JP5340724B2 - 神経成長因子アンタゴニストを投与することによって骨関節炎疼痛を治療するための方法とそれを含有する組成物 - Google Patents
神経成長因子アンタゴニストを投与することによって骨関節炎疼痛を治療するための方法とそれを含有する組成物 Download PDFInfo
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Description
本出願は、その全体において参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願番号11/104,248(2005年4月11日出願)の優先権利益を特許請求する。
本発明は、抗NGF抗体(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)に関する。さらに本発明は、抗体のようなアンタゴニストの、術後疼痛、慢性関節リウマチ疼痛、および骨関節炎疼痛が含まれる疼痛の治療および/または予防における使用に関する。
神経成長因子(NGF)は、最初に同定されたニュートロフィンであって、末梢と中枢の両方のニューロンの発達および生存におけるその役割は、十分に特性決定されてきた。NGFは、末梢交感神経ニューロンと胚の感覚ニューロン、並びに基底前脳コリン作動性ニューロンの発達に必須な生存および維持因子であることが示されている。Smeyneら,Nature 368:246−249(1994)およびCrowleyら,Cel l76:1001−1011(1994)。NGFは、神経ペプチドの感覚ニューロンにおける発現をアップレギュレートし(LindsayとHarmer,Nature 337:362−364(1989))、その活性は、2つの異なる膜結合性受容体、TrkAチロシンキナーゼ受容体とp75共通ニュートロフィン受容体(それぞれ「高アフィニティー」および「低アフィニティー」NGF受容体と呼ばれるときがある)を介して仲介される。Chaoら,Science 232:518−521(1986)。p75受容体は、腫瘍壊死因子受容体ファミリーの他のメンバーへ構造的に関連する(Chaoら,Science 232:518−521(1986))。NGFに関する概説については、Huangら,Annu.Rev.Neurosci.24:677−736(2001);Bibelら,Genes Dev.14:2919−2937(2000)を参照のこと。NGFと、trkA受容体と複合したNGFの結晶構造が決定されている。Nature 254:411(1991);Nature 401:184−188(1996)を参照のこと。
発明の簡単な概要
本明細書に開示する発明は、神経成長因子への抗体に関する。
別の側面において、本発明は、配列番号12(ここでS26は、SまたはFであり;D28は、D、S、AまたはYであり;そしてH32は、H、NまたはQである)を含んでなる軽鎖可変領域を含むポリペプチド(抗体のような)を提供する。
いくつかの態様において、ポリペプチド(抗体のような)は、NGF(ヒトNGFのような)へ結合する。いくつかの態様において、ポリペプチドは、本明細書に記載するCDR配置(組合せ、変異体、等)のいずれも含む。
別の側面において、本発明は、抗体E3(本明細書においては、交換可能的に「E3」と呼ぶ)の断片または領域をコードするポリヌクレオチドを含んでなる単離ポリヌクレオチドを提供する。1つの態様において、断片は、図1Bに示すような抗体E3の軽鎖である。別の態様において、断片は、図1Aに示すような抗体E3の重鎖である。なお別の態様において、断片は、抗体E3の軽鎖および/または重鎖からの1以上の可変領域を含有する。なお別の態様において、断片は、図1Aおよび1Bに示すような抗体E3の軽鎖および/または重鎖からの1以上の相補性決定領域(CDR)を含有する。
別の側面において、本発明は、本明細書に開示するポリヌクレオチドのいずれも含んでなるベクター(発現およびクローニングベクターが含まれる)および宿主細胞を提供する。
本明細書に開示する発明は、NGF(ヒトNGFのような)へ高いアフィニティーで結合する抗NGFアンタゴニスト抗体を提供する。さらに本発明は、NGFへ結合するE3に由来する抗体およびポリペプチドと、これらの抗体を作製して使用する方法を提供する。いくつかの態様において、本発明は、神経成長因子(「NGF」)へ結合するヒト化抗体、E3と、この抗体を作製して使用する方法を提供する。本発明はまた、NGFへ結合するE3ポリペプチド(抗体が含まれる)と、E3抗体および/またはポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを提供する。
一般技術
本発明の実施は、他に示さなければ、当該技術分野の技量内にある、分子生物学(組換え技術が含まれる)、微生物学、細胞生物学、生化学、および免疫学の慣用技術を利用する。そのような技術は、「分子クローニング:実験マニュアル(Molecular Cloning:A Laboratory Manual)第2版」(Sambrookら,1989)コールドスプリングハーバー・プレス;「オリゴヌクレオチド合成(Oligonucleotide Synthesis)」(M.J.Gait監修,1984);「分子生物学の方法(Methods in Molecular Biology)」ヒュマナ・プレス;「細胞生物学:実験ノート(Cell Biology:A Laboratory Notebook)」(J.E.Cellis監修,1998)アカデミック・プレス;「動物培養細胞(Animal Cell Culture)」(R.I.Freshney監修,1987);「細胞および組織培養入門(Introduction to Cell and Tissue Culture)」(J.P.MatherとP.E.Roberts,1998)プレナム・プレス;「細胞および組織培養:実験手順(Cell and Tissue Culture:Laboratory Procedures)」(A.Doyle,J.B.Griffiths,およびD.G.Newell監修,1993−1998)J.ウィリー・アンド・サンズ;「酵素学の方法(Methods in Enzymology)」(アカデミックプレス社);「実験免疫学ハンドブック(Handbook of Experimental Immunology)」(D.M.WeirおよびC.C.Blackwell監修);「哺乳動物細胞の遺伝子導入ベクター(Gene Transfer Vectors for Mammalian Cells)」(J.M.MillerおよびM.P.Calos監修,1987);「分子生物学の最新プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」(F.M.Ausubelら,監修,1987);「PCR:ポリメラーゼ連鎖反応(PCR:The Polymerase Chain Reaction)」(Mullisら,監修,1994);「免疫学の最新プロトコール(Current Protocols in Immunology(J.E.Coliganら,監修,1991);「分子生物学の簡略プロトコール(Short Protocols in Molecular Biology)」(ウィリー・アンド・サンズ、1999);「免疫生物学(Immunobiology)」(C.A.JanewayおよびP.Travers,1997);「抗体(Antibodies)」(P.Finch,1997);「抗体:実践アプローチ(Antibodies:a practical approach)」(D.Catty監修,IRLプレス、1988−1989);「モノクローナル抗体:実践アプローチ(Monoclonal antibodies:a practical approach)」(P.ShepherdおよびC.Dean監修,オックスフォード大学出版局、2000);「抗体の使用:実験マニュアル(Using antibodies:a laboratory manual)」(E.HarlowおよびD.Lane(コールドスプリングハーバーラボラトリー・プレス、1999);「抗体(The Antibodies)」(M.ZanettiおよびJ.D.Capra監修,ハーバードアカデミーパブリッシャーズ、1995);並びに「癌:腫瘍学の原理と実践(Cancer:Principles and Practice of Oncology)」(V.T.DeVitaら,監修,J.B.Lippincott Company,1993)のような文献において十分説明されている。
「抗体」は、免疫グロブリン分子の可変領域に位置する、少なくとも1つの抗原認識部位を介して、炭水化物、ポリヌクレオチド、脂質、ポリペプチド、等のような標的へ特異的に結合することが可能な免疫グロブリン分子である。本明細書に使用するように、この用語には、インタクトなポリクローナルまたはモノクローナル抗体だけでなく、その断片(Fab、Fab’、F(ab’)2、Fvのような)、単鎖(ScFv)、その突然変異体、抗体部分を含んでなる融合タンパク質、並びに、抗原認識部位を含む免疫グロブリン分子の他のあらゆる修飾配置も含まれる。抗体には、IgG、IgA、またはIgM(またはこれらのサブクラス)のような、あらゆるクラスの抗体が含まれて、抗体は、特別なクラスである必要はない。その重鎖の定常領域の抗体アミノ酸配列に依存して、免疫グロブリンは、異なるクラスへ帰属可能である。5つの主要な免疫グロブリンのクラス:IgA、IgD、IgE、IgG、およびIgMがあり、このうちのいくつかは、サブクラス(アイソタイプ)、例、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1およびIgA2へさらに分類可能である。異なるクラスの免疫グロブリンに対応する重鎖定常ドメインは、α、δ、ε、γ、およびμとそれぞれ呼ばれる。異なるクラスの免疫グロブリンのサブユニット構造と三次元配置は、よく知られている。
本明細書に使用するように、用語「神経成長因子」および「NGF」は、神経成長因子と、NGFの生物学的活性の少なくとも一部を保持するその変異体を意味する。本明細書に使用するように、NGFには、ヒト、イヌ、ネコ、ウマ、またはウシが含まれるすべての哺乳動物種のネイティブ配列NGFが含まれる。
本明細書に使用する用語「Kd」は、抗体−抗原相互作用の解離定数を意味するものとする。
E3組成物、E3派生組成物、および組成物を作製する方法
本発明には、E3抗体またはポリペプチドを含んでなる医薬組成物が含まれる組成物と、E3抗体またはポリペプチドをコードする配列を含んでなるポリヌクレオチドが含まれる。本明細書に使用するように、組成物は、NGFへ結合する1以上の抗体またはポリペプチド(これは、抗体であってもなくてもよい)、および/またはNGFへ結合する1以上の抗体またはポリペプチドをコードする配列を含んでなる1以上のポリヌクレオチドを含む。これらの組成物は、当該技術分野でよく知られた、緩衝剤が含まれる医薬的に許容される賦形剤のような好適な賦形剤をさらに含んでよい。
抗体は、PCT公開公報番号WO99/58572(1999年11月18日公開)に記載のように修飾可能である。これらの抗体は、標的分子へ向けられた結合ドメインに加えて、ヒト免疫グロブリン重鎖の定常ドメインの全部または一部に実質的に相同なアミノ酸配列を有するエフェクタードメインを含む。これらの抗体は、標的の重大な補体依存性の溶解や細胞仲介性の破壊を始動させることなく、標的分子へ結合することが可能である。好ましくは、エフェクタードメインは、FcRnおよび/またはFcγRIIbへ特異的に結合することが可能である。これらは、典型的には、2以上のヒト免疫グロブリン重鎖CH2ドメインに由来するキメラドメインに基づく。このやり方で修飾された抗体は、慢性抗体療法における使用が好ましく、慣用の抗体療法に対する炎症性および他の有害反応を回避する。
(1)疎水性:ノルロイシン、Met、Ala、Val、Leu、Ile;
(2)中性、親水性:Cys、Ser、Thr;
(3)酸性:Asp、Glu;
(4)塩基性:Asn、Gln、His、Lys、Arg;
(5)鎖配向性に影響する残基:Gly、Pro;および
(6)芳香族:Trp、Tyr、Phe。
抗体の適切なコンホメーションを維持することに関与しないどのシステイン残基も、一般にはセリンで置換可能であり、分子の酸化安定性を向上させて、異常な架橋連結を妨げる。逆に、システイン結合を抗体へ加えてその安定性を向上させてよい(特に、抗体がFv断片のような抗体断片である場合)。
本発明はまた、本発明の抗体およびポリペプチド(図1Aおよび1Bに示す軽鎖および重鎖可変領域のポリペプチド配列を含んでなる抗体が含まれる)をコードする単離ポリヌクレオチドと、該ポリヌクレオチドを含んでなるベクターおよび宿主細胞を提供する。
任意のそのような配列に相補的なポリヌクレオチドも、本発明に含まれる。ポリヌクレオチドは、単鎖(コーディングまたはアンチセンス)または二本鎖であっても、DNA(ゲノム、cDNA、または合成)またはRNA分子であってもよい。RNA分子には、イントロンを含有してDNA分子へ1対1のやり方で対応するHnRNA分子と、イントロンを含有しないmRNA分子が含まれる。本発明のポリヌクレオチド内には、追加のコードまたは非コード配列が、必要ではないが、存在してもよく、ポリヌクレオチドは、他の分子および/または支持材料へ、必要ではないが、連結してもよい。
NGFへ結合する抗体E3を使用して、NGFの存在または非存在を同定または検出することができる。簡明に言えば、これらの方法は、本明細書に記載のNGF結合態様(ポリペプチドのような)のいずれにも適用されるという理解とともに、概してE3または抗体に関連する。一般に、検出は、NGFへ結合する本明細書に記載の抗体と生物学的試料を接触させることと、NGFとNGFへ特異的に結合する抗体(例、E3)の間の複合体の形成に関連する。このような複合体の形成は、in vitroでもinvivoでもあり得る。本明細書に使用する用語「検出」には、対照への参照を伴うかまたは伴わない、定性的および/または定量的な検出(レベルを測定すること)が含まれる。
本発明の抗体およびポリペプチドは、改変または逸脱したNGF発現(いくつかの態様においては、(正常試料に比べて)増加または減少したNGF発現、および/または通常はNGF発現を欠く組織および/または細胞における発現の存在、または通常はNGF発現を保有する組織または細胞における発現の非存在といった不適正な発現)に関連する疾患、状態、または障害の検出、診断、およびモニタリングに使用可能である。本発明の抗体およびポリペプチドは、例えば、NGFへの改変または逸脱した感受性または応答性に関連した疾患におけるNGF発現の検出にさらに有用である。いくつかの態様において、NGF発現は、NGF発現への改変または逸脱した感受性または応答性を特徴とするかまたはそれに関連した疾患、障害(例えば、NGFが増殖および/または転移を促進する癌)を有することが疑われる個体からの試料において検出する。
E3および誘導体を治療目的に使用する方法
抗体E3は、NGFの生物学的活性を抑制および/または阻止するのに有用である。この拮抗活性は、疼痛のような、内因性NGF産生に関連した病理学的状態の治療に有用であると考えられている。一般に、これらの態様では、有効量を個体へ投与する。従って、1つの側面において、本発明は、本明細書に開示するポリペプチド(抗体E3のような抗体が含まれる)のいずれかを使用して、ヒトNGFの生物学的活性に拮抗させる方法を提供する。1つの態様において、本方法は、本明細書に記載のポリペプチド(抗体E3が含まれる)のいずれかとヒト神経成長因子を接触させて、それによりヒト神経成長因子の活性に拮抗させる、それを抑制、阻止、または抑圧することを含む。なお別の態様では、疼痛(術後疼痛または慢性関節リウマチ疼痛のような)のある個体へE3での治療を与える。
E3またはE3の断片(例、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fvのような)、単鎖(ScFv)、その突然変異体、抗体部分を含んでなる融合タンパク質、並びに、必要とされる特異性の抗原NGF認識部位を含むE3の他のあらゆる修飾配置の様々な製剤が投与のために使用可能である。いくつかの態様において、E3抗体またはE3の様々な製剤は、そのまま投与可能である。他の態様において、E3抗体またはE3の様々な製剤(本明細書に記載のあらゆる組成物の態様が含まれる)と医薬的に許容される賦形剤が投与されて、様々な製剤であり得る。医薬的に許容される賦形剤は、当該技術分野で知られていて、薬理学的に有効な物質の投与を容易にする比較的不活性な物質である。例えば、賦形剤は、形状またはコンシステンシーを付与しても、希釈剤として作用してもよい。好適な賦形剤には、限定されないが、安定化剤、湿潤および乳化剤、モル浸透圧濃度を変化させるための塩類、被包化剤、緩衝剤、および皮膚透過エンハンサーが含まれる。賦形剤、並びに、非経口および非腸管外の薬物送達用の製剤については、レミントン,「調剤の科学および実践(The Science and Practice of Pharmacy)」第20版、マック・パブリッシング(2000)に説明されている。
いくつかの側面において、本発明は、哺乳動物(ヒトと非ヒトの両方)が含まれる個体において、慢性関節リウマチ疼痛を治療および/または予防する方法を提供する。従って、1つの側面において、本発明は、有効量の抗NGFアンタゴニスト抗体を投与することを含んでなる、個体において慢性関節リウマチ疼痛を治療する方法を提供する。抗NGFアンタゴニスト抗体は、当該技術分野で知られていて、本明細書に記載する。
いくつかの側面において、本発明は、哺乳動物(ヒトと非ヒトの両方)が含まれる個体において、骨関節炎疼痛を治療および/または予防する方法を提供する。従って、1つの側面において、本発明は、有効量のNGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)を投与することを含んでなる、個体において骨関節炎疼痛を治療する方法を提供する。抗NGFアンタゴニスト抗体が含まれるNGFアンタゴニストは、当該技術分野で知られていて、本明細書に記載する。
いくつかの態様において、NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)は、毎週1回、2週毎に1回、3週毎に1回、4週毎に1回、5週毎に1回、6週毎に1回、7週毎に1回、8週毎に1回、9週毎に1回、10週毎に1回、15週毎に1回、20週毎に1回、25週毎に1回、または26週毎に1回投与する。いくつかの態様において、NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)は、毎月1回、2ヶ月毎に1回、3ヶ月毎に1回、4ヶ月毎に1回、5ヶ月毎に1回、または6ヶ月毎に1回投与する。
本発明の方法(慢性関節リウマチ疼痛および骨関節炎疼痛に関する)は、NGFアンタゴニストを使用するが、これは、受容体結合および/またはNGFへの細胞応答の顕在化のような、NGFシグナル伝達により仲介される下流経路が含まれるNGF生物学的活性を阻止、抑圧、または抑制する(有意に、が含まれる)あらゆる分子を意味する。用語「アンタゴニスト」は、生物学的作用の特異的な機序を何であれ含意せず、異なる、そして化学的に多岐にわたる多様な組成物によって達成可能である、NGFとのすべての可能な薬理学的、生理学的、および生化学的な相互作用とその結果を明らかに包含および網羅すると考えられる。例示のNGFアンタゴニストには、限定されないが、抗NGF抗体、NGFへ向けられるアンチセンス分子(NGFをコードする核酸へ向けられるアンチセンス分子が含まれる)、NGF受容体(TrkA受容体および/またはp75受容体のような)へ向けられるアンチセンス分子(TrkAおよび/またはp75をコードする核酸へ向けられるアンチセンス分子が含まれる)、NGF阻害性化合物、NGF構造類似体、NGFへ結合するTrkA受容体の優性ネガティブ突然変異体、TrkAイムノアドへシン、抗TrkA抗体、NGFへ結合するp75受容体の優性ネガティブ突然変異体、抗p75抗体、およびキナーゼ阻害剤が含まれる。本発明の目的では、用語「アンタゴニスト」には、NGFそれ自身、NGFの生物学的活性(限定されないが、疼痛のあらゆる側面に仲介する能力が含まれる)、または生物学的活性の結果がそれにより意味のある度合いにおいて、実質的に無効化、減少、または中和される、これまでに確認されてきた用語、タイトル、および機能の状態および特徴がすべて含まれると明白に理解されよう。いくつかの態様において、NGFアンタゴニスト(例、抗体)は、NGFへ結合する(それと物理的に相互作用する)、NGF受容体(TrkA受容体および/またはp75受容体のような)へ結合する、および/または下流のNGF受容体シグナル伝達を抑制(妨害および/または阻止)する。従って、いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、NGFへ結合する(それと物理的に相互作用する)。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、NGFへ結合するポリペプチドである。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、PCT WO2004/026329に記載される、ペプチドまたは修飾ペプチド(Fcドメインへ融合したNGF結合ペプチドのような)である。他の態様において、NGFアンタゴニストは、NGF受容体(trkA受容体またはp75のような)へ結合する。他の態様において、NGFアンタゴニストは、下流のNGF受容体シグナル伝達抑制(妨害および/または阻止)する(例、キナーゼシグナル伝達の阻害剤)。他の態様において、NGFアンタゴニストは、NGF合成および/または放出を阻害(抑制)する。別の態様において、NGFアンタゴニストは、TrkAイムノアドへシンではない(即ち、TrkAイムノアドへシン以外である)NGFアンタゴニストである。別の態様において、NGFアンタゴニストは、抗NGF抗体以外である。他の態様において、NGFアンタゴニストは、TrkAイムノアドへシン以外であり、抗NGF抗体以外である。ある態様において、NGFアンタゴニストは、NGF(hNGFのような)へ結合して、NT−3、NT4/5、および/またはBDNFのような関連のニュートロフィンへ有意には結合しない。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、有害な免疫応答に関連しない。他の態様において、NGFアンタゴニストは、抗NGF抗体である。なお他の態様において、抗NGF抗体は、ヒト化されている(本明細書に記載の抗体E3のような)。いくつかの態様において、抗NGF抗体は、抗体E3である(本明細書に記載のように)。他の態様において、抗NGF抗体は、抗体E3の1以上のCDR(1、2、3、4、5のような、またはいくつかの態様では、E3由来の全6つのCDR)を含む。他の態様において、抗体は、ヒト由来である。なお他の態様において、抗NGF抗体は、図1Aに示す重鎖可変領域のアミノ酸配列(配列番号1)と図1Bに示す軽鎖可変領域のアミノ酸配列(配列番号2)を含む。なお他の態様において、抗体は、免疫学的に不活性である(例えば、補体仲介性溶解を始動させず、抗体依存性細胞傷害(ADCC)を刺激しない)定常領域のような、修飾定常領域を含む。他の態様において、定常領域は、Eur.J.Immunol.(1999)29:2613−2624;PCT出願番号PCT/GB99/01441;および/または英国特許出願番号9809951.8に記載のように修飾される。
本発明の方法(慢性関節リウマチ疼痛および骨関節炎疼痛に関する)は、抗NGFアンタゴニスト抗体を使用するが、これは、受容体結合および/またはNGFへの細胞応答の顕在化のような、NGFシグナル伝達により仲介される下流経路が含まれるNGF生物学的活性を阻止、抑圧、または抑制する(有意に、が含まれる)あらゆる抗体分子を意味する。
抗体は、多くの異なる担体へ結合可能である。担体は、活性および/または不活性であり得る。よく知られた担体の例には、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、ガラス、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、および磁鉄鉱が含まれる。担体の性質は、本発明の目的のために、可溶性でも不溶性でもよい。当業者は、抗体を結合することに適した他の担体について知るか、または定型的な実験を使用して、そのことを確かめることができよう。いくつかの態様において、担体は、心筋を標的とする部分を含む。
抗NGF抗体以外のNGFアンタゴニストを(慢性関節リウマチ疼痛および骨関節炎疼痛に関して)使用可能である。本発明のいくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、機能性NGFの発現を阻止するかまたは減少させることが可能な少なくとも1つのアンチセンス分子を含む。NGFのヌクレオチド配列は知られていて、公的に利用可能なデータベースより容易に利用可能である。例えば、Borsaniら,Nuc.Acids Res.1990,18,4020;受入れ番号NM002506;Ullrichら,Nature 303:821−825(1983)を参照のこと。他のポリヌクレオチドと交差反応せずにNGF mRNAへ特異的に結合するアンチセンスオリゴヌクレオチド分子を製造することは、定型的である。例示の標的指向部位には、限定されないが、開始コドン、5’調節領域、コード配列、および3’非翻訳領域が含まれる。いくつかの態様において、オリゴヌクレオチドは、長さが約10〜100ヌクレオチド、長さが約15〜50ヌクレオチド、長さが約18〜25ヌクレオチド、またはそれより多い。オリゴヌクレオチドは、例えば、当該技術分野でよく知られるホスホロチオエート連結、および2’−O糖修飾のような骨格修飾を含んでよい。例示のアンチセンス分子には、米国公開公報番号20010046959に記載のNGFアンチセンス分子が含まれる;
1197346462281_0.htm
も参照のこと。
http://pub32.ezboard.com/fmorpholinosfrm19.showMessage?topicID=6.topic;
http://www.highveld.com/ribozyme.htmlを参照のこと。
NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)の同定
抗NGFアンタゴニスト抗体が含まれるNGFアンタゴニストは、NGF生物学的活性の抑制、改善、または中和を検出および/または測定する当該技術分野で知られた方法を使用して同定または特性決定可能である。PCT WO04/065560に記載される方法が使用可能である。別の方法、例えば、米国特許第5,766,863および5,891,650号に記載のキナーゼ受容体活性化(KIRA)アッセイは、抗NGF剤を同定するために使用可能である。このELISAタイプのアッセイは、受容体タンパク質チロシンキナーゼ(以下「rPTK」)、例えばTrkA受容体のキナーゼドメインの自己リン酸化を測定することによるキナーゼ活性化の定性的または定量的な測定、並びに選択されるrPTK(例、TrkA)の潜在的なアンタゴニストの同定および特性決定に適している。このアッセイの第一段階は、キナーゼ受容体、例えば、TrkA受容体(ここでこの受容体は、真核細胞の細胞膜に存在する)のキナーゼドメインのリン酸化に関連する。受容体は、内因性の受容体であっても、この受容体をコードする核酸または受容体構築体を細胞中へ形質転換してもよい。典型的には、第一の固相(例、第一アッセイプレートのウェル)をそのような細胞(通常は、哺乳動物細胞系)の実質的に均質な集団でコートして、その細胞を固相へ付着させる。しばしば、細胞は付着性であり、それにより第一の固相へ自然に付着する。「受容体構築体」を使用するならば、それは通常、キナーゼ受容体とフラッグポリペプチドの融合を含む。フラッグポリペプチドは、アッセイのELISA部分において、捕捉剤、しばしば捕捉抗体により認識される。次いで、付着細胞を有するウェルへ、候補NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体が含まれる)のような分析物をNGFと一緒に加えて、チロシンキナーゼ受容体(例、TrkA受容体)がNGFと分析物へ曝露される(またはそれと接触させる)ようにする。このアッセイは、そのリガンド、NGFによるTrkAの活性化を阻害するアンタゴニスト(抗体が含まれる)の同定を可能にする。NGFと分析物への曝露に続いて、溶解緩衝液(その中に可溶化洗浄剤を有する)と穏やかな撹拌を使用して付着細胞を可溶化して、それにより細胞溶解液を放出させて、これは、細胞溶解液の濃縮または清浄化の必要なく、アッセイのELISA部分へ直接処すことができる。
本発明の方法(慢性関節リウマチ疼痛および骨関節炎疼痛に関する)に使用する組成物は、有効量のNGFアンタゴニスト(抗NGF抗体のような)を含み、そしていくつかの態様において、医薬的に許容される賦形剤をさらに含む。いくつかの態様において、組成物は、本明細書に記載の方法のいずれでも使用する。そのような組成物の例については、製剤化の方法とともに、先のセクションと以下でも記載する。1つの態様において、組成物は、NGFアンタゴニストを含む。別の態様において、組成物は、1以上のNGFアンタゴニストを含む。別の態様において、組成物は、以下のどの1以上より選択される1以上のNGFアンタゴニストを含む:NGFへ結合する(それと物理的に相互作用する)アンタゴニスト(例、抗体)、NGF受容体(TrkAおよび/またはp75受容体のような)へ結合するアンタゴニスト、および下流のNGF受容体シグナル伝達を抑制する(妨害する、および/または阻止する)アンタゴニスト。なお他の態様において、組成物は、TrkAイムノアドへシンではない(即ち、TrkAイムノアドへシン以外である)、どのNGFアンタゴニストも含む。他の態様において、組成物は、抗NGF抗体以外である、どのNGFアンタゴニストも含む。なお他の態様において、組成物は、TrkAイムノアドへシン以外であり、抗NGF抗体以外である、どのNGFアンタゴニストも含む。他の態様において、NGFアンタゴニストは、NGF合成、産生、または放出を阻害(抑制)する。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、NGFへ結合して、関連のニュートロフィン(NT3、NT4/5、および/またはBDNFのような)と有意には交差反応しない。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、有害な免疫応答に関連しない。いくつかの態様において、NGFアンタゴニストは、抗NGF抗体、NGFへ向けられるアンチセンス分子(NGFをコードする核酸へ向けられるアンチセンス分子が含まれる)、NGF受容体(TrkA受容体および/またはp75受容体のような)へ向けられるアンチセンス分子(TrkAおよび/またはp75をコードする核酸へ向けられるアンチセンス分子が含まれる)、NGF阻害性化合物、NGF構造類似体、NGFへ結合するTrkA受容体の優性ネガティブ突然変異体、TrkAイムノアドへシン、抗TrkA抗体、抗p75抗体、およびキナーゼ阻害剤からなる群より選択される。別の態様において、NGFアンタゴニストは、抗NGF抗体である。他の態様において、抗NGF抗体は、ヒトNGFを認識する。いくつかの態様において、抗NGF抗体は、ヒト由来である。なお他の態様において、抗NGF抗体は、ヒト化されている(本明細書に記載の抗体E3のように)。なお他の態様において、抗NGF抗体は、抗体仲介性溶解またはADCCのような、望まれないかまたは望ましくない免疫応答を始動しない定常領域を含む。他の態様において、抗NGF抗体は、抗体E3の1以上のCDR(1、2、3、4、5のCDR、またはいくつかの態様では、E3由来の全6つのCDRのような)を含む。
NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)は、個体へ(慢性関節リウマチおよび骨関節炎のために)どの好適な経路を介しても投与可能である。当業者には、本明細書に記載の例が、利用可能な技術を制限するものではなくてその例示であることが明らかなはずである。従って、いくつかの態様において、NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)は、静脈内投与(例えば、ボーラスとして、またはある一定時間にわたる連続注入により)、筋肉内、腹腔内、脳脊髄内、皮下、関節内、舌下、滑液嚢内、通気により、鞘内、経口、吸入、または局所経路によるといった、既知の方法に従って個体へ投与する。投与は、全身性(例、静脈内投与)であっても、局所性であってもよい。液体製剤用に市販されているネブライザー(ジェットネブライザーと超音波ネブライザーが含まれる)が投与に有用である。液体製剤は、直接霧状化可能であり、凍結乾燥粉末は、復元後に霧状化可能である。あるいは、NGFアンタゴニスト(抗NGFアンタゴニスト抗体のような)は、フルオロカーボン製剤と目盛量吸入器を使用してエアゾール化しても、凍結乾燥して粉砕化した粉末として吸入してもよい。
本発明の抗体およびポリヌクレオチドを含んでなるキット
本発明はまた、検出および/または療法に使用の抗体またはポリペプチドを含んでなるキットを提供する。従って、いくつかの態様において、キットは、抗体E3を含む。いくつかの態様において、キットは、本明細書に記載のどの抗体またはポリペプチドも含む。
我々は、「ライブラリースキャニング突然変異誘発」と呼ぶ、抗体のCDRを特性決定すること、および/または抗体のようなポリペプチドの結合アフィニティー改変すること(改善することのように)の新規な方法を開発した。概して言えば、ライブラリースキャニング突然変異誘発は、以下のように作用する。当該技術分野で認知された方法を使用して、CDR中の1以上のアミノ酸位置を2以上の(3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20のような)アミノ酸で置き換える。これにより、クローン(いくつかの態様では、解析する各アミノ酸位置について1つ)の小さなライブラリーが産生され、それぞれが2以上のメンバーの複雑性を有する(あらゆる位置で2以上のアミノ酸が置換されるならば)。一般に、このライブラリーにはまた、ネイティブ(未置換)アミノ酸を含んでなるクローンも含まれる。各ライブラリーからの少数のクローン、例えば、約20〜80のクローン(ライブラリーの複雑性に依存する)について、標的ポリペプチドへの結合アフィニティーをスクリーニングして、結合が増加した、同じである、減少した、または皆無である候補を同定する。結合アフィニティーを決定するための方法は、当該技術分野でよく知られている。いくつかの態様において、結合アフィニティーは、約2倍以上大きい結合アフィニティーの差を検出するBIAcore表面プラズモン共鳴分析を使用して決定する。BIAcoreは、出発の抗体が比較的高いアフィニティー(例えば、約10nM以下のKD)ですでに結合するときに特に有用である。BIAcore表面プラズモン共鳴を使用するスクリーニングについては、本明細書の実施例に記載する。
本方法は、結合を改善するかまたは結合を保持するアミノ酸置換を同定するためにCDRアミノ酸位置をプレスクリーニングするのに有用である。重要な残基のプレ同定、結合を改善する置換、および/または抗体機能を保持する置換は、アフィニティー成熟ライブラリーの効率的な設計およびスクリーニングを可能にする。
実施例
実施例1:マウスアンタゴニスト抗NGF抗体911のヒト化およびアフィニティー成熟化
A.一般法
本実施例において以下の一般法を使用する。
ライブラリーは、Kayら.(1996)「ペプチドおよびタンパク質のファージディスプレイ:実験マニュアル(Phage display of peptides and Proteins:a laboratory manual)」サンディエゴ、アカデミックプレス(277〜291頁を参照のこと)に記載のように、縮重オリゴヌクレオチドを用いたPCRカセット突然変異誘発により作製した。ドーピング(doping)コドンのNNKを使用して、1つのアミノ酸位置に20の可能なアミノ酸が含まれるように無作為化した。特異的な性質のあるアミノ酸の亜集合だけが含まれるように1つのアミノ酸位置を無作為化するには、Balintら,(1993)Gene 137(1):109−18)に記載のようにドーピングコドンを使用した。部位特異的突然変異誘発は、Innisら,(1990)「PCRプロトコール:方法および応用の手引き(PCR protocols:A guide to methods and applications)」(177〜183頁を参照のこと)に記載のような組換えPCRを使用して実施した。
96ウェルプレートにおける小スケール発現をFabライブラリーのスクリーニング用に最適化した。Fabライブラリーで形質転換した大腸菌より始めて、コロニーを摘出して、マスタープレート(寒天LB+アンピシリン(50μg/ml)+2%グルコース)と作業プレート(2ml/ウェル、96ウェル/プレート、1.5mLのLB+アンピシリン(50μg/ml)+2%グルコースを含有する)の両方に接種した。両方のプレートを30℃で8〜12時間増殖させた。マスタープレートを4℃で保存して、作業プレートからの細胞を5000rpmでペレットにして、1mLのLB+アンピシリン(50μg/ml)+1mM IPTGとともに再懸濁させて、Fabの発現を誘導した。30℃で5時間の発現時間の後で細胞を遠心分離により採取してから、500μLの緩衝液HBS−EP(100mM HEPES緩衝液(pH7.4),150mM NaCl,0.005% P20,3mM EDTA)に再懸濁させた。HBS−EP再懸濁細胞の溶解を、凍結(−80℃)に次ぐ37℃での融解の1サイクルによって達成した。細胞溶解液を5000rpmで30分間遠心分離して、Fabを含有する上清より細胞残滓を分離させた。次いで、この上清をBIAcoreプラズモン共鳴装置へ注入して、それぞれのFabについてのアフィニティー情報を得た。Fabを発現するクローンをマスタープレートより拾い上げて、DNAの配列を決定して、以下に記載のような大スケールのFab産生と詳細な特性決定に供した。
詳細な動態変数を得るために、大きな培養物よりFabを発現させて、精製した。200mLのLB+アンピシリン(50μg/ml)+2%グルコースを含有するエーレンマイヤー(Erlenmeyer)フラスコに、選択したFab発現大腸菌クローン由来の一晩内容物の5mLを接種した。クローンを30℃で1.0のOD550nmが達成されるまでインキュベートしてから、培地を200mlの(LB+アンピシリン(50μg/ml)+1mM IPTG)に置き換えることによって誘導した。30℃で5時間の発現時間の後で、細胞を遠心分離によりペレット化してから、10mL PBS(pH8)に再懸濁させた。細胞の溶解は、2サイクルの凍結/融解(それぞれ、−80℃と37℃)によって得た。細胞溶解液の上清を、PBS(pH8)で平衡化したNi−NTA超流セファロース(Qiagen,カリフォルニア州バレンシア)カラム上へロードしてから、5カラム量のPBS(pH8)で洗浄した。PBS(pH8)+300mMイミダゾールで、異なる分画中に各Fabが溶出した。Fabsを含有する分画をプールして、PBS中で透析してから、アフィニティー特性決定に先立って、ELISAにより定量した。
完全抗体(full antibody)の発現には、重鎖および軽鎖の可変領域を2つの哺乳動物発現ベクター(軽鎖にはEb.911.E3またはEb.pur.911.3E、そして重鎖にはDb.911.3E;本明細書に記載する)にクローニングし、リポフェクタミンを使用して、一過性発現用のHEK293細胞へトランスフェクトした。プロテインAを使用する標準法を使用して、抗体を精製した。
BlAcore3000TM表面プラズモン共鳴(SPR)システム(BIAcore,INC,ニュージャージー州ピスカタウェイ)を使用して、抗NGF Fabとモノクローナル抗体のアフィニティーを決定した。供給元の説明書に従って、CM5チップをN−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC)とN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性化した。ヒトNGFを10mM酢酸ナトリウム(pH4.0)へ希釈して、活性化チップ上に0.005mg/mLの濃度で注入した。個々のチップチャネルを通過する可変フロー時間を使用して、詳細な動態試験用の100〜200応答単位(RU)とスクリーニングアッセイ用の500〜600RUという、2つの範囲の抗原密度を達成した。チップをエタノールアミンで遮断した。再生試験は、Pierce溶出緩衝液(製品番号21004,Pierce Biotechnology,イリノイ州ロックフォード)および4M NaCl(2:1)の混合物が、200回を超える注入の間に、チップ上のhNGFの活性を保つ一方で、結合したFabを有効に除去することを示した。すべてのBIAcoreアッセイで、HBS−EP緩衝液(0.01M HEPES(pH7.4),0.15 NaCl,3mM EDTA,0.005% Surfactant P29)をランニング緩衝液として使用した。
ライブラリー由来Fabクローンのアフィニティーを決定するために、スクリーニングBIAcoreアッセイを最適化した。小培養溶解液の上清を50μl/分で2分間注入した。BIA評価ソフトウェアを使用する単一指数解離速度(koff)の決定には、10〜15分の解離時間を使用した。ライブラリー(クローン8L2−6D5,koff1x10−3s−1)を創出するために使用する鋳型と同じ範囲にkoff速度を示す試料を確定のために注入して、45分までの解離時間を許容してよりよいkoff値を得た。改善した(より遅い)koff値を示すクローンを大スケールで発現させて、精製タンパク質について完全動態変数のkonおよびkoffを決定した。このアッセイは、ほぼ2倍以上であるアフィニティーの差異を検出することが可能であった。
精製Fab試料の系列希釈液(0.1〜10x推定KD)を100μL/分で1分間注入して、2時間までの解離時間を許容した。Fabタンパク質の濃度は、既知濃度(アミノ酸分析により定量する)のFabを標準品として使用するELISAおよび/またはSDS−PAGE電気泳動によって定量した。BIA評価プログラムを使用する1:1ラングミュア結合モデル(Karlsson,R.Roos,H.Fagerstam,L.Petersson,B.(1994).Methods Enzymology 6.99−110)へデータを適合させることによって、動態会合速度(kon)と解離速度(koff)を同時に入手した。平衡解離定数(KD)値は、koff/konとして計算した。
マウスアンタゴニスト抗NGF抗体、911(Hongoら,(2000)Hybridoma 19(3):215−227を参照のこと)をヒト化とアフィニティー成熟化のために選択した。Mab911は、ヒトおよびラットのNGFへ高いアフィニティーで結合して、ニュートロフィンのNT3、NT4/5またはBDNFと有意な交差反応性を明示しない。Hongo,同上を参照のこと。上記のようにBIAcore分析を使用して、マウスMab911のパパイン切断Fab断片のアフィニティーを決定した。マウスMab911のパパイン切断Fab断片は、ヒトNGFへほぼ10nMのKDで結合した。
(1)CDR移植鋳型の調製。抗体911の軽鎖延長CDR(即ち、KabatおよびChothiaの両方のCDR領域が含まれる)をヒト生殖系アクセプタ配列O8へJK2とともに移植して、抗体911の重鎖延長CDRをヒト生殖系アクセプタ配列VH4−59へJH4とともに移植した。ヒト生殖系アクセプタ配列のアミノ酸配列を図1Aおよび1Bに示す。アミノ酸番号付けは、連続的である。上記に述べたタンパク質フレームワークを使用して、ヒトフレームワークをマウスCDRとともにコードする合成遺伝子のDNA配列を設計した。これらのヒト化重鎖および軽鎖可変ドメインをそれぞれhVHおよびhVLと命名した。大腸菌とハムスターの使用のためにコドンを最適化した。完全長のhVLおよびhVHに各鎖につき2つの短いフランキングプライマーとともに延長する、いくつかの重なるオリゴヌクレオチド(69〜90塩基の長さ)を使用して、Prodromouら,(1992)Protein Eng 5(8):827−9に本質的に記載されるような再帰性(recursive)PCRによって、2つの遺伝子を別々に合成した。生じる正確な長さのDNA断片をゲル精製してから、大腸菌二重シストロン発現プラスミド(アンピシリン抵抗性)へクローニングした。抗体の発現は、Barbas(2001)「ファージディスプレイ:実験マニュアル(Phage display:a laboratory manual)」ニューヨーク州コールドスプリングハーバー、コールドスプリングハーバー・プレス(2.10頁のVector pComb3Xを参照のこと)の記載と同様に、IPTG誘導lacZプロモーターの制御下にあったが、以下の追加ドメインの追加および発現を含めた:ヒトκ軽鎖定常ドメイン(GenBank受入れ番号CAA09181を参照のこと)とIgG2aヒト免疫グロブリンのCHI定常ドメイン(GenBank受入れ番号P01859)。
1.重鎖H1/H2ライブラリー:
CDR−H1
I34をF、L、V、S、P、T、A、またはIへ変えた。
CDR−H2
M50を全20の天然アミノ酸へ変えた。
L63をLまたはVへ変えた。
2.軽鎖L1/L2ライブラリー
CDR−L1
S26をS、A、V、またはFへ変えた。
H32をH、N、K、D、E、Q、またはYへ変えた。
CDR−L2
Y50をY、D、A、またはSへ変えた。
F54をFまたはLへ変えた。
S56をSおよびTへ変えた。
表3:L1およびL2のアミノ酸配列、H1およびH2のアミノ酸配列、およびH1/H2またはL1/L2ライブラリークローンのアフィニティースクリーニングに従って結合したクローンの速度論データ
CDR−H1
I34:S、L、V、I、およびA−結合。
CDR−H2
M50:M、I、G、Q、S、L−結合。
L63:LおよびV−結合。
CDR−L1
S26:S、およびF−結合。
H32:H、N、Q−結合。
CDR−L2
Y50:Y−結合。
F54:F−結合。
S56:SおよびT−結合。
CDR−H1:I34L;N35N(変化なし)
CDR−H2:M50I;A62A(変化なし);L63V
CDR−L1:S26S(変化なし);D28S;H32N
CDR−L2:Y50Y(変化なし);I51T;F54F(変化なし);S56S(変化なし)。
H3およびL3 CDR中のそれぞれのアミノ酸位置について、ヒトNGFへの結合アフィニティーの増加をもたらす置換を個別にプレスクリーニングした。改善結合、同じ結合、悪化結合、または無結合をもたらす、所与の位置でのアミノ酸置換の頻度により、多くの異なるアミノ酸(全20のアミノ酸が含まれる)へ変化可能であるCDR中の位置と、変化可能でないかまたはわずかなアミノ酸へのみ変化可能であるCDR中の位置に関する情報を得た。結合アフィニティーの増加をもたらすアミノ酸置換も同定した。このスクリーニングの結果に基づいて、CDR H3およびL3中のアミノ酸位置の亜集合をアフィニティー成熟化ライブラリーの調製用に選択した。
この実験はまた、表5に示すように、改善結合、同じ結合、悪化結合、または無結合をもたらす、あらゆる所与の位置でのアミノ酸置換の頻度に関する情報を提供した。この情報は、多くの異なるアミノ酸(全20のアミノ酸が含まれる)へ変化可能であるCDR中のアミノ酸位置と、少数のアミノ酸またはごく少数のアミノ酸(いくつかの態様では、アミノ酸なし)へ変化可能であるCDR中の位置の同定を可能にした。上記の結果はまた、結合アフィニティーを高めるアミノ酸置換を実証した。
次に、小ライブラリー無作為化分析の結果(上記)を使用して、H3およびL3 CDRのアフィニティー成熟化へのH3およびL3ライブラリーの産生のために残基を選択した。H3およびL3 CDRのアフィニティー成熟化へのH3およびL3ライブラリーの産生のために、CDR H3の残基Y101およびG103とCDR L3の残基S91およびK92を選択した。
CDR H3:
Y101をYおよびW、Cへ変えた(Cを含めたのは、1つの縮重オリゴヌクレオチドにおけるコドンTRSの使用もコドンCを産生するためであることに留意すること)。
CDR L3:
S91をEへ変えた。
各ポリペプチドをFabとして発現させ、BIACORE分析を製造業者の説明書に従って、そして上記に記載のように使用して、各ライブラリーについて、96の個別クローンのヒトNGFへのアフィニティーをスクリーニングした。この分析の結果を表8に示す。
CDR−H1:I34L;
CDR−H2:M50I;L63V;
CDR−L1:D28S;H32N;
CDR−L2:I51T。
NGF活性を阻止するFab E3または全長抗体E3の能力を、マウスE13.5三叉神経ニューロンのNGF依存性の生存をin vitroで阻害する抗体の能力の測定によって評価した。三叉神経節は、顔の部位を神経支配する皮膚感覚ニューロンからなる。マウスE13.5三叉神経ニューロンの生存は、これらニューロンの生存を支援するためにNGFが必要とされるので、抗NGFアンタゴニスト抗体のNGF阻止活性を評価するための鋭敏なアッセイとなる。例えば、飽和濃度のNGFでは、生存が培養48時間までに100%へ近づく。対照的に、NGFの非存在下で48時間まで生存するのは、このニューロンの5%未満である。
図4は、様々な濃度のヒトおよびラットNGFの存在下におけるE13.5ニューロンのNGF依存性の生存を示すグラフである。
飽和濃度のNGF、NGF関連ニュートロフィンのNT3、またはNGF非関連の神経栄養因子、マクロファージ刺激タンパク質(MSP)の存在下にマウスE17/18三叉神経ニューロンのin vitro生存を阻害する抗体の能力の測定によって、NGF活性を特異的に阻止する抗体E3の能力を評価した。マウスE17/18三叉神経ニューロンの生存は、これらのニューロンの生存を支援するのに、E13.5 TGニューロンの生存を支援するために必要とされるNGFのレベルより高い濃度でNGFが必要とされるので、抗NGFアンタゴニスト抗体のNGF阻止活性を評価するための鋭敏なアッセイになる。これらのニューロンの生存はまた、NT3またはMSPにより支援されるので、これらのニューロンの生存も、抗NGFアンタゴニスト抗体がNT3またはMSPも阻止するかどうかを評価するのに鋭敏なアッセイになる。
哺乳動物細胞における抗体E3の発現における使用のために3つの哺乳動物発現ベクターを設計して構築した。
我々は、術後疼痛を模倣する疼痛モデルを使用して、抗体E3での治療の効果を評価した。抗体E3は、以下の突然変異:A330P331→S330S331(野生型IgG2a配列を基準にするアミノ酸番号付け;Eur.J.Immunol.(1999)29:2613−2624を参照のこと)を含有するヒト重鎖IgG2a定常領域;ヒト軽鎖κ定常領域;および、表1Aおよび1Bに示す重鎖および軽鎖可変領域を含んだ。
手術。手術は、Brennanら.Pain 64:493−501(1996)により記載される手技に基づいた。空気混合物中2%イソフルラン(手術の間、鼻コーンを介して維持する)で動物を麻酔した。右後足の平らな表面をポビドン−ヨウ素パッドで準備して、皮膚および筋膜を通して、踵先端より0.5cmで始めて爪先に向かって伸びる、1cmの縦中央切開を施した。足を曲げた位置に固定した状態でルーラーを用いて測定した。湾曲鉗子を使用して足底筋を持ち上げて、縦方向に切開した。筋肉は、起点と挿入部の間をその最深部まで切開した。手術全体を通して、ガーゼパッドより圧力をかけて出血を抑えた。創傷部は、2つのさし縫い縫合(5−0エチロンブランク(ethilon black)単繊維)で閉じた。縫合糸は5〜6回結び目を作り、最初の結び目はゆるく締めた。創傷部位にバシトラシン溶液を塗布した。動物をそのまま回復させて、清潔なケージに2時間以上落ち着かせた後で、行動検査を開始した。
ラットの完全フロイントアジュバント(CFA)誘発性慢性関節炎における抗NGF抗体、911の鎮痛効果(Hongoら,Hybridoma 19(3):215−227(2000)を参照のこと)について、発声検査を使用して、基準物質として使用するインドメタシンとの比較において検討した。
実施例7:ラット慢性関節リウマチモデルにおける、抗NGFアンタゴニスト抗体E3および911の薬理学的効果
抗NGFアンタゴニスト抗体E3および911の薬理学的効果(抗炎症および鎮痛効果)について、ラットの完全フロイントアジュバント(CFA)誘発性慢性関節炎モデルにおいて、インドメタシンを内部陽性対照物質として使用する比較において検討した。E3および911の鎮痛効果は、痛感応答の測定によって評価した。抗炎症効果については、足容積、関節炎指標(炎症スコア)、体重、および後足重量によって評価した。足サイトカインレベル(IL−6、IL−1β、TNF−α、およびTGF−β1)、血清中の循環TGF−β1、E3および911の血漿濃度、生物学的変数、およびX線撮影は、実験の最後に実施した。
1.試験デザイン
この試験には、5週齢の80匹の雄性ルイスラット(LEWIS LEW/Ico)(チャールズリバー・ラボラトリーズ、ベルギー)を含めた。それらを温度(19.5〜24.5℃)および相対湿度(45〜65%)の制御された12時間の明/暗周期の部屋に収容して、試験全体を通して、濾過水と標準ペレット実験食(SAFE,フランス)を自由に摂らせた。動物施設での受入れ時に、それらを各ケージ5匹で収容して、10日の馴化期間の間観察した後で試験した。動物は、1匹ずつ、尾に印をつけた。
0日目(D0)、0.05mlの牛酪菌懸濁液の尾への皮内注射によって、70匹のラットに関節炎を誘発した。10匹のラットの1群には、皮内注射を与えなかった(非関節炎ラット)。14日目(D14)、以下の判定基準を使用して、本試験に関節炎ラットを含めた:含めたすべてのラットは、非関節炎群の平均足容積(左足容積と右足容積の平均)(足容積の測定については以下に記載する)に比較して、少なくとも0.30mlの平均足容積(左足容積と右足容積の平均)の増加を表示し;含めたすべてのラットは、穏やかな屈曲時に発声を表示し(痛感応答の測定については以下に記載する);そして含めたすべてのラットは、それぞれの後足に関して2〜3の関節炎指標のスコアを表示した(関節炎指標の測定については以下に記載する)(0、1、または4のスコアの動物は除外した)。
動物は、0日目〜24日目まで(処置前の週末日:D1、D2、D8、D9、D10を除く)毎日1回秤量した。D14(7:30〜9:00am)とD24(7:30〜8:00am)以外は、すべての測定を9:00と12:00amの間で実施した。
肢体容積計を使用して、各ラット(関節炎および非関節炎ラット)の右足容積と左足容積を測定した。測定は、以下の時間で実施した(関節炎の誘発後):14日目(i.v.ボーラスまたはp.o.投与の前);および24日目(最後のi.v.ボーラス注射から5日後、または最後のp.o.投与から24時間後)。すべての測定を9:00と12:00amの間で実施した。すべてのデータを回収して、WinDasソフトウェアに保存した。
左右の後足および前足(関節炎ラット)について炎症スコアを使用して関節炎指標を評価した:スコア0:正常なアスペクト;スコア1:紅斑;スコア2:軽度浮腫を伴う紅斑;スコア3:強直を伴わない強い炎症;スコア4:強直症。この評価は、以下の時間で実施した(関節炎の誘発後):14日目(i.v.ボーラスまたはp.o.投与の前);および24日目(最後のi.v.ボーラス注射から5日後、または最後のp.o.投与から24時間後)。すべての測定を2:00と3:00pmの間(D14)、8:00と9:00の間で実施した。すべてのデータを回収して、WinDasソフトウェアに保存した。
痛感応答は、作業者の指で4〜5秒の間隔で2回繰り返して右および左の後足を穏やかに曲げることによって評価した(関節炎ラット)。各動物について、それぞれの後足につき、発声レベルの強度を記録した(右後足で2回:s1およびs3;左後足で2回:s2およびs4)。この評価は、以下の時間で実施した(関節炎の誘発後):14日目(i.v.ボーラスまたはp.o.投与の前);18日目(2回目のi.v.ボーラス注射またはp.o.投与の1時間後);および24日目(最後のi.v.ボーラス注射から5日後、または最後のp.o.投与から24時間後)。D14(7:30〜9:00am)とD24(7:30〜9:00am)以外は、すべての測定を9:00と12:00amの間で実施した。
24日目(足容積および関節炎指標の測定と発声検査の後で)、イソフルラン(酸素および一酸化窒素の混合物中)を使用する全身麻酔下に、血液試料(約800〜1000μl)をマイクロピペットでの毛細管作用によって後眼窩より採取した。
24日目(最後のi.v.ボーラス注射から5日後、または最後のp.o.投与から24時間後)(X線撮影後)、それぞれの動物(関節炎および非関節炎ラット)の後足を秤量し、ラベルをしたポリエチレンバイアルに採取した。組織試料を液体窒素で凍結させて、−80℃で保存した。
24日目、血液採取の後で、動物を犠牲にして、関節病巣の評価用にX線写真(後足)を入手した。X線分析は、両方の後足の関節糜爛、関節隙間、骨膜異常に注目した。7つの異なる項目(柔組織損傷、変形、ミネラル除去、関節隙間、糜爛、骨形成、および骨膜反応)を見ることによって、すべてのX線写真を分析した。各動物について、初めの6つの項目は、より悪化した後足を見ることによって、独立して分析した。骨膜反応は、尾を見ることによって分析した。各項目について、スコアは0(正常)〜4(最大損傷)に及ぶ。故に、合計スコアは、0〜28に及ぶ。X線写真の解釈は、その動物(処置または非処置)について何も知らない、同一の読み手によって行った。
インドメタシン投与後のD23(D23での投与前)に、未知の理由で1匹の動物(#65)が死亡した。
すべての結果を、各時点での各群10匹のラットの平均±S.E.M.として報告した。足容積は、右足および左足の容積の平均値より計算してmlで表した。関節炎指標は、それぞれ4つの足について得たスコアの合計より計算した。痛感応答は、各動物について記録した発声レベルの強度(4つの数値の平均:2回/足)によりmVで評価した。痛感応答の阻害百分率は、担体処置関節炎群の平均値より計算した:[(担体処置関節炎群の平均値−処置関節炎群の平均値/担体処置関節炎群の平均値)*100]。体重は、グラムで表した。後足(左および右)の重量もグラムで表した。それぞれの後足のサイトカインレベル(IL−6、IL−1β、TNF−α、およびTGF−β1)は、pg/mlで表した。TGF−β1の循環レベルも、pg/mlで表した。各変数(ミネラル除去、糜爛、骨膜反応、柔組織損傷、隙間関節、骨形成、変形)の放射医学指標と合計の放射医学指標(合計スコア)は、各変数について得られるスコアの合計より計算した。担体処置群(関節炎ラット)と担体処置群(非関節炎ラット)の数値間の偏差の群間有意性は、等分散または正規性検定がうまくいかない場合、スチューデントt検定またはマン・ウィットニーの順位和検定により評価した。担体処置群(関節炎ラット)とE3および911およびインドメタシン処置群の数値間の偏差の群間有意性は、分散ANOVAの1方向分析に続く非対のダンネットt検定によって評価した。P≦0.05の確率を有意とみなした。統計解析は、いずれもSigmastatTMソフトウェアによって実施した。
1.痛感応答(発声検査)
表11と図18に示すように、D14で、痛感応答は、担体、インドメタシン、E3、および911処置関節炎群で、それぞれ4147±331、4386±235、4644±367、および4468±143であった。インドメタシンは、3mg/kg/日p.o.(10日間)後に、D18およびD24で、担体処置関節炎群に比較して、それぞれ約−3768mV(阻害%:71%)および−4353mV(阻害%:74%)まで、強くそして有意に痛感応答を減少させた(D18:1511±398対5279±326mV;D24:1552±508対5905±345mV)。E3(D14およびD19で1mg/kg i.v.)は、D18およびD24で、担体処置関節炎群に比較して、それぞれ約−4167mV(阻害%:79%)および−5905mV(阻害%:100%)まで、強くそして有意に痛感応答を減少させた(D18:1112±401対5279±326mV;D24:0±0対5905±345mV)。911(D14およびD19で2日間、10mg/kg i.v.)は、D18およびD24で、担体処置関節炎群に比較して、それぞれ約−3932(阻害%:74%)および−5358mV(阻害%:91%)まで、強くそして有意に痛感応答を減少させた(D18:1347±492対5279±326mV;D24:547±307対5905±345mV)。
表12および図19に示すように、関節炎ラットでは、非関節炎ラットに比較して、D0〜D14において関節炎の確立による体重増加の顕著な減少を観察した。D14(選択日)で、関節炎ラットは、非関節炎ラットに比較して、有意な体重低下を表示した(289±2対217±4g)(スチューデントt検定:P<0.05)。しかしながら、すべての関節炎群においては、(D14で)体重に有意差を検出しなかった(ダンネットt検定:P>0.05)。インドメタシン処置群(3mg/kg/日、10日間)では、D17〜D24において体重が適度および有意に増加して、D24では、担体処置関節炎群に比較して最大約43gの差があった(261±5対218±3g)。E3処置(D14およびD19で1mg/kg i.v.)の後で、体重は、D17〜D24において適度および有意に増加して、D24では、担体処置関節炎群に比較して最大約46gの差があった(264±5g対218±3g)。911処置(D14およびD19で10mg/kg i.v.)の後で、体重は、D18〜D24において適度および有意に増加して、D24では、担体処置関節炎群に比較して最大約47gの差があった(265±7対218±3g)。
D14では、足容積に関して均質な群を得るために、無作為化を実施した。表13に示すように、D14での後足容積(右および左足容積の平均)は、関節炎群において、非関節炎群より有意に大きかった(2.10±0.05対1.44±0.02mL(スチューデントt検定:P<0.05))。インドメタシン(3mg/kg/日 p.o.10日間)は、担体処置関節炎群に比較して、足容積を有意に約−0.75mL(D24)減少させた。(1.59±0.03mL対2.34±0.08mL)。E3(D14およびD19で1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、足容積を軽度および有意に約0.37mL増加させた(2.71±0.09mL対2.34±0.08mL)。911(D14およびD19で10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して足容積を軽度および有意に約0.36mL増加させた(2.70±0.11mL対2.34±0.08mL)。
表14に示すように、D14での関節炎指標は、担体、インドメタシン、E3、および911処置関節炎群でそれぞれ10.1±0.8、8.7±0.6、10.2±0.4、および9.4±0.7であった。インドメタシンは、3mg/kg/日 p.o.(10日間)の後で、担体処置関節炎群に比較して、関節炎指標を強く、そして有意に約−8.0減少させた(2.7±0.7対10.7±0.6)。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、関節炎指標に影響を及ぼさなかった(11.4±0.4対10.7±0.6)。911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、関節炎指標に影響を及ぼさなかった(10.9±0.7対10.7±0.6)。
表15に示すように、D24での左足および右足サイトカインレベルは、関節炎担体処置群において、非関節炎担体処置群に比較して、最大約3.5(IL−1β)、4(TNF−α)および1.8(TGF−β1)倍増加した。右足および左足のIL−6レベルは、2つの群の間で有意差を観察しなかった。関節炎群のサイトカインレベルは、左足と右足で同様であった:IL−6、IL−1β、TNF−α、およびTGF−β1について、それぞれ259.7±38.5対219.2±32.4、4802.8±365.5対4007.1±380.4、17.8±1.6対18.6±1.9、および9735.0±1219.8対9161.4±846.1pg/ml。インドメタシンは、3mg/kg/日 p.o.(10日間)の後で、担体処置関節炎群に比較して、右足のTGF−β1レベルを軽度に、しかし有意に約1.3倍減少させた(7057.4±335.6対9161.4±846.1)。一方それは、IL−6、TNF−α、またはIL−1βのレベルを変化させなかった。左足では、同様の、しかし有意でない効果を観察した。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、両方の足のIL−6、IL−1β、TNF−α、またはTGF−β1レベルに影響を及ぼさなかった。911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、右足のIL−1βレベルを増加させた(6215.3±666.7対4007.1±380.4)。それは、両方の足の他のサイトカインレベルには影響がなかった。
表16に示すように、D24での血清TGF−β1レベルは、関節炎担体処置群において、非関節炎担体処置群に比較して増加した(81715.7±1984.1対60269.9±2142.8)。インドメタシンは、3mg/kg/日 p.o.(10日間)の後で、担体処置関節炎群に比較して、血清TGF−β1レベルを有意に約1.5倍減少させた(57222.2±3194.1対81715.7±1984.1)。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)と911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、E3および911処置群のサイトカインレベルが担体処置非関節炎群において観察されるものと同等であるほどに、血清TGF−β1レベルを有意に減少させた(60269.9±2142.8に対して、それぞれ69408.8±3926.7および67214.5±3649.4)。
表17に示すように、白血球および血小板のような血液学的変数は、担体処置関節炎ラットにおいて、担体処置非関節炎ラットに比較して高かった(スチューデントt検定:P<0.05)が、赤血球、ヘモグロビン、およびヘマクリットは、不変であった(スチューデントt検定P>0.05)。インドメタシンは、3mg/kg/日 p.o.(10日間)の後で、担体処置関節炎群に比較して、血液変数に影響を及ぼさなかった。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、血液変数に影響を及ぼさなかった。911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、血液変数に影響を及ぼさなかった。
表18に示すように、左および右の後足の重量は、担体処置関節炎ラットにおいて、担体処置非関節炎ラットより重かった(それぞれ、3.43±0.11対1.98±0.01、および3.32±0.12対1.99±0.02g)(スチューデントt検定またはマン・ウィットニー、P<0.05)。インドメタシンは、3mg/kg/日 p.o.(10日間)の後で、担体処置関節炎群に比較して、後足重量を有意に減少させた(左後足:2.23±0.04対3.43±0.11g;右後足:2.20±0.05対3.32±0.12g)。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、左後足重量だけを有意に増加させた(左後足:3.86±0.14対3.43±0.11g;右後足:3.72±0.13対3.32±0.12g)。911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、右後足重量だけを有意に増加させた(左後足:3.73±0.12対3.43±0.11g;右後足:3.83±0.15対3.32±0.12g)。
表19に示すように、担体処置非関節炎ラットでは、0.0±0.0の合計スコアを観察した。担体処置関節炎ラットは、15.1±1.3の合計スコアを有し、ミネラル除去(2.4±0.3)、糜爛(2.7±0.3)、柔組織損傷(3.1±0.2)、および隙間関節(3.3±0.2)で高いスコア、骨膜反応(1.0±0.3)、骨形成(0.8±0.2)、および変形(1.8±0.2)で適度のスコアであった。インドメタシン(3mg/kg/日 p.o.10日間)は、担体処置関節炎ラットに比較して、合計スコアを約10.7減少させた(4.4±0.9対15.1±1.3)。E3(D14およびD19に1mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、合計スコアに影響を及ぼさなかった(14.2±1.3対15.1±1.3)。911(D14およびD19に10mg/kg i.v.)は、担体処置関節炎群に比較して、合計スコアに影響を及ぼさなかった(15.4±1.0対15.1±1.3)。
上記の実験条件下で、E3(1mg/kg i.v.2日:D14−D19)と911(10mg/kg i.v.2日:D14−D19)は強い鎮痛効果を示したが、この関節炎モデルでは、有意な抗炎症効果を示さなかった。
関節炎ラットにおいて疼痛の抑制をもたらすE3の能力について、E3投与と疼痛抑制との用量応答関係を試験することによってさらに検討した。上記に記載のようにラットをアジュバントで処置して、関節炎を誘発させた。アジュバントを注射しない10匹のラットを非関節炎対照として使用した。アジュバント注射から14日後、上記に述べた判定基準に基づいて動物を本試験へ資格付け、10匹のラットの8群へ無作為化して、その発声応答の強度を検査した。次いで、14日目に、生理食塩水、または0.003mg/kg、0.01mg/kg、0.03mg/kg、0.1mg/kg、0.3mg/kg、1mg/kgまたは5mg/kgのE3抗体を上記に記載のように投薬した。16、18、20、および24日目に、動物についてその発声応答を検査した。この発声検査の後で、18日目に、生理食塩水または同じ用量のE3を動物に再投薬した。動物はまた、14日目から始めて、毎日秤量した。このように、動物には所定用量の抗体または生理食塩水を14および18日に2回投薬して、疼痛を5回、14、16、18、20および24日目に評価した。データを表20〜22と図20〜22に示す。
この無作為化した、プラセボ対照、二重盲検、用量上昇試験において、抗NGF抗体E3の単回静脈内用量(3μg/kg、10μg/kg、30μg/kg、100μg/kg、または300μg/kg)の鎮痛効果を、膝の骨関節炎由来の中等度〜重度疼痛の患者においてプラセボと比較した。膝の骨関節炎由来の中等度〜重度疼痛を体験しているが、他の点では全般に健康である成人男性および女性(35〜65歳)を本試験に登録した。スクリーニング期間の間、患者には、NSAID、シクロオキシゲナーゼ2型(COX−2)阻害剤、およびオピエートのような関節炎の医薬品を抗NGF抗体E3の投与に先立つ少なくとも14日間は中止することを求めた。患者には、臨床所見とこれまでの治療歴に基づいて、アセトアミノフェンまたはイブプロフェンの救急医薬品をいくらかの制限付きで使用することが許された。本試験の間に救急医薬品を服用した患者もいたが、救急医薬品は、抗NGF抗体E3の投与の前後2日間は消費されなかった。
以下の材料は、American Type Culture Collection,10801 ブルヴァール大学、バージニア州マナッサス、アメリカ(ATCC)に寄託されている:
重鎖可変領域(Kabat CDRに下線を施す;Chothia CDRは、太字で斜体である)。
911重鎖延長CDR
Claims (17)
- 有効量の抗NGFアンタゴニスト抗体を含む、骨関節炎を有する個体においてこわばりを改善させるための医薬組成物。
- 個体がヒトである、請求項1の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が毎週1回〜12週毎に1回の範囲の投薬頻度で投与されるように用いられることを特徴とする、請求項1または2の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が8週毎に1回の投薬頻度で投与されるように用いられることを特徴とする、請求項3の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が毎月1回、2ヶ月毎に1回、3ヶ月毎に1回、4ヵ月毎に1回、5ヶ月毎に1回、または6ヶ月毎に1回投与されるように用いられることを特徴とする、請求項3の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が3μg/kg〜1mg/kgの範囲の用量で投与されるように用いられることを特徴とする、請求項1の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が100μg/kgまたは300μg/kgの用量で投与されるように用いられることを特徴とする、請求項6の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が静脈内投与または皮下投与されるように用いられることを特徴とする、請求項1から7のいずれかの医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体がモノクローナル抗体である、請求項1から8のいずれかの医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体がヒト化抗体である、請求項1から9のいずれかの医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体がヒトNGFへ結合する、請求項1から10のいずれかの医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が齧歯動物のNGFへさらに結合する、請求項11の医薬組成物。
- 抗NGFアンタゴニスト抗体が:
(a)NGFへ約2nM未満のKDで結合し;および/または
(b)マウスE13.5三叉神経ニューロンのヒトNGF依存性の生存を100pM以下のIC50で阻害し(ここでIC50は、15pMのヒトNGFの存在下に測定する);
および/または
(c)マウスE13.5三叉神経ニューロンのヒトNGF依存性の生存を10pM以下のIC50で阻害する(ここでIC50は、1.5pMのNGFの存在下に測定する)、請求項1の医薬組成物。 - 抗NGFアンタゴニスト抗体が:
(i)
(a)配列GFSLIGYDLNを有するCDR1領域;
(b)配列IIWGDGTTDYNSAVKSを有するCDR2領域;および
(c)配列GGYWYATSYYFDYを有するCDR3領域
を含んでなる重鎖可変領域を含み、
(ii)
(a)配列RASQSISNNLNを有するCDR1領域
(b)配列YTSRFHSを有するCDR2領域;および
(c)配列QQEHTLPYTを有するCDR3領域
を含んでなる軽鎖可変領域を含む、
請求項1の医薬組成物。 - 抗NGFアンタゴニスト抗体が、
(a)配列
QVQLQESGPGLVKPSETLSLTCTVSGFSLIGYDLNWIRQPPGKGLEWIGIIWGDGTTDYNSAVKSRVTISKDTSKNQFSLKLSSVTAADTAVYYCARGGYWYATSYYFDYWGQGTLVTVSを有する重鎖可変領域;および
(b)配列
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQSISNNLNWYQQKPGKAPKLLIYYTSRFHSGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLQPEDIATYYCQQEHTLPYTFGQGTKLEIKRT
を有する軽鎖可変領域
を含んでなる抗体である、請求項14の医薬組成物。 - 抗NGFアンタゴニスト抗体が、
(a)配列
QVQLQESGPGLVKPSETLSLTCTVSGFSLIGYDLNWIRQPPGKGLEWIGIIWGDGTTDYNSAVKSRVTISKDTSKNQFSLKLSSVTAADTAVYYCARGGYWYATSYYFDYWGQGTLVTVSSASTKGPSVFPLAPCSRSTSESTAALGCLVKDYFPEPVTVSWNSGALTSGVHTFPAVLQSSGLYSLSSVVTVPSSNFGTQTYTCNVDHKPSNTKVDKTVERKCCVECPPCPAPPVAGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVQFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQFNSTFRVVSVLTVVHQDWLNGKEYKCKVSNKGLPSSIEKTISKTKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPMLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK
を有する重鎖;および
(b)配列
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCRASQSISNNLNWYQQKPGKAPKLLIYYTSRFHSGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLQPEDIATYYCQQEHTLPYTFGQGTKLEIKRTVAAPSVFIFPPSDEQLKSGTASVVCLLNNFYPREAKVQWKVDNALQSGNSQESVTEQDSKDSTYSLSSTLTLSKADYEKHXVYACEVTHQGLSSPVTKSFNRGEC
を有する軽鎖
を含んでなる抗体である、請求項15の医薬組成物。 - 抗NGFアンタゴニスト抗体と医薬的に許容される担体を含んでなる、骨関節炎を有する個体においてこわばりを改善させるための医薬組成物。
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