JP5641486B2 - 抗癌性抗モータリンペプチド抗体 - Google Patents
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Description
本発明者らは以前、モータリンの発現量の増加と発癌との関連と共に、癌細胞に内在化機能をもつ抗モータリン抗体を取得して、当該抗体が癌細胞の増殖抑制機能を有することを見出し、当該抗体を用いた癌治療用医薬組成物、薬剤キャリアなどに関する出願を行った(特許文献1)が、さらに、抗モータリン抗体が認識するモータリンのエピトープ配列を詳細に検討し、癌細胞に内在化機能をもつ抗モータリン抗体が共通に認識するエピトープ配列「LFGRAP」をはじめとする数種類の共通エピトープを決定した(特許文献2)。
癌細胞に内在化機能をもつ抗モータリン抗体に抗癌作用があることから、当該共通エピトープを含むペプチドを免疫原として抗モータリンモノクローナル抗体を作製することにより、それ以上に強力な抗癌作用を有する抗モータリンペプチド抗体が得られることが期待されていたが、未だ前記公知抗体を超える抗癌作用を有するペプチド抗体は提供されるに至っていないのが現状である。
当該免疫原カクテルを用いてマウスを免疫し、常法により多数のモノクローナル抗体産生ハイブリドーマを作製して、モータリン抗原に対する特異性及び細胞内への内在化試験によって8クローンを選択した。さらに、これら各クローンの産生抗体の癌細胞増殖抑制効果を検討した結果、C−26及びC−69クローンが産生するモノクローナル抗体のみが、癌細胞の増殖を顕著に抑制することを見出した。その抑制効果は、公知の内在化機能を有する抗モータリンモノクローナル抗体の作用を遙かに凌ぐものであった。
以上の知見を得て、本発明を完成した。
上記C−26抗体及びC−69抗体を産生するハイブリドーマは、それぞれ(独)産業技術総合研究所特許微生物寄託センターにFERM P−21875、及びFERM P−21876として寄託した。
[1] 配列番号4に示されるペプチド及び配列番号6に示されるペプチドの1:1免疫原カクテルを免疫原として得たハイブリドーマであって、ヒトモータリン抗原を特異的に認識し、かつ癌細胞内在化機能を有するモノクローナル抗体産生能を有するハイブリドーマ株C−26株(FERM P−21875)又はC−69株(FERM P−21876)。
[2] 前記[1]に記載のハイブリドーマ株が産生するヒトモータリン抗原を特異的に認識し、かつ癌細胞内在化機能を有するモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメント。
[3] 前記[2]に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメントを有効成分とする、腫瘍細胞増殖抑制作用を有する抗癌剤。
[4] 前記[2]に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメントを用いることを特徴とする、腫瘍細胞検出用試薬。
[5] 下記(1)又は(2)のペプチドであって、癌細胞内在化機能を有するヒトモータリン特異的モノクローナル抗体が認識するエピトープとして機能するペプチド;
(1)配列番号10に示されるアミノ酸配列、もしくはその配列中の少なくとも配列番号8に示される部分配列を含むアミノ酸配列からなるペプチド、
(2)配列番号11に示されるアミノ酸配列、もしくはその配列中の少なくとも配列番号9に示される部分配列を含むアミノ酸配列からなるペプチド。
[6] 下記(1)及び(2)のペプチドを組み合わせたことを特徴とする、癌細胞内在化機能を有するヒトモータリン特異的モノクローナル抗体作製用の免疫カクテルのためのエピトープセット;
(1)配列番号10に示されるアミノ酸配列、もしくはその配列中の少なくとも配列番号8に示される部分配列を含むアミノ酸配列からなるペプチド、
(2)配列番号11に示されるアミノ酸配列、もしくはその配列中の少なくとも配列番号9に示される部分配列を含むアミノ酸配列からなるペプチド。
本発明において、モータリン(モータリン2)というときは、通常ヒトモータリンを指すが、モータリンは保存性が高くマウスモータリン2(mot−2)とヒトモータリンとの相同性はアミノ酸レベル(BLAST法)は97.9%である。エピトープ配列も同一であるので、マウスモータリンなど他の種由来であってもよい。(マウスモータリンのアセッション番号:NM_010481、ヒトモータリン:AK315177、配列番号1)
本発明者らは、すでに細胞内在化能を有するモータリン抗体が抗癌作用を有することを報告している(特許文献1など)。そして、当該細胞内在化能を有するモータリン抗体が共通に認識するエピトープ領域はヒトモータリンのアミノ酸配列のヒトモータリンの381〜410位に相当する領域中に存在することを見出し、この381〜410位を含む348〜450位に対してエピトープマッピング法を適用して、内在化抗体に特異的な結合配列の共通配列が「LFGRAP(配列番号2)」(共通エピトープ)であることを示した。そして、同時に他の内在化抗体特異的な結合配列を複数見出したが、そのうちの1つが「KAMQDAEVSKSDIGEVI(配列番号3)」である(特許文献2)。
「KAMQDAEVSKSDIGEVI(配列番号3)」、及び「LFGRAP(配列番号2)」を含む17アミノ酸のうち抗原性スコア計算値が最も高かった「QDLFGRAPSKAVNPDEA(配列番号5)」のそれぞれの末端にキャリア蛋白に繋ぐためのシステイン(C)を付加したペプチド−1(配列番号4)及びペプチド−2(配列番号6)を、1:1の割合でキャリア蛋白と共にマウスを免疫し、常法によりモノクローナル抗体産生ハイブリドーマを得た。
(1)ウェスタンブロッティングによるハイブリドーマのスクリーニング
(2)ヒト癌細胞の免疫染色によるスクリーニング
(3)ヒト癌細胞の培養液にハイブリドーマ培養上清液を加え、細胞内への取り込みを免疫染色でスクリーニング
これらのスクリーニングを併用して、ハイブリドーマクローンの評価を行い、モータリン抗原に対する特異性が高く、かつ癌細胞内への取り込み能が高いモノクローナル抗体を産生するクローンを、数種類に絞り込んだ。
ヒト線維肉腫細胞(107)を皮下注射によりヌードマウスの脇腹で腫瘍芽を形成させ、各ペプチド抗体を注射して腫瘍重量変化をモニタリングすることで、腫瘍増殖の抑制活性を観察した。
本発明のペプチド抗体と比較するための抗癌活性を有する抗モータリンモノクローナル抗体(CNTL)は、マウスモータリンの全長によりマウスを免疫することで得られた、癌細胞に内在化する機能を有するモノクローナル抗体37−6(ハイブリドーマ37株:FERM−BP10408、特許文献1参照)である。
その結果、同じ免疫原、免疫方法を用いても各クローンにおいて抗体能力に大きな差異があり、クローンC−26株及びC−69株のみの産生するモノクローナル抗体が顕著な腫瘍細胞の増殖抑制活性を示した。
上記4.で顕著な腫瘍細胞の増殖抑制活性を示したモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマクローンC−26株及びC−69株を、それぞれC−26株(FERM P−21875)及びC−69株(FERM P−21876)として寄託した。
これらのモノクローナル抗体C−26及びC−69が、典型的な本発明の「抗モータリンペプチド抗体」であるといえるが、その抗原結合部位を有する抗体フラグメント、又は当該抗原結合部位を保持したキメラ抗体、ヒト化抗体なども本発明の「抗モータリンペプチド抗体」に含まれる。具体的には、モノクローナル抗体C−26又はC−69をパパインなどにより酵素的に加水分解したFabフラグメント、F(ab’)2フラグメントなどの抗原結合部位を有する抗体フラグメント、H鎖及びL鎖の1本ずつからなる組換え抗体、H鎖及びL鎖の可変領域をリンカーで繋いだ組換え一本鎖抗体(scFv)を用いることができる。また、上記ハイブリドーマC−26株又はC−69株のmRNAから逆転写酵素を用いて得られるcDNAを適当なベクターに組み込んで、これを宿主に導入し、遺伝子組換え技術を用いて組換え抗体、抗体フラグメントを産生させてもよい。また、上記ハイブリドーマC−26株又はC−69株由来の抗体可変領域(V領域)のcDNAから、特許文献2などに記載された手法により、モノクローナル抗体C−26又はC−69の可変領域配列及びCDR配列が決定できるから、これらの配列を利用して、キメラ抗体及びヒト化抗体を作製することができる。
また、特許文献2に記載の手法に従えば、本発明のモノクローナル抗体C−26又はC−69が認識するモータリンのエピトープ配列をより詳細に確定することができる。
腫瘍細胞に対する増殖抑制効果は、モノクローナル抗体C−26及びC−69は極めて高く、またモノクローナル抗体C−131とC−177は、全2者ほどには高くないものの、公知の単一のエピトープ「LFGRAP」を認識するモノクローナル抗体37−6(特許文献1)と比較すれば、強力な活性を有している。
これら強力な活性を有するモノクローナル抗体が認識するエピトープ配列を解析するために、モータリンアミノ酸配列の368−417位に相当する下記のアミノ酸配列についてのペプチドアレイ解析を先の特許文献2の方法に従って行い、2箇所のエピトープ領域を確認できた。
「KAMQDAEVSKSDIGEVILVGGMTRMPKVQQTVQDLFGRAPSKAVNPDEAV」(配列番号7)
その結果から、強力な抗癌作用を有する抗モータリン抗体C−26及びC−69が認識するエピトープのアミノ酸配列は、「EVILVG(配列番号8)」と「DLFGR(配列番号9)」の2種類であり、中程度の抗癌作用を持つ抗モータリン抗体C−131及びC−177のエピトープのアミノ酸配列は、「EVILVGGMT(配列番号10)」と「DLFGRAP(配列番号11)」の2種類であることが決定できた(図15,16)。
用いた免疫原カクテルの配列が「KAMQDAEVSKSDIGEVI(C)」及び「(C)QDLFGRAPSKAVNPDEA」の配列であったことを鑑みると、いずれもエピトープの中心位置がずれており、特にN末側エピトープの「EVILVG」又は「EVILVGGMT」は大幅にシフトしている。この結果から見て「EVILVG」領域は、モータリンのアミノ酸1次配列を認識する「連続エピトープ(直線状エピトープ)」ではなく、モータリンの3次元構造的に構成されたエピトープ(「立体構造エピトープ」又は「不連続エピトープ」)に相当するものと考えられる。
そして、これら2箇所のエピトープ領域を認識するモノクローナル抗体は、いずれも先の出願で検討した単一のエピトープ「LFGRAP」を認識するモノクローナル抗体37−6(特許文献1)と比較して、強力な活性を有している。
したがって、「EVILVGGMT(配列番号10)」もしくはその配列中の「EVILVG(配列番号8)」を含むエピトープ領域と、「DLFGRAP(配列番号11)」もしくはその配列中の「DLFGR(配列番号9)」を含むエピトープ領域は、単独でも高い免疫原性のエピトープであるが、この2箇所のエピトープ領域を組み合わせて免疫原カクテルとして用いることで、さらに強力な抗癌活性を有するモノクローナル抗体を作製できると考えられる。
例えば、配列番号10及び配列番号11の1:1の免疫原カクテルを上記2.に記載された「免疫抗原カクテル法」に従って作製してマウスを免疫し、癌細胞内在性機能を有するヒトモータリン特異的なペプチド抗体を産生するハイブリドーマを取得し、上記3.に従って、癌細胞増殖抑制活性確認によりハイブリドーマクローンを絞り込むことで、さらにモータリン抗原に対する特異性が高く、癌細胞内への取り込み能が高いモノクローナル抗体であり、かつ高い腫瘍細胞増殖抑制活性を有するモノクローナル抗体を得ることができる。
本発明の「抗モータリンペプチド抗体」は、通常は薬理学的に許容される一つあるいはそれ以上の担体と一緒に混合し、癌に対する治療又は改善を目的として使用される。その際、周知の抗癌剤と併用してもよい。本発明のペプチド抗体により治療の対象となる癌は特に限定されず、腎臓癌、肺癌、大腸癌、脳腫瘍、子宮癌、卵巣癌、胃癌、皮膚癌、乳癌、前立腺癌、膵臓癌、リンパ腫など広範に用いることができる。
有効投与量は、例えば一回につき体重1kgあたり0.001mgから1000mgの範囲で選ばれる。あるいは、患者あたり0.01〜100000mg/bodyの投与量を選ぶことができ、その投与時期としては、疾患の臨床症状が生ずる前後を問わず投与することができる。
このような薬理学的に許容される担体、添加物の例として、水、医薬的に許容される有機溶剤、コラーゲン、ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、水溶性デキストラン、ポリエチレングリコール、ヒト血清アルブミン(HSA)、マンニトール、ブドウ糖等の糖アルコールや糖類、Tween80等の界面活性剤などを挙げることができる。
本発明の抗癌剤は通常非経口投与経路で、例えば注射剤(皮下注、静注、筋注、腹腔内注など)、経皮、経粘膜、経鼻、経肺などで投与されるが、経口投与も可能である。
本発明の抗癌剤は、溶液製剤であっても、使用前に溶解再構成するために凍結乾燥したものであってもよい。凍結乾燥のための賦形剤としては例えばマンニトール、ブドウ糖などの糖アルコールや糖類を使用することができる。
本発明の「抗モータリンペプチド抗体」は腫瘍細胞の内在化機能も優れているから、本発明の「抗モータリンペプチド抗体」を、公知の蛍光試薬、酵素試薬、放射性同位元素などで標識するか、又は標識された2次抗体と併用することで、腫瘍細胞検出用の試薬として用いることもできる。
なお、特に断りがない場合は、公知の方法、例えばMolecular Cloning 3rd edition Sambrook J ら、Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001年、細胞工学別冊「バイオ実験イラストレイテッド」(秀潤社、2001年)などに記載の遺伝子組換え又はタンパク質操作技術などに従って実施可能であり、市販の試薬やキット等を用いる場合には市販品の指示書に従って実施可能である。また、本明細書で引用した文献中の記載は本明細書中の記載として組み入れる。
(1−1)抗原ペプチドの調製
2種類の18アミノ酸免疫原ペプチド「ペプチド−1」及び「ペプチド−2」を、化学合成により調製した。「ペプチド−1:KAMQDAEVSKSDIGEVIC」は、内在化モノクローナル抗体の共通エピトープ「KAMQDAEVSKSDIGEVI」を含み、C末端に「C(Cys)を付加し、「ペプチド−2:CQDLFGRAPSKAVNPDEA」は、同「LFGRAP」を含むモータリン由来アミノ酸配列のN末端に「C(Cys)を付加した配列である。(図1)
なお、ペプチド−1及びペプチド−2の選択にあたっては、あらかじめ抗体37−6のエピトープとしてのペプチドシーケンスを実行し、疎水性をベースとした抗原性分析を行っている。ペプチド−1に対応する「KAMQDAEVSKSDIGEVI」の抗原性スコアは0.486でペプチド−2に対応する「QDLFGRAPSKAVNPDEA」の抗原性スコアは0.650という高い値を示した。この2つの抗原性ペプチドをキャリアタンパクー(Frend's adjuvant)につなぐため、「C(Cys)」を末端に付加したものである。この2種類のペプチドを抗原として用いる場合には、1:1の比率で用いる。
(1−1)で調製した「ペプチド−1」及び「ペプチド−2」を、1:1の割合で混合しキャリア蛋白(Frend's adjuvant)と共に、マウスに0.2〜0.3mlを注射して免疫し、常法によりハイブリドーマを得、1ウェルあたり1細胞になるように希釈培養して、ペプチド抗体産生ハイブリドーマの65個のクローンを得た。
(2−1)ウェスタンブロッティングによるハイブリドーマのスクリーニング
ヒト由来正常細胞(TIG−1細胞)及び癌細胞(Hela細胞)の細胞融解物を調製し、SDS−PAGEを行った後、ハイブリドーマ培養上清液を用いたウェスタンブロッティング法によりモータリンの検出を行った。
その結果を図2に示すが、図中、Rは組み換えタンパク抽出液中で、Uはヒト癌細胞(U2OS)溶解液中での結果を示す。また、反応性の程度を+の数で示した。図2の左下枠内は選択された8つのクローンを示す。
正常細胞と癌細胞はカバーガラス入りの12穴細胞培養ティッシュを用いて培養を行った。健康な細胞は60%の密集度に達したら、メタノールとアセトン(1:1)で固定した後、各クローン由来ハイブリドーマ培養上清液を用いて結合させ、2次抗体(Alexa Fluor 594 goat anti−mouse IgG)を用いて検出を行った。
その結果を図3として示す。反応性の程度を+の数で表す。図3の左下枠内は選択された8つのクローンを示す。
12穴培養デッシュ内にカバーグラスを置き、その上にヒト癌細胞(HeLa細胞)を蒔いた。24時間後、60%の密集度に達しティッシュ表面に上手く付着されたことを確認後、各クローン由来ハイブリドーマ培養上清液を添加した。24時間後に細胞をメタノールとアセトン(1:1)で固定し、2次抗体(Alexa Fluor 594 goat anti−mouse IgG)を用いて染色を行い、細胞を蛍光顕微鏡(Carl Zeiss)で観察した。
ヒト癌細胞の培養液にハイブリドーマを加え、細胞内への取り込みを免疫染色でスクリーニングする。その結果を図4に示すが、その際、細胞内取り込みの程度を+の数で示した。左下枠内は選択された8つのクローンを示す。
実施例2で得られた8種類のハイブリドーマクローンから8種類の抗ペプチドモノクローナル抗体(C−26、C−67、C−69、C−131、C−133、C−137、C−152及びC−177抗体)を得た。それぞれの抗体の有効性を判定するために、各々3匹ずつのヌードマウスを準備した。ヒト線維肉腫細胞(107)を各ヌードマウスの左と右の脇腹に皮下注射した。五日後腫瘍芽が見えたのを確認し、抗体注射を行った。二日置きに一回100μgの抗体を計10回静脈注射した。60日まで毎日腫瘍の進行をモニタリングした。具体的には、各個体の体重変化を測定し、体重増加分を腫瘍重量とした(Vernier caliperにより測定)。図5〜12には、各抗体毎の腫瘍重量を各個体の平均値として示している。図13は、これらを重ね合わせた図である。コントロール(CNTL)としては、PBSを用いている。
その結果、同じ免疫原、免疫方法を用いても各クローンにおいて抗体能力に大きな差異があり、クローンC−26株及びC−69株のみの産生するモノクローナル抗体が顕著な腫瘍細胞の増殖抑制活性を示し、有用な抗癌剤となり得ることが示された。
腫瘍細胞に対する顕著な増殖抑制効果が確認できたモノクローナル抗体C−26及びC−69が認識するエピトープ配列を解析するために、モータリンアミノ酸配列の368−417位に相当する下記ペプチドのアミノ酸配列(配列番号7)についてのペプチドアレイ解析を先の特許文献2の方法に従って行った。
「KAMQDAEVSKSDIGEVILVGGMTRMPKVQQTVQDLFGRAPSKAVNPDEAV」
具体的には、上記アミノ酸配列のN末から1アミノ酸ずつずらした15アミノ酸ペプチドを合成し、各ペプチド含有溶液からなるスポットをガラススライド上に配列されているアレイを作製した(図15)。当該アレイを用い、モノクローナル抗体C−26及びC−69をそれぞれ反応させ、HRP接合抗マウス抗体を二次抗体として用い、抗体ELISA試験によりシグナル強度を測定し、シグナル強度(Y軸)を、対象抗体と反応したそれぞれのペプチド(X軸)でプロットした(図16)。同時に、中程度の抗癌活性を有するモノクローナル抗体C131及びC−177と共に、この範囲にエピトープを有していないモノクローナル抗体C−133についてのシグナル強度もそれぞれ測定している。なお、ここでのコントロール(ctrl−mouse)は、マウスIgGであり、2次抗体のみを用いたことを示す。結果は、図16に示される通り、2箇所のエピトープ領域の存在を示すものであり、図15ではペプチドアミノ酸配列上の共通領域として図示できる。
すなわち、強力な抗癌作用を有する抗モータリン抗体C−26及びC−69が認識するエピトープのアミノ酸配列は、「EVILVG」と「DLFGR」の2種類であり、中程度の抗癌作用を持つ抗モータリン抗体C−131及びC−177のエピトープのアミノ酸配列は、「EVILVGGMT」と「DLFGRAP」の2種類である。「EVILVG」と「DLFGR」の領域が共通して認識され、その認識の強さにおいてC−26及びC−69抗体が最も強かったと解される。
用いた免疫原カクテルの配列が「KAMQDAEVSKSDIGEVI(C)」及び「(C)QDLFGRAPSKAVNPDEA」の配列であったことと比較すると、特にN末側エピトープの「EVILVG」又は「EVILVGGMT」は大幅にシフトしており、これらは、モータリンのアミノ酸1次配列を認識する「連続エピトープ(直線状エピトープ)」ではなく、モータリンの3次元構造的に構成されたエピトープ(「立体構造エピトープ」又は「不連続エピトープ」)に相当するものと考えられる。
これら2箇所のエピトープ領域を認識するモノクローナル抗体は、いずれも先の出願で検討した単一のエピトープ「LFGRAP」を認識するモノクローナル抗体37−6(特許文献1)と比較して、強力な活性を有している。
したがって、「EVILVG」又は「EVILVGGMT」と、「DLFGR」又は「DLFGRAP」との2箇所のエピトープ領域を免疫原とすることで、さらに強力な活性を有するモノクローナル抗体を作製できると考えられる。
(2009年11月27日付(独)産業技術総合研究所 特許微生物寄託センターに寄託)
受託番号FERM P−21876:Mouse hybridoma C69株
(2009年11月27日付(独)産業技術総合研究所 特許微生物寄託センターに寄託)
Claims (4)
- 配列番号4に示されるペプチド及び配列番号6に示されるペプチドの1:1免疫原カクテルを免疫原として得たハイブリドーマであって、ヒトモータリン抗原を特異的に認識し、かつ癌細胞内在化機能を有するモノクローナル抗体産生能を有するハイブリドーマ株C−26株(FERM P−21875)又はC−69株(FERM P−21876)。
- 請求項1に記載のハイブリドーマ株が産生するヒトモータリン抗原を特異的に認識し、かつ癌細胞内在化機能を有するモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメント。
- 請求項2に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメントを有効成分とする、腫瘍細胞増殖抑制作用を有する抗癌剤。
- 請求項2に記載のモノクローナル抗体又はその抗原結合部位を含むフラグメントを用いることを特徴とする、腫瘍細胞検出用試薬。
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