JP6591964B2 - Icoslへの治療上の標的特異的vnarドメインの単離 - Google Patents

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Description

本発明は、免疫化および合成の板鰓亜綱(Elasmobranchii)由来ライブラリから単離された高親和性、抗原特異的天然および非天然結合分子の単離および特性に関する。特に、本発明は、特異的に結合し、免疫機能の重要なレギュレータである分子、誘発副刺激リガンド(ICOSL)の活性を中和するサメ可変新規抗原レセプター(VNAR)ドメインに関する。中和VNARドメインは、2つの独立したソースから単離される;免疫化テンジクザメ(nurse shark)ライブラリおよび合成アブラツノザメ(spiny dogfish)フレームワーク融合ライブラリ。
生物製剤に基づくモノクローナル担体(mAb)は、継続した臨床的成功およびそれに続くバイオテクノロジーおよびバイオ医薬品企業への経済的価値によって例示されるように、小さな分子に対して多くの利点があった。特異的に標的に結合し、疾患関連の生物学的プロセスに介入する先天的能力は、オフサイト毒性を減少させる一方、それらを有効で効能があるものとし、そして現在では証明されたクラスの治療学としている。しかし、それらの治療上の有効性には制限がある。それらのサイズおよび複雑さは、人体での特定の疾患タイプおよび疾患の位置において、それらの有用性を制限しうる。一方、免疫グロブリンおよび非免疫グロブリンベースのソースに由来する、いわゆる代替骨格の多くは、いくつかのより大きなタンパク質治療薬が有する周知の制限に取り組む目的によって発展している。
サメ免疫グロブリンの新型または新規抗原レセプタ(IgNAR)は、軟骨魚類の適応免疫システムにおいて役割を果たすとして知られている天然に生じる一本鎖結合ドメインである(Greenberg A. S., et al., Nature, 1995. 374(6518): p. 168−173; Dooley, H., et al, Mol. Immunol, 2003. 40(1): p. 25−33; Muller, M.R., et al., mAbs, 2012. 4(6): p. 673−685)。この機能の重要な側面は、可変領域(VNAR)での4つの領域(CDR1、HV2、HV4およびCDR3)の多様性から得られる標的に対する高い親和性とともに特異的に結合する能力である(Stanfield, R. L., et al Science, 2004. 305(5691): p. 1770−1773)。追加の非カノニカルシステイン残基は、より潜在性のまたは隠れたエピトープに結合可能な普通でないパラトープトポロジを有する構造的に異なるファミリーになるVNARアイソタイプのレパートリーを作り出す(Stanfield, R. L., et al Science, 2004. 305(5691): p. 1770−1773; Streltsov, V.A., et al, Protein Sci., 2005. 14(11): p. 2901−2909; Stanfield, R. L., et al., J Mol. Biol., 2007. 367(2): p. 358−372)。軽鎖パートナーおよびCDR2の欠如の組み合わせは、VNARを脊椎動物界での最も小さな天然に生じる結合ドメインとなる。それらの優れた標的への選択性に加え、固有の可溶性と安定性により、それらは治療薬および診断の発展の魅力的な候補となる(Barelle, C. J., et al., Adv. Ex. Med. Biol., 2009. 655: p.49−62; Griffiths, K., et al., Antibodies, 2012. 2: p. 66−81)。文献中の命名法は、IgNARを免疫グロブリンアイソトープ新型(novel)抗原レセプターまたは免疫グロブリンアイソトープ新規(new)抗原レセプターとして参照し、用語は、同義語である。
軟骨魚類における標的特異的IgNAR応答を上昇させる能力は、最初にテンジクザメ(nurse shark)で実証された(WO03/014161)。鶏卵リゾチーム(HEL)をモデル免疫原として用いると、抗原特異的な力価は、最初に、バッファーでの反復ブーストに続くアジュバントとターゲットとを免疫化することにより時間をかけて達成された。本研究に先立ち、二次免疫応答が、進化の結果、より高度な脊椎動物(例えば、鳥類および哺乳類)に限定されると一般的に認識されていた。したがって、このような応答を板鰓亜綱のような進化的に原始的な種で確かめることは予期されていなかったであろう。免疫原へのサメの応答はまた、IgNAR応答がげっ歯類や他の哺乳類で見られる血清力価よりも非常に低い抗原−特異的血清力価(約二桁少ない)であるため、哺乳類で見られるものからは非常に異なっている。ナノボディとして知られるラクダ科の単一ドメイン抗体の系統とは異なり、IgNARの結合ドメインは、古典的な免疫グロブリン抗体祖先から進化したとは考えられない。
このことは、約80−85%のフレームワーク領域にわたり、ナノボディでのヒトIgG重鎖に類似し、IgNARとヒト軽鎖配列との間の類似がたったの20−25%である一次配列での違いから明らかである(Dooley, H. and Flajnik,M. F., Eur. J. Immunol., 2005. 35(3): p. 936−945)。若齢のテンジクザメでの研究は、アイソタイプレパートリー、ゆえにいかなる外部チャレンジに対して上昇するIgNARドメインの多様性がタイプIIIとしていられるD−領域融合アイソタイプに限定されることを示している。理論上では、これは、若い仔(young pups)がまだ子宮内にいる間に暴露されたであろう一般的な病原体への制限された応答でありうる。およそ発生の六か月後、若い成体のサメは、複数の異なるIgNARアイソタイプ;タイプI(テンジクザメでのみこれまで発見されている)、タイプII、タイプIIb、タイプIIIおよびタイプIIIbを含むチャレンジへのフルレパートリおよびIgNAR応答を示す。アイソタイプは、結合ドメインのパラトープにわたり、異なる構造的な特徴に変換する非カノニカルシステイン残基の含有量および位置で異なる。
2つのプラットホームがVNARの単離に利用できる。第1は、サメの適応免疫システムの一部としてIgNARの役割に基づいている(WO03/014161)。IgNAR応答が抗原チャレンジに応答して誘発しうる、現在少なくとも3つの異なる種のサメで見られている(Dooley, H., et al, Mol. Immunol, 2003. 40(1): p. 25−33; Muller, M.R., et al.,mAbs, 2012. 4(6): p. 673−685; Camacho−Villegas, T., mAbs., 2013. 5(1): p. 80−85 WO2011/056056)。VNARドメインがファージディスプレイに適するため、簡易血液サンプルは、ブースト、抽出されたRNA、このトータルメッセージから生成されたcDNAから増幅されたVNARレパートリーに続く、免疫の反復プロセス後のこれらの動物から得られる(Muller, M.R., et al., Methods Mol. Biol. 2012. 907: p. 177−194, Flajnik, M. F., and Dooley, H., Methods Mol. Biol. 2009. 562: p. 71−82)。標準ファージミドベクターへのクローニングおよびターゲットに対する選択は、ポジティブヒットを探すために用いることができる。VNARドメインを単離するための第2のおよび補完的な他の手段は、CDR領域のエンジニアリングによる重要で追加的な多様性をしばしば含む単一の天然なVNARフレームワークに基づく未感作または半合成ファージディスプレイライブラリの構築である(Nuttall, S. D., et al., Mol. Biol. 2001: 38: p. 313−326; Nuttall, S.D., et al., FEBS Letters, 2002. 516: p. 80−86; Liu, J.L., et al., Mol Immunol., 2007. 44: p. 1175−1783; Liu, J.L., et al.,BMC Biotech., 2007. 7: p. 78−88)。シングルフレームワークライブラリに対する重要な改善は、異なる種でのまたは異なる種にわたる異なるVNARアイソタイプからの異なるフレームワークをブレンドまたは融合によって達成しうる。合成ライブラリからVNARを生成する新規な方法は、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。
免疫化および合成ライブラリアプローチは共に、利益と課題とを有する。サメ免疫システムの進化的に離れたポジションは、多くの哺乳類タンパク質への良好な応答を促す。したがって、免疫化は、典型的には、in vivoでの成熟プロセスを経て抗原ターゲットに対する高い親和性ドメインを提供する。このプロセスは、IgNARレパートリーの成熟を達成するために約4〜8ヶ月であるが、動物で発生するように、哺乳類で見られる関連したプロセスよりも少し遅いものである。合成ライブラリからの選択は、このタイムフレームを短縮するが、成功のレベル(特異性および親和性)は、スクリーニングされたライブラリの質とサイズに依存し、一般的にin vitroでの成熟を通じてさらなる改善を得るであろうものよりも低い親和性のドメインを送達する(deliver)であろう。合成ライブラリからのVNARを生成する新規な方法は、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。
しかし、両方の方法は、複数のターゲットクラスに対するVNARドメインの多くを単離するためにうまく用いられている(Nuttall, S. D. et al., Mol. Biol. 2001: 38: p. 313−326; Dooley, H., et al, Mol. Immunol, 2003. 40(1): p. 25−33; Nuttall, S., D., Protein, 2004. 55: p. 187−197; Liu, J.L., et al., Mol Immunol., 2007. 44: p. 1175−1783; Liu, J.L., et al., BMC Biotech., 2007. 7: p. 78−88; Walsh, R., Virology, 2011. 411(1): p. 132−141; Muller, M.R., et al.,mAbs, 2012. 4(6): p. 673−685; Bojalil, R., BMC Immunol., 2013: 14(7): p.14−17)。
免疫調節生物製剤は、多くの異なる治療分野での免疫関連疾患を治療するために用いることができる強力なツールである。それらは、過免疫の応答を減衰するためにデザインされ、したがってリウマチ性関節炎(RA)、全身性エリテマトーデス(SLE)および乾癬のような慢性自己免疫および炎症症状と同じく、臓器移植での有用性を有する。逆に、それらは、癌または慢性的細菌もしくはウイルス感染での免疫応答を強化するように作用しうる(Yao, S., et al., Nature Reviews, 2013. 12: p. 130−146)。B7関連タンパク質(B7RP−1)、CD275およびB7ホモログ(B7h)としてもまた知られる誘発副刺激リガンド(ICOSL)は、B細胞、活性化単球および樹状細胞のような抗原提示細胞(APCs)で構造的に発現した細胞表面抗原であり、B7ファミリーメンバー、ICOS(CD278)のリガンドである(Yoshinaga,S., K., et al., Int. Immunol., 2000. 12(10): p. 1439−1447)。最初に、その作用はT細胞の活性化に制限されると考えられていたが、より最近では、免疫調節でのICOSLの中心的な役割は、CD28およびCTLA4それぞれとの相互作用によるT細胞刺激および阻害経路の両方に拡大している。系統制限ICOSL発現を有するトランスジェニックマウスの作製は、T細胞応答、T細胞トレランスおよびT細胞依存B細胞応答を刺激することにおけるICOSL−ICOS相互作用の役割を示しており、その抗体媒介性疾患での重要性は、RA、SLEおよびブドウ膜炎を含むヒト疾患の前臨床モデルで確認されている(Yoshinaga, S., K., et al., Nature, 1999. 402(827): p. 827−832; , Aicher, A., et al., J. Immunol., 2000. 164(9): p. 4689−4696; Larimore, K., et al., BMC Immunol., 2012. 13(29); p. 1−17; Iwai, H., et al., J. Immunol, 2002. 169(8): p. 4332−4339; Frey, O., et al., Ann. Rheum. Dis., 2010. 69(8): p. 1495−1501; Usui, Y., et al., Eur J Immunol., 2006. 36(11): p. 3071−3081; Hu, Y., L., et al., J. Immunol., 2009. 182(3): p. 1421−1428)。標的化T細胞集団は、胚中心B細胞と相互作用する濾胞ヘルパーT細胞(TFH)であることが示されている(Hu, Y., L., et al., J. Immunol., 2009. 182(3): p. 1421−1428)。
より最近では、ICOSL−ICOS相互作用は、免疫抑制の腫瘍関連制御性T細胞(Treg)の調節を通じて腫瘍の発生に関与しているとされる(Strauss L., et al., J Immunol., 2008. 180: p.2967-2980; Gobert M, et al., Cancer Res., 2009. 69: p. 2000-2009; Faget, J., et al., Cancer Research, 2012. 72(23): p. 6130−6141)。Tregの増加数と有病率は、癌患者で確認されており、すい臓癌および乳癌、結腸直腸癌、胃癌および食道癌、白血病およびリンパ腫、黒色腫、非小細胞肺癌、卵巣癌、ならびに肝細胞癌を含む異なる腫瘍および腫瘍間質から単離されている(Menetrier−Caux, C. et al., Targ. Oncol., 2012. 7: p. 15-28)。
ICOSLは、2つの細胞外免疫グロブリン様ドメイン(IgCおよびIgV)を有するB7関連膜貫通糖たんぱく質である。突然変異解析は、IgVドメインがレセプターとリガンドとの間のインターフェースを形成し、ヒトとげっ歯類との間の低い種のホモロジー(ヒトとマウスの間で約44%)を示すことを明らかにしている。タンパク質複合体の全体的な整合性のため必要とされるが、IgCドメインは、ICOSとのいかなるコンタクトインターフェースを形成せず、IgVドメインに近接して関連する膜である(Chattopadhyay, K., J. Immunol., 2006. 177(6): p. 3920−3929)。活性タンパク質の組織は、主に非共有結合ヘテロダイマーであると考えられており、これらのクラスタリングまたはオリゴマー化が細胞表面で起こることを示唆する証拠がある(Chattopadhyay, K., J. Immunol., 2006. 177(6): p. 3920−3929)。げっ歯類およびヒト標的ドメインの間の配列ホモロジーが低いものであっても、前臨床開発のためのネズミ科またはラットサロゲート分子の単離および開発は有用で有りうる。ICOSLに対するかかるサロゲート抗体の単離および開発は、かねてより実証されている(Iwai, H., et al., J.Immunol, 2002. 169(8): p. 4332−4339; Hu, Y., L., et al., J. Immunol., 2009. 182(3): p. 1421−1428)。
IgV領域に結合し、40〜400nMの範囲で親和性を示すマウスICOSLに対する合成ライブラリELSS1から単離されたVNARは、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。ヒトICOSLに対して単離されたVNARドメイン(IgVドメインとしてもまた認識されている)は、単離された抗マウスVNARドメインと比較して、標的に対して少なくとも一桁は高い親和性を有する。治療上の利益のために、これは、ICOSLに対して単離されたドメインが、その結果、ICOSとの相互作用を阻害することに拮抗すること、それに続き免疫応答を誘導するための下流のシグナル伝達に重要である。T細胞増殖アッセイは、このICOS−ICOSL間の相互作用の阻害を測定する強力な手段であり、in vitroでのリード分子の有効性を実証するためにすでに行われている。この研究の間に単離された抗ヒトICOSLドメインは、それらの抗マウスカウンターパートと比較して、T細胞アッセイでの効力において100倍を超える増加を示した。これは、抗マウスのものと比較してターゲットへの抗ヒトドメインの増加した親和性によるものである可能性が高い。したがって、これらのドメインがin vivoでのより高い有用性を示すであろうことが予測される。
本発明は、中和アッセイでの予想外の有用性、高い親和性およびターゲットへの選択性、ならびに天然ソースおよび非天然ソースからのヒトICOSLに対して単離されたVNARドメインの多様性に関する。
本発明の第1の態様によると、式(I)で示されるアミノ酸配列:
A−は、配列番号1、配列番号4または配列番号7であり、
Xは、6または7のアミノ酸残基を有するCDR1領域であり、
B−は、配列番号2、配列番号5または配列番号8であり、
Yは、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21または22のアミノ酸残基を有するCDR3領域であり、
C−は、配列番号3、配列番号6または配列番号9であり、
または、それと少なくとも50%相同の配列を含む、ICOSL特異的抗原結合分子が提供される。
この際、
配列番号1は、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVLTDT、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVVTGAであり、
配列番号2は、TSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号3は、DGAGTVLTVNであり、
配列番号4は、ASVNQTPRTATKETGESLTINCVLTDTであり、
配列番号5は、TYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号6は、YGAGTVLTVNであり、
配列番号7は、ARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDPまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDAまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDGまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRESであり、
配列番号8は、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGAまたはTCWSRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGL、TCWTRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCAL、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGV、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGH、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRISDLTVEDGGTYRCGHであり、
配列番号9は、CGGGTVVTVN、CGGGTAVTVN、CGDGTAVTVN、またはCGDGTAVTVNである。
A、X、B、Yおよび/またはCで表されるアミノ酸配列は、板鰓亜綱(Elasmobranchii subclass)の同じまたは異なる種に由来するであろう。A、X、B、Yおよび/またはCで表されるアミノ酸配列はまた、VNAR配列の同じまたは異なるアイソタイプ、例えばタイプI、タイプIIおよび/またはタイプIII(タイプIb、タイプIIbおよびタイプIIIbを含む)に由来するであろう。したがって、任意の一般的に適する組み合わせのソースマテリアルが可能である。
本発明のいくつかの実施形態において、式(II)A−X−B−Y−Cは、エレメントA、BおよびCが(i)配列番号1、2、および3;(ii)配列番号1、2、および6;(iii)配列番号1、5、および3;(iv)配列番号1、5、および6;(v)配列番号4、5、および6;(vi)配列番号4、5、および3;(vii)配列番号4、2、および6;(viii)配列番号4、2、および3;(ix)配列番号7、8、および9によって表される配列から構成されるであろう。
CDR1領域は、図10Aもしくは10B、またはそれと少なくとも50%相同の配列で表される、任意のCDR1領域でありうる。CDR3領域は、図10A、10Bもしくは10C、またはそれと少なくとも50%相同の配列で表される任意のCDR3領域でありうる。
IOCSLは、2つの細胞外免疫グロブリン様ドメイン(IgCおよびIgV)を有するB7関連膜貫通糖たんぱく質である。GenBankでのICOSLのヒトおよびマウス配列は、次のとおりである:
Human: Accession: O75144.2; GI: 19855066 (302 aa)
Mouse: Accession: Q9JHJ8.1; GI: 15214053 (322 aa)。
アミノ酸配列を整列した場合、総合スコアが43.38であり、%アイデンティティが47.80である。本発明のICOSL特異的抗原結合分子は、抗原としていかなるICOSL配列に対して惹起されうる。適切には、ICOSL配列は、ヒトICOSL(hICOSL)配列、もしくはそれと相同の配列、または本明細書で記載される標準的な分子生物学技術を用いてヒト化後の抗原として表されるであろう他の動物種からのICOSL配列でありうる。ICOSLのヒト配列の例は、図12に示される。
本発明の一つの実施形態において、ICOSL特異的抗原結合分子は、図9Aもしくは図9C、またはそれと少なくとも50%相同の配列で表される配列でありうる。
CDR3領域が合成ライブラリに由来するICOSL特異的抗原結合分子で表される場合、前記領域は、7〜21のアミノ酸残基、適切には7、9、10、11、12、13、14、16、または21のアミノ酸残基を含むであろう。
CDR3領域が免疫手順により由来するICOSL特異的抗原結合分子で表される場合、前記領域は、13〜21のアミノ酸残基、適切には13、19、20、または21のアミノ酸残基を含むであろう。
したがって、ICOSL特異的抗原結合分子はまた、単離されたVNARドメインとして定義されうる。
非天然および天然ソースから単離された本発明のVNARドメインの配列は、高い親和性を持って、ヒトICOSLに特異的に結合し、ICOSLとICOSとの間の相互作用を中和する。
本発明の一つの実施形態において、抗hICOSL VNARドメインは、調製された合成ライブラリから単離され得、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。かかるライブラリの一例は、複数の組み合わせで融合された2つの連続したペプチドドメインからなるフレームワーク融合合成ライブラリである合成ライブラリELSS1である。この合成ライブラリデザインは、強力なプラットホームであることが証明されており、このプラットホームから、その一因がライブラリの結合分子多様性を著しく増やすためにアイソタイプとサメ種にわたる異なるフレームワークを融合するユニークな方法の一部により複数のターゲットクラスに対するVNARを単離する。抗ヒトICOSLドメインは、それらがユニークなCDR3およびCDR1配列に加えて異なるアイソタイプフレームワーク残基から構成されるため、さらにこのことを例示している。この実施形態において、VNARドメインは、ストレプトアビジンビースに固定化されたビオチン化単量体ヒトICOSLを有するライブラリのスクリーニングにより単離されるであろう。別の実施形態において、免疫チューブのような固体表面に直接固定化されたVNARドメインは、ヒトICOSLを有するライブラリのスクリーニングにより単離されるであろう。
本発明の他の実施形態において、抗ヒトVNARドメインは、免疫化サメ(immunized shark)から単離しうる。テンジクザメは、フロイド完全アジュバントでの単量体ヒトICOSLにより免疫化することができ、その後、PBS中で反復して毎月のブーストが行われる。標的に対するIgNARの血清力価は、モニターすることができ、ヒトICOSLへの応答が可溶性抗原の1回のブーストと3回のブーストとの間で見られうるかどうかを決定することができる。ブリード4(bleed four)からの力価は、かかる状況での典型的な被験動物から達成できる最大の応答とみなすことができ、RNAは、末梢血リンパ球(pbls)から抽出することができる。そのようなサンプルから、cDHAを生産することができ、VNARレパートリーをフレームワーク1およびフレームワーク4特異的プライマーを用いて増幅することができる。
アンプリコンは、約1×10クローンのディスプレイライブラリを作製するために、E.coli宿主細胞に形質転換されたファージミドベクターにてクローン化することができる。この実施形態において、VNARドメインは、ストレプトアビジンビースに固定化されたビオチン化単量体ヒトICOSLを有するライブラリのスクリーニングにより単離されるであろう。別の実施形態において、免疫チューブのような固体表面に直接固定化されたVNARドメインは、ヒトICOSLを有するライブラリのスクリーニングにより単離されるであろう。
本発明の重要な利点としては、単離されたVNARドメインによって示されるICOS−ICOSL相互作用の強力な中和を示したことである。ICOSとICOSLとの間の相互作用に拮抗することの効果は、細胞ベースのin vitroアッセイまたはELSAベースの抗原アッセイのような他の方法で示すことができる。中和の効果は、制限されないが、単量体ペリプラズム発現タンパク質、精製タンパク質としておよび哺乳類細胞上清としてのVNARドメイン−Fc融合物ならびにペプチドリンカーを通じてパートナータンパク質もしくは複数のタンパク質とN末端および/またはC末端で結合した抗hICOSL VNARのような分子融合タンパク質を含む、複数のタンパク質フォーマットで示すことができる。
本発明の一つの実施形態において、可溶性ペリプラズム発現単量体抗ヒトICOSL VNARドメインは、ICOSを発現した細胞表面とマルチウェルプレートELISAフォーマットでのICOSL−Fc融合タンパク質との間の相互作用をブロックする。
本発明のさらなる実施形態において、哺乳類の発現し精製された抗ヒトICOSL VNAR−Fcドメインは、ICOSを発現した細胞表面と濃度依存的なICOSL−Fc融合タンパク質との間の相互作用をブロックできる。
さらなる実施形態は、N末端もしくはC末端またはその両方、分子ペプチドリンカーを介する二量体もしくは三量体以上複数の融合物に単量体抗ヒトICOSL VNARドメインを再フォーマットするための柔軟性がある。抗ヒト血清アルブミンVNARドメインと三量体フォーマットで融合した抗ヒトICOSL VNARドメインおよび抗マウスICOSL VNARドメインは、hICOSLと結合する能力を保持し、ICOSとICOSLとの間の相互作用をブロックする。この三官能フォーマットにおいて、3つのドメインのすべては、それらの特異的ターゲットへの結合を保持する。
本発明のさらなる実施形態において、精製した抗ヒト単量体ICOSL VNARドメインは、初代ヒトT細胞の増殖をブロックできる。本発明の別の実施形態において、抗ヒトICOSL VNARドメインは、哺乳類の宿主細胞で発現しうるFcタンパク質融合構築物へと変換することおよび精製することができる。この精製されたマテリアルは、初代ヒトT細胞アッセイで滴定することができ、T細胞増殖の濃度依存性阻害を示すことができる。
本発明のもう一つの利点としては、抗ヒトICOSLドメインによって示される高い親和性と選択性である。
本発明の一実施形態において、抗ヒトICOSL VNARドメインは、可溶性の単量体タンパク質ドメインとして発現することができ、結合相互作用による結合および解離速度を測定するためにBIAcoreチャンバーでの固定化hICOSLを通過することができる。
本発明のもう一つの実施形態において、抗ヒトICOSL VNARドメインは、哺乳類の宿主細胞で発現しうるFcタンパク質融合構築物へと変換することおよび精製することができる。そしてこのマテリアルは、結合相互作用の結合および解離速度を測定するためにBIAcoreチャンバーでの固定化hICOSLを通過することができる。
本発明の一実施形態において、抗ヒトICOSL VNARドメインの選択性は、ICOSおよびICOSLを発現するCHO細胞株への結合、二次蛍光色素タグ抗体を用いる検出、ならびにFACS解析を用いて測定された結合により示すことができる。さらなる実施形態は、異なるタンパク質の複数のクラスに対するELISAによって選択性を示す。
本発明の第二の態様によると、本発明の第一の態様のICOSL特異的抗原結合分子の薬剤組成物を提供する。
本発明の薬剤組成物は、任意の適切なおよび薬学的に許容される担体、希釈剤、アジュバントまたはバッファー液を含むことができる。前記組成物は、さらに薬学的活性剤を含むことができる。このような担体は、制限されないが、生理食塩水、緩衝生理食塩水、デキストロース、リポソーム、水、グリセロール、エタノールおよびそれらの組み合わせを含むことができる。
このような組成物は、示したように、さらに薬学的活性剤を含むことができる。追加の剤は、治療上の化合物であってもよく、例えば、抗炎症薬、細胞毒性剤、細胞増殖抑制剤または抗生物質である。このような追加の剤は、それを必要とする患者への投与のために適切な形態であろうし、このような投与は、同時、個別または逐次的であろう。成分は、適切な説明書を含むことができるキットの形態で調製することができる。
薬剤組成物は、例えば、経口、局所、静脈内、筋肉内、鼻腔内または皮内経路などを含む、患者の疾患を治療するのに効果的な、任意の有効で便利な方法で投与することができる。治療において、または予防薬として、前記活性剤は、注射用組成物として、例えば、滅菌水性分散剤、好ましくは等張のものを個体に投与することができる。
哺乳類、特にヒトへの投与のために、活性剤の日用量は、体重あたり0.01mg/kgから、一般的には約1mg/kg、2mg/kgまたは4mg/kgまでであろう。いずれにしても医師は、個体の年齢、体重、性別および応答を含むファクターに依存しうる個体に最も適しているであろう実際の投与量を決めることができる。上記投与量は、平均的なケースでの例である。もちろん、より高いまたはより低い投与量が有益である例もあるであろうし、そのようなものは、本発明の範囲内である。
本発明はまた、使用説明書と共に本明細書で定義される薬剤組成物を含むキットを提供する。
本発明の第二の態様によると、医薬に使用するための第二の態様の薬剤組成物を提供する。かかる使用は、ICOSLと、限定されないが、ICOS、CD28およびCTLA4を含むそのレセプターパートナーとの間の相互作用に関連した疾患、ならびに/またはT細胞調節に関連した疾患、ならびに/または上記本発明の薬剤組成物の治療上有効な用量の投与を介する抗体媒介性疾患を治療するための方法を含む。前記組成物は、少なくとも一つの本発明のICOSL特異的抗原結合分子(VNARドメイン)、またはかかる分子の組み合わせおよび/もしくはそのヒト化バリアントを含む。
本明細書において、用語「治療(treatment)」は、ヒトに利益を与えることができる任意のレジームを含む。前記治療は、任意の既存の状態もしくは障害に関する治療的処置、または予防(予防的処置)でありうる。
本発明の組成物で治療できる疾患は、特にサブセット、TFH細胞を含むT細胞活性化で媒介される自己免疫および炎症性疾患を含む。このような疾患の例としては、制限されないが、全身性エリテマトーデス(SLE)、関節リウマチ(RA)、乾癬グレーブス病、重症筋無力症、水疱性類天疱瘡、抗リン脂質症候群、ブドウ膜炎、デビック病、ランバート・イートン筋無力症候群、ギラン・バレー/ミラー・フィッシャー、スティッフマン症候群、自己免疫性脳炎、尋常性天疱瘡を含む。本発明の組成物で治療できるその他の疾患は、調節性T細胞(Treg)の活性化により媒介される癌を含み、癌は、制限されないが、すい臓癌および乳癌、結腸直腸癌、胃癌および食道癌、白血病およびリンパ腫、黒色腫、非小細胞肺癌、卵巣癌ならびに肝細胞癌を含む。
本発明のこの態様によると、ICOSLと、限定されないが、ICOS、CD28およびCTLA4を含むそのレセプターパートナーとの間の相互作用に関連した疾患、ならびに/または調節性T細胞に関連した疾患、ならびに/または抗体媒介性疾患の治療のための薬剤の製造に使用される第一の態様の組成物を提供する。
本発明のICOSL特異的抗原結合分子はまた、患者における疾患状態の性質を調べるために使用できる。ICOSL特異的抗原結合分子は、X線、ガンマ線、もしくはPETスキャンのような画像化技術または類似技術を用いて被験者の身体における疾患部位の画像化を作成するために使用できる。したがって、本発明は、適切に検出可能な標識ICOSL特異的抗原結合分子の被験者への投与およびそれに続く被験者の身体のスキャニングを含む、被験者における疾患部位の画像化方法まで及ぶ。また、当該分子の被験者への投与は、分子の投与に続く被験者からのサンプルを分析することによる試験結果を提供できる。かかる実施形態は、本発明のICOSL特異的抗原結合分子の投与を含む被験者における疾患または医学的状態の診断法を含むことができる。
本発明の一実施形態において、式(I)で表されるアミノ酸配列:
A−は、配列番号1または配列番号4であり、
Xは、5、6または7のアミノ酸残基を有するCDR1領域であり、
B−は、配列番号2または 配列番号5であり、
Yは、8、9、10、11、12、13、14、15、16、または17のアミノ酸残基を有するCDR3領域であり、
C−は、配列番号3または配列番号6であり、
または、それと少なくとも50%相同の配列を含む抗原特異的抗原結合分子を提供する。
この際、
配列番号1は、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVLTDT, TRVDQTPRTATKETGESLTINCVVTGAであり、
配列番号2は、 TSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号3は、DGAGTVLTVNであり、
配列番号4は、ASVNQTPRTATKETGESLTINCVLTDTであり、
配列番号5は、TYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号6は、YGAGTVLTVNである。
前記CDR1領域は、図10Aまたは10Bで表される、任意のCDR1領域でありうる。前記CDR3領域は、図10A、10Bまたは10Cで表される、任意のCDR3領域でありうる。
本発明のこの実施形態の配列は、図9Aで表されるものでありうる。
本発明の他の実施形態において、式(I)で表されるアミノ酸配列:
A−は、配列番号7であり、
Xは、6のアミノ酸残基を有するCDR1領域であり、
B−は、配列番号8であり、
Yは、14、20、または22のアミノ酸残基を有するCDR3領域であり、
C−は、配列番号9であり、
または、それと少なくとも50%相同の配列を含む抗原特異的抗原結合分子を提供する。
この際、
配列番号7は、ARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDPまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDAまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDGまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRESであり、
配列番号8は、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGAまたはTCWSRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGL、TCWTRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCAL、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGV、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGH、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRISDLTVEDGGTYRCGHであり、
配列番号9は、CGGGTVVTVN、CGGGTAVTVN、CGDGTAVTVN、またはCGDGTAVTVNである。
前記CDR1領域は、10Bで表される、任意のCDR1領域でありうる。前記CDR3領域は、10Bで表される、任意のCDR3領域でありうる。
本発明のこの実施形態の配列は、図9Cで表されるものでありうる。
定義
本発明の抗原特異的抗原結合分子は、可変新規抗原レセプター(VNAR)分子の合成ライブラリに由来したまたはVNAR分子の免疫ライブラリに由来したアミノ酸配列を含む。用語VNAR、免疫グロブリン新規抗原レセプター(IgNAR)および新規抗原レセプタ(NAR)はまた、交互に用いることができる。
アミノ酸は、一文字コードもしくは三文字コードのいずれかまたはその両方により本明細書で表される。
用語「親和性精製(affinity purification)は、パートナー部分への結合または連結を維持したまま、分子を不純物から分離することができる組み合わせまたはコンプレックスを形成するために、特異的誘引、または分子の化学的もしくは結合のパートナーへの結合に基づく、分子の精製を意味する。
用語「相補性決定領域(Complementarity Determining Regions)」またはCDR(すなわち、CDR1およびCDR3)は、VNARドメインのアミノ酸残基を指し、それらの存在は抗原結合のために必要である。各VNARは、典型的には、CDR1およびCDR3として識別された3つのCDR領域を有する。各相補性決定領域は、「相補性決定領域」からのアミノ酸残基および/または「超可変ループ」(HV)からのアミノ酸残基を含むことができる。いくつかの例において、相補性決定領域は、CDR領域および超可変ループ両方からのアミノ酸を含むことができる。VNAR分子への一般的に認められた命名法によると、CDR2領域は存在しない。
「フレームワーク領域(framework regions)」(FW)は、CDR残基以外のVNAR残基である。各VNARは、典型的には、FW1、FW2、FW3a、FW3bおよびFW4として識別される5つのフレームワーク領域を有する。
「細胞(cell)」、「細胞株(cell line)」、および「細胞培養(cell culture)は、交互に用いられ(文脈がそうでないことを示さない限り)、かかる名称は、細胞または細胞株の全ての子孫を含む。したがって、例えば、「形質転換体(transformants)」および「形質転換細胞(transformed cells)」のような用語は、形質転換の数に関係なく、初代被験細胞および初代被験細胞に由来する培養を含む。計画的または意図しない変異により、すべての子孫がDNA量において正確に同一であることはないであろうことも理解されている。当初の形質転換細胞でスクリーニングされたのと同じ機能または生物学的活性を有する変異体の子孫を含む。
「コントロール配列(control sequences)」は、発現を指す場合、特定の宿主生物における制御可能に連結したコード配列の発現のために必要なDNA配列を意味する。原核生物に好適なコントロール配列は、例えば、プロモーター、必要に応じてオペレーター配列、リボソーム結合部位などを含む。真核細胞は、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、およびエンハンサーのようなコントロール配列を使用する。
用語「コートタンパク質」は、タンパク質、少なくともタンパク質の一部がウイルス粒子の表面に存在するものを意味する。機能的観点から、コートタンパク質は、宿主細胞におけるウイルス構築プロセスの間ウイルス粒子に関連する任意のタンパク質であり、他の宿主細胞に感染するまで構築されたウイルスとの関連を維持する。
特定のアッセイにおける化学物質の「検出限界(detection limit)」は、そのアッセイのバックグラウンドレベルを超えて検出できるその物質の最小濃度である。例えば、ファージELISAにおいて、特定の抗原結合フラグメントをディスプレイする特定のファージの「検出限界」は、特定のファージが抗原結合フラグメントをディスプレイしないコントロールファージにより生成されたものを超えるELISAシグナルを生成するファージ濃度である。
「融合タンパク質(fusion protein)」および「融合ポリペプチド(fusion polypeptide)」は、互いに共有結合している2つの部分を有するポリペプチドを指し、各々の部分は、異なる性質(property)を有するポリペプチドである。前記性質は、in vitroまたはin vivo活性のような、生物学的性質でありうる。前記性質はまた、ターゲット抗原への結合、反応の触媒作用などのような、シンプルな化学的または物理的特性でありうる。前記2つの部分は、単一のペプチド結合によりまたは1以上のアミノ酸残基を含むペプチドリンカーを介して直接結合することができる。一般的に、前記2つの部分および前記リンカーは、互いにリーディングフレームであろう。好ましくは、ポリペプチドの2つの部分は、異種または異なるポリペプチドから得られる。
このテキストにおける用語「融合タンパク質(fusion protein)」は、一般的な用語で、水素結合もしくは塩橋を含む、化学的方法により、もしくはタンパク質合成を介したペプチド結合によりまたはその両方により、互いに結合した1以上のタンパク質を意味する。
「異種DNA(heterologous DNA)」は、宿主細胞に導入される任意のDNAである。前記DNAは、ゲノムDNA、cDNA、合成DNAおよびそれらの融合または組み合わせを含む多様なソースに由来することができる。前記DNAは、宿主もしくはレシピエント細胞として同一細胞もしくは細胞型からのDNA、または異なる細胞型から、例えば同種もしくは異種ソースからのDNAを含むことができる。前記DNAは、必要に応じて、マーカー遺伝子または選択遺伝子、例えば、抗生物質耐性遺伝子、温度耐性遺伝子などを含むことができる。
「高度に多様化した位置(highly diverse position)」は、既知のおよび/または天然の抗体のアミノ酸配列または抗原結合フラグメントを比較した際の位置で表される多くの異なるアミノ酸を有する軽鎖および重鎖の可変領域に位置するアミノ酸の位置を意味する。高度に多様化した位置は、典型的には、CDR領域内である。
「同一性(identity)」は、配列を比較することによって決定された、2以上のポリペプチド配列または2以上のポリヌクレオチド配列の間の関係を表現する。同一性はまた、ポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列の間の配列関連性の程度(相同性)を意味し、場合によっては、かかる配列のストリング間の一致によって決定される。2つのポリペプチドまたは2つのポリヌクレオチド配列の間の同一性を測定するための方法は多数存在する一方、同一性を決定するために通常用いられる方法は、コンピュータプログラムに体系化される。2つの配列の間の同一性を決定するための好ましいコンピュータプログラムは、制限されないが、GCGプログラムパッケージを含む(Devereux, et al., Nucleic acids Research, 12, 387 (1984), BLASTP, BLASTN, and FASTA (Atschul et al., J. Molec. Biol. (1990) 215, 403)。
好ましくは、タンパク質のアミノ酸配列は、HGMP(Human Genome Mapping Project)により提供されるBLASTコンピュータプログラム(Atschul et al., J. Mol. Biol. (1990) 215, 403−410)のデフォルトパラメータを用いて、本明細書で開示するアミノ酸配列に対し、アミノ酸レベルで、少なくとも50%の同一性を有する
タンパク質配列は、本明細書で表されるアミノ酸配列に対し、核酸またはアミノ酸レベルで、より好ましくは、少なくとも55%、60%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、75%、80%、85%、90%、さらに好ましくは、95%(さらに好ましくは、少なくとも96%、97%、98%または99%)の同一性を有するであろう。
タンパク質はまた、本明細書で開示される配列に対し、HGMPにより提供されたBLASTコンピュータプログラムのデフォルトパラメータを用いて、少なくとも50%、55%、60%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性を有する配列を含むことができる。
「ライブラリ(library)」は、複数のVNARもしくはVNARフラグメント配列またはそれらの配列をコードする核酸を指す。ライブラリの起源は、多様性が自然または自然フレームワークの組み合わせで操作された、非天然ソースまたは自然の中での合成からであり得、または免疫化された動物から抽出したRNAから単離されたVNARドメインから例示されるように天然ソースからでありうる。
「ライゲーション(ligation)」は、2つの核酸フラグメントの間でリン酸ジエステル結合を形成するプロセスである。2つのフラグメントのライゲーションのため、前記フラグメントの末端は、互いに適合可能でなければならない。いくつかのケースにおいて、前記末端は、エンドヌクレアーゼによる消化後、直接的に適合可能であろう。しかし、最初に、ブラントエンドへのエンドヌクレアーゼによる消化後、通常生成される互い違いの末端をライゲーションのために適合可能にすることが必要であるだろう。末端をブラントにするため、DNAは、4つのデオキシリボヌクレオチド三リン酸の存在下、約10ユニットのDNAポリメラーゼIのクレノウ断片またはT4DNAポリメラーゼで、少なくとも15分間15℃で、適切なバッファーにより処理される。DNAは、その後、フェノール−クロロホルム抽出およびエタノール沈殿によりまたはシリカ精製により精製される。互いにライゲートされうるDNAフラグメントは、溶液中にほぼ等モル量で加えられる。前記溶液はまた、ATP、リガーゼバッファー、およびT4DNAリガーゼのようなリガーゼを、0.5μgのDNAあたり約10ユニット、含むであろう。前記DNAをベクターにライゲートされうるのであれば、前記ベクターは、適切な制限エンドヌクレアーゼによる消化により最初に線状にされる。線状フラグメントは、その後、ライゲーション工程の間のセルフライゲーションを抑制するためにバクテリアのアルカリホスファターゼまたは仔ウシ腸のホスファターゼで処理される。
「変異(mutation)」は、削除、挿入、または野生型配列のような、基準ヌクレオチド配列に対するヌクレオチドの置換である。
「天然(naturalまたはnaturally occurring)」VNARは、非合成ソース、例えば、ex vivoで得られた組織ソースから、または板鰓亜綱の動物の血清から同定されたVNARを指す。これらのVNARは、天然またはその他のいずれかで誘導された、任意のタイプの免疫応答で生成されたVNARを含むことができる。天然VNARは、アミノ酸配列、およびこれらの抗体を構成もしくはコードするヌクレオチド配列を含む。本明細書において、天然VNARは、「合成VNAR(synthetic VNARs)」とは異なり、合成VNARは、例えば、異なるアミノ酸を有する特定の位置で、1つのアミノ酸、もしくは1つ以上のアミノ酸の置換、削除または付加により、ソースまたはテンプレート配列から変更されているVNAR配列を指し、前記異なるアミノ酸は、ソースの抗体配列とは異なる抗体配列を提供する。
用語「核酸構築物(nucleic acid construct)」は、一般的に、クローニングにより得られたまたは化学合成により生成されたDNA、cDNAまたはmRNAのようなRNAであろう任意の長さの核酸を指す。前記DNAは、一本鎖または二本鎖でありうる。一本鎖DNAは、コーディングセンス鎖であろうし、またはノンコーディングもしくはアンチセンス鎖であろう。治療での使用のため、核酸構築物は、好ましくは、治療される被験者で発現することができる形態である。
「制御可能に連結した(operably linked)」は、核酸を指す場合、核酸が他の核酸配列と機能的な関係に置かれていることを意味する。例えば、プレ配列または分泌リーダ(secretory leader)としてのDNAは、ポリペプチドの分泌に関与するプレタンパク質として発現する場合、ポリペプチドとしてのDNAと制御可能に連結している;プロモーターまたはエンハンサーは、配列の転写に作用する場合、コード配列と制御可能に連結している;またはリボソーム結合サイトは、翻訳を促進するために配置される場合、コード配列と制御可能に連結している。一般的に、「制御可能に連結した」は、連結したDNA配列が隣接しており、および分泌リーダーの場合、付随的であり、並びにリーディングフレームであることを意味する。しかし、エンハンサーは、隣接している必要はない。連結(linking)は、適当な制限部位でのライゲーションにより達成される。かかる部位が存在しない場合、合成オリゴヌクレオチドアダプターまたはリンカーは、従来のプラクティスに従って使用される。
「ファージディスプレイ」は、変異体ポリペプチドが、ファージ粒子、例えば繊維状ファージ粒子の表面で少なくともコートタンパク質の一部との融合タンパク質として提示される手法である。ファージディスプレイ技術は、ランダム化タンパク質変異体の大きなライブラリを調製することができ、高い親和性で標的抗原に結合したそれらの配列を迅速および効率的にソートできる。ファージでのペプチドおよびタンパク質ライブライのディスプレイは、特異的結合特性をもつポリペプチドのために何百万ものポリペプチドをスクリーニングするために使用できる。ポリバレントファージディスプレイメソッドは、繊維状ファージのコートタンパク質、pIII、pVIII、pVI、pVIIまたはpIXをコードする遺伝子への融合を通じて小さなランダムペプチドおよび小さなタンパク質を提示するために用いられている。
「ファージミド(phagemid)」は、バクテリア起源の複製、例えばColEl、およびバクテリオファージの遺伝子間領域のコピーを有するプラスミドベクターである。ファージミドは、繊維状バクテリオファージおよびラムダ状バクテリオファージを含む、任意の既知であるバクテリオファージを用いることができる。プラスミドはまた、一般的に、抗生物質耐性のための選択マーカーを含むであろう。これらのベクターにクローン化されたDNAのセグメントは、プラスミドとして増殖できる。これらのベクターを有する細胞がファージ粒子を製造するために必要なすべての遺伝子とともに提供された場合、プラスミドの複製のモードは、プラスミドDNAの一本鎖のコピーを生成し、ファージ粒子をパッケージングするためにローリングサークル複製へ変化する。ファージミドは、感染性または非感染性ファージ粒子を形成するであろう。この用語は、異種ポリペプチドがファージ粒子の表面に提示されるように遺伝子融合として異種ポリペプチド遺伝子と連結したファージコートタンパク質遺伝子またはそのフラグメントを含むファージミドを含む。ファージミドディスプレイベクターの例としては、pWRIL−1がある。
用語「ファージベクター(phage vector)」は、異種遺伝子を含み、複製可能である二本鎖複製型のバクテリオファージを意味する。ファージベクターは、ファージ複製およびファージ粒子形成を可能にするファージ起源の複製を有する。前記ファージは、好ましくは、M13、fl、Pf3ファージもしくはそれらの派生体のような繊維状バクテリオファージ、またはラムダ、21、phi80、もしくはそれらの派生体のようなラムダ状ファージである。
用語「タンパク質(protein)」は、一般的な用語では、ペプチド結合により互いに結合した複数のアミノ酸残基を意味する。それは、交互に用いられる、ペプチド、オリゴペプチド、オリゴマーまたはポリペプチドと同じ意味であり、糖たんぱく質およびその誘導体を含む。用語「タンパク質」はまた、タンパク質のフラグメント、類似体、変異体および誘導体を含むことを意図し、前記フラグメント、類似体、変異体および誘導体は、基準タンパク質としての生物学的活性または機能と同じものを基本的に保持している。タンパク質類似体および誘導体の例としては、ペプチド核酸、およびDARPins(Designed Ankyrin Repeat Proteins)を含む。「本発明のポリペプチド」は、本明細書において、ICOSL特異的抗原結合分子である。
タンパク質のフラグメント、類似体、変異体および誘導体は、少なくとも25、好ましくは30もしくは40、もしくは50もしくは100までの、または60〜120のアミノ酸長であってよく、長さは由来するオリジナルのタンパク質配列の長さに依存する。90〜120、100〜110のアミノ酸の長さがいくつかの場合においては便利である。
タンパク質のフラグメント、誘導体、変異体または類似体は、(i)1以上のアミノ酸残基が保存されたまたは非保存のアミノ酸残基(好ましくは、保存されたアミノ酸残基)で置換され、このような置換されたアミノ酸残基が遺伝コードによりコードされたものであってもよいし、そうでなくてもよいもの、(ii)1以上のアミノ酸残基が置換基を含むもの、または(iii)さらなるアミノ酸が、ポリペプチドの精製に用いられるリーダーまたは補助配列のような成熟ポリペプチドに結合したものであってよい。このようなフラグメント、誘導体、変異体または類似体は、本明細書での教示から当業者が有する範囲内であると思われる。
「オリゴヌクレオチド(oligonucleotides)」は、既知の方法(例えば、固相技術を用いた、ホスホトリエステル、ホスファイト、またはホスホルアミダイトケミストリー)によって化学的に合成された短い長さの、一本鎖または二本鎖のポリデオキシヌクレオチドである。さらなる方法は、遺伝子の全体の核酸配列が公知である、またはコード鎖に相補的な核酸の配列が利用できる場合に用いられるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を含む。また、ターゲットのアミノ酸配列が公知の場合、それぞれのアミノ酸残基のための公知で好ましいコーディング残基を用いて可能性のある核酸配列を推測できる。オリゴヌクレオチドは、ポリアクリルアミドゲルもしくは分子サイジングカラムまたは沈殿により精製できる。DNAは、DNAが(極性、非極性、イオン性などであろう)非核酸不純物から分離された場合、「精製」される。
「ソース(source)」または「テンプレート(template)VNAR」は、本明細書において、VNARまたはVNAR抗原結合フラグメントを指し、その抗原結合配列は、本明細書で記載される基準による多様化が実行されたテンプレート配列として働く。抗原結合配列は、VNAR中に、好ましくはフレームワーク領域を含み、好ましくは少なくとも一つのCDRを一般的に含む。
「転写調節因子(transcription regulatory element)」は、1以上の下記のコンポーネントを含むであろう:エンハンサーエレメント、プロモーター、オペレーター配列、リプレッサー遺伝子、および転写終止配列。
「形質転換(transformation)」は、細胞がDNAを取り込み、「形質転換細胞(transformant)となるプロセスを意味する。DNA取り込みは、永続的または一過性でありうる。「形質転換細胞」は、DNAに関連した表現型(例えば、DNAによってコードされたタンパク質によって付与される抗生物質耐性)の発現によって示されるようにDNAを取り込み、維持する細胞である。
出発または基準ポリペプチド(例えば、ソースVNARまたはそのCDR)の「変異(variant)」または「突然変異(mutant)」、例えば融合タンパク質(ポリペプチド)または異種ポリペプチド(ファージに対する異種)は、(1)出発または基準ポリペプチドの配列とは異なるアミノ酸配列、および(2)天然または人工変異のいずれかによる出発または基準ポリペプチドに由来する、ポリペプチドである。かかる変異は、例えば、目的のポリペプチドのアミノ酸配列内の残基の削除、および/または挿入、および/または置換を含む。例えば、(ソースVNARまたは抗原結合フラグメントにおける対応する位置で発見されたアミノ酸に関して)変異アミノ酸の配列をコードする非ランダムコドンセットを含むオリゴヌクレオチドを用いて生成された本発明の融合ポリペプチドは、ソースVNARまたは抗原結合フラグメントに関する変異ポリペプチドであろう。したがって、変異CDRは、出発または基準ポリペプチド配列(例えば、ソースVNARまたは抗原結合フラグメントの配列)に関する変異配列を含むCDRを指す。変異アミノ酸は、この内容において、出発または基準ポリペプチド配列(例えば、ソースVNARまたは抗原結合フラグメントの配列)内の対応する位置でのアミノ酸と異なるアミノ酸を指す。最終の構築物が望ましい機能特性を有することを条件として、削除、挿入、および置換の任意の組み合わせは、最終の変異または突然変異構築物に至るためになされるであろう。アミノ酸の変化はまた、グリコシル化部位の数および位置を変化させるような、ポリペプチドの翻訳後プロセスを変化させることができる。
コートタンパク質、またはソースVNARのCDRのような、「野生型(wild−type)」もしくは「基準(reference)」配列または「野生型」もしくは「基準」タンパク質/ポリペプチドの配列は、変異ポリペプチドが突然変異の導入により得られる基準配列でありうる。一般的には、所定のタンパク質の「野生型」配列は、自然の中で最も一般的な配列である。同様に、「野生型」遺伝子配列は、自然の中で最も一般的に発見される遺伝子の配列である。突然変異は、自然のプロセスまたはヒトにより誘発される方法のいずれかを通じて、「野生型」遺伝子(したがって、それがコードするタンパク質)に導入することができる。このようなプロセスの生成物は、オリジナルの「野生型」タンパク質または遺伝子の「変異」または「突然変異」形態である。
ライブラリ構築
合成ライブラリは、上記の適切な技術のいずれによっても構築することができる。合成ライブラリからVNARを生成する一つの方法は、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。
テンプレート核酸で選択されたアミノ酸を置換する方法は、当技術分野で確立されている。例えば、ライブラリは、クンケル(Kunkel)法(Kunkel et al., Methods Enzymol. (1987), 154, 367−382)を用いて変異アミノ酸をもつアミノ酸置換のための少なくとも一つのCDR領域でのアミノ酸の位置を標的とすることにより作製することができる。したがって、特異的なコドンセットは、望ましいように構築することができる。
コドンセットは、望ましい変異アミノ酸をコードするために用いられる異なるヌクレオチドトリプレット配列のセットである。コドンセットは、以下で示すように、IUBコードによる、特定のヌクレオチドまたはヌクレオチドの等モル混合物を指定するためにシンボルを用いて表すことができる。
IUBコード
G グアニン(Guanine)
A アデニン(Adenine)
T チミン(Thymine)
C シトシン(Cytosine)
R (AまたはG)
Y (CまたはT)
M (AまたはC)
K (GまたはT)
S (CまたはG)
W (AまたはT)
H (AまたはCまたはT)
B (CまたはGまたはT)
V (AまたはCまたはG)
D (AまたはGまたはT)H
N (AまたはCまたはGまたはT)。
オリゴヌクレオチドまたはプライマーセットは、標準的な方法を用いて合成することができる。オリゴヌクレオチドのセットは、例えば、コドンセットにより提供されるヌクレオチドトリプレットのすべての可能な組み合わせを表し、望ましい群のアミノ酸をコードするであろう配列を含む、固相合成によって、合成することができる。
特定の位置での選択されたヌクレオチド「縮退(degeneracy)」を有するオリゴヌクレオチドの合成は、当技術分野で公知である。特定のコドンセットを有するそのようなヌクレオチドのセットは、市販の核酸シンセサイザー(例えば、Applied Biosystems, Foster City, CAから入手可能)を用いて合成することができ、または商業的に入手することができる(例えば、Gene Link Inc, Hawthorn NY、またはLife Technologies, Rockville, MD)。したがって、特定のコドンセットを有する合成されたオリゴヌクレオチドのセットは、全体の配列内のコドンセットにより確立された差異である、異なる配列を有する複数のオリゴヌクレオチドを一般的に含むであろう。本発明により用いられる、オリゴヌクレオチドは、可変ドメイン核酸テンプレートにハイブリダイゼーションでき、またクローニング目的のための制限酵素部位を含むことができる配列を有する。
その他のソースまたはテンプレート分子をコードする核酸は、公知である、または容易に決定することができる。一般的に、少なくとも25ヌクレオチドの長さのオリゴヌクレオチドが使用される。最適なオリゴヌクレオチドは、突然変異をコードするヌクレオチドのいずれのサイドでのテンプレートと完全に相補的である12〜15ヌクレオチドを有するであろう。このことは、オリゴヌクレオチドが一本鎖DNAテンプレート分子へと適切にハイブリダイズするであろうことを確保する。オリゴヌクレオチドは、Crea et al., Proc. Nat’l. Acad. Sci. USA, (1987) 75: 5765に記載されているような当技術分野で公知の技術を用いて容易に合成される。
DNAテンプレートは、バクテリオファージM13ベクター(商業的に入手可能なM13mpl8およびM13mpl9ベクターが適切である)、またはViera et al., Methods Enzymol., (1987) 153, 3に記載の一本鎖ファージ起源の複製を含むこれらのベクターのいずれかに由来するベクターにより生成することができる。したがって、突然変異されたDNAは、一本鎖テンプレートを生成するために、それらのベクターの一つに挿入することができる。
ネイティブなDNA配列を変化させるために、オリゴヌクレオチドは、適切なハイブリダイゼーション条件下で、一本鎖テンプレートにハイブリダイズされる。DNA合成酵素(DNA polymerizing enzyme)、通常ではT7DNAポリメラーゼまたはDNAポリメラーゼIのクレノウ断片は、その後、合成のプライマーとしてオリゴヌクレオチドを用いてテンプレートの相補鎖を合成するために加えられる。したがって、ヘテロ2本鎖分子は、DNAの一方の鎖がコード配列1の突然変異形態をコードし、もう一方の鎖(オリジナルテンプレート)がネイティブ、コード配列1の変化していない配列をコードするために形成される。そして、ヘテロ2本鎖分子は、適切な宿主細胞、通常はE.Coli JM101のような原核生物内で形質変換される。細胞の増殖後、それらは、アガロースプレート上にプレーティングされ、突然変異DNAを含むバクテリアのコロニーを同定するために32−ホスフェートで放射性標識されたオリゴヌクレオチドプライマーを用いてスクリーニングされる。
直前に記載の方法は、ホモ2本鎖分子を生成するために改変することができ、この際、プラスミドの両方の鎖は、突然変異を含む。改変は、以下のとおりである:一本鎖オリゴヌクレオチドは、上述した通り、一本鎖テンプレートにアニールされる。3つのデオキシリボヌクレオチド、デオキシリボアデノシン(dATP)、デオキシリボグアノシン(dGTP)、およびデオキシリボチミジン(dTT)の混合物は、dCTP−(aS)(Amershamから得ることができる)と呼ばれる改変したチオデオキシリボシトシンと組み合わされる。この混合物は、テンプレート−オリゴヌクレオチドコンプレックスに加えられる。この混合物にDNAポリメラーゼを添加すると、突然変異した塩基を除き、テンプレートと同じDNAの鎖が生成される。加えて、このDNAの新たな鎖は、dCTPの代わりにdCTP−(aS)を含み、このことは、制限エンドヌクレアーゼ消化からそれを保護するために役立つ。2本鎖のヘテロ2本鎖のテンプレート鎖は、適切な制限酵素でニックされた後、テンプレート鎖は、突然変異が誘発された部位を含む領域を越えて、ExoIIヌクレアーゼまたはその他の適切なヌクレアーゼで消化することができる。反応は、その後、部分的に一本鎖だけである分子を残すために停止される。完全な2本鎖DNAホモ2本鎖は、次に、4つのデオキシリボヌクレオチド三リン酸、ATP、およびDNAリガーゼすべての存在下、DNAポリメラーゼを用いて形成される。そして、このホモ2本鎖分子は、適切な宿主細胞内で形質転換することができる。
先で示したように、オリゴヌクレオチドセットの配列は、テンプレート核酸とハイブリダイズするのに十分な長さであり、また、必ずしも必要ではないが、制限部位を含むことができる。DNAテンプレートは、バクテリオファージM13ベクターまたはViera et al. (Meth. Enzymol. (1987), 153, 3)に記載された一本鎖ファージ起源の複製を含むベクターのいずれかに由来するベクターにより生成することができる。したがって、突然変異されるDNAは、一本鎖テンプレートを生成するために、それらのベクターの一つに挿入されなければならない。
オリゴヌクレオチドセットは、核酸カセット(cassette)を作製するためのテンプレートとして核酸テンプレート配列を用いてポリメラーゼ連鎖反応にて使用することができる。核酸テンプレート配列は、VNAR分子の任意の部分(すなわち、置換のターゲットとされるアミノ酸をコードする核酸配列)でありうる。核酸テンプレート配列は、第1の核酸鎖と補完的な第2の核酸鎖とを有する二本鎖DNA分子の一部である。核酸テンプレート配列は、少なくともVNARドメインの一部を含み、少なくとも一つのCDRを有する。いくつかのケースにおいて、核酸テンプレート配列は、一つ以上のCDRを含む。核酸テンプレート配列の上流部分と下流部分は、上流のオリゴヌクレオチドセットおよび下流のオリゴヌクレオチドセットのメンバーとともにハイブリダイゼーションのために標的化することができる。
上流のプライマーセットの第1のオリゴヌクレオチドは、第1の核酸鎖とハイブリダイズすることができ、下流のプライマーセットの第2のオリゴヌクレオチドは、第2の核酸鎖とハイブリダイズすることができる。オリゴヌクレオチドプライマーは、1以上のコドンセットを含むことができ、核酸テンプレート配列の一部とハイブリダイズするために設計することができる。それらのオリゴヌクレオチドの使用は、PCR後のPCR生成物(すなわち、核酸カセット)に2以上のコドンセットを導入することができる。VNARドメインをコードする核酸配列の領域とハイブリダイズするオリゴヌクレオチドプライマーは、アミノ酸置換のために標的化されたCDR残基をコードする部分を含む。
上流および下流のオリゴヌクレオチドセットはまた、オリゴヌクレオチド配列内に制限部位を含むために合成することができる。それらの制限部位は、追加のVNAR配列を有する発現ベクター内に核酸カセット(すなわち、PCR反応生成物)の挿入を促進できる。
タンパク質発現
本発明の抗原特異的抗原結合分子をコードする核酸配列は、核酸構築物に存在してもよい。このような核酸構築物は、ベクターの形態、例えば、発現ベクターであることができ、とりわけ、染色体の、エピソームの、およびウイルス由来のベクター、例えば、バクテリア由来の、バクテリオファージ由来の、トランスポゾン由来の、酵母エピソーム由来の、挿入エレメント由来の、酵母染色体エレメント由来の、バクロウイルス、SV40のようなパポーバウイルス、ワクチニアウイルス、アデノウイルス、牛痘ウイルス、仮性狂犬病ウイルスおよびレトロウイルスのようなウイルス由来のベクター、ならびに、プラスミドおよびバクテリオファージ遺伝エレメント、例えば、コスミドおよびファージミドのような、これらの組み合わせ由来のベクターを含むことができる。一般的に、宿主内でポリペプチドを発現するために核酸を維持、増殖または発現するために適切な任意のベクターは、この点について発現のために使用することができる。
核酸構築物は、適切には、核酸の発現を制御するプロモーターまたはその他の調節配列を含むことができる。核酸の発現を制御するプロモーターおよびその他の調節配列は、同定されており、当技術分野で公知である。当業者は、全体のプロモーターまたはその他の調節配列を利用する必要がないであろうことが分かるであろう。最小の必須な調節エレメントだけが要求されるであろうし、実際、このようなエレメントは、キメラ配列またはその他のプロモーターを構築するために使用できる。必須の要件は、もちろん、組織および/または時間的特異性を維持することである。プロモーターは、任意の適切な公知のプロモーター、例えば、ヒトサイトメガロウイルス(CMB)プロモーター、CMV最初期(immediate early)プロモーター、HSVチミジンキナーゼ、SV40earlyおよびlateプロモーター、または腫瘍ウイルス(RSV)のようなレトロウイルスLTRsのプロモーターおよびマウスメタロチオネイン−Iプロモーターのようなメタロチオネインプロモーターであってよい。プロモーターは、プロモーター活性のために構成される最小を含むことができ、例えば、CMVプロモーターの最小配列である。好ましくは、プロモーターは、核酸配列に隣接している。
本明細書において、核酸構築物は、ベクターの形態でありうる。ベクターは、それらでトランスフェクトされた(または形質転換された)細胞を選別可能な、および好ましくは、異種DNAを組み込んだベクターを含む細胞の選別が可能な、1以上の発現マーカーをしばしば含む。適切なスタートおよびストップシグナルは、一般的に存在するであろう。
ベクターは、pETのような、任意の適切な発現ベクターでありうる。ベクターは、必要に応じて、例えば、選択マーカー(例えば、抗生物質耐性、蛍光など)、開始および終結配列を含む、転写制御配列およびプロモーター、そのような追加の制御配列を含むことができる。
プロモーターは、例えば、CMVプロモーター、ヒトホスホグリセリン酸キナーゼ(hPGK)プロモーターのような、本発明の核酸配列によってコードされるタンパク質の発現を引き起こすための任意のプロモーターでありうる。
このようなベクターは、宿主細胞に存在するであろう。本発明の核酸構築物の発現に適した宿主細胞の代表的な例は、ウイルスベクター;バクテリア細胞、例えば、連鎖球菌(Streptococci)、ブドウ球菌(Staphylococci)、大腸菌(E.coli)、ストレプトマイセス(Streptomyces)および枯草菌(Bacillus subtilis);酵母細胞のような、単細胞(single cells)、例えば、出芽酵母(Saccharomyces cerevisiae)、およびコウジカビ(Aspergillus)細胞;昆虫細胞、例えば、ショウジョウバエ(Drosophila)S2およびスポドプテラ(Spodoptera)細胞、動物細胞、例えば、CHO、COS、C127、3T3、PHK.293、およびBowesメラノーマ細胞ならびにその他の適切なヒト細胞;ならびに植物細胞、例えば、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)に核酸のカプセル化を可能にするウイルスパッケージングセルを含む。適切には、宿主細胞は、真核細胞であり、例えば、CHO細胞またはHEK293細胞である。
宿主細胞への発現ベクターの導入は、リン酸カルシウムトランスフェクション、DEAE−デキストラン媒介トランスフェクション、マイクロインジェクション、カチオン性−リピッド−媒介トランスフェクション、エレクトロポレーション、形質導入、スクレープローディング、バリスティック導入、感染、またはその他の方法により達成できる。このような方法は、Sambrook et al, Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)のような、多くの標準的な実験室マニュアルに記載されている。
成熟タンパク質は、適切なプロモーターの制御下、CHO細胞のような哺乳類細胞、酵母、バクテリア、またはその他の細胞を含む、宿主細胞内で発現することができる。無細胞翻訳系(Cell−free translation systems)は、本発明の第3の態様の核酸構築物に由来するRNAを用いてこのようなタンパク質を生成するために使用できる。原核生物および真核生物で用いるための適切なクローニングおよび発現ベクターは、Sambrook et al, Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)に記載されている。
本発明はまた、本明細書に記載の発明のポリヌクレオチドおよび/またはベクターのいずれかを含む宿主細胞を提供する。本発明によれば、本明細書における、適切な宿主細胞内に当該分子をコードする核酸配列を発現する工程を含む、本発明の抗原特異的抗原結合分子の製造方法を提供する。
タンパク質は、硫酸アンモニウムまたはエタノール沈殿、酸抽出、陰イオンまたは陽イオン交換クロマトグラフィー、ホスホセルロースクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、レクチンおよび/またはヘパリンクロマトグラフィーを含む標準的な方法により組換え細胞培養から回収し、精製することができる。治療のため、核酸構築物(例えば組換えベクターの形態)は、Sambrook et al, Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y. (1989)に記載のカラムクロマトグラフィーのような、当技術分野で公知の技術により生成することができる。
したがって、本発明のこの態様は、宿主細胞で発現することにより組み換えられた融合タンパク質の製造、ペプチド結合、水素もしくは塩結合、または化学的架橋による、発現した融合タンパク質の精製を含む本発明の融合タンパク質の調製方法にも及ぶ。本発明のこの態様のいくつかの実施形態において、融合タンパク質は、例えば、二量体または三量体などの多量体を可能にする水素または塩結合を用いて調製することができるであろう。
ライブラリとしてのタンパク質発現
タンパク質のライブラリの形態におけるタンパク質発現は、任意の適切な技術により達成することができる。ライブラリのタンパク質の発現の一つの方法は、2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)。
例として、核酸カセットは、生成された標的化アミノ酸置換を含むVNARの一部または全体の発現のための任意の適切なベクターにクローニングすることができる。核酸カセットは、ウイルスコートタンパク質のすべてまたは一部と融合した(例えば、融合タンパク質を作製すること)VNAR鎖配列の一部または全体を生産でき、粒子または細胞の表面に提示されるベクターにクローニングすることができる。いくつかのタイプのベクターは利用可能であり、本発明を実施するために使用できる一方、比較的容易に構築することができ、容易に増幅することができるため、ファージミドベクターが、本明細書で使用するための好ましいベクターである。ファージミドベクターは、プロモーター、シグナル配列、表現型選択遺伝子、複製部位の起点、およびその他の必要なコンポーネントを含む様々なコンポーネントを通常含む。
他の実施形態、この際、特定の変異アミノ酸の組み合わせが発現できる場合において、核酸カセットは、VNAR配列のすべてまたは一部をコードでき、および変異アミノ酸の組み合わせをコードできる配列を含む。それらの変異アミノ酸または変異アミノ酸の組み合わせを含む抗原特異的抗原結合分子の製造のため、核酸カセットは、追加のVNAR配列、例えば様々なCDR、フレームワークおよび/または超可変領域のすべてまたは一部を含む発現ベクターに挿入することができる。それらの追加配列はまた、ウイルスコートタンパク質コンポーネントをコードし、よって融合タンパク質を製造できる配列のような、その他の核酸配列と融合することができる。
本発明の一つの態様は、遺伝子融合をコードする核酸配列を含む複製可能な発現ベクターを含み、この際、遺伝子融合は、ウイルスコートタンパク質のすべてまたは一部へ融合した、VNAR配列および第2のVNAR配列を含む融合タンパク質をコードする。ベクターは、様々なコンポーネントを含むことができ、好ましくは、異なるベクター間のVNAR配列の移動を可能にするため、および/または異なるフォーマットにおける融合タンパク質のディスプレイを提供するために構築される。
ベクターの例は、ファージベクターを含む。ファージベクターは、ファージの複製およびファージ粒子の形成を可能にするファージの複製起点を有する。ファージは、好ましくは、M13、fl、fd、Pf3ファージもしくはそれらの派生体のような繊維状ファージ、またはラムダ、21、phi80、82、424、434など、もしくはそれらの派生体のようなラムダ様ファージである。
ウイルスコートタンパク質の例は、感染性タンパク質PIII、メジャーコートタンパク質PVIII、p3、Soc(T4)、Hoc(T4)、(バクテリオファージラムダの)gpD、マイナーバクテリオファージコートタンパク質6(pVI)(繊維状ファージ;Hufton et al, J Immunol Methods. (1999), 231, (1−2): 39−51)、M13バクテリオファージメジャーコートタンパク質(P8)のバリアント(Weiss et al, Protein Sci (2000) 9 (4): 647−54)を含む。融合タンパク質は、ファージの表面に提示することができ、適切なファージシステムは、M13K07ヘルパーファージ、M13R408、M13−VCS、およびPhi X 174、pJuFoファージシステム(Pereboev et al J Virol. (2001); 75(15): 7107−13)、ならびにハイパーファージ(Rondot et al Nat Biotechnol. (2001); 19(1): 75−8)を含む。好ましいヘルパーファージは、M13K07であり、好ましいコートタンパク質は、M13ファージ遺伝子IIIコートタンパク質である。好ましい宿主は、E.coliであり、E.coliのプロテアーゼ欠損株である。fthlベクター(Enshell−Seijffers et al., Nucleic Acids Res. (2001); 29(10): E50−0)のような、ベクターは、融合タンパク質の発現に有用でありうる。
発現ベクターはまた、各VNARまたはそのフラグメントをコードするDNAへと融合した分泌シグナル配列を有することができる。この配列は、一般的には、遺伝子の5’のすぐに位置しており、したがって、融合タンパク質のアミノ末端で転写されるであろう。しかし、あるケースでは、シグナル配列は、分泌されるタンパク質をコードする遺伝子の5’以外の部位に位置することが示されている。この配列は、バクテリア細胞の内膜にわたり結合しているタンパク質をターゲットにする。シグナル配列をコードするDNAは、シグナル配列を有するタンパク質をコードする任意の遺伝子から制限エンドヌクレアーゼ断片として得ることができる。適切な原核生物のシグナル配列は、例えば、LamBまたはOmpF(Wong et al, Gene, (1983) 68, 1931)、MalE、PhoAをコードする遺伝子およびその他の遺伝子から得ることができる。
本発明を実施するための好ましい原核生物のシグナル配列は、Chang et al (Gene 55. 189 (1987))に記載のE.coli耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列、およびMalEである。
ベクターはまた、融合タンパク質の発現を駆動するためのプロモーターを通常含む。原生生物のベクターで最も一般的に用いられるプロモーターは、lacZプロモーターシステム、アルカリホスファターゼphoAプロモーター(Ap)、バクテリオファージXPLプロモーター(温度感受性プロモーター)、tacプロモーター(lacリプレッサーにより調節されるハイブリッドtrp−lacプロモーター)、トリプトファンプロモーター、およびバクテリオファージT7プロモーターを含む。一般的なプロモーターの説明は、上記Sambrook et al.のセクション17を参照。それらは、最も一般的に用いられるプロモーターであるが、その他の適切な微生物のプロモーターも同様に、使用することができる。
ベクターはまた、その他の核酸配列を含むことができ、例えば、ファージまたは細胞の表面に発現した融合タンパク質の検出または精製に有用でありうる、gDタグ、c−Mycエピトープ、ポリ−ヒスチジンタグ、蛍光タンパク質(例えば、GFP)、または、β−ガラクトシダーゼタンパク質をコードする配列である。
例えば、gDタグをコードする核酸配列はまた、融合タンパク質を発現する細胞またはウイルスのポジティブまたはネガティブ選択を提供する。いくつかの実施形態において、gDタグは、好ましくは、ウイルスコートタンパク質コンポーネントに融合しないVNAR配列に融合される。例えば、ポリヒスチジンタグをコードする核酸配列は、免疫組織化学作用を用いて特異的抗原に結合するVNAR配列を含む融合タンパク質を同定するために有用である。抗原結合を検出するのに有用なタグは、ウイルスコートタンパク質コンポーネントに結合しないVNAR配列またはウイルスコートタンパク質コンポーネントに融合するVNAR配列のいずれかに融合することができる。
本発明を実施するために用いられるベクターの別の有用なコンポーネントは、表現型選択遺伝子である。典型的な表現型選択遺伝子は、宿主細胞に抗生物質耐性を付与するタンパク質をコードする遺伝子である。実例として、アンピシリン耐性遺伝子(AMP)、およびテトラサイクリン耐性遺伝子(Tet)が、この目的のために容易に利用される。
ベクターはまた、ユニークな制限部位および抑制可能なストップコドンを含む核酸配列を含む。ユニークな制限部位は、異なるベクターと発現システムとの間のVNAR配列の移動のために有用である。抑制可能なストップコドンは、融合タンパク質の発現レベルを制御し、可溶性VNARの精製を容易にするために有用である。例えば、アンバーストップコドンは、ファージディスプレイを可能にするためにsupE宿主内でGlnとして読むことができ、一方、non−supEホストでは、ファージコートタンパク質への融合をせず、可溶性VNARフラグメントを生成するためにストップコドンとして読まれる。それらの合成配列は、ベクター内の1以上のVNAR配列に融合することができる。
目的の配列、例えば、変異アミノ酸を有するCDRをコードする核酸をベクターシステムから容易に取り除き、別のベクターシステムに入れることができるベクターシステムを用いることが便利であろう。例えば、適切な制限部位は、VNARをコードする核酸配列の除去を容易にするためにベクターシステムで操作できる。制限配列は、ベクター内で唯一であるために通常選択され、効率的な切除と新たなベクターへのライゲーションを容易にする。VNAR配列は、その後、ウイルスコートタンパク質またはその他の配列タグのような、外来の融合配列なしで、ベクターから発現することができる。
VNAR配列をコードする核酸(gene1)とウイルスコートタンパク質コンポーネント(gene2)との間に、終止またはストップコドンをコードするDNAを挿入してもよく、かかる終止コドンは、UAG(アンバー)、UAA(オーカー)およびUGA(オパール)を含む(Microbiology, Davis et al., Harper & Row, New York, 1980, pp.237, 245−47 and 374)。野生型宿主細胞で発現した終止またはストップコドンは、連結したgene2タンパク質なしで、gene1タンパク質生成物の合成をもたらす。しかし、サプレッサー宿主細胞での増殖は、検出可能な量の融合タンパク質の合成をもたらす。このようなサプレッサー宿主細胞は、よく知られており、記載されており、例えば、E.coliサプレッサー株である(Bullock et al., BioTechniques 5: 376−379 (1987))。任意の許容できる方法は、このような終止コドンを融合ポリペプチドをコードするmRNAに配置するために用いることができる。
抑制可能なコドンは、VNAR配列をコードする第1の遺伝子と、少なくともファージコートタンパク質の一部をコードする第2の遺伝子との間に挿入することができる。また、抑制可能な終止コドンは、VNAR配列内の最後のアミノ酸トリプレットまたはファージコートタンパク質内の最初のアミノ酸を置き換えることにより融合部位に隣接して挿入することができる。抑制可能な終止コドンは、二量体化ドメインのC−末端にまたはその後に位置することができる。抑制可能なコドンを含むプラスミドがサプレッサー宿主細胞内で増殖した場合、ポリペプチドおよびコートタンパク質を含む融合ポリペプチドの検出可能な生成物をもたらす。プラスミドが、非サプレッサー宿主細胞内で増殖した場合、VNAR配列は、挿入された抑制可能なトリプレットUAG、UAA、またはUGAでの終止により、ファージコートタンパク質への融合なしで実質的に合成される。非サプレッサー細胞において、抗体可変領域は、合成され、さもないと宿主の膜に固定される、融合ファージコートタンパク質の不在により、宿主細胞から分泌される。
本発明の抗原特異的抗原結合分子
本発明の特定の実施形態において、抗原特異的抗原結合分子は、図9で示される群から選択されるアミノ酸配列を有する。
本発明の一実施形態において、抗原特異的抗原結合分子は、HGMPにより提供されるBLASTコンピュータプログラムのデフォルトパラメータを用いて、50%の同一性、または少なくとも60%、70%、80%、90%、95%もしくは99%の同一性を有する配列を含む、図9、または任意の変異体、類似体、誘導体もしくはそのフラグメントで表されるアミノ酸配列である。本発明の一実施形態において、抗原特異的抗原結合分子は、ヒト化される。約20%から約85%のヒト化、例えば約20%から約60%のヒト化で本発明のヒト化結合分子を提供することが便利であろう。VNARドメインのヒト化は、かねてより行われており(WO 2013/167883; Kovalenka, O. V., et al., J. Biol. Chem., 2012. 288(24): p. 17408−17419)、機能性のロスを最小限に抑えて、ヒト抗体フレームワークに対するアミノ酸残基の同一性率を増加する能力を例示している。アブラツノザメに由来した、抗ヒトアルブミン結合VNAR E6は、ヒト化され(E06 patent reference; Kovalenka, O. V., et al., J. Biol. Chem., 2012. 288(24): p. 17408−17419)、標的への結合能力を維持している。ELSS1ライブラリ(2Vおよび5Vとして知られる)からの融合アイソタイプフレームワークはまた、アブラツノザメに由来しており、そのため、E06のフレームワークに対して、図9A(1D12)の例えば抗ヒトICSLのフレームワーク残基にわたり92%の同一性である。合成抗ヒトICOSLドメインは、同じ方法を用いてヒト化できるであろうことが予測されるであろう。同じことが、ヒト化もされている、抗HELドメイン、5A7に類似する、テンジクザメタイプIドメインである免疫化抗ヒトICOSLドメインにも当てはまる(WO 2013/167883; Kovalenka, O. V., et al., J. Biol. Chem., 2012. 288(24): p. 17408−17419)。
抗原特異的抗原結合分子は、本明細書に記載の分子の製造のためのプロセスの間、精製および/または単離で補助することができる使用に先立ち追加の切断されたN末端またはC末端配列を含むであろう。例えば、分子のC末端の(Ala)(His)
いくつかの、例えば、5から20、もしくは1から5、もしくは1から3、2、1のアミノ酸残基が置換され、削除されもしくは任意の組み合わせで付加された、またはアミノ酸残基が、置換されず、削除されずもしくは任意の組み合わせで付加されないタンパク質のアミノ酸配列を有する変異体、類似体、誘導体およびフラグメントもまた、本発明に含まれる。それらの中でも特に好ましくは、サイレント置換、付加および削除であり、これらは、本発明のタンパク質の特性や活性を変化させない。また、これに関して特に好ましくは、本発明のタンパク質の特性が、オリジナルの形態に対し変異体の形態で保存される保存的置換である。変異体はまた、本発明による抗原特異的抗原結合分子を含む、融合タンパク質を含む。
上述したように、本発明の変異体の例は、1以上のアミノ酸と1以上のその他のアミノ酸との置換があるタンパク質を含む。当業者は、さまざまなアミノ酸が類似した特性を有することを認識している。物質の1以上のかかるアミノ酸は、物質の望ましい活性を阻害または排除することなく、1以上のその他のかかるアミノ酸によって、しばしば置換することができる。このような物質は、「非保存(non−conservative)」アミノ酸置換と呼ばれている。
したがって、アミノ酸のグリシン、アラニン、バリン、ロイシンおよびイソロイシンは、互いに、しばしば置換されうる(脂肪族側鎖を有するアミノ酸)。これらの可能な置換から、グリシンおよびアラニンが、互いに置換するために用いられ(それらが比較的短い側鎖を有するため)、バリン、ロイシンおよびイソロイシンが、互いに置換するために用いられる(それらが疎水性であるより大きな脂肪族鎖を有するため)ことが好ましい。しばしば互いに置換されうるその他のアミノ酸は、フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファン(芳香族側鎖を有するアミノ酸);リジン、アルギニンおよびヒスチジン(塩基性側鎖を有するアミノ酸);アスパラギン酸およびグルタミン酸(酸性の側鎖を有するアミノ酸);アスパラギンおよびグルタミン(アミド側鎖を有するアミノ酸);ならびにシステインおよびメチオニン(側鎖を含む硫黄を有するアミノ酸)を含む。この性質を有する置換は、しばしば「保存的(conservative)」または「半保存的(semi−conservative)」アミノ酸置換と呼ばれる。
アミノ酸の削除または挿入はまた、上記融合タンパク質のアミノ酸配列に対してなされうる。したがって、例えば、ポリペプチドの活性に実質的に影響を与えない、または少なくともそのような活性を排除しないアミノ酸は、削除することができる。このような削除は、いまだ活性を保持しながら、全体の長さおよびポリペプチドの分子量を減らすことができるので、有利でありうる。このことは、減らすという特定の目的、例えば、投与レベルを減らすことができるために必要なポリペプチドの量を可能にする。
上記融合タンパク質の配列に対するアミノ酸の挿入もまた、なされうる。このことは、本発明の物質の性質を変化するためになされるであろう(例えば、融合タンパク質に関連して上記で説明したように、同定、精製または発現をアシストするために)。
本発明の融合タンパク質の配列に対するアミノ酸変化は、任意の適切な技術を用いて、例えば、部位特異的突然変異誘発法を用いることによりなされうる。
本発明の範囲内のアミノ酸の置換または挿入は、天然または非天然アミノ酸を用いてすることができる。天然または合成アミノ酸を用いるであろうとなかろうと、Lアミノ酸だけが存在することが好ましい。
本発明のタンパク質は、追加のN末端および/またはC末端アミノ酸配列を有することができる。このような配列は、さまざまな理由、例えばグリコシル化のために供することができる。
融合タンパク質は、融合タンパク質の構造要素を提供する異種ペプチドまたはタンパク質配列に融合した本発明の抗原特異的抗原結合分子を含むことができる。その他の実施形態において、融合タンパク質は、生物学的活性を有する分子と融合した本発明の抗原特異的抗原結合分子を含むことができ、すなわち薬理学的に有用な活性を有する治療用タンパク質である。分子は、ペプチドもしくはタンパク質配列、またはそのたの生物学的に活性な分子でありうる。
例えば、抗原特異的抗原結合分子は、ポリアミノ酸配列、例えば複数のヒスチジン残基もしくは複数のリジン残基(適切には、2、3、4、5、もしくは6残基)、または免疫グロブリンドメイン(例えば、Fcドメイン)でありうる異種ペプチド配列に融合することができる。
異種ペプチド配列へのリファレンスは、マウスおよびヒトのような、その他の哺乳類種からの配列およびその他のVNARドメインに由来する任意の異種ペプチド配列を含む。
融合タンパク質が生物学的活性を有する分子と融合した本発明の抗原特異的抗原結合分子を含む場合、生物学的に活性な部分は、酵素、免疫ブログリン、サイトカインまたはそれらのフラグメントのような生物学的活性を有するペプチドまたはタンパク質でありうる。また、生物学的に活性な分子は、抗生物質、抗ガン薬、NSAID、ステロイド、鎮痛剤、トキシンまたはその他の薬剤的に活性な剤でありうる。抗ガン薬は、細胞毒性または細胞増殖抑制薬を含むことができる。
いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、その他の免疫グロブリン可変もしくは定常領域、またはその他の本発明の抗原特異的抗原結合分子に融合した本発明の抗原特異的抗原結合分子を含むことができる。言い換えると、本発明の抗原特異的抗原結合分子の融合は、可変長、例えば、二量体、三量体、四量体またはそれ以上の高次多量体(すなわち、五量体、六量体、七量体、八量体、九量体もしくは十量体またはそれ以上)でありうる。特定の実施形態において、単量体VNARサブユニットの多量体として表すことができる。
例えば、VNAR CDRが追加のペプチド配列に融合する場合、前記追加のペプチド配列は、ウイルス粒子または細胞の表面の1以上の融合ポリペプチドの相互作用を提供できる。したがって、これらのペプチド配列は、「二量体形成領域(dimerization domains)」ということができる。二量体形成領域は、少なくとも1以上の二量体化配列、もしくは少なくともシステイン残基を含む一つの配列またはその両方を含むことができる。適切な二量体化配列は、両親媒性αへリックスを有するタンパク質の二量体化配列を含み、前記αへリックスにおいて、疎水性残基は、規則的に配置され、各タンパク質の疎水性残基の相互作用によって二量体を形成することができ;かかるタンパク質およびタンパク質の部分は、例えば、ロイシンジッパー領域を含む。
二量体化ドメインはまた、1以上のシステイン残基(例えば、二量体化ドメインの抗体ヒンジ配列の含有により提供される)を含むことができる。前記ヒスチジン残基は、1以上のジスルフィド結合の形成によって二量体化を提供できる。一実施形態において、ストップコドンは、二量体化ドメイン後に存在し、二量体化ドメインは、少なくとも一つのシステイン残基を含む。二量体化ドメインは、好ましくは、抗体可変または定常ドメインとウイルスコートタンパク質コンポーネントとの間に位置される。
本発明の融合タンパク質において、抗原特異的抗原結合分子は、融合タンパク質のその他のエレメントとリンカー部分を介して直接融合または結合できる。前記リンカーは、ペプチド、ペプチド核酸、またはポリアミド結合でありうる。適切なポリペプチドリンカーは、複数のアミノ酸残基、例えば、(Gly)、(Gly)、(Gly)Ser、(Gly)(Ser)(Gly)のような、4、5、6、7、8、9、10、15、20もしくは25のアミノ酸、もしくはそれらの組み合わせ、またはそれらの多量体(たとえば、二量体、三量体、もしくはそれ以上)を含みうる。例えば、適切なリンカーは、(GGGGS)でありうる。また、リンカーは、(Ala)(His)またはその多量体を含む。HGMPにより提供されたBLASTコンピュータプログラムのデフォルトパラメータを用いて、少なくとも50%、60%、70%、80%、90%、95%または99%の同一性を有する配列もまた含まれる。
いくつかの実施形態において、ベクターは、コートタンパク質に融合した単一VNAR−ファージポリペプチドをコードする。これらの場合において、ベクターは、特定のプロモーターの制御下、一つのトランスクリプトを発現する、「モノシストロニック(monocistronic)であると考えられる。
このようなベクターの具体例は、アルカリホスファターゼ(AP)またはTacプロモーターを利用して、ドメイン間のリンカーペプチドを有する、VNAR領域をコードするモノシストロニック配列の発現を駆動する。シストロニック配列は、5’末端で、E.coli MalEまたは耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列と、およびその3’末端でウイルスコートタンパク質(例えば、pIIIタンパク質)のすべてまたは部分と結合することができる。ベクターはさらに、第2の可変ドメイン配列とウイルスコートタンパク質配列との間に、その3’末端に二量体化ドメイン(例えば、ロイシンジッパー)をコードする配列を含むことができる。二量体化ドメインを含む融合ポリペプチドは、2つのポリペプチドの複合体を形成するために二量体化することができる。
その他の場合において、VNAR配列(複数のVNAR配列またはフラグメント)は、別のポリペプチドとして発現することができ、したがってベクターは「バイシストロニック」であり、別のトランスクリプトを発現できる。これらのベクターにおいて、PtacまたはPhoAプロモーターのような、適切なプロモーターは、バイシストロニックメッセージの発現を駆動するために用いることができる。例えば、第1のVNAR配列をコードする、第1のシストロンは、5’末端でE.coli MalEまたは耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列と、および3’末端でgDタグをコードする核酸配列と結合することができる。例えば、第2のVNARg配列をコードする、第2のシストロンは、5’末端でE.coli MalEまたは耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列と、および3’末端でウイルスコートタンパク質のすべてまたは部分と結合することができる。
例えば、ベクターは、5’末端でE.coli MalEまたは耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列と、および3’末端でgDタグをコードする核酸配列と、制御可能に結合されたVNAR配列をコードする第1のシストロンの発現を駆動するPtacまたはPhoA(AP)プロモーターのような適切なプロモーターを、含むことができる。第2のシストロンは、例えば、5’末端でE.coli MalEまたは耐熱性エンテロトキシンII(STII)シグナル配列と、および少なくともウイルスコートタンパク質の部分が続く、IgGヒンジ配列およびロイシンジッパー配列を含む二量体化ドメインを有する3’末端と、作動可能に結合されたその他のVNAR配列をコードする。
VNAR配列の融合ポリペプチドは、様々なフォーマットで細胞、ウイルスまたはファージミド粒子の表面にディスプレイすることができる。これらのフォーマットは、一本鎖フラグメントおよび多価の形態のこれらのフラグメントを含む。前記多価の形態は、二量体、またはそれ以上の多量体でありうる。多価の形態のディスプレイは、それらが、一般的に低い親和性クローンの同定につながり、また選択過程の間、稀なクローンのより効果的な選別を可能にする、1以上の抗原結合部位を有するため、便利であろう。
本発明の記載により構築されたベクターは、増幅および/または発現のために宿主細胞に導入される。ベクターは、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム沈殿などを含む標準の形質転換法を用いて宿主細胞に導入できる。ベクターがウイルスのような感染粒子である場合、前記ベクター自体が、宿主細胞への侵入を提供する。標準的な手順による遺伝子融合およびファージ粒子の生成をコードする複製可能な発現ベクターを含む宿主細胞のトランスフェクションは、融合タンパク質がファージ粒子の表面にディスプレイされたファージ粒子を提供する。
複製可能な発現ベクターは、複数の方法を用いて宿主細胞に導入される。一実施形態において、ベクターは、細胞を用いて導入できる。細胞は、必要に応じて、約6〜48時間(またはOD600=0.6〜0.3まで)、約37℃で、標準培養液中で培養増殖され、その後、前記液は、遠心分離され、上清を除去する(例えばデカント)。最初の精製は、好ましくは、バッファー液(例えば、1.0mM HEPES pH7.4)中で細胞ペレットを再懸濁することにより、その後再遠心分離および上清の除去を行う。結果として得られた細胞ペレットは、希釈グリセロール(例えば、5〜20% v/v)中で再懸濁され、再度細胞ペレットを形成するために再遠心分離され、上清を除去する。最終的な細胞濃度は、水または希釈グリセロール中で細胞ペレットを再懸濁し、所望の濃度にすることにより得られる。
エレクトロポレーションの間、より高いDNA濃度(約10倍)の使用は、形質転換の効率を増加し、宿主細胞にて形質転換されたDNA量を増加する。高い細胞濃度の使用はまた、効率を増加する(約10倍)。より多い量の転移DNAは、より多くの多様性を有し、より多くの数のコンビナトリアルライブラリのユニークなメンバーを表す、より大きなライブラリを生成する。形質転換細胞は、一般的に、抗生物質を含む培地での成長により選択される方法論における様々な置換および変異を有する、標的抗原バインダーを同定するためのファージディスプレイの使用は、当技術分野において十分に確立されている。一つのアプローチは、融合ポリペプチドをコードする遺伝子融合と制御可能に連結した転写調節エレメントを含む変異の複製可能なベクターのファミリーを構築すること、適切な宿主細胞を形質転換すること、ファージ粒子の表面の融合ポリペプチドをディスプレイするファージ粒子を形成するために形質転換細胞を培養することを含み、少なくとも粒子の集団の一部分が、選択のプロセスにおいて結合しない粒子に関連して粒子から結合する前記粒子のサブセットを増やし、および豊かにすることを目的として、標的と結合するために、組み換えファージ粒子と標的抗原とを接触させることによって、選択(selection)またはソート(sorting)を伴うプロセスが続く。選択したプールは、異なるまたは同じストリンジェンシーを有する同じ標的のソートの別のラウンドのために宿主細胞を感染させることによって増幅することができる。結果として得られた変異体のプールは、その後、新規高親和性結合タンパク質を同定するために標的抗原に対してスクリーニングされる。
これらの新規高親和性結合タンパク質は、治療薬として、アンタゴニストもしくはアゴニストとして、ならびに/または診断および研究試薬として有用でありうる。
変異のアミノ酸を含む抗体可変ドメインのような融合ポリペプチドは、ファージ、ファージミド粒子、または細胞の表面で発現することができ、その後、通常目的の抗原である標的抗原に結合する融合ポリペプチドのグループのメンバーの能力のために選択および/またはスクリーニングされる。
このような融合タンパク質は、化学合成経路と同様に、宿主細胞または無細胞系での発現による組み換え技術を含む、任意の適切な経路によって調製することができる。
ICOSL特異的なライブラリメンバーの選択
標的へのバインダーの選択プロセスはまた、タンパク質Lのような抗体可変ドメインまたはファージ上にディスプレイされる抗体もしくは抗体フラグメントへ結合するタグ特異的抗体への親和性を有する一般的なタンパク質のソートを含むことができ、このことは、正しく折りたたまれた抗体フラグメント(融合ペプチド)をディスプレイするライブラリメンバーを豊かにするために使用できる。
標的ICOSLタンパク質は、天然ソースから単離することができ、または当技術分野で知られている手順による組み換え法により調製することができる。親和性のための選択(ソート)の2つの主な戦略は、(i)固体支持法(solid−support method)またはプレートソート(plate sorting)もしくは固定された標的ソート(immobilized target sorting);および(ii)溶液結合法(solution−binding method)である。
固体支持法のために、標的タンパク質は、アガロースビーズ、アクリルアミドビーズ、ガラスビーズ、セルロース、さまざまなアクリルコポリマー、ヒドロキシアルキルメタアクリレートゲル、ポリアクリルおよびポリメタアクリルコポリマー、ナイロン、中性およびイオン性のキャリアなどのような当技術分野で知られている適切な固体または半固体マトリクスと結合することができる。
マトリクスへの標的抗原の結合後、固定化された標的は、固定化された標的抗原と少なくともファージ粒子の集団のサブセットとの結合に適した条件下、融合ポリペプチドを発現するライブラリと接触される。通常、pH、イオン強度、温度などを含む、前記条件は、生理的条件を模倣するであろう。固定化された標的への結合粒子(「バインダー(binders)」は、洗浄によって標的と結合しないこれらの粒子から分離される。洗浄条件は、高親和性バインダーを除いたすべてを除去するために調節することができる。バインダーは、様々な方法によって固定化された標的から解離することができる。これらの方法は、野生型リガンドを用いた競争的解離(例えば、過剰な標的抗原)、pHの変化および/またはイオン強度、ならびに当技術分野で公知の方法を含む。バインダーの選択は、通常、適切な溶出材、例えば、0.1M HCLのような酸またはリガンドによる親和性マトリクスからの溶出を含む。リガンドの濃度を増加することによる溶出は、親和性を増加する提示された結合分子を溶出するであろう。
バインダーは、単離することができ、その後、バインダー(および例えば、ウイルス粒子がファージミドである場合、必要であればヘルパーファージ)であるウイルス粒子で細胞に感染させることにより適切な宿主細胞内で再増幅することができ、宿主細胞は、所望の融合ペプチドをディスプレイする粒子の増幅に適した条件下、培養される。ファージ粒子は、次に、回収され、選択プロセスは、標的抗原のバインダーがある程度充実するまで1回以上繰り返される。任意の数のラウンドの選択またはソートを用いることができる。選択またはソート手順の一つは、タンパク質Lのような一般的な親和性タンパク質またはgDタンパク質またはポリヒスチジンタグに対する抗体のような提示されたポリペプチドに存在するポリペプチドタグに対する抗体に結合するバインダーの単離を含むことができる。 別の選択方法は、従来の溶液ソート法に対して改善された効率を有する溶液相ソートを可能にする「溶液結合法」である。溶液結合法は、ランダムライブラリからオリジナルのバインダーを見つけるために、または特定の結合クローンまたはクローンのグループの親和性を改善するために設計されたライブラリから改善されたバインダーを見つけるために使用されている。前記方法は、ファージまたはファージミド粒子(ライブラリ)に提示されたもののような、複数のポリペプチドと、標識またはタグ分子と融合した標的抗原とを接触させることを含む。前記タグは、ビオチンまたは特定のバインダーが利用可能なその他の部分でありうる。溶液相のストリンジェンシーは、第1の溶液結合相における標識標的抗原の濃度低減を用いることによって、変化することができる。
さらにストリンジェンシーを増加するために、第1の溶液結合相は、第1の溶液相における標識標的との最初の結合後、高濃度の非標識抗原を有する第2の溶液結合相を続けることができる。通常、標識標的に対して100〜1000倍の非標識標的は、第2の相(もし含まれるなら)において用いられる。第1の溶液相のインキュベーションの時間の長さは、平衡に到達するために数分から1時間またはそれ以上の間で変えることができる。第1の相における結合のため、より短い時間の使用は、バイアスをかけるまたはファストオンレート(fast on−rate)を有するバインダーを選択するであろう。第1の相における時間の長さおよびインキュベーションの温度は、ストリンジェンシーを増加するために変化することができる。このことは、ゆっくりと標的から外れること(オフレート(off−rate))を有するバインダーのための選択バイアスを提供する。
複数のポリペプチド(ファージ/ファージミド粒子で提示された)と標的抗原とを接触させた後、標識標的と結合したファージまたはファージミド粒子は、結合していないファージから分離される。結合の溶液相からの粒子−標的混合物は、標識標的部分と接触させること、および短時間(例えば、2〜5分)で標識標的部分に結合した分子への結合を可能にすることにより単離される。標識標的抗原の最初の濃度は、約0.1nMから約1000nMの範囲でありうる。結合粒子は、溶出され、次のラウンドのソートのために増やすことができる。複数ラウンドのソートは、各ラウンドのソートについて、より低い濃度の標識標的抗原を用いることが好ましい。
例えば、この要素は経験的におよび/または実施する者の希望に合わせるために決定することができるが、約100から250nMの標識標的抗原を用いた最初のソートまたは選択は、広範囲の親和性を捕えるために十分でなければならない。第2のラウンドの選択において、約25から100nMの標識標的抗原を用いることができる。第3のラウンドの選択において、約0.1から25nMの標識標的抗原を用いることができる。例えば、100nMのバインダーの親和性を改善するために、20nMで開始し、その後5および1nM標識標的へと進め、その後、約0.1nMの標識標的抗原のような、さらに低い濃度へと続くことが望ましいであろう。
本明細書において、固体支持法および溶液ソート法の組み合わせは、望ましい特性を有するバインダーを単離するために、有利に用いることができる。数ラウンドでの標的抗原の選択/ソート後、選択したプールからの個々のクローンのスクリーニングは、一般的に、望ましい性質/特性を有する特異的なバインダーを同定するために実施される。好ましくは、スクリーニングのプロセスは、ライブラリ候補の高いスループットスクリーニングを可能にするために自動化システムにより行われる。
2つの主なスクリーニング方法は、下記に記載する。しかし、その他の方法もまた、用いることができる。第1のスクリーニング方法は、固定化された標的抗原を用いたファージELISAアッセイを含み、非結合クローンから特異的な結合クローンの同定を提供する。特異性は、標的コートウェル(coated well)およびBSAまたはその他の非標的タンパク質コートウェル上のクローンの同時定量により決定することができる。
一例では、複数のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリを生成すること;結合に適した条件下で、ライブラリを標的抗原および少なくとも一つの非標的抗原と接触させること;非バインダーからライブラリ内のポリペプチドバインダーを分離すること;標的抗原へ結合し、非標的抗原へ結合しないバインダーを同定すること;標的抗原からバインダーを溶出させること;および特異的な抗原へ結合するポリペプチドバインダーを含む複製可能な発現ベクターを増幅することによって、抗体可変ドメインのライブラリから特異的な標的抗原に結合する抗体可変ドメインを選択する方法が含まれる。
別の例では、高いスループット方法において、低い親和性を有するクローンから高い親和性を有するクローンのためのスクリーニングを提供する親和性スクリーニングアッセイが含まれる。前記アッセイにおいて、各クローンは、簡単に標的コートウェルに適用する前に(例えば、5〜15分)、しばらくの間(例えば、30〜60分)、特定の濃度の標的抗体との最初のインキュベーションありとなしの両方でアッセイされる。その後、結合ファージは、例えば、抗M13 HRPコンジュゲートを用いて、通常のファージELISA法により測定される。一つのウェルは標的とあらかじめインキュベートされ、別のウェルは、標的抗原とあらかじめインキュベートされない、これら2つのウェルの結合シグナルの比は、親和性の指標である。第1のインキュベーションのための標的の濃度の選択は、興味のある親和性の範囲による。例えば、10nMより高い親和性を有するバインダーが望ましい場合、第1のインキュベーションにおいて、1000nMの標的がよく用いられる。バインダーが特定のラウンドのソート(選択)から発見された場合、それらのクローンは、高い親和性を有するバインダーを同定するために親和性スクリーニングアッセイでスクリーニングすることができる。
上記ソート/選択法のいずれかの組み合わせは、役に立つものとして採用することができる。例えば、一実施形態において、ポリペプチドバインダーは、固定化標的抗原へ結合するために最初に選択される。
固定化標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーは、その後、増幅し、標的抗原への結合および非標的抗原への結合の欠如についてのスクリーニングすることができる。特異的に標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーは、増幅される。これらのポリペプチドバインダーは、次に、コンプレックスを形成するための標識標的抗原の濃度と接触することによって、より高い親和性のために選択することができ、この際、標識標的抗原の濃度範囲は、約0.1nMから約1000nMであり、前記コンプレックスは、標的抗原上のラベルへ結合する剤と接触することによって単離される。ポリペプチドバインダーは、その後、標識標的抗原から溶出され、必要に応じて、選択のラウンドは繰り返され、一回ごとに、より低濃度の標識標的抗原が用いられる。この選択方法を用いて単離された高い親和性ポリペプチドバインダーは、次に、例えば、溶液相ELISAアッセイまたはスポット競合ELISAアッセイを用いて高い親和性についてのスクリーニングをすることができる。
バインダーが標的抗原への結合によって同定された後、核酸を抽出できる。抽出されたDNAは、その後、E.coli宿主細胞を形質転換するために直接使用することができ、または代わりに、コード配列は、例えば、適切なプライマーによるPCRを用いて増幅することができ、典型的な配列決定法により配列決定することができる。バインダーの可変ドメインのDNAは、消化された制限酵素であり得、そしてタンパク質発現のためにベクターに挿入することができる。
その他の選択の適切な方法は、1以上の多様なCDR領域を有する複数のポリペプチドを生成すること、結合に適した条件下、複数のポリペプチドと標的抗原とを接触させることにより標的抗原へのバインダーのための複数のポリペプチドをソートすること;標的抗原へのバインダーを結合していないバインダーから分離すること;バインダーを単離すること;および高い親和性のバインダーを同定することを含むことができる。必要に応じて、ポリペプチドは、標的抗原のソートと組み合わせて、バインダーをソートするために用いることができるgD、poly−hisまたはFLAGのようなポリペプチドタグと融合することができる。
別の例は、VNARのライブラリから標的抗原へ結合する抗原特異的抗原結合分子を選択することを含み:a)複数の本発明のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリを生成すること;b)結合に適した条件下、ライブラリを固定化された標的抗原と接触させることによりライブラリから標的抗原へのポリペプチドバインダーを単離すること;c)非バインダーからライブライ内のポリペプチドバインダーを分離することおよび標的抗原からバインダーを溶出すること;d)ポリペプチドバインダーを有する複製可能な発現ベクターを増幅すること;ならびにe)必要に応じて、ステップa−dを少なくとも2回繰り返すこと、を含む。
方法としては、さらに:f)混合物を精製するために結合に適した条件下、0.1nMから1000nMの範囲の標識標的抗原の濃度を有するポリペプチドバインダーを含む増幅した複製可能な発現ベクターをインキュベートすること;g)前記混合物と標的抗原上のラベルへ結合する固定化された剤とを接触させること;h)標識標的抗原へ結合したポリペプチドバインダーを分離することおよび標識標的抗原からポリペプチドバインダーを溶出すること;i)ポリペプチドバインダーを含む複製可能な発現ベクターを増幅すること;ならびにj)必要に応じて、一回ごとに、より低濃度の標識標的抗原を用いて、ステップf−iを少なくとも2回繰り返すこと、を含むことができる。必要に応じて、前記方法は、過剰の非標識標的抗原を混合物に加えることおよび標識標的抗原から低親和性のバインダーを溶出するのに十分な時間、インキュベートすることを含むことができる。
別の例は、複製可能な発現ベクターのライブラリから標的抗原への高い親和性のバインダーを単離または選択する方法を含み:a)複数の本発明のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリを生成すること;b)標的抗原へのポリペプチドバインダーを単離するため、ライブラリと少なくとも約0.1nMから1000nMの濃度の標的抗原とを接触させること;c)標的抗原からポリペプチドバインダーを分離することおよびポリペプチドバインダーを含む複製可能な発現ベクターを増幅すること;d)必要に応じて、最も低い濃度の標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーを単離するために、一回ごとに、より低濃度の標的抗原でステップa−cを少なくとも2回繰り返すこと;e)標的抗原の複数の異なる希釈でのポリペプチドバインダーをインキュベートすることによって、高い親和性のため最も低い濃度の標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーを選択することおよびポリペプチドバインダーのIC50を決定すること;ならびにf)約0.1nMから200nMの標的抗原に対する親和性を有するポリペプチドバインダーを同定すること、を含む。
別の例は、複数の本発明のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリからポリペプチドバインダーを選択するためのアッセイを含み:a)結合に適した条件下、ポリペプチドバインダーと標識標的抗原とのコンプレックスを形成するために、ライブラリを0.1nMから1000nMの範囲の標識標的抗原の濃度で接触させること;b)コンプレックスを単離することおよび標識標的抗原からポリペプチドバインダーを分離すること;c)ポリペプチドバインダーを含む複製可能な発現ベクターを増幅すること;d)必要に応じて、一回ごとに、より低い濃度の標的抗原を用いて、ステップa−cを少なくとも2回繰り返すこと、を含む。
必要に応じて、前記方法は、過剰の非標識抗原をポリペプチドバインダーおよび標的抗原のコンプレックスへ追加することを、さらに含むことができる。好ましい実施形態において、前記工程のステップは、2回繰り返され、選択の第1のラウンドにおける標的の濃度は、約100nMから250nMであり、選択の第2のラウンドにおいて、約25nMから100nMであり、選択の第3のラウンドにおいて、約0.1nMから25nMである。
目的の結合タンパク質を同定するその他の可能性のあるルートは、本発明の複数のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリをスクリーニングする方法を含み:a)ポリペプチドが標的抗原へ結合するのに適した条件下での標的抗原の濃度でライブラリの第1のサンプルをインキュベートすること;b)標的抗原を有さないライブライリの第2のサンプルをインキュベートすること;c)ポリペプチドが固定化された標的抗原へ結合するのに適した条件下、第1および第2のサンプルそれぞれを固定化された標的抗原と接触させること;d)各サンプルに対して固定化された標的抗原へ結合したポリペプチドの量を検出すること;e)第2のサンプルからの結合したポリペプチドの量に対する第1のサンプルからの結合したポリペプチドの量の比を算出することによって標的抗原に対するポリペプチドの親和性を決定すること、を含む。
ライブラリはまた、特異的な標的への結合についておよび非標的抗原への結合の欠如についてスクリーニングすることができる。一つの態様において、別の実施形態は、VNARのライブラリからの特異的な標的抗原へ結合する抗体可変ドメインについてのスクリーニング方法を提供し:a)本発明の複数のポリペプチドを含む複製可能な発現ベクターのライブラリを生成すること;b)結合に適した条件下、ライブラリと標的抗原および少なくとも一つの非標的抗原とを接触させること;c)非バインダーからライブラリ内のポリペプチドバインダーを分離すること;d)標的抗原に結合し、非標的抗原に結合しないバインダーを同定すること;e)標的抗原からバインダーを溶出すること;ならびにf)特異的な抗原に結合するポリペプチドバインダーを含む複製可能な発現ベクターを増幅すること、を含む。
上記ソート/選択方法のいずれかの組み合わせは、スクリーニング方法と組み合わせることができる。例えば、一実施形態において、ポリペプチドバインダーは、最初に、固定化された標的抗原への結合のために選択される。
固定化された標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーは、その後、増幅することができ、標的抗原への結合についておよび非標的抗原への結合の欠如についてスクリーニングすることができる。特異的に標的抗原へ結合するポリペプチドバインダーは、増幅される。これらのポリペプチドバインダーは、その後、コンプレックスを形成するための標識標的抗原の濃度で接触させることによって、より高い親和性のために選択することができ、この際、前記標識標的抗原の濃度は、約0.1nMから1000nMであり、前記コンプレックスは、標的抗原上の標識へ結合する剤と接触させることによって単離される。その後、ポリペプチドバインダーは、標識標的抗原から単離され、必要に応じて、選択のラウンドは繰り返され、1回ごとに、より低い濃度の標識標的抗原が用いられる。この選択方法を用いて単離された高い親和性のポリペプチドバインダーは、その後、例えば、溶液相ELISAアッセイまたはスポット競合ELISAアッセイ用いて、高い親和性についてスクリーニングすることができる。
薬剤組成物および使用
本発明によれば、本発明の抗原特異的抗原結合分子の薬剤組成物を提供する。かかる組成物は、当該抗原特異的抗原結合分子を含む融合タンパク質を含む。
前記薬剤組成物はまた、治療用タンパク質、またはそのフラグメントへ融合した本発明の抗原特異的抗原結合分子を含むことができる。前記治療用タンパク質は、ホルモン、増殖因子(例えば、TGFβ、上皮成長因子(EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、神経成長因子(NGF)、コロニー刺激因子(CSF)、肝細胞増殖因子、インスリン様成長因子、胎盤増殖因子);分化因子;血液凝固因子(例えば、VIIa因子、VIII因子、IX因子、フォンヴィレブランド因子またはプロテインC)または血液凝固カスケードからの別のタンパク質(例えば、アンチトロンビン);サイトカイン、例えばインターロイキン(例えば、IL1、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32もしくはIL−33またはインターフェロン(例えば、IFN−α、IFN−βおよびIFN−γ)、腫瘍壊死因子(TNF)、IFN−γ誘導因子(IGIF)、骨形成タンパク質(BMP、例えば、BMP−1、BMP−2、BMP−3、BMP−4、BMP−4、BMP−5、BMP−6、BMP−7、BMP−8、BMP−9、BMP10、BMP−11、BMP−12、BMP−13);インターロイキンレセプターアンタゴニスト(例えば、IL−1ra、IL−1RII);ケモカイン(例えば、MIPs(マクロファージ炎症性タンパク質)例えば、MIP1αおよびMIP1β;MCPs(単球走化性タンパク質)例えば、MCP1、2もしくは3;RANTES(regulated upon activation normal T−cell expressed and secreted));栄養因子;サイトカインインヒビター;サイトカインレセプター;酵素、例えば、フリーラジカル捕捉酵素、例えば、スーパーオキシドジスムターゼもしくはカタラーゼもしくはプロドラッグ変換酵素(例えば、アンギオテンシン変換酵素、デアミナーゼ、デヒドロゲナーゼ、レダクターゼ、キナーゼおよびホスファターゼ);ペプチドミメティック;プロテアーゼインヒビター;メタロプロテイナーゼの組織インヒビター(TIMPs、例えば、TIMP1、TIMP2、TIMP3もしくはTIMP4)またはセルピン(セリンプロテアーゼのインヒビター)でありうる。
本発明の他の実施形態において、融合タンパク質中の治療用タンパク質は、Fab、Fc、F(ab’)(化学的に結合したF(ab’)鎖を含む)、Fab’、scFv(その多量体の形態、すなわちdi−scFv、またはtri−scFvを含む)、sdAb、またはBiTE(bi−specific T−cell engager)を含む、抗体、またはその操作された(engineered)フラグメントでありうる。抗体フラグメントはまた、その他のVNAR型フラグメント(IgNAR分子)と同じく、複数のドメインおよびそのフラグメントを含む。本発明の抗原特異的結合分子は、単量体もしくは二量体もしくは三量体または多量体であり得、同じもしくは異なる標的および/または同じもしくは異なるエピトープに結合可能な同種または異種でありうる。言い換えると、前記抗原特異的結合分子は、単一特異性、二重特異性、三重特異性、または多重特異性でありうる。本発明の異種の抗原特異的結合分子への言及は、同じ標的上の異なるエピトープへの結合を意味する。操作されたフラグメントはまた、本発明の抗原特異的結合分子のFc融合および抗体のFcフラグメントを含む。
薬剤組成物は、治療用タンパク質へ融合した、いくつかの本発明の抗原特異的結合分子、例えば、二量体、三量体、またはより高次の多量体、すなわち、ニ、三、四、五、六、七、もしくは八量体から構成することができる。
治療用タンパク質への本発明の抗原特異的結合分子の融合は、タンパク質上の任意の都合の良い部位であろうし、N末端、C末端および/またはN/C末端融合でありうる。本発明の一実施形態において、本発明の抗原特異的結合分子の融合は、治療用タンパク質のN末端およびC末端の両方である。
本発明の薬剤組成物は、任意の適切で薬学的に許容される担体、希釈剤、アジュバントまたはバッファー溶液を含むことができる。前記組成物は、さらに薬学的に活性な剤を含むことができる。かかる担体は、これらに限定されないが、生理食塩水、緩衝生理食塩水、デキストロース、リポソーム、水、グリセロール、エタノールおよびそれらの組み合わせを含むことができるが。
かかる組成物は、示されるように、さらに薬学的に活性な剤を含むことができる。追加の剤は、治療用化合物、例えば、抗炎症剤、細胞毒性剤、細胞増殖抑制剤または抗生物質でありうる。かかる追加の剤は、それを必要とする患者への投与に適した形態で存在するであろうし、かかる投与は、同時、個別または逐次的でありうる。成分は、適切な指示書を含むであろうキットの形態で調製することができる。
薬剤組成物は、例えば、経口、局所、静脈内、筋肉内、鼻腔内または皮内経路などによる投与を含む患者の疾患を治療するのに効果的な任意の効果的で、便利な方法で投与することができる。治療においてまたは予防薬として、前記活性な剤は、注入可能な組成物として、例えば、滅菌水分散液、好ましくは等張の滅菌水分散液として個体に投与することができる。
哺乳類、特にヒトへの投与のため、活性剤の日用量は、0.01mg/kg体重から、典型的には約1mg/kg、2mg/kgまたは4mg/kgまでであろうことが予期される。いずれにしても、医師は、個体の年齢、体重、性別および応答を含む要因に依存するであろう個体に最も適した実際の投与量を決定するであろう。上述の用量は、平均ケースの例である。もちろん、より多いまたは少ない用量が有益である例があり、これらは本発明の範囲内である。
本発明によれば、薬剤で使用するための本発明の抗原特異的抗原結合分子を提供する。したがって、本発明のこの態様は、必要とする患者への疾患を治療するための薬剤の製造におけるそのような本発明の抗原特異的抗原結合分子の使用にまで及ぶ。本発明の抗原特異的抗原結合分子はまた、本発明の薬剤組成物に関連して、上記で定義したような抗原特異的抗原結合分子を含む融合タンパク質を調製するために用いることができる。
かかる使用はまた、治療上有効な用量の、本発明の抗原特異的抗原結合分子を含む、本明細書に記載の薬剤組成物の患者への投与を含む治療を必要とする患者における疾患の治療方法を含む。
本明細書において、用語「治療(treatment)」は、ヒトまたは非ヒト動物に利益をもたらすことができるいかなるレジームを含む。獣医学における非ヒト動物の治療は、馬およびコンパニオンアニマル(例えば、猫および犬)を含む、家畜ならびにヒツジ、ヤギ、ブタ、ウシおよびウマのファミリーのメンバーを含む農場/農業動物にまで及ぶ。治療は、既存の状態または疾患に関する治療的処置または、予防的なもの(予防的治療)でありうる。治療は、遺伝性または後天性疾患の治療でありうる。治療は、急性または慢性状態の治療でありうる。治療は、炎症および/または癌に関連した状態/疾患の治療でありうる。本発明の抗原特異的抗原結合分子は、制限されないが、変形性関節症、強皮症、腎疾患、慢性関節リウマチ、炎症性腸疾患、多発性硬化症、アテローム性動脈硬化症、または炎症性疾患を含む、疾患の治療に用いることができる。
本発明の抗原特異的抗原結合分子はまた、患者における疾患状態の性質を調べるために用いることができる。抗原特異的抗原結合分子は、X線、ガンマ線、もしくはPETスキャンのような画像技術または類似のものを用いて被験者の身体における疾患の部位の画像を用意するために用いることができる。したがって、本発明は、適切に検出可能な標識抗原特異的抗原結合分子の被験者への投与およびその後の被験者の身体のスキャンを含む被験者における疾患の部位を画像化する方法にまで及ぶ。また、被験者への前記分子の投与は、分子の投与に続く被験者からのサンプルを分析することによって試験結果を提供することができる。
また、抗原特異的抗原結合分子は、in vivoサンプルまたは患者の身体内での標的分析物の存在をアッセイするために用いることができる。前記サンプルは、細胞、組織、血液、血漿、唾液、涙、精液、脳脊髄液(CSF)および/またはミルクなどの身体からの任意の生物学的サンプルでありうる。かかる方法は、適切に検出可能な標識抗原特異的抗原結合分子の目的のサンプルへの添加を含むことができる。適切に検出可能な標識抗原特異的抗原結合分子の標的分析物への結合は、その後、標準的な酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)および/または放射免疫測定(RIA)法に従って、蛍光、放射能などのような任意の適切な方法によって検出することができる。
かかる実施形態は、本発明の抗原特異的抗原結合分子の患者への投与、または前記抗原特異的抗原結合分子のサンプルへの添加を含む、患者の疾患または医学的状態を診断する方法を含むことができる。
抗原特異的抗原結合分子は、目的の分子の免疫親和性精製におけるさらなる用途を見出すことができる。適切には、本発明の抗原特異的抗原結合分子は、目的の分子が結合解除可能に抗原特異的抗原結合分子へ結合するために目的の分子を含むサンプルが通過または導入された基質に結合させることができる。免疫親和性精製のかかる方法は、例えば、治療物質のような、十分に純粋な形態で調製することは困難であろう生物学的ソースまたは化学反応からの物質のバイオプロセスにおける用途を見出すことができる。
抗原特異的抗原結合分子が結合することができる基質は、ビーズまたはパウダーの形態であるポリマーを含むカラム、プレート(例えば、マルチウェルプレート)、マイクロ流体システムでありうる。かかる基質は、シリコン、ガラスまたはプラスチック材料のような、必要に応じてチップの形態である、任意の適切な不活性物質から構成されるであろう。いくつかの構成において、同じまたは異なる抗原特異的な複数の抗原特異的抗原結合分子をかかる基質上に置くことは便利であろう。物質を抗原特異的抗原結合分子へ結合させた後、基質は、非結合材料を除去するために洗浄することができ、その後、精製物質は適切な方法によって溶出させることができる。
本願において、図の番号は以下を参照する。
図1は、テンジクザメにおけるこのタンパク質免疫原への免疫応答を高める能力を示す免疫化サメの血清からのヒトICOSL特異的な力価を示す。ネガティブコントロールは、ミルクであった。 図2は、ポジティブなセレクションヒットからのモノクローナル可溶性ペリプラズム発現タンパク質で行われた細胞ベース中和アッセイを示す。低いシグナルは、hICOSLへのポジティブな結合およびレセプターリガンド相互作用の結果として得られる阻害を示すものである。ポジティブな中和クローンは、灰色の楕円形で強調表示される。標的に対するたった1ラウンドの選択後、hICOSL特異的なポジティブヒットの充実は、およそ60%のリガンド(ICOSL)のレセプター(ICOS)への結合をブロックする能力を示し、さらなる分析のために進められたことで明らかであった。公知の中和150kDa mAbクローンは、黒で示され、アッセイのポジティブコントロールとしてここでは用いられた。 図3は、合成ライブラリELSS1から単離された抗hICOSL VNARドメインの結合を示す。VNARドメインは、CHO細胞を発現するhICOSLへの精製Fc融合物として結合について評価された。また、2Vとして知られるネガティブ(非結合)VNAR−Fcを含む。 図4は、hICOSLもしくはmICOSLのいずれか一方を発現するCHO細胞、または親のCHO細胞に対する合成および免疫ライブラリの両方から単離されたヒットの選択性を示す。ポジティブクローンは、可溶性タンパク質として発現し、FACSベースアッセイを用いて、親の細胞と比べた、細胞表面発現標的への結合のためにテストされた。ポジティブ抗hICOSLおよび抗mICOSL mAbsは、ポジティブ細胞結合が検出された際の予測されるシフトを示すために、ポジティブコントロールとして含まれた。野生型コントロールは、ナイーブな非結合コントロールドメインであるVNAR 2Vである。図4Aは、実施例1に記載のhICOSL免疫ライブラリから単離されたポジティブヒットであるドメイン1〜16を示す。図4Bは、hICOSLに対するELSS1から単離された合成ライブラリ由来のヒットの選択性を示す。 図5は、可溶性タンパク質結合ELISAによる、複数の異なる抗原(hICOSL、HSA、TNF−α、KLH、MPBS、TG,HELおよびBSA)に対する抗hICOSL VNARヒットの選択性を例示するデータを示す。暗い領域は、高レベルの結合を示す;バックグラウンド結合は、グレーで示される。ポジティブコントロール抗HSAおよび抗hICOSL結合クローンは、図に示されるとおりELISAsに組み込まれた。 図6は、T−100 BIAcoreで分析された、単離されたリード(lead)クローンの親和性を示す。図6Aは、発現し、精製されたFc構築物および結合のキネティクスとして、7つのリード免疫化抗hICOSL VNARクローンの各々からのセンサーグラム(sensograms)を示す。2V−Fcは、ネガティブコントロールとして用いられた。 図6は、T−100 BIAcoreで分析された、単離されたリード(lead)クローンの親和性を示す。図6Bは、リード合成ライブラリおよび免疫ライブラリ由来のクローンの計算されたKD値を一覧にした。 図7は、可溶性ICOSと細胞発現ICOSLとの間の相互作用を阻害するために合成ライブラリおよび免疫ライブラリから単離された抗ICOSL VNARドメインの能力を示す。精製されたFc融合VNARドメインは、細胞ベースアッセイにおいて、発現され、精製され、滴定された。減少した吸収レベルは、ポジティブな中和を示す。ネガティブコントロールは、VNAR ドメイン、2V−FCであった。図7Aは、免疫ライブラリからのリード抗hICOSL VNARドメインの結果を示す。 図7は、可溶性ICOSと細胞発現ICOSLとの間の相互作用を阻害するために合成ライブラリおよび免疫ライブラリから単離された抗ICOSL VNARドメインの能力を示す。精製されたFc融合VNARドメインは、細胞ベースアッセイにおいて、発現され、精製され、滴定された。減少した吸収レベルは、ポジティブな中和を示す。ネガティブコントロールは、VNAR ドメイン、2V−FCであった。図7Bは、合成ライブラリからのこれらのリードの結果を示す。 図8は、抗ICOSL VNARが一次ヒトT細胞増殖アッセイに組み込まれた際に測定されたIC50値を示す。1C8、1C4、1G5、1A1、2D4、1H2および1D12は、すべてELSS1から単離されたVNARドメインであり、Fcフォーマットに再フォーマットされ、精製された。商業的に利用可能なhICOSL抗体、mAb165は、ポジティブコントロールである。結果は、ドナー450およびドナー452として知られている2つの独立したドナーから示される。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Aは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインのアミノ酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Aは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインのアミノ酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Bは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Bは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Bは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Bは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Cは、免疫ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインのアミノ酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Dは、免疫ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Dは、免疫ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図9は、合成(クローン1A9、1C8、1D12、2B6、2D3、2D4、2E8、1G5、1H02、1A1、1C04、1A6、1B2、2C10、2C7、2G6、3E8、3G11、4B5、4G1、5A12、5B10、5B9、5C1、5E6、5F3、5F6および5G1)および免疫(クローン1、2、8、11、12、13および17)ライブラリの両方から単離された、全てのポジティブ抗hICOSL VNARクローンのアミノ酸および核酸配列の両方を一覧表示する。図9Dは、免疫ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの核酸配列を一覧表示する。 図10は、合成および免疫ライブラリ両方から単離された全てポジティブな抗hICOSL VNARクローンからのCDR1およびCDR3アミノ酸配列を一覧表示する。図10Aは、合成ライブラリから単離されたものを一覧表示する。ポジティブヒットは、すべて上記の異種および異なるアイソタイプフレームワーク融合物である。 図10は、合成および免疫ライブラリ両方から単離された全てポジティブな抗hICOSL VNARクローンからのCDR1およびCDR3アミノ酸配列を一覧表示する。図10Aは、合成ライブラリから単離されたものを一覧表示する。ポジティブヒットは、すべて上記の異種および異なるアイソタイプフレームワーク融合物である。 図10は、合成および免疫ライブラリ両方から単離された全てポジティブな抗hICOSL VNARクローンからのCDR1およびCDR3アミノ酸配列を一覧表示する。図10Bは、免疫ライブラリから単離されたものを一覧表示する。ポジティブヒットは、すべて上記の異種および異なるアイソタイプフレームワーク融合物である。 図10は、合成および免疫ライブラリ両方から単離された全てポジティブな抗hICOSL VNARクローンからのCDR1およびCDR3アミノ酸配列を一覧表示する。図10Cは、ELSS2合成VNARライブラリから単離されたICOSLポジティブなVNARクローンの配列を示す。ポジティブヒットは、すべて上記の異種および異なるアイソタイプフレームワーク融合物である。 図11は、アルブミン結合VNARドメイン(E6)への分子融合として再フォーマットされたときの標的への抗ICOSL VNARドメインの結合を示す。図11Aは、抗マウスICOSL VNARドメイン、抗ヒトICOSL VNARドメインへの(GGGS)アミノ酸ストレッチを介して連結したCC3、抗ヒト血清アルブミンVNARドメイン、E6への(GGGS)アミノ酸ストレッチを介して連結した2D4からなる三量体VNARドメイン融合タンパク質の結合を示す。発現した三量体融合タンパク質は、ELISAによりmICOSL、hICOSLおよびHSAへの結合のためにテストされた。濃度依存曲線は、各標的への結合が達成され、よってタンパク質融合が三官能であることを示す。図11Bは、分子の融合物の順番が抗mICOSLおよび抗hICOSL VNARドメイン間でNおよびC末端の両方で融合されたE6の結果により変更される三量体変異体を示す。この配向性において、すべてのVNARドメインによるそれらの特異的な標的への結合もまた示される。 図12は、受託番号O75144で、2014年4月16日に記録された、hICOSLのGenBankデータベース配列を示す(Version O75144.2 GI:19855066; DBSOURCE UniProtKB: locus ICOSL_HUMAN, accession O75144)。
本発明はまた、例示の目的のためだけであり、本発明を制限するものとして解釈されるべきではない下記の実施例を参照して、さらに説明される。
使用する略語:VNAR、可変新規抗原レセプター(Variable Novel Antigen Receptor);scFv、一本鎖抗体フラグメント(single chain antibody fragment);FW、フレームワーク(framework);HV、超可変ループ(Hypervariable loop);CDR、相補性決定領域(complementarity determining region);SOE−PCR、スライス−バイ−オーバーラップエクステンションポリメラーゼ連鎖反応(splice−by−overlap extension polymerase chain reaction)。
実施例1:ELSS1合成VNARライブラリのバイオパニングによる抗h−ICOSL VNARドメインの単離
抗h−ICOSL VNARドメインを単離するために、ELSS1合成ライブラリ(2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251の記載(参照により引用される)により調製された)は、単量体のヒトICOSLに対してソリッドステートおよびプレコートビーズベース法の両方を用いてスクリーニングされた。ポジティブヒットは、両方の方法を用いて得られた。簡単には、ソリッドステート選択は、下記のとおり実施された:イムノチューブは、4ml PBS中で所望の濃度の標的抗原でコートされた。前記チューブは、その後、シールされ、回転しながら4℃で一晩、インキュベートのために放置した。PBSで3回洗浄後、1時間、2%(w/v)M−PBSでチューブをブロックした。1時間、回転しながらM−PBS(2%(w/v)最終濃度)中で0.5〜1mlのインプットファージをブロックした。その後、ブロックしたファージをチューブに加え、2%(w/v)M−PBSで4mlとし、1時間、20rpmで回転しながらインキュベートし、さらに1時間、インキュベーション(静置)した。非結合ファージは、破棄され、チューブは、5〜10回、PBSTで洗浄され、その後、PBSで5〜10回洗浄された。ファージは、10分まで、20rpmで回転しながら、1mlの100mMトリエチルアミンの添加によって溶出された。アウトプットファージ溶液は、0.5mlの1M Tris−HCL(pH7.5)の添加により中和された。溶出されたファージは、10mlのmid−logER2738細胞に加えられ、混合され、攪拌なしで37℃30分、インキュベートされ、その後、15分間2,500xgで遠心分離された。ペレットは、1mlの2xTY−Gに再懸濁され、TYE−GAアガーを含むBio−Assay dishに広げられ、一晩30℃でインキュベートされた。
プレコートビーズベースアッセイのため、抗原は、製造者の指示に従いビオチン化した。ビオチン化した材料は、30μlのDynabeads M−280 Streptavidin (Invitrogen)と、30分間、20rpmのR/T回転でインキュベートされた。プレデコレートされた(pre−decorated)ビーズでのライブラリ選択は、主にソリッドステート選択と同じ上記の方法を用いて行われ、インプットファージおよびDynabeadsは、1時間、R/Tで回転しながら4%(w/v)M−PBSでプレブロックされ、ファージは、その後、1時間、R/Tで回転しながらブロックされたビーズの添加、次に、1時間、20rpmのR/Tで抗原コートビーズの添加によってはずされた。PBSTで5回の洗浄後、結合ファージは、400μlの100mM TEA中で、8分間、回転することによって溶出され、200μlの1M Tris−HCl(pH7.5)の添加によって中和された。溶出されたファージのE.coli感染は、ソリッドステート選択で記載したように行われた。
可溶性VNARタンパク質のペリプラズム発現は、以下のように行われた;一晩培養の選択されたコロニーは、播種され、5時間、250rpmで、1ml/wellの2xTY、0.1%グルコース、100μg/mlのアンピシリンを含むディープウェルプレート(Greiner, Bio−One)で増殖された。転写は、1mM IPTGの添加により誘導され、一晩、28℃および250rpmでインキュベートされた。ディープウェルプレートは、10分間、3200rpmで遠心分離され、結果として得られたペレットは、200μlの氷冷TESバッファー、その後200μlの氷冷1:5TESバッファーに再懸濁された。氷上での30分間のインキュベーション後、遠心分離は、結果として得られた上清に存在する可溶性VNARとともに繰り返された。発現は、イムノプレート(Nunc, Thermo Scientific)上にコートされた1μg/mlの抗原および検出抗体としてのanti−c−myc−HRP(Invitrogen)を用いて、標準結合ELISAを介して評価された。可溶性発現モノクローナルは、96ウェルベース細胞中和アッセイにおいて、特異的に標的に結合する能力およびレセプター、ICOSに結合することから標的をブロックする能力の両方のために評価された。リガンド−レセプター中和アッセイは、以下のように行われた;CHO細胞発現ヒトICOSレセプターは、96ウェル細胞培養プレート(Greiner, Bio−One)中のDMEM/F12+5% FBS培地で培養密度まで増殖された。hICOSL−hFc(450ng/mlでの20μl)は、1時間、DMEM/F12+2% FBS中の40μlの抗hICOSL−VNARドメインでプレインキュベートされ、その後、細胞に添加された。16℃、1時間のインキュベーション後、細胞は、DMEM/F12+2% FBSで3回優しく洗浄され、同じ培地中に1:10000に希釈されたヤギ抗ヒトFc−HRP(SIGMA)と、さらに40分間、16℃でインキュベートされた。その後、細胞は、DMEM/F12+2% FBS培地および一回はPBSで再び3回洗浄され、TMB基質で培養された。
実施例2:hICOSLで免疫化されたテンジクザメからのファージディスプレイライブラリの構築
テンジクザメ(Ginglymostoma cirratum)は、完全フロイントアジュバント中の250μgの総タンパク質量により皮下で免疫化され、PBS中の250μgの総タンパク質量の3ヶ月ごとに静脈内ブーストがされた。ヒトICOSLへ応答する血清力価は、抗テンジクザメIgNARモノクローナル抗体、GA8を用いて分析された。検出された応答は、図1に示す。末梢血リンパ球は、ブリード4から単離され、全RNAは、SIGMA Amplification Grade DNase Iプロトコルに従って精製された。cDNAは、製造者の指示(Invitrogen、SuperScript III)に従って合成され、VNAR DNAは、下記のテンジクザメ特異的プライマーの組み合わせを用いて製造者のプロトコルに従って増幅された(NEB Phusion HF PCR Master Mix):
FW1 5’−GAGGAGGAGGAGAGGCCCAGGCGGCCGCTCGAGTGGACCAAACACCG−3’、FW4r1 5’−GAGGAGGAGGAGGAGGCCCCTGAGGCCGCATTCACAGTCACGACAGTGCCACCTC−3’またはFW4r2 5’−GAGGAGGAGGAGGAGGCCCCTGAGGCCGCATTCACAGTCACGGCAGTGCCATCTC−3’のいずれかとの組み合わせ。
増幅されたPCR生成物は、SfiIで一晩、消化され、SfiIで消化されたファージミドディスプレイベクターにクローン化された。結合されたサンプルは、製造者のプロトコルに従ってエレクトロコンピーテントTG1細胞(Lucigen)に形質転換された。ライブラリサイズの推定は、1×10クローンであった。ライブラリQCは、ベクター特異的なプライマー1082(5’−TGTGTGGAATTGTGAGCG−3’)および1059(5’−GGCGACATTCAACCGATTGAG−3’)でのPCRによりライブラリモノクローナルで行われた。
ライブラリモノクローナルは、2時間、37℃、285rpmにより、800μlの2xTY、2%グルコース、100μg/mlのアンピシリンで増殖された。培養物は、30分間、37℃で10M13K07ヘルパーファージ(NEB)を感染させ、その後、37℃、15rpmで振とうしながら1時間インキュベートした。培養物は、10分間、3200rpmで遠心分離された。ペレットは、2xTY、100μg/mlのアンピシリン、50μg/mlのカナマイシンで再懸濁され、一晩、25℃、280rpmでインキュベートされた。プレートは、20分間、3200rpmで遠心分離され、600μlの上清を150μlの氷冷20%PEG/2.5M NaClに移し、氷上で30分間、インキュベートされた。ファージは、20分間、3200rpmで遠心分離によって収集され、ペレットは、200μlの4%(w/v)MPBSに再懸濁された。
実施例3:ポジティブ抗hICOSL VNARヒットのための免疫化ライブラリのスクリーニング
プレコートビーズ選択は、ビオチン化hICOSLを用いて行われ、同様の方法が実施例1に記載の合成ライブラリスクリーニングのために用いられた。ポジティブファージヒットは、実施例1において合成ライブラリスクリーニングのために記載されたペリプラズム発現タンパク質として結合および中和のために評価された。図2は、セルベースアッセイにおけるICOSLおよびICOSのブロッキングを示すポジティブヒットを例示する。影付きの楕円形で強調されたクローンは、次へ進み、配列決定された。
実施例4:hICOSLに対する合成ライブラリおよび免疫ライブラリ由来のVNARヒットのin vitroでの結合および選択性
ポジティブな結合および中和ユニークドメインは、さらなる分析のために、以下のようにFcフォーマットに変換された:選択されたポジティブな単量体のVNARドメインは、制限部位およびHEK293懸濁培養におけるPEIを介する一過性発現後、発現したタンパク質のタンパク質A親和性精製を促進したプロクプライエタリFc哺乳類発現ベクターをクローニングするために適合性のあるフランキング配列を導入するプライマーでPCR増幅された。VNAR Fc融合タンパク質の発現レベルは、一般的に、無結成培地を用いて、リットル当たり50〜70mgの範囲であった。基本的に、発現後の細胞デブリは、遠心分離および0.2μmろ過により条件培地から除かれ、その後、上記で詳述したアフィニティークロマトグラフィーにより、タンパク質は、PBSで平衡化したSuperdex200 26/60サイズ排除カラムを通過させることにより最後の精製工程にかけられた。SECからの溶出したピークは、Amicon限外ろ過ユニットを用いて濃縮され、タンパク質濃度は、UV分光法によって決定された。生成されたFcタンパク質は、次に、図3に示す細胞表面発現hICOSLへの結合のために評価された。
抗hICOSL VNARドメインの選択性は、以下のように実施されたFCASアッセイを用いて評価された:親の、mICOSLおよびhICOSLリガンド発現CHO細胞は、PBSで洗浄され、37℃、10〜15分間、PBSおよび5%EDTAの添加によってフラスコから除かれた。細胞は、フラスコの表面に対して上下へのピペッティングにより単分散され、1200rpmでスピンダウンされ、5%FCSをプラスしたDMEMに再懸濁された。細胞は、0.5〜1×10の密度/ウェルで、96ウェルU底プレートに等分された。細胞は、30分間、16℃で、HEK293 VNAR−hFc発現タンパク質を含む100μl組織培養上清とインキュベートされ、その後、2%FCSをプラスしたPBSで3回洗浄された。細胞は、その後、30分間、16℃で、1μg/mlのanti−hFc−biotin(eBioscience)100μlでインキュベートされた。2%FCSをプラスしたPBSで3回洗浄した後、streptavidin−APC (eBioscience)は、30分間、16℃で1μg/ml添加された。2%FCSをプラスしたPBSで1回洗浄した後、細胞は、400μlの2%FCSをプラスしたPBSに再懸濁され、FACS−Canto−2での分析のためにFACSチューブに移された。図4aは、合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインのFACS分析を示し、図4bは、免疫ライブラリ由来のドメインのFACS分析を示す。データを合わせると、左への読み出しにおけるシフトによって示されるヒトICOSL発現CHO細胞への結合が明らかであることを示す。
合成ライブラリ由来の抗hICOSL VNARドメインの選択性はまた、図5で例示されるように、複数の無関係なタンパク質に対してELISAを結合することによって、明確に示される。すべてのポジティブな抗hICOSLクローンの結合は、左側の暗い影によって視覚化される。他に含まれる標的;ヒト血清アルブミン(HSA)、腫瘍壊死因子α(TNF−α)、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)、ミルクリン酸生理食塩水(MPBS)、サイログロブリン(TG)、ニワトリ卵黄リゾチーム(HEL)またはウシ血清アルブミン(BSA)への非結合は、検出可能である。HSAに対するポジティブコントロールが含まれ、ポジティブな結合を示す暗い領域として明確に示すことができる。
ヒットの親和性測定は、単量体およびFcフォーマット両方のポジティブリードで実施された(図6):すべてのBIAcore分析は、T−100バイオセンサー、series S CM5 chips、アミンカップリングキット、pH4、4.5、5.0および5.5の10mM酢酸ナトリウム固定化バッファー、10X HBS−Pランニングバッファーならびに50mMのNaOH(GE Healthcare)を用いて行われた。アッセイ条件は、物質移動、結合活性および再結合のイベントを最小限にするために設定された。標的化リガンド固定化プログラム(targeted ligand immobilization program)は、それぞれpH4のフローセル(Fc)2および3での精製されたhICOSL−Fc(R & D Systems)およびhICOSLモノマーの約1000応答単位(RU)を固定化するためにセットされた。精製されたVNARタンパク質は、最終濃度の範囲(グローバルフィット分析を用いた反応速度定数の計算のために600〜37.5mMから開始する2倍希釈)となるようにHBS−Pランニングバッファーに溶出された。各濃度は、5mMのNaOHでの5秒間再生パルスに続き、3分間、30ml/分の速い流速で注入され、5分間解離された。各濃度のためのリファレンス減算(subtracted)センサーグラムは、BIAcore T100評価ソフトウェア(1.1.1)を用いて分析された。
実施例5:hICOSLに対するヒットのin vitroでの機能的検証
抗hICOSL−Fcヒットのin vitroでの有効性は、2つのセルベースアッセイにより測定された。第1は、実施例1に記載のリガンド−レセプター中和アッセイであった。合成および免疫ライブラリ両方からの精製された抗hICOSL−Fc VNARドメインは、中和アッセイにて滴定され、ICOSL−ICOS相互作用を特異的にブロックする能力を示した(図7AおよびB)。実施された第2のセルベース機能性アッセイは、健常なドナーから単離された初代ヒトT細胞を用いるT細胞増殖アッセイであった。その方法は、簡単には以下のとおりである:最初のプレートコートのために、PBS中の1μg/mlの抗huCD3クローンOKT3(eBioscience cat. #16−5889aCD3)と10μg抗hIgG(Jackson ImmunoResearch cat. #109−006−098)とを、合計100μl/ウェルとなるように加えた。4℃で一晩放置し、その後溶液をウェルから除き、ウェルをPBSで2回洗浄する。第2のコーティングのために、PBS中の4μg/mlのhB7−2.Ig(R&D Systems cat. #141−B2−100)と500ngのhICOSL.Ig(R&D Systems cat.#165−B7−100)とを100μl/ウェルとなるように加える。3時間、室温で放置し、その後、PBSで2回洗浄する。アッセイプレートのすべてのウェルに50μl培地を加える。CD4+T細胞は、2×10cells/mlとなるように溶出させ、試験抗体は、所望の最終濃度の3倍となるように溶出させた。各ウェルの50μl培地に対し、50μlの抗体溶液および50μlの細胞懸濁液は、1×10cells/ウェルの最終濃度で、150μl/ウェルの最終的な量となるように添加された。サンプルは、3日間放置され、その後、3日目に6〜8時間、1μCi/ウェルのHチミジンでパルスされ、数が計測された。図8は、2つの独立したドナーから単離されたT細胞を用いて合成ライブラリからの抗hICOSL VNARドメインの計算されたポテンシー(IC50値)を示す。
実施例5:分子融合タンパク質としての抗ICOSL VNARドメインの再フォーマット
合成ライブラリ、ELSS1から単離された抗ICOSLドメインは、(GGGS)4アミノ酸ストレッチと結合した三量体の融合生成物を生成するためにタンデムにクローニングすることができ、発現することができ、精製することができ、ELISAによる3つの個別標的すべてへ結合することを示すことができる。図11は、抗ヒトICOSL VNARドメイン、2D4、および抗HSA特異的VNARドメイン、E6(WO2013/167883の記載のように調製した)の両方へ融合した、抗マウスICOSL VNARドメイン CC3(2013年4月23日に出願されたUS61/815,043からの優先権を主張する2014年4月23日に出願された同時係属中の国際特許出願番号PCT/EP2014/058251にて記載されている(参照により引用される)方法に従って調製された)を用いる3量体構築物の2つの異なる配向性を例示する。3つのVNARドメインのすべては、単一の分子融合タンパク質として結合した場合、標的へ結合する能力を保持している。
1.式(I)により表されるアミノ酸配列
A−は、配列番号1、配列番号4もしくは配列番号7であり、
Xは、6もしくは7を有するアミノ酸残基のCDR1領域であり、
B−は、配列番号2、配列番号5もしくは配列番号8であり、
Yは、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20もしくは21のアミノ酸残基を有するCDR3領域であり、
C−は、配列番号3、配列番号6もしくは配列番号9であり、
またはそれと少なくとも50%相同な配列を含むICOSL特異的抗原結合分子であって、
この際、
配列番号1が、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVLTDT、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVVTGAであり、
配列番号2が、TSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号3が、DGAGTVLTVNであり、
配列番号4が、ASVNQTPRTATKETGESLTINCVLTDTであり、
配列番号5が、TYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
配列番号6が、YGAGTVLTVNであり、
配列番号7が、ARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDPまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDAまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDGまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRESであり、
配列番号8が、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGAまたはTCWSRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGL、TCWTRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCAL、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGV、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGH、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRISDLTVEDGGTYRCGHであり、
配列番号9が、CGGGTVVTVN、CGGGTAVTVN、CGDGTAVTVN、またはCGDGTAVTVNである、ICOSL特異的抗原結合分子。
2.前記CDR3領域が、図10A、図10Bまたは図10Cで示されるCDR3領域である、上記1に記載のICOSL特異的抗原結合分子。
3.前記CDR1領域が、図10Aまたは図10Bで示されるCDR1領域である、上記1または2に記載のICOSL特異的抗原結合分子。
4.前記抗原特異的抗原結合分子が、図9Aまたは図9Cのいずれかで示される配列を有する、上記1から3のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子。
5.ヒト化された、上記1〜4のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子。
6.上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子を含む、融合タンパク質。
7.前記ICOSL特異的抗原結合分子が、生物学的に活性なタンパク質へ融合している、上記6に記載の融合タンパク質。
8.上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子、または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質をコードする、核酸。
9.上記8に記載の核酸を含む、核酸構築物。
10.上記9に記載のベクターを含む、宿主細胞。
11.上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質の製造方法であって、
宿主細胞で前記分子をコードする核酸配列を発現する工程を有する、方法。
12.上記1〜5のいずれか1項に記載のICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質を含む、薬剤組成物。
13.薬剤に使用される、上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質。
14.疾患の治療を必要とする患者への前記治療のための薬剤の製造における上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質の使用。
15.治療上有効な量の上記12に記載の薬剤組成物を患者に投与することを含む、治療を必要とする患者における疾患の治療方法。
16.上記1〜5のいずれか一つに記載の検出可能な標識ICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質をサンプルに添加し、および前記分子の標的分析物への結合を検出することを含む、前記サンプル中の前記標的分析物の存在をアッセイする方法。
17.上記1〜5のいずれか一つに記載の検出可能な標識ICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質を被験者に投与することを含む、前記被験者の疾患の部位を画像化する方法。
18.上記1〜5のいずれか一つに記載のICOSL特異的抗原結合分子または上記6もしくは7に記載の融合タンパク質を被験者に投与することを含む、前記被験者の疾患または医学的状態を診断する方法。

Claims (14)

  1. 式(I)により表されるアミノ酸配列

    A−は、配列番号1、配列番号4もしくは配列番号7のアミノ酸配列、またはそれと少なくとも90%同一の配列であり、
    Xは、配列番号95のアミノ酸配列のCDR1領域であり、
    B−は、配列番号2、配列番号5もしくは配列番号8のアミノ酸配列、またはそれと少なくとも90%同一の配列であり、
    Yは、配列番号122のアミノ酸配列のCDR3領域であり、
    C−は、配列番号3、配列番号6もしくは配列番号9のアミノ酸配列、またはそれと少なくとも90%同一の配列であ
    含むICOSL特異的抗原結合分子であって、
    この際、
    配列番号1が、TRVDQTPRTATKETGESLTINCVLTDT、またはTRVDQTPRTATKETGESLTINCVVTGAであり、
    配列番号2が、TSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTSWFRKNPGTTDWERMSIGGRYVESVNKGAKSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
    配列番号3が、DGAGTVLTVNであり、
    配列番号4が、ASVNQTPRTATKETGESLTINCVLTDTであり、
    配列番号5が、TYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYYCKAまたはTYWYRKNPGSSNQERISISGRYVESVNKRTMSFSLRIKDLTVADSATYICRAであり、
    配列番号6が、YGAGTVLTVNであり、
    配列番号7が、ARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDPまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDAまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRDGまたはARVDQTPRSVTKETGESLTINCVLRESであり、
    配列番号8が、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGAまたはTCWSRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGL、TCWTRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCAL、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGV、TCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRINDLTVEDGGTYRCGH、またはTCWYRKKSGSTNEESISKGGRYVETVNSGSKSFSLRISDLTVEDGGTYRCGHであり、
    配列番号9が、CGGGTVVTVN、CGGGTAVTVN、CGDGTAVTVN、またはCGDGTAVTVNであり、
    配列番号95が、DYGLFSであり、
    配列番号122が、FTWPWEWPDRWFRPWYである、ICOSL特異的抗原結合分子。
  2. ヒト化された、請求項1に記載のICOSL特異的抗原結合分子。
  3. 請求項1または2に記載のICOSL特異的抗原結合分子を含む、融合タンパク質。
  4. 前記ICOSL特異的抗原結合分子が、生物学的に活性なタンパク質へ融合している、請求項3に記載の融合タンパク質。
  5. 請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子、または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質をコードする、核酸。
  6. 請求項5に記載の核酸を含む、核酸構築物。
  7. 請求項6に記載の核酸構築物を含む、宿主細胞。
  8. 請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質の製造方法であって、
    宿主細胞で前記分子をコードする核酸配列を発現する工程を有する、方法。
  9. 請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質を含む、薬剤組成物。
  10. 薬剤に使用される、請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質。
  11. 請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質の、疾患の治療を必要とする患者への前記治療のための薬剤の製造における使用。
  12. 請求項1もしくは2に記載の検出可能な標識ICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質をサンプルに添加し、および前記分子の標的分析物への結合を検出することを含む、前記サンプル中の前記標的分析物の存在をアッセイする方法。
  13. 被験者の疾患の部位を画像化するために前記被験者に投与される、請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質。
  14. 被験者の疾患または医学的状態を診断するために前記被験者に投与される、請求項1もしくは2に記載のICOSL特異的抗原結合分子または請求項3もしくは4に記載の融合タンパク質。
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