JP5039027B2 - 結腸癌および膵臓癌のための、組換え型モノクローナル抗体および対応する抗原 - Google Patents

結腸癌および膵臓癌のための、組換え型モノクローナル抗体および対応する抗原 Download PDF

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Description

(関連出願)
本願は、2005年4月15日に出願された、「Recombinant monoclonal antibodies and corresponding antigens for colon and pancreatic cancers」という名称の、米国仮特許出願第60/671,481号に関連し、35U.S.C§119(e)の下その利益を主張する。
(発明の分野)
本発明は、組換え型モノクローナル抗体およびペプチドならびに診断手順を含む臨床的および科学的手順、特にこのようなプロセスが、ヒト結腸直腸癌および膵癌関連抗原(CPAA)の検出ならびに前記組換え型モノクローナル抗体およびペプチドにより認識されたエピトープの特性決定を含む手順におけるこれらの使用の分野に関する。本発明はまた、結腸直腸癌および膵癌に関連する病理を診断および/または治療するための、本発明の診断法および/または治療法に有用な診断用化合物および/または医薬組成物の形態の抗CPAA抗体およびペプチドを提供する。
(発明の背景)
世界保健機構からの最新のデータによれば、2000年に世界中で1000万人が前記の癌と診断され、600万人がこの癌で死亡した。さらに、統計は世界中で、癌の発生率が増加傾向にあることを示している。例えば、アメリカでは、予測によると今日生存している人々の40パーセントが、その一生のある時点で何らかの形の癌と診断されるであろうと示唆している。2010年までに、その数は50パーセントまで増加するであろう。すべての癌の中で、結腸直腸癌はアメリカにおける癌関連死因の第2位であるが、膵癌は、11番目に頻度の高い癌で、男女共に癌死因の第4位である。この厳しいシナリオは、新規の癌の診断法および治療法に対する甚大な需要を示している。
ハイブリドーマの使用を含むものなどの先進技術により、一般的な診断手順および臨床手順に有用な高度に特異的で効力のあるモノクローナル抗体の供給源を研究者および臨床医が利用できるようになった。例えば、現在、転移性乳癌用のハーセプチン(Herceptin)(登録商標)(Genentech)および結腸直腸癌の治療に対してドイツで承認されたパノレックス(Panorex)(登録商標)(Centocor/GlaxoSmithKline)などの癌治療用の治療抗体がある。
ノーベル賞受賞者でフレッドハッチンソン癌研究センター(Fred Hutchinson Cancer Research Center)の所長であるLeland Hartwell博士は、それでも癌と闘う際の大変重要な課題は、依然として早期診断の探究であると言う。The Economist(2004年10月4日)。診断時に癌が進行しているほど、治療が有効である可能性は低い。
したがって、癌研究の進歩にもかかわらず、結腸癌および膵癌の早期診断および治療に有用な組換え型モノクローナル抗体が必要とされている。
(発明の要旨)
本発明の目的は、ヒト結腸直腸癌および膵癌関連抗原(CPAA)の抗原ならびにエピトープに対して特異性を有する、組換え型モノクローナル抗体または組換え型モノクローナル抗体の部分(ペプチド)を提供することである。したがって、本発明の目的は、CPAAタンパク質およびペプチドに特異性を有する組換え型モノクローナル抗体またはその部分を提供することである。
本発明のさらなる目的は、ヌクレオチド配列(遺伝子)が、上述した組換え型抗体の重鎖および軽鎖の一部または全体をコードするcDNAなどのオリゴヌクレオチドを提供することである。したがって、本発明の1つの態様では、CPAAを特異的に認識する、特にすべてのCPAAに通常存在している決定基またはエピトープを特異的に認識する、モノクローナル抗体の可変領域をコードする遺伝子を提供する。
本発明のさらなる目的は、上記の遺伝子を含む組換え型ベクターを提供することである。本発明のさらなる目的は、上記の組換え型ベクターを用いて得た形質転換体を提供することである。
本発明のなおさらなる目的は、CPAAに対し特異的な組換え型抗体であって、前記抗体はマーカーで標識され、研究、診断および臨床目的で前記抗体を用いる際に、抗体の分離を容易にするばかりでなく汎用性をも与える抗体を提供することである。本発明の別の態様では、それぞれヒト免疫グロブリンガンマ−1およびカッパの定常領域に連結されたCPAAに特異的なマウス抗体の重鎖および軽鎖の可変領域を含むキメラ抗体を提供する。
本発明の別の目的は、研究、診断、および臨床用途のために、本明細書で開示されている組換え型抗体を用いる方法を提供することである。特に、本発明の1つの目的は、おそらく疾患症状のない患者で、癌を早期発見するための診断手段を提供することである。別の態様では、進行の遅い膵癌と悪性度の高い膵癌とを識別するための免疫組織化学的手段を提供する。
本発明の別の目的は、その必要のある患者に、CPAA抗原に結合する抗体、抗体の部分、フラグメント、ペプチドまたは誘導体を投与することを含み、前記抗体が、腫瘍を退縮するかまたは細胞死を促進するために充分な量で投与される、腫瘍退縮を促進するまたは形質転換細胞死を誘発するための方法を提供することである。
本発明のさらに1つの目的は、抗CPAA抗体および/または抗CPAAペプチドを用いる、in vitro、in situおよび/またはin vivoでのCPAAの存在と関連した動物の細胞、組織または病理の診断および/または治療に有用性を有する方法を提供することである。本発明はまたCPAA関連病理を診断し、かつ/または治療するための本発明の診断法および/または治療法に有用な医薬化合物および/または診断用化合物および/または組成物の形態で、抗CPAA抗体およびペプチドを提供する。
本発明はまた、2つの軽鎖と2つの重鎖を含み、それぞれ鎖は、ヒト定常領域の少なくとも一部およびCPAAに特異性を有する非ヒト由来の可変(V)領域の少なくとも一部を含み、CPAA関連細胞の阻害および/または中和エピトープに、高親和性および/または高結合力で結合する抗CPAAキメラ抗体を対象とする。本発明はまた、このような抗体のフラグメントまたは誘導体、例えば重鎖の定常、連結、多様性もしくは可変領域、または軽鎖の定常、連結もしくは可変領域などの抗体鎖の1つまたは複数の部分を含む。
本発明のさらなる目的は、モノクローナル抗体またはその部分により同定される、CPAAペプチドと関連した特異的エピトープを同定することである。このような抗原の配列は、別の抗原結合性リガンドの生成に役立ち得るか、またはワクチンもしくは他の免疫賦活性手段として使用し得る。
本発明の種々の用途、例えば、限定するものではないが、本発明による抗CPAA抗体または抗CPAAペプチドを産生するためのハイブリドーマ、組換えまたは化学的合成方法;溶液中でまたは細胞でCPAAを検出すること;このようなCPAA−含有細胞の殺傷を含む、in vitro、in situまたはin vivoでのCPAA−含有細胞の1つまたは複数の生物活性を阻害するなどの抗CPAA抗体およびペプチドの作製および使用の方法を提供する。したがって、このような阻害および殺傷には、悪性疾患などのCPAA含有細胞が関わる症状または病理を軽減するための本発明の治療法を含むことができる。
(発明の詳細な説明)
本発明は、本明細書に記載されている特定の方法、プロトコル、および試薬などに限定されず、変化し得ることを理解すべきである。本明細書において使用される用語は特定の実施形態を説明する目的のみで使用され、請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
本明細書および請求の範囲で使用される単数形「1つ(a)」、「1つ(an)」、および「その(the)」は、本文が特に明記していない限り複数形を含む。したがって、例えば抗体に対する言及は、当業者には周知のこれらと同等なものを含む、1種または複数のこのような抗体に対する言及である。実施形態以外では、あるいは特に指示される場合を除き、ここに使用される内容物の量または反応条件を示すすべての数字は、すべての例において「約」という用語により修飾されているものと理解されたい。「約」なる語は、パーセンテージに関連して用いられる場合、±1%を意味する。
特定されたすべての特許およびその他の刊行物は、例えば、本発明に関連して使用することができるこのような刊行物において記載した方法を説明および開示する目的で、特に参考文献として本明細書の一部を構成する。これらの刊行物は、本出願の出願日より前にそれらの開示があったことを示すためだけに提供される。これに関して、先行発明またはその他の理由によって、本発明者らがそのような開示よりも先であるという権利を与えられないことを認めるものと解釈されるべきでない。日付に関するすべての記載またはこれらの文書の内容に関する表現は、本出願人に利用可能な情報に基づき、日付の正確さまたはこれらの文書の内容に関していかなる承認も構成しない。
特に明記していない限り、本明細書において用いた技術および科学用語はすべて、本発明が属する当業者に一般的に理解される意味と同じ意味を有する。任意の既知の方法、装置、および材料は、本発明の実践または試験において用いることができるが、これに関する方法、装置、および材料をここに記述する。
本発明は、組換え型モノクローナル抗体およびペプチドならびに診断手順を含む臨床的および科学的手順、特にこのようなプロセスが、ヒト結腸直腸癌および膵癌関連抗原(CPAA)の検出ならびに前記組換え型モノクローナル抗体およびペプチドにより認識されたエピトープの特性決定を含む手順におけるこれらの使用を提供する。本発明はまた、結腸直腸癌および膵癌関連病理を診断および/または治療するための本発明の診断法および/または治療法に有用な診断用化合物および/または医薬組成物の形態の抗CPAA抗体およびペプチドを提供する。
一般にモノクローナル抗体は、診断における非常に重要な試薬として使われている。実際に、モノクローナル抗体は、謎めいた生合成経路での種々の生体分子の機能の解析において大きな役割を果たしてきた。これらは、腫瘍特異性抗原の同定と特性決定に選択される試薬にもなって、癌の分類の有用な手段になっている。
分子生物学の方法と組換技術の出現により、組換え手段によって抗体分子を生成し、それにより、抗体のポリペプチド構造に認められる特異的アミノ酸配列をコードする遺伝子配列を作製することが現在では可能である。このような抗体は、前記抗体のポリペプチド鎖をコードする遺伝子配列をクローニングすることによってか、または前記ポリペプチド鎖の直接的な合成によって、特異的エピトープおよび抗原決定基に対する親和性を有する活性な四量体(H)構造を形成するために、合成した鎖の集合を用いて作製することができる。これにより、異なる種および供給源由来の中和抗体の配列特性を有する即時の抗体産生が可能となった。
抗体の供給源に関係なく、すなわち抗体の組換え構築の方法やトランスジェニック動物、研究室もしくは商業的規模の大きな細胞培養を用いる、トランスジェニック植物を用いる、または処理のいかなる段階でも生物体を用いない直接的な化学合成によるin vitroもしくはin vivoでの、抗体を合成する方法に関係なく、すべての抗体は、類似した全体的な三次元構造を有する。この構造は、Hとしてしばしば示され、抗体は一般に2つの軽い(L)アミノ酸鎖と2つの重い(H)アミノ酸鎖を含むことを意味する。両方の鎖は、構造的に相補的な抗原標的と相互作用し得る領域を有する。標的と相互作用する領域は、「可変」または「V」領域と呼ばれ、異なる抗原特異性の抗体とのアミノ酸配列の差異によって特徴づけられる。重鎖または軽鎖のどちらの可変領域も、抗原標的に特異的に結合し得るアミノ酸配列を含む。
本明細書中で用いられる用語「抗原結合領域」とは、抗原と相互作用し、抗体に抗原に対する抗体の特異性および親和性を与えるアミノ酸残基を含む抗体分子の結合領域部分を意味する。抗体領域は、抗原結合残基の適切な構造の維持に必要な「フレームワーク」アミノ酸残基を含む。
抗原結合領域を提供する重鎖または軽鎖の可変領域の中に、特異性の異なる抗体間で配列の極端な多様性のため「超可変」と呼ばれるさらに小さな配列がある。このような超可変領域は、「相補性決定領域」または「CDR」領域とも呼ばれる。これらのCDR領域は、特定の抗原決定基構造に対する抗体の基本的特異性を説明する。
CDRは、可変領域中の非連続のアミノ酸の範囲を表すが、種に関係なく、可変重鎖および軽鎖領域内のこれらの重要なアミノ酸配列の位置的な部位は、可変鎖のアミノ酸配列中で類似の部位を有することが認められた。すべての抗体の可変重鎖および軽鎖それぞれは、それぞれの軽い(L)鎖および重い(H)鎖に関して、それぞれ他のものとは非連続な(L1、L2、L3、H1、H2、H3と呼ばれる)3つのCDR領域を有する。認められているCDR領域は、Kabatらによって、252巻 J. Biol. Chem.6609〜16頁(1977年)に記載され、直鎖状のアミノ酸配列の検討を通じて、これらの規則を適用してCDRループは同定され得る。しかし、CDR−H3ループを定義する規則は、変更することができ(Chapter 4, Antibody Engineering:Methods & Protocols,(Lo編.Humana Press,Totowa,NJ,2004年)を参照)、いくつかのCDR−H3ループの実際の境界は、円二色性、核磁気共鳴、またはX線結晶学などの実験技術なしには同定されない場合もある。
すべての哺乳類の種で、抗体ペプチドは、定常(すなわち、高度に保存された)領域および可変領域を含み、可変領域の中に、CDR(複数)および重鎖または軽鎖の可変領域の内部であるがCDRの外部にあるアミノ酸配列で構成されているいわゆる「フレームワーク領域(複数)」がある。
抗体のCDR領域によって認識される抗原決定基に関して、これは「エピトープ」とも呼ばれる。言い換えればエピトープは、抗体により認識されて結合され得る任意の分子の部分を表す(対応している抗体結合領域は、パラトープと呼ばれ得る)。一般に、エピトープは、アミノ酸や糖側鎖などのような分子の化学的に活性な表層分子グループから成り、特異的荷電の特徴だけでなく、特異的な三次元構造上の特徴を有する。
「抗原」は、抗体によって結合され得る分子または分子の一部であり、さらに動物にその抗原のエピトープに結合できる抗体の産生を誘発できる。抗原は、1つまたは2つ以上のエピトープを有してもよい。上述の特異反応は、抗原は選択性の高い様式で、その抗原に対応する抗体と反応し、他の抗原により誘起される他の多数の抗体とは反応しないということを意味している。
したがって、用語「抗体」とは、完全な免疫グロブリン分子ならびに免疫グロブリン分子の部分、フラグメント、ペプチドおよび誘導体、例えばFab、Fab’、F(ab’)、Fv、CDR領域、または抗原もしくはエピトープと結合できる抗体の任意の部分もしくはペプチド配列の両方を含むことを意味する。抗体が分子と特異的に反応することにより、抗体に分子を結合することができる場合、抗体は分子を「結合できる」と言われる。
抗体はまた任意の既知の技術、例えば、これに限らないが、酵素による切断、ペプチド合成、または組換え技術によって提供されるキメラ抗体、可溶形態もしくは結合形態で標識することが可能である抗体に対する抗イディオタイプ(抗Id)抗体、ならびにこれらのフラグメント、一部分、領域、ペプチドまたは誘導体を含む。本発明のこのような抗体は、CPAAの部分またはCPAA含有細胞を結合できる。抗体フラグメントまたは部分は、完全な抗体のFcフラグメントを欠いていてもよく、循環系からより迅速に除去され、完全な抗体よりも低い非特異的な組織との結合を有する可能性がある。抗体の例は、当業者に周知の方法を用いて、例えば、パパイン(Fabフラグメントを生成するための)またはペプシン(F(ab’)フラグメントを生成するための)などの酵素を用いるタンパク質分解性切断によって、完全な抗体から生成することができる。例えば、Wahlら、24巻 J.Nucl.Med.316〜25頁(1983年)を参照。抗体の部分は、任意の上記の方法により作製できるか、または組換え分子の一部を発現することにより作製できる。例えば、組換え型抗体のCDR領域(複数可)は、分離でき、適切な発現ベクターにサブクローニングできる。例えば、米国特許第6,680,053号を参照。
NPC−1オリゴヌクレオチドおよびアミノ酸配列
本発明は、その範囲内に、本発明の抗CPAA抗体の軽鎖および重鎖可変領域をコードするDNAの塩基配列を含む。NPC−1の軽鎖の可変領域をコードする核酸配列を図2に示す(配列番号1)。NPC−1の重鎖の可変領域をコードする核酸配列を図4に示す(配列番号4)。
本発明は、その範囲内に、図3(配列番号3)に示すペプチドを含むNPC−1の軽鎖のアミノ酸配列および図5(配列番号6)のペプチドを含むNPC−1重鎖のアミノ酸配列を含む。さらに、本発明は、CDR1(配列番号7):
Figure 0005039027
CDR2(配列番号8):
Figure 0005039027
およびCDR3(配列番号9):
Figure 0005039027
のアミノ酸配列を含む図6のカッパ軽鎖について示されたCDR領域を含む。本発明は、CDR1(配列番号10):
Figure 0005039027
CDR2(配列番号11):
Figure 0005039027
およびCDR3(配列番号12):
Figure 0005039027
のアミノ酸配列を含む図7の重鎖のCDR領域を同様に特定する。
本発明の範囲内には、またNPC−1またはそのペプチドのアミノ酸配列をコードするすべてのオリゴヌクレオチド配列が含まれる。遺伝暗号が縮重しているため、2つ以上のコドンを用いて特定のアミノ酸をコードすることができる。遺伝暗号を用いて、1つまたは複数の異なるオリゴヌクレオチドを特定することができ、このそれぞれがアミノ酸をコードすることでできる。実際、特定のオリゴヌクレオチドが実際のXXX−コード配列を構成する可能性は、異常塩基対の関係および特定のコドンが、抗CPAA抗体または部分を発現する真核または原核細胞で(特定のアミノ酸をコードするために)実際に使われる頻度を考慮することにより見積もることができる。このような「コドン使用規則」は、Latheら、183巻 J. Molec. Biol.1〜12頁(1985年)により開示される。Latheの「コドン使用規則」を用いて、抗CPAA配列をコードし得る理論的に「最も可能性が高い」ヌクレオチド配列を含む1つのオリゴヌクレオチドまたは1組のオリゴヌクレオチドを同定する。
アミノ酸配列がただ1つのオリゴヌクレオチドのみによってコードされ得ることもあるが、アミノ酸配列は1組の類似のオリゴヌクレオチドのうちの任意のものでコードできることが多い。重要なことは、この組のメンバーのすべてが、ペプチドフラグメントをコードできるオリゴヌクレオチドを含み、したがって、ペプチドフラグメントをコードする遺伝子と同じオリゴヌクレオチド配列を含む可能性があるが、この組の中のただ1つのメンバーだけが、遺伝子のヌクレオチド配列と同一であるヌクレオチド配列を含むことである。このメンバーはこの組内に存在し、この組の他のメンバーの存在下でもDNAとハイブリッド形成できるので、単一のオリゴヌクレオチドを用いて、このタンパク質をコードする遺伝子をクローニングする同じ方法で、この未分画のオリゴヌクレオチドの組を使用することは可能である。
可変領域もしくは定常領域を含む抗CPAA抗体またはペプチドをコードできる理論的に「最も可能性が高い」配列を含むオリゴヌクレオチド、またはオリゴヌクレオチドの組を用いて、「最も可能性が高い」配列または配列の組とハイブリッド形成できる相補的なオリゴヌクレオチド配列またはオリゴヌクレオチドの組を同定する。このような相補的配列を含むオリゴヌクレオチドをプローブとして用いて、抗CPAA遺伝子可変領域または定常領域を同定し、分離することができる(Sambrookら、1989年)。
NPC−1のペプチドをコードできる(またはこのようなオリゴヌクレオチドもしくはオリゴヌクレオチドの組に相補的な)、適切なオリゴヌクレオチド、またはオリゴヌクレオチドの組を、(上記の方法を用いて)同定し、合成し、当分野において周知の方法により、抗CPAA抗体またはこれらの可変領域もしくは定常領域を発現できる細胞由来のDNAまたはcDNA調製物に対してハイブリッド形成する。「最も可能性の高い」抗CPAA領域ペプチドコード配列に相補的な1本鎖のオリゴヌクレオチド分子を、当業者にはよく知られている方法を用いて合成できる。Belagajeら、254巻J. Biol. Chem.5765〜80頁(1979年);Maniatisら、Molecular Mechanisms in the Control of Gene Expression(Nierlichら、編、Acad.Press,N.Y.,1976年);Wuら、1978年;Khorana、203巻 Science 614〜25頁(1979年)を参照。
さらに、DNA合成は、自動合成装置を用いて達成できる。核酸ハイブリッド形成技術は、Sambrookら、1989年、およびHayrnesら、Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach(IRL Press,D.C.1985年)によって開示されている。ハイブリッド形成洗浄条件には、0.2×SSC/0.1%のSDSの洗浄液および室温で10分間、回転下でのインキュベーション、(低ストリンジェンシー洗浄液)、予熱(42℃)した0.2×SSC/0.1%SDS洗浄液および42℃、15分間、回転下でのインキュベーション(中位のストリンジェンシー洗浄液)および予熱(68℃)した0.1×SSC/0.1%SDSの洗浄液および68℃、15分間、回転下でのインキュベーション(高ストリンジェンシー洗浄液)を含むことができる。Ausubelら、Antibodies:a Laboratory Manual,(HarlowとLane 編、Cold Spring Harbor Lab.,1988年)を参照。上記のようなまたは類似の技術は、ヒトアルデヒド脱水素酵素(Hsuら、82巻Proc.Natl.Acad.Sci.USA 3771〜75頁(1985年))、フィブロネクチン(Suzukiら、4巻 Bur.Mol.Biol.Organ.J.2519〜24頁(1985年))、ヒトエストロゲンレセプター遺伝子(Walterら、82巻 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 7889〜93頁(1985年))、組織プラスミノーゲン活性化物質(Pennicaら、301巻 Nature 214〜21頁(1983年))およびヒト胎盤のアルカリ性ホスファターゼ相補的DNA(Keunら、82巻 Proc.Natl.Acad Sci.USA 8715〜19頁(1985年))に対する遺伝子のクローニングを可能にすることに成功した。
本明細書に記載されている抗体およびペプチドの改変体(アゴニスト)をもたらす標準的な分子生物学的技術を用いて、本発明に用いられる抗体コード領域を、既存の抗体遺伝子を変更することによりまた提供できることも意図する。このような改変体には、限定されるものではないが、抗CPAA抗体またはペプチドのアミノ酸配列における欠失、付加および置換が含まれる。
例えば、置換の1つのクラスには、保存されたアミノ酸の置換がある。このような置換は、抗CPAA抗体ペプチドにおける所定のアミノ酸を、類似した特性の別のアミノ酸で置き換える置換である。保存的置換として一般的にみられるのは、脂肪族アミノ酸Ala、Val、LeuおよびIle間で、1つを他のものへの置換;ヒドロキシル残基SerおよびThrの相互交換、酸性残基AspおよびGluの交換、アミド残基AsnおよびGln間の置換、塩基性残基LysおよびArgの交換、芳香族残基Phe、Tyr等間の置換である。どのアミノ酸の変化が、表現型的にサイレントである可能性があるかに関するガイダンスは、Bowieら、247巻Science 1306〜10頁(1990年)に見られる。
改変体またはアゴニスト抗CPAA抗体もしくはペプチドは、十分に機能的であるかまたは1つまたは複数の活性において機能を欠いている可能性がある。十分に機能的な改変体は、保存的変異のみまたは重要ではない残基もしくは重要ではない領域における変異を含むのが一般的である。機能的な改変体は、変化を生じないかまたは機能において重要でない変化を生じる類似したアミノ酸の置換も含み得る。あるいは、このような置換は、機能にある程度までポジティブまたはネガティブに影響を及ぼす可能性がある。
非機能的改変体は、重要な残基もしくは重要な領域における、1つまたは複数の非保存的アミノ酸の置換(複数)、欠失(複数)、挿入(複数)、逆位(複数)、またはトランケーションもしく置換、挿入、逆位、または欠失を含むのが一般的である。
機能にとって不可欠であるアミノ酸は、部位特異的突然変異誘発またはアラニン走査突然変異誘発などの当分野で周知の方法によって同定することができる。Cunninghamら、244巻 Science 1081〜85頁(1989年)。後者の方法は、分子のすべての残基の位置において単一アラニン突然変異を導入する。次いで、得られた変異体分子を、エピトープ結合またはin vitroでのADCC活性などの生物活性について試験する。リガンド−レセプター結合に重要である部位もまた、結晶学、核磁気共鳴、または光アフィニティー標識化などの構造分析により決定できる。Smithら、224巻 J.Mol.Biol.899〜904頁(1992年);de Vosら、255巻 Science 306〜12頁(1992年)。
さらに、ポリペプチドは20種の「天然」アミノ酸以外のアミノ酸を含むことが多い。その上、末端アミノ酸を含む多くのアミノ酸は、プロセシングおよび他の翻訳後修飾などの天然プロセスにより、または当該技術分野で周知の化学的修飾技術により修飾され得る。既知の修飾には、限定されるものではないが、アセチル化、アシル化、ADPリボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有結合、ヌクレオチドまたはヌクレオチド誘導体の共有結合、脂質または脂質誘導体の共有結合、ホスファチジルイノシトールの共有結合、架橋結合、環状化、ジスルフィド結合形成、脱メチル化、共有結合架橋の形成、シスチンの形成、ピログルタミン酸の形成、ホルミル化、ガンマカルボキシル化、グリコシル化、GPIアンカー形成、水酸化、ヨウ素化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タンパク分解プロセシング、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレノイル化、硫酸化、アルギニル化およびユビキチン化などの、タンパク質へのアミノ酸のトランスファーRNA仲介付加が含まれる。
このような修飾は、当業者に周知であり、科学文献に非常に詳しく記載されている。いくつかの特に一般的修飾、例えばグリコシル化、脂質付着、硫酸化、グルタミン酸残基のガンマカルボキシル化、水酸化およびADPリボシル化は、Proteins−−Structure and Molecular Properties(第2版、T. E. Creighton, W.H.Freeman and Company,New York 1932年)等のほとんどの基礎的なテキストに記載されている。多くの詳細な総説が、例えばWoldによる、Posttranslational Covalent Modification of proteins,1〜12頁(Johnson,編、Academic Press,New York 1983年);Seifterら、182巻Meth.Enzymol.626〜46頁(1990年);およびRattanら、663巻 Ann.N.Y.Acad.Sci.48〜62頁(1992年)が、この主題について利用できる。
したがって、本発明の抗体およびペプチドは、置換されたアミノ酸残基が遺伝暗号によりコードされていないアミノ酸残基であり、上記のように置換基群がPEG化アミノ酸残基を含む誘導体または類似体も包含する。
同様に、変異のみならずアミノ酸配列における付加および置換、ならびに上記した修飾もまた、CPAA抗原のアミノ酸配列および/またはこれらのエピトープもしくはペプチドにも等しく適用可能であり、したがって本発明に包含される。上記のように本発明によるモノクローナル抗体をコードする遺伝子は、CPAAの認識に特に有効である。
抗体の組換え型の発現
従来は、モノクローナル抗体は、マウスのハイブリドーマ株で天然の分子として産生されてきた。以下に概説したこの技術に加えて、本発明はモノクローナル抗体の組換えDNAの発現を提供する。これは選択した宿主種での抗体誘導体および融合タンパク質の諸形態に加えてヒト化抗体の産生も可能にする。より最近では、細菌、酵母、トランスジェニック動物および鶏卵での抗体産生が、ハイブリドーマに基づく産生系の有望な代替手段として出現している。トランスジェニック動物の主な利点は、再生可能な資源からの潜在的な高収量である。
本発明の少なくとも1つの抗CPAA抗体、部分またはポリペプチドをコードする核酸配列は、ライゲーション用の平滑末端または付着末端、適切な末端を提供するための制限酵素消化、必要であれば、付着末端の充填、望ましくない接合を防止するためのアルカリホスファターゼ処理、および適切なリガーゼによるライゲーションを含む通常の技術にしたがってベクターDNAと組換えできる。これらの操作技術は、例えばManiatisら、Molecular Cloning, A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Lab.,Cold Spring Harbor,N.Y.(1982年);Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Lab.Press 1989年)、およびAusubel、1987年、1993年により開示されており、モノクローナル抗体分子またはこれらの抗原結合領域をコードする核酸配列を作製するため使用できる。
DNAなどの核酸分子は、それが転写および翻訳の調節情報を含むヌクレオチド配列を含む場合、ポリペプチドを「発現することができる」と言われ、このような配列は、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列に「作動可能に連結」されている。作動可能な連結とは、調節DNA配列および発現しようとするDNA配列が、回収可能な量で抗CPAAペプチドまたは抗体部分として遺伝子発現ができるように連結されている連結である。遺伝子発現に必要な制御領域の正確な性質は、類似の技術分野でよく知られているように、生物ごとに異なる。例えば、Sambrookら、1989年;Ausubelら、1987年〜1993年を参照。
したがって、本発明は原核細胞または真核細胞のいずれかでの、抗CPAA抗体またはペプチドの発現を包含する。適切な宿主としては、in vivoまたはin situまたは哺乳動物、昆虫、トリもしくは酵母由来の宿主細胞のいずれかにおける、細菌、酵母、昆虫、真菌、トリおよび哺乳動物細胞を含む細菌または真核生物宿主が含まれる。哺乳動物細胞または組織は、ヒト、霊長類、ハムスター、ウサギ、げっ歯類、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマ、ヤギ、イヌまたはネコに由来するものであってもよいが、他の哺乳動物細胞も用いることができる。
さらに、例えばユビキチン−膜貫通ポリペプチド融合タンパク質のin vivoでの合成は、酵母ユビキチン加水分解酵素系を用いることにより達成できる。こうして生成した融合タンパク質は、in vivoで加工できるかまたはin vitroで精製して加工でき、指定されたアミノ末端配列を有する本発明の抗CPAA抗体またはポリペプチドの合成を可能にする。さらに、酵母(または細菌)での直接的な発現における、開始コドン由来のメチオニン残基の残存に関連する問題を、おそらく避けることができるであろう。Sabinら、7巻(7号)Bio/Technol.705〜09頁(1989年);Millerら、7巻(7号)Bio/Technol.698〜704頁(1989年)。
酵母をグルコース豊富な培地で発育させると多量に産生される糖分解酵素をコードする、活発に発現された遺伝子由来のプロモーターおよび終結エレメントを組み込んでいる任意の一連の酵母遺伝子発現系を、本発明の抗CPAA抗体またはペプチドを得るために利用することができる。既知の解糖系遺伝子も、非常に有効な転写調節シグナルを提供することができる。例えば、ホスホグリセリン酸キナーゼ遺伝子のプロモーターおよびターミネーターシグナルが利用できる。
昆虫での抗CPAA抗体またはこれらのペプチドもしくは機能的な誘導体の産生は、例えば、当業者に周知の方法を用いて膜貫通のポリペプチドを発現するように遺伝子操作したバキュロウイルスを、昆虫宿主に感染することによって達成できる。Ausubelら、1987年、1993年を参照。
1つの実施形態では、導入したヌクレオチド配列は、レシピエント宿主中での自律的な複製が可能なプラスミドまたはウイルスベクターに組み込まれる。任意の様々なベクターが、この目的のために使用できる。例えば、Ausubelら、1987年、1993年を参照。特定のプラスミドまたはウイルスベクターを選択する上での重要な要素には、ベクターを含むレシピエント細胞が認識でき、ベクターを含まないこれらのレシピエント細胞からの選択が容易であり得ること;特定の宿主の中での所望するベクターのコピーの数;およびベクターを、種の異なる宿主細胞間で「往復させる」ことができるのが望ましいかどうかということが含まれる。
当分野で周知の原核生物ベクターの例には、プラスミド、例えば大腸菌で増殖できるプラスミド(pBR322、ColE1、pSC101、pACYC 184、πVXなどの)が含まれる。このようなプラスミドは、例えば、Maniatisら、1989年;Ausubelら、1987年、1993年により開示されている。バチルスプラスミドには、pC194、pC221、pT127などが含まれる。このようなプラスミドは、Gryczan、The Molecular Biology of the Bacilli 307〜329頁(Academic Press,NY 1982年)により開示されている。適切なストレプトミセスプラスミドには、pIJ101(Kendallら、169巻 J.Bacteriol.4177〜83頁(1987年))、およびφC31などのストレプトミセスバクテリオファージ(Chaterら、Sixth Int’l Symposium on Actinomycetales Biology 45〜54頁(Akademiai Kaido,Budapest,Hungary 1986年)が含まれる。シュードモナスプラスミドは、Johnら、8巻 Rev.Infect.Dis.693〜704頁(1986年);Izaki、33巻 Jpn.J.Bacteriol.729〜42頁(1978年);およびAusubelら、1987年、1993年により概説されている。
あるいは、抗CPAA抗体またはペプチドをコードするcDNAの発現に有用な遺伝子発現エレメントには、限定されるものではないが、(a)ウイルス転写プロモーターおよびそれらのエンハンサーエレメント、例えばSV40初期プロモーター(Okayamaら、3巻 Mol.Cell.Biol.280頁(1983年))、ラウス肉腫ウイルスLTR(Gormanら、79巻Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 6777頁(1982年))、およびモロニーマウス白血病ウイルスLTR(Grosschedlら、41巻 Cell 885頁(1985年));(b)例えば、SV40後期領域に由来するスプライス領域およびポリアデニル化部位(Okayareaら、1983年)、ならびに(c)例えばSV40におけるポリアデニル化部位(Okayamaら、1983年)が含まれる。
免疫グロブリンcDNA遺伝子を、Liuら、下記およびWeidleら、51巻 Gene 21頁(1987年)に記載のように、発現エレメントとしてSV40初期プロモーターおよびそのエンハンサー、マウス免疫グロブリン重鎖プロモーターエンハンサー、SV40後期領域mRNAスプライシング、ウサギS−グロビン介在配列、免疫グロブリンおよびウサギS−グロビンポリアデニル化部位、ならびにSV40ポリアデニル化エレメントを用いて発現することができる。
一部cDNA、一部ゲノムDNAからなる免疫グロブリン遺伝子に関しては(Whittleら、1巻Protein Engineering 499頁(1987年))、転写プロモーターは、ヒトサイトメガロウイルスであることができ、プロモーターエンハンサーは、サイトメガロウイルスであることができ、マウス/ヒト免疫グロブリン、ならびにmRNAスプライシングおよびポリアデニル化領域は、天然の染色体の免疫グロブリン配列であることができる。
1つの実施形態では、げっ歯類細胞においてcDNA遺伝子を発現させるための、転写プロモーターはウイルスLTR配列であり、転写プロモーターエンハンサーは、マウス免疫グロブリン重鎖エンハンサーおよびウイルスLTRエンハンサーのいずれかまたは両方であり、スプライス領域は31bpを超えるイントロンを含み、ポリアデニル化領域および転写終止領域は、合成する免疫グロブリン鎖に対応する天然の染色体配列から由来する。他の実施形態では、他のタンパク質をコードするcDNA配列が、前述の発現エレメントと組み合わされて、哺乳動物細胞で前記タンパク質の発現を達成する。
それぞれの融合した遺伝子は、発現ベクター中に集められるかまたは挿入される。次いでキメラ免疫グロブリン鎖遺伝子産物を発現できるレシピエント細胞を、抗CPAAペプチド単独でまたはキメラ重鎖もしくはキメラ軽鎖−コード遺伝子でトランスフェクトするか、またはキメラ重鎖およびキメラ軽鎖遺伝子で同時トランスフェクトする。トランスフェクトしたレシピエント細胞を、組み込まれた遺伝子の発現ができる条件下で培養し、発現した免疫グロブリン鎖または完全な抗体またはフラグメントを、培養液から回収する。
1つの実施形態では、抗CPAAペプチドをコードする融合遺伝子もしくはキメラ重鎖および軽鎖、またはこれらの部分を、その後にレシピエント細胞を同時トランスフェクトするのに用いる別々の発現ベクター中に集める。
それぞれのベクターは、2つの選択可能な遺伝子、細菌系での選択のために設計された第1の選択可能な遺伝子および真核生物系での選択のために設計された第2の選択可能な遺伝子を含むことができ、それぞれベクターは異なる一対の遺伝子を有する。このストラテジーでは、細菌系でまず融合遺伝子の産生を導き、この遺伝子の増幅を可能にするベクターをもたらす。細菌宿主において、このように産生され増幅された遺伝子を、続いて真核細胞に同時トランスフェクトするのに用いて、所望のトランスフェクトした遺伝子を持つ同時トランスフェクトした細胞の選択を可能にする。
細菌系で用いるための選択可能な遺伝子の例には、アンピシリンに耐性を与える遺伝子およびクロラムフェニコールに耐性を与える遺伝子がある。真核生物のトランスフェクタントで用いるための選択可能な遺伝子には、キサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子(gptと呼ばれる)およびTn5由来のホスホトランスフェラーゼ遺伝子(neoと呼ばれる)が含まれる。
gptを発現する細胞の選択は、この遺伝子によってコードされる酵素は、プリンヌクレオチド合成の基質としてキサンチンを利用するが、類似の内因性の酵素は利用することができないという事実に基づいている。(1)イノシン一燐酸のキサンチン一リン酸塩への変換を妨げるミコフェノール酸、および(2)キサンチンを含む培地中では、gpt遺伝子を発現している細胞のみが生存できる。neoの産物は、抗生物質G418およびネオマイシンクラスの他の抗生物質によるタンパク質合成阻害をブロックする。
2つの選択方法を同時にまたは連続して用いて、2つの異なるDNAベクター上で真核細胞に導入した免疫グロブリン鎖遺伝子の発現に関して選択することができる。真核細胞に関して異なる選択可能なマーカーを含む必要はない。すなわちそれぞれが同じ選択可能なマーカーを含む重鎖および軽鎖ベクターを、同時トランスフェクトすることができる。適切な耐性細胞の選択後、クローンの大部分は、重鎖および軽鎖ベクターの両方および/または抗CPAAペプチドが組み込まれたコピーを含む。
あるいは、キメラ重鎖および軽鎖をコードする融合遺伝子を、同じ発現ベクター上にを集めることができる。
発現ベクターのトランスフェクションおよびキメラ抗体の産生のためには、レシピエント細胞株は、骨髄腫細胞であってもよい。骨髄腫細胞は、トランスフェクトされた免疫グロブリン遺伝子によりコードされた免疫グロブリンを合成し、集合し、分泌することができ、免疫グロブリンのグリコシル化する機構を備えている。例えばレシピエント細胞は、組換え型のIg産生骨髄腫細胞SP2/0(ATCC #CRL 8287)である。SP2/0細胞は、トランスフェクトした遺伝子によりコードされた免疫グロブリンのみを産生する。骨髄腫細胞は、培養によるかまたは分泌された免疫グロブリンを腹水液から得ることができるマウスの腹腔内で増殖できる。他の適切なレシピエント細胞には、ヒトもしくは非ヒト由来のBリンパ球、ヒトもしくは非ヒト由来のハイブリドーマ細胞、または異種間のヘテロハイブリドーマ細胞などのリンパ球が含まれる。
本発明のキメラ抗体構成体または抗CPAAポリペプチドを保持する発現ベクターは、形質転換、トランスフェクション、接合、プロトプラスト融合、リン酸カルシウム沈殿、およびポリカチオン、例えばジエチルアミノエチル(DEAE)デキストランを用いた処理などの生化学的な手段、ならびに電気穿孔法、直接的なマイクロインジェクション、および微粒子銃などの機械的な手段を含む、任意の種々の適切な手段により適切な宿主細胞に導入することができる。Johnstonら、240巻、Science 1538頁(1988年)。
リンパ球様細胞にDNAを導入するもう1つの方法は、電気穿孔法である。Potterら、81巻 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 7161頁(1984年);Yoshikawaら、77巻 Jpn.J.Cancer Res.1122〜33頁(1986年)。この方法では、組み込むDNAの存在下でレシピエント細胞に電気パルスをかける。一般的には、トランスフェクション後、細胞を完全培地中で約24時間回復させ、次いで選択培地の存在下で96穴培養プレートに播種する。G418選択を、約0.4〜0.8mg/mlのG418を用いて実施する。ミコフェノール酸選択には、約6μg/mlと約0.25mg/mlのキサンチンを用いる。電気穿孔法技術では、Sp2/0細胞の場合、約10−5〜約10−4のトランスフェクション頻度を生じることが予期される。プロトプラスト融合法では、キメラ抗体遺伝子を含むカタル性保有の組換えプラスミドから細胞壁を取り除くためにリゾチームが用いられる。得られたスフェロプラストを、ポリエチレングリコールを用いて骨髄腫細胞と融合する。
本発明の免疫グロブリン遺伝子は、非リンパ系の哺乳動物細胞中であるいは酵母などの他の真核細胞中で、または原核細胞、特に細菌中で発現することもできる。
免疫グロブリン重鎖および軽鎖の産生に関して、酵母は、細菌よりも実質的な利点を提供する。酵母は、グリコシル化を含む翻訳後のペプチド修飾を行う。今では、酵母で所望のタンパク質産生に用いることができる強力なプロモーター配列および高コピー数プラスミドを利用する、多数の組換えDNAストラテジーが存在する。酵母は、クローニングした哺乳類の遺伝子産物のリーダー配列を認識し、リーダー配列を持つペプチド(すなわちプレペプチド)を分泌する。Hitzmanら、11 th Int’l Conference on Yeast, Genetics & Molecular Biol.(Montpelier,France,1982年)。
酵母遺伝子発現系は、産生レベル、抗CPAAペプチド、抗体と集合されたマウスおよびキメラ抗体、これらのフラグメントおよび領域の分泌ならびに安定性について日常的に評価することができる。酵母をグルコース豊富な培地で発育させると多量に産生される糖分解酵素をコードする、活発に発現された遺伝子由来のプロモーターおよび終結エレメントを組み込んでいる、任意の一連の酵母遺伝子発現系を利用することができる。既知の解糖の遺伝子も、非常に効率的な転写調節シグナルを提供できる。例えば、ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)遺伝子のプロモーターおよびターミネーターシグナルを利用できる。酵母でクローニングした免疫グロブリンcDNAの発現のための最適な発現プラスミドを評価する多くの方法を選ぶことができる。II巻DNA Cloning、45〜66頁、(Glover、編、IRL Press、1985年)を参照。
細菌株も本発明により記載される抗体分子またはペプチドの産生の宿主として利用することができ、大腸菌K12株、例えば大腸菌W3110(ATCC 27325)、ならびに他の腸内細菌、例えばネズミチフス菌またはセラチアマルセスセンス、および種々のシュードモナス種を用いることができる。
宿主細胞と適合性のある種に由来するレプリコンおよび制御配列を含むプラスミドベクターが、これらの細菌宿主と共に用いられる。ベクターは、複製部位ならびに形質転換細胞で表現型選択を提供できる特異的遺伝子を有している。細菌で、マウス抗体ならびにキメラ抗体、クローニングした免疫グロブリンcDNAによりコードされたフラグメントおよび領域または抗体鎖の産生のための発現プラスミドを評価する多くの方法を選ぶことができる(Glover、1985年;Ausubel、1987年、1993年;Sambrook、1989年;Colligan、1992〜1996年を参照)。
宿主哺乳動物細胞は、in vitroまたはin vivoで増殖できる。哺乳動物細胞は免疫グロブリンタンパク質分子に、リーダーペプチドの除去、重鎖および軽鎖の折畳みと分子集合、抗体分子のグリコシル化、ならびに機能的な抗体タンパク質の分泌を含む翻訳後修飾をもたらす。
上記のリンパ系由来の細胞に加えて、抗体タンパク質産生のために宿主として有用であり得る哺乳動物細胞には、ベロ(ATCC CRL 81)またはCHO−K1(ATCC CRL 61)などの線維芽細胞由来の細胞が含まれる。
多くのベクター系が、哺乳動物細胞でクローニングした抗CPAAペプチド重鎖および軽鎖遺伝子の発現のために利用できる(Glover、1985年を参照)。異なる方法を、完全なH抗体を得るために用いることができる。上記のように、同じ細胞中で重鎖および軽鎖を同時発現して、重鎖および軽鎖の細胞内対合および連結を、完全な四量体H抗体および/または抗CPAAペプチドに達成することは可能である。同一宿主中で、同じまたは異なるプラスミドのいずれかを用いて、同時発現を生じることができる。重鎖および軽鎖の両方および/または抗CPAAペプチドに対する遺伝子を、同じプラスミドに配置することができ、次いで細胞にトランスフェクトし、これにより両方の鎖を発現する細胞を直接選択する。あるいは、細胞を最初に1つの鎖、例えば軽鎖をコードするプラスミドを用いてトランスフェクトし、引き続いて得られた細胞株を第2の選択可能なマーカーを含む重鎖プラスミドを用いてトランスフェクションすることができる。どちらかの方法による抗CPAAペプチドおよび/またはH分子を産生している細胞株を、別の選択可能なマーカーと共にペプチドの追加されたコピー、重鎖、軽鎖、または重鎖+軽鎖をコードするプラスミドでトランスフェクトして、集合したH抗体分子の産生増大またはトランスフェクトした細胞株の向上した安定性などの増強された特性を有する細胞株を作製することができる。
さらに、微生物または動物細胞の大量培養に基づく組換え型抗体産生のための、便利で安全でかつ経済的な代わりの主流の発現系として、最近植物が出現している。抗体は、植物細胞培養または普通に育てた植物で発現されてもよい。植物での発現は、植物体の全体にわたっても、細胞下の植物細胞小器官に限られても、または種子に限られてもよい(胚乳)。例えば、米国特許出願公開第2003/0167531号;米国特許番号第6,080,560号および第6,512,162号;およびWO 01/29242を参照。いくつかの植物由来の抗体が、臨床試験を含む実用化に近い段階に達している(例えば、Biolex,NCを参照のこと)。
ハイブリドーマ技術
本発明は、CPAAに対する高度な特異性と親和性を有するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞株を提供する。本発明は、また自然発生的に生じるかまたは既知の方法を用いて人工的に産生でき、依然として出発物質の特性を有する、つまり依然とし本発明による抗体またはこれらの誘導体を産生でき、周囲の培地にそれらを分泌できる、上記の詳しい説明で特徴づけられるハイブリドーマ細胞株の改変体および変異体に関する。
本発明は、前記ハイブリドーマ細胞株の産生方法および前記モノクローナル抗体の産生方法も含む。ハイブリドーマ細胞株のクローンおよびサブクローンは、反復したクローニングにより出発クローンから産生され、依然として本発明に必須である出発クローンの特徴を有するハイブリドーマであると理解すべきである。
より具体的には、本発明の核酸、タンパク質またはペプチド分子を、CPAAを結合するモノクローナルまたはポリクローナル抗体を開発するために利用できる。本発明のCPAA−結合抗体を調製するために、培養で連続継代細胞株による抗体分子の産生を提供する任意の技術を使用することができる。例えば、KohlerとMilsteinにより最初に開発されたハイブリドーマ技術(Nature、256巻:495〜497頁、1975年)を使用することができる。米国特許第4,376,110号;Ausubelら、Antibodies:a Laboratory Manual,(HarlowとLane編、Cold Spring Harbor Lab.1988年);Current Protocols in Immunology,(Colliganら、編、Greene Pub.Assoc.& Wiley Interscience N.Y.,1992〜1996年)も参照。
米国特許第6,537,809号に記載されているように、高親和性および/または高結合活性のヒト抗体を作製するための他の好都合な方法では、in vitroで天然ヒト脾細胞を抗原でプライミングすること、得られたin vitroで抗原感作した脾細胞を免疫不全ドナー、例えばSCIDマウスへ転移すること、抗原で免疫不全ドナーを追加免疫すること、ドナーからヒト抗体を分泌するB細胞(IgGを分泌する)を分離すること、分離したヒト抗体分泌細胞を、EBV−形質転換することを含む。
キメラヒト化および完全ヒト化抗体
本発明の抗体は、ヒト抗体由来の定常領域が、マウス由来のLおよび重鎖可変領域にクローニングされた一部ヒトならびに一部マウス抗体から成るキメラ抗体を含む。場合によっては、ヒト配列の70%が保持されている。ヒト化抗体は、ヒト抗体フレームワークのおおよそ90%が保持され、マウスの相補性決定領域のみと組み合わせたキメラ抗体である。本発明で、完全ヒト化抗体もまた意図される。
CPAAのアミノ酸配列に含まれたエピトープを結合する組換えマウス抗体またはキメラマウス−ヒト抗体またはヒト−ヒト抗体は、本明細書で提供される開示に基づく既知の技術を用いて、本発明に従って提供することができる。例えば、Current Protocols in Molecular Biology(Ausubelら、編、Wiley Interscience,N.Y.,1987年,1992年,1993年);Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Cold Spring Harbor Lab.Press 1989年)を参照。例えばEP0239400に従って、所望のCDRをヒトフレームワークに融合させることにより、抗体をヒト化できる。
本発明の抗CPAA抗体をコードするDNAは、重鎖定常領域(H)、重鎖可変領域(H)、軽鎖可変領域(L)および軽鎖定常領域(L)の少なくとも1つをコードするゲノムDNAまたはcDNAであり得る。マウス可変領域抗原結合セグメントをコードするDNAの供給源としての、染色体遺伝子フラグメントの使用に代わる便利な代替物は、キメラ免疫グロブリン遺伝子の作製のためのcDNAの使用である。例えば、Liuら、84巻 Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 3439頁(1987年);139巻 J.Immunology 3521頁(1987年)を参照。cDNAを使用するためには、所望のタンパク質の合成を達成するために、宿主細胞に関して適切な遺伝子発現エレメントが遺伝子と組み合わされていることを必要とする。細菌または適切なRNAスプライシングシステムを欠く他の宿主でcDNA配列を発現できるという点で、cDNA配列の使用はゲノム配列(イントロンを含む)に比べ有利である。
例えば、図2〜図5(配列番号1〜2、4〜5)に示したDNA配列の使用に基づく既知の方法を用いて、抗CPAA活性を有するマウスのVおよびC領域抗原結合セグメントをコードするcDNAを得ることができる。既知の方法により本発明に従う明細書に示すように、図2(配列番号1)または図4(配列番号4)に示したDNA配列の一部を結合するプローブを、抗CPAA抗体、フラグメントまたは領域を発現するハイブリドーマからDNAを分離するために用いることができる。
図2〜図5(配列番号1〜2、4〜5)に示した、CPAA−結合抗体Lおよび重鎖を表すオリゴヌクレオチドは、相同遺伝子の存在に関してスクリーニングするためにおよび抗CPAA抗体可変領域または定常領域をコードするこのような遺伝子をクローニングするために有用である。このようなプローブは、通常、CPAAのエピトープを結合する重鎖または軽鎖CDR領域に対する、図6(配列番号3)および図7(配列番号6)に示したアミノ酸配列をコードするDNA配列(cDNA、ゲノムDNAまたは他のあらゆるDNA)に結合する。このようなオリゴヌクレオチドを合成するための、このような技術は周知である。例えば、Wuら、21巻 Prog.Nucl.Acid.Res.Molec.Biol.101〜41頁(1978年);Ausubelら、1987年、1993年を参照。
抗CPAA可変または定常領域をコードするポリヌクレオチドをクローニングする別の方法では、発現ベクターのライブラリーは、DNAまたはcDNA(抗CPAA抗体または可変もしくは定常領域を発現できる細胞由来の)を、発現ベクターにクローニングすることにより調製する。次いで、A2またはcA2などの抗CPAA抗体の結合を競合的に阻害し、抗CPAA抗体またはそれらのフラグメントと同じアミノ酸配列を有するペプチドをコードし得るヌクレオチド配列を有するタンパク質を発現できるメンバーに関して、前記ライブラリーをスクリーニングする。この実施形態では、cDNAなどのDNAを、抗CPAA抗体またはフラグメントを発現できる細胞から抽出して精製する。精製されたcDNAを、(剪断、エンドヌクレアーゼ消化などにより)断片化してDNAまたはcDNAフラグメントのプールを作製する。次いでこのプールからのDNAまたはcDNAフラグメントを、メンバーがそれぞれλファージライブラリーなどのユニークなクローニングしたDNAまたはcDNAフラグメントの、原核細胞(例えば、細菌)または真核細胞(例えば、哺乳動物、酵母、昆虫あるいは真菌)での発現を含む発現ベクターのゲノムライブラリーを作製するために、発現ベクター中にクローニングする。例えば、Ausubel、1987年、1993年;Harlow,1988年;Colligan,1992〜1996年;Nyyssonenら、11巻Bio/Technology 591〜95頁(1993年);Marksら、11巻Bio/Technology 1145〜49頁(1993年)を参照。
このような可変または定常抗CPAA領域をコードする核酸が一旦分離されると、阻害活性を伴ってCPAAと結合する組換え型モノクローナル抗体を提供するするために、核酸をコードする他の定常もしくは可変重鎖または軽鎖と共に、前記核酸を宿主細胞で適切に発現できる。このような抗体は、抗原結合を担う相補性決定残基を有するフレームワーク残基を含むマウスまたはヒトの抗CPAA可変領域を含むことができる。1つの実施形態では、上記のように核酸によりコードされた抗CPAA可変軽鎖または重鎖は、少なくとも5つのアミノ酸のエピトープと結合する。このような抗CPAA可変軽鎖または重鎖のアミノ酸配列を、図6(配列番号3)および図7(配列番号6)に示す。
本発明のマウスの定常(C)領域ならびにキメラ抗体、フラグメントおよび領域をコードするヒト遺伝子は、既知の方法によりヒト胎生期肝臓ライブラリー由来であり得る。ヒトC領域遺伝子は、ヒト免疫グロブリンを発現して産生するヒト細胞を含む任意のヒト細胞由来であり得る。ヒトC領域は、いずれか既知のγ、μ、α、δもしくはεを含むヒト重鎖のクラスまたはアイソタイプならびにG1、G2、G3およびG4などのヒト重鎖サブタイプ由来であり得る。重鎖アイソタイプは抗体の種々のエフェクター機能を担うので、C領域の選択は、補体結合などの所望のエフェクター機能または抗体依存性細胞毒性(ADCC)における活性によって選択されるであろう。例えば、C領域はガンマ1(IgG1)、ガンマ3(IgG3)、ガンマ4(IgG4)、またはμ(IgM)に由来する。ヒトC領域は、いずれかのヒト軽鎖アイソタイプ、カッパまたはラムダに由来することができる。
ヒト免疫グロブリンC領域をコードする遺伝子は、標準的なクローン技術によりヒト細胞から得られる(Sambrookら、1989年;Ausubelら、1987年、1993年)。ヒトC領域遺伝子は、軽鎖の2つのクラス、重鎖の5つのクラスおよびこれらのサブクラスを表す遺伝子を含む既知のクローンから容易に入手可能である。キメラ抗体フラグメント、例えばF(ab’)およびFabは、適切に切り詰めたキメラ重鎖遺伝子を設計することにより調製できる。例えば、F(ab’)フラグメントの重鎖部分をコードするキメラ遺伝子は、CHドメインおよび重鎖のヒンジ領域に続いて短縮した分子を生ずる翻訳終止コドンをコードするDNA配列を含むであろう。
一般に、本発明のマウス、ヒトまたはマウスおよびキメラ抗体、フラグメントおよび領域を、CPAA−特異的抗体の重鎖および軽鎖抗原結合領域をコードするDNAセグメントをクローニングすることにより産生し、これらのDNAセグメントを、CおよびC領域をそれぞれコードするDNAセグメントに結合して、マウス、ヒトまたはキメラ免疫グロブリン−コード遺伝子を産生する。
したがって、1つの実施形態では、少なくともヒトC領域の一部をコードする第2のDNAセグメントに連結した、少なくとも非ヒト由来の抗原結合領域、例えば結合(J)セグメントを有する機能的に再構成した可変領域をコードする第1のDNAセグメントを含む融合したキメラ遺伝子が作られる。
したがって、抗体VおよびC領域をコードするcDNAで、本発明によるキメラ抗体を産生する方法は、以下に概説するいくつかのステップを含む:
1.抗CPAA抗体を産生する細胞株から、ならびにHおよびL定常領域を供給する任意の別の抗体からのメッセンジャーRNA(mRNA)の分離;クローニングおよびそれからのcDNA産生;
2.軽鎖および重鎖遺伝子の適切なVおよび/またはC領域遺伝子セグメントが、(i)適切なプローブで同定し得る、(ii)配列決定し得る、および(iii)キメラ抗体用の他の抗体由来のCまたはV遺伝子セグメントに適合するようにし得る、精製mRNA由来の完全長cDNAライブラリーの調製;
3.上記のように、クローニングした特異的な可変領域遺伝子セグメントを、クローニングしたC領域遺伝子に連結することによる完全な重鎖または軽鎖コード配列の作製;
4.マウス−マウス、ヒト−マウス、ヒト−ヒトまたはヒトマウス抗体を提供するための原核および真核細胞を含む選択した宿主での軽鎖および重鎖の発現および産生。
すべての免疫グロブリン重鎖および軽鎖遺伝子ならびにこれらにコードされたmRNAの1つの共通の特徴は、J領域である。重鎖および軽鎖のJ領域は異なる配列を有するが、各グループ間で、特にC領域近傍で高い配列相同性(80%を超える)が存在する。この方法では、この相同性を利用して、引き続くV領域セグメントをヒトC領域セグメントへ連結用のJ領域に有用な制限酵素認識部位を導入するためのプライマーとして用いるために、重鎖および軽鎖のJ領域の共通配列を、オリゴヌクレオチドを設計するために用いることができる。
ヒト細胞から調製したC領域cDNAベクターは、部位特異的突然変異誘発により改変してヒト配列の類似の位置に制限酵素認識部位を配置することがでる。例えば、完全なヒトカッパ鎖C(C)領域および完全なヒトガンマ−1C領域(Cγ−1)をクローニングできる。この場合、C領域ベクターの供給源としてのゲノムのC領域クローンに基づく別の方法では、介在配列を除去するために必要な酵素を欠く細菌系でのこれらの遺伝子の発現を妨げるだろう。クローニングした可変領域セグメントを切り取り、Lまたは重鎖C領域ベクターに連結する。あるいは、ヒトCγ−1領域は終止コドンを導入することにより改変でき、それによりFab分子の重鎖部分をコードする遺伝子配列を作製することができる。次いで、原核生物または真核生物の適切な宿主での発現のために、連結したVおよびC領域を有するコード配列を適切な発現ビヒクルに移す。
トリプレット読み枠の変更または中断なしに、連結が連続的な翻訳可能な配列をもたらす場合、2つのコードDNA配列は、「作動可能に連結された」といわれる。連結によりその遺伝子発現エレメントの適切な機能を生じ、コード配列の発現をもたらす場合、DNAコード配列は、遺伝子発現エレメントに作動可能に連結される。
発現ビヒクルは、プラスミドまたは他のベクターを含む。これらの中には、適切な付着末端を有する任意のVまたはV軽鎖配列をその中に容易に挿入できるように操作された適切な制限酵素認識部位を有する、機能的に完全なヒトCまたはC軽鎖配列を持つビヒクルがある。したがって、ヒトCまたはC軽鎖配列を含むビヒクルは、任意の適切な宿主における任意の所望する完全なHまたは軽鎖発現のための中間体として役立つ。
マウス−ヒトまたはヒト−ヒトなどのキメラ抗体は、一般的に構成体に用いたマウス重鎖および軽鎖可変領域本来の染色体の遺伝子プロモーターによって作動する遺伝子から合成される;スプライシングは通常は、マウスJ領域のスプライスドナー部位とヒトC領域に先行するスプライス受容部位間で生じるか、さらにヒトC領域の内に存在するスプライス領域でも生じる;ポリアデニル化および転写終結は、ヒトコード領域の下流の本来の染色体の部位で生じる。米国特許第6,835,823号を参照。
CPAAに対する「完全ヒト化抗体」も本発明において意図される。完全ヒト化抗体は、ヒト免疫グロブリンの可変および定常領域の両方を含む分子である。完全ヒト化抗体は、自己免疫疾患などの慢性および再発性疾患に対する反復した治療が必要である治療用途に潜在的に用いることができる。完全ヒト抗体の調製のための1つの方法は、マウスの体液性免疫系の「ヒト化」、すなわちヒト免疫グロブリン(Ig)座位を内在性のIg遺伝子を失活させたマウスに導入することにより、ヒトIgを産生することができるマウス系統(ゼノマウス(Xenomice))の作製を含む。それらの物理的構造ならびに幅広い免疫応答を最終的に生ずるために必要な遺伝子の再構成および発現のプロセスの双方の点で、Ig座位は非常に複雑である。抗体の多様性は、主としてIg座位に存在する異なるV、DおよびJ遺伝子間の組合せ再配列により生成される。これらの座位は、抗体発現、対立遺伝子排除、クラススイッチおよび親和性成熟を制御する散在性の調節エレメントも含む。再配置されていないヒトIgトランスジーンをマウスへ導入することにより、マウスの組換え機構はヒト遺伝子に適合することが示された。さらにまた、種々のアイソタイプの抗原特異的hu−mAbsを分泌するハイブリドーマは、抗原でゼノマウス(Xenomice)を免疫して得ることができる。完全ヒト化抗体およびこれらを産生する方法は、当分野で公知である。例えば、米国特許第6,835,823号を参照。
本発明の一態様では、ヒト化抗体の軽鎖をコードする第1発現ベクターおよびヒト化抗体の重鎖をコードする第2の発現ベクターで形質転換した宿主を、それぞれの鎖が発現し、このように発現された鎖の集合により形成されたヒト化抗体を分離するような条件下で維持することを含むプロセスにより、本発明に従って作製するヒト化抗体の生産を提供する。第1および第2発現ベクターは、同じベクターであってもよい。本発明はさらに、ヒト化抗体の軽鎖または重鎖をコードするDNA配列;前記DNA配列を組み込む発現ベクター;および前記発現ベクターで形質転換した宿主を提供する。
本明細書で提供された配列からのヒト化抗体の作製は、過度の実験を行わずに当業者により実施できる。モノクローナル抗体のヒト化には4つの一般的なステップが存在する。例えば、米国特許第5,585,089号;第6,835,823号;および第6,824,989号を参照。それらは、(1)出発抗体のLおよびH可変ドメインのヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列を決定すること;(2)ヒト化抗体を設計すること、すなわちどの抗体フレームワーク領域をヒト化の過程で使うかを決定すること;(3)実際のヒト化の方法/技術;および(4)トランスフェクションおよびヒト化抗体の発現である。
ヌクレオチドおよび推定アミノ酸配列に関して、所定の抗体の重鎖および軽鎖可変ドメインcDNAをクローニングする2つの一般的な方法、すなわち(a)通常のcDNAライブラリーによる方法、または(b)ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)による方法がある。これらの方法は共に広く知られている、例えば、米国特許出願公開第2003/0166871号を参照。cDNAのヌクレオチド配列において、この情報を抗体可変ドメインの推定アミノ酸配列に翻訳することは容易である。ここではNPC−1抗体のLおよび重鎖のヌクレオチド配列ならびに推定アミノ酸配列を、それぞれ図2(配列番号2〜3)および図5(配列番号5〜6)に示す。
ヒト化抗体の設計に関して、どのヒト抗体配列をヒト化の過程で用いるかの決定において、考慮すべきいくつかの要素がある。Lおよび重鎖のヒト化は、互いに独立して考慮されるが、それぞれに対する理由は基本的に類似している。この選択過程は、以下の理論的根拠に基づく、すなわち所定の抗体の抗原特異性および親和性は、主として可変領域CDRのアミノ酸配列により決定される。可変ドメインフレームワーク残基は、ほとんどまたは全く直接的な寄与をしない。フレームワーク領域の主要な機能は、抗原を認識するその適正な空間的定位にCDRを維持することである。したがって、ヒト可変ドメインフレームワークが、そのフレームワークが由来するげっ歯類可変ドメインと極めて高い相同性を示す場合、げっ歯類CDRのヒト可変ドメインフレームワークへの置換、例えば図6および配列番号7〜9または図7および配列番号10〜12に示された置換は、その適切な空間的定位の維持を最ももたらしやすい。それゆえに、げっ歯類可変ドメイン(複数可)に対して極めて高い相同性を示すヒト可変ドメインを選択すべきである。
適切なヒト抗体可変ドメイン配列は、次のように選択することができる。すなわち、
1.コンピュータプログラムを用いて、げっ歯類抗体可変ドメインに対して最も高い相同性を示すヒト抗体可変ドメイン配列に関するすべての利用可能なタンパク質(およびDNA)データベースを検索する。適切なプログラムのアウトプットは、げっ歯類抗体に最も相同性を示す配列、各配列に対するパーセント相同性、およびげっ歯類配列に対する各配列のアラインメントのリストである。これは、それぞれ独立して重鎖および軽鎖可変ドメイン配列の双方に対して行われる。ヒト免疫グロブリン配列のみが含まれる場合、上記の分析はより容易に達成される。
2.ヒト抗体可変ドメイン配列をリストし、相同性を比較する。先ず、非常に可変性の重鎖のCDR3を除くCDR全長に対して比較を実施する。ヒト重鎖ならびにカッパおよびラムダ軽鎖は、サブグループに分けられる。すなわち、重鎖は3つのサブグループ、カッパ鎖は4つのサブグループ、ラムダ鎖は6つのサブグループに分けられる。各サブグループ中のCDRサイズは類似しているが、サブグループ間で変動する。げっ歯類抗体CDRを、相同性の一次近似によってヒトサブグループの1つに適合させることは通常可能である。次いで、類似した長さのCDRを持つ抗体を、アミノ酸配列相同性に関して、特にCDRの内で、しかし周囲のフレームワーク領域中でも比較する。最も相同であるヒト可変ドメインを、ヒト化用のフレームワークとして選択する。
実際のヒト化方法および技術もまた当業者の理解の範囲内である。したがって、所望の再構築した抗体をコードするDNA配列を、再構築したいヒトDNAのCDRから開始して作製できる。所望のCDRを含むげっ歯類の可変ドメインアミノ酸配列を、選択したヒト抗体可変ドメイン配列のCDRと比較する。ヒト可変領域にげっ歯類CDRを組み込むために、ヒト可変ドメインの残基を、げっ歯類で対応する残基に変える必要がある残基として記録する。ヒト配列中で置換、添加または欠失させる必要のある残基があってもよい。
所望の残基を含有するために、ヒト可変ドメインフレームワークの変異誘発に用いることができるオリゴヌクレオチドを合成する。それらのオリゴヌクレオチドは、任意の都合よいサイズであり得る。利用できる特定の合成装置の性能により、オリゴヌクレオチドは、通常は長さで制限されるだけである。オリゴヌタレオチド指定in vitro突然変異誘発の方法は周知である。
あるいはヒト化は、米国特許第5,858,725号のリコンビナントポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法を用いて達成してもよい。この方法を用いて、CDRをヒト抗体のフレームワーク領域間に挿入してもよい。一般に、米国特許第5,858,725号の技術は、2つのヒトフレームワーク領域ABおよびCD、ならびにこれらの間のドナーCDRにより置換されるCDRを含むテンプレートを用いて実施できる。プライマーAおよびBを、フレームワーク領域CDを増幅するために用いる。しかし、プライマーBおよびCはそれぞれその5’末端に、ドナーCDR配列のすべてまたは少なくとも一部に対応する付加された配列も含む。プライマーBおよびCは、PCRを実施可能な条件下で、その5’末端を相互にアニーリングできる十分な長さで部分的に重なる。これによって、増幅された領域ABおよびCDは、1回の反応でヒト化産物を産生するためにオーバーラップエクステンションにより遺伝子スプライシングを行うことができる。
抗体を再構築するための突然変異誘発反応に続き、突然変異誘発されたDNAを、Lまたは重鎖定常領域をコードする適切なDNAに連結することができ、発現ベクターにクローニングして、哺乳動物細胞などの宿主細胞にトランスフェクトできる。これらのステップは、定型の方法で行うことができる。したがって、再構築した抗体は、
1.少なくともIgHまたは軽鎖の可変ドメイン、ヒト抗体由来のフレームワーク領域を含む可変ドメインならびに本発明のヒト化抗体に必要なCDRをコードするDNA配列に作動可能に連結された適切なプロモーターを含む、第1の複製可能な発現ベクターの調製;
2.少なくとも相補的IgLまたは重鎖の可変ドメインそれぞれをコードするDNA配列に作動可能に連結された適切なプロモーターを含む、第2の複製可能な発現ベクターの調製;
3.第1のまたは両方の調製したベクターを用いて細胞株を形質転換すること;および
4.前記形質転換細胞株を培養して、前記変更した抗体を産生することを含むプロセスにより調製することができる。
ステップ(a)のDNA配列は、ヒト抗体鎖の両方の可変ドメインおよび/またはそれぞれの定常ドメインをコードすることができる。ヒト化抗体は、任意の適切な組換え型の発現系を用いて調製することができる。変更した抗体を産生するために形質転換した細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞株または好適には骨髄腫、ハイブリドーマ、トリオーマまたはクアドローマ細胞株などのリンパ系由来の不死化哺乳類細胞株であってもよい。細胞株は、EBウイルスなどのウイルスでの形質転換により不死化したB細胞などの正常リンパ球を含むこともできる。例えば不死化細胞株は、骨髄腫細胞株またはそれらの派生株である。
本発明の抗体の発現に用いられるCHO細胞は、ジヒドロ葉酸還元酵素(dhfr)を欠損し、したがって、増殖はチミジンおよびヒポキサンチン依存性であってもよい。Urlaubら、77巻 Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.4216〜20頁(1980年)を参照。親dhfr CHO細胞株を、dhfr陽性表現型のCHO細胞トランスフェクタントの選択を可能にする抗体およびdhfrをコードするDNAでトランスフェクトする。選択は、チミジンとヒポキサンチンを欠く培地でコロニーを培養し、これらの欠如により非形質導入細胞の生育および形質転換細胞の葉酸経路の再サルベージを妨げ、これによって選択系を迂回することにより実施する。これらのトランスフェクタントは、トランスフェクトした所望のDNAおよびdhfrをコードするDNAの同時組み込みにより、通常所望のDNAを低レベルで発現する。抗体をコードするDNAの発現レベルは、メトトレキセート(MTX)を用いる増幅により増加できる。この薬剤は、酵素dhfrの直接的な阻害剤であり、これらの条件下で生存に十分なコピー数のdhfr遺伝子を増幅した耐性コロニーの分離を可能にする。dhfrおよび抗体をコードするDNA配列は、元のトランスフェクタントでは密接に連結しているので、通常同時に増幅が生じ、したがって所望の抗体の発現増加が生じる。
CHOまたは骨髄腫細胞で使用される別の発現系は、米国特許第5,122,464号に記載のグルタミン合成酵素(GS)増幅系である。この系は、酵素GSをコードするDNAおよび所望の抗体をコードするDNAでの細胞のトランスフェクションを含む。次いでグルタミンを含まない培地で生育する細胞が選択され、したがってGSをコードするDNAを組み込んだと仮定できる。その後これらの選択されたクローンは、メチオニンスルフォキシミン(Msx)を用いる酵素GSの阻害を受ける。生存するために、細胞は抗体をコードするDNAの同時増幅を伴うGSをコードするDNAを増幅する。
ヒト化抗体を産生するために用いた細胞株は、哺乳類の細胞株であり得るが、他のあらゆる適切な細胞株、例えば細菌細胞株または酵母細胞株を代わりに用いることができる。例えば、in vivoでの翻訳後修飾を必要としない場合(例えば、グリコシル化を必要としない場合)、大腸菌由来の細菌菌株を用いることができると考えられる。得られる抗体は、機能について検査される。機能が失われている場合、ステップ(2)に戻り、抗体のフレームワークを変更することが必要である。
一旦発現されると、本発明の完全な抗体、それらの二量体、個々のLおよび重鎖、または他の免疫グロブリンの形態は、既知の技術、例えば免疫吸着法もしくは免疫アフィニティークロマトグラフィー、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)などのクロマトグラフィー法、硫安沈殿、ゲル電気泳動、またはこれらの任意の組合せによって回収して精製できる。一般的には、Scopes, PROTEIN PURIFICATION(Springer−Verlag,NY,1982年)を参照。少なくとも約90%〜95%均質な実質的に純粋な免疫グロブリンが好都合であり、特に医薬用途のためには、98%〜99%またはそれ以上に均質なものが好都合である。部分的にまたは所望の均質さに精製された後、ヒト化抗体は治療に、またはアッセイ方法、免疫蛍光染色などの開発、実施に使用できる。一般的には、Vols. I & II Immunological Methods,(LefkovitsとPernis、編、Academic Press,NY,1979年 および1981年)を参照。
ファージライブラリーおよび代替組換え型発現系
上記の産生技術、完全ヒト抗体のファージディスプレイ方法などのin vitro系および抗体ペプチドに加えて、診断薬および治療薬としての両方でヒト抗体の利点の多くが現在理解されている。
本発明の組換え型抗体およびその配列は、無数の誘導体および抗PCAA結合活性を有するリガンド結合分子の作製を可能にする。例えば、CDRをn−CoDeRヒトscFVライブラリーなどの抗体ライブラリーと組み換えて高度に特異的で機能的な抗体フラグメントを作製できる。Moore、426巻 Nature、725〜31頁(2003年)を参照。
完全ヒト抗体またはこれらの部分のライブラリーを、米国特許出願公開第2003/0232333号に記載のように、1本鎖DNAの部位特異的切断に基づくクローニング法に従って作製することもできる。
本明細書に含まれるDNA配列情報および本発明明細書によって提供されるPCAAエピトープについて得られた関連する知識から作製できる別のリガンド結合分子には、ANTICALINS(登録商標)の作製が含まれる。ANTICALINS(登録商標)は、化学的に感受性であるか不溶性の化合物の生理学的な運搬または貯蔵に通常含まれる、小型で頑丈なタンパク質の広範なグループであるリポカリン(lipocalins)から由来する。いくつかの天然リポカリンは、ヒト組織または体液に存在する。低い相互の配列相同性にもかかわらず、リポカリンは、結合ポケットへの入口を形成する一端で4つのループを支える、構造的に保存されたβ−バレルを共有する。ループは、個々のリポカリン間で大きな立体配置的差異を示し、種々の天然リガンド特異性を生じる。このタンパク質構造は、強固なフレームワーク上にその高頻度の可変性ループを有する免疫グロブリンを暗示する。抗体またはいくつかの抗体フラグメントと異なり、リポカリンは、1つの免疫グロブリンドメインよりごくわずかに大きい160〜180のアミノ酸残基を有する単一のポリペプチド鎖で構成される。4つのループの組は、結合ポケットを構成し、種々の側鎖を許容する構造的な可塑性を示す。したがって、高親和性と特異性を有する異なる形状の指定した標的分子を認識するために、結合部位を再構築できる。ハプテン様化合物、ペプチド、およびタンパク質標的、例えば細胞表面レセプターの細胞外ドメインを認識するANTICALINS(登録商標)を設計した。酵素およびさらに二重特異性結合タンパク質(いわゆるDUOCALINS(登録商標))を有する融合タンパク質も首尾良く調製された。前臨床実験を実施した。例えば、Korndoferら、330巻 J.Mol.Biol.385〜96頁(2003年)を参照。
本明細書に記載されている本発明への応用を有する別の抗体のタイプには、機能的な重鎖を持ち、軽鎖を欠くカミリド(camilid)免疫グロブリンが含まれる。これらの抗体は、専用のVおよびCガンマ遺伝子から組立てられる。ファージディスプレイ技術を用いて、固有の高安定性を有する抗原特異的単一ドメイン抗体フラグメントを産生するために、この抗体をクローニングして改造した。米国特許出願公開第2003/0088074号。
別の関連する誘導体は、抗原およびPepbodies(商標)と呼ばれる抗体エフェクター分子(Fc−領域分子)を架橋することができる細菌で産生された抗体フラグメントを提供する新技術を利用する。米国特許出願公開第2004/0101905号。したがって、抗PCAA部位の抗原結合部位を含む結合分子を、Fc−領域と関連した1つまたは複数のエフェクター機能を示すペプチドに遺伝的に融合し、細胞レセプターでの相互作用および補体活性化などの機能を提供する。
サメ由来の新規の抗原レセプター(IgNAR)分子は、「誘導体」抗体分子とみなすこともできる。NARは、2つのタンパク質鎖がジスルフィド結合した二量体であり、それぞれ1つの可変部分および5つの定常領域を含み、抗体として機能する。Nuttallら、270巻 Eur.J.Biochem.,3543〜54頁(2003年)。合成CDR領域を組み込むin vitroライブラリーを作製するために、本発明のPCAA−結合抗体の配列を、NAR可変領域に作製できる。これは、単一ドメイン結合試薬をもたらす。
癌細胞生物学での最近の進歩の1つは、癌細胞マーカーを示すことができる始原細胞株の発見を伴う。例えば、ヒト膵臓上皮始原細胞が、同定されて培養で育てられた。その後これらの細胞を、モノクローナル抗体開発のためにとりわけ有用な抗原産生に使うことができる。米国特許第6,436,704号。したがってPCAA−結合抗体は、始原細胞を同定するために用いることができる。これらの始原細胞は、さらに別のPCAA−結合抗体系統の誘導のために、マウスなどの異種レシピエントに投与する免疫原として用いることができる。
結論として、本明細書で提供されるオリゴヌクレオチドおよびアミノ酸配列は、CPAA−結合活性を有する無数の可能な分子を与え、本発明の範囲はそれらの分子を達成する方法により制限されない。
抗体誘導体
抗体の「誘導体」は、通常はタンパク質の一部でないさらなる化学的部分を含む。タンパク質の共有結合による修飾も、本発明の範囲内に含まれる。抗体の標的にしたアミノ酸残基と、選択した側鎖または末端残基と反応できる有機誘導体化剤とを反応することによって、このような修飾を分子に導入できる。例えば、当分野では周知である二官能性薬剤を用いる誘導体化は、抗体またはフラグメントを、非水溶性支持マトリックスまたは他の巨大分子の担体に架橋結合するために有用である。
誘導体には、放射ラベルした、例えば、放射性ヨウ素(125I、131I)、炭素(14C)、硫黄(35S)、トリチウム(H)等でラベルしたモノクローナル抗体;ビオチンもしくはアビジン、酵素、例えばホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−D−ガラクトシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、グルコアミラーゼ、カルボン酸アンヒドラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、リゾチーム、リンゴ酸デヒドロゲナーゼまたはグルコース6リン酸デヒドロゲナーゼとモノクローナル抗体との結合体;およびまたは生物発光薬剤(例えばルシフェラーゼ)、化学ルミネセンス薬剤(例えばアクリジンエステル)または蛍光薬剤(例えばフィコビリンタンパク質)とモノクローナル抗体との結合体も含む。本発明の抗体の誘導体の例には、細胞毒性活性を示す抗体−マイタンシノイド(maytansinoid)結合体などの、抗体−小分子薬剤結合体がある。米国特許出願公開第2004/0039176号を参照。前臨床評価では、この結合体は、異種移植モデルで強力な抗腫瘍活性を示す腫瘍−活性プロドラッグとして作用することを示した。さらに別の細胞毒性抗体誘導体については後述する。
本発明の別の誘導体二価抗体は、2つの異なる抗原のグループを認識する2つの別々の抗体の一部を組み合わせて作製した二重特異性抗体である。これは架橋または組換え技術によって達成される。さらに、機能部分を抗体またはその部分に添加してin vivoでの半減期を増加させることができる(例えば、血液流からのクリアランス時間を長くすることによって。このような技術は、例えばPEG部分の添加(またはPEG化と呼ばれる)を含み、当分野で周知である。米国特許出願公開公報第2003/0031671号を参照。
抗イディオタイプAb
モノクローナルまたはキメラ抗CPAA抗体に加えて、本発明はまた、本発明の抗CPAA抗体特異的抗イディオタイプ(抗Id)抗体に関する。抗Id抗体は、一般に別の抗体の抗原結合領域に関連する特有な決定基を認識する抗体である。CPAA特異的抗体は、イディオタイプ抗体またはId抗体と呼ばれる。Id抗体またはそれらの抗原結合領域を有するId抗体の供給源として、同種で同じ遺伝子型の動物(例えば、マウス系統)を免疫して、抗Idを調製できる。免疫された動物は、免疫する抗体のイディオタイプ決定基を認識して応答し、抗Id抗体を産生する。抗Id抗体はまた、さらに別の動物で、いわゆる抗抗Id抗体を産生する免疫応答を誘発するための「免疫原」として用いることもできる。抗抗Idは、抗Idを誘発した本来の抗体にエピトープ的に同一であり得る。したがって、mAbのイディオタイプ決定基に対する抗体を用いて、同一特異性の抗体を発現する他のクローンを同定することができる。
したがって、本発明によるCPAAに対して作製したモノクローナル抗体を、BALB/cマウスなどの適切な動物で、抗Id抗体の誘発に用いることができる。このような免疫されたマウス由来の脾臓細胞を、抗Id mAbsを分泌する抗Idハイブリドーマを産生するために用いることができる。さらに抗Id mAbsを、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)などの担体に結合することができ、別のBALB/cマウスを免疫するのに用いることができる。これらのマウス由来の血清は、CPAAエピトープに特異的な本来のmAbの結合特性を有する抗抗Id抗体を含む。
イディオタイプ、抗イディオタイプ
さらに、CPAAに対する抗体、その類似体、それらの部分、フラグメント、ペプチドまたは誘導体を、BALB/cマウスなどの適切な動物で、抗Id抗体を誘発すために用いることができる。このような免疫されたマウス由来の脾臓細胞を、抗Idモノクローナル抗体を分泌する抗Idハイブリドーマを産生するために用いる。さらに抗Id抗体を、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)などの担体に結合することができ、別のBALB/cマウスを免疫するために用いることができる。これらのマウス由来の血清は、CPAA、またはそれらの類似体、フラグメントおよび誘導体のエピトープに特異的な本来のモノクローナル抗体の結合特性を有する抗抗Id抗体を含む。したがって抗Id抗体は、それ自体のイディオタイプエピトープまたは評価するエピトープに構造的に類似する「イディオトープ」を有する。
抗イディオタイプ(抗Id)抗体は、抗体の抗原結合部位に一般に関連する特有な決定基を認識する抗体である。Id抗体は、抗Idが調製されるmAbを用いて、mAbの供給源として同種で同じ遺伝子型の動物(例えば、マウス系統)を免疫することにより調製できる。免疫された動物は、免疫した抗体のイディオタイプ決定基を認識し、これらのイディオタイプ決定基に対する抗体(抗Id抗体)を産生して応答する。例えば、米国特許第4,699,880号および第6,835,823号を参照。抗Id抗体はまた、さらに別の動物でいわゆる抗抗Id抗体を産生する免疫応答を誘発するための「免疫原」として用いることもできる。抗抗Idは、抗Idを誘発した本来のmAbにエピトープ的に同一であり得る。したがって、mAbのイディオタイプ決定基に対する抗体を用いて、同一の特異性の抗体を発現する他のクローンを同定するこができる。
抗CPAA抗体の構造類似体および抗CPAAペプチド
本発明の抗CPAA抗体の構造類似体およびペプチドは、本明細書で示された教示とガイダンスに基づく既知の方法のステップにより提供される。
タンパク質の三次元構造についての知識が、これらがどのように機能するのか理解する上で重要である。数百のタンパク質の三次元構造が、現在タンパク質構造データベースで利用できる(配列データベースの何千もの既知のタンパク質配列とは対照的に)。これらの構造の解析は、これらはモティーフの識別可能なクラスに分類されることを示す。したがって、既知の構造の関連したタンパク質に対するタンパク質の相同性に基づくタンパク質の三次元構造をモデル化することができる。比較的低い配列相同性を有する2つのタンパク質が、非常に類似した三次元構造またはモティーフを有することができる多くの例が知られている。
近年、核磁気共鳴(NMR)により、約15kDaまでのタンパク質の三次元構造を決定することが可能になった。この技術は、純粋なタンパク質の濃縮溶液を必要とするだけである。結晶または同型の誘導体を必要としない。多くのタンパク質の構造が、この方法により決定された。NMR構造の決定の詳細は、当分野では周知である。例えば、Wuthrich, NMR of Proteins & Nucleic Acids(Wiley,N.Y.,1986年);Wuthrich, 243巻 Science 45〜50頁(1989年);Cloreら、24巻 Crit.Rev.Bioch.Molec.Biol.479〜564頁(1989年);Cookeら、8巻 Bioassays 52〜56頁(1988年)を参照。
この方法を適用するに当たり、種々のH NMR二次元データセットが、本発明の抗CPAA抗体および/または抗CPAAペプチドに関して集められる。これらは、2つの主なタイプのデータセットである。1つのタイプ、COSY(相関スペクトル法)は、化学結合によって連結されたプロトン共鳴を同定する。これらのスペクトルは、3つ以下の共有結合によって連結されるプロトンに関する情報を提供する。NOESY(核オーバーハウザー増強分光法)では、空間的に近い(0.5nm未満)プロトンを同定する。完全なスピン系の以下の割当で、二次構造がNOESYにより定義される。交差ピーク(核オーバーハウザー効果またはNOE)が、ペプチドの一次配列で隣接している残基間に認められ、0.5nm未満離れたプロトンに関して認められる。アミドプロトンカップリング定数および二次構造で隣接する非隣接アミノ酸からのNOEを組み合わせた経時的なNOEから集めたデータを、ペプチドの二次構造を特徴づけるために用いる。二次構造の予測のほかにも、NOEは一次アミノ酸配列および二次構造の両方における空間にプロトンが存在する距離を示す。三次構造の予測は、すべてのデータを考慮後に、「最も良く適合する」外挿によって決定する。
アミノ酸のタイプを、結合を貫く結合性を用いて最初に同定する。次に、特異的アミノ酸を、既知のアミノ酸配列と共に隣接残基に対する空間経由結合性を用いて割り当てる。次いで構造的情報を一覧表にする、そして情報には3つの主な種類がある。すなわち、NOEは、空間的に近くに存在するプロトン対を同定し、結合定数は、二面角に関する情報を与え、緩徐なアミドプロトン交換は、水素結合位置に関する情報を与える。束縛条件を、束縛条件付き分子動力学法を用いる改良に従うディスタンスジオメトリー計算法を用いて構造算出に用いる。これらのコンピュータプログラムのアウトプットは、実験データでの適合する構造のファミリー(すなわちペアをなす<0.5nm距離束縛のセット)である。構造がデータによって定義されればされるほど、構造のファミリーを良好に重ね合せることができる(すなわち構造の解像度が優れる)。NMRを用いて良好に定義された構造では、バックボーンの多くの位置(すなわちアミド、Cαおよびカルボニル原子)ならびに分子のコアに埋没するそれらのアミノ酸側鎖が、結晶学によって得られる構造と同程度に明確に定義できる。しかし、表面に露出したアミノ酸残基の側鎖は、十分に定義されない場合が多い。これはおそらく、これらの表面残基は可動性が高く、固定された位置を有さないという事実を反映している。(結晶構造において、拡散した電子密度と考えることができる)。
したがって、本発明に従いNMR分光学的なデータの使用を、コンピュータモデリングと組み合わせて、トポグラフィーの構造的な理解に基づく抗CPAA抗体およびペプチドの少なくとも部分の構造類似体に到達する。この情報を使用して、当業者には、CPAA結合親和性または結合活性が、分子の予想される治療的または診断的使用の要件に従って調節されるペプチドの生産を可能にする合理的なアミノ酸置換などによって、どのように抗CPAA抗体またはペプチドの構造類似体を達成するについて、例えば、CPAA結合に対する高い特異性を達成する方法がわかるであろう。
あるいは、抗CPAA治療および診断として適切な構造的ならびに化学的特徴を有する化合物は、選択的なCPAA親和性を有する構造類似体を提供する。MACROMODEL(登録商標)、INSIGHT(登録商標)、およびDISCOVER(登録商標)などのプログラムを使用する、CPAA結合化合物例えばCPAAレセプター、抗CPAA抗体、または他のCPAA結合分子の分子モデリング研究は、本発明による抗CPAA Absおよび/またはペプチドのこのような空間要件および配向を提供する。したがって、本発明のこのような構造類似体は、in vitro、in situおよび/またはin vivoにおける選択的な定性的および定量的抗CPAA活性を提供する。
診断的用途
本発明はまた、膵臓もしくは結腸癌が判明したかまたは疑いのある患者におけるCPAAを検出する診断用の上記の抗CPAA抗体およびペプチドを提供する。本発明のもう1つの態様では、抗体は形態学的に正常な細胞で分子マーカーを検出して、無症候個体の早期発見スクリーニングを提供できる。
本発明の抗CPAA抗体および/またはペプチドは、試料中のCPAAあるいは抗CPAA抗体を検出するかまたは定量化するイムノアッセイに有用である。一般的にCPAAに対するイムノアッセイは、CPAAに選択的に結合でき、試料と結合する標識したペプチドまたは抗体を検出できる、本発明の検出可能的に標識した高親和性(または高結合活性)抗CPAA抗体またはポリペプチドの存在下で、臨床または生体試料をインキュベートすることを含む。種々の臨床的アッセイ方法が、当分野では周知である。例えば、Immunoassays for the 80’s(Vollerら、編、University Park、1981年)を参照。このような試料は、組織バイオプシー、血液、血清、および大便サンプル、または浣腸または経口下剤溶液に続いて結腸直腸経路から集めた液体を含み、以下に記載のようにELISA分析に供された。
したがって、抗CPAA抗体またはポリペプチドは、細胞、細胞粒子または可溶性タンパク質を不動化できるニトロセルロースまたは別の固体支持体に固定することができる。次いで支持体を適切な緩衝液で洗浄後、検出可能的に標識したCPAA特異的ペプチドまたは抗体で処理できる。それから固相支持体を、緩衝液で2回目の洗浄をおこなって結合していないペプチドまたは抗体を除去できる。既知の方法のステップにより、固体支持体上の結合した標識の量を検出できる。
「固相支持体」または「担体」は、ペプチド、抗原、または抗体を結合できる任意の支持体を意味する。周知の支持体または担体には、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニル(PVDF)、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然および修飾セルロース、ポリアクリルアミド、アガロース、ならびに磁鉄鉱が含まれる。担体の性質は、本発明の目的のためには、ある程度まで可溶または不溶のいずれでもあり得る。支持体材料は、結合した分子がCPAAまたは抗CPAA抗体に結合できる限り、実質的にはどのような構造的外形を有していてもよい。したがって、支持体の形状は、ビーズなどの球形、または試験管の内表面もしくは棒の外表面などの円筒形であり得る。また、その表面は、シート、培養皿、試験ストリップなどのように平坦であり得る。例えば、支持体は、ポリスチレンビーズを含み得る。当業者は、抗体、ペプチドまたは抗原を結合するのに適したその他多くの担体を知っており、または常套的な実験によりそれらを突きとめることができるであろう。
周知の方法のステップにより、所与の群の抗CPAAペプチドおよび/または抗体の結合活性を決定することができる。当業者は、常套的な実験によって有効かつ最適なアッセイ条件を決定することができるであろう。
エンザイムイムノアッセイ(EIA)または酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)用に、検出可能な標識化CPAA特異的ペプチドおよび/または抗体を、酵素に結合して達成できる。結合した酵素は、露出した基質と反応して、例えば、分光光度法、蛍光光度法、または視覚化手段によって検出することができる化学部分を生成する。本発明のCPAA−特異的抗体を検出可能に標識化するために用いられ得る酵素としては、限定するものではないが、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、ブドウ球菌ヌクレアーゼ、デルタ−5−ステロイドイソメラーゼ、酵母アルコールデヒドロゲナーゼ、アルファ−グリセロリン酸デヒドロゲナーゼ、トリオース燐酸イソメラーゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、アスパラギナーゼ、グルコースオキシダーゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、リボヌクレアーゼ、ウレアーゼ、カタラーゼ、グルコース−6−リン酸デヒドロゲナーゼ、グルコアミラーゼおよびアセチルコリンエステラーゼが含まれる。
CPAA特異的抗体を放射性標識化することにより、ラジオイムノアッセイ(RIA)を用いてCPAAを検出することができる。Workら、Laboratory Techniques & Biochemistry in Molecular Biology(North Holland Publishing Co.,N.Y.(1978年)を参照。放射性同位元素は、ガンマカウンターもしくはシンチレーションカウンターまたはオートラジオグラフィーを用いるような手段で検出することができる。本発明の目的に特に有用な同位元素は、H、125I、131I、35S、14C、および125Iである。
蛍光化合物でCPAA−特異的抗体を標識化することも可能である。蛍光標識抗体が適当な波長の光に曝すと、その存在が蛍光により検出できる。最も通常に使用される蛍光標識化合物としては、フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルアルデヒドおよびフルオレサミンが挙げられる。
CPAA−特異的抗体は、125Eu、またはランタニド系列のその他の金属などの蛍光放出金属を用いて検出可能に標識することもできる。これらの金属は、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)またはエチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの金属キレート化団を用いてCPAA−特異的抗体に結合させることができる。
また、CPAA−特異的抗体を化学発光化合物に結合することにより検出可能に標識することもできる。この場合、化学発光的に標識化した抗体の存在は、化学反応過程に生じるルミネッセンスの存在を検出することによって測定される。有用な化学発光の標識化化合物の例としては、ルミノール、イソルミノール、セロマティックアクリジニウムエステル(theromatic acridinium ester)、イミダゾール、アクリジニウム塩およびシュウ酸エステルが挙げられる。
同様に、生物発光化合物を用いて本発明のCPAA−特異的抗体、部分、フラグメント、ポリペプチド、または誘導体を標識することも可能である。生物発光は、生体系に認められる化学発光の一種であり、触媒タンパク質が化学発光反応の効率を増大させる。生物発光タンパク質の存在は、発光の存在を検出することによって測定される。標識化の目的に重要な生物発光化合物は、ルシフェリン、ルシフェラーゼおよびエクオリンである。
CPAA−特異的抗体、部分、フラグメント、ポリペプチド、または誘導体の検出は、例えば検出可能な標識がガンマ放射体である場合はシンチレーションカウンターで、または例えば標識が蛍光物質である場合は蛍光光度計で達成することができる。酵素標識の場合には、検出は酵素に対する基質を用いる比色方法により達成することができる。また、検出は基質の酵素反応の程度を、同様に調製した標準物質と視覚的に比較することによっても達成することができる。
本発明の目的のために、上記のアッセイにより検出されるCPAAは、生体試料中に存在することができる。CPAAを含む任意の試料を使用することができる。例えば、試料は、血液、血清、リンパ、尿、大便、炎症性滲出液、脳脊髄液、羊水、組織抽出物またはホモジネートその他などの体液である。しかし、本発明は、ただこれらの試料のみを用いるアッセイに限定されることなく、他の試料を使用できる適当な条件を決定することは、当業者には可能である。
In situでの検出は、患者から組織標本を取り出し、本発明の標識した抗体の組合せをこのような標本に提供することにより達成できる。抗体(またはフラグメント)を生体試料に適用するか、または標識した抗体(またはフラグメント)を上にのせることによって提供してもよい。このような方法を用いることにより、調べた組織でCPAAの存在のみならずCPAAの分布も決定することができる。当業者は、本発明を用いて、そのようなin situでの検出を行うために広範な組織学的方法(染色手順など)のいずれかを変更することができるということに容易に気づくであろう。
本発明の抗体、フラグメントまたは誘導体は、「2−部位」または「サンドイッチ」アッセイとしても知られているイムノメトリック(免疫計量)アッセイおける利用に適し得る。典型的なイムノメトリックアッセイでは、或る量の非標識抗体(または抗体フラグメント)を、テストする液体中で不溶性の固体支持体に結合し、ある量の検出可能に標識した可溶性抗体を、固相−抗体、抗原、および標識した抗体の間に形成された三重複合体の検出および/または定量化ができるように添加する。
典型的なイムノメトリックアッセイでは、「フォワード」アッセイを含み、このアッセイでは、2成分からなる固相と抗体−CPAA複合体形成により試料からCPAAを抽出するために、先ず固相に結合した抗体を、テストする試料と接触する。適当なインキュベーション期間の後、固体支持体を、あるとすれば未反応のCPAAを含む液体試料の残渣を除去するために洗浄後、既知量の標識した抗体(「リポーター分子」として機能する)を含む溶液と接触する。非標識抗体を介して固体支持体に結合した標識した抗体がCPAAと複合体形成を可能にする第2回目のインキュベーション期間の後、固体支持体の第2回目の洗浄を行って、未反応の標識した抗体を除去する。このタイプのフォワードサンドイッチアッセイは、CPAAが存在するかどうか決定する簡単な「イエス/ノー」アッセイであり得るか、または標識した抗体の量と、既知量のCPAAを含む標準試料について得られた量とを比較することにより定量的にもすることもできる。このような「2−部位」または「サンドイッチ」アッセイは、Wide, Radioimmune Assay Methods、199〜206頁(Kirkham、編、Livingstone、Edinburgh、1970年)により記載されている。
またCPAAで有用であり得る他のタイプの「サンドイッチ」アッセイは、いわゆる「同時(simultaneous)」アッセイおよび「リバース(reverse)」アッセイである。同時アッセイは、1回のインキュベーションステップを含み、固体支持体に結合した抗体および標識した抗体の両方を、テストする試料に同時に添加する。インキュベーション終了後、固体支持体を洗浄して、液体試料および複合体未形成の標識した抗体の残渣を除去する。次いで固体支持体に結合した標識した抗体の存在を、通常の「フォワード」サンドイッチアッセイと同様に測定する。
「リバース」アッセイでは、先ず標識した抗体溶液を液体試料へ段階的に添加後、適当な期間インキュベーション後に固体支持体に結合した非標識抗体の添加が用いられる。2回目のインキュベーション後、固相を通常の様式で洗浄して、テストする試料および未反応の標識した抗体溶液の残渣を固相から遊離する。次いで、固体支持体と結合した標識した抗体の測定が、「同時」および「フォワード」アッセイと同様に行われる。1つの実施形態では、異なるエピトープに特異的な本発明の抗体の組合せを、高感度三部位イムノラジオメトリックアッセイの作製に使用できる。
さらに、例示的な抗体は、T細胞タイピングに、特異的なCPAA−含有細胞またはフラグメントの分離に、ワクチンの調製などに利用できる。抗体は、定量的にあるいは定性的に試料中のCPAAの検出にまたはCPAAを発現する細胞の存在の検出に用いることができる。これは蛍光顕微鏡、フローサイトメトリー、または蛍光測定と結合させた蛍光標識した抗体(下記参照)を用いる免疫蛍光法により達成することができる。診断目的には、抗体は標識または非標識のいずれであってもよい。非標識の抗体を、ヒト免疫グロブリン定常領域に特異的な抗体などのヒト化抗体と反応する他の標識した抗体(第2抗体)と組み合わせて用いることができる。あるいは抗体を直接標識することができる。様々な標識、例えば放射性核種、蛍石、酵素、酵素基質、酵素補助因子、酵素阻害剤、リガンド(特にハプテン)等を用いることができる。上述のイムノアッセイの多数のタイプが利用可能であり、当業者には周知である。
本発明の有用な抗体を、免疫蛍光または免疫電子顕微鏡の場合と同様に、本発明のCPAAのin situでの検出のために組織学的に使用できる。in situでの検出は、患者から組織標本を摘出し、このような標本に、本発明の標識した抗体を提供することにより達成できる。抗体(またはフラグメント)を生体試料に適用するか、または標識した抗体(またはフラグメント)を上にのせることによって提供してもよい。このような方法を用いることにより、調べた組織で、CPAAの存在のみならずCPAAの分布も決定することができる。当業者は、本発明を用いて、そのようなin situでの検出を行うために広範な組織学的方法(染色手順など)のいずれかを変更することができるということに容易に気づくであろう。
重要なことは、本発明の抗体は、結腸直腸癌および膵臓癌の特定のタイプの侵襲性を診断する際に有用であり得ることである。より詳細には、本発明の抗体により、非常に速く進行する悪性の癌とは対照的に、数年にわたって増殖する進行の遅い癌の患者に存在するCPAAを同定することができる。したがって、本発明の抗体は、重要な免疫組織化学の手段を提供することができる。
本発明の抗体は、翻訳後修飾を含む遺伝子発現プロフィールを測定するために非常に適している抗体アレイで使用でき、またペプチドホルモンおよび炭水化物などのより小さな分子の検出にも有用である。最近、抗体アレイの適合性および有効性を判定するいくつかのアプローチが使用されている。場合によっては、ファージディスプレイ法による抗体をアレイの調製に使用でき、検出および分析は、SELDI(表面増強レーザー脱離/イオン化)によるか、またはハイスループット形式で、フィルター濾過に基づく酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)により実施される。検出システムの他の例には、蛍光タグおよびナノ電極が含まれ、より小型アレイの場合、表面プラスモン共鳴およびMALDI−TOF(マトリックス支援レーザー脱離イオン化−飛行時間)マススペクトル分析が含まれる。プロテオーム分析は、最初に抗原の結合したアレイの作製、これに続く検出プローブに結合したプロテインLまたはプロテインAなどのアフィニティーリガンドを用いる抗体の捕捉および検出により実施することもできる。
第3のアプローチは、フィルター上に抗体遺伝子を含む細菌の高密度グリッドを含み、次にアフィニティーリガンドまたはELISAなどの検出プローブを取り付けた抗原を含む別のフィルターとの相互作用を含む。この方法は液体の取扱いを不要にし、多数の抗原に対する何万もの抗体の平行スクリーニングを行い、最終的に発現の異なるタンパク質を同定することができる。最後の方法は、コンビナトリアルケミストリーを用いて、チップ上で直接的に抗体を合成する可能性を含む。しかし現在の技術では、事前に合成されたポリペプチド構築物を使って抗体のフレームワークを作製した後、個々のアミノ酸を添加しない限り、最小でも120のアミノ酸から構成される抗原結合抗体ドメインの合成でさえ多少無理がある。
抗CPAA活性を測定するスクリーニング法も本発明で提供される。詳細には、実施例6でさらに説明するように、本発明の抗体は、抗体依存性細胞毒性(ADCC)活性に関連している。in vitro、in situまたはin vivoでCPAA含有細胞の細胞死を誘発する抗体またはそれらのフラグメントあるいは部分、ペプチド、ペプチド模倣体化合物または有機模倣体化合物からなる群から選択され得る抗CPAA化合物が本発明に包含される。抗CPAA化合物のADCC活性の測定に用いることができるスクリーニング法は、in vitroまたはin vivoアッセイを含むことができる。このようなin vitroアッセイは、CPAA中和化合物が同時に存在することにより、細胞死の程度または割合を減少させる、分離したまたは組換えた形状でのチンパンジーまたはヒトCPAAなどのCPAAとの接触による細胞死の減少を測定するラジオイムノアッセイなどの、CPAA細胞毒性アッセイを含むことができる。
診断キット
キットは、細胞活性に対する予防あるいは検出または選択した抗原の存在に関する対象抗体の使用に提供することもできる。したがって、本発明の抗体は通常、単独または所望の細胞型に特異的な別の抗体との組合せのいずれかで、容器入りの凍結乾燥形態で提供できる。標識または毒素に結合していてもよく、結合していなくてもよい抗体を、トリス、リン酸、炭酸などの緩衝液、安定剤、生物致死剤、血清アルブミンなどの不活性タンパク質等と共にキットに含む。一般にこれらの物質は、活性抗体量に対して5重量%未満存在し、そして通常抗体濃度に対して少なくとも約0.001重量%の合計量で存在する。しばしば活性成分を希釈するために不活性増量剤または賦形剤を含むことが望ましく、この場合賦形剤は組成物全体の約1%〜99重量%で存在することができる。第1抗体に結合できる第2抗体をアッセイで用いる場合、通常これは別々のバイアル中に存在する。一般的に第2抗体は標識と結合し、上記抗体の製剤形態と類似の様式で製剤化する。このキットは、一般に1組の使用説明書も含む。
医薬適用
本発明の抗CPAA抗体またはペプチドは、例えば癌および関連症状の治療に用いることができる。より詳細には、本発明はさらに、薬学的に許容し得る担体または希釈剤および、活性成分として、本発明の抗体またはペプチドを含む医薬組成物を提供する。免疫毒素の送達成分は、本発明によるヒト化抗体である。完全な免疫グロブリンまたはFabなどのこれらの結合フラグメントもまた想定される。典型的には、免疫毒素の抗体は、ヒト免疫グロブリンA、IgMまたはIgGアイソタイプであるが、所望により他の哺乳動物の定常領域を利用できる。本発明による組成物は、免疫毒素を含むこともできる。本発明のヒト化抗体、免疫毒素およびそれらの医薬組成物は、非経口的に、すなわち皮下、筋肉内または静脈内に投与するのに有用である。
本発明の抗CPAA抗体および/またはペプチドは、個別の治療薬としてまたは他の治療薬と組み合わせて投与することができる。それらは単独でも投与できるが、一般に、選択した投与経路および標準的な薬務に基づいて選択された製薬担体と共に投与する。
非経口投与用に、抗CPAA抗体またはペプチドを、薬学的に許容し得る非経口ビヒクルと共に、溶液、懸濁液、乳化液または凍結乾燥した粉末として製剤化できる。例えば、ビヒクルは、水溶性担体などの受容可能な担体に溶解した抗体溶液またはそれらのカクテルであってもよく、このようなビヒクルは水、生理食塩水、リンゲル液、デキストロース溶液、または5%ヒト血清アルブミン、0.4%食塩水、0.3%グリシンその他である。リポソームおよび不揮発性油などの非水系ビヒクルを用いることもできる。これらの溶液は、無菌で一般に粒子状物質を含まない。これらの組成物は、通常の周知の滅菌技術により滅菌することができる。組成物は、pH調整および緩衝剤、毒性調整剤その他などの、生理学的条件に近似するために必要とするような薬学的に許容し得る補助物質、例えば酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、乳酸ナトリウムなどを含むことができる。これらの製剤形態での抗体濃度は広範に、例えば約0.5重量%未満から、通常約1重量%または少なくとも約1重量%〜15または20重量%まで変更することができ、選択した投与の特定の態様に従って、液量、粘度などに基づき主として選択されるであろう。ビヒクルまたは凍結乾燥した粉末は、等張性(例えば、塩化ナトリウム、マンニトール)および化学的安定性(例えば、緩衝液および防腐剤)を維持する添加物を含むことができる。製剤は、通常用いられる技術により滅菌される。
したがって、筋肉内注射用の典型的な医薬組成物は、1mlの無菌緩衝水および50mgの抗体を含むように製造することができる。静脈内注入液用の典型的な組成物は、250mlの無菌リンゲル液および150mgの抗体を含むように製造することができる。非経口投与できる化合物を調製するための実際の方法は、当業者に知られているか、または明らかであり、例えばRemington’s Pharmaceutical Science(第15版、Mack Pub.Co.,Easton,Pa.、1980年)により詳細に記載されている。
本発明の抗体は、貯蔵のために凍結乾燥でき、使用前に適切な担体で再構成できる。この技術は、通常の免疫グロブリンで有効であることが示されている。任意の適切な凍結乾燥および再構成技術を用いることができる。凍結乾燥および再構成は、様々な程度の抗体活性の喪失をもたらす(例えば、通常の免疫グロブリンであるIgM抗体では、IgG抗体よりも活性喪失が大きい傾向がある)可能性があり、その使用レベルを補償するために調整しなければならないことを、当業者は理解するであろう。
本ヒト様抗体またはそれらのカクテルを含む組成物を、既存の疾患に対する再発予防および/または治療処置のために投与することができる。適切な製薬担体は、当技術分野の標準的な参考文献であるRemington’s Pharmaceutical Sciencesの最新版に記載されている。例えば、注射による投与に適した非経口組成物は、活性成分1.5重量%を0.9%塩化ナトリウム溶液中に溶解して調製する。本発明の抗CPAAペプチドおよび/または抗体を、細胞表面と結合したCPAAを有する細胞に対する抗体依存性細胞毒性(ADCC)、および/またはアポトーシス、および/または補体依存性細胞毒性(CDC)を媒介するそれらの能力により、治療効果を得るために改造することができる。これらの活性のために、エフェクター細胞(ADCCに関する)または補体成分(CDCに関する)の内部供給源または外来供給源のいずれもが利用できる。
医療適用においては、組成物を疾患を既に有している患者に、疾患およびその合併症を治癒するかまたは少なくとも部分的に阻止するかまたは軽減するのに十分な量で投与する。これを達成するのに適切な量は、「治療的有効量」として定義される。この使用のために有効な量は、悪性疾患の重篤度および患者自身の免疫系の一般的な状態に依存するが、一般には、1投与量当たり抗体約1mg〜約200mgの範囲であり、そして患者当たり5mg〜25mgの投与量がより通常には使用される。本発明の物質は、多くの場合、致命的なあるいは命が危なくなる可能性がある重篤な病状において、一般に使用してもよいことを心に留めておくべきである。そのような場合、本発明のこのヒト様抗体により達成される外来物質の最小化および「生体異物」拒絶反応の低い確率の観点において、実質的に過剰量のこれらの抗体を投与することは可能であり、治療者により所望されると思われる。
もちろん、投与量は既知の因子、例えば特定の薬剤の薬理学的消長、投与の態様および経路;受容者の年齢、健康状態、および体重;症状の性状および程度、同時に行われる処置の種類、治療頻度ならびに所望される効果にしたがって変動する。通常1日、1週間、隔週の活性成分の投与量は、4時間〜6時間の期間にわたって送達された体重の約100mg/m〜250mg/mであり得る。
非限定的な例として、ヒトまたは動物CPAA関連症状の治療は、1日、1週間、隔週当たり0.1mg/kg〜100mg/kgの投与量範囲で、本発明の抗CPAAペプチド、キメラモノクローナルおよび/またはマウスの抗体の1日、1週間、隔週の供与量として提供することができる。
ヒトの治療的使用のための例示的な抗体は、本発明による強いin vivoでの抗CPAA活性を有するマウスの高親和性(これらは、高結合活性でもあり得る)およびキメラ抗体、ならびにフラグメント、領域および誘導体である。
体内投与に適する剤形(組成物)は、一般に1単位当たり約0.1ミリグラム〜約500ミリグラムの活性成分を含む。これらの医薬組成物には、活性成分は通常、組成物の全重量を基準として約0.5〜95重量%存在する。
組成物の1回または複数回の投与が実施でき、投与量レベルおよびパターンは治療者により選択でき得る。いずれにしても、本医薬製剤は、患者を効果的に治療するのに十分な本発明の抗体(複数可)の量を提供しなければならない。
本抗体は、化学療法剤または免疫抑制因子と共に与えられる別個に投与される組成物として用いることもできる。典型的には、薬剤はシクロスポリンAまたはプリン類似体(例えば、メトトレキセート、6−メルカプトプリンなど)を含むが、当業者に周知の多数の別の薬剤(例えば、シクロホスファミド、プレドニゾンなど)も用いることができる。
本発明の抗体は、免疫毒素の一部を形成していてもよい。免疫毒素は、2つの成分により特徴づけられ、in vitroまたはin vivoで選択した細胞を殺すために有用である。1つの成分は、付着または吸収したとき通常細胞に致命的である細胞毒性薬剤である。「送達ビヒクル」として知られている第2の成分は、癌を含む細胞などの特定の細胞型に毒物を送達する手段を提供する。一般に2つの成分は、様々な周知の化学的方法のいずれかによって、互いに化学的に結合している。例えば、細胞毒性薬剤がタンパク質で、第2の成分が完全な免疫グロブリンである場合、結合は、ヘテロ二機能性架橋剤、例えば、SPDP、カルボジイミド、グルタルアルデヒドなどを介してもよい。種々の免疫毒素の産生は、当該分野で周知であり、例えば、Thorpeら、「Monoclonal Antibody−Toxin Conjugates:Aiming the Magic Bullet」、Monoclonal Antibodies in Clinical Medicine,168〜190頁(Academic Press,1982年)に見出される。
種々の細胞毒性薬剤が、免疫毒素での使用に適している。細胞毒性薬剤は、DNA、RNA、およびタンパク質合成を含む重要な細胞プロセスを妨げる。細胞毒性薬剤は、放射性核種、例えば、212Bi、131I、188Re、および90Y;多くの化学療法剤、例えばビンデシン、メトトレキセート、アドリアマイシン、およびシスプラチン;ならびに細胞毒性タンパク質、例えばヤマゴボウ抗ウイルスタンパク質などのリボソーム阻害タンパク質、シュードモナスエキソトキシンA、リシン、ジフテリア毒素、リシンA鎖など、または細胞表面で活性な薬剤、例えばホスホリパーゼ酵素(例えば、ホスホリパーゼC)を含むことができる。一般的には、OlsnesとPhil「Chimeric Toxins」、25巻、Pharmac.Ther.,335〜81頁(1982年);「Monoclonal Antibodies for Cancer Detection and Therapy」、159〜79頁、224〜66頁(Baldwin & Byers 編、Academic Press,1985年)を参照。
抗体またはペプチドおよび誘導体は、免疫複合体として治療的に使用できる。Dillman,111 Ann.Int.Med.592〜603頁(1989年)を参照。このような抗体またはポリペプチドは、リシン−A、シュードモナス毒素およびジフテリア毒素を含むがこれに限定されるものではない細胞毒性タンパク質に結合することができる。抗体に結合した毒素または他のリガンドまたはペプチドは、当分野では周知である。例えば、Olsnesら、10巻 Immunol. Today291〜95頁(1989年)を参照。植物および細菌毒素は、一般的にタンパク質合成機構を乱すことにより細胞を殺す。抗CPAAペプチドおよび/または抗体に結合でき、その後in vivoでの治療に用いることができる細胞毒性薬剤には、限定されるものではないが、ダウノルビシン、ドキソルビシン、メトトレキセートおよびマイトマイシンCが含まれる。当分野で周知である薬剤のこれらの種類およびその作用機序の説明については、Goodman & Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics(第8版、Macmillan Publishing Co.、1990年)を参照。
さらに、本発明の抗体は、化学療法剤、例えばオキサリプラチン、イリノテカン、トポテカン、ロイコボリン、カルムスチン、ビンクリスチン、フルオロウラシル、ストレプトゾシン、およびゲムシタビンと組み合わせて送達することができる。他の抗体およびこのような化合物の組合せが、進行性の結腸直腸癌患者で用いられた。例えば米国特許出願公開第2002/0187144号を参照。
本発明の抗CPAA抗体および/またはペプチドは、他のモノクローナル、もしくはマウスならびにキメラ抗体、フラグメントおよび領域、または抗体と相互作用してエフェクター細胞の数または活性を増加させるために役立つリンホカインもしくは造血性増殖因子などと組み合わせて、都合よく利用することができる。例えば、本発明の抗体は、疾患の原因となる細胞上の他のマーカーと反応するヒトモノクローナル抗体と同時投与できる。例えば、the First International Leukocyte Differentiation Workshop,Leukocyte Typing(Bernardら、編、Springer−Verlag、N.Y.、1984年)で名づけられたように、適切なT細胞マーカーは、いわゆる「分化抗原群」にグループ分けしたマーカーを含むことができる。
癌ワクチン
本発明の他の態様では、癌ワクチンを提供する。「ワクチン」とは、生物の免疫系を刺激するために用いる作用剤を意味する。この点に関して、免疫応答は、予防を提供できるか、または疾患を有する生物において、例えば既存の状態を軽減することによるプラスの効果を提供することができる。詳細には、癌ワクチンは、既存の悪性疾患を治療的に処置することおよび/または既存の悪性疾患の進行または転移を妨げることを意味する。
その特異的能動免疫療法は、腫瘍関連抗原を用いて達成できることが広く知られている。実際に、ここに示したさらに別の発明を可能にしたモノクローナル抗体を得るために用いた最初の粗精製の抗原標品は、ヒトで防御免疫を提供することを示した。Hollinsheadら、1985年。そのとき、患者は腫瘍切除を受けた後、追加のフロイントアジュバント0.2mlと混合した0.2mlの分散液中、200μg、300μgまたは500μgの量で、腫瘍膜由来の抗原物質でワクチン接種を受けた。3カ月間、毎月投与した300μgの投与量は、安全であることが示された。
本明細書に記載されている組換え型抗体を用いて、これらの癌に対するワクチンに関してさらに適切なCPAAの高度に精製した抗原またはエピトープペプチドを定義することが現在では可能である。例えば、NPC−1を用いて、CPAAタンパク質およびその対応するアミノ酸配列が、多数の良く知られた技術のいずれかにより同定できる組織または細胞試料に結合できる。エピトープは、さらにマップされ、見事な詳細さで分子的性質が決定され得る。例えば、Baerga−Oritzら、「Epitope mapping of a monoclonal antibody against human thrombin by H/D−exchange mass spectropmetry reveals selection of a divers sequence in a highly conserved sequence」、11巻Protein Sci.1300〜08頁(2002年);Jemmerson, & Paterson, 「Mapping antigenic sites on proteins:implications for the design of synthetic vaccines」、4巻 BioTechniques 18〜31頁(1986年)を参照。
有効な抗原ペプチドを同定する代替技術は、抗体により認識される模倣体タンパク質またはミモトープに関する発現ライブラリー(例えばファージディスプレイライブラリー)をスクリーニングするための、NPC−1抗体またはペプチドの使用を伴う。この技術は、in vivoで防御免疫応答をもたらす抗原ペプチドの同定に用いられた。Beenhouwerら、169巻 J. Immunol.6992〜99頁(2002年)参照;米国特許第5,837,550号;Visvanathanら、48巻 Arthritis & Rheumatism,737〜45頁(2003年);Satoら、371巻 Biochem. J.603〜08頁(2003年)も参照。この技術は、天然の炭水化物相対物よりも免疫原性が高いことが分かったこのタンパク質バージョンである、炭水化物および糖タンパク質抗原のタンパク質模倣体の同定に用いられたことに留意されたい。実際に生産能力、安全性、半減期、またはその他の問題を含む要因のために、既知の抗原に比べ有利である模倣体を分離し得る。
CPAA免疫原性タンパク質は調製でき、例えば、単独で皮下もしくは粘膜ワクチンとして、またはアジュバントもしくは担体と結合してまたはアジュバントもしくはタンパク複合体の一部のいずれかとして送達され得る。リポソーム微小粒子、ウイルス様粒子、DNAワクチン、ネズミチフス菌およびあるいはISCOMなどの生きた組換えベクターによる送達が考えられる。これらのシステムのすべては、当業者には周知であり、過度の実験を行わずに実施できる。例えばMichalekら、「Antigen Delivery Systems I:Nonliving Microparticles, Liposome, and Immune Stimulating Complexes(ISCOMs)」、Mucosal Immunology(Mesteckyら、編、Elsevier、2005年)を参照。
さらに、CPAAペプチドは、遺伝的にまたは化学的にトキソイド担体、例えばコレラ、エンテロまたはリシントキソイドに結合できる。例えば、米国特許第6,846,488号を参照。細菌由来の別の好都合なタンパク質担体は、PorBタンパク質担体である。例えば、米国特許第6,613,336号を参照。別の有望なタンパク質に基づく粘膜アジュバントは、ネズミチフス菌由来のフラゲリンタンパク質である。本発明のある実施形態では、CPAAタンパク質は、例えば粘膜の鼻腔内ルートを経由して、フラゲリンタンパク質(FljB)と同時投与される。アヒル肝炎コア抗原を含む好都合なタンパク質プラットフォームは、米国特許出願公開第2004/0219164号にも記載されている。
本発明のCPAAは、免疫原構成体のin vivoでの発現のために、DNAワクチンとして送達することもできる。例えば鼻腔内ワクチン投与でDNA発現カセットを送達するために、陽イオン性微小粒子を使用することができる。このようなシステムで、例えばHIV−1gagタンパク質をコードするDNAを含むワクチンの鼻腔内送達後に、免疫応答を誘発した。Michalekら、2005年。本発明のある実施形態では、CPAA免疫原性ペプチドは、その後in vivoで発現するDNA発現カセットで送達される。
さらに、免疫原の標品を用いて、ex vivoで樹状細胞由来のドナーに「チャージ」後、ドナーを患者に戻し、そこでドナーはリンパ系臓器に向かい、有効な免疫応答開始することができる。例えば、Baar, J. 「Clinical applications of dendritic cell cancer vaccines」、4巻(2号)Oncologist,140〜44頁(1999年)を参照。このワクチンによるアプローチは、現在、例えば黒色腫の治療のためのヒトにおける臨床試験中である。http://www.cancer.dartmouth.edu/clinicaltrials/trials/D9935.shtml.を参照。あるいは、上記のDNAワクチンを、ランゲルハンス細胞に、皮膚パッチを介して送達でき、次いでこの細胞は、樹状細胞に成熟してリンパ系臓器に向う。米国特許第6,420,176号。
本発明の免疫原性組成物の送達は、非経口、皮下、もしくは筋肉内注射、静脈内注射、腸内、皮内、挿管、もしくは経鼻、経口または直腸ワクチン投与によるものであってよい。またワクチンは、鼻腔内、口蓋扁桃上、または唾液腺への送達を含み、局所的に送達されてもよい。本発明によって考慮される患者へのワクチンの投与は、いずれの公知のまたは標準的技術によるものであってよい。
ここで本発明について、非限定例を用いてさらに詳しく説明する。
(実施例1)
ヒト腫瘍標本由来の膵臓および結腸直腸癌関連抗原(CPAA)の調製
免疫原性腫瘍関連抗原組織標本は、Hollinsheadら、56巻 Cancer 480頁(1985年)、米国特許第5,688,657号によって記載された方法に従って、プールした結腸直腸癌細胞膜から得た。この抗原物質を、膜分画がHL−A抗原を含まず、非免疫原性糖タンパク質分画の多くから分離される程度にまで精製した。
生理食塩水中の腫瘍細胞懸濁液は、新鮮な手術室標本から調製した。固形腫瘍を細かく切り刻んで得た単一細胞浮遊液を、400×Gで10分間遠心分離し、上清を保持した。細胞ペレットを、リン酸緩衝食塩水(PBS)中に再懸濁し、再度遠心分離した。細胞膜物質を、電子顕微鏡で調べて、細胞膜物質(完全な細胞でなく)のみ存在することを確かめ、タンパク質含量をローリー法で測定した。細胞膜物質は、次に連続した低周波超音波にかけ、膜タンパク質の可溶性プールとして再懸濁した。可溶性の超音波処理物を、セファデックス−6200のゲル濾過により分離した。2ミリリットル(ml)の分画を採取し、220および280ナノメートル(nm)での吸光度プロフィールを記録した。個々のタンパク質のピークを含む分画をプールし、Diaflo限外濾過によりプールを濃縮した。Hollinsheadら、1985年、により定義されているセファデックス−G200分画IBおよびIIAを、濃度勾配ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)によりさらに精製した。結腸直腸癌の患者で陽性の遅延型皮膚過敏症反応を誘発する能力に関して、分画をテストした。免疫原性活性を有するこれらの分画は、結腸直腸癌関連抗原を含むといわれ、モノクローナル抗体の調製において、免疫原およびスクリーニング薬剤として用いた。
濃度勾配PAGEにより、癌胎児性抗原の抗原とは異なる二重−バンドの抗原(Goldら、122巻 J.Exp.Med.467〜81頁(1965年);Hollinsheadら、1985年)が、同定され分離された。この抗原を含むバンドは、6.3cmおよび6.6cm追跡用色素から離れて移動した。抗原の生化学的分析では、このタンパク質は糖タンパク質であることを示した。抗原の分子量が、76.5kDaの分子量を有するトランスフェリンの電気泳動移動度(6.4〜6.5cm)に基づいて推定された。
(実施例2)
免疫およびハイブリドーマの調製
ヒト結腸直腸および膵臓癌関連抗原(CPAA)に対するモノクローナル抗体は、マウス骨髄腫細胞Sp2/0−Ag14と上記のCPAAで免疫したBALB/cマウス由来の脾臓細胞との融合で得られたハイブリッドの産生とクローニングにより得た。ハイブリッドクローンが確立され、ELISAアッセイで、CPAAならびに2つの結腸癌細胞株(SW480およびSW620)と強く反応した。
A.免疫と細胞融合:
Hollinshead in clinical trials(Hollinsheadら、1985年)に記載のように、完全フロインドアジュバントで乳化した上記のCPAAの50μgを腹腔内注射してBALB/cマウスを免疫した。10日後、マウスに生理食塩水中で同量のCPAAの静脈へのブースター注射を行った。マウスを3日後に屠殺し、単一脾細胞懸濁液を調製した。細胞融合は、40%のポリエチレングリコール(MW=1500)中で、5e7のマウス脾臓細胞を、10e7のsP2/0−Ag14骨髄腫細胞とインキュベートすることにより実施した。
B.ハイブリッドクローンのスクリーニング:
Tsangら、77巻 JNCI 1175頁(1986年)により記載された酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)を、CPAAに特異的な抗体を産生するハイブリドーマクローンの検出に用いた。CPAA(100ng/ウェル)を、ポリスチレンマイクロプレート上に固定した。テストする上清に存在する抗体を、固定化抗原に1時間結合させた。結合したマウスmAbsの存在を、マウス免疫グロブリンに特異的なペルオキシダーゼ結合二次抗体を用いて検出した。ウェルを洗浄し、次いでペルオキシダーゼの色原体基質、O−フェニルジアミンを添加した。0.500単位より大きいかまたは等しい吸光度を生ずる呈色反応を示すウェルを、陽性と記録した。陰性対照は、0.01〜0.09吸光度単位の値を与えた。ELISAにより陽性判定されるハイブリドーマのウェルを、増殖のために選択し、限界希釈クローニング法により細胞クローニング手順を繰り返した。mAb産生陽性のハイブリドーマ細胞の選択は、ELISAにより判定した。陽性モノクローナル細胞を培養で増殖させ、細胞のアリコートを長期貯蔵のために液体窒素で凍結した。
(実施例3)
NPC−1モノクローナル抗体のアイソタイプ
マウス免疫グロブリンは、重鎖(55kD)および軽鎖(25〜29kD)をコードする別々の遺伝子から発現する。再構成してマウスの免疫グロブリンのレパートリーを生成できる、IgGサブクラスの4つの重鎖(IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3)および2つの軽鎖(カッパ、ラムダ)が存在する。
NPC−1mAbのアイソタイプは、市販のマウスアイソタイピングキット(カタログ番号 RPN29、GE Healthcare(以前は、Amersham Biosciences)を用いて判定した。アッセイは、テストするハイブリドーマ上清を、スティックのマークした領域に予めブロットした抗マウスIg特異的抗体を含むアイソタイピングスティックとインキュベートすることを含む。テスト物質の検出は、ホースラディッシュペルオキシダーゼ結合抗マウスIg抗体およびペルオキシダーゼ基質(OPD)の発現による。陽性の呈色反応は、ハイブリドーマによって発現される重鎖および軽鎖を示し、したがって、mAbのIgアイソタイプを示した。NPC−1mAbは、IgG1 重鎖およびカッパ軽鎖であることが判明した。
(実施例4)
DNA配列およびNPC−1抗体のユニーク性
mAbの直鎖アミノ酸配列は、本出願人の知るすべての配列と比較して、特有であるとしてNPC−1を同定した。最初にポリペプチド分子をコードするDNAの直鎖状配列を決定することで、直鎖アミノ酸配列を決定した。NPC−1mAbをコードするDNA配列を決定し、オープンリーディングフレームを、ユニバーサル哺乳類コドン使用頻度表を用いてアミノ酸配列に翻訳し、これによってNPC−1分子の直鎖配列のアイデンティティを示した。
マウスIgG1 重鎖の逆転写、PCR、および配列決定反応に用いたオリゴヌクレオチドプライマーは、GenBank(AB097849)に記載の重鎖定常−1領域に由来した。マウスカッパ軽鎖の逆転写、PCR、および配列決定反応に用いたプライマーは、GenBank(AB097848)に記載の軽鎖の定常領域に由来した。
A.NPC−1の核酸の分離
製造業者の指示に従い市販のRNeasy−Midiキット(カタログ番号74104、Qiagen)を用いて、NPC−1を産生しているハイブリドーマ細胞からRNAを分離した。400万のハイブリドーマ細胞を、円錐チューブ中で遠心分離し、細胞を溶解して、核およびRNAを含む細胞基質の核酸を遊離した。次いで、RNAをRNeasyスピンカラムを用いて、溶解物から精製した。次にRNAを水で溶出し、分光光度計を用いて260nmおよび280nmの吸光度により、収量および純度を分析した。RNAは−80℃で保存した。
B.cDNAの調製
デオキシヌクレオチド三リン酸エステルdNTP混合液(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、cDNA合成緩衝液、RNA分解酵素阻害剤、逆転写酵素、およびNPC−1アイソタイプのH(IgG1)およびL(カッパ)鎖に特異的なオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、最初にRNA(2μg)をcDNAに逆転写した。試薬は、5’/3’ RACE Kit(カタログ番号03−353、Roche Applied Sciences)で提供された。反応を、55℃で60分間進行した後、85℃で5分進行した。次いでcDNAを、スピンカラム(カタログ番号1−732−668、Roche Applied Sciences)で精製し、37℃で30分間、dATPおよびターミナルトランスフェラーゼを用いてポリアデニル化した。ポリアデニル化試薬は、5’/3’RACE kit(Roche Applied Sciences)で提供された。最後に、目標のDNA(マウスIgG1 重鎖およびカッパ軽鎖)を、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)によって、以下の反応で定めるように増幅した、すなわち、ポリAテールのcDNA鋳型、オリゴdTアンカープライマー、dNTP混合液、反応緩衝液、Expand High Fidelity Polymerase酵素、およびIgG 重鎖またはカッパ軽鎖のいずれにも特異的なオリゴヌクレオチドで配列決定のために増幅した。PCR用の試薬は、市販品(カタログ番号1−732−641、Roche Applied Sciences)として入手した。混合液を、94℃2分間、次いで94℃、15秒間、55℃、30秒間、72℃、40秒間を10サイクル、続いて94℃、15秒間、55℃、30秒間、72℃、60秒間を25サイクルに付した。これに続いて反応液を、72℃で7分間インキュベートした後、4℃に冷却した。次いで、増幅した重鎖および軽鎖のDNAフラグメントを、1%アガロースゲルで精製した。目標のDNAバンドをゲルから切り出した後、QIAquickゲル抽出キット(カタログ番号28704、Qiagen)を用いて、アガロースから精製した。
C.DNA塩基配列決定と分析
増幅した目標のDNAを、ジデオキシヌクレオチド取り込み方法を用いる配列決定反応に付した。IgG1 重鎖およびカッパ軽鎖の全配列を、前述したプライマーおよびApplied Biosystems(BigDye Terminator V1.1 Cycle Sequencing kit,Part 4346776)の試薬を用いて決定した。自動化した配列決定分析は、ABI−377およびABI−310 DNA配列決定装置を用いて実施した。DNA配列は3つの読み枠およびストップコドンのない読み枠に翻訳され、他のマウスの重鎖および軽鎖に相同的に整列配置した配列は、本当の読み枠であると決定された。軽鎖に対するcDNA配列を、図2(配列番号1)に示し、対応するアミノ酸配列を図3(配列番号3)に示す。重鎖のcDNA配列を、図4(配列番号4)に示し、対応するアミノ酸配列を、図5(配列番号6)に示す。軽鎖の可変、定常、およびCDR領域を図6に示し、重鎖の可変、定常、およびCDR領域を図7に示す。
本DNA配列を、国立バイオテクノロジー情報センター(NCBI)データベース(全GenBank+RefSeq Nucleotides+EMBL+DDBJ+PDB配列)を検索するための、問い合わせ配列として用いた。BLAST検索では、NPC−1の問い合わせ配列に対してヌクレオチド配列類似性を有する15までのデータベースエントリーを返した。DNA配列のいずれもNPC−1 DNA配列と同一でなく、本明細書に記載のNPC−1モノクローナル抗体のユニーク性を示していた。
(実施例5)
NPC−1の特異的細胞結合
ハイブリドーマにより産生されたNPC−1mAbは、プロテインL−アガロースマトリックスを用いて、アフィニティークロマトグラフィーにより精製した。精製したNPC−1は、下記の表1の同定された種々の腫瘍細胞を用いて、当分野では周知の間接免疫蛍光法によって特徴づけた。すべての腫瘍細胞株はATCCから得た。細胞をリン酸緩衝食塩水(PBS)中に希釈した精製NPC−1と共に、4℃で1時間インキュベートした。細胞を洗浄し、フルオレセイン標識ヤギ抗マウス免疫グロブリン抗体と共にインキュベートした。次いで細胞をPBSで3回洗浄し、Becton−Dickinson FACScaliburおよびCellQuest解析ソフトウェアを用いてフローサイトメトリーで検査した。結果を表1(FACSデータ)に記載する。データは、NPC−1の結腸直腸および膵臓腫瘍細胞株に対する特異的結合を示すが、卵巣または乳癌細胞株に対しては特異的結合を示さない。
Figure 0005039027
種々の培養腫瘍細胞株でのフローサイトメトリー抗体結合データ。細胞は100,000細胞当たり2.5μgのNPC−1で染色した。
(実施例6)
抗腫瘍性細胞毒性を示すNPC−1のADCC活性
免疫原性腫瘍抗原に特異的な治療上有用なモノクローナル抗体は、1つまたは複数の以下の特性を有し得る。すなわち、(a)高い腫瘍組織特異性、(b)正常ヒト組織に対する交差反応性の欠如、および(c)腫瘍の破壊に関連する生物活性、例えば抗体依存性細胞毒性(ADCC)を有し得る。NPC−1のADCC活性を、標的細胞として結腸LS174Tおよび膵臓CFPAC−1癌系でテストした。卵巣細胞株OVCAR−3を特異性対照とした。ADCCは、エフェクター細胞として正常ヒトPBMCを用い、通常の4時間のインジウム−111遊離アッセイを用いてアッセイして、結果を表2(ADCCデータ)にパーセント同位元素放出(%細胞溶解)として示す。
Figure 0005039027
種々の腫瘍細胞株での抗体依存性細胞傷害性アッセイ。アッセイはウェル当たり5μg NPC−1抗体を用いて実施した。
(実施例7)
NPC−1のSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動分析
マウス免疫グロブリンガンマ(IgG1)の天然の構成は、それぞれ重鎖および軽鎖の2つのポリペプチドを有する4つのポリペプチドを含んでいる。1つの重鎖(55キロダルトン)は、1つの軽鎖(25〜29キロダルトン)と結合し、この二量体は、ジスルフィド結合を介して同一の二量体に結合して機能的な四量体巨大分子を完成する。IgG分子は、その成分の重鎖および軽鎖に解離でき、変性剤(SDS、ドデシル硫酸ナトリウム)および2つのヘテロ二量体を結合するジスルフィド架橋を還元する試薬(DTT、ジチオスレイトール)の存在下で、ポリアクリルアミドゲルマトリックス上でサイズにより分離できる。ゲル電気泳動は、抗体などのタンパク様物質の分子量の決定に用いる一般的な分析法である。
精製したNPC−1を、還元剤(DTT)の存在下で、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動による分析に付した。3マイクログラムの精製したNPC−1を、DTTならびにSDS、グリセリン、およびブロモフェノールブルー色素を含む4×サンプル緩衝液と混合した。混合液を2分間95℃に加熱し、氷上で冷却後、SDS密度勾配ポリアクリルアミドゲル(4%〜20%の勾配)上へロードし、電流をかけてNPC−1調整品中の分子種を分離した。電気泳動法後、ゲルをクーマシーブルー色素で染色し、ゲル上のタンパク質を可視化し、水で脱染色して、多孔性プラスチックシートの間で乾燥した。データ(図示せず)により、それぞれ重鎖を示す分子量55キロダルトンおよび軽鎖分子種を示す28キロダルトンの2つのタンパク質バンドが明らかになった。これらのデータは、精製標品は、マウスIgG1に対する既知の分子の大きさに対応することを示す。
(実施例8)
キメラ化NPC−1(NPC−1Chi)抗体を用いる前臨床的抗腫瘍効力研究デザイン
4〜6カ月齢の胸腺欠損ヌードマウスを、この研究で用いる。LS174T結腸直腸腫瘍細胞およびAsPC−1ヒト膵臓腫瘍細胞を、腫瘍モデルとして用いる。マウスの側腹皮下に2e6個の腫瘍細胞を移植することにより、腫瘍を樹立する。固形腫瘍は10〜14日で約200mm3に増殖し、この時点でマウスを再度ケージ分けし、10(n=10)の試験群に無作為に分ける。マウスの腹腔内に、NPC−1Chiおよびヒトエフェクター細胞(PBMC)を、合計3サイクルの注射のために3日毎に注射する。マウスの全身の健康状態を毎日観察し、腫瘍を週2回、約28〜40日間、デジタルカリパスで測定する。2000mm3を超える腫瘍体積を有する対照マウスを、ローカルIACUCガイドラインに従ってCO2吸入または頚椎脱臼により犠牲にする。腫瘍増殖をプロットし、統計分析をANOVAを用いて実施する。
Figure 0005039027
(実施例9)
キメラ化NPC−1Chi(NPC−1Chi)抗体を用いる前臨床薬理学毒性試験デザイン
2つのマウス系統を、この試験に用いる。第1のものは、腫瘍を有する動物における薬物代謝−薬物動態(DMPK)を調べるための、および腫瘍部位で抗体の局在化を調べるための、皮下AsPC−1膵臓腫瘍を有する胸腺欠損ヌードマウスである。第2のモデルは、免疫能力のある動物におけるDMPK反応を調べるための、腫瘍を持たない正常マウスである。4〜6カ月齢マウスが本試験で使われる。マウス側腹皮下に2e6個の腫瘍細胞を移植することにより、AsPC−1膵臓腫瘍が樹立される。固形腫瘍は、10〜14日で約200mm3に増殖し、この時点でマウスを再度ケージ分けし、8(n=4/群/時点)の試験群に無作為に分ける。研究の1日目に、血液および血清の治療前の分析のためにマウスから採血する。研究の1日目に、すべてのマウスに、NPC−1Chiまたは対照IgGを腹腔内注射する。さらに腫瘍を有するヌードマウスの腹腔内に、ヒトエフェクター細胞または生理食塩水を注射する。研究の4日目(注射後72時間)に、群当たり4匹のマウスをDMPK分析のために犠牲にする。研究の日11目に、残存する群当たり4匹のマウスをDMPK分析のために犠牲にする。DMPK分析は、血液試験(全血球計算/分画)、血清分析(AST、ALT、BILI、CPK、CK、CREAT、CBAリンホカインビーズ分析)、組織的分析(肝臓、脾臓、膵臓、肺、腎臓のH&E染色)、およびNPC−1の局在および定量の免疫組織化学的分析を含む。数値は、t検定により群間で統計的に分析する。
Figure 0005039027
(実施例10)
NPC−1の第1相試験
mAb NPC−1のキメラバージョンを用いるこの試験で、4回週投与量の周期で与える3つの投与量レベル(1週間に10mg/M、25mg/Mおよび50mg/M)を検討する。すべての有意な腸管毒性を記録する。すべての患者で、便中の潜血をモニターする。結腸スコープを用いてすべての出血を調べ、患者の大腸粘膜のランダムなバイオプシーにより、特異的な異常を判定し得る。
治療は6カ月間続ける。抗癌活性をすべて3つの投与量レベルでモニターする。CPAAの血清中の濃度をモニターし、CT検査で結腸、膵臓、肺、肝臓およびリンパ節転移の部分寛解が明らかになり得る。患者安定性を1年間モニターする。
(実施例11)
マウスNPC−1抗体(NPC−1C)のキメラ化
癌患者を治療する治療薬としてモノクローナル抗体が用いられる場合、マウスの抗体を再設計して、ヒトにおける抗体の免疫原性を減少させることは、多くの場合有益である。すなわち、ヒトに対する100%マウス抗体の投与により、抗体の治療的価値を著しく減少させ、毒性を誘発する可能性のあるヒト抗マウス抗体反応(HAMA)が誘発されることが示された。ヒトでの使用を意図する免疫原性のより少ない抗体は、上記のように大部分のマウス免疫グロブリン配列を、ヒト免疫グロブリン配列で置換することにより作製され得る。このような置換により、ヒトでの使用を意図する治療薬の免疫原性および毒性が激減する。キメラ化は、マウス抗体の免疫原性を減少させる1つの方法であり、抗原認識特異性の維持に関して、最も保存的なアプローチである。キメラ化の過程では、マウス免疫グロブリン配列の約66%が、ヒト免疫グロブリンフレームワーク配列で置換される。意図する使用および結果として得られる抗体の作用機序に応じて、既知の特異的活性を有するヒト免疫グロブリンアイソタイプ(IgG1、IgG2など)を選択することができる。さらに、マウスのCDRループをヒト免疫グロブリンフレームワーク中のフレームワークに単に移植する、さほど保存的でないステップを実施することができる。このプロセスは、「CDR移植」または「ヒト化」として知られている。このプロセスは、90%〜95%のヒトタンパク質が存在する抗体をもたらす。あるいは、ラムダファージディスプレイまたは変更された抗原結合特異性を生じるヒト抗体のCDRループ中の特異的なアミノ酸の置換などの、さほど保存的でない方法でも、マウス抗体を「完全ヒト化」できる。
組換え発現系で産生されるマウス抗体を再構成することのもう1つの利点は、完全に組立てられた抗体を構成する重鎖および軽鎖分子をコードする遺伝子を、この段階で変更できることである。抗体産生に用いられる細胞の種類でタンパク質の発現レベルを増強するために、コドン使用に変更を加えることができる。例えば、ヒト細胞と比べハムスター細胞で特異的なアミノ酸に使われるコドンのパーセントに差があることが知られている。あるいは、産生細胞で異なる炭水化物のプロセシングを有する抗体をもたらす代替のアミノ酸を導入することができる。このような異なる炭水化物組成は、抗体産物の活性を変更することができる。さらに抗体の定常領域に代替のアミノ酸の導入、または別のヒト免疫グロブリンアイソタイプの使用により、最終的な抗体産物の生物活性を変更することができる。例えば、主として細胞媒介細胞毒性(ADCC)から主として補体媒介の細胞毒性(CDC)に、抗体の細胞毒性の機構を変えることができる。これはヒト用に意図された抗体の特異的な機能または発現を増強するため、抗体を作製し得る変更の部分的なリストを示す。
NPC−1Cキメラ抗体は、それぞれヒト免疫グロブリンガンマ−1およびカッパ定常領域に結合した、マウスNPC−1の重鎖および軽鎖の可変領域を含むように設計した。マウスのジヒドロ葉酸還元酵素(dhfr)遺伝子(Biofactura、Rockville、MD)を含む哺乳類の発現ベクターは、選択可能なマーカー(pBF−dhfr)としてLおよび重鎖遺伝子ならびにdhfr遺伝子を効率的に転写するために、hCMVプロモーター/エンハンサー領域を利用する。このベクターは、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞で、高レベルの抗体産生を提供する。ヒト定常領域に結合したNPC−1の重鎖および軽鎖に対するマウス配列をコードする遺伝子を、CHO細胞に最適化したコドン配列を用いて化学的に合成した。この遺伝子は、pBF−dhfr哺乳動物発現ベクターへの扱い易く直接的なクローニングに用いる5’および3’末端の適切な制限酵素部位を含んでいる。この遺伝子を、配列を確認後にpUCシャトルプラスミドに提供した。
二段階のプロセスを、NPC−1をコードする重鎖および軽鎖遺伝子の両方を含む二重遺伝子ベクターを構築するために用いた。それぞれの鎖を、pBF−dhfrベクターに別々にクローニングした。NPC−1chi 重鎖をpBF−dhfrベクターのKpnI部位に連結して、適切な読み枠中にクローン19を作製した。BglII末端を含むNPC−1chi LCを、pBF−dhfrベクターのBamHI部位に連結して、適切な読み枠中にクローン1を作製した。クローン1DNAを、BglII末端およびhCMVプロモーターおよびNPC−1chi LCを含むNPC−1 LCカセットのPCRでの増幅に用いた。下記のプライマーを、BglII末端を含むNPC−1chi LCカセットの増幅に使用した。すなわち5’ CMVカセットプライマー:
Figure 0005039027
(配列番号13)および3’BGHpAカセットプライマー:
Figure 0005039027
(配列番号14)であり、製造業者の指示に従いInvitrogen’s AccuPrime Pfx DNAポリメラーゼを用いた。簡単に述べると、テンプレートである200ngのクローン1DNAを、95℃で2分間変性後(ホットスタート)、94℃で15秒間、55℃で30秒間、および68℃で2分間を30サイクル実施した。PCR生成物を分析し、1%のアガロースTAEゲルから切り出し、QIAquickゲル溶出システム(Qiagen)で溶出し、末端をBglIIで切断した。
ゲルで精製したフラグメントを、BglIIで切断した重鎖を含むクローン19に連結した。化学的にコンピテントにしたDH5alpha大腸菌細胞を、連結したDNAで形質転換し、コロニーをNdeIでスクリーニングした。小さいNdeIフラグメント(0.75kb)を有するクローンは、対向するLCおよびHCカセットを有する構築物を含んでいた。大きいNdeIフラグメント(1.9kb)は、縦列したLCおよびHCカセットを有する構築物を含んでいた。それぞれのタイプの6つのクローンを用いて、ヒト293Tの細胞をLipofectamine−2000(Invitrogen)でトランスフェクトした。
(実施例12)
NPC−1Cの発現と精製
キメラ化抗体NPC−1Cを、pBF−dhfrと呼ばれる哺乳類の発現プラスミドDNAにクローニングした。得られたDNAを、NPC−1C−pBF−dhfrと名づけた。抗体を産生する安定なCHO細胞株を開発するために13−0(対抗する配向)および9T(縦列配向)の2つのクローンを選択した。プラスミドを、LB−アンピシリン(1リットル)中で増殖し、CsCl超遠心分離(2×)により精製して、Lipofectamine 2000(Invitrogen)を用いてCHO−DG44細胞にトランスフェクトした。安定にNPC−1Cを発現するCHO細胞株を、メトトレキセート濃度を増加させる増殖法によって開発した。高レベルの機能的な抗体を発現するクローンを選択して増殖した。
CHO細胞または293Tの細胞のいずれかをトランスフェクションした後、NPC−1C抗体を培地から精製した。この抗体を、キメラ抗体の生物学的機能の特性決定に用いた。発現プラスミドでトランスフェクションした時点から4日のインキュベーション後に、細胞培養培地を採取した。プロテインAに対し効率的に結合できるよう培地の塩濃度およびpHを調整するために、培地を10×PBSで希釈して最終1×PBS濃度を得る。培地をガラスカラムでプロテインA−セファロース樹脂にかけた。樹脂をPBSでの十分に洗浄した後、結合した抗体を、0.1MグリシンpH3.0で溶出し、タンパク質のピークを含む分画をプールして、PBS pH7.4に対して十分に透析した。精製したキメラ抗体を、後の特性決定および試験のために4℃で保存した。
4%〜20%濃度勾配SDS−ポリアクリルアミドゲルを用いる標準的なゲル電気泳動により精製したNPC−1C抗体の特性を決定した。NPC−1C−pBF−dhfrプラスミドの組換え発現系で発現した、重鎖(50kD)および軽鎖(25kD)タンパク質の量に対する無傷の完全に組立てられた四量体抗体(150kD、Hを示す)の量を評価するために、抗体を非還元および還元状態下の両方で泳動した。
(実施例13)
NPC−1Cの腫瘍細胞結合特性
293Tの細胞の一過性トランスフェクションにより産生されるキメラNPC−1C mAbを、プロテインA−セファロースマトリックスを用いるアフィニティークロマトグラフィーにより精製した。精製したNPC−1Cは、下記の表3に列挙した種々の腫瘍細胞を用いて、間接免疫蛍光法によって特性決定した。すべての腫瘍細胞株は、ATCCから得た。細胞をリン酸緩衝食塩水(PBS)に希釈した精製NPC−1Cと共に、4℃で1時間インキュベートした。細胞を洗浄し、フルオレセイン標識ヤギ抗ヒト免疫グロブリン抗体と共にインキュベートした。次いで細胞をPBSで洗浄し、Becton−Dickinson FACScaliburおよびCellQuest分析ソフトウェア用いて、フローサイトメトリーで調べた。結果を表3に記載する(FACSデータ)。データは、扁平上皮または前立腺腫瘍細胞株に対してではなく、一部の結腸直腸および膵臓腫瘍細胞株に対するNPC−1Cの選択的な結合を示す。表3のデータは、一般的にこのアッセイ形式でテストされる濃度より約16倍低い抗体濃度で作製されたことに留意されたい。したがって、最適化した抗体濃度を用いる典型的な細胞結合試験では、抗体の実際の細胞結合能力を過小評価している可能性があるNPC−1C抗体の最適用量以下の量を用いて、陽性に染色した細胞のパーセントおよび染色の強度(平均蛍光強度、mfi)をここでは報告する。
Figure 0005039027
種々の培養腫瘍細胞株によるフローサイトメトリー抗体結合データ。100,000細胞当たり160ngのNPC−1Cで細胞を染色した。
(実施例14)
抗腫瘍細胞毒性を示すNPC−1CのADCC活性
免疫原性腫瘍抗原に対しての特異的な治療的に有用なmAbは、1つまたは複数の次の特性を有していなければならない。すなわち、(a)高い腫瘍組織特異性、(b)正常ヒト組織に対する交差反応がないこと、および(c)腫瘍の破壊に関与する生物活性、例えば抗体依存性細胞毒性(ADCC)を有していなければならない。NPC−1CのADCC活性を、標的細胞として結腸および膵癌系で試験した。黒色腫および前立腺腫瘍細胞株を、特異性対照として含めた。ADCCを、エフェクター細胞として活性化した正常ヒトPBMCを用いて、通常の4時間111インジウム放出アッセイを用いてアッセイし、結果をパーセント特異的同位元素放出(%細胞溶解)として表4(ADCCデータ)に示す。データは、NPC−1C抗体により特異的に媒介された結腸直腸および膵臓腫瘍細胞株の活発なin vitroでの殺傷を示している。対照的に、細胞毒性はアッセイで試験した黒色腫または前立腺腫瘍系統の対照に対しては測定されず、特異的なNPC−1C依存性の認識および結腸直腸および膵臓腫瘍細胞の殺傷を示した。表4のデータは、一般的にこのアッセイ形式で試験される濃度よりも、約16倍低い抗体濃度で作製されたことに留意されたい。最適用量以下のNPC−1Cの濃度を用いて、活発でかつ特異的な細胞毒性が観察されたが、これらのデータは、最適化された抗体濃度を用いる典型的なADCC実験における抗体の実際の細胞毒性の能力を過小評価している可能性がある。
Figure 0005039027
種々の腫瘍細胞株を用いた抗体依存性細胞傷害性アッセイ。アッセイはウェル当たり250ngのNPC−1Cで実施した。
(実施例15)
特異的癌細胞結合を示すNPC−1Cによるヒト組織の免疫組織化学的染色
癌の診断およびモニターする抗体としての有用性を実証するために、NPC−1C抗体を、多数のヒト組織を特異的に染色する能力に関して試験した。これらの組織は、凍結およびパラフィンブロックの両方で、多数のサンプルを含むマイクロアレイのコレクションおよび個々のバイオプシー組織切片の両方で試験した。免疫組織化学的染色により、有用な研究または商品として抗体の適応性を明らかにすることができる。
ヒト組織の染色にヒト抗体を用いた場合に生じることが知られているバックグラウンドの染色を抑制するために、精製したNPC−1C抗体を、市販キット(Roche)を用いて最初にビオチン標識した。ビオチン標識したNPC−1C抗体を、PBS緩衝液で希釈して5μg/mLで、Accurate Chemical Co.(Westbury,NY)の組織切片および組織アレイスライドに対して試験した。パラフィン組織は、最初にパラフィンを除去した。凍結組織は、解凍してPBSで洗浄した。パラフィン組織は、Peroxo Block(Zymed、San Fracisco、CA)で、1.5分間インキュベートした。凍結組織は、Peroxo Block(Zymed)で、30秒間インキュベートした。両方のサンプルを、PBSで3回リンスした後、アビジンと共に10分間インキュベートした。次いで、サンプルをCAS Block(Zymed)で10分間インキュベートし、サンプルを振って落とした(洗浄しない)。NPC−1Cを組織と共に1時間インキュベート後、PBSで3回リンスした。Streptavidin/HRP(Dako、Carpinteria、CA)を1:400に希釈して30分間作用させた後、PBSでの3回洗浄した。DAB基質(Zymed)を1分間添加した後、PBSで3回洗浄した。次いでサンプルをヘマトキシリンで3分間対比染色した後、リンスして光学顕微鏡での分析のためにガラススライド上にマウントした。NPC−1C抗体によって特異的に免疫染色される数および強度に関して、サンプルを記録した。切片で陽性に染色する細胞数および細胞当たりの褐色斑点の強度の両方を反映する0−1−2−3システムで、サンプルを記録した。
試験したサンプルは、結腸癌、正常結腸、膵癌、正常膵臓、または子宮癌もしくは前立腺癌として病理学者により独立に診断された組織であった。NPC−1Cによる免疫組織化学的染色のデータを下記の表5に示す。NPC−1C抗体は、結腸癌(試験したすべてのサンプルの43%、n=48)および膵癌(すべてのサンプルの32%、n=11)の両方に由来する組織を染色するが、NPC−1Cは、正常膵臓とは交差反応しないで、試験した正常結腸組織の25%とのみ交差反応したことをデータは示す。NPC−1Cを他の癌のタイプに対する染色に関して試験した場合、正常子宮組織ではなくて、子宮癌サンプル(24%、n=42)で発現された抗原および正常前立腺サンプルではなく、24%の前立腺癌サンプル(n=40)で発現された抗原に対して、NPC−1Cは多少の免疫反応性を示した。データは、子宮および前立腺癌組織に対する若干の反応性を伴い、結腸および膵癌組織に対するNPC−1Cの選択的な結合特異性を示す。しかし膵臓、子宮または前立腺、および正常結腸組織の小断片由来の正常組織との、NPC−1Cの交差反応性は存在しなかった。表5のデータは、一般的にこのアッセイ形式で試験される、約16倍低い抗体濃度で作製されたことに留意されたい。したがって、典型的な実験における最適化した抗体濃度を用いる実際の免疫組織化学的染色能力を過小評価している可能性がある、NPC−1C抗体の最適用量以下の量を用いて、染色の染色パターンおよび強度を本明細書で報告する。
Figure 0005039027
本発明を十分に説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、過度の実験を行わずに、広範な同等なパラメータ、濃度、および条件の範囲内で、同じものを実施することができることが当業者には理解されるであろう。
この発明を、その特定の実施例との関連で説明したが、さらなる変更が可能であることは理解できよう。この出願は、本発明の請求の範囲内であれば、上述の基本的な特徴に適用可能なものとして、本発明の属する技術分野における常識または慣用の技術内でなされるものとして、本開示を逸脱する部分を含む本発明の理論に一般的に従う本発明のいかなる変形、使用または適応をも包含することを理解されたい。
図1は、結腸直腸癌および膵癌の細胞膜の部分的に精製された調製物である、ホリンシェッド(Hollinshead)「ワクチン」のHPLC溶出プロフィールを示すトレーシングである。 図2は、NPC−1カッパ軽鎖の全cDNA配列(配列番号1)を示す。 図3は、NPC−1カッパ軽鎖の核酸配列(配列番号2)および対応するアミノ酸配列(配列番号3)を表す。 図4は、NPC−1重鎖の全cDNA配列(配列番号4)を示す。 図4は、NPC−1重鎖の全cDNA配列(配列番号4)を示す。 図5は、NPC−1重鎖の核酸配列(配列番号5)および対応するアミノ酸配列(配列番号6)を表す。 図5は、NPC−1重鎖の核酸配列(配列番号5)および対応するアミノ酸配列(配列番号6)を表す。 図6は、軽鎖配列におけるNPC−1のCDR 1(配列番号7)、CDR 2(配列番号8)、およびCDR 3(配列番号9)を表す。 図7は、重鎖配列におけるNPC−1のCDR 1(配列番号10)、CDR 2(配列番号11)、およびCDR 3(配列番号12)を同定する。

Claims (15)

  1. 抗体の軽鎖が、
    (a)配列番号1の核酸配列によってコードされるか、
    (b)配列番号2の核酸配列によってコードされるか、
    (c)配列番号3のアミノ酸配列を含むか、あるいは
    (d)配列番号3のアミノ酸配列をコードする核酸によってコードされ、
    ならびに、抗体の重鎖が、
    (e)配列番号4の核酸配列によってコードされるか、
    (f)配列番号5の核酸配列によってコードされるか、
    (g)配列番号6のアミノ酸配列を含むか、あるいは
    (h)配列番号6のアミノ酸配列をコードする核酸によってコードされ、
    ここで、軽鎖構成成分は、配列番号7のアミノ酸配列を含むCDR1、配列番号8のアミノ酸配列を含むCDR2、および/または配列番号9のアミノ酸配列を含むCDR3を含み、
    重鎖構成成分は、配列番号10のアミノ酸配列を含むCDR1、配列番号11のアミノ酸配列を含むCDR2、および/または配列番号12のアミノ酸配列を含むCDR3を含む、単離されたモノクローナル抗体またはその抗原結合フラグメント。
  2. キメラ抗体である、請求項1に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
  3. それぞれヒト免疫グロブリンガンマ-1およびカッパ定常領域に結合した、請求項1または2に記載の抗体の重鎖および軽鎖の可変領域を含む、キメラ抗体またはその抗原結合フラグメント。
  4. 前記フラグメントが、Fab、Fab’、F(ab’)、またはFvである、請求項1に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
  5. 細胞毒性剤に結合体化される、請求項1に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
  6. 標識に結合体化される、請求項1に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
  7. 標識が、蛍光物質、蛍光放出金属、生物発光物質、化学発光物質、または放射能標識である、請求項6に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
  8. 2つの軽鎖成分および2つの重鎖成分を含むモノクローナル抗体またはその抗原結合フラグメントの軽鎖または重鎖をコードする単離されたヌクレオチドであって、
    該抗体の軽鎖をコードするヌクレオチドが、配列番号1の核酸配列、配列番号2の核酸配列、または配列番号3のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含み、
    該抗体の重鎖をコードするヌクレオチドが、配列番号4の核酸配列、配列番号5の核酸配列、または配列番号6のアミノ酸配列をコードする核酸配列を含む、ヌクレオチド。
  9. 請求項8に記載のヌクレオチドを含む、単離された発現ベクター。
  10. 請求項9に記載の発現ベクターを含む、単離された宿主細胞。
  11. 結腸直腸癌または膵癌関連症状の治療のための、請求項1〜5のいずれか一項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントの有効量を含む医薬組成物。
  12. 結腸直腸癌または膵癌を検出する方法であって、
    (a)人体から採取された試験サンプルと、請求項1〜7のいずれか一項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントとを接触させる工程、および
    (b)該抗体またはその抗原結合フラグメントによって特異的に結合されるヒト結腸直腸癌または膵癌関連タンパク質抗原の発現をアッセイする工程を包含し、
    該ヒト結腸直腸癌または膵癌関連タンパク質抗原の存在が、該結腸直腸癌または膵癌を示す、方法。
  13. 前記サンプルが、組織バイオプシー、血液、血清、大便サンプル、または浣腸または経口下剤溶液に続いて結腸直腸経路から集めた液体である、請求項12記載の方法。
  14. 請求項1〜7のいずれか一項記載の抗体またはその抗原結合フラグメントを含む、結腸直腸癌または膵癌関連症状の診断のためのキット。
  15. 結腸直腸癌細胞および膵臓癌細胞に特異的にADCC活性を示す、請求項1記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
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