JP2023113599A - α-syn/IGF1Rに対する二重特異抗体およびその用途 - Google Patents

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Abstract

【課題】抗IGF1R抗体又はその抗原結合断片を提供する。【解決手段】特定の配列を有する抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片、該抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片をコードするポリヌクレオチド、並びに該抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片、および、希釈剤、担体、可溶化剤、乳化剤、保存剤またはアジュバントを含む、薬学的組成物を提供する。また、前記抗IGF1R抗体を個体に投与することを含む、個体の血液脳関門を通過させて抗体を伝達させる方法も提供する。【選択図】図1

Description

本発明は、アルファ-シヌクレインおよびIGF1Rに対する二重特異抗体、前記二重特異抗体を含むシヌクレイン病(α-synucleinopathies)の予防および/または治療用薬学的組成物、および前記二重特異抗体を含むアルファ-シヌクレイン凝集体検出またはシヌクレイン病診断のための情報を提供する方法に関するものである。
アルファ-シヌクレイン(α-Synuclein、α-syn)は、ニューロンの前シナプス末端で主に発現し、正常状態では自然に折り畳まれていない状態の単量体として存在する。アルファ-シヌクレインは、随意および不随意運動の開始と停止を制御する重要な一種の神経伝達物質であるドーパミンの放出を規制することを助ける。特に、アルファ-シヌクレインの機能はシナプス活動の増加および年を取るにつれて重要であり、神経退化の重要な因子である。
しかし、病的な状態でアルファ-シヌクレインは、液滴(droplet)、リン脂質二重膜または脂質膜などとの結合および相互作用を通じて構造的変化を起こして折り畳まれた、またはフォールディングされたα-ヘリカル形態の2次構造を形成して、二量体(dimer)、オリゴマー(oligomer)および/または線維状形態の分子を含む凝集体を形成するようになる。
このようなアルファ-シヌクレイン凝集体は、細胞に毒性を誘発すると知られており、パーキンソン病(Parkinson’s disease、PD)、パーキンソン疾患性認知症(Parkinson’s disease dementia、PDD)、多系統萎縮症(multiple system atrophy、MSA)、レビー小体認知症(dementia with Lewy bodies、DLB)、その他多様な疾患の神経細胞内で発見される異常タンパク質凝集体であるレビー小体の主成分である。また、アルファ-シヌクレインのリン酸化、またはユビキチン化のような翻訳後修飾も、アルファ-シヌクレインの凝集および神経毒性と関連があると知られている。アルファ-シヌクレインは、動物実験および細胞実験でもドーパミン神経細胞を死滅させて炎症反応を誘発し、実験動物でパーキンソン病症と類似の運動症状を誘発すると知られている。また、アルファ-シヌクレイン凝集は、パーキンソン病、パーキンソン疾患性認知症、レビー小体認知症、多系統萎縮症およびその他多数の神経軸索疾患を含むシヌクレイン病(α-synucleinopathies)と呼ばれる一群の神経退行性疾患の病因と関連があると知られている。
アルファ-シヌクレインに対する抗体またはそのような抗体を誘導するためのアルファ-シヌクレインの切片は、シヌクレイン病に対する免疫療法の方法として提案されてきた。しかし、抗体の脳浸透は、血液脳関門(BBB)によって制限されることがある。
また、高度-特異性のBBB輸送体の欠乏は、脳腫瘍および神経変性疾患を含む脳から起こる疾患のための新たな治療剤および診断剤の開発を遅延させている。BBBの生理学および恒常性を崩壊させないながら、脳に薬学的に効能のある投与量で治療剤および診断剤分子を伝達するための方法に対する必要性が明らかに存在する。
本発明の一例は、アルファ-シヌクレイン(α-syn)に対する抗原結合部位およびIGF1Rに対する抗原結合部位を含む抗体または前記抗体の製造方法を提供する。
他の例は、前記抗体をコーディングするポリヌクレオチド、これを含む組換えベクター、およびこれを含む組換え細胞を提供する。
また他の例は、前記α-synおよびIGF1Rに対する二重特異抗体と、薬学的に許容可能な賦形剤を含む、アルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathies)の予防および/または治療用薬学的組成物を提供する。
本発明による抗体または抗原結合断片を用いたアルファ-シヌクレイン病の診断、治療または予防に使用される薬物を脳に伝達する方法を提供する。
本発明の一例は、IGF1R(Insulin-like Growth Factor 1 Receptor)を特異的に認識しながらも、IGF1Rリガンドの結合に影響がなく、IGF1R受容体を通じた信号伝達を抑制せず、トランスサイトーシスが可能な抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片を提供しようとする。
他の様態で、本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片をコーディングする分離されたポリヌクレオチドを提供する。
他の様態で、本発明による抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片を含む血液脳関門通過のための生理活性物質の伝達用組成物を提供する。
本発明のまた他の一例は、前記抗-IGF1R抗体または抗原結合断片が生理活性物質、例えば、脳で作用する生理活性物質をIGF1R受容体を通じて血液脳関門(Blood Brain Barrier、BBB)を通過して脳に伝達することができる、血液脳関門伝達体を提供しようとする。
また他の実施形態で、前記抗-IGF1R抗体または抗原結合断片が生物学的活性分子、例えば、脳で作用する生理活性物質にコンジュゲーションされた形態である、血液脳関門(Blood Brain Barrier、BBB)を通過して脳に伝達することができるタンパク質複合体を提供しようとする。
他の様態で、本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片を提供する段階および前記抗-IGF1R抗体または抗原結合断片をIGF1R発現検出が必要な生物学的試料と接触する段階を含んで生物学的試料からIGF1Rを検出する方法を提供する。
本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片を用いた脳疾患の診断、治療または予防に使用される生理活性物質を血液脳関門を通過して脳内部に伝達する方法を提供する。
以下、本発明をさらに詳しく説明する。本明細書で“抗体”は、任意のアイソタイプの完全な免疫グロブリン、標的抗原への結合のために完全な抗体と競争できる抗原結合断片、またはこれらの組み合わせを意味する。例えば、キメラ、ヒト化、完全ヒト抗体、これらの抗原結合断片およびこれらの組み合わせを含む。抗体はそれ自体で抗原結合タンパク質の一種でもある。抗体は一般に少なくとも2個の全長重鎖と2個の全長軽鎖を含むが、一部の場合に抗体がただ重鎖のみを含んでもよい。前記抗体は一つのターゲットに特異的に結合する単一特異抗体、および複数のターゲットに特異的に結合する多重特異抗体(例えば、二重特異抗体および三重特異抗体)を含む。
前記抗体はモノクローナル抗体およびポリクローナル抗体も含み、前記モノクローナル抗体はヒト抗体、ヒト化抗体、またはキメラ抗体である、IGF1Rに特異的に結合する分離された抗体であってもよい。前記モノクローナル抗体はIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4型である、IGF1Rに特異的に結合する分離された抗体である。
本願で“軽鎖”は、抗原またはエピトープに対する結合特異性を提供するのに十分な可変領域配列を有する全長の軽鎖およびその断片を含む。全長軽鎖は、可変領域ドメインVL、および不変領域ドメインCLを含む。軽鎖の可変領域ドメインは、軽鎖ポリペプチドのアミノ末端に存在する。軽鎖の種類にはカッパおよびラムダ鎖が含まれる。
本明細書で、“相補性決定領域(Complementarity-determining regions、CDR)”とは、抗体の可変領域中の抗原との結合特異性を付与する部位を意味する。
本願で“重鎖”は、抗原またはエピトープに対する結合特異性を提供するのに十分な可変領域配列を有する全長重鎖およびその断片を含む。全長重鎖は、可変領域ドメインVHおよび3個の不変領域ドメインCH1、CH2およびCH3を含む。VHドメインは重鎖ポリペプチドのアミノ末端に存在し、CHドメインはカルボキシ末端に存在し、CH3がカルボキシ-末端に最も近く位置する。重鎖はIgG(IgG1、IgG2、IgG3およびIgG4サブタイプ含む)、IgA(IgA1およびIgA2サブタイプ含む)、IgMおよびIgEのアイソタイプを含む。
前記抗体は、全てのサブタイプの免疫グロブリン(例えば、IgA、IgD、IgE、IgG(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、IgM、など)より選択されたものであってもよい。前記IgG形態の抗体は、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4サブタイプ、例えばIgG1またはIgG2サブタイプ形態であってもよい。前記IgG形態の抗体は二つの重鎖と二つの軽鎖を含み、それぞれの重鎖および軽鎖はジスルフィド結合を通じて結合されて二つの重鎖-軽鎖構造体(dimer)を形成し、前記形成された二つの重鎖-軽鎖は重鎖のFc部位でジスルフィド結合を通じて連結された形態を有する。前記IgG形態の抗体は、両側重鎖-軽鎖構造体に同一な抗原に対する抗原結合部位を含んで一つの抗原を標的とする単一標的抗体、または両側重鎖-軽鎖構造体に互いに異なる抗原に対する抗原結合部位を含んで二つの抗原を標的とする二重特異抗体であってもよい。
本発明による抗体は二重特異的抗体、完全抗体(whole antibody)、ミニボディ、ドメイン抗体、抗体模倣体(または合成抗体)、抗体融合体(または抗体接合体)、その断片およびこれらの組み合わせを含むが、これに限定されない。多様な抗体の構造が以下の本発明で追加的に開示される。
本発明で、例えば、抗原結合断片、タンパク質、または抗体のようなポリペプチドの“変異体”は他のポリペプチド配列と比較して一つ以上のアミノ酸残基に挿入、欠失、付加および/または置換が発生したポリペプチドであり、融合ポリペプチドを含む。例えば、抗体の一部は、前記重鎖または軽鎖、可変領域またはCDR配列の一つ以上の残基で保存的(conservative)アミノ酸置換を含む。
本発明でポリペプチドの“誘導体”は、挿入、欠失、付加または置換変異体とは異なる、他の化学的モイエティとのコンジュゲーションを通じて化学的に変形されたポリペプチドを意味する。
本発明による抗体はハイブリドーマ技術を使用して、目的とする特異性を有する抗原-特異的ヒトmAbが遺伝子導入マウス、例えば、先に記述されたものから生成され選択できる。このような抗体は適切なベクターおよび宿主細胞を使用してクローニングされ発現するか、または前記抗体は培養されたハリブリドーマ細胞から収穫できる。また、前記抗体はファージ-ディスプレイライブラリー(phage-display library)に由来し得る。ファージディスプレイ技術は、フィラメント(filamentous)バクテリオファージの表面上で抗体レパートリーをディスプレーして、これから目的とする抗原に結合するファージを選別する一種の免疫選択(immune selection)を模倣した方法である。このような技術は本発明の実施例またはPCT公開公報WO99/10494号を参照することができる。一実施形態で、本発明のヒト化抗体はファージディスプレイ方法を通じて選別される。
抗体またはその抗原結合断片は、ただ単一源(source)に由来するか、またはキメラであってもよい。キメラ抗体は、2種類の異なる抗体に由来する部分を含み、以下、より詳細に記述される。抗体またはその抗原結合断片は、ハリブリドーマ、組換えDNA技術または完全な抗体の酵素的または化学的切断によって生産できる。他の言及がなければ、本願で用語抗体は2個の全長重鎖と2個の全長軽鎖を含む抗体はもちろん、これらの誘導体、変異体、免疫学的に機能的な免疫グロブリン断片、突然変異体およびこれらの組み合わせを含み、例えば、2個の全長重鎖と2個の全長軽鎖以外に1個または2個のscFvを含むことができ、これらの例は以下に述べる通りである。
本明細書に記載された“抗原結合断片”は、抗原に対する特異的結合能を有する抗体の一部またはこれを含むポリペプチドを意味する。例えば、抗原結合断片は、抗原(例えば、エピトープ)と相互作用して、抗体に抗原に対する特異性および/または親和性を付与するアミノ酸残基を含む抗体の一部またはこれを含むポリペプチドであってもよい。このような断片は全長軽鎖または重鎖内に存在する少なくとも一つのCDRを含み、一部実施形態で、単鎖重鎖および/または軽鎖、またはその一部を含む。このような生物学的活性断片は組換えDNA技術によって生産されるか、または例えば完全な抗体を酵素的または化学的切断して生産できる。
免疫学的に機能的な免疫グロブリン断片にはこれで制限するのではないが、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、ドメイン抗体および単鎖抗体(例えば、scFv、scFv-Fcなど)を含む。また、これで制限するのではないが、ヒト、マウス、ラット、カメリドまたはウサギを含む任意の哺乳動物に由来し得る。本明細書に開示された一つ以上のCDRのような抗体の機能的な部分は第2のタンパク質または低分子化合物と共有結合で連結されて特定標的に対する標的治療剤として使用できる。
本願で“単鎖抗体”は、重鎖および軽鎖可変領域が柔軟なリンカーによって連結された抗原結合領域の単一ポリペプチド鎖である。例えば、前記単鎖抗体は、重鎖可変領域と軽鎖可変領域が単一鎖形態に連結されたscFv、重鎖可変領域、軽鎖可変領域、およびFcが単一鎖形態に連結されたscFv-Fcなどからなる群より選択された1種以上であってもよい。単鎖抗体は、例えば、米国特許第5,260,203号を参照することができる。
本明細書で“親和性または親和度(affinity)”は抗体またはその抗原結合断片と抗原の間の相互作用の強度であり、抗体または抗原結合断片のCDR配列、および/または抗体または抗原結合断片の物理化学的特性(親水性/疎水性、静電気的特性など)、抗原の大きさ、形状、および/または電荷のような抗原の特徴などによって決定できる。このような親和度を決定する方法は当業界に公知されており、通常解離定数(dissociation constant、KD)で示すことができるが、これに制限されるわけではない。
全長の軽鎖および重鎖で、可変領域および不変領域は約12個以上のアミノ酸長さの“J”領域によって結合され、重鎖はまた約10個以上のアミノ酸の“D”領域を含む。
例えば、Fundamental Immunology、2nd ed.、Ch.7(Paul、W.、ed.)1989、New York:Raven Pressを参照することができる。典型的に抗体の軽鎖/重鎖対の可変領域が抗原結合部位を形成する。
本発明の一例は、アルファ-シヌクレイン(α-syn)に対する抗原結合部位およびIGF1Rに対する抗原結合部位を含む抗体、具体的には、アルファ-シヌクレイン(α-syn)およびIGF1Rに対する二重特異抗体(以下、抗α-syn/抗IGF1R二重特異抗体)に関するものである。よって、本発明による二重特異抗体は、アルファ-シヌクレインとIGF1Rを全て抗原として認識および結合することができる。
本発明による抗α-syn/抗IGF1R二重特異抗体は、前記抗α-syn抗体またはその抗原結合断片を含み、アルファ-シヌクレインを特異的に認識して結合することができ、特にアルファ-シヌクレインのC-末端部位に結合することができ、アルファ-シヌクレインまたはその凝集体に関連した疾病であるシヌクレイン病の予防、治療および/または診断用途として使用できる。
本願で“2価の抗原結合タンパク質”または“2価抗体”は2個の抗原結合部位を含む。このような2価抗体に含まれている2個の抗原結合部位は同一な抗原特異性を有するか、またはそれぞれ異なる抗原に結合する二重特異的抗体であってもよい。本願で“多重特異的抗原結合タンパク質”または“多重特異的抗体”は、二つ以上の抗原またはエピトープを標的とするものである。
本願で“二特異的”、“二重特異的”抗原結合タンパク質または抗体は、2個の異なる抗原結合部位を有するハイブリッド抗原結合タンパク質または抗体である。このような二特異的抗体は多重特異的抗原結合タンパク質または多重特異的抗体の一種であって、公知された多様な方法、例えば、ハリブリドーマの融合またはFab’断片あるいはscFv断片の連結によって生産できる。例えば、Songsivilai and Lachmann、Clin.Exp.Immunol.1990、79:315-321;Kostelny et al.J.Immunol.1992、148:1547-1553などを参照することができる。二特異的抗原結合タンパク質または抗体の2個の抗原結合部位が結合する2個の互いに異なるエピトープは、同一または異なるタンパク質標的に配置できる。本願による一実施形態で、本願による抗体は、血液脳関門を通過して伝達されるために伝達体に対する結合を追加的に含む二重特異的抗体の形態を取ることができる。血液脳関門を通じて薬物を伝達するための一つの方法は、細胞に内在したグルコースおよびアミノ酸伝達体、インスリンまたはトランスフェリンの受容体媒介トランスサイトーシスのような伝達システムの使用を含む。
本発明によれば、用語“シヌクレイン病”は、病理学的シヌクレイン凝集体を特徴とする全ての神経退行性障害を含む。パーキンソン病、パーキンソン疾患性認知症(Parkinson’s disease dementia、PDD)、レビー小体認知症(dementia with Lewy bodies、DLB)、レビー小体病、レビー小体を伴う認知症、認知症を伴うパーキンソン症候群、多系統萎縮症(multiple system atrophy、MSA)、多発性神経系萎縮および脳鉄沈着を伴う神経変性I型(NBIA Type I)を含むいくつかの神経退行性障害はシヌクレイン病として集合的にグループ化される。また、アルファ-シヌクレイン凝集は二次的にアルツハイマー疾患でも発見される(Kim et al.Alzheimer’s Research & Therapy 2014、6:73)。
シヌクレイン病は、共通的な病理学的特性を共有する神経退行性障害の多様なグループである:神経病理的実験で、特有の病変はニューロン(neuron)および希少突起神経膠(oligodendrocyte)の選択された集団内でアルファ-シヌクレインタンパク質の非正常的凝集を含んで感知できる。アルファ-シヌクレイン(最初にPARKlおよびPARK4と判明する)は、新皮質、海馬、歯状回、嗅球、線条体、視床および小脳で広範囲に発現される140個アミノ酸のタンパク質である。アルファ-シヌクレインはまた、B-、T-、およびNK細胞をはじめとして蛋白球および血小板を含む造血細胞で高く発現される。このような細胞内でアルファ-シヌクレインの正確な役割知られていないが、巨核球(血小板前駆体)の分化と関連があると見なされている。
本発明で“アルファ-シヌクレイン凝集体に関連する疾患”はシヌクレイン病と呼ばれる一群の神経退行性疾患であって、ニューロンおよび膠細胞(glia)集団を含む病巣でアルファ-シヌクレイン凝集体が発見される特徴を有する。このような疾患にはパーキンソン疾患、パーキンソン疾患性認知症、レビー小体認知症、アルツハイマーレビー小体疾患、複合性アルツハイマーおよびパーキンソン病、多系統萎縮症およびその他多数の神経軸索疾患を含むが、これに制限するのではない。一実施形態で、本願による抗体はパーキンソン病の治療に効果的に使用される。
また、本発明による抗-α-syn/抗IGF1R二重特異抗体は、抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片を含んで、抗α-syn抗体またはその抗原結合断片を血液脳関門を通過できるようにして脳でその作用を発揮することができるようにし、半減期を延長して薬効を長期間維持することができるようにする。
さらに、本発明による抗α-syn/抗IGF1R二重特異抗体は、細胞表面のIGF1Rに結合するが、リガンドの結合に影響を与えず、IGF1Rを通じた信号伝達経路には影響を与えない特性を有する。よって、IGF1Rとそのリガンド結合およびIGF1Rを通じた信号伝達を抑制しないので血液脳関門を通過するシャトル手段として使用できる。
特に、本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片は、IGF1R(Insulin-like Growth Factor 1 Receptor)を特異的に認識し、IGF1R、特にヒトIGF1R、マウスIGF1R、ラットIGF1R、およびサルIGF1Rに認識および結合し、IGF1RのリガンドであるIGF-1、IGF-2、および/またはインスリンがIGF1Rに結合することを妨害せず、IGF1Rを通じた信号伝達を阻害せず、トランスサイトーシスに使用できて血液脳関門通過能を有し、ADCC(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)を有しなくて動物に反復投与した場合にも脳のIGF1R水準を減少させなくて、毒性を有しない。
特に、本発明による抗-IGF1R抗体は、BBBを構成する脳内皮細胞(brain endothelial cell)の表面に存在するIGF1Rに結合して細胞内部に内在化(Internalization)される。
例えば、本発明による抗-IGF1R抗体はscFv形態を有することができ、多様な方式で治療用抗体に結合して製作できる。例えば、抗-IGF1R抗体のscFvは治療用抗体、例えばα-syn抗体のC-末端に二つが結合した二重特異抗体、即ち、2価(bivalent)形態二重抗体に、あるいは一つが結合した二重特異抗体、即ち、1価(monovalent)形態二重特異抗体として製作でき、当該二重特異抗体は全てIGF1Rを発現する細胞内に内在化(internalize)される。細胞表面の抗原に対するIGF1R抗体の高い結合力が内在化(internalization)効果を高め、これはBBB通過能につながることになる。当該抗体がBBB通過能を有しながらIGF1Rのシグナリングに干渉を与える場合、副作用を引き起こすことがあり、本発明による抗-IGF1R抗体はBBBシャトル(BBB shuttle)として機能し得る結合力を有しながら同時にIGF1Rシグナルに対するnon-blocking抗体である。
前記抗-IGF1R抗体または抗原結合断片は優れた開発容易性を有する。これに関し、前記抗-IGF1R抗体のCDR領域に発生して抗体の安定性と効能を減少させる翻訳後修飾(post-translational modification)、例えば脱アミド化(deamidation)を除去しようとした。
代案的に、前記抗体の脱アミド化部位(deamidation site)の両側に位置するアミノ酸のうちの少なくとも一つを置換することができ、好ましくは抗体の脱アミド化部位(deamidation site)のC末端側直ぐ横のアミノ酸を置換することができる。例えば、抗体の脱アミド化部位(deamidation site)に位置するAsnの横に位置したGをAで、またはAsnの横に位置したSをVで置換することによって、parental抗-IGF1R抗体と類似の結合力を有すると共に優れた安定性とBBB通過能を有する脱アミド化抗体を製造することができる。
追加的に、本発明による抗-IGF1R抗体は脳で作用する生理活性物質と連結された時、前記生理活性物質単独に比べて向上したBBB通過能および効能を誘導することができる。
本発明の一例による抗-IGF1R抗体は、多様な治療用第2抗体を含む二重特異抗体として活用でき、ヒトiPSC由来in vitro BBBシステムの通過実験で、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べて約15倍高いBBB通過能を示す。前記二重特異抗体で前記第2抗体に結合された抗-IGF1R抗体が1価(monovalent)あるいは2価(bivalent)形態で結合されたものであってもよい。例えば、抗-IGF1R抗体が1価または2価である二重特異抗体を正常ラットに単回投与後、血中抗体量およびCSFでの抗体量を分析した時、抗-IGF1R抗体が1価または2価である二重特異抗体は、parental抗-IGF1R抗体(1564クローン)に比べて最大5倍増加された血中抗体量と最大5倍増加されたCSF抗体量を示した。Parental抗-IGF1R抗体(1564クローン)に比べて約3倍増加されたCSFおよび約4.5倍増加されたbrain通過量を示す。したがって、前記の方法で改善された抗-IGF1R抗体の二重特異抗体は、治療用第2抗体のみから構成される単独抗体に比べて最大約15倍のCSFおよび約23倍のBrain通過能を示すことが期待される。
本発明による抗IGF1R抗体はIGF1R、特にヒト、サル、ラット、およびマウスを含む哺乳動物のIGF1Rに結合することが確認されて、薬物開発のためのスクリーニング、臨床試験などに有用に使用できる。
本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片は、IGF1R(Insulin-like Growth Factor 1 Receptor)を特異的に認識する抗体またはその抗原結合断片である。
本発明による抗IGF1R抗体または抗原結合断片は解離定数(dissociation constant、K)が≦1×10-6Mの親和度で結合する時、抗原のようなその標的に“特異的に結合する”といわれる。抗体は、Kが≦1×10-8Mである時、あるいはEC50(effective concentration 50)が2nM以下である時、高い親和性で標的に特異的に結合する。一実施形態で、抗体またはその抗原結合断片はK≦1×10-8でIGF1RまたはヒトIGF1Rに結合できる。
本明細書で、用語“エピトープ(epitope)”は抗原決定部位(antigenic determinant)であって、抗体によって認知される抗原の一部分を意味すると解釈される。一実施形態によれば、本発明による抗-IGF1R抗体の結合部位は、IGF1Rタンパク質、例えばヒトIGF1Rタンパク質の細胞外ドメイン(extracellular domain)であってもよい。さらに具体的に、本発明による抗-IGF1R抗体、例えば1564クローン抗体のヒトIGF1Rタンパク質に対する結合部位は、ヒトIGF1Rタンパク質で、結合部位1はY775、P776、F778、R650、S791、L798およびGlu779を含み、結合部位2はL641、H808、E809およびL813を含み、結合部位3はV397、D435、W434、Y460およびC488を含む。よって、本発明によるIGF1R抗体のエピトープは立体構造エピトープ(conformational epitope)であって、上記の3個の結合部位を全てあるいは一部を含むものであってもよい。
本発明による抗-IGF1R抗体または抗原結合断片は、IGF1RのリガンドであるIGF-1、IGF-2、および/またはインスリンがIGF1Rに結合することを妨害しない。具体的に、前記抗IGF1R抗体または抗原結合断片は、IGF1Rを発現する細胞でIGF1Rのリガンドが細胞膜に位置する前記IGF1Rに結合することを妨害せず、IGF1Rを通じた信号伝達を抑制せず、また細胞表面のIGF1R発現にも影響を与えない長所がある。よって、本発明による抗IGF1R抗体または抗原結合断片は、トランスサイトーシスを通じて血液脳関門を通過するのに効果的に使用できる。IGF1Rは現在まで主に使用されるBBB通過能向上のための、脳の内皮細胞でその発現されると知られた他のトランスサイトーシス標的と比較して、IGF1Rの発現は脳に相対的に高い発現量を示すことが明らかになった。一実施形態で、IGF1Rは治療抗体のBBB通過能向上用途として現在開発されている他の標的、例えば、トランスフェリン受容体(transferrin receptor)、インスリン受容体(insulin receptor)などと比較した時、末梢組織(peripheral tissue)、例えば、肝、肺、大腸などに相対的に低い発現量を示すことが明らかになった。
IGF1Rは、血液脳関門(Blood Brain Barrier、BBB)を通過して有用な物質を脳の内部に伝達できるRMT(Receptor Mediated Transcytosis)の標的になっている。しかし、血液脳関門通過のための薬物伝達標的として使用されるためには、細胞表面のIGF1Rに結合するが、リガンドの結合に影響を与えず、IGF1Rを通じた信号伝達経路には影響を与えない特性を有してこそ好ましい。したがって、本発明による抗-IGF1R抗体およびその抗原結合断片は、IGF1Rとそのリガンド結合およびIGF1Rを通じた信号伝達を抑制しないので血液脳関門を通過するシャトル手段として使用できる。
本発明による抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片はトランスサイトーシス(transcytosis)が可能であり、脳の内皮細胞を通過することができる。また、本発明による抗体は、マウスに血管注射した場合、マウスの脳血管と同一の位置に位置する。このような結果は、本発明による抗体または抗原結合断片が血液脳関門を通過する薬物伝達体として効果的に使用できるのを示すことである。
したがって、本発明による抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、脳で作用する生理活性物質が血液脳関門を通過できるようにする。本発明で、生物学的障壁は細胞、組織、膜または生物学的分子の効果的な通過、拡散または伝達を防ぐ細胞、膜、または構造をいう。このような生物学的障壁は神経細胞/組織、結合組織、筋肉、膜または上皮(例えば、粘膜または血管)細胞を含む。代表的な例として血液脳関門が挙げられる。
本発明で“血液脳関門”またはBBBは、脳および脊椎とその周辺循環系の間に存在する脳の毛細血管内皮細胞膜内にタイト結合(junction)によって形成された障壁である。このような障壁は非常に堅固であって、約60Da分子量の低分子物質が脳に通過することも制限する。脳の血液脳関門、脊椎の血管脊髄障壁、そして網膜の血管網膜障壁は中枢神経系内の連続的な毛細血管障壁であって、通常BBBと称する。
本発明で“血液脳関門伝達体”はこのような血液脳関門を通過して、前記脳作動因子物質を伝達することができ、前記脳作動因子物質は例えば、化合物、ペプチド、およびポリペプチドを含むタンパク質、核酸、抗体、または低分子化合物を含む。
本発明はIGF1Rに特異的に結合する分離された抗体またはその抗原結合断片に関するものであって、前記抗体または抗原結合断片は重鎖の相補性決定部位と軽鎖の相補性決定部位を含んで、IGF1Rに特異的に結合するポリペプチド、タンパク質または抗体またはその抗原結合断片であってもよい。
具体的な一例は、抗-IGF1R抗体およびその抗原結合断片は、
(i)表1に記載されたH-CDR1、H-CDR2、およびH-CDR3からなる群より選択された一つ以上の重鎖相補性決定領域、または前記一つ以上の重鎖相補性決定領域を含む重鎖可変領域;
(ii)表1に記載されたL-CDR1、L-CDR2、およびL-CDR3からなる群より選択された一つ以上の軽鎖相補性決定領域、または前記一つ以上の軽鎖相補性決定領域を含む軽鎖可変領域;
前記一つ以上の重鎖相補性決定領域および前記一つ以上の軽鎖相補性決定領域の組み合わせ;または
前記重鎖可変領域および前記軽鎖可変領域の組み合わせ
を含むものであってもよい。
追加的に、前記重鎖可変領域、前記軽鎖可変領域、または前記重鎖可変領域および前記軽鎖可変領域の組み合わせで、前記重鎖可変領域はH-FR1、H-FR2、H-FR3、およびH-FR4からなる群より選択された一つ以上の重鎖フレームワークを含むことができ、前記軽鎖可変領域はL-FR1、L-FR2、L-FR3、およびL-FR4からなる群より選択された一つ以上の軽鎖フレームワークを含むことができる。
本発明の一例で、前記抗IGF1R抗体内アミノ酸の脱アミド化(Deamidation)発生の除去によって、抗原であるIGF1RのECDに対する結合力に変化がないながら工程開発、保管などに不利な抗体の分解(degradation)危険性が減少する。抗IGF1R抗体で脱アミド化(deamidation)が除去されるアミノ酸位置は、例えば1564(IgG)、1564(scFv)、または1564-3で軽鎖LCDR2のN51D、N51Q、S52V、LCDR3のN95aK、N95aH、N95aR、N95aD、G95bAまたは重鎖のHCDR2でN54D、N54QまたはG55Aであってもよい。脱アミド化(deamidation)除去は前記で言及されたクローンにのみ限定されず、表14に記載された方法によって他のクローンに対しても可能である。
Figure 2023113599000002
Figure 2023113599000003
前記抗IGF1R抗体は重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含み、
前記重鎖可変領域は、配列番号1または配列番号10のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、配列番号2~7および配列番号11~18のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR2(H-CDR2)、配列番号8~9および配列番号19のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR3(H-CDR3)を含み、
前記軽鎖可変領域は、配列番号20のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、配列番号21~23のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および配列番号24~28および配列番号29~31のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR3(L-CDR3)を含むものであってもよい。
本発明の一例で、前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含み、
前記重鎖可変領域は、配列番号1のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、配列番号3および配列番号5~7のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR2(H-CDR2)、および配列番号8~9のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR3(H-CDR3)を含み、
前記軽鎖可変領域は、配列番号20のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、配列番号22および23のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および配列番号26~28のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR3(L-CDR3)を含むものであってもよい。
本発明による抗IGF1R抗体の重鎖可変領域は前記表1に記載されたH-CDR1、H-CDR2、およびH-CDR3を含むか、追加的に配列番号32のアミノ酸配列を含むH-FR1、配列番号33または配列番号34のアミノ酸配列を含むH-FR2、配列番号35のアミノ酸配列を含むH-FR3、および配列番号36のアミノ酸配列を含むH-FR4を含むことができる。
本発明による抗IGF1R抗体の軽鎖可変領域は前記表1に示したL-CDR1、L-CDR2、およびL-CDR3を含むか、追加的に配列番号37のアミノ酸配列を含むL-FR1、配列番号38のアミノ酸配列を含むL-FR2、配列番号39または配列番号40のアミノ酸配列を含むL-FR3、および配列番号41または配列番号42のアミノ酸配列を含むL-FR4を含むことができ、具体的例示は表3に示したL-FR1、L-FR2、L-FR3、およびL-FR4の軽鎖フレームワークを含むことができる。
前記重鎖または軽鎖のフレームワーク1~4のうち、フレームワーク1(FR1)はCDR1のN-末端側に位置し、フレームワーク2(FR2)はCDR1とCDR2の間に位置し、フレームワーク3(FR3)はCDR2とCDR3の間に位置し、フレームワーク4(FR4)はCDR3のC-末端に位置する。
具体的に、1564(IgG)クローン重鎖可変領域のフレームワーク配列は配列番号32、33、35および36のアミノ酸配列を含み、表1に記載されたクローンのうちの1564(IgG)クローンを除いた残りのクローンは配列番号32、34、35および36のアミノ酸配列を含む。
具体的に、本発明による抗-IGF1R抗体の軽鎖可変領域のフレームワーク配列は下記表3に示した通りである。
Figure 2023113599000004
本発明による抗-IGF1R抗体は、重鎖可変領域と軽鎖可変領域を含む抗体であってもよく、本明細書に開示された多様な重鎖および軽鎖可変領域は表4と表5に例示的に記載される。下記表4と表5に記載された前記重鎖可変領域と軽鎖可変領域は多様な形態の抗体の製造のために自由に組み合わせることができる。このようなそれぞれの可変領域は完全な抗体のそれぞれの重鎖および軽鎖を形成するために前記重鎖および軽鎖不変領域に結合できる。
Figure 2023113599000005
Figure 2023113599000006
本発明による抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片重鎖可変領域は、さらに詳しくは、配列番号43~配列番号87のアミノ酸配列からなる群より選択された一つを含むことができる。本発明による抗-IGF1R抗体またはその抗原結合断片の軽鎖可変領域は、配列番号88~配列番号132のアミノ酸配列からなる群より選択された一つを含むことができる。前記重鎖可変領域および軽鎖可変領域の例は上記表4および表5に記載されている。
前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、配列番号174のアミノ酸配列を有するヒトのIGF1Rタンパク質でY775、P776、F778、R650、S791、L798、Glu779、L641、H808、E809、L813、V397、D435、W434、Y460およびC488からなる群より選択された少なくとも一つ以上のアミノ酸を特異的に認識して結合するものである、抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片であってもよい。具体的に、本発明による抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、ヒトIGF1Rに関する配列番号174のアミノ酸配列を含むタンパク質で結合部位1~結合部位3からなる群より選択された少なくとも一つ以上の結合部位に結合するものであり、前記結合部位1はY775、P776、F778、R650、S791、L798およびGlu779からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含み、結合部位2はL641、H808、E809およびL813からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含み、結合部位3はV397、D435、W434、Y460およびC488からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含むものであってもよい。
前記表4および表5に記載された重鎖可変領域および軽鎖各可変領域はそれぞれ別途のドメイン抗体として使用されるか、互いに自由に組み合わせられて多様な抗体を形成することができ、単一鎖形態に連結されてscFvのような単鎖抗体を形成することもできる。
本発明で“ドメイン抗体”は、重鎖の可変領域および/または軽鎖の可変領域のみを含む免疫学的に機能的な免疫グロブリン断片である。一実施形態では2個以上のVH領域がペプチドリンカーによる共有結合で連結されて、2価のドメイン抗体を形成する。このような2価ドメイン抗体の2個のVH領域は同一または異なる抗原を標的とすることができる。
本発明による抗IGF1R抗体の抗原結合断片は、相補性決定領域を一つ以上含む抗体断片、例えば、scFv、(scFv)2、scFv-Fc、Fab、Fab’、F(ab’)2、ミニボディおよびジアボディからなる群より選択できる。
前記抗原結合断片のうち、Fabは、軽鎖可変領域および重鎖可変領域と軽鎖の不変領域および重鎖の最初の不変領域(CH1)を有する構造で1個の抗原結合部位を有する。Fab’は、Fabで重鎖CH1ドメインのC-末端に一つ以上のシステイン残基を含むヒンジ領域(hinge region)を有する。F(ab’)2抗体は、2個のFab’がFab’ヒンジ領域のシステイン残基がジスルフィド結合をなしながら生成される。
Fvは、重鎖可変領域および軽鎖可変領域のみを有している最小の抗体断片であって、単鎖Fv(single-chain variable fragment、scFv)および二重鎖Fv(two-chain variable fragment)を含む。二重鎖Fvは非共有結合で重鎖可変領域と軽鎖可変領域が連結できる。単鎖Fvは、重鎖可変領域と軽鎖可変領域が直接またはペプチドリンカーを通じて共有結合で連結されるか、またはC-末端で直ちに連結されていて、二重鎖FvのようにscFvダイマーと同じ構造(di-scFv)を成すことができる。本発明で、単鎖Fvは重鎖および軽鎖可変領域が直接またはリンカーによって連結された抗原結合領域の単一ポリペプチド鎖であって、重鎖可変領域と軽鎖可変領域が単一鎖形態に連結されたscFv、scFvダイマーと同じ構造(di-scFv)、および重鎖可変領域、軽鎖可変領域、およびFcが単一鎖形態に連結されたscFv-Fcなどからなる群より選択された1種以上であってもよい。
前記ペプチドリンカーは前述の通りであってもよく、例えば、1~100個、例えば2~50個または5~25個アミノ酸長さのものであってもよく、前記ペプチドリンカーは抗体の機能に影響を与えない限度内で、その長さを多様に決定することができる。前記ペプチドリンカーに含まれているアミノ酸種類は例えば、Gly、SerおよびLeuからなる群より選択された1種以上のアミノ酸から構成でき、具体的な例として、GlyとSer残基から構成されるか、ロイシン(Leu)とセリン(Ser)から構成できる。具体的一例として、前記ペプチドリンカーは(G4S)nであってもよく、前記nは(G4S)の反復数であって、1~10の整数、例えば2~5、特に3または4の整数で表現されるものであってもよい。前記ペプチドリンカーの一例は、配列番号133または134のアミノ酸からなるペプチドであってもよい。
配列番号133:GGGGSGGGGSGGGGS
配列番号134:GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS
このような単鎖Fv(scFv)は、2個の可変ドメインポリペプチド(VLおよびVH)をコーディングするDNAの間にペプチドリンカーをコーディングするDNAを融合することによって製造できる。製造されたポリペプチドは折りたたみによって抗原-結合単量体を形成するか、または2個の可変ドメインの間に柔軟性リンカーの長さによって、多量体(例えば、二量体、三量体または四量体)を形成することができる。異なるVLとVHを含むポリペプチドを組み合せることによって、異なるエピトープに結合する多量体性scFvを形成することができる。
前記抗原結合断片はタンパク質加水分解酵素を用いて得ることができ(例えば、全体抗体をパパインで制限切断すればFabを得ることができ、ペプシンで切断すればF(ab’)断片を得ることができる)、遺伝子組換え技術を通じて製作することもできる。
本発明に開示された単鎖抗体は重鎖および軽鎖可変領域のドメイン組み合わせを含むscFv、またはCDRを含む軽鎖および重鎖可変ドメインの組み合わせが含まれるが、これで制限されるわけではない。
前記抗IGF1R抗体の抗原結合断片は、リンカー、例えば、ペプチドリンカーを媒介とするかまたはせずに連結できる。また、抗原結合断片内の重鎖部分と軽鎖部分、例えばscFv断片内の重鎖可変領域と軽鎖可変領域もペプチドリンカーを媒介とするかまたはせずに連結できる。前記ペプチドリンカーは前述の通りであってもよい。
前記二重特異抗体で、抗IGF1R抗体およびその抗原結合断片は、結合された異なる抗原またはエピトープを標的とする第2抗体またはその抗原結合断片を血液脳関門を通過させて脳に伝達させる機能を遂行することができる。前記第2抗体は脳で効能を発揮する抗体であってもよいが、特に限定されるのではないが、本発明による抗アルファ-シヌクレイン抗体またはその結合断片であってもよい。
本発明による抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、異なる第2抗体と特定領域または配列を共有することができる。例えば、抗IGF1R抗体は第2抗体の抗体または抗原結合断片の不変領域を共有するか、Fc領域を共有することができる。
また、本発明で二重特異的抗体の構造は、完全な免疫グロブリンの2個重鎖のFc領域、例えば重鎖の末端に直接またはリンカーを媒介として各Fcに抗IGF1R抗体のscFvが連結された形態である2価形態(bivalent form)二重抗体と、完全な免疫グロブリンの2個重鎖のうちの1個重鎖の末端にのみ直接またはリンカーを媒介として抗IGF1R抗体のscFv行って連結された形態である1価(monovalent)二重抗体を全て含むか、1価(monovalent)二重抗体が好ましい。
具体的に、本発明の一例で1価形態(monovalent form)のクローンが2価形態(bivalent form)のクローンより半減期が向上する場合があり、この時、1価形態(monovalent form)クローンの構造は完全な免疫グロブリンの形態で1個の重鎖末端にのみリンカーでIGF1Rに結合するドメイン抗体(scFv)が連結された形態である。例えば、完全な免疫グロブリン形態で1個の重鎖にはC末端にリンカーが含まれているIGF1R抗原に結合するドメイン抗体が連結されており、残り1個の重鎖には不変領域C末端の後にいずれのものも連結されていない2つの互いに異なる重鎖を含むKnob-In-hole技法が適用された異種二量体の形態であってもよい。
前記二重特異抗体において、抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片に結合する前記第2抗体は、ヒト抗体、ヒト化抗体またはキメラ抗体であってもよい。前記第2抗体は、完全な抗体、二重特異的抗体、ミニボディ、ドメイン抗体、抗体模倣体(または合成抗体)、抗体融合体(または抗体接合体)、およびその断片を含むが、これに限定されない。前記二重特異抗体において、抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片に結合する前記第2抗体の一例は、本発明による抗-syn抗体およびその抗原結合断片であってもよい。
以下、本発明による抗-syn抗体およびその抗原結合断片に関するものである。
本明細書で提供される抗体が抗原として認識するアルファ-シヌクレインはヒトアルファ-シヌクレイン、サルアルファ-シヌクレイン(例えば、Rhesusアルファ-シヌクレイン)、マウスアルファ-シヌクレイン、ラットアルファ-シヌクレインなどの哺乳動物アルファ-シヌクレインのうちから選択されたものであってもよく、例えば、ヒトアルファ-シヌクレインはアルファ-シヌクレイン(NCBI ID:NP_000336)であってもよいが、これに制限されるわけではない。本明細書に異なって言及されない限り、アルファ-シヌクレインはヒトアルファ-シヌクレインを称するものであってもよく、本明細書で提供される抗体またはその抗原結合断片はヒトアルファ-シヌクレインだけでなく、サル(例えば、Rhesus)、ラット、および/またはマウスアルファ-シヌクレインにも特異的結合能を有するものであってもよい。
前記抗体またはその抗原結合断片が結合するアルファ-シヌクレインのC-末端部位に結合し、具体的にヒトアルファ-シヌクレインタンパク質は配列番号173のアミノ酸配列で、C-末端領域、例えば110番残基~120番残基または111番残基~122番残基を含む連続する少なくとも11個または12個アミノ酸から構成されたペプチドを含むC-末端領域であってもよい。本発明による抗体またはその抗原結合断片は、前記抗原認識部位を認識してアルファ-シヌクレイン凝集体に対する高い親和度で結合することが確認された。
本明細書で、“アルファ-シヌクレインタンパク質またはアルファ-シヌクレイン凝集体に特異的結合する”とは、アルファ-シヌクレインタンパク質またはアルファ-シヌクレイン凝集体に対する親和度が他の抗原と比較して相対的に高いのを意味することであって、例えば、アルファ-シヌクレイン凝集体、具体的に、アミロイドフィブリル(amyloid fibrils)、プロトフィブリル(protofibrils)およびオリゴマー(oligomers)、特にアミロイドフィブリルに対して親和度がOctetおよびSPR分析でそれぞれ解離定数(K)0.1×10-10M~2×10-10M、または0.05×10-10M~0.3×10-9Mであるが、これに制限されるわけではない。
本発明の一例による軽鎖および重鎖を含むヒト化アルファ-シヌクレイン抗体、例えばHu11F11(ver.2)の場合、キメラアルファ-シヌクレイン抗体に比べて高い食細胞作用促進活性を示す。Hu11F11(ver.1)、Hu11F11(ver.2)、Hu11F11(ver.3)、Hu11F11(ver.4)、ABL2-4の場合、キメラアルファ-シヌクレイン抗体に比べてフィブリルの神経細胞膜結合に対する高い抑制能を示し、Hu11F11(ver.2)、Hu11F11(ver.4)、ABL2-4の場合、キメラアルファ-シヌクレイン抗体に比べて、アルファ-シヌクレイン過発現細胞から分泌されたアルファ-シヌクレインの他の神経細胞への電波に対する高い抑制能を示す。アルファ-シヌクレイン凝集体に対する結合力、例えば、cell-based assayでは測定した結合力はキメラアルファ-シヌクレイン抗体と類似するか、優れた活性を有する。
本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体は、適用対象(subject)の神経系で神経細胞外部に分泌されたアルファ-シヌクレイン凝集体が細胞外空間(extracellular space)で他の正常細胞に移動して当該神経細胞を一種の感染させる作用を抑制し(inhibit cell-to-cell transmission of aggregates)、また、小膠細胞が細胞外空間に位置するアルファ-シヌクレイン凝集体に対する食細胞作用促進能を有する。アルファ-シヌクレイン凝集体は、プリオンのように、一つの細胞から他の細胞に伝播しながら当該正常細胞内にもアルファ-シヌクレイン、特にアルファ-シヌクレイン凝集体が脳全般に広がりながらシヌクレイン病を招く。したがって、アルファ-シヌクレイン凝集体は、脳神経細胞に対して毒性があり、脳神経細胞死滅(neurodegeneration)、脳炎症反応(neuroinflammation)を起こすとよく知られている。したがって、アルファ-シヌクレイン凝集体が脳の様々な部位に広がるにつれて脳細胞死滅と脳炎症反応が増加し、これによってシヌクレイン病、例えばパーキンソン病が進行しながら確認される脳細胞死滅およびこれによる行動、認知機能の障害が現れる。
よって、本発明のアルファ-シヌクレイン抗体は、アルファ-シヌクレインまたはアルファ-シヌクレイン凝集体の神経細胞間移動を抑制してアルファ-シヌクレイン凝集体が脳の多様な領域に広がる現象を防止することができ、また、小膠細胞の食細胞作用を促進して、対象の神経系で神経細胞外部に存在するアルファ-シヌクレイン凝集体自体の減少または除去によってシヌクレイン病の重要な原因であるアルファ-シヌクレイン凝集体の水準を減少させて、脳神経細胞死滅および脳炎症反応を減らし、ひいてはシヌクレイン病、例えば、パーキンソン病の症状および病の進行を改善、軽減または予防する効果を期待することができる。
また、本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体は、(i)アルファ-シヌクレインまたはアルファ-シヌクレイン凝集体の神経細胞間移動を抑制、および(ii)小膠細胞の食細胞作用の促進を通じた脳神経系のアルファ-シヌクレイン凝集体の水準減少と関連して二つの機能を全て遂行することができる点から優れた活性を有する。特に、現在まで臨床試験が進行中であるか論文に公開されたアルファ-シヌクレイン抗体は、前記(i)および(ii)活性のうちの一つの活性を有するので、これは本願のアルファ-シヌクレイン抗体は知られたアルファ-シヌクレイン抗体に比べて優れたシヌクレイン病の予防または治療に長所があるのを示す。したがって、本願発明によるアルファ-シヌクレイン抗体はアルファ-シヌクレイン凝集体の除去および減少と、病因としての作用を抑制する効能がさらに優れており、したがって、シヌクレイン病またはこれに関連した症状的疾病(例、認知障害など)にさらに効果的である。
アルファ-シヌクレイン凝集体に対する高い親和度を有する本願による抗体または抗原結合断片は、アルファ-シヌクレイン凝集体形成を減少させることができ、脳の凝集体の濃度を低めることができる。また、アルファ-シヌクレイン凝集体に対する高い親和度を有する本願による抗体または抗原結合断片は中枢神経系外側でのアルファ-シヌクレイン凝集体形成を減少させることができ、結局、脳血管障壁を境界にしたアルファ-シヌクレイン形態間の平衡状態を変更させて、中枢神経系内の凝集体の濃度を低める効果をもたらすことができる。これは、抗体を、例えばこれで制限されるのではないが、より簡便な皮下注射のような方式で投与しても十分な効能を得ることができるため、臨床で大きな長所がある。
本願による抗体または抗原結合断片は、単量体の除去を通じた凝集体形成抑制、または単量体と凝集体を全て除去することができる。
本明細書で提供されるアルファ-シヌクレインタンパク質またはアルファ-シヌクレイン凝集体に特異的に結合する抗体またはその抗原結合断片は、自然的に生産されたものではなくてもよい(non-natyurally ocurring;例えば、化学的合成または組換え的に生産されたものであってもよい)。前記のような組換え技術は、当該技術分野に広く公知されている。
本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体またはこれを含む二重特異抗体はアルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathy)の予防または治療用薬学組成物として使用でき、前記アルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathy)はパーキンソン疾患(Parkinson’s disease、PD)、パーキンソン疾患性認知症(Parkinson’s disease dementia、PDD)、レビー小体認知症(dementia with Lewy bodies、DLB)、アルツハイマーレビー小体疾患(Lewy body variant of Alzheimer’s disease(LBV))、複合性アルツハイマーおよびパーキンソン病(Combined Alzheimer’s and Parkinson disease)、または多系統萎縮症(multiple system atrophy、MSA)を含むものであってもよいが、これに限定されない。
本発明によるアルファ-シヌクレインまたはその凝集体に特異的に結合する抗体またはその抗原結合断片は、CDRH1、CDRH2およびCDRH3の相補性決定部位を含む重鎖可変領域;およびCDRL1、CDRL2およびCDRL3の相補性決定部位を含む軽鎖可変領域を含むことができる。
一実施形態で、前記抗-アルファ-シヌクレイン抗体またはその抗原結合断片は下記CDR配列を含むことができる:
配列番号135のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、
配列番号136または137のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2(H-CDR2)、
配列番号138のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3(H-CDR3)、
配列番号139のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、
配列番号140のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および
配列番号141のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3(L-CDR3)。
前記重鎖CDR1~CDR3のアミノ酸配列と軽鎖CDR1~CDR3のアミノ酸配列を表6および表7に整理した。表7に示すHu11F11-VLv3 4cおよびHu11F11-VL4の軽鎖はCDR1~CDR3のアミノ酸配列は同一であるが、フレームワーク配列が異なる。
Figure 2023113599000007
Figure 2023113599000008
本明細書に開示された多様な重鎖および軽鎖可変領域は完全な抗体のそれぞれの重鎖および軽鎖を形成するために前記重鎖および軽鎖不変領域に結合できる。また、このように生成されたそれぞれの重鎖および軽鎖配列はまた、完全な抗体構造を形成するために組み合わせることができる。
例えば、本発明による抗-アルファ-シヌクレイン抗体またはその抗原結合断片は、配列番号142~配列番号146のアミノ酸配列からなる群より選択されたアミノ酸配列を含む重鎖可変領域と、配列番号147~配列番号148のアミノ酸配列からなる群より選択されたアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域を含み、前記重鎖可変領域と軽鎖可変領域の例示的な配列を下記表8に示す。
Figure 2023113599000009
また、一実施形態による抗体または抗原結合断片の重鎖可変領域および軽鎖可変領域の組み合わせを通じた例示的な抗体を表9に記載した。
Figure 2023113599000010
他の実施形態で、抗-アルファ-シヌクレイン抗体は、前記記載された軽鎖または重鎖のみからなるものであってもよい。他の実施形態で、抗-アルファ-シヌクレイン抗体は、軽鎖可変領域または重鎖可変領域のみからなるものであってもよい。
また他の実施形態で、前記表8に開示された重鎖可変領域および軽鎖各可変領域は組み合わせられて多様な抗体を形成することができ、単一鎖形態に連結されてscFvのような単鎖抗体を形成することもできる。
本明細書に開示された抗体は、本明細書に開示された他の抗体と特定領域または配列を共有する。一実施形態では、抗体または抗原結合断片の不変領域を共有することができる。他の実施形態では、Fc領域を共有することができる。
前記重鎖可変領域を含む重鎖および前記軽鎖可変領域を含む軽鎖を含むことができる。具体的に、前記重鎖可変領域および軽鎖可変領域は重鎖不変領域および軽鎖不変領域に結合でき、前記重鎖および軽鎖配列はまた、完全な抗体構造を形成するために組み合わせることができる。
本発明による可変領域と組み合わせられるこのような不変領域配列は例示的であり、前記不変領域は免疫グロブリン(例えば、ヒト免疫グロブリン)の重鎖不変領域および軽鎖不変領域から適切に選択できる。例えば、重鎖不変領域はIgG1重鎖不変領域、IgG3重鎖不変領域、またはIgG4重鎖不変領域であってもよく、軽鎖不変領域はカッパ不変領域またはラムダ軽鎖不変領域であってもよいが、これに制限されるわけではない。
一実施形態による抗α-syn抗体または抗原結合断片の可変領域および不変領域を含む例示的な抗体であって、抗-アルファ-シヌクレイン抗体hu11F11(ver.2)クローンは配列番号149のアミノ酸配列を含む重鎖と配列番号150のアミノ酸配列を含む軽鎖を有する抗体であってもよい。
本願による抗アルファ-シヌクレイン抗体は、治療抗体として単独で使用することもあるが、血液脳関門を通過させて脳に伝達させる機能を遂行することができる他の抗体と組み合わせて二重特異抗体として使用できる。前記血液脳関門を通過させて脳に伝達させる機能を遂行することができる抗体の一例は、抗IGF1R抗体およびその抗原結合断片であってもよい。二重特異抗体を製造することができる、抗IGF1R抗体およびその抗原結合断片は、前述の抗IGF1R抗体およびその抗原結合断片を全て含むことができ、例えば完全な抗体であってもよく、前記抗原結合断片はドメイン抗体、scFv、(scFv)2、scFvFc、Fab、Fab’およびF(ab’)2からなる群より選択されるものであってもよい。
前記抗IGF1R抗体の抗原結合断片は、リンカー、例えば、ペプチドリンカーを媒介とするかまたはせずに連結できる。また、抗原結合断片内の重鎖部分と軽鎖部分、例えばscFv断片内の重鎖可変領域と軽鎖可変領域もペプチドリンカーを媒介とするかまたはせずに連結できる。前記ペプチドリンカーは前述の通りであってもよい。
本発明による抗アルファ-シヌクレイン抗体またはその抗原結合断片は二重特異抗体の製造に使用でき、二重特異抗体の製造のための重鎖組み合わせ物の製造に使用される抗アルファ-シヌクレイン抗体の重鎖の例示は、抗アルファ-シヌクレイン抗体hu11F11(ver.2)に関するものであって、配列番号149のアミノ酸配列を有するhu11F11(ver.2)(IGG)、配列番号151のアミノ酸配列を有するhu11F11(ver.2)(IGG) WITH HOLE MUTATION AT FCを含むことができる。
前述の抗アルファ-シヌクレイン抗体hu11F11(ver.2)を含んで二重特異抗体の製造のための重鎖組み合わせ物の製造に使用される抗アルファ-シヌクレイン抗体の重鎖の例示は下記表10に記載されており、これら重鎖配列は配列番号151~配列番号172に表し、これに限定されない意図である。また、前記抗アルファ-シヌクレイン抗体の重鎖を用いた重鎖組み合わせ物と軽鎖を組み合わせた二重特異抗体クローンの具体的成分を下記表10に示す。以下に提示された二重抗体は例示的に記載されたものであって、配列番号で表されていない場合でも二重抗体重鎖組み合わせ物の説明から構成が明確である。例示的二重特異抗体は下記表10に具体的に示す。
Figure 2023113599000011
Figure 2023113599000012
Figure 2023113599000013
Figure 2023113599000014
本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体またはその抗原結合断片、またはこれを含む二重特異抗体を含むアルファ-シヌクレイン病の予防または治療用薬学組成物は、薬学的に有効量でアルファ-シヌクレイン抗体または二重特異抗体を含むことができる。
本明細書で、“治療”は疾病または疾病症状を減少、緩和、軽減、または除去するか、疾病の症状または病的状態をさらによく耐えられる状態になるようにすること、または疾病の症状または病的状態の悪化速度を遅らせることなどを含む、疾病または疾病の症状または病的状態の軽減または除去と関連する全ての作用を意味することができる。用語“対象”または“患者”はヒトまたはヒト患者を含む。
抗体の治療的有効量、および薬学的に許容可能な希釈剤、担体、可溶化剤、乳化剤、保存剤および/または補助剤を含む薬学的組成物もまた提供される。また、例えば、このような薬学的組成物を投与することによってアルファ-シヌクレインと関連した患者を治療する方法が含まれる。生体内投与に使用される薬学的組成物は典型的に無菌製剤として提供される。一応薬学的組成物が剤形化されると、これは溶液、懸濁液、ゲル、エマルジョン、固体、結晶、または脱水されるか凍結乾燥された粉末として無菌バイアル内に貯蔵できる。このような剤形は即時使用可能な形態、または投与直前に再構成される形態(例えば、凍結乾燥される)で貯蔵できる。
薬学的組成物の投与経路は公知された方法、例えば、経口;静脈内、腹膜内、脳内(実質内)、脳室内、筋肉内、眼球内、動脈内、門脈内、または病巣内経路を通じた注射;持続放出システムまたは移植装置が使用できる。特定実施形態で、組成物はボーラス注射によって、または注入または移植装置によって連続的に投与できる。
本願に記載された本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体またはその抗原結合断片、またはこれを含む二重特異抗体はアルファ-シヌクレインと関連する疾患および/または症状を検出、診断、またはモニタリングするための診断目的に使用できる。診断用途のために抗体は典型的に検出可能な標識物質で標識できる。
本発明の一例で製造された抗体はIGF1Rに脳内皮(brain endothelial)のトランスサイトーシス(transcytosis)に最適化した結合力でIGF1R特異的に結合し、低い血液脳関門通過能で治療効能が制約的であった退行性脳疾患および脳ガン治療抗体の伝達に有用に使用できる。特に、本発明に開示された抗体はリガンドであるIGF-1、IGF-2およびそのホモログ(homolog)であるインスリン(insulin)がIGF1Rに結合することに影響を与えなく、IGF1R受容体を通じた信号伝達を抑制しないなどの効果を示すので、血液脳関門通過と関連して有用性を有する。本願に開示された抗体はアルファ-シヌクレイン凝集体を効果的に除去するか分解を促進することができ、アルファ-シヌクレインの細胞間伝達を抑制することができて、アルファ-シヌクレインの凝集体蓄積と関連する疾患の治療に有用に使用できる。本発明によるアルファ-シヌクレイン抗体またはこれを含む二重特異抗体はアルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathy)の予防または治療用薬学組成物として使用できる。
本発明の一例で製造された抗α-synキメラ抗体とヒト化11F11抗体の親和度をELISAで測定した結果である。 本発明の一例で製造された抗α-synキメラ抗体とヒト化11F11抗体がアルファ-シヌクレイン凝集体に対する選好的結合特異性および親和度をBIAcoreで分析した結果である。 本発明の一例で製造された抗α-synキメラ抗体とヒト化11F11抗体がアルファ-シヌクレイン凝集体に対する選好的結合特異性および親和度をBIAcoreで分析した結果である。 本発明の一例で製造された抗α-synキメラ抗体とヒト化11F11抗体がアルファ-シヌクレイン凝集体に対する選好的結合特異性および親和度をBIAcoreで分析した結果である。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1Rタンパク質に対する結合データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1Rタンパク質に対する結合データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株に対する結合データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株に対する結合データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株に対する結合データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株への内在化(internalization)および細胞(cell)内でのfate関連データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株への内在化(internalization)および細胞(cell)内でのfate関連データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体のIGF1R発現細胞株への内在化(internalization)および細胞(cell)内でのfate関連データである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体がIGF1あるいはインスリン(insulin)によるIGF1R signalingに影響を与えないというデータである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体がIGF1あるいはインスリン(insulin)によるIGF1R signalingに影響を与えないというデータである。 本願の一例で製造された抗-IGF1R抗体がIGF1あるいはインスリン(insulin)によるIGF1R signalingに影響を与えないというデータである。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体と治療抗体の二重特異抗体および抗-IGF1R抗体がin vivo BBBを、治療抗体のみから構成された単独抗体に比べてさらによく通過するということを示す。 抗-IGF1R抗体の脱アミド化位置を確認した結果である。 抗-IGF1R抗体のエピトープマッピング結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体の各抗原に対する結合力を測定するためにELISAを行った結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体の各抗原に対する結合力を測定するためにELISAを行った結果である。 キメラ抗体とヒト化した抗体の各抗原に対する結合力を比較するためにELISAを行った結果である。 キメラ抗体とヒト化した抗体の各抗原に対する結合力を比較するためにELISAを行った結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して小膠細胞(microglia)の食細胞作用に対する活性を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して単独抗体と比較してマウス動物モデルでの効能を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して単独抗体と比較してマウス動物モデルでの効能を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して単独抗体と比較してマウス動物モデルでの効能を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して単独抗体と比較してマウス動物モデルでの効能を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対して単独抗体と比較してマウス動物モデルでの効能を評価した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対してFc engineeringを行って半減期増大およびBBB通過向上を確認した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対してFc engineeringを行って半減期増大およびBBB通過向上を確認した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対してFc engineeringを行って半減期増大およびBBB通過向上を確認した結果である。 本願の一例で製造された二重特異抗体に対してマウス動物モデルでのα-syn減少能を評価した結果である。 それぞれ、本願の一例で製造された脱アミド化抗-IGF1R抗体と対照群抗体の抗原結合力をELISAで比較分析した結果である。 それぞれ、本願の一例で製造された脱アミド化抗-IGF1R抗体と対照群抗体の抗原結合力をELISAで比較分析した結果である。 それぞれ、本願の一例で製造された脱アミド化抗-IGF1R抗体と対照群抗体の抗原結合力をELISAで比較分析した結果である。 本願の一例で製造された脱アミド化二重特異抗体のIGF1R特異的結合力をFACSで分析した結果である。 本願の一例で製造された脱アミド化二重特異抗体のIGF1R特異的結合力をFACSで分析した結果である。 本願の一例で製造された脱アミド化二重特異抗体のIGF1R特異的結合力をFACSで分析した結果である。 本願の一例で製造された脱アミド化二重特異抗体と対照群抗体のin vivo BBB通過能を比較分析した結果である。 本願の一例で製造された脱アミド化二重特異抗体と対照群抗体のin vivo BBB通過能を比較分析した結果である。
本発明を下記実施例を挙げてさらに詳しく説明するが、本発明の範囲が下記実施例で限られる意図ではない。
実施例1.マウスアルファ-シヌクレイン抗体の製造
1-1:免疫化およびハリブリドーマ生産
抗原としては全長(140残基)またはC-末端21個残基が切断されたアルファ-シヌクレイン単量体を37℃温度thermomixer Cに入れて14日間1050rpmで振って凝集化させソニケーションして使用した。前記製造された1mg/ml濃度の140個および119個残基のアルファ-シヌクレインフィブリルそれぞれをアジュバント(adjuvant)と1:1(vol:vol)で混合してよく混ぜた。ヒトアルファ-シヌクレイン(Homo sapiens alpha-synuclein)のアミノ酸配列を配列番号173に示す。
その次に、前記準備した混合物200μLを5~7週齢BALB/c雌マウスの皮下に注射し、2週後に、同様な方法で製造した混合物200μLを追加的に皮下注射してブースティングさせた。ブースティング1週後に血液を採取して投与抗原を付けたELISA方法を使用して免疫化滴定(immunization titeration)を行った。その次に、3次ブースティングは、抗原のみを皮下注射した。
その次に、前記のように免疫が完了したマウスの脾臓を除去して、これから細胞を確保した。その次に、脾臓細胞を10%FBSが添加されたHybridoma-SFM培地(Thermo Fisher Scientific、USA)に懸濁させた。ハリブリドーマを製造するためにミュリン骨髄腫細胞であるSP2/0-Ag14と脾臓細胞を血清が含まれていないHybridoma-SFM培地で混合した後、遠心分離を行って培地を除去した。その次に、細胞ペレットにPEGを添加した後、37℃で1分間培養して細胞融合を誘導した。
1-2:単細胞クローニングおよび抗体精製
融合2週後に、細胞培養培地を用いてマウスに投与した抗原を付けたELISA方法を使用して抗体を生産するマウスB細胞との融合を確認した。その次に、ハリブリドーマを用いて単細胞クローニングを行って単クローン抗体を生産するハリブリドーマを総16個選別した。全長(140残基)アルファ-シヌクレイン凝集体を抗原として用いて9B11(それぞれIgG1 kappa)クローンを得て、C-末端21個残基が切断されたアルファ-シヌクレイン凝集体を抗原として用いて3A9および11F11(それぞれIgG2b kappa、IgG2b kappa)のクローンを得た。
前記抗体の精製のために、10%FBSが含まれているRPMI1640培地で各ハリブリドーマを培養し、抗体生産のために血清(serum)のないSFM培地に培養培地を交替した後、4日程度培養する。細胞培養上清液を分離して遠心分離した後、0.22μmフィルターでろ過した後、IgG1タイプはprotein G columnで、残り抗体はprotein A columnで精製した。
1-3:可変領域配列決定
可変領域およびCDR配列はAhn et al、Mol.Cells 2004、18(2):237-241論文を参照して決定した。ハリブリドーマを培養した後、遠心分離して細胞のみを分離した。分離されたハリブリドーマにトリゾールを入れてRNAを分離し、これをテンプレートにしてcDNAを合成した後、塩基配列分析を通じて可変領域およびCDR配列を確認した。
実施例2.キメラ抗アルファ-シヌクレイン抗体の製造
2-1:抗体クローニングおよび発現
確保した重鎖可変領域および軽鎖可変領域の抗体ヌクレオチド(nucleotide)配列を用いて、短い断片のヌクレオチド(nucleotide)であるgblock(m.biotech)を合成し、これを用いて動物細胞培養用ベクター(pcDNA3.4)にクローニングした。可変領域前後に重畳したヌクレオチド(nucleotide)を約20bp程度含んでgblockを合成し、pcDNA3.4ベクターの可変領域を除いた部分をPCRで増幅後準備して、Gibson assembly方法でクローニングした。
前記クローニングされた抗体をトランスフェクション(Transfection)および発現するために、前記製造されたベクターをmaxi-prep(Qiagen)して、多量のplasmid DNAを確保後、次の通り細胞に導入した。形質注入前日、ExpiCHO(商標名)(Gibco、Cat:A29127)細胞をExpiCHO(商標名)expression medium(Gibco、Cat:A29100-01)培地に3×10E6~4×10E6 viable cells/mL濃度を合わせた後、8% CO2、37℃、120rpmで1日間培養した。DNA形質注入当日、7×10E6~10×10E6 viable cells/mL、生存率は95%以上で育った細胞を新鮮な培地を用いて6×10viable cells/mLで希釈して準備した。
準備された母細胞への形質注入のため、にExpiFectamine(商標名)CHO transfection kit(Gibco、Cat:A29129)を使用して、ExpiFectamine(商標名)CHO & plasmid DNA複合体を準備した。冷たいOptiPRO(商標名)SFM(登録商標)(Gibco、Cat:12309019)培地をそれぞれ分注して、適正濃度で準備したDNAおよびExpiFectamine(商標名)CHO試薬をそれぞれ接種後、mixして常温で5分間静置し、母細胞に接種して形質注入後、培養を始めた。形質注入翌日にはExpiFectamine(商標名)CHO transfection kitに含まれているenhancerおよびfeedを形質注入細胞に接種し、5日後にはfeedを追加接種後、8% CO2、37℃、120rpm条件で10日間培養して生産を完了した。
生産が完了した培養液の収得のために遠心分離用瓶に培養液を移して4℃、6500rpmで30分間遠心分離後、0.2μmの大きさのフィルターでフィルタリングを行って、浮遊物を除いた培養液を確保して以後精製過程を行った。
2-2:抗体の精製および配列確認
HiTrap MabSelectSure(GE Healthcare、11-0034-94)を使用して培養液を精製した。平衡化バッファー(50mM Tris-HCl pH7.2、100mM NaCl)を使用して平衡化させた後、回収された培養液をカラムにローディングした。ローディングが完了すれば、50mM Sodium Citrate pH5.0で中間洗浄後、50mM Sodium Citrate pH3.4を用いて溶出を行った。溶出液に1M Tris-HCl pH9.0を添加してpH6.0になるように中和した。その後、溶出液をPBS(phosphate buffered saline、pH7.4)でバッファー交換および濃縮して、使用時まで4℃に保管した。
追加精製が必要な場合、HiLoad 26/600 superdex 200カラムに1X PBSをバッファーにして1次精製分を通過させて溶出試料の大きさに基づいて2次精製を行った。前記精製された抗体のアミノ酸配列を質量分析方法で分析し、マウス(mouse)由来単一クローン抗体の可変領域と一致することを確認した。
前記方法で確認された3A9、9B11、11F11抗体の可変領域をヒトIgG1アイソタイプのbackbone可変領域部分に置換してキメラ形態のヒトIgG1抗体を製作した。前記得られたキメラ抗体のうち、特にCh11F11抗体はIgG形態の抗体であって、配列番号176重鎖可変領域配列(ch11F11-VH)と配列番号176の軽鎖可変領域配列(ch11F11-VL)の組み合わせを含む。下記表11で太く下線で表示された部分がCDR配列である。
Figure 2023113599000015
実施例3.ヒト化抗体の製造
3-1:ライブラリーファージ(Library phage)準備
キメラ抗体のCDR1、CDR2、CDR3 residueにヒトフレームワーク(human framework)を結合させながら各CDR residueにマウス(mouse)あるいはヒト由来シークエンス(sequence)が導入されたミニ(mini)ライブラリーを製作した。当該ライブラリーのコンピテントセル(competent cell)をクロラムフェニコール(Sigma、C0857)34μg/ml、2%グルコース(Sigma、G5400)および5mM MgCl2(Sigma、M2393)が含まれている2X YT[Tryptone(CONDA、1612.00)17g、イースト抽出物(CONDA、1702.00)10g、NaCl(Sigma、S7653)5g]培地に接種後、37℃で3時間程度培養してOD600値が0.5から0.7になるようにした後、ヘルパーファージ(helper phage)を感染させた後、クロラムフェニコール34μg/ml、5mM MgCl2、カナマイシン(Sigma、K1876)70μg/ml、1mM IPTG(ELPISBIO、IPTG025)を添加した2X YT培地で30℃、16時間培養してファージパッキングを誘導した。その次に、培養液を4500rpm、4℃条件で15分間遠心分離した後、上澄み液に4% PEG6000(Fluka、81253)と3% NaCl(Sigma、S7653)を添加してよく溶かした後、氷で1時間反応させた。これを再び4℃条件で8000rpm、20分間遠心分離した後、ペレットをPBSで懸濁した後、再び4℃条件で12000rpm、10分間遠心分離してライブラリーファージを含む上澄み液を得て、新たなチューブに入れて使用時まで4℃で保管した。
3-2:ファージディスプレイパニング(panning)
具体的に、免疫試験管(immunotube、maxisorp 444202)に10μg/ml濃度の組換えアルファ-シヌクレイン凝集体をPBSに添加して4℃で一晩試験管表面にタンパク質を吸着させた後、ウシ血清アルブミン(BSA、Bovine serum albumin)3%溶液を試験管に添加して、アルファ-シヌクレイン凝集体が吸着していない表面を保護した。試験管を空けた後、BSA3%溶液に分散された1×1012cfu抗体ファージライブラリーをアルファ-シヌクレイン単量体タンパク質が吸着されている免疫試験管に入れて常温で1時間反応させた(ネガティブ選別)。アルファ-シヌクレイン単量体に非結合されたファージを回収してアルファ-シヌクレイン凝集体が付着された免疫試験管に常温で2時間結合させた。その次に、非特異的に結合したファージをPBS-T(0.05% Tween 20)溶液で5回~30回洗い落とした後、残っている抗原特異的ファージ抗体を100mMトリエチルアミン溶液を用いて回収した。回収されたファージを1Mトリスバッファー(pH7.4)で中和させた後、ER2537大腸菌に37℃で1時間感染させ、感染した大腸菌をカルベニシリンを含有する2X YT寒天培地に塗抹して37℃で一晩培養した。翌日培養された大腸菌を4mlの2X YTカルベニシリン培養液に懸濁し15%グリセロールを添加して、一部は-80℃に保管し、残りは次のラウンドのパニングのためにファージを製造した。このような過程を総3ラウンド繰り返して抗原特異的な抗体を増幅させた。パニングラウンドが進行するほど、PBS-Tを用いた洗浄回数を増加させて抗原特異的ファージを増幅および濃縮した。
3-3:単一クローンファージ抗体選別(single clone screening)
前記パニングを通じて得られたファージプール(phage pool)からアルファ-シヌクレイン凝集体に特異的に結合する単一クローン抗体を選別するために次のような実験を行った。
濃縮されたプールから単一クローンを分離するために、LB-テトラサイクリン/カルベニシリン寒天培地に前記ファージプールを塗抹した後、培養して単一コロニーを確保した。その次に、単一クローンをウェル当り400μlの2X YT-テトラサイクリン/カルベニシリン培地が入った96ディープウェルプレートに接種して一晩育てた後、培養液10μlを新たな390μlの2X YT-テトラサイクリン/カルベニシリン培地が含まれている96ディープウェルプレートに入れて37℃で4時間培養した。前記培養液に1mM IPTGになるように入れて、30℃で一晩培養した。一晩培養した培養液を遠心分離して上澄み液を取った。
その次に、ELISA方法を使用してアルファ-シヌクレイン凝集体と結合する単一クローン可溶性scFvを発現するクローンを選択した。具体的に、96ウェルプレートに実施例1-1で選別された7B7抗体を入れて、4℃で一晩コーティングした。3%BSAを各ウェル当り200μLずつ入れて37℃で2時間ブロッキングした。その次に、アルファ-シヌクレイン凝集体と単量体を100ng/wellの濃度でそれぞれローディングした後、37℃で2時間反応させた。その次に、PBS-T 300μLで5回洗浄した。前記準備された単一クローン上澄み液は3% BSAと1:1(vol:vol)で混合した後、前記混合液を前記凝集体および単量体と結合させたプレートに100μLずつローディングした後、37℃で2時間反応させた。その次に、PBS-T 300μLで5回洗浄した後、抗-HA HRP結合抗体を入れて37℃で1時間反応させた後、PBS-Tで5回洗浄した。TMB(Tetramethylbenzidine、Sigma、T0440)100μLを入れて発色した後、1N H2SO4 50μLを入れて反応を停止した後、450nmで吸光度を測定した。吸光度が0.5以上であるクローンを結合による陽性反応と見なし、BSA非特異的に結合するクローンは排除させた。
ライブラリーで発見されたクローンのCDR residueはin silico方式で分析を併行してフレームワーク(framework)との結合に深刻な問題が発生するかCDRを除いたフレームワーク(framework)部分にT-cell epitope、B cell epitopeおよびMHCII epitopeが存在しないクローンを選別した。
その後、前記選別されたクローンの可変領域をヒトIgG1アイソタイプのbackbone可変領域部分に置換してIgG1 backboneのヒト化抗体を製作した。具体的に、hu11F11(H2L4)はIgG形態の抗体であって、配列番号146のHu11F11-VH2と配列番号148のHu11F11-VL4の組み合わせであり、Hu11F11_(ver.1)は配列番号142のHu11F11-VH-v1と配列番号147のHu11F11-VLv3 4c)の組み合わせを含むIgG形態の抗体であり、Hu11F11_(ver.2)は配列番号143のHu11F11-VH-v2と配列番号147のHu11F11-VLv3 4cの組み合わせを含むIgG形態の抗体であり、Hu11F11_(ver.3)は144のHu11F11-VH-v3と配列番号147のHu11F11-VLv3 4cの組み合わせを含むIgG形態の抗体であり、Hu11F11(ver.4)は配列番号145のHu11F11-VH-v4と配列番号147のHu11F11-VLv3 4cの組み合わせたIgG形態の抗体であるのを確認した。
実施例4.抗-アルファ-シヌクレイン抗体のELISA分析試験
実施例2で得られたキメラ抗体(Ch11F11)および実施例3で得られたヒト化抗体(Hu11F11)の結合力を定量的に分析するためにsandwich ELISAを行った。
具体的に、それぞれ抗体を0.04~400nMの濃度で1/10ずつ希釈して96ウェルプレートにコーティングした後、ここに2000ng/mlの凝集体を各ウェルに処理した。1XPBSで洗浄後、その次に、ビオチンが結合されたcapture抗体およびHRPが結合されたストレプタビンを処理した後、基質としてTMBと反応させた後、その吸光度を測定した。結果は図7に記載されている。
図1に示したように、本発明によるヒト化された抗体、特にキメラ11F11に由来したヒト化抗体(ヒト化11F11抗体)はキメラ11F11クローンと同等な結合力を示すことが?確認された。ヒト化抗体、特に11F11由来variantである、hu11F11(ver.1)、即ち、Hu11F11-VH-v1とHu11F11-VLv3 4cの組み合わせ、hu11F11(ver.2)、即ち、Hu11F11-VH-v2とHu11F11-VLv3 4cの組み合わせ、hu11F11(ver.3)、即ち、Hu11F11-VH-v3とHu11F11-VLv3 4cの組み合わせ、hu11F11(ver.4)、即ち、Hu11F11-VH-v4とHu11F11-VLv3 4cはキメラ11F11クローンと類似の結合力を示すことが確認され、そのEC50は11.5~15.1nMであって、キメラ11F11抗体のEC50である12.5nMと類似の値を示した。
実施例5:抗アルファ-シヌクレイン抗体を用いたBIAcore分析
実施例2で得られたキメラ抗体および実施例3で得られたヒト化抗体の結合力をBIAcoreを使用して定量的に分析した。
分析に使用された機器はT200(GEHealthcare、S/N:1565888)を使用した。ChipはProtein Aを使用し(GE Healthcare、Cat.29-1275-56)、Regeneration bufferは10mM Glycine-HCl pH1.5(GE Healthcare、Cat.BR-1003-54)、Running bufferとanalyte希釈、サンプル希釈緩衝液としてはHBS-EPを使用した。実施例2および実施例3で製造された抗体は1X HBS-EP(GE Healthcare、Cat.BR-1006-69)で希釈し、α-syn単量体(1mg/ml)またはフィブリルタンパク質(3mg/ml)(analyte)は2倍ずつ順次に希釈して、0nM含む総6個濃度(0、0.39、1.56、6.25、25、100nM)で分析した。キャプチャの場合、単量体は標的RUを800(theoretical)とし、フィブリルは標的RUを100(theoretical)とし、キャプチャphaseをcontact timeを60秒、flow rateを30μl/minとし、stabilization periodを180秒として行った。association phaseではassociation timeを120秒とし、flow rateを30μl/minとし、dissociation phaseではdissociation timeを360秒とし、flow rateを30μl/minとした。Regeneration phaseでは、flow rateを30μl/minとしてregeneration timeを240秒(1次)、60秒(2次)、二回にわたって行った。1:1 binding modelを使用してfittingし、evaluation softwareはBIACore T200 Evaluation softwareを使用した(GE healthcare)。
前記分析結果を図2a~図2c、および下記表に示す。
Figure 2023113599000016
その結果、本願に記載されたヒト化抗体、特に11F11のvariant、即ち、hu11F11(ver.2)、hu11F11(ver.3)およびhu11F11(ver.4)はキメラ11F11クローンと類似なK値を示すことが確認され、その結合程度としてはヒト化クローンが0.02~0.06×10-9MのK、キメラ11F11クローンが0.02×10-9Mの低いK値、即ち、凝集体に対する高い結合力を示した。
実施例6.IGF1R抗体製造(scFV)
6-1:IGF1R抗体(scFV)の製造
ファージディスプレイ/パニング技術を用いて単一クローン抗体を製造した。
具体的に、抗-IGF1R抗体製造のためのファージディスプレイパニング遂行およびその他分析に使用される抗原を次のようなタンパク質を使用した。ヒトIGF1Rの細胞外ドメイン(ECD)で信号配列が除去された配列番号174のアミノ酸残基の31番から932番のアミノ酸配列のC-末端にヒスチジン-タグ(His tag)が結合されたものを使用した(R&D Systems、USA、391-GR)。
また、種間交差反応性を確認するために、C末端にヒスチジンタグ(His tag)が融合されたサルIGF1R(National Research Council Canada)、マウスIGF1R(R&D systems、6630-GR/CF)、およびラットIGF1R(National Research Council Canada)のタンパク質を抗原として使用した。
多様性を有するヒト由来ScFv(Single-chain variable fragment)ライブラリー細胞(OPAL library、梨花女子大学校のシムヒョンボ教授製作)1×1010個をクロラムフェニコール(Sigma、C0857)34ug/ml、2%グルコース(Sigma、G5400)および5mM MgCl(Sigma、M2393)が含まれている2X YT[Tryptone(CONDA、1612.00)17g、イースト抽出物(CONDA、1702.00)10g、NaCl(Sigma、S7653)5g]培地に接種後、37℃で3時間程度培養してOD600値が0.5から0.7になるようにした後、ヘルパーファージ(helper phage)を感染させた後、クロラムフェニコール34ug/ml、5mM MgCl、カナマイシン(Sigma、K1876)70ug/ml、1mM IPTG(ELPISBIO、IPTG025)を添加した2X YT培地で30℃で16時間培養してファージパッキングを誘導した。その次に、培養液を4500rpm、4℃条件で15分間遠心分離した後、上澄み液に4%PEG6000(Fluka、81253)と3%NaCl(Sigma、S7653)を添加してよく溶かした後、氷で1時間反応させた。これを再び4℃条件で8000rpm、20分間遠心分離した後、ペレットをPBSで懸濁した後、再び4℃条件で12000rpm、10分間遠心分離してライブラリーファージを含む上澄み液を得て、新たなチューブに入れて使用時まで4℃で保管した。
6-2:ファージディスプレイパニング(panning)
ヒトIGF1R抗体をスクリーニングするために次のような方法で総3回パニングを行った。本発明に使用されたファージライブラリーは合成ヒトscFvライブラリーであり、ファージディスプレイパニング過程および結果は次の表の通りである。
Figure 2023113599000017
具体的に、免疫試験管(immunotube、maxisorp 444202)に5ug/ml濃度の組換えヒトIGF1Rタンパク質(R&D Systems、USA、391-GRあるいはSino Biological Life Technologies、USA、10164-H08H-50R)を1ml添加して4℃で16時間試験管表面にコーティングした後、上澄み液を除去しBSA(Bovine serum albumin)3%が含まれているPBS溶液を4ml添加して37℃で1時間反応させてIGF1Rが吸着していない表面にBSAを結合させることによって非特異的な結合を遮断した。その次に、上澄み液を除去した後、実施例11-1で準備したファージライブラリーをBSA 1.5%溶液と混合して前記免疫試験管に37℃で1時間反応させて、IGF1R特異的なファージが抗原に結合するようにした。その次に、PBS-T(phosphate buffered saline-0.05% Tween 20)溶液で1回洗い落として、非特異的に結合されたファージを除去した後、100mMトリエチルアミン溶液を用いてIGF1Rに結合したファージを回収した。
回収されたファージを1M Tris緩衝液(pH7.4)で中和させた後、E.Coli K12 ER2738大腸菌に37℃で1時間感染させた後、前記大腸菌をテトラサイクリンとカルベニシリンを含有するLB寒天培地に塗抹して37℃で一晩培養した。翌日、培養された大腸菌をテトラサイクリンとカルベニシリンを含有した5mlのSB(superbroth)培地に懸濁し、同一体積の50%グリセロールを添加して一部は80℃に保管し、残りの中の50ulを40mlのSB-テトラサイクリン/カルベニシリン培地に懸濁した後、1012PFUのVCSM13ヘルパーファージ(helper phage)を入れて徐々に攪拌し、37℃で1時間培養した。その後、培養液にカナマイシンを添加後、30℃で約16時間培養してヘルパーファージが感染された大腸菌のみが培養されるようにした。
翌日、培養液を遠心分離した後、上澄み液を取って4%PEG8000、3%塩化ナトリウム(NaCl)を含むバッファーを添加して4℃で約1時間反応させてファージを沈殿させ遠心分離した。その次に、上澄み液を除去し沈殿したファージを1%BSAが含まれているPBSバッファーで再懸濁してこれを次のラウンドのパニングに使用した。前記のような過程を4回繰り返し、パニングラウンドが進行するほどPBS-Tを用いた洗浄回数を増加させて抗原特異的ファージを増幅および濃縮した。
6-3:単一クローンファージ抗体選別(single clone screening)
ヒトIGF1RのECD(extracellular domain)に対する結合力(protein binding)だけでなく、IGF1R発現細胞株であるMCF-7に対する結合力(cell binding)を示すクローンを選別した。
具体的に、実施例を通じて得られたファージプール(Phage pool)からIGF1Rに特異的に結合する単一クローン抗体を選別するために次のような実験を行った。
濃縮されたプールから単一クローンを分離するために、LB-テトラサイクリン/カルベニシリン寒天培地に得られたファージプールを塗抹、培養して単一コロニーを確保した。このコロニーを96-ディープウェルプレートに接種して一晩培養した後、培養液10ulを同じ方法で96-ディープウェルプレートに再接種して37℃で約4時間培養して滴定OD(0.5~0.7)になるようにした。前記培養液に20MOIヘルパーファージ(helper phage)を入れた後、37℃で1時間反応させた。その後、培養液にカナマイシンを入れ、30℃で一晩培養した。翌日、培養液を遠心分離して上澄み液を取ってIGF1R特異的ファージを選別するためのELISAを行った(Steinberger. Rader and Barbas III. 2000. Phage display vectors. In:Phage Display Laboratory Manual. 1 sted. Cold Spring Harbor Laboratory Press. NY. USA. pp.11.9-11.12)。
ELISAプレートに組換えIGF1Rを各ウェル当り100ng入れ、4℃で約15時間反応させて抗原をプレート(plate)上にコーティングした。非特異的結合を防止するために3%BSAが含まれているPBSバッファーをウェル当り200ulずつ添加した後、37℃で約1時間反応させた。上澄み液を捨てた。
前記準備した単一クローンファージが含まれている100ulの溶液を各ウェルに入れて37℃で1時間反応させた後、PBS-T 300ulで3回洗浄した。IGF1R抗原に結合されたファージ(phage)を検出するために3%BSAが含まれているPBSバッファーに抗-HA HRPを1:5000で希釈した後、37℃で1時間反応させた。PBS-T 300ulを用いた洗浄過程を3回行った後、TMB(Tetramethylbenzidine、Sigma、T0440)100ulを入れて発色させた後、1N HSO 50ulを入れて反応を終了した。これを450nmで吸光度を測定して、対照群であるBSAに比べて吸光度が高いクローンを抗原特異的抗体クローンとして選別した。2回のスクリーニングにわたって1564などクローンを選別した。
実施例7.IGF1R抗体の変異体(affinity variant)の製造
リガンド結合力およびBBB通過能を評価して選別されたクローンに対してaffinity variationを行って抗体を最適化した。1次試みでは1564scFvを基盤にして重鎖(heavy chain)のCDR2と軽鎖(light chain)のCDR3をrandomizationするためのNNS hand-mix primerを製作し、PCR技法を用いてrandomization配列が含まれている1564scFv遺伝子を増幅させた。増幅された遺伝子はpComb3x vectorに挿入することによってファージディスプレイ(phage display)に適したライブラリー形態に作り、ライブラリーパニング(library panning)およびELISAスクリーニング(screening)を通じてIGF1Rに結合する複数のscFvクローンを選別することができた。選別されたクローンは遺伝子シークエンシングを通じて可変部位のアミノ酸配列を確認した。
2番目の試みではCDR1、CDR2、CDR3にそれぞれgermline backmutationを導入した重鎖、軽鎖(heavy、light chain)に対する2個のミニライブラリー(mini library)を製作した。当該クローンの生産性および抗原結合力を基にして変異体(affinity variant)を選別して最終的にクローンを確保した。
実施例8.Deamidation residue変異抗体製造
8-1:Deamidation residue確認
脱アミド化反応は例えばアスパラギンの側鎖ペプチド結合を攻撃して対称構造のスクシンイミド中間産物を作ることを意味し、この中間産物は加水分解によってアスパラギン酸あるいはイソアスパラギン酸のうちの一つに変わるようになる。特に、CDRに脱アミド化(deamidation)が発生すれば抗体が分解されながら抗原への結合が弱くなって効能低下およびsample heterogeneityが誘発されることがあり、Sample heterogeneityは向後の臨床承認などでそのidentificationのため複雑性を誘発する。したがって、in silico分析およびペプチドマッピング(peptide mapping)を通じて脱アミド化(deamidation)が発生する位置を確認し、脱アミド化を防止して安定性を確保すると同時に、優れた物性および効能を得ようとした。
図8に示したように、parentalである1564クローンのin silico分析とペプチドマッピング(peptide mapping)で実際脱アミド化(deamidation)が起こることを確認した。この時、試料を4℃あるいは40℃に1週間保管した後に分析を行い、LCDR2、LCDR3、HCDR2で脱アミド化(deamidation)が発生するのを確認した。実施例7に記載されたaffinity variantに対しても分析を行って脱アミド化(deamidation)発生位置を確認した。
8-2:変異抗体製造
Deamidation residueを除去するために以下のようにresidueを置換したmutantを生産した。
1)アミノ酸配列でAsnをAsnと類似なDあるいはQに変えた。結合力に変化がないことが確認されれば、当該residueは全てQで置換する。
2)LCDR3の脱アミド化(deamidation)発生residueであるN95aはpositive chargeを帯びるH、R、Kで置換した。このような脱アミド化工程が適用されたクローンは(de)(StoP)脱アミド化クローンとも呼ばれる。
3)脱アミド化(deamidation)が発生するCDRのすぐ次に位置したresidueを置換した。これらresidueは比較的大きさが小さく、chargeが大きくないresidueである(例:グリシン(glycine)あるいはセリン(serine))。したがって、当該residueを、また相対的に大きさが大きくなく疎水性(hydrophobic)の他のresidueで置換することによって(例:バリン(valine)あるいはアラニン(alanine))、parental抗体(residueが置換される前のクローン)との結合力差を最少化しようとした(表21)。このような脱アミド化工程が適用されたクローンは(de2)(StoP)脱アミド化クローンとも呼ばれる。脱アミド化(deamidation)が発生するresidueの横のresidueを置換する方法を下記表に示す。
Figure 2023113599000018
イタリック体:脱アミド化(deamidation)発生residue;
下線を引いた太字:置換されるresidue
実施例9.多様な形態の抗-IGF1R抗体の製造
9-1:抗-IGF1Rミニボディ(minibody)形態の抗体製造
実施例6~8で確保したIGF1R特異的単一クローンファージ抗体のscFv全体をFcのC-末端に連結してミニボディを製造した。このために本願に開示されたscFVのアミノ酸配列を暗号化する核酸配列を製造し、この配列を制限酵素で切断して、Fcをコーディングする核酸を含むpcDNA基盤の発現ベクターにクローニングした。
9-2:抗-IGF1R2価(bivalent)形態の抗体製造
実施例6~8で確保したIGF1R特異的単一クローンファージ抗体のscFv全体を、治療抗体IgG形態のC-末端それぞれに二つを連結した2価(bivalent)形態を製作した。このために本願に開示されたscFVのアミノ酸配列を暗号化する核酸配列を製造し、この配列を制限酵素で切断して、治療抗体をコーディングする核酸を含むpcDNA基盤の発現ベクターにクローニングした。
9-3:抗-IGF1R IgG(Full-IgG)形態の抗体製造
実施例6および7で確保したIGF1R特異的単一クローンファージ抗体のうち、1564抗体およびF06抗体の配列を全体IgG1(Full IgG)形態に変換するために、重鎖と軽鎖領域の遺伝子配列を合成した(ジェノテック)。合成した重鎖および軽鎖遺伝子は、発現ベクターにクローニングした。
9-4:抗-IGF1R scFv1価(monovalent)形態の抗体製造
実施例9-2が重鎖二つのFcのC-末端それぞれに抗-IGF1R抗体がscFv形態に結合した2価(bivalent)形態であれば、本実施例では重鎖中の一箇所のFc C-末端にのみscFv一つが結合した1価(monovalent)形態に抗体を製造した。このために実施例6~8で確保したIGF1R特異的単一クローンファージ抗体のうちの1564、F06、C04、VH5、VH16、VH35、VH9、VH2、VH7、VH32をFc C-末端中の一箇所にのみ結合させたベクター、C-末端に抗-IGF1R抗体が結合されていないベクターを製作した。当該Fc内にはknob-into-hole mutationを導入して、細胞で抗体生産時、heteromeric形態が製作されるようにした。抗体生産のためにCHO-S細胞にトランスフェクション(transfection)時には、治療抗体のFc C-末端に抗-IGF1R抗体が結合された重鎖に対するベクター、治療抗体のC-末端に抗-IGF1R抗体が結合されていない重鎖に対するベクター、治療抗体の軽鎖に対するベクター、総3個のベクターを注入した。
9-5:多様な抗-IGF1R抗体の発現および精製
実施例9-1~9-4で製造されたベクターを次のように細胞に導入した。
具体的に、CHO-S細胞をCD-CHO(Gibco、10743)培地に1.5×10cells/mlで濃度を合わせた後、8%CO、37℃で1日間培養した。DNA形質注入当日2.5~3×10cells/mlに育った細胞を1%DMSOが含むされているCD-CHO培地を用いて2.1×10cells/mlの濃度で準備した後、8% CO2、37℃で3時間培養した。3000rpmで15min遠心分離後、上澄み液を除去した後、2.5% FBSが含まれているRPMI 1640培地に再懸濁した。
その次に、ベクターの組み合わせを培地ml当り1μgずつOpti-MEM培地に希釈し、PEI(Polysciences、23966、stock濃度:1mg/ml)は培養培地ml当り8μg希釈した。DNAおよびPEI混合物を混合して、常温で10分間静置した後、細胞が含まれているフラスコに入れた後、5% CO2、37℃、100rpmで4時間培養した後、培養ボリュームの同一なボリュームのCD-CHO培地を入れた後、8% CO、37℃、110rpmで4日間培養した。
前記得られた培養液を、平衡化緩衝液(50mM Tris-HCl、pH7.5、100mM NaCl)を通過させて平衡化したMab selectsure(GE healthcare、5mL)に通過させて発現された抗体がカラムに結合するようにした。その後、50mM Na-citrate(pH3.4)、100mM NaCl溶液で溶出させた後、1M Tris-HCl(pH9.0)を用いて中和させて最終pHが7.2になるようにした。その後、緩衝液をPBS(phosphate buffered saline、pH7.4)に交換して、純度が高い場合、剤形化後、-20℃に冷凍保管し、追加精製が必要な場合、追加精製時まで4℃に保管した。
追加精製が必要な場合、Hiload superdex 200(GE Healthcare, Cat. No.28-9893-36)を使用して精製し、多様な他のsize exclusion chromatographyを使用して精製することができる。平衡化バッファー(1x Phosphate buffered saline pH7.4, Gibco, Cat. No. 10010-023)を使用して平衡化させた後、1次精製が完了した試料をカラムにローディングした。精製完了した試料は剤形化後、-20℃に冷凍保管した。
実施例10.二重特異抗体の製造
本発明による抗-IGF1R抗体をリンカー(配列番号134)を使用して重鎖可変領域と軽鎖可変領域を連結してscFvに製造し、抗α-syn抗体の完全な形態のIgG抗体重鎖不変領域のC末端にリンカー(配列番号133)を通じて連結して二重抗体を製造した。また、二重抗体のフォーマットとして、抗α-syn抗体の完全な形態のIgG抗体1分子当り抗IGF1R抗体のscFv一つ分子を連結して製造した1価(monovalent)抗体と、抗IGF1R抗体のscFv二つ分子を連結して製造した2価(bivalent)抗体をそれぞれ製造した。
本実施例で二重抗体製造のために使用した抗α-syn抗体の配列およびこの発明によって製造した二重抗体の組み合わせ配列の例示は表10に記載された通りである。2価(bivalent)二重抗体および1価(monovalent)二重抗体の具体的な製造方法は以下の通りである。
10-1:2価(Bivalent)二重抗体クローニング
2価(Bivalent)二重抗体発現ベクターを製作するために、pcDNA3.4(invitrogen)ベクターのMCS(Multi cloning site)内にsignal sequenceを含む抗体ヌクレオチド(nucleotide)配列を挿入した。二重抗体発現ベクターはモノシストロニックベクターであって、重鎖発現ベクターおよび軽鎖発現ベクターをそれぞれ製作した。
重鎖発現ベクターに挿入された重鎖配列の場合、抗α-syn抗体をコーディングする重鎖可変領域およびヒト重鎖不変領域が連結された免疫グロブリンC末端に抗IGF1R scFvがリンカーで連結された形態である。軽鎖発現ベクターに挿入された軽鎖配列の場合、抗α-syn抗体をコーディングする軽鎖可変領域およびヒト軽鎖不変領域が連結された形態である。
10-2:1価(Monovalent)二重抗体クローニング
1価(Monovalent)二重抗体は、抗IGF1R scFvがC terminalにリンカーで接合されている抗α-syn免疫グロブリン重鎖(hole)とscFvが連結されていない抗α-syn免疫グロブリン重鎖(knob)が結合した異種二量体に抗体軽鎖が接合された形態である。
重鎖異種二量体の接合効率を高めるために、Knob-in-hole技法が用いられた。即ち、Hole typeの重鎖コーディング(coding)配列はCH3部分でT366S、L368A、Y406Vで置換し、knob type重鎖コーディング(coding)配列はCH3部分でT366Wにアミノ酸(amino acid)で置換した。
10-3:Transient expression
前記製造されたベクターをmaxi-prep(Qiagen)して、多量のプラスミド(plasmid)DNAを確保後、次のように細胞に導入した。BsAbを生産するために重鎖発現ベクターDNAおよび軽鎖発現ベクターDNAを1:1の比率で形質導入した。1価(monovalent)BsAbを生産するためにはhole type重鎖発現ベクターDNA、knob type重鎖発現ベクターDNAおよび軽鎖発現ベクターDNAを0.5:0.5:1の比率で形質導入した。
形質注入前日、ExpiCHO(商標名)Gibco、Cat:A29127)細胞をExpiCHO expression medium(Gibco、Cat:A29100-01)培地に3×10~4×10 viable cells/mL濃度を合わせた後、8% CO2、37℃、120rpmで1日間培養した。DNA形質注入当日7×10~10×10 viable cells/mL、生存率は95%以上に育った細胞を新鮮な培地を用いて6×10 viable cells/mLで希釈して準備した。
準備された母細胞に形質注入のために、ExpiFectamineTM CHO transfection kit(Gibco、Cat:A29129)を使用して、ExpiFectamineTM CHO & plasmid DNA複合体を準備した。冷たいOptiPRO(商標名)SFM(登録商標)(Gibco、Cat:12309019)培地をそれぞれ分注して、滴定濃度で準備したDNAおよびExpiFectamine(商標名)CHO試薬をそれぞれ接種後、混合(mix)して常温で5分間静置し、母細胞に接種して形質注入後、培養を始めた。形質注入翌日にはExpiFectamine(商標名)CHO transfection kitに含まれているenhancerおよびfeedを形質注入細胞に接種し、5日後にはfeedを追加接種後、8% CO2、37℃、120rpm条件で10日間培養して生産を完了した。
10-4:Medium harvest
生産が完了した培養液の収得のために遠心分離用瓶に培養液を移して4℃、6500rpmで30分間遠心分離後、0.2μmの大きさのフィルターでフィルタリングを行って、浮遊物を除いた培養液を確保して以後の精製過程を行った。
実施例11.抗-IGF1R抗体のIGF1R特異的結合力分析
11-1:ミニボディ(Minibody)形態抗-IGF1R抗体のIGF1Rに対する結合力分析(ELISA)
実施例9-1で製作した996、1226、1564、MKJP2クローンのミニボディ(minibody)形態が組換えIGF1Rに対する結合力および濃度依存的に結合するかどうかを確認するためにELISA分析を行った。
具体的に、抗体結合対象であるヒト組換えIGF1Rは細胞外ドメイン(extracellular domain(ECD))であって、R&D systemsから購入した(6630-GR/CF)。96-ウェルELISAプレートに(Nunc-Immuno Plates、NUNC、Rochester、NY)ヒトIGF1RをPBSバッファーに1ug/mlで希釈してウェル当り100ul入れた後、4℃で16時間反応してコーティング後、上澄み液を除去した。3% BSA(bovine serum albumin)が含まれているPBSバッファーをウェル当り200ul入れ、2時間反応させて非特異的結合を遮断させた。
実施例9-1で製造した996、1226、1564、MKJP2クローンのミニボディ(minibody)抗体を最高濃度20nMを基準にして3倍ずつ希釈して12ポイントを作った後、各ウェルに100μlずつ移した後、常温で1時間処理後に、Tween20が0.05%含まれているPBSバッファーを用いて4回洗浄し、ミニボディ(minibody)に存在するhuman Fcを認知する抗-human HRPをブロッキングバッファーに1:5000で希釈して各ウェルに100ulずつ移して1.5時間常温で反応させた。再び、PBS-T(Tween20 0.05%)300ulを用いて4回洗浄した後、TMB(Tetramethylbenzidine、Sigma、T0440)を使用して発色させた。酵素反応を0.5mol/Lの硫酸によって中止させ、マイクロプレートリーダー機(molecular device)を用いて450nmで吸光度を記録および分析した。
ミニボディ(minibody)4種クローンがヒトIGF1R組換えタンパク質に濃度依存的に結合し、具体的に、MKJP2が最も優れた結合力を、その次に996と1564が類似の結合力を示すのを確認し、1226はそれより若干劣る結合力を示すのを確認した。
11-2:IGF1R抗体の種間交差反応性のELISA分析
実施例9-2の方法によって製作した1564抗-IGF1R抗体と実施例6-3で確保した抗-IGF1R抗体の種間交差結合有無をELISA技法を通じて分析した。このために、まず、ヒト、サル、マウスおよびラットIGF1R抗原を1ug/mlで希釈して各ウェルに100ulずつ入れ、4℃で15時間反応してプレートの底にコーティングされるようにした。上澄み液を除去した後、3%BSAが含まれているPBSバッファー200ulを各ウェルに処理して非特異的結合を遮断した。抗-IGF1R抗体を最高濃度400nMにして、PBSB(BSA 3% in PBS)に5倍ずつ希釈して前記各ウェルに処理した後、37℃で1時間反応した。その次に、PBSバッファーを用いて5回洗浄した後、結合された抗体のFab部分を認知する抗-ヒトFab HRPを1:20000で希釈して各ウェルに100ul処理した後、37℃で1時間反応させた。その次に、PBSバッファーで5回洗浄してTMB(Tetramethylbenzidine、Sigma、T0440)を使用して製造者の方法通りに発色させた。酵素反応を0.5mol/Lの硫酸によって中止させ、マイクロプレートリーダー機(Molecular device)を用いて450nmで吸光度を測定した。ELISA遂行時、サンプルが多い場合はプレートを2つに分けて行い、実験結果は下記の表15に示した。
具体的に、表15でヒトIGF1Rに対する二重特異抗体のELISA結果、1564 IgGと二重特異抗体のヒトIGF1Rに対するELISA結果、マウスIGF1Rに対する二重特異抗体のELISA結果、ラットIGF1Rに対する二重特異抗体のELISA結果、サルIGF1Rに対する二重特異抗体のELISA結果を下記表に整理した。
下記の実験結果は多様な種の動物モデルを用いて効能を評価することができる長所を示すものであって、本願発明による抗体を用いて多様な種の疾患モデルを通じた治療剤を効能評価が可能であるのが分かる。
Figure 2023113599000019
*:not available
**201:scFv form of Herceptin biosimilar
11-3:Affinity variantのIGF1Rに対する結合力分析(FACS)
実施例7で製作されたaffinity variantの結合力をIGF1Rタンパク質のECDに対するELISA遂行およびMCF-7に対する結合力をFACSで分析した。
1次クローンに対する分析であって、表16は1次選別された当該クローンの二重特異抗体形態でのIGF1R ECDタンパク質に対する結合ELISA分析結果であり、表17はMCF-7細胞株への結合をFACSで分析した結果である。
Figure 2023113599000020
Figure 2023113599000021
その結果、F06が最もparentalクローン(1564クローン)と比較して細胞結合において最も高い結合力を有するクローンに選定され(affinity matured)、C04はparental(1564クローン)より細胞結合力が最も劣るクローンとして選定された(affinity reduced)。
2次クローンに対する分析であって、表18は2次製作方法で製作されたクローンの二重特異抗体形態でのIGF1R ECDタンパク質に対する結合ELISAである。
Figure 2023113599000022
2次製作されたクローンのうちの生産性および物性が劣るクローンを除いた後、FACS分析を行うクローンを表19のように選定した。
Figure 2023113599000023
図4cは当該クローンのMCF-7細胞株への結合をFACSで分析した結果であり、分析クローン全てがparentalクローンである1564に比べてMCF-7に対する結合力が低下した。当該結果は、ELISAで結合力低下を示したクローンがFACSでも結合力低下を示すのを示す。
選別された抗体クローンはF06、C04、VH2、VH5、VH7、VH9、VH16、VH32であり、これら抗体に対する重鎖可変領域および軽鎖可変領域に対するアミノ酸配列は前記表4および表5に示した。
抗体クローンのうち、VH5、VH16、F06 variant内に存在するdeamidation hot spotを実施例8-2の、表21によって除去してmutantを製造し、当該variantを実施例10によって二重特異抗体として準備した。VH5、VH16の場合、hu11F11(ver.2)との二価(bivalent)二重特異抗体として製作し、F06の場合、hu11F11(ver.2)との一価(monovalent)二重特異抗体として製作した。準備した二重特異抗体を用いて、VH5、VH16、F06の三つvariants(即ち、二重抗体としてhu11f11-F06、hu11f11-VH5、hu11F11-VH16)および脱アミド化したmutants(即ち、二重抗体としてhu11f11-F06(de2)(StoP)、hu11f11-VH5(de2)(StoP)、hu11F11-VH16(de2)(StoP))のMCF-7に対する結合力を前記のFACS分析法によって分析した。前記具体的二重抗体の構成成分は前記表10に記載されており、これら抗体の脱アミド化(deamidation)位置置換については前記実施例8-2の表14に記載されている。
前記FACS分析結果を下記の表20に示した。三つの脱アミド化したmutants(hu11f11-F06(de2)(StoP)、hu11f11-VH5(de2)(StoP)、hu11F11-VH16(de2)(StoP))は全てparental抗体(VH5、VH16、F06)に比べて結合力が減少しないのを確認した。
Figure 2023113599000024
*MFI=mean fluorescence intensity
Negative control(2ndary Ab only)’s MFI:2.29
前記で準備された二重特異抗体を用いて、VH5、VH16、F06の三つのvariantと脱アミド化したmutantのヒトIGF1Rタンパク質に対する結合力を実施例15-2の方法によってELISAで分析した結果である。その結果を下記の表に示した。三つのMutantは全てparental抗体に比べて結合力が減少しないのを確認した。
Figure 2023113599000025
11-4:ヒト(Human)IGF1Rに対するBIAcore分析
本発明による抗体とヒトIGF1R間の結合力を分析しようとした。
1564クローンのIgG形態に対してSPR分析でヒトIGF1Rに対する結合程度を分析した。抗原であるヒトIGF1R ECDに結合されたHis tagに対する抗-his抗体をアセテート(acetate)pH4.0バッファーに20μg/mlで希釈した後、CM4 chipにamine coupling方法でreference/analytic channelにtarget RUを10,000RUに固定(immobilize)した。キャプチャ(Capture)の間、ラニングバッファー(running buffer)としてはPBSを使用した。Flow rateは30μL/minを維持した。Association/dissociationの間、flow rateは40μL/min、ラニングバッファー(running buffer)としてはPBSを使用した。association/disssociationはそれぞれ5分、20分であった。分析は、baseline 1、activation(EDC+NHS)、ヒトIGF1R loading、quenching(1M Ethanolamine)、baseline 2、association、dissociationの順に行われた。Evaluationは二価(bivalent)モデルを使用し、Biacore T200 Evaluation software(version 1.0、S/N:04Y15X11-0149)を使用して分析した。
分析結果、1564 IgG抗体のKDは2.5305×10-9nMと、F06 IgG抗体は4.7802×10-7nMと確認されて、全てヒトIGF1Rに対して高い結合力を示すのを確認した。分析の結果は図3bである。特に、1564クローンをIgG形態に製作した時、ヒトIGF1Rに2.5305×10-9nMの解離定数を示すのを確認して、1564はその形態によって結合力に大きな変化がないのを確認した。
実施例12.抗-IGF1R抗体のヒトIGF1Rを発現する細胞株および脳内皮細胞(brain endothelial cell)に対する結合力分析
12-1:MCF-7に対するFACS分析
実施例9-1で製造した996、1226、および1564クローンのミニボディ(minibody)形態が、細胞表面の内因性(endogenous)のIGF1Rに結合するか確認するために、ヒトIGF1Rを発現する細胞株および脳内皮細胞(brain endothelial cell)に対する結合力分析をFACSで行った。Periplasmic extractとIGF1Rが過発現すると知られたMCF-7、乳癌細胞株との結合程度をFACSで確認した。
具体的に、サンプル当り0.43×10のMCF-7細胞株に、前記3種のミニボディ(minibody)をそれぞれ20ug/mlに希釈後、処理して4℃で1時間反応させた。PBSバッファーを用いて2回洗浄後、抗-ヒト(human)FITCを1:500で希釈して処理、4℃で1時間反応させた。再びPBSバッファーを用いて2回洗浄後、FACSCalibur機器を用いて抗-IGF1Rミニボディ(minibody)が結合された程度を測定した。対照群として二次抗体(secondary antibody)のみ処理したMCF-7細胞を使用した。前記実験結果を図4aに示した。
実施例7および実施例9-2で製作されたA02、A06、A07、B01、B02、B09、B10、C04、D03、E06、F06、H04(Gly)、H04(Val)、VH2、VH5、VH7、VH9、VH16、VH32、VH35を前記と同様な方法でMCF-7に対する結合力を分析した。1564クローンを実施例14-2方法で製作してparentalクローンとして比較し、二次抗体(secondary antibody)のみ処理したMCF-7細胞を対照群として使用した。分析結果は図4cに示した。
前記実験結果によって、当該サンプルのMFI(Mean Fluorescence Intensity)で示し、テストした3種のミニボディ(minibody)内のscFvおよび二重特異抗体形態のaffinity variantおよびparentalクローン(1564クローン)が細胞表面に発現される内因性(endogenous)IGF1Rに特異的に結合するのを確認した。当該結果は、前記例で確保されたクローンが体内に実際に存在する形態のIGF1Rに結合して意図した目的で使用できるのを示す結果である。
12-2:JIMT-1およびBT474に対するFACS分析
実施例12-1で使用したMCF-7細胞株の代わりに、JIMT-1およびBT474乳癌細胞株を使用したことを除いては実質的に同様な方法で実施例14-1で製造した996、1226、および1564クローンのミニボディ(minibody)形態が、細胞表面の内因性(endogenous)のIGF1Rに結合するか確認した。前記実験結果を図4aに示した。
前記実験結果によって、当該サンプルのMFI(Mean Fluorescence Intensity)で示し、テストした3種のミニボディ(minibody)内のscFvがIGF1R発現多様な細胞株表面の内因性(endogenous)IGF1Rに特異的に結合するのを確認した。
12-3:マウス脳内皮細胞に対するFACS分析
実施例9-2方法で製作した1564クローンの二重特異抗体形態と実施例14-3方法で製作した1564クローンのIgG形態がマウスの脳内皮細胞であるbEND.3に結合するかを分析した。この時、二次(secondary)抗体のみ処理グループおよび治療抗体単独IgG(CH11F11)処理グループを陰性対照群として使用した。FACS分析法は実施例12-1および12-2と同一に行った。分析結果は図4bに示した。
試験したテストクローン全てが陰性対照群を除いてbEND.3に対して結合力を示した。当該結果を通じて多様な形態の1564クローンが脳内皮細胞表面に発現するIGF1Rに特異的に結合するのを確認した。
実施例13.抗-IGF1R抗体のintracellular internalization分析
13-1:MCF-7 internalization assay-1564、996、1226、MKJP2(ミニボディ)
実施例9-1で製造した996、1226、1564およびMKJP2クローンのミニボディ(minibody)形態が、IGF1Rを発現する細胞株で細胞内部に内在化(intracellular internalization)され、細胞内に導入された抗体は分解されずRMT Pathwayを経るかを確認しようとした。抗-IGF1R抗体がBBB通過能を向上させるシャトルとして使用されるためには当該抗体がBBBを構成する脳内皮細胞(brain endothelial cell)内に内在化(internalize)されることが先行されなければならない。
IGF1Rを発現するMCF-7細胞株を用いて発明による抗体が細胞内に内在化(internalize)されるかを分析した。具体的に、8ウェルスライドチャンバー(8-well slide chamber)内に30,000個のMCF-7細胞株をプレーティング(plating)した後、1日間培養した。実施例9-1で製造した996、1226、1564およびMKJP2クローンのミニボディ抗体をそれぞれ5μg/mlずつ4℃で各ウェルに2時間処理して冷たいDMEM培養液で3回洗浄し、Alexa488-コンジュゲートされた(conjugated)抗-ヒトFc抗体をまた4℃で1時間処理した。
抗体複合体(complex)の内在化(internalization)をテストするために、当該プレートをCOインキュベーター(incubator)に移して37℃で30分間培養(incubation)した。100%メタノールを入れてcultureを固定すると同時に反応を終了した。固定後にはPBSで3回洗浄した。蛍光顕微鏡上で抗体の内在化(internalized)程度をgreen filter領域(Alexa488)でイメージングした。イメージング時に、DAPIを用いて細胞内核を染色して各細胞の位置を確認した。前記実験結果を図5aに示した。
前記実験結果から、MCF-7細胞株を用いた実験でもテストした4種抗体全ては内在化(internalization)がよく起こるのを確認することができ、特にMKJP2と1564の内在化(internalization)が他のクローンに比べて多く起こることが分かった。
13-2:MCF-7 internalization assay-C04、F06、VH5、VH16、VH35、VH9、VH2、VH7、VH32
IGF1Rに対する結合力を変化させた1564 variantの細胞表面IGF1R結合を分析するためにIGF1Rを発現するMCF-7細胞株を用いてFACS分析を行った。scFv形態の二重抗体として製作されたIGF1R抗体を10ug/mL濃度に2×10E5のMCF7細胞に30分間処理した。1%BSAが添加されたPBSバッファーで洗浄した後、ヒト抗体を検出(detection)するFITCが結合された二次抗体を1時間処理した。PBSバッファーで洗浄した後、FACS分析を通じて結合力が変化多様なvariantの細胞外結合および内在化(internalization)を確認した。
下記表22の結果のように1564 IGF1R抗体が含まれている二重抗体は冷蔵条件より37℃条件で内在化(internalization)が増加してintensityが増加するのを確認し、細胞結合程度が高かったF06クローンも内在化(internalization)が増加するのを確認した。このような結果は、1564 variantが細胞によく結合して結合依存的に細胞内に内在化(internalization)されるのを示唆するのである。
Figure 2023113599000026
13-3:ヒト脳内皮細胞(brain endothelial cell)に対する内在化(internalization)分析
実施例9-2および9-4で製作した1564クローンの二価(bivalent)および一価(monovalent)形態がヒト由来脳内皮細胞(primary human microvascular brain endothelial cell(HMBEC))に内在化(internalize)されるか分析した。治療抗体IgG(11F11)を陰性対照群として使用した。
HMBEC(Cell Systems、cat#:ACBRI376)を12ウェルプレートに90% confluencyにプレーティングした後、テスト抗体を投与した。その翌日、4%パラホルムアルデヒドで固定後、PBSリンス後に3%BSAとTritonXが含まれている溶液(solution)を50分間使用してブロッキング(blocking)および透過処理(permeabilize)した。PBSでリンス後、ヒトFcに対する抗体(Goat anti-human抗体)を2時間30分間投与し、PBSリンス後、当該1次(primary)抗体に対する2次(secondary)抗体を1時間投与した。PBSリンス後、核染色のために1:1000で希釈された濃度でHoechstを10分間染色(staining)した。結果物はLSM 780 NLO EC Plan-Neofluar 100X/1.3 Oil条件で共焦点顕微鏡で分析した。前記実験結果を図5bに示した。
1564クローンの二価(bivalent)および一価(monovalent)形態は、陰性対照群である治療抗体(11F11)に比べて増加された内在化(internalization)を示した。この結果は、前記に記述された抗-IGF1R抗体が治療抗体と連結された多様な形態の二重特異抗体であって、BBBを構成する脳内皮細胞(brain endothelial cell)内に当該治療抗体を効果的に内在化(internalize)させることができるのを、したがって窮極的に当該治療抗体のBBB通過能を増大させるのを示唆する。
13-4:ヒト脳内皮細胞(brain endothelial cell)内で細胞内運命(cellular fate)の分析
万一、当該抗体が内在化(internalize)された後、細胞内のリソソーム関連マーカと同じ場所に存在(colocalize)すれば、当該抗体は脳内皮細胞(brain endothelial cell)内で分解されるためBBBを通過できない。これとは反対に、エキソサイトーシス(exocytosis)と関連する初期エンドソーム(early endosome)あるいはBBB通過に関連したと知られたマーカと共局在化(colocalize)すれば、当該抗体は脳内皮細胞(brain endothelial cell)に内在化(internalize)された後、脳側に抜け出る受容体媒介トランスサイトーシス(receptor-mediated transcytosis)によってBBBを通過すると予想される。
実施例13-2でテストされた抗体のうちの1564二価(bivalent)形態を同一な方式でHMBECに処理した後、細胞内で当該抗体がいずれの細胞成分(cellular component)と共局在化(colocalize)するか分析した。但し、ブロッキング(blocking)および透過処理(permeabilization)後、投与抗体を検出(detection)するGoat anti-human抗体と共に、下記の抗体をそれぞれ同時に投与した。
*Anti-Cathepsin D:リソソームマーカ
*Anti-Caveolin-1:カベオリン媒介トランスサイトーシス(caveolin-mediated transcytosis)マーカ(BBB通過の主要メカニズムと考えられる)
*Anti-EEA1:初期エンドソーム(early endosome)マーカ
残り方法は実施例13-2と同一であって、前記のマーカに対する二次(secondary)抗体をそれぞれ処理した。
分析結果は図5cに示した。1564クローンは二重特異抗体形態で全てカテプシンD(Cathepsin D)と共局在化(colocalize)せず、その代わりにcaveolin-1およびEEA1と細胞膜および細胞内部で共局在化(colocalize)した。この結果は、1564クローンが内在化(internalize)された後、細胞内の分解メカニズムを経ずにRMTを通じてBBBを通過することができるのを示す。
実施例14.抗-IGF1R抗体のIGF1R信号伝達に及ぼす影響分析
14-1:MCF-7細胞株のIGF1Rによるproliferation assay
本発明による抗-IGF1R抗体がIGF1R(IGF1受容体)とそのリガンドであるIGF1間の結合を妨害するかどうかを、IGF1による細胞増殖効能を用いて確認した。
実施例9-1で製造した996、1226、1564およびMKJP2クローンのミニボディ(minibody)抗体をそれぞれ400nMから5倍ずつ希釈して希釈サンプルを製作後、20ng/ml濃度の25μl IGF1に各25μlずつ処理した。IGF1Rを発現するMCF-7細胞株を培養し、実験当日培地を除去して継代し、IGF1とテスト抗体が分注されている96ウェルプレートの各ウェル当り20,000個ずつ(50μlに該当)処理した。
3日間適切な温度および湿度で培養して細胞生長程度を測定するためにCCK-8試薬(reagent)を10μlずつ処理しCO2インキュベーター(incubator)で4-5時間培養(incubation)した。その後、取り出してspectrophotomerの450nm波長で吸光度を測定した。前記実験結果を図6aに示した。
前記実験結果から、本発明による抗体は、IGF1のIGF1Rに対するシグナリング(signaling)によるMCF-7の細胞増殖を阻害しないと確認された。対照群として使用したImclone社の抗-IGF1R抗体はIGF1によるMCF-7の細胞増殖を処理濃度に比例して阻害した。したがって、本発明の抗体はBBBを構成する内皮細胞(endothelial cell)に発現するIGF1Rに結合してBBB通過能を有するが、同時に体内IGF1によるsignalingを阻害しない抗体であるので、本発明による抗体はBBBシャトルとして使用できるのを確認した。
14-2:MCF-7細胞株のIGF1Rによるsignaling componentの阻害分析
本発明による抗-IGF1R抗体が、IGF1R発現細胞と結合するIGF1がsignalingを細胞内に伝達する時、そのsignalingのreceptorおよびdownstream signaling componentに関与するかどうかを確認するために実験した。即ち、IGF1Rを発現するMCF-7細胞株に抗-IGF1R抗体を投与し、これによる細胞内の全体IGF1R、リン酸化されたIGF1R、IGF1Rのdownstream factorである全体Akt、リン酸化されたAkt量を分析した。
MCF-7細胞(cell)を培養して、抗-IGF1R抗体を処理20時間前にその培養液を血清(serum)が含まれていない培養液に変更した。実施例9-1で製造した996、1226、1564およびMKJP2クローンのミニボディ(minibody)抗体をそれぞれ100nMを前記MCF-7細胞株に処理後、1時間後に200ng/mlのIGF1を処理した。20分後、PBSで細胞を洗浄した後、プロテアーゼ(protease)とホスファターゼ阻害剤カクテル(phosphatase inhibitor cocktail)が添加されたM-PERで細胞を溶解した。BCA assay kitを使用してタンパク質濃度を測定した後、12.5μgのタンパク質をSDS-PAGE gelにローディングして電気泳動(electrophoresis)させた後、PVDFメンブレン(membrane)にtransferした。ブロッキングは5%のBSAが含まれているPBST(0.1% Tween 20)と共に1時間gentle shakingで常温で行って、その後にIGF1RあるいはAktに対する1次抗体(primary antibody)を4℃で軽く揺すりながら一晩処理した。βアクチン抗体(beta actin antibody)はローディングコントロール(loading control)として使用された。洗浄した後にsecondary antibodyを1時間常温でゆっくり揺すりながら処理した後に洗浄し、ECL溶液(solution)を添加し、Image Quant Las 4000を用いてシグナルを確認した。前記実験結果を図6bに示した。
前記実験結果から、本発明による抗体は細胞内の全体IGF1R、リン酸化されたIGF1R、IGF1Rのdownstream factorである全体Akt、リン酸化されたAkt量に影響を与えないことを確認した。
14-3:マウス脳内皮細胞のIGF1Rによるsignaling componentの阻害分析
本発明による抗-IGF1R抗体が、マウス由来脳内皮(brain endothelial)細胞にIGF1がsignalingを細胞内に伝達する時、そのsignalingのreceptorおよびdownstream signaling componentに関与するかどうかを確認するために実験した。即ち、IGF1Rを発現することが確認されたbEND3細胞株に実施例9-2の方法で製作された11F11-1564、3A9-1564(CH11F11とch3A9、抗α-syn単独抗体として大韓民国公開特許2018-0081465に記載されたもの)および実施例9-3の方法で製作された1564クローンのIgG形態を投与し、これによる細胞内の全体IGF1R、リン酸化されたIGF1R、IGF1Rのdownstream factorである全体Akt、リン酸化されたAkt量を分析した。
bEND3 cellを培養して、抗-IGF1R抗体を処理20時間前にその培養液を血清(serum)が含まれていない培養液に変更した。実施例9-2の1564およびMKJP2クローンの二重特異抗体をそれぞれ100nMを前記bEND細胞株に処理後、1時間後に200ng/mlのIGF1を処理した。20分後、PBSで細胞を洗浄した後、プロテアーゼ(protease)とホスファターゼ阻害剤カクテル(phosphatase inhibitor cocktail)が添加されたM-PERで細胞を溶解した。BCA assay kitを使用してタンパク質濃度を測定した後、12.5μgのタンパク質をSDS-PAGE gelにローディングして電気泳動(electrophoresis)させた後、PVDFメンブレン(membrane)にtransferした。ブロッキングは5%のBSAが含まれているPBST(0.1% Tween 20)と共に1時間gentle shakingで常温で行って、その後にIGF1RあるいはAktに対する1次抗体(primary antibody)を4℃で軽く揺すりながら一晩処理した。βアクチン抗体(beta actin antibody)はローディングコントロール(loading control)として使用された。洗浄した後に二次抗体(secondary antibody)を1時間常温でゆっくり揺すりながら処理した後に洗浄し、ECL溶液(solution)を添加し、Image Quant Las 4000を用いてシグナルを確認した。前記実験結果を図6cに示した。
前記実験結果から、本発明による抗体は細胞内の全体IGF1R、リン酸化されたIGF1R、IGF1Rのdownstream factorである全体Akt、リン酸化されたAkt量に影響を与えないことを確認した。
実施例15.抗-IGF1R抗体のin vivoBBB通過能分析(co-localization assay)
15-1.ミニボディ(minibody)の脳血管(brain vessel)との共局在化(colocalization)
本発明の抗-IGF1R抗体がin vivoで脳血管系(brain vasculature)に沿って分布するかどうかを確認するために次のような実験を行った。
具体的に、6-8週齢BALB/cマウス(mouse)の雄の尾静脈にPBSバッファーあるいは10mg/kgのIgGコントロールおよび実施例9-1で製造した996、1226および1564クローンのミニボディ抗体をそれぞれ単回投与した。4時間後、マウス脳(mouse brain)を十分な量の0.9%NaCl溶液および4%パラホルムアルデヒド(paraformaldehyde)で心臓内灌流(intracardially perfuse)させた。固定された脳(brain)は摘出して20μmにsection後、脳血管とIGF1Rテストの共局在化(colocalization)を確認するために血管マーカである抗-マウスCD31および抗-ヒトFc抗体でco-stainingした。CD31はAlexa488がコンジュゲート(conjugate)された二次抗体(secondary antibody)であって、ヒトFcはAlexa 594がコンジュゲート(conjugate)された二次抗体(secondary antibody)を用いて、蛍光顕微鏡下でイメージングした。前記実験結果は図7aに示した。
前記実験結果から、本発明によるリガンド結合非阻害クローン(non-blocking antibodies)は優れたBBB通過能を有するのを確認し、抗体が脳血管と共局在化(colocalization)する程度を免疫染色で分析する方法(Neuron(2016)Yu-Zuchero et al.)によって、脳組織を血管マーカ(抗-CD31、緑色)とヒト抗体(抗-ヒトFc、赤色)で染色した結果、本願の一例によるリガンド結合非阻害クローンはIgG対照群に比べて高い共局在化(colocalization)程度を示した。
15-2.二重特異抗体のin vivo BBB通過能分析
本願抗-IGF1R抗体のin vivo BBB通過能を正常ラット(normal rat)で確認しようとした。SDラットに10mg/kgあるいは30mg/kgのパーキンソン病治療単独抗体(11F11)あるいは1564クローンが二価(bivalent)形態に結合された二重特異抗体(11F11-1564)を尾静脈に単回投与後、24時間目にそのCSFおよび脳(brain)での抗体量を質量分析で分析した。質量分析方法は具体的質量分析方法は、Sv-ARBECを透過性膜(permeable membrane)の上に単一層でプレーティングし、当該BBBシステムの抵抗値(TEER)およびスクロース(sucrose)通過程度を基にして当該システムのintegrityを予め評価した。この時、sv-ARBECは当該システムのintegrityを助けると確認されたラット星状細胞(astrocyte)培養培地(RAS-CM)を処理した。テスト抗体である1564、48G5、54H4、60H6、B11の二価(bivalent)二重特異抗体をメンブレン(membrane)の上に処理した後、90分後にボトムチャンバー(bottom chamber)での抗体量を質量分析で分析した。質量分析のために、各抗体FcおよびscFvでのシグネチャーペプチド(signature peptide)が分析された後に使用された。この時、パーキンソン病治療抗体単独(11F11)および当該抗体にハーセプチン(Herceptin)のバイオシミラーのscFv形態を結合させた二重特異抗体を陰性対照群として使用した。当該システムにはBBBを通過しないと知られたA20.1抗体(national research council製作)を通過させて当該システムの検量限界線を決めた。質量分析から導出された結果値を先行文献で知られた公式に代入してPapp値を決定し、この値はin vitroでのBBB通過能程度を示す。
分析の結果、1564クローンが結合された二重特異抗体は抗IGF1R抗体が結合していない治療抗体に比べて高いCSF、脳(brain)通過能を示し、当該効能を10、30mg/kg dose全てで確認された。二重特異抗体は、30mg/kg doseで単独抗体に比べて最大約4.5倍以上の脳(brain)への通過能を示した。
1564クローンを実施例9-2および9-4によって二価(bivalent)および一価(monovalent)形態に製作した後、前記と同一な方式で30mg/kgあるいは60mg/kgで投与後、24時間目にCSFと脳(brain)での抗体量を分析した。1564クローンが結合された2つ形態の二重特異抗体は、単独抗体に比べて高いCSF、脳(brain)通過能を示した。特に、二価(bivalent)形態は一価(monovalent)形態に比べて高いBBB通過能を示し、これは最大約5倍の脳(brain)通過能増大であった。
図7bおよび図7cの結果は、1564クローンが多様な形態に治療抗体に結合された時にも当該治療抗体の体内BBB通過能を向上させるのを示す。
実施例2によって製作された1564クローンのaffinity variantはparentalクローンに比べて血清中PK(serum PK)の増大が予想された。したがって、血清(serum)内に長期間残存して継続的にBBB流入量を維持することによってそのBBB通過能が向上することが期待された。実施例9-2によって二価(bivalent)形態あるいは9-4によって一価(monovalent)形態に製作されたaffinity variantをSDラットに30mg/kgで尾静脈投与した後、0、24、48時間目に血液を眼球静脈叢から採取した。テスト抗体は治療抗体のbackboneがキメラあるいはヒト化された抗体であるかによって2つ実験に分けられ、実験に使用された当該variantの二重特異抗体は下記表の通りである。
Figure 2023113599000027
血液内抗体量は、ELISAで分析した。96ウェルプレートにヤギ抗-ヒトFc(goat anti-human Fc)抗体をコーティングした後、適当量希釈された試料を処理後、抗-ヒトFab HRPコンジュゲートされた(anti-human Fab HRP conjugated)抗体で検出(detection)した。分析結果は図7dおよび図7eに示した。
その結果、1次試験群では1564の一価(monovalent)、F06の一価(monovalent)、C04の一価(monovalent)がparental 1564クローンの二価(bivalent)に比べて長くなった血清中PK(serum PK)を示した。2次試験群ではVH35二価(bivalent)群を除いてVH2、VH5、VH7、VH9、VH16、VH32の二価(bivalent)形態がparental 1564二価(bivalent)に比べて増大された血清中PK(serum PK)を示した。
当該グループのBBB通過能を分析するために、48時間目に当該ラットからCSFを抽出して同一なELISAで分析した。分析結果は図7fに示した。
1次試験群では増大された血清中PK(serum PK)を示した1564一価(monovalent)、F06一価(monovalent)、C04一価(monovalent)形態がparental 1564二価(bivalent)に比べて増大されたCSF抗体量を示した。2次試験群でもまた増大された血清中PK(serum PK)を示したVH2、VH5、VH7、VH9、VH16、VH32の二価(bivalent)がparental 1564二価(bivalent)に比べて増大されたCSF抗体量を示した。VH35はparental 1564二価(bivalent)に比べて短くなった血清中PK(serum PK)およびCSF抗体量を示した。
図7d、図7eおよび図7fの結果は、血清(serum)におけるPKが持続的な抗体のBBB流入によって抗体のBBB通過能にあって重要な要素であり、BBBシャトルを有して血清中PK(serum PK)が増大された二重特異抗体のBBB通過能が増加するのを示す。特に、CSF抗体量が最も高いF06一価(monovalent)形態の場合、parental 1564二価(bivalent)に比べて約5倍程度高いCSF通過能を示した。1564二価(bivalent)抗体がCSFで単独抗体に比べて約3倍増加されたCSF通過能を示したことがあるので、F06一価(monovalent)形態は単独抗体に比べて最大約15倍増加されたBBB通過能を示すことが予想される。
実施例16.抗-IGF1R抗体のエピトープマッピング
16-1.抗-IGF1R抗体とboiled、native IGF1Rタンパク質のELISA
本発明による二重抗体が含む抗-IGF1R抗体クローンが線形あるいは立体構造エピトープ(conformational epitope)を認識するか確認しようとした。1564、48G5、54H4、60H6、B11の二価(bivalent)二重特異抗体とnativeヒトIGF1R ECDタンパク質あるいは当該タンパク質に熱を加えたタンパク質(boiled IGF1R)に対するELISAを行った。ELISA方法は実施例11に示された方法と同一であった。分析結果は下記表に示した。
Figure 2023113599000028
*N/A:Not available
前記クローンはnativeヒトIGF1R ECDに実施例15での結果と類似の結合力を示した反面、熱を加えて3次構造を破壊したboiledヒトIGF1R ECDには全て結合しなかった。これは本願の抗-IGF1R抗体が線形でない立体構造エピトープ(conformational epitope)に結合するのを意味する。
16-2.抗-IGF1R抗体のエピトープマッピング
1564クローンの立体構造エピトープ(Conformational epitope)を分析するために、次のようにアラニンスキャニング(alanine scanning)を行った。IGF1R発現度が低いことが確認された卵巣ガン細胞株であるOVCAR3細胞にN-末端にはeGFP tagが融合されC-末端キナーゼドメイン(kinase domain)は除去されたIGF1Rライブラリーを発現させた。IGF1Rライブラリーは、IGF1R表面の残基がアラニン(alanine)で置換された突然変異を含む。準備されたライブラリーをOVCAR3細胞にトランスフェクション(transfection)した。IGF1Rの発現が確認された細胞に対して1564抗体を処理し、その後、DyLight650が標識された二次抗体を処理して蛍光標識した。標識された細胞をIGF1R発現有無とIGF1Rの発現と1564結合有無によって分類した後、これらに対してイルミナHiSeq技法でRNAディープシークエンシング(deep sequencing)を行って当該細胞群での各アラニン(alanine)突然変異の頻度を分析した。当該頻度数はwilde type IGF1Rを発現した細胞に対する結果で正規化した後、相対頻度を計算して1564が標識された細胞群からその数字が減少した突然変異を選別した。
このような観察に基づいて、1564のエピトープはFN2ドメインに位置することが分かり、これに属する残基はY775、P776、F778、R650、S791、L798であることが分かった。当該結果および1564クローンが認識するシークエンスは図9に示した。この残基は先行文献によればIGF1の結合に関与しないので、当該結果は実施例16-1で1564が示す性質を忠実に説明している。
実施例17.単独抗体および二重抗体の抗原結合力比較
17-1:α-syn抗原に対する単独抗体および二重抗体の結合力
IGF1R抗体がscFv形態でIgG形態のα-syn抗体と連結させた時、α-syn抗体の結合力に対する影響を分析した。
1ug/ml濃度で96ウェルプレートに18時間α-syn凝集体(aggregate)をコーティング(coating)し、洗浄後、各抗体は400nMで5倍ずつ希釈して結合させた。結合された抗体は、抗-ヒトFc-HRPを結合させた後、TMB溶液を添加して発色させて抗体の結合程度を確認した。
図10aの結果のように、α-syn凝集体に対する結合力は単独抗体や二重抗体において同一なのを確認した。
17-2:IGF1R抗原に対する単独抗体および二重抗体の結合力
IGF1R抗原に対するα-syn単独抗体と二重抗体の結合程度を比較するために以前と同様な方法で実験を行った。
図10bの結果のように、IGF1R scFv抗体を有している二重抗体は濃度依存的によく結合したが、IGF1R抗体部位がない単独抗体は結合しないのを確認した。
17-3:α-synヒト化抗体らの結合力分析
実施例17-1と同様な方法で実験を行ってキメラ二重抗体とヒト化二重抗体間の結合力差を分析した。
図10cの結果のように、ヒト化二重抗体(Hu11F11 ver2、3、または4と1564の組み合わせ)はキメラ二重抗体と類似の水準でα-syn凝集体との結合力を保有しており、IGF1R scFvが一つである一価(monovalent)二重抗体もキメラ抗体と類似の結合力を示すのを確認した。
実施例17-2と同様な方法で実験を行ってキメラ二重抗体とヒト化二重抗体間のIGF1R結合力を分析した結果、図10dのように、全ての二重抗体(Hu11F11 ver2、3、または4と1564の組み合わせ)が同一な結合力を示し、IGF1R scFvがない単独抗体は結合しないのを確認した。
このような結果は、人体内で免疫原として作用できるマウス抗体部位を交替するためにヒト化した時、α-syn凝集体およびIGF1Rに対する結合力に変化がなかったのを示唆するものであって、同一な活性を保有しているのを意味するものである。
17-4:単独抗体と二重抗体の食細胞作用比較
食細胞作用は、大食細胞の多様な受容体が関与して細胞外不必要な物質を除去する作用を意味する。多様なタンパク質凝集体は免疫反応や炎症反応を誘導して人体に悪影響を与えるようになり、特にα-syn凝集体の除去のために抗体を投与した時、抗体のFc部位と細胞表面のFcrRとの相互作用を通じて促進されると知られている。このような理由で、単独抗体とIGF1R scFvが連結された二重抗体の食細胞作用に対する活性を比較した。
単独抗体と二重抗体の食細胞作用を比較するために、マウスに由来したBV-2小膠細胞を用いた。BV-2細胞はRPMI1640培地で培養し、2×10cells/mlで準備してU底96ウェルプレート(U-bottom 96 well plate)に100uLずつ分注した。10ug/mlのα-syn凝集体と25ug/ml抗体はRPMI1640培地で希釈して混合した後、常温で20分間放置した。α-syn凝集体と抗体混合物をBV-2細胞に処理した後、15分間放置した。1200rpmで遠心分離して上清液のα-syn凝集体を除去し、細胞表面に結合された凝集体または抗体を除去するためにPBS、pH2.5バッファーで3回洗浄した。細胞は4%パラホルムアルデヒド(paraformaldehyde)でに固定させた後、PBSバッファーで洗浄した。細胞内に貪食(phagocytosis)された凝集体と抗体を確認するために、0.5%トリトンX-100(triton X-100)を添加して細胞膜を緩くし、PBSバッファーで洗浄後、pan-α-syn抗体を1時間処理した。結合されたpan-α-syn抗体はanti-rabbit-alexa-488抗体を1時間処理した後、FACS分析を通じて大食作用によって細胞内に入った凝集体を確認した。
図10eの結果のように、正常ヒトIgG(normal human IgG)は大食作用に影響を与えず、α-syn抗体を処理した時にα-syn凝集体の大食作用が増加するのを確認することができた。単独抗体と二重抗体を比較した時、類似の水準に大食作用が起こるのを確認して、IgG C-末端部位に結合されたscFv形態のIGF1R抗体がα-syn抗体の作用に影響を与えないのを確認した。
実施例18.二重特異抗体の効能評価
実施例10によってキメラ11F11抗体と1564クローンscFvの二価(bivalent)二重特異抗体を製作し、ヒトアルファ-シヌクレインを過発現する形質転換マウス(mThy-1 human α-synuclein、UC San Diego)で二重特異抗体とアルファ-シヌクレイン抗体のインビボ(in vivo)で効果を比較、分析した。2.5mg/kgの単独抗体またはヒトIgGまたは同一モル数の二価(bivalent)二重特異抗体を3ヶ月間毎週腹腔投与した。グループ当り5匹のマウスを用い、非形質転換マウス(non-transgenic littermate)を対照群として使用した。その次に、灌流を次のように行った。
最後の投与が完了した後、脳内の病理分析のために、人道的規定によって当該動物は抱水クロラール(chloral hydrate)で麻酔がかかった後、0.9%の生理食塩水で心臓灌流された。その次に、灌流された脳の半分(saggital section)はリン酸緩衝液のうちの4%パラホルムアルデヒド(pH7.4、4℃に分析時点まで保管し、他の半分は直ちに冷凍状態で保管した(-70℃)。
病理学的分析は、次のように行われた。パラホルムアルデヒドに固定された脳半分は、ビブラトーム(Vibratome)を用いてフリーフローティング(free-floating)方式で40μm厚さの連続切片に切り出した。各投与群の脳内アルファ-シヌクレインの発現程度を確認するために、皮質(cortex)、海馬(hippocampus)、線条体(striatum)を含む切片をアルファ-シヌクレイン抗体(凝集体のマーカであるp129 α-syn抗体、abcam、ab59264または総アルファ-シヌクレイン抗体、Cell Signaling Technology、#2642)と4℃で一晩培養した。または、星状細胞(astrocyte)の活性程度を分析するために、前記切片をGFAP(glial fibrillary acidic protein)(AB5804、millipore)あるいは脳炎症(neuroinflammation)程度を確認するために、IL-1βに対する抗体(ab9722、abcam)をそれぞれ処理した。または、海馬(hippocampus)の神経細胞死滅程度を分析するために、NeuN(Chemicon、#MAB377)に対する抗体を処理した。1次抗体との培養後に、ビオチンが結合されたヤギ抗-ウサギIgG(goat anti-rabbit IgG)(1:100、Vector Laboratories)およびアビジンD-ホースラディッシュペルオキシダーゼ(Avidin D-horseradish peroxidase)(1:200、ABC Elite、Vector Laboratories)を処理し、DAB(diaminobenzidine)で検出した。免疫染色された各切片は、明視野顕微鏡で観察して光学密度を測定した。結果は、図11a~図11eに開示されている。
18-1.キメラ抗体と二重特異抗体のアルファ-シヌクレイン減少能分析
図11aは、キメラ11F11抗体および当該キメラ抗体と1564クローンの二価(bivalent)二重特異抗体がヒトα-Synを過発現するマウス動物モデル(TG)でアルファ-シヌクレイン凝集体を除去することができるかを、マウスに抗体投与後、p-129 α-Syn抗体を用いてマウス脳組織の中の皮質(cortex)、海馬(hippomcapus)を染色して測定した結果である。p-129 α-synは129番目残基がリン酸化された形態の凝集体のマーカであって、染色された組織で濃い茶色点あるいは凝集体形態に示される。
図11aによれば、IgG処理群はnon-tg対照群に比べて高いp-129の染色程度を示した(#:one way ANOVA、p<0.01)。これとは反対に、単独抗体あるいは二重特異抗体を処理したグループでは、p-129 α-synあるいは凝集体の染色程度が顕著に減少した。特に、海馬(hippocampus)では二重特異抗体処理群の減少程度がキメラ11F11抗体に比べて優れていた(*:one way ANOVA、p<0.05)。図11bは図11aと同一な実験であるが、マーカとして、総アルファ-シヌクレイン抗体で染色した結果である。総アルファ-シヌクレイン検出は、本願による抗体がアルファ-シヌクレイン自体の除去能(clearing)および抗体の細胞間伝達(cell to cell transmission)抑制能があるのを示すことである。また、他の側面から、単量体の凝集体への形成の抑制、または単量体を全て除去することができると解釈できる。TGマウス(mouse)で増加したヒトアルファ-シヌクレインは単独抗体および二重特異抗体投与によってIgG投与群に比べて減少し、特に、海馬(hippocampus)では二重特異抗体の単独抗体に比べて効能がさらに優れた。
当該結果は、キメラ11F11抗体および二重特異抗体が2.5mg/kgの低い容量でもパーキンソン疾患動物モデルで効果的にアルファ-シヌクレインおよびその凝集体レベルを減少させるのを示す。特に、二重特異抗体が単独抗体に比べて効能が優れており、これは二重特異抗体が向上したBBB通過能を基にして単独抗体に比べて脳にさらに多く到達して疾患を効果的に治療することができるのを示唆する。
18-2.キメラ抗体と二重特異抗体のアストログリオーシス(astrogliosis)および炎症性サイトカイン(inflammatory cytokine)レベル減少能分析
グリオーシス(gliosis)は、BBBの損傷、TGF-ベータまたはインターロイキンのような物質によって触発される、中枢神経系に損傷がある場合、これに対する反応として膠細胞(glial cell)で起こる非特異的反応である。代表的なものとして、アストログリオーシス(Astrogliosis)を含み、GFAPタンパク質がマーカーとして使用される。よって、キメラ11F11抗体およびキメラ抗体と1564クローンの二重特異抗体をマウスに投与してアストログリオーシス(Astrogliosis)減少およびこれを触発する炎症性サイトカイン放出減少に及ぼす影響を分析した。分析結果は、図21cおよび21dに開示されている。
図11cは本発明の一例で製造されたキメラ11F11抗体あるいは当該抗体と1564クローンの二重特異抗体がin vivoでアストログリオーシス(astrogliosis)を減少させることができるかを、マウスに抗体投与後、マーカとしてGFAP(astrogliosis)抗体を用いてマウスの脳組織を染色して測定した結果である。単独抗体および二重特異抗体はIgG対照群に比べてアストログリオーシス(astrogliosis)を抑制し、特に、線条体(striatum)では二重特異抗体の効能が単独抗体に比べて優れるのを確認することができた。
図11dは、本発明の一例で製造されたキメラ11F11抗体あるいは当該抗体と1564クローンの二重特異抗体がin vivoで炎症性サイトカインを減少させることができるかを、マウスに抗体投与後、マーカとしてIL-1ベータ抗体を用いてマウスの脳組織を染色して測定した結果である。IL-1ベータは炎症を誘発して多様な神経細胞の死滅および炎症反応を誘導するようになる。本願による抗体を投与したマウスの海馬(hippocampus)でIgG対照群に比べて単独抗体および二重特異抗体投与群でIL-1ベータが減少し、特に、二重特異抗体の減少能が単独抗体に比べて有意に優れた(##:One-way ANOVA、p<0.005;*:one way ANOVA、p<0.05)。
前記図面に示されているように、本願による抗体は対照群と比較して、アストログリオーシス(Astrogliosis)を減少させ、これを触発する炎症性サイトカインIL-1ベータの放出を減少させることが明らかになった。
18-3.キメラ抗体と二重特異抗体の神経退化(neurodegeneration)の減少能分析
アルファシヌクレインの神経毒性および炎症反応によって脳細胞の死滅が発生するのを先行文献で確認されてきた。本願の単独抗体および二重特異抗体がアルファ-シヌクレインによるin vivoでの脳細胞死滅を抑制できるか分析した。
皮質(cortex)および海馬(hippocampus)でニューロンのマーカであるNeuNで染色した結果、単独抗体および二重特異抗体全てIgG対照群に比べて脳細胞死滅程度が減少することが明らかになった。特に、皮質(cortex)では二重特異抗体の脳細胞死滅抑制能が単独抗体に比べて優れたことが確認された。当該結果は、図11eに示した。
実施例19.Fc engineeringを通じた半減期増大およびこれによるBBB通過能向上
FcRnは、血管内で抗体が循環する時、溶解されないように細胞内に抗体を引き込んで循環させることによって半減期を増加させる細胞膜の重要な受容体である。BBB通過能はトランスサイトーシス抗体の活性も重要であるが、血管内での濃度に依存してBBBを通過するということはよく知られた事実である。このような理由で、二重抗体の半減期を増加させるためにFc部位の428番目アミノ酸をメチオニン(Met)をロイシン(Leu)に変化させてFcRnとの結合力を増大させた二重抗体を製作した。ヒトFcRnを発現するtgマウスに10mg/kg濃度でWT二重抗体とM428L二重抗体を投与して比較した結果、図11のように、約50%程度の半減期増大効果を確認した。半減期増加を再確認するために、サルにWT二重抗体(hu11F11(ver.2)-1564)、二価(bivalent)M428L二重抗体(hu11F11(ver.2)(M428L)-1564二価(bivalent))、一価(monovalent)M428L二重抗体((hu11F11(ver.2)(M428L)-1564一価(monovalent))を投与してPK profileを分析した。図12aに示したように、WT二重抗体の場合、168時間以後から急激に血液内濃度が低まる反面、FcRnとの結合力が高いM428L二重抗体はWTに比べて向上した血液内濃度を維持した。半減期は、WT二重抗体に比べてM428L二重抗体で1.5日程度増加する結果を確認した。特に、clearance側面からは、一価(monovalent)M428L二重抗体が最も優れており、WT二重抗体が最も速いclearanceを示した(図12b)。
半減期増加効果によるBBB通過向上を検証するために、抗体投与24時間後にCSFを抽出して、CSF内の抗体量を分析した。100ng/mlのIGF1Rを18時間冷蔵状態でコーティング(coating)した後、CSFを添加してIGF1Rと結合した抗体を検出(detection)した。図12cで確認されるように、血液内抗体量が多かったM428L二重抗体のBBB通過量が多いのを確認し、一価(monovalent)M428L二重抗体は優れたBBB通過能と結合されて二価(bivalent)M428L二重抗体より向上した通過能を示した。
実施例20.脱アミド化されたAffinity variant基盤二重特異抗体の効能評価
実施例10によってヒト化11F11抗体であるhu11F11(ver.2)と1564クローンのaffinity variantであるF06 scFvの一価(monovalent)二重特異抗体、特に脱アミド化のためにCDR内一部residueを変形したmutantを用いた二重抗体(hu11F11(ver.2)-F06(de2)(StoP)一価(monovalent)を含む)を製作して、ヒトアルファ-シヌクレインを過発現する形質転換マウス(mThy-1 human α-synuclein、UC San Diego)で前記製作された二重特異抗体とアルファ-シヌクレイン単独抗体のインビボ(in vivo)効能を比較、分析した。
具体的に、4ヶ月齢の形質転換マウスにIgGおよびhu11F11(ver.2)は20mg/kg、二重特異抗体は同一モル数に該当する23.4mg/kgを8日間、0、72、144、192時間目に腹腔投与した。最後の投与後、24時間後、当該動物は抱水クロラール(chloral hydrate)で麻酔がかかった後、0.9%の生理食塩水で心臓灌流された。脳は分離されて分析時まで-70℃でsnap frozenされた。脳組織を破砕し遠心分離(centrifugation)してdebriを除去した後、上澄み液を得て、α-synに対するELISAで当該脳ライセート(brain lysate)内のα-syn量を定量した(Invitrogen #KHB0061)。その結果は図13の通りである。
図13に示されているように、本発明の一例で製造されたヒト化11F11(ver.2)抗体および脱アミド化されたF06 variant基盤二重特異抗体は、IgG対照群に比べて脳内のα-synを減少させるのを示した。特に、二重特異抗体はα-syn単独抗体に比べて優れた脳内α-syn減少能を示した。
実施例21.(de2)(StoP)脱アミド化抗-IGF1R抗体を含む二重抗体のIGF1R-特異的抗原結合力分析(ELISA)
本実施例では、実施例8によって脱アミド化された抗-IGF1R抗体を含む二重抗体が正常的な抗原結合力を有するかどうかを確認すると同時に、多様な抗-IGF1Rクローンおよび二重抗体フォーマット内での脱アミド化IGF1R抗体の抗原結合力を多角的に分析しようとした。このために、抗-IGF1RクローンであるF06、VH5およびVH16を基盤にして、脱アミド化されていない抗体(wild type)、(de)(StoP)脱アミド化抗体および(de2)(StoP)脱アミド化抗体をそれぞれ含む一価(monovalent)二重抗体または二価(bivalent)二重抗体を製造し、sandwich ELISAを通じて組換えIGF1Rに対する結合力および濃度依存的結合の有無を定量的に分析および比較した。抗-アルファ-シヌクレイン抗体としてはhu11F11(ver.2)クローンを使用した。
抗体結合対象抗原であるヒト組換えIGF1Rは細胞外ドメイン(extracellular domain)(ECD)であって、Sino biologicalから購入した(10164-H08H)。96-ウェルELISAプレートに(Nunc-Immuno Plates、NUNC、Rochester、NY)ヒトIGF1RをPBSバッファーに1ug/mlで希釈してウェル当り100ulずつ入れた後、4℃で16時間反応してコーティング後、上澄み液を除去した。1%BSA(bovine serum albumin)が含まれているPBSバッファーをウェル当り200ul入れて37℃で2時間反応させて非特異的結合を遮断させた。
先に製造した二重抗体およびそれぞれの対照群抗体(wild typeおよび(de)(StoP)脱アミド化抗体)を最高濃度400nMを基準にして5倍ずつ希釈して8ポイントを作った後、各ウェルに100μlずつ処理後、37℃で2時間反応させてコーティングされた抗原に抗体を結合させた。反応終了後、Tween20が0.05%含まれているPBSバッファー300ulを用いて4回洗浄し、二重抗体に存在するヒトFcを認知する抗-ヒトFc-HRPをブロッキングバッファーに1:2000で希釈して各ウェルに100ulずつ処理して37℃で1時間反応させた。再びPBS-T(Tween20 0.05%)300ulを用いて4回洗浄した後、TMB(Tetramethylbenzidine、Sigma、T0440)を使用して発色させた。酵素反応を0.5mol/Lの硫酸によって中止させ、マイクロプレートリーダー機(molecular device)を用いて450nmで吸光度を記録および分析した。前記実験結果を図14a~図14cおよび表25に示した。図14aはF06一価(monovalent)抗体、F06(Stop)一価(monovalent)抗体、およびF06(de2)(Stop)抗体に関する実験結果であり、図14bはVH5抗体、VH5(de)(Stop)抗体およびVH5(de2)(Stop)抗体に関する実験結果であり、図14cはVH16抗体、VH16(de)(Stop)抗体およびVH16(de2)(Stop)抗体に関する実験結果である。
図14a、14b、および14cによれば、抗-IGF1Rクローンの種類および一価(monovalent)/二価(bivalent)フォーマットに関係なく、(de2)(StoP)脱アミド化抗体は脱アミド化されていないwild type水準の抗原結合力を維持した。また、(de)(StoP)脱アミド化抗体と比較しても優れた抗原結合力を示した。下記表25で、F06、VH5およびVH16を基盤にして脱アミド化されていない抗体(wild type)、(de)(StoP)脱アミド化抗体および(de2)(StoP)脱アミド化抗体に関する実験結果を示す。
Figure 2023113599000029
表25は、(de)(StoP)脱アミド化抗体と(de2)(StoP)脱アミド化抗体のsandwich ELISA結果を数値化して比較したものである。表25によれば、抗-IGF1R抗体クローンの種類や一価(monovalent)/二価(bivalent)フォーマットに関係なく、(de2)(StoP)脱アミド化抗体は(de)(StoP)脱アミド化抗体に比べて顕著に優れた抗原結合力を有することが確認された。
実施例22.(de2)(StoP)脱アミド化抗-IGF1R抗体を含む二重抗体の細胞表面IGF1R-特異的抗原結合力分析(FACS)
実施例21で試験した(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体、そして対照群としてこれらのwild type抗体および(de)(StoP)脱アミド化二重抗体を用いて細胞表面IGF1R-特異的抗原結合力をFACS分析した。分析にはIGF1Rを過発現するMCF7細胞を使用した。
具体的に、前記二重抗体をそれぞれ10ug/mlで希釈後、サンプル当り0.5×10のMCF-7細胞株に処理して4℃で2時間反応させた。PBSバッファーを用いて2回洗浄後、抗-ヒト(human)FITCを1:1000で希釈して処理し、4℃で1時間反応させた。再びPBSバッファーを用いて2回洗浄後、FACSCalibur機器を用いて抗-IGF1R BsAbが結合された程度を測定した。対照群としては二次抗体のみ処理したMCF-7細胞を使用し、前記実験結果を図15a~15cに示した。
実験結果、実施例21で確認された結果と同様に、抗-IGF1Rクローンの種類および一価(monovalent)/二価(bivalent)フォーマットに関係なく(de2)(StoP)脱アミド化抗体は脱アミド化されていないwild type抗体と同等な水準の抗原結合力を維持し、(de)(StoP)脱アミド化抗体と比較して優れた抗原結合力を示した。
実施例23.(de2)(StoP)脱アミド化抗-IGF1R抗体基盤二重抗体のin vivo BBB通過能分析
実施例8によって脱アミド化された抗-IGF1R抗体を含む二重抗体のin vivo BBB通過能をSD(Sprague-Dawley)ラットで確認しようとした。実験群および投与容量は下記表に整理されている。
Figure 2023113599000030
上記表26に記載されたようなα-syn単独抗体またはα-syn/IGF1R二重抗体をラットの尾静脈に単回投与後、24時間目にその血清(serum)および脳脊髄液(CSF)での抗体量を質量分析で分析した。具体的質量分析方法は実施例15と実質的に同一に行い、分析結果は図16に示されている。
図16で血清内濃度は投与24時間後の血液内抗体濃度を意味するものであって、(de)(StoP)脱アミド化抗体と(de2)(StoP)脱アミド化抗体で類似に観察された。反面、抗体のbrain deliveryを代弁する脳脊髄液内濃度の場合、(de2)(StoP)脱アミド化抗体で最も高く示された。これは、本発明の二重抗体が脱アミド化抗-IGF1R抗体によって優れたBBB通過能を示すという事実を示すことである。
本発明の二重抗体の効能をより長期間観察するために、表26に示す抗アルファ-シヌクレイン単独抗体であるhu11F11(ver.2)と(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体であるhu11F11(ver2)-F06一価(monovalent)(de2)(StoP)をラットの尾静脈に単回投与した後、168時間までの血清、脳脊髄液および脳での抗体量を質量分析で分析した。質量分析方法は、前記実施例15の方法と実質的に同一に行った。分析結果は図17に示されている。
図17によれば、抗体の血清内濃度は単独抗体と(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体で類似に観察されたが、抗体のbrain deliveryを代弁する脳脊髄液内濃度の場合、単独抗体に比べて(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体で曲線下面積(AUC)が約5.8倍増加し、24時間目の脳脊髄液内濃度は(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体で約10倍以上であることが確認された。また、脳内濃度も単独抗体に比べて(de2)(StoP)脱アミド化二重抗体で曲線下面積(AUC)が約7.9倍増加した。これから、本発明の二重抗体は(de2)(StoP)脱アミド化IGR1R抗体を含むことによって優れたBBB通過能を示すことができるのを確認することができた。

Claims (15)

  1. 抗α-syn抗体またはその抗原結合断片;および抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片を含む、抗α-syn/抗IGF1Rの二重特異抗体であって、
    前記抗IGF1R抗体は重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含み、
    前記重鎖可変領域は、配列番号1または配列番号10のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、配列番号2~7および配列番号11~18のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR2(H-CDR2)、配列番号8~9および配列番号19のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR3(H-CDR3)を含み、
    前記軽鎖可変領域は、配列番号20のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、配列番号21~23のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および配列番号24~28および配列番号29~31のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR3(L-CDR3)を含むものである、二重特異抗体。
  2. 前記抗α-syn抗体またはその抗原結合断片は、ヒト、サル、ラット、およびマウスアルファ-シヌクレインタンパク質のC-末端領域に特異的に結合するものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  3. 前記抗α-syn抗体またはその抗原結合断片は、配列番号173のアミノ酸配列で、N-末端から110番残基~120番残基を含む連続する少なくとも11個のアミノ酸を含むペプチド、または111番残基~122番残基を含む連続する少なくとも12個アミノ酸を含むペプチドに特異的に結合するものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  4. 前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、配列番号174のアミノ酸配列を含むタンパク質でY775、P776、F778、R650、S791、L798、Glu779、L641、H808、E809、L813、V397、D435、W434、Y460およびC488からなる群より選択された少なくとも一つ以上のアミノ酸を特異的に認識して結合するものである、請求項1に記載の二重特異抗体
  5. 前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、配列番号174のアミノ酸配列を含むタンパク質で結合部位1~結合部位3からなる群より選択された少なくとも一つ以上の結合部位に結合するものであり、前記結合部位1はY775、P776、F778、R650、S791、L798およびGlu779からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含み、結合部位2はL641、H808、E809およびL813からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含み、結合部位3はV397、D435、W434、Y460およびC488からなる群より選択された一つ以上のアミノ酸を含むものである、請求項4に記載の二重特異抗体。
  6. 前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片は、重鎖可変領域および軽鎖可変領域を含み、
    前記重鎖可変領域は、配列番号1のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、配列番号3および配列番号5~7のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR2(H-CDR2)、および配列番号8~9のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む重鎖CDR3(H-CDR3)を含み、
    前記軽鎖可変領域は、配列番号20のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、配列番号22および23のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および配列番号26~28のアミノ酸配列のうちから選択された一つを含む軽鎖CDR3(L-CDR3)を含むものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  7. 前記抗IGF1R抗体またはその抗原結合断片の重鎖可変領域は、配列番号32のアミノ酸配列を含むH-FR1、配列番号33または配列番号34のアミノ酸配列を含むH-FR2、配列番号35のアミノ酸配列を含むH-FR3、および配列番号36のアミノ酸配列を含むH-FR4を含み、軽鎖可変領域は、配列番号37のアミノ酸配列を含むL-FR1、配列番号38のアミノ酸配列を含むL-FR2、配列番号39または配列番号40のアミノ酸配列を含むL-FR3、および配列番号41または配列番号42のアミノ酸配列を含むL-FR4を含むものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  8. 前記抗IGF1R抗体の重鎖可変領域は配列番号43~配列番号87のアミノ酸配列からなる群より選択されたアミノ酸配列を含み、軽鎖可変領域は配列番号88~配列番号132のアミノ酸配列からなる群より選択されたアミノ酸配列を含むものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  9. 前記抗IGF1R抗体の抗原結合断片は、scFv、(scFv)2、scFv-Fc、Fab、Fab’およびF(ab’)2からなる群より選択されるものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  10. 前記抗α-syn抗体は完全な抗体であり、抗IGF1R抗体は抗体のFv-断片である、請求項1に記載の二重特異抗体。
  11. 前記抗α-syn抗体の完全な抗体は、IgG1、IgG2、IgG3またはIgG4形態である、請求項10に記載の二重特異抗体。
  12. 前記抗IGF1R抗体の一分子が抗α-syn抗体の一つの重鎖CH3に結合したmonovalent二重特異抗体である、請求項10に記載の二重特異抗体。
  13. 前記二重特異抗体に含まれている抗α-syn抗体の重鎖可変領域は、配列番号135のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1(H-CDR1)、配列番号136または137のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2(H-CDR2)、および配列番号138のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3(H-CDR3)を含み、
    軽鎖可変領域は、配列番号139のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1(L-CDR1)、配列番号140のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2(L-CDR2)、および配列番号141のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3(L-CDR3)を含むものである、請求項1に記載の二重特異抗体。
  14. 請求項1~13のうちのいずれか一項による二重特異抗体を含む、アルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathy)の予防または治療用薬学組成物。
  15. 前記アルファ-シヌクレイン病(α-synucleinopathy)は、パーキンソン疾患(Parkinson’s disease、PD)、パーキンソン疾患性認知症(Parkinson’s disease dementia、PDD)、レビー小体認知症(dementia with Lewy bodies、DLB)、アルツハイマーレビー小体疾患(Lewy body variant of Alzheimer’s disease(LBV))、複合性アルツハイマーおよびパーキンソン病(Combined Alzheimer’s and Parkinson disease)、または多系統萎縮症(multiple system atrophy、MSA)を含むものである、請求項14に記載の組成物。
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