JP5306564B2 - 一本鎖多抗原結合分子並びにその製造方法および使用 - Google Patents
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Description
本発明は、ペプチドを介して順々にともに連結された、VH-VL構築体の形態で連結された免疫グロブリンの重鎖および軽鎖の種々の可変ドメインを有する一本鎖多抗原結合分子、ならびにその製造方法および医薬または診断補助薬としての使用に関する。
2つの異なる抗原、例えば、腫瘍細胞表面抗原とエフェクター分子を認識する二重特異性抗体は、実験的免疫療法において広く使用されている(Fanger et al., Crit. Rev. Immunol. 12, 101-124 (1992); van de Winkel et al., Immunol. Today 18, 562-564 (1997))。二重特異性抗体により補充されるエフェクター機能体としては、例えば、細胞障害性細胞や食細胞、補足成分、サイトカイン類や血栓溶解酵素および繊維素溶解酵素などの体内で自然に生じるもの、ならびに例えば、毒素、前駆薬剤変換酵素および放射性核種などの外生エフェクター分子が挙げられる。このように、例えば、ホジキン腫瘍結合抗原CD30および異種移植腫瘍におけるT細胞抗原CD3やCD28に対する二重特異性抗体の注入は、細胞障害性T細胞の取り込みと刺激をもたらし、次いで、殺腫瘍活性の誘導をもたらす(Renner et al., Science 264, 833, 1994)。もう1つの試みでは、CD30に対する二重特異性抗体とアルカリ性ホスファターゼを用いて腫瘍部位に酵素を補充し、かくして、無毒の薬剤前駆体を有毒薬剤へと変換させた(Sahin et al., Cancer Res. 50, 6944-6948, 1990)。
2つのVH(A)-VL(B)およびVH(B)-VL(A)鎖はもはや物理的には結合しないので、ホモおよびヘテロ二量体が同じ程度で生産される可能性があり、これらがヘテロ二量体のために必要な極めて精巧な精製方法をなす。さらに、scFV断片に関してすでに示されたように、この二量体の解離が起こる(Glockshuber et al., Biochem. 29, 1362-1367 (1990))。この問題を解決するために、ジスルフィドで安定化させた「ジアボディー」(FitzGerald et al., Protein Engin. 10, 1221-1225, 1997)または「ノブ・イントゥー・ホール・ジアボディー(knob into hole diabodies)」(Zhu et al., Protein Sci. 6, 781-788, 1997)が開発された。しかしながら、それらの製造はかなりの複雑さを伴う。さらに、二重特異性「ジアボディー」の遺伝子工学的発現には、シグナル配列と各々の鎖についてリボソーム結合部位が必要であり、これが極めて煩雑である。さらに、等モル量でない可変ドメインが発現する可能性があり、このことが機能的でないホモ二量体の割合を増す。
a)第1の特異性(A)を有する免疫グロブリンの重鎖の可変ドメイン(VH)およびその機能的部分、
b)第2の特異性(B)を有する免疫グロブリンの軽鎖の可変ドメイン(VL)およびその機能的部分、
c)特異性(B)を有する免疫グロブリンの重鎖の可変ドメイン(VH)およびその機能的部分、および
d)特異性(A)を有する免疫グロブリンの軽鎖の可変ドメイン(VL)およびその機能的部分、
(ここで、VHおよびVLドメインはVH-VL構築体またはVL-VH構築体の形態で連結し、かつ、この2つのVH-VL構築体はペプチド(P)を介して連結している)を含んでなる一本鎖多抗原結合分子である。
内皮細胞で活性化されるプロモーターおよびアクチベーター配列としては、例えば、下記タンパク質:脳特異的内皮グルコース1輸送体、エンドグリン、VEFG受容体1(flt-1)、VEGF受容体2(flk-1, KDR)、til-1、またはtil-2、B61受容体(Eck受容体)、B16、エンドセリン、特にはエンドセリンBまたはエンドセリン1、エンドセリン受容体、特にはエンドセリンB受容体、マンノース6-リン酸受容体、フォンビルブラント因子(von Willebrand factor)、IL-α、IL-1β、IL-1受容体、血管細胞接着分子(VCAM-1)をコードする遺伝子由来の遺伝子調節配列、あるいは内皮細胞で優先的にまたは選択的に活性を有する転写因子の結合部位がオリゴマー化したものからなる合成アクチベーター配列がある。それらの一例は、その結合部位がエンドセリン1遺伝子の5'-TTATCT-3'である、転写因子GATA-2である。
腫瘍治療のための標的細胞は、例えば、増殖内皮細胞または内皮細胞近傍のストロマ細胞および筋細胞、あるいは腫瘍細胞または白血病細胞であり、用いられるプロモーターは、例えば、内皮細胞特異的かつ細胞周期特異的、または細胞非特異的または筋細胞特異的かつ細胞周期特異的、または腫瘍細胞特異的(固形腫瘍、白血病)かつ細胞周期特異的プロモーターであり、用いられるエフェクターは、例えば、下記遺伝子である:
細胞増殖阻害剤の遺伝子は、例えば、網膜芽細胞腫タンパク質(pRb=p110)または関連のp107およびp130タンパク質の遺伝子である。網膜芽細胞腫タンパク質(pRb/p110)および関連のp107およびp130タンパク質はリン酸化により不活性化させる。好ましく用いられると考えられる細胞周期阻害剤の遺伝子は、発現タンパク質の不活性化部位に対して突然変異を有し、その機能がそれによって損なわれることのないものである。これらの突然変異の例が、p110について記載されている。p107タンパク質またはp130タンパク質のDNA配列も、同様の方法で変異する。P53タンパク質の遺伝子もまた適している。p53タンパク質は、例えばMDM2のような特異的なタンパク質と結合することによるか、または脱リン酸化されたC末端セリンを介してp53がオリゴマー化するかのいずれかにより、細胞内で不活性化される。このように、C末端でセリン392によりトランケートされたp53タンパク質のDNA配列を使用することが好ましい。さらに適した遺伝子としては、p21(WAF-1)の、p16タンパク質の、他のcdk阻害剤の、GADD45タンパク質またはbakタンパク質の遺伝子がある。
自己免疫疾患および炎症の治療のための標的細胞としては、例えば、増殖性内皮細胞またはマクロファージおよび/またはリンパ球、あるいは骨膜細胞があり、用いられるプロモーターは、例えば、内皮細胞特異的かつ細胞周期特異的、またはマクロファージおよび/またはリンパ球特異的および/または細胞周期特異的、または骨膜細胞特異的および/または細胞周期特異的プロモーターであり、用いられるエフェクターには、例えば、下記遺伝子がある:
アレルギー治療のための遺伝子としては、例えば、IFNβ、IFNγ、IL-10、IL-4に対する抗体または抗体断片、可溶性IL-4受容体、IL-12またはTGFβの遺伝子がある。
血球細胞の欠陥形成の治療のための標的細胞としては、例えば、造血系の増殖性未熟細胞または造血細胞近傍のストロマ細胞があり;用いられるプロモーターは、例えば、造血細胞に特異的であり、かつ/または細胞周期特異的、または細胞非特異的かつ細胞周期特異的なプロモーターであり、用いられるエフェクターは、例えば、下記遺伝子である:貧血症治療のための遺伝子としては、例えば、エリトロポエチンの遺伝子がある。
神経系損傷の治療のための標的細胞としては、例えば、グリア細胞または増殖性内皮細胞があり、用いられるプロモーターは、例えば、グリア細胞特異的かつ細胞周期特異的、または内皮細胞特異的かつ細胞周期特異的、または非特異的かつ細胞周期特異的プロモーターであり、用いられるエフェクターは、例えば、下記遺伝子である:
ニューロン成長因子遺伝子としては、例えば、FGF、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィン-3(NT-3)、ニューロトロフィン-4(NT-4)または繊毛神経栄養因子(CNTF)の遺伝子がある。
血液凝固および循環系障害の治療のための標的細胞としては、例えば、内皮細胞、増殖性内皮細胞、内皮細胞の近傍にある体細胞および平滑筋細胞またはマクロファージがあり、用いられるプロモーターは、例えば、細胞非特異的かつ細胞周期特異的プロモーター、または内皮細胞、平滑筋細胞またはマクロファージ特異的かつ細胞周期特異的プロモーターであり、用いられるエフェクターは、例えば、下記遺伝子である:
凝固を阻害または繊維素を溶解する遺伝子としては、例えば、組織プラスミノーゲンアクチベーター(tPA)、ウロキナーゼ型プラスミノーゲンアクチベーター(uPA)の遺伝子、tPAとuPAのハイブリッドの遺伝子、タンパク質C、ヒルジンの遺伝子、例えば、C-1S阻害剤のようなセリンプロテナーゼ阻害剤(セルピン)、α1-抗トリプシンまたは抗トロンビンIIIの遺伝子、または組織因子経路阻害剤(TFPI)の遺伝子がある。
接種用標的細胞としては、例えば、筋細胞またはマクロファージおよび/またはリンパ球があり、用いられるプロモーターは、例えば、非特異的かつ細胞周期特異的、または標的細胞特異的かつ細胞周期特異的プロモーターであり、用いられるエフェクターは、例えば、感染症の予防のための遺伝子がある。
細胞増殖抑制作用、アポトーシス作用または細胞障害作用を有するタンパク質をコードする遺伝子、または抗ウイルスまたは細胞障害性物質の前駆体を、活性物質へと切断する酵素をコードする遺伝子。
癌胎児性抗原(CEA)および大腸菌β-ガラクトシダーゼなどの抗原を認識するタンパク質の例を用いる一本鎖二価抗原結合タンパク質の製造方法を記載する。
LacZプロモーター
細菌リボソーム結合構造体(AAGGAG)
細菌シグナル配列pelB(Power et al., Gene 113, 95-99(1992))
VH抗CEA(Kontermann et al., Immunotechnol. 3, 137(1997))
リンカーGGGS(配列番号8)(Kontermann et al., (1997))
VL抗β-ガラクトシダーゼ(Kontermann et al., (1997))
結合ペプチドGGGGSGGRASGGGGS(配列番号2)
VH抗β-ガラクトシダーゼ(Kontermann et al., (1997))
リンカーGGGGS
VL抗CEA(Kontermann et al., (1997))
抗体9E10 EQKLISEEDLN(配列番号9)のMycエピトープ(Munro & Pelham, Cell 46, 291-300(1986))
-IMACによるポリヒスチジンHHHHHH(配列番号10)精製物(Kontermann et al., (1997))
この構築体の結合は、種々のDNA配列の末端におけるPCR増幅により包含された適切な制限部位により可能となる(Kontermann et al., Immunotechnol. 3, 137(1997))。
VK-NotFor:5'-TTG TTC TGC GGC CGC CCG TTT CAG CTC CAG CTT GGT GCC AGC ACC-3'(配列番号11)、
scDb-AscBack:5'-TGC ATG CTA GGG CGC GCC TCG GGC GGA GGT GGC TCA CAG GTG CAG CTG GTG CAA TCT GG-3'(配列番号12)、
scDb-AscForK:GCT CGG TAA GGC GCG CCC ACC GCT GCC ACC GCC TCC ACC TAG GAC GGT CAG CTT GGT CCC-3'(配列番号13)および
pelB-Metminus:5'-TTA CTC GCG GCC CAG CCG GCC ACG GCC CAG GT-3'(配列番号14)を用いて行った。
真核細胞における発現のためには、一本鎖二価抗原結合タンパク質のコーディング領域を真核細胞発現ベクター(pSecTagA, Invitrogen)中にクローン化し、細菌シグナル配列は、すでにベクター中に存在するIg-κシグナル配列と置換しておいた。
in vitroにおいて一本鎖二価抗原結合タンパク質を産生するHEK293細胞およびCEA陽性LoVo細胞を共存培養することにより、補充を検討した。このために、まず、本発明のタンパク質を産生する細胞をLoVo細胞とともにトランスウェル細胞培養ディッシュ(Costar)中で培養し、膜により2つの細胞ラインを分離した。2日後にβ-ガラクトシダーゼ(10μg/ml)を加え、基質X-Galを加えることによりその補充を検出した。一本鎖二価抗原結合タンパク質を産生する細胞との共存培養時には特異的染色が認められたが、非トランスフェクトHEK293細胞を用いる対照実験においては染色は認められなかった。
一本鎖二価抗原結合タンパク質の細胞内発現のために、一本鎖二価抗原結合タンパク質遺伝子のDNAを種々のプライマーを用いて増幅する。
小胞体に局在する一本鎖二価抗原結合タンパク質(ER-scDAP)。このためには、遺伝子の3'末端にER保持シグナル(SEKDEL)を挿入するプライマーが使用される。
Claims (20)
- 下記構成要素:
(a)第1の特異性(A)を有する免疫グロブリンの重鎖の可変ドメイン(VH)、
(b)第2の特異性(B)を有する免疫グロブリンの軽鎖の可変ドメイン(VL)、
(c)特異性(B)を有する免疫グロブリンの重鎖の可変ドメイン(VH)、および
(d)特異性(A)を有する免疫グロブリンの軽鎖の可変ドメイン(VL)、(ここで、VHおよびVLドメインはVH(A)-L-VL(B)-P-VH(B)-L-VL(A)構築体の形態で連結し、特異性(A)および(B)が異なり、ペプチドリンカー(L)はそれぞれ独立して1〜5個のアミノ酸長を有し、かつペプチド(P)は12〜20個のアミノ酸長である)を含んでなる一本鎖多抗原結合分子。
- 該分子がさらなる構成要素として1以上のエフェクター(E)を含んでなる、請求項1に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- エフェクター(E)がコネクター(B)を介して該分子に連結されている、請求項2記載の一本鎖多抗原結合分子。
- コネクター(B)がプロテアーゼ切断配列、好ましくはPSA、カテプシン、プラスミノーゲン、および/またはプラスミノーゲンアクチベーター切断配列を含んでなる、請求項3記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 第1の特異性(A)が分析すべき分子に向けられ、かつ、第2の特異性(B)が分析物質(analyte)に向けられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 第1の特異性(A)が分析すべき分子に向けられ、第2の特異性(B)が別の分析すべき分子に向けられ、かつ、エフェクター(E)が分析物質である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- ペプチド(P)および/またはエフェクター(E)がフゾジェニックペプチド(fusogenic peptide)を含んでなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 第1の特異性(A)が標的細胞に向けられ、かつ、第2の特異性(B)がベクターに向けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- ベクターが核酸、陽イオンペプチド、タンパク質、陽イオン脂質、陽イオンポリマー、陽イオンポルフィリン、またはAdV、AAV、ワクシニア、RSV、HSV、インフルエンザおよびレンチウイルスベクターからなる群より選択される、請求項8記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 第1の特異性(A)が、細胞膜に、特にリンパ球、マクロファージ、単球、顆粒球、造血細胞、内皮細胞、平滑筋細胞、横紋筋細胞、上皮細胞、肝細胞、腎細胞、グリア細胞、支持組織の細胞、腫瘍細胞または白血病細胞に、あるいは細胞外マトリックスの、補体系の、凝固系の、キニン系の、血漿の、支持組織のタンパク質に、あるいはサイトカイン類またはケモキニン類に、あるいは内または外毒素に、あるいは医薬、特にジギタリスに、および/または、特に細菌、ウイルスおよび/または病原寄生生物などの病原体に向けられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 第2の特異性(B)が、細胞膜に、特にリンパ球、マクロファージ、単球または顆粒球に、サイトカイン類、ケモカイン類または成長因子に、補体系のタンパク質に、凝固系のタンパク質に、繊維素溶解タンパク質に、不活性な薬剤前駆体を標的構造に対して活性のある、特に細胞障害性である、薬剤へと変換することができる酵素に、ペプチドホルモンまたはステロイドホルモンに、免疫グロブリンの不変部分に、特にヒスタミン、セロトニン、ロイコトリエン、プロスタシクリンまたはキニンなどの伝達物質に、病原体に、腫瘍細胞に、内または外毒素に、医薬、特にジギタリスに向けられる、請求項1〜4および10のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- エフェクター(E)が、トランスメンブランドメイン、糖リン脂質アンカー、受容体のリガンド結合部分、受容体のリガンドまたはリガンドの受容体結合部分、ペプチドホルモン、サイトカイン、成長因子、成長因子阻害剤、ケモカイン、インターフェロン、伝達物質、循環に作用するペプチド、不活性な薬剤前駆体を活性のある薬剤へと変換する酵素;凝固を活性化または阻害するタンパク質;繊維素溶解を活性化または阻害するタンパク質;補体系を活性化または阻害するタンパク質;免疫グロブリンの1以上の不変ドメイン;細胞障害ペプチド;別の一本鎖、一価または多価、特に二抗原結合分子;腫瘍抗原または、例えば、細菌抗原またはウイルス抗原などの病原体の抗原;システインおよび/またはジ-または多量体形成ペプチドを含んでなるペプチドから選択される、請求項1〜4、10および11のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子をコードする核酸。
- 請求項13記載の核酸を含んでなるベクター。
- 請求項13記載の核酸、もしくは請求項14記載のベクターを含んでなる細胞。
- 請求項15記載の細胞を培養した後、必要であれば、発現産物を単離する、一本鎖多抗原結合分子の製造方法。
- 請求項1〜4および10〜12のいずれか1項に記載の一本鎖多抗原結合分子、請求項13記載の核酸、請求項14記載のベクター、または請求項15記載の細胞を含んでなる医薬。
- 請求項5または6に記載の一本鎖多抗原結合分子を含んでなる診断補助剤。
- 腫瘍、自己免疫疾患、炎症性疾患、血液の、特に血液凝固および/または循環系の疾患、神経系疾患および/または感染症の治療または予防に使用するための請求項17に記載の医薬。
- 腫瘍、自己免疫疾患、炎症性疾患、血液の、特に血液凝固および/または循環系の疾患、神経系疾患および/または感染症の診断に使用するための請求項18に記載の診断補助剤。
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