JP2024059930A - タンパク質二量体化を特徴解析するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】タンパク質のサブドメインレベルで、二量体化インターフェースを特徴解析するシステムおよび方法が提供される。【解決手段】方法例は、タンパク質二量体サンプルをサブドメインへと消化する工程と、消化されたタンパク質サンプルを標識する工程と、標識された二量体サブドメイン断片および単量体サブドメイン断片を単離する工程と、標識されたサンプルにペプチドマッピングを行い、二量体断片が標識された部位、および二量体断片が標識されていない部位を決定する工程と、を含む。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2018年2月2日に出願された米国仮特許出願第62/625,732号明細書、および2018年9月28日に出願された米国仮特許出願第62/738,051号明細書に対する優先権の利益を主張するものであり、両出願はその全体で参照により本明細書に援用される。
本出願は、2018年2月2日に出願された米国仮特許出願第62/625,732号明細書、および2018年9月28日に出願された米国仮特許出願第62/738,051号明細書に対する優先権の利益を主張するものであり、両出願はその全体で参照により本明細書に援用される。
発明の分野
本発明は概して、タンパク質およびその断片中の非共有結合性相互作用を特徴解析するための分析的方法およびシステムを目的とする。
本発明は概して、タンパク質およびその断片中の非共有結合性相互作用を特徴解析するための分析的方法およびシステムを目的とする。
発明の背景
過去20年にわたり、モノクローナル抗体(mAb)を採用して広範な治療領域を標的とすることに成功している(Walsh G.,Nature biotechnology 2014;32:992-1000(非特許文献1);Lawrence S.Nature biotechnology 2007;25:380-2(非特許文献2))。タンパク質凝集は、モノクローナル抗体および他の治療用タンパク質の製造において未だ主要な懸念点である。有効性と免疫原性に影響を与える可能性があるために、凝集メカニズムを理解し、適切な制御戦略を実装して製品の質を保証できるようにすることが重要である。
過去20年にわたり、モノクローナル抗体(mAb)を採用して広範な治療領域を標的とすることに成功している(Walsh G.,Nature biotechnology 2014;32:992-1000(非特許文献1);Lawrence S.Nature biotechnology 2007;25:380-2(非特許文献2))。タンパク質凝集は、モノクローナル抗体および他の治療用タンパク質の製造において未だ主要な懸念点である。有効性と免疫原性に影響を与える可能性があるために、凝集メカニズムを理解し、適切な制御戦略を実装して製品の質を保証できるようにすることが重要である。
mAb分子中の二量体化インターフェースのマッピングは、mAb二量体のその複雑性と不均一性のために未だ困難な課題である。水素-重水素交換質量分析(HDX MS:hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry)により、タンパク質-タンパク質の相互作用の解明には成功しているが、mAb二量体化インターフェースの解明にはほとんど至っておらず、恐らくこれはタンパク質側鎖の相互作用を検出する方法に限界があるためと思われる。
ゆえに本発明の目的は、タンパク質の不均一な二量体化インターフェースをマッピングするためのシステムおよび方法を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、二量体化レベルが減少したタンパク質医薬を提供することである。
本発明のさらにもう1つの目的は、二量体化が減少したタンパク質医薬を製造する方法を提供することである。
Walsh G.,Nature biotechnology 2014;32:992-1000
Lawrence S.Nature biotechnology 2007;25:380-2
タンパク質のペプチド/残基のレベルで、タンパク質二量体化インターフェースを特徴解析するシステムおよび方法が提供される。方法の例としては、タンパク質二量体サンプルをサブドメインへと消化する工程と、消化されたタンパク質サンプル混合物を標識する工程と、標識された二量体サブドメイン断片および単量体サブドメイン断片を単離する工程と、標識されたサンプルにペプチドマッピングを行い、二量体中、および単量体中の標識度を決定および比較する工程と、を含む。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
1つの実施形態では、非共有結合性二量体が単離され、ペプチドマッピングにより分析されて、非共有結合性相互作用部位の場所が決定される。ペプチド/残基レベルで、非共有結合性二量体化インターフェースの場所を決定する別の実施形態では、富化mAb二量体サンプルが、F(ab)[またはF(ab’)]ホモ二量体、F(ab)[またはF(ab’)]単量体、およびFcの単量体の混合物へと消化され、標識実験が行われる。次いで分別、トリプシン消化、およびLC-MS分析が行われて、ペプチド/残基レベルでの標識度の定量と比較が行われた。本開示方法の工程の詳細は以下に提示される。
さらに別の実施形態は、抗体を作製する方法を提供するものであり、当該方法は、細胞培養において当該抗体を産生する細胞を培養する工程、当該細胞培養からサンプルを取得する工程、当該抗体サンプル中の二量体化インターフェースを上記の方法に従い特徴解析する工程、および当該細胞培養の1つまたは複数の培養条件を変更して、細胞培養中に産生される抗体の二量体化または非共有結合性相互作用/凝集の量を減少させる工程、を含む。一部の実施形態では、当該サンプルは、任意の間隔で細胞培養中に採取される。他の実施形態では、当該サンプルは、産生培養の後、タンパク質回収の後、または精製の後に採取される。二量体化または凝集の量を減少させるために変更される細胞培養の1つまたは複数の条件は、温度、pH、細胞密度、アミノ酸濃度、浸透圧、成長因子の濃度、撹拌、ガス分圧、界面活性剤、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。細胞は、真核生物または原核生物であってもよい。細胞は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(例えばCHO K1、DXB-11 CHO、またはVeggie-CHO)、COS細胞(例えば、COS-7)、網膜細胞、Vero細胞、CV1細胞、腎細胞(例えばHEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK21)、HeLa細胞、HepG2細胞、WI38細胞、MRC 5細胞、Colo25細胞、HB 8065細胞、HL-60細胞、リンパ球細胞、例えば自己T細胞、Jurkat(Tリンパ球)またはDaudi(Bリンパ球)、A431(表皮)細胞、U937細胞、3T3細胞、L細胞、C127細胞、SP2/0細胞、NS-0細胞、MMT細胞、幹細胞、腫瘍細胞、および上述の細胞のいずれかに由来する細胞株であってもよい。1つの実施形態では、細胞は、ハイブリドーマ細胞またはクアドローマ細胞である。
さらに別の実施形態は、抗体を作製する方法を提供するものであり、当該方法は、細胞培養において当該抗体を産生する細胞を培養する工程、次いで抗体を精製および製剤化して、製剤化原薬(FDS:formulated drug substance)を取得する工程、抗体を製剤化する前および/または後に精製抗体のサンプルを取得する工程、当該抗体サンプル中またはFDSサンプル中の二量体化インターフェースを上記の方法に従い特徴解析する工程、および当該抗体の精製もしくは製剤化の1つまたは複数の条件を変更して、細胞培養中に産生される抗体の二量体化または非共有結合性相互作用/凝集の量を減少させる工程、を含む。二量体化または凝集の量を減少させるために変更される抗体精製の1つまたは複数の条件は、温度、pH、アフィニティマトリクス、クロマトグラフィー樹脂、緩衝剤、フィルターまたはそれらの組み合わせからなる群から選択され得る。二量体化または凝集の量を減少させるために変更される抗体製剤化の1つまたは複数の条件は、pH、抗体濃度、賦形剤濃度、緩衝剤、界面活性剤、安定剤、またはそれらの任意の組み合わせからなる群から選択され得る。FDSの1つまたは複数の賦形剤を変更して、二量体化または凝集の量を減少させてもよく、および当分野に公知の賦形剤のいずれかから選択される。
さらに別の実施形態は、本明細書に記載の方法により作製された抗体を提供するものである。
非改変のタンパク質医薬品と比較して、二量体化または非共有結合性相互作用が減少した改変タンパク質医薬品を提供するための方法も提供される。1つの実施形態では、タンパク質医薬は、モノクローナル抗体またはその抗原結合断片である。
[本発明1001]
タンパク質医薬中の非共有結合性相互作用部位または二量体化インターフェースを特定するための方法であって、以下の工程を含む、方法:
ネイティブ条件下でタンパク質医薬の制限消化を行い、単量体と非共有結合性二量体とを含有するタンパク質医薬二量体サンプル混合物を形成させる、工程;
前記タンパク質医薬二量体サンプル混合物の前記二量体および前記単量体に、検出可能な修飾を導入して、修飾二量体および修飾単量体を生成する、工程;
ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーを使用して前記修飾二量体および前記修飾単量体を、修飾二量体分画および修飾単量体分画へと分離させる、工程;
前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画を消化して、ペプチドサンプルを形成させる、工程;
液体クロマトグラフィー/質量分析(LC-MS)を使用して前記ペプチドサンプルを分離させ、前記ペプチドサンプルの質量分析データを取得する、工程;および
前記タンパク質医薬の各ペプチドおよび修飾ペプチドの質量を算出することにより、前記タンパク質医薬の公知の質量データと比較された前記ペプチドの前記質量分析データを使用して、前記ペプチドサンプル中の各ペプチドの修飾部位を決定する、工程。
[本発明1002]
ネイティブ制限消化条件が、ポリペプチド間のジスルフィド結合、および二量体間の非共有結合性相互作用を保持する、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記二量体および前記単量体が、迅速光化学酸化により修飾されて、前記二量体および前記単量体内に検出可能な酸化修飾を形成する、本発明1001または1002の方法。
[本発明1004]
前記タンパク質医薬が、抗体もしくはその抗原結合断片、組み換えタンパク質、融合タンパク質、またはそれらの組み合わせを含む、本発明1001~1003のいずれかの方法。
[本発明1005]
前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記二量体が本質的に2つの相互作用するF(ab’)断片またはF(ab)断片からなる、本発明1001~1004のいずれかの方法。
[本発明1006]
前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記単量体が本質的にF(ab)断片およびFc断片からなる、本発明1001~1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
前記修飾が、アミノ酸側鎖の修飾である、本発明1001~1006のいずれかの方法。
[本発明1008]
前記抗体が、モノクローナル抗体、二特異性抗体、またはその抗原結合断片である、本発明1004~1007のいずれかの方法。
[本発明1009]
前記ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーが、酢酸アンモニウムと重炭酸アンモニウムを含有する移動相を使用して実施される、本発明1001~1008のいずれかの方法。
[本発明1010]
前記消化されたタンパク質サンプルが、逆相液体クロマトグラフィーを用いて分離される、本発明1001~1009のいずれかの方法。
[本発明1011]
前記修飾が、酸化、二酸化、三酸化、キヌレニン、ジチオメチル、脱炭酸、ヒドロキシキヌレニン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、本発明1001~1010のいずれかの方法。
[本発明1012]
前記タンパク質医薬が、酵素で消化される、本発明1001または1002の方法。
[本発明1013]
前記酵素が、パパイン、フィカイン、エンドプロテアーゼのLys-CおよびIdeS、またはそれらの改変型からなる群から選択される、本発明1012の方法。
[本発明1014]
前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画が、2つの連続アミノ酸残基を結合させる共有結合性化学結合を切断してペプチドを形成させる酵素により消化される、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記タンパク質医薬サンプルが、流加培養、精製プロセスステップ、または製剤化原薬からのサンプルである、本発明1001~1014のいずれかの方法。
[本発明1016]
抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
前記抗体を産生する細胞を、前記抗体を産生するのに適した条件下で細胞培養において培養する、工程;
前記抗体を、前記抗体を抽出するのに適した条件下で精製する、工程;
前記抗体と賦形剤を、前記抗体を安定化するのに適した条件下で混合する、工程;
(i)前記細胞培養から、(ii)前記細胞培養から前記抗体を精製した後に、または(iii)前記精製された抗体に賦形剤を添加した後に、前記抗体のサンプルを取得する、工程;
本発明1001~1015のいずれかの方法に従い、前記抗体の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
1つもしくは複数の細胞培養、精製、または賦形剤の条件を変更して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させる、工程。
[本発明1017]
二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させるために変更される前記1つまたは複数の条件が、pH、細胞密度、アミノ酸濃度、浸透圧、成長因子の濃度、撹拌、溶存酸素、金属イオン、ガス分圧、アフィニティマトリクス、クロマトグラフィー樹脂、緩衝剤、界面活性剤、安定剤またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、本発明1016の方法。
[本発明1018]
前記細胞が、細菌細胞、酵母細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(例えばCHO K1、DXB-11 CHO、Veggie-CHO)、COS細胞(例えば、COS-7)、網膜細胞、Vero細胞、CV1細胞、腎細胞(例えばHEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK21)、HeLa細胞、HepG2細胞、WI38細胞、MRC 5細胞、Colo25細胞、HB 8065細胞、HL-60細胞、リンパ球細胞、例えば自己T細胞、Jurkat(Tリンパ球)またはDaudi(Bリンパ球)、A431(表皮)細胞、U937細胞、3T3細胞、L細胞、C127細胞、SP2/0細胞、NS-0細胞、MMT細胞、幹細胞、腫瘍細胞、および上述の細胞のいずれかに由来する細胞株からなる群から選択される、本発明1016または1017の方法。
[本発明1019]
前記細胞が、ハイブリドーマ細胞またはクアドローマ細胞である、本発明1016または1017の方法。
[本発明1020]
本発明1012~1015のいずれかの方法により作製される抗体。
[本発明1021]
改変抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
本発明1001~1015のいずれかの方法を使用して、前記抗体中の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
前記二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位のアミノ酸を改変して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用を減少させる、工程。
[本発明1022]
本発明1021の改変抗体。
[本発明1023]
前記抗体が、モノクローナル抗体、またはその抗原結合断片である、本発明1021または1022の抗体。
[本発明1001]
タンパク質医薬中の非共有結合性相互作用部位または二量体化インターフェースを特定するための方法であって、以下の工程を含む、方法:
ネイティブ条件下でタンパク質医薬の制限消化を行い、単量体と非共有結合性二量体とを含有するタンパク質医薬二量体サンプル混合物を形成させる、工程;
前記タンパク質医薬二量体サンプル混合物の前記二量体および前記単量体に、検出可能な修飾を導入して、修飾二量体および修飾単量体を生成する、工程;
ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーを使用して前記修飾二量体および前記修飾単量体を、修飾二量体分画および修飾単量体分画へと分離させる、工程;
前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画を消化して、ペプチドサンプルを形成させる、工程;
液体クロマトグラフィー/質量分析(LC-MS)を使用して前記ペプチドサンプルを分離させ、前記ペプチドサンプルの質量分析データを取得する、工程;および
前記タンパク質医薬の各ペプチドおよび修飾ペプチドの質量を算出することにより、前記タンパク質医薬の公知の質量データと比較された前記ペプチドの前記質量分析データを使用して、前記ペプチドサンプル中の各ペプチドの修飾部位を決定する、工程。
[本発明1002]
ネイティブ制限消化条件が、ポリペプチド間のジスルフィド結合、および二量体間の非共有結合性相互作用を保持する、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記二量体および前記単量体が、迅速光化学酸化により修飾されて、前記二量体および前記単量体内に検出可能な酸化修飾を形成する、本発明1001または1002の方法。
[本発明1004]
前記タンパク質医薬が、抗体もしくはその抗原結合断片、組み換えタンパク質、融合タンパク質、またはそれらの組み合わせを含む、本発明1001~1003のいずれかの方法。
[本発明1005]
前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記二量体が本質的に2つの相互作用するF(ab’)断片またはF(ab)断片からなる、本発明1001~1004のいずれかの方法。
[本発明1006]
前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記単量体が本質的にF(ab)断片およびFc断片からなる、本発明1001~1005のいずれかの方法。
[本発明1007]
前記修飾が、アミノ酸側鎖の修飾である、本発明1001~1006のいずれかの方法。
[本発明1008]
前記抗体が、モノクローナル抗体、二特異性抗体、またはその抗原結合断片である、本発明1004~1007のいずれかの方法。
[本発明1009]
前記ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーが、酢酸アンモニウムと重炭酸アンモニウムを含有する移動相を使用して実施される、本発明1001~1008のいずれかの方法。
[本発明1010]
前記消化されたタンパク質サンプルが、逆相液体クロマトグラフィーを用いて分離される、本発明1001~1009のいずれかの方法。
[本発明1011]
前記修飾が、酸化、二酸化、三酸化、キヌレニン、ジチオメチル、脱炭酸、ヒドロキシキヌレニン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、本発明1001~1010のいずれかの方法。
[本発明1012]
前記タンパク質医薬が、酵素で消化される、本発明1001または1002の方法。
[本発明1013]
前記酵素が、パパイン、フィカイン、エンドプロテアーゼのLys-CおよびIdeS、またはそれらの改変型からなる群から選択される、本発明1012の方法。
[本発明1014]
前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画が、2つの連続アミノ酸残基を結合させる共有結合性化学結合を切断してペプチドを形成させる酵素により消化される、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記タンパク質医薬サンプルが、流加培養、精製プロセスステップ、または製剤化原薬からのサンプルである、本発明1001~1014のいずれかの方法。
[本発明1016]
抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
前記抗体を産生する細胞を、前記抗体を産生するのに適した条件下で細胞培養において培養する、工程;
前記抗体を、前記抗体を抽出するのに適した条件下で精製する、工程;
前記抗体と賦形剤を、前記抗体を安定化するのに適した条件下で混合する、工程;
(i)前記細胞培養から、(ii)前記細胞培養から前記抗体を精製した後に、または(iii)前記精製された抗体に賦形剤を添加した後に、前記抗体のサンプルを取得する、工程;
本発明1001~1015のいずれかの方法に従い、前記抗体の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
1つもしくは複数の細胞培養、精製、または賦形剤の条件を変更して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させる、工程。
[本発明1017]
二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させるために変更される前記1つまたは複数の条件が、pH、細胞密度、アミノ酸濃度、浸透圧、成長因子の濃度、撹拌、溶存酸素、金属イオン、ガス分圧、アフィニティマトリクス、クロマトグラフィー樹脂、緩衝剤、界面活性剤、安定剤またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、本発明1016の方法。
[本発明1018]
前記細胞が、細菌細胞、酵母細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(例えばCHO K1、DXB-11 CHO、Veggie-CHO)、COS細胞(例えば、COS-7)、網膜細胞、Vero細胞、CV1細胞、腎細胞(例えばHEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK21)、HeLa細胞、HepG2細胞、WI38細胞、MRC 5細胞、Colo25細胞、HB 8065細胞、HL-60細胞、リンパ球細胞、例えば自己T細胞、Jurkat(Tリンパ球)またはDaudi(Bリンパ球)、A431(表皮)細胞、U937細胞、3T3細胞、L細胞、C127細胞、SP2/0細胞、NS-0細胞、MMT細胞、幹細胞、腫瘍細胞、および上述の細胞のいずれかに由来する細胞株からなる群から選択される、本発明1016または1017の方法。
[本発明1019]
前記細胞が、ハイブリドーマ細胞またはクアドローマ細胞である、本発明1016または1017の方法。
[本発明1020]
本発明1012~1015のいずれかの方法により作製される抗体。
[本発明1021]
改変抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
本発明1001~1015のいずれかの方法を使用して、前記抗体中の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
前記二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位のアミノ酸を改変して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用を減少させる、工程。
[本発明1022]
本発明1021の改変抗体。
[本発明1023]
前記抗体が、モノクローナル抗体、またはその抗原結合断片である、本発明1021または1022の抗体。
発明の詳細な説明
I.定義
本明細書に別段の示唆がない限り、または文脈から相反することが明白でないかぎり、本明細書において請求される本発明を記載する文脈(特に請求の範囲の文脈)において、「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」、および類似の指示対象の用語の使用は、単数および複数の両方を包含するとみなされる。
I.定義
本明細書に別段の示唆がない限り、または文脈から相反することが明白でないかぎり、本明細書において請求される本発明を記載する文脈(特に請求の範囲の文脈)において、「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」、および類似の指示対象の用語の使用は、単数および複数の両方を包含するとみなされる。
本明細書において別段の示唆が無い限り、本明細書において値の範囲の列挙は単に、当該範囲内にある別個の値のそれぞれを個々に言及するための簡潔表現法としての機能を果たすことが意図されており、個々の値のそれぞれが、それらが個々に本明細書において列挙されているように本明細書内に組み込まれる。
「約」という用語の使用は、記述される値のおよそ±10%の範囲で上回る、または下回る値を記述することが意図されている。他の実施形態では、値は、記述される値のおよそ±5%の範囲で上回る、または下回る値の範囲であってもよい。他の実施形態では、値は、記述される値のおよそ±2%の範囲で上回る、または下回る値の範囲であってもよい。他の実施形態では、値は、記述される値のおよそ±1%の範囲で上回る、または下回る値の範囲であってもよい。先行する範囲は、文脈で明白となることが意図されており、さらなる限定は示唆されない。本明細書において別段の示唆が無い限り、または文脈から相反することが明白でない限り、本明細書に記載のすべての方法は、任意の適切な順序で実施されることができる。本明細書に提示される任意の、およびすべての例の使用、または例示的文言(例えば)は単に本発明をより詳細に解説することが意図されており、別段であることが請求されない限り、本発明範囲に対して限定を与えるものではない。本明細書において、請求されていない要素を、本発明の実施に必須の要素であると示唆すると解釈されるべき文言はない。
「タンパク質」とは、ペプチド結合によって相互に結合された2つ以上のアミノ酸残基を含む分子を指す。タンパク質にはポリペプチドとペプチドが含まれ、さらに例えばグリコシル化、脂質付加、硫酸化、グルタミン酸残基のガンマ-カルボキシル化、アルキル化、ヒドロキシル化およびADP-リボシル化などの改変も含まれ得る。タンパク質は、タンパク質系薬剤を含む科学的または商業的な対象のタンパク質であってもよく、特に酵素、リガンド、受容体、抗体およびキメラタンパク質または融合タンパク質を含む。タンパク質は公知の細胞培養法を使用して様々なタイプの組み換え細胞により産生される。一般的に、遺伝子操作ヌクレオチドベクターのトランスフェクションにより細胞内に導入され(例えばキメラタンパク質をコードする配列、またはコドン最適化配列、イントロンレス配列など)、そこで当該ベクターはエピソームとして存在し、または当該細胞のゲノム内に統合され得る。
「抗体」とは、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た二つの重(H)鎖と二つの軽(L)鎖からなる免疫グロブリン分子を指す。各重鎖は、重鎖可変領域(HCVRまたはVH)と重鎖定常領域を有する。重鎖定常領域は、CH1ドメイン、ヒンジドメイン、CH2ドメインおよびCH3ドメインを含有する。各軽鎖は、軽鎖可変領域と軽鎖定常領域を有する。軽鎖定常領域は、1つのドメイン(CL)からなる。VH領域とVL領域はさらに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と、その間に配置された相補性決定領域(CDR)と名付けられた超可変性の領域に分けられ得る。VHとVLはそれぞれ3つのCDRと4つのFRから構成され、以下の順序でアミノ末端からカルボキシ末端へと配置される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。各VH/CH1鎖とVL/CL鎖が(例えばジスルフィド架橋により)会合してペア、すなわちそのN末端に抗原結合部位を有するF(ab)を形成する。ゆえに制限酵素消化の後のF(ab)[またはF(ab’)]断片は、抗原に結合することができるが、一価であり、Fc部分を有さない抗体断片である。通常、抗体は抗原結合に関して二価であり、F(ab’)2と呼称される2つのF(ab)部分を含み、上部ヒンジにおいてジスルフィド架橋により互いに連結される。F(ab’)2断片は全抗体の制限消化により生成され、Fc領域の大部分が除去されているが、ヒンジ領域の一部は損なわれずに残されており、そしてF(ab’)断片へとさらに削減され得る。「抗体」という用語は、任意のアイソタイプまたはサブクラスのグリコシル化および非グリコシル化された免疫グロブリンの両方への言及を含む。「抗体」という用語は、抗体を発現するためにトランスフェクトされた宿主細胞から単離された抗体などの組換え手段によって調製される、発現される、生成される、または単離される抗体分子を含む。抗体という用語はさらに、複数の異なるエピトープに結合することができるヘテロ四量体免疫グロブリンを含む、二特異性抗体も含む。二価抗体の構造は、異なる抗原に対する各抗原結合部位の特異性に関し、二特異性であってもよい。二特異性抗体は米国特許出願公開2010/0331527に概要が記載されており、当該特許出願は本明細書に参照により援用される。
「Fc融合タンパク質」は、2つ以上のタンパク質の一部またはすべてを含み、そのうちの1つは免疫グロブリン分子のFc部分であり、他方は自然界では一緒には存在しないものである。抗体に由来するポリペプチド(Fcドメインを含む)の様々な部分に融合された特定の異種ポリペプチドを含む融合タンパク質の調製は、例えばAshkenazi et al.,Proc.Natl.Acad.ScL USA 88:10535,1991;Byrn et al.,Nature 344:677,1990;and Hollenbaugh et al.,“Construction of Immunoglobulin Fusion Proteins”,in Current Protocols in Immunology,Suppl.4,pages 10.19.1-10.19.11,1992に記載されている。「受容体Fc融合タンパク質」は、Fc部分に結合された受容体の細胞外ドメインを1つまたは複数含み、一部の実施形態では、ヒンジ領域の後に免疫グロブリンのCH2ドメインとCH3ドメインを含む。一部の実施形態では、Fc融合タンパク質は、1つまたは複数のリガンドに結合する2つ以上の別個の受容体鎖を含有する。例えばFc融合タンパク質は、IL-1トラップまたはVEGFトラップなどのトラップである。
「細胞培養」とは、例えばフラスコまたはバイオリアクターなどの容器中での細胞の拡張または増殖を指し、限定されないが、流加培養、連続培養、灌流培養などを含む。
「MS/MS」という用語は、2つの質量分析計をタンデムに使用する質量分析技術を指す。2つの分析計(MS1とMS2)の間には、衝突ガスセルがある。MS1により選択された前駆イオンは、セル中で高圧ガス(通常、He)と衝突して断片化を受ける。
「LC-MS」という用語は、液体クロマトグラフィー-質量分析計を指し、液体クロマトグラフィー(またはHPLC)の物理的な分離能力と、質量分析計(MS)の質量分析能力を組み合わせた分析化学技術である。
「保存的アミノ酸置換」という用語は、アミノ酸を、類似した性質を有する別のアミノ酸で置き換えることを指す。このタイプの置換は、対応するタンパク質の機能障害を滅多に起こさないと予測される。
II.タンパク質医薬
1つの実施形態は、タンパク質医薬の二量体化または非共有結合性相互作用を減少させるために改変されたタンパク質医薬を提供する。そうした改変は、保存的アミノ酸置換であり得る。保存的アミノ酸置換では、アミノ酸は、類似した性質を有する別のアミノ酸へと交換される。このタイプの置換は、対応するタンパク質の機能障害を滅多に起こさないと予測される。
1つの実施形態は、タンパク質医薬の二量体化または非共有結合性相互作用を減少させるために改変されたタンパク質医薬を提供する。そうした改変は、保存的アミノ酸置換であり得る。保存的アミノ酸置換では、アミノ酸は、類似した性質を有する別のアミノ酸へと交換される。このタイプの置換は、対応するタンパク質の機能障害を滅多に起こさないと予測される。
A.対象タンパク質
1つの実施形態では、タンパク質医薬は、原核細胞または真核細胞での発現に適した、1つまたは複数の対象タンパク質を含有してもよい。例えば対象タンパク質としては、限定されないが、抗体もしくはその抗原結合断片、キメラ抗体もしくはその抗原結合断片、ScFvもしくはその断片、Fc融合タンパク質もしくはその断片、成長因子もしくはその断片、サイトカインもしくはその断片、または細胞表面受容体の細胞外ドメインもしくはその断片が挙げられる。対象タンパク質は、単一のサブユニットからなる単一ポリペプチドであってもよく、または2つ以上のサブユニットを含む複合的なマルチサブユニットタンパク質であってもよい。対象タンパク質は、バイオ医薬、食品添加物もしくは保存剤、または精製および品質標準に供される任意のタンパク質製品であってもよい。
1つの実施形態では、タンパク質医薬は、原核細胞または真核細胞での発現に適した、1つまたは複数の対象タンパク質を含有してもよい。例えば対象タンパク質としては、限定されないが、抗体もしくはその抗原結合断片、キメラ抗体もしくはその抗原結合断片、ScFvもしくはその断片、Fc融合タンパク質もしくはその断片、成長因子もしくはその断片、サイトカインもしくはその断片、または細胞表面受容体の細胞外ドメインもしくはその断片が挙げられる。対象タンパク質は、単一のサブユニットからなる単一ポリペプチドであってもよく、または2つ以上のサブユニットを含む複合的なマルチサブユニットタンパク質であってもよい。対象タンパク質は、バイオ医薬、食品添加物もしくは保存剤、または精製および品質標準に供される任意のタンパク質製品であってもよい。
一部の実施形態では、タンパク質製品(対象タンパク質)は、抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、モノクローナル抗体、多特異性抗体、二特異性抗体、抗原結合抗体断片、一本鎖抗体、ダイアボディ、トリアボディもしくはテトラボディ、二重可変ドメイン免疫グロブリン(DVD-Ig:dual variable domain immunoglobulin)と名付けられる二重特異性の四価免疫グロブリンG様分子、IgD抗体、IgE抗体、IgM抗体、IgG抗体、IgG1抗体、IgG2抗体、IgG3抗体、またはIgG4抗体である。1つの実施形態では、抗体は、IgG1抗体である。1つの実施形態では、抗体は、IgG2抗体である。1つの実施形態では、抗体は、IgG4抗体である。別の実施形態では、抗体は、キメラヒンジを含有する。さらに他の実施形態では、抗体は、キメラFcを含有する。1つの実施形態では、抗体は、キメラIgG2/IgG4抗体である。1つの実施形態では、抗体は、キメラIgG2/IgG1抗体である。1つの実施形態では、抗体は、キメラIgG2/IgG1/IgG4抗体である。
一部の実施形態では、抗体は、抗Programmed Cell Death 1抗体(例えば、米国特許出願公開US2015/0203579A1に記載される抗PD1抗体)、抗Programmed Cell Death Ligand-1(例えば、米国特許出願公開US2015/0203580A1に記載される抗PD-L1抗体)、抗Dll4抗体、抗アンジオポエチン-2抗体(例えば、米国特許第9,402,898号に記載される抗ANG2抗体)、抗アンジオポエチン様3抗体(例えば、米国特許第9,018,356号に記載される抗AngPtl3抗体)、抗血小板由来成長因子受容体抗体(例えば、米国特許第9,265,827号に記載される抗PDGFR抗体)、抗Erb3抗体、抗プロラクチン受容体抗体(例えば、米国特許第9,302,015号に記載される抗PRLR抗体)、抗補体C5抗体(例えば、米国特許出願公開US2015/0313194A1に記載される抗C5抗体)、抗TNF抗体、抗表皮成長因子受容体抗体(例えば米国特許第9,132,192号に記載される抗EGFR抗体、または米国特許出願公開US2015/0259423A1に記載される抗EGFRvIII抗体)、抗Proprotein Convertase Subtilisin Kexin-9抗体(例えば、米国特許第8,062,640号または米国特許出願公開US2014/0044730A1に記載される抗PCSK9抗体)、抗Growth And Differentiation Factor-8抗体(例えば、米国特許第8,871,209号または第9,260,515号に記載される抗GDF8抗体。抗ミオスタチン抗体としても知られる)、抗グルカゴン受容体(例えば、米国特許出願公開US2015/0337045A1またはUS2016/0075778A1に記載される抗GCGR抗体)、抗VEGF抗体、抗IL1R抗体、インターロイキン4受容体抗体(例えば、米国特許出願公開US2014/0271681A1または米国特許第8,735,095号もしくは第8,945,559号に記載される抗IL4R抗体)、抗インターロイキン6受容体抗体(例えば、米国特許第7,582,298号、第8,043,617号または第9,173,880号に記載される抗IL6R抗体)、抗IL1抗体、抗IL2抗体、抗IL3抗体、抗IL4抗体、抗IL5抗体、抗IL6抗体、抗IL7抗体、抗インターロイキン33(例えば、米国特許出願公開US2014/0271658A1またはUS2014/0271642A1に記載される抗IL33抗体)、抗呼吸器合胞体ウイルス抗体(例えば、米国特許出願公開US2014/0271653A1に記載される抗RSV抗体)、抗Cluster of differentiation 3(例えば、米国特許出願公開US2014/0088295A1およびUS20150266966A1、ならびに米国特許出願62/222,605に記載される抗CD3抗体)、抗Cluster of differentiation 20(例えば、米国特許出願公開US2014/0088295A1およびUS20150266966A1、ならびに米国特許第7,879,984号に記載される抗CD20抗体)、抗CD19抗体、抗CD28抗体、抗Cluster of Differentiation-48(例えば、米国特許第9,228,014号に記載される抗CD48抗体)、抗Fel d1抗体(例えば、米国特許第9,079,948号に記載される)、抗中東呼吸器症候群ウイルス(例えば、米国特許出願公開US2015/0337029A1に記載される抗MERS抗体)、抗エボラウイルス抗体(例えば、米国特許出願公開US2016/0215040に記載される)、抗ジカウイルス抗体、抗Lymphocyte Activation Gene 3抗体(例えば、抗LAG3抗体、または抗CD223抗体)、抗神経成長因子抗体(例えば、米国特許出願公開US2016/0017029ならびに米国特許第8,309,088号および第9,353,176号に記載される抗NGF抗体)、および抗Activin A抗体からなる群から選択される。一部の実施形態では、二特異性抗体は、抗CD3x抗CD20二特異性抗体(米国特許出願公開US2014/0088295A1およびUS20150266966A1に記載される)、抗CD3x抗Mucin 16二特異性抗体(たとえば抗CD3x抗Muc16二特異性抗体)、および抗CD3x抗前立腺特異的膜抗原二特異性抗体(たとえば抗CD3x抗PSMA二特異性抗体)からなる群から選択される。一部の実施形態では、対象タンパク質は、アブシキシマブ(abciximab)、アダリムマブ(adalimumab)、アダリムマブ-atto(adalimumab-atto)、ado-トラスツズマブ(ado-trastuzumab)、アレムツズマブ(alemtuzumab)、アリロクマブ(alirocumab)、アテゾリズマブ(atezolizumab)、アベルマブ(avelumab)、バシリキシマブ(basiliximab)、ベリムマブ(belimumab)、ベンラリズマブ(benralizumab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、ベズロトクスマブ(bezlotoxumab)、ブリナツモマブ(blinatumomab)、ブレンツキシマブ ベドチン(brentuximab vedotin)、ブロダルマブ(brodalumab)、カナキヌマブ(canakinumab)、カプロマブ ペンデチド(capromab pendetide)、セルトリズマブ ペゴル(certolizumab pegol)、セミプリマブ(cemiplimab)、セツキシマブ(cetuximab)、デノスマブ(denosumab)、ジヌツキシマブ(dinutuximab)、デュピリマブ(dupilumab)、デュルバルマブ(durvalumab)、エクリズマブ(eculizumab)、エロツズマブ(elotuzumab)、エミシズマブ-kxwh(emicizumab-kxwh)、エムタンシンアリロクマブ(emtansinealirocumab)、(エビナクマブ(evinacumab)、エボロクマブ(evolocumab)、ファシヌマブ(fasinumab)、ゴリムマブ(golimumab)、グセルクマブ(guselkumab)、イブリツモマブ チウキセタン(ibritumomab tiuxetan)、イダルシズマブ(idarucizumab)、インフリキシマブ(infliximab)、インフリキシマブ-abda(infliximab-abda)、インフリキシマブ-dyyb(infliximab-dyyb)、イピリムマブ(ipilimumab)、イキセキズマブ(ixekizumab)、メポリズマブ(mepolizumab)、ネシツムマブ(necitumumab)、ネスバクマブ(nesvacumab)、ニボルマブ(nivolumab)、オビルトキサキシマブ(obiltoxaximab)、オビヌツズマブ(obinutuzumab)、オクレリズマブ(ocrelizumab)、オファツムマブ(ofatumumab)、オララツマブ(olaratumab)、オマリズマブ(omalizumab)、パニツムマブ(panitumumab)、ペムブロリズマブ(pembrolizumab)、ペルツズマブ(pertuzumab)、ラムシルマブ(ramucirumab)、ラニビズマブ(ranibizumab)、ラキシバクマブ(raxibacumab)、レスリズマブ(reslizumab)、リヌクマブ(rinucumab)、リツキシマブ(rituximab)、サリルマブ(sarilumab)、セクキヌマブ(secukinumab)、シルツキシマブ(siltuximab)、トシリズマブ(tocilizumab)、トシリズマブ(tocilizumab)、トラスツズマブ(trastuzumab)、トレボグルマブ(trevogrumab)、ウステキヌマブ(ustekinumab)、およびベドリズマブ(vedolizumab)からなる群から選択される。
一部の実施形態では、対象タンパク質は、Fc部分と別のドメインを含有する組み換えタンパク質(例えばFc融合タンパク質)である。一部の実施形態では、Fc融合タンパク質は、受容体Fc融合タンパク質であり、Fc部分に連結された受容体の細胞外ドメインを1つまたは複数含有する。一部の実施形態では、Fc部分は、ヒンジ領域、それに続いてIgGのCH2ドメインおよびCH3ドメインを含有する。一部の実施形態では、受容体Fc融合タンパク質は、単一のリガンドまたは複数のリガンドのいずれかに結合する2つ以上の別個の受容体鎖を含有する。例えばFc融合タンパク質は、TRAPタンパク質であり、例えばIL-1トラップ(例えば、リロナセプト(rilonacept)であり、これはhIgG1のFcに融合されたIl-1R1細胞外領域に融合されたIL-1RAcPリガンド結合領域を含有する;米国特許第6,927,004号を参照のこと。当該特許はその全体で参照により本明細書に援用される)、またはVEGFトラップ(例えばアフリベルセプト(aflibercept)またはziv-アフリベルセプト(ziv-aflibercept)であり、これはhIgG1のFcに融合されたVEGF受容体Flk1のIgドメイン3に融合されたVEGF受容体Flt1のIgドメイン2を含有する;米国特許第7,087,411号および第7,279,159号を参照のこと)である。他の実施形態では、Fc融合タンパク質は、ScFv-Fc融合タンパク質であり、これは例えばFc部分に連結された抗体の可変重鎖断片および可変軽鎖断片などの1つまたは複数の抗原結合ドメインのうちの1つまたは複数を含有する。
B.タンパク質の製造方法
1つの実施形態では、タンパク質医薬は、流加細胞培養で製造される。タンパク質製造において、「流加細胞培養」または「流加培養」とは、細胞と培養培地が最初に培養管に供給され、そして追加の培養栄養素が個別の増分で培養中にゆっくりと培養物に供給される回分培養のことを指す。培養終了前に定期的な細胞および/または産生物の回収を伴う場合と伴わない場合がある。流加培養には「半連続的流加培養」が含まれる。この培養では定期的に全培養物(細胞と培地を含み得る)が除去され、新たな培地で置き換えられる。流加培養は、シンプルな「回分培養」とは区別される。回分培養では、細胞培養のためのすべての構成要素(動物細胞とすべて培養栄養素を含む)が、培養プロセスの開始時に培養管に供給される。標準的な流加培養プロセス中に培養管から上清が除去されない限りにおいては、流加培養は「灌流培養」とは異なり得る。灌流培養では、細胞は例えばろ過により培養物中に残され、培養培地が連続的に、または断続的に導入され、培養管から除去される。しかし検証目的で流加細胞培養中にサンプルが取り出されることは予期される。流加培養プロセスは、最大作動量および/または最大タンパク質産生に達したと決定されるまで継続され、その後、タンパク質が回収される。
1つの実施形態では、タンパク質医薬は、流加細胞培養で製造される。タンパク質製造において、「流加細胞培養」または「流加培養」とは、細胞と培養培地が最初に培養管に供給され、そして追加の培養栄養素が個別の増分で培養中にゆっくりと培養物に供給される回分培養のことを指す。培養終了前に定期的な細胞および/または産生物の回収を伴う場合と伴わない場合がある。流加培養には「半連続的流加培養」が含まれる。この培養では定期的に全培養物(細胞と培地を含み得る)が除去され、新たな培地で置き換えられる。流加培養は、シンプルな「回分培養」とは区別される。回分培養では、細胞培養のためのすべての構成要素(動物細胞とすべて培養栄養素を含む)が、培養プロセスの開始時に培養管に供給される。標準的な流加培養プロセス中に培養管から上清が除去されない限りにおいては、流加培養は「灌流培養」とは異なり得る。灌流培養では、細胞は例えばろ過により培養物中に残され、培養培地が連続的に、または断続的に導入され、培養管から除去される。しかし検証目的で流加細胞培養中にサンプルが取り出されることは予期される。流加培養プロセスは、最大作動量および/または最大タンパク質産生に達したと決定されるまで継続され、その後、タンパク質が回収される。
1つの実施形態では、連続的細胞培養で製造されるタンパク質医薬を提供する。「連続的細胞培養」という文言は、細胞を連続的に増殖させるために使用される、通常は特に増殖期で使用される技術に関する。例えば細胞の定常供給が必要とされる場合、または特定の対象タンパク質の産生が必要とされる場合、細胞培養は特定の増殖期に維持される必要がある場合がある。ゆえに細胞をその特定の相に維持するためには、その状態は連続的にモニタリングされ、状況に応じて調整されなければならない。
タンパク質医薬の製造に使用される細胞培養には、細胞培養培地が含まれる。「細胞培養培地」および「培養培地」という用語は、哺乳動物細胞の増殖に使用される栄養溶液を指し、典型的には、細胞増殖を強化するために必要な栄養素、例えば炭水化物エネルギー源、必須アミノ酸(例えばフェニルアラニン、バリン、スレオニン、トリプトファン、メチオニン、ロイシン、イソロイシン、リシンおよびヒスチジン)および非必須アミノ酸(例えばアラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、プロリン、セリンおよびチロシン)、微量元素、エネルギー源、脂質、ビタミンなどを供給する。細胞培養培地は、抽出物、例えば血清またはペプトン(加水分解物)を含有してもよく、それらは細胞増殖をサポートする原材料を供給する。培地は、動物由来の抽出物の代わりに酵母由来抽出物または大豆抽出物を含有してもよい。化学的に規定された培地とは、化学的構成要素がすべて判明している(すなわち公知の化学的構造を有する)細胞培養培地を指す。化学的に規定された培地は、例えば血清由来ペプトンまたは動物由来ペプトンなどの動物に由来する構成要素を完全に含まない。1つの実施形態では、培地は、化学的に規定された培地である。
溶液は、ホルモンおよび成長因子をはじめとする、最小比率を超える増殖および/または生存を強化する構成要素も含有してもよい。培養される特定の細胞の生存と増殖に最適なpHと塩濃度に溶液は製剤化されてもよい。
「細胞株」とは、細胞の連続的な継代を介した、または細胞の継代培養を介した特定の系統に由来する細胞を指す。「細胞」という用語は、「細胞群」と相互交換可能に使用される。
「細胞」という用語は、組み換え型核酸配列の発現に好適な任意の細胞を含む。細胞には、原核細胞および真核細胞の細胞、例えば細菌細胞、哺乳動物細胞、ヒト細胞、非ヒト動物細胞、鳥類細胞、昆虫細胞、酵母細胞、またはハイブリドーマもしくはクアドローマなどの細胞融合物が含まれる。ある一定の実施形態では、細胞は,ヒト、サル、類人猿、ハムスター、ラット、またはマウスの細胞である。他の実施形態では、細胞は、以下の細胞から選択される:チャイニーズハムスター卵巣(CHO)(例えばCHO K1、DXB-11 CHO、Veggie-CHO)、COS(例えばCOS-7)、網膜細胞、Vero、CV1、腎臓(例えばHEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK21)、HeLa、HepG2、WI38、MRC 5、Colo25、HB 8065、HL-60、リンパ球、例えばJurkat(Tリンパ球)またはDaudi(Bリンパ球)、A431(表皮)、U937、3T3、L細胞、C127細胞、SP2/0、NS-0、MMT細胞、幹細胞、腫瘍細胞、および前述の細胞に由来する細胞株。一部の実施形態では、細胞は、1つまたは複数のウイルス遺伝子を含む。例えば網膜細胞は、ウイルス遺伝子を発現する(例えばPER.C6(登録商標)細胞)。一部の実施形態では、細胞は、CHO細胞である。他の実施形態では、細胞は、CHO K1細胞である。
タンパク質を精製する方法は当分野において公知である。細胞培養を行い、タンパク質の回収を行った後、医薬に多数の精製工程を行って不純物を取り除いてもよく、不純物としては細胞培養プロセスと関連した宿主細胞タンパク質、および医薬の異常型が挙げられる。クロマトグラフィーの形態は公知であり、例えば「アフィニティークロマトグラフィー」は、等電点、疎水性、またはサイズといったタンパク質の一般的な性質ではなく、タンパク質間の特異的で可逆的な相互作用を利用して、クロマトグラフィー分離を行うクロマトグラフィー法である。「プロテインAアフィニティークロマトグラフィー」または「プロテインAクロマトグラフィー」とは、免疫グロブリン分子のFc部分に対するプロテインAのIgG結合ドメインのアフィニティを利用する特異的アフィニティークロマトグラフィー法を指す。このFc部分には、ヒトまたは動物の免疫グロブリン定常ドメインのCH2およびCH3、またはそれらに実質的に類似している免疫グロブリンドメインが含有される。クロマトグラフィー法または分離方法の他の形態としては、限定されないが、以下が挙げられる:プロテインGアフィニティークロマトグラフィー、Hisタグ化アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換(弱カチオン、弱アニオン、強カチオン、強アニオン)クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー。それぞれの方法には、限定されないが、樹脂の電荷およびサイズ、洗浄条件、pH、ロード量、ロード濃度などをはじめとする適切条件の最適化が必要である。限外ろ過法および透析ろ過法も、精製プロセスにおいて予期される。
タンパク質を製剤化する方法は当分野において公知である。本発明の医薬には、本発明の抗原結合分子(例えば抗体)を含有する液状医薬組成物が含まれる。本発明の医薬組成物は、適切な担体、賦形剤、および輸送、送達、忍容性などの改善をもたらす他の剤とともに製剤化される。数多くの適切な製剤が、すべての薬剤師に公知の以下の処方集に見出され得る:Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Company,Easton,PA。例えば賦形剤としては、安定剤、緩衝剤、張性調節剤(tonicifier)、界面活性剤、有機溶媒、塩またはそれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、安定剤は、ポリオール、糖、アミノ酸、非イオン性界面活性剤、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。一部の実施形態では、張性調節剤は、糖、アミノ酸、塩、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。一部の実施形態では、医薬品は、当該医薬の液状製剤、または再構成される凍結乾燥製剤である。一部の実施形態では、医薬は、共製剤であり、2種以上の異なる抗体を含有する。
III.タンパク質中の二量体化インターフェースを特徴解析するための方法
タンパク質の凝集は、モノクローナル抗体の製造において未だ主要な懸念点である。純度、有効性、および免疫原性に影響を与える可能性があるために、凝集メカニズムを理解し、適切な制御戦略を実装して製品の質を保証できるようにすることが重要である。mAb分子中の二量体化インターフェースのマッピングは、mAb二量体のその複雑性と不均一性のために未だ困難な課題である。水素-重水素交換質量分析(HDX MS:hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry)により、タンパク質-タンパク質の相互作用の解明には成功しているが、mAb二量体化インターフェースの解明にはほとんど至っておらず、恐らくこれはタンパク質側鎖の相互作用を検出する方法に限界があるためと思われる。
タンパク質の凝集は、モノクローナル抗体の製造において未だ主要な懸念点である。純度、有効性、および免疫原性に影響を与える可能性があるために、凝集メカニズムを理解し、適切な制御戦略を実装して製品の質を保証できるようにすることが重要である。mAb分子中の二量体化インターフェースのマッピングは、mAb二量体のその複雑性と不均一性のために未だ困難な課題である。水素-重水素交換質量分析(HDX MS:hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry)により、タンパク質-タンパク質の相互作用の解明には成功しているが、mAb二量体化インターフェースの解明にはほとんど至っておらず、恐らくこれはタンパク質側鎖の相互作用を検出する方法に限界があるためと思われる。
これらの障害を克服するために、包括的なMSをベースとした方法により、タンパク質の不均一な二量体化インターフェース(共有結合性と非共有結合性の両方)のマッピングを成功させるための新たな方法とシステムが提供される。二量体化インターフェースのマッピングのための戦略例を、図1に提示する。タンパク質は、抗体、その抗原結合断片、組み換えタンパク質、または融合タンパク質であってもよい。
A.非共有結合性相互作用部位の特徴解析方法
1つの実施形態は、タンパク質のペプチド/残基レベルで二量体化インターフェースを決定する方法を提供するものである。方法の例としては、タンパク質二量体サンプルをサブドメインへと消化する工程と、消化されたタンパク質サンプル混合物を標識する工程と、標識された二量体サブドメイン断片および単量体サブドメイン断片を単離する工程と、標識されたサンプルにペプチドマッピングを行い、二量体中、および単量体中の標識度を決定および比較する工程と、を含む。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
1つの実施形態は、タンパク質のペプチド/残基レベルで二量体化インターフェースを決定する方法を提供するものである。方法の例としては、タンパク質二量体サンプルをサブドメインへと消化する工程と、消化されたタンパク質サンプル混合物を標識する工程と、標識された二量体サブドメイン断片および単量体サブドメイン断片を単離する工程と、標識されたサンプルにペプチドマッピングを行い、二量体中、および単量体中の標識度を決定および比較する工程と、を含む。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
1つの実施形態では、ペプチドが単離され、そしてペプチドマッピングにより分析されて、非共有結合性相互作用部位の場所が決定される。ペプチド/残基レベルで、非共有結合性二量体化インターフェースの場所を決定する別の実施形態では、富化mAb二量体サンプルが、F(ab)[またはF(ab’)]ホモ二量体、F(ab)[またはF(ab’)]単量体、およびFcの単量体の混合物へと消化され、次いで共有結合性標識実験が行われ、そのあとにSEC-分別、トリプシン消化、およびLC-MS分析が行われて、ペプチド/残基レベルでの標識度の定量と比較が行われた。ペプチド/残基レベルで、非共有結合性二量体化インターフェースの場所を決定するさらに別の実施形態では、富化mAb二量体サンプルが、F(ab)[またはF(ab’)]ホモ二量体、F(ab)[またはF(ab’)]単量体、およびFcの単量体の混合物へと消化され、次いでシングルFPOP(fast photochemical oxidation of proteins:タンパク質の迅速光化学的酸化)標識実験が行われ、そのあとにSEC-分別、トリプシン消化、およびLC-MS分析が行われて、ペプチド/残基レベルでの標識度の定量と比較が行われた。本開示方法の工程の詳細は以下に提示される。
1.タンパク質二量体の断片化
1つの実施形態では、例えば抗体などのタンパク質医薬は細胞培養から取得され、二量体が富化されて、富化二量体サンプルが提供される。富化二量体サンプルは、限定されないが、液体クロマトグラフィーをはじめとする様々な富化技術を使用して製造され得る。好ましい液体クロマトグラフィー法としては、限定されないが、サイズ排除クロマトグラフィーが挙げられる。一部の実施形態では、富化二量体サンプルは、二量体以外のいくつかのタンパク質凝集物を含有する。ゆえに富化二量体サンプルは二量体のみで構成される必要はない。1つの実施形態では、富化二量体サンプルは、50%超の二量体を含有する。
1つの実施形態では、例えば抗体などのタンパク質医薬は細胞培養から取得され、二量体が富化されて、富化二量体サンプルが提供される。富化二量体サンプルは、限定されないが、液体クロマトグラフィーをはじめとする様々な富化技術を使用して製造され得る。好ましい液体クロマトグラフィー法としては、限定されないが、サイズ排除クロマトグラフィーが挙げられる。一部の実施形態では、富化二量体サンプルは、二量体以外のいくつかのタンパク質凝集物を含有する。ゆえに富化二量体サンプルは二量体のみで構成される必要はない。1つの実施形態では、富化二量体サンプルは、50%超の二量体を含有する。
例えばmAb二量体を形成する非共有結合性相互作用が保存されているタンパク質製品の断片化または消化は、化学的および酵素的な技術を含む、しばしば制限消化と呼ばれる従来技術を使用して実現することができる。1つの実施形態では、mAb二量体サンプルは、ネイティブ条件下でプロテアーゼを使用して消化され、例えばF(ab)ホモ二量体、F(ab)単量体およびFc単量体の混合物などの様々なFab断片およびFc断片を生成する。プロテアーゼの例は、エンドプロテアーゼのLysCである。他のプロテアーゼとしてはパパインとフィカイン(ficain)が挙げられる。1つの実施形態では、mAb二量体は、10mM Tris-HCl(pH7.5)中で希釈され、次いでエンドプロテアーゼのLys-C(タンパク質:酵素=400:1)とともにインキュベートされてもよい。この制限消化処置により、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してN末端側にあるLys残基で重鎖が特異的に切断され、Fab断片とFc断片が生成される。混合物中で、二量体種に由来する任意の非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab)-F(ab))が維持される。
別の実施形態では、mAb二量体サンプルは、ネイティブ条件下で、FabRICATOR(登録商標)という名称で販売されているIdeSプロテアーゼで、F(ab’)2と、Fc*断片(すなわち非共有結合性相互作用により相互作用する2つのFcポリペプチド。本明細書においてFc単量体と呼称される)とに消化される。mAb二量体は最初に10mM Tris-HCl(pH8.0)中で希釈され、次いでFabRICATOR(登録商標)(タンパク質1μg当たり1IUBミリ単位)で消化されてもよい。この制限消化処置は、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してC末端側の部位の2つのGly残基の間で特異的に切断する。この処置によって、1つのF(ab’)2断片と、非共有結合性相互作用を介して相互に結合する2つの同一のFc/2断片(Fc*)が生じる。次いで消化混合物を還元剤とともにインキュベートして、鎖間ジスルフィド結合を還元しながら、鎖内ジスルフィド結合は損なわずに維持してもよい。結果として、F(ab’)2断片は、2つのF(ab’)断片へと還元され、FdとLCは非共有結合性相互作用を介して相互に結合する。混合物中で、二量体種に由来する非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab’)-F(ab’))もまた維持される。
使用され得る還元剤の例としては、限定されないが、ジチオスレイトール(DTT、CAS 3483-12-3)、ベータ-メルカプトエタノール(BME、2BME、2-ME、b-mer、CAS 60-24-2)、2-アミノエタンチオール(2-MEA-HCl、システアミン-HClとも呼ばれる、CAS 156-57-0)、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP、CAS 5961-85-3)、塩酸システイン(Cys-HCl、CAS 52-89-1)、または2-メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム塩(MESNA)が挙げられる。タンパク質結合を還元する他の方法も当分野に公知であり、例えば固定化還元カラムが挙げられ、このカラムはチオール系還元剤が固定化された樹脂を含有しており、ペプチドおよびタンパク質のジスルフィド結合の固相還元が可能である。ポリペプチド間の化学的相互作用の減少に適した酸化剤を含む還元剤も予期される。
2.タンパク質断片の標識
i.カルボキシル基の標識
1つの実施形態では、消化されたmAbサンプルは、カルボキシル基標識を使用して標識される。カルボキシル基のフットプリンティングは、タンパク質の立体構造、および相互作用の研究に普遍的に使用されている共有結合標識技術であり、Asp残基およびGlu残基の側鎖を、グリシンエチルエステル塩酸塩(GEE:glycine ethyl ester hydrochloride)で標識する。GEE標識反応において、タンパク質の表面に配置されたAsp残基およびGlu残基のカルボキシル基は容易に修飾される一方で、タンパク質構造の内部に埋もれた場合にはほとんど、または全く修飾を受けない。1つの実施形態では、消化サンプルを0.2Mの1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)および2MのGEEと混合し、1時間室温でインキュベートしてもよい。GEE標識反応は、1MのTris-HCl(pH8)を添加することでクエンチされ得る。1つの実施形態では、その後、サンプル溶液を濃縮してもよい。サンプルを濃縮する方法は当分野に公知である。例示的な方法としては、限定されないが、膜透析、沈殿または塩析、セルロース膜濃縮装置、および遠心分離が挙げられる。好ましい実施形態では、サンプルは例えばUltracel-10K遠心フィルターを使用した遠心分離により濃縮される。
i.カルボキシル基の標識
1つの実施形態では、消化されたmAbサンプルは、カルボキシル基標識を使用して標識される。カルボキシル基のフットプリンティングは、タンパク質の立体構造、および相互作用の研究に普遍的に使用されている共有結合標識技術であり、Asp残基およびGlu残基の側鎖を、グリシンエチルエステル塩酸塩(GEE:glycine ethyl ester hydrochloride)で標識する。GEE標識反応において、タンパク質の表面に配置されたAsp残基およびGlu残基のカルボキシル基は容易に修飾される一方で、タンパク質構造の内部に埋もれた場合にはほとんど、または全く修飾を受けない。1つの実施形態では、消化サンプルを0.2Mの1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)および2MのGEEと混合し、1時間室温でインキュベートしてもよい。GEE標識反応は、1MのTris-HCl(pH8)を添加することでクエンチされ得る。1つの実施形態では、その後、サンプル溶液を濃縮してもよい。サンプルを濃縮する方法は当分野に公知である。例示的な方法としては、限定されないが、膜透析、沈殿または塩析、セルロース膜濃縮装置、および遠心分離が挙げられる。好ましい実施形態では、サンプルは例えばUltracel-10K遠心フィルターを使用した遠心分離により濃縮される。
ii.タンパク質の迅速光化学酸化(FPOP:fast photochemical oxidation of proteins)
1つの実施形態では、消化されたmAbサンプルは、FPOPを使用して標識される。FPOPは、確立されたヒドロキシルラジカル標識法であり、マイクロ秒の時間スケールでタンパク質をアミノ酸残基の側鎖で標識し、タンパク質-タンパク質/リガンドの相互作用の研究に広く適用されている。1つの実施形態では、mAb断片と非共有結合断片二量体を含有する消化されたmAb二量体は、例えばPBS(pH7.4)などの適切な緩衝液へと緩衝液交換される。クエンチ剤は素早くOHラジカルと反応し、そして標識中には回避されなければならないため、緩衝液交換が必要な場合がある。普遍的なクエンチ剤としては、限定されないが、例えばTris-HClなどの特定の緩衝溶液、ならびにグリセロールおよびDTTなどの化学物質が挙げられる。
1つの実施形態では、消化されたmAbサンプルは、FPOPを使用して標識される。FPOPは、確立されたヒドロキシルラジカル標識法であり、マイクロ秒の時間スケールでタンパク質をアミノ酸残基の側鎖で標識し、タンパク質-タンパク質/リガンドの相互作用の研究に広く適用されている。1つの実施形態では、mAb断片と非共有結合断片二量体を含有する消化されたmAb二量体は、例えばPBS(pH7.4)などの適切な緩衝液へと緩衝液交換される。クエンチ剤は素早くOHラジカルと反応し、そして標識中には回避されなければならないため、緩衝液交換が必要な場合がある。普遍的なクエンチ剤としては、限定されないが、例えばTris-HClなどの特定の緩衝溶液、ならびにグリセロールおよびDTTなどの化学物質が挙げられる。
・OH標識は、タンパク質の天然立体構造に対して立体構造変化をもたらす場合がある。1つの実施形態では、スカベンジャーを使用してOHラジカルの持続時間を制御してもよく、それによりタンパク質は過度に標識されず、立体構造変化を受けた過剰標識タンパク質ではなく、天然立体構造が確実に捕捉されるようになる。使用され得るスカベンジャーの例としては、限定されないが、Cys、Trp、Tyr、Met、His、Phe、Arg、Ile、Leu、Val、Pro、Gln、ThrおよびLysが挙げられる。好ましい実施形態では、スカベンジャーは、Hisである。緩衝液交換された混合物は、PBSおよび濃縮スカベンジャー溶液およびH2O2ストック溶液と最初に混合されてもよい。Hisは、200~500μMの濃度で添加されてもよい。His濃度は、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475または500μMであってもよい。例示的混合物は、1mg/mLのmAb消化混合物、350μMのHisおよび20mMのH2O2を含有して、100μLの最終溶液を生成する。1つの実施形態では、H2O2は、FPOP用の管への溶液の注入の直前に添加されてもよい。
タンパク質の酸化標識は、ポアソン分布による、非修飾、+16Da種、+32Da種、および+48Da種の強度のモデリングによりモニタリングされてもよい。酸素付加状態の分布値は、ポアソン分布に対する適合度(goodness-of-fit)に関して検証されてもよい。1つの実施形態では、予測ポアソン分布に適合しないデータは、タンパク質の過剰標識を示唆する。あるいは、データがポアソンモデルに適合する場合、タンパク質の過剰標識を伴わずに、充分な標識がなされている。
1つの実施形態では、サンプルは、100μLの気密シリンジにロードされ、150μm内径の石英シリカ管に連結されたシリンジポンプを介して導入されてもよい。管は、レーザービームに面する中心に透明な窓を有してもよい。レーザーは、例えばKrFエキシマレーザーなどのエキシマレーザーであってもよい。任意の市販のエキシマレーザー、例えばCOMPex 50レーザー(Coherent Inc.)を使用してもよい。KrFエキシマレーザーの出力は、約100~150mJ/パルスであってもよい。好ましい実施形態では、レーザーの出力は、約100~120mJ/パルスであってもよい。レーザーのパルス周波数は、6Hzで設定されてもよい。サンプル管の透明窓でのレーザービームの幅は、約1.5mm~3.0mmであってもよい。レーザーの幅は、1.5mm、1.75mm、2mm、2.25mm、2.5mm、2.75mmまたは3mmであってもよい。レーザーの出力は、経時的に変動してもよい。ゆえに1つの実施形態では、標識の一貫性を最大化するために、同じ設定の標識実験を同じ日に実施してもよい。別の実施形態では、実行ごとの標識効率の変動をモニタリングするために線量計を加えてもよい。
パルスレーザーをオンにした後、サンプル溶液を、例えば23.86μL/分の流速で管に注入してもよい。流速は、管内径、レーザー周波数、および測定されるレーザービームの幅に従い調整されてもよい。流速は、・OH曝露と反応の反復を回避するために、20%の排泄量が適切に確保されなければならない。1つの実施形態では、キャピラリーのアウトフローは、残留H2O2を還元させる溶液を含有するバイアルへと集められてもよい。残留H2O2の還元は、還元剤、抗酸化剤、またはそれらの組み合わせを使用して実施されてもよい。非酵素的抗酸化剤の例としては、限定されないが、ビタミンA、ビタミンC、ビタミンE、ベータカロテン、カロテン、タウリン、ヒポタウリン、グルタチオン、セレニウム、亜鉛、メチオニン、およびユビキノンが挙げられる。酵素的抗酸化剤としては、限定されないが、SOD、カタラーゼ、グルタレドキシン、およびグルタチオンレダクターゼが挙げられる。好ましい実施形態では、残留H2O2を還元する溶液は、メチオニンとカタラーゼを含有する。標識されたサンプルのアウトフロー溶液は、例えばUltracel-10K遠心フィルターを使用した遠心分離により濃縮されてもよい。
iii.標識されたmAb断片の二量体および単量体の単離
1つの実施形態では、共有結合標識されたサンプル混合物は、例えばBEH(登録商標)SECカラムなどのサイズ排除クロマトグラフィーを使用して分離されてもよい。SEC分離およびUV検出(280nm)の後、二量体断片と単量体断片が収集されトリプシンペプチドマッピング分析が行われてもよい
1つの実施形態では、共有結合標識されたサンプル混合物は、例えばBEH(登録商標)SECカラムなどのサイズ排除クロマトグラフィーを使用して分離されてもよい。SEC分離およびUV検出(280nm)の後、二量体断片と単量体断片が収集されトリプシンペプチドマッピング分析が行われてもよい
本開示方法は、本明細書に提示される分別(制限消化)および標識の工程の任意の特定の順序に限定されないことを理解されたい。
iv.標識された二量体断片のペプチドマッピング
1つの実施形態では、二量体分画と単量体分画に、トリプシンペプチドマッピングが行われてもよい。トリプシンペプチドマッピングの方法は当分野に公知である。1つの実施形態では、二量体分画と単量体分画は、例えばSpeedVac中で乾燥され、8Mの尿素、5mMのジチオスレイトール(DTT)および0.1MのTris-HCl(pH7.5)を含有する溶液中で再構成され、その後にトリプシンペプチドマッピングが行われる。変性され、還元されたサンプルは、暗室において30分間、10mMのヨードアセトアミド(IAA:iodoacetamide)でアルキル化されてもよい。次いでサンプル溶液は、尿素濃度を下げるために0.1MのTris-HCl(pH7.5)で希釈され、1:20(w/w)の酵素:基質の比率で一晩、37℃でトリプシン消化されてもよい。消化は、10%のギ酸(FA:formic acid)を各消化タンパク質サンプルに添加することで停止され得る。次いで逆相UPLCでサンプルが分離され、その後にオンライン質量分析が為されて、ペプチドの質量が決定され、ペプチドのアイデンティティが確認されてもよい。1つの実施形態では、MSおよびMS/MS実験は、MS/MS実験中のペプチド断片化に採用される高エネルギー衝突解離(HCD:higher-energy collisional dissociation)を備えたThermo Q Exactive Plus MSシステム上で実施される。
1つの実施形態では、二量体分画と単量体分画に、トリプシンペプチドマッピングが行われてもよい。トリプシンペプチドマッピングの方法は当分野に公知である。1つの実施形態では、二量体分画と単量体分画は、例えばSpeedVac中で乾燥され、8Mの尿素、5mMのジチオスレイトール(DTT)および0.1MのTris-HCl(pH7.5)を含有する溶液中で再構成され、その後にトリプシンペプチドマッピングが行われる。変性され、還元されたサンプルは、暗室において30分間、10mMのヨードアセトアミド(IAA:iodoacetamide)でアルキル化されてもよい。次いでサンプル溶液は、尿素濃度を下げるために0.1MのTris-HCl(pH7.5)で希釈され、1:20(w/w)の酵素:基質の比率で一晩、37℃でトリプシン消化されてもよい。消化は、10%のギ酸(FA:formic acid)を各消化タンパク質サンプルに添加することで停止され得る。次いで逆相UPLCでサンプルが分離され、その後にオンライン質量分析が為されて、ペプチドの質量が決定され、ペプチドのアイデンティティが確認されてもよい。1つの実施形態では、MSおよびMS/MS実験は、MS/MS実験中のペプチド断片化に採用される高エネルギー衝突解離(HCD:higher-energy collisional dissociation)を備えたThermo Q Exactive Plus MSシステム上で実施される。
v.二量体化インターフェースの特定と特徴解析
カルボン酸基標識に関する1つの実施形態では、GEE標識トリプシンペプチドの特定のために、LC-MS/MSデータは、例えばBYONIC(商標)(Protein Metrics社)などのソフトウェアを利用して、Asp残基とGlu残基に限定したGEE1(+85.0522)およびGEE2(+57.0209)の可変修飾を伴う対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースまたはサーチエンジンに対して検索される。Asp/Glu残基を含有する各トリプシンペプチド上のGEE標識度を定量するために、GEE標識ペプチドと天然ペプチドの両方の最初のアイソトープピークのm/zに基づき、抽出イオンクロマトグラム(EIC:extracted ion chromatogram)を作成し、抽出ピーク面積を積分する。各GEE標識ペプチドの百分率は、対応するEICピーク面積を使用し、標識ペプチドと天然ペプチドのピーク面積の総計と比較して算出される。トリプシンペプチドが複数のAsp残基およびGlu残基を含有する場合には、異なる保持時間で溶出するGEE標識ペプチドを最初にMS/MSスペクトルに対して検証して標識部位を確認し、その後に対応するEICピーク面積を使用して、部位特異的な標識百分率を算出する。最後に、各トリプシンペプチドまたは残基に関して、GEE標識度を二量体分画と単量体分画の間で比較する。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
カルボン酸基標識に関する1つの実施形態では、GEE標識トリプシンペプチドの特定のために、LC-MS/MSデータは、例えばBYONIC(商標)(Protein Metrics社)などのソフトウェアを利用して、Asp残基とGlu残基に限定したGEE1(+85.0522)およびGEE2(+57.0209)の可変修飾を伴う対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースまたはサーチエンジンに対して検索される。Asp/Glu残基を含有する各トリプシンペプチド上のGEE標識度を定量するために、GEE標識ペプチドと天然ペプチドの両方の最初のアイソトープピークのm/zに基づき、抽出イオンクロマトグラム(EIC:extracted ion chromatogram)を作成し、抽出ピーク面積を積分する。各GEE標識ペプチドの百分率は、対応するEICピーク面積を使用し、標識ペプチドと天然ペプチドのピーク面積の総計と比較して算出される。トリプシンペプチドが複数のAsp残基およびGlu残基を含有する場合には、異なる保持時間で溶出するGEE標識ペプチドを最初にMS/MSスペクトルに対して検証して標識部位を確認し、その後に対応するEICピーク面積を使用して、部位特異的な標識百分率を算出する。最後に、各トリプシンペプチドまたは残基に関して、GEE標識度を二量体分画と単量体分画の間で比較する。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
FPOP標識の1つの実施形態では、LC-MS/MSデータは、すべて公知の酸化標識産物を含む対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースに対して最初に検索され(表1)、すべての標識産物/ペプチドが特定される。ペプチド上の修飾部位は、MS/MS情報に基づき特定され、精密なm/zにより確認される。特定ペプチドに対する修飾度は、以下のように算出された:
式中、Ioxは、修飾ペプチドの強度であり(Met酸化は、非標識サンプルの操作の間に導入されたMetに対する酸化の可能性があるために除外された)、Iは、非修飾ペプチドの強度である。残基レベルでの酸化標識の定量的分析は、二量体と単量体の間の修飾度の差異をペプチドレベルで示すペプチド、およびMet残基を含有するペプチドに対しても実施される。ペプチド上の修飾部位は、MS2情報を割り当てられる。一部の実施形態では、MS2からの断片化情報が限定的であるために、またはペプチド異性体の共溶出による干渉があるために、一残基に対する修飾の部位決定が不可能であり、その場合、修飾は、可能性のある残基のセット上に存在すると示される。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
式中、Ioxは、修飾ペプチドの強度であり(Met酸化は、非標識サンプルの操作の間に導入されたMetに対する酸化の可能性があるために除外された)、Iは、非修飾ペプチドの強度である。残基レベルでの酸化標識の定量的分析は、二量体と単量体の間の修飾度の差異をペプチドレベルで示すペプチド、およびMet残基を含有するペプチドに対しても実施される。ペプチド上の修飾部位は、MS2情報を割り当てられる。一部の実施形態では、MS2からの断片化情報が限定的であるために、またはペプチド異性体の共溶出による干渉があるために、一残基に対する修飾の部位決定が不可能であり、その場合、修飾は、可能性のある残基のセット上に存在すると示される。単量体分画よりも二量体分画で標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される。
1つの実施形態は、ネイティブな制限消化条件下で、タンパク質医薬の富化二量体サンプルを消化し、非共有結合性二量体サブドメイン(例えばF(ab)二量体)および単量体サブドメインを含有するタンパク質医薬混合物サンプルを形成させること、ならびに当該タンパク質医薬混合物サンプルの二量体および単量体に検出可能な修飾を導入し、修飾二量体および修飾単量体を生成すること、によってタンパク質医薬中の非共有結合性相互作用部位または二量体インターフェースを特定する方法を提供する。当該方法は、ネイティブサイズ排除クロマトグラフィー法を使用して当該修飾二量体および当該修飾単量体を、修飾二量体分画および修飾単量体分画へと分離させること、ならびに当該修飾二量体分画および当該修飾単量体分画の多数のペプチド結合を消化し、消化ペプチドサンプルを形成させること、を含む。当該方法はさらに、液体クロマトグラフィー/質量分析法を使用して、当該消化ペプチドサンプルを分析し、当該消化ペプチドサンプルの質量分析データを取得すること、および特定の残基修飾が当該タンパク質医薬に導入された公知の当該タンパク質医薬の質量分析データと比較された当該消化ペプチドの質量分析データを使用し、当該消化ペプチドサンプルの消化ペプチド中の修飾部位を決定すること、を含む。
1つの実施形態では、当該二量体および当該単量体は、迅速光化学酸化により修飾されて、当該二量体および当該単量体内に検出可能な酸化修飾を形成する。当該修飾は、アミノ酸側鎖の修飾であってもよい。
上述のように、タンパク質医薬は、抗体もしくはその抗原結合断片、組み換えタンパク質、融合タンパク質、またはそれらの組み合わせであってもよい。好ましいタンパク質医薬は、モノクローナル抗体またはその抗原結合断片である。
1つの実施形態では、ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーは、酢酸アンモニウムと重炭酸アンモニウムを含有する移動相を使用して実施される。別の実施形態では、消化されたタンパク質サンプルは、逆相液体クロマトグラフィーを用いて分離される。
1つの実施形態では、修飾は、酸化、二酸化(dioxidation)、三酸化(trioxidation)、キヌレニン(kynurenin)、ジチオメチル、脱炭酸、ヒドロジキヌレニン(hydrozykynurenin)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
典型的には、タンパク質医薬は酵素で消化される。例えばタンパク質医薬は、プロテアーゼで消化される。制限消化で利用されるプロテアーゼの例としては、限定されないが、パパイン、フィカイン、エンドプロテアーゼのLys-C、およびIdeSが挙げられる。多数のペプチドを形成させるためのペプチド結合消化に利用されるプロテアーゼの例としては、限定されないが、トリプシン、キモトリプシン、ペプシン、およびrLys-Cが挙げられる。
一部の実施形態では、タンパク質医薬サンプルは、流加培養からのサンプルである。
B.非共有結合性相互作用または凝集が減少したタンパク質医薬の製造方法
1つの実施形態は、抗体の作製方法を提供するものであり、当該方法は、抗体を産生させるのに適した条件下で抗体を産生する細胞を培養する工程、抗体を抽出するのに適した条件下で抗体を精製する工程、抗体を安定化させるのに適した条件下で抗体と賦形剤を混合する工程、(i)細胞培養から、(ii)細胞培養から抗体を精製した後に、または(iii)精製抗体に賦形剤を添加した後に、抗体のサンプルを取得する工程、本明細書に開示されるシステムおよび方法を使用して抗体の二量体化インターフェースを特徴解析する工程、および抗体産生の条件を変更して、または抗体の二量体化インターフェースを改変して、非改変抗体と比較して二量体化および非共有結合性相互作用を減少させる工程、を含む。抗体産生条件の変更は、上記に解説されている。
1つの実施形態は、抗体の作製方法を提供するものであり、当該方法は、抗体を産生させるのに適した条件下で抗体を産生する細胞を培養する工程、抗体を抽出するのに適した条件下で抗体を精製する工程、抗体を安定化させるのに適した条件下で抗体と賦形剤を混合する工程、(i)細胞培養から、(ii)細胞培養から抗体を精製した後に、または(iii)精製抗体に賦形剤を添加した後に、抗体のサンプルを取得する工程、本明細書に開示されるシステムおよび方法を使用して抗体の二量体化インターフェースを特徴解析する工程、および抗体産生の条件を変更して、または抗体の二量体化インターフェースを改変して、非改変抗体と比較して二量体化および非共有結合性相互作用を減少させる工程、を含む。抗体産生条件の変更は、上記に解説されている。
1つの実施形態では、改変は、二量体化インターフェースの保存的アミノ酸置換または化学的改変であってもよい。
実施例1:共有結合性標識による、二量体と単量体の混合物のシングル標識
方法
mAb-1の制限消化
IgG1アイソタイプであるmAb-1は、ネイティブ条件下でエンドプロテアーゼLysCにより、F(ab)断片とFc断片に消化された。最初にmAb-1二量体は、10mM Tris-HCl(pH7.5)中、1μg/μLに希釈され、その後、エンドプロテアーゼLys-Cとともに37℃で1時間インキュベートされた(タンパク質:酵素=400:1)。この制限消化処置により、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してN末端側にあるLys残基で重鎖が特異的に切断され、F(ab)断片とFc断片の両方が生成される。混合物中で、二量体種に由来する任意の非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab)-F(ab))が維持される。
方法
mAb-1の制限消化
IgG1アイソタイプであるmAb-1は、ネイティブ条件下でエンドプロテアーゼLysCにより、F(ab)断片とFc断片に消化された。最初にmAb-1二量体は、10mM Tris-HCl(pH7.5)中、1μg/μLに希釈され、その後、エンドプロテアーゼLys-Cとともに37℃で1時間インキュベートされた(タンパク質:酵素=400:1)。この制限消化処置により、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してN末端側にあるLys残基で重鎖が特異的に切断され、F(ab)断片とFc断片の両方が生成される。混合物中で、二量体種に由来する任意の非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab)-F(ab))が維持される。
mAb-2の制限消化
IgG4アイソタイプであるmAb-2は、ネイティブ条件下で化膿連鎖球菌(Streptocoocus pyogenes)由来のIdeS酵素であるFabRICATOR(登録商標)により、F(ab’)2断片とFc*断片へと消化された。最初にmAb-2二量体は、10mM Tris-HCl(pH8.0)中、1μg/μLに希釈され、その後、FabRICATOR(登録商標)で37℃にて1時間消化された(タンパク質1μgあたり、1IUBミリ単位)。この制限消化処置は、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してC末端側の部位の2つのGly残基の間で特異的に切断する。この処置によって、1つのF(ab’)2断片と、非共有結合性相互作用を介して相互に結合する2つの同一のFc/2断片(Fc*)が生じた。次いで消化混合物を5mMのジチオスレイトール(DTT)とともに37℃で30分間、インキュベートして、鎖間ジスルフィド結合を還元しながら、鎖内ジスルフィド結合は損なわずに維持される。結果として、Fab2断片は、2つのF(ab’)断片へと還元され、FdとLCは非共有結合性相互作用を介して相互に結合する。混合物中で、二量体種に由来する非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab’)-F(ab’))もまた維持される。
IgG4アイソタイプであるmAb-2は、ネイティブ条件下で化膿連鎖球菌(Streptocoocus pyogenes)由来のIdeS酵素であるFabRICATOR(登録商標)により、F(ab’)2断片とFc*断片へと消化された。最初にmAb-2二量体は、10mM Tris-HCl(pH8.0)中、1μg/μLに希釈され、その後、FabRICATOR(登録商標)で37℃にて1時間消化された(タンパク質1μgあたり、1IUBミリ単位)。この制限消化処置は、2つのヒンジ領域ジスルフィド結合に対してC末端側の部位の2つのGly残基の間で特異的に切断する。この処置によって、1つのF(ab’)2断片と、非共有結合性相互作用を介して相互に結合する2つの同一のFc/2断片(Fc*)が生じた。次いで消化混合物を5mMのジチオスレイトール(DTT)とともに37℃で30分間、インキュベートして、鎖間ジスルフィド結合を還元しながら、鎖内ジスルフィド結合は損なわずに維持される。結果として、Fab2断片は、2つのF(ab’)断片へと還元され、FdとLCは非共有結合性相互作用を介して相互に結合する。混合物中で、二量体種に由来する非共有結合性の二量体相互作用(最も普遍的なものはF(ab’)-F(ab’))もまた維持される。
上記で生成されたmAb断片と、非共有結合性に結合した断片二量体の混合物は、約2mg/mLまで、最初に1xPBS(pH7.4)へ緩衝液交換される。
カルボキシル基の標識
カルボキシル基のフットプリンティングは、タンパク質の立体構造、および相互作用の研究に普遍的に使用されている共有結合性標識技術であり、Asp残基およびGlu残基の側鎖を、GEEで標識する。GEE標識反応において、タンパク質の表面に配置されたAsp残基およびGlu残基のカルボキシル基は容易に修飾される一方で、タンパク質構造の内部に埋もれた場合にはほとんど、または全く修飾を受けない。標識を行うために、100μLのmAb-1の消化サンプルを、50μLの0.2M 1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)および50μLの2Mグリシンエチルエステル塩酸塩(GEE:glycine ethyl ester hydrocholoride)と混合し、室温で1時間インキュベートした。500μLの1M Tris-HCl(pH8)を加えることでGEE標識反応をクエンチした後、Ultracel-10K遠心分離フィルターを使用した遠心分離により、サンプル溶液を約40μLに濃縮した。
カルボキシル基のフットプリンティングは、タンパク質の立体構造、および相互作用の研究に普遍的に使用されている共有結合性標識技術であり、Asp残基およびGlu残基の側鎖を、GEEで標識する。GEE標識反応において、タンパク質の表面に配置されたAsp残基およびGlu残基のカルボキシル基は容易に修飾される一方で、タンパク質構造の内部に埋もれた場合にはほとんど、または全く修飾を受けない。標識を行うために、100μLのmAb-1の消化サンプルを、50μLの0.2M 1-エチル-3-[3-ジメチルアミノプロピル]カルボジイミド塩酸塩(EDC)および50μLの2Mグリシンエチルエステル塩酸塩(GEE:glycine ethyl ester hydrocholoride)と混合し、室温で1時間インキュベートした。500μLの1M Tris-HCl(pH8)を加えることでGEE標識反応をクエンチした後、Ultracel-10K遠心分離フィルターを使用した遠心分離により、サンプル溶液を約40μLに濃縮した。
タンパク質の迅速光化学酸化(FPOP:fast photochemical oxidation of proteins)
FPOPは、確立されたヒドロキシルラジカル標識法であり、マイクロ秒の時間スケールでタンパク質をアミノ酸残基の側鎖で標識し、タンパク質-タンパク質/リガンドの相互作用の研究に広く適用されている。標識プロセスにおいて、上記の緩衝液交換済み混合液50μLは最初に1xPBSおよび濃縮His溶液およびH2O2ストック溶液と混合され、1mg/mLのmAb-2消化混合物、350μM His、および20mM H2O2を含有する100μLの最終溶液が作製された。H2O2は、FPOP用の管への溶液の注入の直前に添加された。100μLの気密シリンジ内にサンプルをロードし、レーザービームに面する中心に透明窓を備えた、150μm内径の石英ガラス管に連結されたシリンジポンプを介して導入した。KrFエキシマレーザーの出力は100~120mJ/パルスに調整され、そのパルス周波数は6Hzに設定された。サンプル管の透明窓でのレーザービームの幅は、3.0mmと測定された。パルスレーザーをオンにした後、サンプル溶液を23.86μL/分の流速で管内に注入し(管内径、レーザー周波数、および測定されたレーザービーム幅に従い調整された)、・OH曝露と反応の反復を回避するための20%の排泄量が確保された。キャピラリーのアウトフローは、20μLの100mM Metおよび2μLの1mg/mL カタラーゼを含有するバイアル中に集められ、残留H2O2が還元された。最後に、Ultracel-10K遠心フィルターを使用した遠心分離により標識サンプル溶液が約40μLに濃縮された。
FPOPは、確立されたヒドロキシルラジカル標識法であり、マイクロ秒の時間スケールでタンパク質をアミノ酸残基の側鎖で標識し、タンパク質-タンパク質/リガンドの相互作用の研究に広く適用されている。標識プロセスにおいて、上記の緩衝液交換済み混合液50μLは最初に1xPBSおよび濃縮His溶液およびH2O2ストック溶液と混合され、1mg/mLのmAb-2消化混合物、350μM His、および20mM H2O2を含有する100μLの最終溶液が作製された。H2O2は、FPOP用の管への溶液の注入の直前に添加された。100μLの気密シリンジ内にサンプルをロードし、レーザービームに面する中心に透明窓を備えた、150μm内径の石英ガラス管に連結されたシリンジポンプを介して導入した。KrFエキシマレーザーの出力は100~120mJ/パルスに調整され、そのパルス周波数は6Hzに設定された。サンプル管の透明窓でのレーザービームの幅は、3.0mmと測定された。パルスレーザーをオンにした後、サンプル溶液を23.86μL/分の流速で管内に注入し(管内径、レーザー周波数、および測定されたレーザービーム幅に従い調整された)、・OH曝露と反応の反復を回避するための20%の排泄量が確保された。キャピラリーのアウトフローは、20μLの100mM Metおよび2μLの1mg/mL カタラーゼを含有するバイアル中に集められ、残留H2O2が還元された。最後に、Ultracel-10K遠心フィルターを使用した遠心分離により標識サンプル溶液が約40μLに濃縮された。
SEC/MS
共有結合性に標識されたサンプル混合物は、BEH(登録商標)SECカラム(300mmx4.6mm、200Å、1.7μm)上に0.2mL/分の流速で注入された。当該カラムは移動相(140mMの酢酸アンモニウムと10mMの重炭酸アンモニウム、pH7.4)で前もって平衡化された。SEC分離およびUV検出(280nm)の後、二量体断片および単量体断片が収集され、トリプシンペプチドマッピング分析が行われた。
共有結合性に標識されたサンプル混合物は、BEH(登録商標)SECカラム(300mmx4.6mm、200Å、1.7μm)上に0.2mL/分の流速で注入された。当該カラムは移動相(140mMの酢酸アンモニウムと10mMの重炭酸アンモニウム、pH7.4)で前もって平衡化された。SEC分離およびUV検出(280nm)の後、二量体断片および単量体断片が収集され、トリプシンペプチドマッピング分析が行われた。
ペプチドマッピング
トリプシン消化の前に、すべての二量体分画および単量体分画がSpeedVac中で乾燥され、8Mの尿素、5mMのジチオスレイトール(DTT)および0.1MのTris-HCl(pH7.5)を含有する溶液中で再構成され、50℃で30分間維持された。変性され、還元されたサンプルは、暗室において30分間、10mMのヨードアセトアミド(IAA:iodoacetamide)でアルキル化された。次いでサンプル溶液は、尿素濃度を0.8Mまで下げるために0.1MのTris-HCl(pH7.5)で10倍希釈され、1:20(w/w)の酵素:基質の比率で一晩、37℃で、トリプシンで消化された。その後、10%のFAを添加し、最終0.2%のFAを生成することで消化を停止させた。その後、各消化タンパク質サンプルの分注物(約5μg)は逆相UPLCで分離され、次いでオンライン質量分析が為されてペプチドの質量が決定され、ペプチドのアイデンティティが確認された。MSおよびMS/MS実験は、MS/MS実験中のペプチド断片化に採用される高エネルギー衝突解離(HCD:higher-energy collisional dissociation)を備えたThermo Q Exactive Plus MSシステム上で実施された。
トリプシン消化の前に、すべての二量体分画および単量体分画がSpeedVac中で乾燥され、8Mの尿素、5mMのジチオスレイトール(DTT)および0.1MのTris-HCl(pH7.5)を含有する溶液中で再構成され、50℃で30分間維持された。変性され、還元されたサンプルは、暗室において30分間、10mMのヨードアセトアミド(IAA:iodoacetamide)でアルキル化された。次いでサンプル溶液は、尿素濃度を0.8Mまで下げるために0.1MのTris-HCl(pH7.5)で10倍希釈され、1:20(w/w)の酵素:基質の比率で一晩、37℃で、トリプシンで消化された。その後、10%のFAを添加し、最終0.2%のFAを生成することで消化を停止させた。その後、各消化タンパク質サンプルの分注物(約5μg)は逆相UPLCで分離され、次いでオンライン質量分析が為されてペプチドの質量が決定され、ペプチドのアイデンティティが確認された。MSおよびMS/MS実験は、MS/MS実験中のペプチド断片化に採用される高エネルギー衝突解離(HCD:higher-energy collisional dissociation)を備えたThermo Q Exactive Plus MSシステム上で実施された。
結果
カルボキシル(Carboxyl)基の標識
カルボン酸基標識について、GEE標識トリプシンペプチドを特定するために、Asp残基とGlu残基に限定したGEE1(+85.0522)およびGEE2(+57.0209)の可変修飾を伴う対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースに対して、LC-MS/MSデータは検索された。Asp/Glu残基を含有する各トリプシンペプチド上のGEE標識度を定量するために、GEE標識ペプチドと天然ペプチドの両方の最初のアイソトープピークのm/zに基づき、抽出イオンクロマトグラム(EIC:extracted ion chromatogram)を作成し、抽出ピーク面積が積分された。各GEE標識ペプチドの百分率は、対応するEICピーク面積を使用し、標識ペプチドと天然ペプチドのピーク面積の総計と比較して算出された。トリプシンペプチドが複数のAsp残基およびGlu残基を含有する場合には、異なる保持時間で溶出するGEE標識ペプチドを最初にMS/MSスペクトルに対して検証して標識部位を確認し、その後に対応するEICピーク面積を使用して、部位特異的な標識百分率を算出した。最後に、各トリプシンペプチドまたは残基に関して、GEE標識度を二量体分画と単量体分画の間で比較した。単量体分画よりも二量体分画において標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される(図2、3Aおよび3B)。
カルボキシル(Carboxyl)基の標識
カルボン酸基標識について、GEE標識トリプシンペプチドを特定するために、Asp残基とGlu残基に限定したGEE1(+85.0522)およびGEE2(+57.0209)の可変修飾を伴う対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースに対して、LC-MS/MSデータは検索された。Asp/Glu残基を含有する各トリプシンペプチド上のGEE標識度を定量するために、GEE標識ペプチドと天然ペプチドの両方の最初のアイソトープピークのm/zに基づき、抽出イオンクロマトグラム(EIC:extracted ion chromatogram)を作成し、抽出ピーク面積が積分された。各GEE標識ペプチドの百分率は、対応するEICピーク面積を使用し、標識ペプチドと天然ペプチドのピーク面積の総計と比較して算出された。トリプシンペプチドが複数のAsp残基およびGlu残基を含有する場合には、異なる保持時間で溶出するGEE標識ペプチドを最初にMS/MSスペクトルに対して検証して標識部位を確認し、その後に対応するEICピーク面積を使用して、部位特異的な標識百分率を算出した。最後に、各トリプシンペプチドまたは残基に関して、GEE標識度を二量体分画と単量体分画の間で比較した。単量体分画よりも二量体分画において標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される(図2、3Aおよび3B)。
FPOP標識
FPOP標識について、LC-MS/MSデータは、すべて公知の酸化標識産物を含む対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースに対して最初に検索され(表1)、すべての標識産物が特定された。ペプチド上の修飾部位は、MS/MS情報に基づき特定され、精密なm/zにより確認された。特定ペプチドに対する修飾度は、以下のように算出された:
式中、Ioxは、修飾ペプチドの強度であり(Met酸化は、非標識サンプルの操作の間に導入されたMetに対する酸化の可能性があるために除外された)、Iは、非修飾ペプチドの強度である。残基レベルでの酸化標識の定量的分析は、二量体と単量体の間の修飾度の差異をペプチドレベルで示したペプチド、およびMet残基を含有するペプチドに対しても実施された。ペプチド上の修飾部位は、MS2情報を割り当てられた。数例において、MS2からの断片化情報が限定的であるために、またはペプチド異性体の共溶出による干渉があるために、一残基に対する修飾の部位決定が不可能であり、その場合、修飾は、可能性のある残基のセット上に存在すると示された。サブドメインレベルで+0、+16、+32、+48などの標識種のポアソン分布は、過剰標識が発生していないことを示す(図4A~4C)。単量体分画よりも二量体分画において標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される(図5Aおよび5B)。
FPOP標識について、LC-MS/MSデータは、すべて公知の酸化標識産物を含む対応mAbタンパク質配列を含有するデータベースに対して最初に検索され(表1)、すべての標識産物が特定された。ペプチド上の修飾部位は、MS/MS情報に基づき特定され、精密なm/zにより確認された。特定ペプチドに対する修飾度は、以下のように算出された:
式中、Ioxは、修飾ペプチドの強度であり(Met酸化は、非標識サンプルの操作の間に導入されたMetに対する酸化の可能性があるために除外された)、Iは、非修飾ペプチドの強度である。残基レベルでの酸化標識の定量的分析は、二量体と単量体の間の修飾度の差異をペプチドレベルで示したペプチド、およびMet残基を含有するペプチドに対しても実施された。ペプチド上の修飾部位は、MS2情報を割り当てられた。数例において、MS2からの断片化情報が限定的であるために、またはペプチド異性体の共溶出による干渉があるために、一残基に対する修飾の部位決定が不可能であり、その場合、修飾は、可能性のある残基のセット上に存在すると示された。サブドメインレベルで+0、+16、+32、+48などの標識種のポアソン分布は、過剰標識が発生していないことを示す(図4A~4C)。単量体分画よりも二量体分画において標識度の減少を示す領域は、二量体化インターフェースに関与している、または近接していると推定される(図5Aおよび5B)。
実施例2:FPOP最適化
方法:
実施例1のFPOPプロトコールに従った。プロトコールの様々な構成要素、すなわちレーザー位置、スカベンジャー濃度およびクエンチャーの含有を操作して、アッセイに対する影響を決定した。
方法:
実施例1のFPOPプロトコールに従った。プロトコールの様々な構成要素、すなわちレーザー位置、スカベンジャー濃度およびクエンチャーの含有を操作して、アッセイに対する影響を決定した。
結果:
表2は、図6Aおよび図6Bの実験パラメーターを示す。図6Aおよび図6Bに認められるように、位置とレーザー出力は、リゾチームタンパク質の標識効率に影響を与える。近接焦点位置および122mJのレーザー出力を含む、図6Bのパラメーターを使用して分析されたサンプル中の酸化種は、ポアソン分布に対し、+0、+16、+32...の状態生成品分布の優れた適合を示す。これは、標識効率の上昇を示す。
表2は、図6Aおよび図6Bの実験パラメーターを示す。図6Aおよび図6Bに認められるように、位置とレーザー出力は、リゾチームタンパク質の標識効率に影響を与える。近接焦点位置および122mJのレーザー出力を含む、図6Bのパラメーターを使用して分析されたサンプル中の酸化種は、ポアソン分布に対し、+0、+16、+32...の状態生成品分布の優れた適合を示す。これは、標識効率の上昇を示す。
図7A~7Fおよび図8A~8Dのポアソン分布デート(Poisson distribution date)に示されるように、レーザー出力とスカベンジャー濃度は、タンパク質濃度よりもずっと高いレベルでタンパク質の標識効率に影響を与える。
緩衝液交換を行わない脱グリコシル化mAb1(図9B)は、緩衝液交換を行ったmAb1(図9A)と比較して標識度の低下を示す。このことから、クエンチャーは、タンパク質酸化標識に干渉し得ることが示唆される。
前述の記載において、本発明はその特定の実施形態に関連付けて記載され、解説を目的として多くの詳細が提示されているが、当業者であれば、本発明はさらなる実施形態を受け入れることができること、および本明細書に記載される詳細の特定部分は、本発明の基礎となる主旨から逸脱することなく大きく変化し得ることが明白であろう。
本開示全体を通じて言及されるすべての参照文献は、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
Claims (23)
- タンパク質医薬中の非共有結合性相互作用部位または二量体化インターフェースを特定するための方法であって、以下の工程を含む、方法:
ネイティブ条件下でタンパク質医薬の制限消化を行い、単量体と非共有結合性二量体とを含有するタンパク質医薬二量体サンプル混合物を形成させる、工程;
前記タンパク質医薬二量体サンプル混合物の前記二量体および前記単量体に、検出可能な修飾を導入して、修飾二量体および修飾単量体を生成する、工程;
ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーを使用して前記修飾二量体および前記修飾単量体を、修飾二量体分画および修飾単量体分画へと分離させる、工程;
前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画を消化して、ペプチドサンプルを形成させる、工程;
液体クロマトグラフィー/質量分析(LC-MS)を使用して前記ペプチドサンプルを分離させ、前記ペプチドサンプルの質量分析データを取得する、工程;および
前記タンパク質医薬の各ペプチドおよび修飾ペプチドの質量を算出することにより、前記タンパク質医薬の公知の質量データと比較された前記ペプチドの前記質量分析データを使用して、前記ペプチドサンプル中の各ペプチドの修飾部位を決定する、工程。 - ネイティブ制限消化条件が、ポリペプチド間のジスルフィド結合、および二量体間の非共有結合性相互作用を保持する、請求項1に記載の方法。
- 前記二量体および前記単量体が、迅速光化学酸化により修飾されて、前記二量体および前記単量体内に検出可能な酸化修飾を形成する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記タンパク質医薬が、抗体もしくはその抗原結合断片、組み換えタンパク質、融合タンパク質、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記二量体が本質的に2つの相互作用するF(ab’)断片またはF(ab)断片からなる、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質医薬が抗体であり、前記混合物中の前記単量体が本質的にF(ab)断片およびFc断片からなる、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記修飾が、アミノ酸側鎖の修飾である、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記抗体が、モノクローナル抗体、二特異性抗体、またはその抗原結合断片である、請求項4~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ネイティブサイズ排除クロマトグラフィーが、酢酸アンモニウムと重炭酸アンモニウムを含有する移動相を使用して実施される、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記消化されたタンパク質サンプルが、逆相液体クロマトグラフィーを用いて分離される、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記修飾が、酸化、二酸化、三酸化、キヌレニン、ジチオメチル、脱炭酸、ヒドロキシキヌレニン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記タンパク質医薬が、酵素で消化される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記酵素が、パパイン、フィカイン、エンドプロテアーゼのLys-CおよびIdeS、またはそれらの改変型からなる群から選択される、請求項12に記載の方法。
- 前記修飾二量体分画および前記修飾単量体分画が、2つの連続アミノ酸残基を結合させる共有結合性化学結合を切断してペプチドを形成させる酵素により消化される、請求項1に記載の方法。
- 前記タンパク質医薬サンプルが、流加培養、精製プロセスステップ、または製剤化原薬からのサンプルである、請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
- 抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
前記抗体を産生する細胞を、前記抗体を産生するのに適した条件下で細胞培養において培養する、工程;
前記抗体を、前記抗体を抽出するのに適した条件下で精製する、工程;
前記抗体と賦形剤を、前記抗体を安定化するのに適した条件下で混合する、工程;
(i)前記細胞培養から、(ii)前記細胞培養から前記抗体を精製した後に、または(iii)前記精製された抗体に賦形剤を添加した後に、前記抗体のサンプルを取得する、工程;
請求項1~15のいずれか1項に記載の方法に従い、前記抗体の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
1つもしくは複数の細胞培養、精製、または賦形剤の条件を変更して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させる、工程。 - 二量体化または非共有結合性相互作用の量を減少させるために変更される前記1つまたは複数の条件が、pH、細胞密度、アミノ酸濃度、浸透圧、成長因子の濃度、撹拌、溶存酸素、金属イオン、ガス分圧、アフィニティマトリクス、クロマトグラフィー樹脂、緩衝剤、界面活性剤、安定剤またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記細胞が、細菌細胞、酵母細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(例えばCHO K1、DXB-11 CHO、Veggie-CHO)、COS細胞(例えば、COS-7)、網膜細胞、Vero細胞、CV1細胞、腎細胞(例えばHEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK21)、HeLa細胞、HepG2細胞、WI38細胞、MRC 5細胞、Colo25細胞、HB 8065細胞、HL-60細胞、リンパ球細胞、例えば自己T細胞、Jurkat(Tリンパ球)またはDaudi(Bリンパ球)、A431(表皮)細胞、U937細胞、3T3細胞、L細胞、C127細胞、SP2/0細胞、NS-0細胞、MMT細胞、幹細胞、腫瘍細胞、および上述の細胞のいずれかに由来する細胞株からなる群から選択される、請求項16または17に記載の方法。
- 前記細胞が、ハイブリドーマ細胞またはクアドローマ細胞である、請求項16または17に記載の方法。
- 請求項12~15のいずれか1項に記載の方法により作製される抗体。
- 改変抗体を作製する方法であって、以下の工程を含む、方法:
請求項1~15のいずれか1項に記載の方法を使用して、前記抗体中の二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位を特徴解析する、工程;および
前記二量体化インターフェースまたは非共有結合性相互作用部位のアミノ酸を改変して、前記抗体の二量体化または非共有結合性相互作用を減少させる、工程。 - 請求項21に記載の改変抗体。
- 前記抗体が、モノクローナル抗体、またはその抗原結合断片である、請求項21または22に記載の抗体。
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