JP2024515561A - 対象に共投与された治療用タンパク質の、lc-mrm-msアッセイによる測定方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は概して、対象に共投与された治療用タンパク質を、LC-MRM-MSを使用して定量する方法に関する。具体的には、本発明は、共投与された治療用タンパク質の、LC-MRM-MSを使用した正確な定量を可能にする、固有のサロゲートペプチドを生成する二重酵素消化の使用に関する。【選択図】図1
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年4月8日に出願された米国仮特許出願第63/172,567号及び2021年7月23日に出願された米国仮特許出願第63/224,952号の優先権及び恩典を主張し、これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年4月8日に出願された米国仮特許出願第63/172,567号及び2021年7月23日に出願された米国仮特許出願第63/224,952号の優先権及び恩典を主張し、これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
分野
本出願は、対象に共投与された1種類以上の治療用タンパク質の定量のためのアッセイ方法に関する。
本出願は、対象に共投与された1種類以上の治療用タンパク質の定量のためのアッセイ方法に関する。
背景
タンデム質量分析に連結された液体クロマトグラフィー(LC-MS/MS)は、治療用タンパク質などのバイオ医薬品の分析のための好ましい方法となってきている。リガンド結合アッセイ(LBA)は、従来、この目的のために使用されてきたが、LC-MS/MSは、はるかに速い方法開発プロセスを提供するという多くの利点を提示する。治療用タンパク質を分析するためにLC-MS/MSを使用する重要な局面は、タンパク質の固有の識別子として、タンパク質分解消化に由来するサロゲートペプチドの定量を介するものである。
タンデム質量分析に連結された液体クロマトグラフィー(LC-MS/MS)は、治療用タンパク質などのバイオ医薬品の分析のための好ましい方法となってきている。リガンド結合アッセイ(LBA)は、従来、この目的のために使用されてきたが、LC-MS/MSは、はるかに速い方法開発プロセスを提供するという多くの利点を提示する。治療用タンパク質を分析するためにLC-MS/MSを使用する重要な局面は、タンパク質の固有の識別子として、タンパク質分解消化に由来するサロゲートペプチドの定量を介するものである。
治療用タンパク質は、対象に個別に投与され得るか、又は、例えば抗体カクテル中で、共投与され得る。この場合、マトリクス成分からの干渉又は共投与された治療用タンパク質との競合は、目的の治療用タンパク質における固有のサロゲートペプチドを同定及び定量すること、したがって、当該目的の治療用タンパク質、又は目的の複数の治療用タンパク質を定量することを困難にし得る。
したがって、複数の共投与された治療用タンパク質を正確に、迅速に、かつ同時に定量するための方法に対する必要性が存在することが理解されよう。
概要
二重酵素消化と組み合わせた液体クロマトグラフィー-多重反応モニタリング質量分析(LC-MRM-MS)ベースのアプローチが、血清試料中の抗体カクテルの各抗体成分の総濃度を決定するために開発された。この生体分析アッセイの性能特性が、直線性、正確度、精度、選択性、特異性、及び酵素消化前後の分析物安定性に関して評価された。開発されたLC-MRM-MSアッセイは、ヒト血清マトリクス中の抗体薬物についての約10~2000μg/mLのダイナミックレンジを有し、これは、臨床薬物動態試験のための2つの投与量群における薬物投与後の0日目から28日目までの血清薬物濃度をカバーすることができた。MRMアッセイによって測定された2つの投与量群における薬物動態プロファイルは、十分に検証された電気化学発光(ECL)免疫アッセイによって測定されたものと同等だった。
二重酵素消化と組み合わせた液体クロマトグラフィー-多重反応モニタリング質量分析(LC-MRM-MS)ベースのアプローチが、血清試料中の抗体カクテルの各抗体成分の総濃度を決定するために開発された。この生体分析アッセイの性能特性が、直線性、正確度、精度、選択性、特異性、及び酵素消化前後の分析物安定性に関して評価された。開発されたLC-MRM-MSアッセイは、ヒト血清マトリクス中の抗体薬物についての約10~2000μg/mLのダイナミックレンジを有し、これは、臨床薬物動態試験のための2つの投与量群における薬物投与後の0日目から28日目までの血清薬物濃度をカバーすることができた。MRMアッセイによって測定された2つの投与量群における薬物動態プロファイルは、十分に検証された電気化学発光(ECL)免疫アッセイによって測定されたものと同等だった。
本開示は、少なくとも2種類の共投与された治療用タンパク質を同時に定量するための方法を提供する。いくつかの例示的な実施形態において、本方法は、(a)第1の治療用タンパク質及び第2の治療用タンパク質を含む試料を得る工程と、(b)当該試料を少なくとも2種類の消化酵素に接触させることによって、当該第1及び第2の治療用タンパク質の各々について固有のサロゲートペプチドを生成する工程と、(c)質量分析計を使用して当該サロゲートペプチドを定量する工程と、(d)定量したサロゲートペプチドを使用して当該第1及び第2の治療用タンパク質を定量する工程とを含む。
一態様において、当該消化酵素は、トリプシン、キモトリプシン、LysC、LysN、AspN、GluC、及びArgCからなる群から選択される。特定の態様において、当該消化酵素は、トリプシン及びAspNを含む。
一態様において、当該第1及び第2の治療用タンパク質は、抗体、モノクローナル抗体、二重特異性抗体、抗体断片、抗体のFab領域、抗体-薬物コンジュゲート、又は融合タンパク質を含む。別の態様において、当該第1の治療用タンパク質は、カシリビマブを含み、当該第2の治療用タンパク質は、イムデビマブを含む。
一態様において、当該質量分析計は、エレクトロスプレーイオン化質量分析計、ナノ-エレクトロスプレーイオン化質量分析計、又は三連四重極質量分析計である。別の態様において、当該質量分析計は、クロマトグラフィーシステムに連結されている。特定の態様において、当該クロマトグラフィーシステムは、逆相液体クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、親和性クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー、混合モードクロマトグラフィー、又はそれらの組み合わせを含む。
一態様において、当該試料は、ヒト血清を含む。別の態様において、当該方法は、潜在的なサロゲートペプチドのインシリコ分析を使用して、当該消化酵素を選択する工程を更に含む。更に別の態様において、当該サロゲートペプチドの定量は、多重反応モニタリングの使用を含む。更なる態様において、当該方法は、当該第1及び第2の治療用タンパク質を対象に投与する工程を更に含む。
一態様において、当該方法は、試料中の第1の治療用タンパク質についての約10~約2000μg/mLのダイナミックレンジを有する。別の態様において、当該方法は、試料中の第2の治療用タンパク質についての約10~約2000μg/mLのダイナミックレンジを有する。更に別の態様において、当該質量分析計は、多重反応モニタリング又は並列反応モニタリングを行うことができる。
一態様において、当該方法は、当該サロゲートペプチドのペプチドマッピングを行う工程と、サロゲートペプチドの固有のペプチド及び断片イオンを選択して多重反応モニタリング遷移を生成する工程と、サロゲートペプチドの上位2つ又は上位3つの遷移を選択する工程と、サロゲートペプチドの衝突エネルギーを最適化する工程と、続いて較正曲線を生成する工程と、較正曲線に従ってLLOQ(定量下限)を決定する工程とを更に含む。
一態様において、当該方法は、当該第1又は当該第2の治療用タンパク質に特異的な少なくとも1種類のサロゲートペプチドを選択する工程を更に含み、以下:(i)当該サロゲートペプチドが、定量される当該治療用タンパク質の消化物に特異的であること、(ii)当該サロゲートペプチドが、少なくとも1種類の当該治療用タンパク質が存在しない調製物のプロテアーゼ消化物には特異的に存在しないこと、(iii)当該サロゲートペプチドが、質量分光分析において強力なシグナルを生成すること、及び(iv)当該サロゲートペプチドが、質量分光分析において区別可能なシグナルを生成すること、を決定することによって、少なくとも1種類の当該サロゲートペプチドが予め選択される。
一態様において、当該方法は、工程(b)の前に、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質を変性させる工程を更に含む。別の態様において、当該変性させる工程は、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質を変性溶液に接触させることを含む。更なる態様において、当該変性溶液は、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP-HCl)、尿素、又はそれらの組み合わせを含む。別の特定の態様において、当該変性させる工程は、当該試料を約80℃に加熱することを含む。
一態様において、当該方法は、工程(b)の前に、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質を還元する工程を更に含む。別の態様において、当該還元する工程は、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質を還元剤に接触させることを含む。更なる態様において、当該還元剤は、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP-HCl)である。
一態様において、当該方法は、工程(b)の前に、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質をアルキル化する工程を更に含む。別の態様において、当該アルキル化する工程は、当該第1の治療用タンパク質及び当該第2の治療用タンパク質をアルキル化剤に接触させることを含む。更なる態様において、当該アルキル化剤は、ヨードアセトアミドである。
本開示はまた、投与された抗体カクテルからのカシリビマブ及びイムデビマブを同時に定量するための方法を提供する。いくつかの例示的な実施形態において、方法は、(a)カシリビマブ及びイムデビマブを含む血清試料を得る工程と、(b)当該試料をトリプシン及びAspNに接触させることによって、カシリビマブ及びイムデビマブの各々について少なくとも1種類の固有のサロゲートペプチドを生成する工程と、(c)質量分析計を使用して当該サロゲートペプチドを定量する工程と、(d)定量したサロゲートペプチドを使用してカシリビマブ及びイムデビマブを定量する工程とを含む。
一態様において、当該サロゲートペプチドは、アミノ酸配列LLIYAASNLETGVPSR及びDTAVYYCASGSを含む。別の態様において、当該質量分析計は、エレクトロスプレーイオン化質量分析計、ナノ-エレクトロスプレーイオン化質量分析計、又は三連四重極質量分析計である。更に別の態様において、当該質量分析計は、液体クロマトグラフィーシステムに連結されている。
一態様において、当該方法は、カシリビマブ及びイムデビマブを対象に投与する工程を更に含む。別の態様において、当該質量分析計は、多重反応モニタリング又は並列反応モニタリングを行うことができる。
本発明のこれら及び他の態様は、以下の説明及び添付の図面と併せて考慮される場合、よりよく認識され、理解されるであろう。以下の説明は、その様々な実施形態及び多数の具体的な詳細を示すが、限定ではなく、例証として与えられる。多くの置換、修正、追加、又は再配置が、本発明の範囲内で行われ得る。
詳細な説明
REGEN-COV(カシリビマブ及びイムデビマブ)は、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)によって引き起こされたコロナウイルス疾患2019(COVID-19)の治療のために、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.によって開発された治験用抗体カクテル療法である(Hansen et al.,2020,Science,369:1010-1014、Baum et al.,2020,Science,370:1110-1115、Weinreich et al.,2021,N Engl J Med,384:238-251)。抗体カクテルは、2種類のヒト化IgG1モノクローナル抗体(本明細書ではmAb1及びmAb2と称される)を含み、これらは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質上の非重複エピトープを標的とするように設計され、それによってSARS-CoV-2ウイルスとヒトACE2との相互作用を遮断し、ウイルスの急速な遺伝子変異によるウイルス逃避を妨げる(Hansen et al.、Baum et al.,2020,Science,369:1014-1018)。最近の臨床試験では、REGEN-COV療法が、入院していないCOVID-19患者、特に血清陰性又はベースラインで高いウイルス量を有した患者のウイルス量を減少させ、症状を改善することができることが示されている(Weinrich et al.)。臨床試験からの有望な結果に基づいて、REGEN-COVは、2020年11月に米国食品医薬品局(FDA)によって、重度のCOVID-19及び/又は入院に進行する高いリスクのある成人及び少なくも12歳で体重が40kg以上の小児患者における、最近診断された軽度から中度のCOVID-19の治療のための緊急使用許可(EUA)が承認された。
REGEN-COV(カシリビマブ及びイムデビマブ)は、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)によって引き起こされたコロナウイルス疾患2019(COVID-19)の治療のために、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.によって開発された治験用抗体カクテル療法である(Hansen et al.,2020,Science,369:1010-1014、Baum et al.,2020,Science,370:1110-1115、Weinreich et al.,2021,N Engl J Med,384:238-251)。抗体カクテルは、2種類のヒト化IgG1モノクローナル抗体(本明細書ではmAb1及びmAb2と称される)を含み、これらは、SARS-CoV-2スパイクタンパク質上の非重複エピトープを標的とするように設計され、それによってSARS-CoV-2ウイルスとヒトACE2との相互作用を遮断し、ウイルスの急速な遺伝子変異によるウイルス逃避を妨げる(Hansen et al.、Baum et al.,2020,Science,369:1014-1018)。最近の臨床試験では、REGEN-COV療法が、入院していないCOVID-19患者、特に血清陰性又はベースラインで高いウイルス量を有した患者のウイルス量を減少させ、症状を改善することができることが示されている(Weinrich et al.)。臨床試験からの有望な結果に基づいて、REGEN-COVは、2020年11月に米国食品医薬品局(FDA)によって、重度のCOVID-19及び/又は入院に進行する高いリスクのある成人及び少なくも12歳で体重が40kg以上の小児患者における、最近診断された軽度から中度のCOVID-19の治療のための緊急使用許可(EUA)が承認された。
患者における薬物投与後の血清中の抗体薬物濃度の時間プロファイルの測定は、タンパク質治療剤の薬物動態(PK)特性評価及び薬物用量最適化のために重要である。この必要性を満たし、COVID-19療法の加速した開発を管理するために、REGEN-COV薬物動態試験のための目的に適した液体クロマトグラフィー-多重反応モニタリング質量分析(LC-MRM-MS)アッセイが、従来のリガンド結合アッセイの開発に必要とされるよりもはるかに短い時間枠である1ヶ月で開発及び認定された。リガンド結合アッセイとは異なり、LC-MRM-MSアッセイはまた、典型的には、開発及び製造に数ヶ月を要する、抗体治療剤に対する高特異的な親和性捕捉及び検出試薬を必要としない。加えて、本発明のLC-MRM-MSアッセイは、血清マトリクス中のタンパク質ベースのバイオ医薬品の定量化のために、広いダイナミックレンジ、良好な正確度及び精度、並びに優れた選択性及び特異性も提供する(van den Broek et al.,2013,J Chromatogr B,929:161-179)。最近、LC-MRM-MSは、LC-MS計装の性能の継続的な改善に起因して、前臨床及び臨床試料分析の両方のためのより頻繁に採用される生体分析戦略となってきている(Jiang et al.,2013,Anal Chem,85:9859-9867、Zhang et al.,2014,Anal Chem,86:8776-8784、Li et al.,2012,Anal Chem,84:1267-1273、Cardozo et al.,2020,Nat Commun,11:6201、Fernandez Ocana et al.,2012,Anal Chem,84:5959-5967、Shen et al.,2015,Anal Chem,87:8555-8563)。
LC-MRM-MSを使用した、ヒト血清試料における遊離及び結合抗体を含む総抗体薬物濃度の定量化は、抗体薬物の可変相補性決定領域(CDR)に由来するサロゲートペプチドのイオン強度の測定に基づくことができる(Jenkins et al.,2015,AAPS J,17:1-16)。患者血清試料を処理するために、典型的には、数マイクロリットルの血清試料を還元し、アルキル化し、次いでプロテアーゼ消化を行った。安定した重同位体標識タンパク質又はサロゲートペプチドは、通常、内部標準(IS)として使用され、試料処理及び機器性能変動からのシグナル変化を正規化する。アッセイの感度、選択性、及び特異性は、定量化のために選択されている固有のCDRペプチドに依存することができる。共投与された抗体カクテルの場合、LC-MRM-MSは、複数の薬物分析物を同時に測定するために容易に多重化することができる。クロマトグラフィー分離による制限されたスループットにもかかわらず、本発明のLC-MRM-MS方法は、臨床試験における数が限られた血清試料におけるREGEN-COVの薬物濃度の早期測定のために必要とされるダイナミックレンジ、感度、選択性、安定性、及び特異性を満たした。本発明のLC-MRM-MSアッセイによって測定された外来患者の2つの用量群におけるREGEN-COVの濃度を、十分に検証されたリガンド結合イムノアッセイから得られた結果と比較し、2つのアッセイが良好な一致にあることを実証した。本開示は、緊急のタイムラインを満たすために、検証されたイムノアッセイを実現させることが困難である場合の、又はリガンド結合アッセイのための高品質な抗イディオタイプ抗体試薬が利用できない場合の、臨床試料分析のための目的にかなうLC-MRM-MSの適用としての例を設定している。
別段記載されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法及び材料と同様又は同等の任意の方法及び材料は、実施又は試験において使用され得るが、方法及び材料の例が、これより記載される。
「1つの(a)」という用語は、「少なくとも1つ」を意味すると理解されるべきであり、「約」及び「およそ」という用語は、当業者によって理解されるように標準的な変動を可能にすると理解されるべきであり、範囲が提供される場合、エンドポイントが含まれる。本明細書で使用される場合、「含む(include)」、「含む(includes)」、及び「含む(including)」という用語は、非限定的であることを意味し、それぞれ「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、及び「含む(comprising)」を意味すると理解される。
本明細書で使用される場合、「タンパク質」又は「目的のタンパク質」という用語は、共有結合したアミド結合を有する任意のアミノ酸ポリマーを含むことができる。タンパク質は、1つ以上のアミノ酸ポリマー鎖を含み、一般に「ポリペプチド」として当該技術分野で既知である。「ポリペプチド」は、アミノ酸残基、関連する天然に存在する構造的バリアント、及びペプチド結合を介して連結された合成の非天然に存在するそれらの類似体、関連する天然に存在する構造的バリアント、並びに合成の非天然に存在するそれらの類似体からなるポリマーを指す。「合成ペプチド又はポリペプチド」は、非天然に存在するペプチド又はポリペプチドを指す。合成ペプチド又は合成ポリペプチドは、例えば、自動ポリペプチド合成装置を使用して合成することができる。様々な固相ペプチド合成方法が、当業者に既知である。タンパク質は、単一の機能性生体分子を形成するために1つ以上のポリペプチドを含み得る。タンパク質は、抗体断片、ナノボディ、組換え抗体キメラ、サイトカイン、ケモカイン、ペプチドホルモンなどを含むことができる。目的のタンパク質は、任意のバイオ治療用タンパク質、研究又は療法において使用される組換えタンパク質、トラップタンパク質及び他のキメラ受容体Fc融合タンパク質、キメラタンパク質、抗体、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、ヒト抗体、並びに二重特異性抗体を含むことができる。タンパク質は、昆虫バキュロウイルス系、酵母系(例えば、ピキア属(Pichia)の種)、哺乳動物系(例えば、CHO細胞及びCHO-K1細胞のようなCHO派生細胞)などの組換え細胞ベースの産生系を使用して産生され得る。バイオ治療用タンパク質及びそれらの産生を考察する最近のレビューについて、Ghaderi et al.,“Production platforms for biotherapeutic glycoproteins.Occurrence,impact,and challenges of non-human sialylation”を参照されたい(Darius Ghaderi et al.,Production platforms for biotherapeutic glycoproteins.Occurrence,impact,and challenges of non-human sialylation,28 BIOTECHNOLOGY AND GENETIC ENGINEERING REVIEWS 147-176(2012)、その教示全体が本明細書に組み込まれる)。タンパク質は、組成物及び溶解性に基づいて分類することができ、したがって、球状タンパク質及び繊維状タンパク質などの単純なタンパク質と、核タンパク質、糖タンパク質、ムコタンパク質、色素タンパク質、リンタンパク質、金属タンパク質、及びリポタンパク質などの複合タンパク質と、一次誘導タンパク質及び二次誘導タンパク質などの誘導タンパク質とを、含むことができる。
いくつかの例示的な実施形態において、目的のタンパク質は、組換えタンパク質、抗体、二重特異性抗体、多重特異性抗体、抗体断片、モノクローナル抗体、融合タンパク質、scFv、及びそれらの組み合わせであることができる。
本明細書で使用される場合、「組換えタンパク質」という用語は、好適な宿主細胞に導入された組換え発現ベクターに担持された遺伝子の転写及び翻訳の結果として産生されたタンパク質を指す。特定の例示的な実施形態において、組換えタンパク質は、抗体、例えば、キメラ、ヒト化、又は完全ヒト抗体であることができる。特定の例示的な実施形態において、組換えタンパク質は、IgG(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、IgM、IgA1、IgA2、IgD、又はIgEからなる群から選択されるアイソタイプの抗体であることができる。特定の例示的な実施形態において、抗体分子は、全長抗体(例えば、IgG1又はIgG4免疫グロブリン)であるか、又は代替的に、抗体は、断片(例えば、Fc断片又はFab断片)であることができる。
「抗体」という用語は、本明細書で使用される場合、ジスルフィド結合によって相互接続された4つのポリペプチド鎖である2つの重(H)鎖及び2つの軽(L)鎖を含む免疫グロブリン分子、並びにそれらの多量体(例えば、IgM)を含む。各重鎖は、重鎖可変領域(本明細書でHCVR又はVHと略される)及び重鎖定常領域を含む。重鎖定常領域は、CH1、CH2、及びCH3の3つのドメインを含む。各軽鎖は、軽鎖可変領域(本明細書でLCVR又はVLと略される)及び軽鎖定常領域を含む。軽鎖定常領域は、1つのドメイン(CL1)を含む。VH及びVL領域は、フレームワーク領域(FR)と呼ばれる、より保存された領域が散在している、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる超可変性の領域に更に細分化することができる。各VH及びVLは、アミノ末端からカルボキシ末端へ、以下の順序で配置された3つのCDR及び4つのFRで構成される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、及びFR4。アミノ酸コンセンサス配列は、2つ以上のCDRの対比分析(side-by-side analysis)に基づいて定義され得る。「抗体」という用語は、本明細書で使用される場合、完全抗体分子の抗原結合断片も含む。抗体の「抗原結合部分」、抗体の「抗原結合断片」などの用語は、本明細書で使用される場合、抗原に特異的に結合して複合体を形成する任意の天然に存在するか、酵素的に得られるか、合成か、又は遺伝子操作されたポリペプチド若しくは糖タンパク質を含む。抗体の抗原結合断片は、例えば、タンパク質消化又は抗体の可変ドメイン及び任意選択的に定常ドメインをコードするDNAの操作及び発現を伴う組換え遺伝子操作技術などの任意の好適な標準的技術を使用して、完全抗体分子からもたらされ得る。かかるDNAは既知であり、かつ/又は、例えば、商業的供給源、DNAライブラリ(例えば、ファージ抗体ライブラリを含む)から容易に入手可能であるか、あるいは合成することができる。DNAは、配列決定されて、化学的に又は分子生物学技術を使用することによって操作され、例えば、1つ以上の可変及び/若しくは定常ドメインを好適な配置に配列するか、又はコドンを導入するか、システイン残基を作製するか、アミノ酸を修飾、付加、若しくは欠失させることができる。
本明細書で使用される場合、「抗体断片」は、例えば、抗体の抗原結合領域又は可変領域などのインタクト抗体の一部を含む。抗体断片の例としては、Fab断片、Fab’断片、F(ab’)2断片、scFv断片、Fv断片、dsFvダイアボディ、dAb断片、Fd’断片、Fd断片、及び単離された相補性決定領域(CDR)領域、並びに抗体断片から形成されたトリアボディ、テトラボディ、線状抗体、単鎖抗体分子、及び多重特異性抗体が挙げられるが、これらに限定されない。Fv断片は、免疫グロブリン重鎖及び軽鎖の可変領域の組み合わせであり、ScFvタンパク質は、免疫グロブリン軽鎖及び重鎖可変領域がペプチドリンカーによって接続された組換え単鎖ポリペプチド分子である。いくつかの例示的な実施形態において、抗体断片は、それが親抗体と同じ抗原に結合する断片であるように十分な親抗体のアミノ酸配列を含み、いくつかの例示的な実施形態において、断片は、親抗体と同等の親和性で抗原に結合し、かつ/又は抗原との結合について親抗体と競合する。抗体断片は、任意の手段によって産生され得る。例えば、抗体断片は、酵素的又は化学的にインタクト抗体の断片化によって産生され得、かつ/又はそれは部分的な抗体配列をコードする遺伝子から組換えによって産生され得る。代替的に、又は追加的に、抗体断片は、完全に又は部分的に合成によって産生され得る。抗体断片は、任意選択的に、単鎖抗体断片を含み得る。代替的に、又は追加的に、抗体断片は、例えばジスルフィド結合によって一緒に連結されている複数の鎖を含み得る。抗体断片は、任意選択的に、複数分子複合体を含み得る。機能的抗体断片は、典型的には、少なくとも約50個のアミノ酸を含み、より典型的には、少なくとも約200個のアミノ酸を含む。
「二重特異性抗体」という用語は、2つ以上のエピトープに選択的に結合することができる抗体を含む。二重特異性抗体は、概して、2つの異なる重鎖を含み、各重鎖が、異なるエピトープ(2つの異なる分子(例えば、抗原)上の、又は同じ分子(例えば、同じ抗原)上の、いずれかの)に特異的に結合する。二重特異性抗体が2つの異なるエピトープ(第1のエピトープ及び第2のエピトープ)に選択的に結合することができる場合、第1のエピトープに対する第1の重鎖の親和性は、概して、第2のエピトープに対する第1の重鎖の親和性よりも少なくとも1~2桁又は3桁又は4桁低くなり、逆もまた同様である。二重特異性抗体によって認識されるエピトープは、同じか又は異なる標的上(例えば、同じか又は異なるタンパク質上)に存在し得る。二重特異性抗体は、例えば、同じ抗原の異なるエピトープを認識する重鎖を組み合わせることによって作製することができる。例えば、同じ抗原の異なるエピトープを認識する重鎖可変配列をコードする核酸配列は、異なる重鎖定常領域をコードする核酸配列に融合することができ、かかる配列は、免疫グロブリン軽鎖を発現する細胞で発現させることができる。
典型的な二重特異性抗体は、各々が3つの重鎖CDRを有し、続いて、CH1ドメイン、ヒンジ、CH2ドメイン、及びCH3ドメインを有する、2つの重鎖と、抗原結合特異性を付与しないが、各重鎖と会合することができるか、又は各重鎖と会合することができ、重鎖抗原結合領域が結合するエピトープのうちの1つ以上と結合することができるか、又は各重鎖と会合することができ、一方若しくは両方の重鎖を一方若しくは両方のエピトープと結合させることができる、免疫グロブリン軽鎖と、を有する。bsAbは、2つの主要なクラスであるFc領域(IgG様)を有するものと、Fc領域を欠くものとに分けることができ、後者は、通常、Fcを含むIgG及びIgG様二重特異性分子よりも小さい。IgG様bsAbは、トリオマブ、ノブ・イントゥ・ホールIgG(kih IgG)、クロスMab、オルト-Fab IgG、二重可変ドメインIg(DVD-Ig)、ツー・イン・ワンFab若しくは二重作用Fab(DAF)、IgG-単鎖Fv(IgG-scFv)、又はκλ-ボディなどの異なる形式を有することができるが、これらに限定されない。非IgG様の異なる形式としては、タンデムscFv、ダイアボディ形式、単鎖ダイアボディ、タンデムダイアボディ(TandAb)、二重親和性再標的指向分子(DART)、DART-Fc、ナノボディ、又はドックアンドロック(DNL)方法によって産生された抗体が挙げられる(Gaowei Fan,Zujian Wang & Mingju Hao,Bispecific antibodies and their applications,8 JOURNAL OF HEMATOLOGY & ONCOLOGY 130、Dafne Mueller & Roland E.Kontermann, Bispecific Antibodies,HANDBOOK OF THERAPEUTIC ANTIBODIES 265-310(2014)、それらの教示全体が、本明細書に組み込まれる)。
本明細書で使用される場合、「多重特異性抗体」は、少なくとも2つの異なる抗原に対して結合特異性を有する抗体を指す。かかる分子は、通常、2つの抗原のみに結合するが(すなわち、二重特異性抗体、bsAb)、三重特異性抗体及びKIH三重特異性抗体などの追加の特異性を有する抗体もまた、本明細書に開示されるシステム及び方法によって扱うことができる。
本明細書で使用される「モノクローナル抗体」という用語は、ハイブリドーマ技術を通して産生される抗体に限定されない。モノクローナル抗体は、当該技術分野で利用可能な又は既知の任意の手段によって、任意の真核生物、原核生物、又はファージクローンを含む、単一のクローンからもたらされ得る。本開示で有用なモノクローナル抗体は、ハイブリドーマ、組換え、及びファージディスプレイ技術、又はそれらの組み合わせの使用を含む、当該技術分野で既知の多種多様な技法を使用して調製することができる。
いくつかの例示的な実施形態において、目的のタンパク質は、哺乳動物細胞から産生することができる。哺乳動物細胞は、ヒト由来又は非ヒト由来であり得、初代上皮細胞(例えば、ケラチノサイト、子宮頸部上皮細胞、気管支上皮細胞、気管上皮細胞、腎臓上皮細胞、及び網膜上皮細胞)、樹立細胞株及びそれらの系統(例えば、293胚性腎臓細胞、BHK細胞、HeLa子宮頸部上皮細胞及びPER-C6網膜細胞、MDBK(NBL-1)細胞、911細胞、CRFK細胞、MDCK細胞、CHO細胞、BeWo細胞、Chang細胞、デトロイト562細胞、HeLa229細胞、HeLa S3細胞、Hep-2細胞、KB細胞、LSI80細胞、LS174T細胞、NCI-H-548細胞、RPMI2650細胞、SW-13細胞、T24細胞、WI-28VA13、2RA細胞、WISH細胞、BS-C-I細胞、LLC-MK2細胞、クローンM-3細胞、1-10細胞、RAG細胞、TCMK-1細胞、Y-l細胞、LLC-PKi細胞、PK(15)細胞、GHi細胞、GH3細胞、L2細胞、LLC-RC256細胞、MHiCi細胞、XC細胞、MDOK細胞、VSW細胞、及びTH-I、B1細胞、BSC-1細胞、RAf細胞、RK細胞、PK-15細胞、又はそれらの派生細胞)、任意の組織又は器官(心臓、肝臓、腎臓、結腸、腸、食道、胃、神経組織(脳、脊髄)、肺、血管組織(動脈、静脈、毛細血管)、リンパ組織(リンパ腺、アデノイド、扁桃、骨髄、及び血液)、脾臓、及び線維芽細胞からの線維芽細胞、並びに線維芽細胞様細胞株(例えば、CHO細胞、TRG-2細胞、IMR-33細胞、ドン細胞、GHK-21細胞、シトルリン血症細胞、デンプシー細胞、デトロイト551細胞、デトロイト510細胞、デトロイト525細胞、デトロイト529細胞、デトロイト532細胞、デトロイト539細胞、デトロイト548細胞、デトロイト573細胞、HEL299細胞、IMR-90細胞、MRC-5細胞、WI-38細胞、WI-26細胞、Midi細胞、CHO細胞、CV-1細胞、COS-1細胞、COS-3細胞、COS-7細胞、ベロ細胞、DBS-FrhL-2細胞、BALB/3T3細胞、F9細胞、SV-T2細胞、M-MSV-BALB/3T3細胞、K-BALB細胞、BLO-11細胞、NOR-10細胞、C3H/IOTI/2細胞、HSDMiC3細胞、KLN205細胞、McCoy細胞、マウスL細胞、系統2071(マウスL)細胞、L-M系統(マウスL)細胞、L-MTK’(マウスL)細胞、NCTCクローン2472及び2555、SCC-PSA1細胞、Swiss/3T3細胞、Indian muntjac細胞、SIRC細胞、Cn細胞、及びジェンセン細胞、Sp2/0、NS0、NS1細胞、又はその派生細胞)を含むことができる。
本明細書で使用される場合、「治療用タンパク質」という用語は、疾患又は障害の治療のために対象に投与することができる任意のタンパク質を指す。治療用タンパク質は、薬理学的効果を有する任意のタンパク質、例えば、抗体、可溶性受容体、抗体-薬物コンジュゲート、又は酵素であり得る。いくつかの例示的な実施形態において、治療用タンパク質は、カシリビマブ又はイムデビマブを含む、抗SARS-CoV-2抗体であることができる。複数の治療用タンパク質は、薬理学的効果を達成するために、例えば、標的ウイルスの変異によるウイルス逃避を妨げるために、共投与され得る。本明細書で使用される場合、「抗体カクテル」という用語は、少なくとも2種類の治療用抗体を含む共投与される治療用タンパク質を指す。いくつかの例示的な実施形態において、抗体カクテルは、REGEN-COVを含むことができる。
いくつかの例示的な実施形態において、試料中の治療用タンパク質の数は、少なくとも2つであることができる。いくつかの特定の実施形態において、治療用タンパク質のうちの1つは、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、二重特異性抗体、抗体断片、融合タンパク質、又は抗体-薬物複合体であることができる。いくつかの他の特定の実施形態において、試料中の治療用タンパク質のうちの1つの濃度は、約10μg/mL~約2000μg/mLであることができる。いくつかの例示的な実施形態において、試料中の治療用タンパク質の数は3つである。いくつかの例示的な実施形態において、試料中の治療用タンパク質の数は4つである。いくつかの例示的な実施形態において、試料中の治療用タンパク質の数は5つである。
本明細書で使用される場合、「試料」は、細胞培養液(CCF)、採取した細胞培養液(HCCF)、下流処理における任意の工程、原薬(DS)、又は最終的に製剤化された製品を含む医薬品(DP)などの、バイオプロセスの任意の工程から得ることができる。いくつかの特定の例示的な実施形態において、試料は、清澄化、クロマトグラフィー生成、ウイルス不活性化、又は濾過の下流プロセスの任意の工程から選択することができる。
いくつかの例示的な実施形態において、試料は、生体試料である。本明細書で使用される場合、「生体試料」という用語は、生きている生物、例えばヒト又は非ヒト哺乳動物から採取された試料を指す。生体試料は、例えば、全血、血漿、血清、唾液、涙、精液、頬組織、臓器組織、尿、糞便、皮膚、又は毛髪を含み得る。試料は、患者、例えば、臨床試料から採取され得る。
本明細書で使用される場合、「薬物動態」(PK)という用語は、対象への投与後の薬物の特性を扱う試験の分野を指す。薬物動態分析の例示的な構成要素には、医薬製剤からの薬物の遊離、血液循環への薬物の吸収、全身にわたる薬物の分布、代謝産物への薬物の代謝(生体内変換とも呼ばれる)、及び体内からの薬物の排泄が含まれる。薬物の薬物動態は、バイオ治療用候補の評価のための重要な特性である。特に、薬物動態試験は、対象への投与後に薬物及びその変更された形態及び代謝物のレベルが経時的にどのように変化するかを評価するために行われ得る。バイオ治療用タンパク質は、液体クロマトグラフィー-質量分析を使用して、代表的なペプチド、又は「標的ペプチド」若しくは「サロゲートペプチド」の分析を通じて評価され得る。ペプチドは、それがタンパク質、例えば、抗体の相補性決定領域に固有であるか、又はそれを強力に代表する場合、並びにそれが確実に回収及び測定できる場合、好適な標的ペプチドであり得る。
本明細書で使用される場合、「液体クロマトグラフィー」という用語は、液体によって運ばれる生物学的/化学的混合物が、静止した液相又は固相を通って(又はその中に)流れる際に、成分の差次的分布の結果として成分に分離することができるプロセスを指す。液体クロマトグラフィーの非限定的な例としては、逆相液体クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、親和性クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー、又は混合モードクロマトグラフィーが挙げられる。
本明細書で使用される場合、「質量分析計」という用語は、特定の分子種を同定し、それらの正確な質量電荷比を測定することができるデバイスを含む。本用語は、ポリペプチド又はペプチドを特性評価し得る任意の分子検出器を含むことが意味される。質量分析計は、イオン源、質量分析器、及び検出器の3つの主要なパーツを含むことができる。イオン源の役割は、気相イオンを生成することである。分析物の原子、分子、又はクラスターは、気相に移され、同時に(エレクトロスプレーイオン化のように)又は別個のプロセスによってイオン化することができる。イオン源の選択は、用途に依存する。いくつかの例示的な実施形態において、質量分析計は、タンデム質量分析計であることができる。
本明細書で使用される場合、「タンデム質量分析」という用語は、質量選択及び質量分離の複数の段階を使用することによって、試料分子に関する構造情報が得られる技術を含む。前提条件は、第1の質量選択工程の後、断片が予測可能及び制御可能な方式で形成されるように、試料分子を気相に移し、イオン化することである。多段階MS/MS、又はMSnは、意味のある情報を得ることができるか、又は断片イオンシグナルが検出可能である限り、最初に前駆体イオンを選択及び単離することと、それを断片化すること(MS2)と、一次断片イオンを単離することと、それを断片化すること(MS3)と、二次断片を単離することと、など(MS4)によって行うことができる。タンデムMSは、様々な分析器の組み合わせで成功裏に行われている。特定の用途のために組み合わせる分析器は、感度、選択性、及び速度などの多くの異なる要因、更にまたサイズ、コスト、及び利用可能性によって決定することができる。タンデムMS方法の2つの主要なカテゴリは、タンデムインスペース及びタンデムインタイムであるが、タンデムインタイム分析器が空間的に連結される、又はタンデムインスペース分析器と連結されるハイブリッドも存在する。タンデムインスペース質量分析計は、イオン源、前駆体イオン活性化デバイス、及び少なくとも2つの非捕捉質量分析器を含む。特定のm/z分離機能は、機器の1つのセクションにおいてイオンが選択され、中間領域において解離され、次いで生成物イオンがm/z分離及びデータ取得のために別の分析器に伝達されるように設計することができる。タンデムインタイムでは、イオン源で生成された質量分析計イオンは、同じ物理的デバイス内で捕捉、分離、断片化、及びm/z分離することができる。
質量分析計によって同定されたペプチドは、インタクトタンパク質及びそれらの翻訳後修飾を代表するサロゲートとして使用することができる。それらは、実験的及び理論的なMS/MSデータを相関させることによって、タンパク質の特性評価に使用することができ、後者は、タンパク質配列データベースにおける可能なペプチドから生成される。特性評価には、タンパク質断片のアミノ酸を配列決定すること、タンパク質配列決定を決定すること、タンパク質のデノボ配列決定を決定すること、翻訳後修飾を位置付けすること、若しくは翻訳後修飾を特定すること、又は比較可能性分析、あるいはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で使用される場合、「データベース」という用語は、試料中に潜在的に存在し得るタンパク質配列の、例えば、FASTA形式のファイルの形態で、コンパイルされたコレクションを指す。関連するタンパク質配列は、試験する種のcDNA配列に由来し得る。関連するタンパク質配列を検索するために使用され得る公開データベースには、例えば、Uniprot又はSwiss-protによってホストされているデータベースが含まれた。データベースは、本明細書で「バイオインフォマティクスツール(bioinformatics tools)」と称されるものを使用して検索され得る。バイオインフォマティクスツールは、データベース内の全ての可能な配列に対して解釈されていないMS/MSスペクトルを検索する能力を提供し、解釈された(注釈付けられた)MS/MSスペクトルを出力として提供する。かかるツールの非限定的な例は、Mascot(www.matrixscience.com)、Spectrum Mill(www.chem.agilent.com)、PLGS(www.waters.com)、PEAKS(www.bioinformaticssolutions.com)、Proteinpilot(download.appliedbiosystems.com//proteinpilot)、Phenyx(www.phenyx-ms.com)、Sorcerer(www.sagenresearch.com)、OMSSA(www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/omssa/)、X!Tandem(www.thegpm.org/TANDEM/)、Protein Prospector(prospector.ucsf.edu/prospector/mshome.htm)、Byonic(www.proteinmetrics.com/products/byonic)、又はSequest(fields.scripps.edu/sequest)である。
いくつかの例示的な実施形態において、質量分析計は、液体クロマトグラフィーシステムに連結することができる。
いくつかの例示的な実施形態において、質量分析計は、液体クロマトグラフィー-多重反応モニタリングシステムに連結することができる。より一般的には、質量分析計は、連続反応モニタリング(CRM)及び並列反応モニタリング(PRM)を含む、選択反応モニタリング(SRM)による分析が可能であり得る。
本明細書で使用される場合、「多重反応モニタリング」又は「MRM」は、高い感度、特異性、及び幅広いダイナミックレンジで、複雑なマトリクス内の低分子、ペプチド、及びタンパク質を正確に定量化することができる、質量分析ベースの技術を指す(Paola Picotti & Ruedi Aebersold,Selected reaction monitoring-based proteomics:workflows,potential,pitfalls and future directions,9 NATURE METHODS 555-566(2012))。MRMは、典型的には、三連四重極質量分析計を用いて行うことができ、選択された小分子/ペプチドに対応する前駆体イオンが第1の四重極内で選択され、前駆体イオンの断片イオンが第3の四重極内でのモニタリングのために選択された(Yong Seok Choi et al.,Targeted human cerebrospinal fluid proteomics for the validation of multiple Alzheimers disease biomarker candidates,930 JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY B 129-135(2013))。
いくつかの態様において、本出願の方法又はシステムにおける質量分析計は、エレクトロスプレーイオン化質量分析計、ナノ-エレクトロスプレーイオン化質量分析計、又は三連四重極質量分析計であることができ、質量分析計は、液体クロマトグラフィーシステムに連結することができ、質量分析計は、LC-MS(液体クロマトグラフィー-質量分析)又はLC-MRM-MS(液体クロマトグラフィー-多重反応モニタリング-質量分析)分析を行うことができる。
本明細書で使用される場合、「消化」という用語は、タンパク質の1つ以上のペプチド結合の加水分解を指す。適切な加水分解剤を使用して試料中のタンパク質の消化、例えば、酵素消化又は非酵素消化を実行するいくつかのアプローチが存在する。
本明細書で使用される場合、「消化酵素」という用語は、タンパク質の消化を行うことができる多数の異なる薬剤のうちのいずれかを指す。酵素消化を実行することができる加水分解剤の非限定的な例としては、アスペルギルス・サイトイ(Aspergillus Saitoi)からのプロテアーゼ、エラスターゼ、サブチリシン、プロテアーゼXIII、ペプシン、トリプシン、Tryp-N、キモトリプシン、アスペルギロペプシンI、LysNプロテアーゼ(Lys-N)、LysCエンドプロテイナーゼ(Lys-C)、エンドプロテイナーゼAsp-N(Asp-N)、エンドプロテイナーゼArg-C(Arg-C)、エンドプロテイナーゼGlu-C(Glu-C)若しくは外膜タンパク質T(OmpT)、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)の免疫グロブリン分解酵素(IdeS)、サーモリシン、パパイン、プロナーゼ、V8プロテアーゼ、又はそれらの生物学的に活性な断片、若しくはホモログ、あるいはそれらの組み合わせが挙げられる。タンパク質消化のために利用可能な技術を考察する最近のレビューについて、Switazar et al.,“Protein Digestion:An Overview of the Available Techniques and Recent Developments”(Linda Switzar,Martin Giera&Wilfried M.A.Niessen,Protein Digestion:An Overview of the Available Techniques and Recent Developments,12 JOURNAL OF PROTEOME RESEARCH 1067-1077(2013))を参照されたい。
消化酵素の量及び消化に必要とされる時間を適切に選択することができる。基質に対する酵素の比が不適切に高い場合、相応する高い消化率によって、質量分析計によってペプチドを分析するための十分な時間が許容されず、シーケンスカバレッジが損なわれる。他方、基質に対する酵素の比が低いと、消化時間を長くする必要があるため、データ取得時間が長くなる。酵素対基質比は、約1:0.5~約1:200の範囲であることができる。
いくつかの例示的な実施形態において、治療用タンパク質を定量する方法は、任意選択的に、治療用タンパク質をタンパク質還元剤に接触させることを含むことができる。
本明細書で使用される場合、「タンパク質還元剤」という用語は、タンパク質におけるジスルフィド架橋の還元のために使用される薬剤を指す。タンパク質還元剤の非限定的な例は、ジチオスレイトール(DTT)、β-メルカプトエタノール、エルマン試薬、ヒドロキシルアミン塩酸塩、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP-HCl)、又はそれらの組み合わせである。
いくつかの例示的な実施形態において、タンパク質を定量する方法は、任意選択的に、治療用タンパク質をタンパク質アルキル化剤に接触させることを含むことができる。
本明細書で使用される場合、「タンパク質アルキル化剤」という用語は、タンパク質における特定の遊離アミノ酸残基をアルキル化するために使用される薬剤を指す。タンパク質アルキル化剤の非限定的な例は、ヨードアセトアミド(IAM)、クロロアセトアミド(CAA)、アクリルアミド(AA)、N-エチルマレイミド(NEM)、メチルメタンチオスルホン酸(MMTS)、及び4-ビニルピリジン、又はそれらの組み合わせである。
いくつかの例示的な実施形態において、治療用タンパク質を定量する方法は、治療用タンパク質を変性させることを含むことができる。
本明細書で使用される場合、「タンパク質変性」は、分子の三次元形状をその天然の状態から変化させるプロセスを指すことができる。タンパク質変性は、タンパク質変性剤を使用して実行することができる。タンパク質変性剤の非限定的な例には、熱、高いか若しくは低いpH、DTTのような還元剤(以下を参照)、又はカオトロピック剤への曝露が含まれる。いくつかのカオトロピック剤をタンパク質変性剤として使用することができる。カオトロピック溶質は、水素結合、ファンデルワールス力、及び疎水性効果などの非共有結合力によって媒介される分子内相互作用に干渉することによって、系のエントロピーを増加させる。カオトロピック剤の非限定的な例には、ブタノール、エタノール、塩化グアニジニウム、過塩素酸リチウム、酢酸リチウム、塩化マグネシウム、フェノール、プロパノール、ドデシル硫酸ナトリウム、チオ尿素、N-ラウロイルサルコシン、尿素、及びそれらの塩が含まれる。
本発明は、前述の治療用タンパク質、抗体カクテル、宿主細胞、タンパク質変性剤、タンパク質アルキル化剤、タンパク質還元剤、消化酵素、質量分析器、同定に使用される機器、又はクロマトグラフィー方法のうちのいずれかに限定されず、任意の治療用タンパク質、抗体カクテル、宿主細胞、タンパク質変性剤、タンパク質アルキル化剤、タンパク質還元剤、消化酵素、質量分析器、同定に使用される機器、又はクロマトグラフィー方法は、任意の好適な手段によって選択することができることを理解されたい。
本発明は、以下の実施例を参照することによって、より完全に理解されるであろう。しかしながら、それらは、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
例示的な実施形態による本発明のLC-MRM-MS/MSアッセイの全体的なワークフローを図1に示す。
化学物質及び試薬。トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP-HCl)、トリフルオロ酢酸(TFA)、水中の0.1%ギ酸(v/v)(LC-MSグレード)、及びアセトニトリル中の0.1%ギ酸(v/v)(LC-MSグレード)は、Thermo Fisher Scientific(Rockford,IL)から購入した。超高純度の1MのTris-HCl pH8.0は、Invitrogen(Carlsbad,CA)から得た。尿素及びヨードアセトアミド(IAM)は、Sigma-Aldrich(St.Louis,MO)から購入した。トリプシン(質量分析グレード)及びrAspNは、Promega(Madison,WI)から購入した。プールしたヒト血清及び10例の個体からの単一のヒト血清は、Innovative Research(Novi,MI)から購入した。内部標準(IS)のためのAUQAグレードのカスタム合成重ペプチド、LLIYAASNLETGVPSR*(10Da)、DTAV*(6Da)YYCASGSは、Thermo Fisher Scientific(Rockford,IL)から取り寄せた。mAb1及びmAb2原薬(DS)は、Regeneron Pharmaceuticals(Tarrytown,NY)で開発され、そこから得た。COVID-19患者血清試料は、Regeneron Pharmaceuticals(ClinicalTrials.gov識別子:NCT04425629)によって依頼されたREGEN-COVの臨床試験からのものだった。
標準溶液の調製。プールしたヒト血清中にmAb1及びmAb2 DSを添加することによって、ヒト血清中のREGEN-COVのストック溶液を作製した。較正標準(mAb1では20、25、30、50、100、250、500、1000、2000μg/mL、mAb2では10、20、25、30、50、100、250、500、1000、2000μg/mL)は、プールしたヒト血清を使用してストック溶液を連続希釈することによって作製した。定量上限(ULOQ、2000μg/mLのmAb1、2000μg/mLのmAb2)、高QC(HQC、1500μg/mLのmAb1、1500μg/mLのmAb2)、中QC(MQC、750μg/mLのmAb1、750μg/mLのmAb2)、低QC(LQC、60μg/mLのmAb1、30μg/mLのmAb2)、及び定量下限(LLOQ、20μg/mLのmAb1、10μg/mLのmAb2)を含む5つの認定QC標準も、プールしたヒト血清へのmAb1及びmAb2 DSの添加及び連続希釈によって調製した。
mAb1及びmAb2 DSを10例の個々のヒト血清ブランクに共添加することによって、LLOQ(20μg/mLのmAb1、10μg/mLのmAb2)を添加した個々のヒト血清試料を調製した。薬物特異性アッセイでは、1種類の薬物を含有するQC標準を、プールしたヒト血清を希釈液として使用した抗体薬物のストック溶液の連続希釈によって作製した。マトリクスバックグラウンドとして共投与薬物の存在とともに1種類の薬物を含有するQC標準を、希釈液としてプールしたヒト血清中の2mg/mLの共投与薬物を使用したストック溶液の連続希釈から作製した。
血清試料の消化。試料処理の前に、血清試料(較正標準、QC標準、及び患者試料)を氷上で解凍した。血清試料消化は、96ウェルプレート(0.5mL、ポリプロピレン、Agilent Technologies、Santa Clara,CA)で行った。5μLの血清試料を、80μLの変性溶液(10mMのTCEP、8Mの尿素)を事前に加えた各試料ウェルに添加した。96ウェルプレートを接着プレートシール(Waters,Milford,MA)で密封し、650rpmのサーモミキサーC(Eppendorf,Hamburg,Germany)上で、80℃で10分間加熱した。室温まで冷却した後、15μLの0.25MのIAMを各試料ウェルに添加し、プレートを室温で30分間、暗所において650rpmで振とうすることによってインキュベートした。使用前に、9mLの0.1Mトリス緩衝液中の200μgのトリプシン、100μgのrAspN、150μLのmAb1 ISストック溶液(5pmol/μL)、及び100μlのmAb2 ISストック溶液(5pmol/μL)の再構成によって、2種類の酵素及び2種類のISペプチドを含有する消化溶液を作製した。アルキル化後、10μLの各試料を第2の96ウェルプレートに移し、2種類の酵素及びISペプチドを含有する90μLの消化液と混合した。試料プレートを密封し、650rpm振とうしながら37℃で3時間インキュベートした。消化が終了したとき、10μLの10%TFAを各試料ウェルに添加し、反応をクエンチした。試料プレートを、LC-MRM-MS分析の前に、700rpmで1分間スピンさせた。
LC-MRM-MS方法。LC-MRM-MS実験は、6495三連四重極質量分析計(Agilent Technologies、Santa Clara,CA)と連結したAgilent Infinity II UPLCシステムを使用して行った。およそ45nLの元の血清に対応する10μLの消化された血清試料を、C18カラム(ACQUITY UPLC BEH300 1.7μm,2.1mm×100mm,Waters)に加え、水中の0.1%ギ酸として移動相A、及びアセトニトリル中の0.1%ギ酸として移動相Bを使用して、0.3mL/分の流速で逆相勾配溶出によって分離した。各注入前に、試料注入経路を、IPA/ACN/H2O v/v/v(3:1:1)、ACN/H2O/FA v/v/v(25:75:0.1)、及びACN/H2O/FA v/v/v(5:95:0.1)で順次フラッシングした。MRM実験のためのLC勾配を以下のように設定した。0~0.5分、5%B;0.5~16分、5~25%B;16~18分、25~90%B;18~20分、90%B;20~20.5分、90~5%B,及び20.5~25,5%B。試料分析中、カラム温度を60℃に設定し、オートサンプラーを7℃に維持した。
三連四重極MSイオン源パラメータは、以下のように設定した。ガス温度200℃、ガス流速12L/分、ネブライザーガス20psi、シースガス温度300℃、シースガス流速11L/分、キャピラリー電圧3500V、ノズル電圧500V。2種類のサロゲートペプチド及び2種類のISペプチドについての時間スケジュールMRM遷移を、表1-1及び表1-2に列挙される各遷移チャネルのパラメータで、全ての定量化分析実験に適用した。
データ分析。LC-MRM-MS実験からの生データを、Agilent MassHunter Quantitative Analysisソフトウェアを使用して分析した。モニタリングした遷移の抽出イオンクロマトグラム(XIC)ピーク面積を、Agile2アルゴリズムを用いて積分した。各薬物について較正曲線を構築するために、対応する共溶出ISペプチドからのピーク面積によって正規化した較正標準からのサロゲートペプチドのピーク面積を、1/x2重み付けした3パラメータ二次モデル(標準曲線の各点について可変重み付け)を使用してそれぞれの公称濃度に対してプロットし、続いて、それから他の全ての読み取りを計算した。二次フィッティングでの方程式は、y=ax2+bx+cであり、式中、y=サロゲートペプチドのXICピーク面積と対応するISペプチドのXICピーク面積との比、x=薬物の濃度(μg/mL)、及びa、b、c=二次係数、線形係数、及び定数項をそれぞれ示す。標準曲線の各点における重み付けは、分析物濃度に反比例する。較正曲線パラメータは、Agilent MassHunter Quantitative Analysisソフトウェアによって自動的に計算された。
電気化学発光イムノアッセイ。アッセイ手順は、ビオチン化マウス抗mAb1モノクローナル抗体、又はビオチン化マウス抗mAb2モノクローナル抗体のいずれかでコーティングしたストレプトアビジンマイクロプレートを使用した。各分子に特異的な、プレート上に捕捉されたmAb1及びmAb2を、mAb1又はmAb2のいずれかに特異的である2種類の、ルテニル化した、非競合マウスモノクローナル抗体を使用して、検出した。電圧がプレートに印加されると、ルテニウム標識から生成された電気化学発光シグナルが、MSDリーダーによって測定された。測定された電気化学発光は、血清試料中の総mAb1又は総mAb2の濃度に比例する。
実施例1.MRMアッセイのための方法開発
mAb1及びmAb2の両方とも、一対の軽鎖及び一対の重鎖からなる二量体分子である。mAb1軽鎖は、221個のアミノ酸残基を含み、その重鎖は、450個のアミノ酸残基を含む。mAb2軽鎖は、216個のアミノ酸残基を含み、その重鎖は、450個のアミノ酸残基を含む。IgGタンパク質は、ヒト血清中に豊富であり、これらの2種類のヒト化IgG1薬物のアミノ酸配列の93%超が、内因性血清IgGと同一であるため、MRMベースのIgG抗体薬物定量化に好適なサロゲートペプチドの選択は、可変ドメインのCDR領域(典型的には、重鎖から3つ、軽鎖から3つ)に由来するペプチドに限定される。定常領域からのペプチドは、ヒト血清中の内因性抗体に由来するものと区別することができない。
mAb1及びmAb2の両方とも、一対の軽鎖及び一対の重鎖からなる二量体分子である。mAb1軽鎖は、221個のアミノ酸残基を含み、その重鎖は、450個のアミノ酸残基を含む。mAb2軽鎖は、216個のアミノ酸残基を含み、その重鎖は、450個のアミノ酸残基を含む。IgGタンパク質は、ヒト血清中に豊富であり、これらの2種類のヒト化IgG1薬物のアミノ酸配列の93%超が、内因性血清IgGと同一であるため、MRMベースのIgG抗体薬物定量化に好適なサロゲートペプチドの選択は、可変ドメインのCDR領域(典型的には、重鎖から3つ、軽鎖から3つ)に由来するペプチドに限定される。定常領域からのペプチドは、ヒト血清中の内因性抗体に由来するものと区別することができない。
MRM定量化に好適なサロゲートペプチドを選択するために、以下の考慮事項を適用して、ヒトIgG薬物のCDR領域におけるプロテアーゼ切断によって生成された候補ペプチドをスクリーニングした。1)Uniprotヒトプロテオームデータベース(www.uniprot.org/blast/)における同一のBLAST一致ヒットなし、2)20アミノ酸残基未満のペプチド長、3)配列が、酵素消化中に切断を見逃しやすい部位、例えばトリプシン切断についてのKR、RDRなどを含まない、及び4)配列が、試料処理中にインビボでの生体内変換を受けやすい部位又は部分的修飾を受けやすい残基、例えばメチオニンなどを含まない。これらの基準を適用して、mAb1及びmAb2の、インシリコのトリプシン消化産生CDRペプチドを調べることによって、mAb1の軽鎖CDR2からの1種類のペプチド、LLIYAASNLETGVPSRのみが、mAb1定量化のためのサロゲートペプチドとして機能し得ることが見出された。表2-1に示されるように、mAb2 CDR領域からのトリプシンペプチドのいずれも、上に列挙された基準の全てを満たすことはできなかった。この場合、別のプロテアーゼであるrAspNを使用して、表2-2に示されるように、mAb2定量化のために、重鎖CDR3から適切な長さの固有のサロゲートペプチド、DTAVYYCASGSを生成した。CDR領域配列が、太字で示されている。MRM方法開発のためのMRMサロゲートペプチドとしてペプチドを除外する理由が、「x」でマークされている。
mAb1原薬のトリプシン消化物及びmAb2原薬のrAspN消化物を使用して、AgilentQQQシステムでMRM遷移パラメータを最適化した。逆相LC分離中のサロゲートペプチド候補のための時間スケジュール生成物イオンスキャン実験を行って、最善の遷移及び衝突エネルギーを選択した。取得したCID MS/MSスペクトルに基づいて、+2前駆体イオンからy3生成物イオンへの遷移を選択して、mAb1サロゲートペプチドLLIYAASNLETGVPSRの存在量をモニタリングし(図2A)、+2前駆体イオンからy5生成物イオンへの遷移を選択してアルキル化mAb2サロゲートペプチドDTAVYYC(Cam)ASGSの存在量をモニタリングした(図2B)。明白に、この二重荷電したmAb2サロゲートペプチドの最適衝突エネルギーは約5Vであり、これは二重荷電したトリプシンペプチドに必要な典型的な衝突エネルギーと比較してはるかに小さい。
サロゲートペプチドの選択された遷移チャネル、及び内部標準ペプチドにおけるそれらの対応する遷移を、ヒト血清マトリクスバックグラウンド干渉について調べた。プールしたヒト血清ブランク、さらには、トリプシンとrAspNとの組み合わせで消化した10例の個体の血清ブランク試料(女性5例、男性5例)を、16分の逆相LC勾配及び4つの遷移チャネルの時間スケジュールMRM取得を用いて分析した。シグナル干渉は、2種類のサロゲートペプチドの軽又は重遷移チャネルのいずれからも観察されなかった。2種類のサロゲートペプチドについて選択された遷移のマトリクス干渉の評価後、機器パラメータをMRMモード下で更に最適化し、表1-1及び表1-2に列挙されたパラメータを、アッセイ認定及び患者試料分析に適用した。
実施例2.LC-MRM-MSアッセイ認定
臨床試料分析に適用する前に、開発したLC-MRM-MSアッセイの性能を、以下の最も重要なパラメータを使用して評価した。1)直線性、2)正確度及び精度、3)選択性、4)特異性、並びに5)試料消化前後の分析物安定性。
臨床試料分析に適用する前に、開発したLC-MRM-MSアッセイの性能を、以下の最も重要なパラメータを使用して評価した。1)直線性、2)正確度及び精度、3)選択性、4)特異性、並びに5)試料消化前後の分析物安定性。
2.1 直線性
直線性は、線形又は非線形回帰の適切な統計モデルを用いた標準濃度に応答する機器応答の比例性を指す。このLC-MRM-MSアッセイにおいて、直線性は、3日間にわたって、mAb1について9個の非ゼロ標準及びmAb2について10個の非ゼロ標準の、正規化した抽出イオンクロマトグラム(XIC)ピーク面積によって決定された。較正標準からのサロゲートペプチド及びISペプチドの代表的なXIC、並びに2種類の抗体薬物について較正曲線を、図3に示す。正規化した応答を使用した較正標準のバック計算した薬物濃度及びそれぞれの標準曲線方程式を使用し、以下の方程式を使用して標準の正確度を推定した。
正確度%(ACC%)=100%×(測定された濃度/公称濃度)。
直線性は、線形又は非線形回帰の適切な統計モデルを用いた標準濃度に応答する機器応答の比例性を指す。このLC-MRM-MSアッセイにおいて、直線性は、3日間にわたって、mAb1について9個の非ゼロ標準及びmAb2について10個の非ゼロ標準の、正規化した抽出イオンクロマトグラム(XIC)ピーク面積によって決定された。較正標準からのサロゲートペプチド及びISペプチドの代表的なXIC、並びに2種類の抗体薬物について較正曲線を、図3に示す。正規化した応答を使用した較正標準のバック計算した薬物濃度及びそれぞれの標準曲線方程式を使用し、以下の方程式を使用して標準の正確度を推定した。
正確度%(ACC%)=100%×(測定された濃度/公称濃度)。
3つの独立した実験からの、両方の薬物の非ゼロ標準の測定された濃度の統計的プロファイルが表3及び表4に要約される。全ての標準の平均ACC%値は、mAb1では89%~105%、mAb2では92%~106%の範囲であった。全ての非ゼロ標準で測定された濃度値のCV%(変動係数)は、mAb1では2.6%~11%、mAb2では0.7%~12%で様々であった。これらの結果は、ACC%が、±25%以内でなければならないLLOQ又はULOQレベルでの標準を除いて、非ゼロ標準で公称値の±20%以内にあるべきであり、CV%が、≦25%でなければならないLLOQ又はULOQレベルでの標準を除いて、全ての非ゼロ標準について≦20%でなければならない、という生体分析に関する基準を満たした。
2.2 正確度及び精度
正確度は、測定した結果とその理論的真値との間の一致の近さを指し、正確度パーセント(ACC%)として表される。精度は、同じ試料についての繰り返しの測定の間のランダムな変動の定量的尺度を指し、変動係数のパーセンテージ(濃度CV%)として表される。日内正確度及び精度は、3日間にわたる3回の独立した測定において、上記の標準溶液の調製に記載されるように調製された、1回の実行当たり5反復の認定QCによって決定した。日間正確度及び精度は、3日間にわたって、試料調製からLC-MS/MS分析までの3回の独立した測定(各々、5反復の認定QCで)によって決定された。日内及び日間の正確度及び精度パラメータのデータを表5-1、表5-2、及び表5-3に示す。
正確度は、測定した結果とその理論的真値との間の一致の近さを指し、正確度パーセント(ACC%)として表される。精度は、同じ試料についての繰り返しの測定の間のランダムな変動の定量的尺度を指し、変動係数のパーセンテージ(濃度CV%)として表される。日内正確度及び精度は、3日間にわたる3回の独立した測定において、上記の標準溶液の調製に記載されるように調製された、1回の実行当たり5反復の認定QCによって決定した。日間正確度及び精度は、3日間にわたって、試料調製からLC-MS/MS分析までの3回の独立した測定(各々、5反復の認定QCで)によって決定された。日内及び日間の正確度及び精度パラメータのデータを表5-1、表5-2、及び表5-3に示す。
日間正確度及び精度評価の統計的プロファイルは、5つのQC全てのmAb1でACC%値が95%~103%の範囲であり、5つのQC全てのmAb2でACC%値が96%~106%の範囲であったことを示す。全てのQCの日間濃度値CV%は、mAb1で3%及び13%、mAb2で3%及び9%と様々であった。日内評価では、5つのQCのmAb1でACC%値が89%~114%であり、濃度値CV%が1%~6%であり、5つのQCのmAb2のACC%値が92%~111%であり、濃度値CV%が2%~9%であった。これらの結果は、mAb1及びmAb2の両方について、このLC-MRM-MSアッセイの日内及び日間両方の正確度が、HQC、MQC、及びLQCについて80%~120%、並びにLLOQ及びULOQについて75%~125%であることを実証した。測定された濃度の日内及び日間両方のCV%が、HCQ、MQC、及びLQCについて20%以内であり、LLOQ及びULOQについて25%以内である。
2.3 選択性
選択性とは、様々な内因性及びアッセイ非特異的マトリクス成分の存在下での分析物の選択的及び特異的定量を指す。10例の個々のナイーブヒト血清試料のセットを分析して、アッセイが非特異的マトリクス干渉に供されたか調べた。mAb1及びmAb2の両方について、全ての試料が、mAb1では20μg/mL、mAb2では10μg/mLの、定量限界未満(BLQ)であることが示された。選択性の更なる証拠は、LLOQ添加した個々のナイーブヒト血清試料の正確度評価によって評価した。図4に示すように、20μg/mLのmAb1及び10μg/mLのmAb2を共添加した10例の個々の血清試料の各々について、mAb1の測定された濃度は、公称値の±25%以内であり、ACC%値は、92%~116%の範囲であった。mAb2ではACC%値が、87%~126%の範囲にあり、1例の試料中のmAb2の測定濃度は、公称値の±25%の範囲外であった。これらの結果は全て、LLOQ添加したナイーブ試料の少なくとも80%が、公称値の±25%以内のACC%の許容基準を満たさなければならないという、産業のための生物分析方法検証ガイダンス(Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry)に記載された許容基準を満たした(U.S.Department of Health and Human Services,Food and Drug Administration,Center for Drug Evaluation and Research,Center for Veterinary Medicine.Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry 2018)。
選択性とは、様々な内因性及びアッセイ非特異的マトリクス成分の存在下での分析物の選択的及び特異的定量を指す。10例の個々のナイーブヒト血清試料のセットを分析して、アッセイが非特異的マトリクス干渉に供されたか調べた。mAb1及びmAb2の両方について、全ての試料が、mAb1では20μg/mL、mAb2では10μg/mLの、定量限界未満(BLQ)であることが示された。選択性の更なる証拠は、LLOQ添加した個々のナイーブヒト血清試料の正確度評価によって評価した。図4に示すように、20μg/mLのmAb1及び10μg/mLのmAb2を共添加した10例の個々の血清試料の各々について、mAb1の測定された濃度は、公称値の±25%以内であり、ACC%値は、92%~116%の範囲であった。mAb2ではACC%値が、87%~126%の範囲にあり、1例の試料中のmAb2の測定濃度は、公称値の±25%の範囲外であった。これらの結果は全て、LLOQ添加したナイーブ試料の少なくとも80%が、公称値の±25%以内のACC%の許容基準を満たさなければならないという、産業のための生物分析方法検証ガイダンス(Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry)に記載された許容基準を満たした(U.S.Department of Health and Human Services,Food and Drug Administration,Center for Drug Evaluation and Research,Center for Veterinary Medicine.Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry 2018)。
これらの評価から、開発されたLC-MRM-MSアッセイが、mAb1及びmAb2を含有するヒト血清試料について選択的であることが実証された。加えて、LLOQ添加試料で得られた結果は、ニートな血清中のアッセイが、20μg/mLの低い全mAb1、及び10μg/mLの低い全mAb2のレベルを定量することができることを確証し、MRMアッセイにおけるLLOQを更に確立した。
2.4 特異性
特異性は、存在することが予想される他の成分の存在下で分析物を評価する方法の能力を指す。mAb1及びmAb2は、抗体カクテル療法として共投与されるため、各薬物の方法特異性について併用薬物からの干渉を評価した。図5のXICに示されるように、14分の保持時間でのmAb1サロゲートペプチドの遷移チャネル(m/z853.0→m/z359.2)からのシグナルは、ヒト血清中の2mg/mLのmAb2では検出できなかった(図5A)。同様の応答が、ヒト血清中の2mg/mLのmAb1の試料中のmAb2の遷移チャネル(m/z597.6→m/z481.2)からのシグナルで観察された(図5B)。
特異性は、存在することが予想される他の成分の存在下で分析物を評価する方法の能力を指す。mAb1及びmAb2は、抗体カクテル療法として共投与されるため、各薬物の方法特異性について併用薬物からの干渉を評価した。図5のXICに示されるように、14分の保持時間でのmAb1サロゲートペプチドの遷移チャネル(m/z853.0→m/z359.2)からのシグナルは、ヒト血清中の2mg/mLのmAb2では検出できなかった(図5A)。同様の応答が、ヒト血清中の2mg/mLのmAb1の試料中のmAb2の遷移チャネル(m/z597.6→m/z481.2)からのシグナルで観察された(図5B)。
各薬物に対する薬物特異性を体系的に評価するために、5つの異なるQC濃度レベルにおいて、1種類の薬物単独で作製されたQC標準の正確度を、2mg/mLの共投与薬物を含有するQC標準の正確度と比較した。mAb1 QCのACC%値は、mAb2の存在なしで98%~103%の範囲であり、これは、血清中に2mg/mLのmAb2を有するmAb1 QCで測定されたACC%範囲(97%~120%)と同等だった(図5C)。mAb2 QCのACC%値は、mAb1の存在なしで100%~114%の範囲であり、これはまた、血清中に添加した2mg/mLのmAb1を有するmAb2 QCで測定されたACC%範囲(96%~108%)と同等だった(図5D)。共投与薬物の存在の有無にかかわらず、全ての5つのQCレベルでの各薬物におけるQCのACC%値は、公称値の±25%以内のULOQ及びLLOQのACC%を除いて、公称値の±20%以内のACC%の許容基準を満たした。
2.5 分析物安定性
分析物安定性は、試料がストレス又は異なる保存条件に供されていた後に、分析物をアッセイの許容基準内で正確に測定する能力を指す。このアッセイの目的に合わせるために、3回の凍結/解凍(FT)サイクルへの曝露後のヒト血清中のインタクト治療用タンパク質の安定性、及びUPLCオートサンプラーで保存中の消化分析物の安定性を評価した。
分析物安定性は、試料がストレス又は異なる保存条件に供されていた後に、分析物をアッセイの許容基準内で正確に測定する能力を指す。このアッセイの目的に合わせるために、3回の凍結/解凍(FT)サイクルへの曝露後のヒト血清中のインタクト治療用タンパク質の安定性、及びUPLCオートサンプラーで保存中の消化分析物の安定性を評価した。
凍結/解凍サイクルの条件下での分析物安定性を評価するために、5反復のULOQ、HQC、MQC、及びLQCを、消化前に3サイクル凍結/解凍した。機器オートサンプラー中での分析物の安定性を評価するために、5反復のULOQ、HQC、MQC、LQC、及びLLOQを、オートサンプラー中7℃で72時間保存した後に分析した。新鮮なQC試料の測定正確度を、消化前に凍結/解凍サイクルを受けたQC試料、並びに消化後にオートサンプラー中で長時間保存されたQC試料の正確度と比較した。図6に示すように、評価した条件について、薬物濃度の測定された正確度の有意な変化は観察されなかった。公称値の±25%以内のULOQのACC%を除いて、全てのQCが、公称値の±20%以内の全てのQCのACC%の許容基準を満たし、mAb1及びmAb2の両方とも、試験した条件下でのヒト血清中で安定であり、この安定性は、本発明の方法を使用して正確に評価することができることを示した。
実施例3.COVID-19患者血清試料中のREGEN-COV濃度の測定
REGEN-COVの特性評価のための信頼性の高い定量的薬物動態アッセイに対する緊急の必要性に起因して、開発されたLC-MRM-MSアッセイは、COVID-19を有する外来患者におけるREGEN-COVの第I相臨床試験から収集された血清患者試料中のmAb1及びmAb2の総濃度を決定する暫定的方法として機能した(Weinrich et al.)。二重盲検臨床試験に参加する患者は、プラセボ、2.4gのREGEN-COV(各抗体1.2g)、又は8.0gのREGEN-COV(各抗体4g)を静脈内注射によって受けるように無作為に割り当てられた(1:1:1)。血清試料は、2.4g及び8.0gの投与量群における患者から、投与前、薬物注入の1時間後、及び薬物投与の2、4、6、14、及び28日後に収集し、本発明のLC-MRM-MSアッセイによって分析した。
REGEN-COVの特性評価のための信頼性の高い定量的薬物動態アッセイに対する緊急の必要性に起因して、開発されたLC-MRM-MSアッセイは、COVID-19を有する外来患者におけるREGEN-COVの第I相臨床試験から収集された血清患者試料中のmAb1及びmAb2の総濃度を決定する暫定的方法として機能した(Weinrich et al.)。二重盲検臨床試験に参加する患者は、プラセボ、2.4gのREGEN-COV(各抗体1.2g)、又は8.0gのREGEN-COV(各抗体4g)を静脈内注射によって受けるように無作為に割り当てられた(1:1:1)。血清試料は、2.4g及び8.0gの投与量群における患者から、投与前、薬物注入の1時間後、及び薬物投与の2、4、6、14、及び28日後に収集し、本発明のLC-MRM-MSアッセイによって分析した。
較正標準、並びに3連での4つの濃度レベル(LLOQ、LQC、MQC、HQC)のQC標準を、患者試料の各バッチと一緒に消化及び分析した。LC-MRM-MS測定における実行許容基準は、非ゼロ較正標準の正確度パーセント、並びにQCの正確度パーセント及び変動係数によって定義された。較正標準の測定された濃度の正確度は、LLOQで公称濃度の25%以内、及び他の全ての濃度で公称濃度の20%以内でなければならない。測定されたQC濃度の少なくとも3分の2は、それらそれぞれの公称値の20%又は25%(LLOQ)以内でなければならない。各レベルでの少なくとも2反復のQCは、それらの公称濃度の20%又は25%(LLOQ)以内でなければならない。精度の許容基準は、各濃度レベルで決定され、20%以内であるべきである。測定された全ての投与前の患者血清試料は、mAb1及びmAb2の両方についてLLOQ未満の応答を有し、このLC-MRM-MSアッセイの選択性を更に検証した。
図7に示されるように、単回用量注射後の血清薬物濃度の時間プロファイルを使用して、mAb1及びmAb2の薬物動態パラメータを決定した。結果は、抗体薬物濃度が静脈内注射の1時間以内に最大に達し、経時的に減衰することを示した。各抗体の薬物動態は、直線的であり、用量に比例しており、29日目の血清中の薬物濃度は、インビトロ及び前臨床データに基づいて予測された中和標的濃度を上回ったままだった(Hansen et al.、Baum et al.、Weinrich et al.)。開発されたアッセイの直線性範囲は、薬物注入後1ヶ月にわたり、両方の投与量群からの、及び6回のPKサンプリング時点からの全ての臨床試料をカバーする。
実施例4.イムノアッセイによる方法検証
免疫アッセイは、伝統的に、臨床試料分析における血清マトリクス中の抗体薬物濃度の決定のための選ばれた方法である。イムノアッセイは、LC-MRM-MSアッセイにおけるようなプロテアーゼ消化に由来するサロゲート断片を測定する代わりに、インタクト分子としてのタンパク質標的を測定する。臨床PKイムノアッセイ開発のための最も重要な試薬は、抗体薬物のイディオタイプに特異的に結合する抗イディオタイプ抗体であり、それは通常、これらの試薬をスクリーニング及び生成するのに数ヶ月かかる。イムノアッセイは、典型的には、ng~mL範囲で非常に良好な感度を提供し、これは、追加の免疫親和性濃縮ステップなしでは従来のLC-MRMアッセイによって到達することができなかった。イムノアッセイの別の利点は、方法が確立されると、大量の患者試料分析をハイスループット形式で実行することができることである。
免疫アッセイは、伝統的に、臨床試料分析における血清マトリクス中の抗体薬物濃度の決定のための選ばれた方法である。イムノアッセイは、LC-MRM-MSアッセイにおけるようなプロテアーゼ消化に由来するサロゲート断片を測定する代わりに、インタクト分子としてのタンパク質標的を測定する。臨床PKイムノアッセイ開発のための最も重要な試薬は、抗体薬物のイディオタイプに特異的に結合する抗イディオタイプ抗体であり、それは通常、これらの試薬をスクリーニング及び生成するのに数ヶ月かかる。イムノアッセイは、典型的には、ng~mL範囲で非常に良好な感度を提供し、これは、追加の免疫親和性濃縮ステップなしでは従来のLC-MRMアッセイによって到達することができなかった。イムノアッセイの別の利点は、方法が確立されると、大量の患者試料分析をハイスループット形式で実行することができることである。
REGEN-COVについて電気化学発光イムノアッセイが十分に検証された後、第I相臨床試料をこの方法で再分析した。図7に示されるように、結果は、イムノアッセイによって測定された濃度と本発明のLC-MRM-MS方法によって測定された濃度との間で比較した。比較は、両方のアッセイの結果の間に良好な一致があることを示した。2つのアッセイによって測定された個々の患者(用量群当たりn=15~20)からの平均薬物濃度の差は、mAb1では23%以内であり、mAb2では11%だった。これによって、本発明のLC-MRM-MS方法が、抗イディオタイプ抗体試薬に依存するイムノアッセイと比較してより迅速な開発の利点を有しながら、抗体治療剤の正確で、高感度で、特異的な測定に有効であることが検証された。
Claims (22)
- 少なくとも2種類の治療用タンパク質を同時に定量するための方法であって、
(a)第1の治療用タンパク質及び第2の治療用タンパク質を含む試料を得る工程と、
(b)前記試料を少なくとも2種類の消化酵素に接触させることによって、前記第1及び第2の治療用タンパク質の各々について少なくとも1種類の固有のサロゲートペプチドを生成する工程と、
(c)質量分析計を使用して、前記サロゲートペプチドを定量する工程と、
(d)定量した前記サロゲートペプチドを使用して、前記第1及び第2の治療用タンパク質を定量する工程と
を含む、方法。 - 前記消化酵素が、トリプシン、キモトリプシン、LysC、LysN、AspN、GluC、及びArgCからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記消化酵素が、トリプシン及びAspNである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の治療用タンパク質が、抗体、モノクローナル抗体、二重特異性抗体、抗体断片、抗体のFab領域、抗体-薬物コンジュゲート、又は融合タンパク質からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の治療用タンパク質が、カシリビマブであり、前記第2の治療用タンパク質が、イムデビマブである、請求項1に記載の方法。
- 前記質量分析計が、エレクトロスプレーイオン化質量分析計、ナノ-エレクトロスプレーイオン化質量分析計、又は三連四重極質量分析計である、請求項1に記載の方法。
- 前記質量分析計が、クロマトグラフィーシステムに連結されている、請求項1に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィーシステムが、逆相液体クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、親和性クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー、混合モードクロマトグラフィー、又はそれらの組み合わせを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記試料が、ヒト血清を含む、請求項1に記載の方法。
- 潜在的なサロゲートペプチドのインシリコ分析を使用して、前記消化酵素を選択する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の治療用タンパク質を対象に投与する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記試料中の前記第1の治療用タンパク質についての約10~約2000μg/mLのダイナミックレンジを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記試料中の前記第2の治療用タンパク質についての約10~約2000μg/mLのダイナミックレンジを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記質量分析計が、多重反応モニタリング又は並列反応モニタリングを行うことができる、請求項1に記載の方法。
- 前記サロゲートペプチドのペプチドマッピングを行う工程と、
前記サロゲートペプチドの固有のペプチド及び断片イオンを選択して多重反応モニタリング遷移を生成する工程と、
前記サロゲートペプチドの上位2つ又は上位3つの遷移を選択する工程と、
前記サロゲートペプチドの衝突エネルギーを最適化する工程と、
続いて較正曲線を生成する工程と、
前記較正曲線に従ってLLOQ(定量下限)を決定する工程と
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1又は前記第2の治療用タンパク質に特異的な少なくとも1種類のサロゲートペプチドを選択する工程を更に含み、
以下:
i.前記サロゲートペプチドが、定量される前記治療用タンパク質の消化物に特異的であること、
ii.前記サロゲートペプチドが、少なくとも1種類の前記治療用タンパク質が存在しない調製物のプロテアーゼ消化物には特異的に存在しないこと、
iii.前記サロゲートペプチドが、質量分光分析において強力なシグナルを生成すること、及び
iv.前記サロゲートペプチドが、質量分光分析において区別可能なシグナルを生成すること
を決定することによって、少なくとも1種類の前記サロゲートペプチドが予め選択される、
請求項1に記載の方法。 - 投与された抗体カクテルからのカシリビマブ及びイムデビマブを同時に定量するための方法であって、
(a)カシリビマブ及びイムデビマブを含む血清試料を得る工程と、
(b)前記試料をトリプシン及びAspNに接触させることによって、カシリビマブ及びイムデビマブの各々について少なくとも1種類の固有のサロゲートペプチドを生成する工程と、
(c)質量分析計を使用して、前記サロゲートペプチドを定量する工程と、
(d)定量した前記サロゲートペプチドを使用して、カシリビマブ及びイムデビマブを定量する工程と
を含む、方法。 - 前記サロゲートペプチドが、アミノ酸配列LLIYAASNLETGVPSR及びDTAVYYCASGSを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記質量分析計が、エレクトロスプレーイオン化質量分析計、ナノ-エレクトロスプレーイオン化質量分析計、又は三連四重極質量分析計である、請求項17に記載の方法。
- 前記質量分析計が、液体クロマトグラフィーシステムに連結されている、請求項17に記載の方法。
- カシリビマブ及びイムデビマブを対象に投与する工程を更に含む、請求項17に記載の方法。
- 前記質量分析計が、多重反応モニタリング又は並列反応モニタリングを行うことができる、請求項17に記載の方法。
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