JP6621750B2 - ヒスチジン操作軽鎖抗体およびそれを生成するための遺伝子改変非ヒト動物 - Google Patents

ヒスチジン操作軽鎖抗体およびそれを生成するための遺伝子改変非ヒト動物 Download PDF

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Description

発明の分野
pH依存的な様式で抗原への結合が可能な抗体を発現する、遺伝子改変された非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)が提供される。非ヒト動物の免疫グロブリン軽鎖可変領域配列に改変を施すための方法であって、改変が、軽鎖可変領域遺伝子内の残基、例えば、相補性決定領域(CDR)内の1つまたは複数のアミノ酸をコードするヌクレオチドの変異誘発を含んで、抗原へのpH依存性結合を示す軽鎖ドメインを含む抗体のin vivoにおける発現を容易にする方法が提供される。pH依存性の抗原結合を有する抗体を作製するための方法もまた提供される。
発明の背景
抗体は、各重鎖モノマーが同一の軽鎖と会合しているホモダイマー重鎖成分を一般的に含む。ヘテロダイマー重鎖成分を有する抗体(例えば、二重特異性抗体)は、治療抗体として望ましい。しかし、二重特異性抗体の重鎖の各々と十分に会合することができる好適な軽鎖成分を有する二重特異性抗体を作製することには、問題があることが判明した。
1つの手法では、全ての軽鎖可変ドメインの使用統計値を調査し、ヒト抗体で最も頻繁に使用される軽鎖を同定し、その軽鎖を異なる特異性の2つの重鎖とin vitroで対合させることによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。
別の手法では、ファージディスプレイライブラリー(例えば、ヒト軽鎖可変領域配列を含むファージディスプレイライブラリー、例えばヒトscFvライブラリー)において軽鎖配列を観察し、最も一般的に用いられる軽鎖可変領域をライブラリーから選択することによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。次に、軽鎖を、目的の2つの異なる重鎖について試験することができる。
別の手法では、目的の両方の重鎖の重鎖可変配列をプローブとして用いて、軽鎖可変配列のファージディスプレイライブラリーを分析することによって、軽鎖を選択することができる可能性がある。両方の重鎖可変配列と会合する軽鎖は、それら重鎖のための軽鎖として選択することができる可能性がある。
別の手法では、候補軽鎖を重鎖の関連軽鎖とアラインメントさせることができ、両方の重鎖の関連軽鎖に共通する配列特性により緊密に一致するように軽鎖が改変される。免疫原性の可能性を最小にする必要がある場合、改変は好ましくは、公知のヒト軽鎖配列に存在する配列をもたらし、ここで、タンパク分解プロセシングが、免疫原性の可能性を評価するための当技術分野で公知であるパラメータおよび方法(すなわち、in silicoおよびウェットアッセイ)に基づいたT細胞エピトープを生成する可能性は低い。
上記の手法のいずれも、例えば配列同一性、特異的な前選択された重鎖と会合する能力などのいくつかのアプリオリ制限を含むin vitroの方法に依存する。共通する軽鎖を含むヒトエピトープ結合タンパク質を作製するための、in vitro条件における操作に頼らず、代わりにより生物学的で実用的な手法を使用する組成物および方法への必要性が当技術分野にある。
加えて、治療抗体、例えば、二重特異性治療抗体は、それらが、所望の有効性を達成するには、しばしば、高用量を必要とするという点で、ある限界を有する。これは、抗体−抗原複合体がエンドソームへと内部移行して、標的介在性クリアランスと呼ばれるプロセスにおけるリソソーム分解の標的とされるという事実に部分的に起因する。したがって、当技術分野には、より効率的な抗体リサイクリング、例えば、二重特異性抗体リサイクリングをもたらし、抗体の抗原に対する特異性および親和性を損なわずに、エンドソームコンパートメント内の抗体−抗原複合体の解離を促進することにより、抗体の分解を防止する方法および組成物に対する必要性がある。
発明の概要
一態様では、中性pHでは、標的抗原に結合するが、酸性pH(例えば、pH5.0〜6.0)では、同じ抗原の結合の低減を示す抗体または抗体可変ドメインを生成するための生物学的系が提供される。生物学的系は、1つまたは複数のヒスチジン改変を含む、再構成された軽鎖配列(例えば、再構成されたV−J)を有する非ヒト動物、例えば、齧歯動物(例えば、マウスまたはラット)を含む。様々な態様では、1つまたは複数のヒスチジン改変は、軽鎖CDR3コドンにおいてである。様々な態様では、非ヒト動物は、ヒト重鎖免疫グロブリン遺伝子座またはヒト化重鎖免疫グロブリン遺伝子座を含む。様々な態様では、非ヒト動物は、内在性非ヒト重鎖可変遺伝子セグメントの、1つまたは複数のヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントによる置きかえを含み、ここで、ヒトセグメントは、非ヒト免疫グロブリン定常領域に作動可能に連結されている。様々な態様では、非ヒスチジン残基のヒスチジン残基による置換を有する軽鎖可変ドメインを含む、ユニバーサル軽鎖を有する非ヒト動物が提供される。様々な態様では、これらのヒスチジン改変ユニバーサル軽鎖非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウス)を、ヒスチジン−ユニバーサル軽鎖マウス、ヒスチジン−ULCマウス、またはHULCマウスと称する。
したがって、一態様では、ヒトVセグメント配列およびヒトJセグメント配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物であって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、遺伝子改変された非ヒト動物が本明細書において提供される。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン可変領域配列を、免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結する。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列は、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列である。一実施形態では、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列は、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列である。一実施形態では、非ヒト動物は、機能的な、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域を欠く。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座は、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座にある。
一実施形態では、動物は、免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結された、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列を含む、免疫グロブリン重鎖遺伝子座を、その生殖細胞系列内にさらに含む。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列は、非ヒト重鎖定常領域遺伝子配列である。一実施形態では、非ヒト重鎖定常領域遺伝子配列は、内在性免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列である。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖遺伝子座は、内在性免疫グロブリン重鎖遺伝子座にある。
一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換が、相補性決定領域(CDR)をコードするヌクレオチド配列内にある。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換が、CDR3をコードするヌクレオチド配列内にある。一実施形態では、置換は、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のCDR3コドンの置換である。一態様では、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に含まれる、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはVκ3−20遺伝子セグメントに由来する。一実施形態では、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはVκ3−20遺伝子セグメントのVκ配列は、上記ヒスチジン改変以外は、生殖細胞系列のVκ1−39配列またはVκ3−20配列である。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域は、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来する。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域は、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列に由来し、Vκ1−39/Jκ5遺伝子配列は、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを含む。別の実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域は、再構成されたVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来し、Vκ3−20/Jκ1遺伝子配列は、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを含む。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒト動物は、目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む。一実施形態では、中性pHと比較して、酸性pHにおけるt1/2の短縮は、約30倍以上である。一実施形態では、このような富化は少なくとも約2倍である。
一実施形態では、動物は、免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列内で置換された少なくとも1つのコドンによりコードされるアミノ酸位置において、少なくとも1つの非ヒスチジン残基のヒスチジン残基による置換を有する、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメインを含む抗体を発現する。一実施形態では、動物は、体細胞超変異にもかかわらず、発現するヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つの非ヒスチジン残基のヒスチジン残基による置換を保持する抗体を発現する。
一実施形態では、非ヒト動物は、哺乳動物である。一実施形態では、哺乳動物は、齧歯動物、例えば、ラットまたはマウスである。一実施形態では、非ヒト動物は、マウスである。したがって、一態様では、ヒトVセグメント配列およびヒトJセグメント配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変マウスであって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む遺伝子改変マウスもまた本明細書において提供される。一実施形態では、マウスは、機能的な、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域を欠く。
一実施形態では、マウスの生殖細胞系列内の、単一の、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を、免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結する。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列は、ラットまたはマウスの免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列から選択される。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域遺伝子配列は、マウス配列である。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座は、内在性マウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座にある。
さらなる実施形態では、マウスはまた、免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結された、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む、免疫グロブリン重鎖遺伝子座もその生殖細胞系列内に含む。一態様では、免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列は、ラットまたはマウスの重鎖定常領域遺伝子配列である。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列は、マウス配列である。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖遺伝子座は、内在性マウス免疫グロブリン重鎖遺伝子座にある。
一態様では、マウスは、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、ここで、置換は、CDRをコードするヌクレオチド配列内にある。一実施形態では、置換は、CDR3コドン、例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のCDR3コドンにある。一実施形態では、マウスの免疫グロブリン軽鎖遺伝子座は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含み、例えば、単一の、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来する。一実施形態では、単一の、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列に由来し、Vκ1−39/Jκ5配列は、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを含む。一実施形態では、このような置きかえを、105、106、108、および111位においてヒスチジンで置きかえるようにデザインする。別の実施形態では、このような置きかえを、106、108、および111位においてヒスチジンで置きかえるようにデザインする。
別の実施形態では、単一の、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、再構成されたVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来し、Vκ3−20/Jκ1配列は、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを含む。一実施形態では、このような置きかえを、105、106、107、および109位においてヒスチジンで置きかえるようにデザインする。別の実施形態では、このような置きかえを、105、106、および109位においてヒスチジンで置きかえるようにデザインする。
一実施形態では、本明細書に記載されているマウスは、目的の抗原に応答するB細胞集団であって中性pHと比較して、酸性pHでの解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30分倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む。一実施形態では、中性pHと比較して、酸性pHにおけるt1/2の短縮は約30倍以上である。一実施形態では、抗体のこのような富化は少なくとも約2倍である。
一実施形態では、本明細書に記載されているマウスは、目的の抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、ここで、全ての抗体は、(a)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、同じ、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、(b)ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来する重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖とを含む。
本明細書では、ヒトVセグメント配列およびヒトJセグメント配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む非ヒト遺伝子座、例えば、マウス遺伝子座であって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む非ヒト遺伝子座もまた提供される。一実施形態では、遺伝子座は、非ヒト動物の生殖細胞系列内に含まれる。一実施形態では、遺伝子座は、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントに由来する、例えば、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来する、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む。遺伝子座内に存在する、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、再構成されたVκ1−39/Jκ5配列に由来する一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。遺伝子座内に存在する、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、再構成されたVκ3−20/Jκ1配列に由来する別の実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。様々な実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト遺伝子座は、遺伝子改変された非ヒト動物を作製するための、下記で記載される方法を用いて生成することができる。
さらに別の態様では、遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製するための方法であって、非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリンの軽鎖Vセグメントおよび軽鎖Jセグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列をゲノムに配置するステップとを含む方法が本明細書において提供される。一実施形態では、このような方法は、目的の抗原へのpH依存性結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、遺伝子改変された非ヒト動物を結果としてもたらす。一実施形態では、ゲノムに配置される、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、ヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20、例えば、再構成されたVκ1−39/Jκ5遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1遺伝子配列に由来する。したがって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、再構成されたVκ1−39/Jκ5に由来する実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、再構成されたVκ3−20/Jκ1に由来する実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換が、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。
別の態様では、目的の抗原へのpH依存性結合を示す抗体を生成する方法であって、(a)本明細書に記載されているマウス(例えば、ヒトVセグメント配列およびヒトJセグメント配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含み、その再構成された軽鎖可変領域配列内に、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含むマウス)を生成するステップと、(b)マウスを目的の抗原で免疫するステップと、(c)中性pHでは、目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは、抗原への結合の低減を提示する抗体を選択するステップとを含む方法が本明細書において提供される。一実施形態では、方法は、酸性pHおよび37℃で、約2分間以下のt1/2を示す抗体の生成を結果としてもたらす。一実施形態では、方法は、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を提示する抗体の生成を結果としてもたらす。
他の態様では、目的の抗原へのpH依存性結合を示す抗体を生成するさらなる方法が本明細書において提供される。1つのこのような方法は、(a)目的の抗原に所望の親和性で結合する第一の抗体を選択するステップと、(b)第一の抗体の免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変するステップと、(c)第一の抗体の免疫グロブリン重鎖および改変された免疫グロブリン軽鎖を細胞内で発現させるステップと、(d)細胞内で発現した第二の抗体であって、中性pHでは、目的の抗原に対する所望の親和性を保持し、酸性pHでは、目的の抗原への結合の低減を提示する第二の抗体を選択するステップとを含む。一実施形態では、第一の抗体の免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列は、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含む。一実施形態では、第一の抗体を、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列に由来する免疫グロブリン軽鎖配列を含む非ヒト動物、例えば、マウスにおいて生成し、免疫グロブリン軽鎖の改変を、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン可変領域配列内に施す。一実施形態では、第一の抗体を、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントのレパートリーに由来する免疫グロブリン重鎖配列をさらに含む非ヒト動物、例えば、マウスにおいて生成する。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、Vκ1−39/Jκ5遺伝子配列およびVκ3−20/Jκ1遺伝子配列から選択される。単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、Vκ1−39/Jκ5である実施形態では、第一の抗体の免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列内の改変を、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置でCDR3コドンにおいて施す。単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、Vκ3−20/Jκ1である実施形態では、第一の抗体の免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列内の改変を、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置でCDR3コドンにおいて施す。
一実施形態では、本明細書に記載されている、目的の抗原へのpH依存性結合を示す抗体を生成する方法は、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を提示する抗体を結果としてもたらす。一実施形態では、抗体を生成する方法は、酸性pHおよび37℃で、約2分間以下のt1/2を示す抗体を結果としてもたらす。
他の様々な態様では、マウス軽鎖定常領域またはラット軽鎖定常領域に作動可能に連結された、軽鎖可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリー、例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメント、ならびに、非ヒト定常領域に作動可能に連結された、1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメント、1つまたは複数のヒトD遺伝子セグメント、および1つまたは複数のヒトJ遺伝子セグメントを含む、遺伝子改変された非ヒト動物、例えばマウスが本明細書において提供され、ここで、ヒト遺伝子セグメントは、再構成することが可能であり、抗体のヒト可変ドメインをコードすることが可能であるものであり、さらに、マウスは、免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない。一実施形態では、軽鎖定常領域は、ラット定常領域またはマウス定常領域、例えば、ラットCκ定常領域またはマウスCκ定常領域である。一実施形態では、マウスは、5つのヒトJκ遺伝子セグメント、例えば、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、およびJκ5遺伝子セグメントを含む。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39、Vκ3−20、およびこれらの組合せから選択され、例えば、2つのヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39およびVκ3−20である。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントが、内在性軽鎖遺伝子座、例えば、内在性カッパ軽鎖遺伝子座に存在する。一実施形態では、マウスは、機能的なλ軽鎖遺伝子座を含む。別の実施形態では、マウスは、非機能的なλ軽鎖遺伝子座を含む。一実施形態では、1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメント、1つまたは複数のヒトD遺伝子セグメント、および1つまたは複数のヒトJ遺伝子セグメントを、マウスまたはラット重鎖定常領域配列に作動可能に連結する。
一部の実施形態では、ヒト可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む非ヒト遺伝子座、例えば、免疫グロブリン定常領域配列(例えば、非ヒト免疫グロブリン定常領域配列、例えば、ラット配列またはマウス配列)に作動可能に連結された、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む非ヒト遺伝子座も本明細書において提供される。一実施形態では、遺伝子座は、5つのヒトJκ遺伝子セグメント、例えば、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、およびJκ5遺伝子セグメントを含む。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39およびVκ3−20、およびこれらの組合せから選択される(例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39およびVκ3−20である)。様々な実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト遺伝子座は、遺伝子改変された非ヒト動物を作製するための、本出願を通して記載されている方法を用いて生成することができる。したがって、ヒト可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む、例えば、免疫グロブリン定常領域配列(例えば、非ヒト免疫グロブリン定常領域配列、例えば、ラット配列またはマウス配列)に作動可能に連結された、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む、遺伝子改変された非ヒト動物を作製する方法も提供される。
様々な態様では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントのうちの1つおよび1つ、2つ、3つ、4つ、または5つのヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成から生成した免疫グロブリン軽鎖を発現するマウスであって、全てまたは実質的に全ての内在性免疫グロブリンV遺伝子セグメントの、1つまたは複数のヒト免疫グロブリンV、1つまたは複数のDおよび1つまたは複数のJ遺伝子セグメントによる置きかえを含み、また、(a)λ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する骨髄中のB細胞の、(b)κ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する骨髄中のB細胞に対する比が約1〜約15を示す、マウスが提供される。一部の実施形態では、再構成はヒトVκ1−39遺伝子セグメントを含む。一部の実施形態では、再構成はヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む。一部の実施形態では、内在性免疫グロブリンV遺伝子セグメントの置きかえは、内在性免疫グロブリンV遺伝子座にある。一部の実施形態では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントは内在性免疫グロブリンVκ遺伝子座にあり、一部の実施形態では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントにより全てまたは実質的に全てのマウス免疫グロブリンVκ遺伝子セグメントを置きかえる。一部の実施形態では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントは内在性免疫グロブリンVκ遺伝子座にあり、一部の実施形態では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントにより全てまたは実質的に全てのマウス免疫グロブリンVκ遺伝子セグメント、およびJκ遺伝子セグメントを置きかえる。様々な実施形態では、2つのヒトVκ遺伝子セグメントを、2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントに作動可能に連結する。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、λ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する骨髄中の未熟B細胞の、κ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する未熟B細胞に対する比は約1〜約13である。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、λ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する骨髄中の成熟B細胞の、κ軽鎖を有する免疫グロブリンを発現する未熟B細胞に対する比は約1〜約7である。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、また、例えば、細胞約2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、7.0×10個、7.5×10個、8.0×10個、8.5×10個、9.0×10個、9.5×10個、1.0×10個、または1.5×10個を含む、細胞約2.5×10〜約1.5×10個の範囲内の、骨髄中のプロB細胞集団を有し、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.88×10個の、骨髄中のプロB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約6.42×10個の、骨髄中のプロB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約9.16×10個の、骨髄中のプロB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.19×10個の、骨髄中のプロB細胞集団を含む。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの骨髄中の例示的なプロB細胞は、CD19、CD43、c−kitおよび/またはその組合せの発現(例えば、CD19、CD43、c−kit)を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、また、例えば、細胞約1.0×10個、1.1×10個、1.2×10個、1.3×10個、1.4×10個、1.5×10個、1.6×10個、1.7×10個、1.8×10個、1.9×10個、または2.0×10個を含む、細胞約1×10〜約2×10個の範囲内の、骨髄中のプレB細胞集団を有し、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.25×10個の、骨髄中のプレB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.46×10個の、骨髄中のプレB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.64×10個の、骨髄中のプレB細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.03×10個の、骨髄中のプレB細胞集団を含む。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの骨髄中の例示的なプレB細胞は、CD19、CD43、c−kitおよび/またはその組合せの発現(例えば、CD19、CD43、c−kit)を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、また、例えば、細胞約5.0×10個、5.1×10個、5.2×10個、5.3×10個、5.4×10個、5.5×10個、5.6×10個、5.7×10個、5.8×10個、5.9×10個、6.0×10個、6.1×10個、6.2×10個、6.3×10個、6.4×10個、6.5×10個、6.6×10個、6.7×10個、6.8×10個、6.9×10個、または7.0×10個を含む、細胞約5×10〜約7×10個の範囲内の、骨髄中の未熟B細胞集団を有し、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約5.33×10個の、骨髄中の未熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約5.80×10個の、骨髄中の未熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約5.92×10個の、骨髄中の未熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、マウスは、細胞約6.67×10個の、骨髄中の未熟B細胞集団を含む。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの骨髄中の例示的な未熟B細胞は、IgM、B220および/またはその組合せの発現(例えば、IgM、B220int)を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、また、例えば、細胞約3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、7.0×10個、7.5×10個、8.0×10個、8.5×10個、9.0×10個、9.5×10個、1.0×10個、または1.5×10個を含む、細胞約3×10〜約1.5×10個の範囲内の、骨髄中の成熟B細胞集団を有し、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.11×10個の、骨髄中の成熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.09×10個の、骨髄中の成熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.16×10個の、骨髄中の成熟B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.44×10個の、骨髄中の成熟B細胞集団を含む。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの骨髄中の例示的な成熟B細胞は、IgM、B220および/またはその組合せの発現(例えば、IgM、B220hi)を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントまたはヒトVκ3−20遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される軽鎖を発現し、また、例えば、細胞約1.0×10個、1.1×10個、1.2×10個、1.3×10個、1.4×10個、1.5×10個、1.6×10個、1.7×10個、1.8×10個、1.9×10個、2.0×10個、2.1×10個、2.2×10個、2.3×10個、2.4×10個、2.5×10個、2.6×10個、2.7×10個、2.8×10個、2.9×10個、または2.0×10個を含む、細胞約1×10〜約3×10個の範囲内の、骨髄中の総B細胞集団を有し、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.59×10個の、骨髄中の総B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.75×10個の、骨髄中の総B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.13×10個の、骨髄中の総B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.55×10個の、骨髄中の総B細胞集団を含む。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの骨髄中の例示的な総B細胞は、CD19、CD20および/またはその組合せの発現(例えば、CD19)を特徴とする。
一部の実施形態では、再構成されたヒト免疫グロブリンVκ/Jκ配列を含む免疫グロブリン軽鎖を発現する遺伝子改変マウスであって、機能的な免疫グロブリンλ軽鎖遺伝子座を含み、また、IgλB細胞のIgκB細胞に対する比が約1〜約8、一部の実施形態では約1〜約5である脾臓B細胞集団を含む、マウスが提供される。一部の実施形態では、再構成されたヒト免疫グロブリンVκ/Jκ配列は、2つのヒト免疫グロブリンVκ遺伝子セグメントのうちの1つおよび1つ、2つ、3つ、4つ、または5つのヒト免疫グロブリンJκ遺伝子セグメントのうちの1つの再構成によって生成される。一部の実施形態では、再構成されたヒト免疫グロブリンVκ/Jκ配列は、ヒト免疫グロブリンVκ1−39遺伝子セグメント、およびJκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、Jκ5、およびこれらの組合せから選択されるヒト免疫グロブリンJκ遺伝子セグメントの再構成によって生成される。一部の実施形態では、再構成されたヒト免疫グロブリンVκ/Jκ配列は、ヒト免疫グロブリンVκ3−20遺伝子セグメント、およびJκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、Jκ5、およびこれらの組合せから選択されるヒト免疫グロブリンJκ遺伝子セグメントの再構成によって生成される。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約2.0×10個、2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、または7.0×10個を含む、細胞約2×10〜約7×10個の範囲内のCD19脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.74×10個のCD19脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約4.30×10個のCD19脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約5.53×10個のCD19脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約6.18×10個のCD19脾臓B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約1.0×10個、1.5×10個、2.0×10個、2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個を含む、細胞約1×10〜約4×10個の範囲内の、CD19、IgDhi、IgMlo脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約1.30×10個のCD19、IgDhi、IgMlo脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.13×10個のCD19、IgDhi、IgMlo脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.15×10個のCD19、IgDhi、IgMlo脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.93×10個のCD19、IgDhi、IgMlo脾臓B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約9.0×10個、9.25×10個、9.5×10個、9.75×10個、1.0×10個、1.25×10個、1.50×10個、1.75×10個、2.0×10個を含む、細胞約9×10〜約2×10個の範囲内の、CD19、IgDlo、IgMhi脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約9.52×10個のCD19、IgDlo、IgMhi脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.23×10個のCD19、IgDlo、IgMhi脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.40×10個のCD19、IgDlo、IgMhi脾臓B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.42×10個のCD19、IgDlo、IgMhi脾臓B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、2つの再構成されていないヒト免疫グロブリンVκ遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJκ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座を含み、免疫グロブリンκ軽鎖V遺伝子セグメント、およびJ遺伝子セグメントの野生型相補体を含むマウスとほぼ同じである移行期(例えば、T1、T2およびT3)B細胞集団を含む末梢脾臓B細胞集団を含む、遺伝子改変マウスが提供される。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの脾臓中の例示的な移行期B細胞集団(例えば、T1、T2およびT3)は、IgM、CD23、CD93、B220および/またはその組合せの発現を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約2.0×10個、2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、または7.0×10個を含む、細胞約2×10〜約7×10個の範囲内の、脾臓中のT1 B細胞集団(例えば、CD93、B220、IgMhi、CD23)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.16×10個の、脾臓中のT1 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.63×10個の、脾臓中のT1 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約3.91×10個の、脾臓中のT1 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約6.83×10個の、脾臓中のT1 B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約1.0×10個、1.5×10個、2.0×10個、2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、または7.0×10個を含む、細胞約1×10〜約7×10個の範囲内の、脾臓中のT2 B細胞集団(例えば、CD93、B220、IgMhi、CD23)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.30×10個の、脾臓中のT2 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.46×10個の、脾臓中のT2 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約3.24×10個の、脾臓中のT2 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約6.52×10個の、脾臓中のT2 B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約1.0×10個、1.5×10個、2.0×10個、2.5×10個、3.0×10個、3.5×10個、または4.0×10個を含む、細胞約1×10〜約4×10個の範囲内の、脾臓中のT3 B細胞集団(例えば、CD93、B220、IgMlo、CD23)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.08×10個の、脾臓中のT3 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.35×10個の、脾臓中のT3 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約3.37×10個の、脾臓中のT3 B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.63×10個の、脾臓中のT1 B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、2つの再構成されていないヒト免疫グロブリンVκ遺伝子セグメント、および1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの再構成されていないヒト免疫グロブリンJκ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座を含み、免疫グロブリンVκ遺伝子セグメント、およびJκ遺伝子セグメントの野生型相補体を含むマウスとほぼ同じである辺縁帯B細胞集団および辺縁帯前駆体B細胞集団を含む末梢脾臓B細胞集団を含む、遺伝子改変マウスが提供される。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの脾臓中の例示的な辺縁帯B細胞集団は、IgM、CD21/35、CD23、CD93、B220および/またはその組合せの発現を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約1.0×10個、1.5×10個、2.0×10個、2.5×10個、または3.0×10個を含む、細胞約1×10〜約3×10個の範囲内の、脾臓中の辺縁帯B細胞集団(例えば、CD93、B220、IgMhi、CD21/35hi、CD23)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.47×10個の、脾臓中の辺縁帯B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.49×10個の、脾臓中の辺縁帯B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.26×10個の、脾臓中の辺縁帯B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.33×10個の、脾臓中の辺縁帯B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、2つの再構成されていないヒト免疫グロブリンVκ遺伝子セグメント、および1つ、2つ、3つ、4つ、または5つの再構成されていないヒト免疫グロブリンJκ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座を含み、免疫グロブリンVκ遺伝子セグメント、およびJκ遺伝子セグメントの野生型相補体を含むマウスとほぼ同じである濾胞(例えば、FO−IおよびFO−II)B細胞集団(複数可)を含む末梢脾臓B細胞集団を含む、遺伝子改変マウスが提供される。本明細書に記載されている遺伝子改変マウスの脾臓中の例示的な濾胞B細胞集団(例えば、FO−IおよびFO−II)は、IgM、IgD、CD21/35、CD93、B220および/またはその組合せの発現を特徴とする。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞約3.0×10個、3.5×10個、4.0×10個、4.5×10個、5.0×10個、5.5×10個、6.0×10個、6.5×10個、7.0×10個、7.5×10個、8.0×10個、8.5×10個、9.0×10個、9.5×10個、1.0×10個、または1.5×10個を含む、細胞約3×10〜約1.5×10個の範囲内の、脾臓中の濾胞1型B細胞集団(例えば、CD93、B220、CD21/35int、IgMlo、IgDhi)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約3.57×10個の、脾臓中の濾胞1型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約6.31×10個の、脾臓中の濾胞1型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約9.42×10個の、脾臓中の濾胞1型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.14×10個の、脾臓中の濾胞1型B細胞集団を含む。
一部の実施形態では、本発明のマウスは、例えば、細胞1.0×10個、1.25×10個、1.5×10個、1.75×10個、または2.0×10個を含む、細胞約1×10〜約2×10個の範囲内の、脾臓中の濾胞2型B細胞集団(例えば、CD93、B220、CD21/35int、IgMint、IgDhi)を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.14×10個の、脾臓中の濾胞2型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約1.45×10個の、脾臓中の濾胞2型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、約1.80×10個の、脾臓中の濾胞2型B細胞集団を含み、一部の実施形態では、本発明のマウスは、細胞約2.06×10個の、脾臓中の濾胞2型B細胞集団を含む。
いくつかの他の様々な態様では、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、非ヒト動物も本明細書において提供される。一実施形態では、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントは、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である。一実施形態では、非ヒト動物は、免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、非ヒト軽鎖定常領域配列、例えば、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列、例えば、ラット配列またはマウス配列である。一実施形態では、動物は、免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖定常領域配列は、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列、例えば、内在性非ヒト重鎖定常領域配列、例えば、ラット配列またはマウス配列である。一実施形態では、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントは、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に存在する。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域はCκ領域である。一実施形態では、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントは、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、置換は、CDR3コドン(複数可)、例えば、3つまたは4つの非ヒスチジンコドン内にある。一実施形態では、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントは、2つのヒトV遺伝子セグメント、例えば、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである。一実施形態では、動物は、齧歯類例えば、ラットまたはマウスである。一実施形態では、動物は、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、抗体は、ヒトV遺伝子セグメントの少なくとも1つのヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において、少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する。
一実施形態では、ヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメントの限定されたレパートリー、例えば、ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、ヒト軽鎖可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーが、対応するヒト生殖細胞系列配列によってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、遺伝子改変された非ヒト動物も本明細書において提供される。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、遺伝子改変された非ヒト動物が本明細書において提供される。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結する。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントは、Vκ遺伝子セグメント、およびJκ遺伝子セグメントである。様々な実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントは、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である。一実施形態では、動物は、免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、非ヒト免疫グロブリン定常領域配列、例えば、齧歯類配列、例えば、マウス配列またはラット配列である。一実施形態では、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、内在性配列である。別の実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、ヒト配列である。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、Cκ配列である。一実施形態では、非ヒト動物は、免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む。一実施形態では、免疫グロブリン重鎖定常領域配列は、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列、例えば、齧歯類配列、例えば、ラット配列またはマウス配列である。一実施形態では、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列は、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である。一実施形態では、重鎖定常領域配列は、ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントは、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に存在する。
一実施形態では、本発明の非ヒト動物は、1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含み、1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントは、5つのヒトJκセグメント、例えば、ヒトJκ1遺伝子セグメント、ヒトJκ2遺伝子セグメント、ヒトJκ3遺伝子セグメント、ヒトJκ4遺伝子セグメント、およびヒトJκ5遺伝子セグメントである。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメント、およびこれらの組合せから選択される。一実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである。一実施形態では、2つ以下のV遺伝子セグメントの各々は、対応するヒト生殖細胞系列Vセグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、置換は、1つ、2つ、3つ、または4つのコドン(例えば、3つまたは4つのコドン)の置換である。一実施形態では、置換は、CDR3コドン(複数可)においてである。2つ以下のヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである実施形態では、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々は、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々は、3つまたは4つのヒスチジンコドンの置換を含む。一実施形態では、3つまたは4つの置換は、CDR3領域においてである。置換が、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換である一実施形態では、置換を、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。置換が、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換である別の実施形態では、置換を、105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。置換が、ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換である別の実施形態では、置換を、105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。置換がヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であるさらに別の実施形態では、置換を、105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、非ヒト動物は、齧歯類、例えば、マウスまたはラットである。一実施形態では、非ヒト動物は、マウスである。一実施形態では、動物は、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、抗体は、ヒトV遺伝子セグメントに導入された少なくとも1つのヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する。一実施形態では、動物は抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、集団内の全ての抗体は、(a)2つ以下のV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のJ遺伝子セグメントの再構成に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインであって、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、(b)ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来するヒト重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖とを含む。
一実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト動物は、目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む。一実施形態では、t1/2の短縮を示す抗体におけるこのような富化は、少なくとも約2倍である。
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体を生成する方法であって、本明細書に記載されている非ヒト動物、(例えば、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む非ヒト動物;例えば、ヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む非ヒト動物;例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物−ここで、前記動物の生殖細胞系列内に存在するヒトV遺伝子セグメントの各々は、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む)を生成するステップと、前記動物を目的の抗原で免疫するステップと、中性pHでは目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは目的の抗原への結合の低減を提示する抗体を選択するステップとを含む方法も本明細書において提供される。
遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製する方法であって、(a)非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメント、およびJ遺伝子セグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、(b)少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域を、免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結されるように非ヒト動物のゲノムに配置するステップであって、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含むステップとを含む方法も本明細書において提供される。一実施形態では、ヒトV遺伝子セグメント(複数可)およびJ遺伝子セグメント(複数可)は、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である。一実施形態では、免疫グロブリン軽鎖可変領域は、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座にある。一実施形態では、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントは、2つのヒトV遺伝子セグメントであり、2つのヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである。一部の実施形態では、非ヒト動物は、齧歯類、例えば、マウスまたはラットである。一実施形態では、この方法は目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む非ヒト動物を結果としてもたらす。
一部の実施形態では、免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結された、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座であって、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座も本明細書において提供される。一部の実施形態では、ヒト可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座、例えば、免疫グロブリン定常領域配列(例えば、非ヒト免疫グロブリン定常領域配列、例えば、ラット配列またはマウス配列)に作動可能に連結された、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む非ヒト遺伝子座であって、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、非ヒト遺伝子座も提供される。一実施形態では、遺伝子座は、5つのヒトJκ遺伝子セグメント、例えば、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、およびJκ5遺伝子セグメントを含む。一実施形態では、ヒスチジン改変を有する2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39およびVκ3−20である。様々な実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト遺伝子座は、遺伝子改変された非ヒト動物を作製するための、本出願を通して記載されている方法を用いて生成することができる。したがって、少なくとも1つのV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのJ遺伝子セグメントを含む遺伝子改変された非ヒト動物、ヒト可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含む遺伝子改変された非ヒト動物、または、免疫グロブリン定常領域配列(例えば、非ヒト免疫グロブリン定常領域配列、例えば、ラット配列もしくはマウス配列)に作動可能に連結された2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つもしくは複数、例えば2つもしくはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含み、各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、遺伝子改変された非ヒト動物を作製する方法も提供される。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列であって、
該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、
組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目2)
各ヒトVL遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目3)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目4)
前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目3に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目5)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目6)
前記置換がCDR3コード配列内にある、項目2に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目7)
前記置換が3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、項目6に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目8)
2つ以下の、再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントを含む、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目9)
前記2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目8に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目10)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目9に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目11)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目10に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目12)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目13)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目14)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目15)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目16)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントが、Jκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目17)
項目1から16までのいずれか一項に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目18)
免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性VL遺伝子セグメントを含まない、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目19)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目20)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目19に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目21)
免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトVH遺伝子セグメント、ヒトDH遺伝子セグメントおよびヒトJH遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目22)
前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目21に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目23)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目22に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目24)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目22に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目25)
齧歯類である、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目26)
前記齧歯類が、ラットまたはマウスである、項目25に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目27)
前記齧歯類が、マウスである、項目26に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目28)
、前記少なくとも2つのヒトVL遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、該抗体が、該ヒトVL遺伝子セグメントの少なくとも1つの前記ヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目29)
抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、該集団内の全ての抗体が、
前記少なくとも2つのVL遺伝子セグメント、および前記1つまたは複数のJL遺伝子セグメントの再構成に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、
ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来するヒト重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖とを含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目30)
目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目31)
t1/2の短縮を示す抗体の富化が少なくとも約2倍である、項目30に記載の動物。
(項目32)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体を生成する方法であって、
項目17〜31のいずれか一項に記載の動物を目的の抗原で免疫するステップと、
中性pHでは、該目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは、該目的の抗原への結合の低減を提示するB細胞または結合タンパク質を選択するステップと
を含む方法。
(項目33)
遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製する方法であって、
該非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖VL遺伝子セグメントおよびJL遺伝子セグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、
少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域を、免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結されるように該非ヒト動物の該ゲノムに配置するステップであって、
各ヒトVL遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、 該少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であるステップと
を含む方法。
(項目34)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む前記非ヒト動物を結果としてもたらす、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、前記内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目33に記載の方法。
(項目36)
前記動物が、齧歯類である、項目35に記載の方法。
(項目37)
前記齧歯類がマウスまたはラットである、項目36に記載の方法。
(項目38)
前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、2つ以下のヒトVL遺伝子セグメントを含む、項目33に記載の方法。
(項目39)
前記2つのヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目40に記載の方法。
(項目42)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目43)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目44)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目45)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目46)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントがJκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目33に記載の方法。
(項目47)
項目1から16までのいずれか一項に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をそのゲノム内に含む、単離された細胞。
(項目48)
免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性VL遺伝子セグメントを含まない、項目47に記載の単離された細胞。
(項目49)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目47に記載の単離された細胞。
(項目50)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目49に記載の単離された細胞。
(項目51)
免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトVH遺伝子セグメント、ヒトDH遺伝子セグメント、およびヒトJH遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む、免疫グロブリン重鎖遺伝子座をそのゲノム内にさらに含む、項目47に記載の単離された細胞。
(項目52)
前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目51に記載の単離された細胞。
(項目53)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目52に記載の単離された細胞。
(項目54)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目52に記載の単離された細胞。
(項目55)
齧歯類細胞である、項目47に記載の単離された細胞。
(項目56)
前記齧歯類が、ラットまたはマウスである、項目55に記載の単離された細胞。
(項目57)
前記齧歯類が、マウスである、項目55に記載の単離された細胞。
(項目58)
項目17から31までのいずれか一項に記載の非ヒト動物に由来する細胞または組織。
(項目59)
胚性幹細胞またはB細胞である、項目58に記載の細胞。
(項目60)
項目33から46までのいずれか一項に従って作製された非ヒト動物に由来する細胞または組織。
(項目61)
胚性幹細胞またはB細胞である、項目60に記載の細胞。
(項目62)
5’側マウス相同性アーム、少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含むヒト可変領域核酸配列、ならびに3’側マウス相同性アームを含むターゲッティングベクターであって、
該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であり、
再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントの各々が、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列およびヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに作動可能に連結されており、
該相同性アームにより、該ベクターが、内在性マウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に向かい、それにより該ヒト可変領域核酸配列が、内在性マウス軽鎖定常領域配列に作動可能に連結される、
ターゲッティングベクター。
(項目63)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目64)
各ヒトVL遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目65)
前記置換がCDR3コード配列内にある、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目66)
前記置換が3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、項目64に記載のターゲッティングベクター。
(項目67)
2つ以下のヒトVL遺伝子セグメントを含む、項目61に記載のターゲッティングベクター。
(項目68)
2つのヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目67に記載のターゲッティングベクター。
(項目69)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目68に記載のターゲッティングベクター。
(項目70)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目69に記載のターゲッティングベクター。
(項目71)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目72)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目73)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目74)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目75)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントが、Jκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目76)
項目32に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。
(項目77)
項目76に記載の結合タンパク質の免疫グロブリン軽鎖の可変ドメインをコードするヌクレオチド配列を含む核酸。
(項目78)
項目77に記載の核酸を含む宿主細胞。
(項目79)
項目32に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示すB細胞。
(項目80)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質を生成する方法であって、
(i)第一の抗体の重鎖可変ドメインを含む第一の免疫グロブリン重鎖であって、該第一の抗体が、
(a)中性pHで該目的の抗原に所望の親和性で結合し、
(b)再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物において生成され、
(c)該少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのヒトJL遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされる軽鎖成分を含む、
第一の免疫グロブリン重鎖
(ii)
(a)該第一の抗体の該軽鎖成分をコードする該少なくとも2つのヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのJL遺伝子セグメントのうちの1つに由来し、
(b)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変されている、
免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列によってコードされる軽鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン軽鎖
を細胞で共発現させるステップと、
中性pHでは該目的の抗原に対する所望の親和性を保持し、酸性pHでは該目的の抗原に対する結合の低減を提示する、該第一の免疫グロブリン重鎖および該免疫グロブリン軽鎖を含む該細胞において発現する結合タンパク質を選択するステップと
を含む方法。
(項目81)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、2つ以下の、再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントを含む、項目80に記載の方法。
(項目82)
前記2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目81に記載の方法。
(項目83)
前記結合タンパク質が、完全ヒト重鎖および完全ヒト軽鎖を含む、項目80に記載の方法。
(項目84)
前記免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列が、前記生殖細胞系列核酸配列によってコードされない体細胞変異をコードする少なくとも1つのコドンをさらに含む、項目80に記載の方法。
(項目85)
前記結合タンパク質が、第一の完全ヒト免疫グロブリン重鎖および完全ヒト免疫グロブリン軽鎖を含む、項目84に記載の方法。
(項目86)
項目80に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。
(項目87)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質を生成する方法であって、
(i)中性pHで第一の目的の抗原に所望の親和性で結合する第一の抗体の第一の重鎖可変ドメインを含む第一の免疫グロブリン重鎖、
(ii)中性pHで第二の目的の抗原に所望の親和性で結合する第二の抗体の第二の重鎖可変ドメインを含む第二の免疫グロブリン重鎖であって、
該第一の抗体および第二の抗体が、
(a)再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物において生成され、
(b)該少なくとも2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのヒトJL遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされる同じ軽鎖成分を含む、
第一の免疫グロブリン重鎖および第二の免疫グロブリン重鎖、
(iii)
(a)該第一の抗体および第二の抗体の該軽鎖成分をコードする該少なくとも2つのヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのJL遺伝子セグメントのうちの1つに由来し、
(b)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変されている、
免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列によってコードされる軽鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン軽鎖
を細胞で共発現させるステップと、
該第一の免疫グロブリン重鎖、該第二の免疫グロブリン重鎖および該免疫グロブリン軽鎖を含む該細胞において発現する結合タンパク質であって、該抗原(複数可)に対する所望の親和性およびpH依存性抗原特性を保持する結合タンパク質を選択するステップと
を含む方法。
(項目88)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、2つ以下の、再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントを含む、項目87に記載の方法。
(項目89)
前記2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目88に記載の方法。
(項目90)
前記結合タンパク質が、完全ヒト重鎖および完全ヒト軽鎖を含む、項目87に記載の方法。
(項目91)
前記免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列が、前記生殖細胞系列核酸配列によってコードされない体細胞変異をコードする少なくとも1つのコドンをさらに含む、項目87に記載の方法。
(項目92)
前記結合タンパク質が、第一の完全ヒト免疫グロブリン重鎖および完全ヒト免疫グロブリン軽鎖を含む、項目91に記載の方法。
(項目93)
項目87に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。
本明細書に記載される実施形態および態様のいずれも、特に明記しない限り、または文脈から明らかでない限り、互いに一緒に用いることができる。他の実施形態は、後に続く記載の概観から当業者にとって明らかになる。
図1は、様々な抗原特異的抗体(A〜K抗体、それぞれ、配列番号136〜146に対応する)からのヒトVκ1−39に由来する軽鎖のアミノ酸アラインメントを例示する。各軽鎖配列内に位置するヒスチジン(H)残基は、太字とする。様々な軽鎖領域(フレームワークおよびCDR)を、アラインメントの上方に表示する。
図2は、ヒトVκ1−39に由来する軽鎖のCDR3領域内で、変異誘発により操作された(engineered)ヒスチジン残基の組合せおよび位置を例示する。対応する核酸配列を含める。変異誘発を介して導入されたヒスチジン残基および対応する核酸残基を太字で示す。アミノ酸位置(105、106位など)は、Lefrancら(2003年)、Dev. Comp. Immunol.、27巻:55〜77頁において記載されており、また、International Immunogenetics Information System (IMGT)のウェブサイト上でも調べることができる、固有の番号付けに基づく。
図3は、5つの(1〜5の)異なる重鎖およびCDR3内の表示される位置(X軸を参照されたい)に操作したヒスチジン残基を有するVκ1−39に由来する軽鎖をコードする核酸をトランスフェクトされたCHO細胞の上清中で検出される、ng/mL単位の抗体発現レベルを例示する。
図4は、CHO細胞上清中の、ヒスチジン操作した軽鎖を含有する選択された抗原特異的ヒト抗体の発現を示すウェスタンブロットである。
図5A〜5Eは、様々なヒスチジン操作した軽鎖と対合させた、抗原特異的抗体から選択された重鎖(1〜5)についての、中性(7.4)および酸性(5.75)pHにおける結合キネティクスを示す。k、k、K、およびt1/2を含む様々な動力学的パラメータが示される。NB=結合がみられない。 図5A〜5Eは、様々なヒスチジン操作した軽鎖と対合させた、抗原特異的抗体から選択された重鎖(1〜5)についての、中性(7.4)および酸性(5.75)pHにおける結合キネティクスを示す。k、k、K、およびt1/2を含む様々な動力学的パラメータが示される。NB=結合がみられない。 図5A〜5Eは、様々なヒスチジン操作した軽鎖と対合させた、抗原特異的抗体から選択された重鎖(1〜5)についての、中性(7.4)および酸性(5.75)pHにおける結合キネティクスを示す。k、k、K、およびt1/2を含む様々な動力学的パラメータが示される。NB=結合がみられない。 図5A〜5Eは、様々なヒスチジン操作した軽鎖と対合させた、抗原特異的抗体から選択された重鎖(1〜5)についての、中性(7.4)および酸性(5.75)pHにおける結合キネティクスを示す。k、k、K、およびt1/2を含む様々な動力学的パラメータが示される。NB=結合がみられない。 図5A〜5Eは、様々なヒスチジン操作した軽鎖と対合させた、抗原特異的抗体から選択された重鎖(1〜5)についての、中性(7.4)および酸性(5.75)pHにおける結合キネティクスを示す。k、k、K、およびt1/2を含む様々な動力学的パラメータが示される。NB=結合がみられない。
図6は、表示される重鎖(2、3、および6)と対合させた、親のユニバーサル軽鎖またはヒスチジン改変ユニバーサル軽鎖を含む抗体についての動力学的パラメータ(Kおよびt1/2)を示す。ヒスチジン置換は、複数の抗体において強力なpH依存性をもたらす。CDR3内でヒスチジン置換を施して、配列105QQSYSTP111(配列番号3)をカッコ内のヒスチジン改変CDR3配列へと転換した。NB=結合が検出されない(KD>10マイクロモル濃度)ことに注意されたい。
図7は、ヒスチジン残基を、再構成されたヒトVκ1−39/Jκ5軽鎖配列のCDR3へと操作するのに用いられる、選択された変異誘発プライマーの配列および特性(GC含量%、N、ミスマッチ%、Tm)を示す。下記の表には、配列表において用いられるこれらのプライマーの配列番号が含まれる。F=フォワードプライマー、R=リバースプライマー。
図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図8A〜8Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ1−39/Jκ5可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図8C〜8Dが、ULC−H105/106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図8E〜8Fは、ULC−H106/108/111置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。
図9は、二回目の採血における、ヒスチジンユニバーサル軽鎖(HULC)についてヘテロ接合性のマウス(4カ所のHis置換を有するマウス(HULC 1927マウス);3カ所のHis置換を有するマウス(HULC 1930マウス))および野生型動物からの、免疫原に対する抗血清力価を示す。
図10は、ヘテロ接合性HULC(1927対1930)マウスおよびWTマウスからのハイブリドーマ融合体から得られる、全抗原陽性クローンの数と、pH感受性抗原結合を提示する抗原陽性クローンの数との比較である。図は、各マウス種類(「マウス1」および「マウス2」)につき2匹ずつのマウスについてのデータを含む。
図11A〜11Cは、中性pH(pH7.4)において、ヘテロ接合性HULCマウスまたはWTマウスからのモノクローナル抗体(AA、BB、CC、DD、HH、GG、NN、およびOO)を、免疫原と会合させるのに続いて、解離相のためのpHを7.4または6.0とする緩衝液へとシフトさせる、表面プラズモン共鳴結合実験からのセンサーグラムを示す。各グラフ内の個々の直線は、それぞれの抗体の異なる濃度における結合応答を表す。全ての実験は、25℃で実行した。解離半減期の値(t1/2)を、それぞれのセンサーグラムの上方に注記し、t1/2の倍数変化を、各センサーグラムの右側に含める。抗体AA、BB、CC、DD、HH、およびGGは、His置換された軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、NNは、WT軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、OOは、WTマウスからの抗体である(明確化のために表4を参照されたい)。 図11A〜11Cは、中性pH(pH7.4)において、ヘテロ接合性HULCマウスまたはWTマウスからのモノクローナル抗体(AA、BB、CC、DD、HH、GG、NN、およびOO)を、免疫原と会合させるのに続いて、解離相のためのpHを7.4または6.0とする緩衝液へとシフトさせる、表面プラズモン共鳴結合実験からのセンサーグラムを示す。各グラフ内の個々の直線は、それぞれの抗体の異なる濃度における結合応答を表す。全ての実験は、25℃で実行した。解離半減期の値(t1/2)を、それぞれのセンサーグラムの上方に注記し、t1/2の倍数変化を、各センサーグラムの右側に含める。抗体AA、BB、CC、DD、HH、およびGGは、His置換された軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、NNは、WT軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、OOは、WTマウスからの抗体である(明確化のために表4を参照されたい)。 図11A〜11Cは、中性pH(pH7.4)において、ヘテロ接合性HULCマウスまたはWTマウスからのモノクローナル抗体(AA、BB、CC、DD、HH、GG、NN、およびOO)を、免疫原と会合させるのに続いて、解離相のためのpHを7.4または6.0とする緩衝液へとシフトさせる、表面プラズモン共鳴結合実験からのセンサーグラムを示す。各グラフ内の個々の直線は、それぞれの抗体の異なる濃度における結合応答を表す。全ての実験は、25℃で実行した。解離半減期の値(t1/2)を、それぞれのセンサーグラムの上方に注記し、t1/2の倍数変化を、各センサーグラムの右側に含める。抗体AA、BB、CC、DD、HH、およびGGは、His置換された軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、NNは、WT軽鎖を用いるヘテロ接合性HULC 1927マウスからの抗体であり、OOは、WTマウスからの抗体である(明確化のために表4を参照されたい)。
図12は、ヒトVκ3−20に由来する軽鎖のCDR3領域内で、変異誘発により操作したヒスチジン残基の位置を示す。変異誘発を介して導入されたヒスチジン残基および対応する例示的な核酸残基を太字で示す。アミノ酸位置(105、106位など)は、Lefrancら(2003年)、Dev. Comp. Immunol.、27巻:55〜77頁において記載されている固有の番号付けに基づいており、また、International Immunogenetics Information System (IMGT)のウェブサイト上でも調べることができる。
図13は、ヒスチジン残基を、再構成されたヒトVκ3−20/Jκ1軽鎖配列のCDR3へと操作するのに用いられる、選択された変異誘発プライマーの配列および特性(GC含量%、N、ミスマッチ%、Tm)を示す。下記の表には、配列表において用いられるこれらのプライマーの配列番号が含まれる。F=フォワードプライマー、R=リバースプライマー。
図14A〜14Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ3−20/Jκ1軽鎖可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図14Cが、ULC−Q105H/Q106H/Y107H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図14Dは、ULC−Q105H/Q106H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図14A〜14Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ3−20/Jκ1軽鎖可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図14Cが、ULC−Q105H/Q106H/Y107H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図14Dは、ULC−Q105H/Q106H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図14A〜14Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ3−20/Jκ1軽鎖可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図14Cが、ULC−Q105H/Q106H/Y107H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図14Dは、ULC−Q105H/Q106H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。 図14A〜14Bは、改変されたヒト軽鎖を含有する抗体を発現する遺伝子改変マウスを作製するために、ヒスチジン残基を、Vκ3−20/Jκ1軽鎖可変領域に由来する、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列へと操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図14Cが、ULC−Q105H/Q106H/Y107H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図14Dは、ULC−Q105H/Q106H/S109H置換のためのターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびES細胞からのヘテロ接合性マウスの生成を示す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特に示されない限り、塗りつぶされた描形および実線は、マウス配列を表し、白抜きの描形および二重線は、ヒト配列を表す。
図15は、マウスにおける免疫グロブリンκ軽鎖対立遺伝子のV遺伝子セグメント、およびJ遺伝子セグメントの組換え、ならびに再構成前の軽鎖遺伝子座の構造(上)および再構成後の軽鎖遺伝子座の構造(下)の一般的な図解である。ここで示した再構成は、いくつかの可能性のある再構成事象のうちの1つにすぎない。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図16Aは、2つのユニバーサル軽鎖遺伝子座の概略図であり、一方は再構成されたヒトVκ1−39/Jκ5可変領域配列を含み(上)、もう一方は再構成されたヒトVκ3−20/Jκ1可変領域配列を含む(下)。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。特段示されない限り、塗りつぶされた描形はマウス配列を表し、白抜きの描形はヒト配列を表す。 図16Bは、2つの遺伝子改変された二重軽鎖(dual light chain)(DLC)遺伝子座の例を示す。上の遺伝子座(DLC−5J)は、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含有する操作したヒトDNA断片を含有する。下の遺伝子座(DLC−1J)は、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκ遺伝子セグメントを含有する操作したヒトDNA断片を含有する。各遺伝子座は、再構成して内在性軽鎖定常領域(例えば、Cκ)に作動可能に連結されたヒトVκ領域を形成することが可能である。全て上流(5’側)にFrt組換え部位を含有するネオマイシンカセットが隣接する、免疫グロブリンプロモーター(P、遺伝子座の上の白抜きの矢印)、リーダーエクソン(L、短い白抜きの矢印)および2つのヒトVκ遺伝子セグメント(長い白抜きの矢印)を示す。ヒト遺伝子セグメント(VκおよびJκ)の各々を用いて操作した組換えシグナル配列を各遺伝子セグメントと並置した白抜きの楕円によって示す。DLC−5J遺伝子座は、5つのJκ遺伝子セグメントの各々と並置したRSSを含有する。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図17A〜17Cは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメント(Jκ5)、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図17Dが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図17Eは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図17A〜17Cは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメント(Jκ5)、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図17Dが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図17Eは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図17A〜17Cは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメント(Jκ5)、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図17Dが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図17Eは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図17A〜17Cは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメント(Jκ5)、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図17Dが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図17Eは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図17A〜17Cは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメント(Jκ5)、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図17Dが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図17Eは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図18A〜18Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメントを含む免疫グロブリンκ遺伝子座の操作された部分のヌクレオチド配列(配列番号82)を示す。ヌクレオチド配列は操作されたヒト配列にわたり、5’側末端と3’側末端の両方において約100塩基対の内在性マウス配列を含む。図18Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図18A〜18Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメントを含む免疫グロブリンκ遺伝子座の操作された部分のヌクレオチド配列(配列番号82)を示す。ヌクレオチド配列は操作されたヒト配列にわたり、5’側末端と3’側末端の両方において約100塩基対の内在性マウス配列を含む。図18Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図18A〜18Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメントを含む免疫グロブリンκ遺伝子座の操作された部分のヌクレオチド配列(配列番号82)を示す。ヌクレオチド配列は操作されたヒト配列にわたり、5’側末端と3’側末端の両方において約100塩基対の内在性マウス配列を含む。図18Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図18A〜18Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および1つのヒトJκセグメントを含む免疫グロブリンκ遺伝子座の操作された部分のヌクレオチド配列(配列番号82)を示す。ヌクレオチド配列は操作されたヒト配列にわたり、5’側末端と3’側末端の両方において約100塩基対の内在性マウス配列を含む。図18Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。
図19A〜19Bは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメント、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図19Cが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図19Dは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図19A〜19Bは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメント、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図19Cが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図19Dは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図19A〜19Bは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメント、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図19Cが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図19Dは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図19A〜19Bは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメント、ならびにマウスエンハンサーおよびIgκCアームを含む免疫グロブリンカッパ遺伝子座を操作するためのターゲッティングベクターを構築するための一般的戦略を示す。図19Cが、このターゲッティングベクターのES細胞への導入、およびそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図19Dは、FLP酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図20A〜20Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメントを含む、操作した免疫グロブリンκ遺伝子座のヌクレオチド配列(配列番号83)を示す。ヌクレオチド配列は、操作した配列ならびに5’側末端および3’側末端の両方における約100塩基対の内在性マウス配列にわたる。図20Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図20A〜20Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメントを含む、操作した免疫グロブリンκ遺伝子座のヌクレオチド配列(配列番号83)を示す。ヌクレオチド配列は、操作した配列ならびに5’側末端および3’側末端の両方における約100塩基対の内在性マウス配列にわたる。図20Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図20A〜20Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメントを含む、操作した免疫グロブリンκ遺伝子座のヌクレオチド配列(配列番号83)を示す。ヌクレオチド配列は、操作した配列ならびに5’側末端および3’側末端の両方における約100塩基対の内在性マウス配列にわたる。図20Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。 図20A〜20Dは、2つのヒトVκセグメント(hVκ1−39およびhVκ3−20)および5つのヒトJκセグメントを含む、操作した免疫グロブリンκ遺伝子座のヌクレオチド配列(配列番号83)を示す。ヌクレオチド配列は、操作した配列ならびに5’側末端および3’側末端の両方における約100塩基対の内在性マウス配列にわたる。図20Dの下は、様々な配列を示すために用いられる異なるフォントの説明である。
図21Aの上のパネルは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、B細胞およびT細胞について染色した骨髄(それぞれCD19およびCD3)の代表的な等高線図を示す。下のパネルは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、CD19に対してゲートをかけ、ckitおよびCD43について染色した骨髄の代表的な等高線図を示す。プロB細胞およびプレB細胞を下のパネルの等高線図上に示す。
図21Bは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)の大腿骨から採取した骨髄中のプロB細胞(CD19CD43ckit)およびプレB細胞(CD19CD43ckit)の数を示す。
図22Aは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、免疫グロブリンM(IgM)およびB220について染色したシングレット(singlet)に対してゲートをかけた骨髄の代表的な等高線図を示す。未熟B細胞、成熟B細胞およびプロ/プレB細胞を等高線図の各々に示す。
図22Bは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)の大腿骨から単離した骨髄中のB細胞(CD19)、未熟B細胞(B220intIgM)および成熟B細胞(B220hiIgM)の総数を示す。
図23Aは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、免疫グロブリンM(IgM)およびB220について染色したシングレットに対してゲートをかけた骨髄の代表的な等高線図を示す。未熟B細胞、成熟B細胞およびプロ/プレB細胞を等高線図の各々に示す。
図23Bは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)の大腿骨から単離した、Igλ発現およびIgκ発現について染色した未熟B細胞(B220intIgM)および成熟B細胞(B220hiIgM)に対してゲートをかけた骨髄の代表的な等高線図を示す。
図24Aの上のパネルは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、シングレットに対してゲートをかけ、B細胞およびT細胞(それぞれCD19およびCD3)について染色した脾細胞の代表的な等高線図を示す。下のパネルは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、CD19に対してゲートをかけ、免疫グロブリンD(IgD)および免疫グロブリンM(IgM)について染色した脾細胞の代表的な等高線図を示す。成熟B細胞(WTについては54、DLC−5Jについては56.9)および移行期B細胞(WTについては23.6、DLC−5Jについては25.6)を等高線図の各々に示す。
図24Bは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)から採取した脾臓中のCD19B細胞、移行期B細胞(CD19IgMhiIgDlo)および成熟B細胞(CD19IgMloIgDhi)の総数を示す。
図25Aは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)由来の、CD19に対してゲートをかけたIgλ脾細胞およびIgκ脾細胞の代表的な等高線図を示す。
図25Bは、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)から採取した脾臓中のB細胞(CD19)、IgκB細胞(CD19Igκ)およびIgλB細胞(CD19Igλ)の総数を示す。
図26Aは、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウスにおける末梢B細胞への発生を示す。第一の(左端)等高線図は、未熟B細胞(39.6)および成熟B細胞(57.8)を示す、CD19に対してゲートをかけたCD93およびB220脾細胞を示す。第二の(中央上)等高線図は、T1 B細胞集団(33.7;IgDIgMCD21loCD23)、T2 B細胞集団(21.2;IgDhiIgMhiCD21midCD23)およびT3 B細胞集団(29.1)を示す、未熟B細胞におけるIgM発現およびCD23発現を示す。第三の(中央下)等高線図は、辺縁帯B細胞を生じる小集団(14.8)および濾胞(FO)B細胞を生じる第二の集団(70.5)を示す、成熟B細胞のCD21(CD35)発現およびIgM発現を示す。第四の(右上)等高線図は、辺縁帯B細胞集団(90.5;MZ)および辺縁帯前駆体B細胞集団(7.3;IgMhiIgDhiCD21hiCD23)を示す、成熟B細胞におけるB220発現およびCD23発現を示す。第五の(右下)等高線図は、FO−IB細胞集団(79.0;IgDhiIgMloCD21midCD23)およびFO−IIB細胞集団(15.1;IgDhiIgMhiCD21midCD23)を示す、成熟B細胞におけるIgD発現およびIgM発現を示す。各ゲートをかけた領域内の細胞の百分率を示す。
図26Bは、野生型マウスにおける末梢B細胞への発生を示す。第一の(左端)等高線図は、未熟B細胞(31.1)および成熟B細胞(64.4)を示す、CD19に対してゲートをかけたCD93およびB220脾細胞を示す。第二の(中央上)等高線図は、T1 B細胞集団(28.5;IgDIgMCD21loCD23)、T2 B細胞集団(28.7;IgDhiIgMhiCD21midCD23)およびT3 B細胞集団(30.7)を示す、未熟B細胞におけるIgM発現およびCD23発現を示す。第三の(中央下)等高線図は、辺縁帯B細胞を生じる小集団(7.69)および濾胞(FO)B細胞を生じる第二の集団(78.5)を示す、成熟B細胞のCD21(CD35)発現およびIgM発現を示す。第四の(右上)等高線図は、辺縁帯B細胞集団(79.9;MZ)および辺縁帯前駆体B細胞集団(19.4;IgMhiIgDhiCD21hiCD23)を示す、成熟B細胞におけるB220発現およびCD23発現を示す。第五の(右下)等高線図は、FO−IB細胞集団(83.6;IgDhiIgMloCD21midCD23)およびFO−IIB細胞集団(13.1;IgDhiIgMhiCD21midCD23)を示す、成熟B細胞におけるIgD発現およびIgM発現を示す。各ゲートをかけた領域内の細胞の百分率を示す。
図27は、野生型マウス(WT)ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)の採取した脾臓中の移行期B細胞集団、辺縁帯B細胞集団および濾胞B細胞集団の総数を示す。
図28は、内在性Vκ遺伝子セグメントおよびJκ遺伝子セグメントのヒトVκ遺伝子セグメントおよびヒトJκ遺伝子セグメント(Hκ)(VELOCIMMUNE(商標)マウスのヒト軽鎖)による置きかえについてホモ接合性のマウス、野生型マウス(WT)、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)、ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−1J)における、Vκ3−20遺伝子セグメントまたはVκ1−39遺伝子セグメントに特異的なプローブを使用した定量的PCRアッセイにおけるVκ3−20由来軽鎖およびVκ1−39由来軽鎖の骨髄(y軸)における相対mRNA発現を示す。シグナルをマウスCκの発現に対して正規化する。ND:検出されず。
図29は、内在性Vκ遺伝子セグメントおよびJκ遺伝子セグメントのヒトVκ遺伝子セグメントおよびヒトJκ遺伝子セグメント(Hκ)(VELOCIMMUNE(商標)マウスのヒト軽鎖)による置きかえについてホモ接合性のマウス、野生型マウス(WT)、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)、ならびに2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−1J)における、Vκ3−20遺伝子セグメントまたはVκ1−39遺伝子セグメントに特異的なプローブを使用した定量的PCRアッセイにおけるVκ3−20由来軽鎖およびVκ1−39由来軽鎖の脾臓全体(y軸)における相対mRNA発現を示す。シグナルをマウスCκの発現に対して正規化する。ND:検出されず。
図30は、4つのヒスチジン残基をヒトVκ1−39軽鎖配列およびヒトVκ3−20軽鎖配列のCDR3’に操作するために用いられる、選択された変異誘発プライマーの配列および特性(%GC含量、N、%ミスマッチ、Tm)を示す。下記の表には、配列表において用いられるこれらのプライマーについての配列番号が含まれる。F=フォワードプライマー、R=リバースプライマー。
図31Aは、それぞれが4つのヒスチジン残基(****)で置換された2つのヒトVκ軽鎖セグメントおよび5つのヒトJκを含むターゲッティングベクターのES細胞への導入、ならびにそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図31Bは、FLPo酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図31Aは、それぞれが4つのヒスチジン残基(****)で置換された2つのヒトVκ軽鎖セグメントおよび5つのヒトJκを含むターゲッティングベクターのES細胞への導入、ならびにそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図31Bは、FLPo酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図32は、3つのヒスチジン残基をヒトVκ1−39軽鎖配列およびヒトVκ3−20軽鎖配列のCDR3’に操作するために用いられる、選択された変異誘発プライマーの配列および特性(%GC含量、N、%ミスマッチ、Tm)を示す。下記の表には、配列表において用いられるこれらのプライマーについての配列番号が含まれる。F=フォワードプライマー、R=リバースプライマー。
図33Aは、それぞれが3つのヒスチジン残基(***)で置換された2つのヒトVκ軽鎖セグメントおよび5つのヒトJκを含むターゲッティングベクターのES細胞への導入、ならびにそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図33Bは、FLPo酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。 図33Aは、それぞれが3つのヒスチジン残基(***)で置換された2つのヒトVκ軽鎖セグメントおよび5つのヒトJκを含むターゲッティングベクターのES細胞への導入、ならびにそれを有するヘテロ接合性マウスの生成を示すのに対し、図33Bは、FLPo酵素を使用したES細胞における選択カセットの欠失を示す。大多数の実施形態では、特段示されない限り、塗りつぶされた描形および実線はマウス配列を表し、白抜きの描形および二重線はヒト配列を表す。略図は、縮尺通りに提示するわけではない。
図34Aは、ヒト生殖細胞系列Vκ3−20配列によってコードされるアミノ酸配列(下の配列)と、各々がCDR3配列において3つのヒスチジン残基で置換された2つのVカッパセグメント(Vκ3−20およびVκ1−39)を含むマウスにおいて発現した例示的なIgMカッパ軽鎖可変配列のアミノ酸翻訳(上の配列)とのアラインメントを示す。アラインメントは、生殖細胞系列配列に導入された3つのヒスチジン置換の全てを保持するマウスにおいて発現したIgMカッパ鎖可変配列を示す。 図34Bは、ヒト生殖細胞系列Vκ1−39配列によってコードされるアミノ酸配列(各アラインメントにおける下の配列)と、各々がCDR3配列において3つのヒスチジン残基で置換された2つのVカッパセグメント(Vκ3−20およびVκ1−39)を含むマウスにおいて発現した例示的なIgMカッパ軽鎖可変配列のアミノ酸翻訳(各アラインメントにおける上の配列)とのアラインメントを示す。上のアラインメントは、生殖細胞系列配列に導入された3つのヒスチジン改変の全てを保持するマウスにおいて発現したIgMカッパ鎖可変配列を示し、下のアラインメントは、生殖細胞系列配列に導入された3つのヒスチジン改変のうちの2つを保持するマウスにおいて発現したIgMカッパ鎖可変配列を示す。一部の実施形態では、Vκの最後の位置に導入されたヒスチジンはV−J再構成の間に失われ得る。
発明の詳細な説明
定義
本発明は、pH依存性の抗原結合を示すヒト抗体分子をコードするヌクレオチド配列(複数可)、例えば、pH依存性の抗原結合を示す抗体をコードする、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含む、免疫グロブリン軽鎖のヌクレオチド配列、例えば、pH依存性抗原結合、例えば、再構成されてpH依存性の抗原結合を示す抗体をコードする限定されたレパートリーのヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖のヌクレオチド配列、をそれらのゲノム内、例えば、それらの生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物(例えば、マウス、ラット、ウサギ、ハムスターなど);これと同じ免疫グロブリン軽鎖のヌクレオチド配列を含む胚、細胞、および組織;これらを作製する方法;ならびにこれらを用いる方法を提供する。別に定義されない限り、本明細書で用いられる全ての用語および語句は、反対が明らかに示されるか、その用語または語句が用いられる文脈から明らかに明白でない限り、その用語および語句が当技術分野で獲得した意味を含む。
本明細書で用いる用語「抗体」は、ジスルフィド結合によって相互接続する4つのポリペプチド鎖、2つの重(H)鎖および2つの軽(L)鎖を含む免疫グロブリン分子を含む。各重鎖は、重鎖可変ドメインおよび重鎖定常領域(C)を含む。重鎖定常領域は、3つのドメイン、C1、C2およびC3を含む。各軽鎖は、軽鎖可変ドメインおよび軽鎖定常領域(C)を含む。重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインは、フレームワーク領域(FR)と呼ばれる保存されている領域の間に散在する、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる超可変性の領域にさらに細分化することができる。各重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインは、アミノ末端からカルボキシ末端まで以下の順序で配置される3つのCDRおよび4つのFRを含む:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4(重鎖CDRは、HCDR1、HCDR2およびHCDR3と略すことができ;軽鎖CDRは、LCDR1、LCDR2およびLCDR3と略すことができる)。用語「高親和性」抗体は、その標的エピトープに関して約10−9M以下のK(例えば、約1×10−9M、1×10−10M、1×10−11Mまたは約1×10−12M)を有する抗体を指す。一実施形態では、Kは表面プラズモン共鳴、例えばBIACORETMによって測定され、別の実施形態では、KはELISAによって測定される。
語句「二重特異性抗体」は、2つ以上のエピトープに選択的に結合することが可能な抗体を含む。二重特異性抗体は、2つの同一ではない重鎖を一般に含み、各重鎖は、2つの異なる分子上(例えば、2つの異なる免疫原上の異なるエピトープ)または同じ分子上(例えば、同じ免疫原上の異なるエピトープ)の異なるエピトープに特異的に結合する。二重特異性抗体が2つの異なるエピトープ(第一のエピトープおよび第二のエピトープ)に選択的に結合することが可能な場合、第一のエピトープに対する第一の重鎖の親和性は、第二のエピトープに対する第一の重鎖の親和性より少なくとも1桁から2桁、または3桁または4桁またはそれ超、一般に低く、逆もまた同じである。二重特異性抗体が特異的に結合するエピトープは、同じか異なる標的の上(例えば、同じか異なるタンパク質の上)にあってよい。例示的な二重特異性抗体は、腫瘍抗原に対して特異的な第一の重鎖、および細胞傷害性マーカー、例えば、Fc受容体(例えば、FcγRI、FcγRII、FcγRIIIなど)またはT細胞のマーカー(例えば、CD3、CD28など)に対して特異的な第二の重鎖を有する二重特異性抗体を含む。さらに、第二の重鎖可変ドメインは、異なる所望の特異性を有する重鎖可変ドメインで置換することができる。例えば、毒素(例えば、サポリン、ビンカアルカロイドなど)を腫瘍細胞へと送達するように、腫瘍抗原に対して特異的な第一の重鎖および毒素に対して特異的な第二の重鎖を有する二重特異性抗体を対合させることができる。他の例示的な二重特異性抗体は、活性化受容体(例えば、B細胞受容体、FcγRI、FcγRIIA、FcγRIIIA、FcαRI、T細胞受容体など)に対して特異的な第一の重鎖および阻害性受容体(例えば、FcγRIIB、CD5、CD22、CD72、CD300aなど)に対して特異的な第二の重鎖を有する二重特異性抗体を含む。細胞の活性化(例えば、アレルギーおよび喘息)と関連する治療条件のためには、このような二重特異性抗体を構築することができる。二重特異性抗体は、例えば、同じ免疫原の異なるエピトープを認識する重鎖を組み合わせることによって作ることができる。例えば、同じ免疫原の異なるエピトープを認識する重鎖可変配列をコードする核酸配列は、同じか異なる重鎖定常領域をコードする核酸配列に融合させることができ、そのような配列は免疫グロブリン軽鎖を発現する細胞で発現させることができる。一般的な二重特異性抗体は、各々3つの重鎖CDRと、続く(N末端からC末端にかけて)C1ドメイン、ヒンジ、C2ドメインおよびC3ドメインを有する2つの重鎖、ならびに、エピトープ結合特異性を付与しないが各重鎖と会合することができるか、または各重鎖と会合することができ、かつ重鎖エピトープ結合領域が結合するエピトープの1つもしくは複数に結合することができるか、または各重鎖と会合することができ、かつ一方もしくは両方のエピトープへの重鎖の一方もしくは両方の結合を可能にすることができる免疫グロブリン軽鎖を有する。同様に、用語「三重特異性抗体」(trispecific antibody)は、3つ以上のエピトープに選択的に結合できる抗体を包含する。
用語「細胞」には、組換え核酸配列を発現させるのに適する任意の細胞が含まれる。細胞には、原核生物および真核生物(単細胞または多細胞)のもの、細菌細胞(例えば、E.coliの株、Bacillus spp.、Streptomyces spp.など)、マイコバクテリア細胞、真菌細胞、酵母細胞(例えば、S.cerevisiae、S.pombe、P.pastoris、P.methanolicaなど)、植物細胞、昆虫細胞(例えば、SF−9、SF−21、バキュロウイルス感染昆虫細胞、Trichoplusia niなど)、ヒト以外の動物細胞、ヒト細胞、または細胞融合体、例えばハイブリドーマもしくはクアドローマが含まれる。一部の実施形態では、細胞はヒト、サル、類人猿、ハムスター、ラットまたはマウスの細胞である。一部の実施形態では、細胞は真核細胞であり、以下の細胞から選択される:CHO(例えば、CHO K1、DXB−11 CHO、Veggie−CHO)、COS(例えば、COS−7)、網膜細胞、Vero、CV1、腎臓(例えば、HEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK)、HeLa、HepG2、WI38、MRC 5、Colo205、HB 8065、HL−60(例えば、BHK21)、Jurkat、Daudi、A431(表皮性)、CV−1、U937、3T3、L細胞、C127細胞、SP2/0、NS−0、MMT 060562、Sertoli細胞、BRL 3A細胞、HT1080細胞、骨髄腫細胞、腫瘍細胞および前記細胞に由来する細胞系。一部の実施形態では、細胞は、1つまたは複数のウイルス遺伝子を含む(例えばウイルス遺伝子を発現する網膜細胞(例えば、PER.C6TM細胞))。
語句「相補性決定領域」または用語「CDR」には、通常(すなわち、野生型動物で)免疫グロブリン分子(例えば、抗体またはT細胞受容体)の軽鎖または重鎖の可変領域の2つのフレームワーク領域の間に現れる、生物体の免疫グロブリン遺伝子の核酸配列によってコードされるアミノ酸配列が含まれる。CDRは、例えば、生殖細胞系列配列または再構成されたか再構成されていない配列がコードすることができ、例えば、ナイーヴであるか成熟したB細胞またはT細胞がコードすることができる。CDRは体細胞変異してもよく(例えば、動物の生殖細胞系列でコードされている配列と異なる)、ヒト化、および/またはアミノ酸の置換、付加もしくは欠失で改変されてもよい。一部の状況(例えば、CDR3に関して)では、CDRは、2つ以上の配列(例えば、生殖細胞系列配列)であって、(例えば、再構成されていない核酸配列において)不連続であるが、例えば、配列のスプライシングまたは接続の結果として(例えば、V−D−J組換えによって重鎖CDR3を形成する)B細胞核酸配列において連続している、2つ以上の配列(例えば、生殖細胞系列配列)によってコードされてもよい。
保存的なアミノ酸置換を記載するために用いられる場合、用語「保存的」には、類似した化学的特性(例えば、電荷または疎水性)を有する側鎖R基を有する別のアミノ酸残基によるアミノ酸残基の置換が含まれる。一般に、保存的アミノ酸置換は、タンパク質の目的の機能特性、例えば標的エピトープに所望の親和性で特異的に結合する可変領域の能力を実質的に変えない。類似した化学特性を有する側鎖を有するアミノ酸の群の例には、グリシン、アラニン、バリン、ロイシンおよびイソロイシンなどの脂肪族側鎖;セリンおよびトレオニンなどの脂肪族ヒドロキシル側鎖;アスパラギンおよびグルタミンなどのアミドを含む側鎖;フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファンなどの芳香族の側鎖;リシン、アルギニンおよびヒスチジンなどの塩基性側鎖;アスパラギン酸およびグルタミン酸などの酸性側鎖;ならびにシステインおよびメチオニンなどの硫黄を含む側鎖が含まれる。保存的アミノ酸置換基には、例えば、バリン/ロイシン/イソロイシン、フェニルアラニン/チロシン、リシン/アルギニン、アラニン/バリン、グルタミン酸/アスパラギン酸、およびアスパラギン/グルタミンが含まれる。一部の実施形態では、例えばアラニンスキャニング変異誘発で用いられるように、保存的アミノ酸置換は、アラニンによるタンパク質の任意の天然の残基の置換であってよい。一部の実施形態では、参照により本明細書に組み込まれるGonnetら(1992年)Exhaustive Matching of the Entire Protein Sequence Database、Science 256巻:1443〜45頁に開示されるPAM250対数尤度マトリックスで正の値を有する保存的置換がもたらされる。一部の実施形態では、置換は、PAM250対数尤度マトリックスで置換が負ではない値を有するような適度に保存的な置換である。
一部の実施形態では、免疫グロブリン軽鎖または重鎖での残基位置は、1つまたは複数の保存的アミノ酸置換によって異なる。一部の実施形態では、免疫グロブリン軽鎖またはその機能的断片(例えば、B細胞などからの発現および分泌を可能にする断片)における残基位置は、アミノ酸配列が本明細書に記載されている軽鎖と同一ではなく、1つまたは複数の保存的アミノ酸置換によって異なる。
語句「エピトープ結合タンパク質」には、少なくとも1つのCDRを有し、エピトープを選択的に認識することが可能な、例えばエピトープに約1マイクロモル以下のK(例えば、約1×10−6M、1×10−7M、1×10−9M、1×10−9M、1×10−10M、1×10−11Mまたは約1×10−12MのK)で結合することが可能であるタンパク質が含まれる。治療的なエピトープ結合タンパク質(例えば、治療的な抗体)は、ナノモルまたはピコモルの範囲のKをしばしば必要とする。
語句「機能的断片」には、発現、分泌させることができ、マイクロモル、ナノモルまたはピコモルの範囲のKでエピトープに特異的に結合するエピトープ結合タンパク質の断片が含まれる。特異的な認識には、少なくともマイクロモルの範囲、ナノモルの範囲またはピコモルの範囲のKを有することが含まれる。
免疫グロブリン核酸配列に関連する用語「生殖細胞系列」には、子孫に渡されることができる核酸配列が含まれる。
語句「重鎖」または「免疫グロブリン重鎖」には、任意の生物体からの免疫グロブリン重鎖配列(免疫グロブリン重鎖定常領域配列を含む)が含まれる。特に明記しない限り、重鎖可変ドメインには3つの重鎖CDRおよび4つのFR領域が含まれる。重鎖の断片には、CDR、CDRおよびFR、ならびにその組合せが含まれる。一般的な重鎖は、可変ドメインに続いて(N末端からC末端に向かって)C1ドメイン、ヒンジ、C2ドメインおよびC3ドメインを有する。重鎖の機能的断片には、エピトープを特異的に認識する(例えば、マイクロモル、ナノモルまたはピコモルの範囲のKでエピトープを認識する)ことが可能で、細胞から発現および分泌させることが可能で、少なくとも1つのCDRを含む断片が含まれる。重鎖可変ドメインは、生殖細胞系列内に存在するVセグメント、Dセグメント、およびJセグメントのレパートリーに由来する、Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメントを一般に含む可変領域遺伝子配列によりコードされる。様々な生物体のV重鎖セグメント、D重鎖セグメント、およびJ重鎖セグメントについての配列、位置、および命名法は、International Immunogenetics Information SystemのウェブサイトのIMGTデータベースに見出すことができる。
配列に関連して用いられる場合、用語「同一性」には、ヌクレオチドおよび/またはアミノ酸配列の同一性を測定するために用いることができる当技術分野で公知であるいくつかの異なるアルゴリズムで決定される同一性が含まれる。本明細書に記載される一部の実施形態では、同一性は、10.0のオープンギャップペナルティ、0.1のエクステンドギャップペナルティを使用するClustalW v.1.83(スロー)アラインメントを用い、およびGonnetの類似度マトリックス(MACVECTORTM10.0.2、MacVector Inc.、2008)を用いて決定される。配列の同一性に関して比較される配列の全長は特定の配列に依存するが、軽鎖定常ドメインの場合、全長は、自己会合して正規の軽鎖定常ドメインを形成することが可能な、例えばベータストランドを含む2つのβシートを形成することが可能であり、およびヒトまたはマウスの少なくとも1つのC1ドメインと相互作用することが可能な軽鎖定常ドメインに折り畳まれるのに十分な長さの配列を含むべきである。C1ドメインの場合、配列の全長は、ベータストランドを含む2つのβシートを形成することが可能であり、およびマウスまたはヒトの少なくとも1つの軽鎖定常ドメインと相互作用することが可能なC1ドメインに折り畳まれるのに十分な長さの配列を含むべきである。
語句「免疫グロブリン分子」には、2つの免疫グロブリン重鎖および2つの免疫グロブリン軽鎖が含まれる。重鎖は同一であっても異なってもよく、軽鎖は同一であっても異なってもよい。
語句「軽鎖」には、任意の生物体からの免疫グロブリン軽鎖配列が含まれ、特に明記しない限りヒトカッパおよびラムダ軽鎖およびVpreB、ならびに代わりの軽鎖が含まれる。特に明記しない限り、軽鎖可変ドメインには3つの軽鎖CDRおよび4つのフレームワーク(FR)領域が一般に含まれる。一般に、完全長軽鎖には、アミノ末端からカルボキシル末端にかけて、FR1−CDR1−FR2−CDR2−FR3−CDR3−FR4を含む可変ドメインおよび軽鎖定常領域が含まれる。軽鎖可変ドメインは、生殖細胞系列内に存在するVセグメントおよびJセグメントのレパートリーに由来する、VセグメントおよびJセグメントを一般に含む軽鎖可変領域遺伝子配列によりコードされる。様々な生物体のV軽鎖セグメントおよびJ軽鎖セグメントについての配列、位置、および命名法は、www.imgt.orgのIMGTデータベースに見出すことができる。軽鎖には、例えば、軽鎖が現れるエピトープ結合タンパク質が選択的に結合する第一または第二のエピトープのいずれにも選択的に結合しないものが含まれる。軽鎖には、軽鎖が現れるエピトープ結合タンパク質が選択的に結合する1つまたは複数のエピトープに結合し認識するものか、重鎖による結合および認識を助けるものがさらに含まれる。共通軽鎖またはユニバーサル軽鎖はヒトVκ1−39Jκ5遺伝子またはヒトVκ3−20Jκ1遺伝子に由来するものを包含し、それの体細胞変異(例えば、親和性成熟)バージョンを包含する。二重軽鎖(DLC)は2つ以下のヒトVκセグメント、例えば、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントを含む軽鎖遺伝子座に由来するものを包含し、それの体細胞変異(例えば、親和性成熟)バージョンを包含する。
語句「マイクロモルの範囲」は、1〜999マイクロモルを意味するものとする。語句「ナノモルの範囲」は、1〜999ナノモルを意味するものとする。語句「ピコモルの範囲」は、1〜999ピコモルを意味するものとする。
語句「体細胞変異」には、クラススイッチングを経たB細胞からの核酸配列への言及が含まれ、ここで、クラススイッチングされたB細胞での免疫グロブリン可変領域の核酸配列(例えば、重鎖可変ドメインをコードするかまたは重鎖CDRもしくはFR配列を含むヌクレオチド配列)は、クラススイッチングの前のB細胞の核酸配列に同一でなく、例えば、クラススイッチングを経ていないB細胞とクラススイッチングを経たB細胞との間のCDRまたはフレームワーク核酸配列において差がある。「体細胞変異」には、親和性成熟していないB細胞での対応する免疫グロブリン可変領域配列(すなわち、生殖細胞系列細胞のゲノム中の配列)に同一ではない親和性成熟B細胞からの核酸配列への言及が含まれる。語句「体細胞変異」には、目的のエピトープへのB細胞の曝露の後のB細胞からの免疫グロブリン可変領域核酸配列への言及も含まれ、ここで、核酸配列は、目的のエピトープへのB細胞の曝露の前の対応する核酸配列と異なる。語句「体細胞変異」は、免疫原チャレンジに応じて動物で、例えばヒト免疫グロブリン可変領域核酸配列を有するマウスで生成される、そのような動物で生得的に作動する選択プロセスから生じる抗体からの配列を指す。
核酸配列に関して用語「再構成されていない」には、動物細胞の生殖細胞系列に存在する核酸配列が含まれる。
語句「可変ドメイン」には、N末端からC末端(特に明記しない限り)の順序での以下のアミノ酸領域を含む免疫グロブリン軽鎖または重鎖(所望により改変される)のアミノ酸配列が含まれる:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。
用語「作動可能に連結した」は、作動可能に連結した成分が、それらの意図される様式で機能する関係を指す。1つの場合には、適正な転写調節を保持するように、タンパク質をコードする核酸配列を、調節配列(例えば、プロモーター、エンハンサー、サイレンサー配列など)に作動可能に連結することができる。1つの場合には、免疫グロブリン可変領域(またはV(D)Jセグメント)の核酸配列を免疫グロブリン定常領域の核酸配列に作動可能に連結して、免疫グロブリン重鎖配列または免疫グロブリン軽鎖配列へと配列間の適正な組換えを可能とすることができる。
遺伝子置きかえに関連する用語「置きかえ」は、外因性遺伝物質を内在性遺伝子座に配置し、これにより、内在性遺伝子の全部または一部分を、オーソロガスな核酸配列または相同な核酸配列で置きかえることを指す。
本明細書で用いられる、例えば、機能的なポリペプチドに関連する「機能的な」は、天然のタンパク質と通常関連する少なくとも1つの生物学的活性を保持するポリペプチドを含む。別の場合には、機能的な免疫グロブリン遺伝子セグメントは、再構成された免疫グロブリン遺伝子配列を生成するための産生性の再構成が可能な可変遺伝子セグメントを含み得る。
「中性pH」は、約7.0〜約8.0の間のpH、例えば、約7.0〜約7.4の間のpH、例えば、約7.2〜約7.4の間のpH、例えば、生理学的pHを含む。「酸性pH」は、6.0以下のpH、例えば、約5.0〜約6.0の間のpH、約5.75〜約6.0の間のpH、例えば、エンドソームコンパートメントまたはリソソームコンパートメントのpHを含む。
免疫グロブリン軽鎖遺伝子内の操作したヒスチジン残基
本発明者らは、pH依存的な様式で抗原への結合が可能な抗体を発現する非ヒト動物を、軽鎖の配列に沿った1つまたは複数の位置において免疫グロブリン軽鎖可変領域の改変を施すことにより作製し得ることを発見した。動物が、抗体のCDR内でヒスチジンを発現するように、非ヒト動物の生殖細胞系列内に改変を施す方法が記載される。特に、マウスの生殖細胞系列内の免疫グロブリン軽鎖可変配列内に改変を施すための方法が記載される。例えば、軽鎖の可変領域配列は典型的に、可変領域配列に沿った体細胞超変異を示す。場合によって、このような変異は、ヒスチジン残基による置換(例えば、図1を参照されたい)を結果としてもたらし得る。このような変異は、抗原結合の一因となる可変ドメインの領域である相補性決定領域(CDR)内でもなお生じ得る。場合によって、このような変異は、pH依存性の抗原結合を示す、例えば、酸性pHにおける抗原結合の、中性pHにおける抗原結合と比較した低減を示す抗体を結果としてもたらし得る。このようなpH依存性の抗原結合が所望される。なぜなら、抗体が、細胞の外部の抗原に結合し、エンドソームへと内部移行すると、抗原を放出し、表面へと再度リサイクルされて、別の抗原に結合し、標的介在性クリアランスを回避することを可能とし得るからである。ランダムhisスキャニング変異誘発を用いて、抗IL−6R抗体におけるpH依存性の結合特性を操作することにより、ヒスチジン残基を導入して、この効果を達成するための手法が報告されている(US2011/0111406A1)。しかし、抗体残基のランダム変異誘発は、抗体の抗原への親和性の低下を結果としてもたらし得る。抗体配列内のヒスチジン置換を発現させるために遺伝子改変された非ヒト動物は、目的の抗原に応答する高親和性抗体であって、ヒスチジン改変(複数可)に起因して、pH依存性の抗原結合もまた提示する高親和性抗体の生成を可能とする。
したがって、様々な実施形態では、抗原にpH依存的な様式で結合することが可能な抗体を発現する動物を結果としてもたらす改変を含む、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列をそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)が本明細書において提供される。一実施形態では、非ヒト動物は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドン(例えば、対応するヒト生殖細胞系列のVセグメント配列および/またはJセグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドン)のヒスチジンコドンによる置換(場合によってまた、「ヒスチジン置換」、「ヒスチジンコドン置換」などとも称し得る)を含む、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列(例えば、Vセグメント配列および/またはJセグメント配列)内の改変を含む。一実施形態では、動物は、pH依存性抗体の収率を増大させるためには、軽鎖のCDR1、CDR2、CDR3、N末端、ループ4およびさらにはフレームワーク領域におけるヒスチジン置換を可能にする生殖細胞系列を含む。一実施形態では、動物は、ヒト免疫グロブリン軽鎖の相補性決定領域(CDR;例えば、CDR1、CDR2、および/またはCDR3)のヌクレオチド配列内に、少なくとも1カ所の、非ヒスチジンコドン(例えば、対応するヒト生殖細胞系列のVセグメント配列および/またはJセグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドン)のヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、置換は、CDR3コドンにおいてである。一実施形態では、軽鎖は、κ軽鎖である。一実施形態では、動物は、少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンによる置換を含む免疫グロブリン軽鎖、例えば、軽鎖CDR、例えば、軽鎖CDR3を発現する。別の実施形態では、軽鎖は、λ軽鎖である。さらに別の実施形態では、マウスは、κ軽鎖内およびλ軽鎖内のいずれにおいても、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。
ヒスチジン残基は、2つの異なるコドン、CATおよびCAC(デオキシリボ核酸残基)によりコードされる。したがって、非ヒスチジンコドンは、CATまたはCACで置換することができる。置換は、その生殖細胞系列内の立体配置(すなわち、非体細胞変異状態)では、ヒスチジン残基をコードしないコドンにおいて操作する。したがって、ヌクレオチド配列は、対応するヒト生殖細胞系列軽鎖可変遺伝子セグメント(例えば、対応するヒト生殖細胞系列Vおよび/またはJ遺伝子セグメント)によってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む。
様々な実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物の軽鎖配列のヒスチジン改変は、様々なやり方でデザインすることができる。一部の実施形態では、ヒスチジン置換は、一塩基のみの変化が必要とされる位置に限定され得る。一部の実施形態では、ヒスチジン改変は、人工配列(例えば、人工Dセグメント、同定された抗体のN付加など)において行うことができ、これらの人工配列を軽鎖配列に挿入することができる。
一実施形態では、軽鎖は、ユニバーサル軽鎖(また、共通軽鎖とも称する)である。米国特許出願第13/022,759号、同第13/093,156号、同第13/412,936号、同第13/488,628号、および同第13/798,310号(米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、同第2013/0045492号、および同第2013/0185821号;全てが参照により本明細書に組み込まれる)において記載されている通り、複数の重鎖のために共通軽鎖を選択する非ヒト動物(例えば、マウス)は、実際的な有用性を有する。様々な実施形態では、共通の軽鎖だけを含む、非ヒト動物で発現される抗体は、同一であるか実質的に同一の軽鎖と会合して発現することができる重鎖を有する。これは、二重特異性抗体の作製で特に有益である。例えば、そのような動物は第一の免疫原で免疫して、第一のエピトープに特異的に結合する抗体を発現するB細胞を生成することができる。動物(または、遺伝的に同じ動物)は、第二の免疫原で免疫して、第二のエピトープに特異的に結合する抗体を発現するB細胞を生成することができる。重鎖可変領域はB細胞からクローニングすることができ、細胞中で同じ重鎖定常領域および同じ軽鎖(例えば、共通軽鎖)と共に発現されて二重特異性抗体を作製することができ、ここで、二重特異性抗体の重鎖成分は、同じ軽鎖成分と会合して発現するように動物によって選択される。記載される様々な実施形態では、遺伝子操作マウスの可変領域は、ヒト可変領域である。
別の実施形態では、軽鎖は、制限された(限定された)軽鎖可変セグメントレパートリー、例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含む軽鎖可変セグメントレパートリー(例えば、二重軽鎖または「DLC」)に由来する。米国特許出願公開第2013/0198880号として公開された米国特許出願第13/798,455号においてより詳細に記載されている通り、このような限定された軽鎖可変セグメントレパートリーは、二重特異性または他の多重特異性抗体を作製するために有用な抗体成分の生成にも役立つ限定された軽鎖レパートリーの生成を結果としてもたらす。
一部の実施形態では、二重軽鎖マウスは、より多様な軽鎖レパートリーを示し得る。一部の実施形態では、二重軽鎖マウスは、結合抗体のより多い収量を可能にし、多様性を限定すると同時に、単一の、再構成された軽鎖可変領域を含むマウス、例えば、ユニバーサル軽鎖マウスにおいて生成される重鎖との上首尾の対合を増加させる。一部の実施形態では、軽鎖は、それ自体が抗原結合特徴を示し得る。一部の実施形態では、それらの軽鎖に存在する抗原特異性を示す抗体を産生するようにマウスを誘導することができる(例えば、マウスの免疫グロブリン重鎖レパートリーを限定することによって、例えば、マウス重鎖遺伝子座を、単一の、再構成された重鎖可変領域を含む遺伝子座で置きかえることによって)。一部の実施形態では、このような動物において産生される抗体は、それらの軽鎖結合を通じて、特定の第一のエピトープ(例えば、エフェクター抗原、細胞傷害性分子、Fc受容体、毒素、活性化または阻害性受容体、T細胞マーカー、免疫グロブリン輸送体など)に特異的である。二重軽鎖マウスに由来するこのようなエピトープ特異的ヒト軽鎖を、限定された軽鎖レパートリーを有するマウス、例えば、ULCマウスに由来するヒト重鎖と共発現させることができ、ここで、重鎖は、第二のエピトープ(例えば、異なる抗原上の第二のエピトープ)に結合する能力に基づいて選択する。
したがって、以前に、ヒト可変領域が生殖細胞系列配列から逸脱する重鎖、例えば親和性成熟または体細胞変異可変領域を含む、重鎖のかなり多様なファミリーと好適に対合する免疫グロブリン軽鎖を生成することができるマウスが操作された。様々な実施形態では、マウスは、ヒト軽鎖可変ドメインが、体細胞変異を含むヒト重鎖可変ドメインと対合するように工夫され、このようにして、ヒト治療法として使用するのに適する高親和性結合タンパク質への経路を可能にする。
生物体における抗体選択の長く複雑なプロセスを介して、遺伝子操作マウスは、ヒト重鎖可変ドメインの多様なコレクションを限定された数のヒト軽鎖選択肢と対合させることにおいて、生物学的に適当な選択をする。これを達成するために、多様なヒト重鎖可変ドメイン選択肢と一緒に限定された数のヒト軽鎖可変ドメイン選択肢を提示するようにマウスは操作される。免疫原チャレンジに際して、マウスは免疫原に対する抗体を発生させるためにそのレパートリーにおける解法の数を最大にし、これは、そのレパートリーでの軽鎖選択肢の数によって大きく、またはそれ単独で制限される。様々な実施形態では、これは、軽鎖可変ドメインの好適で適合性の体細胞変異をマウスに達成させることを含み、該変異は、それにもかかわらず、特に体細胞変異ヒト重鎖可変ドメインを含む、比較的多様なヒト重鎖可変ドメインに適合する。
米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、同第2013/0045492号、同第2013/0185821号および同第2013/0198880号において記載されている、操作された共通軽鎖または限定された軽鎖レパートリーのマウスは、軽鎖選択肢の限定されたレパートリー、例えば、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、例えば、2つ以下のヒトVセグメントを含む軽鎖、例えば、2つのヒトVセグメントを含む二重軽鎖「DLC」を含む、共通軽鎖またはユニバーサル軽鎖「ULC」をコードする核酸配列を含んだ。このような限られたレパートリーを達成するために、天然のマウス軽鎖可変ドメインを作製または再構成する能力を、非機能的または実質的に非機能的にするようにマウスを操作する。1つの態様において、これは、例えば、マウスの軽鎖可変領域遺伝子セグメントを欠失させることによって達成された。以前に記載されたとおり、内在性マウス遺伝子座は、次に、外来性のヒト可変領域遺伝子セグメントが内在性マウス軽鎖定常領域遺伝子と組み合わさることができ、再構成されたリバースキメラ軽鎖遺伝子(ヒト可変、マウス定常)を形成することができる方法で、選択された外来性の好適なヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント(これは、内在性のマウス軽鎖定常ドメインに作動可能に連結される)によって改変され得る。様々な実施形態では、軽鎖可変領域は、体細胞変異させることが可能である。様々な実施形態では、体細胞変異を得る軽鎖可変領域の能力を最大にするために、適切なエンハンサー(複数可)がマウスで保持される。1つの態様において、ヒトκ軽鎖遺伝子セグメントで内在性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントを置換するためにマウスκ軽鎖遺伝子座を改変することにおいて、マウスのκイントロンエンハンサーおよびマウスκ3’エンハンサーは機能的に維持されるか、破壊されない。
したがって、多様なリバースキメラ(ヒト可変、マウス定常)重鎖と会合する限られたレパートリーのリバースキメラ(ヒト可変、マウス定常)軽鎖を発現する遺伝子操作マウスが提供された。様々な実施形態では、内在性マウスκ軽鎖領域遺伝子セグメントが欠失し、内在性マウスCκ遺伝子に作動可能に連結された単一の(または2つの)再構成されたヒト軽鎖領域で置換される。様々な実施形態では、内在性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントを欠失させ、ヒト軽鎖Jセグメント(Jセグメントのうちの1つまたは複数から選択される)と再構成することが可能であり、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードすることが可能な単一のヒトVセグメントで置きかえ、ここで、単一のVセグメントおよび1つまたは複数のJセグメントは、内在性マウスCκ遺伝子に作動可能に連結されている。他の様々な実施形態では、内在性マウスκ軽鎖遺伝子セグメントを欠失させ、ヒト軽鎖Jセグメント(Jセグメント、例えば、2つまたはそれ超のJセグメントのうちの1つまたは複数から選択される)と再構成することが可能であり、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードすることが可能な2つ以下のヒトVセグメントで置きかえ、ここで、2つ以下のV遺伝子セグメント、および1つまたは複数のJセグメントは、内在性マウスCκ遺伝子に作動可能に連結されている。他の実施形態では、カッパ軽鎖遺伝子セグメント(例えば、ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメント)は、ヒトCκ遺伝子に作動可能に連結されている。再構成されたヒト軽鎖領域の体細胞超変異を最大にするための実施形態では、マウスκイントロンエンハンサーおよびマウスκ3’エンハンサーが維持される。様々な実施形態では、マウスは非機能的なλ軽鎖遺伝子座、またはその欠失、またはその遺伝子座がλ軽鎖を作製できないようにする欠失をさらに含む。一部の特定の実施形態では、制限された軽鎖レパートリーを有する遺伝子操作マウスの遺伝子座は、図16Aおよび図16Bに示されている遺伝子座と実質的に同一である。
軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含む遺伝子操作マウス、例えば、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、例えば、2つ以下のヒトVセグメントを含む軽鎖を含むULCマウス、例えば、2つのヒトVセグメントを含むDLCマウスでは、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座は野生型免疫グロブリン軽鎖遺伝子座とは異なる。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、少なくとも1つ、一部の実施形態では全てのマウスV遺伝子セグメントが1つのヒトV遺伝子セグメントまたは2つ以下のヒトV遺伝子セグメントによって置きかえられているという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、生殖細胞系列に単一のヒトV遺伝子セグメントがヒトJ遺伝子セグメントと再構成されて存在する。一部の実施形態では、マウスのヒトV遺伝子セグメントは、抗体の免疫グロブリンVドメインをコードするように2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントのうちの1つと再構成することが可能である。一部の実施形態では、本明細書に記載されているマウスの軽鎖遺伝子座のヒトV遺伝子セグメント(複数可)を、2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJ遺伝子セグメントに作動可能に連結する。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成前に内在性V遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座の構造は、再構成前に内在性J遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座の構造は、再構成前に内在性V遺伝子セグメントおよび内在性J遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成後に内在性V遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座の構造は、再構成後に内在性J遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座の構造は、再構成後に内在性V遺伝子セグメントおよび内在性J遺伝子セグメントをコードするヌクレオチド配列を含有しないという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成前に2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒトJ遺伝子セグメントを含有するという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座は、再構成前に2つ以下のヒトV遺伝子セグメントおよび5つのヒトJ遺伝子セグメントを含有するという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成後に2つ以下のヒトV遺伝子セグメントおよび5つまたはそれ未満(例えば、5つ、4つ、3つ、2つ、または1つ)のヒトJ遺伝子セグメントを含有するという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、このようなマウスの軽鎖遺伝子座は、再構成後に2つ以下のヒトV遺伝子セグメントと、1つ、2つ、3つ、4つ、または5つのヒトJ遺伝子セグメントとを含有するという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成後に1つのヒトVおよび5つまたはそれ未満(例えば、5つ、4つ、3つ、2つ、または1つ)のヒトJ遺伝子セグメントを含有するという点で、図15の参照構造のそれとは異なる。
様々な実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントはヒトVκ遺伝子セグメントおよびヒトJκ遺伝子セグメントである。様々な実施形態では、ヒトVκセグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントから選択される。一部の実施形態では、ヒトVκセグメントはヒトVκ1−39およびヒトVκ3−20である。一部の実施形態では、ヒトJκセグメントは、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、Jκ5遺伝子セグメント、およびこれらの組合せから選択される。一部の実施形態では、ヒトJκ遺伝子セグメントはヒトJκ1、ヒトJκ2、ヒトJκ3、ヒトJκ4およびヒトJκ5である。
一部の実施形態では、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーをコードする核酸配列を含むマウス(例えば、ULCマウス、例えば、DLCマウス)の軽鎖遺伝子座の構造は、再構成前に図16Aおよび図16Bの構造のそれと実質的に同じ構造を含有する(例えば、図8C、図8E、図14C、図14D、図17E、図19D、図31および図33の構造)という点で、図15の参照構造のそれとは異なる。一部の実施形態では、再構成前の構造が図16Aおよび図16Bの構造と同一である軽鎖遺伝子座を含むマウスが提供される。
マウスゲノムにランダムに挿入されたヒト免疫グロブリン遺伝子座、可変領域および定常領域を含有するマウスが当技術分野で公知である。このようなマウスの最初の系統は、限定された数のヒト免疫グロブリン遺伝子セグメントを含有するものであった。具体的には、ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子セグメントを含有する少数の系統が、1つ、3つまたは4つのヒト免疫グロブリンV遺伝子セグメントおよび5つのヒト免疫グロブリンJ遺伝子セグメントを含有した(Taylorら、1992年、Nucleic Acids Research 20巻(23号):6287〜6295頁;Fishwildら、1996年、Nature Biotechnology 14巻:845〜851頁;Lonbergら、1994年、Nature 368巻:856〜859頁;Greenら、1994年、Nature Genetics 7巻:13〜21頁;GreenおよびJakobovits 1998年、J. Exp. Med. 188巻(3号):483〜495頁;Green 1999年、J. Immunol. Methods 231巻:11〜23頁)。完全ヒト導入遺伝子の一部としてほんの少数のヒト免疫グロブリンV遺伝子セグメントがマウスゲノムにランダムに挿入されたこれらのマウスは、B細胞数の減少、B細胞発生の障害および他の免疫不全を明らかに示した。B細胞上でのヒトCκの表面発現によって検出されるヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子の発現は、野生型と比較して、内在性κ軽鎖よりも低かった。驚いたことに、内在性免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座に1つまたは2つのヒト免疫グロブリンVκ遺伝子セグメントを含有するように操作されたマウスなどの、軽鎖選択肢の限定されたレパートリーを有するマウスは、ほぼ野生型のB細胞の数および発生を示す(例えば、米国特許出願公開第2013/0198880号および本実施例を参照されたい)。さらに、一部の実施形態では、これらのマウスは、抗原に応答するヒト可変軽鎖ドメインおよびヒト可変重鎖ドメインを含有するいくつかの高親和性リバースキメラ抗体を生成することができ、ここで、可変軽鎖ドメインは、各々が2つの可能性のあるヒトV遺伝子セグメントのうちの1つ、および5つの可能性のあるヒトJ遺伝子セグメントのうちの1つを含有する(例えば、米国特許出願公開第2013/0198880号および本実施例を参照されたい)。したがって、ヒト免疫グロブリン軽鎖ミニ遺伝子座(miniloci)(すなわち、限定された数のヒト免疫グロブリン遺伝子セグメント)を用いて操作されたマウスの予備系統とは対照的に、限定された数のヒト免疫グロブリンV遺伝子セグメント(1つまたは2つ)および、一部の実施形態では2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒト免疫グロブリンJ遺伝子セグメントを含有するマウスでは、驚いたことに、正常なB細胞数、正常な免疫グロブリン軽鎖発現および正常なB細胞の発生を示す。さらに、このようなマウスでは、限定された免疫グロブリン軽鎖レパートリーの結果として複数の抗原に対するロバストな免疫応答を開始する能力の低下または障害も示されない。したがって、一部の実施形態では、2つ以下の、再構成されていないヒト免疫グロブリンV遺伝子セグメントおよび2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)のヒト免疫グロブリンJ遺伝子セグメント、または2つ以下の、再構成されたヒトVセグメントを含むヒト化可変軽鎖遺伝子座を含むマウスは、野生型の数のB細胞集団を示し、野生型B細胞の発生を示した。
ユニバーサル軽鎖マウスまたは限定された軽鎖レパートリーを有するマウス(例えば、二重軽鎖マウス)において様々な抗原に応答して生成される抗体は、Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメントの多様なレパートリーを含む重鎖可変領域配列の多様なレパートリーを使用することが可能である。このような遺伝子操作マウスにおいて生成される抗体は、二重特異性治療抗体をデザインするのに有用であるが、他の任意の抗体と同様に、各二重特異性抗体も、血漿中のその寿命の間に1つの標的だけに結合することが可能であり、その抗体は、エンドソームへと内部移行して、リソソーム分解の標的とされる。研究は、MHCクラスI様Fcγ受容体であるFcRnが、免疫グロブリンを、ソーティングエンドソームから細胞表面へとリサイクリングして戻すことにより、リソソーム分解からレスキューすることが可能であることを示している(SimisterおよびMostov (1989年)、An Fc receptor structurally related to MHC class I antigens、Nature、337巻:184〜87頁)。上記で説明した通り、抗体リサイクリングの効率を改善するには、抗体配列へのさらなる改変、例えば、酸性pH(例えば、エンドソームのpH)では、抗原結合の低下を結果としてもたらすが、中性pH(例えば、生理学的pH)では、抗体−抗原の親和性および特異性を保持する改変が有益である。軽鎖配列内の非ヒスチジン残基をヒスチジン残基で置換した、本明細書に記載されている非ヒト動物は、pH依存性結合もまた提示する、例えば、酸性pHにおける抗原への結合の、中性pHにおける抗原への結合と対比した低減もまた提示する、ユニバーサル軽鎖フォーマットまたは限定された軽鎖レパートリー(例えば、DLC)フォーマットに基づく高親和性抗体を産生することが可能であるために有益である。
したがって、一実施形態では、ヒト軽鎖可変領域の限定されたレパートリー、またはヒト軽鎖可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーからの単一のヒト軽鎖可変領域をそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)であって、ヒト軽鎖可変領域(複数可)が、少なくとも1カ所の、非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む非ヒト動物が本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、提供される非ヒト動物を、単一の軽鎖を発現する(または2つの軽鎖の一方もしくは両方を発現する)、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子(または2つの再構成された軽鎖可変領域遺伝子)を形成するように再構成する、単一の再構成されていないヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント(または2つのヒト軽鎖可変領域遺伝子セグメント)を含むように遺伝子操作し、ここで、軽鎖可変領域遺伝子(複数可)は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。これらのヒスチジン置換した軽鎖可変領域遺伝子(複数可)によりコードされる、再構成されたヒト軽鎖可変ドメインは、動物により選択される、複数の親和性成熟させたヒト重鎖であって、重鎖可変領域が異なるエピトープに特異的に結合するヒト重鎖と対合することが可能である。様々な実施形態では、少なくとも1カ所の、非ヒスチジン残基のヒスチジン残基による置換は、同種の(cognate)重鎖と共に発現すると、その抗原にpH依存的な様式で結合する、再構成されたヒト軽鎖を結果としてもたらす。
ヒト軽鎖可変ドメインの限定されたレパートリー、またはヒト軽鎖可変領域遺伝子配列の限定されたレパートリーからの単一のヒト軽鎖可変ドメインを発現する遺伝子操作動物であって、可変領域遺伝子配列が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む遺伝子操作動物が提供される。いくつかの実施形態では、提供される動物を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、単一の軽鎖の可変領域を発現する(または2つの可変領域の一方もしくは両方を発現する)、単一のV/Jヒト軽鎖配列(または2つのV/J配列)を含むように遺伝子操作する。一態様では、可変配列を含む軽鎖は、動物によりクローン選択される、複数の親和性成熟させたヒト重鎖であって、重鎖可変領域が異なるエピトープに特異的に結合するヒト重鎖と対合させることが可能である。一実施形態では、抗体は、その抗原(複数可)にpH依存的な様式で結合する。一実施形態では、単一のV/Jヒト軽鎖配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1から選択される。一実施形態では、2つのV/J配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1である。一実施形態では、Vκ1−39Jκ5配列およびVκ3−20Jκ1配列は、再構成されたV/J配列である。
一態様では、ヒトJ遺伝子セグメント(1つまたは複数のJセグメントから選択される)と共に再構成することが可能であり、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードすることが可能な、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメントを含む、遺伝子改変された非ヒト動物であって、単一のヒト免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメントおよび/またはヒトJ遺伝子セグメントが、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(例えば、対応するヒト生殖細胞系列のV遺伝子および/またはJ遺伝子セグメントによってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンによる置換)を含む、遺伝子改変された非ヒト動物が提供される。別の態様では、それらの各々が、ヒトJ遺伝子セグメント(1つまたは複数のJセグメントから選択される)と共に再構成することが可能であり、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードすることが可能な、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含む遺伝子改変マウスであって、2つ以下のV遺伝子セグメントおよび/またはJ遺伝子セグメントの各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(例えば、対応するヒト生殖細胞系列のV遺伝子および/またはJ遺伝子セグメントによってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換)を含む遺伝子改変マウスが提供される。一部のある特定の実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメント、ヒトVκ3−20遺伝子セグメント、およびこれらの組合せからなる群から選択される。一部のある特定の実施形態では、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである。
一態様では、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードする単一の、再構成された(V/J)ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域(すなわち、V/J領域)を含む遺伝子改変マウスであって、単一の、再構成された可変領域が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、遺伝子改変マウスが提供される。別の態様では、マウスは、免疫グロブリン軽鎖のヒト可変ドメインをコードすることが可能な2つ以下の、再構成されたヒト可変領域を含み、ここで、2つ以下の、再構成された可変領域は、それぞれが少なくとも1つのヒスチジンコドンの置換を含む。
それゆえ、本明細書では、ヒトV配列およびヒトJ配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列をそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物であって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(例えば、対応するヒト生殖細胞系列のV遺伝子および/またはJ遺伝子セグメントによってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンによる置換)を含む、遺伝子改変された非ヒト動物もまた提供される。一態様では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、ヒスチジン置換(複数可)を除けば、ヒト生殖細胞系列のV遺伝子配列およびJ遺伝子配列に由来する。一実施形態では、ヒト免疫グロブリン軽鎖は、ヒト免疫グロブリンκ鎖である。したがって、一実施形態では、ヒトV遺伝子配列は、Vκ1−39およびVκ3−20から選択される。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、再構成されたVκ1−39/J配列またはVκ3−20/J配列を含む。一実施形態では、ヒトJ遺伝子配列は、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、およびJκ5から選択される。一実施形態では、ヒトJ配列は、Jκ1およびJκ5から選択される。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1から選択される(例えば、ヒスチジン置換(複数可)を除けば)。代替的な実施形態では、ヒト免疫グロブリン軽鎖は、ヒトλ鎖である。
また、一実施形態では、限定されたレパートリー、例えば、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントをそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび/またはヒトJ遺伝子セグメントの各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む、遺伝子改変された非ヒト動物が本明細書において提供される。別の実施形態では、限定されたレパートリー、例えば、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントをそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、各再構成されていないヒトV、および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、対応するヒト生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む、遺伝子改変された非ヒト動物が本明細書において提供される。したがって、一態様では、動物の生殖細胞系列内の可変遺伝子セグメント配列は、ヒスチジン置換(複数可)を除けば、ヒト生殖細胞系列V遺伝子配列および/またはJ遺伝子配列である。ヒスチジン置換は、再構成の際、再構成された軽鎖配列が少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含有するようにデザインされるように位置づける。一実施形態では、ヒト免疫グロブリン軽鎖は、ヒト免疫グロブリンκ鎖である。したがって、一実施形態では、ヒトV遺伝子配列は、Vκ1−39およびVκ3−20から選択される。したがって、一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、再構成されていないヒトVκ1−39および再構成されていないヒトVκ3−20遺伝子セグメント、ならびに1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超の、再構成されていないヒトJセグメント(例えば、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、および/またはJκ5遺伝子セグメント)をそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含み、ここで、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントは、前記ヒトJセグメントと共に再構成することが可能であり、生殖細胞系列内に存在する可変領域遺伝子セグメント配列の各々は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換、例えば、生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。別の実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、再構成されていないヒトVκ1−39および再構成されていないヒトVκ3−20遺伝子セグメント、ならびに1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超の、再構成されていないヒトJセグメント(例えば、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、および/またはJκ5遺伝子セグメント)をそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含み、ここで、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントは、前記ヒトJセグメントと共に再構成することが可能であり、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントは各々、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、必要に応じて、Jセグメントは、ヒスチジン置換(複数可)も含み得る。一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、Jκ1遺伝子セグメント、Jκ2遺伝子セグメント、Jκ3遺伝子セグメント、Jκ4遺伝子セグメント、およびJκ5遺伝子セグメントを含む。したがって、一実施形態では、κ軽鎖遺伝子座のV配列、および必要に応じてJ配列は、ヒスチジン置換(複数可)を除けば、基本的に生殖細胞系列配列である。
一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、軽鎖可変ドメインの相補性決定領域(CDR)をコードするヌクレオチド配列内にある。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、軽鎖可変ドメインのCDR1、CDR2、またはCDR3をコードするヌクレオチド配列内にある。具体的な一実施形態では、置換は、CDR3をコードするヌクレオチド配列内にある。
一態様では、置換は、ヒト軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3コドンにおける、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換である。一実施形態では、置換は、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のCDR3コドンの置換である。非ヒト動物が、Vκ1−39Jκ5可変領域である、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含む実施形態または非ヒト動物が、2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含み、そのうちの1つがVκ1−39遺伝子セグメントである実施形態では、Vκ1−39配列における、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえは、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、CDR3をコードする免疫グロブリン軽鎖遺伝子配列内の位置における置きかえを含む。一実施形態では、置きかえは、105および106位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105および108位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、108、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、106、および108位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106および108位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106、108、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。さらに別の実施形態では、置きかえは、106、108、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、106、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、106、108、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。ヒスチジン置換したCDR3領域の核酸配列およびアミノ酸配列を、図2の配列アラインメントに示し、配列番号4〜33にも示す。一実施形態では、野生型CDR3の核酸配列およびアミノ酸配列(図2に示される)を、それぞれ、配列番号2および3に示す。ヒスチジン置換されたCDR3配列の核酸配列およびアミノ酸配列の他の実施形態は、本明細書および配列表全体を通して明らかになり、当業者には明白であるはずである。
非ヒト動物が、Vκ3−20Jκ1可変領域である、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含む実施形態、または非ヒト動物が、2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含み、そのうちの1つがVκ3−20遺伝子セグメントである実施形態では、Vκ3−20配列における少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえは、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインされた、CDR3領域をコードする免疫グロブリン軽鎖遺伝子配列内の位置における置きかえを含む。一実施形態では、置きかえは、105および106位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105および107位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106および107位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、106、および107位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、107、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、106、108、および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。一実施形態では、置きかえは、105、106、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。別の実施形態では、置きかえは、105、106、107、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインする。例示的な、ヒスチジン置換したCDR3領域の核酸配列およびアミノ酸配列を、図12の配列アラインメントに示し、配列番号76〜79に示す。野生型CDR3の核酸配列およびアミノ酸配列(図12に示される)を、それぞれ、配列番号74および75に示す。ヒスチジン置換されたCDR3配列の核酸配列およびアミノ酸配列の他の実施形態が本明細書および配列表全体を通して明らかになり、当業者には明白であるはずである。
アミノ酸位置(105、106位など)は、Lefrancら(2003年)、Dev. Comp. Immunol.、27巻:55〜77頁において記載されている固有の番号付けに基づいており、また、www.imgt.org上でも調べることができる。
一実施形態では、ヒトV遺伝子セグメントを、ヒトリーダー配列または非ヒトリーダー配列に作動可能に連結する。一実施形態では、リーダー配列は、非ヒトリーダー配列である。具体的な実施形態では、非ヒトリーダー配列は、マウスVκ3−7リーダー配列である。具体的な実施形態では、リーダー配列を、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントに作動可能に連結する。具体的な実施形態では、リーダー配列を、再構成されたヒトV/J配列に作動可能に連結する。したがって、具体的な一実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、単一の、再構成されたVκ1−39/Jκ5可変領域遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1可変領域遺伝子配列を、マウスVκ3−7リーダー配列に作動可能に連結する。別の特定の実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、再構成されていないヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよび/またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントをマウスVκ3−7リーダー配列に作動可能に連結する。さらに別の実施形態では、再構成されていないヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよび/またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントをヒトVκリーダー配列に作動可能に連結する(lined)。一実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、再構成されていないヒトVκ1−39遺伝子セグメントをヒトVκ1−39リーダー配列に連結し、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、再構成されていないヒトVκ3−20遺伝子セグメントをヒトVκ3−20リーダー配列に連結する。
一実施形態では、V遺伝子セグメントを、免疫グロブリンプロモーター配列に作動可能に連結する。一実施形態では、プロモーター配列は、ヒトプロモーター配列である。具体的な実施形態では、ヒト免疫グロブリンプロモーターは、ヒトVκ3−15プロモーターである。別の具体的な実施形態では、ヒト免疫グロブリンプロモーターは、ヒトVκ1−39またはVκ3−20プロモーターである。具体的な実施形態では、プロモーターを、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントに作動可能に連結する。具体的な実施形態では、プロモーターを、再構成されたヒトV/J配列に作動可能に連結する。したがって、具体的な一実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、単一の、再構成されたVκ1−39/Jκ5可変領域遺伝子配列またはVκ3−20/Jκ1可変領域遺伝子配列を、ヒトVκ3−15プロモーターに作動可能に連結する。別の特定の実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、再構成されていないヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよび/またはヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々をヒトVκ3−15プロモーターに作動可能に連結する。別の特定の実施形態では、少なくとも1つのヒスチジン置換を含む、再構成されていないヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントを、それぞれヒトVκ1−39プロモーターおよびヒトVκ3−20プロモーターに連結する。
一実施形態では、軽鎖遺伝子座は、(a)5’側(V遺伝子セグメントの転写方向に対して)でヒト免疫グロブリンプロモーターと隣接し、(b)3’側でヒトJセグメントと共に再構成するヒトV遺伝子セグメントと隣接した、リーダー配列を含み、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み;軽鎖遺伝子座は、リバースキメラ軽鎖の可変ドメインおよび内在性非ヒト軽鎖定常領域(C)を含む免疫グロブリン軽鎖をコードする。具体的な実施形態では、V遺伝子セグメントおよびJ遺伝子セグメントは、非ヒトVκ遺伝子座にあり、非ヒトCは、非ヒトCκ(例えば、マウスCκ)である。具体的な一実施形態では、可変領域配列を、非ヒト定常領域配列、例えば、非ヒトCκ遺伝子配列に作動可能に連結する。一実施形態では、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、内在性非ヒト配列である。別の特定の実施形態では、CはヒトCκである。一実施形態では、非ヒト動物はマウスであり、Cκ遺伝子配列はマウスCκ遺伝子配列である。一実施形態では、ヒトJセグメントと共に再構成される、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むヒトV遺伝子セグメントは、内在性非ヒト(例えば、マウス)免疫グロブリン軽鎖遺伝子座(κ遺伝子座)にある。遺伝子座の例示的な実施形態を、図31Aおよび図33Aに示す。
一実施形態では、軽鎖遺伝子座は、(a)5’側(V遺伝子セグメントの転写方向に対して)でヒト免疫グロブリンプロモーターと隣接し、(b)3’側で、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む再構成されたヒト可変領域配列(V/J配列)と隣接した、リーダー配列を含み、軽鎖遺伝子座は、リバースキメラ軽鎖の可変ドメインおよび内在性非ヒト軽鎖定常領域(C)を含む免疫グロブリン軽鎖をコードする。具体的な実施形態では、再構成されたヒトV/J配列は、非ヒトカッパ(κ)遺伝子座にあり、非ヒトCは、非ヒトCκである。具体的な一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む再構成されたヒト可変領域配列を、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列、例えば、非ヒトCκ遺伝子配列に作動可能に連結する。一実施形態では、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列は、内在性非ヒト配列である。一実施形態では、非ヒト動物は、マウスであり、Cκ遺伝子配列は、マウスCκ遺伝子配列である。一実施形態では、CはヒトCである。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列は、内在性非ヒト(例えば、マウス)免疫グロブリン軽鎖遺伝子座(κ遺伝子座)にある。遺伝子座の例示的な実施形態を、図8C、8E、14C、および14Dに提示する。
一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、マウスであり、マウスの可変領域遺伝子座は、κ軽鎖遺伝子座であり、κ軽鎖遺伝子座は、マウスκイントロンエンハンサー、マウスκ3’側エンハンサー、またはイントロンエンハンサーおよび3’側エンハンサーの両方を含む。
一実施形態では、非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、ラットまたはマウス)は、非機能的な免疫グロブリンラムダ(λ)軽鎖遺伝子座を含む。具体的な実施形態では、λ軽鎖遺伝子座は、遺伝子座の1つまたは複数の配列の欠失であって、λ軽鎖遺伝子座を再構成して、軽鎖遺伝子を形成することを不可能とする1つまたは複数の欠失を含む。別の実施形態では、λ軽鎖遺伝子座のV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全てを欠失させる。一実施形態では、非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含み、機能的な、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域、例えば、内在性の、再構成されていない軽鎖可変領域を欠く。一実施形態では、再構成された、ヒスチジン置換したヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列により、内在性の、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を置きかえる。別の実施形態では、非ヒト動物(例えば、齧歯類、例えば、マウスまたはラット)は、2つ以下のヒトVセグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJセグメントを含み、ここで、2つ以下のヒトVセグメントおよび必要に応じて1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJセグメントの各々は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、動物は、機能的な内在性非ヒト軽鎖可変領域を欠く。一実施形態では、ヒスチジン置換された配列により、内在性の、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を置きかえる。別の実施形態では、非ヒト動物(例えば、齧歯類、例えば、マウスまたはラット)は、2つ以下のヒトVセグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJセグメントを含み、ここで、2つ以下のヒトVセグメントおよび/またはヒトJセグメントの各々は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、動物は、機能的な内在性非ヒト軽鎖可変領域を欠く。一実施形態では、ヒスチジン置換された配列により、内在性の、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を置きかえる。
一実施形態では、動物により、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むヒト可変領域配列に由来する体細胞変異可変ドメインを含む軽鎖を作製する。一実施形態では、軽鎖は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、ヒト可変領域配列に由来する体細胞変異可変ドメイン、および非ヒトまたはヒトのCκ領域を含む。一実施形態では、非ヒト動物は、λ軽鎖を発現しない。
当業者ならば、少なくとも1つの非ヒスチジン残基のヒスチジン残基による置換(複数可)を、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域へと遺伝子操作しても、体細胞超変異に起因して、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される全ての抗体が、このヒスチジン残基(複数可)を、操作された位置(複数可)において保有するわけではないことを十分に理解する。しかし、非ヒト動物における広範な抗体レパートリーの生成は、in vivoにおいて生成される抗原特異的抗体であって、目的の抗原に対する高親和性を提示する一方で、生殖細胞系列へと導入され、好ましくは、pH依存性の抗原結合を示すヒスチジン改変を保持する抗原特異的抗体について選択することを可能とする。
したがって、一実施形態では、動物は、その可変領域遺伝子内の、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換により導入される、少なくとも1つのヒスチジンアミノ酸を保持する。一実施形態では、動物は、その可変領域遺伝子へと導入された、その体細胞変異軽鎖可変ドメイン内の全てまたは実質的に全てのヒスチジン置換を保持する。
一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物はまた、V遺伝子セグメント配列、D遺伝子セグメント配列、およびJ遺伝子セグメント配列を含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域もそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む。一実施形態では、V遺伝子セグメント配列、D遺伝子セグメント配列、およびJ遺伝子セグメント配列は、ヒトV遺伝子セグメント配列、ヒトD遺伝子セグメント配列、およびヒトJ遺伝子セグメント配列であり、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域は、ヒト重鎖可変領域である。一実施形態では、ヒトV遺伝子セグメント配列、ヒトD遺伝子セグメント配列、およびヒトJ遺伝子セグメント配列は、非ヒト重鎖定常領域配列に作動可能に連結されている。一実施形態では、非ヒト重鎖定常領域配列は、内在性非ヒト重鎖定常領域配列である。別の実施形態では、重鎖定常領域配列は、ヒト重鎖定常領域配列である。一実施形態では、ヒト重鎖遺伝子セグメント配列は、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖遺伝子座にある。一実施形態では、非ヒト動物に含まれるヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列はまた、対応する生殖細胞系列配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換も含む。
一実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト動物は、非ヒト軽鎖定常領域配列を含む免疫グロブリン軽鎖を発現する。一実施形態では、非ヒト動物は、ヒト軽鎖定常領域配列を含む免疫グロブリン軽鎖を発現する。
一実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト動物は、C1配列、ヒンジ配列、C2配列、C3配列、およびこれらの組合せから選択される非ヒト配列を含む免疫グロブリン重鎖を発現する。
一実施形態では、非ヒト動物は、C1配列、ヒンジ配列、C2配列、C3配列、およびこれらの組合せから選択されるヒト配列を含む免疫グロブリン重鎖を発現する。
動物が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含む、または、動物が、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含み、再構成されていないヒトV遺伝子配列および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む(または再構成されていないヒトV遺伝子配列および/またはヒトJ遺伝子配列の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む)実施形態では、動物の生殖細胞系列内の前記可変領域配列またはヒトVセグメントおよびヒトJセグメントは、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座にある。具体的な実施形態では、動物の生殖細胞系列内の、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、再構成された免疫グロブリン軽鎖配列は、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座における、全てまたは実質的に全ての内在性非ヒト軽鎖Vセグメント配列および内在性非ヒト軽鎖Jセグメント配列を置きかえる。別の特定の実施形態では、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントであって、再構成されていないヒトV遺伝子配列および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、動物の生殖細胞系列内に少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む(または再構成されていないヒトV遺伝子配列および/またはヒトJ遺伝子配列の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む)、遺伝子セグメントにより、内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座における、全てまたは実質的に全ての内在性非ヒト軽鎖Vセグメント配列および内在性非ヒト軽鎖Jセグメント配列を置きかえる。
一実施形態では、非ヒト動物は、内在性V遺伝子セグメントの1つまたは複数のヒトV遺伝子セグメントによる置きかえを含み、ここで、非ヒト動物がヒトV遺伝子セグメントを再構成し、ヒトVドメインおよび非ヒトCを含むリバースキメラ免疫グロブリン重鎖を発現するように、ヒトV遺伝子セグメントは、非ヒトC領域遺伝子に作動可能に連結されている。一実施形態では、再構成されていない非ヒトV遺伝子セグメントのうちの90〜100%を、少なくとも1つの、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置きかえる。具体的な実施形態では、内在性非ヒトV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全て(例えば、90〜100%)を、少なくとも1つの、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置きかえる。一実施形態では、置きかえは、少なくとも19、少なくとも39、または少なくとも80もしくは81の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる置きかえである。一実施形態では、置きかえは、少なくとも12の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、少なくとも25の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、または少なくとも43の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる置きかえである。一実施形態では、非ヒト動物は、全ての非ヒトDセグメントおよび非ヒトJセグメントの、少なくとも1つの、再構成されていないヒトDセグメント、および少なくとも1つの、再構成されていないヒトJセグメントによる置きかえを含む。一実施形態では、非ヒト動物は、全ての非ヒトDセグメントおよび非ヒトJセグメントの、全ての、再構成されていないヒトDセグメント、および全ての、再構成されていないヒトJセグメントによる置きかえを含む。
ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域の限定されたレパートリー、例えば、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域(例えば、Vκ1−39/Jκ5またはVκ3−20/Jκ1)、例えば、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を有する、2つ以下の、再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび1または複数の(例えば、2またはそれより多くの)ヒトJL遺伝子セグメント、、ならびに本明細書に記載されるとおりの、再構成されていないヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの多様なレパートリーをそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む非ヒト動物、例えば、マウスは、再構成されていないヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの様々な順列に由来する、重鎖可変領域配列によりコードされる、抗原結合タンパク質を生成することが可能であり、ここで、重鎖可変配列内に存在するVセグメント、Dセグメント、およびJセグメントは、動物のゲノム内に存在する、全てまたは実質的に全ての機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントに由来する。本明細書に記載されている遺伝子改変動物の細胞、例えば、B細胞内で発現させた重鎖可変ドメイン配列(すなわち、様々な、機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの組合せに由来する)の様々な利用可能性は、全てが参照により本明細書に組み込まれる、米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、および同第2013/0045492号、同第2013/0185821号、および同第2013/0198880号において記載されている。様々な実施形態では、本明細書に記載される、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、または2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび1または複数の(例えば、2またはそれより多くの)ヒトJ遺伝子セグメント、ならびに再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列は、非ヒト動物の生殖細胞系列内に含まれる。一部の実施形態では、本明細書に記載の非ヒト動物は、それらの二重軽鎖遺伝子座によってコードされるエピトープ結合タンパク質の作製が可能である。
一実施形態では、ヒスチジン置換された単一再構成ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を含む非ヒト動物は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、単一の再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、および再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列の一方または両方の1つのコピーを含む。別の実施形態では、非ヒト動物は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、および再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列の一方または両方の2つのコピーを含む。したがって、非ヒト動物は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、および再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列の一方または両方について、ホモ接合性であってもよく、ヘテロ接合性であってもよい。
別の実施形態では、2つ以下のヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数のJセグメント(例えば、2つまたはそれ超のJセグメント)を含む非ヒト動物は、2つの、ヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメントが動物のゲノム内に並置されるようにする。一部の実施形態では、非ヒト動物は、2つの、ヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメントが並置された遺伝子座の1つのコピーを含み、他の実施形態では、非ヒト動物は、2つの、ヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメントが並置された遺伝子座の2つのコピーを含む。したがって、一部の実施形態では、非ヒト動物は、2つ以下の並置されたヒトV遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座について、ホモ接合性またはヘテロ接合性のいずれかである。一部の実施形態では、2つの、ヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメントは、動物のゲノム内の異なる遺伝子座にある(例えば、第一の軽鎖対立遺伝子に第一のヒスチジン置換されたヒトVセグメントを含み、第二の軽鎖対立遺伝子に第二のヒスチジン置換されたヒトVセグメントを含み、第一のヒトVセグメントと第二のヒトVセグメントが同一でない、ヘテロ接合体)。一部の実施形態では、動物はまた、再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変遺伝子座についても、ヘテロ接合性であるかホモ接合性である。一部の実施形態では、2つのヒスチジン置換されたヒトV遺伝子セグメントは、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである。一実施形態では、ヒトJ遺伝子セグメントは、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、Jκ5およびこれらの対での組合せからなる群から選択される。様々な実施形態では、提供される遺伝子操作された非ヒト動物は、内在性V遺伝子セグメントを含有する免疫グロブリン軽鎖を発現することができない。例えば、一部の実施形態では、提供される遺伝子操作された非ヒト動物は、内在性V遺伝子セグメントの一部または全部を不活化および/または除去する遺伝子改変を含有する。
少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)(例えば、軽鎖のCDR3内の)を含む、免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列(例えば、軽鎖可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを有する免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、例えば、単一の、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列、例えば、2つ以下のV遺伝子セグメントおよび1つまたは複数のJ遺伝子セグメントを含む配列)をそれらのゲノム内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物に加えて、本明細書では、発現した可変ドメインが、体細胞超変異にかけられない場合は、ヒスチジンである、さらなるアミノ酸(複数可)を含むように、ヒスチジンコドン(複数可)の1つまたは複数の付加/挿入を有する、免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む、遺伝子改変された非ヒト動物もまた提供される。一実施形態では、このようなヒスチジンコドンの付加は、ヒスチジン置換されたヒトD配列をマウスのヒト軽鎖遺伝子座に挿入することによって導入することができる。また、ヒスチジン改変をそれらの軽鎖可変ドメインに含む、本明細書に記載されている動物は、ヒスチジン改変をそれらの重鎖可変ドメインにも含有し得、例えば、動物は、ヒスチジン改変をヒト重鎖可変ドメインにも含有し得る。
本明細書に記載されている、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を含む遺伝子改変された非ヒト動物は、マウス、ラット、ウサギ、ブタ、ウシ(例えば、雌牛、雄牛、野牛)、シカ、ヒツジ、ヤギ、ニワトリ、ネコ、イヌ、フェレット、霊長動物(例えば、マーモセット、アカゲザル)からなる群から選択することができる。好適な遺伝子改変可能なES細胞が容易に利用可能でない非ヒト動物には、本明細書に記載されている方法とは異なる方法を用いて、遺伝子改変を含む非ヒト動物を作製する。このような方法は、例えば、非ES細胞ゲノム(例えば、線維芽細胞または人工多能性細胞)を改変するステップと、核移植を用いて、改変されたゲノムを、好適な細胞、例えば、卵母細胞へと導入するステップと、改変された細胞(例えば、改変卵母細胞)を、胚を形成するのに好適な条件下で、非ヒト動物に懐胎させるステップとを含む。別の実施形態では、本明細書に記載される非ヒト動物は、四倍体相補(tetraploid complementation)を介して作製され得る。
一態様では、非ヒト動物は、哺乳動物である。一態様では、非ヒト動物は、小型の哺乳動物、例えば、Dipodoidea上科またはMuroidea上科の小型の哺乳動物である。一実施形態では、遺伝子改変された動物は、齧歯動物である。一実施形態では、齧歯動物は、マウス、ラット、およびハムスターから選択される。一実施形態では、齧歯動物は、Muroidea上科から選択される。一実施形態では、遺伝子改変された動物は、Calomyscidae科(例えば、マウス様ハムスター)、Cricetidae科(例えば、ハムスター、新世界ラット、およびマウス、ハタネズミ)、Muridae科(真性(true)マウスおよびラット、アレチネズミ、トゲネズミ、タテガミネズミ)、Nesomyidae科(キノボリネズミ、イワネズミ、オジロキヌゲネズミ(with−tailed rat)、マダカスカルラットおよびマダカスカルマウス)、Platacanthomyidae科(例えば、トゲヤマネ)、およびSpalacidae科(例えば、デバネズミ(mole rates)、タケネズミ、およびモグラネズミ)から選択される科由来の動物である。具体的な実施形態では、遺伝子改変された齧歯動物は、真性マウスまたはラット(Muridae科)、アレチネズミ、トゲネズミ、およびタテガミネズミから選択される。一実施形態では、遺伝子改変されたマウスは、Muridae科由来のメンバーのマウスである。一実施形態では、動物は、齧歯動物である。具体的な実施形態では、齧歯動物は、マウスおよびラットから選択される。一実施形態では、非ヒト動物は、マウスである。
具体的な実施形態では、非ヒト動物は、C57BL/A、C57BL/An、C57BL/GrFa、C57BL/KaLwN、C57BL/6、C57BL/6J、C57BL/6ByJ、C57BL/6NJ、C57BL/10、C57BL/10ScSn、C57BL/10Cr、およびC57BL/Olaから選択されるC57BL系統のマウスである齧歯動物である。別の実施形態では、マウスは、129P1、129P2、129P3、129X1、129S1(例えば、129S1/SV、129S1/SvIm)、129S2、129S4、129S5、129S9/SvEvH、129S6(129/SvEvTac)、129S7、129S8、129T1、129T2である系統からなる群から選択される、129系統である(例えば、Festingら(1999年)、Revised nomenclature for strain 129 mice、Mammalian Genome、10巻:836頁を参照されたい; Auerbachら(2000年)、Establishment and Chimera Analysis of 129/SvEv- and C57BL/6-Derived Mouse Embryonic Stem Cell Linesもまた参照されたい)。具体的な実施形態では、遺伝子改変されたマウスは、前述の129系統と前述のC57BL/6系統とのミックスである。別の具体的な実施形態では、マウスは、前述の129系統のミックスまたは前述のBL/6系統のミックスである。具体的な実施形態では、ミックスの129系統は、129S6(129/SvEvTac)系統である。別の実施形態では、マウスは、BALB系統、例えば、BALB/c系統である。さらに別の実施形態では、マウスは、BALB系統と別の前述の系統とのミックスである。
一実施形態では、非ヒト動物は、ラットである。一実施形態では、ラットは、Wistarラット、LEA系統、Sprague Dawley系統、Fischer系統、F344、F6、およびDark Agoutiから選択される。一実施形態では、ラット系統は、Wistar、LEA、Sprague Dawley、Fischer、F344、F6、およびDark Agoutiからなる群から選択される2つ以上の系統のミックスである。
したがって、一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、齧歯動物である。一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物は、ラットまたはマウスである。一実施形態では、動物は、マウスである。したがって、本発明の一実施形態では、ヒトV遺伝子配列およびヒトJ遺伝子配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域をそのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に含む遺伝子改変マウスであって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域が、対応するヒト生殖細胞系列配列によってコードされる少なくとも非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む遺伝子改変マウスが本明細書において提供される。一実施形態では、マウスは、機能的な、再構成されていない免疫グロブリン軽鎖可変領域を欠く(例えば、機能的な、再構成されていないV遺伝子セグメント配列およびJ遺伝子セグメント配列を欠く)。一実施形態では、ヒスチジンコドンの置換(複数可)を有する、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域は、Vκ1−39/Jκ可変領域またはVκ3−20/Jκ可変領域である。一実施形態では、Jセグメント配列は、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、およびJκ5から選択される。一実施形態では、Jセグメント配列は、Jκ1またはJκ5である。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、CDR3領域をコードするヌクレオチド配列内にある。再構成された可変領域配列が、Vκ1−39/Jκ5配列である一実施形態では、ヒスチジン置換(複数可)を、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置において発現するようにデザインする。再構成された可変領域配列が、Vκ3−20/Jκ1配列である別の実施形態では、ヒスチジン置換(複数可)を、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置において発現するようにデザインする。一実施形態では、置換されたヒスチジンコドン(複数可)を有する、再構成された免疫グロブリン軽鎖可変領域を、内在性のマウス免疫グロブリン定常領域遺伝子配列(例えば、Cκ遺伝子配列)に作動可能に連結する。一実施形態では、マウスは、そのゲノム内に、例えば、その生殖細胞系列内に、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域をさらに含む。一実施形態では、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントは、内在性のマウス免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結されている。様々な実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、および再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列は、マウスの生殖細胞系列内に含まれる。
また、一部の実施形態では、限定されたレパートリー、例えば、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントをそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含む遺伝子改変マウスであって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび/またはヒトJ遺伝子セグメントの各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、対応するヒト生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む、遺伝子改変マウスが本明細書において提供される。一部の実施形態では、限定されたレパートリー、例えば、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超(例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントをそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内に含む遺伝子改変マウスであって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび必要に応じてヒトJ遺伝子セグメント(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、対応するヒト生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む遺伝子改変マウスが本明細書において提供される。一実施形態では、マウスは、機能的な、再構成されていない内在性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域を欠く(例えば、機能的な、再構成されていない内在性免疫グロブリンV遺伝子セグメント配列およびJ遺伝子セグメント配列を欠く)。一実施形態では、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントである。一実施形態では、Jセグメント配列は、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、Jκ5、およびこれらの組合せから選択される。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、CDR3領域をコードするヌクレオチド配列内にある。再構成されていないVセグメントがVκ1−39遺伝子セグメントである一実施形態では、ヒスチジン置換(複数可)を、105、106、108、111、およびこれらの組合せから選択される位置において発現するようにデザインする。再構成されていないVセグメントがVκ3−20セグメントである別の実施形態では、ヒスチジン置換(複数可)を、105、106、107、109、およびこれらの組合せから選択される位置において発現するようにデザインする。一実施形態では、ヒスチジンコドン(複数可)の置換(複数可)を含む、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を、内在性マウス免疫グロブリン定常領域遺伝子配列(例えば、Cκ遺伝子配列)に作動可能に連結する。一実施形態では、ヒスチジンコドン(複数可)の置換(複数可)を含む、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を、ヒト免疫グロブリン定常領域遺伝子配列(例えば、Cκ遺伝子配列)に作動可能に連結する。一実施形態では、マウスは、ヒトVセグメント、Dセグメント、およびJセグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域をそのゲノム内、例えば、その生殖細胞系列内にさらに含む。一実施形態では、ヒトVセグメント、Dセグメント、およびJセグメントを、内在性マウス免疫グロブリン重鎖定常領域遺伝子配列に作動可能に連結する。別の実施形態では、ヒトVセグメント、Dセグメント、およびJセグメントを、ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結する。様々な実施形態では、ヒスチジンコドン(複数可)の置換(複数可)を含む、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域配列、および再構成されていないヒト免疫グロブリン重鎖可変領域配列はマウスの生殖細胞系列内に含まれる。
本明細書では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物、例えば、マウスを生成するためのターゲッティングベクターもまた提供される。一態様では、ベクターのd:5’側マウス相同性アーム、ヒト免疫グロブリンプロモーターまたはマウス免疫グロブリンプロモーター、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1から選択されるヒト可変領域、および3’側マウス相同性アームを含む、ターゲッティングベクターが提供される。一実施形態では、5’側相同性アームおよび3’側相同性アームは、ベクターを、5’側に存在し、マウスCκ遺伝子に対して近位である、エンハンサー配列に対して5’側の配列へとターゲッティングする。別の実施形態では、ターゲッティングベクターは、5’側マウス相同性アームに続いて、組換え部位により挟まれた選択カセット、ヒト免疫グロブリンプロモーターまたはマウス免疫グロブリンプロモーター、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む再構成されたヒトVκ1−39Jκ5または再構成されたヒトVκ3−20Jκ1から選択されるヒト可変領域に続いて、マウスエンハンサーおよび定常領域(Cκ)配列を含む、3’側マウス相同性アームを含む。
別の態様では、5’側マウス相同性アーム;2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超、例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含むヒト可変領域であって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント配列および必要に応じてヒトJ遺伝子セグメント配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、ヒト生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含み、再構成されていないV遺伝子セグメントの各々が、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列およびヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに作動可能に連結されている、ヒト可変領域;ならびに3’側マウス相同性アームを含むターゲッティングベクターが本明細書において提供される。一実施形態では、5’側相同性アームおよび3’側相同性アームは、マウスCκ遺伝子に対して5’側に存在しその近位にあるエンハンサー配列に関して5’側の配列に対して、ベクターをターゲッティングする。別の実施形態では、ターゲッティングベクターは、5’側マウス相同性アームに続いて、組換え部位により挟まれた選択カセット;2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超、例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含むヒト可変領域であって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント配列および必要に応じてヒトJ遺伝子セグメント配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含み、再構成されていないV遺伝子セグメントの各々は、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列およびヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに作動可能に連結されている、ヒト可変領域;それに続いて、マウスエンハンサーおよび定常領域(Cκ)配列を含む3’側マウス相同性アームを含む。
選択カセットとは、目的の構築物を組み込んだ細胞(例えば、細菌細胞、ES細胞など)の選択を容易にするために、ターゲッティング構築物へと挿入されるヌクレオチド配列である。当技術分野では、いくつかの好適な選択カセットが公知である。一般に、選択カセットは、特定の抗生剤(例えば、Neo、Hyg、Pur、CM、Specなど)の存在下で、陽性選択を可能とする。加えて、選択カセットは、レコンビナーゼ酵素で処理したときに、選択カセットの欠失を可能とする、組換え部位で挟むことができる。一般に用いられる組換え部位は、Cre酵素およびFlp酵素のそれぞれにより認識されるloxPおよびFrtであるが、当技術分野では、他の組換え部位も公知である。
一実施形態では、プロモーターは、ヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子セグメントプロモーターである。具体的な実施形態では、プロモーターは、ヒトVκ3−15プロモーターである。別の実施形態では、プロモーターは、ヒトVκ1−39またはVκ3−20プロモーターである。一実施形態では、リーダー配列は、マウスリーダー配列である。具体的な実施形態では、マウスリーダー配列は、マウスVκ3−7リーダー配列である。別の実施形態では、リーダー配列は、ヒトリーダー配列である。具体的な実施形態では、ヒトリーダー配列は、ヒトVκ1−39またはVκ3−20リーダー配列である。単一の再構成されたヒト可変領域を含むターゲッティングベクターの例示的な実施形態を、図8Bおよび14Bに提示する。2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および複数のヒトJ遺伝子セグメントを含むヒト可変領域を含むターゲッティングベクターの例示的な実施形態を図31Aおよび図33Aに示す。
一態様では、ターゲッティングベクターを、上記で記載した通りに提供するが、5’側マウス相同性アームの代わりに、ヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに、5’側で、部位特異的レコンビナーゼ認識部位(SRRS)を隣接させ、3’側マウス相同性アームの代わりに、ヒトV領域に、3’側で、SRRSを隣接させる。
本明細書では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)を作製する方法もまた提供される。一態様では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物を作製するための方法は、実施例において記載されている通り、VELOCIGENE(登録商標)技術を用いて作製されるターゲッティングベクターを使用し、構築物をES細胞へと導入し(introducing)、VELOCIMOUSE(登録商標)技術を用いて、ターゲッティングされたES細胞クローンをマウス胚へと導入する。ヒスチジン改変は、様々な分子生物学技法、例えば、部位特異的変異誘発またはデノボのDNA合成を用いて、ターゲッティングベクターへと導入することができる。遺伝子ターゲッティングが完了したら、遺伝子改変された非ヒト動物のES細胞をスクリーニングして、目的の外因性ヌクレオチド配列の組込みまたは外因性ポリペプチドの発現の成功を確認する。当業者には、数多くの技法が公知であり、サザンブロット法、長鎖PCR、定量的PCR(例えば、TAQMAN(登録商標)を用いるリアルタイムPCR)、蛍光in situハイブリダイゼーション、ノーザンブロット法、フローサイトメトリー、ウェスタン分析、免疫細胞化学検査、免疫組織化学検査などが挙げられる(が、これらに限定されない)。一例では、目的の遺伝子改変を保有する非ヒト動物(例えば、マウス)は、Valenzuelaら(2003年)、High-throughput engineering of the mouse genome coupled with high-resolution expression analysis、Nature Biotech.、21巻(6号):652〜659頁において記載されている、対立遺伝子アッセイの改変型を用いて、マウス対立遺伝子の喪失および/またはヒト対立遺伝子の獲得についてスクリーニングすることにより同定することができる。当業者には、遺伝子改変動物における具体的なヌクレオチド配列またはアミノ酸配列を同定する他のアッセイも公知である。
したがって、一実施形態では、遺伝子改変された非ヒト動物を生成する方法は、動物における免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列(ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む)で置きかえるステップを含み、ここで、ヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、CDR領域、例えば、CDR3領域をコードするヌクレオチド配列内にある。
一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物を生成する方法は、動物における免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を、ヒトV遺伝子セグメント配列およびヒトJ遺伝子セグメント配列を含む、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列で置きかえるステップを含み、ここで、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子配列は、対応するヒト生殖細胞系列配列によってコードされない少なくとも1つのヒスチジンを含み、例えば、ここで、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン可変領域遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換、例えば、対応するヒト生殖細胞系列配列によってコードされる少なくとも1つのヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む。一実施形態では、置換は、CDRコドンにおいてである。一実施形態では、置換は、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のCDR3コドンの置換である。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列は、Vκ1−39Jκ5およびVκ3−20Jκ1から選択される、ヒト生殖細胞系列の、再構成された軽鎖可変領域配列に基づく。したがって、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、Vκ1−39Jκ5に由来する一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置において、ヒスチジンを発現するようにデザインする。単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列が、Vκ3−20κ1に由来する一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置において、ヒスチジンを発現するようにデザインする。
さらに別の実施形態では、本明細書に記載されている遺伝子改変された非ヒト動物を生成する方法は、動物における免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超、例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子配列であって、再構成されていないヒトV遺伝子配列および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、対応するヒト生殖細胞系列可変遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンを含む、例えば、再構成されていないヒトV遺伝子配列および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換、例えば、ヒト生殖細胞系列配列内に存在する少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む、免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子配列で置きかえるステップを含む。一実施形態では、置換は、CDRコドン内にある。一実施形態では、置換は、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のCDR3コドン(複数可)の置換である。一実施形態では、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントは、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントである。一実施形態では、再構成されていないヒトJセグメントは、Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、Jκ5、およびこれらの組合せから選択される。したがって、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントがVκ1−39である一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを、105、106、108、111、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。再構成されていないヒトV遺伝子セグメントがVκ3−20である一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置きかえを、105、106、107、109、およびこれらの組合せから選択される位置においてヒスチジンを発現するようにデザインする。
別の実施形態では、本明細書に記載されている(すなわち、本明細書に記載されている遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座を含む)非ヒト動物を生成する方法は、非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖Vセグメント、およびJセグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、(1)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列、または(2)2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超、例えば、2つ、3つ、4つ、または5つ)の、再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子配列であって、再構成されていないヒトV遺伝子配列および必要に応じてヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む(またはヒトV遺伝子配列および/またはヒトJ遺伝子配列(複数可)の各々が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含む)免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子配列をゲノムに配置するステップとを含む。一実施形態では、方法は、目的の抗原へのpH依存性結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、遺伝子改変された非ヒト動物を結果としてもたらす。
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物を生成する方法は、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列の、上記で記載したヒトV配列、ヒトD配列、およびヒトJ配列の各々またはレパートリーのうちの少なくとも1つを含むヒト免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列による置きかえもまた含む動物において、免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(複数可)を含む、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子領域配列で置きかえるステップを含む。一実施形態では、内在性免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子配列の、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、ヒト軽鎖可変領域遺伝子配列による置きかえと、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列の、ヒト免疫グロブリン重鎖可変領域遺伝子配列による置きかえとを含む、非ヒト動物を生成するために、軽鎖可変領域遺伝子配列の置きかえを有する動物を、重鎖可変領域遺伝子配列の置きかえを有する動物と交配させる。
発明者らは、本明細書において、1つまたは複数のヒスチジン改変を含むユニバーサル軽鎖、例えば、ヒトユニバーサル軽鎖(例えば、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域に由来する軽鎖)または制限(limited)もしくは限定(restricted)された可変セグメントレパートリーを有する(例えば、2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび1つまたは複数の(例えば、2つまたはそれより多くの)再構成されたヒトJ遺伝子セグメントを含む)軽鎖を含む抗原結合タンパク質、例えば、抗体を発現する、遺伝子操作非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、ラットまたはマウス)であって、抗原結合タンパク質が、標的抗原のpH依存性の抗原結合を示す、遺伝子操作非ヒト動物を提供する。一部の実施形態では、動物は、1つまたは複数のヒスチジン改変を含む軽鎖CDR3を含むように遺伝子操作する。様々な実施形態では、軽鎖CDR3は、クラスター内に、2つ、3つ、または4つ以上のヒスチジン残基を含む。
一実施形態では、野生型動物と比較して、免疫グロブリン軽鎖内、例えば、免疫グロブリン可変ドメイン内、例えば、免疫グロブリンCDR内のヒスチジンの存在の増強を特徴とするB細胞集団を含む、遺伝子操作非ヒト動物(例えば、マウスまたはラット)が本明細書において提供される。一実施形態では、ヒスチジンの存在の増強は、約2〜4倍である。一実施形態では、ヒスチジンの増強は、約2〜10倍である。
一実施形態では、軽鎖可変領域遺伝子配列内のコドン改変の結果として、ヒスチジン残基(複数可)を発現して、標的抗原のpH依存性結合を提示する、抗原特異的抗体の集団を含む、遺伝子操作非ヒト動物が本明細書において提供される。一実施形態では、これらの動物は、本明細書に記載されている免疫グロブリン軽鎖可変領域内に、ヒト生殖細胞系列配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含まない動物において生成される抗原特異的抗体の集団と比較して、pH依存性の結合特性(例えば、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)の、中性pHにおけるt1/2と対比した短縮)を提示する抗体、例えば、抗原特異的抗体が富化されたB細胞集団を含む。一実施形態では、本明細書に記載されている遺伝子操作動物において生成されるpH依存性の抗原結合特性を提示する抗原特異的抗体の富化は、軽鎖可変領域内にヒスチジン置換を含む同様の動物と比較して、約2倍を超える、例えば、約5倍を超え、例えば、約10倍を超える。1つの実施形態では、富化は約2〜3倍である。したがって、本発明の遺伝子改変動物は、標的介在性クリアランスを低減し、ならびに、このような、in vivoにおいて生成される抗体フォーマットに基づいて開発される治療用抗原結合タンパク質の用量および/または投与頻度を低減するのに所望される、抗体リサイクリング特性の改善を有する抗体が富化されている。
したがって、本明細書では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される抗原結合タンパク質であって、pH依存性の抗原結合を提示する抗原結合タンパク質が提供される。一実施形態では、抗原結合タンパク質は、抗体、例えば、抗原特異的抗体である。一実施形態では、抗体は、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子セグメントの再構成に由来する、ヒト軽鎖可変ドメインを含む軽鎖を含み、この場合、生殖細胞系列遺伝子配列内の、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンは、ヒスチジンコドンで置換され、抗体は、その発現したヒト軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗体は、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列に由来する、ヒト軽鎖可変ドメインを含む軽鎖を含み、単一の、再構成された軽鎖可変領域遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗体は、ヒトVκ1−39Jκ5の再構成またはヒトVκ3−20Jκ1の再構成に由来する軽鎖を含み、ヒトVκ1−39Jκ5遺伝子配列またはヒトVκ3−20Jκ1遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。いくつかの実施形態では、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、全てまたは実質的に全てのヒスチジン置換を保持する。別の実施形態では、置換は、軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3をコードするヌクレオチド配列内の、3つの非ヒスチジンコドンの3つのヒスチジンコドンによる置換であり、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、3つのヒスチジン置換全てを保持する。一実施形態では、置換は、軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3をコードするヌクレオチド配列内の、4つの非ヒスチジンコドンの4つのヒスチジンコドンによる置換であり、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、3または4つのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗体は、ヒトVκ1−39/JまたはVκ3−20/J(例えば、Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1)再構成に由来する軽鎖を含み、ヒトVκ1−39J遺伝子配列またはヒトVκ3−20J遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。別の実施形態では、抗体は、生殖細胞系列遺伝子座に存在する軽鎖可変領域遺伝子配列の再構成に由来する、ヒト軽鎖可変ドメインを含む軽鎖を含み、生殖細胞系列遺伝子座に存在する軽鎖可変領域遺伝子配列は、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含み、1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超の)再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントおよび再構成されていないヒトV遺伝子セグメントの各々および必要に応じてヒトJ遺伝子セグメント(複数可)は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンに代えての置換を含み、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗体は、Jセグメントと共に再構成されたヒトVκ1−39またはヒトVκ3−20に由来する軽鎖を含み、このような再構成されたヒトVκ1−39Jκ遺伝子配列またはヒトVκ3−20Jκ遺伝子配列は、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。一部の実施形態では、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、全てまたは実質的に全てのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗体は、その軽鎖可変ドメイン内に、全てのヒスチジン置換のうちの少なくとも50%、少なくとも少なくとも66%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%を保持する。一実施形態では、置換は、軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3をコードするヌクレオチド配列における3つの非ヒスチジンコドンの3つのヒスチジンコドンによる置換であり、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、3つ全てのヒスチジン置換を保持する。別の実施形態では、置換は、軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3をコードするヌクレオチド配列における3つの非ヒスチジンコドンの3つのヒスチジンコドンによる置換であり、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、2つまたは3つのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、置換は、軽鎖可変領域遺伝子配列のCDR3をコードするヌクレオチド配列における4つの非ヒスチジンコドンの4つのヒスチジンコドンによる置換であり、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、3つまたは4つのヒスチジン置換を保持する。他の実施形態では、抗体は、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、1つ、2つ、3つ、4つ、および最大で全てのヒスチジン改変を保持する。
一実施形態では、抗体の軽鎖は、非ヒト軽鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、内在性軽鎖定常領域のアミノ酸配列をさらに含む。加えて、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される抗体、例えば、抗原特異的抗体はまた、ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントの再構成に由来する、ヒト重鎖可変ドメインを含む重鎖も含む。ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントは、内在性非ヒト重鎖遺伝子座、例えば、少なくとも1つの機能的なVセグメント、少なくとも1つの機能的なDセグメント、および少なくとも1つの機能的なJセグメントに存在するヒト重鎖セグメントのレパートリー、例えば、最大で、機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの完全なレパートリーから選択することができる。ヒト重鎖可変セグメントの例示的な、可能な再構成は、IMGTデータベース内の機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの列挙、ならびに参照により本明細書に組み込まれる、米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192309号、および同第2013/0045492号から収集することができる。さらに、一実施形態では、抗体の重鎖は、非ヒト重鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、内在性非ヒト重鎖定常領域のアミノ酸配列を含む。一実施形態では、非ヒト重鎖定常領域は、C1ドメイン、ヒンジドメイン、C2ドメイン、およびC3ドメインを含む。一実施形態では、抗体は、IgGアイソタイプ、IgEアイソタイプ、IgDアイソタイプ、IgMアイソタイプ、またはIgAアイソタイプである。
したがって、一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される結合タンパク質であって、(a)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、ヒトVκ1−39からJκの再構成(例えば、Vκ1−39Jκ5の再構成)に由来する軽鎖可変ドメインであり、軽鎖が、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する軽鎖可変ドメインと、(b)非ヒト軽鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、マウス軽鎖定常領域のアミノ酸配列とを含む、リバースキメラ軽鎖を含み、ここで、軽鎖が、(a)ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの再構成に由来する重鎖可変ドメインであり、Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメントが、動物において存在するヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントのレパートリーから選択される重鎖可変ドメインと、(b)非ヒト重鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、マウス重鎖定常領域のアミノ酸配列とを含む、リバースキメラ重鎖と関連する、結合タンパク質が本明細書において提供される。一実施形態では、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントのレパートリーは、少なくとも1つの機能的なVセグメント、少なくとも1つの機能的なDセグメント、および少なくとも1つの機能的なJセグメント、例えば、最大で、機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの完全なレパートリーを含む。一実施形態では、重鎖定常ドメインおよび軽鎖定常ドメインは、内在性の重鎖定常領域および軽鎖定常ドメインである。一実施形態では、重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインは、体細胞変異ドメインである。一実施形態では、体細胞変異軽鎖ドメインは、生殖細胞系列配列へと導入された少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。いくつかの実施形態では、体細胞変異軽鎖ドメインは、生殖細胞系列配列へと導入された、全てまたは実質的に全てのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗原結合タンパク質は、pH依存性の抗原結合特性を提示する。
別の実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される結合タンパク質であって、(a)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、ヒトVκ3−20からJκの再構成(例えば、Vκ3−20Jκ1の再構成)に由来する軽鎖可変ドメインであり、軽鎖が、その発現した軽鎖可変ドメイン内に、少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する軽鎖可変ドメインと、(b)非ヒト軽鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、マウス軽鎖定常領域のアミノ酸配列とを含む、リバースキメラ軽鎖を含み、ここで、軽鎖が、(a)ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの再構成に由来する重鎖可変ドメインであり、Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメントが、動物において存在するヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントのレパートリーから選択される重鎖可変ドメインと、(b)非ヒト重鎖定常領域のアミノ酸配列、例えば、マウス重鎖定常領域のアミノ酸配列とを含む、リバースキメラ重鎖と関連する、結合タンパク質が本明細書において提供される。一実施形態では、ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントのレパートリーは、少なくとも1つの機能的なVセグメント、少なくとも1つの機能的なDセグメント、および少なくとも1つの機能的なJセグメント、例えば、最大で、機能的なヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメントの完全なレパートリーを含む。一実施形態では、重鎖定常領域および軽鎖定常領域は、内在性の重鎖定常領域および軽鎖定常領域である。一実施形態では、重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインは、体細胞変異ドメインである。一実施形態では、体細胞変異軽鎖ドメインは、生殖細胞系列配列へと導入された少なくとも1つのヒスチジン置換を保持する。いくつかの実施形態では、体細胞変異軽鎖ドメインは、生殖細胞系列配列へと導入された、全てまたは実質的に全てのヒスチジン置換を保持する。一実施形態では、抗原結合タンパク質は、pH依存性の抗原結合特性を提示する。
一実施形態では、本明細書に記載されている遺伝子改変動物のB細胞であって、ヒスチジン改変ヒト軽鎖可変領域配列、例えば、本明細書に記載されている、ヒスチジン改変、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列または2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび1つもしくは複数の(例えば、2つもしくはそれより多くの)再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含むヒスチジン改変されたヒト軽鎖可変領域配列を、その生殖細胞系列内に含み、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質を発現するB細胞もまた本明細書において提供される。一実施形態では、B細胞内で発現させた抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、生殖細胞系列へと導入された、少なくとも1つのヒスチジン残基を保持し、pH依存性の抗原結合特性を提示する。いくつかの実施形態では、B細胞内で発現させた抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、生殖細胞系列へと導入された、全てまたは実質的に全てのヒスチジン残基を保持し、pH依存性の抗原結合特性を提示する。
様々な実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物は、ヒト軽鎖可変領域遺伝子配列、例えば、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換(またはヒスチジンコドンの生殖細胞系列配列への付加)を含む、ヒスチジン改変された、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列(例えば、Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1配列)または2つ以下の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび1つもしくは複数の(例えば、2つもしくはそれより多くの)再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含むヒスチジン改変されたヒト軽鎖可変領域配列を含む。これらの付加または置換は、それらの抗原に対するpH依存性の結合特性を有する、抗原結合タンパク質が富化されたB細胞集団を含む、非ヒト動物を結果としてもたらす。一実施形態では、本明細書に記載されている非ヒト動物において、抗原刺激に応答して生成される抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、中性pH、例えば、約7.0〜約8.0の間のpH、例えば、約7.0〜約7.4の間のpH、例えば、約7.2〜約7.4の間、例えば、生理学的pHでは、抗原に対する高親和性を示して、pH依存性の抗原結合を提示する。一実施形態では、中性pHにおける解離定数(K)として表される、抗原結合タンパク質のその抗原に対する親和性は、10−6M未満、例えば、10−8M未満、例えば、10−9M未満、例えば、10−10M未満、例えば、10−11M未満、例えば、10−12M未満である。
一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される、抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、中性pHと比較して、酸性pH(例えば、6.0以下のpH、例えば、約5.0〜約6.0の間のpH、約5.75〜約6.0の間のpH、例えば、エンドソームコンパートメントまたはリソソームコンパートメントのpH)で、その抗原に対する結合の低減を示す。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される、抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、中性pHでは、抗原への結合を保持するが、酸性pHでは、抗原への結合を示さない。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物により生成される抗原結合タンパク質は、中性pHにおける抗原結合タンパク質の解離半減期(t1/2)と比較して、酸性pHで、解離半減期(t1/2)の少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍への短縮を有する。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物が発現する抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび37℃で、約2分間以下である。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物が発現する抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび37℃で、約1分間未満である。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物が発現する抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび25℃で、約2分間以下である。一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物が発現する抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび25℃で、約1分間未満である。
平衡解離定数(K)および解離半減期(t1/2)などの動力学的パラメータは、K(M)=k/k;およびt1/2(分)=ln2/(60×k)として、動力学的速度定数から計算することができる。
一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において生成される、抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、FcRn分子への結合の増大を示す。上記で記載したFcRnとは、エンドソームコンパートメントの内部に存在する受容体であって、酸性pHにおいて、免疫グロブリンに結合し、それらを表面へとリサイクリングして戻すことが可能な受容体である。本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物における抗体分子をスクリーニングすることにより、3つの有益なパラメータ:抗原に対する高親和性、pH依存性の抗原結合(酸性pHでは抗原結合が弱い)、およびFcRnへの結合の増大を有する抗体について選択する固有の機会が提供される。
一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物は、抗原結合タンパク質、例えば、抗体を産生し、これらが富化された、抗原に応答するB細胞集団であって、治療剤へと再フォーマットされる場合に、治療用量を被験体へと投与されると、それらのヒト軽鎖可変領域遺伝子配列内にヒスチジン改変(複数可)を含まない非ヒト動物において同じ抗原に応答して産生される、同等なB細胞集団を凌駕する、血清半減期の延長を示すB細胞集団を含む。したがって、一実施形態では、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において、目的の抗原に応答して産生される抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、治療剤へと再フォーマットされる場合に、治療用量を被験体へと投与されると(治療剤へと再フォーマットされ、同じ治療用量で投与されるる場合)、そのヒト軽鎖可変領域遺伝子配列内にヒスチジン改変(複数可)を含まない非ヒト動物において同じ抗原に応答して産生された抗原結合タンパク質の血清半減期を凌駕する、血清半減期の延長を示す。いくつかの実施形態では、血清半減期の延長は、約2倍、例えば、約5倍、例えば、約10倍、例えば、約15倍、例えば、約20倍、またはそれ超である。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒトに由来する多能性細胞、人工多能性細胞、または全能性細胞が提供される。具体的な実施形態では、細胞は、胚性幹(ES)細胞である。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒト動物に由来する組織が提供される。一実施形態では、組織は、本明細書に記載されている、非ヒト動物の脾臓、リンパ節、または骨髄に由来する。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒト動物に由来する核が提供される。一実施形態では、核は、B細胞ではない二倍体細胞からの核である。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒト動物(例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラット)から単離された非ヒト細胞が提供される。一実施形態では、細胞は、ES細胞である。一実施形態では、細胞は、リンパ球である。一実施形態では、リンパ球は、B細胞である。一実施形態では、B細胞は、ヒト重鎖遺伝子セグメントに由来する可変ドメインを含むキメラ重鎖と;生殖細胞系列内で少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、再構成されたヒトVκ1−39/J配列、生殖細胞系列内で少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、再構成されたヒトVκ3−20/J配列、またはこれらの組合せに由来する軽鎖とを発現し、ここで、軽鎖は、生殖細胞系列内でコードされる少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンによる置換を含み、重鎖可変ドメインは非ヒト重鎖定常領域またはヒト重鎖定常領域に融合し、軽鎖可変ドメインは非ヒト軽鎖定常領域またはヒト軽鎖定常領域に融合している。別の実施形態では、B細胞は、ヒト重鎖遺伝子セグメントに由来する可変ドメインを含むキメラ重鎖と;生殖細胞系列内の少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、ヒトVκ1−39とヒトJ配列との再構成に由来する、または、生殖細胞系列内の少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、ヒトVκ3−20とヒトJ配列との再構成に由来する軽鎖であって、生殖細胞系列においてコードされる少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンに代えての置換を含む軽鎖を発現し、重鎖可変ドメインは、非ヒトまたはヒト重鎖定常領域と融合し、軽鎖可変ドメインが、非ヒト軽鎖定常領域またはヒト軽鎖定常領域と融合している。
一態様では、本明細書に記載されている、非ヒト動物のB細胞により作製されるハイブリドーマが提供される。具体的な実施形態では、B細胞は、目的のエピトープを含む免疫原で免疫された、本明細書に記載されているマウスからのB細胞であり、B細胞は、目的のエピトープに結合する結合タンパク質を発現し、結合タンパク質は、体細胞変異ヒト可変重鎖ドメインおよびマウスCを有し、(1)再構成されたヒトVκ1−39Jκ5、(2)ヒトVκ1−39からヒトJへの再構成、(3)再構成されたヒトVκ3−20Jκ1、または(4)ヒトVκ3−20からヒトJへの再構成(生殖細胞系列内の少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を各々保有する)に由来するヒト可変軽鎖ドメイン、およびマウスCを有し、ヒト軽鎖ドメインは、生殖細胞系列内でコードされる少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンによる置換を含む。
本明細書に記載されている非ヒト動物において生成される抗原結合タンパク質を発現する細胞もまた提供される。一実施形態では、細胞は、CHO細胞、COS細胞、293細胞、HeLa細胞、およびウイルス核酸配列を発現する網膜細胞(例えば、PERC.6TM細胞)から選択される。
一態様では、本明細書に記載されている非ヒト動物に由来するドナーES細胞を含む非ヒト胚が提供される。
本明細書に記載されている非ヒト動物は、ヒスチジンをCDR3内に有する抗体を発現するB細胞を生成するのに有用である。ヒスチジンをCDR3に配置する動物は、抗体を作製するのに一般に有用であり、中性pHまたはその近くでは、標的に十分な親和性で結合するが、酸性pHでは、同じ標的に結合しないかまたは弱く結合する抗体を開発するのに特に有用である。
非ヒト動物は、例えば、ヒスチジンをCDR3内に含むヒト免疫グロブリン可変ドメインによりそれらの標的に結合する、ヒト治療用結合タンパク質を作製するのに用いられ得る、抗体の可変領域を生成するのに有用である。治療剤は、細胞表面で標的に結合し、エンドソームへと内部移行し、治療剤がリサイクルされて、さらに別の標的の分子(例えば、別の細胞上または同じ細胞上の)に結合し得るように、エンドソーム内で標的からより容易にまたはより迅速に解離するため、より低いpHにおける結合が変化すれば、状況によっては、より迅速な代謝回転が可能となる。状況によっては、これにより、結果として、治療剤を低用量で投与するか、または治療剤を低頻度で投与することができる。これは、安全性または毒性の理由で、頻繁に投与することやある特定の投与量を上回って投与することが望ましくない場合に特に有用である。結果として、被験体へと投与される場合の抗体治療剤の血清半減期が延長される。
非ヒト動物、例えば、齧歯動物、例えば、マウスまたはラットは、1つまたは複数のヒスチジンをその中に有するCDR3を有する抗体可変領域を示す動物におけるB細胞の数を増大させるための方法において有用である。非ヒト動物は、pH依存性の抗原結合を示す抗体配列を生成するのに有用である。非ヒト動物は、単回の免疫から、抗体がpH依存性の抗原結合を示す、より多数の抗体配列を生成するのに有用である。
抗原結合タンパク質およびこれを生成する方法
一態様では、当技術分野で用いられる標準的な方法により、本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物から、pH依存性の抗原結合を示すヒト抗原結合タンパク質、例えば、抗体を生成するための方法もまた本明細書において提供される。
抗体を生成するための複数の技法が記載されている。例えば、様々な実施形態では、本明細書に記載されているマウスにおいてキメラ抗体が産生される。抗体は、免疫したマウスのB細胞から直接単離することができ(例えば、U.S.2007/0280945A1を参照されたい)、かつ/または免疫したマウスのB細胞を用いて、ハイブリドーマを作製することができる(KohlerおよびMilstein、1975年、Nature、256巻:495〜497頁)。本明細書に記載されている非ヒト動物からの抗体(ヒト重鎖および/またはヒト軽鎖)をコードするDNAは、従来の技法を用いて、容易に単離および配列決定される。本明細書に記載されている非ヒト動物に由来するハイブリドーマおよび/またはB細胞は、このようなDNAの好ましい供給源として役立つ。単離されると、DNAは、発現ベクターに入れることができ、次いで、これを、他の形では免疫グロブリンタンパク質を産生しない宿主細胞へとトランスフェクトして、組換え宿主細胞内でモノクローナル抗体の合成を得る。DNAはまた、例えば、ヒト重鎖定常ドメインおよび軽鎖定常ドメインのコード配列を、非ヒト配列の代わりに置換することにより改変することもできる。したがって、所望の特徴、例えば、親和性、エピトープ、pH依存性の抗原結合などを有する抗体の核酸配列が決定されたら、非ヒト定常領域遺伝子配列を、所望のヒト定常領域配列で置きかえて、非IgMアイソタイプ、例えば、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4を含有する完全ヒト抗体を生成する。
したがって、一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を示す抗体を生成する方法であって、本明細書に記載されている非ヒト動物(例えば、マウス)を生成するステップと、マウスを目的の抗原で免疫するステップと、非ヒト動物に抗原への免疫応答を開始させるステップと、非ヒト動物において、pH依存性の抗原結合特性を示す、例えば、酸性pHでは、中性pHにおける場合より抗原への結合が弱い抗原特異的抗体を選択するステップとを含む方法が本明細書において提供される。
本明細書では、多重特異性抗原結合タンパク質、例えば、二重特異性または三重特異性の抗原結合タンパク質を作製する方法もまた提供される。これらは、複数のエピトープに高親和性で結合することが可能な分子である。本発明の利点には、その各々が単一の軽鎖と会合する好適に高い結合性の(例えば、親和性成熟した)重鎖免疫グロブリン鎖を選択できることが挙げられる。加えて、本発明の利点には、pH依存性の抗原結合を示す、多重特異性、例えば、二重特異性または三重特異性の抗原結合タンパク質を生成できることが挙げられる。本明細書中で記載される二重特異性抗体を使用する種々の局面はまた、三重特異性抗体または他の多重特異性抗体にも適用され得る。
二重特異性抗体の二重の性質(すなわち、1つのポリペプチドの異なるエピトープに特異的な場合もあり、複数の標的ポリペプチドに特異的な抗原結合ドメインを含有する場合もある;例えば、Tuttら、1991年、J. Immunol.、147巻:60〜69頁; Kuferら、2004年、Trends Biotechnol.、22巻:238〜244頁を参照されたい)のため、それらは、治療適用に有用な多くの利点をもたらす。例えば、二重特異性抗体は、方向転換された細胞傷害作用(例えば、腫瘍細胞を死滅させる)のために用いることもでき、ワクチンアジュバントとして用いることもでき、血栓溶解剤をクロットへと送達するために用いることもでき、標的部位(例えば、腫瘍)において酵素活性化型プロドラッグを転換するために用いることもでき、感染性疾患を処置するために用いることもでき、免疫複合体を細胞表面受容体へとターゲッティングするために用いることもでき、免疫毒素を腫瘍細胞へと送達するために用いることもできる。
本明細書に記載されている二重特異性抗体はまた、酵素イムノアッセイ、二部位イムノアッセイ、様々な疾患(例えば、がん)に対するin vitroまたはin vivoにおける免疫診断法、競合結合アッセイ、直接サンドイッチアッセイおよび間接サンドイッチアッセイ、ならびに免疫沈降アッセイなど、複数の治療的アッセイ法ならびに非治療的アッセイ法および/または診断的アッセイ法においても用いることができる。当業者には、二重特異性抗体の他の使用が明らかである。
二重特異性抗体断片を、組換え細胞培養物から作製するための複数の技法が報告されている。しかし、二重特異性結合タンパク質の合成および発現は、2つの異なる重鎖と会合して発現し得る好適な軽鎖の同定と関連する問題に部分的に起因し、単離の問題にも部分的に起因して、問題含みであった。様々な実施形態では、本明細書に記載されている組成物および方法は、成分の安定性/相互作用を増大させることにより、従来の免疫グロブリン構造を維持するのに特殊な改変(複数可)を必要としない完全長の二重特異性抗体の利点を提供する。様々な実施形態では、このような改変(複数可)は、煩瑣であることがわかっており、二重特異性抗体技術の開発およびヒト疾患のための処置におけるそれらの潜在的な使用に対する障害として作用した。したがって、様々な実施形態では、複数の特異性という特性を付加した、天然の免疫グロブリン構造(すなわち、完全長)を提供することを介して、完全長の二重特異性抗体は、かつての二重特異性断片が欠いた、それらの極めて重要なエフェクター機能を維持し、半減期の延長という重要な薬物動態パラメータを明らかに示す治療剤をさらに提供する。
本明細書に記載される方法および組成物は、遺伝子改変マウスが、他の点では天然であるプロセスを介して、体細胞変異された(例えば、親和性成熟した)重鎖を含む複数の重鎖と会合して発現することができる好適な軽鎖を選択することを可能にし、ここで、この軽鎖は、抗原結合タンパク質にそのpH依存性抗原結合特性をさらに付与する。リバースキメラ重鎖(すなわち、ヒト可変およびマウス定常)を有する親和性成熟抗体を発現する、本明細書に記載される免疫マウスの適するB細胞からのヒト重鎖および軽鎖の可変領域配列を同定して、適するヒト定常領域遺伝子配列(例えば、ヒトIgG1)を有する発現ベクターにインフレームでクローニングすることができる。2つのそのような構築物を調製することができ、ここで、各構築物は異なるエピトープに結合するヒト重鎖可変ドメインをコードする。少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むヒト軽鎖可変領域の1つ(例えば、ヒトVκ1−39/JまたはヒトVκ3−20/J、例えば、Vκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1)は、適するヒト軽鎖定常領域遺伝子(例えば、ヒトκ定常遺伝子)にインフレームで融合させることができる。これら3つの完全なヒトの重鎖および軽鎖構築物は、発現のために適する細胞に入れることができる。細胞は、2つの主要な種を発現する:同一の軽鎖を有するホモダイマー重鎖、および同一の軽鎖を有するヘテロダイマー重鎖。これらの主要な種の容易な分離を可能にするために、重鎖の1つはプロテインA結合決定基が削除されるように改変され、これにより、ヘテロダイマー結合タンパク質とは異なるホモダイマー結合タンパク質の親和性がもたらされる。この問題に対処する組成物および方法は、参照により本明細書に組み込まれる、US2010/0331527A1として公開された、2010年6月25日に出願された「Readily Isolated Bispecific Antibodies with Native Immunoglobulin Format」という名称のUSSN12/832,838に記載される。同一な軽鎖を有するヘテロ二量体重鎖を含む上記種が選択されたら、この二重特異性抗原結合タンパク質をスクリーニングして、そのpH依存性の抗原結合特性の保持を確認することができる。
あるいは、二重特異性抗体または三重特異性抗体は、二重軽鎖遺伝子座、例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント配列、および1つまたは複数(例えば、2つまたはそれ超の)ヒトJ遺伝子セグメント配列を含む軽鎖遺伝子座、ならびにヒト重鎖(例えば、単一の、再構成されたヒト重鎖可変領域)の限定されたレパートリーを含むマウスに由来する抗原特異的軽鎖を使用して調製することができる。このような、抗原特異的な、ヒスチジン改変された、リバースキメラ(ヒト可変マウス定常)軽鎖を使用して、適するヒト軽鎖定常領域配列を有する発現ベクターにインフレームでクローニングすることができる抗原特異的軽鎖可変領域配列を誘導することができる。ユニバーサル軽鎖遺伝子座、例えば、単一の、再構成された軽鎖可変領域遺伝子配列を含む軽鎖遺伝子座を含むマウス由来の抗原特異的ヒト重鎖可変領域(複数可)(抗原特異的軽鎖と同じまたは異なる抗原上の異なるエピトープに特異的である)を、ヒト重鎖定常領域配列を含む発現ベクターにインフレームでクローニングすることができ、抗原特異的ヒト軽鎖および重鎖を好適な細胞において共発現させて、二重特異性ヒト抗体または三重特異性ヒト抗体を得ることができる。あるいは、予め選択した抗原特異的重鎖、例えば、二重軽鎖マウス遺伝子座において用いられるものと同じ可変領域遺伝子セグメントに由来する軽鎖を含む抗体由来の重鎖を、ヒト重鎖定常領域配列を含む発現ベクターにインフレームでクローニングすることができ、抗原特異的ヒト軽鎖および重鎖を好適な細胞において共発現させて、二重特異性ヒト抗体または三重特異性ヒト抗体を得ることができる。一実施形態では、このような抗体は、例えば、軽鎖におけるヒスチジン置換に起因して、pH依存性の抗原結合を提示する。
一態様では、本明細書に記載されるエピトープ結合タンパク質が提供され、ここで、ヒト軽鎖および重鎖の可変領域配列は、目的のエピトープを含む抗原で免疫されている本明細書に記載される動物に由来する。
一実施形態では、第一および第二のポリペプチドを含むエピトープ結合タンパク質が提供され、第一のポリペプチドは、N末端からC末端にかけて、第一のエピトープに選択的に結合する第一のエピトープ結合領域、続いてIgG1、IgG2、IgG4およびその組合せから選択されるヒトIgGの第一のC3領域を含む定常領域を含み;第二のポリペプチドは、N末端からC末端にかけて、第二のエピトープに選択的に結合する第二のエピトープ結合領域、続いてIgG1、IgG2、IgG4およびその組合せから選択されるヒトIgGの第二のC3領域を含む定常領域を含み、第二のC3領域は、プロテインAへの第二のC3ドメインの結合を低減または除去する改変を含む。様々なこのような改変は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国出願公開第2010/0331527号、および同第2011/0195454号において記載されている。
複数のエピトープに結合し、pH依存性のエピトープ結合特性を示すエピトープ結合タンパク質を作製するための1つの方法は、本発明に従い第一のマウスを、第一の目的のエピトープを含む抗原で免疫することであり、ここで、マウスは、(1)軽鎖を再構成して形成することが可能な内在性マウス軽鎖可変領域遺伝子配列を含有しない、内在性免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子座であって、内在性マウス免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子座には、マウス内在性軽鎖定常領域遺伝子に作動可能に連結された、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域があり、一部の実施形態では、再構成されたヒト軽鎖可変領域が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、ヒトVκ1−39Jκ5およびヒトVκ3−20Jκ1から選択される、内在性免疫グロブリン軽鎖可変領域遺伝子座と、(2)マウスにより作製される免疫グロブリン重鎖が、単独でまたは実質的にヒト可変ドメインおよびマウス定常ドメインを含む重鎖であるように、ヒトV遺伝子セグメントで全体的または部分的に置きかえられた内在性マウスV遺伝子セグメントとを含む。免疫すると、このようなマウスにより、2つのヒト軽鎖可変ドメインのうちの1つ(例えば、例えば、少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンによる置換を含む、ヒトVκ1−39Jκ5またはヒトVκ3−20Jκ1のうちの1つ)だけを含むリバースキメラ抗体が作製される。一般に、生殖細胞系列配列へと導入された、置換されたヒスチジン残基の少なくとも一部は、リバースキメラ抗体内で保持される。目的のエピトープに結合する重鎖可変ドメインをコードするB細胞を同定し、pH依存性の抗原結合特性を示す抗体を発現させたら、重鎖可変領域(そして、必要に応じて、軽鎖可変領域)のヌクレオチド配列を取り出し(例えば、PCRにより)、好適なヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列に対してインフレームで、発現構築物へとクローニングすることができる。このプロセスを繰り返して、第二のエピトープに結合する第二の重鎖可変ドメインを同定し、第二の重鎖可変領域遺伝子配列を取り出し、第二の好適なヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列とインフレームで、発現ベクターへとクローニングすることができる。定常領域遺伝子配列によりコードされる第一の免疫グロブリン定常ドメインと、第二の免疫グロブリン定常ドメインとは、同じアイソタイプであってもよく、異なるアイソタイプであってもよく、免疫グロブリン定常ドメインのうちの一方を、本明細書またはUS2010/0331527A1に記載されている通りに改変することができ(しかし、他方は改変しない)、エピトープ結合タンパク質を、好適な細胞内で発現させ、そのプロテインAに対する、例えば、US2010/0331527A1において記載されているホモ二量体のエピトープ結合タンパク質と比較した、示差的な親和性に基づき単離することができる。
したがって、様々な実施形態では、DNAの単離、ならびに所望の特異性/親和性を有する第一のヒト重鎖可変ドメインおよび第二のヒト重鎖可変ドメインをコードする第一の核酸配列および第二の核酸配列、ならびにヒト軽鎖ドメインをコードし、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む第三の核酸配列(本明細書に記載されている非ヒト動物から単離された、生殖細胞系列の再構成された配列または軽鎖配列)の選択に続き、当技術分野で広範に利用可能な組換え技法を用いて、分子をコードする3つの核酸配列を発現させて、二重特異性抗体を形成する。しばしば、二重特異性抗体が、適切にグリコシル化される(例えば、グリコシル化された抗体ドメインを含む二重特異性抗体の場合)ように、選り抜きの発現系は、哺乳動物細胞の発現ベクターおよび宿主を包含する。しかし、分子はまた、原核生物発現系において産生させることもできる。通常、宿主細胞は、第一のヒト重鎖可変ドメイン、第二のヒト重鎖可変ドメイン、ヒト軽鎖ドメインの全てを、単一のベクター上または独立のベクター上でコードするDNAにより形質転換される。しかし、第一のヒト重鎖可変ドメイン、第二のヒト重鎖可変ドメイン、およびヒト軽鎖ドメイン(二重特異性抗体の成分)を、独立の発現系において発現させ、発現させたポリペプチドをin vitroにおいてカップリングさせることも可能である。様々な実施形態では、ヒト軽鎖ドメインは、例えば、CDRコドンにおける、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を除けば、生殖細胞系列配列に由来する。様々な実施形態では、ヒト軽鎖ドメインは、軽鎖ドメインの軽鎖可変配列内に、1カ所以下、2カ所以下、3カ所以下、4カ所以下、または5カ所以下の体細胞超変異を含む。いくつかの実施形態では、体細胞超変異は、軽鎖可変領域の生殖細胞系列配列へと導入された、少なくとも1つのヒスチジン残基の存在を変化させない。
様々な実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンのヒスチジンによる置換を有する2つの重鎖および単一のヒト軽鎖をコードする核酸(複数可)(例えば、cDNAまたはゲノムDNA)を、さらなるクローニング(DNAの増幅)および/または発現のために、複製可能なベクターへと挿入する。多くのベクターが利用可能であり、以下:シグナル配列、複製起点、1つまたは複数のマーカー遺伝子、エンハンサーエレメント、プロモーター、および転写終結配列のうちの1つまたは複数を一般に含むが、これらに限定されない。各成分は、個別に選択することもでき、宿主細胞の選択に基づき選択することもでき、実験により決定される他の基準に基づき選択することもできる。当技術分野では、各成分の複数の例が公知である。
発現ベクターおよびクローニングベクターは通常、宿主生物体により認識されるプロモーターを含有し、二重特異性抗体の各成分または全ての成分をコードする核酸配列に作動可能に連結される。様々な潜在的な宿主細胞により認識される多数のプロモーターが周知である。これらのプロモーターは、制限酵素消化により供給源のDNAからプロモーターを除去し、単離されたプロモーター配列をベクターへと挿入することにより、二重特異性抗体をコードするDNAに作動可能に連結する。
真核生物の宿主細胞(酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または他の多細胞生物体からの有核細胞)において用いられる発現ベクターはまた、転写の終結およびmRNAの安定化に必要な配列も含有し得る。このような配列は、真核生物またはウイルスのDNAまたはcDNAの5’側非翻訳領域から一般に入手可能であり、必要に応じて、真核生物またはウイルスのDNAまたはcDNAの3’側非翻訳領域からも入手可能である。これらの領域は、二重特異性抗体成分をコードするmRNAの非翻訳部分内のポリアデニル化断片として転写されるヌクレオチドセグメントを含有する。様々な実施形態に好適な発現ベクターは、二重特異性抗体をコードするDNAの、哺乳動物細胞における一過性発現をもたらす発現ベクターを含む。宿主細胞が、発現ベクターの多くのコピーを蓄積し、発現ベクターによりコードされる高レベルの、所望のポリペプチドを合成するように、一般に、一過性発現は、宿主細胞内で効率的に複製することが可能な発現ベクターの使用を包含する。好適な発現ベクターおよび宿主細胞を含む一過性発現系は、第一のヒト重鎖可変ドメインまたは第二のヒト重鎖可変ドメインのホモ二量体を有する親抗体と比べて、クローニングされるDNAによりコードされるポリペプチドの簡便な陽性同定、ならびに所望の結合特異性/親和性または所望のゲル移動特徴を有する二重特異性抗体の迅速なスクリーニングを可能とする。
様々な実施形態では、二重特異性抗体の成分をコードするDNAが、上記で記載した所望のベクター(複数可)へとアセンブルされたら、それらを、発現および回収に好適な宿主細胞へと導入する。宿主細胞をトランスフェクトすることにより、選択された宿主細胞に適切な、当技術分野で公知の標準的な技法(例えば、エレクトロポレーション、核内マイクロインジェクション、インタクトの細胞との細菌プロトプラスト融合、またはポリカチオン、例えば、ポリブレン、ポリオルニチンなど)を用いて達成することができる。
様々な実施形態では、成分を含有し、二重特異性抗体種の最も効率的で好適な産生を可能とする発現ベクターに最適な宿主細胞を選択する。発現のための例示的な宿主細胞には、原核生物および真核生物(単細胞または多細胞)のもの、細菌細胞(例えば、E.coliの株、Bacillus spp.、Streptomyces spp.など)、マイコバクテリア細胞、真菌細胞、酵母細胞(例えば、S.cerevisiae、S.pombe、P.pastoris、P.methanolicaなど)、植物細胞、昆虫細胞(例えば、SF−9、SF−21、バキュロウイルス感染昆虫細胞、Trichoplusia niなど)、ヒト以外の動物細胞、ヒト細胞、または例えばハイブリドーマもしくはクアドローマなどの細胞融合体が挙げられる。種々の実施形態では、細胞はヒト、サル、類人猿、ハムスター、ラットまたはマウスの細胞である。種々の実施形態では、細胞は、以下から選択される真核細胞である:CHO(例えば、CHO K1、DXB−11 CHO、Veggie−CHO)、COS(例えば、COS−7)、網膜細胞、Vero、CV1、腎臓(例えば、HEK293、293 EBNA、MSR 293、MDCK、HaK、BHK)、HeLa、HepG2、WI38、MRC 5、Colo205、HB 8065、HL−60(例えば、BHK21)、Jurkat、Daudi、A431(表皮性)、CV−1、U937、3T3、L細胞、C127細胞、SP2/0、NS−0、MMT 060562、Sertoli細胞、BRL 3A細胞、HT1080細胞、骨髄腫細胞、腫瘍細胞および前記細胞に由来する細胞系。種々の実施形態では、細胞は、1つまたは複数のウイルス遺伝子を含む(例えばウイルス遺伝子を発現する網膜細胞(例えば、PER.C6TM細胞))。
二重特異性抗体を産生するのに用いられる哺乳動物の宿主細胞は、様々な培地中で培養することができる。ハムF10(Sigma)、最小必須培地((MEM);Sigma)、RPMI−1640(Sigma)、およびダルベッコ改変イーグル培地((DMEM);Sigma)などの市販される培地は、宿主細胞を培養するのに好適である。培地には、必要に応じて、ホルモンおよび/もしくは他の成長因子(インスリン、トランスフェリン、または上皮成長因子など)、塩(塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、およびリン酸塩など)、バッファ(HEPESなど)、ヌクレオシド(アデノシンおよびチミジンなど)、抗生剤(GENTAMYCINTMなど)、微量元素(通常マイクロモル濃度範囲の最終濃度で存在する無機化合物として定義される)、ならびにブドウ糖、または同等なエネルギー供給源を補充することができる。他の任意の補充物質もまた、当業者に公知の適切な濃度で含めることができる。様々な実施形態では、温度、pHなどの培養条件は、発現について選択された宿主細胞で既に用いられた培養条件であり、当業者には明らかである。
二重特異性抗体は、分泌されるポリペプチドとして、培養培地から回収することができるが、分泌シグナルを伴わずに直接産生される場合は、宿主細胞溶解物からも回収することができる。二重特異性抗体が、膜結合型である場合は、好適な洗浄剤溶液(例えば、Triton−X 100)を用いて、膜から放出させることができる。
単離に続き、2つのヒト重鎖と、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含む、Vκ1−39Jκ5配列およびVκ3−20/κ1配列から選択される配列、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列に由来する、単一のヒト軽鎖とを含む二重特異性抗体を、その抗原の一方、好ましくは両方に対する、pH依存性結合を示すその能力についてスクリーニングする。その抗原に対し、中性pHと酸性pHとで結合が異なる二重特異性抗体の能力(例えば、酸性pHにおいて、中性pHにおける場合と比較してt1/2の短縮を明らかに示すそれらの能力)は、当技術分野で利用可能な様々な技法により決定することができ、下記の実施例、例えば、BIACORETMアッセイにおいて記載されている。
2つ以上のエピトープに結合し、また、pH依存性のエピトープ結合特性を示す結合タンパク質を、ヒスチジン改変を有する、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメント、および同じまたは異なるマウスに由来する重鎖(複数可)を含むマウス(例えば、ユニバーサル軽鎖マウス)に由来する軽鎖を使用することによって作製するための同様の方法も提供され、これは本開示から明らかである。簡単に述べると、本明細書に記載されているマウス(例えば、二重軽鎖遺伝子座を含むマウス)を、目的の抗原を用いてヒト化することができ、目的のエピトープに結合するB細胞に由来する軽鎖可変ドメインおよび/または重鎖可変ドメインを同定し、ヌクレオチド配列を、好適な定常領域を含むベクターにインフレームでクローニングすることができる。同じプロセスを繰り返して、目的の他の可変ドメインを得、上でより詳細に記載されている通り、可変ドメインを好適な細胞株において共発現させる。
pH依存性の抗原結合を有する抗原結合タンパク質を生成するためのさらなる方法
本明細書に記載されている、遺伝子改変された非ヒト動物において、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質を生成する様々な方法が提供される。pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質をin vitroにおいて生成する方法もまた提供される。このような方法は、抗原結合タンパク質の様々な成分を、遺伝子改変された非ヒト動物において、in vivoで生成するステップと、次いで、それらを改変するステップと、生物体の外部において、in vitroで、哺乳動物細胞培養物中で発現させるタンパク質複合体としてそれらを再アセンブルするステップとを包含し得る。
一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質を生成する方法は、全てが参照により本明細書に組み込まれる、米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、同第2013/0045492号、および同第2013/0185821号において記載されているマウスなどの「ユニバーサル軽鎖」マウスまたは「共通軽鎖」マウス(「ULC」マウス)である、軽鎖可変領域のVセグメントおよびJセグメント、例えば、ヒト軽鎖可変領域のVセグメントおよびJセグメントの限定されたレパートリーを含むマウスにおいて生成される抗原結合タンパク質配列、例えば、抗体配列を使用する。一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質を生成する方法は、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列を含むマウスにおいて生成される抗原結合タンパク質配列を使用する。一実施形態では、方法は、ヒトVκ1−39Jκ5およびヒトVκ3−20Jκ1から選択される、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列を含むマウスにおいて生成される抗原結合タンパク質を使用する。別の実施形態では、pH依存性の抗原結合特徴を有する抗原結合タンパク質を生成する方法では、限定された可変遺伝子セグメントマウス、例えば、二重軽鎖マウスにおいて生成された抗原結合タンパク質配列を使用する。
一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質、例えば、抗体を生成するための方法は、目的の抗原に結合する(例えば、目的の抗原に所望の親和性で結合する)第一の抗体を選択するステップと、第一の抗体の免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変するステップと、第一の抗体の免疫グロブリン重鎖および改変された免疫グロブリン軽鎖を細胞内で発現させるステップと、細胞内で発現させた第二の抗体であって、中性pHでは、目的の抗原への結合を保持し(例えば、目的の抗原に対する所望の親和性を保持し)、酸性pHでは、目的の抗原への結合の低減を提示する第二の抗体を選択するステップとを含む。
一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質、例えば、抗体を生成するための方法は、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列を有する免疫グロブリン軽鎖を含む抗体(例えば、非ヒト動物、例えば、マウス、例えば、ULCマウスから得られる)からの免疫グロブリン重鎖であって、抗体が目的の抗原に結合する(例えば、目的の抗原に所望の親和性で結合する)免疫グロブリン重鎖を選択するステップと;免疫グロブリン軽鎖の核酸配列を、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変するステップと;選択された免疫グロブリン重鎖および少なくとも1つのアミノ酸のヒスチジンによる置換をその可変ドメイン内に含む免疫グロブリン軽鎖を発現させるステップと;中性pHでは、目的の抗原への結合を保持する(例えば、目的の抗原への所望の親和性を保持する)が、酸性pHでは、目的の抗原への結合の低減を提示する抗体を選択するステップとを含む。様々な実施形態では、免疫グロブリン重鎖は、ヒト重鎖可変遺伝子セグメント(ヒトVセグメント、ヒトDセグメントおよびヒトJセグメント)の再構成に由来する。
一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質、例えば、抗体を生成するための方法は、(1)単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列および再構成されていないヒト重鎖可変遺伝子セグメント(Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメント)のレパートリーを含む非ヒト動物、例えば、マウスを、目的の抗原で免疫し、マウスに前記抗原に対する免疫応答を開始させるステップと、(2)非ヒト動物において、例えば、マウスにおいて、目的の抗原に所望の親和性で結合する抗体を選択するステップと、(3)非ヒト動物から、例えば、マウスから、目的の抗原に所望の親和性で結合する抗体の免疫グロブリン重鎖のヌクレオチド配列を単離するステップと、(4)前記重鎖のヌクレオチド配列を決定するステップと、(5)単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域を含有する免疫グロブリン軽鎖のヌクレオチド配列を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変するステップと、(6)目的の抗原に所望の親和性で結合する抗体の免疫グロブリン重鎖およびヒスチジン改変を含む免疫グロブリン軽鎖を細胞内で発現させるステップと、(7)細胞内で発現した抗体が、中性pHでは、抗原への結合を保持するが、酸性pHでは、結合の低減を提示するのかどうかを決定するステップとを含む。一実施形態では、細胞内で発現した抗体は、中性pHにおいて、抗原への所望の親和性を示す。様々な実施形態では、免疫グロブリン重鎖は、ヒト重鎖可変遺伝子セグメント(ヒトVセグメント、ヒトDセグメント、およびヒトJセグメント)の再構成に由来する。別の実施形態では、pH依存性の結合特徴を有する抗原結合タンパク質を生成するための同様の方法であって、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域配列を含むマウスを免疫する代わりに、軽鎖可変遺伝子セグメントの限定されたレパートリーを含むマウス、例えば、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および、複数、例えば2つまたはそれ超のヒトJ遺伝子セグメントを含むマウスを免疫することを含む方法も本明細書において提供される。
一実施形態では、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列を含むマウスは、例えば、米国出願公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、同第2013/0045492号、および同第2013/0185821号において記載されている、ユニバーサル軽鎖マウスまたは共通軽鎖マウスまたは「ULC」マウスである。一実施形態では、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域遺伝子配列は、ヒトVκ1−39Jκ5およびヒトVκ3−20Jκ1配列から選択される。
一実施形態では、目的の抗原は、可溶性抗原、細胞表面抗原(例えば、腫瘍抗原)、および細胞表面受容体から選択される。具体的な実施形態では、細胞表面受容体は、免疫グロブリン受容体である。具体的な実施形態では、免疫グロブリン受容体は、Fc受容体である。
一実施形態では、中性pHにおける解離定数(K)として表される、抗原に対する抗体の所望の親和性は、10−6M未満、例えば、10−8M未満、例えば、10−9M未満、例えば、10−10M未満、例えば、10−11M未満、例えば、10−12M未満である。
上記で説明した通り、一実施形態では、ULCマウスは、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変遺伝子配列を含み、抗原に応答して抗体を発現するが、この場合、抗体の抗原への親和性は、主にそれらの抗体の重鎖によって媒介される。これらのマウスは、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変配列に由来する軽鎖もまた含む抗体のヒト重鎖可変ドメインをコードするように再構成する、ヒト重鎖可変(V、D、およびJ)セグメントのレパートリーを含む。一実施形態では、抗原曝露により、これらのマウスは、多様なヒト重鎖可変(V、D、およびJ)セグメントのレパートリーを使用して、抗原に対する親和性および特異性を有する抗体を生成する。したがって、抗原へと曝露したら、ULCマウスにおいて生成される抗体の免疫グロブリン重鎖のヌクレオチド配列を単離し、これを使用して、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列(例えば、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を有する、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域配列)に由来する免疫グロブリン軽鎖もまた含む、所望の結合タンパク質を生成することができる。
ULCマウスの一実施形態では、再構成されていない非ヒトV遺伝子セグメントのうちの90〜100%を、少なくとも1つの、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置きかえる。具体的な実施形態では、内在性非ヒトV遺伝子セグメントの全てまたは実質的に全て(例えば、90〜100%)を、少なくとも1つの、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントで置きかえる。一実施形態では、置きかえは、少なくとも19、少なくとも39、または少なくとも80もしくは81の再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる置きかえである。一実施形態では、置きかえは、少なくとも12の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、少なくとも25の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメント、または少なくとも43の機能的な、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントによる置きかえである。一実施形態では、非ヒト動物は、全ての非ヒトDセグメントおよび非ヒトJセグメントの、少なくとも1つの、再構成されていないヒトDセグメント、および少なくとも1つの、再構成されていないヒトJセグメントによる置きかえを含む。一実施形態では、非ヒト動物は、全ての非ヒトDセグメントおよび非ヒトJセグメントの、全ての、再構成されていないヒトDセグメント、および全ての、再構成されていないヒトJセグメントによる置きかえを含む。したがって、ULCマウスは、ヒト可変領域遺伝子セグメント(Vセグメント、Dセグメント、およびJセグメント)の多様なレパートリーを使用して、目的の抗原に応答する抗体を生成する。
目的の抗原に所望の親和性で結合する抗体の重鎖を決定したら、重鎖のヌクレオチド配列を単離および配列決定する。配列は、好適な宿主細胞、例えば、真核生物細胞、例えば、CHO細胞における発現のためのベクターへとクローニングする。一実施形態では、ヒト重鎖定常領域の配列を、マウスから(例えば、ULCマウスから)単離されたヒト重鎖可変領域配列の下流にクローニングする。
一実施形態では、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質を生成する方法は、免疫グロブリン軽鎖のヌクレオチド配列、特に、単一の、再構成されたヒト免疫グロブリン軽鎖可変領域の配列を、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変するステップを含む。当技術分野では、ヌクレオチド配列を改変するための様々な技法、例えば、部位特異的変異誘発が公知である。加えて、所望のヒスチジン置換を含むヌクレオチド配列は、デノボ合成することもできる。
一実施形態では、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換は、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ超のヒスチジン残基の発現を結果としてもたらす置換を含む。一実施形態では、置換(複数可)は、3つまたは4つのヒスチジン残基の発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換(複数可)は、免疫グロブリン軽鎖可変領域においてである。一実施形態では、置換(複数可)は、CDRコドン、例えば、CDR1コドン、CDR3コドン、および/またはCDR3コドンにおいてである。一実施形態では、置換(複数可)は、CDR3コドンにおいてである。
免疫グロブリン軽鎖核酸配列がVκ1−39Jκ5遺伝子配列を含み、置換(複数可)がCDR3コドンにおいてである一実施形態では、置換は、105、106、108、111位、およびこれらの組合せから選択される位置におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、108、および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および106位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および108位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106および108位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、108および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、および108位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、108、および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106、108、および111位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、様々なヒスチジン置換を含むVκ1−39Jκ5のCDR3領域のアミノ酸配列および核酸配列を、図2に示し、配列表にも含める。
免疫グロブリン軽鎖核酸配列がVκ3−20Jκ1遺伝子配列を含み、置換(複数可)がCDR3コドンにおいてである一実施形態では、置換は、105、106、107、109位、およびこれらの組合せから選択される位置におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、107、および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および106位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および107位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106および107位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、107および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、および107位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、106、および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、105、107、および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。一実施形態では、置換は、106、107、および109位におけるヒスチジンの発現を結果としてもたらす。様々なヒスチジン置換を含むVκ3−20Jκ1のCDR3領域の選択されたアミノ酸配列および核酸配列を、図12に示し、配列表にも含める。
免疫グロブリン軽鎖、例えば、ヒト免疫グロブリン軽鎖可変ドメインの配列を、ヒスチジン残基を所望の位置に含むように改変したら、軽鎖のヌクレオチド配列を、好適な宿主細胞、例えば、真核生物細胞、例えば、CHO細胞における発現のためのベクターへとクローニングする。一実施形態では、ヒト軽鎖定常領域の配列を、ヒト可変領域の改変されたヌクレオチド配列の下流にクローニングする。
一実施形態では、改変されたヒト免疫グロブリン軽鎖および選択されたヒト免疫グロブリン重鎖をコードするヌクレオチド配列を含むベクターを、好適な宿主細胞、例えば、真核生物の宿主細胞、例えば、CHO細胞内で共発現させて、抗原結合タンパク質を生成する。当技術分野では、発現のために用い得る様々な宿主細胞が公知であり、本明細書を通して言及される。
宿主細胞において生成される抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、細胞上清へと分泌させることができ、これを、中性pHにおける適正な発現および元の抗原に対する親和性についてスクリーニングする。抗原結合タンパク質はまた、細胞溶解物からも回収することができ、膜結合型である場合は、好適な洗浄剤(例えば、Triton−X)を用いて、膜から放出させることもできる。所望の特徴を有する抗原結合タンパク質は、精製することができる。
一実施形態では、ヒスチジン改変(複数可)を含む抗原結合タンパク質は、ヒスチジン改変(複数可)を含まない同じ(元の)抗原結合タンパク質の抗原に対する親和性と同等な、抗原に対する親和性を保持する。一実施形態では、中性pHにおける解離定数(K)として表される、ヒスチジン改変抗原結合タンパク質の目的の抗原に対する親和性は、10−6M未満、例えば、10−8M未満、例えば、10−9M未満、例えば、10−10M未満、例えば、10−11M未満、例えば、10−12M未満である。
一実施形態では、本明細書に記載されているヒスチジン改変を含む抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、pH依存性の抗原結合特性を示す。一実施形態では、ヒスチジン改変を含む抗原結合タンパク質は、ヒスチジン改変を有さない同等な抗原結合タンパク質(ヒスチジン改変を除けば、同じアミノ酸配列の抗原結合タンパク質)を凌駕する、増強したpH依存特性を保有する。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質は、中性pHでは、抗原への結合を保持する(例えば、中性pHでは、抗原に対する所望の親和性を保持する)が、酸性pHでは、結合の低減を提示する。一実施形態では、本明細書に記載されている、抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、中性pHでは、抗原への結合を保持するが、酸性pHでは、抗原への結合を示さない。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質は、中性pHにおける抗原結合タンパク質の解離半減期(t1/2)と比較して、酸性pHで、解離半減期(t1/2)の少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を有する。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび37℃で、約2分間以下である。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび37℃で、約1分間未満である。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび25℃で、約2分間以下である。一実施形態では、本明細書に記載されている抗原結合タンパク質のt1/2は、酸性pHおよび25℃で、約1分間未満である。
一実施形態では、本明細書に記載されているヒスチジン改変を含む抗原結合タンパク質、例えば、抗体は、治療用量を被験体へと投与すると、同等な治療用量の、ヒスチジン改変を含まない抗原結合タンパク質(例えば、ヒスチジン改変を含まない、元の抗原結合タンパク質)を投与したときの血清半減期と比較して、血清半減期の延長を示す。いくつかの実施形態では、ある用量の、本明細書に記載されているヒスチジン改変を含む抗原結合タンパク質を投与したときの血清半減期の、同じ用量の、ヒスチジン改変を含まない抗原結合タンパク質を投与したときの血清半減期に対する延長は、約2倍、例えば、約5倍、例えば、約10倍、例えば、約15倍、例えば、約20倍、またはそれ超である。一実施形態では、血清半減期は、少なくとも約1日間、例えば、少なくとも約2日間、例えば、少なくとも約7日間、例えば、少なくとも約14日間、例えば、少なくとも約30日間、例えば、少なくとも約60日間である。
上記で記載した、pH依存性の抗原結合特性を有する抗原結合タンパク質をin vitroで生成するための方法に加えて、本明細書では、前記方法により生成される抗原結合タンパク質、例えば、抗体もまた提供される。加えて、前記方法は、マウスにおける共通(ユニバーサル)軽鎖に結合する、2つの異なるヒト免疫グロブリン重鎖を選択し、重鎖のヌクレオチド配列を決定し、ユニバーサル軽鎖を、上記で記載したヒスチジン置換を含むように改変し、単一の、ヒスチジン改変ユニバーサル軽鎖を有する2つのヒト重鎖を宿主細胞内で共発現させることにより、多重特異性、例えば、二重特異性の抗原結合タンパク質を生成するのにも使用することができる。上記で記載した抗原結合タンパク質を生成するための様々なステップは、二重特異性抗原結合タンパク質を生成する方法へも適用することができる。抗原(複数可)に対する所望の親和性およびpH依存性の抗原結合特性を保有することが確認された二重特異性抗原結合タンパク質は、精製することができる。したがって、2つのヒト重鎖および、少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むヒト可変領域遺伝子、例えば、Vκ1−39Jκ5可変領域遺伝子またはVκ3−20Jκ1可変領域遺伝子によりコードされるヒト軽鎖可変ドメイン配列を含む単一のヒト軽鎖を含む二重特異性抗体が提供される。
一部の実施形態では、二重軽鎖マウスにおいて生成される軽鎖、例えば、抗原特異的軽鎖を使用して、pH依存性の結合特徴を有する抗原結合タンパク質を生成するための方法、ならびに、前記方法によって生成される抗原結合タンパク質、例えば、抗体も本明細書において提供される。前記方法によって生成される、このような方法および抗体は、本明細書から明らかである。
また一部の実施形態では、ヒト免疫グロブリン重鎖と、ヒスチジン置換を含むヒト免疫グロブリン軽鎖とを含む抗原結合タンパク質の作製において使用される構築物もまた提供される。本明細書に記載されている抗原結合タンパク質、例えば、抗体を発現する宿主細胞もまた提供される。
以下の実施例は、本発明の方法および組成物を作製、使用する方法を当業者に説明するために提供され、発明者が彼らの発明とみなすものの範囲を限定するものではない。用いる数(例えば、量、温度など)に関して正確性を保証するように努めたが、多少の実験誤差および逸脱があることが考慮されるべきである。実施例は、当業者に周知である、従来の方法(分子クローニング技法など)の詳細な記載を含まない。特に明記しない限り、部は重量部であり、分子量は平均分子量であり、温度は摂氏で示され、気圧は大気圧またはその近くである。
(実施例1)
抗原特異的ヒト軽鎖内のヒスチジン残基の同定
共通軽鎖マウス(例えば、Vκ1−39共通軽鎖マウスまたはVκ3−20共通軽鎖マウス)の生成、およびこれらのマウスにおける抗原特異的抗体の生成は、例えば、参照によりそれらの全体において本明細書に組み込まれる、米国特許出願第13/022,759号、同第13/093,156号、および同第13/412,936号(それぞれ、特許公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、および同第2012/0192300号)において記載されている。手短には、マウスゲノム細菌人工染色体(BAC)クローンを改変するために、VELOCIGENE(登録商標)技術(例えば、米国特許第6,586,251号およびValenzuelaら(2003年)High−throughput engineering of the mouse genome coupled with high−resolution expression analysis、Nature Biotech.21巻(6号):652〜659頁を参照)を用いて、再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖ターゲッティングベクターが作製され、そして、ゲノム構築物を単一の再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域を含むように操作し、内在性κ可変および連結遺伝子セグメントを欠失させるために事前に改変しておいた内在性κ軽鎖遺伝子座に挿入した。再構成されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1領域を発現するキメラマウスを生成するための改変ES細胞を形成するために、マウスES細胞をエレクトロポレーションするために、次にターゲッティングBAC DNAを用いた。標的ES細胞をドナーES細胞として用い、VELOCIMOUSE(登録商標)法によって8細胞期マウス胚に導入した(例えば、米国特許第7,294,754号およびPoueymirouら(2007年)F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene−targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses Nature Biotech.25巻(1号):91〜99頁を参照)。特有な再構成されたヒト生殖細胞系列軽鎖領域の存在を検出する対立遺伝子アッセイ(Valenzuelaら、上記)の改変型を用いる遺伝子タイピングによって、操作されたヒト生殖細胞系列Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1軽鎖領域を独立して有するVELOCIMICE(登録商標)を同定した。
操作されたヒト生殖細胞系列の軽鎖遺伝子座を保有するマウス(ULCマウス)を、内在性マウス重鎖可変遺伝子座のヒト重鎖可変遺伝子座による置きかえを含有するマウス(US6,596,541を参照されたい;VELOCIMMUNE(登録商標)マウス、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.)と交配させた。
単一の、再構成されたヒト生殖細胞系列の軽鎖領域を含有するVELOCIMMUNE(登録商標)マウスを、目的の抗原でチャレンジし、ユニバーサル軽鎖(例えば、Vκ1−39Jκ5)を含む抗体を単離および配列決定する。
抗原特異的ヒト抗体から選択された、Vκ1−39を含む軽鎖(それぞれ、配列番号136〜146に対応する、A〜K)のアミノ酸配列をアラインメントした。選択された数の抗原特異的ヒト抗体について、ヒトVκ1−39に由来する軽鎖のCDR内のヒスチジン変異を同定した(図1)。生殖細胞系列のVκ1−39のアミノ酸配列をアラインメントの上方に示し、配列番号1にも示し、Vκ1−39Jκ5についての完全な可変ドメインのアミノ酸配列を配列番号80に示す。
(実施例2)
ヒスチジン置換したヒトユニバーサル軽鎖抗体の操作および特徴付け
(実施例2.1)
ヒスチジン残基の生殖細胞系列ヒト再構成軽鎖への操作
操作したヒスチジン残基を、ヒトVκ1−39Jκ5軽鎖のQ105、Q106、Y108、およびP111位に導入するように特別にデザインされた部位特異的変異誘発プライマーを用いて、ヒスチジン残基を、再構成されたヒトVκ1−39Jκ5軽鎖へと操作した。当技術分野で公知の分子技法(例えば、QuikChange II XL Site Directed Mutagenesis Kit、Agilent Technologies)を用いて、部位特異的変異誘発を実施した。CDR3内の操作された残基の位置を図2に示し、図2に示された、ヒスチジン置換したCDR3の核酸配列を、配列番号4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、および32に示す(対応するアミノ酸配列を、配列番号5、7、9、11、13、15、17、19、21、23、25、27、29、31、および33に示す)。生殖細胞系列の、再構成されたVκ1−39Jκ5 CDR3の核酸配列およびアミノ酸配列を、それぞれ、配列番号2および3に示す。
(実施例2.2)
ヒスチジン操作した軽鎖の構築および発現
実施例2に従い作製された、生殖細胞系列の、操作したヒスチジン残基を含有するヒトVκ1−39に由来する軽鎖を構築し、ヒト細胞表面受容体に特異的である、様々なヒト重鎖(1〜5と表示される)と対合させて、CHO細胞における発現を解析した。ヒスチジン置換したVκ1−39に由来する軽鎖と対合させた、ヒト細胞表面受容体に特異的な5つのヒト重鎖は、単一の、再構成されたヒト軽鎖(ヒトVκ1−39/Jκ5の再構成された軽鎖;US2011/0195454A1を参照されたい)を有するマウスから得た。
酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA):CHO細胞からの抗体の分泌は、Fc ELISAを用いて、5つの異なる重鎖を有する、表示されるヒスチジン改変を有する軽鎖について検出した。軽鎖配列および重鎖配列(改変を除く)は、単一の、再構成されたヒト軽鎖(例えば、ヒトVκ1−39/Jκ5の再構成された軽鎖;US2011/0195454A1を参照されたい)を有するマウスにおいて生成された。捕捉抗体は、ヤギ抗ヒトIgGであり、検出抗体は、ヤギ抗ヒト(Fcガンマ特異的)−HRPであった。結果を図3に示す。ULC+重鎖:特異的重鎖および改変されていないヒトVκ1−39に由来する軽鎖。図3に示される通り、発現は、ほぼ全ての変異体において検出された。
タンパク質イムノブロット:CHO細胞の上清中の、ヒスチジン操作した軽鎖と対合させた抗原特異的重鎖の発現を、ウェスタンブロットによりさらに解析した。試料を、4〜12%のトリス−グリシンゲル上で泳動させた。選択された重鎖(重鎖3)を用いた結果を、図4に示す。ULCとは、再構成されたヒトVκ1−39に由来する軽鎖(上記で記載した)を指す。
(実施例2.3)
ヒスチジン操作した軽鎖の結合親和性の決定
選択された抗体上清についての平衡解離定数(K)、解離半減期(t1/2)、および他の動力学的パラメータは、BIACORETMT200装置(GE Healthcare)を用いるSPR(表面プラズモン共鳴)により決定した。キネティクスは、pH7.4およびpH5.75で測定した。結果を図5A〜5Eに示す。
中性pH(pH7.4)および酸性pH(pH5.75)における、抗体の免疫原への結合についての動力学的結合特性(kinetic binding property)(例えば、k、k、K、t1/2など)の数値は、リアルタイム表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore T200)を用いて得た。Biacore CM5センサーチップを、マウス抗ヒトFc抗体で誘導体化して、上清からの抗体を捕捉した。次いで、単一濃度(50nM)の免疫原を、抗体捕捉表面上に、30μl/分の流量で注入した。抗体−抗原間の会合を、2.5分間にわたりモニタリングし、次いで、抗原の、捕捉抗体からの解離を、8分間にわたりモニタリングした。会合動力学速度定数(ka)および解離動力学速度定数(kd)は、Biacore T200 Evaluationソフトウェアversion 1.0を用い、データを処理して物質移動モデルによる1:1の結合へとフィッティングすることにより、決定した。平衡解離定数(K)および解離半減期(t1/2)は、K(M)=k/k;およびt1/2(分)=(ln2/(60×k)として、動力学速度定数から計算した。
図5に示される通り、抗体の細胞表面受容体への結合アッセイでは、抗原特異的ヒト重鎖と対合させた、ヒスチジン改変共通軽鎖(Vκ1−39/Jκ5軽鎖のヒスチジン改変CDR3)を有する5つの抗体のうちの2つが、pH7.4およびpH5.75において、異なる親和性で、抗原へ(例えば、細胞表面受容体への)の結合を示した。pH7.4では、結合を保持するが、pH5.75では、低度の結合を示すか、または検出可能な結合を示さない、ヒスチジン改変を有する抗体が望ましい。pH5.75におけるt1/2のpH7.4におけるt1/2と比較した短縮を示す、ヒスチジン改変を有する抗体が望ましい。
ヒスチジン改変共通軽鎖および3つの抗原特異的重鎖を含む3つの抗体(2、3、および6と表示される)についての、異なるpHにおける抗原結合データを、図6にさらにまとめる。例えば、pH5.75におけるt1/2の短縮または結合が検出されないことにより裏付けられる通り、これらの抗体は、pH5.75において、pH7.4における抗原結合と比較した、抗原結合の有意な低下を示した。
(実施例3)
ヒスチジン置換したヒトVκ1−39Jκ5ユニバーサル軽鎖を含む遺伝子改変マウスの操作および特徴付け
(実施例3.1)
再構成されたヒト軽鎖可変領域内のヒスチジン残基を操作するためのターゲッティングベクターの構築
当技術分野で公知の標準的な分子クローニング技法により作製されるターゲッティングベクターを用いて、ヒト軽鎖のCDR領域へと操作したヒスチジン残基を有する、再構成されたヒト軽鎖遺伝子を含有する遺伝子改変マウスを作製する。
手短には、マウスゲノムの細菌人工染色体(BAC)DNAを、単一の、再構成されたヒト生殖細胞系列の軽鎖領域を含有するように改変するために、VELOCIGENE(登録商標)技術(例えば、米国特許第6,586,251号およびValenzuelaら(2003年)、High-throughput engineering of the mouse genome coupled with high-resolution expression analysis、Nature Biotech.、21巻(6号):652〜659頁を参照されたい)を用いて、様々な、再構成されたヒト生殖細胞系列の軽鎖ターゲッティングベクターを作製し、内在性κ可変遺伝子セグメントおよび内在性κ接合遺伝子セグメントを欠失させるように既に改変された内在性κ軽鎖遺伝子座へと挿入する。再構成されたヒト生殖細胞系列の軽鎖領域を、軽鎖の配列内の1つまたは複数のヌクレオチド位置において、生殖細胞系列配列のそれぞれの位置には通常存在しないヒスチジン残基をコードするように改変する。ターゲッティングベクターを、マウス胚性幹(ES)細胞へとエレクトロポレーションし、定量的PCRアッセイ(例えば、TAQMANTM)を用いて確認する。
具体的には、これらのターゲッティングベクターを構築するための戦略を、図8A〜8Fに示す。共通(ユニバーサル)軽鎖マウス(例えば、US2011/0195454A1において記載されている「ULCマウス」)のターゲッティングベクターを生成するために用いられるプラスミドであって、pBS+FRT−Ub−Hyg−FRT+マウスVκ3−7リーダー+ヒトVκ1−39Jκ5を含有するプラスミドを、部位特異的変異誘発(QuickChange II XL Kit)により、図7に示される部位特異的変異誘発プライマーを用いて、CDR3領域内のQ105、Q106、Y108、およびP111、またはQ106、Y108、およびP111を、ヒスチジン残基で置きかえるように改変した(この操作ステップについては、図8Aを参照されたい)。結果として得られるベクター(H105/106/108/111およびH106/108/111)をさらに改変し、マウスIgκ定常領域、マウスエンハンサー、マウス3’側相同性アーム、およびSPECカセットを含むベクターへとライゲーションした(図8B)。さらなる改変は、5’側マウスアームを保有し、Frt−Ub−NEO−Frtカセットを含むベクターへのライゲーションを包含した(図8B)。結果として得られるターゲッティングベクターを、マウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞へとエレクトロポレーションした(図8C〜8F)。
陽性のES細胞クローンは、内在性κ軽鎖遺伝子座へと挿入される、操作されたVκ1−39Jκ5軽鎖領域に対して特異的なプローブを用いる、対立遺伝子アッセイ(Valenzuelaら)の改変型を用いることにより確認した。アッセイにおいて用いられるプライマーおよびプローブを、下記の表1に示し、配列表にも示し、プローブの位置を、図8C〜8Fに示す。
ターゲッティング構築物により導入されるNEO選択カセットは、ES細胞に、FLPを発現するプラスミドをトランスフェクトすることにより欠失させた(図8Cおよび8E)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPレコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることにより除去することもできる。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
上記で記載した標的ES細胞をドナーES細胞として用い、VELOCIMOUSE(登録商標)法により、8細胞期マウス胚へと導入した(例えば、米国特許第7,294,754号;およびPoueymirouら(2007年)、F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene-targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses、Nature Biotech.、25巻(1号):91〜99頁を参照されたい)。配列に沿った1つまたは複数の位置において変異させたヒスチジン残基を含有する、操作されたヒト軽鎖遺伝子を独立に保有するVELOCIMICE(登録商標)を、上記で記載した標的ES細胞から作製した。
仔マウスを遺伝子型決定し、操作された、ヒスチジン改変ヒト軽鎖についてヘテロ接合性の仔マウスを、軽鎖の発現および発現させた抗体の結合能を特徴づけるために選択した。3カ所の(H106/108/111;「1930」)ヒスチジン改変または4カ所の(H105/105/108/111;「1927」)ヒスチジン改変を有するユニバーサル軽鎖遺伝子を特異的に含むマウスを遺伝子型決定するためのプライマーおよびプローブを、下記の表2に列挙し、配列表にも示す。本明細書では、ヒスチジン改変をそれらのユニバーサル軽鎖内に含有するマウスを、「HULC」マウス(ヒスチジンユニバーサル軽鎖マウス)と称する。
(実施例3.2)
ヒスチジン置換したヒトユニバーサル軽鎖を有するマウスにおける抗原への免疫応答の解析
細胞表面受容体(「抗原A」)を、CDR3内に4カ所のヒスチジン置換を有するVκ1−39およびJκ5を使用して既定の(pre−arranged)ヒトカッパ軽鎖の発現についてヘテロ接合性であるマウス(以下では、「HULC 1927」とする)、もしくはCDR3内に3カ所のヒスチジン置換を有するVκ1−39およびJκ5を使用して既定のヒトカッパ軽鎖の発現についてヘテロ接合性であるマウス(以下では、「HULC1930」とする)のいずれか、またはホモ接合性のWTマウスを免疫する免疫原として用いた。免疫を開始する前に、免疫前血清を、マウスから収集した。免疫原は、足蹠(f.p.)を介して、容量25μl中に、アジュバントとしてのCpGオリゴヌクレオチド(Invivogen)10μgと混合した、初回抗原刺激による免疫のためのタンパク質2.35μgを投与した。その後、3、6、11、13、17、20日目において、合計6回の追加免疫のために、マウスに、同じ経路を介して、2.35μgの抗原Aを、アジュバントとしての10μgのCpGおよび25μgのAdju−Phos(Brenntag)と共に追加免疫した。それぞれ、4および6回目の追加免疫の後の15および22日目において、マウスから採血した。それらの抗血清を、抗原Aに対する抗体力価についてアッセイした。
免疫原に対する抗体血清力価は、標準的なELISAにより決定した。ELISAを実施するために、96ウェルマイクロ滴定プレート(Thermo Scientific)を、リン酸緩衝食塩液(PBS;Irvine Scientific)中の2μg/mlの抗原Aにより、4℃で一晩にわたりコーティングした。翌日、プレートを、プレート洗浄機(Molecular Devices)を用いて、0.05%のTween 20を含有するリン酸緩衝食塩液(PBS−T;Sigma−Aldrich)で、4回にわたり洗浄した。次いで、プレートを、PBS中の0.5%のウシ血清アルブミン(BSA;Sigma−Aldrich)250μlでブロッキングし、室温で1時間にわたりインキュベートした。次いで、プレートを、PBS−Tで4回にわたり洗浄した。免疫したマウスからの血清および免疫前血清を、0.5%のBSA−PBS中に、1:300または1:1000で始めて3倍の系列希釈を行い、ブロッキングしたプレートへと二連で添加し、次いで、室温で1時間にわたりインキュベートした。最後の2つのウェルは、ブランクのまま放置して、二次抗体対照(バックグラウンド対照)として用いた。プレート洗浄機により、プレートを、PBS−Tで、4回にわたり再度洗浄した。次いで、ヤギ抗マウスIgG−Fc−西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲート二次抗体(Jackson Immunoresearch)を、1:5000/1:10,000の希釈率でプレートへと添加し、室温で1時間にわたりインキュベートした。次いで、プレートを、PBS−Tで8回にわたり洗浄し、TMB/Hを基質として用いて発色させた。基質を20分間にわたりインキュベートし、2Nの硫酸(HSO;VWR、カタログ番号BDH3500−1)または1Nのリン酸(JT Baker、カタログ番号7664−38−2)で反応を停止させた。プレートは、分光光度計(Victor;Perkin Elmer)において450nmで読み取った。抗体力価は、Graphpad PRISMソフトウェアを用いて計算した。
マウスにおいて、注入された免疫原に対して誘導された免疫応答は、抗原結合の吸光度がバックグラウンドの2倍となる最大の血清希釈率の逆数として定義される、抗体力価として表される。したがって、抗体力価数が大きいほど、免疫原に対する体液性免疫応答が大きくなる。免疫原に対して誘導された抗体力価は、HULCマウスの両方の系統でも、WTマウスでも、極めて大きく、系統の間で有意差は観察されなかった(図9)。
(実施例3.3)
pH感受性モノクローナル抗体の生成
HULCマウス両方の系統でも、WTマウスでも、免疫原に対する所望の免疫応答が達成されたら、各マウス系統からの脾細胞を採取し、マウス骨髄腫細胞と融合させて、ハイブリドーマ細胞を生成し、96ウェルプレート内で成長させた。10日間成長後、各ハイブリドーマ細胞含有ウェルからの上清を、免疫原特異的ELISAを介してスクリーニングして、陽性の抗原結合試料を同定した。ELISAのために、96ウェルマイクロ滴定プレートを、1ug/mLの抗mycポリクローナル抗体(Novus Biologicals、番号NB600−34)により、4℃で一晩にわたりコーティングして、mycタグ付けされた抗原を固定し、これに続いて、PBS中の0.5%(w/v)のBSA溶液でブロッキングした。プレートを洗浄し、抗原溶液を、1μg/mLの濃度でプレートへと添加し、室温で1時間にわたり、コーティングしたプレートに結合させた。その後、ハイブリドーマ細胞からの上清を、1:50の希釈率でウェルへと添加し、室温で1時間にわたり結合させた。プレートに結合した抗体は、HRPとコンジュゲートさせた抗マウスIgGポリクローナル抗体(Jackson Immunoresearch、番号115−035−164)を用いて検出した。TMB基質を、プレート(BD Biosciences、番号51−2606KC/51−2607KC)へと添加し、製造元により推奨されるプロトコールに従い、比色シグナルを生じさせた。吸光度は、Victor Wallacプレートリーダーにおいて450nmで記録した。ODが0.5以上(ベースラインのODは約0.1)を有するとして定義される抗原陽性試料は、リアルタイム表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore 4000)を用いて、親和性スクリーニングにかけた。
中性pH(pH7.4)および酸性pH(pH6.0)における、抗体の免疫原への結合についての動力学的結合パラメータ(例えば、k、k、K、t1/2など)を記録した。Biacore CM4センサーチップを、ポリクローナルヤギ抗マウスFc抗体で誘導体化して、上清からの抗体を捕捉した。次いで、単一濃度(100nM)の免疫原を、抗体捕捉表面上に、30μl/分の流量で注入した。抗体−抗原間の会合を、1.5分間にわたりモニタリングし、次いで、抗原の、捕捉抗体からの解離を、2.5分間にわたりモニタリングした。会合動力学速度定数(k)および解離動力学速度定数(k)は、Biacore 4000 Evaluationソフトウェアversion 1.0を用い、データを処理して物質移動モデルによる1:1の結合へとフィッティングすることにより、決定した。平衡解離定数(K)および解離半減期(t1/2)は、K(M)=k/k;およびt1/2(分)=ln2/(60×k)として、動力学速度定数から計算した。pH6.0において、pH7.4における結合と比較して結合の低下を提示する試料のセット(pH感受性)、ならびにpH7.4とpH6.0との間で有意な速度の変化を提示しない対照試料のセット(pH非感受性の対照)を、クローン作製するために選択した。図10は、全抗原陽性クローンの数と、HULCマウスおよびWTマウスからのpH感受性抗原結合を提示する抗原陽性クローンの数との比較を示す。
抗原陽性クローンのうち、2匹のヘテロ接合性HULC1927マウスおよび2匹のHULC1930のそれぞれから単離された18のクローンおよび7つのクローン、ならびにWTマウスからの1つのクローンは、モノクローナルとなった。モノクローナルハイブリドーマの上清を、中性pHおよび低pHにおける抗原解離速度(オフ速度)解析にかけ、細胞ペレットを軽鎖可変ドメインDNAの配列決定に用いた。
(実施例3.4)
Vκ1−39Jκ5に基づくヒスチジンユニバーサル軽鎖マウスのCDR3領域における配列決定および体細胞超変異
HULCマウスおよびWTマウスによるモノクローナルハイブリドーマからの細胞ペレットを、軽鎖可変ドメインDNAの配列決定に用いた。26のクローンがモノクローナルとなり(上記の実施例3.3を参照されたい)、これらを配列決定にかけ、15のクローンを、HULCマウス軽鎖またはWTマウス軽鎖(MMおよびNN;表4を参照されたい)を用いて確認した。14のクローンは、HULCヘテロ接合性マウス(1927マウスまたは1930マウス)に由来し、1つのクローンは、WTマウスに由来した(OO;表4を参照されたい)。
HULCヘテロ接合性マウスに由来する14の抗原陽性試料のうち、12のモノクローナル抗体が、それらの対応するHULC軽鎖を使用したのに対し、2つのモノクローナル抗体は、WTマウスの軽鎖を使用した。表3に示される通り、HULCを使用する抗体のうちの1つ(斜字体の抗体)を除く全ては、導入されたヒスチジン変異の全てを保持した。クローンAAを配列決定したところ、2つの異なるHULC配列がもたらされたが、表3では、これらを2つの項目で表す。
(実施例3.5)
Vκ1−39Jκ5に基づくヒスチジンユニバーサル軽鎖マウスにおいて生成されるモノクローナル抗体のpH依存性結合
HULCマウスおよびWTマウスから単離されたモノクローナル抗体のpH依存性結合特徴をさらに評価するために、中性pHにおいて抗体/抗原間の会合相を観察し、中性または酸性pHにおいて抗体/抗原間の解離相を観察する、結合実験を実行した。
Biacore CM4センサーチップを、ポリクローナルウサギ抗マウスFc抗体で誘導体化した。モノクローナル抗体上清を抗マウスFcセンサー表面上に捕捉した。次いで、50nM(二連で)および16.7nMという2つの濃度の免疫原を、モノクローナル抗体捕捉表面上に、30μl/分の流量で注入した。抗体−抗原間の会合を、pH7.4で4分間にわたりモニタリングし、次いで、捕捉モノクローナル抗体からの抗原の解離を、pH7.4またはpH6.0で15分間にわたりモニタリングした。解離速度定数(k)は、Scrubber version 2.0曲線フィッティングソフトウェアを用い、データを処理してフィッティングすることにより決定し、これを、表4に示す。解離半減期(t1/2)は、t1/2(分)=(ln2/k)/60として、解離速度定数から計算し、これを、表4に示す。表4に列挙される複数の抗体の、様々なpH条件下における会合/解離特徴を示すセンサーグラムを、図11にグラフで示す。各グラフ内の個々の線は、それぞれの抗体の異なる濃度における結合応答を表す。全ての実験は、25℃で実行した。解離半減期の値(t1/2)を、それぞれのセンサーグラムの上方に注記する。応答は、RU単位で測定する。
(実施例4)
ヒスチジン置換したヒトVκ3−20Jκ1ユニバーサル軽鎖を含む遺伝子改変マウスの操作
例えば、米国特許出願第13/022,759号、同第13/093,156号、同第13/412,936号、および同第13/488,628号(それぞれ、特許公開第2011/0195454号、同第2012/0021409号、同第2012/0192300号、および同第2013/0045492号)、ならびに上記の実施例1において記載されている通りに、共通Vκ3−20Jκ1軽鎖を含むマウスを生成した。生殖細胞系列のユニバーサルVκ3−20Jκ1軽鎖可変ドメインのアミノ酸配列を、配列番号59に示す。
Vκ1−39Jκ5ヒスチジン改変ユニバーサル軽鎖マウス(HULC 1927およびHULC 1930)について、上記の実施例3で記載した戦略と同様の戦略を用いて、ヒスチジン置換を、Vκ3−20Jκ1ユニバーサル軽鎖のターゲッティングベクターへと導入し、このベクターからマウスを生成した。
手短には、ヒスチジン改変Vκ3−20Jκ1ユニバーサル軽鎖ターゲッティングベクターを生成するための戦略を、図14A〜14Dにまとめる。共通(ユニバーサル)軽鎖マウス(例えば、US2011/0195454A1において記載されている「ULCマウス」)のためのターゲッティングベクターを生成するために用いられるプラスミドであって、pBS+FRT−Ub−Hyg−FRT+マウスVκ3−7リーダー+ヒトVκ3−20Jκ1を含有するプラスミドを、部位特異的変異誘発(QuickChange Lightning Kit)により、図13に示される部位特異的変異誘発プライマーを用いて、CDR3領域内のQ105、Q106、Y107、およびS109、またはQ105、Q106、およびS109(図12のアラインメントを参照されたい)を、ヒスチジン残基で置きかえるように改変した(この操作ステップについては、図14Aを参照されたい)。結果として得られるベクター(H105/106/107/109およびH105/106/109)をさらに改変し、マウスIgκ定常領域、マウスエンハンサー、マウス3’側相同性アーム、およびSPECカセットを含むベクターへとライゲーションした(図14B)。さらなる改変は、5’側マウスアームを保有し、Frt−UB−NEO−Frtカセットを含むベクターへのライゲーションを包含した(図14B)。結果として得られるターゲッティングベクターを、マウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞へとエレクトロポレーションした(図14C〜14D)。
陽性のES細胞クローンは、内在性κ軽鎖遺伝子座へと挿入される、操作されたVκ3−20κJ1軽鎖領域に対して特異的なプローブを用いる、対立遺伝子アッセイ(Valenzuelaら)の改変型を用いることにより確認した。アッセイにおいて用いられるプライマーおよびプローブを、下記の表5に示し、配列表にも示し、プローブの位置を、図14C〜14Dに示す。
ターゲッティング構築物により導入されるNEO選択カセットは、ES細胞を、FLPを発現するプラスミドでトランスフェクトすることにより欠失させる(図14Cおよび14D)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPレコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることにより除去することもできる。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
上記で記載した標的ES細胞をドナーES細胞として用い、VELOCIMOUSE(登録商標)法により、8細胞期マウス胚へと導入する(例えば、米国特許第7,294,754号;およびPoueymirouら(2007年)、F0 generation mice that are essentially fully derived from the donor gene-targeted ES cells allowing immediate phenotypic analyses、Nature Biotech.、25巻(1号):91〜99頁を参照されたい)。配列に沿った1つまたは複数の位置において変異させたヒスチジン残基を含有する、操作されたヒト軽鎖遺伝子を独立に保有するVELOCIMICE(登録商標)を、上記で記載した標的ES細胞から作製する。
仔マウスを遺伝子型決定し、操作された、ヒスチジン改変ヒト軽鎖についてヘテロ接合性の仔マウスを、軽鎖の発現および発現させた抗体の結合能を特徴づけるために選択する。3カ所の(H105/106/109;「6183」)ヒスチジン改変または4カ所の(H105/105/108/111;「6181」)ヒスチジン改変を有するユニバーサル軽鎖遺伝子を特異的に含むマウスを遺伝子型決定するためのプライマーおよびプローブを、下記の表6に列挙し、配列表にも示す。本明細書では、ヒスチジン改変をそれらのユニバーサル軽鎖内に含有するマウスを、「HULC」マウス(ヒスチジンユニバーサル軽鎖マウス)と称する。
マウスを目的の抗原で免疫し、pH依存性結合を有する抗体を生成する能力について調べる。
(実施例5)
ヒスチジン置換したヒトユニバーサル軽鎖(HULC)を含むマウスの交配
本実施例は、本明細書に記載されているヒトHULCマウスのうちのいずれか1つと交配させて、多重の遺伝子改変免疫グロブリン遺伝子座を保有する、多重の遺伝子改変マウス系統を作製し得る、複数の他の遺伝子改変マウス系統について記載する。
内在性Igλノックアウト(KO)
操作された軽鎖遺伝子座の使用頻度を最適化するために、上記のHULC動物(例えば、Vκ1−39Jκ5またはVκ3−20Jκ1ヒスチジン置換したユニバーサル軽鎖を含む)のうちの任意の1つを、内在性λ軽鎖遺伝子座に欠失を含む別のマウスと交配させ得る。この様式において、得られる子孫は、それらの唯一の軽鎖として、上記の実施例3および4に記載されるとおりの再構成されたヒスチジン置換したヒト生殖細胞系列軽鎖領域を発現する。交配は、当技術分野で認められる標準技術によって、あるいは商業的な繁殖家(例えば、Jackson Laboratory)によって実施される。操作されたヒスチジン置換した軽鎖遺伝子座、および内在性λ軽鎖遺伝子座の欠失を有するマウス系統は、特有な軽鎖領域の存在および内在性マウスλ軽鎖の非存在についてスクリーニングされる。
ヒト化内在性重鎖遺伝子座
操作されたヒト生殖細胞系列軽鎖遺伝子座を有するマウス(HULCマウス)は、ヒト重鎖可変遺伝子の遺伝子座による内在性マウス重鎖可変遺伝子の遺伝子座の置換を含むマウスと交配させられる(US6,596,541およびUS8,502,018を参照;VELOCIMMUNE(登録商標)マウス、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.)。VELOCIMMUNE(登録商標)マウスは、マウスが抗原刺激に応じてヒト重鎖可変ドメインおよびマウス重鎖定常領域を含む抗体を生成するように、内在性マウス定常領域遺伝子座に作動可能に連結されたヒト重鎖可変領域を含むゲノムを含む。
内在性マウス重鎖可変領域遺伝子座のヒト重鎖可変領域遺伝子座による置きかえ、および内在性κ軽鎖遺伝子座内に、ヒスチジン置換した、単一の、再構成されたヒト軽鎖可変領域を保有するマウスを得る。目的の抗原で免疫すると、ヒスチジン置換した単一のヒト軽鎖(HULC;ヒト軽鎖可変ドメインおよびマウスC)を有する体細胞変異重鎖(ヒト重鎖可変ドメインおよびマウスC)を含有するリバースキメラ抗体が得られる。このようなマウスにおいて生成されるpH依存性ヒト抗体は、当技術分野で公知であるかまたは上記で記載した抗体の単離およびスクリーニング法を用いて同定する。抗体、例えば、pH感受性抗体を発現するB細胞の可変軽鎖領域および可変重鎖領域のヌクレオチド配列を同定し、好適な発現系で、可変重鎖領域および可変軽鎖領域のヌクレオチド配列を、ヒトCヌクレオチド配列およびヒトCヌクレオチド配列のそれぞれへと融合させることにより、完全ヒト抗体を作製する。
(実施例6)
ヒスチジン置換されたヒトユニバーサル軽鎖(HULC)とヒト重鎖可変ドメインとを含むマウスにおいて生成された抗体のpH依存性の結合
操作されたVκ1−39/Jκ5 ULC(1633)、または4つのヒスチジン置換(HULC1927)もしくは3つのヒスチジン置換(HULC1930)のいずれかを含むVκ1−39/Jκ5を保有するマウスを、内在性マウス重鎖可変領域遺伝子座のヒト可変領域遺伝子座による置きかえを含むマウスと交配させた(US6,596,541およびUS8,502,018参照、VELOCIMMUNE(登録商標)マウス、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.)。ヒト重鎖可変領域遺伝子座および操作されたULC(「ULC 1633ho/human heavy ho」と表示される)、4つのヒスチジン置換を含むVκ1−39/Jκ5(「HULC1927ho/human heavy ho」と表示される)、または3つのヒスチジン置換を含むVκ1−39/Jκ5(「HULC1930ho/human heavy ho」と表示される)のいずれかの両方についてホモ接合性のマウスを得た。
その後、上記の、軽鎖遺伝子座と重鎖遺伝子座の両方における改変についてホモ接合性である遺伝子操作マウスを、サイトカイン受容体(「抗原B」)を用いた免疫のために用いた。3匹のULC 1633ho/human heavy hoマウス、7匹のHULC1927ho/human heavy hoマウスおよび6匹のHULC1930ho/human heavy hoマウスを免疫のために用いた。
マウスを屠殺し、脾細胞を採取した。溶解によって赤血球を除去し、続いて採取した脾細胞をペレット化した。再懸濁した脾細胞を、抗原陽性B細胞の同定および単離を可能にし得る試薬のカクテルと一緒にインキュベートした。細胞をフローサイトメトリーによって分析した。IgG陽性B細胞、IgM陰性B細胞および抗原陽性B細胞の各々を選別し、384ウェルプレートの別々のウェルにまいた。個々のB細胞をPCRに供して抗原特異的な重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを増幅した。増幅された重鎖可変ドメインおよび軽鎖可変ドメインを、それぞれヒトIgG1重鎖定常領域および軽鎖定常領域を含有する抗体ベクターにクローニングした。同じB細胞由来の重鎖可変配列および軽鎖可変配列を有する精製された組換えプラスミドを共トランスフェクトし、CHO宿主細胞株において発現させた。
発現した抗体を、リアルタイム表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore 4000)を用いて、親和性スクリーニングにかけた。中性pH(pH7.4)および酸性pH(pH6.0)における、抗体の免疫原への結合についての動力学的結合パラメータ(例えば、k、k、K、t1/2など)を記録した。Biacore CM4センサーチップを、モノクローナルマウス抗ヒトFc抗体で誘導体化して、上清からの抗体を捕捉した。次いで、単一濃度(100nM)の免疫原を、抗体捕捉表面上に、30μl/分の流量で注入した。抗体−抗原間の会合を、1.5分間にわたりモニタリングし、次いで、抗原の、捕捉抗体からの解離を、2.5分間にわたりモニタリングした。動力学的会合速度定数(k)および解離速度定数(k)は、Biacore 4000 Evaluationソフトウェアversion 1.0を用い、データを処理して物質移動モデルによる1:1の結合にフィッティングすることにより、決定した。平衡解離定数(K)および解離半減期(t1/2)は、K(M)=k/k;およびt1/2(分)=ln2/(60×k)として、動力学速度定数から計算した。
Biacore結合体を、測定可能なKを有するあらゆる抗体と定義した。本実験では、pH依存性の結合体を、pH7.4におけるt1/2のpH6.0におけるt1/2に対する比が約2超であるあらゆる抗体と定義した。
以下の表7に示されている通り、1927HULCマウスおよび1930HULCマウスでは、1633ULCマウスと比較してpH依存性の抗原結合を提示する抗体の百分率が2〜3倍上昇した。
(実施例7)
2つのヒトVセグメントを含むマウスの生成および分析
(実施例7.1)
2つのヒトVセグメントを含むマウスを生成するためのターゲッティングベクターの構築
2つのヒトVκ遺伝子セグメント(例えば、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメント)を含有する2つの操作された軽鎖遺伝子座を構築した(図16B)。一方の操作された軽鎖遺伝子座は、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントを再構成されていない配置で含有するものであった(DLC−5J)。第二の操作された軽鎖遺伝子座は、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκ遺伝子セグメントを再構成されていない配置で含有するものであった(DLC−1J)。2つの追加的な操作された軽鎖遺伝子座の各々について、B細胞におけるヒト遺伝子セグメントのin vivoにおける再構成を可能にするために、組換えシグナル配列の3’側にヒト遺伝子セグメントを隣接させた。
DLC−1Jマウスの操作および生成。2つのヒトVκ遺伝子セグメント(Vκ1−39およびVκ3−20)および1つのヒトJκ遺伝子セグメント(Jκ5)を含む、あるいはDLC−1Jと称される軽鎖遺伝子座の生成を結果としてもたらす操作ステップを図17に示す。具体的には、ヒトVκ1−39配列およびヒトVκ3−20配列を、PCRによってBAC鋳型(Invitrogen)から増幅し、組換えシグナル配列(rss)およびヒトJκ5セグメントを含有する、増幅された配列と一緒に、UB−ハイグロマイシン選択カセットを含有するプラスミドに4方向ライゲーションによってクローニングした(図17A)。図17Bおよび図17Cに示されている通り5’側アームおよび3’側アームを結合させた。
結果として得られるターゲッティング構築物を、図16B(下の図;DLC−1J)に、白抜きの楕円の組換えシグナル配列(RSS)と共に示す。マウス配列(すなわち、内在性免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座の上流の配列および下流の配列)に作動可能に連結された、操作されたDLC−1J軽鎖遺伝子座の改変BAC DNAクローンを、2つのヒトVκ遺伝子セグメントを含有する操作された軽鎖遺伝子座内の配列に位置するプライマーを用いたPCRによって確認し、続いて、マウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞にエレクトロポレーションして(図17D)、2つのヒトVκ遺伝子セグメントのいずれかを発現するマウスを作製した。操作されたDLC−1J軽鎖遺伝子座を含有する陽性のES細胞クローンを、TAQMAN(商標)スクリーニングおよび操作されたDLC−1J軽鎖遺伝子座に特異的なプローブを用いる核型分析によって確認した。DLC−1J ES細胞のES細胞スクリーニングのために用いられるプライマーおよびプローブの配列を以下の表8に示し、配列表に含める。
次いで、確認されたES細胞クローンを、雌マウスへの移植に使用して、DLC−1J軽鎖遺伝子座を含み、マウスCκドメインと融合したヒト軽鎖可変ドメインを発現する同腹仔マウスを生じさせた。仔マウスの遺伝子型決定のために用いられるプライマーおよびプローブの配列を上記の表8に列挙する。挿入される、操作された配列の上流および下流の約100ヌクレオチドのマウス配列を含めた、操作されたDLC−1J遺伝子座を通した配列を図18に示し、配列番号82に記載する。
ターゲッティング構築物により導入されるFRTedネオマイシンカセットを除去するために、操作された軽鎖遺伝子座を保有するES細胞に、FLPを発現する構築物をトランスフェクトすることができる(図17Eを参照されたい)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることによって除去する。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
DLC−5Jマウスの操作および生成。2つのヒトVκ遺伝子セグメント(Vκ1−39およびVκ3−20)および5つのヒトJκ遺伝子セグメント(Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4およびJκ5)を含む、あるいはDLC−5Jと称される軽鎖遺伝子座を生成するために、5つのヒトJκの全てを含む、2000塩基対の増幅された配列を、図17B(中央)に示されている、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκを含むベクターにライゲーションした(図19Aを参照されたい)。その後の操作ステップは、図19Bに示されている通り、3’側アームおよび5’側アームの結合を包含した。
結果として得られるターゲッティング構築物を、図16B(上の図;DLC−5J)に、白抜きの楕円の組換えシグナル配列(RSS)と共に示す。マウス配列(すなわち、内在性免疫グロブリンκ軽鎖遺伝子座の上流の配列および下流の配列)に作動可能に連結された、操作されたDLC−5J軽鎖遺伝子座の改変BAC DNAクローンを、2つのヒトVκ遺伝子セグメントを含有する操作された軽鎖遺伝子座内の配列に位置するプライマーを用いるPCRによって確認し、続いて、マウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞(図19C)にエレクトロポレーションして、2つのヒトVκ遺伝子セグメントのいずれかを発現するマウスを作製した。操作されたDLC−5J軽鎖遺伝子座を含有する陽性のES細胞クローンを、TAQMAN(商標)スクリーニング、および操作されたDLC−5J軽鎖遺伝子座に特異的なプローブを用いる核型分析によって確認した。DLC−5J ES細胞のES細胞スクリーニングのために用いられるプライマーおよびプローブの配列を以下の表9に示し、配列表に含める。
次いで、確認されたES細胞クローンを雌マウスへの移植に使用して、DLC−5J軽鎖遺伝子座およびマウスCκドメインと融合したヒト軽鎖可変ドメインを発現する同腹仔マウスを生じさせた。仔マウスの遺伝子型決定のために用いられるプライマーおよびプローブの配列を上記の表9に列挙する。挿入される、操作された配列の上流および下流の約100ヌクレオチドのマウス配列を含めた、操作されたDLC−5J遺伝子座を通した配列を図20に示し、配列番号83に記載する。
ターゲッティング構築物により導入されるFRTedネオマイシンカセットを除去するために、操作された軽鎖遺伝子座を保有するES細胞に、FLPを発現する構築物をトランスフェクトすることができる(図19Dを参照されたい)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることによって除去する。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
(実施例7.2)
2つのヒトVセグメントを含むマウスの特徴づけ
フローサイトメトリー。DLCマウスにおけるB細胞集団およびB細胞の発生を脾細胞調製物および骨髄調製物のフローサイトメトリー分析によって検証した。2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(n=4)、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび1つのヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(n=4)および野生型マウス(n=4)から標準の方法を用いて細胞懸濁物を作製し、蛍光標識された抗体で染色した。
簡単に述べると、細胞1×10個を、抗マウスCD16/CD32(クローン2.4G2、BD Pharmigen)と一緒に氷上で10分にわたってインキュベートし、続いて、以下の抗体カクテルを用いて氷上で30分にわたって標識した:APC−H7とコンジュゲートした抗マウスCD19(クローン1D3、BD Pharmigen)、Pacific Blueとコンジュゲートした抗マウスCD3(クローン17A2、BioLegend)、FITCとコンジュゲートした抗マウスIgκ(クローン187.1、BD Pharmigen)または抗マウスCD43(クローン1B11、BioLegend)、PEとコンジュゲートした抗マウスIgλ(クローンRML−42、BioLegend)または抗マウスc−kit(クローン2B8、BioLegend)、PerCP−Cy5.5とコンジュゲートした抗マウスIgD(BioLegend)、PE−Cy7とコンジュゲートした抗マウスIgM(クローンII/41、eBioscience)、APCとコンジュゲートした抗マウスB220(クローンRA3−6B2、eBioscience)。染色後、細胞を洗浄し、2%ホルムアルデヒド中に固定した。LSRIIフローサイトメーターでデータの取得を実施し、FlowJo(Tree Star,Inc.)を用いて解析した。ゲーティング:総B細胞(CD19CD3)、IgκB細胞(IgκIgλCD19CD3)、IgλB細胞(IgκIgλCD19CD3)。骨髄コンパートメントについての結果を図21A〜23Bに示す。脾臓コンパートメントについての結果を図24A〜図27に示す。
本実施例において示されている通り、DLC−5Jマウスは、脾臓コンパートメントおよび骨髄コンパートメント内に正常なB細胞集団を明らかに示す(図21A〜27)。DLC−5Jマウスは、骨髄コンパートメント内に、野生型同腹仔マウスにおいて観察されるものと実質的に同じである未熟B細胞集団、成熟B細胞集団およびプレ/プロB細胞集団を明らかに示した。実際、DLC−5J遺伝子座は、内在性λ軽鎖遺伝子座と競合して、野生型マウスにおいて観察されるものと実質的に同じκ:λ比をもたらすことができた(図25B)。また、DLC−5Jマウスは、脾臓コンパートメントにおいて様々な段階(例えば、未熟、成熟、T1、T2、T3、辺縁帯前駆体、辺縁帯、濾胞−I、濾胞−IIなど)を経るB細胞の発達が、野生型マウスにおいて観察されるものと実質的に同じ様式で起こるので、正常な末梢B細胞への発生を明らかに示す(図26A〜27)。対照的に、DLC−1Jマウスは、より少ないB細胞の総数および操作されたκ軽鎖と比較して多くのλ軽鎖の使用を明らかに示した(データは示していない)。
二重軽鎖の発現。ホモ接合性のマウスにおける両方のヒトVκ遺伝子セグメントの発現を、定量的PCRアッセイを用いて解析した。簡単に述べると、野生型マウス、マウス重鎖およびκ軽鎖可変遺伝子座の対応するヒト重鎖およびκ軽鎖可変領域遺伝子座による置きかえについてホモ接合性のマウス(Hκ)、ならびに、2つのヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つのヒトJκ遺伝子セグメントのいずれか(DLC−5J)または1つのヒトJκ遺伝子セグメント(DLC−1J)を含有する操作されたκ軽鎖遺伝子座についてホモ接合性のマウスの骨髄および脾臓全体からCD19B細胞を精製した。相対的な発現をマウスCκ領域の発現に対して正規化した(群当たりn=3〜5のマウス)。結果を図28および図29に示す。
再構成されたヒトVκ3−20遺伝子セグメントまたはヒトVκ1−39遺伝子セグメントを含有する軽鎖の発現がDLC−5JマウスおよびDLC−1Jマウスの骨髄および脾臓の両方で検出された(図28および図29)。骨髄コンパートメントでは、DLCマウスの両方の系統におけるヒトVκ3−20由来軽鎖およびヒトVκ1−39由来軽鎖の両方の発現が、マウスVκ遺伝子セグメントおよびJκ遺伝子セグメントの対応するヒトVκ遺伝子セグメントおよびヒトJκ遺伝子セグメントによる置きかえを含むマウスと比較して有意に高かった(Hκ;図28)。ヒトVκ3−20由来軽鎖の発現はHκマウスにおける発現よりも約6倍(DLC−5J)〜15倍(DLC−1J)高く観察された。DLC−1Jマウスは、ヒトVκ3−20由来軽鎖に関してDLC−5Jマウスよりも約2倍高い発現を骨髄コンパートメントにおいて明らかに示した。ヒトVκ1−39由来軽鎖の発現はHκマウスにおける発現よりも約6倍(DLC−5J)〜13倍(DLC−1J)高く観察された。DLC−1Jマウスは、ヒトVκ1−39由来軽鎖に関してDLC−5Jマウスよりも約2倍高い発現を骨髄コンパートメントにおいて明らかに示した。
脾臓コンパートメントでは、DLCマウスの両方の系統におけるヒトVκ3−20由来軽鎖およびヒトVκ1−39由来軽鎖の両方の発現がHκマウスと比較して有意に高かった(図29)。ヒトVκ3−20由来軽鎖の発現はHκマウスにおける発現よりも約4倍(DLC−5J)および8倍(DLC−1J)高く観察された。DLC−1Jマウスは、脾臓コンパートメントにおいて、ヒトVκ3−20由来軽鎖に関してDLC−5Jマウスよりも約2倍高い発現を明らかに示した。ヒトVκ1−39由来軽鎖の発現は、Hκマウスにおける発現よりも約4倍(DLC−5J)〜5倍(DLC−1J)高く観察された。DLC−1Jマウスは、脾臓コンパートメントにおいて、ヒトVκ1−39由来軽鎖に関して、DLC−5Jマウスと比較して同様の発現を明らかに示した。
DLC−5JマウスにおけるヒトV/Jの使用。2つの再構成されていないヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つの再構成されていないヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)を、脾臓B細胞におけるヒトVκ/Jκ遺伝子セグメントの使用について逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)によって分析した。
簡単に述べると、ホモ接合性DLC−5Jマウス(n=3)および野生型マウス(n=2)から脾臓を採取し、すりガラススライドを用いて10%熱失活ウシ胎児血清を含有するRPMI1640(Sigma)10mL中にメッシュで濾して(meshed)、単一細胞懸濁物を作製した。遠心分離機(1200rpmで5分にわたって)を用いて脾細胞をペレット化し、赤血球をACK溶解緩衝液(GIBCO)5mLに3分にわたって溶解させた。脾細胞をPBS(Irvine Scientific)で希釈し、0.7μmの細胞濾過器で濾過し、再度遠心分離して細胞をペレット化し、続いてこれを1mLのPBSに再懸濁した。
AllPrep DNA/RNA mini kit(Qiagen)を製造者の仕様書に従って使用して、ペレット化した脾細胞からRNAを単離した。脾細胞RNAに対して、製造者の仕様書(Invitrogen)に従い、マウスCκ遺伝子に特異的なプライマーを用いて5’RACE(Rapid Amplification of cDNA ends)Systemを使用してRT−PCRを実施した。マウスCκ遺伝子に特異的なプライマーは、3’mIgκC RACE1(AAGAAGCACA CGACTGAGGC AC;配列番号90)およびmIgκC3’−1(CTCACTGGAT GGTGGGAAGA TGGA;配列番号91)であった。PCR産物をゲル精製し、pCR(登録商標)2.1−TOPO(登録商標)ベクター(TOPO(登録商標)TA Cloning(登録商標)Kit、Invitrogen)にクローニングし、ベクター内の、クローニング部位を挟む位置に配置されるM13フォワードプライマー(GTAAAACGAC GGCCAG;配列番号92)およびM13リバースプライマー(CAGGAAACAG CTATGAC;配列番号93)を用いて配列決定した。各脾臓試料由来の10のクローンについて配列決定した。配列を、IMGT/V−QUEST参照ディレクトリーセットからのマウス免疫グロブリンおよびヒト免疫グロブリンのセットと比較して、Vκ/Jκの使用を決定した。表10は、各脾細胞試料由来のRT−PCRクローンにおいて観察された、選択されたクローンについてのVκ/Jκ組合せを示す。表11は、DLC−5Jホモ接合性マウスから選択されたRT−PCRクローンのヒトVκ/ヒトJκ接合部およびヒトJκ/マウスCκ接合部のアミノ酸配列を示す。小文字は、可変領域のアミノ酸配列の変異または組換えの間のNおよび/もしくはP付加によって生じる非鋳型付加(non-template addition)を示す。
本実施例において示されている通り、マウスCκ遺伝子に作動可能に連結された、2つの再構成されていないヒトVκ遺伝子セグメントおよび5つの再構成されていないヒトJκ遺伝子セグメントについてホモ接合性のマウス(DLC−5J)は、両方のヒトVκ遺伝子セグメントを複数のヒトJκ遺伝子セグメントと産生性に組み換えて、限定された免疫グロブリン軽鎖レパートリーを産生することができる。表10に示されているDLC−5Jホモ接合性マウスにおける再構成の中で、Vκ1−39/Jκ2(1)、Vκ1−39/Jκ3(1)、Vκ3−20/Jκ1(7)、Vκ3−20/Jκ2(4)およびVκ3−20/Jκ3(1)について独特のヒトVκ/Jκ再構成が観察された。さらに、このような独特の再構成は、発生の間にヒトVκ遺伝子セグメントおよびヒトJκ遺伝子セグメントの変異および/または組換えのいずれかによって生じる、軽鎖(表11)CDR3領域内の独特のアミノ酸の存在による接合部多様性を明らかに示した。全ての再構成がマウスCκへの機能的なリードスルーを示した(表11)。
総合すると、これらのデータは、どちらも再構成することが可能である(例えば、1つまたは複数、および、一部の実施形態では、最大5つのヒトJ遺伝子セグメントと共に)2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの選択を示し、また、免疫グロブリン軽鎖のヒトVドメインをコードするように操作されたマウスは、全ての態様においてほぼ野生型であるB細胞の数および発生を有することを明らかに示す。このようなマウスは、コレクション内に存在する2つの可能性のあるヒトV遺伝子セグメントのうちの1つを有する免疫グロブリン軽鎖を有する抗体のコレクションを産生する。この抗体のコレクションは、マウスが抗原による攻撃に応答することによって産生され、リバースキメラ(ヒト可変/マウス定常)重鎖の多様性に関連する。
(実施例8)
2つのヒスチジン置換されたヒト軽鎖を含むマウスの生成および特徴づけ
(実施例8.1)
それぞれが4つのヒスチジン置換を含有する2つのVカッパセグメントを含むマウスの操作および生成
Vκ1−39 ULCマウスおよびVκ3−20 ULCマウスについて、上記の二重軽鎖遺伝子座にヒスチジン置換を導入した。簡単に述べると、図19A(下)に示されているDLC配列を、図30に示されているプライマーを用いて、部位特異的変異誘発にかけ、まずVκ1−39配列を改変し、その後、Vκ3−20配列を改変した。結果として得られた二重軽鎖配列は、生殖細胞系列配列に、105、106、108および111位においてヒスチジンが導入されたVκ1−39セグメント、生殖細胞系列配列に、105、106、107および109位においてヒスチジンが導入されたVκ3−20セグメント、ならびに5つのJκセグメント(Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4およびJκ5)の全てを含有した。その後の操作ステップは、FRT−UB−NEO−FRTカセットを保有する5’側アームならびにマウスIgκエンハンサーおよび定常領域を保有する3’側アームを結合させることを包含した。図31Aに示されている通り(組換えシグナル配列、RSSはこの図では省略している)、このターゲッティングベクターをマウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞にエレクトロポレーションした。標的ES細胞を、表1、5、8および9において上記の領域を検出するプライマーおよびプローブ(具体的には、1633h2、1635h2、neo、Jxn1−39/3−20、mIgKd2およびmIgKp15)、ならびに以下の表12に列挙されている2つの追加的なプライマーおよびプローブのセットを用いて、上記の対立遺伝子アッセイの改変型によってスクリーニングした。これらの2つの追加的なプライマーおよびプローブのセットの配列は配列表に含まれる。
次いで、確認されたES細胞クローンを雌マウスへの移植に使用して、2つの存在するVセグメント配列の各々において4つのヒスチジン改変を有するDLC−5J軽鎖遺伝子座を含み、マウスCκドメインと融合したヒト軽鎖可変ドメインを発現する同腹仔マウスを生じさせた。ES細胞スクリーニングのために用いるものと同じ配列のいくつかを、仔マウスの遺伝子型決定にも用いる。
ターゲッティング構築物により導入されるFRTedネオマイシンカセットを除去するために、操作された軽鎖遺伝子座を保有するES細胞に、FLPを発現する構築物(例えば、FLPo)をトランスフェクトすることができる(図31B参照、RSSはこの図では省いている)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることによって除去する。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
(実施例8.2)
それぞれが3つのヒスチジン置換を含有する2つのVカッパセグメントを含むマウスの操作および生成
3つのヒスチジン置換を二重軽鎖マウスのVκ1−39およびVκ3−20の各々に導入した。簡単に述べると、図32に示されているプライマーを用いて、図19A(下)に示されているDLC配列を部位特異的変異誘発にかけ、まずVκ1−39配列を改変し、その後、Vκ3−20配列を改変した。結果として得られた二重軽鎖配列は、生殖細胞系列配列に、106、108および111位においてヒスチジンが導入されたVκ1−39セグメント、生殖細胞系列配列に、105、106および109位においてヒスチジンが導入されたVκ3−20セグメント、ならびに5つのJκセグメント(Jκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4およびJκ5)の全てを含有した。その後の操作ステップは、FRT−UB−NEO−FRTカセットを保有する5’側アームならびにマウスIgκエンハンサーおよび定常領域を保有する3’側アームを結合させることを包含した。図33Aに示されている通り(この図ではRSSは省いている)、このターゲッティングベクターをマウスIgκ可変遺伝子座(κ可変遺伝子セグメントおよびκ接合遺伝子セグメントを含む)の欠失を含むES細胞にエレクトロポレーションした。標的ES細胞を、表1、5、8および9において上記の領域を検出するプライマーおよびプローブ(具体的には、1633h2、1635h2、neo、Jxn1−39/3−20、mIgKd2およびmIgKp15)、ならびに以下の表13に列挙されている2つの追加的なプライマーおよびプローブのセットを用いて、上記の対立遺伝子アッセイの改変型によってスクリーニングした。これらの2つの追加的なプライマーおよびプローブのセットの配列は配列表に含まれる。
次いで、確認されたES細胞クローンを雌マウスへの移植に使用して、2つの存在するVセグメント配列の各々において4つのヒスチジン改変を有するDLC−5J軽鎖遺伝子座を含み、マウスCκドメインと融合したヒト軽鎖可変ドメインを発現する同腹仔マウスを生じさせた。ES細胞スクリーニングのために用いるものと同じ配列のいくつかを、仔マウスの遺伝子型決定にも用いる。
ターゲッティング構築物により導入されるFRTedネオマイシンカセットを除去するために、操作された軽鎖遺伝子座を保有するES細胞に、FLPを発現する構築物(例えば、FLPo)をトランスフェクトすることができる(図33B参照、RSSはこの図では省いている)。必要に応じて、ネオマイシンカセットは、FLPリコンビナーゼを発現するマウス(例えば、US6,774,279)と交配させることによって除去する。必要に応じて、ネオマイシンカセットを、マウスに保持させる。
(実施例8.3)
ヒスチジン置換されたヒト二重軽鎖を含むマウスの交配
操作された、ヒスチジン置換されたヒト二重軽鎖遺伝子座を保有するマウスを、内在性λ軽鎖遺伝子座の欠失を含有するマウスと交配させて、それらの唯一の軽鎖として、二重軽鎖遺伝子座に由来する、操作された、ヒスチジン置換された軽鎖を発現する後代を生成する。
操作された、ヒスチジン置換されたヒト二重軽鎖遺伝子座を保有するマウスを、内在性マウス重鎖可変遺伝子座のヒト重鎖可変遺伝子座による置きかえを含有するマウスと交配させる(US6,596,541およびUS8,502,018を参照されたい;VELOCIMMUNE(登録商標)マウス、Regeneron Pharmaceuticals,Inc.)。
本明細書に記載されている交配と同様の交配を上記の実施例7に記載の二重軽鎖マウスに対して開始する。
これらの交配方法ならびにヒト可変軽鎖および重鎖領域からの完全ヒト抗体の生成のさらなる詳細は、上記の実施例5に記載されている。
(実施例8.4)
各々が3つのヒスチジン置換を含有する2つのVカッパセグメントを含むマウスから得た免疫グロブリン軽鎖におけるヒスチジン改変の検出
脾臓B細胞mRNA由来のVカッパアンプリコンを、逆転写酵素PCR(RT−PCR)およびハイスループットスクリーニングを使用して調製した。
簡単に述べると、それぞれが3つのヒスチジン置換を含有する(カッパ遺伝子座が図33に示されているマウス)2つのVカッパセグメント(Vκ1−39およびVκ3−20)と、内在性マウス重鎖とを含むヘテロ接合性マウス5匹から脾臓を採取し、ガラススライドを用いて1×PBS(Gibco)中にホモジナイズした。細胞を遠心分離機で(500×gで5分にわたって)ペレット化し、赤血球をACK溶解緩衝液(Gibco)に3分にわたって溶解させた。細胞を1×PBSで洗浄し、0.7μmの細胞濾過器を用いて濾過した。CD19に対するMACS磁気陽性選択(MACS magnetic positive selection)(Miltenyi Biotec)を用いて脾臓細胞からB細胞を単離した。RNeasy Plus kit(Qiagen)を用いてペレット化したB細胞から全RNAを単離した。Oligotex Direct mRNA mini kit(Qiagen)を用いてPolyA+mRNAを全RNAから単離した。
二本鎖cDNAを、SMARTer Pico cDNA Synthesis Kit(Clontech)を用い、5’RACEによって脾臓B細胞mRNAから調製した。Clontech逆転写酵素およびdNTPの代わりにInvitrogenのSuperscript IIおよびdNTPを用いた。免疫グロブリン軽鎖レパートリーをcDNAからIgK定常領域に特異的なプライマーおよびSMARTer 5’RACEプライマー(表14)を用いて増幅した。PCR産物を、QIAquick PCR Purification Kit(Qiagen)を用いて精製した(clean up)。第二ラウンドのPCRを、同じ5’RACEプライマーおよびIgK定常領域に特異的なネステッド3’プライマーを用いて行った(表15)。第二ラウンドPCR産物を、SizeSelect E−gel system(Invitrogen)を使用して精製した。第三のPCRを、454アダプターおよびバーコードを付加するプライマーを用いて実施した。第三ラウンドのPCR産物を、Agencourt AMPure XP Beadsを使用して精製した。精製されたPCR産物を、KAPA Library Quantification Kit(KAPA Biosystems)を用い、SYBR−qPCRによって定量した。プールしたライブラリーを、454 GS Junior Titanium Series Lib−A emPCR Kit(Roche Diagnostics)を用いたエマルジョンPCR(emPCR)およびRoche 454 GS Junior instrumentを製造者のプロトコールに従って用いた双方向的な配列決定にかけた。
バイオインフォマティクス解析のために、454配列読み取りを試料バーコード完全一致に基づいて選別し、品質に関してトリミングした。配列を、再構成されたIg配列とヒト生殖細胞系列VおよびJセグメントデータベースとのアラインメントに基づいて、igblast(NCBI、v2.2.25+)のローカルインストールを用いてアノテートした。同一のスコアを有する複数のベストヒットが検出された場合には、配列を不明瞭であると印をつけ、解析から除いた。perlスクリプトのセットを展開して結果を解析し、データをmysqlデータベースに記憶させる。カッパ軽鎖のCDR3領域を保存されたCコドンとFGXGモチーフとの間と定義した。
図34は、ヒト生殖細胞系列IGKV3−20配列(図34A)またはIGKV1−39配列(図34B)によってコードされるアミノ酸配列と、ヒスチジン改変されたDLC−5J(上記の通り、Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントを含む軽鎖可変遺伝子座を含み、各セグメントは3つのヒスチジン改変を有する)を含むマウスにおいて生成された産生性に再構成された抗体から得た例示的なVκ配列のアミノ酸翻訳とのアラインメントを表す。配列読み取りにより、大多数の産生性に再構成された軽鎖が、その生殖細胞系列CDR3に導入された少なくとも1つのヒスチジンを保持することが示された。いくつかの場合には、少なくとも1つのヒスチジン残基を保持するVκ3−20配列を含む、産生性に再構成されたヒト軽鎖の全てのうちの大多数において、それらの生殖細胞系列CDR3に導入された3つのヒスチジン改変の全てが保持される(図34Aを参照されたい)。いくつかの場合には、少なくとも1つのヒスチジン残基を保持するVκ1−39配列を含む、産生性に再構成されたヒト軽鎖では、軽鎖の約50%が、それらの生殖細胞系列CDR3に導入された3つのヒスチジンの全てを保持し(図34B、上のアラインメントを参照されたい)、軽鎖の約50%は、それらの生殖細胞系列CDR3に導入された3つのヒスチジンのうち2つを保持する(図34Bの下のアラインメントを参照されたい)。いくつかの場合には、Vセグメント配列の最後の位置にあるヒスチジンはV−J再構成に起因して失われ得る。
本明細書に開示されている本発明の非限定的な59個の実施形態が以下に提供される。
1.免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物であって、
各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、
遺伝子改変された非ヒト動物。
2.免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない、実施形態1に記載の動物。
3.前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、実施形態1に記載の動物。
4.前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、実施形態3に記載の動物。
5.前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、実施形態3に記載の動物。
6.免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む、実施形態1に記載の動物。
7.前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、実施形態6に記載の動物。
8.前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、実施形態7に記載の動物。
9.前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、実施形態7に記載の動物。
10.前記少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントが、内在性の前記免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に存在する、実施形態1に記載の動物。
11.前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、実施形態1に記載の動物。
12.各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、実施形態1に記載の動物。
13.前記置換が、CDR3コドン(複数可)においてである、実施形態12に記載の動物。
14.前記置換が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、実施形態13に記載の動物。
15.前記少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントが、2つのヒトV遺伝子セグメントである、実施形態1に記載の動物。
16.2つのヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、実施形態15に記載の動物。
17.齧歯類である、実施形態1に記載の動物。
18.ラットまたはマウスである、実施形態17に記載の齧歯類。
19.マウスである、実施形態18に記載の齧歯類。
20.前記少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、該抗体が該ヒトV遺伝子セグメントの少なくとも1つの前記ヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する、実施形態1に記載の動物。
21.目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、実施形態1に記載の動物。
22.t1/2の短縮を示す抗体の富化が少なくとも約2倍である、実施形態21に記載の動物。
23.免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、2つ以下のヒトV遺伝子セグメント、および1つまたは複数のヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物であって、
該2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該ヒトV遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、
遺伝子改変された非ヒト動物。
24.免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない、実施形態23に記載の動物。
25.前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、実施形態23に記載の動物。
26.前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、実施形態25に記載の動物。
27.前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、実施形態25に記載の動物。
28.免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む、実施形態23に記載の動物。
29.前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、実施形態28に記載の動物。
30.前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、実施形態29に記載の動物。
31.前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、実施形態29に記載の動物。
32.前記2つ以下のヒトV遺伝子セグメントおよび前記1つまたは複数のヒトJ遺伝子セグメントが、前記内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に存在する、実施形態23に記載の動物。
33.前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、実施形態23に記載の動物。
34.5つのヒトJκセグメントを含み、該5つのヒトJκセグメントが、ヒトJκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、実施形態23に記載の動物。
35.前記2つ以下のヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、実施形態23に記載の動物。
36.前記2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、実施形態23に記載の動物。
37.前記置換が、CDR3コドン(複数可)においてである、実施形態36に記載の動物。
38.前記置換が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、実施形態37に記載の動物。
39.前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、実施形態35に記載の動物。
40.前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、実施形態39に記載の動物。
41.前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、実施形態40に記載の動物。
42.前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、実施形態40に記載の動物。
43.前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、実施形態40に記載の動物。
44.前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、実施形態40に記載の動物。
45.齧歯類である、実施形態23に記載の動物。
46.ラットまたはマウスである、実施形態45に記載の齧歯類。
47.マウスである、実施形態46に記載の齧歯類。
48.前記2つ以下のヒトV遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、該抗体が、前記ヒトV遺伝子セグメントの少なくとも1つの前記ヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において、少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する、実施形態23に記載の動物。
49.目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体を生成する方法であって、
実施形態1に記載の動物を生成するステップと、
該動物を目的の抗原で免疫するステップと、
中性pHでは該目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは該目的の抗原への結合の低減を提示する抗体を選択するステップと
を含む方法。
50.抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、該集団内の全ての抗体が、
前記2つ以下のV遺伝子セグメントおよび前記1つまたは複数のJ遺伝子セグメントの再構成に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインであって、該2つ以下のヒトV遺伝子セグメントの各々が、前記対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含む、免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、
ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来するヒト重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖
とを含む、実施形態23に記載の動物。
51.目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、実施形態23に記載の動物。
52.t1/2の短縮を示す抗体の富化が少なくとも約2倍である、実施形態51に記載の動物。
53.遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製する方法であって、
該非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメント、およびJ遺伝子セグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、
少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域を、該免疫グロブリン軽鎖可変領域配列が免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結されるように該非ヒト動物の該ゲノムに配置するステップとを含み、
各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、
方法。
54.目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む前記非ヒト動物を結果としてもたらす、実施形態53に記載の方法。
55.前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、前記内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座にある、実施形態53に記載の方法。
56.前記動物が、齧歯類である、実施形態53に記載の方法。
57.前記齧歯類が、マウスまたはラットである、実施形態56に記載の方法。
58.前記少なくとも1つのヒトV遺伝子セグメントが、2つのヒトV遺伝子セグメントである、実施形態53に記載の方法。
59.前記2つのヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、実施形態58に記載の方法。
均等物
当業者は、日常的な程度の実験を用いて、本明細書に記載されている本発明の具体的な実施形態の多くの均等物を認識するか、または確認することが可能である。このような均等物は、以下の特許請求の範囲に包含されることを意図する。
本出願を通して引用される全ての非特許文献、特許出願、および特許の全内容は、参照によりそれらの全体において本明細書に組み込まれる。
(項目1)
免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列であって、
該2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、
組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目2)
各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目3)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目4)
前記非ヒト免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目3に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目5)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目6)
前記置換がCDR3コード配列内にある、項目2に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目7)
前記置換が3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、項目6に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目8)
2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含む、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目9)
前記2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目8に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目10)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目9に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目11)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目10に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目12)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目13)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目14)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目15)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目11に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目16)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントが、Jκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目1に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列。
(項目17)
項目1から16までのいずれか一項に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目18)
免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目19)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目20)
免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目19に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目21)
免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメントおよびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目22)
前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目21に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目23)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目22に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目24)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目22に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目25)
齧歯類である、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目26)
前記齧歯類が、ラットまたはマウスである、項目25に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目27)
前記齧歯類が、マウスである、項目26に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目28)
、前記少なくとも2つのヒトV遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、該抗体が、該ヒトV遺伝子セグメントの少なくとも1つの前記ヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目29)
抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、該集団内の全ての抗体が、
前記少なくとも2つのV遺伝子セグメント、および前記1つまたは複数のJ遺伝子セグメントの再構成に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、
ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来するヒト重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖とを含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目30)
目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも約2倍、少なくとも約3倍、少なくとも約4倍、少なくとも約5倍、少なくとも約10倍、少なくとも約15倍、少なくとも約20倍、少なくとも約25倍、または少なくとも約30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、項目17に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
(項目31)
1/2の短縮を示す抗体の富化が少なくとも約2倍である、項目30に記載の動物。
(項目32)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体を生成する方法であって、
項目17のいずれか一項に記載の動物を目的の抗原で免疫するステップと、
中性pHでは、該目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは、該目的の抗原への結合の低減を提示するB細胞または結合タンパク質を選択するステップと
を含む方法。
(項目33)
遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製する方法であって、
該非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖V遺伝子セグメントおよびJ遺伝子セグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、
少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域を、免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結されるように該非ヒト動物の該ゲノムに配置するステップであって、
各ヒトV遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であるステップと
を含む方法。
(項目34)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む前記非ヒト動物を結果としてもたらす、項目33に記載の方法。
(項目35)
前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、前記内在性非ヒト免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目33に記載の方法。
(項目36)
前記動物が、齧歯類である、項目35に記載の方法。
(項目37)
前記齧歯類がマウスまたはラットである、項目36に記載の方法。
(項目38)
前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含む、項目33に記載の方法。
(項目39)
前記2つのヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目39に記載の方法。
(項目41)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目40に記載の方法。
(項目42)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目43)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目44)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目45)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目41に記載の方法。
(項目46)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントがJκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目33に記載の方法。
(項目47)
項目1から16までのいずれか一項に記載の組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をそのゲノム内に含む、単離された細胞。
(項目48)
免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性V遺伝子セグメントを含まない、項目47に記載の単離された細胞。
(項目49)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、項目47に記載の単離された細胞。
(項目50)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、項目49に記載の単離された細胞。
(項目51)
免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトV遺伝子セグメント、ヒトD遺伝子セグメント、およびヒトJ遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む、免疫グロブリン重鎖遺伝子座をそのゲノム内にさらに含む、項目47に記載の単離された細胞。
(項目52)
前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目51に記載の単離された細胞。
(項目53)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、項目52に記載の単離された細胞。
(項目54)
前記非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性非ヒト免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、項目52に記載の単離された細胞。
(項目55)
齧歯類細胞である、項目47に記載の単離された細胞。
(項目56)
前記齧歯類が、ラットまたはマウスである、項目55に記載の単離された細胞。
(項目57)
前記齧歯類が、マウスである、項目55に記載の単離された細胞。
(項目58)
項目17から31までのいずれか一項に記載の非ヒト動物に由来する細胞または組織。
(項目59)
胚性幹細胞またはB細胞である、項目58に記載の細胞。
(項目60)
項目33から46までのいずれか一項に従って作製された非ヒト動物に由来する細胞または組織。
(項目61)
胚性幹細胞またはB細胞である、項目60に記載の細胞。
(項目62)
5’側マウス相同性アーム、少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含むヒト可変領域核酸配列、ならびに3’側マウス相同性アームを含むターゲッティングベクターであって、
該2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
該少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であり、
再構成されていないヒトV遺伝子セグメントの各々が、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列およびヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに作動可能に連結されており、
該相同性アームにより、該ベクターが、内在性マウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に向かい、それにより該ヒト可変領域核酸配列が、内在性マウス軽鎖定常領域配列に作動可能に連結される、
ターゲッティングベクター。
(項目63)
前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目64)
各ヒトV遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目65)
前記置換がCDR3コード配列内にある、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目66)
前記置換が3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、項目64に記載のターゲッティングベクター。
(項目67)
2つ以下のヒトV遺伝子セグメントを含む、項目61に記載のターゲッティングベクター。
(項目68)
2つのヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目67に記載のターゲッティングベクター。
(項目69)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、対応するヒト生殖細胞系列V遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目68に記載のターゲッティングベクター。
(項目70)
前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、項目69に記載のターゲッティングベクター。
(項目71)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目72)
前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目73)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目74)
前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、項目70に記載のターゲッティングベクター。
(項目75)
5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントが、Jκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、項目62に記載のターゲッティングベクター。
(項目76)
項目32に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。
(項目77)
項目76に記載の結合タンパク質の免疫グロブリン軽鎖の可変ドメインをコードするヌクレオチド配列を含む核酸。
(項目78)
項目77に記載の核酸を含む宿主細胞。
(項目79)
項目32に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示すB細胞。
(項目80)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質を生成する方法であって、
(i)第一の抗体の重鎖可変ドメインを含む第一の免疫グロブリン重鎖であって、該第一の抗体が、
(a)中性pHで該目的の抗原に所望の親和性で結合し、
(b)再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物において生成され、
(c)該少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされる軽鎖成分を含む、
第一の免疫グロブリン重鎖
(ii)
(a)該第一の抗体の該軽鎖成分をコードする該少なくとも2つのヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのJ遺伝子セグメントのうちの1つに由来し、
(b)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変されている、
免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列によってコードされる軽鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン軽鎖
を細胞で共発現させるステップと、
中性pHでは該目的の抗原に対する所望の親和性を保持し、酸性pHでは該目的の抗原に対する結合の低減を提示する、該第一の免疫グロブリン重鎖および該免疫グロブリン軽鎖を含む該細胞において発現する第二の抗体を選択するステップと
を含む方法。
(項目81)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含む、項目80に記載の方法。
(項目82)
前記2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目81に記載の方法。
(項目83)
前記第二の抗体が、完全ヒト重鎖および完全ヒト軽鎖を含む、項目80に記載の方法。
(項目84)
前記免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列が、前記生殖細胞系列核酸配列によってコードされない体細胞変異をコードする少なくとも1つのコドンをさらに含む、項目80に記載の方法。
(項目85)
前記第二の抗体が、第一の完全ヒト免疫グロブリン重鎖および完全ヒト免疫グロブリン軽鎖を含む、項目84に記載の方法。
(項目86)
項目80に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。
(項目87)
目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質を生成する方法であって、
(i)中性pHで第一の目的の抗原に所望の親和性で結合する第一の抗体の第一の重鎖可変ドメインを含む第一の免疫グロブリン重鎖、
(ii)中性pHで第二の目的の抗原に所望の親和性で結合する第二の抗体の第二の重鎖可変ドメインを含む第二の免疫グロブリン重鎖であって、
該第一の抗体および第二の抗体が、
(a)再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能である、少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJ遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列をその生殖細胞系列内に含む遺伝子改変された非ヒト動物において生成され、
(c)該少なくとも2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのヒトJ遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされる同じ軽鎖成分を含む、
第一の免疫グロブリン重鎖および第二の免疫グロブリン重鎖、
(iii)
(a)該第一の抗体および第二の抗体の該軽鎖成分をコードする該少なくとも2つのヒトV遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つのJ遺伝子セグメントのうちの1つに由来し、
(b)少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含むように改変されている、
免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列によってコードされる軽鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン軽鎖
を細胞で共発現させるステップと、
中性pHでは該目的の抗原に対する所望の親和性を保持し、酸性pHでは該目的の抗原に対する結合の低減を提示する、該第一の免疫グロブリン重鎖および該免疫グロブリン軽鎖を含む該細胞において発現する第三の抗体を選択するステップと
を含む方法。
(項目88)
前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、2つ以下の、再構成されていないヒトV遺伝子セグメントを含む、項目87に記載の方法。
(項目89)
前記2つの再構成されていないヒトV遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントである、項目88に記載の方法。
(項目90)
前記第三の抗体が、完全ヒト重鎖および完全ヒト軽鎖を含む、項目87に記載の方法。
(項目91)
前記免疫グロブリン軽鎖ヌクレオチド配列が、前記生殖細胞系列核酸配列によってコードされない体細胞変異をコードする少なくとも1つのコドンをさらに含む、項目87に記載の方法。
(項目92)
前記第三の抗体が、第一の完全ヒト免疫グロブリン重鎖および完全ヒト免疫グロブリン軽鎖を含む、項目91に記載の方法。
(項目93)
項目87に記載の方法に従って生成される、目的の抗原へのpH依存性の結合を示す結合タンパク質。

Claims (39)

  1. 免疫グロブリン軽鎖定常領域配列に作動可能に連結された、2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列を含む核酸をその生殖細胞系列内に含む、遺伝子改変された非ヒト動物であって、
    該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントであり、
    該Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンのヒスチジンコドンによる置換を含み、
    該Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントならびに該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、該少なくとも1つのヒスチジンコドンによってコードされる少なくとも1つのヒスチジンを含む抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であり、
    該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされており、
    該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされており、
    該非ヒト動物は齧歯類である、遺伝子改変された非ヒト動物。
  2. 免疫グロブリン軽鎖が形成されるように再構成することが可能な内在性VL遺伝子セグメントを含まない、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  3. 前記組換え免疫グロブリン軽鎖核酸配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  4. 前記免疫グロブリン軽鎖定常領域配列が、内在性免疫グロブリン軽鎖定常領域配列である、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  5. 免疫グロブリン重鎖定常領域配列に作動可能に連結された、ヒトVH遺伝子セグメント、ヒトDH遺伝子セグメントおよびヒトJH遺伝子セグメントを含む、再構成されていない免疫グロブリン重鎖可変領域配列を含む免疫グロブリン重鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内にさらに含む、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  6. 前記免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、齧歯類免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  7. 前記齧歯類免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、マウス配列またはラット配列である、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  8. 前記齧歯類免疫グロブリン重鎖定常領域配列が、内在性齧歯類免疫グロブリン重鎖定常領域配列である、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  9. 前記齧歯類が、ラットまたはマウスである、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  10. 前記齧歯類が、マウスである、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  11. 記2つのヒトVL遺伝子セグメントのうちの1つによってコードされるアミノ酸配列を含む抗体を発現し、該抗体が、該ヒトVL遺伝子セグメントの少なくとも1つの前記ヒスチジンコドンによってコードされるアミノ酸位置において少なくとも1つのヒスチジン残基を保持する、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  12. 抗原に応答する抗原特異的抗体の集団を発現し、該集団内の全ての抗体が、
    記2つのVL遺伝子セグメント、および前記1つまたは複数のJL遺伝子セグメントの再構成に由来する免疫グロブリン軽鎖可変ドメインと、
    ヒト重鎖Vセグメント、ヒト重鎖Dセグメント、およびヒト重鎖Jセグメントのレパートリーに由来するヒト重鎖可変ドメインを含む免疫グロブリン重鎖と
    を含む、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  13. 目的の抗原に応答するB細胞集団であって、中性pHと比較して、酸性pHにおける解離半減期(t1/2)が少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、少なくとも5倍、少なくとも10倍、少なくとも15倍、少なくとも20倍、少なくとも25倍、または少なくとも30倍の短縮を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む、請求項に記載の遺伝子改変された非ヒト動物。
  14. t1/2の短縮を示す抗体の富化が少なくとも2倍である、請求項13に記載の動物。
  15. 目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体を生成する方法であって、
    請求項14のいずれか一項に記載の動物を目的の抗原で免疫するステップと、
    中性pHでは、該目的の抗原に所望の親和性で結合するが、酸性pHでは、該目的の抗原への結合の低減を提示するB細胞または結合タンパク質を選択するステップと
    を含む方法。
  16. 遺伝子改変された免疫グロブリン軽鎖遺伝子座をその生殖細胞系列内に含む非ヒト動物を作製する方法であって、該方法は、
    該非ヒト動物のゲノムを改変して、免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内の、内在性免疫グロブリン軽鎖VL遺伝子セグメントおよびJL遺伝子セグメントを欠失させるか、または非機能的にするステップと、
    つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含む免疫グロブリン軽鎖可変領域を、免疫グロブリン定常領域配列に作動可能に連結されるように該非ヒト動物の該ゲノムに配置するステップであって、
    該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントであり、
    該Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
    Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントならびに少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であるステップと
    を含み、該非ヒト動物が齧歯類であり、
    該Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントならびに該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、該少なくとも1つのヒスチジンコドンによってコードされる少なくとも1つのヒスチジンを含み、
    該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされており、
    該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされている、方法。
  17. 目的の抗原へのpH依存性の結合を示す抗体が富化されたB細胞集団を含む前記非ヒト動物を結果としてもたらす、請求項16に記載の方法。
  18. 前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、前記内在性齧歯類免疫グロブリン軽鎖遺伝子座内にある、請求項16に記載の方法。
  19. 前記齧歯類がマウスまたはラットである、請求項16に記載の方法。
  20. 前記免疫グロブリン軽鎖可変領域が、2つ以下のヒトVL遺伝子セグメントを含む、請求項16に記載の方法。
  21. 前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、請求項20に記載の方法。
  22. 前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項21に記載の方法。
  23. 前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項21に記載の方法。
  24. 前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項21に記載の方法。
  25. 前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107、および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項21に記載の方法。
  26. 5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントがJκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、請求項16に記載の方法。
  27. 請求項から14までのいずれか一項に記載の非ヒト動物に由来する胚性幹細胞
  28. 請求項16から26までのいずれか一項に従って作製された非ヒト動物に由来する胚性幹細胞
  29. 5’側マウス相同性アーム2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントを含むヒト可変領域核酸配列、ならびに3’側マウス相同性アームを含むターゲッティングベクターであって、
    該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントが、ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントであり、
    該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントのうちの少なくとも1つが、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメントによってコードされない少なくとも1つのヒスチジンコドンを含み、
    該2つの再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントおよび該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、再構成することが可能であり、抗体のヒト軽鎖可変ドメインをコードすることが可能であり、
    再構成されていないヒトVL遺伝子セグメントの各々が、ヒトリーダー配列またはマウスリーダー配列およびヒトプロモーターまたはマウスプロモーターに作動可能に連結されており、
    該相同性アームにより、該ベクターが、内在性マウス免疫グロブリン軽鎖遺伝子座に向かい、それにより該ヒト可変領域核酸配列が、内在性マウス軽鎖定常領域配列に作動可能に連結され
    該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子の各々が、対応するヒト生殖細胞系列VL遺伝子セグメント配列によってコードされる少なくとも1つの非ヒスチジンコドンの該ヒスチジンコドンによる置換を含み、
    該Vκ1−39遺伝子セグメントおよびVκ3−20遺伝子セグメントならびに該少なくとも1つの再構成されていないヒトJL遺伝子セグメントが、該少なくとも1つのヒスチジンコドンによってコードされる少なくとも1つのヒスチジンを含み、
    該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされており、
    該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの該非ヒスチジンコドンの置換が、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位のいずれかにおいてヒスチジンを発現するようにデザインされている、
    ターゲッティングベクター。
  30. 前記免疫グロブリン軽鎖定常領域がCκ領域である、請求項9に記載のターゲッティングベクター。
  31. 前記置換がCDR3コード配列内にある、請求項29に記載のターゲッティングベクター。
  32. 前記置換が3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換である、請求項29に記載のターゲッティングベクター。
  33. 2つ以下のヒトVL遺伝子セグメントを含む、請求項9に記載のターゲッティングベクター。
  34. 前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントおよびヒトVκ3−20遺伝子セグメントの各々が、3つまたは4つの非ヒスチジンコドンの前記ヒスチジンコドンによる置換を含む、請求項33に記載のターゲッティングベクター。
  35. 前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項34に記載のターゲッティングベクター。
  36. 前記置換が、前記ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ1−39遺伝子セグメントの105、106、108および111位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項34に記載のターゲッティングベクター。
  37. 前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの3つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項34に記載のターゲッティングベクター。
  38. 前記置換が、前記ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの4つの非ヒスチジンコドンの置換であり、該ヒトVκ3−20遺伝子セグメントの105、106、107および109位においてヒスチジンを発現するようにデザインされている、請求項34に記載のターゲッティングベクター。
  39. 5つのヒトJκ遺伝子セグメントを含み、該5つのヒトJκ遺伝子セグメントが、Jκ1セグメント、Jκ2セグメント、Jκ3セグメント、Jκ4セグメント、およびJκ5セグメントである、請求項9に記載のターゲッティングベクター。
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