JP2024506020A - サルベコウイルス結合剤 - Google Patents
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Abstract
本発明は、複数クレードのサルベコウイルスに結合し、サルベコウイルス感染を強力に中和し、特に、SARS-CoV-1感染、およびSARS-CoV-2感染を中和する薬剤に関する。薬剤は、サルベコウイルスACE2-RBD(receptor binding domain)の固有のエピトープに結合するが、ACE2の、RBDとの結合を阻害しない。これらの薬剤の適用および使用は、本発明のさらなる部分である。
Description
本発明は、複数クレードのサルベコウイルスに結合し、サルベコウイルス感染を強力に中和し、特に、SARS-CoV-1感染、およびSARS-CoV-2感染を中和し、SARS-CoV-2変異株感染の中和を含む薬剤に関する。薬剤は、サルベコウイルスACE2-RBD(receptor binding domain)の固有のエピトープに結合するが、ACE2の、RBDとの結合を阻害しない。これらの薬剤の適用および使用は、本発明のさらなる部分である。
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)は、世界中に急速に拡散し、壊滅的な帰結をもたらした疾患であるCOVID-19の原因作用物質である。SARS-CoV-2感染は、無症状性であり、大半は、軽症~中等症を呈する。しかし、患者のうちの約10%では、COVID-19は、呼吸困難および低酸素状態により特徴付けられる、より重度の段階へと進行し、さらに、長期にわたる集中治療を要求することが多く、ある割合の患者では、死を引き起こす急性呼吸逼迫状態へと進行することもある。「COVID罹患後症」は、SARS-CoV-2ウイルスが、もはや検出されなくなってもなお長期にわたる、COVID-19感染の影響をさらに指す。SARS-CoV-2ウイルスに対する自然免疫認識により誘発され、おそらくまた、無効の免疫応答に由来する抗体との免疫複合体によっても誘発される、進行中の炎症は、重度疾患の進行に寄与する可能性が最も高い。
COVID-19(2019-nCoVウイルス、またはWUHAN-Colonaウイルス、またはSARS-CoV-2ウイルス)を引き起こす新型コロナウイルス(CoV)の、約30,000ヌクレオチドのゲノムは、記録的短期間で解明された(http://virological.org/t/novel-2019-coronavirus-genome/319(2020年1月19日のアクセスを参照されたい)。
SARS-CoV-1により引き起こされる、重症急性呼吸器症候群(SARS)と同様に、SARS-CoV-2は、ヒト細胞への侵入のための受容体として、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)を使用する。SARS-CoV-2は、ACE2に、SARS-CoV-1より高度のアフィニティーで結合する。
予防ワクチン(中和抗体のin vivoにおけるワクチン誘導性作出である能動免疫療法)は、パンデミックのコントロールにおける基盤となることが期待される。この間、米国および欧州連合の規制機関は、例えば、COVID-19の処置のための、RNAベースのワクチンを承認した。これらのワクチンの欠点は、極低温(-70℃または-20℃)における保管である。より適切な状況下で保管されうる、他の予防ワクチン、例えば、操作アデノウイルスに基づく、他の予防ワクチンも開発中である。
予防ワクチンによりもたらされる保護は、不十分でありうる。実際、コロナウイルスに対する免疫は、短命の場合があり、とりわけ、老齢者は、ワクチン接種を受けても、それほど効率的に保護されない傾向がある。他方、既往の免疫応答(自然感染によるのであれ、予防ワクチンによるのであれ)を回避する、新たなSARS-CoV-2変異株の出現は、保護を損ないうる(例えば、Weisblumら、2020、eLife、2020、9:e61312)。よって、下気道内における、(さらなる)ウイルス複製を抑制するか、なおまたは防止する治療選択肢は、COVID-19に罹患または再罹患した患者(老齢患者または他の患者)のレスキューにおいて、重要な役割を見出す可能性が高い。しかし、SARS-CoV-2感染を既に患う患者のための、このような治療選択肢は、依然として、極めて限定されている。
特定の種類の治療法は、潜在的に、中和抗体、すなわち、受動抗体療法/免疫療法に依拠する(免疫グロブリンの、全身循環から、気管支肺胞腔への放出は、下気道内の炎症に起因して強化されるので、中和抗体の全身投与が適する)。Rujasら、2020(doi:https://doi.org/10.1101/2020.10.15.341636)は、それについて、Protein Data Bank(PDB)、またはElectron Microscopy Data Bank(EMDB)における登録項目が利用可能である、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質(S)に結合する抗体についての優れた概観を提示し、一部の新たな抗体を提示しており、それらの一部(抗体46および52)の結合性部位は、RBM(receptor binding motif)から、わずかに遠ざかるようにシフトしており、潜在的に、スパイクタンパク質を不安定化させている。SARS-CoVのS-ドメインに対する抗体の、SARS-CoV-2に対する交差反応性については、Batesら、2021(Cell Rep、34:108737)により記載されている。VHH72など、SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2の両方に対する、単一ドメイン抗体/Nanobodyフォーマットの中和剤については、Wrappら、2020(Cell、184:1004~1015)により報告されている。
SARS-CoV-2を中和することが可能である、Nanobodyなど、他の複数の単一ドメイン抗体について記載されている。例えば、Xiangら、2020(Science、370:1479~1484)は、各群が、異なるエピトープに結合し、これらのうちの2つの群が、RBDとの結合について、ヒトACE-2と競合することが可能であり(エピトープIおよびII)、2つの群が、RBDへの結合について、ACE-2と競合せず、RBDのうちの、2つまたは3つが、アップコンフォメーション(エピトープIIIおよびIV)にある場合に限り、三量体スパイクタンパク質と結合することが可能である、Nanobodyの4つの群について開示しており(これらのうち、エピトープIに結合するNb20およびNb21は、スパイクタンパク質内に、E484K突然変異が存在する場合に、中和効力を喪失することが後に報告されており、Nb34およびNb95(それぞれ、エピトープIIIおよびIVに結合する)は、「クラスII Nb」として割り当てられ、最も重要なことは、Nb34およびNb95がまた、ACE2への結合を、nM単位の低濃度で遮断することが可能であるとも報告されたことである)(Sunら、2021、BioRxiv、https://doi.org/10.1101/2021.03.09.434592);Sunら、2021(BioRxiv、https://doi.org/10.1101/2021.03.09.434592)は、さらなるNanobodyである、Nb17およびNb36について報告しており;Schoofら、2020(Science、370:1473~1479)は、スパイクタンパク質-ACE2相互作用を破壊し、不活性コンフォメーションにあるスパイクタンパク質に結合する、Nanobodyについて開示しており;Huoら、2020(Nat Struct Mol Biol、27:846~854);およびHankeら、2020(Nat Comm、11:4420)は、RBD-ACE2相互作用を遮断することが可能である、さらなるNanobodyについて開示しており;Wuら、2020(Cell Host Microbe、27:891)は、D群が、中和性であり、E群が、中程度に中和性であり、D群およびE群が、RBDと、ACE2との間の結合について競合的ではないとされ、D群が、スパイク三量体界面上のクリプトエピトープをターゲティングし、抗体CR3022(後者は、非中和モノクローナル抗体である)と競合する、Nanobodyの5つの群(A群抗体は、RBDへの結合について、ACE2と競合したが、効率的に中和しなかった)について記載しており;Dongら、2020(Emerging Microbes & Infections、9:034~1036)は、RBD-ACE2相互作用を遮断することが可能なNanobodyについて記載している。Wuら、2021(BioRxiv doi:https://doi.org/10.1101/2021.02.08.429275)は、一連の、SARS-CoV-2中和Nanobodyについて報告しているが、RBD-ACE-2相互作用に対する、これらの効果は、知られておらず、そうでなければ、CDR配列により規定されており;これらの著者は、二特異的Nanobodyフォーマットが、鼻腔内投与の状況で、効力を増大させるという事実に焦点を当てている。
SARS-CoV-2ウイルスについて、多くの変異体が同定されており(203346例のhCoV-19ゲノム内における、26844の単一突然変異:https://users.math.msu.edu/users/weig/SARS-CoV-2_Mutation_Tracker.htmlを参照されたい;RBD(receptor binding domain)内における、少なくとも28の、異なるアミノ酸変異:https://covidcg.org/?tab=locationを参照されたい;アクセス年月日:2021年2月12日)、これらの一部は、元のSARS-CoV-2株より、感染性が大きいと考えられ、全ての予防ワクチンが、このような変異体に対する保護をもたらさない場合もある。モノクローナル抗体カシリビマブ、およびイムデビマブ(Regeneron)、およびバムラニビマブ(Lilly)は、米国FDAから、緊急時使用認可を受けた。SARS-CoV-2変異株である、B.1.351(南アフリカ;RBD内変異株である、K417N、E484K、N501Yを含む)、およびB.1.1.248(ブラジル;RBD内変異株である、K417T、E484K、およびN501Yを含む)は、ごく最近、カシリビマブに対して、部分的に耐性であり、バムラニビマブ(Hoffmannら、2021、doi:https://doi.org/10.1101/2021.02.11.430787)に対して、完全に耐性であることが報告されたが、これは、さらなる治療選択肢に対する必要を、十分に裏付けている。
一態様では、本発明は、SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、それら自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、ある特定の実施形態では、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つに結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤に関する。他の実施形態では、これらの結合剤は、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ、または優先順位が増大する順に、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つに結合し;任意選択で、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518にさらに結合する。
さらなる態様は、上記で記載された、サルベコウイルス結合剤のうちの1つまたは複数が、直接、またはリンカーを介して融合され、好ましくは、Fcドメインを介して融合された多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤に関する。
さらなる態様では、本発明は、本明細書で記載される、ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、サルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸のほか;このような核酸を含む組換えベクターに関する。
本発明はまた、上記で記載された、サルベコウイルス結合剤、多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、単離核酸、および/または組換えベクターを含む医薬組成物にも関する。
本発明はまた、サルベコウイルス感染の処置における使用のための医薬としての使用、または対象の受動免疫化における使用のための医薬としての使用のための、上記で記載された、サルベコウイルス結合剤、多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、単離核酸、および/または組換えベクターならびに、このようなサルベコウイルス結合剤、多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、単離核酸、および/または組換えベクターを含む医薬組成物にも関する。特に、受動免疫化における使用の場合に、対象は、サルベコウイルス感染を有する場合もあり、サルベコウイルス感染を有さない場合もある。
本発明はまた、サルベコウイルス感染の診断における使用のための、上記で記載された、サルベコウイルス結合剤、および/または多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤にも関する。
本発明はまた、診断用キットの製造における使用のための、上記で記載された、サルベコウイルス結合剤、多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、単離核酸、および/または組換えベクターにも関する。
上記のうちのいずれかでは、サルベコウイルス結合剤は、特に、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2でありうる。
記載される図面は、概略図であるに過ぎず、非限定的である。図面では、要素の一部のサイズは、例示的な目的で、誇張され、縮尺通りに描示されない場合がある。
本発明は、特定の実施形態に関して、ある特定の図面を参照しながら記載されるが、本発明は、これらに限定されず、特許請求の範囲だけにより限定される。特許請求の範囲における、任意の参照記号は、範囲の限定としてはみなされないものとする。当然ながら、必ずしも、全ての態様または利点が、本発明の、任意の特定の実施形態に従い達成されうるわけではないことが理解されるものとする。したがって、例えば、当業者は、本発明が、必ずしも、本明細書で、教示または示唆されうる、他の態様または利点を達成するわけではないが、本明細書で教示される、1つの利点または利点群を達成または最適化する形で、実施または実行されうることを認識するであろう。本発明は、その特色および利点と併せて、付属の図面と共に読まれる場合の、以下の「発明を実施するための形態」を参照することにより、最も良く理解されうる。本発明の態様および利点は、本明細書の以下で記載される実施形態(複数可)から明らかとなり、これらを参照して解明されるであろう。本明細書を通した、「一実施形態」または「ある実施形態」への言及は、実施形態との関連で記載される、特定の特色、構造、または特徴が、本発明の、少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通した、多様な箇所における、「一実施形態では」または「ある実施形態では」という語句の出現は、必ずしも、全てが、同じ実施形態に言及するわけではないが、その場合もある。同様に、本発明の例示的実施形態についての記載において、本発明の多様な特色が、場合によって、本開示を簡素化し、本発明の多様な態様のうちの1つまたは複数の理解の一助となることを目的として、単一の実施形態、図、またはこれらについての記載に、併せて群分けされることを理解されたい。しかし、開示のこの方法は、特許請求される発明が、各請求項で、明示的に列挙された特色より多くの特色を要求することの意図を反映するものとして解釈されるわけではない。
本発明へと至る研究は、SARS-CoV-1ウイルス、およびSARS-Cov-2コロナウイルスなどの、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内に存在する、RBD(receptor binding domain)上のエピトープと、特異的に相互作用する結合剤を同定した。薬剤と、スパイクタンパク質との結合は、RBDの、ACE-2との結合を阻害せずに、サルベコウイルスの感染能の中和を結果としてもたらす。本明細書で記載される結合剤は、S1部の排出を誘導し、この結果として、未成熟スパイクの惹起を誘導し、いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、このようにして、サルベコウイルスが、感染過程または宿主細胞への侵入過程を完遂することを不可能としうる。エピトープの特徴付けにおいて、本結合剤は、複数クレードのサルベコウイルスのRBD内で極めて保存的であるRBDアミノ酸と相互作用することが見出されたが、これは、エピトープが安定的であり、高頻度の突然変異性変化を受けないことを指し示す。このようなサルベコウイルス中和剤は、それらの一部が、より強い感染力を有し、かつ/またはより重度の疾患症状を引き起こし(若齢者における重度の疾患症状を含む)、かつ/または現在のところ利用可能である全体的に未だ限定数にとどまるSARS-CoV-2処置選択肢に追加されるべき必要なツールである既存のワクチンおよび/もしくは診断検査の一部を回避する複数の新興SARS-CoV-2変異株を念頭に置く。本明細書で同定される結合剤のほか、それらの適用については、本明細書の下記で、より詳細に記載される。しかし、まず、サルベコウイルスについて、今少しの背景が提示される。
サルベコウイルス/Coronaviridae
サルベコウイルス/Coronaviridae
Coronaviridae科は、その名称が、ウイルス表面上に存在し、ビリオンに、王冠様の形状を与える、大型のスパイクタンパク質分子に由来する。Coronaviridae(Coronoviridae)科は、4つの属:Alphacoronavirus属、Betacoronavirus属、Gammacoronavirus属、およびDeltacoronavirus属を含む。コロナウイルスは、広範な動物、多種多様な脊椎動物種、およびヒトに感染する、エンベロープが大型である、プラス鎖RNAウイルスの、多様なファミリーを表す。コロナウイルスのスパイク(S)タンパク質は、宿主の受容体への結合、および後続する、ウイルスと、宿主細胞膜との融合に不可欠であり、宿主細胞の細胞質中への、ウイルスのヌクレオカプシドの放出を、効果的に結果としてもたらす(Letkoら、2020、Nat Microbiol、5:562~569)。人畜共通由来であると推定される、4つのコロナウイルス:HCoV-NL63およびHCoV-229E(αコロナウイルス)およびHCoV-OC43およびHCoV-HKU1(βコロナウイルス)は、ヒトにおける、風土病性ウイルスである。加えて、2000年以来、βコロナウイルスにより引き起こされる、重度呼吸器疾患のエピソードが、3例生じている。2002年に、SARS-CoV-1により引き起こされる、重症急性呼吸器症候群(SARS)は、人畜共通由来(中間種としてのハクビシンを介する、コウモリ)から出現し、2004年に消滅した(Drostenら、2003、N Engl J Med、348:1967~1976)。8000例を超えるSARS症例は、死亡率が、約10%であることが報告された。2012年には、アラビア半島で、中東呼吸器症候群(MERS)が出現した。MERSは、MERS-CoVにより引き起こされ、2500例を超える症例において確認されており、症例の致死率は、34%である(de Grootら、2013、N Engl J Virol、87:7790~7792)。2019年末に、新型βコロナウイルスにより引き起こされ、今日では、SARS-CoV-1との、その遺伝子的関係を踏まえ、SARS-CoV-2として公知である、第3の人畜共通ヒトコロナウイルスが、重症市中肺炎の症例と共に、武漢(中国)市内で出現したことが報告された(Chenら、2020、Lancet、doi:10.1016/S0140-6736(20)30211-7)。重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)感染、および中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS-CoV)感染と同様に、患者は、発熱、呼吸困難、および、最も重度の症例では、両側肺浸潤を含む、ウイルス性肺炎の症状を呈した(Gralinskiら、2020、Viruses、12:135)。重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)は、COVID-19の原因作用物質である(Zhuら、2020、N Engl J Med、382:727~733)。SARS-CoV-2感染は、無症状性の場合もあり、軽症~中等症を呈する場合もある。しかし、患者のうちの約10%では、COVID-19は、呼吸困難および低酸素状態により特徴付けられる、より重度の段階へと進行し、さらに、長期にわたる集中治療を要求することが多く、ある割合の患者では、死を引き起こす、急性呼吸逼迫状態へと進行することもある。「COVID罹患後症」は、SARS-CoV-2ウイルスが、もはや検出されなくなってもなお長期にわたる、COVID-19感染の影響をさらに指す。SARS-CoV-2ウイルスに対する自然免疫認識により誘発され、おそらくまた、無効の免疫応答に由来する抗体との免疫複合体によっても誘発される(Shrockら、2020、Science、370(6520):eabd4250)、進行中の炎症は、重度疾患の進行に寄与する可能性が最も高い。
入手可能な、最初のゲノム配列は、新規のヒト病原体SARS-CoV-2を、Coronaviridaeのうちの、SARSウイルスと同じ亜属である、Sarbecovirus亜属に配置した。SARS-CoV-2は、SARS-CoV(系統B)およびMERS-CoV(系統C)と同じBetacoronavirus属に属するが、ゲノム解析が、SARS-CoV-2と、SARS-CoVとの間で、より大きな類似性を明らかにしたことは、系統Bのメンバーとしての、その分類(International Committee on Taxonomy of Viruses)を裏書きする。ベータコロナウイルスの中でも、このウイルスは、病原性および伝染性を増大させることが公知である、顕著に異なる特色である、多塩基性切断部位の固有の組合せにより特徴付けられる。キクガシラコウモリである、Rhinolophus affinisから採取された、コウモリサルベコウイルスである、コウモリCoV RaTG13は、ほぼ全てのゲノム領域内で、約96%のゲノム配列同一性(およびスパイクタンパク質のRBD(receptor binding domain)内における、93%を超える類似性)により、SARS-CoV-2と共に、クラスター化することが報告されており;別の哺乳動物種は、中間宿主として作用する場合がある。疑わしい中間宿主の1つである、マレーセンザンコウは、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)受容体への結合を促進すると考えられる突然変異を含有し、97%のアミノ酸配列類似性を裏付ける、RBD(receptor binding domain)内で、SARS-CoV-2との、高度の類似性を示すコロナウイルスを保有する。SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2のいずれも、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)を、ヒト細胞上の受容体として使用する。SARS-CoV-2は、ACE2に、SARS-CoV-1より高度のアフィニティーで結合する(Wrappら、2020、Science、367、1260~1263)。SARS-CoV-2は、SARS-CoVと、例えば、Abdelrahmanら、2020(Front Immunol、11:552909)において概括されている、いくつかのSARS関連コロナウイルス(SARSr-CoV)とから分化する。
COVID-19パンデミックに対処する中で、ワクチンおよび受動抗体免疫療法が、それぞれ、予防的防止および治療的介入のために開発されつつある。下気道内のウイルス複製を防止または抑制する中和分子による受動抗体免疫療法の、COVID-19患者における治療的介入としての適用は、患者データにより裏書きされると考えられる。実際、患者による、十分な力価の中和抗体の早期発生は、重度疾患への進行の回避と相関し(Lucasら、2020、medRxivdoi:10.1101/2020.12.18.20248331)、組換え中和抗体、または高力価の回復期血漿中に存在する中和抗体の早期投与は、重度疾患を回避しうる(Weinreichら、2020、N Engl J Med、doi:10.1056/NEJMoa2035002;Chenら、2020、N Engl J Med、doi:10.1056/NEJMoa2029849;Libsterら、2021、N Engl J Med、doi:10.1056/NEJMoa2033700)。受動免疫療法との関連で、古典的抗体は、通例、このような抗体の、循環への、FcRn媒介性再循環(Pyzikら、2019、Front Immunol、10:1540)により付与される、半減期延長の利点を有するIgG Fc部分を含む。現在のところ、このような古典的抗体が、COVID-19における炎症性疾患を悪化させることは、明らかでない。しかし、例えば、IgG Fc-LALA突然変異またはIgG Fc-LALAPG突然変異(Winesら、2000、J Immunol、164:5313~5318;Schlothauerら、2016、Protein Eng Des Sel、29:457~466)を導入することにより、抗体Fcドメインから、エフェクター機能を除去するように操作することは、賢明でありうる。
シリアハムスター(Mesocricetus auratus)が、SARS-CoV誘導性の病原性、および肺疾患を重篤化させる免疫応答の関与について研究するための小動物モデルとして提起されている。これらの前臨床モデルとしての優越性は、COVID-19患者を処置するための、新たな抗ウイルス剤または免疫調節剤の治療利益に根拠を与え、これについて評価するために、現在関心の対象となっている。
SARS-CoV-2は、構造タンパク質として、スパイク(S)タンパク質、エンベロープ(E)タンパク質、膜(M)タンパク質、およびヌクレオカプシド(N)タンパク質を含有する。さらに、16の非構造タンパク質(nsp1~16)が、区別され、宿主防御の複製および修飾に関与している。Nsp12タンパク質は、RNA依存性RNAポリメラーゼ(RdRp)に対応する。
本発明で、とりわけ目的となるのは、タンパク質ウイルス表面から突出し、ウイルスに、王冠様の外見を与える、ホモ二量体を形成する、膜貫通型糖タンパク質である、スパイクタンパク質またはSタンパク質である。スパイクタンパク質は、2つのサブユニット:S1およびS2を有する。S1サブユニットは、N末端ドメイン(NTD)、RBD(receptor binding domain)(上記で指し示された通り、RBDは、ヒトACE-2に結合する)、ならびにサブドメイン1および2(SD1、SD2)を含む。S2サブユニットは、ウイルスの膜と、宿主細胞との融合に関与し、複数のドメイン:S2’プロテアーゼ切断部位(融合のために要求される、宿主プロテアーゼによる切断)、融合ペプチド(FP)、ヘプタッドリピート1(HR1)ドメイン、中央ヘリックス(CH)ドメイン、コネクタードメイン(CD)、ヘプタッドリピート2(HR2)ドメイン、膜貫通型(TM)ドメイン、および細胞質テール(CT)ドメインを含む(Wangら、2020、Front Cell Infect Microbiol、10:587269)。融合前コンフォメーションにおいて、生合成時に、S1-S2間フーリン切断部位で切断される、S1と、S2とは、互いとの非共有結合的結合を維持する(これは、S1と、S2とが、非切断状態を維持するSARS-CoVと異なる)。Sタンパク質の閉鎖状態(PDB:6VXX)では、三量体内の、3つのRBDドメインが、三量体から突出しないのに対し、開放状態(PDB:6VYB)、または「アップ」コンフォメーションでは、RBDのうちの1つが、三量体から突出する。断面が三角形である、S三量体の細胞外ドメインは、長さが、約160オングストロームであり、S1ドメインは、V字型を取る。プロトマー1つ当たり、22のN結合型グリコシル化部位のうちの16は、グリコシル化されると考えられる(Wallsら、2020、Cell、180:281~292)。
RBDドメイン(S1ドメインのアミノ酸438~506)は、5本の逆平行鎖により形成される、コアベータ-シート領域を含有する。逆平行鎖のうちの2本の間に、ACE2に結合する残基の大半を含有する、拡張構造(2本の短いベータ鎖、2本のアルファヘリックス、およびループにより形成される)を形成する、RBM(receptor binding motif)が挿入される(Lanら、2020、Nature、581:215~220)。
Sars-Cov-2スパイクタンパク質配列は、Genbank受託番号:QHQ82464、変化形である、QHQ82464.1の下に見出すことができ/これと、またはこれに対応し;本明細書ではまた、SARS-CoV-2表面糖タンパク質としても規定され、配列番号30としても規定される。本明細書では、SARS-CoV-2スパイクタンパク質RBDドメイン領域(また、スパイクRBD(receptor binding domain)としても規定される;pfam09408)は、配列番号30のアミノ酸330~583、および本明細書の下記で描示される配列(配列番号32)と/に対応するか;または、代替的に、配列番号30のアミノ酸330~518、および本明細書の下記で描示される配列(配列番号33)と/に対応する:
Sars-Cov-1スパイクタンパク質配列は、Genbank受託番号:NP_828851.1の下に見出すことができ/これと、またはこれに対応し;本明細書ではまた、SARS-CoV-1 E2糖タンパク質前駆体としても規定され、配列番号31としても規定される。本明細書では、SARS-CoV-1スパイクタンパク質RBDドメイン領域は、本明細書の下記で描示される、SARS-CoV-2のスパイクRBD(receptor binding domain)と/に対応する領域(配列番号34)である配列番号31のアミノ酸残基318~569と/に対応するか;または、代替的に、配列番号31のアミノ酸320~502、および本明細書の下記で描示される配列(配列番号35)と/に対応する::
本明細書で互換的に使用される、「アンジオテンシン転換酵素2」、「ACE2」、または「ACE-2」とは、ジペプチジルカルボキシジペプチダーゼのファミリーに属し、場合によって、EC:3.4.17.23としても分類される哺乳動物タンパク質を指す。ヒトACE2遺伝子のゲノム位置は、X染色体:15,561,033~15,602,158(GRCh38/hg38;マイナス鎖)上、または、代替的に、X染色体:15,579,156~15,620,271(GRCh37/hg19;マイナス鎖)上である。ACE2は、少なくともヒトコロナウイルスである、SARS-CoVおよびSARS-CoV-2、ならびにNL63/HCoV-NL63(また、ニューヘイブンコロナウイルスとしても公知である)に対する受容体として作用する。ヒトACE2タンパク質のUniProtKB識別子:Q9BYF1である。アイソフォーム1(識別子:Q9BYF1-1)が、カノニカルi配列として選び出されている。ヒトACE2遺伝子の参照DNA配列は、GenBank:NC_000023.11における配列である。ヒトACE2の参照mRNA配列は、GenBank:NM_001371415.1およびNM_021804.3における配列である。
結合剤/サルベコウイルス結合剤
一態様では、本発明に従う結合剤またはサルベコウイルス結合剤(互換的に使用されうる)は、任意の個別の機能/実施形態または、本明細書の下記で記載され、カッコ内の任意番号「(n)」が与えられる、任意の番号の個別の機能/実施形態の、任意の組合せにより、機能的に記載されうる。これらの個別の機能の、数字の順序は、ランダムであり、個別の機能に対する優先を付与せず;同様に、このランダムの数字の順序は、2つまたはこれを超える、個別の機能の組合せに対する優先も付与しない。さらに、任意のこのような組合せは、本明細書における結合剤またはサルベコウイルス結合剤が、これらの個別の機能の各々を果たすのと同様に、恣意的であるとは考えられないものとする。
一態様では、本発明に従う結合剤またはサルベコウイルス結合剤(互換的に使用されうる)は、任意の個別の機能/実施形態または、本明細書の下記で記載され、カッコ内の任意番号「(n)」が与えられる、任意の番号の個別の機能/実施形態の、任意の組合せにより、機能的に記載されうる。これらの個別の機能の、数字の順序は、ランダムであり、個別の機能に対する優先を付与せず;同様に、このランダムの数字の順序は、2つまたはこれを超える、個別の機能の組合せに対する優先も付与しない。さらに、任意のこのような組合せは、本明細書における結合剤またはサルベコウイルス結合剤が、これらの個別の機能の各々を果たすのと同様に、恣意的であるとは考えられないものとする。
このように、結合剤は、(1)サルベコウイルスを中和、阻害、遮断、もしくは抑制することが可能であり、特に、(2)サルベコウイルスによる感染、もしくはサルベコウイルスの感染性能を中和、阻害、遮断、もしくは抑制することが可能であり、かつ/または(3)サルベコウイルスの複製を中和、阻害、遮断、もしくは抑制することが可能である薬剤である。例えば、本明細書で同定される結合剤と、サルベコウイルススパイクタンパク質との相互作用(結合、特異的結合)は、本明細書で記載されるか、または当技術分野で公知である、任意のアッセイにおいて決定される場合など、サルベコウイルスの感染能(infection capacity)または感染性能(infective capacity)の中和を結果としてもたらす。
本明細書で記載される結合剤の別の機能は、これらの薬剤が、(4)サルベコウイルスのスパイクタンパク質に結合するか、またはこれに特異的に結合することが可能であることである。特に、これらの薬剤は、(5)サルベコウイルススパイクタンパク質内、特に、多くの異なるサルベコウイルスのスパイクタンパク質内の、RBDドメインもしくはRBDモチーフ、またはRBDドメインもしくはRBDモチーフの部分、より特定すると、サルベコウイルススパイクタンパク質内の、RBDドメインもしくはRBDモチーフ、またはRBDドメインもしくはRBDモチーフの部分内の、高度に保存されたエピトープに結合するか、またはこれに特異的に結合することが可能である。さらに、特に、これらの薬剤は、(6)サルベコウイルスのスパイクタンパク質の、部分的に開放型のコンフォメーションに結合するか、もしくはこれに特異的に結合することが可能であり;代替的に、これらの薬剤は、(7)サルベコウイルスのスパイクタンパク質の、閉鎖型のコンフォメーションに結合することが可能でないか、または、さらに、代替的に、(8)サルベコウイルスのスパイクタンパク質の、完全に開放型のコンフォメーションに結合することが可能でない。さらに、特に、これらの薬剤は、(9)部分的に開放型のコンフォメーションにある、すなわち、スパイクタンパク質のN末端ドメインが、結合剤の、サルベコウイルスのRBDドメインへの結合を妨げないコンフォメーションにある、RBDドメイン上の部位において、サルベコウイルスのスパイクタンパク質に結合するか、またはこれに特異的に結合することが可能である。現在のところ、本発明に従う結合剤が、サルベコウイルス感染を、どのようにして中和、阻害、遮断、もしくは抑制するのかは、完全に明らかではない。本発明の結合剤は、(77)S1部の排出を誘導することが可能である。結果として、結合剤は、未成熟スパイクの惹起を誘導することが可能あり、このようにして、サルベコウイルスが、感染過程または宿主細胞への侵入過程を完遂することを不可能としうる。いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、これらの結合剤の、RBDとの相互作用(結合、特異的結合)は、スパイク三量体の不安定化を結果としてもたらし、S1部の排出、および未成熟スパイクの惹起を促進しうる。代替的に、かつ、再び、いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、これらの結合剤の、RBDとの相互作用(結合)は、スパイクタンパク質を、サルベコウイルスが、感染過程または宿主細胞への侵入過程を完遂することを不可能とするコンフォメーションにロックするか、または凍結しうる。代替的に、かつ、再び、いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、これらの結合剤の、RBDとの相互作用(結合、特異的結合)は、スパイクタンパク質の不安定化を結果としてもたらすことが可能であり、サルベコウイルスが、感染過程または宿主細胞への侵入過程を完遂することを不可能とする。それらの作用機構から独立に、本発明に従う結合剤は、サルベコウイルス感染を、効率的に/効果的に中和する。
さらに、本明細書で記載される結合剤の機能は、これらの薬剤が、(10)結合剤が、それら自体、サルベコウイルスRBDに結合している場合に、サルベコウイルスRBDの、ACE2との結合を遮断または防止せず、したがって、サルベコウイルスRBDの、ACE2との結合を可能とする(代替的に、結合剤自体が、ACE2が結合しているサルベコウイルスRBDに結合しうる)か、または(11)サルベコウイルスRBDへの結合について、ACE2と競合しない(したがって、結合剤が、それら自体、サルベコウイルスRBDに結合している場合に、ACE2と、サルベコウイルスRBDとの結合を可能とする(代替的に、結合剤自体は、ACE2が結合しているサルベコウイルスRBDに結合しうる))か、または(12)ACE2との結合について、サルベコウイルスRBDと競合しない(したがって、結合剤が、それら自体、サルベコウイルスRBDに結合している場合に、サルベコウイルスRBDと、ACE2との結合を可能とする(代替的に、結合剤自体は、ACE2が結合しているサルベコウイルスRBDに結合しうる))ことである。したがって、結合剤は、ACE2の、RBDへの結合の遮断と異なる方式を介して、サルベコウイルス、具体的に、SARS-CoVウイルスの感染を中和することが可能である。
本明細書で記載される結合剤の、さらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、全て、サルベコウイルスのスパイクタンパク質(またはその中のRBDドメイン)への結合または特異的結合について、(13)公知の免疫グロブリンである、CR3022と競合せず(ter Meulenら、2006、PLoS Med、3:e237;Tianら、2020、Emerging Microbes & Infections、9:382~385)、かつ/または(14)公知の免疫グロブリンである、VHH72と競合せず(Wrappら、2020、Cell、184:1004~105)、かつ/または(15)公知の免疫グロブリンである、CB6と競合せず(Shiら、2020、Nature、584:120~124)、かつ/または(16)公知の免疫グロブリンである、S309と競合しない(Pintoら、2020、Nature、583:290~295)ことである(これは、本明細書で記載される結合剤が、免疫グロブリンである、CR3022、VHH72、CB6、またはS309のうちのいずれかの、スパイクタンパク質/RBDへの結合パターンと比較して、異なるスパイクタンパク質/RBDへの結合パターンにより特徴付けられることを指し示す)。代替的に、これらの結合剤は、これらの結合剤が、それら自体、サルベコウイルスRBDに結合している場合に、CR3022、VHH72、CB6、またはS309の、サルベコウイルスのRBDまたはスパイクタンパク質への結合を可能とする。代替的に、結合剤自体は、CR3022、VHH72、CB6、またはS309が結合しているサルベコウイルスRBDに結合しうる。
本明細書で記載される結合剤の、さらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、(17)免疫グロブリンである、mAb52またはFab52が結合するエピトープ(Rujasら、2020、Biorxiv、2020.10.15.341636v1)と異なる、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内もしくはRBD内のエピトープに結合するか、もしくはこれに特異的に結合し;かつ/または(18)免疫グロブリンである、nb34が結合するエピトープ(Xiangら、2020、Science、370:1479~1484)と異なる、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内もしくはRBD内のエピトープに結合するか、もしくはこれに特異的に結合し;かつ/または(19)免疫グロブリンである、nb95が結合するエピトープ(Xiangら、2020、Science、370:1479~1484)と異なる、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内もしくはRBD内のエピトープに結合するか、もしくはこれに特異的に結合し;かつ/または(20)免疫グロブリンである、n3088、および/またはn3130が結合するエピトープ(Wuら、2020、Cell Host Microbe、27:891~898)と異なる、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内もしくはRBD内のエピトープに結合するか、もしくはこれに特異的に結合し;かつ/または(21)免疫グロブリンである、n3086、および/またはn3113が結合するエピトープ(Wuら、2020、Cell Host Microbe、27:891~898)と異なる、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内またはRBD内のエピトープに結合するか、またはこれに特異的に結合することである。
本明細書で記載される結合剤の、さらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、(22)多くのサルベコウイルスのスパイクタンパク質内またはRBD内に保存されたエピトープに結合するか、またはこれに特異的に結合することである。特に、エピトープは、サルベコウイルスの、異なるクレードの間で保存される。特に、エピトープは、クレード1.A、クレード1.B、クレード2、およびクレード3のサルベコウイルスの間で保存される。
本明細書で記載される結合剤の、さらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、(23)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-1を、10μg/mLまたはこれ未満のIC50、例えば5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、例えば2.5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、または例えば1μg/mLまたはこれ未満のIC50などで中和することである。特に、偽型ウイルス中和アッセイは、SARS-CoV-2またはSARS-CoV-1のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGウイルスに基づく(表2を参照されたい)。
本明細書で記載される結合剤の、なおさらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、(78)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、本明細書でさらに規定されるSARS-CoV-2変異株を、10μg/mLまたはこれ未満のIC50、例えば5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、例えば2.5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、または例えば1μg/mLまたはこれ未満のIC50などで中和することである。特に、偽型ウイルス中和アッセイは、SARS-CoV-2変異株、またはSARS-CoV-2変異株のスパイクタンパク質と関連するRBD突然変異を含有する、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGウイルスに基づく。特に、本明細書で記載される結合剤は、N439、K417、S477、L452、T478、E484、P384、N501、および/またはD614位におけるSARS-CoV-2変異株(配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクアミノ酸配列と比べた)を中和しうる。より特定すると、本明細書で記載される結合剤は、N501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2アルファ変異株)など、N501位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;N501Y変異株およびE484K変異株(例えば、SARS-CoV-2アルファ+E484K変異株)など、N501およびE484位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;K417N変異株、E484K変異株、およびN501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2ベータ変異株)など、K417、E484、およびN501位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;P384L変異株、K417N変異株、E484K変異株、およびN501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2ベータ+P384L変異株)など、P384、K417、E484、およびN501位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;L452R変異株およびE484Q変異株(例えば、SARS-CoV-2カッパ変異株)など、L452およびE484位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;L452R変異株およびT478K変異株(例えば、SARS-CoV-2デルタ変異株)など、L452およびT478位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;L452R変異株(例えば、SARS-CoV-2イプシロン変異株)など、L452位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;K417T変異株(例えば、SARS-CoV-2ガンマ変異株)など、K417位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株;ならびにD614G変異株(例えば、SARS-CoV-2オミクロン変異株またはSARS-CoV-2 BA.1変異株)など、D614位における突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株からなる群から選択されるSARS-CoV-2変異株のうちの、1つまたは複数、好ましくは、全てを中和しうる。なおより特定すると、本明細書で記載される結合剤は、偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50、例えば5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、例えば2.5μg/mLまたはこれ未満のIC50など、または例えば1μg/mLまたはこれ未満のIC50などで、(79)SARS-CoV-2アルファ変異株を中和し、(80)SARS-CoV-2アルファ+E484K変異株を中和し、(81)SARS-CoV-2ベータ変異株を中和し、(82)SARS-CoV-2ベータ+P384L変異株を中和し、(83)SARS-CoV-2カッパ変異株を中和し、(84)SARS-CoV-2デルタ変異株を中和し、(85)SARS-CoV-2イプシロン変異株を中和し、(86)SARS-CoV-2ガンマ変異株を中和し、かつ/または(87)SARS-CoV-2オミクロン変異株、またはSARS-CoV-2 BA.1変異株を中和することを、さらに特徴とする。
ある特定の実施形態では、(88)SARS-CoV-2スパイクタンパク質(配列番号30)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合するか、またはSARS-CoV-2スパイクタンパク質のRBD(配列番号32または33)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する結合剤が開示される。特に、薬剤は、(89)薬剤の任意の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(90)薬剤の任意の部分が、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)から4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(91)薬剤の任意の部分が、アミノ酸Ser514もしくはGlu516のうちの、少なくとも1つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(92)薬剤の任意の部分が、アミノ酸Arg355から4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(93)薬剤の任意の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(94)薬剤の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも2つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(95)薬剤の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも3つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(95)薬剤の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも4つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(96)薬剤の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも5つから、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(97)薬剤の部分が、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうち6つ全てから4オングストローム以内に近接するように、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。
ある特定の実施形態では、薬剤は、(98)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(99)Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(100)アミノ酸Ser514またはGlu516のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(101)Arg355に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(102)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(103)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも2つに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(104)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも3つに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(105)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも4つに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(106)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも5つに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(107)アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355の6つ全てに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(108)薬剤の部分が、少なくとも、Tyr396、Ser514、およびGlu516から、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(109)少なくとも、Tyr396、Ser514、およびGlu516に結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(110)薬剤の部分が、少なくとも、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Ser514、およびGlu516から、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(111)少なくとも、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Ser514、およびGlu516に結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(112)薬剤の部分が、少なくとも、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、およびGlu516から、4オングストローム以内に近接するように、結合するか、またはこれらに特異的に結合する。ある特定の実施形態では、薬剤は、(113)少なくとも、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、およびGlu516に結合するか、またはこれらに特異的に結合する。
任意選択で、前出の薬剤のうちのいずれかは、(115)アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518のうちの、少なくとも2つ、または優先順位が増大する順に、少なくとも3つ、または4つ全てにさらに結合するか、またはこれらに特異的に結合するなど、(114)アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518にさらに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。任意選択で、前出の薬剤のうちのいずれかは、(116)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、Cys336(サルベコウイルスクレードの間で保存されている)は、分子内ジスルフィド架橋を形成し;かつ/または(117)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、Cys391(サルベコウイルスクレードの間で保存されている)は、分子内ジスルフィド架橋を形成し;特に、(118)Cys336は、Cys361(サルベコウイルスクレードの間で保存されている)と共に、分子内ジスルフィド架橋を形成することが可能であり、かつ/または(119)Cys391は、Cys525(サルベコウイルスクレードの間で保存されている)と共に、分子内ジスルフィド架橋を形成しうる。任意選択で、これらの薬剤は、(120)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸365は、チロシン(Tyr365;サルベコウイルスクレードの間で保存されている)であり、かつ/または(121)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸392は、フェニルアラニン(Phe392;サルベコウイルスクレードの間で保存されている)であり、かつ/または(122)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸393は、トレオニン(Thr393;または、一部のサルベコウイルスでは、代替的に、Ser393)であり、かつ/または(123)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸395は、バリン(Val395;または、一部のサルベコウイルスでは、代替的に、Ser393)であり、かつ/または(124)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸518は、ロイシン(Leu518)である。本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
ある特定の実施形態では、(125)SARS-CoV-2スパイクタンパク質(配列番号30)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合するか、またはSARS-CoV-2スパイクタンパク質のRBD(配列番号32または33)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合する結合剤が開示される。特に、薬剤は、(126)結合するか、またはこれらに特異的に結合し、これにより、R355、N394、Y396、F464、S514、およびE516により包囲されて規定される、RBD表面積のうちの少なくとも25%、少なくとも33%、少なくとも50%、または少なくとも75%を覆う結合界面(例えば、PDBe(Protein Data Bank Europe)PISA(Proteins,Interfaces,Structures and Assemblies)により決定される)が作出される。接触を受けるRBD表面積は、任意選択で、立体的に、これらの残基の間に介在する表面積を含むように計算されうる。
本発明に従う結合剤の、上記で列挙された機能的特徴は、一般に、例えば、本明細書で記載される実施例で利用された方法、または本明細書の上記で引用された刊行物、および他の刊行物の一部に記載された方法により決定されうる。サルベコウイルススパイクタンパク質エピトープまたはサルベコウイルスRBDドメインエピトープの決定は、例えば、結合競合実験(本明細書の実施例、または本明細書の上記で引用された刊行物の多くにおいて概括される、結合競合実験など)により実施される場合もあり、例えば、突然変異解析(本明細書の実施例で概括される、突然変異解析など)により実施される場合もあり、例えば、三次元レベルにおける相互作用を決定する、任意の手段であって、コンピュータによるモデル化(本明細書で概括される、コンピュータによるモデル化など)を含む手段により実施される場合もある。
具体的一実施形態では、本明細書の上記で記載された、結合剤またはサルベコウイルス結合剤の機能的特徴の一部は、このような薬剤を、例えば、SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を遮断せず、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、特に、少なくとも、SARS-CoV-2、および本明細書で記載される、SARS-CoV-2変異株、およびSARS-CoV-1を中和し、SPRBDへの結合について、抗体CR3022と競合しないと特徴付けるように組み合わされる。このような薬剤は、偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50により、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-2変異株、および/またはSARS-CoV-1を中和すること;および/または抗体VHH72、S309、およびCB6と競合しないこと;および/またはS1部の排出を誘導することにより、さらに特徴付けられうる。
本明細書で記載される結合剤の、さらなる機能的特徴は、これらの薬剤が、(24)SARS-CoV-2スパイクタンパク質(配列番号30)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合するか、またはSARS-CoV-2スパイクタンパク質のRBD(配列番号32または33)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することである。特に、これらの薬剤は、(25)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(26)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(27)アミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに、結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;かつ/または、特に、これらの薬剤は、(28)アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)に、結合するか、もしくはこれに特異的に結合する。特に、これらの薬剤は、(29)(25)~(28)に列挙されたアミノ酸のうちの、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、少なくとも7つ、少なくとも8つ、少なくとも9つ、少なくとも10、少なくとも11、または全てに結合するか、またはこれらに特異的に結合する。任意選択で、これらの薬剤は、(30)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、Cys336(サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)は、分子内ジスルフィド架橋を形成し;かつ/または、(31)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、Cys391(サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)は、分子内ジスルフィド架橋を形成し;特に、(32)Cys336は、Cys361(サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)と共に、分子内ジスルフィド架橋を形成することが可能であり、かつ/または(33)Cys391は、Cys525(サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)と共に、分子内ジスルフィド架橋を形成しうる。任意選択で、これらの薬剤は、(34)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸365は、チロシン(Tyr365;サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)であり、かつ/または(35)サルベコウイルススパイクタンパク質に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し、この場合、アミノ酸392は、フェニルアラニン(Phe392;サルベコウイルスクレードの間で保存されている;図16Bを参照されたい)である。本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
複数のさらに個別の実施形態では、本明細書で同定される結合剤は、
(36)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(37)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(38)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(39)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(40)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(41)アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(42)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(43)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(44)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(45)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(46)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(47)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、Tyr396、Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、Ser514、Glu516、またはLeu518、およびArg357に結合するか、またはこれらに特異的に結合する。
(36)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(37)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(38)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(39)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(40)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(41)アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(42)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合するか;または
(43)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(44)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(45)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(46)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、もしくはこれらに特異的に結合し;アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つに(さらに)結合するか、もしくはこれらに(さらに)特異的に結合し;アミノ酸Arg357に(さらに)結合するか、もしくはこれに(さらに)特異的に結合するか;または
(47)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、Tyr396、Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、Ser514、Glu516、またはLeu518、およびArg357に結合するか、またはこれらに特異的に結合する。
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つへの結合または特異的結合については、本明細書の以下の(48)~(58)において、さらに説明される。特に、これらの薬剤は、
(48)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびAsn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(49)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(50)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(51)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(52)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(53)少なくとも、アミノ酸Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(54)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(55)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(56)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(57)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(58)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(25)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
(48)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびAsn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(49)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(50)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(51)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(52)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(53)少なくとも、アミノ酸Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(54)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびVal395に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(55)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(56)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(57)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(58)少なくとも、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、およびTyr396に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(25)アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
アミノ酸Lys462、Phe464、Glu465、またはArg466のうちの、少なくとも1つへの結合または特異的結合については、本明細書の以下の(59)~(69)において、さらに説明される。特に、これらの薬剤は、
(59)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびPhe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(60)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(61)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(62)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(63)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(64)少なくとも、アミノ酸Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(65)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびGlu465に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(66)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(67)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(68)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(69)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(26)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
(59)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびPhe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(60)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(61)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(62)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(63)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(64)少なくとも、アミノ酸Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(65)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびGlu465に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(66)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(67)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(68)少なくとも、アミノ酸Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(69)少なくとも、アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、およびArg466に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(26)アミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
アミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つへの結合または特異的結合については、本明細書の以下の(70)~(73)において、さらに説明される。特に、これらの薬剤は、
(70)少なくとも、アミノ酸Ser514およびGlu516に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(71)少なくとも、アミノ酸Ser514、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(72)少なくとも、アミノ酸Glu516、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(73)少なくとも、アミノ酸Ser514、Glu516、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(27)アミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
(70)少なくとも、アミノ酸Ser514およびGlu516に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(71)少なくとも、アミノ酸Ser514、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(72)少なくとも、アミノ酸Glu516、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;または
(73)少なくとも、アミノ酸Ser514、Glu516、およびLeu518に結合するか、もしくはこれらに特異的に結合することなど;
(27)アミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに結合するか、またはこれらに特異的に結合し;
本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる。
特定の一実施形態では、サルベコウイルス結合剤は、SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、特に、少なくとも、本明細書で記載される、SARS-CoV-2変異株である、SARS-CoV-2、およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合することにおいて規定されうる/このことを特徴としうる。このような薬剤は、S1部の排出を誘導することにより、さらに特徴付けられうる。
本明細書で記載される結合剤またはパートナーの、サルベコウイルススパイクタンパク質、またはその中のRBDドメインとの相互作用は、構造モデルから導出されうる。特に、相互作用は、結合パートナーの原子(例えば、アミノ酸、またはアミノ酸側鎖、またはアミノ酸水素)と、サルベコウイルススパイクタンパク質、またはその中のRBDドメインの原子(例えば、アミノ酸、またはアミノ酸側鎖、またはアミノ酸水素)との間の分子間距離との関係で記載されうる。FastContact(Champら、2007、Nucleic Acids Res、35:W556~W560)など、複合体の結合自由エネルギーが推定されるアルゴリズムが存在する。FastContactアルゴリズムでは、脱溶媒和相互作用の範囲は、例えば、6オングストローム(ポテンシャルは、5~7オングストロームの間で、ゼロまで下がる)に適合させられる場合もあり、9オングストローム(ポテンシャルは、8~10オングストロームの間で、ゼロまで下がる)に適合させられる場合もあり;静電エネルギーおよびファンデルワールスエネルギーは、FastContactアルゴリズムにより使用される、他の成分である。
したがって、(74)本明細書で記載される結合剤またはパートナーの、サルベコウイルススパイクタンパク質、またはその中のRBDドメインとの相互作用は、2つの原子の間の距離が、例えば、1オングストローム(Å)~10Åの間、1Å~9Åの間、1Å~8Åの間、1Å~7Åの間、1Å~6Åの間、1Å~5Åの間、1Å~4Åの間、1Å~3Åの間、1Å~2Åの間であり、構造が分解されたときの分解能に依存する場合に、結合パートナーの原子と、サルベコウイルススパイクタンパク質、またはその中のRBDドメインの原子との間の相互作用(本明細書の上記で記載された)を、真の相互作用と規定することにより、構造モデルから導出されうる。代替的に、サルベコウイルススパイクタンパク質、またはその中のRBDドメインの残基は、結合剤またはパートナーの残基と「接触し」、本明細書では、このような「接触」は、距離を4Åもしくはこれ未満、5Åもしくはこれ未満、6Åもしくはこれ未満、7Åもしくはこれ未満、8Åもしくはこれ未満、9Åもしくはこれ未満、または10Åもしくはこれ未満とする、残基の間の(分子間)接触として規定されうる。
特に、(75)結合剤またはパートナーは、本明細書で記載されるISVD(immunoglobulin single variable domain)の、1つもしくは複数の相補性決定領域(CDR)であるか、もしくはこれらを含むか、または本明細書で記載される、1つもしくは複数のISVDを含み、本明細書の上記で詳細に記載された、サルベコウイルススパイクタンパク質の部分またはRBDドメイン(ISVDのエピトープ)に結合する。このように、本明細書で記載されるISVDのアミノ酸(またはその部分)は、サルベコウイルススパイクタンパク質/RBDドメインのアミノ酸(またはその部分)と接触するか、またはこれらと相互作用し、この場合、接触距離または相互作用距離は、1オングストローム(Å)~10Åの間、1Å~9Åの間、1Å~8Åの間、1Å~7Åの間、1Å~6Åの間、1Å~5Åの間、1Å~4Åの間、1Å~3Åの間、1Å~2Åの間であるか;または4Åもしくはこれ未満、5Åもしくはこれ未満、6Åもしくはこれ未満、7Åもしくはこれ未満、8Åもしくはこれ未満、9Åもしくはこれ未満、または10Åもしくはこれ未満であり、距離の下限は、決定された構造の分解能により規定される。
特に、(76)結合剤またはパートナーの部分(本明細書で記載されたCDRおよび/またはISVDのアミノ酸(またはその部分)など)は、
アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)(本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16Bに描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる)と;または
配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ;任意選択で、さらに、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/もしくはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/もしくはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/もしくはArg466、および/もしくはLeu518と、
1オングストローム(Å)~10Åの間、1Å~9Åの間、1Å~8Åの間、1Å~7Åの間、1Å~6Åの間、1Å~5Åの間、1Å~4Åの間、1Å~3Åの間、1Å~2Åの間;または4Åもしくはこれ未満、5Åもしくはこれ未満、6Åもしくはこれ未満、7Åもしくはこれ未満、8Åもしくはこれ未満、9Åもしくはこれ未満、または10Åもしくはこれ未満の距離で接触するか、または相互作用する。
アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つ;および/またはアミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)(本明細書の上記で言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けは、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸は、例えば、図16Bに描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうる)と;または
配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ;任意選択で、さらに、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/もしくはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/もしくはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/もしくはArg466、および/もしくはLeu518と、
1オングストローム(Å)~10Åの間、1Å~9Åの間、1Å~8Åの間、1Å~7Åの間、1Å~6Åの間、1Å~5Åの間、1Å~4Åの間、1Å~3Åの間、1Å~2Åの間;または4Åもしくはこれ未満、5Åもしくはこれ未満、6Åもしくはこれ未満、7Åもしくはこれ未満、8Åもしくはこれ未満、9Åもしくはこれ未満、または10Åもしくはこれ未満の距離で接触するか、または相互作用する。
別の態様では、本発明に従う結合剤は、ポリペプチド性結合剤(すなわち、ペプチド性部分、ポリペプチド性部分、もしくはタンパク質性部分を含む結合剤、またはペプチド、ポリペプチド、タンパク質、もしくはタンパク質ドメインを含む結合剤)、またはポリペプチド結合剤(すなわち、ペプチド、ポリペプチド、またはタンパク質である結合剤)として、構造的に規定される。より特定すると、本発明に従う結合剤は、本明細書の下記で規定される、ISVD(immunoglobulin single variable domain)のうちのいずれかに含まれる、相補性決定領域(CDR)を含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤として、構造的に規定されうる。より特定すると、一実施形態では、本発明に従う結合剤は、本明細書の下記で規定される、ISVD(immunoglobulin single variable domain)に含まれる、少なくともCDR3を含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤として、構造的に規定されうる。別の実施形態では、本発明に従う結合剤は、本明細書の下記で規定される、ISVD(immunoglobulin single variable domain)に含まれる、CDR1、CDR2、およびCDR3のうちの、少なくとも2つ(例えば、CDR1およびCDR3、CDR2およびCDR3、CDR1およびCDR2)、またはCDR1、CDR2、およびCDR3の3つ全てを含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤として、構造的に規定されうる。より特定すると、このようなCDRは、本明細書の下記で描示される通り、VHH3.117(配列番号1により規定された/に明示された)、VHH3.92(配列番号2により規定された/に明示された)、VHH3.94(配列番号3により規定された/に明示された)、VHH3.42(配列番号4により規定された/に明示された)、またはVHH3.180(配列番号5により規定された/に明示された)のうちのいずれかの中に含まれる:
他の実施形態では、このようなCDRは、本明細書の下記で描示される通り、VHH3.89(配列番号53により規定された/に明示された)、VHH3_183(配列番号54により規定された/に明示された)、またはVHH3C_80(配列番号55により規定された/に明示された)のうちのいずれかの中に含まれうる:
本明細書で概括および規定される通り(定義および図42を参照されたい)、これらのタンパク質配列内のCDRおよびフレームワーク領域(FR)の画定を含む、免疫グロブリンタンパク質配列内のアミノ酸の番号付けのために、多くのシステムまたは方法(Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、Chothia)が存在する。これらのシステムまたは方法は、当業者に公知であるので、当業者は、これらのシステムまたは方法を、不要な労力を伴わずに、任意の免疫グロブリンタンパク質配列に適用しうる。したがって、本明細書で記載される、結合剤またはサルベコウイルス結合剤は、例えば、配列番号1~5または53~55のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、またはChothiaに従いアノテーションされる(図42中の、VHH3.117およびVHH3.89について例示される)相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴としうる。
非限定例としてだけ述べると、VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94、VHH3.42、またはVHH3.180のうちのいずれかに含まれるCDRは、Kabatに従い、またはKabatシステムもしくはKabat法に従い決定された。複数の実施形態では、例として、Kabat法を利用することにより、本発明のISVDに含まれるCDRは、
CDR1:IXDMG[配列中、2位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)である](配列番号6)(より特定すると、CDR1は、ISDMG(配列番号9;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)、またはINDMG(配列番号10;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
CDR2:TITKXGXTNYAXSXXG[配列中、5位におけるX(Xaa)は、T(Thr、トレオニン)、またはS(Ser、セリン)であり、7位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、12位におけるX(Xaa)は、D(Asp、アスパラギン酸)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、14位におけるX(Xaa)は、A(Ala、アラニン)、またはV(Val、バリン)であり、15位におけるX(Xaa)は、Q(Gln、グルタミン)、またはK(Lys、リシン)である](配列番号7)(より特定すると、CDR2は、TITKTGSTNYADSAQG(配列番号11;VHH3.117およびVHH3.180内に含まれる)、TITKTGNTNYADSAQG(配列番号12;VHH3.92内に含まれる)、TITKSGSTNYANSAQG(配列番号13;VHH3.94内に含まれる)、またはTITKTGSTNYADSVKG(配列番号14;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
CDR3:WLXYGMGPDYYGME[配列中、3位におけるX(Xaa)は、P(Pro、プロリン)、またはL(Leu、ロイシン)である](配列番号8)(より特定すると、CDR3は、WLPYGMGPDYYGME(配列番号15;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94およびVHH3.42内に含まれる)、またはWLLYGMGPDYYGME(配列番号16;VHH3.180内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
CDR1:IXDMG[配列中、2位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)である](配列番号6)(より特定すると、CDR1は、ISDMG(配列番号9;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)、またはINDMG(配列番号10;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
CDR2:TITKXGXTNYAXSXXG[配列中、5位におけるX(Xaa)は、T(Thr、トレオニン)、またはS(Ser、セリン)であり、7位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、12位におけるX(Xaa)は、D(Asp、アスパラギン酸)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、14位におけるX(Xaa)は、A(Ala、アラニン)、またはV(Val、バリン)であり、15位におけるX(Xaa)は、Q(Gln、グルタミン)、またはK(Lys、リシン)である](配列番号7)(より特定すると、CDR2は、TITKTGSTNYADSAQG(配列番号11;VHH3.117およびVHH3.180内に含まれる)、TITKTGNTNYADSAQG(配列番号12;VHH3.92内に含まれる)、TITKSGSTNYANSAQG(配列番号13;VHH3.94内に含まれる)、またはTITKTGSTNYADSVKG(配列番号14;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
CDR3:WLXYGMGPDYYGME[配列中、3位におけるX(Xaa)は、P(Pro、プロリン)、またはL(Leu、ロイシン)である](配列番号8)(より特定すると、CDR3は、WLPYGMGPDYYGME(配列番号15;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94およびVHH3.42内に含まれる)、またはWLLYGMGPDYYGME(配列番号16;VHH3.180内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
より特定すると、本発明のポリペプチド性(polypeptidic)結合剤またはポリペプチド(polypeptide)結合剤は、以下の3つの相補性決定領域(CDR)のセットのうちの1つを含む結合剤として規定される場合があり、この場合、CDRは、Kabatに従い、
・配列番号6により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号7により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号8により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号11により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号12により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号13により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号10により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号14により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号11により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号16により規定された/これにおいて明示されたCDR3
と規定される。
・配列番号6により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号7により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号8により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号11により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号12により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号13により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号10により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号14により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号15により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号9により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号11により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号16により規定された/これにおいて明示されたCDR3
と規定される。
さらなる非限定例としてだけ述べると、VHH3.89、VHH3_183、またはVHH3C_80のうちのいずれかに含まれるCDRは、Kabatに従い、またはKabatシステムもしくはKabat法に従い決定された。代替的実施形態では、例として、Kabat法を利用することにより、本発明のISVDに含まれるCDRは、
CDR1:XYXXG[配列中、1位におけるX(Xaa)は、DまたはYであり、3位におけるX(Xaa)は、DまたはAであり、4位におけるX(Xaa)は、VまたはIである](配列番号76)(より特定すると、CDR1は、YYAIG(配列番号69;VHH3.89およびVHH3_183内に含まれる)、またはDYDVG(配列番号70;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
CDR2:RIXSSDGSTYYADSVKG[配列中、3位におけるX(Xaa)は、DまたはEである](配列番号77)(より特定すると、CDR2は、RIDSSDGSTYYADSVKG(配列番号71;VHH3.89およびVHH3C_80内に含まれる)、RIESSDGSTYYADSVKG(配列番号72;VHH3_183内に含まれる)として規定されうる);
CDR3:DPIIXGXXWYWT[配列中、5位におけるX(Xaa)は、RまたはQであり、7位におけるX(Xaa)は、R、S、またはHであり、8位におけるX(Xaa)は、NまたはSである](配列番号78)(より特定すると、CDR3は、DPIIQGRNWYWT(配列番号73;VHH3.89内に含まれる)、またはDPIIQGSSWYWT(配列番号74;VHH3_183内に含まれる)、またはDPIIRGHNWYWT(配列番号75;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
CDR1:XYXXG[配列中、1位におけるX(Xaa)は、DまたはYであり、3位におけるX(Xaa)は、DまたはAであり、4位におけるX(Xaa)は、VまたはIである](配列番号76)(より特定すると、CDR1は、YYAIG(配列番号69;VHH3.89およびVHH3_183内に含まれる)、またはDYDVG(配列番号70;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
CDR2:RIXSSDGSTYYADSVKG[配列中、3位におけるX(Xaa)は、DまたはEである](配列番号77)(より特定すると、CDR2は、RIDSSDGSTYYADSVKG(配列番号71;VHH3.89およびVHH3C_80内に含まれる)、RIESSDGSTYYADSVKG(配列番号72;VHH3_183内に含まれる)として規定されうる);
CDR3:DPIIXGXXWYWT[配列中、5位におけるX(Xaa)は、RまたはQであり、7位におけるX(Xaa)は、R、S、またはHであり、8位におけるX(Xaa)は、NまたはSである](配列番号78)(より特定すると、CDR3は、DPIIQGRNWYWT(配列番号73;VHH3.89内に含まれる)、またはDPIIQGSSWYWT(配列番号74;VHH3_183内に含まれる)、またはDPIIRGHNWYWT(配列番号75;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
より特定すると、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、以下の3つの相補性決定領域(CDR)のセットのうちの1つを含む結合剤として規定される場合があり、この場合、CDRは、Kabatに従い、
・配列番号76により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号77により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号78により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号69により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号71により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号73により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3.89内に存在するCDRに対応する);または
・配列番号69により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号72により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号74により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3_183内に存在するCDRに対応する);または
・配列番号70により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号71により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号75により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3C_80内に存在するCDRに対応する
と規定される。
・配列番号76により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号77により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号78により規定された/これにおいて明示されたCDR3;または
・配列番号69により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号71により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号73により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3.89内に存在するCDRに対応する);または
・配列番号69により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号72により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号74により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3_183内に存在するCDRに対応する);または
・配列番号70により規定された/これにおいて明示されたCDR1、配列番号71により規定された/これにおいて明示されたCDR2、および配列番号75により規定された/これにおいて明示されたCDR3(VHH3C_80内に存在するCDRに対応する
と規定される。
さらなる態様では、本発明に従うポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、本明細書の上記で規定されたISVDのうちのいずれかに含まれた、1つまたは複数のフレームワーク領域(FR)を含みうる。より特定すると、このような結合剤は、本明細書の上記で規定されたISVDのうちのいずれかに含まれた、FR1領域、FR2領域、FR3領域、またはFR4領域を含みうる。より特定すると、このような結合剤は、本明細書の上記で規定されたISVDのうちのいずれかに含まれた、FR1領域およびFR2領域、FR1領域およびFR3領域、FR1領域およびFR4領域、FR2領域およびFR3領域、FR2領域およびFR4領域、FR3領域およびFR4領域、FR1領域、FR2領域、およびFR3領域、FR1領域、FR2領域、およびFR4領域、FR2領域、FR3領域、およびFR4領域、またはFR1領域、FR3領域、およびFR4領域を含みうる。一実施形態では、このような結合剤は、本明細書の上記で規定されたISVDのうちのいずれかに含まれた、FR1領域、またはFR4領域、またはFR2領域、およびFR3領域を含む。
本明細書の上記で概括および規定された通り、これらのタンパク質配列内のFRの画定を含む、免疫グロブリンタンパク質配列内のアミノ酸の番号付けのために、多くのシステムまたは方法(Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、またはChothia)が存在する。これらのシステムまたは方法は、当業者に公知であるので、当業者は、これらのシステムまたは方法を、不要な労力を伴わずに、任意の免疫グロブリンタンパク質配列に適用しうる。
非限定例としてだけ述べると、VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94、VHH3.42、またはVHH3.180のうちのいずれかに含まれるFRは、Kabatに従い、またはKabatシステムもしくはKabat法に従い決定された。複数の実施形態では、例として、Kabat法を利用することにより、本発明のISVDに含まれるFRは、
FR1:QVQLQESGGGXVQXGXSLXLXCAASGXAVS[配列中、11位におけるX(Xaa)は、L(Leu、ロイシン)、またはS(Ser、セリン)であり、14位におけるX(Xaa)は、P(Pro、プロリン)、またはA(Ala、アラニン)であり、16位におけるX(Xaa)は、G(Gly、グリシン)、またはR(Arg、アルギニン)であり、19位におけるX(Xaa)は、R(Arg、アルギニン)、またはT(Thr、トレオニン)であり、21位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、27位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、またはS(Ser、セリン)である](配列番号17)(より特定すると、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGKAVS(配列番号21;VHH3.117、VHH3.92、およびVHH3.94内に含まれる)、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGSAVS(配列番号22;VHH3.42内に含まれる)、またはQVQLQESGGGSVQAGRSLTLNCAASGKAVS(配列番号23;VHH3.180内に含まれる)として規定されうる);
FR2:WYRQPPGKQRELVA(配列番号18;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94、VHH3.42およびVHH3.180内に含まれる);
FR3:RFTISRDNXKXAVYLEMXSLKPEDTAXYYCNA[配列中、9位におけるX(Xaa)は、T(Thr、トレオニン)、またはA(Ala、アラニン)であり、11位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、18位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、A(Ala、アラニン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、27位におけるX(Xaa)は、V(Val、バリン)、またはT(Thr、トレオニン)である](配列番号19)(より特定すると、FR3は、RFTISRDNTKSAVYLEMKSLKPEDTAVYYCNA(配列番号24;VHH3.117内に含まれる)、RFTISRDNAKSAVYLEMASLKPEDTAVYYCNA(配列番号25;VHH3.92内に含まれる)、RFTISRDNAKSAVYLEMNSLKPEDTAVYYCNA(配列番号26;VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)、またはRFTISRDNAKNAVYLEMNSLKPEDTATYYCNA(配列番号27;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
FR4:LWGXGTQVTVSS[配列中、4位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、またはE(Glu、グルタミン)である](配列番号20)(より特定すると、FR4は、LWGKGTQVTVSS(配列番号28;VHH3.117、VHH3.92およびVHH3.42内に含まれる)、またはLWGEGTQVTVSS(配列番号29;VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
FR1:QVQLQESGGGXVQXGXSLXLXCAASGXAVS[配列中、11位におけるX(Xaa)は、L(Leu、ロイシン)、またはS(Ser、セリン)であり、14位におけるX(Xaa)は、P(Pro、プロリン)、またはA(Ala、アラニン)であり、16位におけるX(Xaa)は、G(Gly、グリシン)、またはR(Arg、アルギニン)であり、19位におけるX(Xaa)は、R(Arg、アルギニン)、またはT(Thr、トレオニン)であり、21位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、27位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、またはS(Ser、セリン)である](配列番号17)(より特定すると、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGKAVS(配列番号21;VHH3.117、VHH3.92、およびVHH3.94内に含まれる)、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGSAVS(配列番号22;VHH3.42内に含まれる)、またはQVQLQESGGGSVQAGRSLTLNCAASGKAVS(配列番号23;VHH3.180内に含まれる)として規定されうる);
FR2:WYRQPPGKQRELVA(配列番号18;VHH3.117、VHH3.92、VHH3.94、VHH3.42およびVHH3.180内に含まれる);
FR3:RFTISRDNXKXAVYLEMXSLKPEDTAXYYCNA[配列中、9位におけるX(Xaa)は、T(Thr、トレオニン)、またはA(Ala、アラニン)であり、11位におけるX(Xaa)は、S(Ser、セリン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、18位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、A(Ala、アラニン)、またはN(Asn、アスパラギン)であり、27位におけるX(Xaa)は、V(Val、バリン)、またはT(Thr、トレオニン)である](配列番号19)(より特定すると、FR3は、RFTISRDNTKSAVYLEMKSLKPEDTAVYYCNA(配列番号24;VHH3.117内に含まれる)、RFTISRDNAKSAVYLEMASLKPEDTAVYYCNA(配列番号25;VHH3.92内に含まれる)、RFTISRDNAKSAVYLEMNSLKPEDTAVYYCNA(配列番号26;VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)、またはRFTISRDNAKNAVYLEMNSLKPEDTATYYCNA(配列番号27;VHH3.42内に含まれる)として規定されうる);
FR4:LWGXGTQVTVSS[配列中、4位におけるX(Xaa)は、K(Lys、リシン)、またはE(Glu、グルタミン)である](配列番号20)(より特定すると、FR4は、LWGKGTQVTVSS(配列番号28;VHH3.117、VHH3.92およびVHH3.42内に含まれる)、またはLWGEGTQVTVSS(配列番号29;VHH3.94およびVHH3.180内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
より特定すると、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1のアミノ酸配列、配列番号18により規定されるFR2のアミノ酸配列、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3のアミノ酸配列、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4のアミノ酸配列の組合せと、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも97%同一であるアミノ酸配列を、併せて有する、フレームワーク領域である、FR1、FR2、FR3、およびFR4のセットを含む結合剤として規定されうる。これは、FR配列対(すなわち、配列番号21~23のうちの1つを伴う、変異体FR1;配列番号18を伴う、変異体FR2;配列番号24~27のうちの1つを伴う、変異体FR3;および配列番号28または29のうちの1つを伴う、変異体FR4)についての、4つの個別のアミノ酸アライメントにおいて、アミノ酸のうちの、全てを併せた、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも97%が、同一であることなどと理解されるものとする。
より特定すると、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、以下のフレームワーク領域(FR)のセットのうちの1つを含む結合剤として規定される場合があり、この場合、FRは、Kabatに従い、
・配列番号17により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号19により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号20により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号24により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号25により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号26により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号22により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号27により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号23により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号26により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号29により規定された/これにおいて明示されたFR4
と規定される。
・配列番号17により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号19により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号20により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号24により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号25により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号21により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号26により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号22により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号27により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号28により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号23により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号18により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号26により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号29により規定された/これにおいて明示されたFR4
と規定される。
さらなる非限定例としてだけ述べると、VHH3.89、VHH3_183およびVHH3C_80のうちのいずれかに含まれるFRは、Kabatに従い、またはKabatシステムもしくはKabat法に従い決定された。代替的実施形態では、例として、Kabat法を利用することにより、本発明のISVDに含まれるFRは、
FR1:QVQLQESGGGXVQPGXSLRLSCXXSGXTLD[配列中、11位におけるX(Xaa)は、SまたはLであり、16位におけるX(Xaa)は、EまたはGであり、23位におけるX(Xaa)は、AまたはVであり、24位におけるX(Xaa)は、GまたはAであり、27位におけるX(Xaa)は、H、またはFである](配列番号82)(より特定すると、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGFTLD(配列番号79;VHH3.89内に含まれる)、またはQVQLQESGGGSVQPGESLRLSCVGSGHTLD(配列番号81;VHH3C_80に含まれるとして規定されうる。代替的に、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGLD(配列番号80;VHH3.183内に含まれる)により提示される);
FR2:WFRXXPGKEREXLS(配列番号86)[配列中、4位におけるX(Xaa)は、QまたはEであり、5位におけるX(Xaa)は、AまたはVであり、12位におけるX(Xaa)は、GまたはVである](より特定すると、FR2は、WFREVPGKEREGLS(配列番号83;VHH3.89内に含まれる)、またはWFRQAPGKEREGLS(配列番号84;VHH3_183内に含まれる)、またはWFRQAPGKEREVLS(配列番号85;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
FR3:RFTISRDNTKNXVYLQMNXLKPEDTAXYYCAT[配列中、12位におけるX(Xaa)は、IまたはTであり、19位におけるX(Xaa)は、M、NまたはSであり、27位におけるX(Xaa)は、VまたはAである](配列番号90)(より特定すると、FR3は、RFTISRDNTKNIVYLQMNNLKPEDTAVYYCAT(配列番号87;VHH3.89内に含まれる)、RFTISRDNTKNTVYLQMNSLKPEDTAVYYCAT(配列番号88;VHH3_183内に含まれる)、またはRFTISRDNTKNIVYLQMNMLKPEDTAAYYCAT(配列番号89;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
FR4:XWXQXTXXTVSS[配列中、1位におけるX(Xaa)は、SまたはGであり、3および5位におけるX(Xaa)は、GまたはSであり、7位におけるX(Xaa)は、QまたはHであり、8位におけるX(Xaa)は、VまたはIである](配列番号94)(より特定すると、FR4は、GWGQGTQVTVSS(配列番号91;VHH3.89内に含まれる)、またはSWGQGTQVTVSS(配列番号92;VHH3_183内に含まれる)、またはGWSQSTHITVSS(配列番号93;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
FR1:QVQLQESGGGXVQPGXSLRLSCXXSGXTLD[配列中、11位におけるX(Xaa)は、SまたはLであり、16位におけるX(Xaa)は、EまたはGであり、23位におけるX(Xaa)は、AまたはVであり、24位におけるX(Xaa)は、GまたはAであり、27位におけるX(Xaa)は、H、またはFである](配列番号82)(より特定すると、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGFTLD(配列番号79;VHH3.89内に含まれる)、またはQVQLQESGGGSVQPGESLRLSCVGSGHTLD(配列番号81;VHH3C_80に含まれるとして規定されうる。代替的に、FR1は、QVQLQESGGGLVQPGGSLRLSCAASGLD(配列番号80;VHH3.183内に含まれる)により提示される);
FR2:WFRXXPGKEREXLS(配列番号86)[配列中、4位におけるX(Xaa)は、QまたはEであり、5位におけるX(Xaa)は、AまたはVであり、12位におけるX(Xaa)は、GまたはVである](より特定すると、FR2は、WFREVPGKEREGLS(配列番号83;VHH3.89内に含まれる)、またはWFRQAPGKEREGLS(配列番号84;VHH3_183内に含まれる)、またはWFRQAPGKEREVLS(配列番号85;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
FR3:RFTISRDNTKNXVYLQMNXLKPEDTAXYYCAT[配列中、12位におけるX(Xaa)は、IまたはTであり、19位におけるX(Xaa)は、M、NまたはSであり、27位におけるX(Xaa)は、VまたはAである](配列番号90)(より特定すると、FR3は、RFTISRDNTKNIVYLQMNNLKPEDTAVYYCAT(配列番号87;VHH3.89内に含まれる)、RFTISRDNTKNTVYLQMNSLKPEDTAVYYCAT(配列番号88;VHH3_183内に含まれる)、またはRFTISRDNTKNIVYLQMNMLKPEDTAAYYCAT(配列番号89;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる);
FR4:XWXQXTXXTVSS[配列中、1位におけるX(Xaa)は、SまたはGであり、3および5位におけるX(Xaa)は、GまたはSであり、7位におけるX(Xaa)は、QまたはHであり、8位におけるX(Xaa)は、VまたはIである](配列番号94)(より特定すると、FR4は、GWGQGTQVTVSS(配列番号91;VHH3.89内に含まれる)、またはSWGQGTQVTVSS(配列番号92;VHH3_183内に含まれる)、またはGWSQSTHITVSS(配列番号93;VHH3C_80内に含まれる)として規定されうる)
と規定されうる。
より特定すると、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号79~82により規定される配列から選択されるFR1のアミノ酸配列、配列番号83~86により規定される配列から選択されるFR2のアミノ酸配列、配列番号87~90により規定される配列から選択されるFR3のアミノ酸配列、および配列番号91~94により規定される配列から選択されるFR4のアミノ酸配列の組合せと、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも97%同一であるアミノ酸配列を、併せて有する、フレームワーク領域である、FR1、FR2、FR3、およびFR4のセットを含む結合剤として規定されうる。これは、FR配列対(すなわち、配列番号79~82のうちの1つを伴う、変異体FR1;配列番号83~86のうちの1つを伴う、変異体FR2;配列番号87~90のうちの1つを伴う、変異体FR3;および配列番号91~94のうちの1つを伴う、変異体FR4)についての、4つの個別のアミノ酸アライメントにおいて、アミノ酸のうちの、全てを併せた、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも97%が、同一であることなどと理解されるものとする。
より特定すると、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、以下のフレームワーク領域(FR)のセットのうちの1つを含む結合剤として規定される場合があり、この場合、FRは、Kabatに従い、
・配列番号79により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号83により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号87により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号91により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号80により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号84により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号88により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号92により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号81により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号85により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号89により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号93により規定された/これにおいて明示されたFR4
と規定される。
・配列番号79により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号83により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号87により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号91により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号80により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号84により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号88により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号92により規定された/これにおいて明示されたFR4;または
・配列番号81により規定された/これにおいて明示されたFR1、配列番号85により規定された/これにおいて明示されたFR2、配列番号89により規定された/これにおいて明示されたFR3、および配列番号93により規定された/これにおいて明示されたFR4
と規定される。
特定の一実施形態では、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、全長ISVD、すなわち、配列番号1、2、3、4、または5のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示された全長ISVDとして規定される場合もあり、配列番号1、2、3、4、または5のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示されたISVDのうちのいずれかを含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤として規定される場合もある。別の特定の実施形態では、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、全長ISVD、すなわち、配列番号53、54、または55のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示された全長ISVDとして規定される場合もあり、配列番号53、54、または55のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示されたISVDのうちのいずれかを含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤として規定される場合もある。
さらなる実施形態では、前記ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号1、2、3、4、または5のうちのいずれかにより個別に規定されるか、またはこれにおいて個別に明示された、1つまたは複数のISVDを含む場合もあり、配列番号1~5の群から選択される、1つまたは複数のISVDを含む場合もある。さらなる実施形態では、前記ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号53、54、または55のうちのいずれかにより個別に規定されるか、またはこれにおいて個別に明示された、1つまたは複数のISVDを含む場合もあり、配列番号53、54、または55の群から選択される、1つまたは複数のISVDを含む場合もある。
さらなる実施形態では、前記ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号1~5の群から選択されるアミノ酸配列に対する、少なくとも90%の同一性、または配列番号1~5の群から選択されるアミノ酸配列に対する、少なくとも95%の同一性を伴う、1つまたは複数のアミノ酸配列を含む。特に、このような非同一性またはばらつきは、FRアミノ酸残基内の、非同一性またはばらつきに限定される。特に、このような非同一性またはばらつきは、例えば、配列番号57~61により規定されたISVDのうちのいずれか1つであるが、これらに限定されない、ヒト化変異体など、配列番号1、2、3、4、または5のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示されたISVDのヒト化変異体を得るように導入されうる。特に、このようなヒト化変異体は、元のISVDの機能的オーソログであり、この場合、機能的特色は、本明細書の上記で広範にわたり概括された、機能的特色(1)~(126)のうちの1つまたは複数である。
さらなる実施形態では、前記ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、配列番号53、54、または55の群から選択されるアミノ酸配列に対する、少なくとも90%の同一性、または配列番号53、54、または55の群から選択されるアミノ酸配列に対する、少なくとも95%の同一性を伴う、1つまたは複数のアミノ酸配列を含み、特に、このような非同一性またはばらつきは、FRアミノ酸残基内の、非同一性またはばらつきに限定される。特に、このような非同一性またはばらつきは、例えば、配列番号56であるが、これらに限定されない、ヒト化変異体など、配列番号53、54、または55のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示されたISVDのヒト化変異体を得るように導入されうる。特に、このようなヒト化変異体は、元のISVDの機能的オーソログであり、この場合、機能的特色は、本明細書の上記で広範にわたり概括された、機能的特色(1)~(126)のうちの1つまたは複数である。
別の実施形態は、1つまたは複数のISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)を含む、前記ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤に関し、少なくとも1つまたは複数のISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)は、Fcドメインと結合または融合されるが、この場合、Fcドメインとは、Fc受容体と呼ばれる細胞表面受容体、および補体系の一部のタンパク質と相互作用することが公知であるテール領域である、抗体の結晶化可能領域(Fc領域)を意味する。前記Fcドメインは、抗体の2つの重鎖の、第2の定常ドメインおよび第3の定常ドメインに由来する、2つの同一なタンパク質断片から構成される。全ての常套的抗体は、Fcドメインを含むので、Fcドメイン融合体は、IgG、IgA、およびIgD抗体Fc領域、なおより具体的には、IgG1、IgG2、またはIgG4に由来するか、またはこれらの変異体としてのFcドメインを含みうる。ISVD融合構築物を作出するように、IgG2のヒンジ領域が、ヒトIgG1のヒンジで置きかえられる場合もあり、この逆の場合もある。本明細書で同定されるISVDを、IgG1およびIgG2のFcドメインへと融合するのに使用される、さらなるリンカーは、(G4S)2-3を含む。加えて、M257Y/S259T/T261E(また、YTEとしても公知である)、またはLS変異体(M428Lの、N434Sとの組合せ)など、公知の半減期延長を伴うFc変異体も、使用されうる。これらの突然変異は、常套的抗体のFcドメインの、新生児受容体(FcRn)への結合を増大させる。
特定のさらなる実施形態では、1つまたは複数のISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)を含む、本発明のポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤は、「多価」形態または「多特異性」形態にあり、化学的に、または組換えDNA法により、2つまたはこれを超える、同一であるか、または変異体である、一価ISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)を、一体に結合させることにより形成される。前記多価形態は、直接、またはリンカーを介して、またはFcドメインコード配列による融合を介して、構成単位を接続することにより形成されうる。多価構築物の非限定例は、「二価」構築物、「三価」構築物、「四価」構築物などを含む。多価構築物内に含まれるISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態は、同一の場合もあり、異なる場合もある。別の特定の実施形態では、本発明のISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)は、「多特異性」形態にあり、それらのうちの少なくとも1つの特異性が異なる、2つまたはこれを超えるISVDを、一体に結合させることにより形成される。多特異的構築物の非限定例は、「二特異的」構築物、「三特異的」構築物、「四特異的」構築物などを含む。これをさらに例示するために、本発明の、任意の多価または多特異的(本明細書で規定される)ISVDは、2つまたはこれを超える異なる抗原に対して、例えば、コロナRBDに対して方向付けられ、1つのISVDは、半減期延長ISVDとして、血清アルブミンまたはSpAに対して方向付けられうる。本発明の多価ISVDまたは多特異的ISVDはまた、アビディティーの増大、および/または所望のコロナRBDとの相互作用についての選択性の改善、および/またはこのような多価ISVDもしくは多特異的ISVD(immunoglobulin single variable domain)の使用により得られうる、他の任意の所望の特性、もしくは所望の特性の組合せも有しうる(またはこれらのために、操作および/または選択されうる)。
別の実施形態では、本発明は、本発明に従うISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)のうちのいずれかを、一価形態、多価形態、または多特異的形態で含む、ポリペプチド性結合剤またはポリペプチド結合剤を提供する。したがって、本明細書では、本明細書で記載されるISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)、またはその部分を含む、一価ポリペプチド性結合剤、多価ポリペプチド性結合剤、もしくは多特異的ポリペプチド性結合剤、または一価ポリペプチド結合剤、多価ポリペプチド結合剤、もしくは多特異的ポリペプチド結合剤が、非限定例として含まれる。
特に、本明細書で記載される、単一のISVD(または変異体もしくはそのヒト化形態)は、配列番号63~65のうちのいずれかにおいて規定される構築物など、そのC末端において、IgG Fcドメインへと融合される結果として、二価フォーマットのサルベコウイルス結合剤をもたらす場合があり、この場合、前記ISVD(または本明細書で記載される変異体もしくはそのヒト化形態)のうちの2つは、IgG Fc部分のヒンジ領域内のジスルフィド架橋を介して、重鎖だけによる抗体型分子を形成する。前記そのヒト化形態は、IgG配列内の、置換の中でも、C末端におけるリシンの欠失、ヒンジ領域内における変更または切断、本明細書で記載される、LALA突然変異またはLALAPG突然変異など、当技術分野で公知のIgGヒト化変異体を含むがこれらに限定されない。
他の本発明に従う結合剤は、配列番号1~5もしくは配列番号53~55のうちのいずれかにより規定されるか、またはこれにおいて明示されたISVDのうちのいずれかが結合する同じエピトープに結合する、任意の化合物もしくは分子、またはサルベコウイルススパイクタンパク質もしくはその部分(本明細書の上記で記載された)への結合について、配列番号1~5もしくは配列番号53~55の群から選択されるアミノ酸配列により規定されたISVDと競合する、任意の化合物もしくは分子である。「競合的」とは、前記競合的結合剤の存在下で、配列番号1~5もしくは配列番号53~55の群から選択されるアミノ酸配列により規定されたISVDの、サルベコウイルススパイクタンパク質またはその部分、特に、配列番号32または配列番号33において描示された、SARS-CoV-2 RBD、または配列番号34または配列番号35において描示された、SARS-CoV-1 RBDへの結合は、強度が、少なくとも30%、または、少なくとも50%、または、好ましくは、少なくとも80%低減されることを意味する。より具体的に述べると、前記競合的結合剤は、サルベコウイルススパイクタンパク質上のエピトープであって、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つを含み;かつ/またはアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つを伴い;かつ/またはアミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つを伴い;かつ/またはアミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)を伴い;言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けが、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸が、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうるエピトープに特異的に結合する。特に、このような他の結合剤は、本明細書の上記で広範にわたり概括された、機能的特色(1)~(126)のうちの1つまたは複数を理想的に保持する。
このように、一態様では、本発明は、サルベコウイルススパイクタンパク質、特に、サルベコウイルススパイクタンパク質内の、サルベコウイルスRBDドメインに結合し、サルベコウイルススパイクタンパク質、特に、サルベコウイルススパイクタンパク質内の、サルベコウイルスRBDドメインへの結合について、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分と競合する化合物(目的の化合物)についてスクリーニングする方法に関する。このような方法は、一般に、以下のステップ:
・化合物または化合物のプールを用意するステップ;
・化合物または化合物のプールを、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分の非存在下で、サルベコウイルスRBDドメインと接触させるステップ;
・化合物または化合物のプールを、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分の存在下で、サルベコウイルスRBDドメインと接触させるステップ;
・化合物もしくは化合物のプールが、サルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量を低減することが可能であるのかどうかについて測定、評価、決定、アッセイするステップ;またはISVD、もしくはその機能的部分が、サルベコウイルスRBDに結合している化合物もしくは化合物のプールの量を低減することが可能であるのかどうかについて測定、評価、決定、アッセイするステップ;
・サルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量が、化合物の存在下で低減される場合に、化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量が、化合物の存在下で低減される場合に、1つまたは複数の化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として含む、化合物のプールを同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合している化合物の量が、ISVD、もしくはその機能的部分の存在下で低減される場合に、化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合している化合物もしくは化合物のプールの量が、ISVD、もしくはその機能的部分の存在下で低減される場合に、1つまたは複数の化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として含む、化合物のプールを同定するステップ
のうちの1つまたは複数を含む。
・化合物または化合物のプールを用意するステップ;
・化合物または化合物のプールを、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分の非存在下で、サルベコウイルスRBDドメインと接触させるステップ;
・化合物または化合物のプールを、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分の存在下で、サルベコウイルスRBDドメインと接触させるステップ;
・化合物もしくは化合物のプールが、サルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量を低減することが可能であるのかどうかについて測定、評価、決定、アッセイするステップ;またはISVD、もしくはその機能的部分が、サルベコウイルスRBDに結合している化合物もしくは化合物のプールの量を低減することが可能であるのかどうかについて測定、評価、決定、アッセイするステップ;
・サルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量が、化合物の存在下で低減される場合に、化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合しているISVD、もしくはその機能的部分の量が、化合物の存在下で低減される場合に、1つまたは複数の化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として含む、化合物のプールを同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合している化合物の量が、ISVD、もしくはその機能的部分の存在下で低減される場合に、化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として同定するステップ;またはサルベコウイルスRBDに結合している化合物もしくは化合物のプールの量が、ISVD、もしくはその機能的部分の存在下で低減される場合に、1つまたは複数の化合物を、サルベコウイルスRBDへの結合についての、ISVD、もしくはその機能的部分の競合剤として含む、化合物のプールを同定するステップ
のうちの1つまたは複数を含む。
さらに別の態様では、本発明は、本明細書で同定される、ポリペプチド性サルベコウイルス結合剤、またはポリペプチドサルベコウイルス結合剤のポリペプチド部分をコードするコード配列などのヌクレオチド配列を含む、単離核酸、(単離)キメラ遺伝子構築物、発現カセット、組換えベクター(発現ベクターまたはクローニングベクターなど)などの核酸分子を提供する。
本発明のさらなる一態様は、本明細書で記載されるISVDまたはその部分など、ポリペプチド性サルベコウイルス結合剤、もしくはポリペプチドサルベコウイルス結合剤、またはこれらの部分を含む宿主細胞をもたらす。したがって、宿主細胞は、前記ポリペプチド結合剤をコードする核酸分子を含みうる。宿主細胞は、原核細胞の場合もあり、真核細胞の場合もある。宿主細胞はまた、本発明のポリペプチド結合剤をコードする核酸分子である、単離DNA分子を含有するように遺伝子修飾された細胞を伴う、組換え宿主細胞でもありうる。前記ISVDを作製するのに使用されうる、代表的宿主細胞は、細菌細胞、酵母細胞、植物細胞、および動物細胞を含むがこれらに限定されない。本発明の結合剤の作製に適する細菌宿主細胞は、Escherichia属種細胞、Bacillus属種細胞、Streptomyces属種細胞、Erwinia属種細胞、Klebsiella属種細胞、Serratia属種細胞、Pseudomonas属種細胞、およびSalmonella属種細胞を含む。本発明による使用に適する、酵母宿主細胞は、Saccharomyces属、Schizosaccharomyces属、Kluyveromyces属、Pichia属(例えば、Pichia pastoris)、Hansenula属(例えば、Hansenula polymorpha)、Yarowia属、Schwaniomyces属、Schizosaccharomyces属、Zygosaccharomyces属などの中の種を含む。Saccharomyces cerevisiae、S.carlsbergensis、およびK.lactisは、最も一般に使用される酵母宿主であり、好都合な真菌宿主である。本発明による使用に適する、動物宿主細胞は、昆虫細胞および哺乳動物細胞(最大限に特定すると、チャイニーズハムスター(例えば、CHO)、およびHeLa細胞などのヒト細胞系に由来する)を含む。例示的な昆虫細胞系は、Sf9細胞、バキュロウイルス-昆虫細胞系を含むがこれらに限定されない(例えば、Jarvis、Virology、310巻、1号、2003年5月25日、1~7頁を再検討されたい)。代替的に、宿主細胞はまた、トランスジェニック動物の場合もあり、植物の場合もある。
本発明のさらなる態様は、結合剤(またはサルベコウイルス結合剤)、および/またはこれをコードする核酸、および/または本明細書で記載される核酸を含む組換えベクターを含む医薬または医薬組成物に関する。特に、医薬組成物は、薬学的に許容される組成物であり;特定の実施形態では、このような組成物は、(薬学的に)適するかまたは許容される担体、希釈剤、安定化剤などをさらに含む。
本発明のさらなる態様は、薬または医薬としての使用のための、本明細書で記載される結合剤、これをコードする核酸、または本明細書で記載される結合剤、これをコードする核酸、および/もしくはこのような核酸を含む組換えベクターを含む医薬組成物に関する。代替的に、薬または医薬の製造における、本明細書で記載される結合剤、もしくはこれをコードする核酸の使用、または本明細書で記載される結合剤、これをコードする核酸、および/もしくはこのような核酸を含む組換えベクターを含む医薬組成物の使用が想定される。特に、本明細書で記載される結合剤、もしくはこれをコードする核酸、または本明細書で記載される結合剤、これをコードする核酸、および/もしくはこのような核酸を含む組換えベクターを含む医薬もしくは医薬組成物は、受動免疫化における使用のためのもの、または、医薬もしくは医薬組成物、サルベコウイルス感染を伴う対象の処置における使用のためのもの、または、医薬もしくは医薬組成物、サルベコウイルスによる対象への感染の防止における使用のためのもの、または、医薬もしくは医薬組成物、あるいはサルベコウイルスによる感染からの対象の保護における使用のためのものである。受動免疫化における使用のためのものである場合、対象は、サルベコウイルスによる感染を有する(治療的受動免疫化)場合もあり、サルベコウイルスによる感染を有さない(予防的受動免疫化)場合もある。
本発明のさらなる態様は、サルベコウイルスによる感染を患う/これを有する/これに罹患した対象を処置するための方法であって、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を、対象へと投与するステップを含むか、または本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を含む医薬または医薬組成物を、対象へと投与するステップを含む方法に関する。
本発明のさらなる態様は、サルベコウイルスによる感染からの対象の保護、またはサルベコウイルスによる対象への感染の防止のための方法であって、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を、感染前の対象へと投与するステップを含むか、または本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を含む医薬または医薬組成物を、感染前の対象へと投与するステップを含む方法に関する。
特に、上記医学的態様では、サルベコウイルスは、コロナウイルス、より特定すると、人畜共通コロナウイルス、なおより特定すると、SARS-CoV-2またはSARS-CoV-1、なおより特定すると、N439、K417、S477、L452、T478、E484、P384、N501、および/またはD614位における変異株(配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクアミノ酸配列と比べた)、より特定すると、N501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2アルファ変異株)など、N501位における変異株、N501Y変異株およびE484K変異株(例えば、SARS-CoV-2アルファ+E484K変異株)など、N501およびE484位における変異株、K417N変異株、E484K変異株、およびN501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2ベータ変異株)など、K417、E484、およびN501位における変異株、P384L変異株、K417N変異株、E484K変異株、およびN501Y変異株(例えば、SARS-CoV-2ベータ+P384L変異株)など、P384、K417、E484、およびN501位における変異株、L452R変異株およびE484Q変異株(例えば、SARS-CoV-2カッパ変異株)など、L452およびE484位における変異株、L452R変異株およびT478K変異株(例えば、SARS-CoV-2デルタ変異株)など、L452およびT478位における変異株、L452R変異株(例えば、SARS-CoV-2イプシロン変異株)など、L452位における変異株、K417T変異株(例えば、SARS-CoV-2ガンマ変異株)など、K417位における変異株、またはD614G変異株(例えば、SARS-CoV-2オミクロン変異株またはSARS-CoV-2 BA.1変異株)など、D614位における変異株などのSARS-CoV-2変異株である。特に、処置は、サルベコウイルス感染に罹患した対象の受動免疫化を指す。特に、サルベコウイルスによる感染の防止は、例えば、重度の疾患症状を、最も発症し易いことが公知である対象が、感染を全体的に防止するか、または重度の疾患症状の発症もしくは発生を防止するなど、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸により、予防的に処置されうる(防止的免疫化または予防的免疫化)、流行状態またはパンデミック状態の場合に有用である。防止的効果または予防的効果を達成するために、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸は、対象へと、1週間または2週間の間隔など、複数回にわたり投与されることが必要な場合があり;間隔は、結合剤または核酸の薬物動態挙動または薬物動態特徴(半減期)により指示される。さらに特定すると、対象は、SARS-CoV-2変異株などのSARS-CoV-2、またはSARS-CoV-1による感染に対して感受性であるヒト対象など、サルベコウイルスによる感染に感受性である哺乳動物である。
さらに、特に、上記の医学的態様では、本明細書で記載される結合剤をコードする核酸は、例えば、遺伝子治療状況で使用される場合もあり、RNAワクチン接種状況で使用される場合もある。
さらに、具体的実施形態は、本明細書で記載される結合剤の単回投与用量が投与され、単回投与用量が、0.5mg/kg~25mg/kgの範囲にある、予防的処置に関する。代替的に、結合剤による治療的処置も想定され、この場合、0.5mg/kg~25mg/kgの範囲の単回投与用量が想定される。予防的状況および治療的状況のいずれにおいても、複数回投与用量が投与される必要な場合があり、後続する2回にわたる投与間の時間間隔は、対象の循環中における、結合剤の半減期により決定される。
さらに、特に、上記の医学的態様では、結合剤、核酸、または医薬組成物は、対象へと、静脈内注射、皮下注射、または鼻腔内送達を介して投与される場合もあり、代替的に、吸入または肺内送達を介して投与される場合もある。
さらに、特に、上記の医学的態様では、治療有効量の結合剤、核酸、または医薬組成物は、それを必要とする対象へと投与され;このような治療有効量の投与は、サルベコウイルスによる感染の阻害もしくは防止をもたらし、かつ/またはサルベコウイルスによる感染の治癒をもたらす。
本発明のさらなる態様は、サルベコウイルス感染の診断における使用のためであるか、診断剤としての使用のためであるか、またはin vitroにおける診断剤もしくは診断用キットなどの、診断剤もしくは診断用キットの製造における使用のためである、本明細書で記載される結合剤に関する。代替的に、本明細書で記載される結合剤の、診断剤/in vitro診断剤の製造における使用が想定される。特に、本明細書で記載される結合剤は、サルベコウイルス感染により感染していることが疑われる対象などの対象から得られた試料などの試料中のサルベコウイルスの存在(または非存在)の検出における使用のためである。本明細書で記載される結合剤もしくはサルベコウイルス結合剤をコードする核酸、またはこのような核酸を含む組換えベクターもまた、in vitroにおける診断剤もしくは診断用キットなどの、診断剤もしくは診断用キットの製造において使用されるか、またはこの製造における使用のためでありうる。
本発明のさらなる態様は、サルベコウイルス感染により感染していることが疑われる対象などの対象から得られた試料などの試料中のサルベコウイルスを検出するための方法に関する。このような方法は、通例、試料を得るステップ、試料を、本明細書で記載される結合剤と接触させるステップ、および結合剤の、サルベコウイルスとの結合を検出するか、これを決定するか、これについて評価するか、これについてアッセイするか、これを同定するか、またはこれを測定するステップを含む。
特に、上記の診断的態様では、サルベコウイルスは、コロナウイルス、より特定すると、人畜共通コロナウイルス、なおより特定すると、SARS-CoV-2変異株などのSARS-CoV-2、またはSARS-CoV-1である。さらに特定すると、対象は、SARS-CoV-2変異株などのSARS-CoV-2、またはSARS-CoV-1による感染に対して感受性であるヒト対象など、サルベコウイルスによる感染に感受性である哺乳動物である。
さらに特定すると、上記診断的態様では、本明細書で記載される結合剤は、これへと融合されるか、これへと結合されるか、これへとカップリングされるか、これへと連結されるか、これへと複合体化されるか、またはこれへとキレート化される検出用部分を含む。「検出用部分」は、一般に、十分な刺激があると、シグナルを発するか、もしくはシグナルを発することが可能である部分、またはさらなる分子(例えば、標識化抗体により、特異的に認識される、アフィニティータグなどのタグ)との結合または相互作用を介する検出が可能であるか、または任意の手段により(好ましくは、検出が、in vivo/ヒト体内においてなされる場合、非侵襲的手段により)検出可能である部分を指す。さらに、検出用部分は、コンピュータ化された画像構成を可能とする場合があり、このように、検出用部分は、イメージング剤と呼ばれうる。検出用部分は、蛍光放出体、リン光放出体、陽電子放出体、放射線放出体などを含むが、放出体に限定されず、このように、部分はまた、酵素(基質を、測定可能に転換することが可能な酵素)および分子タグも含む。放射線放出体/放射性標識の例は、68Ga、110mIn、18F、45Ti、44Sc、47Sc、61Cu、60Cu、62Cu、66Ga、64Cu、55Ca、72As、86Y、90Y、89Zr、125I、74Br、75Br、76Br、77Br、78Br、111In、114mIn、114In、99mTc、11C、32Cl、33Cl、34Cl、123I、124I、131I、186Re、188Re、177Lu、99Tc、212Bi、213Bi、212Pb、225Ac、153Sm、および67Gaを含む。蛍光放出体は、シアニン色素(例えば、Cy5、Cy5.5、Cy7、Cy7.5)、FITC、TRITC、クマリン、インドレニンベースの色素、ベンゾインドレニンベースの色素、フェノキサジン、BODIPY色素、ローダミン、Si-ローダミン、Alexa色素、およびこれらのいずれかの誘導体を含む。キチン結合性タンパク質(CBP)、マルトース結合性タンパク質(MBP)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、ポリ(His)(例えば、6×HisまたはHis6)、ビオチン、または、Strep-tag(登録商標)、Strep-tag II(登録商標)およびTwin-Strep-tag(登録商標)などのストレプトアビジンなどのアフィニティータグ;チオレドキシン(TRX)、ポリ(NANP)およびSUMOなどの可溶化タグ;FLAGタグなどのクロマトグラフィータグ;V5タグ、mycタグ、およびHAタグなどのエピトープタグ;蛍光タンパク質(例えば、GFP、YFP、RFPなど)などの、蛍光標識または蛍光タグ(すなわち、蛍光色素/フルオロフォア);ルシフェラーゼ、生物発光化合物、または化学発光化合物(ルミナール、イソルミノール、芳香族(theromatic)アクリジニウムエステル、イミダゾール、アクリジニウム塩、シュウ酸エステル、ジオキセタン、またはGFP、およびこれらの類似体など)などの発光標識または発光タグ;リン光発光標識;金属キレート剤;および(他の)酵素標識(例えば、ペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、ベータ-ガラクトシダーゼ、ウレアーゼ、またはグルコースオキシダーゼ)が、特に、好ましい。
本明細書で記載され、検出用部分を含む結合剤は、例えば、特異的標識の選出に依存して、in vitroアッセイ、in vivoアッセイ、またはin situアッセイ(ELISA、RIA、EIA、および他の「サンドイッチアッセイ」など、それ自体公知のイムノアッセイを含む)のほか、in vivoイメージングを目的として使用されうる。具体的実施形態は、ウイルス、または前記ウイルスのスパイクタンパク質の検出のための、任意選択で、標識化形態にある、結合剤の使用を開示し、この場合、前記ウイルスは、ウイルスである、SARS-Cov-2、GD-Pangolin、RaTG13、WIV1、LYRa11、RsSHC014、Rs7327、SARS-CoV-1、Rs4231、Rs4084、Rp3、HKU3-1、またはBM48-31など、クレード1a、クレード1b、クレード2、および/またはクレード3のコウモリSARS関連サルベコウイルスの群から選択される。
本発明の、別の代替的態様では、任意選択で、標識を伴う、本明細書で記載される結合剤のうちのいずれか、または前記薬剤をコードする核酸分子のうちのいずれか、または本明細書で記載される組成物もしくはベクターのうちのいずれかはまた、診断剤として使用される場合もあり、本明細書で記載される、コロナウイルスの検出において使用される場合もある。診断法は、当業者に公知であり、対象に由来する生物学的試料を伴いうる。また、in vitro法も、本明細書で記載される結合剤を使用する、ウイルスタンパク質またはウイルス粒子の検出のための範囲内にありうる。最後に、任意選択で、標識化された、本明細書で記載される結合剤はまた、in vivoイメージングにおける使用にも適しうる。
本発明のさらなる態様は、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を含むキット、または本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を含む医薬組成物に関する。
このようなキットは、ある量の、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を含み、例えば、意図される適応(サルベコウイルス感染の予防的処置または治療的処置)、および潜在的な副作用についての情報を含む、治療用小冊子またはパッケージ小冊子などの、例えば、キット添付文書をさらに含む、容器またはバイアル(薬学的に許容される容器またはバイアルなど、任意の適切な容器またはバイアル)を含む医薬キットまたは薬剤キットを含む。医薬キットまたは薬剤キットは、例えば、本明細書で記載される結合剤、またはこれをコードする核酸を、対象へと投与するためのシリンジをさらに含みうる。
このようなキットは、検出用部分を含む結合剤など、ある量の、本明細書で記載される結合剤を含む、容器またはバイアル(薬学的に許容される容器またはバイアルなど、任意の適切な容器またはバイアル)を含む、診断用キットを含む。このような診断用キットは、例えば、検出用部分を検出するための、1つもしくは複数の試薬、および/または、例えば、試料中のサルベコウイルスの検出のために、前記結合剤を、どのように使用するのかについての指示書をさらに含みうる。
結晶複合体
本発明の別の態様は、本明細書で記載されるサルベコウイルスおよびRBD結合剤を含む複合体に関する。一実施形態では、前記複合体は、結晶形態の複合体である。結晶は、前記複合体内の相互作用についての、原子的詳細を、本明細書で記載される結合剤の、サルベコウイルスRBDドメインとの界面の、鍵となる特色を再現する分子をデザインするための分子鋳型として使用することを可能とする。コンピュータによるドッキングおよび薬理作用団の構築における、近年の発展に照らして、タンパク質間界面を模倣しうる、小型化合物の単離は、現実的な戦略となりつつある。
本発明の別の態様は、本明細書で記載されるサルベコウイルスおよびRBD結合剤を含む複合体に関する。一実施形態では、前記複合体は、結晶形態の複合体である。結晶は、前記複合体内の相互作用についての、原子的詳細を、本明細書で記載される結合剤の、サルベコウイルスRBDドメインとの界面の、鍵となる特色を再現する分子をデザインするための分子鋳型として使用することを可能とする。コンピュータによるドッキングおよび薬理作用団の構築における、近年の発展に照らして、タンパク質間界面を模倣しうる、小型化合物の単離は、現実的な戦略となりつつある。
別の実施形態は、本明細書で記載される結合剤、特に、本明細書の上記で広範に記載された、(1)~(126)からなる群から選択される機能的特色のうちの1つまたは複数を伴う結合剤を同定するか、デザインするか、またはこれらについてスクリーニングするコンピュータ支援法および/またはコンピュータ法であって、1つまたは複数のステップ:
i.適切なコンピュータプログラムへと、配列番号1~5もしくは配列番号53~55から選択されるアミノ酸配列により規定された/これらに明示されたISVDの結合性部位を含むか、またはこのようなISVDの機能的断片の結合性部位を含む、三次元(3D)構造を規定するパラメータを導入するステップ;
ii.被験化合物の三次元構造を生成するか、これを創出するか、もしくはモデル化する(i.で使用されたプログラムと同じ、適切なコンピュータプログラム、または他の適切なコンピュータプログラムにおいて)か、またはこれをインポートする(i.で使用されたプログラムと同じ、適切なコンピュータプログラム、または他の適切なコンピュータプログラムにおいて)ステップであって;特に、このような被験化合物が、i.で導入された三次元構造に結合することが疑われる化合物であるステップ;
iii.i.で導入された三次元構造と、ii.で生成されるか、創出されるか、モデル化されるか、またはインポートされた、被験化合物の三次元構造とを、(コンピュータにより)重ね合わせるステップ(またはこれらの、コンピュータ支援型重合せのステップ)であって;特に、重ね合わせる工程が、2つの三次元構造の間で、エネルギー的に最も好適なフィッティングが得られるまでの工程など、反復工程であるステップ;および
iv.前記被験化合物モデルが、空間的、かつ、化学的に、三次元結合性部位(i.において導入された)にフィッティングするのかどうかについて、(コンピュータにより)評価し、これを決定し、これについて査定するステップ(またはコンピュータ支援型の評価、決定、査定のステップ)であって;特に、三次元結合性部位の、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分との空間的相互作用および化学的相互作用とのフィッティングの比較を含みうるステップ
を含むコンピュータ支援法および/またはコンピュータ法に関する。
i.適切なコンピュータプログラムへと、配列番号1~5もしくは配列番号53~55から選択されるアミノ酸配列により規定された/これらに明示されたISVDの結合性部位を含むか、またはこのようなISVDの機能的断片の結合性部位を含む、三次元(3D)構造を規定するパラメータを導入するステップ;
ii.被験化合物の三次元構造を生成するか、これを創出するか、もしくはモデル化する(i.で使用されたプログラムと同じ、適切なコンピュータプログラム、または他の適切なコンピュータプログラムにおいて)か、またはこれをインポートする(i.で使用されたプログラムと同じ、適切なコンピュータプログラム、または他の適切なコンピュータプログラムにおいて)ステップであって;特に、このような被験化合物が、i.で導入された三次元構造に結合することが疑われる化合物であるステップ;
iii.i.で導入された三次元構造と、ii.で生成されるか、創出されるか、モデル化されるか、またはインポートされた、被験化合物の三次元構造とを、(コンピュータにより)重ね合わせるステップ(またはこれらの、コンピュータ支援型重合せのステップ)であって;特に、重ね合わせる工程が、2つの三次元構造の間で、エネルギー的に最も好適なフィッティングが得られるまでの工程など、反復工程であるステップ;および
iv.前記被験化合物モデルが、空間的、かつ、化学的に、三次元結合性部位(i.において導入された)にフィッティングするのかどうかについて、(コンピュータにより)評価し、これを決定し、これについて査定するステップ(またはコンピュータ支援型の評価、決定、査定のステップ)であって;特に、三次元結合性部位の、本明細書で記載されるISVD、またはその機能的部分との空間的相互作用および化学的相互作用とのフィッティングの比較を含みうるステップ
を含むコンピュータ支援法および/またはコンピュータ法に関する。
特に、前記被験化合物は、(1)Igテール化融合ペプチド、ならびにD-立体配置アミノ酸および/またはL-立体配置アミノ酸から作製された、ランダムペプチドライブラリーおよびコンビナトリアル化学反応誘導型分子ライブラリーのメンバーを含む、可溶性ペプチドなどのペプチド;(2)ホスホペプチド(例えば、ランダムホスホペプチドライブラリーおよび部分変性指向型ホスホペプチドライブラリーのメンバー;(3)IVD(immunoglobulin variable domain)、または抗体(例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、ヒト化抗体、抗イディオタイプ抗体、キメラ抗体、および単鎖抗体、Nanobody、イントラボディー、アフィボディーのほか、抗体の、Fab断片、(Fab)2断片、Fab発現ライブラリー、およびエピトープ結合性断片);(4)アビマー、DARPin、アルファボディー、アフィチン、ナノフィチン、アンチカリン、モノボディー、およびリポカリンなどであるがこれらに制約されない、免疫グロブリン以外の結合性タンパク質;(5)核酸ベースのアプタマー;(6)有機低分子および無機低分子;ならびに(7)二環式ペプチド(また、Bicycles(登録商標)としても公知である)などのポリペプチド化合物からなる群から選択される。
本明細書では、本明細書で記載される、前記結合性部位はまた、本発明のエピトープとも称される。さらに、本明細書におけるエピトープとは、サルベコウイルススパイクタンパク質のRBD内の特異的残基、すなわち、サルベコウイルススパイクタンパク質上のエピトープであって、アミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、もしくはTyr396のうちの、少なくとも1つを含み;かつ/またはアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、もしくはArg466のうちの、少なくとも1つを伴い;かつ/またはアミノ酸Ser514、Glu516、もしくはLeu518のうちの、少なくとも1つを伴い;かつ/またはアミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)を伴い;言及された、アミノ酸およびアミノ酸の番号付けが、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた/これに対応するアミノ酸およびアミノ酸の番号付けであり;他のサルベコウイルスのスパイクタンパク質内、またはRBDドメイン内の、対応するアミノ酸が、例えば、図16B)に描示された、複数のアミノ酸配列をアライメントすることにより、容易に決定されうるエピトープを指す。特に、このような他の結合剤は、本明細書の上記で広範にわたり概括された、機能的特色(1)~(126)のうちの1つまたは複数を理想的に保持する。特に、コンピュータにより決定される空間的フィッティングおよび化学的フィッティングなどの、空間的フィッティングおよび化学的フィッティングは、被験化合物の、三次元結合性部位(i.において導入される)との接触点に基づき決定され;このような接触点は、互いと「接触した」残基である。特に、このような接触距離は、本明細書の上記の、機能的特色(74)~(76)において概括されている。
合理的薬物デザイン
様々な公知のモデル化法を使用して、本明細書の上記で記載された結晶構造は、(被験)化合物の、サルベコウイルス、特に、サルベコウイルスRBDとの相互作用について査定するか;または本明細書で記載されるISVD、もしくはその機能的部分の、サルベコウイルスRBDとの相互作用を模倣する、新規の化合物のデザインについて査定するための三次元モデルを作製するのに使用されうる。本明細書で使用される、「モデル化」という用語は、原子構造情報および相互作用モデルに基づく、分子構造、および/または分子機能についての定量的解析および定性的解析を含む。「モデル化」という用語は、常套的な、数理ベースの分子動力学モデルおよびエネルギー最小化モデル、インタラクティブコンピュータグラフィックモデル、改変分子機構モデル、距離幾何学ベースおよび他の構造ベースの拘束モデルを含む。分子モデル化法は、三次元モデルの範囲を導出し、化学的実体との結合性部位など、結合性部位の構造について調べるために、SARS-CoV-2 RBDドメインなど、サルベコウイルスRBDの原子座標へと適用されうる。
様々な公知のモデル化法を使用して、本明細書の上記で記載された結晶構造は、(被験)化合物の、サルベコウイルス、特に、サルベコウイルスRBDとの相互作用について査定するか;または本明細書で記載されるISVD、もしくはその機能的部分の、サルベコウイルスRBDとの相互作用を模倣する、新規の化合物のデザインについて査定するための三次元モデルを作製するのに使用されうる。本明細書で使用される、「モデル化」という用語は、原子構造情報および相互作用モデルに基づく、分子構造、および/または分子機能についての定量的解析および定性的解析を含む。「モデル化」という用語は、常套的な、数理ベースの分子動力学モデルおよびエネルギー最小化モデル、インタラクティブコンピュータグラフィックモデル、改変分子機構モデル、距離幾何学ベースおよび他の構造ベースの拘束モデルを含む。分子モデル化法は、三次元モデルの範囲を導出し、化学的実体との結合性部位など、結合性部位の構造について調べるために、SARS-CoV-2 RBDドメインなど、サルベコウイルスRBDの原子座標へと適用されうる。
これらの技法はまた、SARS-CoV-2 RBDドメイン、またはサルベコウイルス(感染)の中和をモジュレートしうる、本明細書で開示される、ISVDもしくはその機能的部分に結合することが可能である、小型の化学的実体、および大型の化学的実体についてスクリーンするか、またはこれらをデザインするのにも使用されうる。このようなスクリーンは、三次元固体スクリーニングシステムを利用する場合もあり、コンピュータスクリーニングシステムを利用する場合もある。このようなモデル化法は、RBDドメイン内で同定された結合性部位またはポケットとの、立体化学的相補性を保有する化学的実体をデザインまたは選択するモデル化法である。「立体化学的相補性」とは、目的の化合物が、RBDドメインへの結合についての自由エネルギーの正味の低減をもたらすように、RBDドメインとの、十分な数の、エネルギー的に好適な接触部をもたらすことを意味する。「立体化学的類似性」とは、目的の化合物が、決定された座標セットにより明示される、RBDドメインと、ほぼ同じ数の、エネルギー的に好適な接触部をもたらすことを意味する。立体化学的相補性とは、決定された座標セットにより列挙される受容体部位の溝状部を裏打ちする部位内表面残基にマッチする分子の特徴である。この文脈における「マッチする」とは、同定された部分が、例えば、部位内の分子の溶媒和を促進する、水素結合または非共有結合的ファンデルワールス相互作用およびクーロン相互作用(表面または残基との)を介して、結合性部位における分子の保持が、エネルギー的に好適となる形で、表面残基と相互作用することを意味する。立体化学的相補性は、化合物が、結合性部位に対して、10-4M未満、より好ましくは、10-5M未満であり、より好ましくは、10-6MのKdを有するような立体化学的相補性であることが好ましい。最大限に特定した実施形態では、Kd値は、10-8M未満であり、より特定すると、10-9M未満である。
RBD結合性ドメインの構造または部分構造との立体化学的相補性を保有する化学的実体を同定するのに、多数の方法が使用されうる。例えば、工程は、コンピュータ読取り型記憶メディアから生成される、決定された座標セットに基づく、コンピュータスクリーン上の、RBDドメイン内における、選択された結合性部位についての、目視による精査により開始されうる。代替的に、次いで、選択された断片または化学的実体は、様々な配向性で配置される場合もあり、選択された結合性部位内でドッキングされる場合もある。当技術分野では、モデル化ソフトウェアが周知であり、利用可能である。このモデル化工程には、利用可能な、標準的分子機構力場による、エネルギーの最小化が後続しうる。適切な化学的実体または断片が選択されたら、これらは、単一の化合物へとアセンブルされうる。一実施形態では、アセンブリーは、RBD結合性部位内の、選択された結合性部位または結合性ポケットについての原子座標との関連でコンピュータスクリーン上に提示された、三次元画像上における、断片の、互いとの関係に対する、目視による精査により進められうる。これには、典型的に、利用可能なソフトウェアを使用して、またはコンピュータ支援方式の、手作業によるモデル構築が後続しうる。代替的に、標準的な化学幾何学を使用して、断片は、さらなる原子へと接続されうる。上記で記載された、化学的実体についての査定過程は、化合物の場合と同様に実施されうる。
化学構造についてのデータベースは、Cambridge Crystallographic Data Centre(Cambridge、U.K.)、Molecular Design,Ltd.(San Leandro、Calif.)、Tripos Associates,Inc.(St.Louis、Mo.)、Chemical Abstracts Service(Columbus、Ohio)、Available Chemical Directory(Symyx Technologies,Inc.)、Derwent World Drug Index(WDI)、BioByteMasterFile、National Cancer Institute Database(NCI)、Medchem Database(BioByte Corp.)、ZINC docking database(University of California、Sterling and Irwin、J.Chem.Inf.Model、2015)、およびMaybridge社カタログを含む、多数の情報源から入手可能である。上記方法により、目的の実体または化合物が、デザインまたは選択されたら、コンピュータによる査定を介して、この実体または化合物が、RBDドメインまたは結合性部位に結合しうる効率について調べられ、最適化されうる。効果的な、サルベコウイルスRBD結合性化合物は、好ましくは、その結合状態と、自由状態との間で、比較的小さなエネルギー差を裏付けなければならない(すなわち、結合による変形エネルギーが小さいこと)。したがって、最も効率的なRBD結合性化合物は、好ましくは、結合による変形エネルギーが、1モル当たり約10キロカロリーを超えない、特に、1モル当たり7キロカロリーを超えないようにデザインされるものとする。RBD結合性化合物は、例えば、全結合エネルギーが同様である、1つを超えるコンフォメーションにあるRBDドメインであるがこれらに限定されないRBDドメインと相互作用しうる。これらの場合、結合による変形エネルギーは、自由化合物のエネルギーと、化合物がタンパク質に結合する場合に観察されるコンフォメーションの平均エネルギーとの間の差であると理解される。さらに、RBDドメインに結合する化合物としてデザインされたまたは選択された化合物は、その結合状態において、好ましくは、標的タンパク質との汎発性静電相互作用を欠くように、コンピュータによりさらに最適化されうる。
サルベコウイルスRBDドメイン結合性化合物が、上記で記載した通りに、最適に選択またはデザインされたら、次いで、その結合特性を改善または修飾するように、その原子または側鎖基の一部において、置換が施されうる。一般に、初期の置換は、保存的である、すなわち、置換基は、元の群と、ほぼ同じサイズ、形状、疎水性、および電荷を有するであろう。好ましい保存的置換は、参照により本明細書に組み込まれる、Dayhoffら、「Atlas of Protein Sequence and Structure」、5、345~352頁(1978年版および増補版)において許容される、点突然変異について規定された基準を満たす、保存的置換である。保存的置換の例は、以下の群:(a)バリン、グリシン;(b)グリシン、アラニン;(c)バリン、イソロイシン、ロイシン;(d)アスパラギン酸、グルタミン酸;(e)アスパラギン、グルタミン;(f)セリン、トレオニン;(g)リシン、アルギニン、メチオニン;および(h)フェニルアラニン、チロシンを含むがこれに限定されない置換である。当然ながら、コンフォメーションを変更する、当技術分野で公知の構成要素は、回避されるべきことを理解されたい。次いで、このような置換化合物は、上記で記載された、同じコンピュータ法により、RBDドメインへのフィッティングの効率について解析されうる。
当技術分野では、化合物の変形エネルギーおよび静電相互作用を査定するための、特殊なコンピュータソフトウェアが利用可能である。スクリーニング/デザイン法は、ハードウェア内に実装される場合もあり、ソフトウェア内に実装される場合もあり、両方の組合せの場合もある。しかし、好ましくは、方法は、各々が、プロセッサー、データ記憶システム(揮発性メモリおよび非揮発性メモリ、ならびに/または記憶エレメントを含む)、少なくとも1つの入力デバイス、および少なくとも1つの出力デバイスを含む、プログラム型コンピュータ上で実行されるか、または作動するコンピュータプログラム内に実装される。上記で記載された機能を果たし、出力情報を生成するように、プログラムコードが、入力データへと適用される。出力情報は、公知の方式で、1つまたは複数の出力デバイスへと適用される。コンピュータは、例えば、パーソナルコンピュータの場合もあり、マイクロコンピュータの場合もあり、常套的デザインのワークステーションの場合もある。各プログラムは、好ましくは、コンピュータシステムと通信するように、高レベルの手続き型プログラミング言語内、またはオブジェクト指向プログラミング言語内に実装される。しかし、プログラムは、所望の場合、アセンブリー言語内またはマシン言語内に実装される場合もある。いずれの場合にも、言語は、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語でありうる。このような各コンピュータプログラムは、好ましくは、本明細書で記載される手順を実施するように、記憶メディアまたは記憶デバイスが、コンピュータにより読み取られる場合に、コンピュータを構成し、作動させるために、一般目的または特殊目的のプログラム型コンピュータにより読み取られる、記憶メディア上または記憶デバイス(例えば、ROMまたは磁気ディスケット)上に保存される。システムはまた、このように構成された記憶メディアが、本明細書で記載された機能を実施するように、特殊な方式および所定の方式で、コンピュータを作動させる場合に、コンピュータプログラムにより構成されるコンピュータ-読取り型記憶メディアとして実装されるとも考えられうる。
化合物、被験化合物、目的の化合物
本明細書で使用される、「化合物」または「被験化合物」または「候補化合物」または「薬物候補化合物」または「目的の化合物」または「他の結合剤」という用語は、本明細書で記載される、ISVD(またはISVDを含む化合物)、またはその機能的部分と異なり、スクリーニングアッセイまたは薬物発見アッセイなどのアッセイにおいて調べられる場合もあり、とりわけ、本明細書で記載される、サルベコウイルス(感染)に結合し、これを中和することが可能な化合物を同定するための方法において調べられる場合もある、任意の天然に存在する分子または合成分子について記載する。このように、これらの化合物は、有機化合物および無機化合物を含む。化合物は、低分子、化学物質、ペプチド、抗体、または抗体の活性断片でありうる。
本明細書で使用される、「化合物」または「被験化合物」または「候補化合物」または「薬物候補化合物」または「目的の化合物」または「他の結合剤」という用語は、本明細書で記載される、ISVD(またはISVDを含む化合物)、またはその機能的部分と異なり、スクリーニングアッセイまたは薬物発見アッセイなどのアッセイにおいて調べられる場合もあり、とりわけ、本明細書で記載される、サルベコウイルス(感染)に結合し、これを中和することが可能な化合物を同定するための方法において調べられる場合もある、任意の天然に存在する分子または合成分子について記載する。このように、これらの化合物は、有機化合物および無機化合物を含む。化合物は、低分子、化学物質、ペプチド、抗体、または抗体の活性断片でありうる。
本発明の化合物は、コンピュータによるスクリーニング法を使用してデザインまたは同定される化合物、および上記で記載されたウェットラボスクリーニング法などのウェットラボスクリーニング法を使用してデザインまたは同定される化合物の両方を含む。サルベコウイルスに結合し、これを中和することが可能である、このような化合物は、本明細書で提示される、サルベコウイルスRBDの、ISVDまたはその機能的断片との複合体の三次元構造に対応する原子座標の使用に基づくスクリーニング法を使用して作製されうる。本発明の方法を使用して同定またはデザインされる、候補化合物および/または化合物は、合成化合物または天然に存在する化合物である、任意の適切な化合物でありうる。一実施形態では、本発明の方法により、選択またはデザインされる、合成化合物は、好ましくは、約5000、4000、3000、2000、1000以下、または、より好ましくは、約500ダルトン未満の分子量を有する。別の実施形態では、このような合成化合物は、ポリペプチド、タンパク質、もしくはペプチドであるか、またはポリペプチド性化合物(部分的に、ポリペプチド、タンパク質、またはペプチドを含む)である。本発明の化合物は、好ましくは、生理学的条件下で、可溶性である。このような化合物は、タンパク質との構造的相互作用、特に、水素結合に必要な官能基を含む場合があり、典型的に、少なくとも、アミン基、カルボニル基、ヒドロキシル基、またはカルボキシル基、好ましくは、官能化学基のうちの、少なくとも2つを含む。化合物は、1つまたは複数の官能基で置換された、環構造もしくは複素環構造、および/または芳香族構造もしくはポリ芳香族構造を含みうる。化合物はまた、ペプチド、単糖、脂肪酸、ステロイド、プリン、ピリミジン、誘導体、構造的類似体、またはこれらの組合せを含む生体分子も含みうる。化合物は、例えば、(1)Igテール化融合ペプチド、ならびにD-立体配置アミノ酸および/またはL-立体配置アミノ酸から作製された、ランダムペプチドライブラリーおよびコンビナトリアル化学反応誘導型分子ライブラリーのメンバーを含む、可溶性ペプチドなどのペプチド;(2)ホスホペプチド(例えば、ランダムホスホペプチドライブラリーおよび部分変性指向型ホスホペプチドライブラリーのメンバー);(3)IVD(immunoglobulin variable domain)、または抗体(例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、ヒト化抗体、抗イディオタイプ抗体、キメラ抗体、および単鎖抗体、Nanobody、イントラボディー、アフィボディーのほか、抗体の、Fab断片、(Fab)2断片、Fab発現ライブラリー、およびエピトープ結合性断片);(4)アビマー、DARPin、アルファボディー、アフィチン、ナノフィチン、アンチカリン、モノボディー、およびリポカリンなどであるがこれらに制約されない、免疫グロブリン以外の結合性タンパク質;(5)核酸ベースのアプタマー;(6)有機低分子および無機低分子;ならびに(7)二環式ペプチド(また、Bicycles(登録商標)としても公知である)などのポリペプチド化合物を含みうる。
合成化合物ライブラリーは、例えば、Maybridge Chemical Co.(Tintagel、Cornwall、UK)、AMRI(Budapest、Hungary)、およびChemDiv(San Diego、Calif.)、Specs(Delft、Netherlands)、ZINC15(Univ.of California)から市販されている。加えて、多種多様な有機化合物および生体分子の、ランダム合成および指向性合成のために、ランダム化オリゴヌクレオチドの発現を含む、多数の手段が利用可能である。代替的に、細菌抽出物、真菌抽出物、植物抽出物、および動物抽出物の形態の天然化合物ライブラリーは、たやすく作製されうる。加えて、天然化合物ライブラリーまたは合成化合物ライブラリーおよび化合物は、常套的な化学的手段、物理的手段、および生化学的手段を介して、たやすく改変され、コンビナトリアルライブラリーを作製するのに使用されうる。加えて、当技術分野では、コンビナトリアルライブラリーを産生する、多数の方法であって、生物学的ライブラリー、空間アドレス可能並行型固相または液相ライブラリーを伴う方法;デコンボリューションを要求する、合成ライブラリー法;「1ビーズ1化合物」型ライブラリー法;およびアフィニティークロマトグラフィーによる選択を使用する、合成ライブラリー法を含む方法が公知である。化合物はまた、断片ベースの薬物デザインにより作出されたリード化合物から合成されうる化合物であって、このようなスクリーン断片を、本発明によりもたらされた結晶へと浸漬するか、または共結晶化させ、次いで、これらをX線下に置き、回折データを得ることにより、このような化学的断片の結合が評価される化合物も含む。例えば、これらの断片が結合し、次いで、このような断片が、合成化学反応により、大型の化合物へとアセンブルされ、サルベコウイルスRBDに対するアフィニティーを増大させうる、サルベコウイルスRBD構造内の位置を決定するように、当業者により、差分フーリエ法が、たやすく適用される。さらに、本発明の方法を使用して同定またはデザインされる化合物は、ペプチドの場合もあり、その模倣体の場合もある。単離された、本発明のペプチドまたは模倣体は、コンフォメーション拘束分子の場合もあり、代替的に、例えば、非拘束ペプチド配列など、コンフォメーション的に拘束されていない分子の場合もある。「コンフォメーション拘束分子」という用語は、コンフォメーション拘束ペプチド、ならびにコンフォメーション拘束ペプチドの類似体および誘導体を意味する。加えて、アミノ酸は、対応するDアミノ酸またはNメチルアミノ酸など、様々な非コードアミノ酸または修飾アミノ酸で置きかえられうる。他の修飾は、官能基である、ヒドロキシル、チオール、アミノ、およびカルボキシルの、化学的類似基による置換を含む。ペプチドおよびその模倣体に関して述べると、他の非天然のアミノ酸または化学的アミノ酸類似体/誘導体の、さらに他の例も、置換または付加として導入されうる。ペプチド模倣体もまた、使用されうる。ペプチド模倣体とは、ペプチドの生体活性を模倣するが、化学的性質においては、もはやペプチド性ではない分子である。厳密な定義によれば、ペプチド模倣体は、ペプチド結合(すなわち、アミノ酸の間のアミド結合)を、もはや含有しない分子である。しかし、ペプチド模倣体という用語は、場合によって、シュードペプチド、セミペプチド、およびペプドイドなど、天然では、もはや完全にペプチド性ではない分子について記載するのにも使用される。完全にペプチドでないのであれ、部分的にペプチドでないのであれ、本発明における使用のためのペプチド模倣体は、ペプチド模倣体が基づくペプチドの中における、活性基の三次元配置に酷似する、反応性化学部分の空間的配置をもたらす。
例えば、ペプチドまたはペプチド模倣体は、本明細書で記載されるエピトープの三次元構造を模倣するようにデザインされ;おそらく、コンフォメーションエピトープを、対象の免疫系へと提示する人工抗原として用いられて、免疫原またはワクチンとして用いられうる。代替的に、任意選択で、適切な足場構造内に提示された前記ペプチド(これらの一部は、本明細書の上記における可能な化合物のリストに含まれた)を含む、新規のワクチンを作製するように、本発明のISVDに特異的に結合する人工ペプチド抗原分子についてスクリーニングするスクリーニング法も開示される。
典型的に、この同様の活性部位幾何学の結果として、ペプチド模倣体は、生体系に対して、ペプチドの生体活性と同様の効果を及ぼす。場合によって、ペプチドは、一般に、2つの所望されない特性:(1)低度のバイオアベイラビリティ;および(2)短い作用持続時間を呈するため、ペプチド自体ではなく、所与のペプチドの模倣体を使用することの利点が存在する。懸案の分子は、経口において活性であり、かつ、作用時間を延長するのに十分な程度に小型であるので、ペプチド模倣体は、これらの2つの大きな障害に対する、明白な迂回路をもたらす。また、ペプチド模倣体は、ペプチドのための非経口投与と比較して、経口投与されうるので、ペプチド模倣体と関連して、費用も大幅に軽減され、患者の服薬遵守も改善される。さらに、ペプチド模倣体は、一般に、ペプチドより廉価に作製される。当然ながら、当業者は、ペプチド模倣体のデザインが、本発明の方法を使用して、デザインまたは同定される、若干の構造的変更または化学構造の補正を要求しうることを認識するであろう。
医薬組成物
さらなる態様は、本明細書で提示される、前記結合剤、または核酸分子、または組換えベクターを含み、任意選択で、担体、希釈剤、アジュバント、または賦形剤を含む医薬組成物をもたらす。「担体」または「アジュバント」、特に、「薬学的に許容される担体」または「薬学的に許容されるアジュバント」とは、それら自体、組成物を施される個体に対して、有害な抗体の産生を誘導したり、保護を誘発したりしない、任意の適切な担体またはアジュバントである。「薬学的に許容される」とは、生物学的に、または他の点で、所望されない材料ではない材料を意味するが、すなわち、材料は、所望されない生物学的効果を引き起こしたり、それが含有される医薬組成物の他の成分のうちのいずれかと、有害な形で相互作用したりせずに、化合物と共に、個体へと投与されうる。薬学的に許容される担体は、好ましくは、担体に帰せられうる副作用が、有効成分の有益な効果を損なわないように、有効成分の有効な活性と合致する濃度において、患者に対して、比較的非毒性かつ無害である担体である。好ましくは、薬学的に許容される担体またはアジュバントは、抗原により誘発される免疫応答を増強する。適切な担体またはアジュバント(adjuvantia)は、典型的に、以下の非網羅的リスト:タンパク質、ポリ糖、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリマーアミノ酸、アミノ酸コポリマー、および不活性のウイルス粒子など、緩徐に代謝される、大型の高分子に含まれる化合物のうちの1つまたは複数を含む。本明細書で使用される、「賦形剤」という用語は、医薬組成物中に存在することが可能であり、有効成分ではないが、例えば、有効成分に対して、長期にわたる安定性、または治療的増強に寄与しうる(薬物吸収を容易とするか、粘性を低減するか、または可溶性を増強することなどにより)、全ての物質を含むこと意図される。賦形剤は、塩、結合剤(例えば、ラクトース、デキストロース、スクロース、トレハロース、ソルビトール、マンニトール)、滑沢剤、増粘剤、界面活性剤、保存剤、乳化剤、緩衝物質、安定化剤、芳香剤、または着色剤を含む。特に、「薬学的に許容される媒体」などの「希釈剤」は、水、食塩水、生理食塩液、グリセロール、エタノールなどの媒体を含む。保湿剤または乳化剤、pH緩衝物質、保存剤などの補助物質は、このような媒体に含まれうる。薬学的に有効量の、本発明のポリペプチドまたはコンジュゲート、および薬学的に許容される担体は、好ましくは、処置される特定の状態に対して、結果をもたらすか、または影響を及ぼす量である。治療のために、本発明の医薬組成物は、標準的技法に従い、任意の患者へと投与されうる。投与は、経口投与、非経口投与、局所投与、経鼻投与、眼内投与、髄腔内投与、脳室内投与、舌下投与、直腸内投与、膣内投与などを含む、任意の適切な方式による投与でありうる。ナノテクノロジーおよびエアゾールおよび吸入剤など、さらに他の製剤法もまた、本発明の範囲内にある。投与量および投与頻度は、患者の年齢、性別、および状態、他の薬物の併用投与、禁忌および医師により考慮に入れられる他のパラメータに依存するであろう。本発明の医薬組成物は、保管のために凍結乾燥させられ、使用の前に、適切な担体中で再構成されうる。凍結乾燥物または液体として調製される場合、生理学的に許容される担体、賦形剤、安定化剤が、本発明の医薬組成物へと添加される必要がある(「Remington’s Pharmaceutical Sciences」、22版、Allen,Loyd V,Jr.編(2012)。リン酸、クエン酸、および他の有機酸などの緩衝剤;ビタミンCなどの抗酸化剤、小型のポリペプチド、血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリンなどのタンパク質;PVPなどの親水性ポリマー、酢酸アミノ、グルタミン酸、アスパラギン、アルギニン、リシンなどのアミノ酸;グリコース、二糖、およびグルコース、マンノース、またはデキストリンなど、他の炭水化物、EDTAなどのキレート剤、マンニトール、ソルビトールなどの糖アルコール;Na+などの対イオン、および/またはTWEEN(登録商標)、PLURONICS(登録商標)、もしくはPEGなどの界面活性剤を含む、担体、賦形剤、および安定化剤の投与量および濃度は、対象(ヒト、マウス、および他の哺乳動物)に対して、安全であるものとする。本発明の医薬組成物を含有する調製物は、注射の前に滅菌化されるものとする。この手順は、凍結乾燥および再構成の前または後に、滅菌濾過膜を使用してなされうる。医薬組成物は、ゴム製止栓付きの静注液ボトルなど、滅菌アクセスポートを伴う容器内またはバイアル内にパッケージングされる場合もあり(医薬組成物は、液体として存在しうる);容器またはバイアルが、液体の医薬組成物で充填され、その後、凍結乾燥させられるか、または乾燥させられる場合もあり;PFS(pre-filled syringe)内にパッケージングされる場合もある。
さらなる態様は、本明細書で提示される、前記結合剤、または核酸分子、または組換えベクターを含み、任意選択で、担体、希釈剤、アジュバント、または賦形剤を含む医薬組成物をもたらす。「担体」または「アジュバント」、特に、「薬学的に許容される担体」または「薬学的に許容されるアジュバント」とは、それら自体、組成物を施される個体に対して、有害な抗体の産生を誘導したり、保護を誘発したりしない、任意の適切な担体またはアジュバントである。「薬学的に許容される」とは、生物学的に、または他の点で、所望されない材料ではない材料を意味するが、すなわち、材料は、所望されない生物学的効果を引き起こしたり、それが含有される医薬組成物の他の成分のうちのいずれかと、有害な形で相互作用したりせずに、化合物と共に、個体へと投与されうる。薬学的に許容される担体は、好ましくは、担体に帰せられうる副作用が、有効成分の有益な効果を損なわないように、有効成分の有効な活性と合致する濃度において、患者に対して、比較的非毒性かつ無害である担体である。好ましくは、薬学的に許容される担体またはアジュバントは、抗原により誘発される免疫応答を増強する。適切な担体またはアジュバント(adjuvantia)は、典型的に、以下の非網羅的リスト:タンパク質、ポリ糖、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリマーアミノ酸、アミノ酸コポリマー、および不活性のウイルス粒子など、緩徐に代謝される、大型の高分子に含まれる化合物のうちの1つまたは複数を含む。本明細書で使用される、「賦形剤」という用語は、医薬組成物中に存在することが可能であり、有効成分ではないが、例えば、有効成分に対して、長期にわたる安定性、または治療的増強に寄与しうる(薬物吸収を容易とするか、粘性を低減するか、または可溶性を増強することなどにより)、全ての物質を含むこと意図される。賦形剤は、塩、結合剤(例えば、ラクトース、デキストロース、スクロース、トレハロース、ソルビトール、マンニトール)、滑沢剤、増粘剤、界面活性剤、保存剤、乳化剤、緩衝物質、安定化剤、芳香剤、または着色剤を含む。特に、「薬学的に許容される媒体」などの「希釈剤」は、水、食塩水、生理食塩液、グリセロール、エタノールなどの媒体を含む。保湿剤または乳化剤、pH緩衝物質、保存剤などの補助物質は、このような媒体に含まれうる。薬学的に有効量の、本発明のポリペプチドまたはコンジュゲート、および薬学的に許容される担体は、好ましくは、処置される特定の状態に対して、結果をもたらすか、または影響を及ぼす量である。治療のために、本発明の医薬組成物は、標準的技法に従い、任意の患者へと投与されうる。投与は、経口投与、非経口投与、局所投与、経鼻投与、眼内投与、髄腔内投与、脳室内投与、舌下投与、直腸内投与、膣内投与などを含む、任意の適切な方式による投与でありうる。ナノテクノロジーおよびエアゾールおよび吸入剤など、さらに他の製剤法もまた、本発明の範囲内にある。投与量および投与頻度は、患者の年齢、性別、および状態、他の薬物の併用投与、禁忌および医師により考慮に入れられる他のパラメータに依存するであろう。本発明の医薬組成物は、保管のために凍結乾燥させられ、使用の前に、適切な担体中で再構成されうる。凍結乾燥物または液体として調製される場合、生理学的に許容される担体、賦形剤、安定化剤が、本発明の医薬組成物へと添加される必要がある(「Remington’s Pharmaceutical Sciences」、22版、Allen,Loyd V,Jr.編(2012)。リン酸、クエン酸、および他の有機酸などの緩衝剤;ビタミンCなどの抗酸化剤、小型のポリペプチド、血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリンなどのタンパク質;PVPなどの親水性ポリマー、酢酸アミノ、グルタミン酸、アスパラギン、アルギニン、リシンなどのアミノ酸;グリコース、二糖、およびグルコース、マンノース、またはデキストリンなど、他の炭水化物、EDTAなどのキレート剤、マンニトール、ソルビトールなどの糖アルコール;Na+などの対イオン、および/またはTWEEN(登録商標)、PLURONICS(登録商標)、もしくはPEGなどの界面活性剤を含む、担体、賦形剤、および安定化剤の投与量および濃度は、対象(ヒト、マウス、および他の哺乳動物)に対して、安全であるものとする。本発明の医薬組成物を含有する調製物は、注射の前に滅菌化されるものとする。この手順は、凍結乾燥および再構成の前または後に、滅菌濾過膜を使用してなされうる。医薬組成物は、ゴム製止栓付きの静注液ボトルなど、滅菌アクセスポートを伴う容器内またはバイアル内にパッケージングされる場合もあり(医薬組成物は、液体として存在しうる);容器またはバイアルが、液体の医薬組成物で充填され、その後、凍結乾燥させられるか、または乾燥させられる場合もあり;PFS(pre-filled syringe)内にパッケージングされる場合もある。
本明細書の上記におけるサルベコウイルスに言及する場合、一実施形態では、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2が意図される。
本発明は、特に、下記の番号つき言明において明示される、1つまたは複数の態様および実施形態のうちのいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せを含む、態様および実施形態により捕捉される:
(1)SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(2)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50で、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-1を中和する、(1)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(3)サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、抗体VHH72、S309、またはCB6の、SPRBDへの結合を、さらに可能とする、(1)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(4)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1)~(3)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(5)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1)~(4)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(6)ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、(1)~(5)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(7)配列番号1~5のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、aHo、Chothia、Gelfand、またはHoneggerに従いアノテーションされる相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴とする、(1)~(6)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(8)CDR1が、配列番号6により規定され、CDR2が、配列番号7により規定され、CDR3が、配列番号8により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(7)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(9)CDR1が、配列番号9または10により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号11~14により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号15または16により規定される配列から選択される、(8)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(10)配列番号17により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号18により規定されるFR2、配列番号19により規定されるFR3、および配列番号20により規定されるFR4;または
配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性(identical)を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(7)~(9)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(11)配列番号1~5のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号1~5のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(7)~(10)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(12)(6)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸。
(13)(12)に記載の核酸を含む組換えベクター。
(14)(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、および/または(13)に記載の組換えベクターを含む医薬組成物。
(15)医薬としての使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(16)サルベコウイルス感染の処置における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(17)対象の受動免疫化における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(18)対象が、サルベコウイルス感染を有するか、または対象が、サルベコウイルス感染を有さない、(17)に記載の使用のための、サルベコウイルス結合剤、単離核酸、組換えベクター、または医薬組成物。
(19)サルベコウイルス感染の診断における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(20)診断用キットの製造における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、または(13)に記載の組換えベクター。
(21)サルベコウイルスが、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2である、(1)~(20)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
本発明は、特に、下記の番号つき言明において明示される、1つまたは複数の態様および実施形態のうちのいずれか1つ、またはこれらの任意の組合せを含む、態様および実施形態により捕捉される:
(1)SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つに結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(2)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50で、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-1を中和する、(1)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(3)サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、抗体VHH72、S309、またはCB6の、SPRBDへの結合を、さらに可能とする、(1)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(4)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1)~(3)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(5)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1)~(4)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(6)ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、(1)~(5)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(7)配列番号1~5のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、aHo、Chothia、Gelfand、またはHoneggerに従いアノテーションされる相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴とする、(1)~(6)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(8)CDR1が、配列番号6により規定され、CDR2が、配列番号7により規定され、CDR3が、配列番号8により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(7)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(9)CDR1が、配列番号9または10により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号11~14により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号15または16により規定される配列から選択される、(8)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(10)配列番号17により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号18により規定されるFR2、配列番号19により規定されるFR3、および配列番号20により規定されるFR4;または
配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性(identical)を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(7)~(9)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(11)配列番号1~5のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号1~5のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(7)~(10)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(12)(6)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸。
(13)(12)に記載の核酸を含む組換えベクター。
(14)(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、および/または(13)に記載の組換えベクターを含む医薬組成物。
(15)医薬としての使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(16)サルベコウイルス感染の処置における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(17)対象の受動免疫化における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、(13)に記載の組換えベクター、または(14)に記載の医薬組成物。
(18)対象が、サルベコウイルス感染を有するか、または対象が、サルベコウイルス感染を有さない、(17)に記載の使用のための、サルベコウイルス結合剤、単離核酸、組換えベクター、または医薬組成物。
(19)サルベコウイルス感染の診断における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(20)診断用キットの製造における使用のための、(1)~(11)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(12)に記載の単離核酸、または(13)に記載の組換えベクター。
(21)サルベコウイルスが、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2である、(1)~(20)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(1’)SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つ
に結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(2’)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合する、(1’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(3’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに結合する、(1’)または(2’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(4’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1’)~(3’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(5’)少なくとも、アミノ酸Ser514およびGlu516に結合する、(4’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(6’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Arg355に、さらに結合する、(1’)~(5’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(7’)SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ、または優先順位が増大する順に、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つに結合し;
任意選択で、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518にさらに結合する
ことを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(8’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の、N439、K417、S477、L452、T478、E484、P384、N501、および/またはD614位において、突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株を中和する、(1’)~(7’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(9’)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50で、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-2変異株、および/またはSARS-CoV-1を中和する、(1’)~(8’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(10’)S1部の排出を誘導する、(1’)~(9’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(11’)サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、抗体VHH72、S309、またはCB6の、SPRBDへの結合を、さらに可能とする、(1’)~(10’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(12’)ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、(1’)~(11’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(13’)配列番号1~5、または配列番号53~55のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、またはChothiaに従いアノテーションされる相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴とする、(1’)~(12’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(14’)CDR1が、配列番号6により規定され、CDR2が、配列番号7により規定され、CDR3が、配列番号8により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(13’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(15’)CDR1が、配列番号9または10により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号11~14により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号15または16により規定される配列から選択される、(14’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(16’)配列番号17により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号18により規定されるFR2、配列番号19により規定されるFR3、および配列番号20により規定されるFR4;または
配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(13’)~(15’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(17’)配列番号1~5のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号1~5のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(13’)~(16’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(18’)CDR1が、配列番号76により規定され、CDR2が、配列番号77により規定され、CDR3が、配列番号78により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(13’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(19’)CDR1が、配列番号69または70により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号71または82により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号73~75により規定される配列から選択される、(18’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(20’)配列番号82により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号86により規定されるFR2、配列番号90により規定されるFR3、および配列番号94により規定されるFR4;または
配列番号79~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号19~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(18’)または(19’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(21’)配列番号53~55のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号53~55のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(18’)~(20’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(22’)(1’)~(21’)のいずれか一項に記載の結合剤のうちの1つまたは複数が、直接、またはリンカーを介して融合され、好ましくは、Fcドメインを介して融合された多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤。
(23’)(12’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸。
(24’)(23’)に記載の核酸を含む組換えベクター。
(25’)(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、および/または(24’)に記載の組換えベクターを含む医薬組成物。
(26’)医薬としての使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(27’)サルベコウイルス感染の処置における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(28’)対象の受動免疫化における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(29’)対象が、サルベコウイルス感染を有するか、または対象が、サルベコウイルス感染を有さない、(28’)に記載の使用のための、サルベコウイルス結合剤、単離核酸、組換えベクター、または医薬組成物。
(30’)サルベコウイルス感染の診断における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、または(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤。
(31’)診断用キットの製造における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、または(24’)に記載の組換えベクター。
(32’)サルベコウイルスが、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2である、(1’)~(31’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つ
に結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(2’)少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合する、(1’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(3’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに結合する、(1’)または(2’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(4’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つに、さらに結合する、(1’)~(3’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(5’)少なくとも、アミノ酸Ser514およびGlu516に結合する、(4’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(6’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Arg355に、さらに結合する、(1’)~(5’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(7’)SPRBD(サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(sarbecovirus spike protein receptor binding domain))に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ、または優先順位が増大する順に、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つに結合し;
任意選択で、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518にさらに結合する
ことを特徴とするサルベコウイルス結合剤。
(8’)配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の、N439、K417、S477、L452、T478、E484、P384、N501、および/またはD614位において、突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株を中和する、(1’)~(7’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(9’)偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50で、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-2変異株、および/またはSARS-CoV-1を中和する、(1’)~(8’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(10’)S1部の排出を誘導する、(1’)~(9’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(11’)サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、抗体VHH72、S309、またはCB6の、SPRBDへの結合を、さらに可能とする、(1’)~(10’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(12’)ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、(1’)~(11’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(13’)配列番号1~5、または配列番号53~55のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、またはChothiaに従いアノテーションされる相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴とする、(1’)~(12’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(14’)CDR1が、配列番号6により規定され、CDR2が、配列番号7により規定され、CDR3が、配列番号8により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(13’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(15’)CDR1が、配列番号9または10により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号11~14により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号15または16により規定される配列から選択される、(14’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(16’)配列番号17により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号18により規定されるFR2、配列番号19により規定されるFR3、および配列番号20により規定されるFR4;または
配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(13’)~(15’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(17’)配列番号1~5のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号1~5のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(13’)~(16’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(18’)CDR1が、配列番号76により規定され、CDR2が、配列番号77により規定され、CDR3が、配列番号78により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、(13’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(19’)CDR1が、配列番号69または70により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号71または82により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号73~75により規定される配列から選択される、(18’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(20’)配列番号82により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号86により規定されるFR2、配列番号90により規定されるFR3、および配列番号94により規定されるFR4;または
配列番号79~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号19~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、(18’)または(19’)に記載のサルベコウイルス結合剤。
(21’)配列番号53~55のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号53~55のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、(18’)~(20’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
(22’)(1’)~(21’)のいずれか一項に記載の結合剤のうちの1つまたは複数が、直接、またはリンカーを介して融合され、好ましくは、Fcドメインを介して融合された多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤。
(23’)(12’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸。
(24’)(23’)に記載の核酸を含む組換えベクター。
(25’)(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、および/または(24’)に記載の組換えベクターを含む医薬組成物。
(26’)医薬としての使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(27’)サルベコウイルス感染の処置における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(28’)対象の受動免疫化における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、(24’)に記載の組換えベクター、または(25’)に記載の医薬組成物。
(29’)対象が、サルベコウイルス感染を有するか、または対象が、サルベコウイルス感染を有さない、(28’)に記載の使用のための、サルベコウイルス結合剤、単離核酸、組換えベクター、または医薬組成物。
(30’)サルベコウイルス感染の診断における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、または(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤。
(31’)診断用キットの製造における使用のための、(1’)~(21’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、(22’)に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、(23’)に記載の単離核酸、または(24’)に記載の組換えベクター。
(32’)サルベコウイルスが、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2である、(1’)~(31’)のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
定義
以下の用語または定義は、本発明の理解の一助となるためだけに提示される。
以下の用語または定義は、本発明の理解の一助となるためだけに提示される。
単数形の名詞に言及して、不定冠詞または定冠詞、例えば、「ある(a)」または「ある(an)」、「その」が使用される場合、具体的に、別のことが言明されているのでない限り、これは、この名詞の複数形を含む。
本明細書で、「~を含むこと」という用語が使用される場合、それは、他の要素またはステップを除外しない。したがって、「~を含むこと」という用語は、限定的である、「なること」または「~からなること」という用語を包含するが、これらより広義である。例えば、「Aを含むこと」は、「Aからなること」、「AおよびBからなること」、「A、B、Cからなること」などを意味する場合があり;この場合、「AおよびBを含むこと」とは、「AおよびBからなること」、「A、B、Cからなること」などを意味しうる。
さらに、本明細書では、「第1の」、「第2の」、「第3の」などの用語は、同様の要素を識別するために使用され、必ずしも、逐次的順序または経時的順序について記載するものではない。このように使用される用語は、適切な状況下で、互換的であり、本明細書で記載される、本発明の実施形態は、本明細書で記載または例示される順序以外の順序における運用も可能であることが理解されるものとする。
具体的に規定されない限りにおいて、本明細書で使用される、全ての用語は、本発明の技術分野の当業者にとっての意味と同じ意味を有する。医療従事者は、特に、当技術分野の定義および用語について、Sambrookら、「Molecular Cloning:A Laboratory Manual」、4版、Cold Spring Harbor Press、Plainsview、New York(2012);およびAusubelら、「Current Protocols in Molecular Biology」、John Wiley & Sons、New York(2016)へと方向付けられる。そうでないことが規定されない限りにおいて、本明細書で使用される、全ての技術用語および学術用語は、当業者(例えば、分子生物学、生化学、構造生物学、および/または数理生物学における)により一般に理解される意味と、同じ意味を有する。
本明細書で使用される、「核酸(複数可)」または「核酸分子(複数可)」とは、リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチドである、任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態を指し;併せて、「ヌクレオチド配列」、「DNA配列」、または「RNA配列」を結果としてもたらす/形成する、ヌクレオチドの連続直鎖状配置を指す。この用語は、分子の一次構造だけを指す。したがって、この用語は、二本鎖DNAおよび一本鎖DNAのほか、二本鎖RNAおよび一本鎖RNAも含む。この用語はまた、公知の種類の修飾、例えば、メチル化による修飾、「キャップ」による修飾、および天然に存在するヌクレオチドのうちの1つまたは複数の、類似体による置換による修飾も含む。核酸への修飾は、1つまたは複数のレベル:リン酸結合修飾(例えば、ホスホジエステル結合、ホスホルアミデート結合、またはホスホロチオエート結合のうちの1つまたは複数の導入)、糖修飾(例えば、LNA(ロックト核酸)、2’-O-メチル、2’-O-メトキシ-エチル、2’-フルオロ、S拘束エチル、またはトリシクロ-DNAのうちの1つまたは複数の導入、および/または非リボース修飾(例えば、ホスホロジアミデートモルホリノまたはペプチド核酸のうちの1つまたは複数の導入)において導入されうる。
「核酸構築物」とは、天然では、一体で見出されず、したがって、天然において見出されないヌクレオチド配列(非天然ヌクレオチド配列)を有する、1つまたは複数の機能的な単位を含むように構築された、核酸分子を意味する。例は、非天然の核酸配列を含む、環状DNA分子、直鎖状DNA分子、二重鎖DNA分子、染色体外DNA分子(プラスミド)、コスミド(ラムダファージに由来するCOS配列を含有するプラスミド)、ウイルスゲノムなどを含む。
「コード配列」とは、適切な(遺伝子)調節配列の制御下に置かれた場合に、mRNAへと転写され、かつ/またはポリペプチドへと翻訳される、ヌクレオチド配列である。コード配列の境界は、5’末端における翻訳開始コドンと、3’末端における翻訳終止コドンとにより決定される。コード配列が、mRNA、cDNA、組換えヌクレオチド配列、またはゲノムDNAを含みうるがこれらに限定されない一方、イントロンは、ある特定の状況下でもまた存在しうる。
「キメラ遺伝子」または「キメラ構築物」または「キメラ遺伝子構築物」とは、調節的核酸配列が、目的の核酸の転写または発現を調節することが可能であるよう、(遺伝子)プロモーターまたは調節的核酸配列が、RNA(例えば、コード配列、shRNAなど)をコードする、目的の核酸配列に、作動可能に、もしくは作動的に連結されるか、またはこれと関連するように連結された、組換え核酸配列を、互換的に意味する。天然では、キメラ遺伝子内の、調節的核酸配列と、目的の核酸配列との、作動可能な連結、または作動的連結は、見出されない。
「発現カセット」は、(遺伝子)プロモーターに作動可能に連結された、目的の遺伝子/コード配列の発現を方向付けることが可能である、任意の核酸構築物を含む。発現カセットは、一般に、好ましくは、(転写方向において、5’から3’へと):(遺伝子)プロモーター領域、転写開始領域を含む終結配列を伴う目的のポリヌクレオチド配列、ならびにRNAポリメラーゼのための停止シグナルおよびポリアデニル化シグナルを含むDNA構築物であり;これらの全ての要素が、作動可能に、または作動的に連結されていることとは、細胞を形質転換した場合に、これらの領域の全てが、原核(例えば、細菌)細胞、または真核(例えば、哺乳動物の、酵母、昆虫、真菌、植物、藻類)細胞などの細胞内において、作動すること(発現されること)が可能であるべきことを意味する。好ましくは、RNAポリメラーゼ結合性部位を含む、転写開始領域を含むプロモーター領域、およびポリアデニル化シグナルは、それが、細胞内において、機能的である限りにおいて、形質転換される細胞に天然の場合もあり、代替的供給源に由来する場合もあり、合成の場合もある。このような発現カセットは、例えば、「ベクター」内または「発現ベクター」内(直鎖状核酸内または環状核酸内、プラスミド内、コスミド内、ウイルスベクター内、ファージミド内など)で構築されうる。
本明細書で使用される、「ベクター」、「ベクター構築物」、「発現ベクター」、「組換えベクター」、または「遺伝子導入ベクター」という用語は、連結された、別の核酸分子を保有することが可能な核酸分子を指すことが意図される。より特定すると、前記ベクターは、任意の適切な種類を含むが、例えば、プラスミドベクター、コスミドベクター、ラムダファージなどのファージベクター、ウイルスベクター、なおより特定すると、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、AAVベクター、もしくはバキュロウイルスベクター、または細菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)、もしくはP1人工染色体(PAC)などの人工染色体ベクターに限定されない、当業者に公知である、任意のベクターを含みうる。
前記ベクターは、クローニングベクターまたは発現ベクターのほか、ウイルスベクター、レンチウイルスベクター、またはアデノウイルスベクターなどの送達媒体を含みうる。発現ベクターは、プラスミドのほか、ウイルスベクターを含み、一般に、所望のコード配列と、作動可能に連結されたコード配列の、特定の宿主生物(例えば、細菌、酵母、植物、昆虫、または哺乳動物)、またはin vitro発現系における発現に必要である、適切なDNA配列とを含有する。クローニングベクターは、一般に、所望される、ある特定のDNA断片を操作し、増幅するのに使用され、所望のDNA断片の発現に必要とされる、機能的配列を欠く場合がある。当技術分野では、細胞へのトランスフェクションにおける使用のための、発現ベクターの構築もまた周知であるので、標準的技法を介して達せられうる(例えば、Sambrook、Fritsch、およびManiatis、「Molecular Cloning,A Laboratory Manual」、Cold Spring Harbor Laboratory Press、1989;「Gene Transfer and Expression Protocols」、109~128頁、E.J.Murray編、Humana Press Inc.、Clifton、N.J.);およびAmbion社、1998年版カタログ(Ambion、Austin、Tex.)を参照されたい。
本明細書で記載される結合剤をコードする、核酸、ベクターなどは、治療的状況において利用されうる。このような核酸、ベクターなどは、遺伝子治療またはRNAワクチン接種を介して投与されうる。本明細書で使用される、「遺伝子治療」とは、対象への、発現される核酸、または発現可能な核酸の投与により実施される治療を指す。このような適用のために、本明細書で記載される、核酸分子またはベクターは、細胞内における、結合剤の産生を可能とする。当技術分野では、遺伝子治療のための方法の、大きなセットが利用可能であり、例えば、(アデノ随伴)ウイルス媒介性遺伝子サイレンシング、またはウイルス媒介性遺伝子治療を含む(例えば、US20040023390;Mendellら、2017、N Eng J Med、377:1713~1722)。当業者には、多数の送達法が周知であり、ウイルス送達システム、DNAプラスミドのマイクロインジェクション、ネイキッド核酸のバイオリスティック法、リポソームまたは人工エキソソームの使用、ナノ粒子内または脂質内または脂質を含む粒子内に製剤化された、核酸またはベクターの投与を含むがこれらに限定されない。個別の患者への投与によるin vivo送達は、典型的に、全身投与(例えば、静脈内注入、腹腔内注入、または脳内注射;例えば、Mendellら、2017、N Eng J Med、377:1713~1722)によりなされる。「RNAワクチン」または「メッセンジャーRNAワクチン」または「mRNAワクチン」は、目的の抗原(または複数の抗原)をコードする、RNA、mRNA、または合成(m)RNAに依拠する。RNAワクチンの投与、またはRNAワクチンによるワクチン接種は、in vivoにおける、RNAワクチンが投与される対象の細胞による、目的の抗原(または複数の抗原)の産生を結果としてもたらす。その後、対象の免疫系は、この抗原(複数可)に対する、免疫応答を惹起することができる。
本明細書では、「タンパク質」、「ポリペプチド」、および「ペプチド」という用語は、アミノ酸残基のポリマー、ならびにその変異体および合成類似体を指し;併せて、「アミノ酸配列」または「タンパク質配列」を結果としてもたらす/形成する、アミノ酸の連続直鎖状配置を指すように、互換的に使用される。「ペプチド」はまた、例えば、酵素(例えば、トリプシン)消化の後における、その元のタンパク質に由来する、部分的アミノ酸配列も指す場合がある。これらの用語は、天然に存在するアミノ酸ポリマーのほか、1つまたは複数のアミノ酸残基が、対応する天然に存在するアミノ酸の化学的類似体など、天然に存在しない合成アミノ酸アミノ酸ポリマーに適用される。官能基もしくはタンパク質の共有結合的付加(グリコシル化、リン酸化、アセチル化、ユビキチン化、メチル化、脂質化、およびニトロシル化など)、またはタンパク質分解性プロセシングなど、1つまたは複数の翻訳後修飾を含むタンパク質もまた含まれる。アミノ酸の配列および修飾に基づき、ポリペプチドの原子量もしくは分子量、または重量は、(キロ)ダルトン(kDa)単位で表される。さらに、タンパク質の修飾は、HisタグまたはSortagなど、タグの付加を含む。Sortag化(ソルターゼ媒介性ペプチド転移;Poppら、2007、Nat Chem Biol、3:707~708)により、例えば、SARS-CoV2を中和する、マルチアームPEG Nanobodyが構築された(Molinear-Morroら、2020、Biomolecules、10:1661)。
「タンパク質ドメイン」とは、タンパク質内またはこの部分内の、顕著に異なる機能的単位および/または構造的単位である。通例、タンパク質ドメインは、特定の機能または相互作用の一因となり、タンパク質の全体的(生物学的)役割に寄与する。ドメインは、様々な生物学的文脈において存在する場合があり、この場合、同様のドメインが、異なるタンパク質内に、同様の機能または異なる機能と共に見出されうる。タンパク質ドメインは、例えば、多数の分子内システイン(例えば、システインノットタンパク質)により空間的に限定された場合、剛性の三次元構造を有する場合もあり、例えば、リガンド結合の存在もしくは非存在、または、例えば、翻訳後修飾の存在もしくは非存在に応じて、異なる三次元コンフォメーションを帯びる場合もあり、より規定が低度であり、可塑性が大きな三次元構造を有する場合もある。
本明細書では、アミノ酸は、IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature(「Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides」、Eur.J.Biochem.、138:9~37(1984))において規定されまた、提示もされ;以下:アラニン(AまたはAla)、システイン(CまたはCys)、アスパラギン酸(DまたはAsp)、グルタミン酸(EまたはGlu)、フェニルアラニン(FまたはPhe)、グリシン(GまたはGly)、ヒスチジン(HまたはHis)、イソロイシン(IまたはIle)、リシン(KまたはLys)、ロイシン(LまたはLeu)、メチオニン(MまたはMet)、アスパラギン(NまたはAsn)、プロリン(PまたはPro)、グルタミン(QまたはGln)、アルギニン(RまたはArg)、セリン(SまたはSer)、トレオニン(TまたはThr)、バリン(VまたはVal)、トリプトファン(WまたはTrp)、およびチロシン(YまたはTyr)の通りである、それらの3文字コード命名法または1文字コード命名法により提示される。
「単離された」または「精製された」とは、それが、その天然状態において、通常伴う成分を、実質的に、または本質的に含まない材料を意味する。例えば、「単離ポリペプチド」または「精製ポリペプチド」とは、単離または精製される、目的のポリペプチドを含む、分子の混合物から、任意の適切な手段により単離または精製されたポリペプチドを指す。単離または精製された、目的のポリペプチドは、例えば、免疫グロブリン、抗体、またはNanobodyの場合があり、混合物は、免疫グロブリン、抗体、もしくはNanobodyを産生する細胞内、および/または免疫グロブリン、抗体、もしくはNanobodyが分泌される培養培地中(細胞により分泌される他の分子と併せて分泌される可能性が高い)に存在する、混合物または分子でありうる。単離タンパク質または単離ペプチドは、化学的タンパク質合成により作出される場合もあり、組換え作製により作出される場合もあり、複合試料からの精製により作出される場合もある。同様の説明は、「単離核酸」または「単離核酸分子」へと適用される。
一態様では、本明細書で使用され、本明細書では、「~へと接続された」、「~へとコンジュゲートされた」、「~へとライゲーションされた」と互換的に使用される、「~へと融合された」という用語は、例えば、組換えDNA技術による「遺伝子融合」のほか、2つの核酸分子の間の、安定的な共有結合的連結を結果としてもたらす、「化学的コンジュゲーションおよび/または酵素的コンジュゲーション」を指す。同じことは、「~内に挿入された」という用語にも当てはまり、この場合、2つの配列を、遺伝子的に、酵素的に、または化学的に、融合するか、またはライゲーションすることにより、1つの核酸の断片が、第2の核酸分子内に挿入されうる。ペプチドまたはポリペプチドもまた、ペプチド結合を介するか、または1つのペプチドの、第2のペプチド内のアミノ酸の側鎖への連結を介するなどして、互いと融合されるか、または接続されうる。
「野生型」または「天然」という用語は、天然に存在する供給源から単離された遺伝子または遺伝子産物を指す。野生型遺伝子は、集団内において、最も高頻度で観察されるため、遺伝子または遺伝子産物の「正常」または「野生型」形態に任意にデザインされるものである。これに対し、「改変」、「突然変異体」、「操作」、または「変異体」という用語は、野生型遺伝子または野生型遺伝子産物と比較した場合に、配列内の修飾(置換、突然変異、または変異など)、翻訳後修飾、および/または生物学的特性もしくは機能的特性の修飾(すなわち、特徴の変更)を提示する、遺伝子または遺伝子産物を指す。天然に存在する突然変異体または変異体は、単離される場合があり;これらは、野生型遺伝子または野生型遺伝子産物と比較した場合に、特徴が変更されているという事実により同定されることが留意される。特徴の変更は、配列レベルだけにおいて存在する場合もあり、加えて、生物学的特性および/または機能的特性の変更を、野生型遺伝子または野生型遺伝子産物と比較された、突然変異体または変異体へと付与する場合もある。タンパク質内またはポリペプチド内に、保存的アミノ酸置換が導入されうることが理解されるが、この場合、このような置換は、タンパク質の活性に対して、本質的影響または実質的影響を及ぼさない。目的のタンパク質の、1つまたは複数の「相同体」は、目的の非修飾(例えば、天然、野生型)タンパク質と比べて、アミノ酸の置換、欠失、および/または挿入を有し、それ/それらが由来する非修飾タンパク質と、本質的に同様であるか、または実質的に同様の生物学的活性および機能的活性を有するタンパク質を包含する。
本明細書で使用される、「配列同一性百分率」は、比較ウィンドウにわたって、2つの最適にアライメントされた(アミノ酸または核酸)配列を比較し、両方の配列において、同一なアミノ酸残基またはヌクレオチド塩基が生じる位置の数を決定して、マッチした位置の数をもたらし、マッチした位置の数を、比較ウィンドウ内の位置の総数(すなわち、ウィンドウのサイズ)により除し、これに100を乗じて、(アミノ酸または核酸の)配列同一性の百分率をもたらすことにより計算される。
「分子複合体」または「複合体」という用語は、例えば、別のタンパク質または化学的実体でありうる、少なくとも1つの他の分子と会合した分子を指す。「~と会合した」という用語とは、分子複合体の2つの実体(のうちの一部または部分)の間の近接の状態を指す。会合は、非共有結合的会合の場合(この場合、並置は、水素結合またはファンデルワールス相互作用または静電相互作用により、エネルギー的に優先される)もあり、共有結合的会合の場合もある。「化学的実体」という用語は、化合物、少なくとも2つの化合物の複合体、およびこのような化合物または複合体の断片を指す。化学的実体は、例えば、リガンド、基質、リン酸、ヌクレオチド、アゴニスト、アンタゴニスト、阻害剤、抗体、単一ドメイン抗体、薬物、ペプチド、ペプチド模倣体、タンパク質、または化合物でありうる。
本明細書で使用される、「結晶」という用語は、平面が、明確な角度で交差し、構成要素である化学分子種の規則的構造(内的構造など)が存在する構造(三次元(3D)固体凝集物など)を意味する。「結晶」という用語は、特に、実験的に調製された結晶など、固体物理学的結晶形態を指す。本明細書で使用される、「共結晶」という用語は、固有の特性を有する、固有の結晶構造を形成する、2つまたはこれを超える成分からなる構造を指し、この場合、構成要素は、原子の場合もあり、イオンの場合もあり、分子の場合もある。本出願の文脈では、コロナウイルスのSタンパク質のRBDドメインと、本明細書で記載される、結合剤/ISVD(immunoglobulin single variable domain)とを含む共結晶は、本明細書で記載される結合剤/ISVDと複合体化したRBDドメインの結晶と同義である。「結晶化溶液」という用語は、結晶化を促進する溶液であって、緩衝液、1つもしくは複数の塩、沈殿剤、1つもしくは複数のデタージェント、糖、もしくは有機化合物、ランタニドイオン、ポリイオン化合物、安定化剤、またはこのような薬剤のうちの、2つもしくはこれを超える薬剤の組合せなど、少なくとも1つの薬剤を含む溶液を指す。
「適切な条件」という用語は、とりわけ、温度、移動、他の成分、および/または「緩衝液条件(複数可)」などの環境因子を指し、この場合、「緩衝液条件」とは、具体的に、分子が存在する、溶液の組成を指す。組成は、最適のアッセイ性能を得るように、当業者が適切性を熟知している、pH緩衝物質、水、食塩水、生理食塩液、グリセロール、保存剤などの緩衝液および/または溶質を含む。本明細書で使用される、「適切な条件」とはまた、例えば、Nbが、RBDに結合することを目的とする場合、適切な結合条件も指す場合があろう。本明細書で使用される、「適切な条件」とはまた、構造解析が、目的として期待される場合に、代替的に、適切な条件を意味しうる、適切な結晶化条件またはcryo-EM条件も指す場合があろう。適切な条件は、熱安定性アッセイが実施されうる場合の、緩衝液条件にもさらに関しうる。
「結合性ポケット」または「結合性部位」という用語は、その形状および電荷の結果として、別の化学的実体、化合物、タンパク質、ペプチド、抗体、単一ドメイン抗体、またはISVDと会合する(上記参照)分子または分子複合体の領域を指す。抗体類縁分子について、本明細書では、「エピトープ」または「コンフォメーションエピトープ」という用語もまた、互換的に使用され、免疫グロブリン(またはその部分)、抗体、またはISVDが結合する、タンパク質の結合性ポケットまたは結合性部位を指す。「ポケット」という用語は、クレフト、チャネル、または部位を含むがこれらに限定されない。コロナウイルスのRBDドメインは、例えば、ACE-2、ならびに多くの異なる中和抗体および非中和抗体、またはNanobodyに対する、結合性ポケットまたは結合性部位を含む。「結合性ポケット/部位の部分」という用語は、結合性ポケット、結合性部位、またはエピトープを規定するアミノ酸残基の全てに満たないアミノ酸残基を指す。例えば、結合性ポケットの部分を構成する残基の原子座標は、結合性ポケットの化学的環境を規定するために特異的な場合もあり、これらの残基と相互作用しうる分子の断片のデザインにおいて有用な場合もある。例えば、残基の部分は、それら自体、リガンドへの結合に(直接)関与する、鍵となる残基の場合もあり;リガンドが、鍵となる残基に結合するために、結合性ポケットの三次元コンパートメントを規定するが、リガンドへの結合に、必ずしも直接関与しない残基の場合もある。アミノ酸などの残基は、アミノ酸配列などの一次配列において、連続的な場合もあり、非連続的な場合もある。
「~に結合すること」とは、直接的なものであれ、間接的なものであれ、任意の相互作用を意味する。直接的相互作用は、2つの結合パートナーの間の接触(例えば、物理的接触または化学的接触)を含意する。間接的相互作用は、相互作用パートナーが、2つを超える分子の複合体内において相互作用する、任意の相互作用を意味する。相互作用は、完全に間接的でありうる(例えば、2つの分子は、1つまたは複数の架橋分子を一助として、同じ複合体の部分であるが、架橋分子の非存在下では、結合しない)。相互作用は、部分的に直接的であるか、または部分的に間接的な場合もある:2つの相互作用パートナーの間に、なおも直接的な接触が存在するが、このような接触は、例えば、安定的ではなく、1つまたは複数の、さらなる分子との相互作用により安定化される。
「結合の特異性」または「結合特異性」または「~に特異的に結合すること」とは、分子Aが、ある特定の濃度(例えば、目的のタンパク質または過程を、阻害または中和するのに十分な濃度)において、目的の標的(例えば、タンパク質)に、他の標的(目的でない標的)に結合する、可能なアフィニティー(結合する場合に)より高度のアフィニティー(例えば、少なくとも2倍、5倍、または、少なくとも10倍のアフィニティー、例えば、少なくとも20、50、もしくは100倍、またはこれを超えるアフィニティー)で結合する状況を指す。特異的結合は、排他的結合を意味しない。しかし、特異的結合は、結合剤が、それらの標的のうちの1つまたは少数に対するアフィニティーまたは優先性を、ある程度増大させていることを意味する。結合の排他性とは、結合剤が、目的の標的だけに結合する状況を指す。
本明細書で使用される、「アフィニティー」という用語は、一般に、1つの分子(例えば、リガンド、化学物質、タンパク質、またはペプチド)が、単一分子単量体による平衡を、2つの分子の(特異的)(非共有結合的)結合により形成される複合体による平衡へとシフトさせるように、別の分子(例えば、(標的)タンパク質またはペプチド)に結合する程度を指す。非共有結合的相互作用、または2つまたはこれを超える結合パートナーの間の結合は、ファンデルワールス相互作用、水素結合、および塩架橋などの相互作用を伴いうる。
「結合剤」は、少なくとも1つの他の分子に結合することが可能な分子に関し、この場合、前記結合は、好ましくは、規定された結合性部位、ポケット、またはエピトープなどに対する、特異的結合である。結合剤は、任意の性質または種類の結合剤であることが可能であり、その由来に依存しない。結合剤は、化学合成される場合もあり、天然に存在する場合もあり、組換えにより作製される(かつ、任意選択で、精製される)場合もあるほか、デザインされ、合成により作製される(かつ、任意選択で、精製される)場合もある。よって、前記結合剤は、低分子、化学物質、ペプチド、ポリペプチド、抗体、または、とりわけ、ペプチド模倣体、抗体模倣体、活性断片、化学的誘導体など、これらのいずれかの任意の誘導体でありうる。結合剤の機能的断片、または結合剤の機能的部分とは、この結合剤と、機能的に同等である、この結合剤の断片または部分を指す。特に、本明細書で記載される結合剤の、このような機能的断片または機能的部分は、理想的に、本明細書の上記で、広範に概括された、この結合剤の機能的特色(1)~(126)のうちの1つまたは複数を保持する。抗体の、周知の機能的断片は、例えば、Fab断片、scFv断片などである。
本明細書で使用される、「エピトープ」とは、コロナウイルスRBDドメイン、より特定すると、2019-nCoV RBDドメインなどの標的分子上において、結合性部位または結合性ポケットを構成する、ポリペプチドの抗原決定基を指す。エピトープは、エピトープに固有である、空間コンフォメーション(直鎖状エピトープまたはコンフォメーションエピトープ)内の、3つのアミノ酸を含みうるであろう。一般に、エピトープは、少なくとも4つ、5つ、6つ、7つのアミノ酸からなり、より通例では、少なくとも8つ、9つ、または10のアミノ酸からなる。
「直鎖状エピトープ」とは、天然において、直鎖状であるか、または直鎖状(ポリ)ペプチドにより模倣されうるエピトープであり、タンパク質内またはポリペプチド内に含有される、(連続)アミノ酸の連なりが、エピトープを形成することを指し示す。直鎖状エピトープを同定する、一般的方式は、目的のタンパク質またはポリペプチドであり、結合剤に対するエピトープを含有することが公知であるタンパク質またはポリペプチドを、重複ペプチド(通例、化学合成される)のセットに分割し、これらの全てを、結合剤との結合について調べる、ペプチド走査である。重複ペプチドのセットのうち、結合剤に結合するペプチド(複数可)から、エピトープの位置を導出することができる。重複ペプチドのセットのうち、いずれのペプチド(複数可)も、結合剤と結合しない場合、エピトープは、直鎖状エピトープではなく、単純な直鎖状ペプチドでは模倣されえない、コンフォメーションエピトープである可能性が高い。
本明細書で使用される、「コンフォメーションエピトープ」は、フォールディングしたポリペプチドの三次元コンフォメーションに固有な空間コンフォメーション内のアミノ酸を含むエピトープを指す。一般に、コンフォメーションエピトープは、直鎖状配列内において不連続であるが、タンパク質のフォールディング構造内において一体となるアミノ酸からなる。しかし、コンフォメーションエピトープはまた、フォールディングしたポリペプチドの三次元コンフォメーションに固有な(かつ、直鎖状ペプチドなど、変性状態において存在しない)コンフォメーションを取る、アミノ酸の直鎖状配列からなる場合もある。タンパク質複合体内において、コンフォメーションエピトープは、1つまたは複数のポリペプチドの直鎖状配列内において不連続であるが、フォールディングの異なるポリペプチドがフォールディングし、それらが固有の四次構造において会合すると、一体となるアミノ酸からなる。同様に、この場合、コンフォメーションエピトープはまた、一体となり、四次構造に固有のコンフォメーションを取る、1つまたは複数のポリペプチドの、アミノ酸の直鎖状配列からなる場合もある。タンパク質の「コンフォメーション」または「コンフォメーション状態」という用語は、一般に、タンパク質が、任意の瞬間に取りうる、ある範囲の構造を指す。当業者は、コンフォメーションまたはコンフォメーション状態の決定基が、タンパク質のアミノ酸配列(修飾アミノ酸を含む)に反映される、タンパク質の一次構造およびタンパク質を取り巻く環境を含むことを認識するであろう。タンパク質のコンフォメーションまたはコンフォメーション状態はまた、タンパク質の二次構造(例えば、とりわけ、αヘリックス、βシート)、三次構造(例えば、ポリペプチド鎖の三次元フォールディング)、および四次構造(例えば、ポリペプチド鎖の、他のタンパク質サブユニットとの相互作用)などの構造的特色にも関する。とりわけ、リン酸化、グリコシル化、ユビキチン化、ニトロシル化、メチル化、アセチル化、脂質化、リガンド結合、硫酸(スルホン)化、または疎水性基の接合など、ポリペプチド鎖に対する、翻訳後修飾および他の修飾は、タンパク質のコンフォメーションに影響を与えうる。さらに、とりわけ、周囲溶液のpH、塩濃度、イオン強度、および浸透圧、ならびに他のタンパク質および補因子との相互作用などの環境因子も、タンパク質のコンフォメーションに影響を及ぼしうる。タンパク質のコンフォメーション状態、またはタンパク質内のアミノ酸の空間的コンフォメーションは、方法の中でも、活性または別の分子への結合についての機能アッセイにより決定される場合もあり、X線結晶構造解析、(多次元)核磁気共鳴(NMR)、スピン標識化、またはcryo-EMなど、物理的方法により決定される場合もある。タンパク質のコンフォメーションおよびコンフォメーション状態の一般的な議論については、CantorおよびSchimmel、「Biophysical Chemistry」、I部:「The Conformation of Biological.Macromolecules」、W.H.Freeman and Company、1980;ならびにCreighton、「Proteins:Structures and Molecular Properties」、W.H.Freeman and Company、1993が参照される。
「抗体」という用語は、抗原に特異的に結合する、免疫グロブリン(Ig)分子、または免疫グロブリン(Ig)ドメインを含む分子を指す。「抗体」は、さらに、天然供給源または組換え供給源に由来する、無傷の免疫グロブリンである場合があり、無傷の免疫グロブリンの免疫反応性部分でありうる。「活性の抗体断片」という用語は、それ自体、抗原決定基またはエピトープに対する高アフィニティーを有し、このような特異性の一因となる、1つまたは複数のCDRを含有する、任意の抗体または抗体様構造の部分を指す。非限定例は、免疫グロブリンドメイン、Fab、F(ab)’2、scFv、重鎖-軽鎖二量体、ISVD(immunoglobulin single variable domain)、Nanobodies(またはVHH抗体)、ドメイン抗体、および完全軽鎖または完全重鎖などの単鎖構造を含む。
本明細書で使用される、「抗体断片」および「活性抗体断片」という用語は、SARS-CoV-2ウイルスなど、サルベコウイルスのスパイクタンパク質内に存在する、スパイクタンパク質またはRBDドメインに特異的に結合することが可能な、免疫グロブリンドメインまたは抗原結合性ドメインを含むタンパク質を指す。抗体は、典型的に、免疫グロブリン分子の四量体である。「免疫グロブリン(Ig)ドメイン」または、より具体的に、「IVD(immunoglobulin variable domain)」(「IVD」と略記される)という用語は、当技術分野および本明細書の下記で、それぞれ、「フレームワーク領域1」または「FR1」;「フレームワーク領域2」または「FR2」;「フレームワーク領域3」または「FR3」および「フレームワーク領域4」または「FR4」と称される、4つの「フレームワーク領域」であって、当技術分野および本明細書の下記で、それぞれ、「相補性決定領域1」または「CDR1」;「相補性決定領域2」または「CDR2」および「相補性決定領域3」または「CDR3」と称される、3つの「相補性決定領域」または「CDR」により中断されるフレームワーク領域から本質的になる免疫グロブリンドメインを意味する。したがって、IVD(immunoglobulin variable domain)の一般構造または配列は、以下:FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4の通りに指し示されうる。抗原結合性部位またはエピトープ結合性部位を保有することにより、抗体へと、抗原に対する特異性を付与するのは、IVD(immunoglobulin variable domain)であり、特に、その中のCDR、なおより特定すると、その中のCDR3である。典型的に、常套的免疫グロブリンでは、重鎖可変ドメイン(VH)と、軽鎖可変ドメイン(VL)とが相互作用して、抗原結合性部位を形成する。この場合に、VHおよびVLのいずれの相補性決定領域(CDR)も、抗原結合性部位に寄与する(が、必ずしも対等にではない)、すなわち、合計6つのCDRが、抗原結合性部位の形成に関与するであろう。上記の定義を念頭に置くと、常套的4鎖抗体(IgG、IgM、IgA、IgDまたはIgE分子など;当技術分野で公知である)、またはこのような常套的4鎖抗体に由来する、Fab断片、F(ab’)2断片、ジスルフィド連結されたFv断片などのFv断片、もしくはscFv断片、もしくはダイアボディー(全てが、当技術分野で公知である)の抗原結合性ドメインは、軽鎖可変ドメインおよび重鎖可変ドメインなど、(会合した)免疫グロブリンドメインの対により、すなわち、一体となって、それぞれの抗原のエピトープに結合する、免疫グロブリンドメインのVH-VL対により、抗原のそれぞれのエピトープに結合する。本明細書で使用される、「ISVD(immunoglobulin single variable domain)」(または「ISVD」)とは、FR1-CDR1-FR2-CDR2-FR3-CDR3-FR4のフォーマットに従う、4つのフレームワーク領域(FR)、および3つの相補性決定領域(CDR)を含むアミノ酸配列を伴うタンパク質を指す。
本発明の「免疫グロブリンドメイン」とは、「単一可変ドメイン」という用語と同義である、「ISVD(immunoglobulin single variable domain)」(「ISVD」と略記される)を指し、抗原結合性部位が、単一の免疫グロブリンドメイン上に存在し、これにより形成される分子を規定する。これは、ISVD(immunoglobulin single variable domain)を、2つの免疫グロブリンドメイン、特に、2つの可変ドメインが、相互作用して、抗原結合性部位を形成する、「常套的」免疫グロブリンまたはこれらの断片と区別する。ISVD(immunoglobulin single variable domain)の結合性部位は、単一のVH/VHHドメインまたはVLドメインにより形成される。よって、ISVD(immunoglobulin single variable domain)の抗原結合性部位は、3つ以下のCDRにより形成される。このように、単一可変ドメインは、単一の抗原結合性単位(すなわち、単一の抗原結合性ドメインが、別の可変ドメインと相互作用して、機能的抗原結合性単位を形成する必要がないように、単一可変ドメインから本質的になる、機能的抗原結合性単位)を形成することが可能である限りにおいて、軽鎖可変ドメイン配列(例えば、VL配列)またはその適切な断片の場合もあり、重鎖可変ドメイン配列(例えば、VH配列またはVHH配列)またはその適切な断片の場合もある。本発明の一実施形態では、ISVD(immunoglobulin single variable domain)は、重鎖可変ドメイン配列(例えば、VH配列)であり;より具体的には、ISVD(immunoglobulin single variable domain)は、常套的4鎖抗体に由来する、重鎖可変ドメイン配列の場合もあり、重鎖抗体に由来する、重鎖可変ドメイン配列の場合もある。例えば、ISVD(immunoglobulin single variable domain)は、(単一)ドメイン抗体(または(単一)ドメイン抗体としての使用に適するアミノ酸配列)の場合もあり、「dAb」(またはdAbとしての使用に適するアミノ酸配列)の場合もあり、Nanobody(本明細書で規定される通りであり、VHHを含むがこれに限定されない)の場合もあり;他の単一可変ドメイン、またはそれらのいずれか1つの、任意の適切な断片の場合もある。特に、ISVD(immunoglobulin single variable domain)は、Nanobody(本明細書で規定される)またはその適切な断片でありうる。注:Nanobody(登録商標)、Nanobodies(登録商標)、およびNanoclone(登録商標)とは、Ablynx N.V.(Sanofi Company)の登録商標である。Nanobodyの一般的記載については、下記のさらなる記載のほか、例えば、WO2008/020079において記載されている先行技術など、本明細書で引用される先行技術が参照される。VHH、VHHドメイン、VHH抗体断片、およびVHH抗体としてもまた公知の「VHHドメイン」は、元来、「重鎖抗体」(すなわち、「軽鎖を欠いた抗体」;Hamers-Castermanら、1993、Nature、363:446~448)の、抗原結合性免疫グロブリン(Ig)(可変)ドメインとして記載されている。「VHHドメイン」という用語は、これらの可変ドメインを、常套的4鎖抗体内に存在する重鎖可変ドメイン(本明細書で、「VHドメイン」と称される)、および常套的4鎖抗体内に存在する軽鎖可変ドメイン(本明細書で、「VLドメイン」と称される)と識別するために選び出されている。VHHおよびNanobodyのさらなる記載については、Muyldermans、2001による総説論文(Rev Mol Biotechnol、74:277~302)のほか、一般的背景技術として言及される、以下の特許出願:WO94/04678、WO95/04079、WO96/34103、WO94/25591、WO99/37681、WO00/40968、WO00/43507、WO00/65057、WO01/40310、WO01/44301、EP 1134231、WO02/48193、WO97/49805、WO01/21817、WO03/035694、WO03/054016、WO03/055527、WO03/050531、WO01/90190、WO03/025020(=EP 1433793)、WO04/041867、WO04/041862、WO04/041865、WO04/041863、WO04/062551、WO05/044858、WO06/40153、WO06/079372、WO06/122786、WO06/122787、およびWO06/122825が参照される。これらの参考文献において記載される通り、Nanobody(特に、VHH配列および部分ヒト化Nanobody)は、特に、フレームワーク配列のうちの1つまたは複数における、1つまたは複数の「ホールマーク残基」の存在により特徴付けられうる。任意のIVDのアミノ酸残基の番号付けのために、異なる番号付けスキームが適用されうる。例えば、番号付けは、ラクダ科動物に由来するVHHドメインへと適用されている通り、HoneggerおよびPluckthun、2001(J Mol Biol、309:657~70)により与えられる、全ての重鎖可変ドメイン(VH)および軽鎖可変ドメイン(VL)のためのAHo番号付けスキームに従い実施されうる。当技術分野では、同様の方式で、VHHドメインへもまた適用されうる、VHドメインのアミノ酸残基を番号付けするための、代替的方法が公知である。例えば、FR配列およびCDR配列の画定は、RiechmannおよびMuyldermans、1999(J Immunol Methods、231:25~38)により、ラクダ科動物に由来するVHHドメインへと適用された、Kabat番号付けシステムを使用することによりなされうる。CDRの各々におけるアミノ酸残基の総数は、変動する場合があり、Kabat番号付けにより指し示されるアミノ酸残基の総数に対応しない場合がある(すなわち、Kabat番号付けに従う、1つまたは複数の位置が、実際の配列内で占有されない場合もあり、実際の配列が、Kabat番号付けにより可能とされる数を超えるアミノ酸残基を含有する場合もある)ことに留意されたい(VHドメインおよびVHHドメインについて、当技術分野で周知の通り)。これは、一般に、Kabatに従う番号付けが、実際の配列内のアミノ酸残基の実際の番号付けに対応する場合もあり、これに対応しない場合もあることを意味する。VHドメイン内およびVHHドメイン内のアミノ酸残基の総数は、通例、110~120の範囲にあり、112~115の間であることが多い。しかし、小型の配列および長型の配列もまた、本明細書で記載される目的に適しうることに留意されたい。
抗体/免疫グロブリン配列内のCDR領域の決定は、一般に、適用されるアルゴリズム/方法:Kabat(Kabatら、1991、5版、NIH刊行物91-3242)、Chothia(ChothiaおよびLesk、1987、Mol Biol、196:901~17)、IMGT(ImMunoGeneTics information system)番号付けスキーム;例えば、http://www.bioinf.org.Uk/abs/index.html#kabatnum and http://www.imgt.org/IMGTScientificChart/Numbering/IMGTnumbering.html;LeFranc、2014、Frontiers in Immunology、5:1~22を参照されたい)に依存する。CDR領域の決定はまた、MacCallumら、1996(J Mol Biol、262:732~745)において記載されている、接触解析および結合性部位トポグラフィーに基づく指定など、他の方法に従ってもなされうる。または、代替的に、CDRのアノテーションは、AbM(AbMは、http://www.bioinf.org.uk/abs/index.htmlにおいて記載されている、Oxford Molecular Ltd.製の抗体モデル化パッケージである)に従ってもなされうる。異なる方法を、同じ抗体/免疫グロブリン配列に適用することは、異なるCDRアミノ酸配列をもたらす場合があり、この場合、差違は、抗体/免疫グロブリン/IVD配列内における、CDR配列の長さおよび/または画定に存在しうる。したがって、本明細書で記載されるISVD結合剤のCDRは、本明細書で特徴付けられる単一可変ドメイン抗体内に存在するCDR配列として記載されうる。代替的に、これらのCDRは、Kabat番号付けスキームもしくはKabat番号付け法、Chothia番号付けスキームもしくはChothia番号付け法、aHo番号付けスキームもしくはaHo番号付け法、MacCallumら、1996による番号付けスキームもしくは番号付け法、AbM番号付けスキームもしくはAbM番号付け法、またはIMGT番号付けスキームもしくはIMGT番号付け法に従うなど、周知の方法に従い決定または画定される、単一可変ドメイン抗体(本明細書で記載される)内に存在するCDR配列として記載されうる。
VHHまたはNbは、アミノ酸配列に従い、異なるファミリーに分類されるか、なおまたはB細胞成熟時に、同じ前駆細胞に由来する、クローン的に類縁の配列をクラスター化するように、スーパーファミリーに分類されることが多い(Deschaghtら、2017、Front Immunol、8:420)。この分類は、NbのCDR配列に基づくことが多く、この場合、例えば、各Nb(またはVHH)ファミリーは、CDR3領域の配列同一性閾値を伴う、(クローン的)類縁配列のクラスターとして規定される。したがって、本明細書で規定される、単一のVHHファミリー内では、CDR3配列は、アミノ酸組成が、同一であるか、または極めて類似する配列であり、好ましくは、CDR3配列内における、少なくとも80%の同一性、または少なくとも85%の同一性、または少なくとも90%の同一性を伴い、この結果として、同じ結合性部位に結合し、機能的効果など、同じ効果を有する、同じファミリーのNbをもたらす。
ドメイン抗体およびNanobody(登録商標)(VHHドメインを含む)などのISVD(immunoglobulin single variable domain)は、ヒト化にかけられうる、すなわち、最近縁のヒト生殖細胞系列配列との配列同一性の程度を増大させるように、ヒト化にかけられうる。特に、Nanobody(登録商標)(VHHドメインを含む)などのヒト化ISVD(immunoglobulin single variable domain)は、ヒト化置換(本明細書で、さらに規定される)である、かつ/またはこれに対応する、少なくとも1つのアミノ酸残基(および、特に、少なくとも1つのフレームワーク残基)が存在する、ISVD(immunoglobulin single variable domain)でありうる。潜在的に有用なヒト化置換は、天然に存在するVHH配列のフレームワーク領域の配列を、1つまたは複数の近縁のヒトVH配列の、対応するフレームワーク配列と比較することにより確認することができ、その後、このようにして決定された、潜在的に有用なヒト化置換(またはその組合せ)のうちの1つまたは複数を、前記VHH配列へと導入することができ(本明細書で、さらに記載される通り、それ自体公知である、任意の方式で)、結果として得られるヒト化VHH配列を、標的に対するアフィニティー、安定性、発現の容易さおよびレベル、ならびに/または他の所望の特性について調べることができる。このようにして、限定的な程度の試行錯誤により、他の適切なヒト化置換(または適切なその組合せ)も、当業者により決定されうる。既に記載されている内容に基づき、Nanobody(登録商標)(VHHドメインを含む)など、ISVD(immunoglobulin single variable domain)(のフレームワーク領域)はまた、部分的にヒト化される場合もあり、完全にヒト化される場合もある。
ヒト化ISVD(immunoglobulin single variable domain)、特に、Nanobody(登録商標)は、対応する天然に存在するVHHドメインと比較して、免疫原性の低減など、いくつかの利点を有しうる。ヒト化とは、ヒト患者における投与時に、免疫原性が、微小であるか、または非存在であるように、突然変異させられることを意味する。ヒト化置換は、結果として得られるヒト化アミノ酸配列、および/またはヒト化VHHが、抗原結合能など、親(非ヒト化)VHHの好適な特性を、なおも保持するように選び出されるものとする。本明細書で提示される記載に基づき、当業者は、一方における、ヒト化置換によりもたらされる好適な特性と、他方における、天然に存在するVHHドメインの好適な特性との間における、所望のまたは適切な均衡を最適化するか、またはこれを達成するヒト化置換、またはヒト化置換の適切な組合せを選択することが可能であろう。このような方法は、当業者により公知である。ヒトコンセンサス配列は、ヒト化のための標的配列として使用されうるが、当技術分野では、他の手段もまた公知である。1つの代替法は、例えば、IGHV3対立遺伝子のアライメントであるが、これらに限定されないアライメントなど、当業者が、多数のヒト生殖細胞系列対立遺伝子をアライメントし、標的配列内のヒト化に適する残基の同定のために、前記アライメントを使用する方法を含む。標的配列と最も相同な、ヒト生殖細胞系列対立遺伝子のサブセットもまた、適切なヒト化残基を同定するための出発点としてアライメントされうる。代替的に、VHHは、ヒト対立遺伝子内において、その最近縁の相同体を同定するように解析され、ヒト化構築物のデザインのために使用される。Camelidae VHHへと適用されるヒト化法はまた、単独または組合せにおける、特異的アミノ酸の置きかえを含む方法によっても実施されうる。前記置き換えは、文献、公知のヒト化の取組みのほか、天然のVHH配列と比較した、ヒトコンセンサス配列、または目的のVHH配列に最も類似するヒト対立遺伝子から公知の内容に基づき選択されうる。WO08/020079の表A-5~A-8に与えられた、VHHのエントロピーおよびVHHの可変性についてのデータから見られうる通り、フレームワーク領域内の、一部のアミノ酸残基は、ヒトと、Camelidaeとの間で、他の動物との間より良好に保存されている。一般に、その最広義における本発明は、それに限定されないが、好ましくは、保存度が小さい位置に、任意の置換、欠失、または挿入が施される。一般にまた、アミノ酸置換は、アミノ酸の欠失または挿入より好ましい。例えば、Camelidae単一ドメイン抗体のヒト様クラスは、典型的に、ヒト由来であるか、または他の種に由来する、常套的抗体内に見出される、疎水性のFR2残基を含有するが、二重鎖抗体に由来するVH内に存在する、保存的トリプトファン残基を置換する、103位における、他の置換により、この親水性の喪失を補償する。このように、これらの2つクラスに属するペプチドは、ヒトVHフレームワーク領域に対する、高度のアミノ酸配列相同性を示し、前記ペプチドは、これに由来する望ましくない免疫応答の見込みを伴わず、さらなるヒト化の負荷を伴わずに、直接、ヒトへと投与されうる。実際、一部のCamelidae VHH配列は、ヒトVHフレームワーク領域に対する、高度の配列相同性を提示し、ひいては前記VHHは、これに由来する免疫応答の見込みを伴わず、さらなるヒト化の負荷または必要を伴わずに、直接、患者へと投与されうる。
既存の抗体への結合が低減されたポリペプチド(例えば、WO2012/175741およびWO2015/173325が参照される)を作出するように、ヒト化の間に、例えば、位置:11、13、14、15、40、41、42、82、82a、82b、83、84、85、87、88、89、103、または108のうちの少なくとも1つにおいて、適切な突然変異、特に、置換が導入される場合がある。本発明のアミノ酸配列および/またはVHHは、1つもしくは複数のホールマーク残基(下記で規定される)、または1つもしくは複数の他のフレームワーク残基(すなわち、非ホールマーク残基)、あるいはこれらの任意の適切な組合せなど、任意のフレームワーク残基(複数可)において、適切にヒト化されうる。本発明のアミノ酸配列、VHH、またはポリペプチドを発現させるのに使用される宿主生物に応じて、このような欠失および/または置換はまた、当業者の能力の範囲内にある通り、翻訳後修飾のための1つまたは複数の部位(1つまたは複数のグリコシル化部位など)が除去されるような方式でもデザインされうる。代替的に、置換または挿入は、例えば、部位特異的PEG化を可能とする、官能基の接合のための、1つまたは複数の部位(本明細書において記載される)を導入するようにもデザインされうる。
場合によって、37、44、45、および/または47位における、親水性特徴を伴う、典型的なCamelidaeホールマーク残基のうちの、少なくとも1つは置きかえられる(WO2008/020079の表A-03を参照されたい)。ヒト化の別の例は、1、5、11、14、16、および/または28位などのFR1;73、74、75、76、78、79、82b、83、84、93、および/または94位などのFR3;ならびに10 103、104、108、および/または111位などのFR4(WO2008/020079の表A-05~A08を参照されたい;全ての番号付けは、Kabat法に従う)内の残基の置換を含む。ヒト化は、典型的に、FR内の置換のみに関し、CDR内の置換に関しない。これが、CDRは標的に対する結合アフィニティーおよび/または効力に影響を与えうる/与えるはずだからである。
本明細書で使用される、「治療活性剤」とは、疾患の処置の文脈(本明細書で、さらに記載される)では、治療的効果(すなわち、治癒的または予防的効果)を有するか、または有しうる、任意の分子を意味する。好ましくは、治療活性剤は、毒素、または細胞傷害薬、またはプロドラッグを細胞傷害薬へと転換することが可能な酵素、または放射性核種、または細胞傷害性細胞などの細胞傷害剤の場合もあり、非細胞傷害剤の場合もある、疾患修飾剤である。なおより好ましくは、治療活性剤は、疾患に対して、治癒的効果を及ぼす。本発明の結合剤、または組成物、または医薬組成物は、SARSコロナウイルスなどのコロナウイルス感染に感染した患者、またはCOVID-19を患う患者の処置において、有益である場合に、治療活性剤として作用しうる。結合剤は、本明細書で記載される、サルベコウイルス結合性ISVDの変異体を含む薬剤、好ましくは、RBDの、同じ結合性領域に結合する、改善型変異体を含み、より好ましくは、そのヒト化変異体を含み、対象へと投与されると有利である、さらなる官能基を含有する場合もあり、これにカップリングされる場合もある。このような官能基、およびこれらを導入するための技法の例は、当業者に明らかであり、一般に、当技術分野で言及される、全ての官能基および技法のほか、それ自体、医薬タンパク質の改変のために公知であり、特に、抗体または抗体断片の改変のために公知である、官能基および技法を含むことが可能であり、これらについては、例えば、「Remington’s Pharmaceutical Sciences」、16版、Mack Publishing Co.、Easton、PA(1980)が参照される。このような官能基は、例えば、ISVDまたは活性の抗体断片へと、直接(例えば、共有結合的に)連結される場合もあり、任意選択で、これもまた、当業者に明らかとなる、適切なリンカーまたはスペーサーを介して連結される場合もある。医薬のタンパク質の半減期を延長し、かつ/または免疫原性を低減するために、最も広く使用される技法のうちの1つは、ポリ(エチレングリコール)(PEG)、またはその誘導体(メトキシポリ(エチレングリコール)またはmPEGなど)など、適切な、薬学的に許容されるポリマーの接合を含む。例えば、この目的で、PEGは、本発明のISVD(immunoglobulin single variable domain)内で天然に存在するシステイン残基へと接合される場合があり、本発明のISVD(immunoglobulin single variable domain)が、PEGの接合のための、1つまたは複数のシステイン残基を適切に導入するように、改変される場合もあり、PEGの接合のための、1つまたは複数のシステイン残基を含むアミノ酸配列が、本発明のISVDまたは活性の抗体断片の、N末端および/またはC末端へと融合される場合もあり、全ては、それ自体、当業者に公知である、タンパク質操作法を使用する。別の、通例では、それほど好ましくない改変は、通例、抗体または活性抗体断片を発現させるために使用される宿主細胞に依存する、共翻訳修飾および/または翻訳後修飾の一部としての、N結合型グリコシル化またはO結合型グリコシル化を含む。結合性ドメインの半減期を延長するための、別の技法は、二官能性ドメインまたは二特異性ドメイン(例えば、一方は、コロナウイルスの標的RBDに対する、ISVDまたは活性抗体断片であり、一方は、アルブミンなどの血清タンパク質、またはサーファクタントプロテインA(SpA)(肺内に豊富に存在し、半減期を延長する一助となる、表面タンパク質である)に対する))への操作、または抗体断片、特に、ISVD(immunoglobulin single variable domain)の、ペプチド(例えば、アルブミンなどの血清タンパク質に対するペプチド)との融合への操作を含みうる。さらに別の例では、本発明の変異体ISVDは、IgA Fcドメイン、または、例えば、IgG1 Fcドメイン、IgG2 Fcドメイン、またはIgG4 FcドメインなどのIgG Fcドメインなどの免疫グロブリンFcドメインへと融合されうる。例は、実験節に、さらに示され、また、配列表にも描示される。
本明細書で使用される、「化合物」または「被験化合物」または「候補化合物」または「薬物候補化合物」という用語は、デザインされるか、同定されるか、スクリーニングされるか、または作出され、スクリーニングアッセイまたは薬物発見アッセイなどのアッセイにおいて調べられる場合もあり、とりわけ、コロナウイルス、とりわけ、2019年のコロナウイルス感染を中和することが可能な化合物を同定するための方法において調べられる場合もある、任意の天然に存在する分子または合成分子について記載する。このように、これらの化合物は、有機化合物および無機化合物を含む。ハイスループットを目的として、十分な範囲にわたる多様性をもたらす、コンビナトリアルライブラリーまたはランダム化ライブラリーなどの被験化合物ライブラリーが使用されうる。例は、天然化合物ライブラリー、アロステリック化合物ライブラリー、ペプチドライブラリー、抗体断片ライブラリー、合成化合物ライブラリー、断片ベースのライブラリー、ファージディスプレイライブラリーなどを含むがこれらに限定されない。このような化合物はまた、結合剤とも称される場合があり;本明細書で言及される通り、これらは、低分子量(例えば、<900Daまたは<500Da)有機化合物を指す、「低分子」でありうる。化合物または結合剤はまた、低分子量により特徴付けられる、化学物質、ポリヌクレオチド、脂質、またはホルモン類似体も含む。他の生体高分子である、被験有機化合物は、約2~約40アミノ酸を含む、小型のペプチドまたはペプチド様分子(ペプチド模倣体)、および抗体、抗体模倣体、抗体断片、または抗体コンジュゲートなど、約40~約500アミノ酸を含む、大型のポリペプチドを含む。
本明細書において使用される、「~を決定すること」、「~を測定すること」、「~について評価すること」、「~を同定すること」、「~をスクリーニングすること」、および「~についてアッセイすること」という用語は、互換的に使用され、定量的決定および定性的決定の両方を含む。本明細書で使用される、「同様」は、「相似」、「類似」、「同等」、「対応する」、および「~様」または「~と似た」と互換的であり、同じであるか、もしくは共通の特徴を有し、かつ/または定量的な形で、同等な結果、すなわち、変動が、最大で20%、10%、より好ましくは5%、または、なおより好ましくは1%、またはこれ未満である結果を示すことが意図される。
本明細書で互換的に使用される、「対象」、「個体」、または「患者」という用語は、脊椎動物、特に、診断、治療、または予防が所望される、ヒトおよび他の哺乳動物の両方を含む、任意の哺乳動物など、任意の生物、例えば、齧歯動物、ウサギ、ウシ、ヒツジ、ウマ、イヌ、ネコ、ラマ、ブタ、または非ヒト霊長動物(例えば、サル)などの動物に関する。齧歯動物は、マウス、ラット、ハムスター、モルモット、またはチンチラでありうる。一実施形態では、対象は、ヒト、ラット、または非ヒト霊長動物である。好ましくは、対象は、ヒトである。一実施形態では、対象は、疾患または障害、特に、本明細書で開示される疾患または障害を伴うか、またはこれを有することが疑われ、本明細書ではまた、「患者」または「対象」とも名指される対象である。しかし、上述の用語は、症状が存在することを含意しないことが理解されるであろう。
「処置」または「~を処置すること」または「~を処置する」という用語は、互換的に使用される場合があり、徴候、症状、障害、状態、または疾患の進行または重症度を、緩徐化するか、中断させるか、停止させるか、コントロールするか、止めるか、軽減するか、阻害するか、または反転させるが、必ずしも、疾患に関連する、全ての徴候、症状、状態、または障害の、完全な消失を伴うわけではない、治療的介入により規定されうる。したがって、治療的処置は、疾病を防止するのではなく、疾病を処置するか、または患者の健康を改善するようにデザインされる。処置はまた、疾患が生じることを防止するようにデザインされ、使用される、投薬または処置に関する、予防的処置も指す場合がある。
本明細書では、本開示に従う、方法、試料、およびバイオマーカー産物について、特定の実施形態、具体的構成のほか、素材、および/または分子が論じられたが、本発明の範囲から逸脱しない限りにおいて、形態および詳細における、多様な変化または改変が施されうることが理解されるものとする。以下の例は、特定の実施形態を、よりよく例示するために提示されるものであり、本出願を限定するものとして考えられるべきではない。本出願は、特許請求の範囲だけにより限定される。
実施例1
SARS-CoV-2 RBDへの結合について、VHH72と競合しない、中和VHHの単離
SARS-Cov-1/SARS-CoV-2交差反応性VHHを得るために、組換え融合前安定化SARS-CoV-1および同MERSスパイクタンパク質であらかじめ免疫化されたラマを、その融合前コンフォメーションにおいて安定化された組換えSARS-CoV-2スパイクタンパク質(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441;Wrappら、2020、Science、367:1260~1263)で、3回にわたり、加えて免疫化した。免疫化の後、末梢血リンパ球を、ラマから単離し、VHH提示ファージミド免疫ライブラリーを構築した。二価頭尾融合VHH72の存在下または非存在下で、固定化SARS-CoV-2スパイクまたは固定化SARS-CoV-2 RBDを使用する、異なるパニング戦略(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)を使用して、SARS-CoV-2スパイク特異的VHHを選択した。パニングの後で得られた、個別のファージミドクローンから、ペリプラズム抽出物(PE)を調製し、ELISAにより、これらの抽出物中のVHHの、SARS-CoV-2のスパイクおよびRBD-SD1-Fcへの結合を査定した。被験PEの大部分について、VHHの、RBDへの結合を裏付けることができた。注目すべきことに、スパイクタンパク質に結合する、全てのVHHがまた、RBD-SD1-Fcにも結合することは、選択されたスパイク結合性VHHのいずれもが、RBD-SD1以外の部位では、スパイクに結合しないことを例示する。これは、表1に列挙されるVHHをもたらした。
SARS-CoV-2 RBDへの結合について、VHH72と競合しない、中和VHHの単離
SARS-Cov-1/SARS-CoV-2交差反応性VHHを得るために、組換え融合前安定化SARS-CoV-1および同MERSスパイクタンパク質であらかじめ免疫化されたラマを、その融合前コンフォメーションにおいて安定化された組換えSARS-CoV-2スパイクタンパク質(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441;Wrappら、2020、Science、367:1260~1263)で、3回にわたり、加えて免疫化した。免疫化の後、末梢血リンパ球を、ラマから単離し、VHH提示ファージミド免疫ライブラリーを構築した。二価頭尾融合VHH72の存在下または非存在下で、固定化SARS-CoV-2スパイクまたは固定化SARS-CoV-2 RBDを使用する、異なるパニング戦略(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)を使用して、SARS-CoV-2スパイク特異的VHHを選択した。パニングの後で得られた、個別のファージミドクローンから、ペリプラズム抽出物(PE)を調製し、ELISAにより、これらの抽出物中のVHHの、SARS-CoV-2のスパイクおよびRBD-SD1-Fcへの結合を査定した。被験PEの大部分について、VHHの、RBDへの結合を裏付けることができた。注目すべきことに、スパイクタンパク質に結合する、全てのVHHがまた、RBD-SD1-Fcにも結合することは、選択されたスパイク結合性VHHのいずれもが、RBD-SD1以外の部位では、スパイクに結合しないことを例示する。これは、表1に列挙されるVHHをもたらした。
ウイルス回避を克服するか、または結合特異性の幅を広げるための、1つの戦略は、非重複エピトープをターゲティングするか、または単一のRBDへの結合について競合しない、2つのVHHを組み合わせることである。RBDへの結合について、VHH72と競合しないVHHを同定するために、直接コーティングしたRBD、またはELISAプレートのウェルをあらかじめコーティングしたVHH72-Fcにより捕捉された、一価RBDを使用して、ELISAを実施した。図1Aは、直接コーティングしたRBDに強力に結合する、少数のVHHだけがまた、VHH72-Fcにより捕捉されたRBDにも結合することを例示する(VHH3.xについてのOD>2×対照試料についてのODにより規定される)。VHH72-Fc捕捉された一価RBDに、最も強力に結合しえた、5つのVHH中、4つ(VHH3.42、VHH3.92、VHH3.94、およびVHH3.117)は、高度に類似するアミノ酸配列を有し、アミノ酸配列が、図1Bに描示される、同じVHHファミリー(VHH3.42ファミリー)に属し;さらなるファミリーメンバーである、VHH3.180のアミノ酸配列もまた、図2Bに描示される。VHH3.42ファミリーメンバーを含有するPEを、RBD(RBD-SD1-hu monoFc)への結合についても、さらに調べた。図2Aは、VHH3.117(PE_117)およびVHH3.42(PE_42)を含有するPE抽出物が、SARS-CoV-2 RBDに強力に結合しうるVHHを含有することを示す。初期PE-ELISAスクリーンで、結合が観察されなかった、VHH-72(VHH50)またはVHH(PE_96)と類縁のVHHを含有する、対照PE抽出物については、はるかに低度の結合が観察された。VHH3.42ファミリーメンバーが、SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2感染を中和しうるのかどうかについて調べるために、異なる希釈率の、対応するPEを、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを使用する中和アッセイにおいて調べた。全てのVHH3.42ファミリーメンバーは、SARS-CoV-1のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを中和することができた(図2C)。VHH3.180を除く、全てのVHH3.42ファミリーメンバーは、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを中和しえた(図2B)が;VHH3.180が例外であることは、ペリプラズム抽出物(PE)について調べたという事実に起因しえた。ここでもまた、初期PE-ELISAスクリーンで、結合が観察されなかった、VHH50またはVHH(PE3_12)を、対照として組み入れたほか、緩衝液(PBS)だけも、対照として組み入れた。
実施例2
選択されたVHHの産生および精製
VHH3.42およびVHH3.117を、Pichia pastoris内の産生について選択し、次いで、Pichia pastoris用の発現ベクターに再クローニングした。産生されたVHHは、C末端GSリンカーに続いて、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーによる精製のために使用されるHA-Hisタグ(タグは、インフレームの終止コドンを指し示した)を含有する。精製VHHを、SDS-PAGEおよびクーマシー染色により調べた(図3A)。VHH3.42およびVHH3.117は、14.6kDa近傍の、予測分子量に泳動した。VHH3.92は、(バイオパニングによるPE抽出物の調製のために使用される、TG1細胞とは対照的に)VHH-HA-HISタグと、p3ファージタンパク質との間におけるインフレームのタグである、アンバー終止コドンを抑制しない、WK6 E.coli株内で産生された。この目的で、選択されたVHH3.93ファージミドクローン内に存在する、VHHコードpMECベクターを、精製し、WK6細胞を形質転換するのに使用した。産生の後、VHHを、ペリプラズムから抽出し、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーにより精製した。SDS-PAGE解析は、精製VHH3.92(C末端のHAタグおよびHISタグを含有する)が、15.5kDaの予測分子量に泳動することを例示した(図3B)。
選択されたVHHの産生および精製
VHH3.42およびVHH3.117を、Pichia pastoris内の産生について選択し、次いで、Pichia pastoris用の発現ベクターに再クローニングした。産生されたVHHは、C末端GSリンカーに続いて、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーによる精製のために使用されるHA-Hisタグ(タグは、インフレームの終止コドンを指し示した)を含有する。精製VHHを、SDS-PAGEおよびクーマシー染色により調べた(図3A)。VHH3.42およびVHH3.117は、14.6kDa近傍の、予測分子量に泳動した。VHH3.92は、(バイオパニングによるPE抽出物の調製のために使用される、TG1細胞とは対照的に)VHH-HA-HISタグと、p3ファージタンパク質との間におけるインフレームのタグである、アンバー終止コドンを抑制しない、WK6 E.coli株内で産生された。この目的で、選択されたVHH3.93ファージミドクローン内に存在する、VHHコードpMECベクターを、精製し、WK6細胞を形質転換するのに使用した。産生の後、VHHを、ペリプラズムから抽出し、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーにより精製した。SDS-PAGE解析は、精製VHH3.92(C末端のHAタグおよびHISタグを含有する)が、15.5kDaの予測分子量に泳動することを例示した(図3B)。
実施例3
VHH3.42およびVHH3.117は、VHH72エピトープから隔たった部位において、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1の、RBDおよびスパイクタンパク質に結合する
精製VHH3.42、VHH3.92、およびVHH3.117の、SARS-CoV-2のRBDおよびスパイクタンパク質、ならびにSARS-CoV-1スパイクタンパク質への結合は、ELISAにより調べられる通りであった。図4Aおよび4Bは、VHH3.42およびVHH3.117が、SARS-CoV-2のRBDおよびスパイクタンパク質に、VHH72(VHH72_h1_S56A;Schepensら、2021、BioRxivdoi.org/10.1101/2021.03.08.433449における、humVHH_S56A)より高度のアフィニティーで結合することを例示する。加えて、SARS-CoV-2 RBDおよびSARS-CoV-2スパイクタンパク質のいずれについても、VHH3.117は、VHH3.42より、わずかに効率的に結合する(図4Aおよび4B)。VHH3.42およびVHH3.117のいずれもまた、SARS-CoV-1スパイクに、SARS-CoV-2スパイクタンパク質について測定された、同等のアフィニティーで結合する(図4C)。予測される通り、VHH72_h1_S56A(SARS-CoV-1による免疫化の後で単離された)は、SARS-CoV-1スパイクに、SARS-CoV-2スパイクより、わずかに高度のアフィニティーで結合する(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)。
VHH3.42およびVHH3.117は、VHH72エピトープから隔たった部位において、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1の、RBDおよびスパイクタンパク質に結合する
精製VHH3.42、VHH3.92、およびVHH3.117の、SARS-CoV-2のRBDおよびスパイクタンパク質、ならびにSARS-CoV-1スパイクタンパク質への結合は、ELISAにより調べられる通りであった。図4Aおよび4Bは、VHH3.42およびVHH3.117が、SARS-CoV-2のRBDおよびスパイクタンパク質に、VHH72(VHH72_h1_S56A;Schepensら、2021、BioRxivdoi.org/10.1101/2021.03.08.433449における、humVHH_S56A)より高度のアフィニティーで結合することを例示する。加えて、SARS-CoV-2 RBDおよびSARS-CoV-2スパイクタンパク質のいずれについても、VHH3.117は、VHH3.42より、わずかに効率的に結合する(図4Aおよび4B)。VHH3.42およびVHH3.117のいずれもまた、SARS-CoV-1スパイクに、SARS-CoV-2スパイクタンパク質について測定された、同等のアフィニティーで結合する(図4C)。予測される通り、VHH72_h1_S56A(SARS-CoV-1による免疫化の後で単離された)は、SARS-CoV-1スパイクに、SARS-CoV-2スパイクより、わずかに高度のアフィニティーで結合する(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)。
VHHの、SARS-CoV-2のRBDへの結合はまた、一価SARS-CoV-2 RBD-ヒトFcを、抗ヒトFcバイオセンサー(AMC ForteBio)上に、30nMで固定化した、バイオレイヤー干渉法(BLI)によっても調べた。これは、VHH3.42およびVHH3.117が、RBDに、VHH72より、大幅に緩徐なオフ速度で結合することを明らかにした(図5A;各VHHを、200nMとする)。VHH3.117のオフ速度が、VHH3.42のオフ速度より、わずかに緩徐であったことは、ELISAデータと符合する。VHH3.117の、100~3.13nMにわたる、2倍の希釈系列、およびVHH3.89の、50~3.13nMにわたる、2倍の希釈系列について、同じBLI設定を使用して、結合反応速度を決定した。図5Bおよび5Cは、VHH3.117およびVHH3.89が、単量体RBDに、それぞれ、4.45×10-10Mおよび2.92×10-10MのKDで結合することを例示する。
VHH3.42およびVHH3.117が、RBDへの結合について、VHH72と競合するのかどうかについて調べるために、単量体RBD(RBD-SD1-Avi(ビオチニル化Aviタグ)を、VHH72-S56A-Fc(D72-23=humVHH_S56A/LALAPG-Fc;Schepensら、2021、BioRxiv doi.org/10.1101/2021.03.08.433449);これは、VHH72が、SARS-CoV-1 RBDおよびSARS-CoV-2 RBDに対する、そのアフィニティーを増大させる、CDR2内のS56A置換を有する、VHH72-ヒトIgG1 Fc融合体である)でコーティングされた、ELISAプレート上に捕捉した(図6A)。PEが、RBDへの結合について、VHH72との競合を提示した、VHH72およびいくつかのVHHを、対照として組み入れた。VHH72および対照VHH(図示しない)と対照的に、VHH3.42およびVHH3.117は、VHH72-S56A-Fcにより固定化された、単量体RBDに結合することが可能であった(図6A)。VHH72-S56A-Fcを、抗ヒトFcバイオセンサー(AHC、ForteBio)上に固定化し、RBD-muFcの、固定化VHH72-S56A-Fcへの結合を可能とするように、RBD-muFcで前処理した、BLIにより、同様の競合実験を実施した。その後、このバイオセンサーを、1μMのVHH72-S56A-Fc、VHH3.42、VHH3.117、または緩衝液だけを含有する溶液へと適用した。予測される通り、VHH72-huFc/RBD-muFcでプローブ処理されたバイオセンサーの、VHH72含有溶液への適用が、BLI応答シグナルを低減したことは、RBD-Fcの、バイオセンサーからの放出を指し示す。これは、VHH72が、RBDへの結合について、VHH72-S56A--Fcと競合する(これを置換する)ことを確認する。VHH72-huFc/RBD-muFcでプローブ処理されたバイオセンサーの、VHH3.42またはVHH3.117を含有する溶液への適用が、BLI応答シグナルの、明らかな増強を結果としてもたらしたことは、これと好対照をなす(図6B)。これは、VHH3.117およびVHH3.42が、VHH72エピトープから隔たった部位において、RBDに結合しうることを例示する。
実施例4
VHH3.42、VHH3.117は、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和する
精製されたVHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92の中和活性について調べるために、本発明者らは、SARS-CoV-2またはSARS-CoV-1のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを使用して、中和アッセイを実施した。図7Aおよび7B、ならびに表2は、VHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92が、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを中和することが可能であり、これが、VHH72_h1_S56Aより、約6倍効率的でありうることを例示する。本発明者らはまた、VHH3.42およびVHH3.117がまた、SARS-CoV-1も中和しうるのかどうかについても調べた。図8および表2は、VHH3.42およびVHH3.117のいずれもが、SARS-CoV-1スパイクにより偽型化されたVSV-delGを、強力に中和しうることを例示する。SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2のいずれについても、VHH3.117の中和活性は、VHH3.42より、わずかに高度であった。
VHH3.42、VHH3.117は、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和する
精製されたVHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92の中和活性について調べるために、本発明者らは、SARS-CoV-2またはSARS-CoV-1のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを使用して、中和アッセイを実施した。図7Aおよび7B、ならびに表2は、VHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92が、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を含有する、偽型VSV-delGを中和することが可能であり、これが、VHH72_h1_S56Aより、約6倍効率的でありうることを例示する。本発明者らはまた、VHH3.42およびVHH3.117がまた、SARS-CoV-1も中和しうるのかどうかについても調べた。図8および表2は、VHH3.42およびVHH3.117のいずれもが、SARS-CoV-1スパイクにより偽型化されたVSV-delGを、強力に中和しうることを例示する。SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2のいずれについても、VHH3.117の中和活性は、VHH3.42より、わずかに高度であった。
実施例5
VHH3.42、VHH3.117、およびVH3.92は、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を妨げない
報告されている大半のモノクローナル抗体およびVHHは、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を防止することにより中和する。VHH72は、そのRBM(receptor binding motif)の外側で、RBDに結合するが、立体障害により、RBDが、ACE2に結合することを妨げる(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)。本明細書で同定される中和VHHが、RBDの、ACE2への結合を阻害することが可能であるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、AlphaLISAにより、これらのVHHの、組換えRBDの、組換えACE2タンパク質との相互作用に対する影響について調べた。VHHの系列希釈液(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製し、白色低結合性384ウェル88マイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、Aviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:1nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDと混合した。組換えヒトACE-2-Fc(最終濃度0.2nM)を、混合物へと添加した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉した。ヒトACE-2-mFcタンパク質(Sino Biological;型番:10108-H05H)を、抗マウスIgG(Fc特異的)アクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL105C)上に捕捉した。混合されたビーズを、暗所内、室温で、さらに1時間にわたりインキュベートした。ビーズ間の相互作用について、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価した。VHH72および類縁のVHH3.115と対照的に、本明細書で同定される、VHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92のいずれも、それらのそれぞれの中和IC50を十分に上回る用量(54.8nM、13.7nM、および13.55nM)においてもなお、RBD/ACE2相互作用に干渉しえなかった(図10)。
VHH3.42、VHH3.117、およびVH3.92は、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を妨げない
報告されている大半のモノクローナル抗体およびVHHは、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を防止することにより中和する。VHH72は、そのRBM(receptor binding motif)の外側で、RBDに結合するが、立体障害により、RBDが、ACE2に結合することを妨げる(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441)。本明細書で同定される中和VHHが、RBDの、ACE2への結合を阻害することが可能であるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、AlphaLISAにより、これらのVHHの、組換えRBDの、組換えACE2タンパク質との相互作用に対する影響について調べた。VHHの系列希釈液(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製し、白色低結合性384ウェル88マイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、Aviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:1nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDと混合した。組換えヒトACE-2-Fc(最終濃度0.2nM)を、混合物へと添加した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉した。ヒトACE-2-mFcタンパク質(Sino Biological;型番:10108-H05H)を、抗マウスIgG(Fc特異的)アクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL105C)上に捕捉した。混合されたビーズを、暗所内、室温で、さらに1時間にわたりインキュベートした。ビーズ間の相互作用について、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価した。VHH72および類縁のVHH3.115と対照的に、本明細書で同定される、VHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92のいずれも、それらのそれぞれの中和IC50を十分に上回る用量(54.8nM、13.7nM、および13.55nM)においてもなお、RBD/ACE2相互作用に干渉しえなかった(図10)。
本明細書で同定されるVHHがまた、細胞表面で発現されるACE2への、RBDの結合を阻害することも不可能であるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、マウスFcへと融合された二価SARS-CoV-2 RBDの、Vero細胞への結合を決定した(図9)。図10Aおよび10Bは、VHH3.42、VHH3.117、およびVHH3.92が、それらのそれぞれの中和IC50を十分に上回る濃度においてもなお、二価SARS-CoV-2 RBDの、VeroE6細胞との相互作用を妨げえなかったことを例示する(表2)。これは、これらのVHHが、標的細胞への、RBD媒介ウイルス接合を妨げない、代替的機構を介して、SARS-CoV感染を中和することを指し示す。
次に、本発明者らは、VHH3.42ファミリーのVHHがまた、組換えACE2の細胞表面発現RBDへの結合にも干渉できないのかどうかについて調べた。したがって、本発明者らは、VHH72またはVHH3.117が、マウスFcへと融合された組換えACE2の、酵母細胞の表面において発現されたRBDへの結合を防止しうるのかどうかについて調べた(図10C)。予測される通り、VHH72(VHH72_h1_S56A)は、SARS-CoV-2 RBDを、それらの細胞表面において発現する酵母細胞への、組換えACE2-Fcの結合を阻害することができた。これに対し、VHH3.117は、この阻害ができなかった。
まとめると、これらのデータは、本明細書で同定されるVHHが、ACE2、すなわち、標的細胞の表面において発現されたカノニカルのサルベコウイルス(SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2など)受容体への、RBDの結合を妨げられないことを一貫して裏付ける。これは、これらのVHHが、代替的機構を介して、サルベコウイルス感染を中和することを指し示す。
実施例6
VHH3.42ファミリーメンバーは、VHH72、CB6、CR3022、およびS309のエピトープから隔たったエピトープに結合する
本明細書で同定されるVHHファミリーが、RBDへの結合について、VHH72またはACE2と競合しないことの観察は、これらのVHHが、VHH72およびRBM(RBD内の(サブ)ドメインである、RBM(receptor binding motif))から隔たったエピトープに結合することを例示する。これらのVHHのエピトープを、さらに狭めるために、本発明者らは、ELISAプレートのウェルをコーティングする、多様な抗体により固定化された、一価RBD(RBD-SD1-monohuFc)への、VHH72およびVHH3.117の結合について調べた。図11Aおよび16Aは、S309(VHH72の接触領域の反対側の部位において、RBDコアに結合する)、またはCR3022(VHH72のエピトープと、大部分において重複するが、RBDの下側へと伸びるエピトープに結合する)の結合が、VHH3.117の結合(Pintoら、2020、Nature、583:290~295;Yuanら、2020、Science、369:1119~1123)に干渉しないことを例示する。予測される通り、VHH72の結合は、CR3022により妨げられた。別個の実験では、本発明者らは、コーティングされた、CB6(RBMに結合するヒトモノクローナル抗体)、S309、VHH72-Fc、またはVHH3.117(Shiら、2020、Nature、584:120~124)により、ELISAプレートのウェル上に固定化された一価RBDへの、VHH3.92の結合について調べた。VHH3.92の、RBDへの結合は、S309およびVHH72-Fcの影響を受けなかったが、VHH3.117により妨げられた(図11B)。加えて、VHH3.92の、RBDへの結合は、CB6の影響も受けなかった(図11B)。VHH3.117と、類縁のVHHとが、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1に交差結合し、これらを交差中和する能力を考慮に入れると、これらのデータは、RBD上の少数の部位だけが、これらのVHHにより認識されることを強く指し示す。とりわけ、RBDの、VHH72およびS309への結合性部位と反対側の側面は、SARS-CoV-1と、SARS-CoV-2との間で保存され、上記で記載されたモノクローナル抗体によりふさがれない。したがって、VHH3.117、および類縁のVHHの結合性部位は、この領域内に位置する可能性が最も高い(図12を参照されたい)。
VHH3.42ファミリーメンバーは、VHH72、CB6、CR3022、およびS309のエピトープから隔たったエピトープに結合する
本明細書で同定されるVHHファミリーが、RBDへの結合について、VHH72またはACE2と競合しないことの観察は、これらのVHHが、VHH72およびRBM(RBD内の(サブ)ドメインである、RBM(receptor binding motif))から隔たったエピトープに結合することを例示する。これらのVHHのエピトープを、さらに狭めるために、本発明者らは、ELISAプレートのウェルをコーティングする、多様な抗体により固定化された、一価RBD(RBD-SD1-monohuFc)への、VHH72およびVHH3.117の結合について調べた。図11Aおよび16Aは、S309(VHH72の接触領域の反対側の部位において、RBDコアに結合する)、またはCR3022(VHH72のエピトープと、大部分において重複するが、RBDの下側へと伸びるエピトープに結合する)の結合が、VHH3.117の結合(Pintoら、2020、Nature、583:290~295;Yuanら、2020、Science、369:1119~1123)に干渉しないことを例示する。予測される通り、VHH72の結合は、CR3022により妨げられた。別個の実験では、本発明者らは、コーティングされた、CB6(RBMに結合するヒトモノクローナル抗体)、S309、VHH72-Fc、またはVHH3.117(Shiら、2020、Nature、584:120~124)により、ELISAプレートのウェル上に固定化された一価RBDへの、VHH3.92の結合について調べた。VHH3.92の、RBDへの結合は、S309およびVHH72-Fcの影響を受けなかったが、VHH3.117により妨げられた(図11B)。加えて、VHH3.92の、RBDへの結合は、CB6の影響も受けなかった(図11B)。VHH3.117と、類縁のVHHとが、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1に交差結合し、これらを交差中和する能力を考慮に入れると、これらのデータは、RBD上の少数の部位だけが、これらのVHHにより認識されることを強く指し示す。とりわけ、RBDの、VHH72およびS309への結合性部位と反対側の側面は、SARS-CoV-1と、SARS-CoV-2との間で保存され、上記で記載されたモノクローナル抗体によりふさがれない。したがって、VHH3.117、および類縁のVHHの結合性部位は、この領域内に位置する可能性が最も高い(図12を参照されたい)。
本明細書で同定されるVHHファミリーのエピトープを、さらに画定し、他のサルベコウイルスRBDとの、それらの交差反応に対する潜在的可能性を規定するために、本発明者らは、多様なサルベコウイルスのRBDへの、それらの結合について調べた。この目的で、これらのVHHの、クレード1.A(WIV1)、クレード1.B(GD-pangolin)、クレード2(HKU3およびZCX21)、およびクレード3(BM48-31)の代表的サルベコウイルス(図13A)のRBDを発現する酵母細胞への結合について、フローサイトメトリーで調べた。GBP(GFP binding protein)である、対照VHHを除く、全ての被験VHH(10μg/mlにおける)が、それらの表面において、クレード1.A(WIV1)およびクレード1.B(GD-pangolin)のRBDを発現する酵母細胞に結合することは、ELISAにおける、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1のスパイクタンパク質への結合と符合する(図13B)。加えて、VHH3.117、VHH3.42、およびVHH3.92は、クレード2の2つのブランチを表す、HKU3およびZXC21のRBDに結合することが可能である。さらに、VHH3.42、VHH3.92、および、これらより低度においてであるが、VHH3.117はまた、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDにも結合する(図13B)。別個の実験では、より広範にわたるクレード1、2、および3のサルベコウイルスへの、VHH3.117の結合について調べた。図14Aは、VHH3.117が、全ての被験RBD変異体への結合が可能であり、VHH72と比較して、より多くのRBD変異体に結合することを例示する(図14B)。これらの観察は、VHH3.117が、被験RBD変異体の間で、高度に保存されたRBD領域をターゲティングするという仮説と符合する。
実施例7
DMS(deep mutational scanning)による、RBD上の、VHH3.117の結合性部位の決定
RBD上の、本明細書で同定されるVHHの結合性部位を決定するために、本発明者らは、DMS(deep mutational scanning)を実施した。類縁のSARS-CoV-1 RBDと複合体化した結晶構造が入手可能である、VHH72(VHH72_h1_S56A)を、参照として組み入れた(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441;Schepensら、doi.org/10.1101/2021.03.08.433449)。本発明者らは、Starrら、2020(Cell、182:1295~1310)により記載される通りに開発された、Saccharomyces cerevisiae細胞により、独立に作出され、各々が、固有のバーコードおよびmycタグで標識された、特定の単一のRBD変異体を発現する、2つのライブラリーからなる、酵母ディスプレイプラットフォームを使用した。このように、この手法は、DMS(deep mutational scanning)が、所与の表現型(本発明者らの場合では、VHH3.117への結合)についての、RBD内の、任意のアミノ酸残基の関与をピンポイントで示すことを可能とする。RBD変異体の2つのライブラリーは、各位置が、他の全てのアミノ酸へと置換された、RBD変異体の包括的コレクションを作出するように、PCRベースの突然変異誘発により作出した。RBD変異体は、平均で、2.7のアミノ酸置換を含有する。機能的RBD変異体だけを保持するために、FACSにより、酵母RBDディスプレイライブラリーを、組換えACE2に結合する、それらの能力についてあらかじめ分取した(データは示さない)。被験VHHに対するアフィニティーが低減されたRBD変異体を発現する酵母細胞を、高感度で同定するために、本発明者らは、各VHHについて、結合が、飽和をわずかに下回る濃度を規定した。まず、野生型SARS-CoV-2 RBDを発現する酵母細胞を、VHHの希釈系列で染色することにより、被験VHHの各々について、この濃度を決定した。この手法を使用して、本発明者らは、VHH72_h1_S56A(VHH72)についての、400ng/ml、およびVHH3.117についての、100ng/mlを選択した。「飽和をわずかに下回る」同等濃度に到達する濃度の、この差違は、VHH3.117の、SARS-CoV-2 RBDに対する、VHH72と比較した、高度のアフィニティーを反映する。被験VHHに対するアフィニティーが低減されたRBD変異体を発現する酵母細胞を同定するために、あらかじめ分取されたライブラリーを、VHHおよび抗mycタグ抗体で染色した。低度のVHH染色を提示する、RBD発現細胞を分取し、増殖させ、それらのそれぞれのバーコードについての、次世代シーケンシングのために使用した。VHHへの結合に著明に関与するRBDアミノ酸を同定するために、分取集団内でエンリッチされた置換を、Greaneyら、2021(Cell Host Microbe、29:44~57)により記載される通りに決定した。
DMS(deep mutational scanning)による、RBD上の、VHH3.117の結合性部位の決定
RBD上の、本明細書で同定されるVHHの結合性部位を決定するために、本発明者らは、DMS(deep mutational scanning)を実施した。類縁のSARS-CoV-1 RBDと複合体化した結晶構造が入手可能である、VHH72(VHH72_h1_S56A)を、参照として組み入れた(Wrappら、2020、Cell、181:1436~1441;Schepensら、doi.org/10.1101/2021.03.08.433449)。本発明者らは、Starrら、2020(Cell、182:1295~1310)により記載される通りに開発された、Saccharomyces cerevisiae細胞により、独立に作出され、各々が、固有のバーコードおよびmycタグで標識された、特定の単一のRBD変異体を発現する、2つのライブラリーからなる、酵母ディスプレイプラットフォームを使用した。このように、この手法は、DMS(deep mutational scanning)が、所与の表現型(本発明者らの場合では、VHH3.117への結合)についての、RBD内の、任意のアミノ酸残基の関与をピンポイントで示すことを可能とする。RBD変異体の2つのライブラリーは、各位置が、他の全てのアミノ酸へと置換された、RBD変異体の包括的コレクションを作出するように、PCRベースの突然変異誘発により作出した。RBD変異体は、平均で、2.7のアミノ酸置換を含有する。機能的RBD変異体だけを保持するために、FACSにより、酵母RBDディスプレイライブラリーを、組換えACE2に結合する、それらの能力についてあらかじめ分取した(データは示さない)。被験VHHに対するアフィニティーが低減されたRBD変異体を発現する酵母細胞を、高感度で同定するために、本発明者らは、各VHHについて、結合が、飽和をわずかに下回る濃度を規定した。まず、野生型SARS-CoV-2 RBDを発現する酵母細胞を、VHHの希釈系列で染色することにより、被験VHHの各々について、この濃度を決定した。この手法を使用して、本発明者らは、VHH72_h1_S56A(VHH72)についての、400ng/ml、およびVHH3.117についての、100ng/mlを選択した。「飽和をわずかに下回る」同等濃度に到達する濃度の、この差違は、VHH3.117の、SARS-CoV-2 RBDに対する、VHH72と比較した、高度のアフィニティーを反映する。被験VHHに対するアフィニティーが低減されたRBD変異体を発現する酵母細胞を同定するために、あらかじめ分取されたライブラリーを、VHHおよび抗mycタグ抗体で染色した。低度のVHH染色を提示する、RBD発現細胞を分取し、増殖させ、それらのそれぞれのバーコードについての、次世代シーケンシングのために使用した。VHHへの結合に著明に関与するRBDアミノ酸を同定するために、分取集団内でエンリッチされた置換を、Greaneyら、2021(Cell Host Microbe、29:44~57)により記載される通りに決定した。
図15Aおよび16Cは、2つの被験VHHについて、置換が、VHHへの結合の低減を結果としてもたらす、RBD内の位置についての全体的なプロファイルを示す。VHH3.117と、VHH72_h1_S56Aとは、極めて顕著に異なるRBDへの結合プロファイルを有することが明らかである。Greaneyら、2021(前出)により確立された、回避プロファイル解析は、A363、Y365、S366 Y369、N370、S371、F374、S375、T376、K378、P384、およびY508を、VHH72_h1_S56Aへの結合に関与する(2つのライブラリーの平均に基づく)アミノ酸位置として同定した。VHH3.117について、回避プロファイル解析は、C336、R357、Y365、C391、F392、T393、N394、V395、Y396、K462、F464、E465、R466、S514、E516、およびL518を、RBDへの結合について重要なものとして同定した(図15Aおよび15B)。C336、Y365、C391、およびF392を除き、これらのアミノ酸は全て、RBDに対して側面に位置し、上記で記載された実験に基づき、VHH3.117結合性部位を表す可能性が高い、クレフト近傍に群発する。この結合性部位はまた、VHHが、突出するタンパク質表面ではなく、クレフトに結合する、全般的優先性とも一致する。C336およびC391が、それぞれ、C361およびC525と共に、RBDの全体的安定性に対して、極めて重要である可能性が高い、ジスルフィド架橋を形成することは、なぜ、これらの残基が、DMS(deep mutational scanning)により同定されたのかを説明する(図15B)。Y365およびF392は、VHH3.117への結合表面である可能性が高い表面の近傍に位置し、RBDコアの内側へと配向している(図15B)。よって、これらの位置における突然変異は、VHH3.117の結合に対して、アロステリック効果を及ぼしうる。DMS(deep mutational scanning)は、Y365がまた、VHH72の結合にも重要であることを明らかにした。Y365は、RBDコア内の、VHH3.117結合性領域の反対側の部位に位置する。同様に、Y365は、VHH72により認識される、RBD表面に位置せず、VHH3.117結合性領域と、VHH72結合性領域との間の、内側のRBDコアへと配向している。これは、Y365が、RBDコアの全体的コンフォメーションに重要であることを指し示す。重要なことは、同定されたVHH3.117結合性部位が、VHH3.117が、RBDへの結合について、ACE2、S309、VHH72、CR3022、およびCB6と競合しないという、本発明者らの知見(図16A中の、S309およびCR3022について例示される)と一致し、クレード1、クレー2、およびクレード3のサルベコウイルス(図16B中に例示される、アミノ酸の保存)のRBDに結合する、その能力と一致し、SARS-CoV-1と、SARS-CoV-2とに対する、その交差中和活性と一致することである。ゲノム配列が、GISAID(Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data)へと提出された、循環SARS-CoV-2ウイルス間の、RBDの表面における、アミノ酸変動についての解析は、DMS(deep mutational scanning)により同定されるVHH3.117結合性領域が、これらの変動の、RBD表面への投影により例示される通り、高度に保存されていることを明らかにした(図16C)。
本明細書で同定されるVHHの、RBDへの結合は、標的細胞の表面におけるACE2への、RBDの結合に干渉しない。結果として、これらのVHHは、例えば、S309およびmNb6-triについて記載されている(Pintoら、2020、Nature、583:290~295;Schoofら、2020、Science、370:1473~1479)通り、SARS-CoV-2スパイクを、その不活性の閉鎖型コンフォメーションへとロックすることにより、代替的機構を介して、感染を防止する。VHH3.117と類縁のVHHが、SARS-CoV-1を中和しうる機構に対する洞察を得るために、本発明者らは、1つのRBDが、アップコンフォメーションにある、スパイク三量体(trimer)上のVHH3.117結合性部位を表示した。これは、VHH3.117部位が、ダウンコンフォメーションにあるRBD上で、ほぼ完全にふさがれていることを明らかにする。さらに、アップコンフォメーションにあるRBD上では、VHH3.117結合性部位は、第2のスパイクプロトマーのN末端ドメインにより、大部分がRBDのダウンコンフォメーションされている(図16D)。これは、VHH3.117、および類縁のVHHが、RBDの、そのダウンコンフォメーションへのロックすることを伴うのではなく、スパイクのコンフォメーションおよび/または機能の全体的な干渉による機構を介して中和することを裏付ける。
本明細書で同定されるVHHの、RBDへの結合は、標的細胞の表面におけるACE2への、RBDの結合に干渉しない。結果として、これらのVHHは、例えば、S309およびmNb6-triについて記載されている(Pintoら、2020、Nature、583:290~295;Schoofら、2020、Science、370:1473~1479)通り、SARS-CoV-2スパイクを、その不活性の閉鎖型コンフォメーションへとロックすることにより、代替的機構を介して、感染を防止する。VHH3.117と類縁のVHHが、SARS-CoV-1を中和しうる機構に対する洞察を得るために、本発明者らは、1つのRBDが、アップコンフォメーションにある、スパイク三量体(trimer)上のVHH3.117結合性部位を表示した。これは、VHH3.117部位が、ダウンコンフォメーションにあるRBD上で、ほぼ完全にふさがれていることを明らかにする。さらに、アップコンフォメーションにあるRBD上では、VHH3.117結合性部位は、第2のスパイクプロトマーのN末端ドメインにより、大部分がRBDのダウンコンフォメーションされている(図16D)。これは、VHH3.117、および類縁のVHHが、RBDの、そのダウンコンフォメーションへのロックすることを伴うのではなく、スパイクのコンフォメーションおよび/または機能の全体的な干渉による機構を介して中和することを裏付ける。
実施例8
ACE-2、SARS-CoV RBD、およびmAb52の理論的相互作用
Rujasら、2020(Biorxiv、2020.10.15.341636v1)の図4Aから、mAb52は、ACE-2と、RBDとの間の結合に干渉すると考えられる。この図は、SARS-CoV-2 RBDへの結合についての、一方において、抗体46および52の間(「部位1」を規定する)における交差競合と、他方において、抗体298、82、324、236、および80の間(「部位2」を規定する)における交差競合とを指し示す。この同じ図は、「部位1」結合性抗体ならびに「部位2」結合性抗体の、SARS-CoV-2 RBDへの結合についての、ACE-2との競合をさらに指し示す。同様の結論は、Rujasら、2020の図S5からも引き出すことができる。
ACE-2、SARS-CoV RBD、およびmAb52の理論的相互作用
Rujasら、2020(Biorxiv、2020.10.15.341636v1)の図4Aから、mAb52は、ACE-2と、RBDとの間の結合に干渉すると考えられる。この図は、SARS-CoV-2 RBDへの結合についての、一方において、抗体46および52の間(「部位1」を規定する)における交差競合と、他方において、抗体298、82、324、236、および80の間(「部位2」を規定する)における交差競合とを指し示す。この同じ図は、「部位1」結合性抗体ならびに「部位2」結合性抗体の、SARS-CoV-2 RBDへの結合についての、ACE-2との競合をさらに指し示す。同様の結論は、Rujasら、2020の図S5からも引き出すことができる。
さらに、抗体52の、SARS-CoV RBDおよび/またはACE-2との接触点(Rujasら、2020、Biorxiv、2020.10.15.341636v1)を、理論的に決定するために、入手可能な構造を、コンピュータにより三次元モデル化した。結果として得られる理論的相互作用を、図17に指し示す。ここから、SARS-CoV-1のRBD内では、mAb52への結合に重要である、SARS-CoV2 RBD内のアミノ酸7つのうちの4つが異なるので、mAb52は、SARS-CoV-1のRBDに結合する/これを中和する可能性が低いと考えられる。最後に、mAb52は、RBDアミノ酸484(SARS-CoV-2の南アフリカ株、ブラジル株、および英国株における既知の変異)および452(SARS-CoV-2の新興カリフォルニア株において既知の変異)に結合すると考えられる。mAb52の、RBDアミノ酸484および452との相互作用は、Rujasら、2020(前出)により確認された。
実施例9
VHH-117およびmAb52のエピトープ
実施例7で概括された通り、VHH3.117エピトープは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Arg357、Thr393、Asn394、Val395、Tyr396、Lys462、Phe464、Glu465、Arg466、Ser514、Glu516、および/またはLeu518(Cys336、Tyr365、Cys391、Phe392は、RBDを、VHH-117により認識されるコンフォメーションに保つのに重要である)のうちの1つまたは複数を含む。全体として、VHH3.117は、新興SARS-CoV-2株(南アフリカ/ブラジル株:Lys417、Glu484、Asn501における変異;カリフォルニア株:Leu452における変異;英国株:Glu484における変異)において変異しやすいことが公知である、RBDアミノ酸に結合しない。これは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Arg346、Tyr351、Ala352、Asn354、Arg355、Lys356、Arg357、Tyr449、Asn450、Leu452、Lys462、Glu465、Arg466、Asp467、Ile468、Ser469、Thr470、Glu471、Ile472、Asn481、Gly482、Val483、Glu484、Phe490、Leu492、および/またはGln493(Rujasら、2020、Biorxiv、2020.10.15.341636v1)のうちの1つまたは複数を含むmAb52エピトープと対照的である。いずれのリストからも、VHH3.117エピトープと、mAb52エピトープとは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Lys462、Glu465、および/またはArg466のうちの1つまたは複数だけにおいて、潜在的に重複すると考えられる。したがって、VHH3.117のエピトープは、位置(限定的な潜在的重複)、および潜在的機能(VHH-117が、上記で列挙されたSARS-CoV-2変異株を中和しうる可能性が高いのに対し、mAb52については、疑問の余地があり;VHH3.117が、ACE2への結合を遮断することが可能ではないのに対し、mAb52は、これが可能である)のいずれにおいても、mAb52のエピトープと、実質的に異なる。
VHH-117およびmAb52のエピトープ
実施例7で概括された通り、VHH3.117エピトープは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Arg357、Thr393、Asn394、Val395、Tyr396、Lys462、Phe464、Glu465、Arg466、Ser514、Glu516、および/またはLeu518(Cys336、Tyr365、Cys391、Phe392は、RBDを、VHH-117により認識されるコンフォメーションに保つのに重要である)のうちの1つまたは複数を含む。全体として、VHH3.117は、新興SARS-CoV-2株(南アフリカ/ブラジル株:Lys417、Glu484、Asn501における変異;カリフォルニア株:Leu452における変異;英国株:Glu484における変異)において変異しやすいことが公知である、RBDアミノ酸に結合しない。これは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Arg346、Tyr351、Ala352、Asn354、Arg355、Lys356、Arg357、Tyr449、Asn450、Leu452、Lys462、Glu465、Arg466、Asp467、Ile468、Ser469、Thr470、Glu471、Ile472、Asn481、Gly482、Val483、Glu484、Phe490、Leu492、および/またはGln493(Rujasら、2020、Biorxiv、2020.10.15.341636v1)のうちの1つまたは複数を含むmAb52エピトープと対照的である。いずれのリストからも、VHH3.117エピトープと、mAb52エピトープとは、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸Lys462、Glu465、および/またはArg466のうちの1つまたは複数だけにおいて、潜在的に重複すると考えられる。したがって、VHH3.117のエピトープは、位置(限定的な潜在的重複)、および潜在的機能(VHH-117が、上記で列挙されたSARS-CoV-2変異株を中和しうる可能性が高いのに対し、mAb52については、疑問の余地があり;VHH3.117が、ACE2への結合を遮断することが可能ではないのに対し、mAb52は、これが可能である)のいずれにおいても、mAb52のエピトープと、実質的に異なる。
実施例10
VHH-117、Nb34、Nb95、Nb105、Nb17、およびNb36のエピトープ、およびスパイクタンパク質への結合
Xiangら、2020(Science、370:1479~1484)は、RBDへの結合について、ACE-2と競合せず、RBDのうちの、2つまたは3つが、アップコンフォメーション(Nanobody 34またはNb34により表される、エピトープIII;およびNanobody 95またはNb95により表される、エピトープIV)にある場合に限り、三量体スパイク(S)タンパク質と結合することが可能である、2つの群について開示している。しかし、その後、Nb34およびNb95のほか、さらなるメンバーである、Nb105は、ACE2への結合を、nM単位の低濃度で遮断することが可能であり、Nb95は、RBD突然変異体である、E484K、Y453F、およびN439K(VHH3.17エピトープの部分ではない残基)への、その結合を、大部分において喪失することが報告された(Sunら、2021、BioRxiv、https://doi.org/10.1101/2021.03.09.434592)。本明細書の図18に示される通り、Xiangら、2020の補足図12中のSARS-CoV-2 RBDの三次元構造内に描示された、Nb34およびNb95のエピトープの位置を再掲し、同様の三次元構造上のVHH3.117のエピトープ位置と比較した。この比較は、Nb34エピトープと、VHH3.117エピトープとの間には、重複が存在するが、Nb95と、VHH3.117との間では、これらの重複が、部分的であるのみであることを明らかにする。これは、Nb34およびNb95が、Sタンパク質に結合するために、RBDのうちの、2つまたは3つが、アップコンフォメーションにあることを要求する(Xiangら、2020)のに対し、VHH3.117の、Sタンパク質への結合は、RBDのうちの1つまたは複数が、アップコンフォメーションにある場合であっても、N末端ドメイン(複数可)により妨げられるという事実により、さらに裏書きされる。したがって、VHH3.117と、RBDまたはスパイクタンパク質との間の正確な相互作用は、未だ完全には理解されていないが、それにもかかわらず、SARSウイルスの中和を結果としてもたらす。
VHH-117、Nb34、Nb95、Nb105、Nb17、およびNb36のエピトープ、およびスパイクタンパク質への結合
Xiangら、2020(Science、370:1479~1484)は、RBDへの結合について、ACE-2と競合せず、RBDのうちの、2つまたは3つが、アップコンフォメーション(Nanobody 34またはNb34により表される、エピトープIII;およびNanobody 95またはNb95により表される、エピトープIV)にある場合に限り、三量体スパイク(S)タンパク質と結合することが可能である、2つの群について開示している。しかし、その後、Nb34およびNb95のほか、さらなるメンバーである、Nb105は、ACE2への結合を、nM単位の低濃度で遮断することが可能であり、Nb95は、RBD突然変異体である、E484K、Y453F、およびN439K(VHH3.17エピトープの部分ではない残基)への、その結合を、大部分において喪失することが報告された(Sunら、2021、BioRxiv、https://doi.org/10.1101/2021.03.09.434592)。本明細書の図18に示される通り、Xiangら、2020の補足図12中のSARS-CoV-2 RBDの三次元構造内に描示された、Nb34およびNb95のエピトープの位置を再掲し、同様の三次元構造上のVHH3.117のエピトープ位置と比較した。この比較は、Nb34エピトープと、VHH3.117エピトープとの間には、重複が存在するが、Nb95と、VHH3.117との間では、これらの重複が、部分的であるのみであることを明らかにする。これは、Nb34およびNb95が、Sタンパク質に結合するために、RBDのうちの、2つまたは3つが、アップコンフォメーションにあることを要求する(Xiangら、2020)のに対し、VHH3.117の、Sタンパク質への結合は、RBDのうちの1つまたは複数が、アップコンフォメーションにある場合であっても、N末端ドメイン(複数可)により妨げられるという事実により、さらに裏書きされる。したがって、VHH3.117と、RBDまたはスパイクタンパク質との間の正確な相互作用は、未だ完全には理解されていないが、それにもかかわらず、SARSウイルスの中和を結果としてもたらす。
Nb17およびNb36の一部の特徴は、Sunら、2021(BioRxiv https://doi.org/10.1101/2021.03.09.434592)により決定されている。VHH3.117と対照的に、nb17は、3つのRBD全てが、アップコンフォメーションにある、三量体SARS-CoV-2スパイクタンパク質に結合する。Nb17のエピトープと、Nb36のエピトープとは、部分的に重複することが報告されている。Nb17について、エピトープを形成することが報告された、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸(SARS-CoV-2スパイクタンパク質と比べた番号付け)は、アミノ酸345~356、448~455、466~472、および482~484であり、アミノ酸468および470は、極めて重要であり;Nb36について、これらは、アミノ酸353~360および464~469である。VHH3.117は、これらのNbのうちのいずれかのエピトープと、部分的に重複するだけであり、これらのnbのうちのいずれも、SARS-CoV-2 RBDアミノ酸393~396、514、516、および518に接触しない。
実施例11
VHH-117、抗体n3088/n3130、およびn3086/n3113
Wuら、2020(Cell Host Microbe、27:891~898)は、SARS-CoV2スパイクタンパク質への結合について、ACE-2と競合しない、D群抗体n3088およびn3130、ならびにE群抗体n3086およびn3113について開示する。いずれの抗体群も、SARS-CoV-2偽型ウイルス感染の中和において、中程度に強力であるにとどまり、報告されたIC50値は、高値側において、n3088について、3.3mg/mL;n3130について、3.7mg/mL;n3086について、26.6mg/mL;およびn3113について、18.9mg/mLである。本明細書では、異なるSARS-CoV-2偽型ウイルス感染中和アッセイが使用されたが、VHH3.117、VHH3.42、およびVHH3.92の全ては、1μg/mLを下回るIC50値で、SARS-CoV-2感染を中和する。
VHH-117、抗体n3088/n3130、およびn3086/n3113
Wuら、2020(Cell Host Microbe、27:891~898)は、SARS-CoV2スパイクタンパク質への結合について、ACE-2と競合しない、D群抗体n3088およびn3130、ならびにE群抗体n3086およびn3113について開示する。いずれの抗体群も、SARS-CoV-2偽型ウイルス感染の中和において、中程度に強力であるにとどまり、報告されたIC50値は、高値側において、n3088について、3.3mg/mL;n3130について、3.7mg/mL;n3086について、26.6mg/mL;およびn3113について、18.9mg/mLである。本明細書では、異なるSARS-CoV-2偽型ウイルス感染中和アッセイが使用されたが、VHH3.117、VHH3.42、およびVHH3.92の全ては、1μg/mLを下回るIC50値で、SARS-CoV-2感染を中和する。
VHH3.117と対照的に、Wuら、2020によるD群抗体は、SARS-CoV2スパイクタンパク質への結合について、抗体CR3022(SARS-CoV-1 RBDおよびSARS-CoV-2 RBDの両方に結合する、ヒトモノクローナル抗体;ter Meulenら、2006、PLoS Med、3:e237;Tianら、2020、Emerging Microbes & Infections、9:382~385)と競合するので、VHH-117およびD群抗体の、異なるエピトープへの結合を指し示す。これは、RBDのアミノ酸D428、F429、またはE516が、アラニンで置換された場合に、D群抗体の、SARS-CoV2スパイクタンパク質への結合が失われるという事実により、さらに、裏書きされる(VHH3.117について実施されたDMS(deep mutational scanning)は、残基である、D428、F429、またはE516を、SARS-CoV2 RBD上における、VHH3.117エピトープの部分として含意しなかった)。
E群抗体の、SARS-CoV2スパイクタンパク質への結合は、RBDが、アミノ酸置換である、N354DおよびD364Yを含む場合には失われるが、RBDが、アミノ酸置換である、V367F(VHH3.117について実施されたDMS(deep mutational scanning)は、残基である、N354、D364またはV367を、SARS-CoV2 RBD上における、VHH-117エピトープの部分として含意しなかった)を含む場合には失われない。これは、VHH3.117およびE群抗体の、異なるエピトープへの結合を指し示す。
最後に、抗体n3088/n3130、およびn3086/n3113のCDR3配列は、Wuら、2020(同文献中の表S3)により提示されている。本発明の抗体(配列番号8)、および抗体n3088/n3130、およびn3086/n3113のCDR3配列のCDR3配列を、下記に列挙するが、ここから、これらのCDR3配列の間では、全体的に、類似性が低度であるか、または類似性が見られないと結論づけることができる。
実施例12
AlphaLISA免疫アッセイによる、VHH72の、スパイクタンパク質のRBDへの結合の阻害
VHHが、SARS-CoV-2 RBDへの結合について、VHH72と競合する能力について、競合Alpha(amplified luminescent proximity homogeneous assay)LISAにおいて評価した。
AlphaLISA免疫アッセイによる、VHH72の、スパイクタンパク質のRBDへの結合の阻害
VHHが、SARS-CoV-2 RBDへの結合について、VHH72と競合する能力について、競合Alpha(amplified luminescent proximity homogeneous assay)LISAにおいて評価した。
異なるVHHファミリーを表す、選択されたクローンを、精製一価タンパク質としての、さらなる特徴付けのための、Pichia pastoris内またはE.coli内の産生のために再クローニングした。一価VHHは、それぞれ、C末端His6タグ、またはC末端HA-His6タグを含有した。精製は、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーを使用して行った。
抗SARS-CoV-2 VHH、および関連しない対照VHH(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)の系列希釈液を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製した。その後、VHHを、白色低結合性384ウェルマイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、VHH72-h1(S65A)-Flag3-His6(最終濃度:0.6nM)、およびAviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:0.5nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDタンパク質と混合した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。ビオチニル化RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉し、暗所内、室温で、1時間にわたるインキュベーションにおいて、VHH72_h1(S56A)-Flag3-His6を、抗Flag AlphaLISAアクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL112C)上に捕捉した。ビーズ上に捕捉された、VHH72と、RBDとの結合は、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価される、一方のビーズから、他方のビーズへのエネルギー移動をもたらす。
結果を、図19に示す。結果は、スーパーファミリーの部分である、7つのVHH(ファミリーである、F-36/55/29/38/149)、およびVHH3.83(ファミリー83)が、VHH72の、SARS-CoV-2 RBDタンパク質への相互作用を完全に遮断することを指し示すことから、これらが、VHH72と、少なくとも重複するか、またはこれと同じエピトープに結合することを指し示す。VHH3.151、VHHBD9、VHH3.39、VHH3.89、およびVHH3.141を含む、他の多数のVHHファミリーは、VHH72の非競合剤であることから、これらが、VHH72と異なるエピトープに結合することを指し示す。
実施例13
AlphaLISAイムノアッセイによる、ACE-2/RBD相互作用の阻害
SARS-CoV-2 RBDタンパク質の、ACE-2受容体との相互作用の、用量依存的阻害について、競合AlphaLISAにおいて評価した。
AlphaLISAイムノアッセイによる、ACE-2/RBD相互作用の阻害
SARS-CoV-2 RBDタンパク質の、ACE-2受容体との相互作用の、用量依存的阻害について、競合AlphaLISAにおいて評価した。
異なるVHHファミリーを表す、選択されたクローンを、精製一価タンパク質としての、さらなる特徴付けのための、Pichia pastoris内またはE.coli内の産生のために再クローニングした。一価VHHは、それぞれ、C末端His6タグ、またはC末端HA-His6タグを含有した。精製は、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーを使用して行った。
VHHの系列希釈液(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製し、白色低結合性384ウェルマイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、Aviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:1nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDと混合した。組換えヒトACE-2-Fc(最終濃度0.2nM)を、混合物へと添加した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉した。ヒトACE-2-mFcタンパク質(Sino Biological;型番:10108-H05H)を、暗所内、室温で、1時間にわたる、さらなるインキュベーションにおいて、抗マウスIgG(Fc特異的)アクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL105C)上に捕捉した。ビーズ間の相互作用について、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価した。結果を、図20に示す。VHH72と競合した、全てのVHHはまた、ヒトACE2の、SARS-CoV-2 RBDタンパク質との相互作用も遮断する。
結論として述べると、競合アッセイの結果は、ファミリーである、F-83、F-36、F-55、F-29、F-38、およびF-149から精製されたVHHが、VHH72と同じエピトープに結合し、VHH72ファミリーメンバーと同様に、ACE-2による結合と競合することを確認する。
実施例14
VHH3.89ファミリーの、VHH3.117エピトープに対する結合剤としての同定
VHH3.89(配列番号53)は、既に報告されている(PCT/EP2021/052885)通りに同定されたが、本明細書では、このNbのうち、VHH3_183およびVHH3C_80(それぞれ、配列番号54および55に描示されている)に対応する、いくつかのさらなるファミリーメンバーを明らかにした。
VHH3.89ファミリーの、VHH3.117エピトープに対する結合剤としての同定
VHH3.89(配列番号53)は、既に報告されている(PCT/EP2021/052885)通りに同定されたが、本明細書では、このNbのうち、VHH3_183およびVHH3C_80(それぞれ、配列番号54および55に描示されている)に対応する、いくつかのさらなるファミリーメンバーを明らかにした。
かつての解析は、VHH3.117に次いで、VHH3.89もまた、SARS-CoV-2 RBDへの結合について、VHH72と競合しないことを明らかにした(図19を参照されたい)。これを確認し、さらに、VHH3.89の結合性部位を特徴付けるために、ELISAプレートを、直接コーティングしたか、またはコーティングされたモノクローナル抗体S309、CB6、またはVHH3.117、またはヒトIgG1 Fcへと融合されたVHH72-S56A(D72-53=VHH72_h1_E1D_S56A-(G4S)2-hIgG1hinge_EPKSCdel-hIgG1_LALA_Kdel)により捕捉された、一価RBDへの、このVHHの結合について調べた(Pintoら、Nature、2020;Shiら、Nature、2020)。図21Aは、VHH3.89が、VHH3.117のファミリーに属するVHHである、VHH3.92と全く同様に、S309、CB6、およびD72-53と競合しないが、VHH3.117と競合することを裏付ける。これは、VHH3.89の結合性部位が、VHH3.117およびVHH3.92の結合性部位と重複することを裏付ける(図21)。
VHH3.117の、RBD上の結合性部位は、ACE2結合性領域から隔たっており、結果として、VHH3.117、および類縁のVHHは、RBDの、ACE2への結合を妨げることができない(実施例5および7を参照されたい)。AlphaLISAを使用して、本発明者らは、かつて、VHH3.89もまた、溶液中における、RBDの、組換えACE2への結合に干渉しないことを裏付けた(実施例13および図20を参照されたい)。VHH3.89がまた、SARS-CoV-2 RBDの、標的細胞の表面上における、ヒト受容体への結合も妨げられないことを確認するために、本発明者らは、VHH3.89と共にプレインキュベートされたRBD-muFcの、Vero E6標的細胞への結合について調べた。VHH72と類縁であり、RBDの、ACE2への結合を妨げることが公知である、VHH3.117およびVHH3.115を、対照として使用した。図22は、VHH3.117と全く同様に、VHH3.89も、SARS-CoV-2スパイクにより偽型化されたVSV-delGの中和のための、そのEC50(下記および図23を参照されたい)を上回る濃度において、RBDの、ACE2を発現するVero E6細胞への結合を妨げられないことを示す。
VHH3.117と同様に、VHH3.89も、RBDの、ACE2への結合を遮断することが可能でないにもかかわらず、SARS-CoV-2を中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、VHH3.89が、SARS-CoV-2スパイク偽型VSV-delGを中和しうるのかどうかについて調べた。GFPターゲティングVHH(GBP)を、陰性対照として使用し、VHH3.117およびVHH3.92を、参照として使用し、VHH72エピトープに結合するが、RBDの、ACE2への結合に干渉しない、VHH3.83を、陽性対照(PCT/EP2021/052885)として使用した。図23Aは、VHH3.89が、SARS-CoV-2スパイクにより偽型化されたVSV-del Gを、VHH3.117およびVHH3.92と同等のEC50で中和することを例示する。加えて、VHH3.89、VHH3.83、VHH3.117、またはVHH3.92を含有するPE抽出物もまた、SARS-CoV-1スパイク偽型VSV-delGを中和することが可能であった(図23B)。SARS-CoV-2のRBDと、SARS-CoV-1のRBDとの間の変動を考慮に入れると、この交差中和活性は、VHH3.117と、VHH3.92とが、高度に類似するエピトープに結合することを裏書きする(図21Bおよび21C)。
かつての解析は、VHH3.117が、クレード1およびクレード2のサルベコウイルスのRBDに、強力に結合することが可能であり、アフィニティーは低減されるが、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDにも結合することを明らかにした(実施例6、図13および14を参照されたい)。VHH3.89が、RBDの、VHH3.117の結合性部位と高度に類似する部位に結合する場合、VHH3.89は、クレード1および2のRBDに結合することが可能であり、より低度において、クレード3のサルベコウイルスのRBDに結合することが可能であるはずである。これについて調べるために、本発明者らは、フローサイトメトリー解析により、SARS-CoV-2のRBD(クレード1.B)、SARS-CoV-1(クレード1.A)、HKU3(クレード1)、Rf1(クレード3)、およびBM48-31(クレード3)を発現する酵母細胞への、VHH3.89の結合について調べた(図24A~24C)。VHH3.117およびVHH3.89は、いずれも、クレード1および2のサルベコウイルスのRBDに強力に結合することが可能であり、顕著に低度において、クレード3ウイルスである、BM48-31のRBDに結合することが可能であった。加えて、酵母細胞ELISAにより調べたところ、VHH3.117およびVHH3.89の両方による、強力な結合はまた、クレード1および2のウイルスの、より広範なシリーズについても観察された(図24D)。クレード1、クレード2、およびクレード3のサルベコウイルスの間で保存的である、RBD上の少数の部位を考慮に入れると、これらの結果は、VHH3.89が、VHH3.117の結合性部位と高度に類似するエピトープを認識することについて、強力な根拠を示す。
実施例15
VHH3.117エピトープ結合剤のヒト化
当業者は、当技術分野で公知である、ヒト化のための方法および技法について承知しており、多数のヒト化置換を指向するための知見を手元に有する。特に、VHH配列のヒト化、および化学的不均一性への傾向の低減は、ヒト免疫グロブリンG重鎖可変ドメイン生殖細胞系列3(IGHv3)のコンセンサス配列、またはL.MitchellおよびL.J.Colwell(2018、Protein、86:697~706)に記載されている、その多型変異のアライメントに基づき;この解析は、配列比較、および典型的なラクダ科動物VHHフレームワークの三次元構造(例えば、VHH72の三次元構造;PDB登録番号:6WAQによりアクセス可能である)内の、全ての残基位置の照合の両方により実施される。43~47位における、ラクダ科動物極性セクオン(例えば、KEREG(配列番号67);連続番号付け)は、保存的である(古典的重鎖/軽鎖抗体内では、これは、KGLEW(配列番号68)であり、重鎖/軽鎖相互作用帯域を含む)。フレームワークおよびCDRを、問題となる可能性がある残基/セクオン(例えば、NXTグリカンセクオン、メチオニン、アスパラギンの脱アミド化、アスパラギン酸の異性化、潜在的なフーリン切断部位)についてについて解析し、必要であり、かつ、VHHの結合アフィニティーに、大きな影響を及ぼさずに可能であるとみなされる場合は補正する。ラクダ科動物VHH配列のヒト化に好ましい、位置および残基については、本明細書の上記に記載されている。
VHH3.117エピトープ結合剤のヒト化
当業者は、当技術分野で公知である、ヒト化のための方法および技法について承知しており、多数のヒト化置換を指向するための知見を手元に有する。特に、VHH配列のヒト化、および化学的不均一性への傾向の低減は、ヒト免疫グロブリンG重鎖可変ドメイン生殖細胞系列3(IGHv3)のコンセンサス配列、またはL.MitchellおよびL.J.Colwell(2018、Protein、86:697~706)に記載されている、その多型変異のアライメントに基づき;この解析は、配列比較、および典型的なラクダ科動物VHHフレームワークの三次元構造(例えば、VHH72の三次元構造;PDB登録番号:6WAQによりアクセス可能である)内の、全ての残基位置の照合の両方により実施される。43~47位における、ラクダ科動物極性セクオン(例えば、KEREG(配列番号67);連続番号付け)は、保存的である(古典的重鎖/軽鎖抗体内では、これは、KGLEW(配列番号68)であり、重鎖/軽鎖相互作用帯域を含む)。フレームワークおよびCDRを、問題となる可能性がある残基/セクオン(例えば、NXTグリカンセクオン、メチオニン、アスパラギンの脱アミド化、アスパラギン酸の異性化、潜在的なフーリン切断部位)についてについて解析し、必要であり、かつ、VHHの結合アフィニティーに、大きな影響を及ぼさずに可能であるとみなされる場合は補正する。ラクダ科動物VHH配列のヒト化に好ましい、位置および残基については、本明細書の上記に記載されている。
本発明者らは、本明細書で記載される結合剤のヒト化変異体を作製するための洞察および構築物を、さらに提供する。
VHH3.117などのVHH3.117エピトープ結合剤について、ヒト化変化形は、置換である、Q1D、Q5V、K83R、およびQ108L(Kabat番号付けに従う)を伴う変異体を構成しうる。
図25Aに示される通り、VHH3.117のヒト化のために、以下の置換(図25Aに示されたアライメントにおいて提示される、連続番号付けを使用する)が提起される。
(1)フレームワーク1:Q1を、Eへとヒト化するか、またはQ1を、Dへと置換する(N末端ピログルタミン酸の形成についての可能性を消失させるために)か、Q5を、Vへとヒト化する;
(2)フレームワーク3:64~65位のAQを、VKへとヒト化し、77~78位のSAを、NTへとヒト化し、E82を、Qへとヒト化し、K84を、Nへとヒト化し、K87を、Rへとヒト化する;
(3)CDR3:酸化に対して、潜在的に高感受性である、2つのメチオニン残基を含有する。メチオニン残基の一方または両方が、アラニンへと突然変異させられた、VHH3.117の変化形を作製して、VHH3.117の、その抗原(SARS-CoV-2 RBD(receptor binding domain)、SARS-CoV-2スパイク、または類縁のウイルスに由来する、これらのタンパク質のオーソログ)への結合が、これらの突然変異の影響を受けるのかどうかについて調べることができる。続いて、または、代替的に、残基の一方または両方を、好ましくは、別の疎水性酸、最も好ましくは、イソロイシンまたはロイシンへと突然変異させ、結果として得られるタンパク質変異体を、結果として得られる、VHH3.117の変異体の、その抗原への結合について調べることができる。図25A中の「X」は、他の任意のアミノ酸、好ましくは、各々、独立に、Leu、Ile、Ala、またはValを表す。
(4)末端フレームワーク:K116を、Qへとヒト化し、Q119を、Lへとヒト化する。
(1)フレームワーク1:Q1を、Eへとヒト化するか、またはQ1を、Dへと置換する(N末端ピログルタミン酸の形成についての可能性を消失させるために)か、Q5を、Vへとヒト化する;
(2)フレームワーク3:64~65位のAQを、VKへとヒト化し、77~78位のSAを、NTへとヒト化し、E82を、Qへとヒト化し、K84を、Nへとヒト化し、K87を、Rへとヒト化する;
(3)CDR3:酸化に対して、潜在的に高感受性である、2つのメチオニン残基を含有する。メチオニン残基の一方または両方が、アラニンへと突然変異させられた、VHH3.117の変化形を作製して、VHH3.117の、その抗原(SARS-CoV-2 RBD(receptor binding domain)、SARS-CoV-2スパイク、または類縁のウイルスに由来する、これらのタンパク質のオーソログ)への結合が、これらの突然変異の影響を受けるのかどうかについて調べることができる。続いて、または、代替的に、残基の一方または両方を、好ましくは、別の疎水性酸、最も好ましくは、イソロイシンまたはロイシンへと突然変異させ、結果として得られるタンパク質変異体を、結果として得られる、VHH3.117の変異体の、その抗原への結合について調べることができる。図25A中の「X」は、他の任意のアミノ酸、好ましくは、各々、独立に、Leu、Ile、Ala、またはValを表す。
(4)末端フレームワーク:K116を、Qへとヒト化し、Q119を、Lへとヒト化する。
次いで、適合型humVHH3.117タンパク質変異体(最も好ましくは、上記で明示された突然変異の全てを組み込み、いずれのメチオニン残基も、イソロイシンへと置換された)の、その抗原(SARS-CoV-2 RBD(receptor binding domain)、SARS-CoV-2スパイク、または類縁のウイルスに由来する、これらのタンパク質のオーソログ)への結合について、天然VHH3.117タンパク質と比較して評価する。
当業者には、他の実施形態では、上記突然変異のサブセットだけを含有するタンパク質変異体を作製し、抗原への結合について評価しうることが明らかであろう。
上記突然変異のサブセットだけを含有する、このような変異体の例を、図25Aに示す。これらの例のうちの1つにおいて、分子の等電点を、さらなるデザインパラメータとして考慮し、CDR3内の、2つのMet残基が、例えば、IleまたはLeuへと突然変異させられうる、適合型VHH3.117配列である、「betw1」(E82は、ヒト化されている)の等電点を低下させることが予測される、負帯電残基を保持するように、E82を保持する(Eは、この位置において生じる場合があり、また、ヒトIGVH配列内でも生じる場合がある)。
代替的に、VHH3.117の特徴付けのために、多数のヒト化変異体が想定され、以下の位置(Kabat番号付けに従う)における5つの残基が、ヒト化置換のための、最も卓越した候補残基である:Q1。ピログルタミン酸を回避するように、これをDで置換するが、N末端置換は、エピトープ領域に近接するので、VHH3.117の結合特性に影響を及ぼしうる。したがって、結合ポテンシャルを確認するように、このような変異体についてのさらなる詳細解析が要求されうる;加えて、Q5の、Vによる置きかえ、K84の、Nによる置きかえ、K87の、Rによる置き換え、およびQ108の、Lによる置き換えが、本明細書で想定される。
とりわけ、VHH3.117(配列番号1)の、元のラマベースの配列について、その開発可能性のために、適正なヒト化変異体を得るために、CDR3内の2つのメチオニン残基を置換することが、要件でありうる。しかし、その結合能を喪失したり、これに影響を及ぼしたりしないように、注意を払うべきであるので、逐次的置換法が推奨される。
さらに、さらなる残基は、適正なヒト化変異体を得るための置換であって、フレームワーク2内の39位におけるプロリンの、例えば、アラニンによる置換、例えば、それぞれ、VK、NTまたはNA、およびQで置きかえられる)、64~65位におけるA-Q、および77~78位におけるS-Aのほか、フレームワーク3内のE82、ならびに108位におけるKの、Qによる置換を含む置換を要求しうる(Kabat番号付けに従う)。
VHH3.117のヒト化に加えて、VHH3.92、VHH3.94、VHH3.42、およびVHH3.180(配列番号2~5に提示されている)を含むファミリーメンバー内でも、同様の置換が想定されうる。
とりわけ、フレームワーク残基が、より「ヒト様」であることが公知である残基で置換されうるのに対し、CDR残基は、好ましくは、維持される。とりわけ、VHH3.117ファミリーメンバーに対するヒト化の場合、CDR1についての配列番号6、CDR2についての配列番号7、およびCDR3についての配列番号8において提示されたCDR配列は、やはり、本明細書で提示された通りであり、ヒト化変異体は、フレームワーク残基、好ましくは、特定のVHHについて、本明細書で列挙される、FR残基位置のうちの1つまたは複数における置換だけで異なり、ヒト化されたFR1、FR2、FR3、またはFR4の、元のFR1、FR2、FR3、またはFR4の配列と比較した、少なくとも90%の同一性を伴う。
本明細書の実施例13で記載されたVHH3.89ファミリーもまた、当技術分野で典型的に検討されるヒト化置換と同様のヒト化について検討されうる。
特に、図25Bに示される通り、VHH3.89(配列番号53)の、ヒト化VHH3.89変異体(配列番号56)へのヒト化のために、以下の置換(配列番号53に提示された連続番号付けを使用する)が提起される:
(1)フレームワーク1:Q1を、Eへとヒト化するか、またはQ1を、Dへと置換する(N末端ピログルタミン酸の形成についての可能性を消失させるために)か、Q5を、Vへとヒト化する;
(2)フレームワーク2:39~40位のEVを、QAへとヒト化する;
(3)フレームワーク3:T75を、Aへとヒト化し、N85を、Sへとヒト化する;
(4)末端フレームワーク:Q119を、Lへとヒト化する。
(1)フレームワーク1:Q1を、Eへとヒト化するか、またはQ1を、Dへと置換する(N末端ピログルタミン酸の形成についての可能性を消失させるために)か、Q5を、Vへとヒト化する;
(2)フレームワーク2:39~40位のEVを、QAへとヒト化する;
(3)フレームワーク3:T75を、Aへとヒト化し、N85を、Sへとヒト化する;
(4)末端フレームワーク:Q119を、Lへとヒト化する。
次いで、適合型humVHH3.89タンパク質の、その抗原(SARS-CoV-2 RBD(receptor binding domain)、SARS-CoV-2スパイク、または類縁のウイルスに由来する、これらのタンパク質のオーソログ)への結合について、天然VHH3.89タンパク質と比較して評価する。
当業者には、他の実施形態では、上記突然変異のサブセットだけを含有するタンパク質変異体を作製し、抗原への結合について評価しうることが明らかであろう。
代替的に、ヒト様配列と最近縁である、CDRおよびFRの、元の配列を組み合わせるように、VHH3.89ファミリーの、異なるファミリーメンバーに基づき、「キメラ」VHHを構成する、ヒト化変異体についても検討することができる。例えば、他のファミリーメンバーと比較して、CDR1内に二重欠失を有する、VHH3.89のCDR1を、VHH3.83のFRと組み合わせる。
提起された、前記ヒト化変異体の発現および精製は、本明細書で開示され、当業者に公知である、クローニング、発現、および産生のための方法に従い行うことができる。最も適切なヒト化変異体を選択するための解析は、ヒト化VHHの、特異的結合能の、RBDへの結合、そのアフィニティー、およびその中和ポテンシャルについて、元のVHHと比較した検証を含む(がこれらに限定されない)。
実施例16
一価のVHH3.117およびVHH3.89は、SARS-CoV-2変異株を、強力に中和する
VHH3.117およびVHH3.89が、SARS-CoV-2のVOC(variant of concern)およびVOI(variant of interest)を中和しうるのかどうかについて調べるために、これらの変異株と関連するRBD突然変異を含有するSARS-CoV-2スパイクにより装飾された、偽型VSV-delGウイルスを作出した。以下の変異株について、RBD内の突然変異は、アルファ変異株についてのN501Y、アルファ+E484K変異株についてのN501Y+E484K、ベータ変異株についてのK417N+E484K+N501Y、ベータ+P384L変異株についてのK417N+E484K+N501Y+P384L、カッパ変異株についてのL452R+E484Q、デルタ変異株についてのL452R+T478K、およびイプシロン変異株についてのL452Rである。VHH3.117およびVHH3.89の、元のWT SARS-CoV-2、アルファ変異株、アルファ+E484K変異株、ベータ変異株、ベータ+P384L変異株、カッパ変異株、デルタ変異株、およびイプシロン変異株に対する中和活性について、上記で記載された偽型VSVウイルスを使用する、偽型ウイルス中和アッセイにおいて調べた。十分に記載されている中和モノクローナル抗体S309およびCB6、ならびにRSV特異的モノクローナル抗体パリビズマブを、対照として使用した。図26は、一価のVHH3.117およびVHH3.89、ならびにS309が、全ての被験変異ウイルスに対して、強力な中和活性を保持するのに対して、CB6は、ベータ変異株およびベータ+P384L変異株に対して有効でなかったことを例示する。
一価のVHH3.117およびVHH3.89は、SARS-CoV-2変異株を、強力に中和する
VHH3.117およびVHH3.89が、SARS-CoV-2のVOC(variant of concern)およびVOI(variant of interest)を中和しうるのかどうかについて調べるために、これらの変異株と関連するRBD突然変異を含有するSARS-CoV-2スパイクにより装飾された、偽型VSV-delGウイルスを作出した。以下の変異株について、RBD内の突然変異は、アルファ変異株についてのN501Y、アルファ+E484K変異株についてのN501Y+E484K、ベータ変異株についてのK417N+E484K+N501Y、ベータ+P384L変異株についてのK417N+E484K+N501Y+P384L、カッパ変異株についてのL452R+E484Q、デルタ変異株についてのL452R+T478K、およびイプシロン変異株についてのL452Rである。VHH3.117およびVHH3.89の、元のWT SARS-CoV-2、アルファ変異株、アルファ+E484K変異株、ベータ変異株、ベータ+P384L変異株、カッパ変異株、デルタ変異株、およびイプシロン変異株に対する中和活性について、上記で記載された偽型VSVウイルスを使用する、偽型ウイルス中和アッセイにおいて調べた。十分に記載されている中和モノクローナル抗体S309およびCB6、ならびにRSV特異的モノクローナル抗体パリビズマブを、対照として使用した。図26は、一価のVHH3.117およびVHH3.89、ならびにS309が、全ての被験変異ウイルスに対して、強力な中和活性を保持するのに対して、CB6は、ベータ変異株およびベータ+P384L変異株に対して有効でなかったことを例示する。
実施例17
VHH3.117-Fc、VHH3.89-Fc、およびVHH3.92-Fcの作製および精製
VHH3.117-Fc、VHH3.89-Fc、VHH3.92-Fc、およびVHH72-Fcのコード配列は、gBlockとして合成し、哺乳動物細胞内のタンパク質産生のための発現ベクターへとクローニングした。タンパク質産生のためのExpiCHO-STM細胞に、プラスミドを、一過性にトランスフェクトした。MAbSelect SuReカラムを使用する、プロテインAアフィニティークロマトグラフィーにより、分泌されたVHH-Fcタンパク質を、増殖培地から精製した。精製されたVHH117-FcおよびVHH3.89-Fcの質量および品質を、無傷質量分析およびペプチド質量分析により解析した。無傷タンパク質の質量分析のために、タンパク質を、まず、還元し、次いで、逆相液体クロマトグラフィーにより分離し、最後に、Orbitrap質量分析計で解析し;ペプチド質量分析のために、タンパク質を還元し、アルキル化し、トリプシンで切断し、この後、ペプチドを、C18カラム上で分離し、Orbitrap質量分析計により、オンラインで測定した。ペプチドマッピングは、トリプシン消化(digest)の後で期待される、VHH117-Fcについて、81.9%、およびVHH89-Fcについて、80.4%の配列カバレッジを結果としてもたらした(データは示さない)。まとめると、無傷MSおよびペプチドマッピングは、タンパク質の分子構造を確認した。無傷タンパク質の、主要な実験質量は、タンパク質の理論質量と合致し、2分子間のジスルフィド結合をなおも有し、A2G0F型N-グリコシル化を保有する。無傷MSおよびペプチドマッピングにより、稀少なグリコシル化型、例えば、Man5分子種も見出された(データは示さない)。VHH3.92-Fcについては、MS解析を実施しなかったが、SDS-PAGE解析の後におけるクーマシー染色は、精製に成功したVHH3.92-Fcが、無傷であり、予測されるサイズで泳動することを確認した(データは示さない)。
VHH3.117-Fc、VHH3.89-Fc、およびVHH3.92-Fcの作製および精製
VHH3.117-Fc、VHH3.89-Fc、VHH3.92-Fc、およびVHH72-Fcのコード配列は、gBlockとして合成し、哺乳動物細胞内のタンパク質産生のための発現ベクターへとクローニングした。タンパク質産生のためのExpiCHO-STM細胞に、プラスミドを、一過性にトランスフェクトした。MAbSelect SuReカラムを使用する、プロテインAアフィニティークロマトグラフィーにより、分泌されたVHH-Fcタンパク質を、増殖培地から精製した。精製されたVHH117-FcおよびVHH3.89-Fcの質量および品質を、無傷質量分析およびペプチド質量分析により解析した。無傷タンパク質の質量分析のために、タンパク質を、まず、還元し、次いで、逆相液体クロマトグラフィーにより分離し、最後に、Orbitrap質量分析計で解析し;ペプチド質量分析のために、タンパク質を還元し、アルキル化し、トリプシンで切断し、この後、ペプチドを、C18カラム上で分離し、Orbitrap質量分析計により、オンラインで測定した。ペプチドマッピングは、トリプシン消化(digest)の後で期待される、VHH117-Fcについて、81.9%、およびVHH89-Fcについて、80.4%の配列カバレッジを結果としてもたらした(データは示さない)。まとめると、無傷MSおよびペプチドマッピングは、タンパク質の分子構造を確認した。無傷タンパク質の、主要な実験質量は、タンパク質の理論質量と合致し、2分子間のジスルフィド結合をなおも有し、A2G0F型N-グリコシル化を保有する。無傷MSおよびペプチドマッピングにより、稀少なグリコシル化型、例えば、Man5分子種も見出された(データは示さない)。VHH3.92-Fcについては、MS解析を実施しなかったが、SDS-PAGE解析の後におけるクーマシー染色は、精製に成功したVHH3.92-Fcが、無傷であり、予測されるサイズで泳動することを確認した(データは示さない)。
VHH3.117-Fc、VHH3.89-Fc、VHH3.92-Fc、およびVHH72-Fcのアミノ酸配列は、本明細書の下記で描示される通りである:
実施例18
VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcは、クレード1、クレード2、およびクレード3のサルベコウイルスのRBDを認識する
かつて、本発明者らは、一価のVHH3.117およびVHH3.89が、クレード1およびクレード2のサルベコウイルスのRBDに、たやすく結合しうるが、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDにはたやすくは結合しえないことを裏付けた(図24)。VHH3.117およびVHH3.89のFc融合体(VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fc)の、サルベコウイルスのRBDへの結合について調べるために、本発明者らは、多様なサルベコウイルスのRBDを発現するコーティング酵母細胞に基づき、ELISAを実施した。図27は、それらの一価対応物とは対照的に、VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcが、クレード1およびクレード2のRBDに次いで、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDを提示する酵母細胞にもまた結合しえたことを示す。RBDを提示しない酵母細胞への結合は、観察されなかった。これらのデータは、VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcが、汎サルベコウイルス特異性を有することを裏付ける。
VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcは、クレード1、クレード2、およびクレード3のサルベコウイルスのRBDを認識する
かつて、本発明者らは、一価のVHH3.117およびVHH3.89が、クレード1およびクレード2のサルベコウイルスのRBDに、たやすく結合しうるが、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDにはたやすくは結合しえないことを裏付けた(図24)。VHH3.117およびVHH3.89のFc融合体(VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fc)の、サルベコウイルスのRBDへの結合について調べるために、本発明者らは、多様なサルベコウイルスのRBDを発現するコーティング酵母細胞に基づき、ELISAを実施した。図27は、それらの一価対応物とは対照的に、VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcが、クレード1およびクレード2のRBDに次いで、クレード3のサルベコウイルスである、BM48-31のRBDを提示する酵母細胞にもまた結合しえたことを示す。RBDを提示しない酵母細胞への結合は、観察されなかった。これらのデータは、VHH3.117-FcおよびVHH3.89-Fcが、汎サルベコウイルス特異性を有することを裏付ける。
実施例19
VHH3.177-FcおよびVHH3.89-Fcは、SARS-CoV-2 WTおよびオミクロン変異株のRBDおよびスパイクタンパク質に結合する
サルベコウイルスを中和することが可能であるために、RBD特異的VHH-Fc構築物は、スパイクタンパク質内のRBDに結合しなければならない。したがって、本発明者らは、自社製の組換え安定化スパイクHexaPro(スパイク6P)タンパク質を使用するELISAにより、VHH3.117-Fcの、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質への結合について調べた。このタンパク質は、Addgeneから得られるSARS-CoV-2 S HexaPro発現プラスミド(Addgeneプラスミド番号:154754;Hsiehら(2020)、Science、369(6510):1501~1505)を使用して作製した。
VHH3.177-FcおよびVHH3.89-Fcは、SARS-CoV-2 WTおよびオミクロン変異株のRBDおよびスパイクタンパク質に結合する
サルベコウイルスを中和することが可能であるために、RBD特異的VHH-Fc構築物は、スパイクタンパク質内のRBDに結合しなければならない。したがって、本発明者らは、自社製の組換え安定化スパイクHexaPro(スパイク6P)タンパク質を使用するELISAにより、VHH3.117-Fcの、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質への結合について調べた。このタンパク質は、Addgeneから得られるSARS-CoV-2 S HexaPro発現プラスミド(Addgeneプラスミド番号:154754;Hsiehら(2020)、Science、369(6510):1501~1505)を使用して作製した。
新興のSARS-CoV-2オミクロン変異株は、RBD内に、記載されている、多くのRBD特異的中和抗体(Liuら(2021)、Nature)の回避を可能とする、複数の突然変異を保有する。VHH3.117-Fcの、SARS-CoV-2オミクロン変異株のスパイクへの結合は、ELISAにおいて、組換え安定化SARS-CoV-2 BA.1スパイクHexaProタンパク質(Acro Biosystems;SPN-C52Hz)を使用して、ELISAにより調べた。S309およびVHH3.117のいずれも、元の(Wuhan)およびSARS-CoV-2オミクロン変異株のいずれのスパイクタンパク質にも結合しうる(図28)。
VHH-Fc構築物の、元の(Wuhan)SARS-CoV-2株およびSARS-CoV-2オミクロン変異株のRBDへの結合はまた、バイオレイヤー干渉法(BLI)によっても調べた。
VHH3.117-FcまたはVHH3.89-Fcを、VHHを、表面へと提示するように、Fcを介して、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー(Sartorius)上に固定化した。Hisタグ付け一価SARS-CoV-2 RBD(図29A)、またはHisタグ付け一価SARS-CoV-2 BA.1/オミクロンRBD-His(図29C、29D)の2倍希釈系列の、反応速度緩衝液中における会合(120秒間)および解離(480秒間)を測定した。結合反応速度解析の間に、再生緩衝液(10mMのグリシン、pH1.7)への、20秒間ずつ、3回にわたる曝露により、バイオセンサーを再生させた。データを、二重参照控除し、Octet Data Analysis software v9.0(ForteBio)により、互いに対してアライメントした。VHH3.117-Fc内に組み込まれたVHHは、1:1結合モデルにおいて、元の(Wuhan)SARS-CoV-2変異株RBDに、ナノモル単位の低アフィニティーで結合することを裏付けた(図29A)。VHH3.89-Fc内およびVHH3.117-Fc内に組み込まれたVHHが、1:1結合モデルにおいて、SARS-CoV-2オミクロン変異株RBD-Hisに、ナノモル未満のアフィニティーで結合したのに対し(図29C、29D)、VHH72-S56A_Fc内に組み込まれたVHHは、オミクロンRBD-Hisに、10-7Mのアフィニティーで結合することを裏付けた(図29B)。
同様に、VHH-Fcの文脈における、VHH3.117およびVHH3.89の、元のSARS-CoV-2(Wuhan、WT)株スパイク6P、およびSARS-CoV-2オミクロン変異株スパイク6Pに対するアフィニティーを、BLIにより解析した。VHH3.117_FcおよびVHH3.89_Fcを、VHHを、表面へと提示するように、Fcを介して、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー(Sartorius)上に固定化した。200nMのSARS-CoV-2 BA.1/オミクロンスパイク6P、またはWTスパイク6Pの、反応速度緩衝液中における会合(420秒間)および解離(480秒間)を測定した。結合反応速度解析の間に、再生緩衝液(10mMのグリシン、pH1.7)への、20秒間ずつ、3回にわたる曝露により、バイオセンサーを再生させた。データを、二重参照控除し、Octet Data Analysis software v9.0(ForteBio)により、互いに対してアライメントした。VHH3.89-Fc内に組み込まれたVHHと、VHH3.117-Fc内に組み込まれたVHHとは、スパイク6P(オミクロンまたはWT)に、同様のアフィニティー(同様の曲線形状)で結合した(図29E、29F)。
実施例20
VHH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVウイルスを中和する
VHH3.117、およびそのファミリーメンバーである、VHH3.92のFc融合体が、SARS-CoV-2感染を中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、VHH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcが、Vero E6細胞上において、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を提示する、偽型VSV-delGウイルス(VSVdelG-スパイク)の感染をコントロールしうるのかどうかについて調べた。VH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化された、VSVdelGウイルスを中和した(図30)。
VHH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVウイルスを中和する
VHH3.117、およびそのファミリーメンバーである、VHH3.92のFc融合体が、SARS-CoV-2感染を中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、VHH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcが、Vero E6細胞上において、SARS-CoV-2のスパイクタンパク質を提示する、偽型VSV-delGウイルス(VSVdelG-スパイク)の感染をコントロールしうるのかどうかについて調べた。VH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化された、VSVdelGウイルスを中和した(図30)。
実施例21
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2のデルタ変異株およびガンマ変異株を中和しうる
VHH3.117、およびそのファミリーメンバーである、VHH3.92のFc融合体がまた、元のSARS-CoV-2 Wuhan変異株に次いで、SARS-CoV-2のデルタ変異株およびガンマ変異株も中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、VH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcが、デルタ変異株またはガンマ変異株のRBD突然変異を含有するスパイクタンパク質により偽型化された、VSV-delGウイルスの感染をコントロールしうるのかどうかについて調べた。
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2のデルタ変異株およびガンマ変異株を中和しうる
VHH3.117、およびそのファミリーメンバーである、VHH3.92のFc融合体がまた、元のSARS-CoV-2 Wuhan変異株に次いで、SARS-CoV-2のデルタ変異株およびガンマ変異株も中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、VH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcが、デルタ変異株またはガンマ変異株のRBD突然変異を含有するスパイクタンパク質により偽型化された、VSV-delGウイルスの感染をコントロールしうるのかどうかについて調べた。
デルタ変異株のRBD突然変異は、VH3.117-FcおよびVHH3.92-Fcによる中和を凌駕できなかった(図31A)。
別個の実験では、SARS-CoV-2ガンマ変異株のRBD突然変異を含有するスパイクタンパク質を提示する、偽型VSVdelG粒子に対する、VHH3.117-Fcの中和活性について調べた。RBM(receptor binding motif)、およびガンマ変異株において、Tから置換された、K417をターゲティングする中和抗体CB6を、対照として使用した。VHH3.117-Fcは、元のWuhan変異株のスパイクタンパク質またはガンマ変異株のRBD突然変異を含有するスパイクタンパク質を保有するVSVdelGウイルス粒子を、強力に中和することができた(図31B)。VHH3.117-Fcとは対照的に、CB6は、ガンマ変異株のRBD突然変異を含有するスパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGを中和することができなかった。
実施例22
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2オミクロンBA.1変異株を中和しうる
ELISAおよびBLIを使用して、本発明者らは、VHH3.117-Fcが、RBD内の、複数の突然変異にもかかわらず、SARS-CoV-2オミクロン変異株のスパイクタンパク質を、たやすく認識しうることを裏付けた(図28Bおよび29D)。VHH3.117-Fcがまた、SARS-CoV-2オミクロン変異株も中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、SARS-CoV 614G変異株またはSARS-CoVオミクロンBA.1変異株のスパイクタンパク質を発現させる、偽型VSVdelGウイルス粒子を使用して、中和アッセイを実施した。対照として、本発明者らは、オミクロンBA.1変異株に対する中和活性を、大部分保持することが示されたモノクローナル抗体S309を使用した。VHH3.117-FcおよびS309は、SARS-CoV 614G変異株またはSARS-CoVオミクロンBA.1変異株のスパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和した(図32)。
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2オミクロンBA.1変異株を中和しうる
ELISAおよびBLIを使用して、本発明者らは、VHH3.117-Fcが、RBD内の、複数の突然変異にもかかわらず、SARS-CoV-2オミクロン変異株のスパイクタンパク質を、たやすく認識しうることを裏付けた(図28Bおよび29D)。VHH3.117-Fcがまた、SARS-CoV-2オミクロン変異株も中和しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、SARS-CoV 614G変異株またはSARS-CoVオミクロンBA.1変異株のスパイクタンパク質を発現させる、偽型VSVdelGウイルス粒子を使用して、中和アッセイを実施した。対照として、本発明者らは、オミクロンBA.1変異株に対する中和活性を、大部分保持することが示されたモノクローナル抗体S309を使用した。VHH3.117-FcおよびS309は、SARS-CoV 614G変異株またはSARS-CoVオミクロンBA.1変異株のスパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和した(図32)。
実施例23
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-1を中和しうる
RBDのRBM(receptor binding motif)と対照的に、VHH3.117結合性部位は、SARS-CoV-1と、SARS-CoV-2との間で、保存が良好である。これは、SARS-CoV-1を含む、広範にわたるサルベコウイルスのRBDに結合する、VHH3.117-Fcの能力により例示される(図26)。VHH3.117のFc融合体がまた、SARS-CoV-1も中和しうるのかどうかについて調べるために、SARS-CoV-1スパイクタンパク質により装飾された、偽型VSVdelGウイルス粒子を使用して、中和アッセイを実施した。SARS-CoV-1感染患者から単離され、SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2の両方を中和しうるモノクローナル抗体S309を、対照として使用した。図33は、S309およびVHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質およびSARS-CoV-1スパイクタンパク質の両方で装飾されたVSVdelGウイルス粒子を、強力に中和したことを例示する。
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-1を中和しうる
RBDのRBM(receptor binding motif)と対照的に、VHH3.117結合性部位は、SARS-CoV-1と、SARS-CoV-2との間で、保存が良好である。これは、SARS-CoV-1を含む、広範にわたるサルベコウイルスのRBDに結合する、VHH3.117-Fcの能力により例示される(図26)。VHH3.117のFc融合体がまた、SARS-CoV-1も中和しうるのかどうかについて調べるために、SARS-CoV-1スパイクタンパク質により装飾された、偽型VSVdelGウイルス粒子を使用して、中和アッセイを実施した。SARS-CoV-1感染患者から単離され、SARS-CoV-1およびSARS-CoV-2の両方を中和しうるモノクローナル抗体S309を、対照として使用した。図33は、S309およびVHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質およびSARS-CoV-1スパイクタンパク質の両方で装飾されたVSVdelGウイルス粒子を、強力に中和したことを例示する。
実施例24
VHH3.117-Fcは、ヒトTMPRSS2を安定的に発現するVero E6細胞上において、SARS-CoV-2スパイクにより偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和する
SARS-CoVウイルスの侵入は、融合を可能とする融合ペプチドの上流において、S2’部位を切断する、カテプシンによる、スパイクタンパク質の、タンパク質分解性活性化の後、エンドソーム内において生じうる。代替的に、SARS-CoVウイルスはまた、膜貫通型プロテアーゼである、TMPRSS2による、スパイクのタンパク質分解性活性化の後、細胞表面においても侵入しうる(Hoffmannら(2020)、Cell、181:271~280)。Vero E6細胞は、検出不能レベルの、内因性TMPRSS2を発現するが、カテプシン依存性経路を介するウイルスの侵入を可能とする(Bertramら(2010)、J Virol.、84:10016~10025、JV、2010;Hoffmannら、2020)。VHH3.117-Fcがまた、TMPRSS2を介するウイルス感染も遮断しうるのかどうかについて調べるために、ヒトTMPRSS2を安定的に発現するVero E6細胞(NIBIOHN;JCRB1819)(Matsuyamaら(2020)、PNAS、117:7001~7003)を使用して、偽型ウイルス中和アッセイを実施した。図34は、VHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を発現させる、偽型VSVdelGウイルス粒子を中和したことを裏付ける。
VHH3.117-Fcは、ヒトTMPRSS2を安定的に発現するVero E6細胞上において、SARS-CoV-2スパイクにより偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和する
SARS-CoVウイルスの侵入は、融合を可能とする融合ペプチドの上流において、S2’部位を切断する、カテプシンによる、スパイクタンパク質の、タンパク質分解性活性化の後、エンドソーム内において生じうる。代替的に、SARS-CoVウイルスはまた、膜貫通型プロテアーゼである、TMPRSS2による、スパイクのタンパク質分解性活性化の後、細胞表面においても侵入しうる(Hoffmannら(2020)、Cell、181:271~280)。Vero E6細胞は、検出不能レベルの、内因性TMPRSS2を発現するが、カテプシン依存性経路を介するウイルスの侵入を可能とする(Bertramら(2010)、J Virol.、84:10016~10025、JV、2010;Hoffmannら、2020)。VHH3.117-Fcがまた、TMPRSS2を介するウイルス感染も遮断しうるのかどうかについて調べるために、ヒトTMPRSS2を安定的に発現するVero E6細胞(NIBIOHN;JCRB1819)(Matsuyamaら(2020)、PNAS、117:7001~7003)を使用して、偽型ウイルス中和アッセイを実施した。図34は、VHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を発現させる、偽型VSVdelGウイルス粒子を中和したことを裏付ける。
実施例25
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を含有する、複製コンピテントVSVウイルスを中和することが可能である
次に、本発明者らは、Koenigら(Koenigら(2021)、Science、371:eabe6230)により記載されている、S1-1a WT VSVウイルスを使用することにより、VHH3.89、VHH3.177、およびVHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を含有する、複製コンピテントVSVウイルスを中和しうるのかどうかについて調べた。図35は、VHH3.89、VHH3.117およびVHH3.117-Fcが、スパイクを発現させる、複製コンピテントVSVウイルスを、強力に中和したことを例示する。
VHH3.117-Fcは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を含有する、複製コンピテントVSVウイルスを中和することが可能である
次に、本発明者らは、Koenigら(Koenigら(2021)、Science、371:eabe6230)により記載されている、S1-1a WT VSVウイルスを使用することにより、VHH3.89、VHH3.177、およびVHH3.117-Fcが、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を含有する、複製コンピテントVSVウイルスを中和しうるのかどうかについて調べた。図35は、VHH3.89、VHH3.117およびVHH3.117-Fcが、スパイクを発現させる、複製コンピテントVSVウイルスを、強力に中和したことを例示する。
実施例26
VHH3.117およびVHH3.89-Fcは、スパイクS1サブユニットの未成熟排出を誘導する
RBDをターゲティングする中和抗体またはNanobodyの大部分は、RBMへの直接的な結合により(例えば、CB6)、または立体障害により(例えば、VHH72)、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を防止することにより中和する(Wrappら(2020)、Cell、181:1004~1015、e15)。さらに、ACE2への結合を遮断する抗体は、S1部の排出を誘導し、これにより、未成熟スパイクを惹起することが可能である(Wecら(2020)、Science、369:731~736)。本発明者らは、VHH3.89およびVHH3.117が、SARS-CoV-2を中和するが、RBDの、ACE2への結合を遮断しないことを裏付けた(図22)。中和の代替的機構として述べると、抗体は、S1部の排出を誘導し、結果として、未成熟スパイクの惹起を誘導しうるであろう。VHH3.117およびVHH3.89-Fcが、S1部の排出を誘導しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を発現する細胞を、これらの抗体と共にインキュベートし、ポリクローナルS1特異的抗血清を使用するウェスタンブロット法により、S1部の、増殖培地への排出を検出した。ACE2遮断抗体CB6およびVHH72-Fcを、陽性対照として組み入れた(Schepensら(2021)、Sci.Transl.Med.、13)。ACE2への結合を遮断せず、S1部の排出を誘導しないことが示されていた非中和抗体CR3022を、陰性対照として組み入れた(Wecら(2020))。加えて、本発明者らはまた、ACE2への結合を遮断しない中和抗体S309も組み入れた(Tortoriciら(2021)、Science、370:950~957)。予測される通り、ACE2の、RBDへの結合を遮断しうる抗体(CB6およびVHH72-Fc)は、PBSで処置された細胞と比較した、増殖培地中のS1サブユニットの蓄積(上清)、および細胞画分中の残存物の低減により観察される通り、細胞表面から、増殖培地への、S1部の排出を誘導した(図36A)。ACE2の、RBDへの結合を遮断できない、2つの常套的抗体S309およびCR3022はまた、スパイク発現細胞からの、S1部の排出も誘導しなかった(図36)。S309およびCR3022と好対照であり、ACE2の、RBDへの結合を遮断することが可能でないにもかかわらず、VHH3.117およびVHH3.89-Fcは、S1部の排出を誘導した(図36)。いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、これらのVHHにより誘導された、S1部の排出についての可能な説明は、これらのVHHの共通結合性領域が、スパイク三量体内に、高度にふさがれていることである。このように、これらのVHHの結合は、天然のスパイク三量体の不安定化を結果としてもたらし、S1部の排出、および未成熟スパイクの惹起を、結果として促進しうるであろう。
VHH3.117およびVHH3.89-Fcは、スパイクS1サブユニットの未成熟排出を誘導する
RBDをターゲティングする中和抗体またはNanobodyの大部分は、RBMへの直接的な結合により(例えば、CB6)、または立体障害により(例えば、VHH72)、RBDの、その受容体である、ACE2への結合を防止することにより中和する(Wrappら(2020)、Cell、181:1004~1015、e15)。さらに、ACE2への結合を遮断する抗体は、S1部の排出を誘導し、これにより、未成熟スパイクを惹起することが可能である(Wecら(2020)、Science、369:731~736)。本発明者らは、VHH3.89およびVHH3.117が、SARS-CoV-2を中和するが、RBDの、ACE2への結合を遮断しないことを裏付けた(図22)。中和の代替的機構として述べると、抗体は、S1部の排出を誘導し、結果として、未成熟スパイクの惹起を誘導しうるであろう。VHH3.117およびVHH3.89-Fcが、S1部の排出を誘導しうるのかどうかについて調べるために、本発明者らは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質を発現する細胞を、これらの抗体と共にインキュベートし、ポリクローナルS1特異的抗血清を使用するウェスタンブロット法により、S1部の、増殖培地への排出を検出した。ACE2遮断抗体CB6およびVHH72-Fcを、陽性対照として組み入れた(Schepensら(2021)、Sci.Transl.Med.、13)。ACE2への結合を遮断せず、S1部の排出を誘導しないことが示されていた非中和抗体CR3022を、陰性対照として組み入れた(Wecら(2020))。加えて、本発明者らはまた、ACE2への結合を遮断しない中和抗体S309も組み入れた(Tortoriciら(2021)、Science、370:950~957)。予測される通り、ACE2の、RBDへの結合を遮断しうる抗体(CB6およびVHH72-Fc)は、PBSで処置された細胞と比較した、増殖培地中のS1サブユニットの蓄積(上清)、および細胞画分中の残存物の低減により観察される通り、細胞表面から、増殖培地への、S1部の排出を誘導した(図36A)。ACE2の、RBDへの結合を遮断できない、2つの常套的抗体S309およびCR3022はまた、スパイク発現細胞からの、S1部の排出も誘導しなかった(図36)。S309およびCR3022と好対照であり、ACE2の、RBDへの結合を遮断することが可能でないにもかかわらず、VHH3.117およびVHH3.89-Fcは、S1部の排出を誘導した(図36)。いかなる理論に束縛されることも望まずに述べると、これらのVHHにより誘導された、S1部の排出についての可能な説明は、これらのVHHの共通結合性領域が、スパイク三量体内に、高度にふさがれていることである。このように、これらのVHHの結合は、天然のスパイク三量体の不安定化を結果としてもたらし、S1部の排出、および未成熟スパイクの惹起を、結果として促進しうるであろう。
実施例27
SARS-CoV-2スパイクタンパク質のRBDへの結合を介して、SARS-CoV-2を中和しうる、VHH3.89ファミリーメンバーである、VHH3.183の同定
VHH3.183は、VHH3.89もまた由来するスクリーンにおいて単離された。それぞれ、VHH3.89(PE_89)およびVHH3.183(PE_183)を発現するE.coli細胞の粗ペリプラズム抽出物中に存在するVHHは、SARS-CoV-2のスパイクおよびRBDに結合することが可能であり(図37A)、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和することができた(図37B)。配列解析は、VHH3.183が、VHH3.89と高度に類縁であり、CDR1内における、2つのアミノ酸欠失、CDR2内およびCDR3内における、それぞれ、1つおよび3つのアミノ酸置換(substation)、ならびにフレームワーク領域2内およびフレームワーク領域3内における、少数の置換を含有することを明らかにした(図37C)。VHH3.89と同様に、VHH3.183は、WK6 E coli細胞内で産生され、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーにより、ペリプラズム抽出物から精製された。PBSへの緩衝液交換の後、得られたVHHを定量し、SDS-PAGEにより解析した(図37D)。偽型ウイルス中和アッセイにより、VHH3.183の中和活性について調べた。VHH3.89と同様に、VHH3.183は、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和した(図37E)。バイオレイヤー干渉法は、一価VHH3.183の、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー上に固定化された単量体ヒトFc融合SARS-CoV-2_RBD-SD1に対するアフィニティーを、1.4×10-3秒-1の解離速度により裏付けた(図37F)。
SARS-CoV-2スパイクタンパク質のRBDへの結合を介して、SARS-CoV-2を中和しうる、VHH3.89ファミリーメンバーである、VHH3.183の同定
VHH3.183は、VHH3.89もまた由来するスクリーンにおいて単離された。それぞれ、VHH3.89(PE_89)およびVHH3.183(PE_183)を発現するE.coli細胞の粗ペリプラズム抽出物中に存在するVHHは、SARS-CoV-2のスパイクおよびRBDに結合することが可能であり(図37A)、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和することができた(図37B)。配列解析は、VHH3.183が、VHH3.89と高度に類縁であり、CDR1内における、2つのアミノ酸欠失、CDR2内およびCDR3内における、それぞれ、1つおよび3つのアミノ酸置換(substation)、ならびにフレームワーク領域2内およびフレームワーク領域3内における、少数の置換を含有することを明らかにした(図37C)。VHH3.89と同様に、VHH3.183は、WK6 E coli細胞内で産生され、Ni-NTAアフィニティークロマトグラフィーにより、ペリプラズム抽出物から精製された。PBSへの緩衝液交換の後、得られたVHHを定量し、SDS-PAGEにより解析した(図37D)。偽型ウイルス中和アッセイにより、VHH3.183の中和活性について調べた。VHH3.89と同様に、VHH3.183は、SARS-CoV-2スパイクタンパク質により偽型化されたVSVdelGウイルス粒子を中和した(図37E)。バイオレイヤー干渉法は、一価VHH3.183の、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー上に固定化された単量体ヒトFc融合SARS-CoV-2_RBD-SD1に対するアフィニティーを、1.4×10-3秒-1の解離速度により裏付けた(図37F)。
実施例28
DMS(deep mutational scanning)による、突然変異させられた場合に、VHH3.117およびVHH3.89への結合を喪失しうる、SARS-CoV-2 RBDのアミノ酸位置の決定
RBDの全長にわたりプロットされた、DMS(deep mutational scanning)シグナルの比較は、VHH3.89およびVHH3.117により得られたプロファイルが、高度に類似していることを示す(図38A~38B)ことから、これらの2つのVHHファミリーが、高度に類似する、SARS-CoV-2 RBDのアミノ酸位置のセット内の突然変異により、それらの結合において、機能的影響を受けることを裏付ける。
DMS(deep mutational scanning)による、突然変異させられた場合に、VHH3.117およびVHH3.89への結合を喪失しうる、SARS-CoV-2 RBDのアミノ酸位置の決定
RBDの全長にわたりプロットされた、DMS(deep mutational scanning)シグナルの比較は、VHH3.89およびVHH3.117により得られたプロファイルが、高度に類似していることを示す(図38A~38B)ことから、これらの2つのVHHファミリーが、高度に類似する、SARS-CoV-2 RBDのアミノ酸位置のセット内の突然変異により、それらの結合において、機能的影響を受けることを裏付ける。
同定されたアミノ酸位置の大部分は、RBDの全体的なフォールディングの完全性に重要である、ジスルフィド結合に影響を及ぼす突然変異を凌駕して、これらのVHHの、SARS-CoV-2スパイクタンパク質との複合体についての、対応するcryoEM決定構造の精査時に、これらのVHHの、RBDとの直接的な結合性接触領域の部分を、効果的に形成することが見出された(図39)ことから、VHH3.89およびVHH3.117の両方についての、コアの結合性接触部が、図38C~38Dにおいて枠囲いされた位置を含むことを描出することが可能となる。残りの位置は、より周縁的な接触部であるか、またはコアの接触帯域の、局所的なアロステリックモジュレーターであると考えられる。
実施例29
VHH3.89およびVHH3.117と複合体化した、SARS-CoV-2スパイクタンパク質三量体の、cryo-EMによる再構成
スパイクタンパク質-VHH複合体の構造決定のために、VHH3.89またはVHH3.117を、Wuhan SARS-CoV-2ウイルスの、組換えHexaPro安定化スパイクタンパク質(スパイク6P)に対する、1.3倍のモル過剰量で添加した。0.72mg/mlのSC2-VHH複合体3mlを、R2.1 Quantifoilグリッド上に置いてから、グリッドを、液体エタンへと浸漬することにより、瞬時凍結させた。CryoEMデータは、Gatan K3直接型電子検出器を装備した、JEOL cryoARM300電子顕微鏡上で収集した。Relion3を使用して、単粒子を加工する結果として、名目的分解能を、3.1Åとして、VHH3.117複合体およびVHH3.89複合体についての、三次元静電ポテンシャルマップをもたらした。CryoEMによるクーロンポテンシャルマップは、VHH剤に対応する、明確なボリューム像を示した。SC2-VHH3.117複合体について、SC2三量体内の、3つのRBDドメイン全ては、直立コンフォメーションで見出され、各々は、VHH3.117の単一のコピーを結合させている(図40)。SC2-VHH3.89複合体について、SC2三量体の、3つのRBDドメイン全ては、直立コンフォメーションで見出されるが、SC2プロトマー3のRBDについての局所マップ密度が低度であることは、このRBD内の、大きなコンフォメーション柔軟性を指し示す(図40)。SC2プロトマー1およびプロトマー2のRBDは、各々、VHH3.89のコピーを結合させている。
VHH3.89およびVHH3.117と複合体化した、SARS-CoV-2スパイクタンパク質三量体の、cryo-EMによる再構成
スパイクタンパク質-VHH複合体の構造決定のために、VHH3.89またはVHH3.117を、Wuhan SARS-CoV-2ウイルスの、組換えHexaPro安定化スパイクタンパク質(スパイク6P)に対する、1.3倍のモル過剰量で添加した。0.72mg/mlのSC2-VHH複合体3mlを、R2.1 Quantifoilグリッド上に置いてから、グリッドを、液体エタンへと浸漬することにより、瞬時凍結させた。CryoEMデータは、Gatan K3直接型電子検出器を装備した、JEOL cryoARM300電子顕微鏡上で収集した。Relion3を使用して、単粒子を加工する結果として、名目的分解能を、3.1Åとして、VHH3.117複合体およびVHH3.89複合体についての、三次元静電ポテンシャルマップをもたらした。CryoEMによるクーロンポテンシャルマップは、VHH剤に対応する、明確なボリューム像を示した。SC2-VHH3.117複合体について、SC2三量体内の、3つのRBDドメイン全ては、直立コンフォメーションで見出され、各々は、VHH3.117の単一のコピーを結合させている(図40)。SC2-VHH3.89複合体について、SC2三量体の、3つのRBDドメイン全ては、直立コンフォメーションで見出されるが、SC2プロトマー3のRBDについての局所マップ密度が低度であることは、このRBD内の、大きなコンフォメーション柔軟性を指し示す(図40)。SC2プロトマー1およびプロトマー2のRBDは、各々、VHH3.89のコピーを結合させている。
材料および方法
Pichia pastorisおよびEscherichia coliによるVHHの産生
Pichia pastoris内の、小スケールにおけるVHHの産生については、(Wrappら、2020、Cell、前出)において記載されている。E.coli内における、VHHの産生のために、目的のVHHを含有するpMECSベクターで、WK6細胞(非抑制性E.coli株)を形質転換し、アンピシリンを含有するLBプレート上に播種した。翌日、クローンを採取し、100ug/mlのアンピシリンと、1%のブドウ糖とを含有する、2mLのLB中、37℃で、200rpmで振盪しながら、一晩にわたり増殖させた。この前培養物1mlを使用して、100μg/mlのアンピシリン、2mMのMgCl2、および0.1%のブドウ糖を補充した、25mlのTB(terrific broth)に接種し、0.6~0.9のOD600に到達するまで、37℃で振盪(200~250rpm)しながら、インキュベートした。VHHの産生は、1mMの最終濃度までの、IPTGの添加により誘導した。これらの誘導培養物を、200rpmで振盪しながら、28℃で、一晩にわたりインキュベートした。産生されたVHHは、ペリプラズムから抽出し、Wrappらにおいて記載されている通りに精製した。略述すると、Ni Sepharoseビーズ(GE Healthcare)を使用して、VHHを、溶液から精製した。500mMのイミダゾールを使用する溶出の後で、Vivaspinカラム(5kDaのカットオフ;GE Healthcare)により、VHHを含有するフロースルー画分を、PBSと緩衝液交換した。精製VHHを、SDS-PAGEおよびクーマシー染色および無傷質量分析により解析した。
Pichia pastorisおよびEscherichia coliによるVHHの産生
Pichia pastoris内の、小スケールにおけるVHHの産生については、(Wrappら、2020、Cell、前出)において記載されている。E.coli内における、VHHの産生のために、目的のVHHを含有するpMECSベクターで、WK6細胞(非抑制性E.coli株)を形質転換し、アンピシリンを含有するLBプレート上に播種した。翌日、クローンを採取し、100ug/mlのアンピシリンと、1%のブドウ糖とを含有する、2mLのLB中、37℃で、200rpmで振盪しながら、一晩にわたり増殖させた。この前培養物1mlを使用して、100μg/mlのアンピシリン、2mMのMgCl2、および0.1%のブドウ糖を補充した、25mlのTB(terrific broth)に接種し、0.6~0.9のOD600に到達するまで、37℃で振盪(200~250rpm)しながら、インキュベートした。VHHの産生は、1mMの最終濃度までの、IPTGの添加により誘導した。これらの誘導培養物を、200rpmで振盪しながら、28℃で、一晩にわたりインキュベートした。産生されたVHHは、ペリプラズムから抽出し、Wrappらにおいて記載されている通りに精製した。略述すると、Ni Sepharoseビーズ(GE Healthcare)を使用して、VHHを、溶液から精製した。500mMのイミダゾールを使用する溶出の後で、Vivaspinカラム(5kDaのカットオフ;GE Healthcare)により、VHHを含有するフロースルー画分を、PBSと緩衝液交換した。精製VHHを、SDS-PAGEおよびクーマシー染色および無傷質量分析により解析した。
酵素免疫測定アッセイ
マイクロ滴定プレート(type II、F96 Maxisorp、Nuc)のウェルを、100ngの組換えSARS-CoV S-2Pタンパク質(フォルドンを伴う)、SARS-CoV-1 S-2Pタンパク質(フォルドンを伴う)、マウスFcタグ付けSARS-CoV-2 RBD(Sinobiologicals)、またはBSAにより、4℃で、一晩にわたりコーティングした。コーティングされたプレートを、PBS中に、5%の脱脂粉乳でブロッキングした。VHHの希釈系列を、ウェルへと添加した。結合は、プレートを、HRPコンジュゲートヒツジ抗マウスIgG抗体(GE Helthcare)、またはHRPコンジュゲートウサギ抗ラクダ科動物VHH抗体(Genscript)と組み合わされた、マウス抗HA(12CA5、Sigma)と共に、逐次的にインキュベートすることにより検出した。洗浄の後、50μLのTMB基質(テトラメチルベンジジン、BD OptETA)を、プレートへと添加し、50μLの1M H2SO4を添加することにより、反応を停止させた。450nMにおける吸光度は、iMark Microplate Absorbance Reader(Bio Rad)により測定した。非線形回帰を使用して、曲線への当てはめを実施した(Graphpad 8.0)。
マイクロ滴定プレート(type II、F96 Maxisorp、Nuc)のウェルを、100ngの組換えSARS-CoV S-2Pタンパク質(フォルドンを伴う)、SARS-CoV-1 S-2Pタンパク質(フォルドンを伴う)、マウスFcタグ付けSARS-CoV-2 RBD(Sinobiologicals)、またはBSAにより、4℃で、一晩にわたりコーティングした。コーティングされたプレートを、PBS中に、5%の脱脂粉乳でブロッキングした。VHHの希釈系列を、ウェルへと添加した。結合は、プレートを、HRPコンジュゲートヒツジ抗マウスIgG抗体(GE Helthcare)、またはHRPコンジュゲートウサギ抗ラクダ科動物VHH抗体(Genscript)と組み合わされた、マウス抗HA(12CA5、Sigma)と共に、逐次的にインキュベートすることにより検出した。洗浄の後、50μLのTMB基質(テトラメチルベンジジン、BD OptETA)を、プレートへと添加し、50μLの1M H2SO4を添加することにより、反応を停止させた。450nMにおける吸光度は、iMark Microplate Absorbance Reader(Bio Rad)により測定した。非線形回帰を使用して、曲線への当てはめを実施した(Graphpad 8.0)。
VHHの、VHH72-Fc、またはヒトモノクローナル抗体S309、CB6、CR3022、もしくはパリビズマブにより捕捉された一価RBDへの結合を調べる競合アッセイのために、ELISAプレートを、4℃、PBS中に、50ngのVHH72-Fc、またはヒトモノクローナル抗体で、16時間にわたりコーティングした。PBSで洗浄し、次いで、0.1%のTween-20を含有するPBSで洗浄した後、ウェルを、室温、5%の脱脂粉乳を含有するPBSで、1時間にわたりブロッキングし、20ngの単量体RBD(自社製のRBD-SD1-Avi)を、ウェルへと添加し、室温で、1時間にわたりインキュベートした。その後、0.5ug/mlのVHHを、ウェルへと添加し、室温で、1時間にわたりインキュベートした。PBSによる、2回にわたる洗浄、および2%の脱脂粉乳および0.05%のtween-20を含有するPBSによる、3回にわたる洗浄の後、マウス抗HISタグ抗体(Biorad)、およびHRPコンジュゲートヒツジ抗マウスIgG抗体(GE Helthcare)を使用して、結合しているVHHを検出した。
バイオレイヤー干渉法
Octet RED96システム(ForteBio)上の、バイオレイヤー干渉法を介して、VHH変異体の、SARS-CoV-2 RBDに対する結合反応速度について評価した。一価VHH変異体の、RBDに対するアフィニティーを測定するために、15μg/mlの単量体ヒトFc融合SARS-CoV-2_RBD-SD1(Wrappら、2020、前出)を、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー(ForteBio)上に固定化して、0.35~0.5nmの信号へと曝露した。二連の200nM VHHの会合(120秒間)および解離(480秒間)を、反応速度緩衝液中で測定した。解析の間に、再生緩衝液(10mMのグリシン、pH1.7)への、20秒間ずつ、3回にわたる曝露により、バイオセンサーを再生させた。データを、二重参照控除し、Octet Data Analysis software v9.0(ForteBio)により、互いに対してアライメントした。オフ速度(kdis)を、1:1モデルに当てはめた。
Octet RED96システム(ForteBio)上の、バイオレイヤー干渉法を介して、VHH変異体の、SARS-CoV-2 RBDに対する結合反応速度について評価した。一価VHH変異体の、RBDに対するアフィニティーを測定するために、15μg/mlの単量体ヒトFc融合SARS-CoV-2_RBD-SD1(Wrappら、2020、前出)を、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー(ForteBio)上に固定化して、0.35~0.5nmの信号へと曝露した。二連の200nM VHHの会合(120秒間)および解離(480秒間)を、反応速度緩衝液中で測定した。解析の間に、再生緩衝液(10mMのグリシン、pH1.7)への、20秒間ずつ、3回にわたる曝露により、バイオセンサーを再生させた。データを、二重参照控除し、Octet Data Analysis software v9.0(ForteBio)により、互いに対してアライメントした。オフ速度(kdis)を、1:1モデルに当てはめた。
Octet RED96システム(ForteBio)上の、バイオレイヤー干渉法を介して、SARS-CoV-2 RBDへの結合についての、VHH変異体間の競合を評価した。二価VHH72-hFc(50nM)を、AHC(anti-human IgG Fc capture)バイオセンサー(ForteBio)上に固定化するのに続き、抗原RBD-SD1_mFc(200nM)を、飽和するまで捕捉した。次いで、1μMのVHH変異体(320~400nmにおける吸光度スペクトルから外挿された濁度プロファイルを控除した後で、Trinean DropSense machine、Lunatic chipにより計算されたタンパク質濃度)との競合を、600秒間にわたり測定した。解析の間に、再生緩衝液(10mMのグリシン、pH1.7)への、20秒間ずつ、3回にわたる曝露により、バイオセンサーを再生させた。データを、二重参照控除し、Octet Data Analysis software v9.0(ForteBio)により、互いに対してアライメントした。
Saccharomyces cerevisiaeの表面上に提示された、サルベコウイルスRBDに結合する抗体についての、フローサイトメトリー解析
SARS-CoV2相同体のセットのRBDをコードする、pETcon酵母表面提示発現ベクターに基づく、プラスミドのプールは、Jesse Bloom博士により恵与された(Starrら、2020、Cell、182:1295~1310)。10ngスケールの電気穿孔により、このプールで、E.coli TOP10細胞を形質転換し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度LB寒天プレートへと播種した。単一クローンを選択し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度液体LB中で増殖させ、少量調製した。選択されたプラスミドを、全RBDコード配列をカバレッジするプライマーにより、サンガーシーケンシングし、あらゆる所望のRBD相同体が、配列検証単一クローンとしてピックアップされるまで、工程を反復した。加えて、SARS-CoV2のRBDのコード配列を、酵母コドン最適化gBlockとして注文し、ギブソンアセンブリーにより、pETconベクターへとクローニングした。プラスミドで、E.coliを形質転換し、プラスミドを少量調製し、上記で記載した通りに、配列を検証した。GietzおよびSchiestl(Gietzら、2007、Nature、Protocols、2:1~8および31~41)によるプロトコールに従い、選択されたpETcon RBDプラスミドのDNAで、Saccharomyces cerevisiaeのEBY100株を形質転換し、酵母ドロップアウト培地(SD寒天-トリプトファン-ウラシル)上に播種した。単一クローンを選択し、コロニーPCRにより、適正なインサート長について検証した。各RBD相同体の単一クローンを選択し、10mlの液体抑制培地(SRaf-ウラシル-トリプトファン)中、28℃で、一晩にわたり増殖させた。次いで、これらの前培養物を、50mlの液体誘導培地(SRaf/Gal-ウラシル-トリプトファン)へと、1ml当たりのOD600を0.67として希釈し戻し、16時間にわたり増殖させてから採取した。PBS中における洗浄の後、細胞を、1%のPFA中で固定し、PBSで、2回にわたり洗浄し、1%のBSAでブロッキングし、異なる濃度のVHHで染色した。抗体の結合は、Alexa fluor 633コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(Invitrogen)を使用して検出した。表面に提示されたmycタグ付けRBDの発現は、FITCコンジュゲートニワトリ抗myc抗体(Immunology Consultants Laboratory,Inc.)を使用して検出した。0.5%のBSAを含有するPBSによる、3回にわたる洗浄に続き、BD LSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を使用するフローサイトメトリーにより、細胞を解析した。結合は、RBD+(FITC+)細胞のAF647 MFIの、RBD-(FITC-細胞)のAF647 MFIに対する比として計算した。
SARS-CoV2相同体のセットのRBDをコードする、pETcon酵母表面提示発現ベクターに基づく、プラスミドのプールは、Jesse Bloom博士により恵与された(Starrら、2020、Cell、182:1295~1310)。10ngスケールの電気穿孔により、このプールで、E.coli TOP10細胞を形質転換し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度LB寒天プレートへと播種した。単一クローンを選択し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度液体LB中で増殖させ、少量調製した。選択されたプラスミドを、全RBDコード配列をカバレッジするプライマーにより、サンガーシーケンシングし、あらゆる所望のRBD相同体が、配列検証単一クローンとしてピックアップされるまで、工程を反復した。加えて、SARS-CoV2のRBDのコード配列を、酵母コドン最適化gBlockとして注文し、ギブソンアセンブリーにより、pETconベクターへとクローニングした。プラスミドで、E.coliを形質転換し、プラスミドを少量調製し、上記で記載した通りに、配列を検証した。GietzおよびSchiestl(Gietzら、2007、Nature、Protocols、2:1~8および31~41)によるプロトコールに従い、選択されたpETcon RBDプラスミドのDNAで、Saccharomyces cerevisiaeのEBY100株を形質転換し、酵母ドロップアウト培地(SD寒天-トリプトファン-ウラシル)上に播種した。単一クローンを選択し、コロニーPCRにより、適正なインサート長について検証した。各RBD相同体の単一クローンを選択し、10mlの液体抑制培地(SRaf-ウラシル-トリプトファン)中、28℃で、一晩にわたり増殖させた。次いで、これらの前培養物を、50mlの液体誘導培地(SRaf/Gal-ウラシル-トリプトファン)へと、1ml当たりのOD600を0.67として希釈し戻し、16時間にわたり増殖させてから採取した。PBS中における洗浄の後、細胞を、1%のPFA中で固定し、PBSで、2回にわたり洗浄し、1%のBSAでブロッキングし、異なる濃度のVHHで染色した。抗体の結合は、Alexa fluor 633コンジュゲート抗ヒトIgG抗体(Invitrogen)を使用して検出した。表面に提示されたmycタグ付けRBDの発現は、FITCコンジュゲートニワトリ抗myc抗体(Immunology Consultants Laboratory,Inc.)を使用して検出した。0.5%のBSAを含有するPBSによる、3回にわたる洗浄に続き、BD LSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を使用するフローサイトメトリーにより、細胞を解析した。結合は、RBD+(FITC+)細胞のAF647 MFIの、RBD-(FITC-細胞)のAF647 MFIに対する比として計算した。
Vero E6細胞上における、RBD競合アッセイ
最終濃度を、0.4μg/mLとして、マウスIgG Fc(Sino Biological)へと融合されたSARS-CoV-2 RBDを、1ug/mlの一価VHHと共にインキュベートし、室温で、20分間にわたりインキュベートするのに続き、氷上で、10分間にわたる、さらなるインキュベーションを行った。コンフルエンシー未満で増殖させたVeroE6細胞を、細胞解離緩衝液(Sigma)により解離させ、トリプシン処理にかけた。PBSで、1回の洗浄の後、細胞を、氷上、PBS中に1%のBSAでブロッキングした。残る、全てのステップもまた、氷上で実施した。RBD、およびVHHまたはVHH-Fc融合体を含有する混合物を、細胞へと添加し、1時間にわたりインキュベートした。その後、細胞を、0.5%のBSAを含有するPBSで、3回にわたり洗浄し、AF647コンジュゲートロバ抗マウスIgG抗体(Invitrogen)で、1時間にわたり染色した。0.5%のBSAを含有するPBSによる、3回にわたる、さらなる洗浄に続き、BD LSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を使用するフローサイトメトリーにより、細胞を解析した。
最終濃度を、0.4μg/mLとして、マウスIgG Fc(Sino Biological)へと融合されたSARS-CoV-2 RBDを、1ug/mlの一価VHHと共にインキュベートし、室温で、20分間にわたりインキュベートするのに続き、氷上で、10分間にわたる、さらなるインキュベーションを行った。コンフルエンシー未満で増殖させたVeroE6細胞を、細胞解離緩衝液(Sigma)により解離させ、トリプシン処理にかけた。PBSで、1回の洗浄の後、細胞を、氷上、PBS中に1%のBSAでブロッキングした。残る、全てのステップもまた、氷上で実施した。RBD、およびVHHまたはVHH-Fc融合体を含有する混合物を、細胞へと添加し、1時間にわたりインキュベートした。その後、細胞を、0.5%のBSAを含有するPBSで、3回にわたり洗浄し、AF647コンジュゲートロバ抗マウスIgG抗体(Invitrogen)で、1時間にわたり染色した。0.5%のBSAを含有するPBSによる、3回にわたる、さらなる洗浄に続き、BD LSRIIフローサイトメーター(BD Biosciences)を使用するフローサイトメトリーにより、細胞を解析した。
CoV偽型ウイルス中和アッセイ
複製欠損VSV偽型ウイルスを作出するために、SARS-CoV-1 SまたはSARS-CoV-2 Sをトランスフェクトされた、HEK293T細胞に、eGFPおよびホタルルシフェラーゼ発現カセットを含有する、複製欠損VSVベクター(BergerおよびZimmer、2011、PloS One、6:e25858)を接種した。37℃で、1時間にわたるインキュベーションの後、接種物を除去し、細胞を、PBSで洗浄し、抗VSV G mAb(ATCC)を補充した培地中で、16時間にわたりインキュベートした。次いで、偽型粒子を採取し、遠心分離により清澄化させた(Wrappら、2020、Cell、181:1004~1015)。VSV偽型中和実験のために、偽型ウイルスを、37℃で、30分間にわたり、異なる希釈率の、精製VHH、またはGFP結合性タンパク質(GBP:GFPに特異的なVHH)と共にインキュベートした。その後、インキュベートされた偽型ウイルスを、コンフルエンシー未満の、単層VeroE6細胞へと添加した。16時間後、細胞を、PBSで、1回洗浄し、受動溶解緩衝液(Promega)を使用して、細胞溶解物を調製した。形質導入効率は、Tecan infinite 200 proプレートリーダーを使用して、細胞溶解物中のGFP蛍光を測定することにより定量した。キャプション中に表示の通り、GFP蛍光は、非感染細胞およびPBSで処理された感染細胞のGFP蛍光、または各希釈系列の最低GFP蛍光値および最高GFP蛍光値を使用して正規化した。代替的に、感染は、PromegaルシフェラーゼアッセイシステムおよびGloMaxマイクロプレートルミノメーター(Promega)を使用して、ルシフェラーゼ活性を測定することにより定量した。IC50は、log(阻害剤)対応答(4パラメータ)の、非線形回帰曲線への当てはめにより計算した。
複製欠損VSV偽型ウイルスを作出するために、SARS-CoV-1 SまたはSARS-CoV-2 Sをトランスフェクトされた、HEK293T細胞に、eGFPおよびホタルルシフェラーゼ発現カセットを含有する、複製欠損VSVベクター(BergerおよびZimmer、2011、PloS One、6:e25858)を接種した。37℃で、1時間にわたるインキュベーションの後、接種物を除去し、細胞を、PBSで洗浄し、抗VSV G mAb(ATCC)を補充した培地中で、16時間にわたりインキュベートした。次いで、偽型粒子を採取し、遠心分離により清澄化させた(Wrappら、2020、Cell、181:1004~1015)。VSV偽型中和実験のために、偽型ウイルスを、37℃で、30分間にわたり、異なる希釈率の、精製VHH、またはGFP結合性タンパク質(GBP:GFPに特異的なVHH)と共にインキュベートした。その後、インキュベートされた偽型ウイルスを、コンフルエンシー未満の、単層VeroE6細胞へと添加した。16時間後、細胞を、PBSで、1回洗浄し、受動溶解緩衝液(Promega)を使用して、細胞溶解物を調製した。形質導入効率は、Tecan infinite 200 proプレートリーダーを使用して、細胞溶解物中のGFP蛍光を測定することにより定量した。キャプション中に表示の通り、GFP蛍光は、非感染細胞およびPBSで処理された感染細胞のGFP蛍光、または各希釈系列の最低GFP蛍光値および最高GFP蛍光値を使用して正規化した。代替的に、感染は、PromegaルシフェラーゼアッセイシステムおよびGloMaxマイクロプレートルミノメーター(Promega)を使用して、ルシフェラーゼ活性を測定することにより定量した。IC50は、log(阻害剤)対応答(4パラメータ)の、非線形回帰曲線への当てはめにより計算した。
ACE2/RBD相互作用について調べるための、AlphaLISA
VHHの系列希釈液(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製し、白色低結合性384ウェルマイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、Aviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:1nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDと混合した。組換えヒトACE-2-Fc(最終濃度0.2nM)を、混合物へと添加した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉した。ヒトACE-2-mFcタンパク質(Sino Biological;型番:10108-H05H)を、暗所内、室温で、1時間にわたる、さらなるインキュベーションにおいて、抗マウスIgG(Fc特異的)アクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL105C)上に捕捉した。ビーズ間の相互作用について、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価した。
VHHの系列希釈液(最終濃度を、90nM~0.04nMの間の範囲とする)を、アッセイ緩衝液(0.5%BSAおよび0.05%Tween-20を含有するPBS)中で作製し、白色低結合性384ウェルマイクロ滴定プレート(平底、Greiner;型番:781904)内で、Aviタグ(AcroBiosystems;型番:SPD-C82E9)(最終濃度:1nM)を介してビオチニル化された、SARS-CoV-2 RBDと混合した。組換えヒトACE-2-Fc(最終濃度0.2nM)を、混合物へと添加した。室温で、1時間にわたるインキュベーションの後、ドナービーズおよびアクセプタービーズを、0.025mLの最終容量中に、各々、20μg/mLの最終濃度まで添加した。RBDを、ストレプトアビジンコーティングAlpha Donorビーズ(Perkin Elmer;型番:6760002)上に捕捉した。ヒトACE-2-mFcタンパク質(Sino Biological;型番:10108-H05H)を、暗所内、室温で、1時間にわたる、さらなるインキュベーションにおいて、抗マウスIgG(Fc特異的)アクセプタービーズ(Perkin Elmer;型番:AL105C)上に捕捉した。ビーズ間の相互作用について、Ensight測定器上、680nmにおける照射、および615nmにおける読取りの後で評価した。
DMS(deep mutational scanning)
DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーによる、E.coliの形質転換:pETconベクター内で独立に作出された、2つのDMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーの、プラスミド少量調製物は、Jesse Bloom博士により恵与された(Starrら、2020、Cell、182、1295~1310、e20)。電気穿孔を介して、これらの少量調製物10ngで、E.coliのTOP10株を形質転換し、SOC培地中、37℃で、1時間にわたり回収することを可能とした。形質転換混合物を分割し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度LB培地を含有する、24.5cmx24.5cmの、大型バイオアッセイ用ディッシュ10枚の上に、プレート1枚当たりの予測密度を、クローン100,000個として播種した。一晩にわたる増殖の後、全てのコロニーを、プレートからスクレーピングし、カルベニシリンを補充した、300mlの低塩濃度LBへと、再懸濁させた。培養物を、2時間半にわたり増殖させてから、ペレット化させた。細胞ペレットを、滅菌超純水で、1回洗浄し、製造元の指示書に従い、QIAfilter Plasmid Giga prepキット(Qiagen)を介して、プラスミドを、抽出した。
DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーによる、E.coliの形質転換:pETconベクター内で独立に作出された、2つのDMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーの、プラスミド少量調製物は、Jesse Bloom博士により恵与された(Starrら、2020、Cell、182、1295~1310、e20)。電気穿孔を介して、これらの少量調製物10ngで、E.coliのTOP10株を形質転換し、SOC培地中、37℃で、1時間にわたり回収することを可能とした。形質転換混合物を分割し、カルベニシリンを補充した、低塩濃度LB培地を含有する、24.5cmx24.5cmの、大型バイオアッセイ用ディッシュ10枚の上に、プレート1枚当たりの予測密度を、クローン100,000個として播種した。一晩にわたる増殖の後、全てのコロニーを、プレートからスクレーピングし、カルベニシリンを補充した、300mlの低塩濃度LBへと、再懸濁させた。培養物を、2時間半にわたり増殖させてから、ペレット化させた。細胞ペレットを、滅菌超純水で、1回洗浄し、製造元の指示書に従い、QIAfilter Plasmid Giga prepキット(Qiagen)を介して、プラスミドを、抽出した。
DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーによる、S.cerevisiaeの形質転換:GietzおよびSchiestl(Gietzら、2007、Nature、Protocols、2:1~8および31~41)による、大スケールプロトコールに従い、結果として得られるプラスミド少量調製物10μgで、Saccharomyces cerevisiaeのEBY100株を形質転換した。形質転換体は、100mlの液体酵母ドロップアウト培地(SD-トリプトファン-ウラシル)中で、16時間にわたり選択した。次いで、培養物を、100mLの未使用SD-トリプトファン-ウラシルへと、1×OD600で希釈し戻し、さらに9時間にわたり、継代培養した。その後、培養物を、15%のグリセロール中に細胞1×108個のアリコート中で瞬時凍結させ、-80℃で保管した。
SARS-CoV2のWT RBDの、クローニングおよび形質転換:SARS-CoV2のRBDのコード配列を、酵母コドン最適化gBlockとして注文し、ギブソンアセンブリーにより、pETconベクターへとクローニングした。同様に、クローニング混合物を、E.coli TOP10細胞へと電気穿孔し、製造元の指示書に従い、Miniprepキット(Promega)を介して、プラスミドを抽出した。プラスミドを、全RBDコード配列をカバレッジするプライマーにより、サンガーシーケンシングした。最後に、GietzおよびSchiestl(Gietzら、2007、Nature、Protocols、2:1~8および31~41)による、小スケールプロトコールに従い、プラスミドで、Saccharomyces cerevisiaeのEBY100株を形質転換した。形質転換体は、酵母コロニーPCRを介して選択した。
ACE2についての、DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーの前分取:各ライブラリーのアリコート1つずつを融解させ、10mlの液体抑制培地(SRaf-ウラシル-トリプトファン)中、28℃で、一晩にわたり増殖させた。加えて、SARS-CoV2に由来するWT RBDを発現させる、pETconプラスミドを含有する、対照EBY100株を、10mlの液体抑制培地中に接種し、28℃で、一晩にわたり増殖させた。次いで、これらの前培養物を、50mlの液体誘導培地(SRaf/Gal-ウラシル-トリプトファン)へと、1ml当たりのOD600を0.67として希釈し戻し、16時間にわたり増殖させてから採取した。
細胞ペレットを、洗浄緩衝液(緩衝液50ml当たり、1倍濃度のPBS+1mMのEDTA、pH7.2+Complete Inhibitor EDTA-free tablet(Roche)1錠)で、3回にわたり洗浄し、1ml当たりのOD600を8として、染色緩衝液(洗浄緩衝液+0.5mg/mlのウシ血清アルブミン)中に9.09nMのhACE2-muFc(Sino Biological)により、回転ホイール上、4℃で、1時間にわたり染色した。細胞を、染色緩衝液で、3回にわたり洗浄し、1:100の抗cmyc-FITC(Immunology Consultants Lab)、1:1000の抗マウスIgG-AF568(Molecular Probes)、および1:200のL/D eFluor506(Thermo Fisher Scientific)により、回転ホイール上、4℃で、1時間にわたり染色した。細胞を、染色緩衝液で、3回にわたり洗浄し、35μmの細胞ストレーナー上で濾過してから、FACSMelody(BD Biosciences)上で分取した。ACE2+細胞を捕捉する選択ゲートは、コンペンセーションの後、非染色対照および単一染色対照のうち、最大で0.1%の細胞が、バックグラウンドを上回って現れるように設定した。ライブラリー1つ当たり、約250万個のACE2+細胞を、各々、2倍濃度のYPAD+1%のBSAでコーティングされた、5mlポリプロピレンチューブ内に回収した。
分取された細胞は、28℃で、72時間にわたり、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(Thermo Fisher Scientific)を伴う、液体SD-トリプトファン-ウラシル培地中に回収し、15%のグリセロール中のOD600を9単位とするアリコート中、-80℃で瞬時凍結させた。
分取された細胞は、28℃で、72時間にわたり、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(Thermo Fisher Scientific)を伴う、液体SD-トリプトファン-ウラシル培地中に回収し、15%のグリセロール中のOD600を9単位とするアリコート中、-80℃で瞬時凍結させた。
ACE2分取DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリー上における、Nanobody回避突然変異体の分取:各ライブラリーの、ACE2分取アリコート1つずつを融解させ、10mlの液体抑制培地(SRaf-ウラシル-トリプトファン)中、28℃で、一晩にわたり増殖させた。加えて、SARS-CoV2に由来するWT RBDを発現させる、pETconプラスミドを含有する、対照EBY100株を、10mlの液体抑制培地中に接種し、28℃で、一晩にわたり増殖させた。次いで、これらの前培養物を、50mlの液体誘導培地(SRaf/Gal--ウラシル-トリプトファン)へと、1ml当たりのOD600を0.67として希釈し戻し、16時間にわたり増殖させてから採取した。
細胞ペレットを、洗浄緩衝液(作製したてで、滅菌濾過された緩衝液50ml当たり、1倍濃度のPBS+1mMのEDTA、pH7.2+Complete Inhibitor EDTA-free tablet(Roche)1錠)で、3回にわたり洗浄し、1ml当たりのOD600を8として、染色緩衝液(洗浄緩衝液+0.5mg/mlのウシ血清アルブミン)中に染色されたNanobodyごとの特異的濃度により、回転ホイール上、4℃で、1時間にわたり染色した。とりわけ、本発明者らは、VHH72h1 S56Aについて、400ng/mlで、VHH3.117(エピトープマップ)について、100ng/mlで染色し、VHH89(エピトープマップ)について、10ng/mlで染色した。予備実験では、これらの濃度は、非突然変異RBDを提示する酵母細胞に対する最大半量(50%)の結合を結果としてもたらすと決定した。単量体構築物のための染色プロトコールは、以下の通りである:細胞を、染色緩衝液で、3回にわたり洗浄し、1:2000のマウス抗His(Biorad)により、回転ホイール上、4℃で、1時間30分にわたり染色した。細胞を、染色緩衝液で、3回にわたり洗浄し、1:100の抗cmyc-FITC(Immunology Consultants Lab)、1:1000の抗マウスIgG-AF568(Molecular Probes)、および1:200のL/D eFluor506(Thermo Fisher Scientific)により、回転ホイール上、4℃で、1時間にわたり染色した。染色の後、細胞を、染色緩衝液で、3回にわたり洗浄し、35μmの細胞ストレーナー上で濾過してから、FACSMelody(BD Biosciences)上で分取した。ゲーティングは、コンペンセーションの後、完全染色WT RBD対照のうち、最大で0.1%の細胞が、選択ゲート内に現れるように選び出した。ライブラリー1つ当たり、150,000~350,000個の間、または30,000~200,000個の間(実施例28)の回避細胞を、各々、2倍濃度のYPAD+1%のBSAでコーティングされた、5mlポリプロピレンチューブ内に回収した。
分取された細胞は、28℃で、16時間にわたり、100U/mlペニシリンおよび100μg/mlストレプトマイシン(Thermo Fisher Scientific)を補充された、液体SD-トリプトファン-ウラシル培地中に回収した。
Nanobody回避分取DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーに対する、DNA抽出およびIlluminaシーケンシング:製造元の指示書に従い、Zymoprep yeast plasmid miniprep IIキット(Zymo Research)を使用するが、Zymolyase酵素を伴うインキュベーションを延長(2時間)し、Zymolyaseによるインキュベーションの後に、液体窒素中の凍結-融解サイクルを追加することを例外として、分取された細胞から、プラスミドを抽出した。
Nanobody回避分取DMS(deep mutational scanning)SARS-CoV2 RBDライブラリーに対する、DNA抽出およびIlluminaシーケンシング:製造元の指示書に従い、Zymoprep yeast plasmid miniprep IIキット(Zymo Research)を使用するが、Zymolyase酵素を伴うインキュベーションを延長(2時間)し、Zymolyaseによるインキュベーションの後に、液体窒素中の凍結-融解サイクルを追加することを例外として、分取された細胞から、プラスミドを抽出した。
試料インデックス、および残りのIlluminaアダプター配列を付加するように、KAPA HiFi HotStart ReadyMixを使用して、抽出されたプラスミドに対して、NEBNext UDIプライマーを使用するPCR(20サイクル)を実施した。PCR試料を、CleanNGS磁気ビーズ(CleanNA)を使用して、1回精製し、AMPure磁気ビーズ(Beckman Coulter)を使用して、1回精製した。0.1倍濃度のTE緩衝液15μl中で、断片を溶出させた。High Sensitivity NGSキット(DNF-474、Advanced Analytical)を、12-capillary Fragment Analyzer(Advanced Analytical)上で使用して、サイズ分布について評価した。NovaSeq 6000上で、VIB Nucleomics Core(Leuven、Belgium)により、100bpの単一末端シーケンシングを実施した。
突然変異の回避プロファイルを使用する、シーケンシングデータの解析、およびエピトープの計算
https://github.com/jbloomlab/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodiesにおいて入手可能なコードを、補正を施して使用して、Greaneyら、2021(Cell Host Microbe、29:44~57)により記載されている通りに、ディープシーケンシングリードを加工した。略述すると、dms変異体パッケージ(0.8.6)を使用して、ヌクレオチドバーコード、およびそれらの対応する突然変異をカウントした。各バーコードについての回避比率は、回避変異体についての、エンリッチメント前におけるリードの比率により除された、エンリッチメント後におけるリードの比率として規定した。公表されたデータ(Starrら、2020、Cell、182:1295~1310)に基づき、信頼できない程度に低値のカウントを除外し、十分なRBDの発現、およびACE2への結合を伴う変異体を保持するように、結果として得られる変異体をフィルタリングする。いくつかの突然変異を伴う変異体について、グローバルエピスタシスモデルにより、個別の突然変異の影響を推定し、少なくとも1つの単一突然変異体において観察されず、全体でも、2つの変異体において観察されない突然変異を除外した。結果として得られる回避測定値は、二連の実験の間における相関が良好であったので、ライブラリーにわたる平均を、さらなる解析のために使用した。各Nanobodyについて、最も顕著な回避部位を決定するために、所与のNanobodyについて、全ての位置にわたり、回避部位総数が、>10×[全ての部位にわたる中央値]であり、また、回避部位総数の最大値の少なくとも10%でもある、RBD位置を同定した。
https://github.com/jbloomlab/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodiesにおいて入手可能なコードを、補正を施して使用して、Greaneyら、2021(Cell Host Microbe、29:44~57)により記載されている通りに、ディープシーケンシングリードを加工した。略述すると、dms変異体パッケージ(0.8.6)を使用して、ヌクレオチドバーコード、およびそれらの対応する突然変異をカウントした。各バーコードについての回避比率は、回避変異体についての、エンリッチメント前におけるリードの比率により除された、エンリッチメント後におけるリードの比率として規定した。公表されたデータ(Starrら、2020、Cell、182:1295~1310)に基づき、信頼できない程度に低値のカウントを除外し、十分なRBDの発現、およびACE2への結合を伴う変異体を保持するように、結果として得られる変異体をフィルタリングする。いくつかの突然変異を伴う変異体について、グローバルエピスタシスモデルにより、個別の突然変異の影響を推定し、少なくとも1つの単一突然変異体において観察されず、全体でも、2つの変異体において観察されない突然変異を除外した。結果として得られる回避測定値は、二連の実験の間における相関が良好であったので、ライブラリーにわたる平均を、さらなる解析のために使用した。各Nanobodyについて、最も顕著な回避部位を決定するために、所与のNanobodyについて、全ての位置にわたり、回避部位総数が、>10×[全ての部位にわたる中央値]であり、また、回避部位総数の最大値の少なくとも10%でもある、RBD位置を同定した。
S1部排出アッセイ
抗体またはVHHを、10μg/mlの最終濃度で、スパイクを発現しないか、またはSARS-CoV-2スパイクを発現するRaji細胞100万個へと添加した。抗体-細胞混合物を、37℃および5%のCO2で、30分間または1時間にわたりインキュベートした。インキュベーションの後、細胞を、遠心分離によりペレット化させ、上清を、新鮮なチューブへと移し、細胞ペレットを、RIPA溶解緩衝液(50mMのTris-HCl pH8.0、100mMのNaCl、1mMのEDTA、1mMのEGTA、0.1%のSDS、1%のNP-40)により溶解させた。上清と、溶解物との20μlの試料を、8%のSDS-PAGEゲル上で分離し、ニトロセルロース膜へとエレクトロブロッティングした。膜を、4%の脱脂粉乳によりブロッキングし、ウサギ抗SARS-S1抗体(1/1000、Sino biologics、40591-T62)に続き、抗ウサギIgG-HRP(1/2000、GE Healthcare、NA934V)により染色し、Pierce(商標)ECL Western Blotting Substrate(Thermofisher Scientific)を使用して現像した。
抗体またはVHHを、10μg/mlの最終濃度で、スパイクを発現しないか、またはSARS-CoV-2スパイクを発現するRaji細胞100万個へと添加した。抗体-細胞混合物を、37℃および5%のCO2で、30分間または1時間にわたりインキュベートした。インキュベーションの後、細胞を、遠心分離によりペレット化させ、上清を、新鮮なチューブへと移し、細胞ペレットを、RIPA溶解緩衝液(50mMのTris-HCl pH8.0、100mMのNaCl、1mMのEDTA、1mMのEGTA、0.1%のSDS、1%のNP-40)により溶解させた。上清と、溶解物との20μlの試料を、8%のSDS-PAGEゲル上で分離し、ニトロセルロース膜へとエレクトロブロッティングした。膜を、4%の脱脂粉乳によりブロッキングし、ウサギ抗SARS-S1抗体(1/1000、Sino biologics、40591-T62)に続き、抗ウサギIgG-HRP(1/2000、GE Healthcare、NA934V)により染色し、Pierce(商標)ECL Western Blotting Substrate(Thermofisher Scientific)を使用して現像した。
CHO細胞内における、VHH-Fcタンパク質の産生
合成遺伝子のクローニング:全ての遺伝子は、IDTにおいてgBlockとして合成を注文した。着荷したら、gBlockを、超純水中に、20ng/μLの濃度で可溶化させた。NEBNext-dA-tailing module(NEB)を使用して、gBlockをAテール付加し、CleanPCR磁気ビーズ(CleanNA)を使用して、これを精製し、pcDNA3.4-TOPOベクター(ThermoFisher)内に挿入した。陽性クローンのORFを、全シーケンシングし、NucleoBond Xtra Midiキット(Machery-Nagel)を使用して、選択されたクローンのpDNAを調製した。
合成遺伝子のクローニング:全ての遺伝子は、IDTにおいてgBlockとして合成を注文した。着荷したら、gBlockを、超純水中に、20ng/μLの濃度で可溶化させた。NEBNext-dA-tailing module(NEB)を使用して、gBlockをAテール付加し、CleanPCR磁気ビーズ(CleanNA)を使用して、これを精製し、pcDNA3.4-TOPOベクター(ThermoFisher)内に挿入した。陽性クローンのORFを、全シーケンシングし、NucleoBond Xtra Midiキット(Machery-Nagel)を使用して、選択されたクローンのpDNAを調製した。
CHOへのトランスフェクション、およびタンパク質の精製プロトコール:製造元のプロトコールに従い、VHH-Fcタンパク質を、ExpiCHO-STM細胞(ThermoFisher Scientific)内で発現させた。略述すると、ExpiFectamine(商標)CHO試薬を使用して、37℃および8%のCO2で増殖させた、1mL当たりの細胞6×106個の培養物25mLに、20μgのpcDNA3.3-VHH72-FcプラスミドDNAをトランスフェクトした。トランスフェクションの1日後、150μLのExpiCHO(商標)エンハンサー、および4mLのExpiCHO(商標)フィードを、細胞へと添加し、培養物を、32℃および5%のCO2で、さらにインキュベートした。トランスフェクション後5日目に、細胞を、再度フィードした。細胞の生存率が、75%を下回ったら、速やかに、産生物を回収した。VHH-Fcタンパク質を精製するために、上清を、5mLのMAbSelect SuReカラム(GE Healthcare)上にロードした。非結合タンパク質を、マッキルベイン緩衝液pH7.2で洗い流し、マッキルベイン緩衝液pH3を使用して、結合しているタンパク質を溶出させた。溶出の直後、30%(v/v)の飽和Na3PO4緩衝液を使用して、タンパク質含有画分を中和した。次に、これらの画分をプールし、PBS pH7.4との緩衝液交換のために、HiPrep Desaltingカラム上にロードした。
Saccharomyces cerevisiaeの表面上に提示された、サルベコウイルスRBDに結合する抗体について調べるための、酵母細胞ELISA:クレード1、クレード2、およびクレード3の、多様なサルベコウイルスのRBDを発現する、固定酵母細胞を、上記で記載した通りに調製し、PBS中で、ELISAプレート(type II、F96 Maxisorp、Nuc)をコーティングして、約10~20%のコンフルエンシーを得た。PBSで、2回にわたる洗浄の後、細胞を、室温、3%のH2O2で、15分間にわたり処理して、酵母ペルオキシダーゼを不活化させた。その後、プレートを、PBSで、3回にわたり洗浄し、0.1%のTween-20を含有するPBSで、1回洗浄した。2%のBSAによる、1時間にわたるブロッキングの後、VHH-Fcタンパク質またはHAタグ付けVHHの系列希釈液を、0.5%のBSAおよび0.05%のTween-20を含有するPBS中で調製し、細胞へと添加し、90分間にわたりインキュベートすることを可能とした。PBSによる、2回にわたる洗浄、および0.5%のBSAおよび0.05%のTween-20を含有するPBSによる、3回にわたる洗浄の後、マウス抗HAタグ抗体(12CA5、Sigma)、およびHRPコンジュゲートヒツジ抗マウスIgG抗体(GE Helthcare)を使用して、結合しているVHHを検出した。結合しているVHH-Fcは、HRPコンジュゲートウサギ抗ヒトIgG血清(Sigma、A8792)を使用して検出した。洗浄の後、50μLのTMB基質(テトラメチルベンジジン、BD OptETA)を、プレートへと添加し、50μLの1MのH2SO4を添加することにより、反応を停止させた。450nMにおける吸光度は、iMark Microplate Absorbance Reader(Bio Rad)により測定した。非線形回帰を使用して、曲線への当てはめを実施した(Graphpad 8.0)。
SARS-CoV-2変異株の、RBD突然変異を含有するスパイクタンパク質を発現させる、VSVdelG偽型ウイルス粒子を作製するための、スパイクタンパク質発現ベクターの作出
SARS-CoV-2変異株のRBD突然変異を含有する、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のための、pCG1発現ベクターは、製造元の指示書(Aligent)に従い、適切なプライマーを使用する、QuickChange突然変異誘発を介して、特異的RBD突然変異を逐次的に導入することにより、pcG1-SARS-2-Sdel18ベクターから作出した。オミクロンBA.1変異株のための、pCG1-SARS-2-Sdel18発現ベクターのために、(A67V、Δ69~70、T95I、G142D、Δ143~145、N211I、Δ212、ins215EPE、G339D、S371L、S373P、S375F、K417N、N440K、G446S、S477N、T478K、E484A、Q493R、G496S、Q498R、N501Y、Y505H、T547K、D614G、H655Y、N679K、P681H、N764K、D796Y、N856K、Q954H、N969K、L981F)により規定される、BA.1突然変異と、これらを挟む、BamHIおよびSalIの制限部位とを含有するコドン最適化スパイクタンパク質ヌクレオチド配列を、Geneart(Thermo Fisher Scientific)に注文し、BamHI/SalI断片として、pCG1ベクター内にクローニングした。シーケンシングの後、Qiagen plasmidキットを使用して、適正なスパイクコード配列を含有するクローンを調製した。使用の前に、調製されたpCG1ベクターのスパイクコード配列を、サンガーシーケンシングにより確認した。
SARS-CoV-2変異株のRBD突然変異を含有する、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のための、pCG1発現ベクターは、製造元の指示書(Aligent)に従い、適切なプライマーを使用する、QuickChange突然変異誘発を介して、特異的RBD突然変異を逐次的に導入することにより、pcG1-SARS-2-Sdel18ベクターから作出した。オミクロンBA.1変異株のための、pCG1-SARS-2-Sdel18発現ベクターのために、(A67V、Δ69~70、T95I、G142D、Δ143~145、N211I、Δ212、ins215EPE、G339D、S371L、S373P、S375F、K417N、N440K、G446S、S477N、T478K、E484A、Q493R、G496S、Q498R、N501Y、Y505H、T547K、D614G、H655Y、N679K、P681H、N764K、D796Y、N856K、Q954H、N969K、L981F)により規定される、BA.1突然変異と、これらを挟む、BamHIおよびSalIの制限部位とを含有するコドン最適化スパイクタンパク質ヌクレオチド配列を、Geneart(Thermo Fisher Scientific)に注文し、BamHI/SalI断片として、pCG1ベクター内にクローニングした。シーケンシングの後、Qiagen plasmidキットを使用して、適正なスパイクコード配列を含有するクローンを調製した。使用の前に、調製されたpCG1ベクターのスパイクコード配列を、サンガーシーケンシングにより確認した。
タンパク質についての質量分析
無傷VHH-Fcタンパク質(10μg)を、まず、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP;10mM)により、37℃で、30分間にわたり還元し、この後で、還元されたタンパク質を、LTQ Orbitrap XL質量分析計(Thermo Fisher Scientific)へとオンライン接続された、Ultimate 3000 HPLCシステム(Thermo Fisher Scientific、Bremen、Germany)上で分離した。略述すると、約8μgのタンパク質を、Zorbax 300SB-C18カラム(5μm、300Å、内径×全長:1×250mm;Agilent Technologies)上に注入し、100μl/分の流量で、30分間にわたり、溶媒Bについて、5%~80%の勾配(溶媒A:水中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸;溶媒B:アセトニトリル中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸)を使用して分離した。カラム温度は、60℃に維持した。溶出タンパク質を、以下のパラメータ:スプレー電圧を、4.2kVとし、表面誘起解離を、30Vとし、キャピラリー温度を、325℃とし、キャピラリー電圧を、35Vとし、ステルスガス流量を、7(任意単位)とするパラメータを使用する、ESI供給源を伴う、質量分析計内に、直接スプレーした。質量分析計は、プロファイルモードにおける分解能を、100,000とし(m/zを400としたとき)、質量範囲を、600~4000m/zとする、Orbitrap解析器を使用して、MS1モードで作動させた。Xtractデコンボリューションアルゴリズムを使用する、BioPharma Finder(商標)3.0ソフトウェア(Thermo Fisher Scientific)により、結果として得られるMSスペクトルをデコンボリューションした(同位体分解スペクトル)。デコンボリューションされたスペクトルを、手作業でアノテーションした。
無傷VHH-Fcタンパク質(10μg)を、まず、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP;10mM)により、37℃で、30分間にわたり還元し、この後で、還元されたタンパク質を、LTQ Orbitrap XL質量分析計(Thermo Fisher Scientific)へとオンライン接続された、Ultimate 3000 HPLCシステム(Thermo Fisher Scientific、Bremen、Germany)上で分離した。略述すると、約8μgのタンパク質を、Zorbax 300SB-C18カラム(5μm、300Å、内径×全長:1×250mm;Agilent Technologies)上に注入し、100μl/分の流量で、30分間にわたり、溶媒Bについて、5%~80%の勾配(溶媒A:水中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸;溶媒B:アセトニトリル中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸)を使用して分離した。カラム温度は、60℃に維持した。溶出タンパク質を、以下のパラメータ:スプレー電圧を、4.2kVとし、表面誘起解離を、30Vとし、キャピラリー温度を、325℃とし、キャピラリー電圧を、35Vとし、ステルスガス流量を、7(任意単位)とするパラメータを使用する、ESI供給源を伴う、質量分析計内に、直接スプレーした。質量分析計は、プロファイルモードにおける分解能を、100,000とし(m/zを400としたとき)、質量範囲を、600~4000m/zとする、Orbitrap解析器を使用して、MS1モードで作動させた。Xtractデコンボリューションアルゴリズムを使用する、BioPharma Finder(商標)3.0ソフトウェア(Thermo Fisher Scientific)により、結果として得られるMSスペクトルをデコンボリューションした(同位体分解スペクトル)。デコンボリューションされたスペクトルを、手作業でアノテーションした。
質量分析によるペプチドマッピング
VHH-Fcタンパク質(15μg)を、50mMの重炭酸トリエチルアンモニウム(pH8.5)で、100μlの容量まで希釈した。まず、ジチオトレイトール(DTT;5mM)により、55℃で、30分間にわたり、タンパク質のジスルフィド結合を還元し、ヨードアセトアミド(IAA;10mM)により、室温(暗所内)で、15分間にわたりアルキル化した。次いで、タンパク質を、LysCエンドプロテイナーゼ(0.25μg;NEB)により、37℃で、4時間にわたり消化するのに続き、シーケンシンググレードのトリプシン(0.3μg;Promega)により、37℃で、16時間にわたり消化した。消化の後、トリフルオロ酢酸を、1%の最終濃度まで添加した。LC-MS解析の前に、Pierce(商標)C18 Spin Columns(Thermo Fisher Scientific)を使用して、試料を脱塩した。まず、スピンカラムを、50%のアセトニトリル(2倍濃度)400μlにより活性化させ、5%のアセトニトリル(2倍濃度)中に0.5%のトリフルオロ酢酸により平衡化させ、この後、試料を、C18樹脂の上に、ゆっくりと添加した。各試料のフロースルーを、同じスピンカラム上に、4回にわたり再適用して、ペプチドの、樹脂への結合を最大化させた。5%のアセトニトリル(2倍濃度)中に0.5%のトリフルオロ酢酸200μlによる、樹脂の洗浄の後、70%のアセトニトリル20μlにより、ペプチドを、2回にわたり溶出させた。脱塩ペプチド試料を、乾燥させ、2%のアセトニトリル中に、0.1%のトリフルオロ酢酸50μl中で再懸濁させた。
VHH-Fcタンパク質(15μg)を、50mMの重炭酸トリエチルアンモニウム(pH8.5)で、100μlの容量まで希釈した。まず、ジチオトレイトール(DTT;5mM)により、55℃で、30分間にわたり、タンパク質のジスルフィド結合を還元し、ヨードアセトアミド(IAA;10mM)により、室温(暗所内)で、15分間にわたりアルキル化した。次いで、タンパク質を、LysCエンドプロテイナーゼ(0.25μg;NEB)により、37℃で、4時間にわたり消化するのに続き、シーケンシンググレードのトリプシン(0.3μg;Promega)により、37℃で、16時間にわたり消化した。消化の後、トリフルオロ酢酸を、1%の最終濃度まで添加した。LC-MS解析の前に、Pierce(商標)C18 Spin Columns(Thermo Fisher Scientific)を使用して、試料を脱塩した。まず、スピンカラムを、50%のアセトニトリル(2倍濃度)400μlにより活性化させ、5%のアセトニトリル(2倍濃度)中に0.5%のトリフルオロ酢酸により平衡化させ、この後、試料を、C18樹脂の上に、ゆっくりと添加した。各試料のフロースルーを、同じスピンカラム上に、4回にわたり再適用して、ペプチドの、樹脂への結合を最大化させた。5%のアセトニトリル(2倍濃度)中に0.5%のトリフルオロ酢酸200μlによる、樹脂の洗浄の後、70%のアセトニトリル20μlにより、ペプチドを、2回にわたり溶出させた。脱塩ペプチド試料を、乾燥させ、2%のアセトニトリル中に、0.1%のトリフルオロ酢酸50μl中で再懸濁させた。
LC-MS/MS解析のために、5μlの脱塩ペプチド試料を、自社製のC18カラム(ReprosilPur C18(Dr.Maisch)、5μm、内径×全長:0.25×200mm)上に注入し、3μl/分の流量で、30分間にわたり、溶媒Bについて、0%~70%の勾配(溶媒A:水中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸;溶媒B:70%のアセトニトリル中に、0.1%のギ酸、および0.05%のトリフルオロ酢酸)を使用して分離した。カラム温度は、40℃に維持した。溶出タンパク質を、以下のパラメータ:スプレー電圧を、4.2kVとし、キャピラリー温度を、275℃とし、キャピラリー電圧を、35Vとし、ステルスガス流量を、5(任意単位)とするパラメータを使用する、ESI供給源を伴う、LTQ Orbitrap XL質量分析計内に、直接スプレーした。質量分析計は、各MSスキャンにおいて、3つの最も豊富なイオンについて、MSサーベイスキャンと、MS/MSフラグメンテーションスキャンとを、自動的に切り替える、データ依存モードで作動させた。各MSスキャン(m/zを、250~3000とする)に続き、所定の基準(最小シグナルを、5000カウントとし、割り当てられなかった前駆体、および単一の電荷前駆体を除外する)を満たす、最大で、3段のMS/MSスキャン(単離域を、3Daとし、CID衝突エネルギーを、35%とし、活性化時間を、30ミリ秒とする)を行った。前駆体イオンを、30秒間の時間枠内における、2回にわたる選択後の、60秒間にわたるMS/MS選択から除外した。
結果として得られるMS/MSスペクトルを、BioPharma Finder(商標)3.0ソフトウェア(Thermo Fisher Scientific)により解析し、適切なタンパク質配列へとマッピングした。ペプチドを同定するために、以下のパラメータ:7000Daの最大ペプチド質量、5ppmの質量精度、および0.80の最小信頼性を使用した。システインのカルバミドメチル化を、固定修飾として設定した。アスパラギンおよびグルタミンの脱アミド化、N末端グルタミンによるピログルタミン酸の形成、リシンの糖化、ならびにメチオニンおよびトリプトファンの酸化を、可変修飾として設定した。グリコシル化修飾の検索を可能とした(CHO特異的)。ペプチド1つ当たりの可変修飾の最大数を、3に設定した。
cryoEMによる、SC2-VHH3.89複合体およびSC2-VHH3.117複合体の構造決定
試料の調製およびデータの収集:スパイクタンパク質-VHH複合体の構造決定のために、VHH3.89またはVHH3.117を、1.3倍のモル過剰量で、Wuhan SARS-CoV-2ウイルスの、組換えHexaPro安定化スパイクタンパク質(スパイク6P)へと添加した。ELMOグロー放電システム(Corduan Technologies)内、11mAおよび0.3ミリバールで、1分間にわたり、Quantifoil R.2.1 Cu400 holey carbonグリッドにグロー放電した。
試料の調製およびデータの収集:スパイクタンパク質-VHH複合体の構造決定のために、VHH3.89またはVHH3.117を、1.3倍のモル過剰量で、Wuhan SARS-CoV-2ウイルスの、組換えHexaPro安定化スパイクタンパク質(スパイク6P)へと添加した。ELMOグロー放電システム(Corduan Technologies)内、11mAおよび0.3ミリバールで、1分間にわたり、Quantifoil R.2.1 Cu400 holey carbonグリッドにグロー放電した。
CP3 cryoplunger(Gatan)を使用して、cryo-EM試料を調製した。0.72mg/mlのスパイク6P-VHH複合体2μlを、グリッド上に適用し、95%の相対周囲湿度で、両側から、ワットマンNo.2濾紙により、2秒間にわたりブロッティングし、液体エタン中、-176℃でプランジ凍結させ、液体窒素中で保管してから、データ収集を行った。
名目拡大率を、60,000とし、対応する較正ピクセルサイズを、0.76Åとし、カウンティングモードで作動させられる、Gatan K3直接型電子検出器を使用してcryo-EM画像を、JEOL CryoARM 300顕微鏡上で回収した。データ収集のために、1フレーム当たり1.06e-×Å-2の電子線量で、3.112秒間にわたる露出を、60フレームへと線量分割した。焦点ぼけは、-0.9~-2.2μmの間で変動した。このようにして、12915および15663枚のゼロ損失顕微鏡写真を、スパイク6P-VHH3.89複合体およびスパイク6P-VHH3.117複合体のそれぞれについて記録した。
名目拡大率を、60,000とし、対応する較正ピクセルサイズを、0.76Åとし、カウンティングモードで作動させられる、Gatan K3直接型電子検出器を使用してcryo-EM画像を、JEOL CryoARM 300顕微鏡上で回収した。データ収集のために、1フレーム当たり1.06e-×Å-2の電子線量で、3.112秒間にわたる露出を、60フレームへと線量分割した。焦点ぼけは、-0.9~-2.2μmの間で変動した。このようにして、12915および15663枚のゼロ損失顕微鏡写真を、スパイク6P-VHH3.89複合体およびスパイク6P-VHH3.117複合体のそれぞれについて記録した。
EM画像のプロセシング:線量分割動画を、RELION 4.0 Betaにインポートし、RELIONにより独自に(CPUベースで)実装されたUCSF motioncor2プログラムを使用して、モーション補正した。CTFFIND-4.1.14を使用して、CTF(contrast transfer function)パラメータを推定した。自動ピッキングのための参照画像は、LoGベースの自動ピッキングに続き、二次元分類を使用して、顕微鏡写真1000枚のサブセットをピッキングすることにより作成した。これらの参照画像を、全データセットに対する、テンプレートベースのピッキングのために使用する結果として、切出しサイズを576ピクセルとして抽出され、144ピクセルへとビニングされた、スパイク6P-VHH3.89複合体およびスパイク6P-VHH3.117複合体のそれぞれについて、粒子1894336個および6777098個のピッキングをもたらした。連続3ラウンドにわたる二次元分類を実施して、粒子スタックをクリーニングする結果として、スパイク6P-VHH3.89複合体およびスパイク6P-VHH3.117複合体のそれぞれについて、クリーニングされた粒子スタック内の残りの粒子398264個および239918個をもたらした。これらの残りの粒子を再抽出し、288ピクセルへとビニングし、6つの初期3Dモデルを作成した。各複合体について、最も良好に3Dクラスに属する粒子を、ビニングせずに再抽出し、3サイクルにわたる、連続的三次元自動リファインメント、CTFリファインメント、およびアライメントを伴わない分類にかけた。スパイク6P-VHH3.89複合体について、分類の最終ラウンド、および三次元自動リファインメントに続くポストプロセシングの後に、粒子222258個が残る結果として、0.143のFSC(Fourier shell correlation)基準に従い、名目分解能を3.1Åとするマップをもたらした。スパイク6P-VHH3.117複合体について、分類の最終ラウンド、および三次元自動リファインメントに続くポストプロセシングの後に、粒子183857個が残る結果として、分解能を3.1Åとするマップをもたらした。
Claims (32)
- サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(SPRBD)に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Thr393(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser393)、Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Val395、またはTyr396のうちの、少なくとも1つ;および
・配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、Arg466、またはArg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)のうちの、少なくとも1つ
に結合することを特徴とするサルベコウイルス結合剤。 - 少なくとも、アミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、およびTyr396に結合する、請求項1に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Lys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、Phe464(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Tyr464)、Glu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、またはArg466のうちの、少なくとも1つに結合する、請求項1または2に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Ser514、Glu516、またはLeu518のうちの、少なくとも1つにさらに結合する、請求項1~3のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 少なくとも、アミノ酸Ser514およびGlu516に結合する、請求項4に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Arg355に、さらに結合する、請求項1~5のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- サルベコウイルススパイクタンパク質受容体結合ドメイン(SPRBD)に結合し、サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、アンジオテンシン転換酵素2(ACE2)の、SPRBDへの結合を可能とし、少なくとも、SARS-CoV-2およびSARS-CoV-1を中和し、配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質のアミノ酸Asn394(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Ser394)、Tyr396、Phe464、Ser514、Glu516、およびArg355のうちの、少なくとも1つ、または優先順位が増大する順に、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つに結合し;
任意選択で、アミノ酸Arg357(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Lys357)、および/またはLys462(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Arg462)、および/またはGlu465(または、代替的に、一部のサルベコウイルスでは、Gly465)、および/またはArg466、および/またはLeu518にさらに結合する
ことを特徴とするサルベコウイルス結合剤。 - 配列番号30において規定された、SARS-CoV-2スパイクタンパク質の、N439、K417、S477、L452、T478、E484、P384、N501、および/またはD614位において、突然変異を含む、SARS-CoV-2変異株を中和する、請求項1~7のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 偽型ウイルス中和アッセイにおいて、10μg/mLまたはこれ未満のIC50で、SARS-CoV-2、および/またはSARS-CoV-2変異株、および/またはSARS-CoV-1を中和する、請求項1~8のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- S1部の排出を誘導する、請求項1~9のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- サルベコウイルス結合剤自体が、SPRBDに結合している場合に、抗体VHH72、S309、またはCB6の、SPRBDへの結合を、さらに可能とする、請求項1~10のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- ISVD(immunoglobulin single variable domain)、またはその機能的部分を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号1~5、または配列番号53~55のうちのいずれかに存在し、Kabat、MacCallum、IMGT、AbM、またはChothiaに従いアノテーションされる相補性決定領域(CDR)を含むことを特徴とする、請求項1~12のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- CDR1が、配列番号6により規定され、CDR2が、配列番号7により規定され、CDR3が、配列番号8により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、請求項13に記載のサルベコウイルス結合剤。
- CDR1が、配列番号9または10により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号11~14により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号15または16により規定される配列から選択される、請求項14に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号17により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号18により規定されるFR2、配列番号19により規定されるFR3、および配列番号20により規定されるFR4;または
配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号21~23により規定される配列から選択されるFR1、配列番号18により規定されるFR2、配列番号24~27により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号28または29により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、
請求項13~15のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。 - 配列番号1~5のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号1~5のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、請求項13~16のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- CDR1が、配列番号76により規定され、CDR2が、配列番号77により規定され、CDR3が、配列番号78により規定され、アノテーションが、Kabatに従う、請求項13に記載のサルベコウイルス結合剤。
- CDR1が、配列番号69または70により規定される配列から選択され、CDR2が、配列番号71または82により規定される配列から選択され、CDR3が、配列番号73~75により規定される配列から選択される、請求項18に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 配列番号82により規定されるフレームワーク領域1(FR1)、配列番号86により規定されるFR2、配列番号90により規定されるFR3、および配列番号94により規定されるFR4;または
配列番号79~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4;または
併せて、配列番号19~81により規定される配列から選択されるFR1、配列番号83~85により規定される配列から選択されるFR2、配列番号87~89により規定される配列から選択されるFR3、および配列番号91~93により規定される配列から選択されるFR4の組合せに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有するアミノ酸配列を有する、FR1、FR2、FR3、およびFR4の領域
をさらに含む、
請求項18または19に記載のサルベコウイルス結合剤。 - 配列番号53~55のうちのいずれかにより規定されるか、または配列番号53~55のうちのいずれかに対する、少なくとも90%のアミノ酸同一性を有する、任意のアミノ酸配列により規定されるISVD(immunoglobulin single variable domain)を含むか、またはこれらからなり、同一でないアミノ酸が、1つまたは複数のFR内に配置された、請求項18~20のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
- 請求項1~21のいずれか一項に記載の結合剤のうちの1つまたは複数が、直接、またはリンカーを介して融合され、好ましくは、Fcドメインを介して融合された多価サルベコウイルス結合剤または多特異性サルベコウイルス結合剤。
- 請求項12~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤をコードする単離核酸。
- 請求項23に記載の核酸を含む組換えベクター。
- 請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、請求項23に記載の単離核酸、および/または請求項24に記載の組換えベクターを含む医薬組成物。
- 医薬としての使用のための、請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、請求項23に記載の単離核酸、請求項24に記載の組換えベクター、または請求項25に記載の医薬組成物。
- サルベコウイルス感染の処置における使用のための、請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、請求項23に記載の単離核酸、請求項24に記載の組換えベクター、または請求項25に記載の医薬組成物。
- 対象の受動免疫化における使用のための、請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、請求項23に記載の単離核酸、請求項24に記載の組換えベクター、または請求項25に記載の医薬組成物。
- 対象が、サルベコウイルス感染を有するか、または対象が、サルベコウイルス感染を有さない、請求項28に記載の使用のための、サルベコウイルス結合剤、単離核酸、組換えベクター、または医薬組成物。
- サルベコウイルス感染の診断における使用のための、請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、または請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤。
- 診断用キットの製造における使用のための、請求項1~21のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤、請求項22に記載の多価サルベコウイルス結合剤もしくは多特異性サルベコウイルス結合剤、請求項23に記載の単離核酸、または請求項24に記載の組換えベクター。
- サルベコウイルスが、SARS-CoV-1またはSARS-CoV-2である、請求項1~31のいずれか一項に記載のサルベコウイルス結合剤。
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