JP5102028B2 - 抗cd154抗体 - Google Patents
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Description
本出願は参考として全体が本明細書中で援用される2004年7月26日出願の米国暫定出願60/591,337の優先権を主張する。
本発明は部分的に軽鎖および重鎖のいずれかまたは両方の可変領域において置換されたアミノ酸少なくとも1つを含む抗CD154抗体およびそのフラグメント、および、そのような抗体またはそのフラグメントを含む組成物、および、抗体またはそのフラグメントを用いる方法に関する。
体液性および細胞媒介性の免疫の発生は抗原提示細胞(APC)およびエフェクターT細胞との活性化ヘルパーT細胞の相互作用により調節される。ヘルパーT細胞の活性化は抗原特異的T細胞レセプター(TCR)のその同種ペプチドMHCリガンドとの相互作用に依存するのみならず、多くの細胞接着分子および共起刺激分子による協調的結合および活性化を必要とする(非特許文献1)。
et al.,J.Appl.Biochem.,1982,4,185−189;およびKatre et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1987,84,1478−1491)。
一部の実施形態においては、抗体またはそのフラグメントは完全ヒト抗CD154抗体である。完全ヒト抗体はインビトロでプライミングされたヒト脾細胞(Boerner et al.,J.Immunol.,1991,147,86−95)またはファージディスプレイ抗体ライブラリ(米国特許第6,300,064号)を用いて製造できる。あるいは、完全ヒト抗体はレパートリークローニングにより製造できる(Persson et al., Proc.Nat.Acad.Sci.USA,1991,88,2432−2436;およびHuang et al.,J.Immunol.Methods,1991,141,227−236)。さらにまた、米国特許第5,798,230号はヒトB細胞由来のヒトモノクローナル抗体の製造を記載しており、そこでは、ヒト抗体産生B細胞を免疫化に必要なタンパク質であるエプスタイン・バーウイルス核抗原2(EBNA2)を発現するエプスタイン・バーウイルスまたはその誘導体による感染により不朽化する。EBNA2の機能は後にシャットオフされ、抗体生産の増大がもたらされる。
Harlow et al.,C.S.H.L.Press, Pub.(1999);およびCurrent Protocols in Molecular Biology,eds.Ausubel et al.,John Wiley&Sons(1992)を参照できる。
本明細書に記載した方法を用いて至適化された抗体(またはその抗原結合フラグメント)を得たが、当業者の知る他の方法も制限無く使用できる。コンピューター分析に基づき、所定の抗体内において、至適化された抗体−抗原複合体内の電荷分布と元の抗体−抗原複合体内のそれとの間に差(差が大きいほど、有意性が高値である)が有る位置を発見することができる。このような電荷分布の差はまた溶媒中で抗原に結合した場合の抗体の結合自由エネルギーの変化にも関連する。次にそのような位置におけるアミノ酸残基を、元の抗体の静電気力が至適化抗体におけるものにより近似する(または別の実施形態においてはより発散した形態となる)ように変化させることにより、溶媒中で抗原に結合した場合の抗体の結合自由エネルギーを調節することができる。抗体に対する変化の導入は本明細書に記載した、そして、参照により本明細書に組み込まれる国際出願PCT/US04/24200に記載された一連の個別の基準または規則に従う。
抗体を修飾する場合の規則は以下の通り適用した。抗体の抗原結合親和性を、例えばその結合を向上または復活させるために調節するには、基本的な配列および/または構造のデータをまず獲得する。静電的電荷至適化の手法を次に適用することにより向上した親和性の変異体を示唆した。典型的には、静電的電荷至適化をまず用いて結合のためには至適未満であるCDR残基の位置を決定した(Lee et al.,J.Chem.Phys.,1997,106,8681−8690;Kangas et al.,J.Chem.Phys.,1998,109,7522−7545)。次に1つ以上のCDR変異(すなわち、修飾)をさらにコンピューター分析に付す。これらの計算に基づいて、次に、本発明の規則にしたがって1つ以上の修飾を有する修飾された抗体のサブセットについて結合親和性を測定した。
1)結合により部分的に埋没する抗体上の残基の関与する相互作用界面における修飾(相互作用は抗原との水素結合を作成することにより向上する);
2)結合により埋没するため脱溶媒のペナルティーを支払うが抗原とは直接の静電的相互作用を示さない抗体上の極性残基の修飾(野生型残基と同様の形状を有する疎水性の残基を修飾することによるか、または、良好な静電的相互作用を示すことができる残基を負荷することにより、通常は向上がもたらされる);および、
3)非相補性の電位の領域にある抗体上の表面残基の修飾。これ等の修飾は結合界面における充填相互作用を混乱させることなく抗体と抗原の間の長距離の静電的相互作用を向上させると考えられる。
天然に存在しない抗体(またはその抗原結合フラグメント)を作成することを目標とした本発明の方法は、必須ではないが、抗体を取得することから始まる。その抗体は本明細書においては「親」抗体、または場合により「第1」抗体と称し、そして、それを用いることにより、その抗体内(例えば親抗体内)または親抗体の配列と同様であるかその一部を含有する配列を有する修飾または改変された抗体内のいずれかでアミノ酸残基1つ以上を修飾または改変することが可能となるような情報を得ることができる。本明細書に記載する通り、例えば親抗体のCDR(またはその部分)の1つ以上を標準的な遺伝子操作手法により修飾された抗体の相当するCDRと置き換えることにより、いわゆるCDR移植または移植物を達成した。従って、哺乳類のモノクローナルまたはポリクローナル抗体(例えばネズミまたは霊長類)、キメラ、CDR移植、ヒト化またはヒトの抗体を用いて方法を開始した。
タンパク質は、そのアミノ酸の配列により、そして所定のタンパク質(またはタンパク質含有複合体)が提供される溶媒により決定される3次元構造に折りたたまれることが解っている。タンパク質の3次元構造はその生物学的活性および安定性に影響し、その構造は多くの方法において決定または予測することができる。一般的に、経験的な方法は物理的生化学的分析を使用する。あるいは、3次構造は既知3次元構造を有する1つ以上の相同タンパク質(またはタンパク質複合体)の3次元構造のモデル構築を用いて予測することができる。X線結晶分析はおそらくはタンパク質構造を決定する最良の既知方法(従って、「結晶構造」という用語は「構造」という用語の代わりに用いてよい)であるが、推定はまた円偏光二色性、光散乱を用いて、または、放射エネルギーの吸収および発光を測定することにより行うこともできる。他の有用な手法は中性子回折および核磁気共鳴(NMR)を包含する。これ等の方法の全ては当該分野でよく知られており、そして標準的なテキストブック(例えばPhysical Chemistry, 4th Ed.,W.J.Moore,Prentiss−Hall,N.J.,1972またはPhysical Biochemistry,K.E.Van Holde,Prentiss−Hall,N.J.,1971))および多くの公開物において十分説明されている。これ等の手法のいずれかを実施することにより抗体または抗体−抗原含有複合体の構造を決定することができ、次にこれを本発明の方法に従って分析し、そして例えば本発明の方法の1つ以上の工程に情報提供することができる。
本発明の方法を実施する際に使用される基本的なコンピューター方式は例えば参考として全体が本明細書中で援用される米国特許第6,230,102号に記載されている。
抗体のその抗原への親和性を向上させるための例示される方法は構造に基づくコンピューター設計方法である。このような方法の1つはデッドエンド排除アルゴリズムを用いた側鎖リパッキングとして知られている(例えばLasters et al.,Protein Eng.,8,815−22;Looger et al.,J.Mol.Biol.,307,429−45;Dahiyat et al.,Protein Sci.,5,895−903参照)。このような計算において、抗体残基は20個の天然に存在するアミノ酸のいずれかにコンピューター処理により同時に変異され、そして、得られた変異体の親和性もコンピューター処理により評価する。コンピューター処理により作成された変異体のリストは変異体の計算された安定性により分類することができ、これにより、実験的に発現されることになる変異体のリストが作成される。計算においては、タンパク質骨格の可撓性は殆ど、または全く許されず、これにより設計された変異体が所定のCDRコンフォメーションと共に安定であること予測されることを確保する。すなわち、コンピューター分析によりその抗原への親和性を増強する抗体の変異を予測することが可能となる。
抗体、例えばキメラ、ヒト化、モノクローナルおよび単鎖抗体の選択、クローニングおよび製造は当該分野でよく知られている。さらにまた、hu5c8mAbのヒト化は以前に報告されている(Lederman S et al.,J Exp Med.1992,Apr 1;175(4):1091−101およびKarpusas M et al, Structure(Camb).2001 Apr 4;9(4):321−9をそれぞれ参照できる)。この抗体はATCC(PTA−4931)より入手可能である。5c8抗体はNS0ミエローマ細胞中で安定に発現され、そしてプロテインAおよびゲル濾過クロマトグラフィーにより精製した。SDS−PAGEおよび分析用ゲル濾過クロマトグラフィーによればタンパク質は期待されたジスルフィド結合4量体を形成していたことが解った。本発明の単鎖抗体は典型的にはE.coli中で発現させ、標準的手法を用いて免疫精製した。
二重シストロンプラスミドpBEF064により5c8Fabを発現させた。第1のシストロンは118アミノ酸重鎖可変領域をコードする5c8重鎖の354ヌクレオチドとそれにインフレームで続くヒトIgG1定常ドメインの最初の102アミノ酸をコードする306ヌクレオチドおよび6ヒスチジンタグをコードする18ヌクレオチドを含有している。第2のリボソーム進入部位は重鎖シストロンの末端の7ヌクレオチド後に位置している。第2のシストロンは111アミノ酸5c8軽鎖可変領域をコードする333ヌクレオチドとそれにインフレームで続く107アミノ酸軽鎖定常ドメインをコードする321ヌクレオチドを含有している。発現はE.coli中で行い、ara−BADプロモーターにより駆動し、そして重鎖および軽鎖はOmpA(重鎖)およびPhoA(軽鎖)ペリプラズム局在シグナルによりペリプラズム空間に指向させる。ペリプラズム局在シグナルはペリプラズム移出の間にタンパク質から切断された。
結合試験は典型的にはKinExATMキットを用いて実施した。試験はキット内に与えられたカラムに抗体(または抗原結合フラグメント)の希釈溶液を通過させることにより実施し、そして、抗体(またはその抗原結合フラグメント)の一部がビーズ上の抗原と相互作用する。次に抗体(またはそのフラグメント)を、蛍光染料Cy5と結合体化した二次抗ヒトIgG重鎖および軽鎖抗体によって検出した(Jackson ImmunoResearch Laboratories,Inc.,WestGrove,PA)。蛍光染料からのシグナルがタンパク質濃度に比例するように抗体(またはそのフラグメント)の濃度を設定した。相互作用の溶液相の親和性を得るために、抗体(またはそのフラグメント)を可溶性抗原の連続希釈物と混合した。これ等のタンパク質(抗体および抗原)を室温における3時間インキュベーションまたは4℃における一夜インキュベーションの間に平衡に達するようにした。混合物を抗原含有カラム上に流し、そしてシグナルは溶液中に残存する未結合の抗体(または抗体フラグメント)の量に比例していた。得られたデータを直線−対数グラフ用紙にプロットし、そしてKDの値を与える非直線回帰による二次曲線にフィットさせた。
ELISA系の競合的結合試験を実施した。抗c−mycmAbを室温で2時間PBS中10μg/mlでNUNCMaxisorbプレート上にコーティングした。未標識の5c8Fab(変異体または野生型)の連続希釈物を作成し、等容量の固定濃度(30ng/ml)のビオチン標識5c8Fab競合体と混合し、プレートに添加した。室温で2時間インキュベートした後、プレートを洗浄し、結合したビオチン標識5c8Fab競合体をストレプトアビジン−HRPで検出した。結合親和性は4パラメーター曲線フィットにより求めた。
(1.抗体の作成)
hu5c8mAbの選択、クローニングおよびヒト化は以前に報告されている。Lederma S et al.,J Exp Med.1992,Apr 1;175(4):1091−101およびKarpusas M et al, Structure(Camb).2001 Apr 4;9(4):321−9をそれぞれ参照できる。hu5c8mAbハイブリドーマはATCC(HB10916)により入手可能である。
FACS系の競合的結合試験をATCC(CRL−10915)より入手可能なhuCD154+D1.1細胞において実施した。細胞表面CD154への0.1mg/mlのビオチン化hu5c8mAbの結合をhu5c8mAbまたは他の抗体の滴定物に対して競合させた。細胞結合ビオチン化hu5c8mAbをストレプトアビジン−フィコエリスリン(PE)を用いて検出した(BD−PharMingen San Diego,CA,USA)。相対的な結合親和性は4パラメーター曲線フィットのIC50値から推定した。
FcγR結合親和性は、抗原とFcγR担持細胞(後述)の間の「架橋」を形成する抗体の能力に基づいた試験を用いて測定した。FcγRI(CD64)架橋形成試験はPBS中1mg/mlの組み換え可溶性ヒトCD154(Biogen,Karpusas M et al.,Structure.1995 Dec 15;3(12):1426)で4℃一夜96穴MaxisorbELISAプレート(Nalge−Nunc,Rochester,NY,USA)をコーティングすること、および、次いで、PBS中1%BSAでブロッキングすることにより実施した。次に抗体の滴定物を37℃で30分間CD154に結合させ、プレートを洗浄し、そして蛍光標識U937(CD64+)細胞の結合を測定した。U937細胞は10%FBS、10mM HEPES、L−グルタミンおよびペニシリン/ストレプトマイシンを有するRPMI培地中で成育させ、1:2にスプリットし、そして試験前の1日間1000単位/mlのIFNγで活性化し、FcγRIの発現を増大させた。
本実施例においては処置上関連する抗原標的に対する抗体の結合親和性を向上させるための方法を記載する。
当業者にとっては日常的実験を超えるものを使用することなく本明細書に記載した本発明の特定の実施形態の多くの同等物が存在する。このような同等物は後に記載する請求項により包含されることを意図している。
Claims (26)
- 抗体またはその抗原結合フラグメントであって、該抗体は、
配列番号1のアミノ酸配列を含む軽鎖ペプチド、または、配列番号1のアミノ酸配列において、以下:
26位のアミノ酸がAspで置換される、
27位のアミノ酸がGluで置換される、そして
33位のアミノ酸がTrpで置換される、
からなる群より選択されるアミノ酸置換のうちの少なくとも1つまたは組み合わせを含むアミノ酸配列を含む軽鎖ペプチド;と
配列番号4のアミノ酸配列を含む重鎖ペプチド、または、配列番号4のアミノ酸配列において、以下:
30位のアミノ酸がHisで置換される、
33位のアミノ酸がTrpで置換される、そして
54位のアミノ酸がAsnで置換される、
からなる群より選択されるアミノ酸置換のうちの少なくとも1つまたは組み合わせを含むアミノ酸配列を含む重鎖ペプチド;
を含み、該抗体またはその抗原結合フラグメントは、該軽鎖が配列番号1を含む場合には該重鎖ペプチド内に少なくとも1つのアミノ酸置換を含み、かつ、該抗体またはその抗原結合フラグメントは、該重鎖が配列番号4を含む場合には該軽鎖内に少なくとも1つのアミノ酸置換を含み、そして、
該抗体またはその抗原結合フラグメントは、野生型5c8抗体を上回る、CD154に対する増大した結合親和性を有する、抗体またはその抗原結合フラグメント。 - 単鎖抗体(scFv)、F(ab’)2フラグメント、FabフラグメントおよびFdフラグメントから選択される、請求項1に記載の抗原結合フラグメント。
- 検出可能なマーカーで標識された、請求項1〜2のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 前記検出可能なマーカーは、放射性同位体、酵素、蛍光色素、コロイド状金、染料およびビオチンから選択される、請求項3に記載の抗体。
- 治療剤またはビーズに結合体化された、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 前記治療剤は、放射性同位体、毒素、トキソイドおよび化学療法剤から選択される、請求項5に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 少なくとも1つの高分子量ポリマーを含む、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 前記ポリマーは、ポリエチレンイミンまたはポリリジンである、請求項7に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 少なくとも1つのアミノ酸が、PEG化またはグリコシル化されている、請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント。
- 請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントを含む、組成物。
- 請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントを含む、キット。
- 請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントを含む、組成物。
- 請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメントをコードする、核酸分子。
- 請求項13に記載の核酸分子を含む、ベクター。
- 請求項13に記載の核酸分子または請求項14に記載のベクターを含む、宿主細胞。
- CD154に関連するヒトの疾患または障害の処置のための組成物であって、
請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の抗体またはその抗原結合フラグメント
を含む、組成物。 - 前記ヒトの疾患または障害が、関節炎に関連する炎症、接触性皮膚炎に関連する炎症、高IgE症候群に関連する炎症、炎症性腸疾患に関連する炎症、アレルギー性喘息に関連する炎症、および特発性炎症疾患に関連する炎症から選択される、炎症である、請求項16に記載の組成物。
- 前記関節炎は、慢性関節リウマチ、非リウマチ性炎症性関節炎、ライム病に関連する関節炎および炎症性変形性関節症から選択され、前記特発性炎症疾患は、乾癬または全身エリテマトーデスである、請求項17に記載の組成物。
- 前記疾患または障害は、重症筋無力症、グレーブス病、特発性血小板減少性紫斑病、溶血性貧血、真性糖尿病、クローン病、多発性硬化症および薬物誘発性自己免疫疾患から選択される、請求項16に記載の組成物。
- 前記障害は、被験体による移植された器官の拒絶であり、該移植された器官は、移植された心臓、移植された腎臓、移植された肝臓、移植された皮膚、移植された膵島細胞、および移植された骨髄から選択される、請求項16に記載の組成物。
- 前記障害は、被験体における移植片対宿主病、アレルギー性応答、自己免疫応答、および線維症から選択される、請求項16に記載の組成物。
- 前記線維症は、肺線維症または線維性疾患であり、前記自己免疫応答は、ライター症候群、脊椎関節炎、ライム病、HIV感染、梅毒および結核から選択されるものから誘導される、請求項21に記載の組成物。
- 前記肺線維症は、成人呼吸促進症候群に続発性の肺線維症、薬物誘発性肺線維症、特発性肺線維症または過敏性肺炎から選択され、前記線維性疾患は、C型肝炎、B型肝炎、肝硬変、毒性傷害に続発性の肝硬変、薬物に続発性の肝硬変、ウイルス感染に続発性の肝硬変、および自己免疫疾患に続発性の肝硬変から選択される、請求項22に記載の組成物。
- 前記疾患または障害は、胃腸疾患または脈管疾患である、請求項16に記載の組成物。
- 前記胃腸疾患は、食道運動障害、炎症性腸疾患および強皮症から選択され;そして前記脈管疾患は、アテローム性動脈硬化症または再灌流傷害である、請求項24に記載の組成物。
- 前記疾患または障害は、T細胞腫瘍癌であり、該T細胞腫瘍癌は、T細胞白血病およびT細胞リンパ腫から選択される、請求項16に記載の組成物。
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