重鎖および軽鎖の両方に多数のアミノ酸置換を導入することは、さらなる技術的ハードルとなり、さらに、抗体の機能および/または免疫原性に有害な影響を有し得る。
本発明の目的は、適切な重鎖-軽鎖対合を有する操作された二重特異性抗体を提供することである。一態様では、重鎖と、特定の軽鎖との優先的な対合を促進するCH1ドメインバリアントポリペプチド(本明細書ではCH1ドメインバリアントとも呼ぶ)、およびそれを含む、抗体などのポリペプチドが本明細書において提供される。当該CH1ドメインバリアントは、少なくとも一つのアミノ酸置換(例えば、野生型などの親の配列に対して)を含有する。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、軽鎖のCLドメインとの界面を形成するCH1ドメイン位置に少なくとも一つのアミノ酸置換を含有するが、それには、140位および/または141位または147位および/または183位(EU番号付け)が含まれるがこれに限定されない。この置換は、特定の軽鎖とのCH1ドメインバリアント含有重鎖の優先的な対合を促進し、例えば、CH1ドメインバリアントの141が、カッパCLドメインとは対照的にラムダCLドメインと優先的に対合するのに対し、CH1ドメインバリアントの147Fおよび/または183R、183Kまたは183Yは、ラムダCLドメインとは対照的にカッパCLドメインと優先的に対合する。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、CH1ドメインとVHとの界面を形成するCH1ドメイン位置に、例えばCH1の151位(EU番号付け)等に少なくとも一つのアミノ酸置換を含有する。
定常ドメインのこの優先的な対合は、例えば可変ドメインである全長の軽鎖と重鎖との対合を駆動し、それによって二重特異性に対する鎖対合問題の解決策を生じることが期待される。特に、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む。任意で、こうしたCH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパ軽鎖定常領域(「CL」)ドメインと、および/またはラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドと、(ii)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインと、および/またはカッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合する。
任意で、一部の実施形態では、特定のCH1ドメインバリアントは除外されてもよく、また本発明によるCH1ドメインバリアントは、以下を満たすことができる:
(a)CH1上の残基141がCもしくはLで置換される場合、残基166がDもしくはKで置換される場合、CH1上の残基128、129、162、もしくは171がCで置換される場合、および/もしくは残基147がDで置換される場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合される当該CLドメインは、アミノ酸置換を含まない;
(b)CH1上の126もしくは220位がバリンもしくはアラニンで置換される場合、128、141、もしくは168位における非システインがシステインで置換される場合、もしくはCH1置換がL145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fである場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合される当該CLドメインは、アミノ酸置換を含まない;
(c)CH1上の残基172が172Rに置換される場合、残基174が174Gに変異される場合、もしくは残基190が190Mもしくは190Iに置換される場合、これらは、上記CH1が含む唯一の置換ではない;
(d)CH1置換が、L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/V、および/もしくはV185A/Lからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合される当該CLドメインは、改変されていない;
(e)CH1置換が、131C/S、133R/K、137E/G、138S/G、178S/Y、192N/S、および/もしくは193F/Lからなる場合、これらは、唯一のCH1置換ではなく、および/もしくは二重特異性抗体において、CH1ドメインが、同一のヒト免疫グロブリンのサブタイプもしくはアロタイプのものである;
(f)CH1置換が、145D/E/R/H/K(IMGT位置26)からなる場合、対応するLC置換、129D/E/R/H/K(IMGT位置18)は存在しない;
(g)CH1置換が、124K/E/R/Dからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLCの176位において対応する置換は存在しない;
(h)CH1置換が、133V、150A、150D、152D、173D、および/もしくは188Wからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に対応する置換は存在しない;
(i)CH1置換が、133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/L、および/もしくは190S/A/G/Yからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に対応する置換は存在しない;
(j)CH1置換が、143A/E/R/K/Dおよび145T/Lからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に対応する置換は存在しない;
(k)CH1置換が、124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/Tおよび139W/G/C、179Eおよび/もしくは186Rからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に対応する置換は存在しない;
(l)CH1置換が、126位、127位、128位、134位、141位、171位、もしくは173位においてシステインで置換することからなる場合、対応するLC位置は、ジスルフィド結合を形成するように改変されていない;
(m)CH1置換が、L145Q、H168A、F170G、S183Vおよび/もしくはT187Eからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるカッパLCまたはラムダLC内に対応する置換は存在しない;
(n)CH1置換が、143D/E、145T、190E/D、および/もしくは124Rからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に対応する置換は存在しない;または
(o)CH1置換が、A140C、K147Cおよび/もしくはS183Cからなる場合、当該CH1ドメインバリアントにより優先的に対合されるLC内に置換が存在する。
一部の実施形態においては、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、EU番号付けに従って、118、124、126~129、131、132、134、136、139、143、145、147~151、153、154、170、172、175、176、181、183、185、190、191、197、201、203~206、210、212~214、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む。任意でそれによってCH1ドメインバリアントポリペプチドが、(i)ラムダCLドメイン(またはラムダCL含有ポリペプチド)と比較して、カッパCLドメイン(またはカッパCL含有ポリペプチド)と;および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合する。
ある実施形態では、こうしたCH1ドメインバリアントは、147位、183位、または147位および183位においてアミノ酸置換を含む。
ある実施形態では、こうしたCH1ドメインバリアントは、以下のアミノ酸置換のうちの一つまたは複数を含む:118位は、Gで置換される、124位は、H、R、E、L、またはVで置換される、126位は、A、T、またはLで置換される、127位は、V、またはLで置換される、128位は、Hで置換される、129位は、Pで置換される、131位は、Aで置換される、132位は、Pで置換される、134位は、Gで置換される、136位は、Eで置換される、139位は、Iで置換される、143位は、V、またはSで置換される、145位は、F、I、N、またはTで置換される、147位は、F、I、L、R、T、S、M、V、N、E、H、Y、Q、A、またはGで置換される、148位は、I、Q、Y、またはGで置換される、149位は、C、S、またはHで置換される、150位は、L、またはSで置換される、151位は、A、またはLで置換される、153位は、Sで置換される、154位は、M、またはGで置換される、170位は、G、またはLで置換される、172位は、Vで置換される、175位は、G、L、E、Aで置換される、176位は、Pで置換される、181位は、Y、Q、またはGで置換される、183位は、I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、R、またはHで置換される、185位は、Wで置換される、190位は、Pで置換される、191位は、Iで置換される、197位は、Aで置換される、201位は、Sで置換される、203位は、Sで置換される、204位は、Yで置換される、205位は、Qで置換される、206位は、Sで置換される、210位は、Rで置換される、212位は、Gで置換される、213位は、E、またはRで置換される、214位は、Rで置換される、および、218位は、Qで置換される。
ある実施形態では、カッパ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)147位においてアミノ酸残基F、I、L、R、T、S、M、V、N、E、H、Y、もしくはQを;および/または(ii)183位においてアミノ酸残基I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、もしくはRを含み得る。
カッパ優先的なCH1ドメインバリアントの一部の好ましい実施形態では、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)183位においてアミノ酸残基R、K、もしくはYを、および/または(ii)147位においてアミノ酸残基Fを含み得る。
さらなる実施形態において、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基R、(ii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基K、(iii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基Y、(iv)183位においてアミノ酸残基R、(v)183位においてアミノ酸残基K、または(vi)183位においてアミノ酸残基Yを含む。任意で、こうしたCH1ドメインバリアントは、(i)配列番号137、(ii)配列番号138、(iii)配列番号139、(iv)配列番号60、(v)配列番号41、または(vi)配列番号136、のアミノ酸配列を含み得る。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、CH1とVHとの間の界面内のCH1アミノ酸位置においてアミノ酸置換を含む。任意で、こうした界面内のCH1アミノ酸位置は、151位である。さらに任意で、こうしたCH1ドメインバリアントは、151位にアミノ酸残基AまたはLを含み得る。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、CH1ドメインの対合を増加させる一つまたは複数のアミノ酸置換をさらに含む。
いくつかの実施形態では、請求項2~10のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチドであり、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの対合の、および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの対合の、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の増加をもたらす。カッパ対合の増加は、任意で、液体クロマトグラフィー-質量分析法(LCMS)によって測定されてもよい。
いくつかの実施形態では、請求項2~10のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチドであり、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの対合の、および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの対合の、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍の増加をもたらす。カッパ対合の増加は、例えば、カッパCL染色のラムダCL染色に対する平均蛍光強度(MFI)の比を比較することによって、フローサイトメトリーによって任意に定量化されてもよい。
一部の実施形態においては、本発明によるCH1ドメインバリアントポリペプチドは、EU番号付けに従って、119、124、126、127、130、131、133、134、138~142、152、163、168、170、171、175、176、181、183~185、187、197、203、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む。任意で、CH1ドメインバリアントは、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインと、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合する。
ある実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、141、170、171、175、181、184、185、187、および218位のうちの一つまたは複数の位置においてアミノ酸置換を含む。
ある実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、以下のアミノ酸置換のうちの一つまたは複数を含む:119位は、Rで置換される、124位は、Vで置換される、126位は、Vで置換される、127位は、Gで置換される、130位は、H、またはSで置換される、131位は、Q、T、N、R、V、またはDで置換される、133位は、D、T、L、E、S、またはPで置換される、134位は、A、H、I、P、V、N、またはLで置換される、138位は、Rで置換される、139位は、Aで置換される、140位は、I、V、D、Y、K、S、W、R、L、またはPで置換される、141位は、D、K、E、T、R、Q、V、またはMで置換される、142位は、Mで置換される、152位は、Gで置換される、163位は、Mで置換される、168位は、F、I、またはVで置換される、170位は、N、G、E、S、またはTで置換される、171位は、N、E、G、S、A、またはDで置換される、175位は、D、またはMで置換される、176位は、R、またはMで置換される、181位は、V、L、A、K、またはTで置換される、183位は、L、またはVで置換される、184位は、Rで置換される、185位は、M、L、S、R、またはTで置換される、187位は、R、D、E、Y、またはSで置換される、197位は、Sで置換される、203位は、Dで置換される、208位は、Iで置換される、210位は、Tで置換される、211位は、Aで置換される、212位は、Nで置換される、213位は、Eで置換される、214位は、Rで置換される、216位は、Gで置換される、および、218位は、L、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、K、またはWで置換される。
さらにある実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、以下の(i)~(xvii)のうちのいずれか一つまたは複数を含む:(i)126位にアミノ酸残基V;(ii)127位にアミノ酸残基G、(iii)131位にアミノ酸残基V、(iv)133位にアミノ酸残基S、(v)138位にアミノ酸残基R、(vi)140位にアミノ酸残基IまたはV、(vii)141位にアミノ酸残基D、K、E、またはT、(viii)142位にアミノ酸残基M、(ix)168位にアミノ酸残基I、(x)170位にアミノ酸残基E、G、またはS、(xi)171位にアミノ酸残基E、D、G、S、またはA、(xii)175位にアミノ酸残基M、(xiii)176位にアミノ酸残基R、(xiv)181位にアミノ酸残基K、V、A、またはL、(xv)184位にアミノ酸残基R、(xvi)185位にアミノ酸残基R、(xvii)187位にアミノ酸残基R、および(xviii)218位にアミノ酸残基L、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、またはW。
ある好ましい実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの一つもしくは複数を含むか、またはこれら置換のうちの一つもしくは複数からなる。
ある好ましい実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの二以上を含むか、またはこれら置換のうちの二以上からなる。
ある好ましい実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの三以上を含むか、またはこれら置換のうちの三以上からなる。
ある好ましい実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)141Eおよび185R、(ii)141Eおよび187R、(iii)141E、170Eまたは171E、および185R、(iv)141E、170Eまたは171E、および187R、(v)141Dおよび185R、(vi)141Dおよび187R、(vii)141D、170Eまたは171E、および185R、(viii)141D、170Eまたは171E、および187R、(ix)141E、185R、および187R、または(x)141D、185R、および187R、の置換を含むまたはこれらからなる。
さらに一部の実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、一つまたは複数の141位におけるD、K、またはEへの置換を含み、これは任意で、181位におけるKへの置換とペアであり、またさらに任意で、218位におけるL、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、またはWへの置換とペアである。
さらに一部の実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、141位におけるD、K、もしくはEへの置換を含み、これは181位におけるKへの置換および/または218位におけるL、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、もしくはWへの置換とペアである。
さらなる実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、以下の(i)~(xvii)のうちのいずれか一つまたは複数を含む:(i)141位にアミノ酸残基D、E、またはK;(ii)170位にアミノ酸残基E、(iii)171位にアミノ酸残基E、(iv)175位にアミノ酸残基M、(v)181位にアミノ酸残基K、(vi)184位にアミノ酸残基R、(vii)185位にアミノ酸残基R、(viii)187位にアミノ酸残基R、(ix)218位にアミノ酸残基P、A、またはE。
さらなる実施形態では、本発明によるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)141位にアミノ酸残基D、(ii)141位にアミノ酸残基Dおよび181位にアミノ酸残基K、(iii)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基A、(iv)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基P、(v)141位にアミノ酸残基E、(vi)141位にアミノ酸残基E、および181位にアミノ酸残基K、(vii)141位にアミノ酸残基K、(viii)141位にアミノ酸残基Kおよび181位にアミノ酸残基K、(ix)141位にアミノ酸残基K、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基E、(x)141位にアミノ酸残基K、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基P、(xi)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、181位にアミノ酸残基V、および187位にアミノ酸残基R、(xii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基D、および185位にアミノ酸残基R、(xiii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、(xiv)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基G、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、(xv)141位にアミノ酸残基E、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、(xvi)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基S、および181位にアミノ酸残基K、(xvii)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基G、175位にアミノ酸残基M、181位にアミノ酸残基V、184位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、(xviii)141位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、(xix)141位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、(xx)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、(xxi)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、(xxii)141位にアミノ酸残基D、および185位にアミノ酸残基R、(xxiii)141位にアミノ酸残基D、および187位にアミノ酸残基R、(xxiv)141位にアミノ酸残基D、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、(xxv)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、(xxvi)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、(xxvii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、(xxiii)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、または(xxix)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基Rを含む。
任意で、こうしたCH1ドメインバリアントは、(i)配列番号140、(ii)配列番号141、(iii)配列番号142、(iv)配列番号143、(v)配列番号144、(vi)配列番号145、(vii)配列番号146、(viii)配列番号147、(ix)配列番号148、(x)配列番号149、(xi)配列番号155、(xii)配列番号157、(xiii)配列番号159、(xiv)配列番号162、(xv)配列番号163、(xvi)配列番号164、(xvii)配列番号165、(xviii)配列番号178、(xix)配列番号179、(xx)配列番号180、(xxi)配列番号181、(xxii)配列番号182、(xxiii)配列番号183、(xxiv)配列番号184、(xxv)配列番号185、(xxvi)配列番号186、(xxvii)配列番号187、(xxviii)配列番号188、または(xxix)配列番号189、のアミノ酸配列を含む。
一部の好ましい実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントは、(i)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、または(ii)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、を含む。
さらに好ましい実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントは、(i)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、または(ii)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、からなるアミノ酸置換を含む。
特定の好ましい実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントは、(i)配列番号188、または(ii)配列番号186、からなるアミノ酸置換を含む。
一部の実施形態では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、CH1ドメインの対合を増加させる一つまたは複数のアミノ酸置換をさらに含み得る。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの対合の、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%の増加をもたらし得る。ラムダ対合の増加は、任意で、液体クロマトグラフィー-質量分析法(LCMS)によって測定されてもよい。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントポリペプチドは、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの対合の、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍の増加をもたらし得る。ラムダの対合の増加は、任意でフローサイトメトリーによって、任意でラムダCL染色のカッパCL染色に対するMFI値の比を比較することによって、測定されてもよい。
別の態様では、可変領域および定常領域を含む抗体重鎖ポリペプチドであって、定常領域が、上述のもののいずれかによるCH1ドメインバリアントを含むものである、当該抗体重鎖ポリペプチドが本明細書においてさらに提供される。
一部の実施形態では、かかる抗体重鎖ポリペプチドのCH1ドメインバリアントは、
(I)(i)147位のアミノ酸残基Fおよび183位のアミノ酸残基R、(ii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基K、(iii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基Y、(iv)183位においてアミノ酸残基R、(v)183位においてアミノ酸残基K、もしくは(vi)183位においてアミノ酸残基Y、または
(II)(i)141位においてアミノ酸残基D、171位においてアミノ酸残基E、および185位においてアミノ酸残基R、もしくは(ii)141位においてアミノ酸残基D、170位においてアミノ酸残基E、および187位においてアミノ酸残基R、からなるアミノ酸置換を含むことによる。
別の態様では、第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、(a)第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、および(b)第一の重鎖ポリペプチドが、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む第一のCH1ドメインバリアントを含むことで、第一のCH1ドメインバリアントが、第一の軽鎖に優先的に結合するようになる、当該抗体または抗体断片が本明細書においてさらに提供される。任意で、第一の軽鎖ポリペプチドは、野生型CLドメインである第一のCLドメインを含む。さらに任意で、特定のCH1ドメインバリアントは、上述のように除外されてもよく、また本発明によるCH1ドメインバリアントは、上述の項目(a)~(o)のうちの一つまたは複数を満たすことができる。また、かかる抗体または抗体断片であって、第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドをさらに含む当該抗体または抗体断片であって、(a)第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドが、第二の同族対を形成し、および(b)第二の重鎖ポリペプチドが、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む第二のCH1ドメインバリアントを含むことで、第二のCH1ドメインバリアントが、第二のCLドメインを含む第二の軽鎖ポリペプチドに優先的に結合するようになる、上記抗体または抗体断片が本明細書において提供される。再び任意で、特定のCH1ドメインバリアントは、上述のように除外されてもよく、また本発明によるCH1ドメインバリアントは、上述の項目(a)~(o)のうちの一つまたは複数を満たすことができる。さらに任意で、かかる抗体または抗体断片は、以下の特徴(i)~(vii)のうちの一つまたは複数を含む:(i)第一のCLドメインが、野生型CLドメインである、(ii)第二のCLドメインが、野生型CLドメインである、(iii)第一のCLドメインが、カッパCLドメインである、(iv)第一のCLドメインが、ラムダCLドメインである、(v)第二のCLドメインが、カッパCLドメインである、(vi)第二のCLドメインが、ラムダCLドメインである、(vii)第一のCH1ドメインバリアントが、請求項1~20のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントである、(viii)第二のCH1ドメインバリアントが、請求項1~20のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントである、および/または(ix)第一のCH1ドメインバリアント内のアミノ酸置換は、第二のCH1ドメインバリアント内のアミノ酸置換とは異なる。
第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、(a)第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、(b)第一の重鎖ポリペプチドが、上述のカッパ優先的なCH1ドメインバリアントのいずれか一つによる第一のCH1ドメインバリアントを含み、および(c)第一の軽鎖ポリペプチドが、カッパCLドメインを含み、任意でカッパ軽鎖ポリペプチドである、当該抗体または抗体断片が本明細書においてさらに提供される。任意で、(i)カッパCLドメインが、野生型CLドメインであり、および/または(ii)第一の軽鎖ポリペプチドが、野生型軽鎖ポリペプチドである。特定の実施形態では、第一の重鎖ポリペプチドが、任意で、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインと、および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、重鎖の優先的な対合をさらに促進する、CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含む。CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換は、例えばVH内にあり得る。
また、第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、(a)第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、(b)第二の重鎖ポリペプチドが、上述のラムダ優先的なCH1ドメインバリアントのいずれか一つによる第二のCH1ドメインバリアントを含み、および(c)第二の軽鎖ポリペプチドが、ラムダCLドメインを含み、任意でラムダ軽鎖ポリペプチドである、当該抗体または抗体断片が本明細書においてさらに提供される。任意で、(i)ラムダCLドメインが、野生型CLドメインであり、および/または(ii)第二の軽鎖ポリペプチドが、野生型軽鎖ポリペプチドである。ある実施形態では、第二の重鎖ポリペプチドが、任意で、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、重鎖の優先的な対合をさらに促進する、CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含む。
また第一の重鎖ポリペプチド、第一の軽鎖ポリペプチド、第二の重鎖ポリペプチド、および第二の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、(a)第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、(b)第一の重鎖ポリペプチドが、上述のカッパ優先的なCH1ドメインバリアントのいずれか一つによるCH1ドメインバリアントを含む第一のCH1ドメインを含み、(c)第一の軽鎖ポリペプチドが、カッパCLドメインを含み、任意でカッパ軽鎖ポリペプチドであり、(d)第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドが、第二の同族対を形成し、(e)第二の重鎖ポリペプチドが、上述のラムダ優先的なCH1ドメインバリアントのいずれか一つによるCH1ドメインバリアントを含む第二のCH1ドメインを含み、および(f)第二の軽鎖ポリペプチドが、ラムダCLドメインを含み、任意でラムダ軽鎖ポリペプチドである、当該抗体または抗体断片が本明細書において提供される。ある実施形態では、第一の重鎖ポリペプチドが、任意で、(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/または(ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、重鎖の優先的な対合をさらに促進する、CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含む。CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換は、例えばVH内にあり得る。ある実施形態では、第二の重鎖ポリペプチドが、任意で、(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または(ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、重鎖の優先的な対合をさらに促進する、CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含む。
抗体または抗体断片のいずれも、多重特異性であり得、任意で二重特異性であり得る。任意で、こうした抗体または抗体断片の構造は、図24~29のいずれか一つに図示されるとおりである。
一部の実施形態では、上述の多重特異性抗体または抗体断片において、第一および第二のCH1ドメインバリアントは、非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%減少させる。一部の実施形態では、上述の多重特異性抗体または抗体断片において、第一および第二のCH1ドメインバリアントは、同族の重鎖-軽鎖の対の形成を、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%増加させる。
いくつかの実施形態では、実施例7および図23、30、または31のように、非同族の重鎖-軽鎖の対合の減少および/または同族の重鎖-軽鎖の対合の増加は、対象とするCH1を含むHC(またはVHプラスCH1)、カッパLCおよびラムダを、HC:カッパLC:ラムダLC=2:1:1などの所定の比で用いて細胞をトランスフェクトし、そしてLCMSによって軽鎖種を測定することによって、定量化することができる。そのような、または類似の定量方法を使用する特定の実施形態では、例示的な野生型(WT)CH1が、HC-LC対をもたらし得るが、その60%が同族対であり、40%が非同族対であり、そして本開示によるCH1バリアントでは、同族対の割合が、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%に増加し得、また非同族対の割合が、少なくとも35%、少なくとも30%、少なくとも25%、少なくとも20%、少なくとも15%、少なくとも10%、少なくとも5%、または0%に減少し得る。そのような、または類似の定量方法を使用する特定の実施形態では、同族対の割合は、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%に増加し得、一方で非同族対の割合は、少なくとも15%、少なくとも10%、少なくとも5%、または0%に減少し得る。
一部の実施形態においては、上述の多重特異性抗体または抗体断片において、第一および第二のCH1ドメインバリアントが、非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍減少させる。一部の実施形態においては、上述の多重特異性抗体または抗体断片において、第一および第二のCH1ドメインバリアントが、同族の重鎖-軽鎖の対の形成を、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍増加させる。
一部の実施形態では、図2~5、8~13、および19~22のように、非同族の重鎖-軽鎖の対の減少および/または同族の重鎖-軽鎖の対の増加は、対象とするCH1を含むHC(またはVHプラスCH1)、カッパLC、およびラムダLCを、細胞(例えば、酵母細胞)において重鎖-軽鎖対の提示を可能にする所定の比で同時に発現し、該細胞を抗カッパ抗体および抗ラムダ抗体で染色し、そしてFACSによりカッパおよびラムダの存在を定量化、例えばMFI値を比較することによって、定量化することができる。あるCH1のカッパ選択性を比較するため、抗カッパ抗体で染色した細胞のMFI:抗ラムダ抗体で染色した細胞のMFIの比を計算し、野生型(WT)CH1についてのかかる比で除算し、親に対する倍率(FOP(fold-over-parent))値を得ることができる。あるCH1のラムダ選択性を比較するため、抗ラムダ抗体で染色した細胞のMFI:抗カッパ抗体で染色した細胞のMFIの比を計算して、野生型(WT)CH1についてのかかる比で除算することができる。
そのような、または類似の定量方法を使用する特定の実施形態では、本開示のカッパ優先的なCH1バリアントを用いて、FOP値(カッパ選択性に関して計算、すなわちカッパ:ラムダのMFI)が、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍増加し得る。そのような、または類似の定量方法を使用する特定の実施形態では、本開示のラムダ優先的なCH1バリアントを用いて、FOP値(ラムダ選択性に関して計算、すなわちラムダ:カッパのMFI)が、少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、または少なくとも25倍増加し得る。
一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141位に置換を含み、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%減少させる。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141位に置換を含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183位および任意で147位に置換を含み、またはその逆であり、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%~少なくとも75%減少させる。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141Dまたは141Eを含み、かつ、第二のCH1ドメインバリアントが、183R、183Kまたは183Yおよび任意で147Fを含み、またはその逆であり、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%~少なくとも75%減少させる。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141Dまたは141E、170E、171E、181K、185R、187Rおよび218Pのうちの一つまたは複数を含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183R、183Kまたは183Yおよび任意で147Fを含み、またはその逆であり、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%~少なくとも75%減少させる。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141D、171Eおよび185Rの組み合わせ、141D、171Eおよび187Rの組み合わせ、または141D、181Kおよび218Pの組み合わせを含み、かつ、第二のCH1ドメインバリアントが、183R、183Kまたは183Yおよび任意で147Fを含み、またはその逆であり、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%~少なくとも75%減少させる。
一部の実施形態では、第一および第二のCH1ドメインバリアントは、所望の第一および第二の同族対の、少なくとも75%、少なくとも76%、少なくとも77%、少なくとも78%、少なくとも79%、少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%の形成を提供する。一部の実施形態では、第一および第二のCH1ドメインバリアントは、所望の第一および第二の同族対の約85%~約95%の形成を提供する。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141位に置換を含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183位および任意で147位に置換を含み、そして所望の第一および第二の同族対の約85%~少なくとも約95%の形成を提供する。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141Dまたは141Eを含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183R、183Kまたは183Yおよび任意で147Fを含み、またはその逆であり、そして所望の第一および第二の同族対の約85%~少なくとも約95%の形成を提供する。一部の実施形態では、第一および第二のCH1ドメインバリアントは、25%未満、20%未満、15%未満、14%未満、13%未満、12%未満、11%未満、10%未満、9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、または1%未満の非同族の重鎖-軽鎖の対の形成の減少を提供する。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141、170、171、181、185、187および/または218位に置換を含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183位におよび任意で147位に置換を含み、またはその逆であり、そして約15%未満、約10%未満、または約5%未満の非同族の重鎖-軽鎖の対の形成の減少を提供する。一部の実施形態では、第二のCH1ドメインバリアントが、141Dまたは141E、170E、171E、181K、185R、187Rおよび218Pのうちの一つまたは複数を含み、かつ、第一のCH1ドメインバリアントが、183R、183Kまたは183Yおよび任意で147Fを含み、またはその逆であり、そして約15%未満、約10%未満、または約5%未満の非同族の重鎖-軽鎖の対の形成の減少を提供する。
さらに別の態様では、(i)上述のCH1ドメインバリアントポリペプチド、(ii)記載される抗体重鎖ポリペプチド、および/または(iii)上述の抗体または抗体断片、を含む医薬組成物および診断組成物が、本明細書においてさらに提供される。
別の態様では、(i)上述のCH1ドメインバリアントポリペプチド、(ii)記載される抗体重鎖ポリペプチド、および/または(iii)上述の抗体または抗体断片、を含む抗体および医薬組成物の治療的使用および診断的使用が、本明細書においてさらに提供される。
さらに別の態様では、(i)上述のCH1ドメインバリアントポリペプチド、(ii)記載される抗体重鎖ポリペプチド、および/または(iii)上述の抗体または抗体断片、をコードする核酸が、本明細書においてさらに提供される。
さらに別の態様では、(i)上述のCH1ドメインバリアントポリペプチド、(ii)記載される抗体重鎖ポリペプチド、および/または(iii)上述の抗体または抗体断片、をコードする核酸を含むベクター、または当該核酸によりトランスフェクトした細胞、および前述のものを産生するためのその使用が、本明細書においてさらに提供される。
別の態様では、本開示は、CH1バリアントドメインライブラリーを生成する方法を提供し、当該方法は、以下のステップ(a)~(c)を含む:(a)(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含むポリペプチドの一つもしくは複数のセット(「Cκセット」)、(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含むポリペプチドの一つもしくは複数のセット(「Cλセット」)、および/または(iii)Cκセットおよび/もしくはCλセットにおけるVH内、を提供すること、(b)CH1ドメインの一つまたは複数のアミノ酸位置であって、CκセットにおけるカッパCLドメイン内、および/またはCλセットにおけるラムダCLドメイン内の一つまたは複数のアミノ酸位置と接触しているものである、当該一つまたは複数のアミノ酸位置を選択すること、ならびに(c)CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリーまたはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製することであって、ステップ(b)で選択される一つまたは複数のアミノ酸位置のうちの一つまたは複数が、任意の非野生型アミノ酸で置換されているものである、CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリーまたはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製すること。任意で、CH1ドメインを含むポリペプチドは、重鎖可変領域(VH)をさらに含み、さらに任意でカッパまたはラムダCLドメインを含むポリペプチドが、軽鎖可変領域(VL)をさらに含む。
任意で:(I)ステップ(a)において、前述のCH1ドメイン、前述のカッパCLドメイン、および前述のラムダCLドメインは、野生型および/もしくはヒトであり、(II)ステップ(a)において、(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含む前述のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含む前述のポリペプチドの両方が、インタクト抗体であるか、もしくは抗原結合する断片(「Fab」)であり、(III)ステップ(b)において、CH1ドメインの前述の一つもしくは複数のアミノ酸位置におけるアミノ酸残基が、(i)カッパCLドメイン内の前述の一つもしくは複数のアミノ酸位置におけるアミノ酸残基の側鎖原子、(ii)ラムダCLドメイン内の前述の一つもしくは複数のアミノ酸位置におけるアミノ酸残基の側鎖原子、および/もしくは(iii)VH内の前述の一つもしくは複数のアミノ酸位置におけるアミノ酸残基の側鎖原子の、5Åの距離の範囲内に側鎖原子を有しているならば、CH1ドメインの一つまたは複数のアミノ酸位置を選択し、ならびに/または(IV)ステップ(c)における前述の作製することは、縮重コドンを経由し、任意で、六種の天然アミノ酸(D、T、A、E、K、およびN)を表す縮重RMWコドン、もしくは20種の天然アミノ酸残基すべてを表す縮重NNKコドンを介している。
一部の実施形態では、ステップ(b)において選択される一つまたは複数のCH1アミノ酸位置は、(i)Cκセットの代表的セットの少なくとも10%においてカッパCLドメインとの界面にあり、かつCκセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率(fractional solvent accessible surface area)を有する、(ii)Cλセットの代表的セットの少なくとも10%においてラムダCLドメインとの界面にあり、かつCλセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有し、ならびに/または(iii)Cκおよび/もしくはCλセットの代表的セットの少なくとも10%においてVHとの界面にあり、かつCκおよび/またはCλセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する。
いくつかの実施形態では、ステップ(b)で選択されるアミノ酸位置は、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数を含む。任意で、特定のCH1ドメインバリアントは、上述のように除外されてもよく、また本発明によるCH1ドメインバリアントは、上述の基準(a)~(o)を満たすことができる。
一部の実施形態では、ステップ(c)におけるCH1バリアントドメインまたはCH1ドメインバリアントのライブラリーをコードする合成ポリペプチドは、酵母菌株で発現される。一部の実施形態では、酵母菌株は、酵母(Saccharomyces cerevisiae)である。一部の実施形態では、酵母菌株などの細胞系は、(i)カッパ軽鎖などのカッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダ軽鎖などのラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドを、共発現する。任意で、カッパおよび/またはラムダCLドメインが野生型である。さらに任意で、カッパおよび/またはラムダCLドメインはヒトである。
一部の実施形態では、本開示の方法は、一つまたは複数の置換されたCH1アミノ酸残基が、カッパ軽鎖またはラムダ軽鎖に対する優先的な対合を駆動することを検証することをさらに含む。一部の実施形態では、一つまたは複数の置換されたCH1アミノ酸残基が、カッパ軽鎖またはラムダ軽鎖に対する優先的な対合を駆動することを検証するために、蛍光標識細胞分取が使用される。
一部の実施形態では、一つまたは複数のカッパ定常(Cκ)ドメイン、一つまたは複数のラムダ定常(Cλ)ドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、野生型である。一部の実施形態では、一つまたは複数のカッパ定常(Cκ)ドメイン、一つまたは複数のラムダ定常(Cλ)ドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、ヒトである。
一部の実施形態では、CH1ドメインライブラリーを生成する方法は、以下のステップ(a)~(c)を含む:(a)以下のCH1アミノ酸位置のうちの一つまたは複数を選択すること:EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位、(b)ステップ(a)において選択された位置とは異なる、対象とする一つまたは複数のCH1アミノ酸位置を選択すること、ならびに(c)CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリーまたはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製することであって、ステップ(a)および(b)で選択される一つまたは複数のアミノ酸位置のうちの一つまたは複数が、任意の非野生型アミノ酸で置換されているものである、CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリーまたはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製すること。特定の実施形態では、(a)で選択されるアミノ酸位置は、141、147、151、170、171、181、183、185、187、または218位、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。特定の実施形態では、ステップ(c)における前述の作製することは、縮重コドンを介し、任意で、六種の天然アミノ酸(D、T、A、E、K、およびN)を表す縮重RMWコドン、または20種の天然アミノ酸残基すべてを表す縮重NNKコドンを介している。特定の実施形態では、ステップ(c)において、ステップ(a)で選択されたアミノ酸位置が、所定のアミノ酸に置換されてもよく、また(b)で選択されたアミノ酸位置が、縮重コドンを介して置換される。任意で、所定のアミノ酸への置換は、A141D、A141E、K147F、P151A、P151L、F170E、P171E、S181K、S183R、V185R、T187R、またはK218P、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
さらに別の態様では、本開示は、(A)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと比較して、カッパCLドメインを含むポリペプチドと、または(B)カッパCLドメインを含むポリペプチドと比較して、ラムダCLドメインを含むポリペプチドと、優先的に対合する、一つまたは複数のCH1ドメインバリアントポリペプチドを特定する方法を提供する。こうした方法は、以下のステップ(a)~(c)を含む:(a)一つまたは複数の候補CH1ドメインバリアントポリペプチドを、(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドと共発現すること、(b)(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合した候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの量と、(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合した候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの量とを、比較すること、(c)ステップ(b)における比較に基づいて、(A)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと比較して、カッパCLドメインを含むポリペプチドとの、または(B)カッパCLドメインを含むポリペプチドと比較して、ラムダCLドメインを含むポリペプチドとの、優先的な対合を提供する一つまたは複数のCH1ドメインバリアントを選択すること。ステップ(a)において、概して、発現された候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの総量と、発現された(カッパおよびラムダ)CLドメインを含むポリペプチドの総量とが、ほぼ同じであってもよい。任意で、ステップ(a)において、候補CH1ドメインバリアントポリペプチド、カッパCLドメインを含むポリペプチド、およびラムダCLドメインを含むポリペプチドが、ほぼ2:1:1の比で発現される。
一部の実施形態では、ステップ(a)において、前述の(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドは、野生型および/またはヒトである。
いくつかの実施形態では、ステップ(b)においては、上記量は、蛍光標識細胞分取を介して、または液体クロマトグラフィー-質量分析法を介して決定される。
一部の実施形態では、方法は、以下のステップ(d)をさらに含む:(d)一つまたは複数の対照のCH1ドメインバリアントを、(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドと共発現することであって、任意で、該一つまたは複数の対照のCH1ドメインバリアントのうちの一つまたは複数が、上述の任意のCH1ドメインバリアントに従うものである。
図1A~Cは、CH1ドメインバリアントの、CλドメインまたはCκドメインへの結合の概略図である。図1Aは、野生型CH1ドメインの、CλおよびCκとのヘテロ二量体形成を示す(野生型または非改変のCH1ドメインは、CH1WTと呼ぶ)。図1Bは、Cκと優先的に対合するCH1ドメインバリアントを示す(Cκと優先的に対合する当該CH1ドメインバリアントは、CH1κと呼ぶ)。図1Cは、Cλと優先的に対合するCH1ドメインバリアントを示す(Cλと優先的に対合する当該CH1ドメインバリアントは、CH1λと呼ぶ)。
図2Aおよび2Bは、ラムダCLドメイン選択性(図2A)またはカッパCLドメイン選択性(図2B)をもつCH1ドメインバリアントを特定する選択の複数回のラウンドにわたる例示的なFACSプロットを示す。R1=選択の第一ラウンド、R2=選択の第二ラウンド、R3=選択の第三ラウンド。x軸はPEで標識されたラムダ軽鎖を示し、y軸はFITCで標識されたカッパ軽鎖を示す。
図3は、ラムダCLドメイン選択性またはカッパCLドメイン選択性をもつCH1ドメインバリアントを発現する個々の固有のクローンを示す。クローンを、抗カッパ蛍光強度中央値(MFI)の抗ラムダMFIに対する比(カッパ:ラムダ比)についてスコア付けした。任意の個々のクローンに対するカッパ:ラムダ比を、野生型CH1配列(「親」)を有する対応する株と比較した。FOPは、親に対する倍率(fold-over-parent)を意味する。
図4は、141位、147位、または183位(EU番号付け)にアミノ酸置換を有するCH1ドメインバリアントを発現する個々の固有のクローンを示す。クローンを、抗カッパMFIの抗ラムダMFIに対する比についてスコア付けし、親と比較して、FOPを決定した。CH1の147位および183位が、カッパCLドメイン選択性をもたらす二つの位置として特定された。CH1の141位が、ラムダCLドメイン選択性をもたらす位置として特定された。
図5は、抗カッパMFIの抗ラムダMFIに対する比によって測定された、ラムダCLドメイン選択性(A141T、Q、D、またはR)またはカッパCLドメイン選択性(K147V、A、F、Y、またはM;S183K、Y、E、R、W、Q)をもつCH1ドメイン内の141位、147位および/または183位(EU番号付け)における特定のアミノ酸置換を示す。白色ドットとして示したアミノ酸置換(V134、T141、V147、A151、およびK183)は、複数の位置が多様化したライブラリーからの初回の選択後に特定され、また黒色ドットとして示したアミノ酸置換は、141位、147位および183位を標的として多様化したライブラリーからの選択のさらなるラウンドの後に特定された。親のκ:λ比(野生型シグナル):GAL1 Cκ;GAL10 Cλ:3.58、およびGAL1 Cλ;GAL10 Cκ:0.3。親の比は、実験的反復に対する平均である。147位および183位両方に置換を有するCH1バリアントについては、列挙された第一のアミノ酸は、147位におけるバリアントであり、列挙された第二のアミノ酸は、183位におけるバリアントである(例えば、Y×Fは、K147YおよびS183Fの置換をもつCH1バリアントを意味する)。
図6A~Eは、CH1ドメインバリアントが、野生型CH1ドメイン(BsAb1およびBsAb15)と比較して、多重特異性抗体(BsAb2~BsAb14)の標的結合を変化させなかったことを実証する代表的な結合データを示す。図6Aは、BsAb1~3に関するIL12BおよびEGFRの結合データを示す。 図6Bは、BsAb5、7および4に関するIL12BおよびEGFRの結合データを示す。 図6Cは、BsAb9、10および6に関するIL12BおよびEGFRの結合データを示す。 図6Dは、BsAb11、12および8に関するIL12BおよびEGFRの結合データを示す。 図6Eは、BsAb13~15に関するIL12BおよびEGFRの結合データを示す。Pani=パニツムマブ(Panitumumab);Uste=ウステキヌマブ(Ustekinumab)。
図7は、野生型CH1ドメインを含有する二重特異性抗体(BsAb1)と比較して、CH1ドメインバリアントを含有する二重特異性抗体(BsAb2~BsAb14)における、正確な重鎖-軽鎖対合(HC1-LC1またはHC2-LC2)の増加、および重鎖-軽鎖の誤対合(HC1-LC2およびHC2-LC1)の同時発生的な減少を示す。
図8は、野生型(WT)クローン、A141Dクローン、ならびに実施例5の141×181×218ライブラリー選択の結果物から得られたCH1ドメインの141位、181位および218位において異なるアミノ酸置換を有する個々のクローンの、ラムダ選択性のFOP値を示す。長方形内に印された13個のデータ点は、最も高いFOP値を有するクローンに相当し、またCH1の141位、181位および218位におけるアミノ酸残基、ならびに各クローンのFOP値が表8に提供される。
図9は、野生型(WT)クローン、A141Dクローン、ならびに実施例5の141×181×218ライブラリー選択の結果物におけるCH1ドメインの、141位にD、181位にK、および218位に様々なアミノ酸を有する個々のクローンの、ラムダ選択性のFOP値を示す。白丸のデータ点は、同じCH1配列を有する個々のクローンのFOPを表し、黒丸のデータ点は、平均FOP値を表す。
図10は、再クローニングされたクローンおよび野生型(WT)クローンおよびA141Dクローンで測定されたラムダ選択性のFOP値を示し、これによりラムダ選択性の維持が確認される。
図11は、実施例5で選択された九種の141×181×218リードのうちの一の、および野生型(WT)の、およびA14Dの、CH1を有するHEK293で産生されるIgGの例示的散乱プロットを示し、カッパCLおよびラムダCLに対して染色された。個々のクローンの散乱プロットを、WTプロットと重ね合わせている。x軸はPEで標識されたラムダ軽鎖を示し、y軸はFITCで標識されたカッパ軽鎖を示す。
図12は、実施例5からの九種のリードに関するラムダ選択性のFOP値を、野生型(WT)およびA141Dと共に示す。最も高いFOP値を有する三種のCH1バリアント(D_K_WT、D_K_P、およびD_K_A)を、HEK293におけるその後の二鎖(カッパまたはラムダ)のトランスフェクションのために選択した。
図13は、141位に同じアミノ酸を有するCH1バリアントの間でラムダ選択性のFOP値を比較する。141位がDである場合、181位における、または181位および218位における、追加のアミノ酸置換が、FOP値をさらに増加させる。
図14は、液体クロマトグラフィー-質量分析法(「LCMS」)によって測定された、九種のリードのHEK293において産生された全長IgGの軽鎖種の%(カッパおよびラムダを比較する)を示す。最も高いFOP値を有する三種のCH1バリアント(D_K_WT、D_K_P、およびD_K_A)を、HEK293におけるその後のトランスフェクションのために選択した。
図15は、野生型(WT)のプロセス収率に相対的に、三種のリード(D_K_WT、D_K_P、およびD_K_A)およびA141Dの例示的プロセス収率を示しており、これは親に対する倍率(「FOP(fold-over-parent)」)値として示している。
図16は、三種のリードCH1バリアント(D_K_WT、D_K_P、およびD_K_A)のうちの一、またはA141D、または野生型(WT)を有するカッパ対合Fabおよびラムダ対合FabのTm(℃)を示す。
図17は、以下のように規定される相対的なラムダTm(℃)を示す:[ラムダ対合WT Fabに相対的なラムダ対合バリアントFabのTm変化(「Δlambda Tm」)]-[カッパ対合WT Fabに相対的なカッパ対合バリアントFabのTm変化(「Δkappa Tm」)]。
図18は、実施例6における再クローニングの結果物からの配列決定結果を提供するものであり、結果物であるクローン間で観察された高頻繁のアミノ酸置換を可視化している。
図19は、酵母中でIgGとして発現される、実施例6の再クローニングの結果物からのリード、ならびに実施例5からの141×181×218のリードの一部(DKP、DKA、KKE、KKP、およびEKK)に関するラムダ選択性のFOP値(ラムダMFI:カッパMFI)を示す。少なくとも七種のリードが、矢印で印しているが、テストされた141×181×218のリードの値と同等またはそれより高いFOP値を有する。
図20は、実施例7からの14種のリードのみならず、実施例5において特定されたDKP、A141D、および野生型に関するラムダ選択性のFOP値を示す。矢印で印された二種のリード「A414D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」は、DKPよりも高いFOP値を示した。14種のリードはすべて、野生型よりも高いFOP値を示した。
図21は、実施例7における14種のCH1ドメインバリアント、および三種の対照(実施例5において特定されたDKP、A141D、および野生型)に関するラムダ選択性を比較する、例示的なFACSプロットを示す。x軸はPEで標識されたラムダ軽鎖を示し、y軸はFITCで標識されたカッパ軽鎖を示す。各プロットの番号付けは、表14に示されるRank番号である。例えば、最初の二つの「1」および「2」で番号付けされたプロットは、それぞれ「A414D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」のプロットである。
図22は、図21からの個々のプロット(「a」として印した)、野生型プロット(「b」として印した)、およびDKPプロット(「c」として印した)のFACSプロットの例示的な重ね合わせを示す。
図23は、実施例7においてLCMSによって測定された、HEK293で産生された14種のリードおよび三種の対照の全長IgGの軽鎖種の%(カッパおよびラムダを比較)を示す。三種の対照が、白い矢印で示されている。「A414D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」(塗りつぶされた矢印)は、陽性対照である「DKP」と比較して、ラムダ鎖%が高く、またカッパ鎖%が低いことを示した。
図24~29は、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントが使用され得る、様々な多重特異性抗体構造の例示的かつ非限定的な実施形態を提供する。図24~29では、別段の示唆がない限り、以下が適用される:(1)各ドメインは、その中にドメイン名を示すテキスト(例えば、CH1、VH1など)を含む長方形として提示されている、(2)黒い長方形およびドット柄の長方形は、カッパまたはラムダ選択性をもつCH1ドメインバリアントであり、これらは本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントであり得る、(3)「CH1κ」は、カッパCL選択性をもつCH1ドメインバリアントであり、「CH1λ」はラムダ選択性をもつCH1ドメインバリアントであり、また「κ」または「λ」の表示のない「CH1」は、軽鎖アイソタイプ選択性をもつまたは軽鎖アイソタイプ選択性がない任意のCH1ドメイン、野生型、またはバリアントである、(4)「Cκ」はカッパCLドメインであり、「Cλ」はラムダCLドメインであり、また「κ」または「λ」の表示のない「CL」は、黒またはドット柄のCH1ドメインとペアで示されている場合には、ペアの黒またはドット柄のCH1ドメインがそれに対する選択性を有するアイソタイプ(カッパまたはラムダ)のCLドメインを表す、(5)複数の黒および/またはドット柄のCH1ドメインが多重特異性構造内に存在する場合、少なくとも一つは本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントであり、その他は本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントであってもなくてもよい、(6)黒およびドット柄のCH1ドメインの両方が多重特異性構造内に存在する場合、黒およびドット柄のものは、異なる軽鎖アイソタイプ選択性をもつCH1ドメインを表す(すなわち、黒がカッパ選択性をもつCH1ドメインを表す場合、ドット柄はラムダ選択性をもつCH1ドメインを表し、そして逆も同様である)、(7)VH1およびVL1は第一のエピトープのための抗原結合部位を形成し、VH2およびVL2は第二のエピトープのための抗原結合部位を形成し、VH3およびVL3は第三のエピトープのための抗原結合部位を形成し、VH4およびVL4は第四のエピトープのための抗原結合部位を形成し、VH5およびVL5は第五のエピトープのための抗原結合部位を形成し、またVH6およびVL6は第六のエピトープのための抗原結合部位を形成する、(8)特異性の組み合わせの全体が提示の構造に多重特異性をもたらしている限り、第一のエピトープから第六のエピトープの全てが互いに異なってもよく、または第一のエピトープから第六のエピトープの全てが互いに異なっていなくてもよい、(9)互いに結合された複数のドメインのセットは、ポリペプチド(例えば、重鎖ポリペプチド、軽鎖ポリペプチドなど)を表す、(10)ポリペプチド内のドメインの方向は、N末端からC末端への、ドメイン名を示すテキストの方向に従う、(11)リンカー、ヒンジまたはジスルフィド結合が図に明示されていない場合であっても、リンカーまたはヒンジは、必要に応じてドメイン間で使用することができ、またジスルフィド結合は、おそらく抗原結合部位の正確な形成を可能にするために、ポリペプチド間(および/またはドメイン内)に存在し得る、(12)図に示されるCH2および/またはCH3ドメインは、可能な限り省略されてもよく、適切な場合にはヒンジで置換されてもよい、(13)CH1、CH2、およびCH3ドメインは、独立して野生型またはバリアントであってもよく、また独立して任意の(重鎖)アイソタイプのものであってもよい、ならびに(14)複数のCH1ドメインが構造内に存在する場合、CH1ドメインは同じアイソタイプのものであっても同じアイソタイプのものでなくてもよく、複数のCH2ドメインが構造内に存在する場合、CH2ドメインは同じアイソタイプのものであっても同じアイソタイプのものでなくてもよく、また複数のCH3ドメインが構造内に存在する場合、CH3ドメインは同じアイソタイプのものであっても同じアイソタイプのものでなくてもよい。
図24A~24Cは、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントが使用され得る、様々な多重特異性抗体構造の例示的かつ非限定的な実施形態を提供する。図24Aにおいては、カッパ優先的なCH1ドメイン(「CH1κ」)を一つのポリペプチド内で使用する。他のCH1ドメインは、ラムダCLドメインに対する選択性を有していてもよく、または有していなくてもよく、また本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントであってもよく、またはそうでなくてもよい。図24Bにおいては、ラムダ優先的なCH1ドメイン(「CH1λ」)を一つのポリペプチド内で使用する。他のCH1ドメインは、カッパCLドメインに対する選択性を有していてもよく、または有していなくてもよく、また本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントであってもよく、またはそうでなくてもよい。図24Cにおいては、CH1κが一つのポリペプチド内で使用され、またCH1λが一つのポリペプチド内で使用される。この全般的な構造が、誤対合の化合物を除去するための労力なしに、または当該除去のための最小限のもしくはより少ない労力で、二重特異性化合物の製造を可能にする。CH1κドメインおよびCH1λドメインのうちの少なくとも一つは、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントである。(10)において上述するように、ポリペプチド内のドメインの方向は、N末端からC末端への、ドメイン名を示すテキストの方向に従う。したがって、図24Aの上方左の化合物の場合、N末端からC末端へ向かう方向に、第一のポリペプチドはVH1-CH1k-CH2-CH3を含み、第二のポリペプチドはVL1-Ckを含み、第三のポリペプチドはVH2-CH1-CH2-CH3を含み、そして第四のポリペプチドはVL2-CLを含む。図24A~24C(および他の該当する図のすべて)における上方中央および上方右の化合物の三角形は、二つの非同一のポリペプチドのヘテロ二量体形成を促進する機構を表し、例えば「knobs-in-holes」エンジニアリングなどである。図24A~24C(および他の該当する図のすべて)の下方中央の化合物は、CH1κ含有ポリペプチドおよびCH1λ含有ポリペプチドを接続するヒンジ構造を示す。二つの結合(例えば、ジスルフィド結合)は、二つのポリペプチドを接続するように明示しているが、結合の数および結合の正確な場所/位置は変動してもよく、適切に選択されてもよい。図24Cの下方右における「+」は、二つの異なるFab断片の混合物を示す。
同上。 同上。
図25A~25Bは、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントが使用され得る、様々な多重特異性抗体構造の例示的かつ非限定的な実施形態を提供する。構造は、図24A~23Cにおける構造と類似であるが、ドメインの順序は異なる。図25Aにおいては、CH1κはVLを有する同じポリペプチド内にあり、またCH1λはVLを有する同じポリペプチド内にある。図25Bにおいては、CλはCH2を有する同じポリペプチド内にあり(上方の三つおよび下方左)、またCλは重鎖様ポリペプチド(ヒンジ含有ポリペプチド)内にある(下方右)。 同上。
図26A~26Cは、様々な多重特異性抗体構造のさらなる例示的かつ非限定的な実施形態を提供するものであり、当該構造はタンデムで二つの抗原結合部位の二つのセットを含み、したがって四価である。構造は、第一、第二、第三、および第四のエピトープが何であるかに応じて、二重特異性、三重特異性、または四重特異性であり得る。例えば、第一、第二、およびエピトープが互いに異なっている場合、および第四のエピトープが第一、第二、または第三のエピトープと同一である場合には、構造は四価の三重特異性構造となる。 同上。 同上。
図27A~27Cは様々な多重特異性抗体構造のさらなる例示的かつ非限定的な実施形態を提供するものであり、当該構造は図26A~26Cにおける構造と類似であるが、ドメインの順序は異なる。(10)において上述するように、ポリペプチド内のドメインの方向は、N末端からC末端への、ドメイン名を示すテキストの方向に従う。したがって、図27Aの上方左の構造の場合、N末端からC末端へ向かう方向に、第一のポリペプチドはVH3-VH1-CH1(黒)-CH2-CH3を含み、第二のポリペプチドはVL1-VL3-CLを含み、第三のポリペプチドはVH4-VH2-CH1(ドット柄)-CH2-CH3を含み、そして第四のポリペプチドはVL2-VL4-CLを含む。図27A~27Cにおける任意の構造においては、抗原結合部位の適切な形成を可能にするために、ドメイン間に適切なものを使用してもよい。 同上。 同上。
図28A~28Dは、様々な多重特異性抗体構造のさらなる例示的かつ非限定的な実施形態を提供するものであり、当該構造は少なくとも一つのscFvを含有する。図24~図29に提供される構造のいずれかは、例えば重鎖定常ドメイン、軽鎖定常ドメイン、および/または抗原結合ドメインのいずれかにコンジュゲートされた、一つまたは複数のscFv含有部分を追加的に含み得る、または当該scFv含有部分を含むように改変され得る。例として、図28A~28Cは、図24Aの上方左の構造が二つのscFvとコンジュゲートされて、最大四つのエピトープに対する特異性を可能にする構造を提供する。図28Aでは、scFvはCH3ドメインにコンジュゲートされる。図28Bでは、scFvはCLドメインにコンジュゲートされる。図28Cでは、scFvはVHドメインにコンジュゲートされる。特定の例では、二つ以上のscFvがコンジュゲートされてもよい。例として、図28A~28Cは、図24Aの上方左の構造が四つのscFvとコンジュゲートされて、最大六つのエピトープに対する特異性を可能にする構造を提供する。 同上。 同上。 同上。
図29A~29Dは、様々な多重特異性抗体構造のさらなる例示的かつ非限定的な実施形態を提供するものであり、当該構造は二つのさらなるFab断片を含有する。二つのFab断片がCH3ドメインにコンジュゲートされるが、Fab断片が構造のその他の部分にコンジュゲートされていてもよく、また二つではなく一つ(または三つ以上)のFab断片がコンジュゲートされていてもよいことに留意されたい。図29Aでは、二つのCH1ドメインは、CH2ドメインおよびCH3ドメインを有する同じポリペプチド内にある。中央の構造では、カッパ優先的なCH1ドメインとラムダ優先的なCH1ドメインとが、同じポリペプチド内に存在する(二つのCH1含有ポリペプチドの両方に関して)。二つのCH1含有ポリペプチドが同じである場合、この構造は、例えば実施例で利用される3鎖のトランスフェクション系を使用するだけで、二つの非同一のポリペプチドのヘテロ二量体形成を促進する機構(例えば、「knobs-in-holes」エンジニアリング等)を必要とせずに四価の二重特異性化合物の産生を促進する。図29Bにおいて、二つのポリペプチドは、いかなるCH1ドメインも含有しない。中央の構造では、二つのCH1非含有ポリペプチドが同じである場合、この構造は、例えば実施例で利用される3鎖トランスフェクション系を使用するだけで、二つの非同一のポリペプチドのヘテロ二量体形成を促進する機構(例えば、「knobs-in-holes」エンジニアリング)を必要とせずに四価の二重特異性化合物の産生を促進する。図29Cおよび29Dにおいて、各ポリペプチドはCH1ドメインを含有する。図29Cおよび29Dの中央の構造では、第一のエピトープおよび第三のエピトープが同じエピトープであり、かつ、第二のエピトープおよび第四のエピトープが同じエピトープであるが第一のエピトープおよび第三のエピトープとは異なる場合、構造は二重特異性である。かかる構造において、二つのCH2/CH3含有ポリペプチドが同じである場合、この構造は、例えば実施例で利用される3鎖トランスフェクション系を使用するだけで、二つの非同一のポリペプチドのヘテロ二量体形成を促進する機構(例えば、「knobs-in-holes」エンジニアリング)を必要とせずに四価の二重特異性化合物の産生を促進する。 同上。 同上。 同上。
図30は、実施例7で特定された上位二つのラムダ優先的なCH1バリアント(「A141D P171E V185R」または「A141D F170E T187R」)、または実施例4で特定されたカッパ優先的なCH1バリアント(「K147F S183R」)、または野生型(WT)CH1のうちの一つを含有する各完全IgGの例示的なプロセス収率を示す。野生型(WT)のプロセス収率に対して正規化した。斜線のバー(カッパと対合)および黒のバー(ラムダと対合)は、野生型(WT)の対応する収率に対して正規化されたプロセス収率を表す。白色ひし形(カッパと対合)および黒の三角形(ラムダと対合)は、そのままのプロセス収率(mg/L)を表す。
図31は、実施例7で特定された上位二つのラムダ優先的なCH1バリアント(「A141D P171E V185R」または「A141D F170E T187R」)、または実施例4および5で特定されたラムダ優先的なCH1バリアント(「A141D」または「A141D S181K K218P」)、または実施例4で特定されたカッパ優先的なCH1バリアント(「K147F S183R」)、または野生型(WT)CH1のうちの一つを含有する各Fabの例示的プロセス収率を示す。野生型(WT)のプロセス収率に対して正規化した。収率は、野生型(WT)の対応する収率に対して正規化される。斜線のバーはカッパLCを含有するFabを表し、また黒のバーはラムダLCを含有するFabを表す。
図32は、その電子密度での野生型CH1-Cλ界面を示す。野生型ラムダ定常ドメイン(Cλ)と対合した、パニツムマブ可変断片(Fv)および野生型IgG1-CH1のFab結晶構造に関する、対象とする領域の代表的な電子密度である。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、ラムダ軽鎖(λLC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。タンパク質は棒で表される。2Fo-Fcの電子密度マップは、1.6Åの分解能で1σで描画した灰色のメッシュとして示している。この結晶構造に関するデータは、1.09Åの原子分解能まで拡大される。
図33は、その電子密度でのA141D CH1-Cλ界面を示す。野生型ラムダ定常ドメイン(Cλ)と対合した、パニツムマブ可変断片(Fv)およびA141D置換IgG1-CH1のFab結晶構造に関する、対象とする領域の代表的な電子密度である。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、ラムダ軽鎖(λLC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。タンパク質は棒で表される。2Fo-Fcの電子密度マップは、2.0Åの分解能で1σで描画した灰色のメッシュとして示している。この結晶構造に関するデータは、1.2Åの原子分解能まで拡大される。
図34は、その電子密度での野生型CH1-Cκ界面を示す。野生型カッパ定常ドメイン(Cκ)と対合した、パニツムマブ可変断片(Fv)および野生型IgG1-CH1のFab結晶構造に関する、対象とする領域の代表的な電子密度である。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、カッパ軽鎖(κLC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。タンパク質は棒で表される。2Fo-Fcの電子密度マップは、1.6Åの分解能で0.9σで描画した灰色のメッシュとして示している。この結晶構造に関するデータは、2.6Åの原子分解能まで拡大される。
図35は、その電子密度でのK147F-S183R CH1-Cκ界面を示す。野生型カッパ定常ドメイン(Cκ)と対合した、パニツムマブ可変断片(Fv)およびK147F-S183R置換IgG1-CH1の結晶構造に関する、対象とする領域の代表的な電子密度である。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、カッパ軽鎖(κLC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。タンパク質は棒で表される。2Fo-Fcの電子密度マップは、1.6Åの分解能で0.9σで描画した灰色のメッシュとして示している。この結晶構造に関するデータは、2.1Åの近原子分解能まで拡大される。
図36A~36DはHC-A141D置換を示し、当該置換がλLCとの水素結合を可能にする一方で、同時に、カッパの対合をκLCによる立体衝突により不安定化させる。図 36A~36Dは、野生型(WT)CH1とλLCとの間(図36A)、野生型(WT)CH1とκLCとの間(図36B)、A141D CH1とλLCとの間(図36C)、またはA141D CH1とκLCとの間(図36D)のHC-Ala141位置を囲む対合界面の図を提供する。カッパ軽鎖定常ドメイン(κLC)の界面は、三つの疎水性残基Phe116、Phe118およびLeu135を含有し、図36Bにおいて例示される。構造的に等価なκLC-Phe116位置におけるλLC内のThr116の存在が、黒色の点線として示されるHC-Asp141のカルボキシル基への水素結合を可能にする(図36C)。図36Dにおいて、A141D CH1定常ラムダ(Cλ)および野生型(WT)CH1-CκのHCアラインメントにより、HC-Asp141側鎖のκLC-Phe116の側鎖との立体衝突が見られる。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、軽鎖(LC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。側鎖は、透明な分子表面をもつ棒で表現され、主鎖の原子は、マンガで表現されている。
図37Aおよび37Bは、鎖内水素結合ネットワークにおいて野生型CH1配列がHC-Gln175を捕捉するものであり、これはK147Fの置換によって破壊される可能性があり、κLC-Gln160と相互作用するHC-Gln175の自由度が許容されることを示す。図37Aおよび37Bは、パニツムマブ野生型CH1定常カッパ(Cκ)構造におけるLys147、Asp148およびGln175に関与するHC内の三者の水素結合(図37A)、およびパニツムマブK147F-S183R-CH1-Cκ構造(図37B)の図を提供する。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、カッパ軽鎖(κLC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。側鎖は、棒で表現され、主鎖の原子は、マンガで表現されている。水素結合は点線で示されている。
図38A~38Dは、HC-Arg183およびκLC-Thr178間の水素結合がカッパ対合を駆動できる一方で、HC-Arg183のλLC-Tyr178との立体衝突がラムダ対合に対する選択性を減少させることを示す。図38A~38Dは、パニツムマブ野生型CH1定常ラムダ(Cλ)構造におけるHC-Ser183とλLC-Thr178との間(図38B)、およびパニツムマブK147F-S183R-CH1定常カッパ(Cκ)構造におけるHC-Arg183とκLC-Thr178との間(図38C)の水素結合と共に、IgG1-CH1におけるS183R置換を囲む領域の図を提供する。図38Aは、HC-Ser183とκLC-Thr178は、水素結合が起こるには遠すぎることを示す。重鎖(HC)の炭素原子は淡灰色に、軽鎖(LC)の炭素原子は白色に、窒素原子は暗灰色に、また酸素原子は黒色に、着色されている。側鎖は棒で表現されている。また、透明な分子表面として、λLC-Tyr178の側鎖も示されている。水素結合は黒い点線で示されている。図38Dは、パニツムマブK147F-S183R-CH1-Cκ構造のHCを、パニツムマブ野生型CH1-Cλ構造のHCと重ね合わせたモデルを提供する。得られたモデルは、HC-Arg183およびλLC-Tyr178間の明らかな立体衝突を示す。
別段の規定がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する分野の当業者によって普遍的に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書で使用される場合、「約」という用語は、特定の列挙される数値に関して使用される場合、当該値が、列挙される値から1%以下だけ変動し得ることを意味する。例えば本明細書で使用される場合、「約100」という表現には、99および101、ならびにその間のすべての値(例えば、99.1、99.2、99.3、99.4など)が含まれる。
本明細書に記載される本開示の態様および実施形態は、態様および実施形態を「含む(comprising)」、態様および実施形態「からなる(consisting)」、および「本質的に」態様および実施形態「からなる」(consisting essentially of)を含むことを理解されたい。
本明細書では、カッパCLドメイン(またはカッパ軽鎖)またはラムダCLドメイン(またはラムダ軽鎖)のいずれかとのCH1ドメイン含有重鎖の優先的な対合を促進することによって、重鎖-軽鎖の誤対合を防止する少なくとも一つのアミノ酸置換を含有する操作されたCH1ドメインが提供される。用語「優先的な対合」は、ポリペプチド、例えば抗体、例えば二重特異性抗体における、軽鎖(またはCLドメイン)との重鎖(またはCH1ドメイン)の対合を指す。重鎖(H1)が二つの異なる軽鎖(L1およびL2)と共発現される場合、H1は、L1およびL2のそれぞれと対合することとなり、結果的にH1:L1およびH1:L2の混合物をもたらす。一部の例では、H1はL1およびL2の両方と同程度に対合することができ、結果的にH1:L2に対するH1:L1がおよそ50:50である混合物をもたらす。例として、H1がL1とL2と共発現したときに形成されたH1:L2ヘテロ二量体の量よりも、形成されたH1:L1ヘテロ二量体の量が超えるならば、H1とL1との間で「優先的な対合」が生じていることとなる。この例では、H1は、L2と比べてL1と優先的に対合する。H1がL2よりもL1と対合するという固有の傾向を有するならば(H1:L1のH1:L2に対する比が50:50ではなく、例えば60:40または70:30であり、この場合においてH1:L2の形成は依然として望ましくない)、所望の対間での優先的な対合、すなわちH1:L1は、H1:L2と比較してH1:L1間での対合の量が向上(増加)している場合に生じていることとなる。本明細書で使用される場合、用語「優先的な対合」は、重鎖と軽鎖との対合(上述したような)のみならず、CH1ドメインとCLドメインとの対合も包含する。例として、CH1がCκおよびCλと共発現した場合に形成されたCH1:Cλの量よりも、形成されたCH1:Cκの量が超えるならば、CH1ドメインとカッパCLドメインとの間で「優先的な対合」が生じていることとなる。同様に、CH1がCλおよびCκと共発現した場合に形成されたCH1:Cκの量よりも、形成されたCH1:Cλの量が超えるならば、CH1ドメインとラムダCLドメインとの間で「優先的な対合」が生じていることとなる。
CH1-CL界面の一部として(CκおよびCλの両方に関して)特定される、CH1ドメイン内の特定の位置は、重鎖の軽鎖との結合に影響を及ぼすことが発見された。さらに、CH1:VH界面におけるCH1ドメイン内の位置が、重鎖の軽鎖との結合に影響を及ぼすことも示された。重鎖は、二組のドメイン界面、すなわち一方はVHドメインとVLドメインとの間、もう一方はCH1ドメインとCLドメインとの間である二組のドメイン界面を介して軽鎖と対合し、そして当該鎖同士が対合する場所、または面する場所もしくは接触する場所を、「界面」と呼ぶ。さらに、重鎖内では、CH1ドメインはまた、VHの一部と接触し、そしてCH1ドメインおよびVHが近接する当該空間も、用語「界面」に包含される。ある界面は、三次元空間で互いに接触する、重鎖内のアミノ酸残基および軽鎖内のアミノ酸残基を、または代替的にCH1ドメイン内のアミノ酸残基およびVH内のアミノ酸残基、を含む。一部の実施形態では、界面は、重鎖のCH1ドメインと軽鎖のCLドメインとを含む。他の実施形態では、界面は、重鎖のCH1ドメインおよびVHドメインを含む。「界面」は、IgG抗体またはそのFabに由来することが好ましい。
本明細書に記載されるCH1バリアントドメインは、親と比較して、一つもしくは複数のCH1:CL界面(CH1:カッパCL、またはCH1:ラムダCL)位置、例えば141、147、170、171、175、181、183、184、185、187、および/もしくは218位、または一つもしくは複数のCH1:VH界面位置、例えば151位において、アミノ酸置換を含有する。用語「親」は、バリアントを生成するようにその後に改変されるポリペプチド(およびそれをコードするアミノ酸配列)を指す。親ポリペプチドは、野生型もしくは天然由来のポリペプチドまたはそのバリアントもしくは操作されたバージョンであってもよい。したがって、「親CH1ドメイン」は、CH1ドメインポリペプチド(およびCH1ドメインポリペプチドをコードするアミノ酸配列)を指し、これはCH1ドメインバリアントを生成するようにその後に改変される。こうした親CH1ドメインは、野生型もしくは天然由来のCH1ドメイン、またはそのバリアントもしくは操作されたバージョンであり得、例えば毒素または低分子薬剤をコンジュゲートするように改変された野生型CH1ドメインであり得る。こうした親CH1ドメインは、より大きな構築物、例えばFab、F(ab’)、またはIgGから単離されるかまたはその一部であり得、これは任意で、例えばヘテロ二量体形成を促進するCH3改変、Fc受容体結合を変化させる、半減期を延長する、および/または追加の結合ドメインを連結するCH2および/またはCH3改変、などのさらなる改変を含有してもよい。
結果として得られるCH1バリアントドメインは、カッパCL(Cκ)ドメインまたはラムダCL(Cλ)ドメインのいずれかと優先的に対合するものであり、そのCκおよびCλドメインは軽鎖の一部であってもよい。CH1ドメインの147および183位(EU番号付け)の一方または両方におけるアミノ酸の変異は、Cκへの結合を促進(および同時に、Cλとの対合を阻害)する一方で、CH1ドメインの141位におけるアミノ酸の変異は、Cλへの結合を促進(および同時にCκとの対合を阻害)する。カッパおよびラムダのCLドメインは、限定されるものではないが、FabまたはIgG、野生型またはキメラの、例えばVκおよびCκ、VκおよびCλ、VλおよびCκまたはVλおよびCλを含有するFabまたはIgGなどを含む、任意の数の形式で存在し得る。こうしたCH1バリアントドメインは、二重特異性抗体の天然IgG構造を維持しながら重鎖-軽鎖対合の正確性を向上させることによって多重特異性抗体を操作する際に有用であり得るが、これは、インビボでの長い半減期およびエフェクター機能を引き出す能力をはじめとする、その治療用分子としての十分に確立された特性に基づいて好ましいものである。
用語「CH1ドメイン」は、抗体の重鎖の第一の定常ドメイン、重鎖の可変ドメインのC末端、およびヒンジ領域のN末端を指す。IMGTに従うと、CH1ドメインは、118~215位(EU番号付け)のアミノ酸配列であり、またヒンジ領域は、216~230位(EU番号付け)のアミノ酸配列である。本明細書で使用される場合、用語「CH1ドメインバリアント」は、CH1ドメイン全体(EU番号付けに従って118~215位)、またはCH1残基の118~215(EU番号付けに従って)のうちの少なくとも7つを含むその断片を含むアミノ酸配列を指すものであり、かかる断片は、本明細書に開示される改変のうちの1以上、ならびにヒンジ領域の一部分(216~218位)を含む。記載したCH1ドメインバリアントを特定するためにスクリーニングされるライブラリーは、ヒンジ領域内に、例えば216および218位に、多様化(variegation)を含んだ。
CH1ドメインは、軽鎖のCLドメインと対合する。一部の実施形態では、軽鎖はカッパ鎖である。一部の実施形態では、軽鎖はラムダ鎖である。「カッパ定常ドメイン」、「カッパCLドメイン」、または「Cκ」という用語は、カッパ軽鎖の定常ドメインを指す。「ラムダ定常ドメイン」、「ラムダCLドメイン」、または「Cλ」という用語は、ラムダ軽鎖の定常ドメインを指す。単一のジスルフィド結合は、CH1をCLドメインと共有結合する。本明細書で使用される場合、CH1ドメインは、すべての抗体アイソタイプ、例えばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、IgA2、IgD、IgMおよびIgE、を指す。
本明細書において「抗体」という用語は、最も広範な意味で使用され、様々な抗体構造を包含するものであり、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(例えば二重特異性抗体)、および/または抗体断片(所望の抗原結合活性を呈する断片が好ましく、これは「抗原結合抗体断片」とも呼ばれる)が挙げられるがこれに限定されない。
「モノクローナル抗体」または「mAb」とは、実質的に均質な抗体の集団から取得される抗体を指す。すなわち、当該集団を含む個々の抗体は同一であるか、および/または同じエピトープに結合する。ただし、潜在的なバリアント抗体(例えば、天然の突然変異および/もしくは置換を含有する、またはモノクローナル抗体調製物の産生中に生じる)は除く。そのようなバリアントは概して少量存在する。異なる決定基(エピトープ)に指向する異なる抗体を典型的に含むポリクローナル抗体調製物とは対照的に、モノクローナル抗体調製物の各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基に指向する。
「多重特異性抗体」は、本明細書中において「多重特異性化合物」とも呼ばれ得るが、少なくとも二つの異なる抗原または少なくとも二つの異なるエピトープを認識して特異的に結合する少なくとも二つの異なる抗原結合ドメインを含む抗体を指す。一部の実施形態では、多重特異性抗体は、(1)同族対を形成して第一の抗原に結合する、第一の重鎖と第一の軽鎖、および(2)同族対を形成して第二の抗原に結合する、第二の重鎖と第二の軽鎖を含有する。
「二重特異性抗体」は、本明細書中において「二重特異性化合物」とも呼ばれ得るが、多重特異性抗体の一種であり、また少なくとも二つの異なる抗原または少なくとも二つのエピトープを認識して特異的に結合する二つの異なる抗原結合ドメインを含む抗体を指す。少なくとも二つのエピトープは、同じ抗原内にあってもよく、またはそうでなくてもよい。二重特異性抗体は、例えば、同一または異なる(例えば、免疫細胞およびがん細胞)細胞上の二つの異なる表面受容体、二つの異なるサイトカイン/ケモカイン、受容体およびリガンドを標的とし得る。二重特異性抗体によって標的にされ得る抗原の組み合わせとしては、CD3およびHer2、CD3およびHer3、CD3およびEGFR、CD3およびCD19、CD3およびCD20、CD3およびEpCAM、CD3およびCD33、CD3およびPSMA、CD3およびCEA、CD3およびgp100、CD3およびgpA33、CD3およびB7-H3、CD64およびEGFR、CEAおよびHSG、TRAIL-R2およびLTbetaR、EGFRおよびIGFR、VEGFR2およびVEGFR3、VEGFR2およびPDGFR alpha、PDGFRalphaおよびPDGFR beta、EGFRおよびMET、EGFRおよびEDV-miR16、EGFRおよびCD64、EGFRおよびHer2、EGFRおよびHer3、Her2ドメインECD2およびHer2ドメインECD4、Her2およびHer3、IGF-1RおよびHER3、CD19およびCD22、CD20およびCD22、CD30およびCD16A、FceRIおよびCD32B、CD32BおよびCD79B、MP65およびSAP-2、IL-17AおよびIL-23、IL-1alphaおよびIL-1beta、IL-12およびIL-18、VEGFおよびオステオポンチン、VEGFおよびAng-2、VEGFおよびPDGFRbeta、VEGFおよびHer2、VEGFおよびDLL4、FAPおよびDR5、FcgRIIおよびIgE、CEAおよびDTPA、CEAおよびIMP288、ならびにLukS-PVおよびLukF-PV、が挙げられ得るがこれらに限定されない。
「異なる抗原」とは、異なる、および/または別個のタンパク質、ポリペプチド、または分子、のみならず、異なる、および/または別個のエピトープを指し得るものであり、当該エピトープは、一つのタンパク質、ポリペプチド、または他の分子内に含有されてもよい。結果として、二重特異性抗体は、同じポリペプチド上の二つのエピトープに結合し得る。
「エピトープ」という用語は、パラトープとして知られる抗体分子の可変領域内の特定の抗原結合部位と相互作用する抗原性決定基を指す。一つの抗原が、複数のエピトープを有する場合もある。したがって、異なる抗体が、抗原上の異なる領域に結合し、異なる生物効果を有する場合もある。「エピトープ」という用語はまた、B細胞および/またはT細胞が反応する抗原上の部位も指す。さらに、抗体に結合される抗原の領域も指す。エピトープは構造的または機能的に定義される場合もある。機能的エピトープは概して構造的エピトープのサブセットであり、相互作用のアフィニティに直接的に寄与する残基を有する。またエピトープは立体構造であってもよい。すなわち、非直線のアミノ酸から構成されてもよい。ある実施形態では、エピトープは、例えばアミノ酸、糖側鎖、ホスホリル基またはスルホニル基などの分子の化学的に活性な表面の基である決定基を含んでもよく、ある実施形態では、エピトープは、特定の三次元構造特性および/または特定の電荷特性を有してもよい。
一部の例では、抗体は、四つのポリペプチド鎖、すなわちジスルフィド結合によって相互接続される二つの重(H)鎖と二つの軽(L)鎖とを含む。各重鎖は、重鎖可変領域(「VH」)などの可変領域および重鎖定常領域(「CH」)を含む。インタクトな抗体の場合、CHは、ドメインCH1、CH2、およびCH3を含む。抗体断片の場合、CHは、CH1、CH2、および/またはCH3ドメインを含んでもよく、一部の好ましい実施形態では、CHは少なくともCH1ドメインを含む。本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントは、野生型CH2および/もしくはCH3ドメインと、または例えば抗体の安定性および/もしくはエフェクター機能を変化もしくは改善させるものなどである、一つもしくは複数のアミノ酸置換を含むCH2および/もしくはCH3ドメインと、組み合わせて使用され得る。各軽鎖は、軽鎖可変領域(「VL」)などの可変領域および軽鎖定常領域(「CL」)を含む。VHとVL領域は、フレームワーク領域(FR)と名付けられたより保存的な領域が分散した、相補性決定領域(CDR)と名付けられた超可変性の領域にさらに再分割することができる。VHおよびVLはそれぞれ、以下の順序でアミノ末端からカルボキシ末端に配置された三つのCDRと四つのFRとを含む:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。本開示のある実施形態では、抗体(またはその抗原結合断片)のFRは、ヒト生殖細胞系列の配列と同一であってもよく、または天然であってもよく、もしくは人工的に修飾されていてもよい。アミノ酸のコンセンサス配列は、二つ以上のCDRを並べて解析した結果に基づき規定されてもよい。したがって重鎖内のCDRはそれぞれ、「CDRH1」、「CDRH2」、および「CDRH3」と示され、また軽鎖内のCDRは、「CDRL1」、「CDRL2」、および「CDRL3」と示される。他の例では、抗体は、その多量体(例えば、IgM)またはその抗原結合断片を含んでもよい。
ある例では、VHおよびCLは、一つのポリペプチド内に存在し得る。ある例では、VLドメインおよびCH1ドメイン、CH2ドメイン、および/またはCH3ドメインが、一つのポリペプチド内に存在し得る。例えば、一定の抗体または抗体断片において、第一のポリペプチドはVH1およびCH1を含み、また第二のポリペプチドはVL1およびCLを含み(VH1およびVLは第一のエピトープのための抗原結合部位を形成する)、第三のポリペプチドはVH2およびCLを含み、また第四のポリペプチドはVL2およびCH1を含む(VH2およびVL2は第二のエピトープのための抗原結合部位を形成する)。別の一定の抗体または抗体断片において、第一のポリペプチドはVH1およびCH1を含み、また第二のポリペプチドはVL1およびCLを含む(VH1およびVLは第一のエピトープのための抗原結合部位を形成する)一方で、第三のポリペプチドはVL2、CL、ならびにCH2および/またはCH3ドメインのうちの一つまたは複数を含み、また第四のポリペプチドはVHおよびCH1を含む。本明細書に開示されるCH1バリアントのいずれかを含むあらゆる抗体または抗体断片であって、CH1ドメインが重鎖内であるか軽鎖内であるかに関わらず、カッパCLとの優先的な対合またはラムダCLとの優先的な対合を提供する当該抗体または抗体断片は、本発明によって包含される。
本明細書で使用される用語「同族対(cognate pair)」または「同族の対合」は、二つの抗体鎖(例えば、重鎖および軽鎖)であって、各々が可変領域(例えば、それぞれVHおよびVL)を含有し、該可変領域の組み合わせが、あるエピトープまたは抗原に対する意図された結合特異性を提供するものである、当該二つの抗体鎖(例えば、重鎖および軽鎖)の対または対合を指す。本明細書で使用される用語「非同族対」または「非同族の対合」は、二つの抗体鎖(例えば、重鎖および軽鎖)であって、各々が可変領域(例えば、それぞれVHおよびVL)を含有し、該可変領域の組み合わせが、あるエピトープまたは抗原に対する意図された結合特異性を提供しないものである、当該二つの抗体鎖(例えば、重鎖および軽鎖)の対または対合を指す。
抗体には以下の五つの主要なクラスがあり:IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgM、そしてこれらのうちのいくつかは例えばIgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2などのサブクラス(アイソタイプ)へとさらに分けることができる。異なるクラスの免疫グロブリンに対応する重鎖定常ドメインはそれぞれα、δ、ε、γおよびμと呼ばれる。
特に別段の示唆が無い限り、本明細書において使用される場合、「抗体」という用語は、二つの免疫グロブリンの重鎖と二つの免疫グロブリンの軽鎖とを含む分子(「全長抗体」または「インタクトな抗体」または「全抗体」等と呼ぶこともあり、全ての例において、天然の抗体と実質的に同様の構造を有する抗体を指す)、ならびにその抗原結合抗体断片を包含する。「抗原結合断片」または「抗原結合抗体断片」は、インタクトな抗体の一部、またはインタクトな抗体に由来する部分の組み合わせを指すものであり、インタクトな抗体が結合する抗原に結合する。
抗体の抗原結合断片には、抗原に特異的に結合して複合体を形成する、天然の、酵素処理により取得可能な、合成の、もしくは遺伝子操作された、任意のポリペプチドまたは糖タンパク質を含む。例示的な抗体断片としては、Fv、抗原結合断片(「Fab」)の断片、Fab’断片、遊離スルフヒドリル基を含有するFab’(「Fab’-SH」)、F(ab’)断片、ダイアボディ、直線状抗体、一本鎖抗体分子(例えば、一本鎖可変断片(「scFv」)、ナノボディもしくはVHH、またはVHもしくはVLドメインのみ)、および前述のような抗体断片のうちの一つまたは複数から形成される単一特異性または多重特異性の化合物、が挙げられるがこれに限定されない。一部の実施形態では、本明細書に記載される二重特異性抗体の抗原結合断片は、scFvである。好ましい実施形態では、抗原結合断片は、カッパCLとまたはラムダCLと優先的に対合するCH1ドメインを含む。
完全抗体分子と同様に、抗原結合性断片は、単一特異性または多重特異性(例えば、二重特異性、三重特異性、四重特異性等)であってもよい。抗体の多重特異性の抗原結合断片は、少なくとも二つの異なる可変ドメインを含有してもよく、この場合において各可変ドメインは、別個の抗原に特異的に結合することができるか、または同じ抗原上の異なるエピトープに特異的に結合することができる。
本開示は、カッパ軽鎖CLドメインまたはラムダ軽鎖CLドメインと優先的に対合する(または結合する)CH1ドメインバリアントを提供する。一実施形態では、CH1ドメインバリアントは、カッパクラス軽鎖またはラムダクラス軽鎖への結合を全く示さないかまたは当該結合を低減させ、同時に、もう一方のクラスの軽鎖(この例では、それぞれ、ラムダまたはカッパ)との結合に関する排他性を示すかまたは選択性を増加させる。これらのCH1ドメインバリアントは、例えば二重特異性抗体などの多重特異性抗体を適切な重鎖と軽鎖との対合を促進することによって生成する際の重鎖と軽鎖との誤対合を全体的または部分的に解決するために、使用され得る。一実施形態では、CH1ドメインバリアントを、任意で、カッパ軽鎖CLドメインまたはラムダ軽鎖CLドメインとの優先的な対合をさらに促進するために、CH1ドメインの外側の他のバリアントと組み合わせて使用してもよい(例えばVH:VLの置換、例えばQ39E/K:Q38K/E(Dillon et al.,MAbs 2017 9(2):213-230)、またはQ39K+R62E:Q38D+D1RもしくはQ39Y+Q105R:Q38R+K42D(Brinkmann et al.,MAbs 2017 9(2):182-212等))。より具体的には、これらのCH1バリアントドメインを含む二重特異性抗体は、以降の処理中でそれらを除去することは困難であり得るような望ましくない産物関連汚染物、すなわち誤対合したドメインを含有する分子、をほとんど形成しないものとなる。例えば、(i)抗体Aからの重鎖および軽鎖(軽鎖はカッパ軽鎖である)ならびに(ii)抗体Bからの重鎖および軽鎖(軽鎖はラムダ軽鎖である)を含む二重特異性抗体は、抗体Aの重鎖CH1ドメインをカッパ優先的であるCH1ドメインバリアントに操作すること(例えば、147のPheおよび/または183のArg、Lys、Tyr等)、および抗体Bの重鎖CH1ドメインをラムダ優先的であるCH1ドメインバリアントに操作すること(例えば、141のAsp等)によって、より効率的に産生され得、すなわち望ましくない産生関連汚染物がほとんどない。結果として、抗体Aの重鎖は、抗体Aの軽鎖への結合が容易となり(かつ抗体Bの軽鎖への結合を嫌う)、一方で抗体Bの重鎖は、抗体Bの軽鎖への結合が容易となる(かつ抗体Aの軽鎖への結合を嫌う)。図1および7、ならびに表6を参照のこと。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、誤対合、すなわち非同族のHC1-LC2および/またはHC2-LC1の対の形成を、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、または少なくとも80%減少させる。一部の実施形態では、141位の置換、例えば141Dを、それ単独で、または他の置換、例えば147F+183R、147F+183K、147F+183Yとの組み合わせで含有するCH1ドメインバリアントは、誤対合、すなわち非同族のHC1-LC2および/またはHC2-LC1の対の形成を、少なくとも25%から少なくとも80%減少させる。一部の実施形態では、141位の置換、例えば141Dを、それ単独で、または他の置換、例えば183R、183K、183Y、147F+183R、147F+183K、147F+183Yとの組み合わせで含有するCH1ドメインバリアントは、誤対合、すなわち非同族のHC1-LC2および/またはHC2-LC1の対の形成を、少なくとも50%減少させる。一部の実施形態では、141位の置換、例えば141Dを、それ単独で、または他の置換、例えば183R、183K、183Y、147F+183R、147F+183K、147F+183Yとの組み合わせで含有するCH1ドメインバリアントは、誤対合、すなわち非同族のHC1-LC2および/またはHC2-LC1の対の形成を、少なくとも75%減少させる。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントが、同族のCLドメイン(CκまたはCλのいずれか)と、または対応するCLドメイン(CκまたはCλのいずれか)を含有する同族の軽鎖と、優先的に対合(結合)して、結果的に所望の第一および第二の同族の対の、すなわちHC1-LC1および/またはHC2-LC2の、少なくとも75%、少なくとも76%、少なくとも77%、少なくとも78%、少なくとも79%、少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%の形成を生じる。一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、同族のCLドメイン(CκまたはCλのいずれか)と、または対応するCLドメイン(CκまたはCλのいずれか)を含有する同族の軽鎖と、優先的に対合(結合)して、結果的に所望の第一および第二の同族の対の、すなわちHC1-LC1および/またはHC2-LC2の、約80%~約99%、またはより具体的には少なくとも約85%~少なくとも約95%の形成を生じる。一部の実施形態では、141位の置換、例えば141Dを、それ単独で、または他の置換、例えば183R、183K、183Y、147F+183R、147F+183K、147F+183Yとの組み合わせで含有するCH1ドメインバリアントは、所望の第一および第二の同族の対の、すなわちHC1-LC1および/またはHC2-LC2の、約85%~少なくとも約95%の形成を提供する。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、誤対合した重鎖-軽鎖のヘテロ二量体の、すなわちHC1-LC2および/またはHC2-LC1の対の形成を、25%未満、20%未満、15%未満、14%未満、13%未満、12%未満、11%未満、10%未満、9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、または1%未満に、減少させる。一部の実施形態では、141位の置換、例えば141Dを、それ単独で、または他の置換、例えば183R、183K、183Y、147F+183R、147F+183K、147F+183Yとの組み合わせで含有するCH1ドメインバリアントは、誤対合した重鎖-軽鎖のヘテロ二量体の形成を、約15%未満、約10%未満、または約5%未満に、減少させる。
軽鎖の結合の選択性に、すなわちカッパCLドメインまたはラムダCLドメインと優先的な対合に、影響を与えるものとして、いくつかのCH1ドメインの位置が特定され、これには118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175~176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216および218位(EU番号付け)が含まれた。CH1ドメイン内のこれらの位置の任意の一つまたは複数における野生型アミノ酸残基を、あるバリアント(非野生型)アミノ酸残基で置換すると、カッパCLドメインまたはラムダCLドメインのいずれかを含有する軽鎖に対して優先的に対合する重鎖が得られる。例えば、147および183位の各々が、カッパCLドメインに対する対合の選択性を有するものとして特定され、また141、170、171、175、181、184、185、187、および218位が、ラムダCLドメインに対する対合の選択性を有するものとして特定された。
CH1ドメインの141位における野生型アミノ酸残基(Ala)を、Thr、Asp、Lys、Glu、Arg、Met、Val、またはGlnで置換すると、ラムダCLドメインを含有する軽鎖との結合に対する重鎖の選択性の増加が示された。CH1ドメインの170位における野生型アミノ酸残基(Phe)の、Glu、Gly、Ser、Asn、もしくはThrでの置換;CH1ドメインの171位における野生型アミノ酸残基(Pro)の、Glu、Gly、Ser、Asn、Asp、もしくはAlaでの置換;CH1ドメインの175位における野生型アミノ酸残基(Met)の、Asp、もしくはMetでの置換;CH1ドメインの181位における野生型アミノ酸残基(Ser)の、Val、Leu、Ala、Lys、もしくはThrでの置換;CH1ドメインの184位における野生型アミノ酸残基(Ser)の、Argでの置換;CH1ドメインの185位における野生型アミノ酸残基(Val)の、Met、Leu、Ser、Arg、Thrでの置換;CH1ドメインの187位における野生型アミノ酸残基(Thr)の、Arg、Asp、Glu、Tyr、もしくはSerでの置換;および/またはCH1ドメインの218位における野生型アミノ酸残基(Lys)の、Leu、Glu、Asp、Pro、Ala、His、Ser、Gln、Asn、Thr、Ile、Met、Gly、Cys、Lys、もしくはTrpでの置換もまた、ラムダCLドメインを含有する軽鎖との重鎖の対合の増加に寄与する。
CH1ドメインの147位における野生型アミノ酸残基(Lys)を、Val、Ala、Phe、Ile、Thr、Ser、Tyr、Leu、Arg、Asn、Glu、His、Met、またはGlnで置換すると、カッパCLドメインを含有する軽鎖との結合に関する重鎖の選択性の増加が示された。CH1ドメインの183位における野生型アミノ酸残基(Ser)を、Arg、Lys、Tyr、Trp、Glu、Phe、Ile、Leu、Asn、またはGlnで置換すると、カッパCLドメインを含有する軽鎖との結合に関する重鎖の選択性の増加が示された(図5を参照)。特定の位置における所与のバリアントアミノ酸残基の影響は、変化し得るが、全てのバリアントが、バリアント残基を含むアミノ酸位置に基づいて、CκまたはCλとの優先的な対合の改善を示す。さらに、IgG1、IgG2、IgG3、およびIgG4のCH1領域において類似性が高度であることを考慮すると、本明細書に記載されるCH1ドメインバリアントは、各アイソタイプにおいて同様の優先的対合特性を示すこととなることが予期される。
選択の最初のラウンドで、野生型CH1ドメイン配列(141位がAla)と比較して、Cλとの優先的な対合を促進するものとして141位におけるThrが特定されたが、選択のさらなるラウンドで、Thrと比較して、優先的な対合の増加をもたらすものとして、Asp、Arg、およびGlnが特定された(図5を参照)。さらなるスクリーニング戦略により、ラムダ選択性の増加ももたらすものとして、LysおよびGluが特定された(実施例5、図10~14を参照)。170位のGlu、171位のGlu、175位のMet、181位のLys、184位のArg、185位のArg、187位のArg、および/または218位のPro、Ala、もしくはGluもまた、ラムダ選択性を増加させることが見出された(実施例5~7を参照)。さらに、出願人が示す、ラムダ選択性を増加させる特定の置換の組み合わせとしては、141位のAspおよび181位のLys、141位のAsp、181位のLys、および218位のAla、141位のAsp、181位のLys、および218位のPro、141位のGlu、170位のGlu、181位のVal、および187位のArg、141位のGlu、171位のAsp、および185位のArg、141位のGlu、171位のGlu、および185位のArg、141位のGlu、171位のGly、185位のArg、および187位のArg、141位のGlu、185位のArg、および187位のArg、141位のGlu、171位のSer、および181位のLys、141位のGlu、170位のGly、175位のMet、181位のVal、184位のArg、および187位のArg、が挙げられるがこれらに限定されない。さらなるスクリーニングの成果では、特にラムダ優先的なCH1ドメイン置換の組み合わせとして、「141位のAsp、171位のGlu、および185位のArg」および「141位のAsp、170位のGlu、および187位のArg」が特定された(図20、23、30および31を参照)。
同様に、選択の最初のラウンドでは、野生型CH1ドメイン配列と比較して、147位のValまたはAlaおよび183位のLysがCκとの優先的な対合を促進するものとして特定されたが、選択のさらなるラウンドでは、それぞれ147ValもしくはAlaまたは183Lysと比較して、優先的な対合を増加させるものとして、147位におけるPhe、Ile、Thr、Tyr、Leu、Arg、Asn、Glu、His、Met、もしくはGlnおよび/または183位におけるArg、Tyr、Trp、Glu、Phe、もしくはGlnが特定された。これらCH1ドメインバリアントは、単独で、または他のアミノ酸置換と組み合わせて、かかるCH1ドメインバリアントを含有する重鎖と、CκまたはCλを含有する軽鎖との優先的な対合を向上させることができる。
本明細書においては、以下の位置のうちの一つまたは複数においてアミノ酸置換を含むバリアントCH1ドメインが提供され、したがって、当該CH1ドメインバリアントは、CκまたはCλのいずれか(またはかかるドメインを含む軽鎖)に対して優先的な対合を示す:EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175~176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、218位。本明細書において実証されるように、これら位置のうちの一つまたは複数における異なるアミノ酸残基の置換が、CκまたはCλのいずれかと優先的に対合するCH1ドメインをもたらし得る(表3および表4を参照)。いくつかの実施形態では、147位(EU番号付け)におけるアミノ酸置換は、システインではない。いくつかの実施形態では、183位(EU番号付け)におけるアミノ酸置換は、システインまたはトレオニンではない。一部の実施形態では、147位(EU番号付け)におけるアミノ酸置換は、システインではなく、かつ183位(EU番号付け)におけるアミノ酸置換は、システインまたはトレオニンではない。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、以下の位置のうちの一つまたは複数においてアミノ酸置換を含み、CH1ドメインバリアント(またはかかるドメインを含む重鎖)のCκ(またはかかるドメインを含む軽鎖)に対する優先的な対合を駆動する:118、124、126~129、131~132、134、136、139、143、145、147~151、153~154、170、172、175~176、181、183、185、190~191、197、201、203~206、210、212~214および218位(EU番号付け)。一部の実施形態では、アミノ酸置換は、以下のうちの一つまたは複数である:118位は、Gで置換される、124位は、H、R、E、L、またはVで置換される、126位は、A、T、またはLで置換される、127位は、V、またはLで置換される、128位は、Hで置換される、129位は、Pで置換される、131位は、Aで置換される、132位は、Pで置換される、134位は、Gで置換される、136位は、Eで置換される、139位は、Iで置換される、143位は、V、またはSで置換される、145位は、F、I、N、またはTで置換される、147位は、F、I、L、R、T、S、M、V、E、H、Y、またはQで置換される、148位は、I、Q、Y、またはGで置換される、149位は、C、S、またはHで置換される、150位は、L、またはSで置換される、151位は、A、またはLで置換される、153位は、Sで置換される、154位は、M、またはGで置換される、170位は、G、またはLで置換される、172位は、Vで置換される、175位は、G、L、E、Aで置換される、176位は、Pで置換される、181位は、Y、Q、またはGで置換される、183位は、I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、またはRで置換される、185位は、Wで置換される、190位は、Pで置換される、191位は、Iで置換される、197位は、Aで置換される、201位は、Sで置換される、203位は、Sで置換される、204位は、Yで置換される、205位は、Qで置換される、206位は、Sで置換される、210位は、Rで置換される、212位は、Gで置換される、213位は、E、またはRで置換される、214位は、Rで置換される、および218位は、Qで置換される。一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、147および183位におけるアミノ酸置換を含み、カッパ軽鎖との優先的な対合(結合)が駆動される。一部の実施形態では、147位において置換されるアミノ酸は、F、I、L、R、T、S、M、V、E、H、Y、およびQからなる群から選択され、ここで183位において置換されるアミノ酸は、I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、およびRからなる群から選択される。特定の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、単独で、または147位におけるFとの組み合わせで、183位においてRまたはKまたはYを含む。カッパ優先的なCH1ドメインバリアントの非限定的な例は、配列番号137、138、139、60、41、または136のアミノ酸配列を含んでもよい。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、以下の位置のうちの一つまたは複数においてアミノ酸置換を含み、CH1ドメインバリアント(またはかかるドメインを含む重鎖)のCλ(またはかかるドメインを含む軽鎖)に対する優先的な対合を駆動する:119、124、126~127、130~131、133~134、138~142、152、163、170~171、175、181、183~185、187、197、203、208、210~214、216および218位(EU番号付け)。一部の実施形態では、アミノ酸置換は、以下のうちの一つまたは複数である:119位は、Rで置換される、124位は、Vで置換される、126位は、Vで置換される、127位は、Gで置換される、130位は、H、またはSで置換される、131位は、Q、T、N、R、V、またはDで置換される、133位は、D、T、L、E、S、またはPで置換される、134位は、A、H、I、P、V、N、またはLで置換される、138位は、Rで置換される、139位は、Aで置換される、140位は、I、V、D、Y、K、S、W、R、L、またはPで置換される、141位は、D、T、R、E、K、Q、V、またはM、好ましくはD、E、またはKで置換される、142位は、Mで置換される、152位は、Gで置換される、163位は、Mで置換される、168位は、F、I、またはVで置換される、170位は、N、G、E、S、またはT、好ましくはE、またはGで置換される、171位は、N、E、G、S、A、D、好ましくはD、E、G、またはSで置換される、175位は、D、またはM、好ましくはMで置換される、181位は、V、L、A、K、またはT、好ましくはK、またはVで置換される、183位は、L、またはVで置換される、184位は、Rで置換される、185位は、M、L、S、R、またはT、好ましくはRで置換される、187位は、R、D、E、Y、またはSで置換される、197位は、Sで置換される、203位は、Dで置換される、208位は、Iで置換される、210位は、Tで置換される、211位は、Aで置換される、212位は、Nで置換される、213位は、Eで置換される、214位は、Rで置換される、216位は、Gで置換される、および218位は、P、A、L、E、D、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、K、またはW、好ましくはP、またはAで置換される。一部の実施形態では、CH1ドメインは、残基141にアミノ酸置換を含み、ラムダ軽鎖への優先的な対合を駆動する。一部の実施形態では、残基141において置換されるアミノ酸は、T、R、E、K、V、D、およびMからなる群から選択される。特定の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、141位にAspまたはGluを含む。いくつかの実施形態では、141位におけるアミノ酸置換は、CH1内の一つまたは複数の置換と、例えば181位のLys、または181位のLys、および218位のAlaまたはProと、組み合わせてもよい。141位におけるAspまたはGluは、170、171、175、181、184、185、および/または187位における一つまたは複数の置換と、例えば170位におけるGluもしくはGly、171位におけるAsp、Glu、Gly、もしくはSer、175位におけるmet、181位におけるVal、もしくはLys、184位におけるArg、185位におけるArg、および/または187位におけるArgなどと、組み合わせてもよい。ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントの非限定的な例は、配列番号140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、155、157、159、162、163、164、165、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、または189のアミノ酸配列を含み得る。
特定の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、141D、181K、および218Pの組み合わせ、141D、171E、および185Rの組み合わせ、または141D、170E、および187Rの組み合わせを含む。さらなる実施形態では、CH1ドメインバリアントは、配列番号188、186、または143のアミノ酸配列を含む。
本開示はまた、CH1ドメインバリアントを含むポリペプチド、例えば抗体も企図する。かかるポリペプチドは、第一のCH1ドメインバリアントを含有する第一の重鎖と、第二のCH1ドメインバリアントを含有する第二の重鎖とを含む多重特異性抗体であってもよい。第一の重鎖および第二の重鎖は、異なるエピトープに結合することができる。一部の実施形態では、抗体は、第一のCH1ドメインを含む第一の重鎖を含む。一部の実施形態では、抗体は、第一の重鎖CH1ドメインとは異なるアミノ酸配列を含む第二のCH1ドメインを含む第二の重鎖をさらに含む。
一部の実施形態では、第一のCH1ドメインバリアントは、Cκと優先的に対合(または結合)することができ、また第二のCH1ドメインバリアントは、Cλと優先的に結合することができる。この場合、第一の軽鎖は、Cκドメインを含み、また第二の軽鎖は、Cλドメインを含む。一部の実施形態では、第一の軽鎖は、カッパ軽鎖(CκとVκ)またはキメラ軽鎖(CκとVλ)であり、また第二の軽鎖は、ラムダ軽鎖(CλとVλ)またはキメラ軽鎖(CλとVκ)である。
一部の実施形態では、第一のCH1ドメインバリアントは、Cλと優先的に対合(結合)することができ、また第二のCH1ドメインは、Cκと優先的に対合(結合)することができる。この場合、第一の軽鎖は、Cλドメインを含み、また第二の軽鎖は、Cκドメインを含む。一部の実施形態では、第一の軽鎖は、ラムダ軽鎖(CλとVλ)またはキメラ軽鎖(CλとVκ)であり、また第二の軽鎖は、カッパ軽鎖(CκとVκ)またはキメラ軽鎖(CκとVλ)である。
第一の軽鎖および第二の軽鎖は、CH1ドメインへの優先的な対合を駆動するアミノ酸置換を含んでもよい(または含まなくてもよい)。一部の実施形態では、軽鎖のCLドメインは、重鎖への、例えばCH1ドメインへの結合を変化させるようには改変されない。一部の実施形態において、第一の軽鎖は、野生型CLドメイン、例えば野生型Cκドメインまたは野生型Cλドメイン、を含有する。一部の実施形態において、第二の軽鎖は、野生型CLドメイン、例えば野生型Cκドメインまたは野生型Cλドメイン、を含有する。野生型カッパ軽鎖またはCκドメインは、IGKCによってコードされてもよい。野生型ラムダ軽鎖またはCλドメインは、IGLC1、IGLC2、IGLC3、IGLC6、またはIGLC7によってコードされてもよい。
一部の実施形態では、抗体は多重特異性抗体である。一部の実施形態では、抗体は二重特異性抗体である。こうした多重特異性抗体および二重特異性抗体は、CH1ドメインを含有する任意の形式を含み得、例えば図24~図29に示す構造などであるがこれに限定されない。例えば、表2においてBrinkmann and Kontermann,MAbs 9(2):182-212(2017)も参照されたく、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
多重特異性抗体は、表3、4、7、9、12、または13に列挙されるアミノ酸配列を有するCH1ドメインバリアントのうちの一つまたは複数を含み得る。一部の実施形態では、抗体は、第一のCH1ドメインバリアントを含有する第一の重鎖と第一の軽鎖とを含むものであり、第一の重鎖および第一の軽鎖が、第一の同族対を形成する。第一のCH1ドメインバリアントは、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175~176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含み得る。こうした第一のCH1ドメインバリアントは、第一の軽鎖に優先的に結合する。第一の軽鎖のCLドメインは、第一の重鎖への結合を変化させるように改変されてもよく、または改変されなくてもよい。
一部の実施形態では、抗体は、第二のCH1ドメインバリアントを含有する第二の重鎖と第二の軽鎖とを含むものであり、第二の重鎖および第二の軽鎖が、第二の同族対を形成する。第二のCH1ドメインバリアントは、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175~176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含み得る。こうした第二のCH1ドメインバリアントは、第二の軽鎖に優先的に結合する。第二の軽鎖のCLドメインは、第二の重鎖への結合を変化させるように改変されてもよく、または改変されなくてもよい。
多重特異性抗体または抗体断片のある実施形態では、抗体または抗体断片は、カッパ優先的なCH1ドメインバリアントおよびラムダ優先的なCH1ドメインバリアントを含み得る。一部の例では、カッパ優先的なCH1ドメインバリアントは、本明細書に開示されるカッパ優先的なCH1ドメインバリアントであり得、またラムダ優先的なCH1ドメインは、本明細書に記載されていても記載されていなくてもよいラムダ優先的なCH1ドメインであり得る。一部の例では、ラムダ優先的なCH1ドメインバリアントは、本明細書に開示されるラムダ優先的なCH1ドメインバリアントであり得、またカッパ優先的なCH1ドメインは、本明細書に記載されていても記載されていなくてもよいカッパ優先的なCH1ドメインであり得る。ある例では、カッパ優先的なCH1ドメインバリアントおよびラムダ優先的なCH1ドメインバリアントのいずれも、本明細書に開示されるバリアントである。
本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントのいずれかを使用して、カッパCLドメインまたはラムダCLドメインに対する対合の選択性を提供することができ、またCLドメインは、野生型または非野生型であり得る。さらに、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントのいずれかを使用して、抗体または抗体断片の構造内にカッパ/ラムダ対合の選択性を提供してもよく、これは抗体構造の残りの部分への、例えばCH2、CH3、VH、VL、またはCLドメインへの、さらなるアミノ酸改変の導入を伴うか、または当該導入を伴わない。例えば、本明細書に開示されるCH1ドメインバリアントは、軽鎖の対合の選択性をさらに増強し得るVH置換と共に用いられ得る(例えばVH:VL置換、例えばQ39E/K:Q38K/E(Dillon et al.,MAbs 2017 9(2):213-230)、またはQ39K+R62E:Q38D+D1RまたはQ39Y+Q105R:Q38R+K42D(Brinkmann et al.,MAbs 2017 9(2):182-212等))。
本発明の範囲に影響を与えることを意図するものではないが、本明細書に提供されるCH1ドメインバリアントは、CH2、CH3、または可変ドメインにおける別の改変を必要とせずに、野生型軽鎖(または野生型CLドメインを含むポリペプチド)の文脈においてカッパ/ラムダ対合の選択性を提供したが、こうした非CH1改変は、任意で、本明細書の発明者によって発見された新規のCH1ドメインバリアントと組み合わせて使用されてもよいということを強調する。これは、抗体の産生の分野において、特に多重特異性抗体で、CH1ドメインのみを改変することが有意なカッパまたはラムダの選択性をもたらすという、多くの報告された失敗を考慮すると、特に予想外である。
一部の実施形態では、抗体は医薬組成物の一部である。かかる組成物は、本明細書に記載されるCH1ドメインバリアントを含む複数のポリペプチド、例えば抗体を含有してもよい。
また、本開示は、こうしたCH1ドメインバリアントを取得する方法も企図している。本明細書に記載されるバリアントCH1ドメインは、合理的な設計(インシリコで)によって、または無作為に、例えばePCRもしくは当技術分野で公知の他の変異原性技術を使用して、特定されてもよい。一実施形態では、合理的な設計アプローチを使用して、バリアントCH1ドメインを設計する。こうしたアプローチのために、構造のセット、例えば実験に由来したタンパク質構造、例えばFab結晶構造、を構築し、分析して、CH1-CLドメイン界面(CH1-CLドメイン界面位置とも呼ぶ)にわたる接触に関与する溶媒露出位置を特定してもよい。当該セットは、例えば参照(野生型)のCH1、Cκ、およびCλに対して一致率が高いというような一定の特性を有する構造を選択することによって監督され得る。一部の実施形態では、一対の側鎖原子が、5Åのカットオフ距離の範囲内にあるならば、別の残基と接触している(または「接触状態」にある)として位置が記述または規定される。「CH1界面残基」は、CH1ドメイン内の残基であって、CκドメインまたはCλドメイン内の残基と接触する残基として規定されて得る。用語「残基」および「位置」は、この文脈で区別なく使用され得る。また、CH1-VH界面内のCH1位置(例えば、CH1の151位)におけるアミノ酸置換が、軽鎖のアイソタイプの選択性を変化させることも、発明者の予想外の発見である。したがって、一部の実施形態では、VHの残基と接触するCH1位置(例えば、一対の側鎖原子が、5Åのカットオフ距離の範囲内にある)も、合理的なCH1ドメインバリアントの同定のために選択され得る。
単独か組み合わせかによらず(例えば、シングレット、ダブレット、トリプレットなど)、どのアミノ酸位置を変化させるかの選択は、例えば異なる構造中のCH1とCLとの間またはCH1とVHとの間の界面を形成する際の当該位置の一貫した役割、構造全体における当該位置の接触性、当該位置と、抗原結合に影響を与える位置との関係、またはCH1:CLもしくはCH1:VHの界面の形成に、該界面にわたる分子間接触に直接関与することなくアロステリックな様式で影響を与える残基がもつ可能性などの、様々な異なるパラメータに依存し得る。一部の実施形態では、CH1ドメイン内のアミノ酸残基は、1)残基が、Cκセット内の構造の少なくとも10%において、軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCκセット内の構造の少なくとも90%において、10%超の溶媒接触表面積(SASA)率を有する場合(実施例1を参照)、または2)残基が、Cλセット内の構造の少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCλセット内の構造の少なくとも90%において10%超のSASA率を有する場合、または3)Cκセットおよび/もしくはCλセットの代表的セットの少なくとも10%のVHとの界面における残基が、Cκセットおよび/もしくはCλのセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有するならば、変異のために選択される。
さらに、本明細書で提供される、カッパまたはラムダへの選択性を与えるCH1ドメインにおける特有のアミノ酸置換の各々について、置換の結果として含まれるアミノ酸は、保存的アミノ酸置換によりさらに置換されて、同等のカッパまたはラムダへの選択性を提供する別のCH1ドメインバリアントを得ることができる。あるいは、CH1ドメインバリアントの各々について、野生型配列と比べてCH1ドメインバリアントに影響しなかった一つまたは複数のアミノ酸位置を、保存的置換により改変して、同等のカッパまたはラムダの選択性を提供する別のCH1ドメインバリアントを得ることができる。
「保存的アミノ酸置換」は、当技術分野で公知であり、そして一定の物理的および/または化学的特性を有する一つのアミノ酸が同じまたは類似の化学的または物理的特性を有する別のアミノ酸と交換されるようなアミノ酸置換を含む。例えば、保存的アミノ酸置換は、ある酸性/負電荷をもつ極性アミノ酸の別の酸性/負電荷をもつ極性アミノ酸での置換(例えば、AspまたはGlu)、ある非極性側鎖をもつアミノ酸の別の非極性側鎖をもつアミノ酸での置換(例えば、Ala、Gly、Val、Ile、Leu、Met、Phe、Pro、Trp、Cys、Valなど)、ある塩基性/正電荷をもつ極性アミノ酸の別の塩基性/正電荷をもつ極性アミノ酸での置換(例えば、Lys、His、Argなど)、ある極性側鎖をもつ無電荷のアミノ酸の別の極性側鎖をもつ無電荷のアミノ酸での置換(例えば、Asn、Gln、Ser、Thr、Tyrなど)、あるβ-分枝側鎖をもつアミノ酸の別のβ-分枝側鎖をもつアミノ酸での置換(例えば、Ile、Thr、およびVal)、ある芳香族側鎖をもつアミノ酸での別の芳香族側鎖をもつアミノ酸での置換(例えば、His、Phe、Trp、およびTyr)などであり得る。
次に、CH1ドメイン残基が変動するライブラリーを生成してもよい。一つまたは複数のCH1ドメイン残基は、ライブラリー内で変動してもよい。一部の実施形態では、約一~六のCH1ドメイン残基が、ライブラリー内で変動している。個々の残基位置におけるアミノ酸の多様性は、縮重コドン、例えばNNKを介して生成されて、所与のCH1ドメイン位置における少なくとも20種の天然アミノ酸のすべてを表すことが可能になり得る。選択されたCH1ドメイン位置は、点置換(シングレットとも呼ばれる)を生成するように個別に変動させてもよく、または位置の組み合わせのサブセットは、例えば、二重置換および三重置換(ダブレットおよびトリプレットとも呼ばれる)を生成するように組み合わせて変動させてもよい。一部の実施形態では、3D空間の近傍にあるCH1ドメイン位置を含むバリアントの組み合わせが生成され、例えば位置147×[124、126、145、148、175および181]である。
一部の実施形態では、CH1ドメインバリアントライブラリーを作製する方法は、a)一つまたは複数のカッパ定常(Cκ)ドメイン、一つまたは複数のラムダ定常(Cλ)ドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインを含有する構造のセットを提供すること、b)一つもしくは複数のCκドメイン位置および/または一つもしくは複数のCλドメイン位置と接触する一つもしくは複数の溶媒露出CH1ドメイン位置を、置換のために選択すること、c)ステップb)で特定された一つまたは複数のCH1ドメイン位置を、親のアミノ酸以外の任意のアミノ酸で置換すること、ならびにd)ステップc)のCH1バリアントドメインをコードするポリペプチドを合成して、CH1バリアントドメインライブラリーを構築すること、を含む。
一部の実施形態では、一つまたは複数のCκドメイン、一つまたは複数のCλドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、野生型である。一部の実施形態では、一つまたは複数のCκドメイン、一つまたは複数のCλドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、ヒト(すべての対立遺伝子機能性バリアントを含む)である。一部の実施形態では、ステップa)のCκアミノ酸配列は、IGKCによってコードされる。一部の実施形態では、ステップa)のCλアミノ酸配列は、IGLC1、IGLC2、IGLC3、IGLC6、またはIGLC7によってコードされる。特定の実施形態では、ステップa)のCλアミノ酸配列は、IGLC2によってコードされる。一部の実施形態では、結果として得られるCH1ドメインライブラリーは、CH1-CL界面またはCH1-VH界面にわたる相互作用を必要とするように設計される。
一部の実施形態では、置換のために選択される一つまたは複数のCH1アミノ酸残基が、(i)CH1:Cκ構造の代表的セットの少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCH1:Cκ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する、(ii)CH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する、または(iii)Cκおよび/もしくはCλ構造の代表的セットの少なくとも10%においてVHとの界面にあり、かつCκおよび/もしくはCλ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する。
一部の実施形態では、ライブラリーは、軽鎖のアイソタイプの選択性を改変させるような本明細書に開示される一つまたは複数のCH1の位置(例えば、141、147、151、170、171、181、183、185、187、もしくは218位、またはそれらの任意の組み合わせ)、および任意で一つまたは複数の対象とするさらなるCH1の位置を変化させることによって生成される。ある実施形態では、ライブラリーは、軽鎖のアイソタイプの選択性を改変させるような本明細書に開示される一つまたは複数のCH1の位置(例えば、141、147、151、170、171、181、183、185、187、または218位、またはそれらの任意の組み合わせ)における所定の置換を、変化させた一つまたは複数の対象とするさらなるCH1の位置と組み合わせることによって生成され得る。特定の実施例では、所定の置換は、A141D、A141E、K147F、P151A、P151L、F170E、P171E、S181K、S183R、V185R、T187R、またはK218P、またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
一部の実施形態では、ライブラリーは、カッパ軽鎖またはラムダ軽鎖への優先的な結合を示すCH1ドメインバリアントを特定するためにスクリーニングされる。こうしたスクリーニングは、例えば真核細胞、例えば酵母細胞、例えば酵母(Saccharomyces cerevisiae)などの適切な宿主細胞においてライブラリーを発現することによって開始され得る。宿主細胞においてライブラリー中に含まれるCH1バリアントドメインを発現した後、バリアントのライブラリーをスクリーニングして、例えばFACSまたはMACSを介して、所望の結合特性を有するそれらのバリアントを特定することができる。
一部の実施形態では、CκまたはCλドメインと優先的に結合するCH1ドメインバリアントを特定する方法は、a)一つまたは複数のカッパ定常(Cκ)ドメイン、一つまたは複数のラムダ定常(Cλ)ドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインを含有する構造のセットを提供すること、b)一つもしくは複数のCκドメイン位置および/または一つもしくは複数のCλドメイン位置と接触する一つもしくは複数の溶媒露出CH1ドメイン位置を、置換のために選択すること、c)ステップb)で特定された一つまたは複数のCH1ドメイン位置を、親のアミノ酸以外の任意のアミノ酸で置換すること、d)ステップc)のCH1バリアントドメインをコードするポリペプチドを合成して、CH1バリアントドメインライブラリーを構築すること、ならびにe)d)のライブラリーをスクリーニングして、CκまたはCλドメインに優先的に結合するCH1ドメインバリアントを特定することを含む。
一部の実施形態では、一つまたは複数のCκドメイン、一つまたは複数のCλドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、野生型である。一部の実施形態では、一つまたは複数のCκドメイン、一つまたは複数のCλドメイン、および一つまたは複数のCH1ドメインが、ヒト(すべての対立遺伝子機能性バリアントを含む)である。一部の実施形態では、ステップa)のCκアミノ酸配列は、IGKCによってコードされる。一部の実施形態では、ステップa)のCλアミノ酸配列は、IGLC1、IGLC2、IGLC3、IGLC6、またはIGLC7によってコードされる。特定の実施形態では、ステップa)のCλアミノ酸配列は、IGLC2によってコードされる。一部の実施形態では、結果として得られるCH1ドメインライブラリーは、CH1-CL界面にわたるまたはCH1-VH界面における相互作用を必要とするように設計される。
一部の実施形態では、置換のために選択される一つまたは複数のCH1アミノ酸残基が、(i)CH1:Cκ構造の代表的セットの少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCH1:Cκ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する、(ii)CH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつCH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する、または(iii)CH1:Cκおよび/またはCH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも10%においてVHとの界面にあり、かつCH1:Cκおよび/またはCH1:Cλ構造の代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する。
本明細書に記載される方法は、一つまたは複数の置換されたCH1アミノ酸残基が、ラムダCLドメイン(またはラムダCLドメインを含む軽鎖)と比較してカッパCLドメイン(またはカッパCLドメインを含む軽鎖)に対して優先的な重鎖の対合を駆動すること、またはその逆を検証することをさらに含んでもよい。蛍光標識細胞分取(FACS)、LC-MS、アルファLISA、およびSDS-PAGEを含むがこれに限定されない、様々な方法を使用して、優先的な軽鎖対合を評価することができる。一部の実施形態では、ステップc)で置換のために選択される一つまたは複数のCH1ドメイン位置は、所定の頻度で軽鎖との界面において生じ、例えば、任意の所与の野生型抗体構造のセットにおいて、選択されたCH1ドメイン位置が、構造の少なくとも10%においてCLドメインと接触する。一部の実施形態では、ステップc)で置換のために選択される一つまたは複数のCH1ドメイン位置は、任意の所与のCκまたはCλのセットの構造の少なくとも約90%以上において、約10%超の溶媒接触表面積率を有する。一部の実施形態では、ステップc)で置換のために選択される一つまたは複数のCH1ドメイン位置は、所定の頻度でVH領域との界面において生じ、例えば、任意の所与の野生型抗体構造のセットにおいて、選択されたCH1ドメイン位置が、構造の少なくとも10%においてVHと接触する。
CH1ドメインバリアントを特定するために本明細書に記載の方法を採用することにより、以下のCH1ドメイン位置を、置換のために選択した:114、116、118、119、121~124、124~143、147~154、160、162~165、167、168、170~172、174、175、176、178、180、181、183~185、187、190、191、197、201、203~208、210~214、216、および/または128位(EU番号付けに従って)。これらCH1ドメイン位置の任意の一つまたは組み合わせを置換することによって、特定のCLドメインに対して優先的に対合するCH1ドメインを生じ得る。結果として、こうしたCH1ドメインバリアントを含む重鎖と、特定のCLドメインを含む軽鎖とは、同族対を形成する可能性がより高く、すなわち、一つまたは複数のCH1ドメイン置換によって少なくとも部分的に駆動される同族対を形成する、重鎖および軽鎖間の優先的な対合が存在する。
一実施形態では、CH1ドメインバリアントは、Cκと優先的に対合し、結果として、Cκドメインを含有する軽鎖と、CH1ドメインバリアントを含有する重鎖との優先的な対合が駆動される。別の実施形態では、CH1ドメインバリアントは、Cλドメインと優先的に対合し、結果として、Cλドメインを含有する軽鎖と、CH1ドメインバリアントを含有する重鎖との優先的な対合が駆動される。ある例示的なCH1ドメイン置換は、カッパ軽鎖との優先的な重鎖対合を促進するものとして特定され、例えば147Fおよび/または183R、183Kまたは183Yであり、一方で、他のCH1ドメイン置換は、ラムダ軽鎖との優先的な重鎖対合を促進するものとして特定され、例えば141D、141E、141K、170E、170G、171E、171D、171G、171S、175M、181K、181B、184R、185R、187R、218Aまたは218Pである。したがって、かかるCH1ドメインバリアントを含む二重特異性抗体は、重鎖-軽鎖対合において、向上した正確性でもって生成され得る。一部の実施形態では、二重特異性抗体は、CH1λ(例えば、170E、170G、171E、171D、171G、171S、または175Mおよび/または181K、181B、184R、185R、187R、218Aおよび/または218Pと組み合わせた、141D、141Eまたは141Kなど)を含む第一の重鎖と、CH1κ(例えば147Fおよび/または183R、183K、または183Y)を含む第二の重鎖とを含有し、そのそれぞれが、その同族の軽鎖に対して優先的に対合する。一部の実施形態では、二重特異性抗体は、CH1κ(例えば、147Fおよび/または183R、183Kまたは183Yなど)を含む第一の重鎖と、CH1λ(例えば170E、170G、171E、171D、171G、171Sまたは175Mおよび/または181K、181B、184R、185R、187R、218Aおよび/または218Pと組み合わせた、141D、141Eまたは141Kなど)を含む第二の重鎖とを含有し、例えば「141D、171Eおよび185R」または「141D、170Eおよび187R」であり、そのそれぞれが、その同族の軽鎖に対して優先的に対合する。
本明細書に記載される方法を用いることによって得られたCH1バリアントドメインをコードするポリペプチドは、宿主細胞、例えば真核細胞において組換えで発現されてもよい。一部の実施形態では、CH1バリアントドメインは、酵母において発現される。一部の実施形態では、酵母菌株は、酵母(Saccharomyces cerevisiae)である。一部の実施形態では、酵母菌株は、一つまたは複数の野生型カッパ軽鎖および一つまたは複数の野生型ラムダ軽鎖を共発現する。
本発明を実証するために、実施例を以下に提供する。これらの実施例は、本発明を任意の特定の用途または動作理論に制限することを意図するものではない。
実施例1:ライブラリーにおける多様化のためのCH1ドメイン位置のインシリコ選択
Fab結晶構造のセットを、タンパク質データバンク(PDB)から構築し、そして構造が誘導するアプローチに使用して、多様化のためのCH1-CL界面残基を特定した。
2,367種のFab結晶構造である最初のセットを、参照(野生型)のCH1、CκおよびCλの配列(以下に示す)に対して高い一致率を有する構造を選択することによって狭めた。CH1のアライメントのための参照配列は、CH1固有のもの(EU残基118~215)にIgG1ヒンジの一部(EU残基216~229)を合わせたものに及ぶ。CκおよびCλの参照配列は、それぞれEU残基番号108~214および107A~215に及ぶ。
CH1(プラス上方から中央のヒンジ)の参照:ASTKGPSVFPLAPSSKSTSGGTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSSLGTQTYICNVNHKPSNTKVDKKVEPKSCDKTHTCPPC(配列番号1)。
Cκの参照:RTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHKVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC(配列番号2)。
Cλの参照:GQPKAAPSVTLFPPSSEELQANKATLVCLISDFYPGAVTVAWKADSSPVKAGVETTTPSKQSNNKYAASSYLSLTPEQWKSHRSYSCQVTHEGSTVEKTVAPTECS(配列番号3)。
残基は、一対の側鎖原子が、5Åのカットオフ距離の範囲内にあるならば、「接触している」状態にあるとして規定した。CH1界面の残基を、個々の構造において一つまたは複数のCκまたはCλ残基と接触した残基として規定した。
個々の重鎖残基および軽鎖残基の溶媒接触表面積(SASA)は、「遊離状態」で、すなわちそれぞれ軽鎖および重鎖と対合していない状態で、計算した。このSASA率は、当該残基のSASAの、残基と同じアミノ酸(すなわちX)を組み込んでいる単離Gly-X-Glyトリペプチドモデルの残基のSASAに対する比として規定した。溶媒に露出する残基は、10%超のSASA率を有する残基として規定した。
高い一致率によって結晶構造の最初のセットを狭めることで、結果的に、183種のCH1:Cκ構造(「Cκセット」)および43種のCH1:Cλ構造(「Cλセット」)であるセットの同定がされた。構造において欠損しているアミノ酸に起因するアラインメント内のギャップを考慮した後で、Cκセット内のすべてのエントリーは、CH1およびCκの参照配列と100%一致であったが、一方でCλセット内のエントリーは、参照配列と>99%の一致であった。
CκおよびCλ間の構造に基づく配列アラインメントを以下に示す。CH1は、CκおよびCλの両方と、後者のドメイン間では配列同一性が低いにもかかわらず、安定した界面を形成する。BLOSUM62スコアによる保存的置換および半保存的置換は、それぞれ「|」および「:」を用いて示される。ドメイン間の配列同一性は38.3%である(107個のCκ残基に対して41個の一致)。
Figure 2022550172000002
下線を引いたアミノ酸は、CH1ドメインと接触するCκおよびCλ残基を表す。この決定は、CκおよびCλのセットにおけるFab構造に対するコンセンサスに基づく。25個のCκ界面残基と26個のCλ界面残基が存在する。2×2のマトリックスを、CκまたはCλ(N=28)のいずれかで界面にある位置に焦点を当てて、かつ(1)所与の位置にある残基がCH1と接触するかどうか、および(2)その位置にあるアミノ酸がCκとCλとの間で同一であるかどうかに応じて構築した(表1を参照)。
Figure 2022550172000003
表1は、構造的に保存される、すなわちEU残基番号付けが同一であるが、アミノ酸同一性は異なる、CH1ドメインと接触する14のCκおよびCλの位置であるセットが存在することを強調している。表2は、14のアミノ酸位置(EU番号付け)を列挙し、カッパおよびラムダ軽鎖中に存在するアミノ酸を示す。CκおよびCλの界面残基の同一性におけるこのような差異は、CκまたはCλにのみ特異的に結合するが、両方には特異的に結合しない変異型CH1ドメインを生成するために利用され得る。
Figure 2022550172000004
ライブラリー内の変異の選択のための最初の閾値として、個々のCH1ドメイン位置が、以下の基準を満たす必要があった:1)当該位置が、Cκセット内の構造の少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつその位置における残基が、Cκセット内の構造の少なくとも90%において10%超のSASA率を有すること、または2)当該位置が、Cλセット内の構造の少なくとも10%において軽鎖定常ドメインとの界面にあり、かつその位置における残基が、Cλセット内の構造の少なくとも90%において10%超のSASA率を有すること、または3)当該位置が、CH1:Cκセット(Cκセット)もしくはCH1:Cλセット(Cλセット)内の構造の少なくとも10%におけるVH領域との界面にあり、かつCκおよび/またはCλセット内の構造の少なくとも90%において、10%超のSASA率を有すること。界面の規定は、任意のCLドメイン残基、すなわち表2に列挙された十四個のCLドメイン残基であるセットを含むがこれに限定されない当該残基とのCH1残基の接触、または任意のVH残基とのCH1残基の接触、を考慮する。
この閾値基準に基づいて、三十のCH1アミノ酸位置であるセットを、(Cys220を考慮から除外した後)潜在的な包含のために特定した。このより大きなセットから、25のCH1位置の一群を、ライブラリー内で変動させるために選択した。各位置におけるアミノ酸の多様性は、20種すべての天然アミノ酸を表す縮重NNKコドンを介して生成された(Stemmer et al.,Proc Natl Acad Sci USA 1994 Oct 25;91(22):10747-51)。アミノ酸置換を、25のCH1位置の各々で個別になし、そして単一置換のサブセットを選択的に組み合わせ、例えば、二重変異体および三重変異体を生成した。最終的なライブラリーの設計は、25のシングレット(単一のCH1位置でのNNKコドンの多様化)、48のダブレット変異体(二のCH1位置でのNNKコドンの多様化)、および16のトリプレット変異体(三のCH1位置でのNNKコドンの多様化)を表す89種のCH1オリゴヌクレオチドからなった。
実施例2:酵母で共発現するCκおよびCλ軽鎖のCH1ドメインバリアントライブラリー
ヒトCH1ドメインバリアントのライブラリーを構築し、野生型ヒトIgG CκおよびCλ軽鎖を共発現する操作された酵母菌株中で発現させた(Cλに優先的なCH1置換およびCκに優先的なCH1置換のその後の選択を可能にさせる、様々な発現レベルで)。
二方向性の発現プラスミド(pAD7064およびpAD4800)が構築されたが、その各々が、野生型ヒトIgG軽鎖カッパおよびラムダ定常ドメイン、および酵母(S.cerevisiae)のURA3遺伝子(選択マーカー)に隣接した、酵母(Saccharomyces cerevisiae)のGal1/Gal10プロモーター領域を含有した。プラスミドpAD7064およびpAD4800は、Gal1/10プロモーター領域に対して、カッパ定常ドメインおよびラムダ定常ドメインの配向が異なっていた。固有の制限酵素部位(PME-IおよびSFI-I)が、各プラスミド内のカッパ定常ドメインおよびラムダ定常ドメインの上流に配置された。pAD7064およびpAD4800は、別個にPME-IおよびSFI-Iで消化され、その後、PCR増幅DNA挿入物(ADI-26140軽鎖領域;Gal1/10プロモーター領域;および、各プラスミドへの相同組み換えを介してアセンブリを誘導する5’末端および3’末端を伴う、異なるようにコードされる(「変性される」)ADI-26140軽鎖可変領域(IDT社gblock))とともに、操作された酵母菌株に形質転換された。形質転換された酵母を、URA3+を欠く固体寒天プレート上に播種し、30℃で48時間増殖させた後、クローンを採取し、DNAを抽出して精製した。配列決定後、以下の二つの二重軽鎖DNA構築物が特定された:(1)Gal10::ADI-26140-VL-Cκ Gal1::ADI-26140-VL-Cλ(ヒトCλ、この支配的なプロモーターの制御下でその後のCκに優先的なCH1置換の選択を可能にする);および(2)Gal10::ADI-26140-VL-Cλ Gal1::ADI-26140-VL-Cκ(ヒトCκ、この支配的なプロモーターの制御下でその後のCλに優先的なCH1置換の選択を可能にする)。ADI-26140は、抗鶏卵リゾチーム(HEL)IgGである。
重鎖発現については、Gal1プロモーター、SFI-I制限部位、ヒトIgG重鎖のCH2-CH3ドメイン(IgG1(N297A))、およびTRP1(選択マーカー)を含有するDNAベクター(pAD4466)を構築した。
並行して、CH1ドメインバリアントDNA断片の二つの独立したプールを、pAD4466への挿入のために生成した。第一のプールは、実施例1に記載されるインシリコ設計アプローチを使用して生成された。第二のプールは、誤りがちのPCR(ePCR)を介して生成された。簡潔に述べると、変異原性ヌクレオチド類似体dPTP(0.01mM)および8-オキソ-DGTP(0.01mM)が、(a)それぞれ1:100および1:100の希釈、または(b)それぞれ1:100および1:10の希釈で、PCR反応に含まれた。
pAD4466をSFI-Iで消化し、ADI-26140 HC可変領域をコードするPCR増幅DNA、および合理的な設計努力またはePCRからのCH1ドメインバリアントDNAと共に、CκおよびCλを発現する酵母菌株に導入した。各DNA断片は、消化したプラスミドまたはPCR断片(ADI-26140重鎖可変領域またはCH1タンパク質ドメイン)とのアセンブリを誘導する(相同組み換えを介して)5’末端および3’末端において適切なDNA配列を保有していた。
個々のライブラリーのアセンブリを、天然の酵母(Saccharomyces cerevisiae)の相同組み換えプロセスを介して行った。各ライブラリーの形質転換細胞の希釈物を、ウラシルおよびトリプトファンを欠いた培地に播種し、各ライブラリーのメンバー数を定量した。各ライブラリーで、10を超えるメンバーに達した。各(HCおよび二重LC)プラスミドの存在を選択するために、形質転換細胞の残りの部分を、ウラシルおよびトリプトファンを欠いた液体培地中で培養した。
実施例3:軽鎖結合に影響を与えるCH1ドメイン位置の特定
ライブラリーは、先に記載されるように増殖させた(例えば、国際公開第2009036379合;国際公開第2010105256号;国際公開第2012009568号;Xu et al.,Protein Eng Des Sel.2013 Oct;26(10):663-70を参照)。簡潔に述べると、IgGの誘導および提示後、酵母細胞(約10^7~10^8)を、PBSF中で、1:100希釈したヤギ抗ヒトF(ab’)2のカッパ-FITC(Southern Biotech社、アラバマ州バーミンガム、カタログ番号2062-02)および1:100希釈したヤギ抗ヒトF(ab’)のラムダ-PE(Southern Biotech社、アラバマ州バーミンガム、カタログ番号2072-09)で、4℃で15分間染色した。氷冷洗浄緩衝液で2回洗浄した後、細胞ペレットを0.4mLのPBSF中で再懸濁し、ストレーナーキャップ付き分取チューブに移した。FACS ARIAソーター(BD Biosciences社)を使用して分取を行い、(1)カッパ軽鎖の相応な欠如を伴ってラムダ軽鎖を増加させるために(図2A)、または(2)ラムダ軽鎖の相応な欠如を伴ってカッパ軽鎖を増加させるために(図2B)、分取ゲートを決定した。選択の三ラウンド後、ウラシルおよびトリプトファンを欠いた培地に酵母を播種し、配列同定用に単一の単離株を生成した。
固有の配列を表す個々のクローンを、96ウェルプレート中で培養した。IgGの誘導および提示後、約2×10の酵母細胞を、PBSF中で、1:100希釈したヤギ抗ヒトF(ab’)2のカッパ-FITC(Southern Biotech社、アラバマ州バーミンガム、カタログ番号2062-02)および1:100希釈したヤギ抗ヒトF(ab’)のラムダ-PE(Southern Biotech社、アラバマ州バーミンガム、カタログ番号2072-09)で、4℃で15分間染色した。氷冷洗浄緩衝液で2回洗浄した後、細胞ペレットを0.1mLの洗浄緩衝液中に再懸濁し、96ウェルプレートハンドラーを備えたBD FACS Canto機器で評価した。個々の固有クローンを、抗カッパ蛍光強度の中央値(MFI)の抗ラムダMFIに対する比(カッパ:ラムダ比)(図3)についてスコア付けし、次いで野生型CH1配列(「親」)を有する対応する株と比較して、FOPを計算した。
以下のCH1ドメイン位置(EU番号付け)が、軽鎖の結合の選択性、すなわちカッパCLドメイン(またはカッパCLドメインを含有する軽鎖)またはラムダCLドメイン(またはラムダCLドメインを含有する軽鎖)のいずれかに対する優先的な結合、に影響を与えるものとして特定された:118、119、124、126~134、136、139~141、143、145、147~154、163、168、170~172、175~176、181、183、185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位。表3は、カッパ軽鎖に対して優先的である、選択から特定されたCH1配列の一覧を提供する。配列の欄内の太字のアミノ酸残基は、置換された位置、すなわち親とは異なるアミノ酸置換を示す(配列番号1)。表4は、ラムダ軽鎖に対して優先的である、選択から特定されたCH1配列の一覧を提供する。配列の欄内の太字のアミノ酸残基は、置換された位置を示す。
Figure 2022550172000005
Figure 2022550172000006
Figure 2022550172000007
Figure 2022550172000008
Figure 2022550172000009
Figure 2022550172000010
Figure 2022550172000011
Figure 2022550172000012
予想外に、CH1:軽鎖界面ではなく、VH:CH1界面に位置するいくつかのCH1アミノ酸置換が、3鎖系においてカッパ結合の選択性を生じさせることが見出された。特に、変異セットK147V+P151AおよびP151L+N201S(配列番号36および70、表3)より、それぞれ18.1および10.4のカッパFOP値が得られた。位置CH1:147がCH1:LC界面にあるが、CH1:201はそうではない(完全に溶媒に露出しており、いかなるドメイン間の界面の一部でもない)。したがって、これら高FOPのクローンの両方におけるP151置換の出現が、ラムダに対するカッパ選択性を決定する際に、この位置の潜在的な役割を示唆している。理論に拘束されることを意図するものではないが、このような遠位の変異は、以下に論じる理由によりHC:LCの対合に影響を与えると考えられており、そのためラムダよりも優先的なカッパの対合のためにVH:CH1界面における変異を利用することが可能であり得る。
第一に、P151は、VHドメインとCH1ドメインとの間のいわゆる「ボールソケットジョイント(ball-and-socket joint)」の一部である(Lesk A.M.et al.,Nature.1988 Sep 8;335(6186):188-90;Landolfi N.F.et al.,J Immunol.2001 Feb 1;166(3):1748-54)。このジョイントは、その抗体の可変ドメインと定常ドメインとの間にある「エルボ角度」への影響によりドメイン内柔軟性を調節すると仮定されている(Stanfield R.L.et al.,J Mol Biol.2006 Apr 14;357(5):1566-74)。ボールソケットジョイント内の置換は、この領域における単一のアミノ酸置換に起因して中和活性が低下した抗IFN-ガンマモノクローナル抗体の場合のように、機能的結果を有する可能性がある(Landolfi N.F.et al.,J Immunol.2001 Feb 1;166(3):1748-54)。この効果は、抗原結合界面における直接的な変化によるものではなく、変化した柔軟性およびアロステリックな機構に起因する。第二に、ラムダ定常ドメインをもつFabは、カッパドメインをもつFabと比較して、より大きな範囲のエルボ角度を有することも知られている(Stanfield R.L.et al.,J Mol Biol.2006 Apr 14;357(5):1566-74.doi:10.1016/j.jmb.2006.01.023.Epub 2006 Jan 25.)。この高い柔軟性は、VLドメインとCLドメインとの間のいわゆるスイッチ領域における単一の残基の挿入に起因している。第三に、Fab結晶構造のさらなる分析(Adimab社の未発表データ)により、ボールソケットジョイント領域における原子パッキングの、カッパFabとラムダFabとの間の違いが明らかにされている。すなわち、ボールソケットジョイントによるFabの柔軟性の調節が、カッパ軽鎖およびラムダ軽鎖を有するFab間の固有の違いと一緒になって、VH:CH1界面における変異による、ラムダと比較したカッパの選択性の差異を導出する新規の機構を示唆する。
実施例4:カッパ優先的またはラムダ優先的な軽鎖の対合を伴うCH1ドメインバリアントの特定および特徴解析
CκおよびCλの選択性の増加のための選択から導出されたクローンを、カッパおよびラムダ間のMFI比に基づいて、さらなる特徴解析のために選択した(図4を参照)。20種のアミノ酸(NNK)の各々に対して、対象とする各位置(141、147、または183)において単一の変異をもつDNAのプールを、単離して、増幅した。適切な軽鎖塩基株を使用して、これらの単一の位置を標的とするライブラリーを、前述した様式で構築した。四つのライブラリーを、CH1ドメインのそれぞれ141、147、183、または147+183位に存在する変異を含めて構築した。カッパ選択性またはラムダ選択性のための選択は、上述のように実施した。前述のように結果物を配列決定し、適切な親と比較したカッパまたはラムダの選択性についてのFACSに基づく定量を実施して、軽鎖のカッパまたはラムダに優先的な対合をもたらしたアミノ酸置換を決定した。
141、147、および183位の各々においてアミノ酸残基置換を有するいくつかのCH1ドメインバリアントが、カッパCLドメイン(またはカッパCLドメインを含有する軽鎖)またはラムダCLドメイン(またはラムダCLドメインを含有する軽鎖)のいずれかに対して対合の選択性を有するものとして特定された。CH1ドメインの141位における、D、R、またはQでの置換(野生型のAと比較して)で、ラムダCLドメイン(またはラムダCLドメインを含有する軽鎖)との優先的な対合が増加する(すなわち、カッパ:ラムダのMFI比が減少)(図5を参照)。CH1ドメインの147位における、F、I、T、Y、L、R、N、E、H、MまたはQでの置換(野生型のKと比較して)で、カッパCLドメイン(またはカッパCLドメインを含む軽鎖)との優先的な対合が増加する(すなわち、カッパ:ラムダのMFI比が増加)(図5を参照)。CH1ドメインの183位における、R、K、Y、W、E、FまたはQへの置換(野生型のSと比較して)で、カッパCLドメイン(またはカッパCLドメインを含有する軽鎖)との優先的な対合が増加する(すなわち、カッパ:ラムダのMFI比が増加)(図5を参照)。表5は、対合の選択性を駆動する特定のアミノ酸置換を有する観察されたCH1ドメインバリアントの数を示す。
Figure 2022550172000013
次に、IgG様形式(2つのFab領域が二量体Fc分子にN末端で結合した)の対照標準二重特異性抗体(2重鎖×2軽鎖)に対する、特定したCH1ドメインバリアントの影響を評価した。二つの承認された臨床治療抗体ウステキヌマブおよびパニツムマブに由来するVH-CH1配列を使用した。重鎖の所望されるヘテロ二量体対合を促進するために、「knob」変異(S354C、T366W)および「hole」変異(Y349C、T366S、L368A、Y407V)を導入した。標準プロトコルによりHEK293細胞にトランスフェクションする前に、DNAプラスミドを、サンガー法シーケンシングにより確認した。
トランスフェクトされたHEK細胞をCD optiCHO培地(Invitrogen社)中で培養し、トランスフェクション後6日目に上清を回収し、プロテインA系のアフィニティ精製を行った。精製したIgGをGingisKHAN(登録商標)(Genovis AB社)で処理し、Fab領域をFc部分から酵素的に切断した。
精製したFabに対してLCMSを実行し、各IgG成分の配列(2重鎖×2軽鎖)を確認し、各成分の相対割合を決定した(図7を参照)。簡潔には、精製したIgGをGingisKHANで消化し、Fab領域をFc部分から酵素的に切断した。Fabサンプルを、65℃で維持されたApplied Biosystems社POROS(登録商標)R2 10μmカラム(2.1×30mm、0.1mL)を用いて、Agilent 1100シリーズHPLCに注入した。注入後、2mL/分の流量で、2~95%アセトニトリルの0.21分のグラジエントにより、カラムからサンプルを溶出した(移動相A:HO中0.1%のギ酸、移動相B:アセトニトリル中0.1%のギ酸)。分流弁を使用して、150μL/分の総流量をBruker社maXis 4G質量分析計にロードした。質量分析計は、陽イオンモードで、700~2500m/zの範囲で実行した。その他のソースパラメーターは、以下のように設定した:キャピラリーを5500Vに、ネブライザーを4.0Barに、乾燥ガスを4.0L/分に、および乾燥温度を200℃に設定した。取得したMSスペクトルを、Bruker社Compass Data Analysisバージョン4.1を使用して分析した。理論上の配列と比較して、マス測定に基づいて、インタクトなFab種の検出を確認した。種それぞれの相対的な定量を、種ごとのピークの強度を全てのピーク強度の総和と比較して計算した。
両方の重鎖が野生型である場合、不正確な対合が約30%の確率で発生する。しかしながら、重鎖が本明細書に記載されるCH1バリアントドメインを含む場合、重鎖と軽鎖との正しい対合が有意に向上する(図7および表6を参照)。pani軽鎖は野生型である。uste軽鎖はラムダ融合である。HC1はpaniであり、LC1はpaniカッパであり、HC2はusteであり、LC2はusteラムダである。例えば、第一の重鎖(HC1)がK147FおよびS183R/K/Yを含有し、第二の重鎖がA141Dを含有する(それぞれBsAb10、12、および14)場合、誤対合は、少なくとも半分に緩和され、すなわち6.8%、10.5%、または11%のみの確率で生じる。実際に、141位における単一の置換(141D)は、誤対合の50%の減少、すなわち6.1%対3.1%のHC1-LC2および22.8%対9.9%のHC2-LC1(BsAb2)、をもたらす。それに基づいて、出願人は、表7に、カッパまたはラムダの軽鎖/CLドメインの選択性を有する例示的なCH1ドメイン配列を提供する。
Figure 2022550172000014
Figure 2022550172000015
精製された抗体の発現および質を、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により評価した。簡潔に述べると、Agilent 1 100 HPLCを使用して、カラムクロマトグラフィー(TSKgel Super SW3000カラム)を観察した。使用前に、抗体-カラム相互作用の可能性を最小化するために、高グリコシル化して凝集したIgGでカラムを予め馴化し、洗浄緩衝液(200mMリン酸ナトリウム、250mM塩化ナトリウム pH6.8)で平衡化した。約2~5μgのタンパク質サンプルをカラムに注入し、流量を0.400mL/分に調整した。タンパク質の遊走を波長280nmで観察した。合計アッセイ時間は、約11分であった。ChemStationソフトウェアを使用してデータを分析した。SECプロファイルは、CH1ドメイン置換が、野生型と比較してバリアントプロファイルに影響を与えないことを確認した(データは示さず)。
精製した二重特異性抗体のヒトIL-12B(Uste)およびヒトEGFR(Pani)への結合についての結合親和性および結合動態を測定し、CH1バリアントドメインが標的結合に影響を与えなかったことを確認した(図6A~6Eを参照)。100nMの抗原を含んだOctet(登録商標)QKe機器(ForteBio社)を使用して、二重特異性IgGサンプルを抗hIgG Fcセンサーチップ上で捕捉し、IL12BまたはEGFRへの結合動態を測定した(結合速度:180秒および解離速度:180秒)。BLI分析は、アッセイ緩衝液として1×キネティクス緩衝液(ForteBio社)を使用して、29℃で実施した。まず抗ヒトIgG Fc捕捉(AHC)バイオセンサー(ForteBio社)を、アッセイ緩衝液中に五分間以上予浸した。二重特異性IgGサンプル(5μg/mL)を、センサー上で300秒間捕捉した。次いで、センサーをアッセイ緩衝液中に120秒間浸漬し、ベースラインを確立してから、IL12BまたはEGFRタンパク質(100nM濃度)への結合を測定した。IL12BまたはEGFRの解離は、センサーをアッセイ緩衝液中で180秒間動かすことによって測定した。全てのステップにおいて攪拌は1000rpmであった。Octet(登録商標)Data Analysisソフトウェア バージョン8.2.0.7を用いて、参照サブトラクション、解離に基づく工程間補正、1対1結合モデル、および全体的適合(global fit)(センサーによって非結合のRmax)を使用して、動態パラメータを生成した。結合速度定数(ka)、解離速度定数(kd)、および平衡定数(K)の値を、各測定に対して個別に割り当てた。
実施例5:141×181×218ライブラリーの構築物および選択
ラムダCLドメインとの優先的な対合をもたらすさらなるCH1アミノ酸置換も特定された。従前の選択データならびに構造解析に基づいて、三つのCH1位置のセット(141、181、および218)を、さらなる多様化(variegation)のために選択した。141位におけるアミノ酸多様性は、六種の天然アミノ酸(D、T、A、E、K、およびN)を表す縮重コドンRMWを介して生成された。181および218位におけるアミノ酸の多様性は、20種の天然アミノ酸のすべてを表す縮重コドンNNKを介して生成された。ライブラリー設計には、これら三つの位置におけるアミノ酸の可能な組み合わせがすべて含まれ、多様性は2,400種類であった。GAL10プロモーター(GAL1::ADI-26140 VL-Ck x GAL10::ADI-26140 VL-Cl)下でラムダ軽鎖を有する軽鎖株を使用して、このライブラリーを、前述のように構築した。ラムダ選択性のための選択は、抗ヒトカッパ-FITC抗体および抗ヒトラムダ-PE抗体を用いた染色と、その後の前述のような複数ラウンドの細胞分取を介して行われた。結果物(96のクローン)を前述のように配列決定し、親株に対するラムダ選択性についてのFACSに基づく定量化を定量した。野生型(「WT」)および以前に特定されたリードクローンA141Dを解析に含めた。これらのデータに基づいて、親およびA141Dよりも、軽鎖ラムダの優先的な対合において最も大きな改善をもたらしたアミノ酸の組み合わせが特定された。
図8は、結果物であるクローンの大部分が、FOP値によって決定されるように、ラムダ鎖と対合する際により高い選択性を有することを示す。表8は、図8において印した上位13種のクローンに関する、CH1ドメイン置換およびラムダ:カッパのMFI比のFOP値を提供する。
Figure 2022550172000016
分析は、181位におけるKへの置換および218位におけるL、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、またはWへの置換とペアの、141位におけるD、KまたはEへの置換が、結果物であるクローン間で高頻度であり、A141Dよりもラムダ軽鎖の選択性を増加させる(ラムダ:カッパMFI比の増加)ことを示した。図9は、CH1の141位におけるD、181位におけるK、および218位における様々なアミノ酸を有するクローン内で測定された、個々のおよび平均のFOP値を示す。リードCH1配列を、LC染色(このプロセスはその後すべてのアッセイで採用される)およびクローンに戻すようにクローニングし、そしてラムダ選択性を、三つ組でFOP値を計算することによって確認した(図10)。
追加の分析により、哺乳類IgG産生用の9種の固有の候補CH1配列が生成された(表9を参照)。
Figure 2022550172000017
この9種の候補CH1配列を、野生型(WT)(すなわち、「ASK」)およびA141D(すなわち、「DSK」)と共に、標準的な方法を介して哺乳類発現ベクターにクローニングした。ラムダ選択性を決定するために、所望の重鎖、ラムダ軽鎖、およびカッパ軽鎖を表すプラスミドを、2:1:1のプラスミド比でHEK293細胞にトランスフェクトした。トランスフェクトされたHEK細胞を培養し、IgGを前述のプロトコルを使用して精製した。理論に拘束されることを意図するものではないが、およそ等しい量の総重鎖ポリペプチドおよび総軽鎖ポリペプチドを発現することにより(HC:カッパLC:ラムダLC=「2:1:1」、ここでは総HC:総LC=1:1が得られる)(すなわち、過剰でないHCおよび過剰でないLC)、発明者が様々なバイアスを回避することができることは明らかであり、それにより、CH1ドメインバリアントの真のカッパまたはラムダ選択性が可視化された。
ラムダ選択性のFACSに基づく定量化を、この哺乳類産生IgGに対して行った。図11は、FACSプロットを提供し、また図12および表10は、9種のCH1バリアントおよび野生型(WT)およびA141D(すなわち、「DSK」)に関するFOP値(ラムダ:カッパのMFI)を提供する。図13は、CH1が141位においてDである場合に、181位または181および218位におけるさらなる置換が、ラムダ選択性をさらに向上させることを示す(ラムダ:カッパのMFI比に基づく)。
Figure 2022550172000018
さらに、還元された全長IgGのLCMSデータを使用して、精製されたIgGサンプル中のラムダ軽鎖およびカッパ軽鎖の相対量を決定した。図14は、カッパ軽鎖(LC)と対合した種の%とラムダ軽鎖と対合した種の%とを比較する。
これらデータの解析により、三種のCH1配列(それぞれDKP、DKA、およびDKK置換を有する配列番号143、142、および141)が、親および以前に特定されたリードA141Dよりもラムダ選択性が向上していることが得られた。
これらCH1配列がカッパ軽鎖と対合するか否かを判定するために、候補CH1重鎖プラスミドを、HE293細胞に、1)カッパ軽鎖、または2)ラムダ軽鎖、のいずれかとともにトランスフェクトした。カッパ選択性をもつCH1としてのK147F S183Rと、野生型(WT)、A141Dもまた、対照として含めた。トランスフェクトされたHEK細胞を培養し、標準的な方法により精製した。連結された重鎖および軽鎖のFabを、前述の方法を使用して精製されたIgGから生成した。標準方法を使用してプロセス収率を決定し、野生型(WT)のプロセス収率に対して正規化して、「FOP」プロセス収率を計算した。プロセス収率FOPに基づくと、カッパLCのみが存在する(しかしラムダLCはない)場合で、A141D、A141D S181K、A141D S181K K218A、およびA141D S181K K218Pのすべてが、依然としてカッパLCに結合したが、カッパLCとよりもラムダLCとでより多くの結合が生じた(図15)。カッパ-Fabおよびラムダ-FabのFab Tmを、BioRad社CFX96 RT PCRを用いて示差走査型蛍光分析法により測定した(図16)。各CH1バリアントについて、ラムダ対合FabのTmの相対的ゲイン(「相対的ラムダTmゲイン」または「正味ラムダTmゲイン」)は、[ラムダ対合WT Fabに対するラムダ対合バリアントFabのTm変化(「ΔラムダTm」)]-[カッパ対合WT Fabに対するカッパ対合バリアントFabのTm変化(「ΔカッパTm」)]として規定されるが、これを計算した(図17)。図17に示すように、相対的ラムダTmゲインは、S181またはS181およびK218におけるさらなる置換で増加した。理論に拘束されることを意図するものではないが、図16および図17に基づいて、カッパLC対合の不安定化が、相対的ラムダTmゲインおよびラムダCLとの対合増加に寄与したようである。
実施例6:141×ALLライブラリーの構築物および選択
さらなるライブラリーを構築して、141位における置換とペアにしたときにラムダ優先的な結合を駆動するCH1内の追加の残基をサンプリングした。六つの新しいライブラリー(LAD11522~LAD11527)を、CH1の三つの領域(DOR1、DOR2、およびDOR3)にわたって最大三つの置換を有するように設計した(表11)。合わせて、六つのライブラリーは、141位とペアにした対象とする三つのドメイン内に二つの置換を含む、全ての可能性のある置換のセットを表す。全てのライブラリーにおいて、141位におけるアミノ酸多様性は、縮重コドンRMWを介して生成され、また他の二つの変化させた位置におけるアミノ酸多様性は、縮重コドンNNKを介して生成された。ライブラリーは、前述の方法を使用して構築した。ラムダ選択性のための選択は、先に記載したように実施した。
Figure 2022550172000019
FACS選択の第二ラウンド後、選択の結果物の多様性CH1を単離し、適切な二鎖の軽鎖株に再クローニングして、ライブラリー内の減少したカッパ軽鎖発現を回収した。この多様性CH1を、適切なプライマーを用いたPCR増幅および標準DNA精製を使用して単離した。次いで、このDNA断片のプールを、ADI-26140重鎖可変領域を用いてエレクトロポレーションし、そしてプラスミドを、適切な二鎖軽鎖株に消化した。
結果物を前述のように配列決定し(図18)、親株に対するラムダ選択性についてのFACSに基づく定量化を定量した。以前に特定されたリードクローンA141D S181K K218Pを、解析に含めた。これらデータに基づいて、親よりも、軽鎖ラムダ優先的な対合において最も大きな改善をもたらしたアミノ酸の組み合わせを特定した。
28種の固有のCH1配列を含有する上位46種のクローン(表12)を、酵母中でIgGとして発現した。野生型(WT)、A141D(または「DSK」)、および実施例5の141×181×218シリーズからのリードの一部(DKP、DKA、KKE、KKP、およびEKK)と共に、新規CH1配列を、フローサイトメトリーによって決定されたFOP値で比較した(ラムダMFI:カッパMFI)(図19)。図19の矢印で印されたデータ点に対応する配列番号155、157、159、162、163、164、または165のCH1配列を有する少なくとも七種が、試験された141×181×218のリードの値と同等またはそれよりも高いFOP値を示した。
Figure 2022550172000020
Figure 2022550172000021
実施例7:141×(170/171)×(185/187)シリーズの構築物およびスクリーニング
実施例6の結果の分析により、F170、P171、V185、およびT187を含む対象とする四つの新しい位置/残基が得られた。170、171、185、および187位において高頻度で観察されるアミノ酸に基づいて、以前の試験で高いFOP値を生じた141と共に(例えば、141位において高頻度のEおよびD、141×ALLの結果物の170または171位において高頻度のE、ならびに141位が置換され171位と独立している場合に185および/または187位において高頻度のR)、CH1ドメイン当たり最大三つのアミノ酸置換を有する14種の固有のCH1ドメインバリアント(表13)を、リードのラムダ優先的な置換のセットの候補として合理的に設計した。表13の14種のリードは、「A141E;V185R;T187R」(配列番号163)および「A141E;P171E;V185R(配列番号159)」を含み、これらは実施例6で試験した。
Figure 2022550172000022
14種のCH1ドメインバリアント配列のうちの一つを含有する重鎖を、上述のように、カッパ軽鎖軽鎖とラムダ軽鎖を共発現する哺乳類(HEK)細胞にクローニングした(重鎖(HC):ラムダ軽鎖(LC):カッパLCの比=2:1:1で、すなわちHC:LCの比は常に1:1)。野生型(ADI-26140重鎖)、「A141D」バリアント、および「A141D_S181K_K218P」バリアントもまた、対照として含めた。ラムダ選択性は、上述のように同一のアッセイを使用して決定した。
ラムダMFI対カッパMFIの比を、フローサイトメトリーによって評価した。14種のリードのFOP値および個々のFACSプロットを、表14および図20~22に提供する(各プロットの番号は、表14に示すRank番号である)。14種のリードのうち、「A141D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」が、実施例5で特定されたリードである「A141D_S181K_K218P」よりもさらに高いFOP値を示した。14種のリードのうち他の多くのバリアントも、「A141D」と比較して高いFOP値を示し、14種のリードすべてが野生型と比較して高いFOP値を示した。
Figure 2022550172000023
サンプル当たりのカッパおよびラムダLCの量を、LCMSを使用して定量した(表15および図23)。FACSに基づくラムダ選択性の評価からの所見と同様に、「A141D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」が、実施例6で特定されたリードである「A141D_S181K_K218P」と比較して、さらに高いラムダ鎖%およびさらに低いカッパ鎖%を示した。14種のリードのうち他の多くのバリアントも、「A141D」と比較して高いラムダ%および低いカッパ%を示し、また14種のリードすべてが野生型と比較して高いラムダ%および低いカッパ%を示した。
Figure 2022550172000024
上位二つのラムダ優先的なCH1バリアント(「A141D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」)がカッパ軽鎖と対合するか否かを判定するために、CH1バリアント重鎖プラスミドを、HEK293細胞に、1)カッパ軽鎖、または2)ラムダ軽鎖、のいずれかと共にトランスフェクトした(重鎖:軽鎖の比=1:1で)。カッパ選択性をもつCH1としてのK147F S183Rと、野生型(WT)もまた、対照として含めた。トランスフェクトされたHEK細胞を培養し、プロテインAカラムを用いた標準方法により精製した。標準方法を使用してプロセス収率(mg/L)を決定し、野生型(WT)のプロセス収率に対して正規化した。正規化したプロセス収率に基づくと、カッパLCのみが存在する(しかしラムダLCはない)場合で、「A141D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」の両方が、依然としてカッパLCに結合したが、カッパLCとよりもラムダLCとでより多くの結合が生じた(図30)。
Fab形式のプロセス収率も評価した。CH1バリアント重鎖を有するIgGを産生し、同じ方法を使用して精製した。カッパ選択性をもつCH1としてのK147F S183Rと、野生型(WT)、A141D、およびA141D S181K K218Pもまた、対照として含めた。連結された重鎖および軽鎖のFabを、標準的な方法を使用してパパイン酵素消化およびCH1カラム精製を介して精製されたIgGから生成した。正規化されたFab消化物は、軽鎖ごとに、親の回収率%に対して正規化されたIgG消化物からのFabの回収率%(回収されたFabの量/消化中のIgG量)として計算された。標準方法を使用してプロセス収率を決定し、野生型(WT)のプロセス収率に対して正規化した。図15のデータと一致して、「A141D」および「A141D S181K K218P」は、カッパLCよりもラムダLCで高いプロセス収率を有し、また「K147F S183R」は、カッパ選択性が非常に高いことを示した(図31)。カッパCH1のみが存在する(しかしラムダCH1ではない)場合で、「A141D_P171E_V185R」および「A141D_F170E_T187R」の両方が、依然としてカッパCH1に結合したが、カッパLCとよりもラムダLCとで著しく高い収率が得られた(図31)。「P171E_V185R」または「F170E_T187R」の「A141D」への付加の変異は、「A141D」のラムダ選択性をさらに増強した。
実施例8:「A141D」および「K147F S183R」バリアントに対する構造解析
方法
パニツムマブ野生型CH1-Cλの結晶化および構造決定
6.5mg/mlのパニツムマブ野生型CH1-定常ラムダ(Cλ)Fabタンパク質を、14,000×gで、4℃、5分間遠心分離した。305nLのタンパク質を、150nLのリザーバ液滴および50nLのシード溶液と混合して、MRC 3ウェルプレート中で20℃で40ulのリザーバ溶液で平衡化した。BCSスクリーン(Molecular Dimensions社)から同定されたシード結晶を、マイクロシード・マトリックス・スクリーニング(MMS)(D’Arcy,A.,Villard,F.,and Marsh,M.(2007)“An automated microseed matrix-screening method for protein crystallization” Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 63,550-554.)の結晶化実験に用い、0.1Mのリン酸/クエン酸 pH5.5および36%(v/v)のPEG Smear Lowで成長させて、0.1Mのリン酸/クエン酸 pH5.5、38%のPEG Smear Lowおよび4%グリセリンに移して結晶を得て、その後液体窒素中でフラッシュ凍結した。回折データは、Eiger2 XE 16M検出器(DECTRIS社)を装備した英国ジドコット、Diamond Light Source社のI03ステーションで、100Kで1.09Åで収集された。データセットは、XDS(Kabsch W.(2010)“XDS” Acta.Crystallogr.D Biol.Crystallogr.66,125-132.)を用いてautoPROC(Vonrhein,C.et al.(2011)“Data processing and analysis with the autoPROC toolbox” Acta Cryst.D67,293-302.)において積分し、CCP4ソフトウェアパッケージ(Winn M.D.et al.(2011)“Overview of the CCP4 suite and current developments” Acta Crystallog.D Biol.Crystallogr.67,235-242.235-242.)のAimless(Evans P.R.and Murshudov,G.N.(2013)“How good are my data and what is the resolution” Acta Crystallogr D Biol.Crystallogr.69,1204-1214.)を用いてスケーリングした。結晶は、P121の空間群において、非対称ユニット(ASU)当たり2つの分子から構成された。構造は、自動化された分子置換システムMoRDA(Vagin A.and Lebedev A.(2015)“MoRDa,an automatic molecular replacement pipeline” Acta Cryst A.A71,s19.)(MOLREP(Vagin A.,Teplyakov A.(1997)“MOLREP:an automated program for molecular replacement” J.Appl.Cryst.30,1022-1025.)とRefmac5(Murshudov,G.N.,Skubak,P.,Lebedev,A.A.,Pannu,N.S.,Steiner,R.A.,Nicholls,R.A.,Winn,M.D.Long,F.and Vagin,A.A.(2011)REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures,Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.67,355-367.)とを組み込んだ)により解明したが、これは最初の検索モデルとして蛋白質構造データバンク(Berman H.M.et al.(2000)The “Protein Data Bank” Nucleic Acids Research,28.)のエントリー5N7Wおよび5SX4を選択した。自動化モデルの構築は、BUCCANEERソフトウェア(Cowtan K.(2006)“The Buccaneer software for automated model building.1.Tracing protein chains” Acta Crystallographica D62,1002-1011.)を用いて行った。このモデルは、Coot(Emsley P.,Lohkamp,B.,Scott,W.G.and Cowtan K.(2010)“Features and development of Coot” Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.66,486-501.)における手動による調整、ならびにRefmac5(Murshudov,G.N.,Skubak,P.,Lebedev,A.A.,Pannu,N.S.,Steiner,R.A.,Nicholls,R.A.,Winn,M.D.Long,F.and Vagin,A.A.(2011)REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures,Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.67,355-367.)およびBuster(Bricogne G,Blanc E,Brandl M,Flensburg C,Keller P,Paciorek W,Roversi P,Sharff A,Smart O,Vonrhein C,Womack T.(2011).BUSTER version 2.11.7.Global Phasing Ltd,Cambridge,United Kingdom.)において調整することによって、最終RおよびRfreeがそれぞれ14.5%および16.9%にさらに改善される(図32)。
パニツムマブA141D CH1-Cλ、野生型CH1-CκおよびK147F-S183R CH1-Cκの結晶化および構造決定
パニツムマブA141D CH1-Cλ、パニツムマブ野生型CH1-定常カッパ(Cκ)、およびパニツムマブK147F-S183R CH1-CκのFabを、14,000×gで、4℃、5分間遠心分離した。パニツムマブA141D CH1-CλおよびK147F-S183R CH1-Cκについては、10.0mg/mLのFabの200nLを、150nLのリザーバ液滴および50nLのシード溶液と混合し、40ulのリザーバ溶液で平衡化した。BCSスクリーンから同定されたシード結晶を、MMS実験で使用して、最適な結晶化条件を検索した。0.1Mのリン酸/クエン酸緩衝液pH5.5および36%(v/v)のPEG Smear Lowを、パニツムマブA141D CH1-Cλに使用し、また30%v/vのPEG Smear Lowを含む0.1Mの酢酸ナトリウムpH4.5を、パニツムマブK147F-S183R CH1-Cκに使用した。19.2mg/ml野生型CH1-Cκの150nLを、150nLのリザーバ液滴と混合し、40ulのリザーバ溶液に添加し、PACT Suite(Molecular Dimensions社)を使用してスクリーニングした。最終結晶化条件は、20%w/vのPEG 6000および0.2Mの塩化カルシウム二水和物を含む0.1MのMES pH6.0からなった。結晶を、それぞれパニツムマブA141D CH1-Cλ、野生型CH1-Cκ、およびK147F-S183R CH1-Cκに対して、0.1Mのリン酸/クエン酸緩衝液pH5.5、38%のPEG Smear Low、4%のグリセリン;0.07MのMES、pH6.0、21%のPEG 6000、0.2MのCaCl2、23.5%のグリセリン;および0.1MのNaAc pH4.5、32.5%のPEG Smear Low、25%のグリセリン、からなるクライオ溶液に移した。すべての結晶は、液体窒素中でフラッシュ凍結されて、そして結晶データを、Eiger2 XE 16M検出器(DECTRIS社)を装備した英国ジドコット、Diamond Light Source社のI03ステーションで、100Kで、1.2~2.6Åの解像度で収集された。データは、iMOSFLM(Battye,T.G.G.,Kontogiannis,L.,Johnson,O.,Powell,H.R.,& Leslie,A.G.(2011).iMOSFLM:a new graphical interface for diffraction-image processing with MOSFLM.Acta Crystallographica Section D:Biological Crystallography,67(4),271-281.)においてインデックス付けおよび積分し、そしてCCP4一式(Winn M.D.et al.(2011)“Overview of the CCP4 suite and current developments” Acta Crystallog.D Biol.Crystallogr.67,235-242.235-242.)によりAIMLESS(Evans P.R.and Murshudov,G.N.(2013)“How good are my data and what is the resolution” Acta Crystallogr D Biol.Crystallogr.69,1204-1214.)を用いてスケーリングおよびマージした。
野生型CH1-Cλの結晶構造を検索モデルとして使用した分子置換によって、パニツムマブA141D-CH1-Cλの構造を解明した。異方性Bファクターおよび簡単な制限された調整のいくつかのラウンドを、調整の最終ラウンドにおいて不鮮明ファクター(blurring factor)を適用して、Refmac5(Murshudov,G.N.,Skubak,P.,Lebedev,A.A.,Pannu,N.S.,Steiner,R.A.,Nicholls,R.A.,Winn,M.D.Long,F.and Vagin,A.A.(2011)REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures,Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.67,355-367.)において実施した。A141D CH1-Cλの位置占有率は、野生型CH1-Cλの占有率に基づいて割り当てられ、また反復調整中にCoot(Emsley P.,Lohkamp,B.,Scott,W.G.and Cowtan K.(2010)“Features and development of Coot” Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.66,486-501.)において手動で調節された。最終構造は、ASU当たり2つの分子を用いてP121において解明されるが、RおよびRfreeの値はそれぞれ15.2%および17.0%であった(図33)。
パニツムマブ野生型CH1-CκおよびK147F-S183R-CH1-Cκの構造は、それぞれEGFR(PDBコード5SX4)との複合体、および解明される野生型CH1-Cκ構造との複合体におけるパニツムマブFab断片の座標を用いて、Phaser(McCoy,A.J.,Grosse-Kunstleve,R.W.,Adams,P.D.,Winn,M.D.,Storoni,L.C.,& Read,R.J.(2007).Phaser crystallographic software.Journal of Applied Crystallography,40(4),658-674.)での分子置換と、それに続く、Coot(Emsley P.,Lohkamp,B.,Scott,W.G.and Cowtan K.(2010)“Features and development of Coot” Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.66,486-501.)を用いた手動によるモデル構築およびRefmac5(Murshudov,G.N.,Skubak,P.,Lebedev,A.A.,Pannu,N.S.,Steiner,R.A.,Nicholls,R.A.,Winn,M.D.Long,F.and Vagin,A.A.(2011)REFMAC5 for the refinement of macromolecular crystal structures,Acta Crystallogr.D Biol.Crystallogr.67,355-367.)における自動化調整の反復ラウンド、によって解明した。野生型CH1-Cκ構造については、非結晶学的な並進対称性が観察されたため、その構造は、ASUにおいて6種のFab分子を用いて、より低い空間群(P121)で解明した。当該構造は、それぞれ19.8%および23.2%の最終RおよびRfree値に調整した(図34)。K147F-S183R CH1-Cκ構造を、ASU当たり1分子を用いて、P3空間群で、それぞれ19.8%および23.3%の最終RおよびRfree値で、解明した(図35)。
構造解析および解釈
HC-A141Dに媒介されるラムダLC選択性
理論に拘束されることを意図するものではないが、パニツムマブA141D CH1-Cλのラムダ選択性の増強は、HC-Asp141の側鎖のカルボキシル基と、λLC-Thr116の側鎖のヒドロキシル基との間に形成された鎖間水素結合が潜在的に媒介するが(図36C)、これはパニツムマブ野生型CH1-CλにおけるHC-Ala141では形成することができない(図36A)。HC-Ala141を取り囲むκLC領域は、疎水性残基Phe116、Phe118およびLeu135からなり、一方でκLC-Phe116はλLC内の極性残基Thr116により置換される(図36B)。したがって、A141D変異を介した電荷導入により、λLC-Thr116との水素結合を介してCH1-λLCの対合を安定化させながら、CH1-κLC界面の疎水性を破壊することによって、カッパ選択性が低下され得る。さらに、理論に拘束されることを意図するものではないが、パニツムマブA141D CH1-Cλおよび野生型CH1-κLCのアラインメントにより示されるとおり、HC-Asp141のκLC-Phe116との立体衝突により、カッパ選択性がさらに低下し得る(図36D)。
HC-Asp141およびλLC-Thr116間の水素結合では、Asp141の側鎖内の水素受容体原子(O)とThr116の側鎖内の水素供与体原子(H)との間に、結合が形成される。したがって、側鎖内に水素受容体原子を有する別のアミノ酸もまた、λLCのThr116との水素結合を形成し、ラムダ選択性を提供し得る。グルタミン酸の側鎖もまた水素受容体原子(O)を有し、かつグルタミン酸がアスパラギン酸とサイズおよび形状が類似しているという事実に基づくと、グルタミン酸は、おそらくλLCのThr116と水素結合を形成する一方で、図36Dに示すようにκLCとの立体衝突を引き起こし、全体としてはラムダ選択性を提供するだろう。実際に、A141E置換は、上記の実施例で実証されるように強いラムダ選択性を提供し、出願人により構造解析が確認された。
HC-K147F-S183Rが媒介するカッパLC選択性
観察されたパニツムマブK147F-S183R CH1-Cκのカッパ選択性は、CH1およびCκの界面における二つの新しい水素結合が媒介し得る。パニツムマブ野生型CH1-Cκ構造において、HC-Lys147およびHC-Asp148により協調される水素結合ネットワークが、HC-Gln175を捕捉し、これがベースラインのカッパ対合の選択性に寄与する(図37A)。一つの説明としては、この位置におけるCH1 HC-Lys147のフェニルアラニンでの置換が、このネットワークを破壊し、HC-Gln175側鎖が遊離し、これがκLC-Gln160のホルムアミドの酸素との水素結合を介してκLCと相互作用し、それによってカッパ選択性が増加するということである(図37B)。さらに、理論に拘束されることを意図するものではないが、HC-S183R置換により、HC-Arg183側鎖のグアニジニウム基とκLC-Thr178のヒドロキシル基との間のさらなる水素結合がもたらされる(図37B、図38C)。反対に、理論に拘束されることを意図するものではないが、パニツムマブ野生型CH1-CλにおけるHC-Ser183およびλLC-Tyr178間で、HCの183位で観察された水素結合は、K147F-S183R CH1とλLCとのモデル対合においてHC-Arg183およびλLC-Tyr178の側鎖の重度の立体衝突によって無効化されて、κLCに優先的なラムダ対合が不安定化する(図38Bおよび38D)。
HC-Arg183およびκLC-Thr178間の水素結合では、Arg183の側鎖内の水素供与体原子(H)とThr178の側鎖内の水素受容体原子(O)との間に、結合が形成される。したがって、側鎖に水素供与体原子を有する別のアミノ酸もまた、κLCのThr178との水素結合を形成し、カッパ選択性を提供し得る。Argの側鎖などのより大きい側鎖では、λLCのTyr178との立体衝突を生じさせ、さらなるカッパ選択性を提供するのに役立ち得る。例えば、リシンおよびトリプトファンの両方の側鎖は、水素供与体原子(H)を含有する大きい側鎖を有する。したがって、リシンおよびトリプトファンは、おそらくκLCのThr178と水素結合を形成し、また図38Dに示すようにおそらくλLCとの立体衝突をもたらし、全体としてはカッパ選択性を提供する。トレオニンの側鎖はまた、-OHのH原子により水素供与体として機能することもできる。したがって、出願人は、水素受容体として機能することができる比較的大きい側鎖を有するアミノ酸が、κLCのThr178と水素結合を形成して、カッパ選択性を提供し得るということをさらに想定する。例えば、グルタミン酸、グルタミン、ヒスチジン、またはチロシンもまた、水素受容体原子を有する比較的大きい側鎖を有するが、HCの残基183に置かれたときに、カッパ選択性を提供し得る。実際、新たに提案した残基183におけるこれらのアミノ酸置換の大部分が、実際には実施例3でカッパ優先的であるとして特定された(表3を参照)。
上述のように、Lys147のPheでの置換は、Lys147およびGln175間の水素結合を破壊し、それによって、Gln175が解放されて、κLCのGln160との水素結合を形成し、それによってカッパ選択性に寄与した。したがって、水素供与体原子または水素受容体原子を含有しない側鎖をもつ別のアミノ酸を用いた、例えばアラニン、グリシン、イソロイシン、ロイシン、またはバリン等を用いた、Lys147の置換もまた、カッパ選択性に役立ち得る。実際、新たに提案した残基147におけるこれらのアミノ酸置換の大部分が、実際には実施例3でカッパ優先的であるとして特定された(表3を参照)。

Claims (53)

  1. 重鎖定常領域1(「CH1」)ドメインバリアントポリペプチドであって、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含み、
    任意でそれによって当該CH1ドメインバリアントポリペプチドが、
    (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパ軽鎖定常領域(「CL」)ドメインと、および/もしくはラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドと、または
    (ii)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインと、および/もしくはカッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合し、
    ただし、任意で、以下の置換の組み合わせのうちの一つまたは複数が除外される、重鎖定常領域1(「CH1」)ドメインバリアントポリペプチド:
    (a)CH1上の残基141がCもしくはLで置換される場合、残基166がDもしくはKで置換される場合、CH1上の残基128、129、162、もしくは171がCで置換される場合、および/もしくは残基147がDで置換される場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (b)CH1上の126もしくは220位がバリンもしくはアラニンで置換される場合、128、141、もしくは168位における非システインがシステインで置換される場合、もしくはCH1置換がL145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fである場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (c)CH1上の残基172が172Rに置換される場合、残基174が174Gに変異される場合、もしくは残基190が190Mもしくは190Iに置換される場合、これらは、唯一のCH1置換ではない;
    (d)前記CH1置換が、L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/Vおよび/もしくはV185A/Lからなる場合、CLは改変されていない;
    (e)前記CH1置換が、131C/S、133R/K、137E/G、138S/G、178S/Y、192N/Sおよび/もしくは193F/Lからなる場合、これらは、唯一のCH1置換ではなく、および/もしくはCH1ドメインを含有する二重特異性抗体において、同一のヒト免疫グロブリンのサブタイプまたはアロタイプのものである;
    (f)前記CH1置換が、145D/E/R/H/K(IMGT位置26)からなる場合、129D/E/R/H/K(IMGT位置18)に対応するLC置換は存在しない;
    (g)前記CH1置換が、124K/E/R/Dからなる場合、176において対応するLC置換は存在しない;
    (h)前記CH1置換が、133V、150A、150D、152D、173Dおよび/もしくは188Wからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (i)前記CH1置換が、133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/Lおよび/もしくは190S/A/G/Yからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (j)前記CH1置換が、143A/E/R/K/Dおよび145T/Lからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (k)前記CH1置換が、124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/Tおよび139W/G/C、179Eおよび/もしくは186Rからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (l)前記CH1置換が、126位、127位、128位、134位、141位、171位、もしくは173位でシステインで置換することからなる場合、対応するLC位置は、ジスルフィド結合を形成するように改変されていない;
    (m)前記CH1置換が、L145Q、H168A、F170G、S183Vおよび/もしくはT187Eからなる場合、対応するカッパLC置換もしくはラムダLC置換は存在しない;
    (n)前記CH1置換が143D/E、145T、190E/Dおよび/もしくは124Rからなる場合、対応するCL置換は存在しない;または
    (o)CH1置換がA140C、K147Cおよび/もしくはS183Cからなり、対応するCL置換が存在する。
  2. 当該CH1ドメインバリアントポリペプチドが、EU番号付けに従って、118、124、126~129、131、132、134、136、139、143、145、147~151、153、154、170、172、175、176、181、183、185、190、191、197、201、203~206、210、212~214、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含み、
    任意でそれによって前記CH1ドメインバリアントポリペプチドが、
    (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインと、および/または
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合する、請求項1に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  3. 147位、183位または147位および183位においてアミノ酸置換を含む、請求項2に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  4. 以下のアミノ酸置換のうちの一つまたは複数を含む、請求項2または3に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド:
    a.118位は、Gで置換される;
    b.124位は、H、R、E、L、またはVで置換される、
    c.126位は、A、T、またはLで置換される、
    d.127位は、V、またはLで置換される、
    e.128位は、Hで置換される、
    f.129位は、Pで置換される、
    g.131位は、Aで置換される、
    h.132位は、Pで置換される、
    i.134位は、Gで置換される、
    j.136位は、Eで置換される、
    k.139位は、Iで置換される、
    l.143位は、V、またはSで置換される、
    m.145位は、F、I、N、またはTで置換される、
    n.147位は、F、I、L、R、T、S、M、V、N、E、H、Y、Q、A、またはGで置換される、
    o.148位は、I、Q、Y、またはGで置換される、
    p.149位は、C、S、またはHで置換される、
    q.150位は、L、またはSで置換される、
    r.151位は、A、またはLで置換される、
    s.153位は、Sで置換される、
    t.154位は、M、またはGで置換される、
    u.170位は、G、またはLで置換される、
    v.172位は、Vで置換される、
    w.175位は、G、L、E、Aで置換される、
    x.176位は、Pで置換される、
    y.181位は、Y、Q、またはGで置換される、
    z.183位は、I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、R、またはHで置換される、
    aa.185位は、Wで置換される、
    bb.190位は、Pで置換される、
    cc.191位は、Iで置換される、
    dd.197位は、Aで置換される、
    ee.201位は、Sで置換される、
    ff.203位は、Sで置換される、
    gg.204位は、Yで置換される、
    hh.205位は、Qで置換される、
    ii.206位は、Sで置換される、
    jj.210位は、Rで置換される、
    kk.212位は、Gで置換される、
    ll.213位は、E、またはRで置換される、
    mm.214位は、Rで置換される、および
    nn.218位は、Qで置換される。
  5. (i)147位においてアミノ酸残基F、I、L、R、T、S、M、V、N、E、H、Y、もしくはQを、および/または
    (ii)183位においてアミノ酸残基I、W、F、E、Y、L、K、Q、N、もしくはRを含む、請求項2~4のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  6. (i)183位においてアミノ酸残基R、K、もしくはYを、および/または
    (ii)147位においてアミノ酸残基Fを含む、請求項2~5のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  7. (i)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基R、
    (ii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基K、
    (iii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基Y、
    (iv)183位においてアミノ酸残基R、
    (v)183位においてアミノ酸残基K、または
    (vi)183位においてアミノ酸残基Yを含み、
    任意で、
    (i)配列番号137、
    (ii)配列番号138、
    (iii)配列番号139、
    (iv)配列番号60、
    (v)配列番号41、または
    (vi)配列番号136のアミノ酸配列を含む、請求項2~6のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  8. CH1とVHとの間の界面内のCH1アミノ酸位置においてアミノ酸置換を含むものであって、任意で、前記CH1アミノ酸位置が151位であり、さらに任意で、151位にアミノ酸残基AまたはLを含む、請求項2~7のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  9. (i)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基R、
    (ii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基K、
    (iii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基Y、
    (iv)183位においてアミノ酸残基R、
    (v)183位においてアミノ酸残基K、または
    (vi)183位においてアミノ酸残基Yを含む、CH1ドメインバリアントポリペプチド。
  10. (i)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基R、
    (ii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基K、
    (iii)147位においてアミノ酸残基Fおよび183位においてアミノ酸残基Y、
    (iv)183位においてアミノ酸残基R、
    (v)183位においてアミノ酸残基K、または
    (vi)183位においてアミノ酸残基Y、からなるアミノ酸置換を含む、請求項9に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  11. (i)配列番号137、
    (ii)配列番号138、
    (iii)配列番号139、
    (iv)配列番号60、
    (v)配列番号41、または
    (vi)配列番号136からなるアミノ酸配列を含む、請求項10に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  12. (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/または
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、CH1ドメインの対合を増加させる一つまたは複数のアミノ酸置換をさらに含む、請求項2~11のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  13. (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの対合の、および/または
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの対合の、
    少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、もしくは100%の増加をもたらし、これは任意で液体クロマトグラフィー-質量分析法(LCMS)によって測定されて、または
    少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、もしくは少なくとも25倍の増加をもたらし、これは任意でフローサイトメトリーによって測定されて、任意でカッパCL染色のラムダCL染色に対する平均蛍光強度(MFI)の比を比較することによる、請求項2~11のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  14. 当該CH1ドメインバリアントポリペプチドが、EU番号付けに従って、119、124、126、127、130、131、133、134、138~142、152、163、168、170、171、175、176、181、183~185、187、197、203、208、210~214、216および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含み、
    任意でそれによってCH1ドメインバリアントが、
    (i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインと、および/または
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドと、優先的に対合する、請求項1に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  15. 141、170、171、175、181、184、185、187、および218位のうちの一つまたは複数の位置においてアミノ酸置換を含む、請求項14に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  16. 以下のアミノ酸置換のうちの一つまたは複数を含む、請求項14または15に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド:
    a.119位は、Rで置換される、
    b.124位は、Vで置換される、
    c.126位は、Vで置換される、
    d.127位は、Gで置換される、
    e.130位は、H、またはSで置換される、
    f.131位は、Q、T、N、R、V、またはDで置換される、
    g.133位は、D、T、L、E、S、またはPで置換される、
    h.134位は、A、H、I、P、V、N、またはLで置換される、
    i.138位は、Rで置換される、
    j.139位は、Aで置換される、
    k.140位は、I、V、D、Y、K、S、W、R、L、またはPで置換される、
    l.141位は、D、K、E、T、R、Q、V、またはMで置換される、
    m.142位は、Mで置換される、
    n.152位は、Gで置換される、
    o.163位は、Mで置換される、
    p.168位は、F、I、またはVで置換される、
    q.170位は、N、G、E、S、またはTで置換される、
    r.171位は、N、E、G、S、A、またはDで置換される、
    s.175位は、D、またはMで置換される、
    t.176位は、R、またはMで置換される、
    u.181位は、V、L、A、K、またはTで置換される、
    v.183位は、L、またはVで置換される、
    w.184位は、Rで置換される、
    x.185位は、M、L、S、R、またはTで置換される、
    y.187位は、R、D、E、Y、またはSで置換される、
    z.197位は、Sで置換される、
    aa.203位は、Dで置換される、
    bb.208位は、Iで置換される、
    cc.210位は、Tで置換される、
    dd.211位は、Aで置換される、
    ee.212位は、Nで置換される、
    ff.213位は、Eで置換される、
    gg.214位は、Rで置換される、
    hh.216位は、Gで置換される、および
    ii.218位は、L、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、K、またはWで置換される。
  17. 以下の(i)~(xvii)のうちのいずれか一つまたは複数を含む、請求項14~16のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド:
    (i)126位にアミノ酸残基V、
    (ii)127位にアミノ酸残基G、
    (iii)131位にアミノ酸残基V、
    (iv)133位にアミノ酸残基S、
    (v)138位にアミノ酸残基R、
    (vi)140位にアミノ酸残基IまたはV、
    (vii)141位にアミノ酸残基D、K、E、またはT、
    (viii)142位にアミノ酸残基M、
    (ix)168位にアミノ酸残基I、
    (x)170位にアミノ酸残基E、G、またはS、
    (xi)171位にアミノ酸残基E、D、G、S、またはA、
    (xii)175位にアミノ酸残基M、
    (xiii)176位にアミノ酸残基R、
    (xiv)181位にアミノ酸残基K、V、A、またはL、
    (xv)184位にアミノ酸残基R、
    (xvi)185位にアミノ酸残基R、
    (xvii)187位にアミノ酸残基R、および
    (xviii)218位にアミノ酸残基L、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、またはW。
  18. CH1置換が、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの一つもしくは複数を含むか、またはこれら置換のうちの一つもしくは複数からなる、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  19. CH1置換が、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの二以上を含むか、またはこれら置換のうちの二以上からなる、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  20. CH1置換が、141D、141E、171E、170E、185Rおよび187Rの置換のうちの三以上を含むか、またはこれら置換のうちの三以上からなる、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  21. CH1置換が、以下の置換を含むか、または以下の置換からなる、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド:(i)141Eおよび185R、(ii)141Eおよび187R、(iii)141E、170Eまたは171E、および185R、(iv)141E、170Eまたは171E、および187R、(v)141Dおよび185R、(vi)141Dおよび187R、(vii)141D、170Eまたは171E、および185R、(viii)141D、170Eまたは171E、および187R、(ix)141E、185R、および187R、または(x)141D、185R、および187R。
  22. 141位におけるD、K、またはEへの置換を含み、これは任意で、181位におけるKへの置換とペアであり、またさらに任意で、218位におけるL、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、またはWへの置換とペアである、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  23. 141位におけるD、K、もしくはEへの置換を含み、これは181位におけるKへの置換および/または218位におけるL、E、D、P、A、H、S、Q、N、T、I、M、G、C、もしくはWへの置換とペアである、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  24. 以下の(i)~(ix)のうちのいずれか一つまたは複数を含む、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド:
    (i)141位にアミノ酸残基D、E、もしくはK、
    (ii)170位にアミノ酸残基E、
    (iii)171位にアミノ酸残基E、
    (iv)175位にアミノ酸残基M、
    (v)181位にアミノ酸残基K、
    (vi)184位にアミノ酸残基R、
    (vii)185位にアミノ酸残基R、
    (viii)187位にアミノ酸残基R、および/または
    (ix)218位にアミノ酸残基P、A、またはE。
  25. (i)141位にアミノ酸残基D、
    (ii)141位にアミノ酸残基Dおよび181位にアミノ酸残基K、
    (iii)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基A、
    (iv)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基P、
    (v)141位にアミノ酸残基E、
    (vi)141位にアミノ酸残基E、および181位にアミノ酸残基K、
    (vii)141位にアミノ酸残基K、
    (viii)141位にアミノ酸残基Kおよび181位にアミノ酸残基K、
    (ix)141位にアミノ酸残基K、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基E、
    (x)141位にアミノ酸残基K、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基P、
    (xi)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、181位にアミノ酸残基V、および187位にアミノ酸残基R、
    (xii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基D、および185位にアミノ酸残基R、
    (xiii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (xiv)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基G、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、
    (xv)141位にアミノ酸残基E、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、
    (xvi)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基S、および181位にアミノ酸残基K、
    (xvii)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基G、175位にアミノ酸残基M、181位にアミノ酸残基V、184位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、
    (xviii)141位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (xix)141位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、
    (xx)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (xxi)141位にアミノ酸残基E、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、
    (xxii)141位にアミノ酸残基D、および185位にアミノ酸残基R、
    (xxiii)141位にアミノ酸残基D、および187位にアミノ酸残基R、
    (xxiv)141位にアミノ酸残基D、185位にアミノ酸残基R、および187位にアミノ酸残基R、
    (xxv)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (xxvi)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、
    (xxvii)141位にアミノ酸残基E、171位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、
    (xxiii)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、または
    (xxix)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基Rを含み、
    任意で、
    (i)配列番号140、
    (ii)配列番号141、
    (iii)配列番号142、
    (iv)配列番号143、
    (v)配列番号144、
    (vi)配列番号145、
    (vii)配列番号146、
    (viii)配列番号147、
    (ix)配列番号148、
    (x)配列番号149、
    (xi)配列番号155、
    (xii)配列番号157、
    (xiii)配列番号159、
    (xiv)配列番号162、
    (xv)配列番号163、
    (xvi)配列番号164、
    (xvii)配列番号165、
    (xviii)配列番号178、
    (xix)配列番号179、
    (xx)配列番号180、
    (xxi)配列番号181、
    (xxii)配列番号182、
    (xxiii)配列番号183、
    (xxiv)配列番号184、
    (xxv)配列番号185、
    (xxvi)配列番号186、
    (xxvii)配列番号187、
    (xxviii)配列番号188、または
    (xxix)配列番号189のアミノ酸配列を含む、請求項14~17のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  26. (i)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (ii)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、または
    (iii)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基Pを含む、重鎖CH1ドメインバリアントポリペプチド。
  27. (i)配列番号188、
    (ii)配列番号186、または
    (iii)配列番号143を含む、請求項26に記載の重鎖CH1ドメインバリアントポリペプチド。
  28. (i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、CH1ドメインの対合を増加させる一つまたは複数のアミノ酸置換をさらに含む、請求項14~27のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  29. (i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの対合の、および/または
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの対合の、
    少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、もしくは100%の増加をもたらし、これは任意で液体クロマトグラフィー-質量分析法(LCMS)によって測定されて、または
    少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、もしくは少なくとも25倍の増加をもたらし、これは任意でフローサイトメトリーによって測定されて、任意でラムダCL染色のカッパCL染色に対するMFI値の比を比較することによる、請求項14~28のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド。
  30. 可変領域および定常領域を含む抗体重鎖ポリペプチドであって、前記定常領域が、請求項1~29のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントを含み、任意で、
    (I)(i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/もしくは
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、または
    (II)(i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/もしくは
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、当該重鎖の優先的な対合をさらに促進させる、当該CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換をさらに含む、抗体重鎖ポリペプチド。
  31. 前記CH1ドメインバリアントが、請求項7~11および25~27のいずれか一項に記載のものである、請求項30に記載の抗体重鎖ポリペプチド。
  32. 第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、
    (a)前記第一の重鎖ポリペプチドおよび前記第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、および
    (b)前記第一の重鎖ポリペプチドが、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む第一のCH1ドメインバリアントを含むことで、前記第一のCH1ドメインバリアントが、当該第一の軽鎖に優先的に結合し、
    任意で、前記第一の軽鎖ポリペプチドは、野生型CLドメインである第一のCLドメインを含み、
    ただし、任意で、当該第一のCH`ドメイン内において以下の置換の組み合わせのうちの一つまたは複数が除外される、抗体または抗体断片:
    (a)CH1上の残基141がCもしくはLで置換される場合、残基166がDもしくはKで置換される場合、CH1上の残基128、129、162、もしくは171がCで置換される場合、および/もしくは残基147がDで置換される場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (b)CH1上の126もしくは220位がバリンもしくはアラニンで置換される場合、128、141、もしくは168位における非システインがシステインで置換される場合、もしくはCH1置換がL145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fである場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (c)残基172が172Rに置換される場合、残基174が174Gに変異される場合、もしくは残基190が190Mもしくは190Iに置換される場合、これらは、唯一のCH1置換ではない;
    (d)前記CH1置換が、L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/Vおよび/もしくはV185A/Lからなる場合、CLは改変されていない;
    (e)前記CH1置換が、131C/S、133R/K、137E/G、138S/G、178S/Y、192N/Sおよび/もしくは193F/Lからなる場合、これらは、唯一のCH1置換ではなく、および/もしくはCH1ドメインを含有する二重特異性抗体において、同一のヒト免疫グロブリンのサブタイプまたはアロタイプのものである;
    (f)前記CH1置換が、145D/E/R/H/K(IMGT位置26)からなる場合、129D/E/R/H/K(IMGT位置18)に対応するLC置換は存在しない;
    (g)前記CH1置換が、124K/E/R/Dからなる場合、176において対応するLC置換は存在しない;
    (h)前記CH1置換が、133V、150A、150D、152D、173Dおよび/もしくは188Wからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (i)前記CH1置換が、133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/Lおよび/もしくは190S/A/G/Yからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (j)前記CH1置換が、143A/E/R/K/Dおよび145T/Lからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (k)前記CH1置換が、124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/Tおよび139W/G/C、179Eおよび/もしくは186Rからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (l)前記CH1置換が、126位、127位、128位、134位、141位、171位、および/もしくは173位でシステインで置換することからなる場合、対応するLC位置は、ジスルフィド結合を形成するように改変されていない;
    (m)前記CH1置換が、L145Q、H168A、F170G、S183Vおよび/もしくはT187Eからなる場合、対応するカッパLC置換もしくはラムダLC置換は存在しない;
    (n)前記CH1置換が、143D/E、145T、190E/Dおよび/もしくは124Rからなる場合、対応するCL置換は存在しない;または
    (o)CH1置換が、A140C、K147Cおよび/もしくはS183Cからなり、対応するCL置換が存在する。
  33. 第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドをさらに含む、当該抗体または抗体断片であって、
    (a)前記第二の重鎖ポリペプチドおよび前記第二の軽鎖ポリペプチドが、第二の同族対を形成し、ならびに
    (b)前記第二の重鎖ポリペプチドが、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置にアミノ酸置換を含む第二のCH1ドメインバリアントを含むことで、前記第二のCH1ドメインバリアントが、第二のCLドメインを含む前記第二の軽鎖ポリペプチドに優先的に結合し、
    ただし、任意で、当該第二のCH1ドメイン内において以下の置換の組み合わせのうちの一つまたは複数が除外され:
    (a)CH1上の残基141がCもしくはLで置換される場合、残基166がDもしくはKで置換される場合、CH1上の残基128、129、162、もしくは171がCで置換される場合、および/もしくは残基147がDで置換される場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (b)CH1上の126もしくは220位がバリンもしくはアラニンで置換される場合、128、141、もしくは168位における非システインがシステインで置換される場合、もしくはCH1置換がL145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fである場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (c)残基172が172Rに置換される場合、残基174が174Gに変異される場合、もしくは残基190が190Mもしくは190Iに置換される場合、これらは、唯一のCH1置換ではない;
    (d)前記CH1置換が、L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/Vおよび/もしくはV185A/Lからなる場合、CLは改変されていない;
    (e)前記CH1置換が、131C/S、133R/K、137E/G、138S/G、178S/Y、192N/Sおよび/もしくは193F/Lからなる場合、これらは、唯一のCH1置換ではなく、および/もしくはCH1ドメインを含有する二重特異性抗体において、同一のヒト免疫グロブリンのサブタイプまたはアロタイプのものである;
    (f)前記CH1置換が、145D/E/R/H/K(IMGT位置26)からなる場合、129D/E/R/H/K(IMGT位置18)に対応するLC置換は存在しない;
    (g)前記CH1置換が、124K/E/R/Dからなる場合、176において対応するLC置換は存在しない;
    (h)前記CH1置換が、133V、150A、150D、152D、173Dおよび/もしくは188Wからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (i)前記CH1置換が、133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/Lおよび/もしくは190S/A/G/Yからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (j)前記CH1置換が、143A/E/R/K/Dおよび145T/Lからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (k)前記CH1置換が、124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/Tおよび139W/G/C、179Eおよび/もしくは186Rからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (l)前記CH1置換が、126位、127位、128位、134位、141位、171位、もしくは173位でシステインで置換することからなる場合、対応するLC位置は、ジスルフィド結合を形成するように改変されていない;
    (m)前記CH1置換が、L145Q、H168A、F170G、S183VおよびT187Eからなる場合、対応するカッパLC置換もしくはラムダLC置換は存在しない;
    (n)前記CH1置換が143D/E、145T、190E/Dおよび/もしくは124Rからなる場合、対応するCL置換は存在しない;または
    (o)CH1置換がA140C、K147Cおよび/もしくはS183Cからなり、対応するCL置換が存在し、
    さらに任意で、前記抗体または抗体断片が、
    (i)第一のCLドメインが、野生型CLドメインである、
    (ii)第二のCLドメインが、野生型CLドメインである、
    (iii)第一のCLドメインが、カッパCLドメインである、
    (iv)第一のCLドメインが、ラムダCLドメインである、
    (v)第二のCLドメインが、カッパCLドメインである、
    (vi)第二のCLドメインが、ラムダCLドメインである、
    (vii)前記第一のCH1ドメインバリアントが、請求項1~29のいずれか一項に記載の前記CH1ドメインバリアントである、
    (viii)前記第二のCH1ドメインバリアントが、請求項1~29のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントである、および/または
    (ix)前記第一のCH1ドメインバリアントにおけるアミノ酸置換は、前記第二のCH1ドメインバリアントにおけるアミノ酸置換とは異なる、という特徴(i)~(ix)のうちの一つまたは複数を含む、請求項32に記載の抗体または抗体断片。
  34. 第一の重鎖ポリペプチドおよび第一の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、
    (a)前記第一の重鎖ポリペプチドおよび前記第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、
    (b)前記第一の重鎖ポリペプチドが、請求項2~13のいずれか一項に記載の第一のCH1ドメインバリアントを含み、ならびに
    (c)前記第一の軽鎖ポリペプチドが、カッパCLドメインを含み、任意でカッパ軽鎖ポリペプチドであり、
    任意で、
    (i)前記カッパCLドメインが、野生型CLドメインであり、および/または
    (ii)前記第一の軽鎖ポリペプチドが、野生型軽鎖ポリペプチドであり、
    さらに任意で、前記第一の重鎖ポリペプチドが、
    (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/または
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、当該重鎖の優先的な対合をさらに促進させる、当該CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含むものである、抗体または抗体断片。
  35. 第二の重鎖ポリペプチドおよび第二の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、
    (a)前記第二の重鎖ポリペプチドおよび前記第二の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、
    (b)前記第二の重鎖ポリペプチドが、請求項14~29のいずれか一項に記載の第二のCH1ドメインバリアントを含み、ならびに
    (c)前記第二の軽鎖ポリペプチドが、ラムダCLドメインを含み、任意でラムダ軽鎖ポリペプチドであり、
    任意で、
    (i)前記ラムダCLドメインが、野生型CLドメインであり、および/または
    (ii)前記第二の軽鎖ポリペプチドが、野生型軽鎖ポリペプチドであり、
    さらに任意で、前記第二の重鎖ポリペプチドが、
    (i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/もしくは
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、当該重鎖の優先的な対合をさらに促進させる、当該CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含むものである、抗体または抗体断片。
  36. 第一の重鎖ポリペプチド、第一の軽鎖ポリペプチド、第二の重鎖ポリペプチド、および第二の軽鎖ポリペプチドを含む抗体または抗体断片であって、
    (a)前記第一の重鎖ポリペプチドおよび前記第一の軽鎖ポリペプチドが、第一の同族対を形成し、
    (b)前記第一の重鎖ポリペプチドが、請求項2~13のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントを含む第一のCH1ドメインを含み、
    (c)前記第一の軽鎖ポリペプチドが、カッパCLドメインを含み、任意でカッパ軽鎖ポリペプチドであり、
    (d)前記第二の重鎖ポリペプチドおよび前記第二の軽鎖ポリペプチドが、第二の同族対を形成し、
    (e)前記第二の重鎖ポリペプチドが、請求項14~29のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントを含む第二のCH1ドメインを含み、ならびに
    (f)第二の軽鎖ポリペプチドが、ラムダCLドメインを含み、任意でラムダ軽鎖ポリペプチドであり、
    さらに任意で、前記第一の重鎖ポリペプチドが、
    (i)ラムダCLドメインと比較して、カッパCLドメインとの、および/または
    (ii)ラムダ軽鎖ポリペプチドと比較して、カッパ軽鎖ポリペプチドとの、当該重鎖の優先的な対合をさらに促進させる、当該CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含み、
    またさらに任意で、前記第二の重鎖ポリペプチドが、
    (i)カッパCLドメインと比較して、ラムダCLドメインとの、および/または
    (ii)カッパ軽鎖ポリペプチドと比較して、ラムダ軽鎖ポリペプチドとの、当該重鎖の優先的な対合をさらに促進させる、当該CH1ドメインの外側の一つまたは複数のアミノ酸置換を含む、抗体または抗体断片。
  37. 多重特異性であり、任意で二重特異性であり、
    さらに任意で、前記抗体または抗体断片の構造は、図24~29のいずれか一つに図示されるとおりである、請求項32~36のいずれか一項に記載の抗体または抗体断片。
  38. 多重特異性であり、第一のCH1ドメインバリアントおよび第二のCH1ドメインバリアントが、
    (i)非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、もしくは少なくとも80%、または少なくとも1.2倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも2.5倍、少なくとも3倍、少なくとも3.5倍、少なくとも4倍、少なくとも4.5倍、少なくとも5倍、少なくとも5.5倍、少なくとも6倍、少なくとも6.5倍、少なくとも7倍、少なくとも7.5倍、少なくとも8倍、少なくとも8.5倍、少なくとも9倍、少なくとも9.5倍、少なくとも10倍、少なくとも11倍、少なくとも12倍、少なくとも13倍、少なくとも14倍、少なくとも15倍、少なくとも16倍、少なくとも17倍、少なくとも18倍、少なくとも19倍、少なくとも20倍、少なくとも21倍、少なくとも22倍、少なくとも23倍、少なくとも24倍、もしくは少なくとも25倍減少させる、
    (ii)所望の第一の同族対および第二の同族対の、少なくとも75%、少なくとも76%、少なくとも77%、少なくとも78%、少なくとも79%、少なくとも80%、少なくとも81%、少なくとも82%、少なくとも83%、少なくとも84%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、もしくは少なくとも99%の形成を提供する、
    (iii)前記所望の第一の同族対および第二の同族対の約85%~約95%の形成を提供する、ならびに/または
    (iv)25%未満、20%未満、15%未満、14%未満、13%未満、12%未満、11%未満、10%未満、9%未満、8%未満、7%未満、6%未満、5%未満、4%未満、3%未満、2%未満、もしくは1%未満の非同族の重鎖-軽鎖の対の形成の減少を提供し、
    任意で、当該同族対および/または非同族対の量が、LCMSまたはフローサイトメトリーによって決定される、請求項32または36に記載の抗体または抗体断片。
  39. 多重特異性であり、以下の一つまたは複数の特徴(i)~(iv)を含む、請求項33、36または38に記載の抗体または抗体断片:
    (i)第一のCH1ドメインバリアントが、147および/もしくは183位に置換を含み、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも約50%減少させる、
    (ii)第二のCH1ドメインバリアントが、141、170、171、175、181、184、185、187、および218位のうちの一つもしくは複数の位置に置換を含み、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも約50%減少させる、
    (iii)第一のCH1ドメインバリアントが、147および/もしくは183位に置換を含み、また第二のCH1ドメインバリアントが、141、170、171、175、181、184、185、187、および218位のうちの一つもしくは複数の位置に置換を含み、そして非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも約50%から少なくとも約75%減少させる、または
    (iv)第一のCH1ドメインバリアントが、147および/もしくは183位に置換を含み、また第二のCH1ドメインバリアントが、141、170、171、175、181、184、185、187、および218位のうちの一つもしくは複数の位置に置換を含み、そして所望の第一の同族対および第二の同族対の少なくとも約85%から少なくとも約95%の形成を提供する。
  40. 多重特異性であり、また
    (a)第一のCH1ドメインバリアントが、
    (i)147位にアミノ酸残基F、および/または
    (ii)183位にアミノ酸残基R、K、もしくはYを含み、ならびに
    (b)第二のCH1ドメインバリアントが、
    (i)141位にアミノ酸残基EまたはD、
    (ii)170位にアミノ酸残基E、
    (iii)171位にアミノ酸残基E、
    (iv)181位にアミノ酸残基K、
    (v)185位にアミノ酸残基R、
    (vi)187位にアミノ酸残基R、
    (vii)218位にアミノ酸残基P、A、EまたはKを含む、請求項33、36、38、または39に記載の抗体または抗体断片。
  41. 多重特異性であり、また
    (a)第一のCH1ドメインバリアントが、
    (i)147位にアミノ酸残基F、および/または
    (ii)183位にアミノ酸残基R、K、もしくはYからなるアミノ酸置換を含み、ならびに
    (b)第二のCH1ドメインバリアントが、
    (i)141位にアミノ酸残基D、171位にアミノ酸残基E、および185位にアミノ酸残基R、
    (ii)141位にアミノ酸残基D、170位にアミノ酸残基E、および187位にアミノ酸残基R、または
    (iii)141位にアミノ酸残基D、181位にアミノ酸残基K、および218位にアミノ酸残基Pからなるアミノ酸置換を含む、請求項33、36、38、または39に記載の抗体または抗体断片。
  42. (a)第一のCH1ドメインバリアントが、
    (i)配列番号137、
    (ii)配列番号138、
    (iii)配列番号139、
    (iv)配列番号60、
    (v)配列番号41、または
    (vi)配列番号136のアミノ酸配列を含み、ならびに
    (b)第二のCH1ドメインバリアントが、
    (i)配列番号188、
    (ii)配列番号186、または
    (iii)配列番号143のアミノ酸配列を含む、請求項33または36に記載の抗体または抗体断片。
  43. 当該第一のCH1バリアントおよび当該第二のCH1バリアントが、
    (i)非同族の重鎖-軽鎖の対の形成を少なくとも50%~少なくとも75%減少させる、ならびに/または
    (ii)所望の第一の同族対および第二の同族対の約85%~少なくとも約95%の形成を提供する、請求項40から42のいずれか一項に記載の抗体または抗体断片。
  44. (i)請求項1~29に記載のCH1ドメインバリアントポリペプチド、
    (ii)請求項30もしくは31に記載の抗体重鎖ポリペプチド、および/または
    (iii)請求項32~43のいずれか一項に記載の抗体もしくは抗体断片を含む、医薬組成物。
  45. CH1ドメインバリアントライブラリーを生成する方法であって、
    (a)(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含むポリペプチドの一つまたは複数のセット(「Cκセット」)、および/または(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合したCH1ドメインを含むポリペプチドの一つまたは複数のセット(「Cλセット」)を提供することであって、任意で、CH1ドメインを含む前記ポリペプチドが、重鎖可変領域(VH)をさらに含み、さらに任意で、カッパCLドメインまたはラムダCLドメインを含む前記ポリペプチドが、軽鎖可変領域(VL)をさらに含むものである、当該提供することと、
    (b)(i)前記Cκセット中の前記カッパCLドメイン内の、(ii)前記Cλセット中の前記ラムダCLドメイン内の、ならびに/または(iii)前記Cκセット中および/もしくは前記Cλセット中の前記VH内の、一つまたは複数のアミノ酸位置と接触している当該CH1ドメインの一つまたは複数のアミノ酸位置を選択することと、
    (c)CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリー、またはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製することであって、ステップ(b)で選択される前記一つまたは複数のアミノ酸位置のうちの一つまたは複数が、任意の非野生型アミノ酸で置換されているものである、当該作製することとを含み、
    任意で、
    (I)ステップ(a)において、前記CH1ドメイン、前記カッパCLドメイン、および前記ラムダCLドメインが、野生型および/もしくはヒトであり、
    (II)ステップ(a)において、(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合するCH1ドメインを含む前記ポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合するCH1ドメインを含む前記ポリペプチドが、インタクトな抗体であるか、もしくは抗原結合断片(「Fab」)であり、
    (III)ステップ(b)において、前記CH1ドメインの前記一つもしくは複数のアミノ酸位置における前記アミノ酸残基が、(i)前記カッパCLドメイン内の前記一つもしくは複数のアミノ酸位置における前記アミノ酸残基の側鎖原子、(ii)前記ラムダCLドメイン内の前記一つもしくは複数のアミノ酸位置における前記アミノ酸残基の側鎖原子、および/もしくは(iii)前記VH内の前記一つもしくは複数のアミノ酸位置における前記アミノ酸残基の側鎖原子の、5Åの距離の範囲内に側鎖原子を有しているならば、前記CH1ドメインの一つもしくは複数のアミノ酸位置を選択し、ならびに/または
    (IV)ステップ(c)における前記作製することは、縮重コドン、任意で六種の天然アミノ酸(D、T、A、E、K、およびN)を表す縮重RMWコドンまたは20種の天然アミノ酸残基すべてを表す縮重NNKコドン、を介しているものである、方法。
  46. ステップ(b)において選択される前記一つまたは複数のCH1アミノ酸位置が、
    (i)前記Cκセットの代表的セットの少なくとも10%において前記カッパCLドメインとの界面にあり、かつ前記Cκセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率(fractional solvent accessible surface area)を有し、
    (ii)前記Cλセットの代表的セットの少なくとも10%において前記ラムダCLドメインとの界面にあり、かつ前記Cλセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有し、ならびに/または
    (iii)前記Cκセットおよび/もしくはCλセットの代表的セットの少なくとも10%において前記VHとの界面にあり、かつ前記Cκセットおよび/もしくはCλセットの代表的セットの少なくとも90%において10%超の溶媒接触表面積率を有する、請求項45に記載の方法。
  47. ステップ(b)において選択される前記アミノ酸位置が、EU番号付けに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のうちの一つまたは複数の位置を含み、
    ただし、任意で、以下の置換の組み合わせのうちの一つまたは複数が除外される、請求項45または46に記載の方法:
    (a)CH1上の残基141がCもしくはLで置換される場合、残基166がDもしくはKで置換される場合、CH1上の残基128、129、162、もしくは171がCで置換される場合、および/もしくは残基147がDで置換される場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (b)CH1上の126もしくは220位がバリンもしくはアラニンで置換される場合、128、141、もしくは168位における非システインがシステインで置換される場合、もしくはCH1置換がL145F、K147A、F170V、S183F、もしくはV185W/Fである場合、当該CLは、アミノ酸置換を含まない;
    (c)残基172が172Rに置換される場合、残基174が174Gに変異される場合、もしくは残基190が190Mもしくは190Iに置換される場合、これらは唯一のCH1置換ではない;
    (d)前記CH1置換が、L128F、A141I/M/T/L、F170S/A/Y/M、S181M/I/T、S183A/E/K/Vおよび/もしくはV185A/Lからなる場合、CLは改変されていない;
    (e)前記CH1置換が、131C/S、133R/K、137E/G、138S/G、178S/Y、192N/S、および/もしくは193F/Lからなる場合、これらは、唯一のCH1置換ではなく、および/もしくはCH1ドメインを含有する二重特異性抗体において、同一のヒト免疫グロブリンのサブタイプまたはアロタイプのものである;
    (f)前記CH1置換が、145D/E/R/H/K(IMGT位置26)からなる場合、129D/E/R/H/K(IMGT位置18)に対応するLC置換は存在しない;
    (g)前記CH1置換が、124K/E/R/Dからなる場合、176において対応するLC置換は存在しない;
    (h)前記CH1置換が、133V、150A、150D、152D、173D、および/もしくは188Wからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (i)前記CH1置換が、133S/W/A、139W/V/G/I、143K/E/A、145E/T/L/Y、146G、147T/E、174V、175D/R/S、179K/D/R、181R、186R、188F/L、および/もしくは190S/A/G/Yからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (j)前記CH1置換が、143A/E/R/K/Dおよび145T/Lからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (k)前記CH1置換が、124A/R/E/W、145M/T、143E/R/D/F、172R/Tおよび139W/G/C、179Eおよび/もしくは186Rからなる場合、対応するLC置換は存在しない;
    (l)前記CH1置換が、126、127、128、134、141、171、もしくは173においてシステインで置換することからなる場合、対応するLC位置は、ジスルフィド結合を形成するように改変されていない;
    (m)前記CH1置換が、L145Q、H168A、F170G、S183V、およびT187Eからなる場合、対応するカッパLC置換またはラムダLC置換は存在しない;
    (n)前記CH1置換が、143D/E、145T、190E/Dおよび/もしくは124Rからなる場合、対応するCL置換は存在しない;または
    (o)CH1置換が、A140C、K147Cおよび/もしくはS183Cからなり、対応するCL置換が存在する。
  48. ステップ(c)におけるCH1ドメインバリアントのライブラリーが、
    (I)酵母菌株、
    (II)酵母(Saccharomyces cerevisiae)、ならびに/または
    (III)(i)カッパCLドメインを含む一つもしくは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つもしくは複数のポリペプチドを共発現する細胞系であって、任意で、前記カッパCLドメインおよび/もしくはラムダCLドメインが野生型であり、
    さらに任意で前記カッパCLドメインおよび/もしくはラムダCLドメインがヒトである、当該細胞系、において発現する、請求項45~47のいずれか一項に記載の方法。
  49. CH1ドメインバリアントライブラリーを生成する方法であって、
    (a)EUナンバリングに従って、118、119、124、126~134、136、138~143、145、147~154、163、168、170~172、175、176、181、183~185、187、190、191、197、201、203~206、208、210~214、216、および218位のCH1アミノ酸位置のうちの一つまたは複数を選択することと、
    (b)ステップ(a)において選択される位置とは異なる、対象とする一つまたは複数のCH1アミノ酸位置を選択することと、
    (c)CH1ドメインバリアントポリペプチドのライブラリー、またはCH1ドメインバリアントをコードする構築物のライブラリーを作製することであって、ステップ(a)および(b)で選択される前記一つまたは複数のアミノ酸位置のうちの一つまたは複数が、任意の非野生型アミノ酸で置換されるものである、当該作製することとを含み、
    任意で、
    (I)(a)において選択されるアミノ酸位置が、141、147、151、170、171、181、183、185、187、もしくは218位、もしくはそれらの任意の組み合わせを含み、
    (II)ステップ(c)における前記作製することは、縮重コドン、任意で六種の天然アミノ酸(D、T、A、E、K、およびN)を表す縮重RMWコドンもしくは20種の天然アミノ酸残基すべてを表す縮重NNKコドン、を介しているものであり、ならびに/または
    (III)ステップ(c)において、ステップ(a)において選択されたアミノ酸位置が、所定のアミノ酸に置換され、また(b)において選択されたアミノ酸位置が、縮重コドンを介し置換されているものであり、任意で、ステップ(a)における所定のアミノ酸への置換が、A141D、A141E、K147F、P151A、P151L、F170E、P171E、S181K、S183R、V185R、T187RもしくはK218Pもしくはそれらの任意の組み合わせを含む、方法。
  50. 一つまたは複数のCH1ドメインバリアントポリペプチドを特定する方法であって、該一つまたは複数のCH1ドメインバリアントポリペプチドが、
    (A)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと比較して、カッパCLドメインを含むポリペプチドと、または
    (B)カッパCLドメインを含むポリペプチドと比較して、ラムダCLドメインを含むポリペプチドと、優先的に対合するものであり、
    当該方法が、
    (a)請求項44~49のいずれか一項に記載の方法により生成されたCH1ドメインバリアントライブラリーからの一つまたは複数の候補CH1ドメインバリアントポリペプチドを、(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドと、共発現することと、
    (b)(i)カッパCLドメインを含むポリペプチドと対合した候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの量と、(ii)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと対合した候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの量とを、比較することと、
    (c)ステップ(b)における前記比較することに基づいて、
    (A)ラムダCLドメインを含むポリペプチドと比較して、カッパCLドメインを含むポリペプチドとの、または
    (B)カッパCLドメインを含むポリペプチドと比較して、ラムダCLドメインを含むポリペプチドとの、優先的な対合をもたらす一つまたは複数のCH1ドメインバリアントを選択することとを含み、
    ステップ(a)において、任意で、発現される前記候補CH1ドメインバリアントポリペプチドの総量と、発現される(カッパおよびラムダ)CLドメインを含む前記ポリペプチドの総量とがほぼ同一であり、
    任意で、ステップ(a)において、前記候補CH1ドメインバリアントポリペプチド、カッパCLドメインを含む前記ポリペプチド、およびラムダCLドメインを含む前記ポリペプチドが、ほぼ2:1:1の比で発現される、方法。
  51. ステップ(a)において、前記(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドが、野生型および/またはヒトである、請求項50に記載の方法。
  52. ステップ(b)において、当該量が、蛍光標識細胞分取を介して、または液体クロマトグラフィー-質量分析法を介して決定される、請求項50または51に記載の方法。
  53. 前記方法が、(d)一つまたは複数の対照のCH1ドメインバリアントを、(i)カッパCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチド、および(ii)ラムダCLドメインを含む一つまたは複数のポリペプチドと共発現することをさらに含み、任意で、前記一つまたは複数の対照のCH1ドメインバリアントのうちの一つまたは複数が、請求項1~29のいずれか一項に記載のCH1ドメインバリアントに従うものである、請求項50~52のいずれか一項に記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7276585B2 (en) * 2004-03-24 2007-10-02 Xencor, Inc. Immunoglobulin variants outside the Fc region
KR20150143458A (ko) * 2013-03-06 2015-12-23 메리맥 파마슈티컬즈, 인크. 항-C-MET 탠덤 Fc 이중특이적 항체
EP2966085A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-13 Boehringer Ingelheim International GmbH Antibody IgG1 with a modified heavy chain constant region
AU2016252773B2 (en) * 2015-04-24 2022-06-02 Genentech, Inc. Multispecific antigen-binding proteins
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