JP5127043B2 - ホスファチジルセリンに結合するfc融合構築物およびそれらの治療用途 - Google Patents
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Description
本発明は、ホスファチジルセリン生物学の分野、および腫瘍およびウイルス感染の治療に関する。本発明は、腫瘍血管標的輸送および癌治療、および、ウイルス感染およびその他の疾患治療用の、驚くべき新規構築物、組成物、方法および組み合わせを提供する。本発明は特に、複数の性質の驚くべき組み合わせを有する、新規ホスファチジルセリン結合構築物、およびその診断性および治療性接合体を提供する。この新規構築物は、ホスファチジルセリン疾患標的に効果的に結合し、その破壊を促進し、さらに、治療剤を特定部位に送達することが可能なので、癌、ウイルス感染、およびその他の疾患治療のための、ある範囲の方法を提供する。
化学療法剤に対する腫瘍細胞の耐性は、臨床腫瘍学において重要な問題となっている。腫瘍治療において対処しなければならないもう一つの大問題は、「細胞殲滅」、すなわち、無統制増殖能力を持つ、所謂「クローン性」悪性細胞の全てを殺し、治療によって除去することが可能な全ての腫瘍塊を置換したいという希求である。この分野では若干の進歩が見られるけれども、ヒト癌の主要形態の多くが、有効な化学療法介入に依然として抵抗するのには大きく二つの理由がある。
本発明は、腫瘍血管に標的輸送し、癌治療するため、かつ、ウイルス感染およびその他の疾患を治療するための、新規構築物、組成物、方法および組み合わせを提供することによって、従来技術における前述およびその他の要求に応える。本発明は、特に、疾患においてホスファチジルセリン標的に効果的に結合し、それら標的の破壊を、例えば、宿主エフェクター機能を増進することによって促進する、驚くべき特性の組み合わせを持つ、新規ホスファチジルセリン結合構築物を提供する。新規構築物が、さらに生物学的因子、診断剤、および治療剤に結合され、それらの薬剤の疾患部位に対する特異的送達が可能とされる、ある範囲の接合体組成物も提供される。本発明はさらに、腫瘍血管標的輸送、癌治療、および、ウイルス感染およびその他の疾患の治療における、新規構築物および接合体、およびそれらの組み合わせの効果的な使用法も提供する。
(a)検出可能標識または診断剤に対して作動可能に結合される、診断有効量の、本発明の構築物、レセプター本体、またはベータ体を含む第1の薬学的組成物;および、
(b)治療有効量の、本発明の構築物、レセプター本体、またはベータ体、好ましくは、治療有効量の、第1の薬学的組成物において使用されたものと同じ構築物、レセプター本体、またはベータ体を含む第2の薬学的組成物。
(a)生物学的有効量の、本発明の少なくとも第1の構築物、レセプター本体、またはベータ体、その際、該構築物、レセプター本体、またはベータ体は、少なくとも第1の酵素に、作動可能に連結、または共有的に結合または接合する;および、
(b)生物学的有効量の、少なくとも第1の、実質的に不活性な薬剤前駆体、該薬剤前駆体は、前記構築物、レセプター本体、またはベータ体に連結、結合、または接合される酵素によって、実質的に活性な薬剤に転換される、
を含むキットが提供される。
(a)腫瘍を抱える動物または患者に対し、抗腫瘍作用を及ぼすように設計された少なくとも第1の治療を施すこと;
(b)次いで、同じ動物または患者に対し、検出可能な標識または診断剤に作動可能に結合される、本発明の少なくとも第1の構築物、レセプター本体、またはベータ体の診断的有効量を投与し、腫瘍の検出可能な画像、好ましくは、腫瘍内の、前アポトーシスまたはアポトーシス腫瘍細胞または腫瘍血管内皮細胞の画像を形成すること;
(c)腫瘍の検出可能な画像、好ましくは、腫瘍内の、前アポトーシスまたはアポトーシス腫瘍細胞または腫瘍血管内皮細胞の画像を分析し、抗腫瘍作用を及ぼすように設計された少なくとも第1の治療の進行または効果を評価すること、
を含む。
(a)腫瘍を持つ動物または患者に対し、検出可能な標識または診断剤に作動可能に結合される、本発明の少なくとも第1の構築物、レセプター本体、またはベータ体の診断的最小量または有効量を投与することによって腫瘍の画像を形成し、該腫瘍の検出可能画像を形成すること;および、
(b)次いで、同じ動物または患者に対し、本発明の少なくとも第1の構築物、レセプター本体、またはベータ体、またはその接合体の治療的最適量または有効量を投与することによって抗腫瘍作用をもたらすこと、
を含む。
(a)腫瘍を抱える動物または患者に対し、少なくとも第1の酵素に対し作動可能に連結、共有的に結合または接合される、本発明の第1の構築物、レセプター本体、またはベータ体を含む、第1の薬学的組成物を投与すること;
(b)次いで、該動物または患者に対し、効果的な時間間隔の後、生物学的有効量の、少なくとも一つの実質的に不活性な薬剤前駆体を投与することを含み、その際、薬剤前駆体は、腫瘍内に局在化される、本発明の構築物、レセプター本体、またはベータ体に連結、結合、または接合される酵素によって実質的に活性な薬剤に転換される、
方法を提供する。
固形腫瘍およびガン腫は、ヒトにおける全てのガンの90%より多くに相当する。モノクローナル抗体および免疫毒素の使用は、リンパ腫および白血病の治療において検討されている(Vitettaら,1991)が、これらの因子は、ガン腫および他の固形腫瘍に対する臨床試験においては失望すべきことに有効ではなかった(AbramsおよびOldham,1985)。抗体に基づく処置が有効でないことについての主な理由は、高分子は固形腫瘍に容易に輸送されないということである。一旦、腫瘍塊内になっても、これらの分子は、腫瘍細胞、線維性間質、間質性圧力勾配および結合部位障壁の間の緊密な結合の存在に一様に起因して分布することができない(Denekamp,1990;Dvorakら,1991)。
本発明者らは、抗VCAM−1コアグリガンドが、心臓および肺における血管上で構成的に発現されるVCAM−1に対して結合するが、その血管において血栓は生じない能力の背景の機構を理解しようと努めた。心臓および肺における腫瘍環境のプロトロンビン性質および任意の線維素溶解性素因と一般的に結び付いた、この実験的な観察については多くの科学的な可能性がある。
ホスファチジルセリンは、通常、様々な細胞の原形質膜二重層の内面に分離されるが(Gaffet et al.,1995;Julien et al.,1995)、この脂質分離によって二重層間非対称が形成される(Williamson and Schlegel,1994)。本発明人達は以前に、PSは、腫瘍血管内皮細胞の表面に転位すること、かつ、この転位の少なくとも相当部分は、アポトーシスまたは他の細胞死機構とは無関係に起こることを明らかにした(米国特許第6,406,693号)。従って、腫瘍環境におけるPSの表面発現は、細胞死の結果ではなく、また、それが、直後に細胞破壊を誘発することでもない。各種硬組織腫瘍の未処置の血管内皮細胞にPS露出が一貫して検出されるけれども、腫瘍血管内皮は全くアポトーシスを呈することはなく、形態的には健全で(ただし、正常組織の形態とは異なるが)、代謝的には活発である。このことは、腫瘍血管内皮細胞におけるPSの外部膜への転位は十分に安定で、従って、PSは、治療(裸の抗体または治療接合体を用いる)の成功に必要な、標的輸送可能な実体となり得ることを意味するのであるから、PS標的輸送に基づく治療法にとって重要である。
本明細書で示すように、3G4は、有効で、よく受忍される抗腫瘍剤であり、最終的に腫瘍血管上のホスファチジルセリンに結合することによって作用し、宿主細胞介在性抗腫瘍作用をもたらす。PSは、ヒトおよびマウスにおいて同じ分子であり、同じ細胞分布を持ち、両動物種においてROSによって調整および誘発される(Balasubramanian and Schroit,2003;Whitworth et al.,1990)のであるから、上記実験はさらに、ヒトの癌治療にもホスファチジルセリンに結合する抗体および他の構築物を使用することを支持する。実際、3G4の、キメラ版およびヒト化版が、すでにこの目的のため、および他の目的のために調製されている。
WO2004/006847に記載される内容と好対照をなす、3G4抗体、特に、3G4とβ2GPIとの相互作用に関する前述の詳細な分析もまた、本発明人達が行った、本発明のレセプター本体の開発に貢献した。本発明はまた、重要局面として、ホスファチジルセリンに結合し、宿主のエフェクター機能を惹起する「レセプター本体」と呼ばれる、ある範囲の構築物を提供する。レセプター本体の開発局面を後述する。
第2のに、3G4のような抗体は、PS発現腫瘍内皮細胞からの、PS−仲介「安静」シグナル、通常は、腫瘍血管および腫瘍細胞に結合するマクロファージによる炎症反応を抑える筈であるシグナルをブロックする可能性がある(図7)。同様の機構が、アポトーシス細胞に対する、マクロファージ系統細胞の炎症反応の欠如を説明するものと考えられる(Henson et al.,2001;Matzinger,1998;Gallucci and Matzinger,2001;Fadok et al.,2001b)。従って、3G4のような抗体は、マクロファージを刺激してTNF−α、IL−1、および、腫瘍上皮を直接傷害する他の炎症性サイトカインを分泌させることによって腫瘍血管傷害を誘発し、さらに宿主細胞を腫瘍の内部に招集する(Fadok et al.,1998)。
レセプター本体における結合性タンパク質またはポリペプチド、レセプター、リガンド、またはペプチドは、いくつかのホスファチジルセリン結合性タンパク質、例えば、細胞由来レセプター、因子V、プロトロンビン(因子II)等を含む結合性タンパク質の内の任意の一つであってもよい。β2−糖タンパク質Iの使用は非常に好ましい。
Fc領域は、ホスファチジルセリン結合タンパク質またはポリペプチド、レセプター、リガンド、またはペプチドに結合、結合、または接合されるが、結合、結合、または接合は、Fc領域を結合することによって、得られるレセプター本体の所望の活性は実質的に破壊されるように行われる。従来技術で既知の接合またはリンカー技術の任意のもの、例えば、本明細書の関連セクションに記載されるものの採用が可能である。要すれば、当業者にとっては今や標準実技となっている、例えば、これも本明細書に例示される分子生物学技術を用いて融合タンパク質を創成することも可能である。従って、レセプター本体は、化学的接合体または融合タンパク質として作製することが可能である。
Fc領域をホスファチジルセリン結合タンパク質またはポリペプチドに結合することは、本発明のレセプター本体の好ましい実施態様ではあるが、ホスファチジルセリン結合タンパク質はまた、生物学的に活性な分子に長い寿命を与えるために不活性な担体に結合されてもよい。従って、本発明はまた、少なくとも第1の不活性担体に作動可能に結合した、β2GPIを含む少なくとも第1のアミノリン脂質結合タンパク質を含む構築物を提供する。
本発明の構築物およびレセプター本体はまた、結合した治療剤を、特異的標的、例えば、腫瘍および腫瘍内血管、腫瘍細胞、ウイルス感染細胞、およびウイルス粒子に送達するために使用されてもよい。Fc領域を持つ構築物に関するものではないが、米国特許第6,312,694、6,783,760、および6,818,213号も、治療剤に結合するアミノリン脂質結合タンパク質に関する一般的教示に関する参照により本明細書に特異的に含められる。本発明の構築物およびレセプター本体はまた、安全で効果的な抗ウイルス治療に使用されるので、これらの構築物は、ある範囲の既知の抗ウイルス剤に結合されると好都合である。
特定の適用のために、治療剤は、細胞(特に、腫瘍内皮細胞、腫瘍細胞またはウイルスに感染した細胞)の増殖または細胞分裂を消失または抑制する能力を有する、細胞傷害性薬剤または薬理学的薬剤、特に細胞傷害性薬剤、細胞分裂抑制剤か、そうでなければ抗細胞性薬剤である。
サイトカインおよびケモカインは、本発明の構築物、レセプターボディ(receptorbody)またはベータボディ(betabody)に連結するための因子の特定の例である。ある範囲のサイトカインが使用され得、これには、IL−3、IL−4、IL−5、IL−7、IL−8、IL−9、IL−11、IL−13、TGF−β、M−CSF、G−CSF、TNFβ、LAF、TCGF、BCGF、TRF、BAF、BDG、MP、LIF、OSM、TMF、IFN−α、IFN−βが挙げられる。より好ましいサイトカインとしては、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−6、IL−10、GM−CSF、IFNγ、単球化学誘引物質タンパク質−1(MCP−1)、血小板由来増殖因子−BB(PDGF−BB)、およびC−反応性タンパク質(CRP)などが挙げられる。特に好ましい例は、TNFα、TNFα誘導因子IL−2、IL−12、IFN−α、IFN−β、IFN−γおよびLECである。
本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディは、コアグリガンドを形成するために、凝固を直接的または間接的に刺激し得る成分に連結され得る。米国特許第6,093,399号、同第6,004,555号、同第5,877,289号、および同第6,036,955号が、コアグリガンドを形成するために、抗体と凝固剤の作動可能な会合をさらに記載する目的で、本明細書中において具体的に援用される。
一連の薬物は、チューブリン活性との干渉を介してその効果を行使する。チューブリンの機能は、有糸分裂および細胞の生存能力に不可欠であるので、特定の「抗チューブリン薬」は、強力な化学療法剤である。「抗チューブリン薬」は、本明細書で使用される場合、好ましくは、細胞有糸分裂に必要なチューブリン活性(好ましくは、チューブリン重合もしくは脱重合)を直接的もしくは間接的に阻害することによって細胞有糸分裂を阻害する任意の因子、薬物、プロドラッグまたはそれらの組み合わせを意味する。
抗脈管形成剤は、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディへの結合に有用である。多くの抗癌剤が、それらの作用の機構の一部として、抗脈管形成効果を有する。併用療法で使用するために記載されるこのような任意の1つ以上の薬剤(表Eに含まれる)がまた、本明細書中に記載されるように、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディに結合体化され得る。特定の他の薬剤が、作用の一次的な機構として、抗脈管形成効果を有することが発見されるか、設計されるか、または選択された。このような薬剤の例は、以下に記載され、これらのうちの任意がまた、免疫結合体を調製するために使用され得るか、または本発明の併用療法において別々に使用され得る。
本発明はまた、任意の細胞(腫瘍細胞および腫瘍脈管内皮細胞およびウイルスに感染した細胞を含む)においてアポトーシスを誘発する因子を送達するために使用され得る。多くの抗癌剤は、その作用機構の一部として、アポトーシス誘発効果を有する。併用療法において使用するために記載された任意の1つ以上のこのような薬剤(表Fに含まれる)はまた、本明細書中に記載されるように、本発明の抗体に結合体化され得る。特定の他の薬剤が、一次的な機構として、アポトーシス効果を有することが発見されるか、設計されるか、または選択された。このような因子の例は、以下に記載され、これらのうちの任意がまた、免疫結合体を調製するために使用され得るか、または本発明の併用療法において別々に使用され得る。
PSおよび他のアニオン性リン脂質がウイスルに感染した細胞に曝露される場合、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディもまた、任意の1以上の抗ウイルス薬剤に連結され得る。構築物、レセプターボディまたはベータボディに連結するための例示的な抗ウイルス薬剤としては、表Gのものが挙げられる。そのような抗ウイルス薬剤もまた、本発明の抗ウイルス併用療法において別々に使用され得る。
抗体およびエフェクターの等価物またはさらなる改良物が、今や、一般には上記に提供される物質を出発点として使用して作製され得る。改変および変化が、このような抗体の構造中になされ得、そしてさらに類似または他の様式の所望の特徴を有する分子を入手し得る。例えば、特定のアミノ酸が、相互作用性結合能(例えば、アミノリン脂質、PSおよびPEへの結合)のかなり大きな損失なしに、タンパク質構造において他のアミノ酸の代わりに置換され得る。これらの考察もまた、毒素、抗脈管形成剤、アポトーシス誘発剤および凝血薬などにあてはまる。
抗体Fc領域は、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディを提供するために少なくとも第1のホルファチジルセリン結合タンパク質に作動可能に結合されるか、そのタンパク質と関連するか、または結合体化される。そのような構築物、レセプターボディまたはベータボディは、例えば、抗細胞性薬剤および細胞傷害性薬剤、凝血薬ならびに抗ウイルス薬剤にさらに結合体化または結合され得る。
上記に提供される一般の情報に加えて、特定の好ましい生化学架橋剤が使用され得る。架橋試薬は、2つの異なる分子の官能基を共に結ぶ分子架橋を形成するために使用される。段階的な様式にて2つの異なるタンパク質を連結するために、所望されないホモポリマー形成を排除するヘテロ二官能性架橋剤が、使用され得る。例示的なヘテロ二官能性架橋剤は、表Cにおいて参照される。
任意の結合部分は、血液において合理的な安定性を有し、疾患、例えば、腫瘍部位に標的化する前に、結合した薬剤の実質的な放出を予防することが、好ましいけれども、特定の局面において、生物学的に放出可能な結合および/または選択的に切断可能なスペーサーまたはリンカーの使用が、意図される。「生物学的に放出可能な結合」および「選択的に切断可能なスペーサーまたはリンカー」は、循環において合理的な安定性をなお有する。
構築物、レセプターボディまたはベータボディは、分子生物学技術を使用して融合タンパク質として調製され得る。任意の融合タンパク質が、任意の構築物、レセプターボディまたはベータボディならびに第二の薬剤(本明細書中に開示されるものおよび当該分野で公知のもの)を使用して設計および作製され得る。融合タンパク質技術は、他の改変(例えば、CDR配列の最適化、選択的に切断可能なペプチド配列を介する連結など)を有する融合タンパク質を調製するために容易に適合可能である。
本発明の治療剤は、一般に、薬学的組成物として処方される。薬学的組成物は、少なくとも本発明の第1の治療剤(薬学的に受容可能なキャリアまたは水性媒体中に、溶解または分散した)の生物学的または治療的有効量を含む。組み合わせ治療もまた意図され、そして同じ型の基礎をなす薬学的組成物を、単一医薬および組み合わせ医薬の両方について使用し得る。
本発明の治療剤は、しばしば、非経口投与(例えば、静脈内、筋肉内、皮下、経皮を介する注射のための処方、またはぜん動投与および腫瘍もしくは疾患部位(腔内投与)中への直接滴下を含む他の経路のための処方)のために処方される。抗体、免疫結合体またはペプチド結合体を活性成分として含有する水性組成物の調製は、本明細書の開示を参照すれば、当業者に公知である。代表的には、そのような組成物は、水溶液または懸濁液のいずれかにおいて、注射可能な薬剤として調製され得る;注射前の液体への添加において、溶液または懸濁液を調製するための使用に適切な固体形態もまた調製され得る;そしてその調製物はまた、乳化され得る。
処方物は、種々の投薬形態(例えば、上記の注射可能な溶液の型)において容易に投与されるが、他の薬学的に受容可能な形態(例えば、錠剤、ピル、カプセルまたは経口投与のための他の固体、座剤、腟坐薬、経鼻溶液またはスプレー、エアロゾル、吸入剤、リポソーム形態など)もまた意図される。投与形態の型は、処置される疾患または障害に適合される。
特定の実施形態において、リポソームおよび/またはナノカプセルもまた、治療剤とともに使用され得る。リポソームの処方および使用は、以下に要約されるように、当業者に、一般に公知である。本発明は、抗体、リポソームおよび化学療法剤の特定の組合せ(以下に記載される)を提供する。さらに、リポソーム処方物は、本発明の治療剤のいずれかの慣用的な成分として使用され得る。
眼の多くの疾患(特に、脈管形成成分を有するもの)は、本発明によって処置され得る。例えば、眼の脈管新生疾患、年齢関連黄斑変性症、糖尿病性網膜症、未熟成の網膜症、角膜移植拒絶、脈管新生緑内障、水晶体後線維増殖症、ならびに角膜脈管新生または網膜/脈絡膜脈管新生と関連する他の疾患(本明細書中で以下に記載される)。
広範な意味で、局所投与のための処方物は、口(頬側)を介してかつ皮膚を通して送達するための処方物を含む。「局所送達システム」はまた、投与される成分を含む経皮的パッチを含む。皮膚を通す送達は、所望の場合、イオン注入または電気的運搬によってさらに達成され得る。
鼻経路および呼吸器経路を介する局所送達は、種々の状態を処置するため(特に、本発明の抗ウイルス処置方法における使用のため)に意図される。これらの送達経路はまた、薬剤を全身性循環に送達するために適切である。従って、鼻性投与のための適切なキャリアにおける活性成分の処方物は、本発明内に含まれ、例えば、鼻性溶液、スプレー、エアロゾルおよび吸入抗原が挙げられる。キャリアが個体である場合、処方物は、例えば、20〜500ミクロンの範囲の粒子サイズを有する粗散剤が挙げられ、例えば、鼻に近接して維持される散剤のコンテナから鼻経路を通る急速な吸入によって投与される。
本発明が動物およびヒトの処置レジメンにおいて有意な有用性を有するものの、多くの他の特異的および信頼できる使用(多くのインビトロ実施形態における特定の使用を含む)も有する。これらの使用の特定のものは、抗体、ペプチドおよび免疫結合体の特異的結合特性に関連する。本発明の構築物の各々が、アミノリン脂質および/または陰イオン性リン脂質に結合する少なくとも1つの抗体またはペプチド成分を含む点で、これらは、種々の結合実施形態(有用な結合アッセイを含む)において使用され得る。
の結合特性および機能的特性が本明細書中に開示されるように特に特異的であるので、このような「コントロール」の使用は、実際に非常に価値がある。本発明のこのような実際的な適用からの利点があるアッセイとしては、例えば、細胞表面でのPSまたは陰イオン性リン脂質の検出に関するアッセイが挙げられる。
本発明はまた、処置方法、組合せ処置方法ならびに/または画像化および処置実施形態において使用するための、本発明の少なくとも1つの第1の構築物、レセプターボディまたはベータボディを含む診断キットおよび治療キットを提供する。このようなキットは、一般的に、少なくとも第1の適切な容器(または容器手段)、少なくとも1つの治療剤、アミノリン脂質または陰イオン性リン脂質に結合する抗体、免疫結合体またはペプチド結合体の薬学的に受容可能な処方物を含む。キットは、例えば、前臨床的、臨床的および/または獣医学的実施形態での使用のための記載された指示書または電子指示書を備え得る。
本発明はさらに、インビトロおよびインビボでの診断法および画像化法を提供する。このような方法は、診断情報、予後情報および/または画像情報(例えば、脈管形成疾患およびウイルス感染、好ましくは、腫瘍処置および画像化方法に関連する)を生成する際の使用に適用可能である。本発明の方法は、インビトロでの診断試験(例えば、サンプルが非侵襲的に得られ、好ましくは、高スループットアッセイにて試験され得るか、そして/または曖昧および確認における臨床診断が望まれる)を含む。インビボ診断および画像化の分野において、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディは、1つ以上の検出可能な薬剤に連結され、そして必要に応じて、処置の前に第1の工程として、脈管形成部位または腫瘍の画像を形成するために使用される。
従って、本発明は、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質を結合、精製、除去、定量またはさもなければ一般には検出するため(例えば、活性化細胞およびアポトーシス細胞および関連する疾患の診断において使用するため)の、免疫検出法に関する。本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディが、インビボ(下記)にて、単離された組織サンプル、生検またはスワブにおいて、そして/またはホモジナイズされた組織サンプルにおいて、PSおよび陰イオン性リン脂質を検出するために使用され得る。このような免疫検出法は、明らかな診断的有用性を有するが、また、非臨床サンプルに(例えば、抗原サンプルの力価測定などにおいて)も適用を有する。
本発明は、種々のインビボ診断および画像化の実施形態を提供する。本発明の特定の局面は、インビボ診断および画像化について、新規な驚くべき有効な組成物に関する。例えば、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディが、インビトロで検出可能な薬剤に連結されて、本発明の免疫診断結合体を形成する。抗体がこの分野において重要な発展を示しているものの、得られる免疫診断は、現在、アミノリン脂質および/または陰イオン性リン脂質の検出と連結されて、任意の以前に記載された診断実施形態または画像化実施形態において使用され得る。
インビボ診断および画像化に関して、本発明は、さらに、癌治療のための代理マーカーとして使用するための組成物および方法を提供する。このような実施形態は、インビボ検出可能な薬剤に連結された、本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディの使用に関する。
本発明の重要な局面は、悪性疾患、腫瘍および脈管新生化腫瘍の処置に関する。これは、脈管新生が多かれ少なかれ重要である腫瘍、およびプロトロンビン血管を有する腫瘍を含む。良性腫瘍の処置が本発明に含まれ、例えば、聴覚神経腫、神経線維腫、トラコーマ、化膿性肉芽腫およびBPHが挙げられる。血液の腫瘍(例えば、白血病)および骨髄の種々の急性または慢性の新生物形成疾患の処置もまた包含される。
本発明の処置方法は、患者が示す特定の腫瘍、疾患または障害の処置において一般に使用される任意の他の方法と組み合わされてもよい。特定の治療アプローチがそれ自体で患者の状態に対して有害であることが知られておらず、そして本発明の処置に有意に反作用しない限り、本発明とのその組み合わせが考えられる。
本明細書において用いる場合、本発明の「一次治療因子(primary therapeutic agents)」は、構築物、レセプターボディまたはベータボディである。本明細書において用いる場合、「二次治療因子(secondary therapeutic agents)」は、第二の、別個の治療因子または抗ガン剤、すなわち、一次治療因子「以外の(other than)」治療剤または抗ガン剤である。任意の二次治療因子は、本発明の併用療法において用いられ得る。また、二次治療因子または「二次抗ガン剤」は、以下の手引きに従って、相加作用、相加作用より大きい作用および潜在的に相乗的な作用を達成するという観点で選択され得る。
内毒素および解毒された内毒素誘導体は、併用処置において、好ましくは低用量で用いられ得る(本明細書において参考として詳細に援用される、PCT公開第WO03/028840号)。動物での使用のために、詳細にはヒトにおける使用のために好ましい、種々の解毒された内毒素が利用可能である。解毒および精練された内毒素、ならびにそれらの組み合わせは、各々が参考として本明細書において詳細に援用される、米国特許第4,866,034号;同第4,435,386号;同第4,505,899号;同第4,436,727号;同第4,436,728号;同第4,505,900号に記載される。
サイトカイン療法は、組み合わせの治療レジメンのための有効なパートナーであることが証明されている。本発明の組み合わせアプローチにおいて、種々のサイトカインが使用され得る。サイトカインの例としては、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、TGF−β、GM−CSF、M−CSF、G−CSF、TNFα、TNFβ、LAF、TCGF、BCGF、TRF、BAF、BDG、MP、LIF、OSM、TMF、PDGF、IFN−α、IFN−β、IFN−γが挙げられる。サイトカインは、患者の状態およびサイトカインの相対的な毒性のような、臨床的指標と整合する標準的レジメンに従って投与される。ウテログロビンはまた、転移を防止または阻害するために用いられ得る(米国特許第5,696,092号;参考として本明細書に援用される)。
TNFαおよびTNFαの誘導因子はまた、本発明と組み合わせて用いられ得る。TNFαは、脈管透過性を増大し、従って、腫瘍への抗ガン剤の浸透を促進することにおいて有用である。抗体局在化は、PSおよび陰イオン性リン脂質を標的化する場合には決して問題ではない。なぜなら本発明においては、TNFαの併用使用は、腫瘍への他の化学療法剤および免疫複合体の接近を容易にし得、そして遠くの腫瘍細胞への本発明の抗体の結合を増大さえするからである。
背景にある機構(単数または複数)にかかわらず、種々の化学療法剤が、本明細書に開示される併用処置方法において用いられ得る。併用療法について考えられる化学療法剤としては、例えば、タモキシフェン、タキソール、ビンブラスチン、エトポシド(VP−16)、アドリアマイシン、5−フルオロウラシル(5FU)、カンプトテシン、アクチノマイシン−D、マイトマイシンC、コンブレタスタチン(類)、さらに詳細には、ドセタキセル(タキソテール)、シスプラチン(CDDP)、シクロホスファミド、ドキソルビシン、メトトレキセート、パクリタキセル、およびビンクリスチン、ならびにその誘導体およびプロドラッグが挙げられる。
用語「脈管形成」とは、一般的に組織または器官への新規な脈管の生成をいう。通常の生理学的条件下で、ヒトまたは動物は、特定の制限された状況においてのみ脈管形成を受ける。例えば、脈管形成は、通常、組織治癒、胎児および胚の発生、および黄体、子宮内膜および胎盤の形成において観察される。しかし、新たな証拠として、脈管形成が、例えば、副腎組織、前立腺および卵巣における特定の正常な状態において重要であることが示される。本発明の治療剤(抗脈管形成が、作用の様式だけでない)は、従って、所望のまたは「生理学的」脈管形が、本発明を使用する場合、阻害されない点で、顕著な抗脈管形成治療に対する利点を、有する(例えば、抗体A4.6.1(Brem、1998;Bacaら、1997;Prestaら、1997)。
VEGFは、低酸素および発ガン性変異によって誘導される多機能性サイトカインである。VEGFは、胚形成における脈管ネットワークの発生および維持の最初の刺激物である。これは、強力な浸透性誘導剤、内皮細胞化学走化性剤、内皮生存因子、および内皮細胞増殖因子として機能する。その活性は、正常な胚発生に必要とされる。なぜなら、VEGFの一方または両方の対立遺伝子の標的化された破壊が、胚の死を生じるからである。
本発明の治療剤はまた、好ましくは、腫瘍(腫瘍細胞および腫瘍脈管内皮細胞を含む)内で任意の細胞のアポトーシスを誘導する処置方法と組み合わされる。アポトーシスを誘導する例示的な薬剤は、(免疫結合体とともに)上に列挙される。任意の1つ以上のこのようなアポトーシス誘導剤が、本発明の抗体に連結されること無しに、本発明の併用療法において使用され得る。
本発明はまた、標的タンパク質が腫瘍細胞のマーカー、腫瘍脈管構造または腫瘍支質に向けられる、他の免疫毒素またはコアグリガンドとともに使用され得る。PE結合ペプチドを標的化する際に使用するための本明細書中に記載される標的化剤のいずれかが、これらの実施形態において使用され得る。免疫毒素において、結合される薬剤は、抗細胞剤または細胞傷害剤、サイトカイン、放射線治療剤、抗脈管形成剤、アポトーシス誘導剤および抗チューブリン薬物を含む。コアグリガンドにおいて、結合される薬剤は、コアグリガンドである。米国特許第5,855,866号、同第5,965,132号、同第6,261,535号、同第6,051,230号、同第6,451,312号(免疫毒素)、同第6,093,399号、同第6,004,555号、同第5,877,289号、および同第6,036,955号(コアグリガンド)が、このような構築物を例示するために、本明細書中で具体的に参考として援用される。
本発明の構築物、レセプターボディまたはベータボディは、プロドラッグと組み合わせて使用され得、ここでこの抗体は、プロドラッグ活性化成分(例えば、抗体に接触した際にのみ、プロドラッグをより活性な形態へ変換するプロドラッグ活性化酵素)と作動可能に付随される。この技術は、一般に「ADEPT」と称され、そして例えば、WO95/13095;WO97/26918、WO97/24143および米国特許第4,975,278号および同第5,568,568号(これらは、各々具体的に本明細書中に参考として援用される)において記載される。
リポソーム処方物は、しばしば、治療剤および薬剤において使用される。しかし、最初の研究においてリポソームの生体分布は、このような処方物が、ヒトにおいて幅広く適用可能でないことを意味する。リポソームは、細網内皮系(RES)の食細胞(循環する単核食細胞ならびに肝臓および脾臓に位置する細胞を含む)によって迅速に取り込まれる。したがって、血液循環半減期は、数分と短くあり得る。
本発明はまた、異常な脈管形成が関与する他の疾患(プロトロンビン血管を有する疾患および障害を含む)の処置において使用され得る。治療機構のみではないが、本発明の抗体、免疫結合体およびペプチドベース治療剤はまた、異常な脈管形成(例えば、種々の疾患および障害に寄与する)を有する動物および患者を処置するために使用され得る。
本発明はさらに、ウイルス感染を処置するのにおける使用のために、必要に応じて抗ウイルス剤に結合体化された、ある範囲の構築物を提供する。この処置レジメン、および詳細には用量は一般に、本発明のガン処置局面について上記されたとおりであって、この適応性は本発明全体の利点である。作用の特定の機構(単数または複数)の理解は、本発明の抗ウイルス処置を行なうのに必要ではないが、本明細書の実施例によって支持されるとおり、ウイルス処置の基礎にある特定の理由は以下のとおりである。
脊椎動物のウイルス
けるウイルスの任意の1つ以上が本発明を用いて阻害され得、これによってその得られた感染および疾患が処置され得る。
ヒトにおけるウイルス疾患
(抗VCAM−1−tTFコアグリガンドを用いた腫瘍処置)
本実施例は、腫瘍保有動物に対する腫瘍脈管標的化凝固因子(「コアグリガンド(coaguligand)」)の投与後に生じるインビボにおける腫瘍脈管構造の特異的な凝固、および得られた抗腫瘍効果を示す。このコアグリガンドでは、VCAM−1(血管内皮接着分子−1、VCAM−1)に対する抗体を、腫瘍脈管構造に対して改変型のヒト凝固因子である短縮型組織因子(truncated Tissue Factor)(tTF)を送達するための標的因子として用いる。
腫瘍血管上のホスファチジルコリン発現
心臓および肺におけるVCAM−1陽性脈管構造上の抗VCAM−1・tTFの血栓性効果の欠失を説明するために、正常な血管と腫瘍血管との間の異なるアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質、例えば、PSおよびPEの局在化という本発明者らの発展させた概念を確認した。詳細には、彼らは、正常な組織における内皮細胞が、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質、例えばPSおよびPEを、原形質膜のリン脂質二重相の内面に分離して、ここでPSは血栓性反応に関与することができないが;一方、腫瘍の内皮細胞は、原形質膜の外面に対してアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質を転位させ、ここでPSはコアグリガンドの凝固作用を支持し得るという仮説をたてた。細胞表面でのPS発現によって、凝固が可能になる。なぜなら、PS発現によって、膜に対する凝固因子の結合が可能になり、凝固開始複合体のアセンブリが協調されるからである。
両方ともマウスのモノクローナルIgM抗体である、抗PS抗体および抗カルジオリピン抗体を、実施例IVに記載のとおり、Roteら(1993、本明細書において参考として援用される)によって生成して、特徴付けした。3SBの主な反応性はPSとの反応であるが、3SBはまた、正常な細胞における内部小葉部分に緊密にやはり分離される原形質膜の比較的少ない成分である、陰イオン性リン脂質、ホスファチジン酸との反応性も有する。
この免疫組織学研究によって、抗PS抗体は、VCAM−1を欠き得る腫瘍の中央領域の血管を含むほとんどの腫瘍血管に10分以内で局在したことが示された。VCAM−1が陽性であった血管はまたPSについても陽性であった。従って、腫瘍におけるVCAM−1発現血管上ではPSの同時発現が存在する。
アネキシンVはコアグリガンド活性をブロックする。
アネキシンVがコアグリガンドによって誘導される第Xa因子形成に影響を与える能力を、色素生産性アッセイによって決定した。IL−1α刺激したbEnd.3細胞を、抗VCAM−・tTFとともにインキュベートし、そしてサポニンで透過化処理した。アネキシンVを、0.1〜10μg/mlの範囲の濃度で添加し、そして細胞を、希釈したProlexTの添加前に30分間インキュベートした。アネキシンVの存在下または非存在下で生成した第Xa因子の量を、決定した。各処置を2連で行い、そして少なくとも2回繰り返した。
アネキシンVのインビボでコアグリガンド誘導性血栓症を阻害する能力を、L540ホジキン腫保有SCIDマウスにおいて試験した。腫瘍を、上記の実施例IIに記載のようにマウスにおいて増殖させた。1群あたり2匹のマウス(直径0.5cmの腫瘍サイズ)を、以下の試薬のいずれか1つで尾静脈を介して静脈内注射した:a)生理食塩水;b)100gのアネキシンV;c)40μgの抗VCAM−1・tTF;d)100μgのアネキシンV、続いて2時間後に40μgの抗VCAM−1・tTF。
アミノリン脂質、陰イオン性リン脂質および複合体に対する抗体の生成
本実施例は、腫瘍血管内皮細胞におけるアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質の転位に対するその観察に照らして、本発明者らによって設計された、そしてアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質の転位に対する抗体の生成において十分に機能するように開発された、免疫プロトコールを記載する。アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質、例えばPSおよびPEと反応性の多数の抗体が得られた。本実施例および以下の実施例において、簡便性のために、PSと反応性の抗体を「抗PS抗体(anti−PS antibody)」と命名してもよいが、特定のこれらの抗体の結合はPSには限定されず、本明細書に示されるような特定の他のアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質に拡大される。
さらに強力な免疫原として免疫系にアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質を提示するために、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質を、アミノリン脂質陽性細胞および陰イオン性リン脂質陽性細胞として処方した。他の膜成分によって囲まれる、膜に挿入されたアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質は、抗体を惹起するためのさらに良好な構成およびクリアランス速度を有する。
陰イオン性リン脂質、例えばPSと反応性の抗体の極度に高い力価を有するマウスを得た(表1)。マウスは、なんら毒性の兆候を示さなかった。この免疫プロトコールは、ラット全体よりもマウスで有効であったが、ラットの免疫は、有効であって、9D2抗体が産生された(以下を参照のこと)。
抗PS IgG抗体生成
免疫した動物由来の脾細胞とミエローマパートナーP3X63AG8.653細胞(ATCC,Rockville,MD)とを融合することによってハイブリドーマを得た。
抗体をELISAによってさらに研究して、3SBおよびD11と比較した。本研究で用いた抗PS ELISAは以下のとおり行なう。特別な相違が特定されない限り、これが本出願の研究全体を通じて用いたELISAの形式である。
抗PS抗体の相対的な親和性
2変換のために用いたMW:IgM−900kDa、IgG−150kDa、アネキシンV−36kDa
3PSに対するアネキシンVの親和性は、0.1nM〜1nMの範囲である。この表における値は、抗PS抗体についてと同じELISA条件を用いてストレプトアビジン−HRPによって検出された市販のビオチン化アネキシンVの結合に相当する。
2>>という記号は、同一の抗体濃度で試験した種々のリン脂質に対する結合における少なくとも10倍の相違を示す。
3G4抗体とプラスチック固定リン脂質との反応性をさらに試験した。リン脂質を、n−ヘキサン中に50μg/mlの濃度まで溶解させた。この溶液の100μlを96ウェルマイクロタイタープレートに添加した。空気中で溶媒をエバポレートしたのち、このプレートを、2mMのCa2+を含むDPBS中に溶解した10% FBS(結合緩衝液)で2時間ブロックした。3G4抗体を33nMの初期濃度で10%のウシ血清の存在下で結合緩衝液に希釈した。連続2倍希釈物をプレート中に調製した(1ウェルあたり100μl)。次いで、このプレートを2時間室温でインキュベートした。洗浄の後、HRPヤギ抗マウスIgG(1:1000希釈)を用いて、3G4を検出した。二次試薬を
発色基質OPDを用い、その後マイクロプレートリーダー(Molecular Devices,Palo Alto,CA)を用いて490nmでプレートを読み取ることによって検出した。
外面化したホスファチジルセリンは腫瘍血管の全体的なマーカーである。
これらの研究で用いた抗PS抗体は、3SBと命名されたマウスモノクローナルIgM抗体だった(実施例IV、Roteら、1993)。3SBは、主にPSに結合するがまた、PSのような分布を有する比較的わずかな陰イオン性リン脂質であるPAとも反応する。用いた抗CL抗体は、D11と命名されたマウスモノクローナルIgM抗体であった(実施例IV、Roteら、1993)。
膜の内面に対してPSを隔離する能力を腫瘍脈管構造が失う時点を推定するため、140〜1600mm3の容積におよぶL540腫瘍において、抗PS局在化を検査した。
中間および大きいサイズの腫瘍において検出されたPS外面化
†汎内皮Ab Meca 32を用いて血管の総数を決定した。PS陽性およびMeca陽性の血管を腫瘍の1断面あたり4領域でカウントした。同じ群内のPS陽性血管の範囲(%)を示す。
同じ抗PS(3SB)抗体および抗CL(D11)抗体を用いて、腫瘍および正常血管内皮上のPS露出を、さらなる3つの動物腫瘍モデル(全部で6つ)を用いるさらなる研究において試験した:L540ヒトホジキンリンパ腫、NCI H358ヒト非小細胞肺ガン(NSCLC)、HT29ヒト結腸直腸ガン、Colo26マウス結腸ガン、B16マウス黒色腫、および3LLマウス肺腫瘍。
腫瘍脈管に対する抗PS抗体の特異的局在化
†非抗原特異的尿細管染色は、抗PSおよび抗CLレシピエントの両方で可視であった。
腫瘍におけるアポトーシスマーカーの発現
†3LL腫瘍の壊死領域に時折存在する血管(100を超える内の1)は、アポトーシスの両方のマーカーを示した。
腫瘍血管内皮細胞上でのPS露出をまた、マウスで増殖しているMDA−MB−231ヒト乳房腫瘍において、および皮下で増殖しているマウスMeth A線維肉腫において検査した。これらの研究において用いた抗体は、実施例IVに記載のように生成された、9D2抗体であって、これは陰イオン性リン脂質と反応性である。
さらなる乳ガンモデルにおいては、腫瘍血管内皮上のPS露出を、マウスで増殖しているMDA−MB−435ヒト乳ガン細胞中で検査した。これらの研究で用いた抗体は、3G4抗体のキメラバージョン(ch3G4)である。3G4抗体生成は実施例IVに記載され、そしてキメラ3G4抗体の生成は、実施例XIXに詳細に記載される。MDA−MB−435モデルにおける腫瘍血管内皮に対するch3G4の局在化は、実施例XIXにさらに詳細に記載されており、図22に示される。
10番目のモデルについて、腫瘍血管内皮に対するPSの露出を、多段階の発現の「RIP−Tag」トランスジェニックマウスモデル(RIP1−Tag 2)において検査した。このトランスジェニックマウスモデルでは、あらゆるマウスが、インスリン産生β細胞におけるSV40 T抗原(Tag)ガン遺伝子の発現の結果として12〜14週齢までに膵臓の島腫瘍を発症する。腫瘍は、過剰増殖性島から多段階で発症して、悪性に進行するには血管形成性の切り替えを要する。マトリックスメタロプロテイナーゼ9が血管形成切り替えを制御する(REF)。
本発明者らは、多くの様々な腫瘍を有するマウスの腫瘍血管への、種々の抗PS抗体の局在化を研究した。そのような研究から合わせた結果が、以下の表6Bに要約される。抗PS抗体は、すべての腫瘍の腫瘍血管に局在化するが、脈管局在化は正常な器官では観察されない(表6B)。
陰イオン性リン脂質を腫瘍血管の表面上に露出させる。
1.材料
Na125Iは、Amersham(Arlington Heights,IL)から入手した。ダルベッコ改変イーグル組織培養培地、およびCa2+およびMg2+を含有するダルベッコPBSをGibcoから入手した(Grand Island,NY)。ウシ胎仔血清をHyclone(Logan,Utah)から入手した。L−α−ホスファチジルセリン、L−α−ホスファチジルコリン、カルジオリピン、L−α−ホスファチジルエタノールアミン、L−α−ホスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン、ホスファチジン酸、ホスファチジルグリセロール、O−フェニレンジアミン、過酸化水素およびトロンビンをSigma(St.Louis,MO)から入手した。24ウェルの平底プレートをFalcon(Becton DickinsonおよびCo.,Lincoln Park,NJ)から入手した。
l Type I)のインターフェロン(全てのタイプのインターフェロンの代わりになるハイブリッドタンパク質)をPBL Biomedical Laboratories(New Brunswick,NJ)から購入した。組み換えのヒト血管内皮増殖因子121(VEGF)、ヒト血小板由来増殖因子−BB、インターロイキン−6(IL−6)、インターロイキン−8(IL−8)、インターロイキン−10(IL−10)およびヒト線維芽細胞増殖因子−2(FGF−2)をPeproTech(Rocky Hill,NJ)から購入した。
MECA32、汎マウス内皮細胞抗体は、Dr.E.Butcher(Stanford University,CA)から入手して、免疫組織学的研究のための陽性コントロールとして用いた。この抗体の詳細は公表されている(Leppinkら、1989)。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)に結合体化したウサギ抗ラット免疫グロブリン二次抗体、ラット抗マウス免疫グロブリン二次抗体、ならびにヤギ抗マウス二次抗体および抗ラット二次抗体は、Daco(Carpinteria,CA)またはJackson Immunoreserarch Labs(West Grove,PA)のいずれかから購入した。
末期の疾患を有する患者由来のL540Cyホジキンリンパ腫細胞は、V.Diehl教授(Koeln,Germany)から提供された。NCI−H358ヒト非小細胞肺ガンは、Adi Gazdar博士(Southwestern Medical Center,Dallas,TX)から提供された。Meth Aマウス線維肉腫およびMDA−MB−231ヒト乳ガンは、American Type Cell Collection(Rockville,MD)から入手した。マウス脳内皮腫株bEnd.3は、Werner Risau教授(Max Plank Institution,Munich,Germany)から提供されて、10%FBSを有するDMEM中で維持した。成体ウシ大動脈内皮(ABAE)細胞は、Clonetics(San Diego,CA;Walkerville,MD)から購入した。ABAE細胞は、10%血清および2ng/mlのbFGFを含有するDMEM中で維持した。
bEnd.3,ABAE細胞およびL540Cyリンパ腫以外の全ての腫瘍細胞を、10%ウシ胎仔血清、2mM L−グルタミン、2単位/mlペニシリンGおよび2μg/mlストレプトマイシンを補充したDMEM中で維持した。L540Cy細胞は、同じ添加物を含むRPMI 1640中で維持した。細胞を週に1回継代培養した。0.2% EDTAを含有するPBSにおいて0.125%トリプシンを用いてbENd.3細胞のトリプシン処理を行なった。インビトロ研究については、24ウェルプレートにおいて1mlの培養培地に10×103細胞/mlの密度で内皮細胞を播種して、アッセイでの使用の前に48〜96時間インキュベートした。各々の研究の24時間前に培地を再生した。
リン脂質をn−ヘキサンに50μg/mlの濃度まで溶解した。この溶液の100μlを96ウェルマイクロタイタープレートのウェルに加えた。空気中の溶媒のエバポレーション後に、このプレートを、2mM Ca2+を含有するDPBSに溶解した10%ウシ胎仔血清(結合緩衝液)を用いて2時間ブロックした。
内皮細胞が約70%コンフルエンスに達するまで内皮細胞を増殖させた。PS露出を誘導するために、細胞をH2O2(200μM)を用いて37℃で1時間処置した。コントロールのスライドおよび処置したスライドをCa2+およびMg2+含有DPBSを用いて洗浄して、同じ緩衝液に希釈した0.25%グルタルアルデヒドで固定した。50mMのNH4Clとの5分間のインキュベーションによって過剰なアルデヒド基をクエンチした。リン脂質の検出に対する界面活性剤および有機溶媒の効果を試験するために、いくつかのスライドをアセトンを用いるか(5分)、または1%(v/v)TritonTMX−100を含有するPBSを用いてプレインキュベートした。
リン脂質認識の特異性をさらに、種々のリポソームを用いた競合アッセイによって確認した。リポソームを、5mgの単一のリン脂質を含有するクロロホルムの溶液から調製した。この溶液を窒素下で乾燥して、丸底ガラスフラスコ中に薄層を形成させた。次いで、10mlのTris緩衝液(0.1M、pH7.4)を添加して、フラスコを2分間に5回超音波処理した。9D2またはアネキシンV(6.66nM)を200μg/mlのリポソーム溶液とともに室温で1時間プレインキュベートした。この混合物をリン脂質コーティングしたプレートまたは内皮細胞単層に加えた。異なるリポソームの有無において固定されたリン脂質または細胞表面に対して9D2が結合する能力を上記のように決定した。
10倍モル過剰のN−ヒドロキシスクシンイミドビオチン(Sigma,MO)を用いて精製されたタンパク質を室温で1時間インキュベートすることによって、ビオチン化9D2抗体およびアネキシンVを調製した。遊離のビオチンをPBSに対する透析によって除去した。ビオチン化手順は、いずれのタンパク質のPS結合能力も損なうことはなかった。競合研究について、未改変のタンパク質およびビオチン化タンパク質を10倍モル過剰の未改変のタンパク質と事前混合した。次いで、この混合物をPSコーティングプレートに加えた。結合した試薬を、1:1000に希釈されたストレプトアビジン−HRP結合体によって検出した。競合物の非存在下での各々の試薬のPSへの結合を100%値として採用した。
局在化研究のために、2×107個のL540ヒトホジキンリンパ腫細胞または他の腫瘍タイプの1×107個の細胞をSCIDマウス(Charles River,Wilmington,MA)の右脇腹に皮下注射した。腫瘍を0.4〜0.7cm3の容積まで到達させた。1群あたり最小3匹の動物のを用いた。研究を少なくとも3回繰り返した。
雌性のnu/nuマウスまたはSCIDマウスをCharles Riverから購入した。MDA−MB−231ヒト乳腺ガン細胞を、公表されたプロトコール(Price,1996)に従って乳腺脂肪パッドに移植した。要するに、マウスを麻酔して外胸部にわたって皮膚に5mmの切開を作製した。乳腺パッドを露出させて、0.1mlの生理食塩水に再懸濁した1×107個のMDA−MB−231細胞の注射のための正確な部位を確認した。
9D2またはアネキシンVが凍結組織の切片に直接付与される免疫組織化学技術では、原形質膜の内部小葉構造と外部小葉構造との上の陰イオン性リン脂質の間が識別されない。外部に位置するリン脂質を検出するために、本質的に以前に記載されたような方法を行なった(実施例V;Ranら、1998)。腫瘍保有SCIDマウスに、50μgの9D2もしくはビオチン化9D2抗体、または100μgのビオチン化アネキシンVのいずれかを静脈内注射した。60分後にマウスを屠殺して、その血液循環を放血して、以前に記載されたようにヘパリン処理生理食塩水を用いて灌流させた(Burrowsら、1992)。全ての主な器官および腫瘍を回収して、凍結切片の調製のために急速凍結させた。
局在化した9D2抗体またはアネキシンVを有する構造を、DAB染色した切片上の形態学的外観によって、および凍結組織の連続切片上の汎内皮細胞マーカーMECA32を用いた同時染色によって、血管として同定した。腫瘍の連続切片においてMECA 32、9D2またはアネキシンVによって染色した血管をカウントすることによって、DAB染色した切片上の定量を行なった。9D2抗体、コントロールラットIgMまたはアネキシンVを注射した6匹のマウス由来の各々の腫瘍タイプの6つのスライドを試験した。1切片あたり少なくとも10個の無作為の視野(1視野あたり0.317mm2)を、2人の独立した観察者によって、盲検的にスコア付けした。9D2、アネキシンVまたはMECA32によって染色された血管の平均数および標準誤差を算出した。各々の腫瘍タイプ群において決定した9D2またはアネキシンVの陽性血管の平均数を、同じ腫瘍群におけるMECA32陽性血管の平均数と比較した。9D2またはアネキシンV陽性血管の割合を算出した。
1.9D2抗体およびアネキシンVのリン脂質特異性
9D2抗体は、ELISAにおいて、特異的に陰イオン性リン脂質(PS、PA、CL、PI、PG)を認識して、中性のリン脂質(PE、PCおよびSM)とは有意な反応性を有さなかった(図2A;表8)。ELISAにおけるリン脂質に対する9D2の結合の強度の順序は、PA>PS=CL>PG=PIであった。結合は抗原特異的であった。なぜなら無関係の特異性であるいくつかのコントロールラットIgMでは結合は観察されなかったからである。ELISAプレートに吸着された任意の陰イオン性リン脂質に対する9D2の結合は、任意の陰イオン性リン脂質から調製されたリポソームによってブロックされたが、任意の中性のリン脂質から調製されたリポソームによってはブロックされなかった。
9D2抗体およびアネキシンVがPSに対する結合について競合するか否かを試験するために、PSコーティングしたプレート上でビオチン化タンパク質を用いて、交差ブロック研究を行なった。ビオチン化9D2抗体およびアネキシンVの結合を、それぞれ10倍モル過剰の未改変9D2およびアネキシンVによってブロックした(表9)。しかし、未改変のアネキシンVは、ビオチン化9D2がPSプレートに対して結合する能力に影響しなかった。同様に、未改変の9D2抗体の添加は、ビオチン化アネキシンVがPSプレートに対して結合する能力に影響しなかった(表9)。
b競合物の非存在下でのビオチン化試薬の反応性を100%とした。三連の決定の平均値を示す。SDは、平均値の10%未満であった。
3.細胞表面上に外面化された陰イオン性リン脂質に対する結合
細胞表面に対する9D2抗体およびアネキシンVの結合を、マウスbEnd.3内皮細胞またはウシABAE細胞を用いて試験した。9D2もアネキシンVも、静止条件下でいずれの細胞タイプの非透過性単層にも結合しなかった。このことは、原形質膜の陰イオン性リン脂質のほとんどが細胞質ドメインに対して正常に隔離されることを示す。対照的に、内皮細胞の90〜100%においてアポトーシスを生じる条件下で細胞をTNFαおよびアクチノマイシンDとともにプレインキュベートした場合、強力な染色が観察された。
9D2またはアネキシンVが凍結組織の切片に直接加えられる、直接免疫組織化学技術では、原形質膜の内部小葉構造および外部小葉構造の上の陰イオン性リン脂質の間は識別されない。外側に位置するリン脂質を検出するために、9D2およびアネキシンVを腫瘍保有マウスに静脈内注射して、腫瘍血管に対する局在化を直接免疫組織化学によって決定した。
9D2抗体およびアネキシンVは、この研究に含まれた5つ全ての腫瘍において腫瘍血管に局在した(図4;表10)。腫瘍は以下であった:SCIDマウスの乳腺脂肪パッドにおいて正所性に増殖しているヒトMDA−MB−231乳ガン;皮下で増殖しているヒトL540ホジキン腫瘍;皮下で増殖しているヒトNCI−H358 NSCLC;皮下で増殖しているマウスB16黒色腫、および皮下で増殖しているマウスMeth A線維肉腫。
bアネキシンVの局在化は、ビオチン化アネキシンV注射と、それに続くストレプトアビジン−ペルオキシダーゼ結合体を用いる凍結切片上での検出によって決定された。
c非抗原特異的尿細管染色は、9D2およびコントロール抗体レシピエントの両方で可視であった。
正所性MDA−MB−231乳房腫瘍を保有するマウスにビオチン化9D2抗体、ビオチン化コントロールIgMまたはビオチン化アネキシンVを静脈内注射した二重染色研究を行なった。1時間後、マウスを屠殺して、その腫瘍を取り出して、凍結切片を切断した。次いで腫瘍切片をCy3結合体化ストレプトアビジンを用いて染色して、ビオチン化タンパク質を検出し、FITC結合体化MECA32を用いて染色して血管内皮細胞を検出した。この検出方法では赤および緑によってビオチン化タンパク質および血管内皮細胞を標識した。ビオチン化タンパク質が内皮に結合した場合、集束型画像(converged image)は黄色になる。
腫瘍環境における陰イオン性リン脂質膜転位
腫瘍血管内皮細胞に固有のインビボ表面マーカーとしてのアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質の発見によって、このような分子の転位および外膜発現に対する腫瘍の微小環境の効果をさらに検討するように本発明者らは促された。本実施例は、腫瘍内の条件を模倣する特定の条件に対して細胞内皮をインビトロで暴露することによって、インタクトな生存可能な細胞において、初期に観察されたアミノリン脂質および陰イオン性リン脂質表面発現が再現されることを示す。
1.アネキシンVのヨウ素化
組み換えヒトアネキシンVは、ET12a−Panionic リン脂質1プラスミド(University of Washington,SeattleのJ.Tait博士から入手)で形質転換したE.coliから精製した。タンパク質の純度およびPSに対する結合を、それぞれSDS−PAGEおよびPSコーティングされたプラスチックで確認した。ウサギポリクローナル、アフィニティー精製抗アネキシンV抗体を用いてPSに結合したアネキシンVを検出した。アネキシンVは、Bocci(1964)によって記載されたとおりクロラミンTを用いて125Iで放射性標識した。比活性は、Brandfordアッセイ(1976)で測定した場合、タンパク質1μgあたり約1×106cpmであった。
表11に挙げた濃度のサイトカインまたは増殖因子を用いて内皮細胞を処置した。全ての試薬を10%の血清を含む培地中で希釈して、細胞とともに37℃で24時間インキュベートした。
上記の試薬を用いた処置後に、処置した細胞およびコントロール細胞を、7.1ピコモルの125I標識アネキシンV(200μl/ウェル)を含有する結合緩衝液とともにインキュベートした。室温での2時間のインキュベーション後、細胞を徹底的に洗浄して、0.5MのNaOHに溶解した。0.5mlの全体容積をプラスチックチューブに移して、ガンマカウンターでカウントした。5mM EDTAの存在下で非特異的結合を決定して、実験値から差し引いた。その結果を、1×106個の細胞について正規化した、細胞結合したアネキシンVの正味のピコモルとして表現した。
HUVEC細胞および腫瘍細胞を8ウェルチャンバースライド上で約70%コンフルエンスまで増殖させた。PS曝露を誘導するために、細胞を無血清培地中でH2O2(200μM)で37℃にて1時間処理した。細胞をDPBSで洗浄し、無血清培地中に希釈した2μg/mlの3G4抗体とともに室温で1時間インキュベートした。DPBSで穏やかに洗浄したのち、細胞をPBS中の4%(v/v)パラホルムアルデヒドで15分間固定した。
1.H2O2による誘導
マウスbEnd.3内皮細胞を、50,000細胞/ウェルの初期密度で播種した。24時間後に細胞を、漸増濃度(10μM〜500μM)のH2O2とともに37℃で1時間インキュベートするか、または未処置のままにした。インキュベーションの終わりに細胞を0.2%ゼラチン含有PBSで3回洗浄して、0.25%グルタルアルデヒドで固定した。同一のウェルを抗PS IgMで染色するか、またはトリプシン処理してトリパンブルー排除試験によって生存度について評価した。抗PS染色のために、2%ゼラチンを用いた10分間のブロッキング後に、細胞を2μg/mlの抗PS抗体とともにインキュベートし、続いて抗マウスIgM−HRP結合体を用いて検出した。
トロンビンはまた、PS発現を増大するが、H2O2と同じ程度までではないことが観察された。このデータはまた、本発明者らによって開発されたPS発現の腫瘍誘導モデルの欠くことのできない部分である:正常組織におけるトロンビン誘導性PS表面発現はまた、さらなる凝固物である。なぜなら、PS発現は凝固開始複合体のアセンブリを協調させるからである。
インビトロにおけるマウスbEnd.3またはウシABAE細胞を、多くの腫瘍の微小環境に存在する(Lichtenbeldら、1996;Harrisら、1996)種々の濃度の因子および条件、例えば、低酸素/再酸素化、トロンビン、酸性度、炎症性サイトカインおよび過酸化水素を用いて24時間処置した(表11)。
ABAEおよびbEnd.3細胞をIL−1αまたはTNFαの存在下で低酸素/再酸素化に供した場合、強化されたPSおよび陰イオン性リン脂質露出が観察された。サイトカインの非存在下で、低酸素/再酸素化は、ABAE細胞によるPS露出を、アポトーシス濃度のアクチノマイシンDおよびTNFαで処置した細胞について最大レベルの15%〜17.5%まで増大した。毒性未満の濃度のIL−1αまたはTNFαの存在下で、低酸素/再酸素化は、陰イオン性リン脂質露出をそれぞれ最大の26%および33%まで増大した(図5;表11)。低酸素/再酸素化の非存在下でのサイトカインの効果との比較によって、サイトカインおよび低酸素/再酸素化の組み合わせがPS露出に対して相加作用よりも大きい作用であったことが示される。同様の効果がbEnd.3細胞上で観察された。
H2O2処理した、および未処理のHUVECおよびMDA−MB−435細胞に対する3G4抗体の結合を、フローサイトメトリーによって分析した(図5A)。H2O2処理条件は、上記のように確立し、原形質膜の外面における陰イオン性リン脂質の曝露を誘導した。
アミノホスホリピドが腫瘍脈管構造の安定なマーカーであるという驚くべき知見はまた、抗体−治療剤構築物がガン治療に使用され得ることを意味する。標的剤としての抗体の使用に加えて、本発明者らは、アネキシン、および他のアミノホスホリピド結合タンパク質もまた、治療剤を腫瘍脈管構造に特異的に送達するのに使用され得ると結論付けた。以下のデータは、アネキシン−TF構築物のインビボ投与から生じる抗腫瘍効果を示す。
アネキシンV−tTF結合体を調製し、そして固形腫瘍を有するnu/nuマウスに投与した。この腫瘍は、少なくとも約1.2cm3の腫瘍を形成したヒトHT29結腸直腸腺ガン細胞から形成された。アネキシンV−tTFコアグリガンド(10μg)を静脈内投与し、そして24時間循環させた。生理食塩水で処置したマウスを、コントロールマウスとして別々に維持した。1日の処置期間の後、このマウスを屠殺し、そして放血させ、そしてこの腫瘍および主な器官を分析のために採取した。
アネキシンV−tTF結合体が、HT29腫瘍保有マウスにおいて特定の腫瘍血管凝固を誘導することを見出した。アネキシンv−tTF結合体処置した動物における腫瘍血管の約55%が、1回の注射後に血栓形成した。対照的に、コントロール動物の腫瘍脈管構造において血栓、最小限に現れた。
3SB抗PS抗体の抗腫瘍効果
本実施例は、同系および異種の腫瘍モデルを用いる抗PS抗体の抗腫瘍効果を示す。本研究で用いる3SB抗体は、PS(およびPA)に結合するが、本質的にPEとの反応性は欠く。この抗PS抗体は、血栓および腫瘍壊死を伴った腫瘍血管傷害を生じた。
陰イオン性リン脂質に対する抗体(9D2)の抗腫瘍効果
本実施例は、インビボにおける抗腫瘍研究において、PSおよび他の陰イオン性リン脂質に結合する、9D2抗体の効果を実証する。
2リンパ節における転移
さらなる研究では、9D2抗体を、L540腫瘍を有するマウスに1週あたり3回100μgの用量で腹腔内注射した。週に2回ノギスで腫瘍サイズを測定した。コントロール群に比較した抗腫瘍効果を図7に示す。カッコの数は、1群あたりのマウスの総数あたりの退行した腫瘍を有するマウスの数を示す。
抗PS抗体3G4の抗腫瘍効果
本実施例は、同系および異種の腫瘍モデルにおいて抗PS抗体3G4を用いて、さらなる抗腫瘍効果を実証する。本研究で用いる3G4抗体は、PSおよび他の陰イオン性リン脂質に結合するIgG抗体である(実施例IV)。
同系および異種の腫瘍モデルにおいて3G4の効果を検討した。動物腫瘍処置研究のための一般的プロトコールは以下のとおり行なう。特に相違を示さない限り、これは本出願の研究全体にわたって用いたプロトコールである。
キシラジン(20mg/ml);1ml アセプロマジン(10mg/ml);11ml滅菌水である。投与量は、30分間にわたりIP経路を介して体重20〜30グラムあたり0.1mlである。
同系モデルについては、Meth Aマウス線維肉腫腫瘍細胞を用いた。異種モデルの1つにおいて、ヒトMDA−MB−231乳ガン細胞を、乳腺脂肪パッドに播種した。別の異種モデルでは、細胞を注射することおよび腫瘍を処置の前に500mm3を超えるサイズまで増殖させることによって、大きいヒトホジキンリンパ腫L540異種移植片を樹立した。腫瘍保有マウス(1群あたり10匹)に、コントロールに対して、100μgの3G4抗PS抗体(IgG)を腹腔内注射した。処置は週に3回繰り返した。動物を腫瘍測定のために週に2回モニターした。
CMVに対する抗PS抗体の抗ウイルス効果
驚くべきことに、腫瘍脈管構造からウイルス感染へ分野を切り替えて、本発明者らは次に、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質に対する抗体がまた抗ウイルス効果を発揮する可能性が高いと判断した。本実施例は実際に、サイトメガロ(CMV)感染の処置において3G4抗体を最初に用いて、これが真実であることを示す。
1.インビトロにおけるCMV感染細胞の処置
6ウェルプレート中のヒト二倍体包皮線維芽細胞(HHF−R2)のコンフルエントな単層を、前に記載されたように、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するヒトCMV AD169を用いて、MOI=0.01で感染させた(Bresnahanら、1996)。要するに、この細胞を、1ウェルあたり1mlの総容積でウイルスとともに、37℃で90分間インキュベートした。感染の間、プレートを30分ごとに穏やかにロッキングさせた。感染後、細胞上清を取り出してDMEM/10% FBS/pen−strep(1ウェルあたり2ml)を各々のウェルに添加した。
組み換えCMVは、SV40プロモーターの制御下でGFPを発現する。従って、感染した細胞は、蛍光顕微鏡下で緑になる。これらの研究では、抗体で処置したCMV感染細胞は、2日目、3日目および9日目に蛍光顕微鏡下で観察された。
標準的プロトコールと用いてプラークアッセイを行なった。要するに、凍結細胞細胞懸濁液を37℃で急速に融解して、1000rpmで1分間、遠心分離によって砕片を除去した。細胞上清の種々の希釈物を、6ウェルプレート中のHHF−R2細胞のサブコンルフエントな単層に加えて、その細胞を37℃で90分間インキュベートさせた(このプレートを30分ごとに穏やかにロッキングさせた)。感染後に、細胞上清を取り出して、2mlのDMEM/10% FBSと交換した。4日目に、各々のウェルの上清を取り出して、細胞に0.01%の低融点のアガロース/DMEM/10% FBSを重層した。このプレートを感染後、37℃で、全部で14日間インキュベートさせた。14日目に、感染した単層を10%緩衝化ホルマリンで固定して、メチレンブルーで染色して、プラークを可視化した。
1.3G4がCMVのウイルス伝播を阻害する
3G4がCMV感染および複製に対して阻害性効果を有するか否かを検討するために、コンフルエントなヒト線維芽細胞を、低いm.o.iでCMVを添加する前に、3G4で前処置した。これらの研究において用いられるCMVは、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現する。従って、感染された細胞は、蛍光顕微鏡下で観察された場合に緑になる。
低m.o.iでの抗ウイルス効果に必要な3G4の濃度を決定するために、感染した細胞を、異なる濃度の3G4およびコントロール抗体GV39Gで処置した。図10に示されるように、3G4を100μg/mlおよび50μg/mlで用いて細胞間の伝播の完全な阻害が観察される。細胞を25、12.5および6.25μg/mlの3G4で処置した場合、GFP陽性CMV感染細胞の数が増大される。3G4は、これらのさらに低濃度の一次感染細胞からのウイルス伝播を完全には妨げないが、依然として意味のある抗ウイルス効果を有する。なぜなら、GV39G処置したコントロールウェルに比較して3G4処置したウェルでは、みられるGFP陽性CMV感染細胞はわずかであるからである(図10)。
抗体処置後のウイルスロードを決定するプラークアッセイを行なうことによって3G4の抗ウイルス効果を定量した。このコントロールは、未処置の細胞、GV39G抗体、およびC44抗体を用いるさらなる抗体コントロール、コルヒチンに対するマウスIgG2aアイソタイプ抗体を含んだ。
3という高m.o.i.で感染された線維芽細胞の3G4処置によってまた、ウイルス力価の劇的な低下が生じる。100μg/mlでは、3G4での処置は、コントロールのGV39G処置細胞に比較してウイルス力価の5log10の低下が生じた(図11B)。50μg/mlでは、3G4が、GV39Gに比較して3logまでウイルス複製を阻害した(図11B)。
CMV複製サイクルのどの段階が3G4によってブロックされるかを決定するために、タイミング的な添加研究を行なった。このために、感染後種々の時点で高m.o.i.で感染した線維芽細胞に3G4を加えた。ウイルスロード(細胞および上清の両方において)を標準的なプラークアッセイを用いて定量した。
RSVに対する抗PS抗体の抗ウイルス効果
実施例XIIに示されるCMVに対する劇的な抗ウイルス効果に加えて、本実施例は、呼吸器合胞体ウイルス(RSV)複製の阻害における3つの異なる抗PS抗体の使用を実証する。
1.インビトロにおけるRSV感染細胞の処置
A549細胞を、3つのCoaster 12ウェル組織培養プレートにおいて100%コンフルエンスまで増殖させた。200μLの最小基本イーグル培地を全てのウェルに添加した。抗リン脂質抗体(Ab)を各々のプレートの9つのウェルに添加(100μLに100μg)して、30分後に最初の9ウェルのうちの6つにおける細胞をRSV長型株を含む100μLの容積を1のMOIで用いて感染させた。3つの残りのウェルを感染されていない、抗体処置ウェルのまま残した。抗体を有さない3つの他のウェルを、RSVを上記と同じMOIで用いて感染させた。
プラークアッセイを前に記載の通り行なった(Kischら、1963;Grahamら、1988)。要するに、凍結細胞の細胞上清を37℃で急速融解させた。未希釈の細胞上清から3段の10倍希釈を行なった:10−1、10−2および10−3。各々の希釈の100μLに加えて未希釈のサンプルを、全て3連の80%コンフルエントHep−2細胞株プレートに接種した。プレートを5%CO2,40℃インキュベーターに5日間入れた。5日目に、このプレートを発色させて、ヘマトキシリンおよびエオシンで染色して、各々のウェルにおけるプラークを明らかにした。このプラークを、解剖顕微鏡を用いてカウントして、pfu(プラーク形成単位)/mLにおけるRSVウイルスロードを算出した。
図12に示されるとおり、3SBまたは1B9のいずれかを用いるRSV感染細胞の処置によって、ウイルス複製の対数低下が生じた。感染した細胞を3G4で処置した場合、抗ウイルス効果が、さらに証明された。3G4を用いた処置によって、ウイルス力価において2log10の低下が得られた(図12)。阻害は、CMVで見られるよりも低く、これは3G4の濃度が低かった(25〜50μg/ml)ためである可能性が最も高い。
短鎖抗PS抗体
抗腫瘍因子単独として、腫瘍に対して結合した治療因子を送達するための標的化因子として、および抗ウイルス剤としての使用を含む、本明細書に記載される抗PS抗体の多くの使用を考慮すれば、本実施例は、短鎖(scFv)抗PS抗体を生成するのに適切な技術を記載しており、すなわち、ここではVHドメインおよびVLドメインがペプチドリンカーによって一般に結合される短鎖ポリペプチド鎖に存在する。
細菌ライブラリーの二次ストック(約1×1010クローン)を100μg/mlアンピシリンおよび1%グルコースを含む100ml 2×TYに接種した。これをODが600nmで0.5になるまで、37℃で振盪しながら増殖させた。
20μmolのホスファチジルイノシトールおよび20μmolのビオチン化ホスファチジルセリンを10mlのヘキサンに溶解した。この溶液を、回転エバポレーターを用いてフラスコの表面上に薄層に乾燥させた。2ml PBSを添加して、槽を4℃で30分間超音波処理した。
プレートからの個々のHB2151コロニー(4回の選択後)を、96ウェルプレート中に100μg/mlのアンピシリンおよび1%グルコースを含有する500μl 2×TY中に接種して、37℃で一晩振盪しながら(300rm.)増殖させた。このプレートからの5μlを、1ウェルあたり100μg/mlのアンピシリンを含有する500μl 2×TYを含有する第二の96ウェルプレートに移して、振盪しながら37℃で3時間増殖させた(OD600=0.9)。
4回のパンニング後、以下のクローンはPSプレート上の見込みのあるELISAシグナルを生じて、正確なサイズの挿入物を有する:3E5、3A2、G5、C8、E4および4D5。これらをサブクローニングさせたが、ここではE4は、5つの陽性のサブクローンを有して、4D5は、5つの陽性のサブクローンを有した(表14)。
PSプレートでのELISA
PE結合ペプチド誘導体の合成
本実施例は、腫瘍およびウイルス疾患を処置するのにおける使用のための例示的なPE結合ペプチド誘導体および結合体の設計および合成に関する。例示的なデュラマイシン誘導体の構造は、図13A〜図13Oのパネルに示されており、これは以下の説明に合致する。
0.387mlの0.1M NaHCO3を含有する水に溶解された0.5mg(0.25μmol)のデュラマイシンを0.113mg(0.25μmol)のNHS−LC−ビオチン(Sigma)に添加した。この反応混合物を室温で1時間、次いで4℃で一晩インキュベートさせた。サンプルをシリカカラムにロードして、0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)を用いて洗浄して、0.1%TFAおよび70%CH3CNを用いて溶出させた。この溶出物を収集して、遠心分離によって濃縮した。総収量は0.5mgであった(図13A)。
0.286mlの0.1M NaHCO3を含有する水に溶解された0.5mg(0.25μmol)のデュラマイシンを0.034mg(0.25μmol)の2−イミノチオラン塩酸塩(2−IT)に添加した。この混合物を室温で1時間インキュベートさせた。0.13mg(0.26μmol)のヨードアセチル−LC−ビオチン(Pierce)を添加して、その反応物を室温で1時間、そして4℃で一晩インキュベートさせた。サンプルをシリカカラムにロードして、0.1% TFAを用いて洗浄して、0.1%TFAおよび70%CH3CNを用いて溶出させた。この溶出物を収集して、遠心分離によって濃縮した。総収量は0.5mgであった(図13B)。
0.5mlの0.1M NaHCO3を含有する水に1.9mg(0.94μmol)のデュラマイシンを溶解した。ここに、0.4mg(0.88μmol)のNHS−LC−ビオチン(Sigma)を含有する200μlジメチルホルムアミド(DMF)を添加した。この混合物を室温で4時間インキュベートさせた。10mg(0.17μmol)ニュートラビジン(NA)を含有する1mlをこの反応混合物に添加して、これを室温で2時間、次いで4℃で一晩インキュベートさせた。次いでこの反応混合物を、PBS緩衝液を含むG−25カラム(容積50ml)上にロードさせた。この画分を収集して、SDS PAGE(phastゲル)によって解析した。タンパク質含有画分(7〜16)を一緒にプールして、0.22μmフィルターを通した濾過によって滅菌して、280nmでの吸光度を測定することによって濃度を決定した。総収量は5.1mgであった。
0.61mgの(DLB)4NAを含有するPBS緩衝液を、0.005mgN−ヒドロキシスクシンイミジルフルオレセイン(NHS−フルオレセイン)(Sigma)を含有するDMFに添加した。この混合物を室温で1時間インキュベートした。次いで、この反応物をPD10カラム(10ml)に分画した。(DLB)4NA−Fを、タンパク質含有画分(3および4)に溶出させて、これを一緒にプールして、0.22μmフィルターを通した濾過によって滅菌した。総収量は0.5mgであった(図13D)。
ヒトIgG(HIgG)を最初に以下のとおり精製した:1.3ml HIgG(これは、1mM EDTA、pH9を有するホウ酸緩衝液に100mg/ml HIgG、22.5mg/mlグリシンおよび3mg/mlアルブミンを含んだ)を、FPLC(S200、250ml)カラムに加えた。この画分を収集して、phastゲル上でSDS PAGEによって解析した。単量体のIgGを含む画分(21〜32)を一緒にプールして、0.22μmフィルターを通した濾過によって滅菌した。280nmでの吸光度によって決定される総収量は111mgであった。
1mg(0.7ml)の(DIM)nHIgGを、5μlの、NHS−フルオレセインを含有するDMFに添加した。反応混合物を室温で1時間インキュベートして、PD−10カラムで脱塩した。タンパク質含有画分(2〜3)をプールして、0.22μmフィルターを通した濾過によって滅菌した。総収量は0.9mgであった(図13F)。
[(DIM)nHIgG]2のビオチン化誘導体を合成するために、0.66mg(1ml)の[(DIM)nHIgG]2を8μlの、1mg/mlのNHS−LC−ビオチン(Pierce)を含有するDMFに添加した。この混合物を室温で1時間インキュベートした。次いで、この反応混合物をPD−10カラムで脱塩した。タンパク質含有画分(3および4)をプールして、0.22μmフィルターを通した濾過によって滅菌した。最終の収量は0.46mgであった。
2mg(0.99μモル)のデュラマイシンを、0.5ml 0.1M NaHCO3に溶解して、0.136mg(0.99μmol)の2−ITに添加した。この反応混合物を室温で1時間インキュベートした。その後に、0.483mg(0.95μmol)のヨードアセチル−LC−ビオチン(Pierce)を添加してその反応混合物を室温で1時間インキュベートした。10mg(0.17μmol)のニュートラビジンを含む1mlのH2Oを添加して、4℃で一晩インキュベートした。反応混合物をFPLCによって分画した。3つの異なるピークを収集してプールした:[(DIB)4NA]3(画分17〜23);[(DIB)4NA]2(画分24〜33)および(DIB)4NA(画分35〜48)。全てのサンプルを0.22μmのフィルターを通した濾過によって滅菌した。得られた最終収量は以下であった:0.87mgの[(DIB)4NA]3;1.25mgの[(DIB)4NA]2;および1.83mgの(DIB)4NA(図13H)。
J.023mg(0.3μmol)の(DIB)4NAを、0.9μgのNHS−LC−ビオチン(Pierce)に添加した。この反応物を室温で1時間インキュベートして、次いでPD10カラムで脱塩した。総収量は0.04mgであった(図13I)。
0.5ml 0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した5mg(2.5μmol)のデュラマイシンを、0.319mg(2.6μmol)の1,3プロパンスルトンに添加した。この混合物を4℃で一晩インキュベートした。このサンプルをシリカカラムにロードして、0.1%TFAで洗浄して、0.1% TFAおよび70% CH3CNを用いて溶出させた。この溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した。総収量は5mgであった(図13J)。
0.3ml 0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した1mg(0.497μmol)のデュラマイシンを、0.072mg(0.523μmol)の2−ITに添加した。この反応混合物を室温で1時間インキュベートした。0.125mg(0.49μmol)のSBF−塩化物(Pierce)を添加した。この反応混合物を室温で1時間および4℃で一晩インキュベートした。このペプチドをシリカカラムで精製した。この溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した。総収量は1mgであった(図13K)。
0.4ml 0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した1mg(0.497μmol)のデュラマイシンを、0.109mg(0.592μmol)の2−スルホ安息香酸環状無水物に添加した。この反応物を室温で1時間、4℃で一晩インキュベートした。このペプチドをシリカカラム上で精製した。この溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した。総収量は1mgであった(図13L)。
0.5mlの、0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した0.25mg(0.124μmol)のデュラマイシンを、0.017mg(0.124μmol)の2−ITに添加した。この反応混合物を室温で1時間インキュベートした。次いで、この混合物を0.049mg(0.124μmol)のEllman試薬に添加した。この混合物を室温で2時間および4℃で一晩インキュベートした。250μlの1mg/mlの4−アミノ−5−ヒドロキシ−2,7−ナフタレンジスルホン酸一ナトリウム塩水和物を100μlの1mg/ml 2−ITに添加した。この反応物を室温で1時間インキュベートした。50μlの反応混合物を前の反応物に添加して、室温で1時間インキュベートした。このペプチドをシリカカラムで精製した。溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した(図13M)。
0.5ml 0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した5mg(2.5μmol)のデュラマイシンを、0.356mg(2.6μmol)の1,3−ブタンスルトンに添加した。この混合物を4℃で一晩インキュベートした。このサンプルをシリカカラムにロードして、0.1%TFAで洗浄して、0.1% TFAおよび70% CH3CNで溶出した。この溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した。総収量は5mgであった(図13N)。
0.5ml 0.1M NaHCO3を含有する水に溶解した0.25mg(0.124μmol)のデュラマイシンを、0.017mg(0.124μmol)の2−ITに添加した。この反応混合物を室温で1時間インキュベートした。次いで、この混合物を0.049mg(0.124μmol)のEllman試薬に添加した。この混合物を室温で2時間および4℃で一晩インキュベートした。このペプチドをシリカカラムで精製した。この溶出物を収集して、減圧下での遠心分離によって濃縮した(図13O)。
デュラマイシン誘導体はPEに特異的に結合する
本実施例は、実施例XVにおいて合成されたデュラマイシン誘導体がPSに特異的であり、従って細胞不浸透性の標的化または抗ウイルス剤に対して連結すること、ならびに腫瘍およびウイルス疾患の処置における使用によって設計されたとおり用いることができることが示される。
PE結合ペプチド誘導体の抗ウイルス効果
実施例XIIおよび実施例XIIIに示されるとおり、抗PS抗体によって媒介される抗ウイルス効果に加えて、本実施例は、他の共通のアミノリン脂質PEに特異的に結合するペプチド誘導体の抗ウイルス効果を実証する。
1.インビトロにおけるCMV感染細胞の処置
6ウェルプレートにおけるヒト二倍体包皮線維芽細胞(HHF−R2)のコンフルエント単層を、実施例XIIに記載されるように、MOI=0.01で、緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するヒトCMV AD169を用いて感染させた(Bresnahanら、1996)。この細胞を1ウェルあたりの1.5mlの総容積でウイルスとともに37℃で90分間インキュベートした。感染の間、30分ごとにこのプレートを穏やかにロッキングさせた。感染の後に、細胞上清取り出して、DMEM/10% FBS/pen−strep(1ウェルあたり2ml)を各々のウェルに添加した。
実施例XIIに記載のとおり、組み換えCMVは、SV40プロモーターの制御下でGFPを発現する。従って、感染した細胞は、蛍光顕微鏡下で緑にみえる。これらの研究では、デュラマイシン誘導体で処置したCMV感染した細胞は、4日および6日に蛍光顕微鏡下で観察された。
4日目に、未処理のウェルならびに(DLB)4NAおよび(DIM)nHIgGで処理したウェルに単一の感染したGFP陽性緑色細胞がある(図15、左パネル)。従って、これらのデュラマイシン誘導体でのHHF−R2細胞の処置は、細胞へのウイルスの侵入を阻害しないようである。デュラマイシン誘導体DS−1、DS−2およびDS−3が細胞へのウイルス進入を阻害するといういくつかの前段階的な証拠がある。
3G4抗体の利点
実施例IVに記載のように、本発明者らの固有のプロトコールによって開発された3G4抗体は、文献の抗PS抗体を上回る多くの利点を有するが、これには卓越した抗PS抗体である3SBが挙げられる(Roteら、(1993)。本実施例は、これらの特有の利点を記載する。
3G4はIgG抗体であり、一方3SBはIgMである。IgGクラスの抗体は、高い親和性、インビボにおける低いクリアランス速度、ならびに精製、改変および取り扱いの容易さを含む、IgMを超える多くの利点を有する。IgM抗体である3SBのPS結合の、3G4および別のIgG抗体との比較を図19Aおよび図19Bに示す。
3G4は、PSおよび他の陰イオン性リン脂質を外面化する、活性化された、分裂中の、傷害されたアポトーシスおよび悪性の細胞に結合する。3G4抗体は、インビトロにおいて内皮細胞の増殖を阻害して、静止期細胞と対照的に、分裂している内皮細胞の顕著な選択性阻害を示す。
3G4は、インビボにおいて腫瘍血管内皮細胞の表面に結合する。種々の腫瘍を保有するマウスに静脈内注射した場合、3G4は腫瘍に特異的かつ一貫して局在するが、正常な器官には局在しない。染色は腫瘍血管内皮(図22)、壊死領域および個々の悪性細胞で観察された。腫瘍には、腫瘍内皮および腫瘍細胞の両方の同時の標的を可能にする、3G4についてのマルチ結合部位が存在する。
3G4抗体は、文献で記載される抗リン脂質抗体とは異なる。代表的には、抗リン脂質抗体は、凝固カスケードを妨害する病原性抗体とみなされる。それらは、インビトロにおいて凝固反応を阻害してインビボで血栓を生じる。対照的に3G4、9D2および同様の抗体は、病原性効果のない治療抗体である。
血清の非存在下と同じく血清の存在下で強力にPSコーティングプレートに結合する抗体を同定するためのスクリーニングを用いて、好ましくは所望の抗体が選択されるべきであるという本発明者らの認識から、3G4、9D2および同様の抗体の基部の重要な局面が得られる。この新規な展開によってPSタンパク質および血清タンパク質の複合体を認識する抗体を同定して排除する能力が得られる。なぜならこのような複合体は、抗リン脂質症候群および関連の病態の原因であるかまたはその重要な要因であると考えられるからである。
3G4はマウスにおいて毒性を有さないか毒性が低いという最初の証拠は、3G4が毒性の証拠なしにマウスにおいてハイブリドーマとして増殖するという知見によってもたらされる。また、1mgの精製された3G4が腹腔内に注射された場合、毒性は観察されなかった。
ヒト化3G4抗体(以下の実施例XIXを参照のこと)もまた、安全性研究においてサルに投与され、有意な副作用は観察されていない。ヒト化3G4抗体を、100mg/kgまで単一のボーラスでカニクイザルにIV投与した。これは計算される治療用量(1mg/kg)の100倍である。
3G4抗体はまた、有意な抗ウイルス効果を発揮する。実施例XIIIに示されるとおり、3G4を用いたRSV感染細胞の処置は、3SBを用いて観察される効果よりも優れていた。従って、これらの結果によって、文献における目立った抗PS抗体である3SBを上回る3G4抗体の別の利点が強調される(Roteら(1993))。
3G4抗体、CDR配列およびキメラ
従って3G4抗体は、血管新生阻害、抗腫瘍血管、および抗ウイルス剤の合わせた特性を保有する。細胞分裂、血管新生、腫瘍増殖およびウイルス性感染に対する3G4の阻害活性は、明白な毒性の欠失とともに考慮すれば、血管新生障害、ガン、糖尿病およびウイルス性感染の処置を含む、この抗体についての広範な治療指標を示す。
抗体の可変領域のもとの配列を、3G4抗体を生成するハイブリドーマからRACEによって得て、そしてその配列を確証した。3G4抗体CDR1−3の重鎖(Vh)の可変領域の核酸およびアミノ酸の配列は、それぞれ配列番号1および配列番号2によって提示される。
マウス相補性決定領域およびヒト定常領域を含むキメラ構築物(ch3G4)を生成して、もとのマウス抗体と本質的に同じように挙動することが示された。
インビボでは、ch3G4は、腫瘍血管内皮細胞に局在して、抗腫瘍効果を発揮する。マウスにおいて増殖しているMDA−MB−435ヒト乳ガン細胞におけるch3G4の抗腫瘍効果は、実施例XIに記載されて、図8Gに示される。キメラ抗体を用いるMDA−MB−435腫瘍を有するマウスの処置は、コントロールとは対照的に腫瘍増殖を効率的に遅延させた。
マウス3G4抗体のヒトキメラ(ch3G4)は、ヒトIgG1アイソタイプ(hIgG1)である。ch3G4マウスIgGホモログは、マウスIgG2aアイソタイプ(mIgG2a)を必要とする。この構築物を作製し、試験し、親抗体と本質的に同じようにふるまうことを示した。
ドセタキセルとの併用療法における3G4抗体
本実施例は、3G4抗体および化学療薬ドセタキセルを用いる腫瘍処置のための併用療法に関する。これらの薬剤は、腫瘍脈管構造内皮細胞および腫瘍細胞区画を攻撃するように設計されて、毒性の低い相乗的な処置をもたらす。この結果によって、この併用療法は、処置効率を実際に有意に増強したことが示された。
インビトロでの腫瘍細胞に対する阻害効果について3G4抗体を試験した。腫瘍細胞に対する直接の阻害効果は観察されなかった。従って、3G4抗体の抗腫瘍効果は、Fcドメイン媒介性の免疫エフェクター機能の増強、例えば、抗体媒介性食作用、ADCC、CDCおよびサイトカイン産生の刺激、またはこれらの機構の組み合わせの増強を含む可能性が高い。
コントロールされた研究からの結果は、ドセタキセルが腫瘍脈管におけるPS曝露を増加させることを示す。そのような研究において、マウスのドセタキセル処置は、陰イオン性リン脂質を曝露する腫瘍脈管の割合を35%〜60%増大させた。正常組織の脈管では、ドセタキセルでの全身処置後でさえ、PSの誘導は観察されなかった。
従って、本発明者らは、臨床濃度未満のドセタキセルを用いた内皮細胞および腫瘍細胞の処置が3G4結合を有意に増大することを示した。それらによってまた、3G4抗体が、表面上にPSが露出されている腫瘍細胞のマクロファージ媒介性食作用を促進することが示された。従って、ドセタキセルによって媒介される3G4結合の増大は腫瘍細胞の食作用および3G4抗体のFcドメインによって媒介される他の抗腫瘍効果、例えば、NK細胞の溶解活性を増強して、さらに有効なADCCをもたらす。他の研究によってまた、ドセタキセルを用いた乳ガン患者の処置は血清のIFN−γ、IL−2、IL−6およびGM−CSFサイトカインのレベルの増大、ならびにNKおよびLAK細胞の活性の増強をもたらすことが示されている(Tsavarisら、2002)。
3G4抗体はまた、動物において薬物耐性の乳房腫瘍に対するシスプラチンの活性を増強する。マウスに薬物耐性の乳房腫瘍を接種し、20日目の後に処置した。処置群は、シスプラチン単独、3G4抗体単独、アイソタイプがマッチするコントロール抗体(BBG3)または、3G4抗体と併用したシスプラチンであった。
膵臓癌に対して改善された処置の緊急の必要性が存在する。ヒトにおいて、膵臓癌を有する患者についての全体的な長期生存率は、4%未満である。膵臓癌患者のうちの約70〜80%が、肝臓への転移に起因して治療に失敗し、現在、転移性疾患に対する有効な治療は存在しない。
肺癌を有するマウスの研究において、10Gyの焦点照射は、二重標識研究で示されるように、腫瘍血管内皮におけるPSの曝露を誘導した。処置段階において、照射および3G4抗体単独は、抗腫瘍効果を示した。この場合も、処置モダリティ(すなわち、照射および3G4抗体)の組み合わせは、最も高い抗腫瘍効果を示した。
3G4に加えてドセタキセルで処置したマウス由来の腫瘍はまた、コントロールの腫瘍に比較して異常な量のリンパ球を含んだ。この現象は腫瘍細胞を崩壊させることによる免疫細胞の代表的な化学誘引に相当しているが、これはまた、免疫エフェクター細胞上のFcγRに対するFc結合を通じて媒介された3G4による免疫系の活性化を反映し得る。
(抗PS抗体は、インビボにおいてCMV感染を処置する)
実施例XIIに示されるインビトロのCMVに対する抗ウイルス効果に従い、本実施例は、CMVウイルスのマウスバージョン、mCMVを感染させたマウスの生存の増大が実証される。
(インビボにおいてPE結合ペプチド誘導体はCMV感染を処置する)
実施例XVIIに示されるCMVに対するインビトロの抗ウイルス効果に加えて、本実施例によって、デュラマイシンビオチン誘導体であるDLBがmCMVで感染されたマウスの生存を向上させたことが実証される。
(抗PS抗体は、ウイルス感染した細胞に結合する)
本実施例によって、ウイルス感染が細胞表面でPS露出を誘導することおよび抗PS抗体がウイルス感染した細胞に結合することが示される。FACS解析において実証される細胞表面に対するキメラ3G4抗体の結合の増大によって示されるように、ワクシニアウイルスに感染した細胞はPS陽性になる。
(Pichindeウイルスに対する抗PS抗体の抗ウイルス効果)
CMVおよびRSVに対する抗ウイルス効果に加えて、本実施例によってさらに、抗PS抗体がインビトロでPichindeウイルス感染を阻害することが示される。Pichindeウイルスは新世界(New World)アレナウイルスであって、ヒトでは非病原性であり、ラッサ熱の動物モデルにおいて用いられる。
(PE結合ペプチド誘導体を用いる腫瘍処置)
デュラマイシン誘導体の抗ウイルス効果に加えて、インビトロおよびインビボの両方で、本実施例は、腫瘍脈管構造に対するデュラマイシン誘導体の局在化および関連の抗腫瘍効果を実証する。
ヒトIgG(HIgG)を実施例XVに記載されるように最初に精製した。精製したHIgGを、SIABリンカーを用いてデュラマイシンに連結して、得られた(D−SIAB)nHIgG結合体を精製した。
腫瘍サイズが500mm3に達したとき、上記と同じMethAマウス腫瘍モデルを用いて、100μg(D−SIAB)nHIgGを含有する100μlPBSを、尾静脈を介して注射した。同じ量のヒトIgGをコントロールとして注射した。4時間後、マウスを屠殺して正常な生理食塩水を用いて5分間、1%パラホルムアルデヒドを用いて10分間灌流させた。腫瘍および他の主な器官を切り取って液体窒素中で凍結させた。OCTに埋め込んだ後、組織を10μmの切片に凍結切片化してシラン処理したスライドにおいた。冷アセトン中での10分間の固定後に、ペルオキシダーゼ標識ヤギ抗ヒトIgGを用いてスライドを染色して、デュラマイシンHuIgGの体内分布を検出した。Meca32およびペルオキシダーゼ標識したヤギ抗ラットIgGを用いて組織の血管構造を検出した。
(デュラマイシン結合体の生体分布および特性)
本実施例は、インビトロにおける細胞不浸透性デュラマイシン誘導体の毒性の欠失、インビボで投与されたデュラマイシン誘導体の体内分布、およびデュラマイシン−抗体結合体がマクロファージによるアポトーシス細胞の食作用を増大する能力を実証する。
本発明のデュラマイシン誘導体および結合体は、親のデュラマイシン分子の非特異的な毒性効果を最小にするように設計する。多くの実施例では、これは細胞不浸透性基に対するデュラマイシンの連結によって達成される(実施例XV)。
ヒト乳ガン細胞株MDA−MB−435を増殖させて、対数期に回収して、DPBSに再懸濁した。約107個の細胞を、6〜8週齢の雌性無胸腺ヌードマウスの乳房の脂肪パッドに注射した。100μgデュラマイシン−ビオチンを含む100μl PBSを尾静脈を介して注射した。4時間後、マウスを屠殺して正常な生理食塩水を用いて5分間、1%パラホルムアルデヒドを用いて10分間灌流させた。心臓、肺、肝臓、腎臓、脳、小腸、胸腺および脾臓を含む主な器官を切り取って液体窒素中で凍結させた。OCTに埋め込んだ後、組織を10μmの切片に凍結切片化してシラン処理したスライドにおいた。冷アセトン中での10分間の固定後に、Cy3標識したストレプトアビジンを用いてスライドを染色してデュラマイシン−ビオチン構築物の体内分布を検出した。Meca32およびFITC標識したヤギ抗ラットIgGを用いて組織の血管構造を検出した。
デュラマイシン−抗体結合体(デュラマイシン−C44、DuC44)がアポトーシス細胞の食作用を増大する能力を次に検討した。
腫瘍治療時におけるマクロファージの浸潤
前述の実験に示すように、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質に対する抗体は癌治療に有効である。例えば、3G4抗体は、腫瘍血管に特異的に局在し、腫瘍血管の破壊をもたらし、かつ、複数のマウスモデルにおいて毒性をもたらすことなく腫瘍増殖を遅らせる(実施例XI;実施例XVIII)。本実施例は、腫瘍を抱える動物に対する3G4治療もまた、単球白血球の腫瘍血管内皮に対する結合をもたらし、マクロファージの腫瘍への浸潤を誘発することを示す。
8−10匹の雌性SCIDマウスから成るグループに、2×107個のL540細胞、または同所的に1×107個のMDA−MB−435またはMDA−MB−231細胞を皮下に注入した。BALB/Cマウスに1×106個のMeth A細胞を皮下に注入した。腫瘍を、平均直径0.8−1cm(L540)、0.6−0.7cm(MDA−MB−435)、0.5−0.7cm(MDA−MB−231)、または<0.1cm(Meth A)となるまで増殖させた。次に、マウスを、100μgの3G4抗体、またはコントロール抗体(BBG3)を週に3回2−3週腹腔に投与して処置した。週に3回、腫瘍サイズおよび体重について動物を監視した。コントロールマウスの腫瘍が直径1.5−2cmに達した時動物を屠殺した。
同所性MDA−MB−435およびMDA−MB−231腫瘍を抱えるマウスの3G4による治療は、単球白血球の、腫瘍血管内皮に対する結合、および腫瘍間隙組織への浸潤をもたらした(図6A、図6B、図6C、および6D)。この図において、赤色染色は内皮を示し、緑色染色はマクロファージを示し、青色染色は核を示す。
F(ab’)2断片は腫瘍治療に有効である
アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質に対する抗体、例えば、3G4は、腫瘍治療に有効である(実施例XI;実施例XVIII)。本実施例は、3G4抗体のF(ab’)2断片も、元の3G4抗体と同程度に腫瘍治療に有効であることを示す。
アネキシンV二量体は、モノマーよりも優れて腫瘍血管に局在する
実施例XXVIIおよび実施例XXVIIIは、アミノリン脂質および陰イオン性リン脂質に対する抗体による腫瘍治療におけるマクロファージの役割に関する。これらのデータおよびその他の情報から、本発明人達は、全体発明の内のレセプター本体局面を発展させた。この実施態様を支えるものとして、アネキシンVのホモの二量体を作製したところ、対応するアネキシンVモノマーよりも優れて腫瘍血管に局在することが判明した。
3G4およびβ2GPIのPSに対する協調結合
本実施例は、3G4抗体とPSとの相互作用は、血漿タンパク質、β2−糖タンパク質I(β2GPI)に依存することを明らかにする。3G4はβ2GPIに対しドメインIIにおいて結合するが、このドメインIIは、APS患者から単離された病原性抗体(一般に、β2GPIドメインIを認識する)とは結合しない。データから、PS陽性細胞に対する結合を含むPS結合の強化には、3G4/β2GPIの2価の複合体が必要であることが示された。なぜなら、3G4 Fab’断片はこの活性を持たないからである。PS陽性細胞に対する、3G4/β2GPIの2価複合体の結合は、本発明のFc−β2GPI構築物の使用、すなわち同様に、二量体である該構築物の、PS陽性細胞を標的とし、従って癌およびウイルス感染のような疾患を治療するための使用を支持する。
1.材料
ダルベッコの改変イーグル培養液(DMEM)およびトリプシン/EDTAは、Mediatech,Inc.(Herndon、バージニア州)から入手した。ウシ胎児血清(FBS)、ヒトの正常血清、ラットの正常血清、およびマウスの正常血清は、Biomedia(Foster City、カリフォルニア州)から入手した。ヒトの新鮮血漿は、Carter Blood Care(ダラス、テキサス州)から入手した。血清無添加ハイブリドーマ培養液、Synthechol NS0添加剤、L−α−ホスファチジルセリン(PS)、ウシ血清アルブミン(BSA)、および、ニワトリ卵白由来のオボアルブミン(OVA)は、Sigma Chemical Co.,(セントルイス、ミズーリ州)から入手した。DEAEセルロース、ヘパリン−セファローズ、およびHybond−P膜は、Amersham Biosciences(Buckinghamshire,UK)から入手した。1−パルミトイル−2−ヒドロキシ−sn−グリセロ−3−フォスフォコリン[リゾフォスファチジルコリン(LPC)]は、Avanti Polar Lipids(Alabaster,アラバマ州)から入手した。96ウェルImmulon−1Bおよび−2HBマイクロタイタープレートは、Thermo Lab Systems(Franklin、マサチューセッツ州)から入手した。Tris−HCl勾配SDS−PAGEゲルおよびOpti−4CN基質キットは、Biorad(Hercules,カリフォルニア州)から入手した。8ウェル・ガラスチェンバーは、BD Biosciences(ベッドフォード、マサチューセッツ州)から入手した。
陰イオン性リン脂質PSに結合するよう免疫化された、3G4マウスモノクロナール抗体は、実施例IV、および本明細書の他の実施例に記載される抗体である(また、Ran et al.,2005も参照されたい)。3G4は、もともと、ハイブリドーマ上清において生産されたものであるが、その後、マウスIgG2a異性体に転換され(実施例XIX、D)、現在では、NS0マウス骨髄腫細胞系統において生産されている。
3G4 F(ab’)2は、プロテーアゼ、ペプシンとインキュベーションすることによって作製した。3G4 Fab、およびコントロールFab 7H11(抗アデノウイルス)は、プロテアーゼ、パパインとインキュベーションすることによって作製した。抗体切断産物は全てFPLCにて精製し、SDS−PAGEにて確認した。
ヒトβ2GPI(hβ2GP1)は、事実上前述の通りにヒトの血漿から精製した(Polz et al.,1980;Wurm et al.,1984、なお、引用によりそれぞれを本明細書に特異的に含める)。簡単に言うと、プールされた血漿に過塩素酸(70%)を、最終濃度が1.57%(v/v)となるように加えた。沈殿を捨て、上清を、飽和Na2CO3にてpH7.5に調整し、次いで、50mM Tris,pH8.0に対して十分な透析を行った。この物質を、50mM Tris,pH8.0で平衡させたDEAEセルロースカラムに対して与え汚染物質を除いた。次に、DEAEカラム流出物を、50mM Tris,pH8.0で平衡させたヘパリンセファロース・アフィニティーカラムに与え、結合タンパク質を、1.0M NaClを用いて溶出した。最後に、このβ2GPI調製品をPBSに対して透析し、タンパク質A/Gでさらに精製し、汚染性のIgGを除去した。最終調製品は、非還元性SDS/PAGEおよびクーマシー染色で示されるように、50kDaの所に均一なバンドを含んでいた。
β2GPIの純粋な組み換え全長形態、および欠失形態を作製するために、酵母のシャトル発現ベクターpPIC6αA(Invitrogen)および宿主株Mut+X−33(Invitrogen)を用いた。この発現ベクターは、アルコール(メタノール)オキシダーゼ遺伝子(AOX1)の5’プロモーターおよび3’転写終止配列を含む。ベクターはまた、組み換え異種タンパク質が培養液へ分泌されるようにするために、AOX1プロモーターの下流に、外来cDNAが融合可能な酵母α接合因子シグナル配列を持つ。P.pastorisにおける発現は、哺乳類細胞におけるものと同様の、グリコシル化およびジスルフィド結合形成を実現する。
5’プライマー;5’−GGAATTCGGACGGACCTGTCCCAAGC−3’(配列番号12)
(2)ドメイン1欠失(ドメイン2−5)
5’プライマー;5’−GGAATTCGTATGTCCTTTTGC−3’(配列番号13)
(3)ドメイン1および2欠失(ドメイン3−5)
5’プライマー;5’−GGAATTCGCTCCCATCATCTGC−3’(配列番号14)
(4)ドメイン1−3欠失(ドメイン4−5)
5’プライマー;5’−GGAATTCGTAAAATGCCCATTC−3’(配列番号15)、および、
(5)ドメイン5のみ
5’プライマー;5’−GGAATTCGCATCTTGTAAAGTAC−3’(配列番号16)
全ての断片のPCRにおいて共通の3’プライマー、5’−TTCTAGATTAGCATGGCTTTAC−3’(配列番号17)が用いられた。PCR増幅断片は、α接合因子シグナル配列の直接下流側の、pPICαAのEcoRIおよびXbaI制限部位の間にインフレームに挿入された。C−末端において組み換えタンパク質がc−mycエピトープまたはHisタグに融合することを防止するために、各断片の末端に終止コドンを導入した。プラスミド構築物を、100μg/mlのブラスチシディンの存在下に大腸菌に移し、制限分析とヌクレオチド配列によって確認した。構築物(1)、(2)、(3)、(4)、および(5)によって発現される組み換えタンパク質は、グリコシル化前、それぞれ、約36、29、24、16、および、9kDaのタンパク質をコードした。
ニック入りhβ2GPIは、ヒトの血漿から精製された元のhβ2GPIから前述のようにして調製した。hβ2GPIを、プラスミン被覆ビーズと共に37℃で17時間インキュベートした。ビーズを遠心で取り除き、切断されたタンパク質を含む上清を回収した。精製産物のウェスタンブロット分析により、このニック入りβ2GPI調製品は、プラスミン非含有であり、プラスミンの自己分解産物も含まないことが示された(抗プラスミンまたは抗アンギオスタチン抗体に対して無反応)。N−末端配列分析から、β2GPIのN−末端に対応するもの、および、Lys317/Thr318切断部位に生成された新規配列から成る2個のN−末端が明らかにされた。
アッセイは下記のようにして実行した(さらにRan et al.,2005を参照;なお、この文献を引用により本明細書に特異的に含める)。PS−塗布Immunlon 1Bマイクロタイタープレートを1%OVA(w/v)において一晩ブロックした。翌日、血清含有または血清非含有上清から精製した3G4について、初期濃度13.33nMから2倍ずつの連続希釈液を調製した。希釈は、1%OVA、または10%の、ウシ、ヒト、ラット、または、マウスの非加熱不活性化血清を用いて行った。プレートを37℃で1時間インキュベートし、3G4の結合を検出した。ELISA実験は全て少なくとも3回実行した。
アッセイは、前述の通りに、ただし下記の改変を加えて行った。hβ2GPI、ニック入りhβ2GPI、または組み換えhβ2GPIペプチドを、96ウェルImmunlon 2HBマイクロタイタープレート上に10μg/mlの濃度で塗布し一晩置いた。次に、プレートを、1%OVAに室温で1時間浸してブロックした。3G4、ch3G4、または抗β2GPIを、1%OVAにて13.33nMの初期濃度に希釈し、2倍ずつの連続希釈を調製した。プレートを37℃で1時間インキュベートし、抗体結合を検出した。ELISA実験は全て少なくとも3回実行した。
タンパク質サンプルは、非還元性SDSサンプルバッファーにおいて95℃で5分間加熱した。次にサンプルを、Tris−HCl 4−15%勾配のSDS−PAGEゲルに負荷し、Mini Protean II装置(Biorad)を用いて分離した。分離されたタンパク質をPVDF膜に移し、3%BSA(w/v)で一晩ブロックした。膜を、3%BSAにおいて1μg/mlに希釈した、抗β2GPI、3G4、またはコントロールマウスIgGによって探査し、十分に洗浄し、ペルオキシダーゼ標識ヤギ抗マウスIgGとインキュベートした。膜を、Opti−4CN基質キットを用いて現像した。
成熟ウシ大動脈内皮(ABAE)細胞を、10%FBSおよび2mM L−グルタミンを添加したDMEMにおいて維持した。ABAE細胞を、0.25%トリプシン/0.02%EDTAに短時間暴露することによって、下集密状態の培養体から取り出し、8−ウェル・チェンバースライドに、2×104細胞数/ウェルとなるように撒いた。一晩培養後、細胞をPBSで穏やかに洗浄し、200μMリゾフォスファチジルコリン(LPC)で処理してPS露出を誘発した。LPC−処理は、10%FBS、または10%正常マウス血清(MS)のいずれかにおいて、3G4、ch3G4、またはコントロールIgGの存在下に37℃で30分実行した。LPC−処理を10%MSで実行する場合、hβ2GPIを、補因子として加えた。これは、そうしないと、3G4/ch3G4が、MS中のPSに結合できないからである。
抗体結合面積は、画像中の輝いているピクセルの数を定量することが可能な、MetaVue画像分析ソフトウェアを用いて求めた。FITC蛍光画像を用いて抗体結合を定量した。DAPI蛍光の対応画像を用いて、視野に存在する細胞の数についてFITC画像を正規化した。小さいFITC/DAPI比は、小さい抗体結合面積を示し、一方、大きいFITC/DAPI比は、大きい結合面積を示す。FITC/DAPI比は、選択された条件下における抗体結合の基礎量に対する、抗体結合面積の増減を定めるのに用いられた。各分析には200×倍率の、5枚の画像を用いた。データは、標準偏差を表す誤差バー付きの、FITC/DAPI平均相対比として表した。
1.3G4は、PS−塗布マイクロタイタープレートに結合するのに血清因子を必要とする
血清含有培養液(SCM)、または血清非含有培養液(SFM)から精製した3G4抗体は、連続希釈を10%FBSで行った場合、PS−塗布マイクロタイタープレートに結合する(図9A、実線)。一方、連続希釈を1%OVA(ウシ血清タンパク質を欠如する)で行った場合、SFMから精製した3G4はPSに結合しない(図9A、点線、黒四角)。この所見は、ウシ血清に存在するある因子が、3G4とPSの間の相互作用を仲介することを示す。
他の哺乳動物種由来の血清が、3G4とPSの間の相互作用を仲介可能かどうかを決めるために、3G4の連続希釈を、10%マウス、ラット、ヒト、またはその他の血清で行った。3G4は、ウシ血清の存在下と全く同様に、ラットおよびヒト血清の存在下にPSに結合した(図9B)。しかしながら、3G4は、マウス血清の存在下ではPSに結合しなかった(図9B)。別の実験で、3G4は、ハムスター、フェレット、モルモット、ウサギ、およびサルの血清の存在下ではPSに結合した。従って、3G4によって認識される血清タンパク質のエピトープは、マウスを除き、試験した全ての哺乳動物種において保存されている。
β2GPIは、五つのドメインを持つが、その内の第5ドメインが、陰イオン性リン脂質に対する結合に与る。β2GPIのどのドメインが3G4抗体によって認識されるかを決めるために、種々のドメイン構造を持つ組み換えヒトβ2GPI構築物を作製し、全長のhβ2GPI組み換え体と共に調べた。これらのドメイン構築物は、N−末端からの連続短縮によって作製したので、各N−末端ドメインが下記のように順に欠如する。すなわち、全長hβ2GPI組み換え体は、ドメインI−Vを含む;ドメインIを欠失させたhβ2GPIはドメインII−Vを含む;ドメインIおよびIIを欠失させたhβ2GPIはドメインIII−Vを含む;ドメインI、II,およびIIIを欠失させたhβ2GPIはドメインIV−Vを含む;および、ドメインI、II、III、およびIVを欠失させたhβ2GPIはドメインVのみを含む。
β2GPI塗布マイクロタイタープレート使用による抗−β2GPI抗体結合の特徴解明は、タイプや、場合によってはマイクロタイタープレートのロットにまで依存して観察される不一致のために問題が多かった(de Laat et al.,2004a)。さらに生理的な条件下で上記所見を確かめるために、生細胞結合アッセイを開発した。このアッセイは、膜破壊剤であるリゾフォスファチジルコリン(LPC)による処理によってPS露出を誘発した後、内皮細胞膜表面に対する抗体の結合を検出し、測定する。
PS露出内皮細胞、および他の陰イオン性リン脂質に対するβ2GPIと3G4(およびch3G4)の協調結合にはβ2GPIの脂質結合領域が必要であることを確かめるために、「ニック入り」hβ2GPIによる生細胞結合アッセイを行った。ニック入りhβ2GPIは、ドメインVの脂質結合領域内におけるプラスミン介在性切断のために、PSおよび他の陰イオン性リン脂質に結合することができない(Hunt et al., 1993; Hunt and Krilis, 1994)。
Fc−β2GPIの調製と特徴解明
本実施例は、Fc−β2GPI構築物の調製および特徴解明に関する。この構築物では、マウスIgG2aのFc領域が、完全長のマウスのβ2GPI(ドメインI−V)に結合されて、マウスFc−β2GPI、すなわちFc−mβ2GPIを生成する。このマウスIgG2a Fcは、二量体形成ドメイン、およびエフェクター機能付与ドメインとして用いられる。得られたFc−β2GPIの二量体構築物は、いずれもPSを露出させる、腫瘍血管およびウイルス感染細胞に対する標的輸送を含む、様々な用途を持つ。Fc領域を用いる利点は、Fc−β2GPI構築物は、宿主の免疫システムによって攻撃の対象とされる標的細胞をマークすることができることである。
各種Fc−β2GPI構築物が設計されてきたけれども、本実施例の、例示のFc−β2GPI(Fc−mβ2GPI)構築物は、N−末端としてマウスのFc領域を用い、C−末端としてマウスのβ2GPIのドメインI−Vを用いる。このようにして、Fc−β2GPIは、2個の、全長マウスβ2GPIタンパク質のN−末端に結合した、マウスIgG2a由来の、ジスルフィド結合ヒンジ領域、および、Fc領域の2個のCH2およびCH3ドメインを含む(図16)。
Fc−mβ2GPIは、PS塗布プレートの上でPSに結合が可能であった。PSをコートさせたマイクロタイタープレートを用い、Fc−mβ2GPI細胞培養上清(#8および#18)が、濃度依存的にPSに結合することが確かめられた(図20)。
β2GPI二量体は、PS露出内皮細胞に結合する
実施例XXXに記載される結果に従い、さらに、実施例XXXIに記載される情報の正当性を跡づけるために、本実施例は、β2GPIの二量体は、3G4抗体の不在下でもPS露出内皮細胞に結合することを示すデータを提供する。
Claims (17)
- 2個のβ2−糖タンパク質I(β2GPI)ポリペプチドに、共有結合を介して、組換え発現により融合タンパク質として、または、ペプチドリンカーもしくは化学的リンカーを介して作動可能に結合した抗体Fc領域を含む構築物であって、
該β2GPIポリペプチドの各々は、β2GPIのインタクトなドメインVを少なくとも含み、該β2GPIポリペプチドは、該Fc領域に結合された場合に、ホスファチジルセリンに結合し、そして、該Fc領域は、抗原結合領域、抗原結合ドメインまたは抗原結合断片を含まない、構築物。 - 前記β2GPIポリペプチドが、それぞれ、少なくとも、β2GPIのインタクトなドメインVと、β2GPIの他の4つのドメインのうちの1つ以上を含む、請求項1に記載の構築物。
- 前記β2GPIポリペプチドが、それぞれ、少なくとも、β2GPIのインタクトなドメインVと、β2GPIのドメインIを含む、請求項2に記載の構築物。
- 前記β2GPIポリペプチドが、それぞれ、β2GPIのドメインI、ドメインII、ドメインIII、ドメインIV、およびインタクトなドメインVを含む、請求項2に記載の構築物。
- 前記β2GPIポリペプチドが、それぞれ、ヒトのβ2GPIポリペプチドである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の構築物。
- 前記抗体Fc領域が、ヒトのIgG1(γ1)抗体由来のFc領域またはヒトのIgG3(γ3)抗体由来のFc領域である、請求項1〜5のいずれかに記載の構築物。
- 前記構築物が、少なくとも1つの診断剤、画像化剤または治療剤に作動可能にさらに結合されている、請求項1〜6のいずれかに記載の構築物。
- 前記構築物が、少なくとも1つの抗脈管形成剤、抗癌剤、または抗ウイルス剤に作動可能にさらに結合されている、請求項7に記載の構築物。
- 治療に用いるための、請求項1〜8のいずれかに記載の構築物を含む、組成物。
- 癌を治療するための、請求項1〜8のいずれかに記載の構築物を含む、組成物。
- 前記組成物が、第2の治療剤または抗癌剤と組み合わせて、あるいは、放射線療法と組み合わせて使用するためのものである、請求項10に記載の組成物。
- ウイルス感染またはウイルス疾患を治療するための、請求項1〜8のいずれかに記載の構築物を含む、組成物。
- 前記組成物が、第2の治療剤または抗ウイルス剤と組み合わせて使用するためのものである、請求項12に記載の組成物。
- 癌を治療するための医薬の製造における、請求項1から8のいずれか1項に記載の構築物の使用。
- 前記医薬が、第2の治療剤または抗癌剤と組み合わせて、あるいは、放射線療法と組み合わせて使用するためのものである、請求項14に記載の使用。
- ウイルス感染またはウイルス疾患を治療するための医薬の製造における、請求項1から8のいずれか1項に記載の構築物の使用。
- 前記医薬が、第2の治療剤または抗ウイルス剤と組み合わせて使用するためのものである、請求項16に記載の使用。
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