JP6644717B2 - 異種ポリペプチドを分泌させるための方法及び組成物 - Google Patents

異種ポリペプチドを分泌させるための方法及び組成物 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2014年3月14日出願の米国特許出願第61/953,629号、及び2015年1月26日出願の米国特許出願第62/107,981号、及び2015年1月27日出願の米国特許出願第62/108,476号の優先権を主張し、これらの内容はその全体が参照として本明細書中に援用される。
配列表
本出願は、配列表を含み、この配列表はASCII形式でオンライン提出されており、その全体が本明細書により参照として援用される。本ASCIIコピーは、2015年3月12日に、P5804R1−WO_SL.txtというファイル名で作成されており、ファイルサイズは21,971バイトである。
発明の分野
本発明は、概して、分子生物学及びタンパク質工学の分野に関する。より詳細には、本発明は、細菌から異種ポリペプチドを分泌させるためのシグナルペプチドに関する。本発明はまた、原核生物により産生された組換えポリペプチド及びその使用にも関する。
近年、異種ポリペプチド、例えば抗体を、様々な障害及び疾患の診断及び治療薬として利用する見込みが高まってきている。多くの研究及び臨床用途で、大量の機能性ポリペプチドが必要とされ、したがって、ポリペプチド製造用のスケールアップした、それでいて経済的なシステムが求められている。特に有用であるのは、E.coli(大腸菌)またはB.subtilisなどの原核生物から酵母菌、植物、昆虫細胞、及び哺乳類細胞にいたるまで、多岐にわたる発現宿主を用いた抗体の遺伝子組換え産生である。Kipriyanov and Little(1999)Mol. Biotech. 12:173−201。
他のポリペプチド産生系と比較して、細菌、特にE.coliは、特有の利点を多く提供する。使用される原材料(すなわち細菌細胞)は安価かつ培養が容易であり、したがって、製品原価が安くなる。原核生物宿主は、例えば、哺乳類細胞よりもずっと速く成長し、遺伝子操作の分析をより迅速に行うことができる。一世代の時間がより短く、またスケールアップが容易であることも、細菌発酵を大量タンパク質製造のためのより魅力的な手段にしている。E.coliをはじめとする多くの細菌種のゲノム構造及び生物活性が、十分に研究されてきており、広範囲にわたり適切なベクターを利用することができるので、所望の抗体をより都合よく発現させることができる。真核生物と比較して、製造プロセスに関わる工程は少なく、そのような工程として組換え遺伝子の操作、宿主への複数のコピーの安定した形質転換、発現誘導、及び産物の特性決定が挙げられる。Pluckthun and Pack(1997)Immunotech 3:83−105。
細菌中で組換えポリペプチドを作るのに様々なアプローチが用いられてきた。組換えタンパク質は、細胞質で発現した封入体の再折り畳みを通じて、または発現に続いての細菌ペリプラズムへの分泌を通じて、いずれかにより細菌から得ることができる。分泌と再折り畳みのどちらを選択するかは、一般に、複数の考慮事項から導かれる。通常、分泌の方が速く、抗体産生にはより一般的に用いられる戦略である。Kipriyanov及びittle(1999)、上記。しかしながら、E.coliの分泌及び再折り畳み能力は、他の発現宿主よりも低いレベルに限られることが多い。
原核生物系での抗体発現は、様々な規模で行うことができる。E.coliでの抗体産生の総説については、Pluckthun and Pack(1997)Immunotech 3:83−105;Pluckthun et al.(1996)in ANTIBODY ENGINEERING:A PRACTICAL APPROACH,pp203−252(Oxford Press);Pluckthun(1994)in HANDBOOK OF EXP PHARMCOL VOL 3:THE PHARMCOL OF MONOCLONAL ANTIBODIES,pp269−315(ed. M. Rosenberg and G.P. Moore;Springer−Verlag,Berlin)を参照のこと。
多くの生物学アッセイ(X線結晶構造解析など)及び臨床用途(タンパク質療法など)が大量のタンパク質を必要としている。したがって、適切に構築された、溶解性かつ機能性の異種ポリペプチド、例えば抗体を産生する、高収率のただし簡潔なシステムが必要とされている。
本明細書中引用される参照文献は、特許出願及び公報も含めて、全て、それらの全体が参照として援用される。
本発明は、抗体などの異種タンパク質の産生を増加させる新規手段を提供する。異種タンパク質(例えば、抗体)の高レベル産生手段としてペリプラズム分泌を利用することは、頻繁に遭遇する複数の問題によって制限される可能性がある。第一に、目的のタンパク質の分泌効率が低い可能性がある。第二に、多くの場合、前駆体が成熟タンパク質になるプロセシングが不十分である。第三に、過剰発現した異種タンパク質は、不適切に折り畳まれるか、凝集して不溶性封入体になるか、またはE.coliプロテアーゼによりタンパク質分解を受けることが多い。第四に、抗体は、2つの異なるポリペプチド、重鎖及び軽鎖からなる複雑な多量体タンパク質であり、これらがペリプラズムに搬出されて、適切に折り畳まれて、適切なジスルフィド結合を形成しなければならない。このタンパク質の折り畳み及び分泌の複雑さが、E.coliでの抗体製造に困難さを加えている。E.coliの分泌及び再折り畳み能力は、他の発現宿主よりも低いレベルに限られることが多い。TIR最適化は、より効率的なタンパク質分泌をもたらすのに有用であることが示されているものの、他のアプローチは、E.coliでの異種タンパク質分泌を常法的に改善することが示されていない。例えば、シグナルタンパク質の最適化は、ペリプラズム空間への組換えシクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ(CGTアーゼ)分泌を低下させることが示された。Jonet et al.,J Mol Microbiol Biotechnol(2012);22:48−58。
本研究において、本発明者らは、シグナルペプチドの平均疎水性を上昇させると、E.coliペリプラズムへの溶解性抗体の分泌が増加したことを実証する。平均疎水性の上昇した変異型シグナルペプチドを開発して、本発明者らは、平均疎水性の上昇したシグナルペプチド変異体を用いると、溶解性抗体のペリプラズム分泌が増加し、平均疎水性の低下したシグナルペプチド変異体を用いると、溶解性抗体のペリプラズム分泌が減少したことを実証した。
1つの態様において、提供されるのは、E.coli宿主細胞からの抗体重鎖及び/または抗体軽鎖分泌を増加させる方法であり、本方法は、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第一シグナルペプチドをコードする第一ポリヌクレオチドであって、このシグナルペプチドの平均疎水性は、約0.5超である、第一ポリヌクレオチド;及び/または(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第二シグナルペプチドをコードする第二ポリヌクレオチドであって、この第二シグナルペプチドの平均疎水性は約0.5超である、第二ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドを含み、そうすることにより宿主細胞での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する、E.coli宿主細胞を培養することを含む。
1つの態様において、提供されるのは、E.coli宿主細胞から抗体重鎖及び/または抗体軽鎖を作る方法であり、本方法は、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第一シグナルペプチドをコードする第一ポリヌクレオチドであって、このシグナルペプチドの平均疎水性は、約0.5超である、第一ポリヌクレオチド;及び/または(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第二シグナルペプチドをコードする第二ポリヌクレオチドであって、この第二シグナルペプチドの平均疎水性は約0.5超である、第二ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドを含み、そうすることにより宿主細胞での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する、E.coli宿主細胞を培養することを含む。いくつかの実施形態において、本方法は、さらに、宿主細胞培養物から異種ポリペプチドを回収することを含む。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、宿主細胞培養培地から回収される。いくつかの実施形態において、本方法は、回収された異種ポリペプチドを、薬学上許容される担体、賦形剤、または担体と組み合わせて、異種ポリペプチドを含む医薬製剤を調剤することを含む。
1つの態様において、提供されるのは、E.coli宿主細胞から抗体重鎖及び/または抗体軽鎖を作る方法であり、本方法は、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第一シグナルペプチドをコードする第一ポリヌクレオチドであって、このシグナルペプチドの平均疎水性は、約0.5超である、第一ポリヌクレオチド;及び/または(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第二シグナルペプチドをコードする第二ポリヌクレオチドであって、この第二シグナルペプチドの平均疎水性は約0.5超である、第二ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドを含み、そうすることにより宿主細胞での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する、E.coli宿主細胞を培養することを含む。
1つの態様において、提供されるのは、E.coli宿主細胞から抗体重鎖及び/または抗体軽鎖を移行させる方法であり、本方法は、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第一シグナルペプチドをコードする第一ポリヌクレオチドであって、このシグナルペプチドの平均疎水性は、約0.5超である、第一ポリヌクレオチド;及び/または(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第二シグナルペプチドをコードする第二ポリヌクレオチドであって、この第二シグナルペプチドの平均疎水性は約0.5超である、第二ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドを含み、そうすることにより宿主細胞での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する、E.coli宿主細胞を培養することを含む。
いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.6超である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.7超である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.6超である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.7超である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチド及び第二シグナルペプチドの平均疎水性は、同様である(例えば、ほぼ等しい)。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチド及び第二シグナルペプチドの平均疎水性は、異なる。
いくつかの実施形態において、第一及び/または第二シグナルペプチドは、変異型共翻訳シグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第一及び/または第二シグナルペプチドは、変異型DsbAシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、変異型DsbAシグナルペプチドは、残基L11に変異を有し、変異型DsbAシグナルペプチドは、配列番号3の野生型DsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、L11IまたはS18Yである。いくつかの実施形態において、変異型DsbAシグナルペプチドは、配列番号13または15の配列を含む。
いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、Sfmcシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドは、野生型SfmcシグナルペプチドのTIR強度とは異なるTIR強度を有する。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドの相対翻訳強度(TIR強度とも呼ぶ)は、約2、約3、約4、約5、約6、約7、またはそれ以上、例えば約8、約9、またはそれ以上である。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドの相対翻訳強度は、1〜3、2〜4、3〜5、4〜6、5〜7、6〜8である。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドの相対翻訳強度は、2〜5、3〜7、または4〜8である。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTである。いくつかの実施形態において、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTシグナルペプチドは、野生型FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTシグナルペプチドの相対翻訳強度とは異なる相対翻訳強度を有する。いくつかの実施形態において、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTシグナルペプチドのTIR強度は、約2、約3、約4、約5、約6、約7、またはそれ以上、例えば約8、約9、またはそれ以上である。いくつかの実施形態において、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTシグナルペプチドの相対翻訳強度は、1〜3、2〜4、3〜5、4〜6、5〜7、6〜8である。いくつかの実施形態において、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、またはTorTシグナルペプチドの相対翻訳強度は、2〜5、3〜7、または4〜8である。
いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、Sfmcではない。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、TorTではない。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、及びTorTのいずれか1つでもいずれか複数でもない。
いくつかの実施形態において、第一及び/または第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約1、約2、約3、約4、約5、約6、約7、または約8である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの相対翻訳強度は約5であり、第二シグナル配列の相対翻訳強度は約8である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの相対翻訳強度は約8であり、第二シグナル配列の相対翻訳強度は約5である。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドの相対翻訳強度は、1〜3、2〜4、3〜5、4〜6、5〜7、6〜8である。いくつかの実施形態において、Sfmcシグナルペプチドの相対翻訳強度は、2〜5、3〜7、または4〜8である。
いくつかの実施形態において、宿主細胞中のポリヌクレオチドは、さらに、プロモーターを含む。いくつかの実施形態において、プロモーターは、phoA、tac、lpp、lac−lpp、lac、ara、及びT7プロモーターからなる群より選択される原核生物プロモーターである。
いくつかの実施形態において、E.coli宿主細胞は、内因性プロテアーゼ活性が欠損している株の細胞である。いくつかの実施形態において、E.coliの遺伝子型は、degP遺伝子及びprc遺伝子を欠いており、突然変異spr遺伝子を抱えている。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、さらに、DsbA、DsbC、DsbG、及びFkpAからなる群より選択される少なくとも1種の原核生物ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、DsbA及びDsbCの両方をコードする。
いくつかの実施形態において、本方法は、さらに、宿主細胞培養物から抗体を回収することを含む。いくつかの実施形態において、抗体は、宿主細胞培養培地から回収される。いくつかの実施形態において、本方法は、さらに、回収した抗体を、薬学上許容される担体、賦形剤、または担体と組み合わせて、抗体を含む医薬製剤を調剤することを含む。いくつかの実施形態において、形成される免疫グロブリンポリペプチド複合体の少なくとも50%は、抗体である。いくつかの実施形態において、形成される免疫グロブリンポリペプチド複合体の少なくとも70%は、抗体である。いくつかの実施形態において、形成される免疫グロブリンポリペプチド複合体の少なくとも80%は、抗体である。いくつかの実施形態において、形成される免疫グロブリンポリペプチド複合体の少なくとも90%は、抗体である。
いくつかの実施形態において、抗体はモノクローナル抗体である。いくつかの実施形態において、抗体は、キメラ抗体、親和性成熟抗体、二重特異性抗体、ヒト化抗体、またはヒト抗体である。いくつかの実施形態において、抗体は二重特異性抗体である。
別の態様において、提供されるのは、変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、平均疎水性が0.5超であるH領域を有する。
別の態様において、提供されるのは、残基S11に変異を有する変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、L11I及び/またはS18Yである。
別の態様において、提供されるのは、残基S11に変異を有する変異型STIIシグナルペプチドであり、この変異型STIIシグナルペプチドは、配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、S11A、S11I、またはS11Lである。
別の態様において、提供されるのは、配列番号8、11、13、15、31、または33の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む、変異型シグナルペプチドである。
別の態様において、提供されるのは、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれかが異種タンパク質と融合したものである。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、抗体重鎖である。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、抗体軽鎖である。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、抗体軽鎖及び重鎖である。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、多量体ポリペプチドである。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、イムノアドヘシンである。
別の態様において、提供されるのは、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれかをコードするポリヌクレオチド配列である。
別の態様において、提供されるのは、異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれかをコードするポリヌクレオチド配列であり、それにより、宿主細胞での異種ポリペプチド発現の際に、異種ポリペプチドは、折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な異種ポリペプチドを形成する。
いくつかの実施形態において、宿主細胞は、原核生物宿主細胞である。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、E.coliである。
別の態様において、提供されるのは、抗体をコードするポリヌクレオチドであり、このポリヌクレオチドは、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、そうすることにより、宿主細胞での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖は、折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成し、第一シグナルペプチドは、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれか1種の変異型シグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、13、15、31、33、または42の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、0.5超である平均疎水性を持つH領域を有する。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、残基S11に変異を有する変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、L11I及び/またはS18Yである。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、残基S11に変異を有する変異型STIIシグナルペプチドであり、この変異型STIIシグナルペプチドは、配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、S11A、S11I、またはS11Lである。
いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、シグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、13、15、31、33、または42の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、0.5超である平均疎水性を持つH領域を有する。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、残基S11に変異を有する変異型DsbAシグナルペプチドであり、この変異型は、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、L11I及び/またはS18Yである。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、残基S11に変異を有する変異型STIIシグナルペプチドであり、この変異型STIIシグナルペプチドは、配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する。いくつかの実施形態において、変異は、S11A、S11I、またはS11Lである。
いくつかの実施形態において、抗体をコードするポリヌクレオチドは、さらに、(3)Fcポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第三シグナルペプチドをコードするポリペプチドを含む。第三シグナルペプチドは、例えば、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれかであってよい。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドは、配列番号8、11、13、15、31、33、または42の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、さらに、異種ポリペプチドと作動可能に連結したプロモーターを含む。いくつかの実施形態において、プロモーターは、phoA、tac、lpp、lac−lpp、lac、ara、trp、及びT7プロモーターからなる群より選択される原核生物プロモーターである。いくつかの実施形態において、プロモーターは、phoAプロモーターである。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、(a)第一プロモーターであって、軽鎖と作動可能に連結している、第一プロモーター及び(b)第二プロモーターであって、重鎖と作動可能に連結している、第二プロモーターを含む。いくつかの実施形態において、第一プロモーター及び第二プロモーターは、両方ともphoAプロモーターである。
いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、さらに、(c)第三プロモーターであって、Fcポリペプチドと作動可能に連結している、第三プロモーターを含む。いくつかの実施形態において、このプロモーターは、phoAプロモーターである。
いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、プロテアーゼ、イムノアドヘシン、受容体の細胞外ドメイン、ヘテロ多量体タンパク質、または抗体である。
いくつかの実施形態において、抗体は、モノクローナル抗体である。いくつかの実施形態において、抗体は、キメラ抗体、二重特異性抗体、ヒト化抗体、抗体断片、またはヒト抗体である。いくつかの実施形態において、抗体は、二重特異性抗体である。
本明細書中開示されるポリヌクレオチドのいずれかのポリヌクレオチドを含むベクター。いくつかの実施形態において、ベクターは、発現ベクターである。
本明細書中開示されるポリヌクレオチドのいずれかを含む組成物。
本明細書中開示されるポリヌクレオチドのいずれかを含む宿主細胞。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、原核細胞である。いくつかの実施形態において、原核細胞は、E.coliである。いくつかの実施形態において、E.coliは、内因性プロテアーゼ活性が欠損している株のものである。いくつかの実施形態において、E.coliの遺伝子型は、degP遺伝子及びprc遺伝子を欠いており、突然変異spr遺伝子を抱えている。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、さらに、原核生物シャペロンタンパク質をコードするポリヌクレオチドを含む。いくつかの実施形態において、原核生物シャペロンタンパク質は、DsbA及び/またはDsbCである。いくつかの実施形態において、宿主細胞は、原核生物シャペロンタンパク質を過剰発現する。
別の態様において、提供されるのは、異種ポリペプチドの作成方法であり、本方法は、核酸が発現されるように本明細書中開示される宿主細胞のいずれかを培養することを含み、そうすることにより、宿主細胞でのこのポリヌクレオチド発現の際に、異種ポリペプチドは折り畳まれて生物学的に活性な異種ポリペプチドを形成する。いくつかの実施形態において、本方法は、さらに、宿主細胞培養物から異種ポリペプチドを回収する方法を含む。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、宿主細胞培養培地から回収される。いくつかの実施形態において、本方法はさらに、回収された異種ポリペプチドを、薬学上許容される担体、賦形剤、または担体と組み合わせて、異種ポリペプチドを含む医薬製剤を調剤することを含む。
別の態様において、提供されるのは、細胞から異種ポリペプチドを分泌させる方法であり、本方法は、核酸が発現して異種ポリペプチドが分泌されるように、本明細書中提供される宿主細胞のいずれかを培養することを含む。
別の態様において、提供されるのは、細胞から異種ポリペプチドを移行させる方法であり、本方法は、核酸が発現して異種ポリペプチドが移行されるように、本明細書中提供される宿主細胞のいずれかを培養することを含む。
本明細書中提供される方法のいずれかにより得られる異種ポリペプチド。いくつかの実施形態において、ポリペプチドは、抗体である。
いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドの使用は、例えば、野生型(非変異型)シグナルペプチドの使用と比較して、例えば、異種ポリペプチド(例えば、抗体、例えば、重鎖及び/または軽鎖)の産生増加、異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、ペリプラズム側での封入体の局在増加、及び/または異種ポリペプチドの産生を増加させ、そうすることにより異種ポリペプチドを、分泌、折り畳み、及び構築させて、例えば生物学的に活性なポリペプチド(例えば、抗体)にするという結果をもたらす。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度(TIR強度とも呼ばれる)は約1である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約2、約3、約4、約5、約6、約7、またはそれ以上、例えば約8、またはそれ以上である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約4である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約5である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約6である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約8である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は、ほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は、異なっている。
1つの態様において、提供されるのは、本発明の変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド配列である。いくつかの実施形態において、変異型は、PhoA、MalE、DsbA、またはSTIIシグナルペプチドの変異型である。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチド配列は、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、または35のアミノ酸をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチド配列は、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチド配列は、配列番号14のアミノ酸配列をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチド配列は、配列番号12または15のアミノ酸配列をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号32、34、または35のアミノ酸配列をコードする。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、36、37、38、39、または40のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、または28のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号29のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号27または30のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号36または38のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、ポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
別の態様において、本発明は、異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された本発明の変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、そうすることにより宿主細胞(例えば、原核生物宿主細胞、例えば、E.coli宿主細胞)における異種ポリペプチドの発現に際して、異種ポリペプチドが折り畳まれ構築されて生物学的に活性な異種ポリペプチドを形成する、ポリヌクレオチドを提供する。異種ポリペプチドの例は、本明細書中さらに開示される。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、抗体重鎖である。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、抗体軽鎖である。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、Fcポリペプチドである。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドは、多量体ポリペプチドである。いくつかの実施形態において、異種ポリペプチドはヘテロ多量体である。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、本明細書中開示される変異型シグナルペプチドのいずれか1種である。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、配列番号32、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、44、45、または46の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、26、28、30、36、37、38、45、または46の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27または30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号45または46のポリヌクレオチド配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
別の態様において、本発明は、(1)第一異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び(2)第二異種をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、それにより、宿主細胞での抗体発現の際に、第一及び第二の異種ポリペプチドが折り畳まれ構築されて、生物学的に活性なポリペプチド複合体を形成する、ポリヌクレオチドを提供する。
別の態様において、本発明は、抗体をコードするポリヌクレオチドを提供し、このポリヌクレオチドは、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、それにより、宿主細胞(例えば、原核生物宿主細胞、例えば、E.coli宿主細胞)での抗体発現の際に、重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する。
いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)である。いくつかの実施形態において、シグナルペプチドは、共翻訳シグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、DsbAシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、STIIシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、本明細書で開示される変異型シグナルペプチドのいずれか1種である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号32、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、または35の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、28、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27または30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、DsbAシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、STIIシグナルペプチドである。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、本明細書で開示される変異型シグナルペプチドのいずれか1種である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号32、35、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、または28の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27または30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)からなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含み、かつ第二シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、及び35のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号36及び38のいずれか1種である)のシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号36または38のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、配列番号37、39、または40のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、または28の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27または30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)からなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含み、かつ第一シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、及び35のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のアミノ酸配列を含む、その配列からなる、または本質的にその配列からなるシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、35、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号33、34、または35のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、28、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27または30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。
いくつかの実施形態において、抗体をコードするポリヌクレオチドは、さらに、(3)Fcポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第三シグナルペプチドをコードするポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、31、32、33、34、及び35のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のアミノ酸配列を含む、その配列からなる、または本質的にその配列からなるシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号8、11、または13のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、配列番号14のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドは、配列番号12または15のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドは、配列番号31または33のアミノ酸配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、27、28、29、30、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号23、24、25、26、28、36、37、38、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号29の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号27及び30の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号36または38の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドは、配列番号37、39、または40の配列からなる、本質的にその配列からなる、またはその配列を含む。いくつかの実施形態において、第三シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)である。
いくつかの実施形態、例えば、抗体をコードするポリヌクレオチドがさらに(3)第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む実施形態において、第一シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)を含み、かつ第二シグナルペプチドは、シグナルペプチド(例えば、当該分野で既知の任意のシグナルペプチド)を含む。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドは、シグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含み、かつ第二シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、36、37、38、39、及び40のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドは、シグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含み、かつ第一シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、36、37、38、39、及び40のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。いくつかの実施形態、例えば、抗体をコードするポリヌクレオチドがさらに(3)第三シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む実施形態において、第一シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、36、3、38、39、及び40のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含み、かつ第二シグナルペプチドは、本明細書中開示されるシグナルペプチド、例えば、配列番号8、11、12、13、14、15、36、37、38、39、及び40のいずれか1種(いくつかの実施形態において、配列番号8、11、及び13のいずれか1種であり、またいくつかの実施形態において、配列番号31及び33のいずれか1種である)のシグナルペプチドからなる、本質的にそのシグナルペプチドからなる、またはそのシグナルペプチドを含む。
いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドの使用は、例えば、野生型(非変異型)シグナルペプチドの使用と比較して、例えば、異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、異種ポリペプチドの産生を増加させ、それにより異種ポリペプチドを、分泌、折り畳み、及び構築させて、生物学的に活性なポリペプチド(例えば、抗体)にするという結果をもたらす。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドの使用であって、例えば、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度がほぼ等しい場合での野生型(非変異型)シグナルペプチドの使用と比較して、例えば、異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、成熟異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の産生増加、可溶性異種ポリペプチド(例えば、抗体)の分泌増加、異種ポリペプチドの産生を増加させ、それにより異種ポリペプチドを、分泌、折り畳み、及び構築させて、生物学的に活性なポリペプチド(例えば、抗体)にするという結果をもたらす。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約1である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約2、約3、約4、約5、約6、約7、またはそれ以上、例えば約8、またはそれ以上などである。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約4である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約5である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約6である。いくつかの実施形態において、変異型シグナルペプチドと野生型(非変異型)シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約8である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は、ほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は異なる。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫など)障害などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本発明の方法を用いて生成させた異種ポリペプチドの使用を提供する。異種ポリペプチドは、本明細書記載される形態のいずれのものでもよく、抗体、抗体断片、ポリペプチド(例えば、オリゴペプチド)、またはそれらの組み合わせが含まれる。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫など)障害などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本明細書中開示されるシグナルペプチドまたは本明細書中開示されるシグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドの使用を提供する。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫など)障害などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本明細書中開示される発現ベクターの使用を提供する。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫など)障害などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本明細書中開示される宿主細胞の使用を提供する。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、免疫(自己免疫など)障害、及び/または血管新生関連障害(創傷治癒)などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本明細書中開示される製造品の使用を提供する。
1つの態様において、本発明は、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫などの)障害などの疾患の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本明細書中開示されるキットの使用を提供する。
図1A、図1B、及び図1Cは、5D5全長抗体及び重鎖レベルでのシグナルペプチド変異体の効果を示す。発現ベクターを抱えたE.coli宿主株64B4を、震盪フラスコ中、24時間、完全C.R.A.P.リン酸制限培地で増殖させ、終点時の試料を、OD550で正規化した。(1A)上段パネル:可溶性重鎖含有種のウエスタンブロット。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を保有する64B4細胞を溶解させて、水溶性画分を、非還元SDS−PAGE電気泳動、続いてHRP結合型αFc抗体をプローブとして用いるウエスタンブロットにより分離した。得られるブロットは、上から下に向かって、全長5D5抗体、重鎖−重鎖−軽鎖、及び重鎖−軽鎖に該当する重鎖含有種を示す。下段パネル:終点時の試料を、OD550を1として正規化し、ペレット化した。全タンパク質を、0.2MのDTTを含有するトリシン試料緩衝液と混合することにより、変性及び還元した。重鎖は、SDS−PAGEで約49kDaの分子量で単独バンドとして移動し、αFc抗体でプローブされた。ゲル上での移動がより遅い重鎖バンドは、前駆体を含んでいたことが、Edmanタンパク質配列決定により確認された。(1B)ペリプラズム中の可溶性重鎖レベル。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を抱えている64B4細胞の終点時の試料を、浸透圧ショックで処理した。上清を収集し、0.2MのDTTを含有するトリシン緩衝液で変性及び還元した。還元した重鎖は、49kDa前後の単独バンドとして移動し、αFcでプローブされた。(1C)上段パネル:pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−mPhoA1−5D5(mSTII1、mPhoA1)、及びpBR−mSTII1−mMalE1−5D5(mSTII1、mMalE1)を保有する64B4細胞の非還元ウエスタンブロット。中段パネル:同一試料のOD550を1とするペレット中の全重鎖をDTTにより還元してウエスタンブロットで分析した。下段パネル:同一試料のペリプラズム抽出物を還元し、αFc抗体を用いたウエスタンブロットで分析した。発現プラスミドは全て、第一シグナルペプチドTIR変異が軽鎖について、かつ第二シグナルペプチドTIR変異が重鎖についてであるように命名する。例えば、mSTII1−bSTII1−5D5は、軽鎖についてTIRが1でありかつ上流にmluI制限部位があるSTIIシグナル配列を意味し;bSTII1は、HCについてTIRが1でありかつ上流にbstシグナル配列があるSTIIシグナル配列を意味し;5D5は、抗体名である。 図1A、図1B、及び図1Cは、5D5全長抗体及び重鎖レベルでのシグナルペプチド変異体の効果を示す。発現ベクターを抱えたE.coli宿主株64B4を、震盪フラスコ中、24時間、完全C.R.A.P.リン酸制限培地で増殖させ、終点時の試料を、OD550で正規化した。(1A)上段パネル:可溶性重鎖含有種のウエスタンブロット。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を保有する64B4細胞を溶解させて、水溶性画分を、非還元SDS−PAGE電気泳動、続いてHRP結合型αFc抗体をプローブとして用いるウエスタンブロットにより分離した。得られるブロットは、上から下に向かって、全長5D5抗体、重鎖−重鎖−軽鎖、及び重鎖−軽鎖に該当する重鎖含有種を示す。下段パネル:終点時の試料を、OD550を1として正規化し、ペレット化した。全タンパク質を、0.2MのDTTを含有するトリシン試料緩衝液と混合することにより、変性及び還元した。重鎖は、SDS−PAGEで約49kDaの分子量で単独バンドとして移動し、αFc抗体でプローブされた。ゲル上での移動がより遅い重鎖バンドは、前駆体を含んでいたことが、Edmanタンパク質配列決定により確認された。(1B)ペリプラズム中の可溶性重鎖レベル。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を抱えている64B4細胞の終点時の試料を、浸透圧ショックで処理した。上清を収集し、0.2MのDTTを含有するトリシン緩衝液で変性及び還元した。還元した重鎖は、49kDa前後の単独バンドとして移動し、αFcでプローブされた。(1C)上段パネル:pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−mPhoA1−5D5(mSTII1、mPhoA1)、及びpBR−mSTII1−mMalE1−5D5(mSTII1、mMalE1)を保有する64B4細胞の非還元ウエスタンブロット。中段パネル:同一試料のOD550を1とするペレット中の全重鎖をDTTにより還元してウエスタンブロットで分析した。下段パネル:同一試料のペリプラズム抽出物を還元し、αFc抗体を用いたウエスタンブロットで分析した。発現プラスミドは全て、第一シグナルペプチドTIR変異が軽鎖について、かつ第二シグナルペプチドTIR変異が重鎖についてであるように命名する。例えば、mSTII1−bSTII1−5D5は、軽鎖についてTIRが1でありかつ上流にmluI制限部位があるSTIIシグナル配列を意味し;bSTII1は、HCについてTIRが1でありかつ上流にbstシグナル配列があるSTIIシグナル配列を意味し;5D5は、抗体名である。 図1A、図1B、及び図1Cは、5D5全長抗体及び重鎖レベルでのシグナルペプチド変異体の効果を示す。発現ベクターを抱えたE.coli宿主株64B4を、震盪フラスコ中、24時間、完全C.R.A.P.リン酸制限培地で増殖させ、終点時の試料を、OD550で正規化した。(1A)上段パネル:可溶性重鎖含有種のウエスタンブロット。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を保有する64B4細胞を溶解させて、水溶性画分を、非還元SDS−PAGE電気泳動、続いてHRP結合型αFc抗体をプローブとして用いるウエスタンブロットにより分離した。得られるブロットは、上から下に向かって、全長5D5抗体、重鎖−重鎖−軽鎖、及び重鎖−軽鎖に該当する重鎖含有種を示す。下段パネル:終点時の試料を、OD550を1として正規化し、ペレット化した。全タンパク質を、0.2MのDTTを含有するトリシン試料緩衝液と混合することにより、変性及び還元した。重鎖は、SDS−PAGEで約49kDaの分子量で単独バンドとして移動し、αFc抗体でプローブされた。ゲル上での移動がより遅い重鎖バンドは、前駆体を含んでいたことが、Edmanタンパク質配列決定により確認された。(1B)ペリプラズム中の可溶性重鎖レベル。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、またはpBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)を抱えている64B4細胞の終点時の試料を、浸透圧ショックで処理した。上清を収集し、0.2MのDTTを含有するトリシン緩衝液で変性及び還元した。還元した重鎖は、49kDa前後の単独バンドとして移動し、αFcでプローブされた。(1C)上段パネル:pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−mPhoA1−5D5(mSTII1、mPhoA1)、及びpBR−mSTII1−mMalE1−5D5(mSTII1、mMalE1)を保有する64B4細胞の非還元ウエスタンブロット。中段パネル:同一試料のOD550を1とするペレット中の全重鎖をDTTにより還元してウエスタンブロットで分析した。下段パネル:同一試料のペリプラズム抽出物を還元し、αFc抗体を用いたウエスタンブロットで分析した。発現プラスミドは全て、第一シグナルペプチドTIR変異が軽鎖について、かつ第二シグナルペプチドTIR変異が重鎖についてであるように命名する。例えば、mSTII1−bSTII1−5D5は、軽鎖についてTIRが1でありかつ上流にmluI制限部位があるSTIIシグナル配列を意味し;bSTII1は、HCについてTIRが1でありかつ上流にbstシグナル配列があるSTIIシグナル配列を意味し;5D5は、抗体名である。 図2A及び図2Bは、免疫金電子顕微鏡法による、重鎖の細胞分布に対する様々なシグナルペプチドの使用の効果を示す。様々なシグナルペプチドを発現する構築物を保有するA64B4細胞を、震盪フラスコ中で24時間、培養した。終点時の試料を、固定し、包埋し、凍結切片化した。凍結切片を、HRP結合型αFc抗体及び金結合型αHRP二次抗体でプローブした。免疫染色した試料を、透過型電子顕微鏡(TEM)で視覚化した。(2A)は、pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)を保有するA64B4細胞を示す。(2B)は、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)を保有するA64B4細胞を示す。ペリプラズム空間は、黒矢印で指摘してある。免疫金シグナルは、黒矢頭で指摘してある。 図2A及び図2Bは、免疫金電子顕微鏡法による、重鎖の細胞分布に対する様々なシグナルペプチドの使用の効果を示す。様々なシグナルペプチドを発現する構築物を保有するA64B4細胞を、震盪フラスコ中で24時間、培養した。終点時の試料を、固定し、包埋し、凍結切片化した。凍結切片を、HRP結合型αFc抗体及び金結合型αHRP二次抗体でプローブした。免疫染色した試料を、透過型電子顕微鏡(TEM)で視覚化した。(2A)は、pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)を保有するA64B4細胞を示す。(2B)は、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)を保有するA64B4細胞を示す。ペリプラズム空間は、黒矢印で指摘してある。免疫金シグナルは、黒矢頭で指摘してある。 図3A及び図3Bは、ペリプラズムへの重鎖蓄積に対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。(3A)は、軽鎖不在下での可溶性重鎖のペリプラズム中レベルを示す。pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)、pBR−bDsbA1 L11I−5D5HC(bDsbA1 L11I)、pBR−bDsbA1 L11S−5D5HC(bDsbA1 L11S)、pBR−bSTII1−5D5HC(bSTII1)、pBR−bSTII1 S11Lコドン1−5D5HC(bSTII1コドン1)、またはpBR−bSTII1 S11Lコドン2−5D5HC(bSTII1コドン2)を保有する64B4細胞由来のペリプラズム抽出物を、ウエスタンブロットで分析した。還元した重鎖は、49kDa前後で移動し、αFc抗体でプローブされた。(3B)は、軽鎖を共発現する可溶性重鎖のペリプラズム中レベルを示す。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11I−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11I)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11S)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−5D5(mSTII1、bSTII1 S11L)、またはpBR−mSTII1−bSTII1 S11I−5D5(mSTII1、bSTII1 S11I)を保有する64B4由来のペリプラズム抽出物を、ウエスタンブロットで分析した。還元した重鎖を、αFc抗体で検出した。 図3A及び図3Bは、ペリプラズムへの重鎖蓄積に対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。(3A)は、軽鎖不在下での可溶性重鎖のペリプラズム中レベルを示す。pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)、pBR−bDsbA1 L11I−5D5HC(bDsbA1 L11I)、pBR−bDsbA1 L11S−5D5HC(bDsbA1 L11S)、pBR−bSTII1−5D5HC(bSTII1)、pBR−bSTII1 S11Lコドン1−5D5HC(bSTII1コドン1)、またはpBR−bSTII1 S11Lコドン2−5D5HC(bSTII1コドン2)を保有する64B4細胞由来のペリプラズム抽出物を、ウエスタンブロットで分析した。還元した重鎖は、49kDa前後で移動し、αFc抗体でプローブされた。(3B)は、軽鎖を共発現する可溶性重鎖のペリプラズム中レベルを示す。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11I−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11I)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11S)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−5D5(mSTII1、bSTII1 S11L)、またはpBR−mSTII1−bSTII1 S11I−5D5(mSTII1、bSTII1 S11I)を保有する64B4由来のペリプラズム抽出物を、ウエスタンブロットで分析した。還元した重鎖を、αFc抗体で検出した。 図4A及び図4Bは、全長5D5レベルに対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。上段パネル:(A)pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11I−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11I)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11S)、pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)(B)pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−5D5(mSTII1、bSTII1 S11L)、またはpBR−mSTII1−bSTII1 S11I−5D5(mSTII1、bSTII1 S11I)を抱える64B4由来の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析した。重鎖含有種を、矢印で示す。下段パネル:上段パネルで使用したのと同一の試料によるOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、還元SDS−PAGEゲル及びウエスタンブロットにより分析した。49kDaで移動する重鎖はαFc抗体でプローブされた。 図4A及び図4Bは、全長5D5レベルに対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。上段パネル:(A)pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11I−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11I)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11S)、pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)(B)pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−5D5(mSTII1、bSTII1 S11L)、またはpBR−mSTII1−bSTII1 S11I−5D5(mSTII1、bSTII1 S11I)を抱える64B4由来の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析した。重鎖含有種を、矢印で示す。下段パネル:上段パネルで使用したのと同一の試料によるOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、還元SDS−PAGEゲル及びウエスタンブロットにより分析した。49kDaで移動する重鎖はαFc抗体でプローブされた。 封入体の細胞分布に対するシグナルペプチド及びその疎水性の効果を示す。pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bMalE1−5D5(mSTII1、bMalE1)、pBR−mSTII1−bPhoA1−5D5(mSTII1、bPhoA1)、pBR−mSTII1−bDsbA1−5D5(mSTII1、bDsbA1)、pBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−5D5(mSTII1、bDsbA1 L11S)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−5D5(mSTII1、bSTII1 S11L)、pBR−mSTII1−mMalE1−5D5(mSTII1、mMalE1)、またはpBR−mSTII1−mPhoA1−5D5(mSTII1、mPhoA1)を保有する64B4の培養物の終点時の試料を、固定し、包埋し、超薄切片に切断して、TEMで視覚化した。ペリプラズム空間を、矢印で示し、封入体を矢頭で示す。 C末端領域にSer/Tyr変異がある場合のウエスタンブロット分析を示す。上段パネル:pBR−mSTII1−bSTII1−5D5(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bSTII1 Y22S−5D5(mSTII1、bSTII1 Y22S)、pBR−bDsbA1−5D5HC(bDsbA1)、またはpBR−bDsbA1 S18Y−5D5HC(bDsbA1 S18Y)を抱える64B4細胞の全細胞溶解液を、αFcをプローブに用いる非還元ウエスタンブロットにより分析した。全長5D5、重鎖−重鎖−軽鎖、及び重鎖−軽鎖を含む重鎖含有種を示す。下段パネル:OD550が1であるペレット中の全タンパク質をDTTにより還元して、ウエスタンブロットで分析した。還元した重鎖は約49kDaで移動した。 図7A及び7Bは、mAb1及びmAb2について、全長抗体レベル及びペリプラズム中の可溶性重鎖レベルに対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。(7A)上段パネルは、pBR−mSTII1−bSTII1−mAb1(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−mAb1(mSTII1、bSTII1 S11L)、pBR−mSTII1−bDsbA1−mAb1(mSTII1、bDsbA1)、及びpBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−mAb1(mSTII1、bDsbA1 L11S)を抱える64B4の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。重鎖含有種は、矢印で示してある。中段パネル:同一試料からペリプラズムタンパク質を抽出し、DTTで還元し、SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。下段パネルは、同一試料のOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、DTTで還元し、ウエスタンブロットにより分析したものを示す。(7B)上段パネルは、pBR−mSTII1−bSTII1−mAb2(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−mAb2(mSTII1、bSTII1 S11L)、pBR−mSTII1−bDsbA1−mAb2(mSTII1、bDsbA1)、及びpBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−mAb2(mSTII1、bDsbA1 L11S)を抱える64B4の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。重鎖含有種は、矢印で示してある。中段パネルは、同一試料からペリプラズムタンパク質を抽出し、DTTで還元し、SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。下段パネルは、同一試料のOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、DTTで還元し、ウエスタンブロットにより分析したものを示す。 図7A及び7Bは、mAb1及びmAb2について、全長抗体レベル及びペリプラズム中の可溶性重鎖レベルに対するシグナルペプチド疎水性の効果を示す。(7A)上段パネルは、pBR−mSTII1−bSTII1−mAb1(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−mAb1(mSTII1、bSTII1 S11L)、pBR−mSTII1−bDsbA1−mAb1(mSTII1、bDsbA1)、及びpBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−mAb1(mSTII1、bDsbA1 L11S)を抱える64B4の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。重鎖含有種は、矢印で示してある。中段パネル:同一試料からペリプラズムタンパク質を抽出し、DTTで還元し、SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。下段パネルは、同一試料のOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、DTTで還元し、ウエスタンブロットにより分析したものを示す。(7B)上段パネルは、pBR−mSTII1−bSTII1−mAb2(mSTII1、bSTII1)、pBR−mSTII1−bSTII1 S11L−mAb2(mSTII1、bSTII1 S11L)、pBR−mSTII1−bDsbA1−mAb2(mSTII1、bDsbA1)、及びpBR−mSTII1−bDsbA1 L11S−mAb2(mSTII1、bDsbA1 L11S)を抱える64B4の全細胞溶解液を、非還元SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。重鎖含有種は、矢印で示してある。中段パネルは、同一試料からペリプラズムタンパク質を抽出し、DTTで還元し、SDS−PAGEゲル、続いてαFc抗体でプローブするウエスタンブロットにより分析したものを示す。下段パネルは、同一試料のOD550が1であるペレット中の全重鎖タンパク質を、DTTで還元し、ウエスタンブロットにより分析したものを示す。
一般的な技法
本明細書中記載または参照される技法及び手順は、概して、当業者に十分に理解されており従来の方法論を用いて一般的に使用されるものであり、例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual 3rd.edition(2001)Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y. CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY(F.M. Ausubel, et al. eds.,(2003));the series METHODS IN ENZYMOLOGY(Academic Press, Inc.):PCR 2:A PRACTICAL APPROACH(M.J. MacPherson,B.D. Hames and G.R. Taylor eds.(1995))、Harlow and Lane,eds.(1988)ANTIBODIES,A LABORATORY MANUAL,and ANIMAL CELL CULTURE(R.I. Freshney,ed.(1987))に記載されている広く利用される方法論である。
定義
「ベクター」という用語は、本明細書中使用される場合、自身に連結された別の核酸を輸送することができる核酸分子を示すものとする。ベクターの種類の1つは「プラスミド」であり、プラスミドは、追加のDNAセグメントを連結することができる環状二本鎖DNAループを示す。ベクターの別の種類は、ファージベクターである。ベクターの別の種類は、ウイルスベクターであり、この場合追加のDNAセグメントは、ウイルスゲノムに連結することができる。ある特定のベクターは、それらが導入された宿主細胞中で自律増殖することができる(例えば、細菌の複製開始点を有する細菌ベクター及びエピソーム哺乳類ベクター)。他のベクター(例えば、非エピソーム哺乳類ベクター)は、宿主細胞への導入に際して、宿主細胞のゲノムに組み込み、それにより宿主ゲノムの複製とともに複製させることができる。さらに、ある特定のベクターは、そのベクターが作動可能に連結された遺伝子の発現を指示することができる。そのようなベクターは、本明細書中、「組換え発現ベクター」(または単に「組換えベクター」)と称する。一般に、組換えDNA技法で利用される発現ベクターは、プラスミドの形をしていることが多い。プラスミドが最も一般的に使用される形のベクターであることから、本明細書では、「プラスミド」及び「ベクター」は、同義で用いてもよいものとする。
「シストロン」という用語は、本明細書中使用される場合、ポリペプチド鎖をコードするヌクレオチド配列及び隣接制御領域を含む翻訳単位と広義には等価である遺伝子エレメントを示すものとする。「隣接制御領域」として、例えば、翻訳開始領域(TIR;本明細書中以下で定義されるとおり)及び終止領域が挙げられる。
「ポリシストロン」発現ベクターは、複数のシストロンを含有し、ただ1つのプロモーターの調節制御下でそれらを発現する単独ベクターを示す。ポリシストロンベクターの一般例として、2つの異なるポリペプチドを含有し1つのプロモーターの制御下でそれらを発現する「ジシストロン」ベクターがある。ジシストロンまたはポリシストロンベクターの発現に際して、複数の遺伝子が単独の転写単位として最初に転写され、次いで別々に翻訳される。
本発明による「セパレートシストロン」発現ベクターは、少なくとも2つの別個のプロモーターシストロン対を含み、個々のシストロンはそれ自身のプロモーターの制御下にある、単独ベクターを示す。セパレートシストロン発現ベクターの発現に際して、異なる遺伝子の転写及び翻訳プロセスは両方とも、分離かつ独立している。
「翻訳開始領域」またはTIRまたは翻訳開始領域または翻訳開始配列は、本明細書中使用される場合、目的の遺伝子の翻訳開始の効力を提供する核酸領域を示す。一般に、特定のシストロン内のTIRは、リボソーム結合部位(RBS)ならびにRBSに対して5’及び3’の配列を包含する。RBSは、最低限、シャイン・ダルガーノ領域及び開始コドン(AUG)を含有すると定義される。したがって、TIRは、翻訳される核酸配列の少なくとも一部分も含む。好ましくは、TIRは、シストロン内の軽鎖または重鎖をコードする配列に先行するシグナルペプチドをコードする分泌シグナル配列を含む。TIR変異体は、TIRの性質、例えば本明細書中以下に定義されるとおりのTIRの翻訳強度などを改変する配列変異(特に置換)をTIR領域内に有する。好ましくは、本発明のTIR変異体は、シストロン内の軽鎖または重鎖をコードする配列に先行する分泌シグナル配列の最初の2〜約14、好ましくは約4〜12、より好ましくは約6コドン内に配列置換を有する。
「翻訳強度」という用語は、本明細書中使用される場合、制御系中で分泌されたポリペプチドの測定量を示し、測定では1つまたは複数の変異型TIRを用いて、ポリペプチドの分泌を指示させ、その結果を、同じ培養及びアッセイ条件下の野生型TIRまたはある他の対照と比較する。
「シグナルペプチド」(「シグナル配列」とも呼ぶ)は、新たに合成された目的タンパク質に、原核生物の細胞膜を通過、通常は内膜または内膜及び外膜の両方を通過するよう指示するのに使用可能な短ペプチドを示す。分泌シグナル配列によりコードされるシグナルペプチドは、宿主細胞にとって内因性でも、外因性でもよく、そのようなシグナルペプチドとして、発現させようとするポリペプチドにとって生来のシグナルペプチドが挙げられる。シグナルペプチドは、典型的には、発現させようとするポリペプチドのアミノ末端に存在し、また典型的には、生合成と細胞質からのポリペプチド分泌との間に酵素により除去される。すなわち、シグナルペプチドは、通常、成熟タンパク質産物に存在しない。シグナルペプチド(例えば原核生物、例えば、E.coliシグナルペプチド)は、一般に、3つの異なる領域で構成される:N末端領域(この領域は典型的には少なくとも1つまたは2つの正電荷を帯びたアミノ酸残基を含有する)、H領域と呼ばれる(Hドメインとも呼ぶ)疎水性コア領域、及びシグナルペプチダーゼにより認識されるC末端領域。所定のシグナルペプチドのN末端領域、H領域、及びC末端領域をどのように定義するかは、当業者には自明である。
ペプチド(またはペプチドの一部分)の「平均疎水性」により、以下の式を用いて計算されるとおりの平均疎水性を意味する:ペプチド(またはペプチドの一部分)の平均疎水性=ペプチド(またはペプチドの一部分)の総合(合計)疎水性/ペプチド(またはペプチドの一部分)のアミノ酸数。「総合」または「合計」疎水性は、Eisenberg,D. et al,J Mol Biol(1984)179:125−142.表I(126頁)に従って、ペプチド(またはペプチドの一部分)の各アミノ酸に正規化統一疎水性値を割り当て、次いでペプチド(またはペプチドの一部分)のアミノ酸の正規化統一疎水性値を合計することにより、計算する。いくつかの実施形態において、平均疎水性は、シグナルペプチドのHドメインについて計算される。
「作動可能に連結した」は、そのように記載される成分が、それぞれ、それら自身の目的とする様式で機能できるような関係性にある、2つ以上の成分の並置を示す。例えば、プロモーターが、シスで作動して、連結されたコード配列の転写の制御または調節を行うならば、そのプロモーターは、コード配列と作動可能に連結している。必然ではないが、一般に、「作動可能に連結した」DNA配列は近接しており、2つのタンパク質コード領域を連結することが必要な場合または分泌リーダーの場合には、近接しておりかつ読み枠内にある。しかしながら、作動可能に連結したプロモーターは、一般にコード配列の上流に位置するものの、必ずしもそれに近接してはない。作動可能に連結したエンハンサーは、コード配列の上流、配列内、または下流に位置することができ、プロモーターから相当な距離を置くことができる。連結は、当該分野で既知の組換え方法、例えば、PCR法を用いて、アニーリングにより、または好都合な制限部位での核酸連結により、達成することができる。好都合な制限部位が存在しない場合は、従来の慣用手段に従って、合成オリゴヌクレオチドアダプターまたはリンカーを用いる。
「調節エレメント」は、本明細書中使用される場合、異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドをポリペプチドへと転写及び翻訳するのに必要な、シスで存在するヌクレオチド配列を示す。転写調節エレメントは、通常、発現させようとする遺伝子配列のプロモーター5’、転写開始点及び終了点、ならびにポリアデニル化信号配列を含む。「転写開始点」は、一次転写物、すなわち、mRNA前駆体に組み込まれる第一核酸に相当する構築物中の核酸を示し;転写開始点は、プロモーター配列と重なり合っていてもよい。
「プロモーター」は、自身が作動可能に連結した遺伝子または配列の転写を制御するポリヌクレオチド配列を示す。プロモーターは、RNAポリメラーゼ結合及び転写開始のシグナルを含む。使用されるプロモーターは、選択した配列の発現が企図される宿主細胞の細胞型において、機能的であるだろう。多様な起原に由来する、構成的、誘導性、及び抑制性プロモーターを含む多数のプロモーターが、当該分野で既知であり(GenBankなどのデータベースで同定されており)、クローン化ポリヌクレオチドとして、またはそれに含まれるものとして、(例えば、ATCCなどの保存機関、ならびに他の商業供給元または個別の供給元から)入手可能である。誘導型プロモーターについては、プロモーターの活性はシグナルに反応して上昇または低下する。
「宿主細胞」(または「組換え宿主細胞」)という用語は、本明細書中使用される場合、外因性ポリヌクレオチド、例えば組換えプラスミドまたはベクターの導入により、遺伝子改変されてしまった、または遺伝子改変することができる細胞を示すものとする。そのような用語は、特定の対象細胞のみを示すのではなく、そのような細胞の子孫も示すものとすることが理解されるべきである。経代していくうちに、突然変異または環境影響によるある特定の修飾が起こる可能性があるため、そうした子孫は、実際には、親細胞と同一ではない可能性があるが、本明細書中使用される場合、依然として「宿主細胞」という用語の範囲内に含まれる。
「単離された」ポリペプチド(例えば、抗体)とは、その本来の環境の成分から、同定及び分離及び/または回収されたものである。その本来の環境の夾雑成分とは、抗体としての診断または治療用途に干渉する可能性がある物質であり、そのような物質として、酵素、ホルモン、及び他のタンパク質性または非タンパク質性溶質を挙げることができる。好適な実施形態において、ポリペプチドは、(1)ローリー法により測定した場合に、ポリペプチドの95重量%超、特に好ましくは99重量%超、(2)スピニングカップ配列決定装置を用いてN末端または内部アミノ酸配列の少なくとも15残基を得るのに十分な程度、または(3)クーマシーブルーまたは、好ましくは銀染色を用いて還元または非還元条件下で行うSDS−PAGE(ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動)で均一であるまで、精製されるだろう。単離されたポリペプチドには、組換え細胞内のin situのポリペプチドも含まれ、これは、ポリペプチドの本来の環境の成分の少なくとも1種は存在しないだろうからである。しかしながら、通常は、単離されたポリペプチドは、少なくとも1つの精製工程により調製されるだろう。
「単離された」核酸分子とは、その核酸の本来の起原において通常はその核酸分子に付随する少なくとも1種の夾雑核酸分子から、同定及び分離されている核酸分子である。単離された核酸分子は、その核酸分子が本来見いだされる形状または状況にはない。
「ポリヌクレオチド」または「核酸」は、本明細書中同義で使用される場合に、任意の長さのヌクレオチドポリマーを示し、DNA及びRNAを含む。ヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、修飾ヌクレオチドまたは塩基、及び/またはそれらの類似体、あるいはDNAもしくはRNAポリメラーゼにより、または合成反応によりポリマーに導入することが可能な任意の置換体であることが可能である。ポリヌクレオチドは、メチル化ヌクレオチド及びその類似体などの修飾ヌクレオチドを含んでもよい。ヌクレオチド構造に対する修飾が存在する場合、そのような修飾は、ポリマー構築の前後どちらに施されてもよい。ヌクレオチドの配列は、非ヌクレオチド成分により中断されていてもよい。ポリヌクレオチドは、合成後、標識結合などにより、さらに修飾されてもよい。他の種類の修飾として、例えば、「キャップ」、1つまたは複数の天然ヌクレオチドの類似体による置換、ヌクレオチド間修飾、例えば、無電荷連結(例えば、メチルホスホナート、ホスホトリエステル、ホスホアミダート、カルバマートなど)及び電荷を帯びた連結(例えば、ホスホロチオアート、ホスホロジチオアートなど)による修飾、ペンダント部分、例えば、タンパク質(例えば、ヌクレアーゼ、毒素、抗体、シグナルペプチド、ply−L−リシンなど)などを含有する修飾、介入物(例えば、アクリジン、ソラレンなど)を用いた修飾、キレート剤(例えば、金属、放射性金属、ホウ素、酸化性金属など)を含有する修飾、アルキル化剤を含有する修飾、修飾連結(例えば、アルファアノマー核酸など)を用いた修飾、ならびに非修飾型ポリヌクレオチド(複数可)が挙げられる。さらに、糖に通常存在するヒドロキシル基のいずれも、例えば、ホスホナート基、ホスファート基により置換されてもよいし、標準的な保護基で保護されてもよいし、活性化してさらなるヌクレオチドとさらなる連結を形成してもよいし、固体または半固体支持体に結合させてもよい。5’末端OH及び3’末端OHは、ホスホリル化することも、アミンまたは1〜20個の炭素原子を持つ有機キャップ基部分で置換することもできる。他のヒドロキシルもまた、標準的な保護基へ誘導体化することができる。ポリヌクレオチドは、当該分野で一般的に知られるリボースまたはデオキシリボース糖類の類似型も含有することができ、そのような類似型として、例えば、2’−O−メチル−、2’−O−アリル、2’−フルオロ−もしくは2’−アジド−リボース、炭素環式糖類似体、アルファアノマー糖類、エピマー糖類、例えばアラビノース、キシロース、またはリキソースなど、ピラノース糖類、フラノース糖類、セドヘプツロース、非環式類似体、及び塩基性ヌクレオシド類似体、例えばメチルリボシドなどが挙げられる。1つまたは複数のホスホジエステル連結を、代替連結基で置換することができる。そうした代替連結基として、ホスファートをP(O)S(「チオアート」)、P(S)S(「ジチオアート」)、(O)NR(「アミダート」)、P(O)R、P(O)OR’、CO、またはCH(「ホルムアセタール」)で置換する実施形態が挙げられるがこれらに限定されず、式中、各RまたはR’は、独立してHまたは置換もしくは無置換のアルキル(1−20C)であり、このアルキルは随意にエーテル(−O−)連結、アリール、アルケニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、またはアラルジルを有する。ポリヌクレオチド中の連結が全て同一である必要はない。上記の説明は、RNA及びDNAをはじめとして、本明細書中記載される全てのポリヌクレオチドに当てはまる。
「オリゴヌクレオチド」は、本明細書中使用される場合、概して、短く、一般に一本鎖の、一般に合成のポリヌクレオチドを示し、このポリヌクレオチドは、一般に長さが約200ヌクレオチド未満であるが、必ずしもそうとは限らない。「オリゴヌクレオチド」及び「ポリヌクレオチド」という用語は、お互いに排他的ではない。ポリヌクレオチドについての上記の説明は、等しく全てオリゴヌクレオチドに当てはまる。
本明細書中使用される場合、「ポリペプチド」は、概して、任意の細胞源に由来する、約10より多いアミノ酸を有するペプチド及びタンパク質を示す。「異種」ポリペプチドとは、利用する宿主細胞にとって外来のポリペプチド、例えばE.coliにより産生されるヒトタンパク質などである。異種ポリペプチドは、原核生物のものでも真核生物のものでもよいが、好ましくは、真核生物のものであり、より好ましくは哺乳類のものであり、特に好ましくはヒトのものである。好ましくは、異種ポリペプチドは、組換えで産生された、すなわち組換えポリペプチドである。「異種」ポリペプチドとは、利用する宿主細胞にとって外来のポリペプチド、例えばE.coliにより産生されるヒトタンパク質などである。異種ポリペプチドは、原核生物のものでも真核生物のものでもよいが、好ましくは、真核生物のものであり、より好ましくは哺乳類のものであり、特に好ましくはヒトのものである。好ましくは、異種ポリペプチドは、組換えで産生された、すなわち組換えポリペプチドである。
哺乳類ポリペプチドの例として、例えば、レニンなどの分子、ヒト成長ホルモンをはじめとする成長ホルモン;ウシ成長ホルモン;成長ホルモン放出因子;副甲状腺ホルモン;甲状腺刺激ホルモン;リポタンパク質;1−アンチトリプシン;インシュリンA鎖;インシュリンB鎖;プロインシュリン;トロンボポエチン;卵胞刺激ホルモン;カルシトニン;黄体ホルモン;グルカゴン;凝固因子、例えば第VIIIC因子、第IX因子、組織因子、及びフォン・ヴィルブランド因子など;抗凝固因子、例えばCタンパク質など;心房性ナトリウム利尿因子;肺界面活性物質;プラスミノーゲン活性化因子、例えば、ウロキナーゼまたはヒト尿または組織型プラスミノーゲン活性化因子(t−PA)及びその変異体、例えばRETEVASE(商標)及びTNKASE(商標);ボンベシン;トロンビン;造血性成長因子;腫瘍壊死因子アルファ及びベータ;2C4などのErbB2ドメイン(複数可)に対する抗体(WO01/00245;ハイブリドーマATCC HB−12697)、この抗体はErbB2の細胞外ドメインの領域に結合する(例えば、ErbB2の残基22前後〜残基584前後を含むその領域のいずれか1つまたは複数の残基)、エンケファリナーゼ;血清アルブミン、例えばヒト血清アルブミン;ミュラー管抑制物質;リラキシンA鎖;リラキシンB鎖;プロリラキシン;マウスゴナドトロピン関連ペプチド;微生物タンパク質、例えばベータ−ラクタマーゼ;DNA分解酵素;インヒビン;アクチビン;血管内皮増殖因子(VEGF);ホルモンまたは増殖因子の受容体;インテグリン;AまたはDタンパク質;リウマチ因子;神経栄養因子、例えば、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィン−3、−4、−5、もしくは−6(NT−3、NT−4、NT−5、もしくはNT−6)、または神経成長因子、例えばNGF;カルジオトロフィン(心肥大因子)、例えばカルジオトロフィン−1(CT−1);血小板由来成長因子(PDGF);線維芽細胞増殖因子、例えばaFGF及びbFGF;上皮増殖因子(EGF);トランスフォーミング増殖因子(TGF)、例えばTGF−アルファ及びTGF−ベータなど、TGF−1、TGF−2、TGF−3、TGF−4、またはTGF−5を含む;インシュリン様増殖因子−I及び−II(IGF−I及びIGF−II);des(I−3)−IGF−I(脳IGF−I)、インシュリン様増殖因子結合タンパク質;CDタンパク質、例えば、CD−3、CD−4、CD−8、及びCD−19など;エリスロポエチン;骨誘導因子;免疫毒素;骨形成因子(BMP);インターフェロン、例えば、インターフェロン−アルファ、−ベータ、及び−ガンマなど;血清アルブミン、例えば、ヒト血清アルブミン(HSA)またはウシ血清アルブミン(BSA)など;コロニー刺激因子(CSF)、例えば、M−CSF、GM−CSF、及びG−CSFなど;インターロイキン(IL)、例えば、IL−1〜IL−10など;抗−HER−2抗体;Apo2リガンド;スーパーオキシドジスムターゼ;T細胞受容体;表面膜タンパク質;崩壊加速因子;ウイルス抗原、例えば、AIDS外被の一部分など;輸送タンパク質;ホーミング受容体;アドレシン;調節タンパク質;抗体;ならびに上記ポリペプチドのいずれかの断片などが挙げられる。
いくつかの実施形態において、本明細書のポリペプチドとして、ヒト血清アルブミン(HSA)、2C4、組織因子、抗組織因子、抗CD20、抗HER−2、ヘレグリン、抗IgE、抗CD11a、抗CD18、VEGFならびにそれに対する受容体及び抗体、例えばrhuFab V2及びAVASTIN(商標)など、成長ホルモン及びその変異体、例えばhGH、成長ホルモン受容体、成長ホルモン放出タンパク質(GHRP)、LIV−1(EP1,263,780)、TRAIL、腫瘍壊死因子(TNF)及びそれに対する抗体、TNF受容体及び関連抗体、TNF−受容体−IgG、TNF受容体関連因子(TRAF)及びそれらの阻害剤、第VIII因子、第VIII因子Bドメイン、インターフェロン、例えばインターフェロン−ガンマなど、トランスフォーミング増殖因子(TGF)、例えばTGF−ベータなど、抗TGF、例えば抗TGF−ベータなど、アクチビン、インヒビン、抗アクチビン、抗インヒビン、組織−プラスミノーゲン活性化因子及びそれらの変異体、例えばt−PA、RETEPLASE(商標)、及びTNKアーゼなど、抗Fas抗体、Apo−2リガンド;Apo−2リガンド阻害剤;Apo−2受容体、Apo−3、アポトーシス因子、Ced−4、DcR3、細胞死受容体及びアゴニスト抗体(DR4、DR5)、リンホトキシン(LT)、プロラクチン、プロラクチン受容体、SOBタンパク質、WISP(wnt誘導型分泌タンパク質)、神経毒−3(NT−3)、神経成長因子(NGF)及び抗NGF、DNA分解酵素、肝炎抗原、単純ヘルペス抗原、レプチン、インシュリン様増殖因子(IGF)、例えばIGF−1及びIGF−2など、ならびにそれらの結合タンパク質及び受容体、例えばIGFBP−1−IGFBP−6など、インシュリン、線維芽細胞増殖因子(FGF)、例えばFGF−17など、Tollタンパク質、TIEリガンド、CD40及び抗CD40、イムノアドヘシン、スブチリシン、肝細胞増殖因子(HGF)、トロンボポエチン(TPO)、インターロイキン、例えばIL−2、IL−12、IL−17、IL−22、IL−8、IL−9、及びそれに対する抗体、ならびに前立腺特異的癌抗原(PSCA)が挙げられる。
特に好適なポリペプチドは、組換えポリペプチドであり、いくつかの実施形態において、モノクローナル抗体及びヒト化抗体を含む抗体である。そのような抗体は、全長抗体でもよいし、抗体断片でもよい。いくつかの実施形態において、そうした抗体は、ヒトまたはヒト化抗体である。いくつかの実施形態において、抗体は、抗c−met、抗IgE、抗CD18、抗VEGF、抗組織因子、2C4、抗Her−2、抗CD20、抗CD40、または抗CD11a抗体である。ポリペプチドの定義に包含される抗体断片は、いくつかの実施形態において、軽鎖を含み、いくつかの実施形態において、カッパ軽鎖を含む。そのような断片の例として、例えば、Fab、Fab’、F(ab’)、またはF(ab’)−ロイシンジッパー(LZ)融合物、及び一本腕抗体が挙げられる。
タンパク質「発現」は、遺伝子にコードされる情報から、メッセンジャーRNA(mRNA)へ、そしてタンパク質への変換を示す。
「免疫複合体」(同義で、「抗体薬物複合体」、または「ADC」とも示す)は、1種または複数の細胞障害性剤、例えば化学療法薬、薬物、増殖抑制剤、毒素(例えば、タンパク質毒素、細菌起原、真菌起原、植物起原、または動物起原の酵素活性な毒素、あるいはそれらの断片など)、または放射性同位体(すなわち、放射性複合体)と複合した抗体を意味する。
「遮断」抗体または抗体「アンタゴニスト」とは、それが結合した抗原の生物活性を阻害または低下させるものである。いくつかの実施形態において、遮断抗体またはアンタゴニスト抗体は、抗原の生物活性を完全に阻害する。
「アゴニスト抗体」は、本明細書中使用される場合、目的のポリペプチド(例えば、HGF)の機能活性のうち少なくとも1種を模倣する抗体である。
「結合親和性」は、概して、分子(例えば、抗体)の1つの結合部位とその結合パートナー(例えば、抗原)の間の非共有結合相互作用の全合計の強度を示す。特に記載のない限り、本明細書中使用される場合、「結合親和性」は、結合対(例えば、抗体と抗原)のメンバー間の1:1相互作用を反映した固有の結合親和性を示す。分子XのそのパートナーYに対する親和性は、一般に、解離定数(Kd)により表すことができる。望ましくは、Kdは、1×10−7、1×10−8、5×10−8、1×10−9、3×10−9、5×10−9、または1×10−10でさえあり、またはそれを超える。親和性は、本明細書中開示される方法をはじめとして、当該分野で既知の一般方法により測定することができる。低親和性抗体は、一般に、抗原にゆっくりと結合し、また解離しやすい傾向にあるが、高親和性抗体は、一般に、より速く抗原に結合し、もっと長く結合を保つ傾向にある。結合親和性を測定する様々な方法が、当該分野で既知であり、そのいずれも本発明の目的で使用することができる。具体的な例示の実施形態を以下に説明する。1つの実施形態において、本発明による「Kd」または「Kd値」は、以下のアッセイに記載されるとおり目的の抗体のFab型及びその抗原を用いて行う放射標識化抗原結合アッセイ(RIA)により測定され、以下のアッセイとは、未標識抗原の力価検定用系列希釈物の存在下、Fabを最小濃度の(125I)標識化抗原と平衡させ、次いで抗Fab抗体コーティングしたプレートを用いて結合した抗原を捕捉することにより、Fabの抗原に対する溶液結合親和性を測定するものである(Chen,et al.,(1999)J. Mol. Biol. 293:865−881)。アッセイ用条件を確立するため、マイクロタイタープレート(Dynex)を、50mMの炭酸ナトリウム(pH9.6)中、捕捉用抗Fab抗体(Cappel Labs)5μg/mlで一晩コーティングし、続いて2%(w/v)ウシ血清アルブミン含有PBSを用いて、室温(約23℃)で2〜5時間ブロックする。無吸着剤プレート(Nunc#269620)で、100pMまたは26pMの[125I]抗原を、目的のFabの系列希釈物と混合する(例えば、Presta et al.,(1997)Cancer Res. 57:4593−4599における、抗VEGF抗体、Fab−12の査定と一致)。次いで、目的のFabを一晩インキュベートする;しかしながら、インキュベーションをより長く(例えば、65時間)続けて、確実に平衡に到達させてもよい。その後、混合物を捕捉プレートに移して、室温でインキュベーションする(例えば、1時間)。次いで、溶液を除去し、プレートを0.1%Tween−20含有PBSで8回洗浄する。プレートが乾燥したら、150μl/ウェルのシンチラント(MicroScint−20;Packard)を加え、プレートをTopcountガンマ計数器(Packard)で10分間計数する。最大結合の20%以下を与える各Fabの濃度を選択して、競合結合アッセイに使用する。別の実施形態によれば、KdまたはKd値は、BIAcore(商標)−2000またはBIAcore(商標)−3000(BIAcore,Inc.、Piscataway、NJ)を用いて、25℃で、約10反応単位(RU)で固定した抗原CM5チップを用いて、表面プラズモン共鳴アッセイにより測定する。簡単に述べると、カルボキシメチル化デキストランバイオセンサーチップ(CM5、BIAcore Inc.)を、取扱説明書に従って、N−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性化する。抗原を、10mMの酢酸ナトリウム(pH4.8)で5μg/ml(約0.2μM)に希釈してから、5μl/分の流速で注入して、約10反応単位(RU)のカップリングしたタンパク質を得る。抗原の注入に続いて、1Mのエタノールアミンを注入して、未反応基をブロックする。動態測定のため、Fabの2倍系列希釈物(0.78nMから500nMへ)を、0.05%Tween20含有PBS(PBST)に加えて、25℃で、約25μl/分の流速で注入する。いくつかの実施形態において、表面プラズモン共鳴アッセイ方法に以下の変更を用いる:抗体をCM5バイオセンサーチップに固定して、約400RUとし、動態測定のため、標的タンパク質の2倍系列希釈物をPBST緩衝液に加えて、25℃で、約30ul/分の流速で注入する。会合速度(kon)及び解離速度(koff)を、単純1対1ラングミュラー結合モデルを用いて(BIAcore Evaluationソフトウェアバージョン3.2)、会合及び解離のセンサーグラムを同時に当てはめることにより、計算する。平衡解離定数(Kd)は、koff/konの比として計算される。例えば、Chen, Y., et al.,(1999)J. Mol. Biol. 293:865−881を参照。オン速度が上記の表面プラズモン共鳴アッセイで10−1−1を超える場合は、オン速度は、ストップフローを備えた分光光度計(Aviv Instruments)または撹拌キュベットを用いるSLM−Aminco分光光度計8000シリーズ(ThermoSpectronic)などの分光測定機で測定されるとおりの抗原濃度を増加させながら、抗原の存在下、25℃で、20nMの抗抗原抗体(Fab型)を加えたPBS(pH7.2)の、蛍光発光強度の増加または減少を測定する蛍光消光技法(励起=295nm;発光=340nm、16nmのバンドパス)を用いることにより、測定することができる。
本発明による「オン速度」または「会合の速度」または「会合速度」または「kon」は、上記に記載されるのと同じ表面プラズモン共鳴技法で、BIAcore(商標)−2000またはBIAcore(商標)−3000(BIAcore,Inc.、Piscataway、NJ)を用いて、25℃で、約10反応単位(RU)で固定した抗原CM5チップを用いても測定することができる。簡単に述べると、カルボキシメチル化デキストランバイオセンサーチップ(CM5、BIAcore Inc.)を、取扱説明書に従って、N−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性化する。抗原を、10mMの酢酸ナトリウム(pH4.8)で5μg/ml(約0.2uM)に希釈してから、5μl/分の流速で注入して、約10反応単位(RU)のカップリングしたタンパク質を得る。抗原の注入に続いて、1Mのエタノールアミンを注入して、未反応基をブロックする。動態測定のため、Fabの2倍系列希釈物(0.78nMから500nMへ)を、0.05%Tween20含有PBS(PBST)に加えて、25℃で、約25μl/分の流速で注入する。いくつかの実施形態において、表面プラズモン共鳴アッセイ方法に以下の変更を用いる:抗体をCM5バイオセンサーチップに固定して、約400RUとし、動態測定のため、標的タンパク質の2倍系列希釈物をPBST緩衝液に加えて、25℃で、約30ul/分の流速で注入する。会合速度(kon)及び解離速度(koff)を、単純1対1ラングミュラー結合モデル(BIAcore Evaluationソフトウェアバージョン3.2)を用いて、会合及び解離のセンサーグラムを同時に当てはめることにより、計算する。平衡解離定数(Kd)は、koff/konの比として計算される。例えば、Chen, Y., et al.,(1999)J. Mol. Biol. 293:865−881を参照。しかしながら、オン速度が上記の表面プラズモン共鳴アッセイで10−1−1を超える場合は、オン速度は、好ましくは、ストップフローを備えた分光光度計(Aviv Instruments)または撹拌キュベットを用いるSLM−Aminco分光光度計8000シリーズ(ThermoSpectronic)などの分光測定機で測定されるとおりの抗原濃度を増加させながら、抗原の存在下、25℃で、20nMの抗抗原抗体(Fab型)を加えたPBS(pH7.2)の、蛍光発光強度の増加または減少を測定する蛍光消光技法(励起=295nm;発光=340nm、16nmのバンドパス)を用いることにより、測定することができる。
「ネイキッド抗体」とは、異種分子、例えば細胞毒性部分または放射標識と結合していない抗体である。
ある示された抗体の「生物学的特性」を有する抗体とは、その抗体を同一抗原に結合する他の抗体から区別する生物学的特性のうち1種または複数を保持する抗体である。
目的の抗体により結合される抗原のエピトープと結合する抗体を選出する目的で、常用クロスブロッキングアッセイ、例えばAntibodies,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,Ed Harlow and David Lane(1988)に記載されるものなどを行うことができる。
本発明のアミノ酸配列を含有する抗体またはポリペプチドの半減期を延ばすため、例えば、米国特許第5,739,277号に記載されるように、抗体(特に抗体断片)にサルベージ受容体結合エピトープを接続することができる。例えば、操作された核酸分子により発現する融合タンパク質がサルベージ受容体結合エピトープ及び本発明のポリペプチド配列を含むように、サルベージ受容体結合エピトープをコードする核酸分子を、本発明のポリペプチド配列をコードする核酸に対してインフレームで連結することができる。本明細書中使用される場合、「サルベージ受容体結合エピトープ」という用語は、IgG分子(例えば、IgG、IgG、IgG、またはIgG)のin vivoでの血清中半減期を延ばすのに貢献するIgG分子のFc領域のエピトープを示す(例えば、Ghetie et al.,Ann. Rev. Immunol. 18:739−766(2000)、表1)。Fc領域に置換があり、血清中半減期が延びた抗体は、WO00/42072、WO02/060919;Shields et al.,J. Biol. Chem. 276:6591−6604(2001);Hinton, J. Biol. Chem. 279:6213−6216(2004))にも記載されている。別の実施形態において、血清中半減期は、例えば、他のポリペプチド配列を接続することにより延ばすこともできる。例えば、本発明の方法において有用な抗体または他のポリペプチドを、血清アルブミンが抗体またはポリペプチドと結合するように、血清アルブミンもしくはFcRn受容体と結合する血清アルブミンの一部分または血清アルブミン結合ペプチドに接続させることができ、例えば、そのようなポリペプチド配列は、WO01/45746に開示される。1つの好適な実施形態において、接続させようとする血清アルブミンペプチドは、DICLPRWGCLW(配列番号48)のアミノ酸配列を含む。別の実施形態において、Fabの半減期は、これらの方法により延長されている。血清アルブミン結合ペプチド配列については、Dennis et al. J. Biol. Chem. 277:35035−35043(2002)も参照。
「断片」により、言及する核酸分子またはポリペプチドの完全長の、好ましくは、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、またはそれ以上を含有する、ポリペプチドまたは核酸分子の一部分を意味する。断片は、10、20、30、40、50、60、70、80、90、または100、200、300、400、500、600、またはそれ以上のヌクレオチド、あるいは10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、120、140、160、180、190、200またはそれ以上のアミノ酸を含んでいてもよい。
「抗体」という用語は、本明細書中、最も広義の意味で使用され、様々な抗体構造を包含し、抗体として、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(例えば、二重特異性抗体)、及び所望の抗原結合活性を示す限りにおいて抗体断片が挙げられるが、これらに限定されない。
「抗体断片」は、インタクト抗体以外の分子であって、インタクト抗体が結合する抗原に結合するそのインタクト抗体の一部分を含む分子を示す。抗体断片の例として、Fv、Fab、Fab’、Fab’−SH、F(ab’);ダイアボディ;直鎖抗体;一本鎖抗体分子(例えばscFv);及び抗体断片から形成される多重特異性抗体が挙げられるが、これらに限定されない。
参照抗体としての「同一エピトープに結合する抗体」とは、参照抗体がその抗原に結合するのを、競合アッセイにおいて、50%以上ブロックする抗体を示し、またその逆もしかりで、参照抗体は、該抗体のその抗原への結合を、競合アッセイにおいて、50%以上ブロックする。競合アッセイの例は、本明細書中に提示される。
「キメラ」抗体という用語は、重鎖及び/または軽鎖の一部分が、特定の提供源または種に由来し、一方、重鎖及び/または軽鎖の残部は、異なる提供源または種に由来する、抗体を示す。
抗体の「クラス」は、抗体の重鎖が保有する定常ドメインまたは定常領域の種類を示す。5つの主要な抗体クラス:IgA、IgD、IgE、IgG、及びIgMが存在し、それらのうちの複数はさらにサブクラス(アイソタイプ)に分割することができ、例えば、IgG、IgG、IgG、IgG、IgA、及びIgAなどである。免疫グロブリンの異なるクラスに対応する重鎖定常領域は、それぞれ、α、δ、ε、γ、及びμと呼ばれる。
「Fc領域」という用語は、本明細書中、定常領域の少なくとも一部分を含有する免疫グロブリン重鎖のC末端領域を規定するのに用いられる。この用語は、天然型配列Fc領域及び変異型Fc領域を含む。1つの実施形態において、ヒトIgG重鎖Fc領域は、重鎖のCys226から、またはPro230から始まり、カルボキシル末端まで続く。しかしながら、Fc領域のC末端リシン(Lys447)は、存在してもしなくてもよい。本明細書中特に記載がない限り、Fc領域または定常領域のアミノ酸残基の番号付けは、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest,5th Ed. Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,MD,1991に記載されるとおりの、EU番号付けシステム(EUインデックスとも呼ぶ)に従う。
「フレームワーク」または「FR」は、超可変領域(HVR)残基以外の可変ドメイン残基を示す。可変ドメインのFRは、一般に、4つのFRドメイン:FR1、FR2、FR3、及びFR4からなる。したがって、HVR配列及びFR配列は、一般に、VH(またはVL)において、以下の順に現れる:FR1−H1(L1)−FR2−H2(L2)−FR3−H3(L3)−FR4。
「全長抗体」、「インタクト抗体」、及び「全抗体」という用語は、本明細書中、同義で用いられて、天然型抗体構造と実質的に同様な構造を有する、または本明細書中定義されるとおりのFc領域を含有する重鎖を有する抗体を示す。
「ヒト抗体」とは、ヒトまたはヒト細胞により産生される抗体、あるいはヒト抗体レパートリーもしくは他のヒト抗体コード配列を利用する非ヒト提供源に由来する抗体のアミノ酸配列に相当するアミノ酸配列を保有するものである。ヒト抗体についてのこの定義は、非ヒト抗原結合残基を含むヒト化抗体を明確に除外する。
「ヒト共通フレームワーク」とは、ヒト免疫グロブリンVLまたはVHフレームワーク配列の選定において最も一般的に生じるアミノ酸残基を表すフレームワークである。一般に、ヒト免疫グロブリンVLまたはVH配列の選定は、可変ドメイン配列のサブグループから行われる。一般に、配列のサブグループは、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest,Fifth Edition,NIH Publication 91−3242,Bethesda MD(1991),vols.1−3にあるとおりのサブグループである。1つの実施形態において、VLについては、サブグループは、Kabat et al.,(上記)にあるとおりのサブグループカッパIである。1つの実施形態において、、VHについては、サブグループは、Kabat et al.,(上記)にあるとおりのサブグループIIIである。
「ヒト化」抗体は、非ヒトHVR由来のアミノ酸残基及びヒトFR由来のアミノ酸残基を含むキメラ抗体を示す。ある特定の実施形態において、ヒト化抗体は、少なくとも1つ、典型的には2つの可変ドメインを実質的に全て含み、可変ドメイン中、HVR(例えば、CDR)の全てまたは実質的に全ては、非ヒト抗体のものに相当し、かつFRの全てまたは実質的に全てはヒト抗体のものに相当する。ヒト化抗体は、随意に、ヒト抗体に由来する抗体定常領域の少なくとも一部分を含んでもよい。抗体、例えば、非ヒト抗体の「ヒト化型」は、ヒト化を受けた抗体を示す。
「超可変領域」または「HVR」という用語は、本明細書中使用される場合、配列が超可変性である(「相補性決定領域」または「CDR」)、及び/または構造的に定義されたループを形成する(「超可変ループ」)、及び/または抗原接触残基を含有する(「抗原接触部」)、抗体可変ドメインの領域のそれぞれを示す。一般に、抗体は、6つのHVRを含む:VH中の3つ(H1、H2、H3)、及びVL中の3つ(L1、L2、L3)である。本明細書中の代表的なHVRとして、以下が挙げられる:
(a)アミノ酸残基26〜32(L1)、50〜52(L2)、91〜96(L3)、26〜32(H1)、53〜55(H2)、及び96〜101(H3)で生じる超可変ループ(Chothia and Lesk,J. Mol. Biol. 196:901−917(1987));
(b)アミノ酸残基24〜34(L1)、50〜56(L2)、89〜97(L3)、31〜35b(H1)、50〜65(H2)、及び95〜102(H3)で生じるCDR(Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,MD(1991));
(c)アミノ酸残基27c〜36(L1)、46〜55(L2)、89〜96(L3)、30〜35b(H1)、47〜58(H2)、及び93〜101(H3)で生じる抗原接触部(MacCallum et al. J. Mol. Biol. 262:732−745(1996));及び
(d)HVRアミノ酸残基46〜56(L2)、47〜56(L2)、48〜56(L2)、49〜56(L2)、26〜35(H1)、26〜35b(H1)、49〜65(H2)、93〜102(H3)、及び94〜102(H3)を含む、(a)、(b)、及び/または(c)の組み合わせ。
他に特に記載がない限り、可変ドメイン中のHVR残基及び他の残基(例えば、FR残基)は、本明細書中、Kabat et al.,(上記)に従って番号付けされる。
「多重特異性抗体」という用語は、本明細書中、最も広義の意味で使用され、具体的には、複数のエピトープに対する特異性を有する抗体を包含する。そのような多重特異性抗体として、重鎖可変ドメイン(V)及び軽鎖可変ドメイン(V)を含み、V単位が複数のエピトープに対する特異性を有する抗体、2つ以上のV及びVドメインを有し、各V単位が異なるエピトープに結合する抗体、2つ以上の単独可変ドメインを有し、各単独可変ドメインが異なるエピトープに結合する抗体、全長抗体、抗体断片、例えばFab、Fv、dsFv、scFv、ダイアボディ、二重特異性ダイアボディ、及びトリアボディなど、共有結合または非共有結合で連結されている抗体断片が挙げられるが、これらに限定されない。「複数のエピトープに対する特異性」は、同一または異なる標的(複数可)上の2つ以上の異なるエピトープに特異的に結合する能力を示す。「一特異性」は、1つのエピトープにのみ結合する能力を示す。1つの実施形態に従って、多重特異性抗体は、各エピトープに対して5μM〜0.001pM、3μM〜0.001pM、1μM〜0.001pM、0.5μM〜0.001pM、または0.1μM〜0.001pMの親和性で結合するIgG抗体である。
単数または複数の「一本腕抗体」という用語は、(1)CH2ドメイン、CH3ドメインまたはCH2−CH3ドメインを含むポリペプチドとペプチド結合により結合した可変ドメイン、及び(2)第二のCH2、CH3、またはCH2−CH3ドメイン、ただし可変ドメインは、第二のCH2、CH3、またはCH2−CH3ドメインを含むポリペプチドとペプチド結合により結合していない、を含む抗体を示す。1つの実施形態において、一本腕抗体は、3つのポリペプチド、(1)可変ドメイン(例えば、VH)、CH1、CH2、及びCH3を含む第一ポリペプチド、(2)可変ドメイン(例えば、VL)及びCLドメインを含む第二ポリペプチド、ならびに(3)CH2及びCH3ドメインを含む第三ポリペプチドを含む。ある実施形態において、第三ポリペプチドは、可変ドメインを含まない。別の実施形態において、一本腕抗体は、2つのシステイン残基を含有する部分ヒンジ領域を有し、2つのシステイン残基が定常重鎖を連結するジスルフィド結合を形成する。1つの実施形態において、一本腕抗体の可変ドメインは、抗原結合領域を形成する。別の実施形態において、一本腕抗体の可変ドメインは、単独可変ドメインであり、各単独可変ドメインは抗原結合領域である。
「ノブと穴(knob−into−hole)」または「KnH」技術は、本明細書中記載される場合、2つのポリペプチドが相互作用する界面において一方のポリペプチドに隆起(ノブ)を導入し、他方のポリペプチドに空洞(穴)を導入することにより、in vitroまたはin vivoで2つのポリペプチドが一緒になり対を形成するように仕向ける技術を示す。例えば、KnHは、抗体のFc:Fc結合界面、CL:CH1界面、またはVH/VL界面に導入されてきた(例えば、US2007/0178552、WO96/027011、WO98/050431、及びZhu et al.(1997)Protein Science 6:781−788)。この技術は、多重特異性抗体の製造中に2種の異なる重鎖が一緒になり対を形成するように駆動するのに特に有用である。例えば、Fc領域にKnHを有する多重特異性抗体は、各Fc領域と連結した単独可変ドメインをさらに含むことができ、または同様なもしくは異なる軽鎖可変ドメインと対を形成する異なる重鎖可変ドメインをさらに含むことができる。KnH技術は、2つの異なる受容体細胞外ドメイン、または異なる標的認識配列を含む任意の他のポリペプチド配列(例えば、アフィボディ、ペプチボディ、及び他のFc融合体を含む)を一緒にして対を形成させるのにも使用できる。
抗体をパパイン消化すると、「Fab」断片と呼ばれる2つの同一の抗原結合断片、及び残部の「Fc」断片が生成し、この命名は、容易に結晶化する能力を反映している。Fab断片は、H鎖の可変領域ドメイン(VH)、及び1つの重鎖の第一定常ドメイン(CH1)を伴った全L鎖からなる。抗体のペプシン処理は、1つの大きなF(ab’)断片をもたらし、この断片は、おおまかには、二価の抗原結合活性を有する2つのジスルフィドで連結されたFab断片に相当し、依然として抗原を架橋することができる。Fab’断片は、CH1ドメインのカルボキシ末端に、抗体ヒンジ領域由来の1つまたは複数のシステインをはじめとするさらにいくつかの残基を有する点でFab断片とは異なっている。本明細書中、定常領域のシステイン残基(複数可)が遊離チオール基を有するFab’については、Fab’−SHと指定する。F(ab’)抗体断片は、最初、間にヒンジシステインを有するFab’断片の対として生成された。抗体断片をカップリングする他の化学反応も既知である。
本明細書中使用される場合、「イムノアドヘシン」という用語は、異種タンパク質の結合特異性(「アドヘシン」)を、免疫グロブリン定常ドメインのエフェクター機能と併せ持つ分子を指定する。構造的には、イムノアドヘシンは、所望の結合特異性を持つアミノ酸配列(このアミノ酸配列は抗体の抗原認識及び結合部位以外である(すなわち、抗体の定常領域と比べて「異種」である))と、免疫グロブリン定常ドメイン配列(例えば、IgGのCH2及び/またはCH3配列)の融合体を含む。アドヘシン配列の例として、目的のタンパク質に結合する受容体またはリガンドの一部分を含む近接アミノ酸配列が挙げられる。アドヘシン配列は、目的のタンパク質に結合する配列であるが、受容体またはリガンド配列ではない配列であることが可能である(例えば、ペプチボディのアドヘシン配列)。そのようなポリペプチド配列は、ファージディスプレイ技法及び高処理ソーティング方法をはじめとする様々な方法により選択または同定することができる。イムノアドヘシン中の免疫グロブリン定常ドメイン配列は、任意の免疫グロブリン、例えばIgG−1、IgG−2、IgG−3、またはIgG−4サブタイプ、IgA(IgA−1及びIgA−2を含む)、IgE、IgD、またはIgMから得ることができる。
「ヒンジ領域」とは、抗体または半抗体の文脈において、概して、ヒトIgG1のGlu216からPro230まで続くものと定義される(Burton,Molec.Immunol.22:161−206(1985))。他のIgGアイソタイプのヒンジ領域は、同じ位置で重鎖間S−S結合を形成する最初と最後のシステイン残基を並べることにより、IgG1配列と整列させることができる。
Fc領域の「下部ヒンジ領域」は、通常、C末端から直ちに始まりヒンジ領域まで続く残基の並び、すなわちFc領域の残基233〜239と定義される。本発明以前、FcガンマR結合は、概して、IgGのFc領域の下部ヒンジ領域中のアミノ酸残基に起因していた。
ヒトIgGのFc領域の「CH2ドメイン」は、通常、IgGの残基231付近から340付近まで続く。CH2ドメインは、別のドメインと密接に対形成しない点で独特である。そうではなく、2つのN結合分岐炭水化物鎖が、未変化の天然型IgG分子の2つのCH2ドメイン間に挿置されている。この炭水化物が、ドメインドメイン対形成の代わりとなって、CH2ドメインの安定化を助けているのではないかと推測されてきた。Burton,Molec.Immunol.22:161−206(1985)。
「CH3ドメイン」は、Fc領域中のC末端からCH2ドメインまで(すなわちIgGのアミノ酸残基341付近からアミノ酸残基447付近まで)の残基の並びを含む。
「機能的Fc領域」は、天然型配列のFc領域の「エフェクター機能」を保持する。「エフェクター機能」の例として、C1q結合;CDC;Fc受容体結合;ADCC;食作用;細胞表面受容体(例えばB細胞受容体;BCR)の下方制御などが挙げられる。そのようなエフェクター機能は、一般に、結合ドメイン(例えば、抗体可変ドメイン)と組み合わせるためにFc領域を必要とし、また様々なアッセイ、例えば本明細書中の定義に開示されるとおりのアッセイを用いて査定することができる。
「天然型配列のFc領域」は、自然で見つかるFc領域のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列を含む。天然型配列のヒトFc領域として、天然型配列のヒトIgG1のFc領域(非A及びAアロタイプ);天然型配列のヒトIgG2のFc領域;天然型配列のヒトIgG3のFc領域;及び天然型配列のヒトIgG4のFc領域、ならびにそれらの天然変異型が挙げられる。
「変異型Fc領域」は、少なくとも1つのアミノ酸修飾、好ましくは、1つまたは複数のアミノ酸置換のおかげで、天然型配列のFc領域のものとは異なるアミノ酸配列を含む。好ましくは、変異型Fc領域は、天然型配列のFc領域または親ポリペプチドのFc領域と比較して、少なくとも1つのアミノ酸置換を有し、例えば、天然型配列のFc領域または親ポリペプチドのFc領域に、約1〜約10のアミノ酸置換、好ましくは約1〜約5のアミノ酸置換を有する。変異型Fc領域は、本明細書中、好ましくは、天然型配列のFc領域及び/または親ポリペプチドのFc領域と少なくとも約80%相同性を有し、特に好ましくはそれらと少なくとも約90%相同性を、より好ましくはそれらと少なくとも約95%相同性を有するだろう。
「Fc複合体」は、本明細書中使用される場合、Fc領域の一緒に相互作用する2つのCH2ドメイン及び/またはFc領域の一緒に相互作用する2つのCH3ドメインを示し、CH2ドメイン及び/またはCH3ドメインは、ペプチド結合ではない結合及び/または力(例えば、ファン・デル・ワールス力、疎水性力、親水性力)を通じて相互作用する。
「Fc成分」は、本明細書中使用される場合、Fc領域のヒンジ領域、CH2ドメイン、またはCH3ドメインを示す。
「Fc CH成分」または「FcCH」は、本明細書中使用される場合、Fc領域のCH2ドメイン、CH3ドメイン、またはCH2ドメインとCH3ドメインを含むポリペプチドを示す。
本明細書中使用される場合、「抗体突然変異体」または「抗体変異体」は、種依存性抗体のアミノ酸残基の1つまたは複数が修飾されている抗体のアミノ酸配列変異体を示す。そのような突然変異体は、必ず、種依存性抗体と100%未満の配列同一性または類似性を有する。1つの実施形態において、抗体突然変異体は、種依存性抗体の重鎖または軽鎖可変ドメインいずれかのアミノ酸配列と少なくとも75%の、より好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%、特に好ましくは少なくとも95%の、アミノ酸配列同一性または類似性を有するアミノ酸配列を有するだろう。この配列に関して同一性または類似性は、本明細書中、配列を整列させ、必要があればギャップを導入して配列同一性パーセントを最大にした後の、候補配列中の、種依存性抗体の残基と同一である(すなわち同一残基)または類似する(すなわち、共通する側鎖特性に基づき同じ群に属するアミノ酸残基、以下を参照)アミノ酸残基のパーセンテージと定義される。いくつかの実施形態において、可変ドメイン外側の抗体配列への、N末端、C末端、及び内部での拡張、削除、及び挿入のどれも、配列同一性または類似性に影響を及ぼすとは解釈されるべきである。
「障害」または「疾患」とは、本発明の物質/分子または方法を用いた治療で効果が得られる可能性がある任意の状態である。この状態には、哺乳類にとって問題の障害の素因になる病理学的状態を含む慢性及び急性の障害または疾患が含まれる。本明細書中治療しようとする障害の制限ではなく例として、悪性及び良性腫瘍;細胞腫、芽細胞腫、及び肉腫が挙げられる。
「治療」は、治療的処置及び予防または防止手段の両方を示す。治療を必要とする対象として、良性、前癌性、または非転移性腫瘍を既に患っている対象、ならびに癌の発症または再発を予防しようとする対象が挙げられる。
「治療上有効量」という用語は、哺乳類の疾患または障害を治療または予防するための治療薬の量を示す。癌の場合、治療薬の治療上有効量は、癌細胞の数を減少させる;原発性腫瘍の大きさを減少させる;癌細胞が周辺器官に浸潤するのを阻止する(すなわち、ある程度遅くさせる及び好ましくは停止させる);腫瘍転移を阻止する(すなわち、ある程度遅くさせる及び好ましくは停止させる);腫瘍増殖を、ある程度、阻止する;及び/または障害に関連した症状の1つまたは複数をある程度緩和する、可能性がある。薬物が既存の癌細胞の増殖を防ぐ及び/または死滅させる可能性がある限り、その薬物は、細胞分裂阻害性及び/または細胞傷害性である可能性がある。癌治療の場合、in vivoでの効力は、例えば、生存期間、腫瘍増殖停止期間(TTP)、奏効率(RR)、奏効期間、及び/または生活の質を査定することにより、測定することができる。
「自己免疫疾患」とは、本明細書中、個体自身の組織から発生した、個体自身の組織に対して向けられた非悪性疾患または障害である。自己免疫疾患は、本明細書中、具体的には、悪性または癌性の疾患または症状を除外し、特にB細胞リンパ腫、急性リンパ球性白血病(ALL)、慢性リンパ性白血病(CLL)、有毛細胞白血病、及び慢性骨髄芽球性白血病を除外する。自己免疫疾患または障害の例として、炎症性反応、例えば乾癬及び皮膚炎をはじめとする炎症性皮膚疾患など(例えばアトピー性皮膚炎);全身性強皮症及び硬化症;炎症性腸疾患に関連した反応(クローン病及び潰瘍性大腸炎など);呼吸促迫症候群(成人呼吸促迫症候群;ARDSを含む);皮膚炎;髄膜炎;脳炎;ぶどう膜炎;大腸炎;糸球体腎炎;湿疹及び喘息などのアレルギー性症状ならびにT細胞の浸潤及び慢性炎症性反応が関与する他の症状;粥状動脈硬化;白血球粘着不全;リウマチ様関節炎;全身性紅斑性狼瘡(SLE);真性糖尿病(例えばI型真性糖尿病またはインシュリン依存性糖尿病);多発性硬化症;レイノー病;自己免疫性甲状腺炎;アレルギー性脳脊髄炎;シェーグレン症候群;若年発症糖尿病;ならびに、典型的には、結核、類肉腫症、多発性筋炎、肉芽腫症、及び血管炎で見られる、サイトカイン及びTリンパ球が介在する急性及び遅発型過敏症に関連した免疫応答;悪性貧血(アジソン病);白血球血管外漏出が関与する疾患;中枢神経系(CNS)炎症性障害;多臓器損傷症候群;溶血性貧血(クリオグロブリン血症またはクームズ陽性貧血が挙げられるが、これらに限定されない);重症筋無力症;抗原抗体複合体性疾患;抗糸球体基底膜疾患;抗リン脂質症候群;アレルギー性神経炎;グレーブス病;ランバート・イートン筋無力症症候群;水疱性類天疱瘡;天疱瘡;自己免疫性多腺性内分泌不全症;ライター病;全身硬直症候群;ベーチェット病;巨細胞性動脈炎;免疫複合体腎炎;IgA腎障害;IgM多発性神経炎;免疫性血小板減少性紫斑病(ITP)または自己免疫性血小板減少症などが挙げられるが、これらに限定されない。
「癌」及び「癌性」という用語は、無制御の細胞増殖を典型的な特徴とする哺乳類の生理的状態を示す、またはそのような状態を説明する。この定義に含まれるものは、良性及び悪性の癌である。「初期癌」または「初期腫瘍」により、浸潤性でも転移性でもない癌を意味する、またはステージ0、I、もしくはIIの癌として分類される。癌の例として、癌腫、リンパ腫、芽細胞腫(髄芽細胞腫及び網膜芽細胞腫を含む)、肉腫(脂肪肉腫及び滑膜細胞肉腫を含む)、神経内分泌腫瘍(カルチノイド腫瘍、ガストリン産生腫瘍、及び膵島細胞癌を含む)、中皮腫、シュワン細胞腫(聴神経腫瘍を含む)、髄膜腫、腺癌、黒色腫、及び白血病またはリンパ系腫瘍が挙げられるが、これらに限定されない。そのような癌のより具体的な例として、扁平細胞癌(例えば上皮性扁平細胞癌)、小細胞肺癌(SCLC)、非小細胞肺癌(NSCLC)、肺腺癌、及び肺扁平上皮細胞腫を含む肺癌、腹膜癌、肝細胞癌、胃癌または消化管癌を含む胃癌、膵癌、神経膠芽腫、子宮頸癌、卵巣癌、肝臓癌、膀胱癌、肝細胞腫、乳癌(転移性乳癌を含む)、大腸癌、直腸癌、結腸直腸癌、子宮内膜または子宮細胞腫、唾液腺細胞腫、腎臓または腎性癌、前立腺癌、外陰癌、甲状腺癌、肝臓癌、肛門癌、陰茎癌、精巣癌、食道癌、胆道腫瘍、ならびに頭頸部癌及び多発性骨髄腫が挙げられる。
「前癌性」という用語は、典型的には癌に進行するまたは癌を発症する状態または増殖を示す。「前癌性」増殖は、異常な細胞周期制御、増殖、または分化を特長とする細胞を有するだろうし、細胞周期制御、細胞増殖、または分化のマーカーにより判定することができる。
「異形成」により、組織、器官、または細胞の任意の異常な増殖または発達を意味する。好ましくは、異形成は、高悪性度または前癌性である。
「転移」により、癌が、体内でその原発部位から他の場所へと拡散することを意味する。癌細胞は、原発性腫瘍から離脱して、リンパ管及び血管に侵入し、血流に乗って循環し、遠く離れた体内のどこかの正常組織で増殖する(転移する)ことができる。転移は、局所的または遠隔的であり得る。転移は、逐次過程であり、原発性腫瘍から離脱して、血流に乗って循環し、遠い部位で停止する腫瘍細胞次第である。新たな部位で、細胞は、血液供給を確立させ、命に関わる塊を形成するように増殖できる。
腫瘍細胞内の刺激性及び抑制性分子経路の両方が、この挙動を制御するが、遠い部位での腫瘍細胞と宿主細胞の相互作用もまた重要である。
「非転移性」により、良性であるか、または原発部位にとどまっており、リンパ管もしくは血管系または原発部位以外の組織にまだ侵入していない癌を意味する。一般に、非転移性癌は、ステージ0、I、またはIIであるいずれかの癌であり、場合によっては、ステージIIIの癌である。
「原発性腫瘍」または「原発性癌」により、起原となる癌であって、対象の体内の別の組織、器官、または場所にある転移性病変ではないことを意味する。
「良性腫瘍」または「良性癌」により、起原となる場所に局在したままで、遠い部位に浸潤する、侵入する、または転移する能力を有さない腫瘍を意味する。
「腫瘍負荷」により、体内の、癌細胞数、腫瘍の大きさ、または癌の量を意味する。腫瘍負荷は、腫瘍量とも称する。
「腫瘍数」により、腫瘍の個数を意味する。
「対象」により、哺乳類を意味し、哺乳類として、ヒトまたは非ヒト哺乳類、例えば、ウシ、ウマ、イヌ、ヒツジ、またはネコが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、対象はヒトである。
「抗癌治療」という用語は、癌を治療するのに有用な療法を示す。抗癌治療薬の例として、例えば、化学療法薬、増殖抑制剤、細胞障害性剤、放射線療法に使用される作用剤、抗血管新生剤、アポトーシス作用剤、抗チューブリン剤、及び他の癌治療作用剤、抗CD20抗体、血小板由来成長因子阻害剤(例えば、Gleevec(商標)(メシル酸イマチニブ))、COX−2阻害剤(例えば、セレコキシブ)、インターフェロン、サイトカイン、以下の標的、ErbB2、ErbB3、ErbB4、PDGFR−ベータ、BlyS、APRIL、BCMA、もしくはVEGF受容体(複数可)の1種または複数と結合するアンタゴニスト(例えば、中和抗体)、TRAIL/Apo2、ならびに他の生体活性及び有機化学作用剤などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの併用もまた、本発明に含まれる。
「細胞障害性剤」という用語は、本明細書中使用される場合、細胞の機能を阻害または阻止する及び/または細胞の破壊を引き起こす物質を示す。この用語は、放射性同位体(例えば、I131、I125、Y90、及びRe186)、化学療法薬、及び毒素、例えば細菌、真菌、植物、もしくは動物起原の酵素活性な毒素、またはその断片を含むものとする。
「化学療法薬」とは、癌の治療に有用な化学合成品である。化学療法薬の例として、癌の治療に有用な化学合成品が挙げられる。化学療法薬の例として、アルキル化剤、例えばチオテパ及びCYTOXAN(登録商標)シクロホスファミドなど;スルホン酸アルキル、例えばブスルファン、インプロスルファン、及びピポスルファン;アジリジン、例えばベンゾドーパ、カルボコン、メツレドーパ、及びウレドーパなど;エチレンイミン及びメチラメラミン、例えばアルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホルアミド、トリエチレンチオホスホルアミド、及びトリメチロールメラミンなど;アセトゲニン(特にブラタシン及びブラタシノン);カンプトテシン(合成類似体のトポテカンを含む);ブリオスタチン;カリスタチン;CC−1065(その合成類似体であるアドゼレシン、カルゼレシン、及びビゼレシンを含む);クリプトフィシン(特に、クリプトフィシン1及びクリプトフィシン8);ドラスタチン;デュオカルマイシン(合成類似体のKW−2189及びCB1−TM1を含む);エロイテロビン;パンクラスタチン;サルコジクチイン;スポンギスタチン;ナイトロジェンマスタード、例えばクロラムブシル、クロルナファジン、コロホスファミド、エストラムスチン、イホスファミド、メクロルエタミン、メクロルエタミンオキシド塩酸塩、メルファラン、ノブエンビキン、フェネステリン、プレドニムスチン、トロホスファミド、ウラシルマスタード;ニトロソ尿素、例えばカルムスチン、クロロゾトシン、ホテムスチン、ロムスチン、ニムスチン、及びラニムスチンなど;抗生物質、例えばエンジイン抗生物質など(例えば、カリケアマイシン、特にカリケアマイシンガンマ1I及びカリケアマイシンオメガI1(例えば、Agnew,Chem Intl. Ed. Engl.,33:183−186(1994)を参照);ジネミシン、例えばジネミシンAなど;ビスホスホネート、例えばクロドロネートなど;エスペラマイシン;ならびにネオカルジノスタチン発色団及び関連色素タンパク質エンジイン抗生物質発色団、アクラシノマイシン、アクチノマイシン、アントラマイシン、アザセリン、ブレオマイシン、カクチノマイシン、カルビシン、カルミノマイシン、カルジノフィリン、クロモマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デトルビシン、6−ジアゾ−5−オキソ−L−ノルロイシン、ADRIAMYCIN(登録商標)ドキソルビシン(モルホリノ−ドキソルビシン、シアノモルホリノ−ドキソルビシン、2−ピロリノ−ドキソルビシン、及びデオキシドキソルビシンを含む)、エピルビシン、エソルビシン、イダルビシン、マルセロマイシン、マイトマイシン、例えばマイトマイシンCなど、ミコフェノール酸、ノガラマイシン、オリボマイシン、ペプロマイシン、ポルフィロマイシン、ピューロマイシン、ケラマイシン、ロドルビシン、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン、ウベニメクス、ジノスタチン、ゾルビシン;代謝拮抗剤、例えばメトトレキセート及び5−フルオロウラシル(5−FU)など;葉酸類似体、例えばデノプテリン、メトトレキセート、プテロプテリン、トリメトレキセート;プリン類似体、例えば、フルダラビン、6−メルカプトプリン、チアミプリン、チオグアニン;ピリミジン類似体、例えば、アンシタビン、アザシチジン、6−アザウリジン、カルモフール、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン、フロクスウリジン;アンドロゲン、例えば、カルステロン、プロピオン酸ドロモスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン、テストラクトンなど;抗副腎作用剤、例えば、アミノグルテチミド、ミトタン、トリロスタンなど;葉酸補充剤、例えばフォリン酸;アセグラトン;アルドホスファミドグリコシド;アミノレブリン酸;エニルウラシル;アムサクリン;ベストラブシル;ビサントレン;エダトレキセート;デフォファミン;デメコルシン;ジアジクオン;エルフオルニチン;酢酸エリプチニウム;エポシロン;エトグルシド;硝酸ガリウム;ヒドロキシ尿素;レンチナン;ロニダミン;メイタンシノイド、例えば、メイタンシン及びアンサミトシンなど;ミトグアゾン;ミトキサントロン;モピダモール;ニトラクリン;ペントスタチン;フェナメット;ピラルビシン;ロソキサントロン;ポドフィリン酸;2−エチルヒドラジド;プロカルバジン;PSK(登録商標)多糖複合体(JHS Natural Products,Eugene,OR);ラゾキサン;リゾキシン;シゾフィラン;スピロゲルマニウム;テヌアゾン酸;トリアジコン;2,2’,2’’−トリクロロトリエチルアミン;トリコテセン(特に、T−2トキシン、ベラクリンA、ロリジンA、及びアングイジン);ウレタン;ビンデシン;ダカルバジン;マンノムスチン;ミトブロニトール;ミトラクトール;ピポブロマン;ガシトシン;アラビノシド(「Ara−C」);シクロホスファミド;チオテパ;タキソイド、例えば、TAXOL(登録商標)パクリタキセル(Bristol−Myers Squibb Oncology、Princeton、N.J.)、ABRAXANE(商標)クレモフォールフリー、パクリタキセルのアルブミン結合ナノ粒子配合物(American Pharmaceutical Partners、Schaumberg、Illinois)、及びTAXOTERE(登録商標)ドセタキセル(Rhone−Poulenc Rorer、Antony、France)など;クロラムブシル;GEMZAR(登録商標)ゲムシタビン;6−チオグアニン;メルカプトプリン;メトトレキセート;白金類似体、例えば、シスプラチン及びカルボプラチンなど;ビンブラスチン;白金;エトポシド(VP−16);イホスファミド;ミトキサントロン;ビンクリスチン;NAVELBINE(登録商標)ビノレルビン;ノバントロン;テニポシド;エダトレキセート;ダウノマイシン;アミノプテリン;ゼローダ;イバンドロネート;イリノテカン(Camptosar、CPT−11)(イリノテカンを5−FU及びロイコボリンと併用する治療レジメンを含む);トポイソメラーゼ阻害剤RFS2000;ジフルオロメチルオルニチン(DMFO);レチノイド、例えばレチノイン酸など;カペシタビン;コンブレタスタチン;VELCADEすなわちボルテゾミブ;REVLIMIDすなわちレナリドミド;ロイコボリン(LV);オキサリプラチン、オキサリプラチン治療レジメン(FOLFOX)を含む;細胞増殖を減少させる、PKC−アルファ、Raf、H−Ras、EGFR(例えば、エルロチニブ(Tarceva(商標)))、及びVEGF−Aの阻害剤、ならびに上記のいずれかのものの薬学上許容される塩、酸、または誘導体が挙げられる。
同じくこの定義に含まれるのは、腫瘍でのホルモン作用を制御または抑制する抗ホルモン剤、例えば、抗エストロゲン剤及び選択的エストロゲン受容体修飾剤(SERM)であり、そのような抗ホルモン剤として、例えば、タモキシフェン(NOLVADEX(登録商標)タモキシフェンを含む)、ラロキシフェン、ドロロキシフェン、4−ヒドロキシタモキシフェン、トリオキシフェン、ケオキシフェン、LY117018、オナプリストン、及びFARESTON・トレミフェン;副腎でのエストロゲン産生を制御する酵素であるアロマターゼを阻害するアロマターゼ阻害剤、例えば、4(5)−イミダゾール、アミノグルテチミド、MEGASE(登録商標)酢酸メゲストロール、AROMASIN(登録商標)エキセメスタン、ホルメスタン、ファドロゾール、RIVISOR(登録商標)ボロゾール、FEMARA(登録商標)レトロゾール、及びARIMIDEX(登録商標)アナストロゾールなど;及び抗アンドロゲン剤、例えば、フルタミド、ニルタミド、ビカルタミド、ロイプロリド、及びゴセレリンなど;ならびに、トロキサシタビン(1,3−ジオキソランヌクレオシドシトシン類似体);アンチセンスオリゴヌクレオチド、特に、接着細胞増殖に関与するシグナル伝達経路において遺伝子発現を阻害するもの、例えば、PKC−アルファ、Raf、及びH−Rasなど;リボザイム、例えば、VEGF発現阻害剤(例えば、ANGIOZYME(登録商標)リボザイム)、及びHER2発現阻害剤など;ワクチン、例えば、遺伝子治療ワクチン、例えば、ALLOVECTIN(登録商標)ワクチン、LEUVECTIN(登録商標)ワクチン、及びVAXID(登録商標)ワクチンなど;PROLEUKIN(登録商標)rIL−2;LURTOTECAN(登録商標)トポイソメラーゼ1阻害剤;ABARELIX(登録商標)rmRH;ビノレルビン、及びエスペラマイシン(米国特許第4,675,187号を参照)、ならびに上記のもののいずれかの薬学上許容される塩、酸、または誘導体が挙げられる。
「プロドラッグ」という用語は、本明細書中で使用される場合、親薬物と比較して腫瘍細胞に対する細胞傷害性が低下しており、酵素の作用により活性化またはより活性な親の形に変換されることが可能な、薬学的に活性な物質の前駆体または誘導体型を示す。例えば、Wilman,“Prodrugs in Cancer Chemotherapy”Biochemical Society Transactions,14,pp.375−382,615th Meeting Belfast(1986)及びStella et al.,“Prodrugs:A Chemical Approach to Targeted Drug Delivery,”Directed Drug Delivery,Borchardt et al.,(ed.),pp.247−267,Humana Press(1985)を参照。本発明のプロドラッグとして、より活性の高い細胞傷害性遊離薬物に変換することが可能な、リン酸含有プロドラッグ、チオリン酸含有プロドラッグ、硫酸含有プロドラッグ、ペプチド含有プロドラッグ、D−アミノ酸修飾プロドラッグ、グリコシル化プロドラッグ、β−ラクタム含有プロドラッグ、随意に置換されたフェノキシアセトアミド含有プロドラッグまたは随意に置換されたフェニルアセトアミド含有プロドラッグ、5−フルオロシトシン及び他の5−フルオロウリジンプロドラッグが挙げられるが、これらに限定されない。本発明で使用するためにプロドラッグ形に誘導体化することが可能な細胞障害性薬の例として、上記の化学療法薬が挙げられるが、これらに限定されない。
「放射線療法」により、細胞の正常機能能力を制限するまたは細胞を完全に破壊するために、定方向ガンマ線またはベータ線を使用して細胞に十分な損傷を引き起こすことを意味する。当然のことながら、治療の線量及び期間を決定する方法は、当該分野で多数知られている。典型的な治療は、1回投与として与えられ、典型的な線量は、1日あたり10〜200単位(グレイ)の範囲である。
「生物学的に活性な」または「機能性」ポリペプチド(異種ポリペプチドなど)とは、構造、調節、生化学的、または生物物理学的事象において、その本来の活性のうち1つまたは複数を発揮することができるものである。
「生物学的に活性な」または「機能性」抗体とは、構造、調節、生化学的、または生物物理学的事象において、その本来の活性のうち1つまたは複数を発揮することができるものである。例えば、生物学的に活性な抗体は、抗原に特異的に結合する能力を有していてもよく、その結合が、次いで、細胞または分子事象、例えばシグナル伝達または酵素活性などを誘発または改変してもよい。生物学的に活性な抗体はまた、受容体のリガンド活性化を遮断してもよいし、アゴニスト抗体として作用してもよい。抗体が持つ、その本来の活性のうち1つまたは複数を発揮する能力は、ポリペプチド鎖の適切な折り畳み及び構築をはじめとする複数の要因に依存する。
本発明の組成物及びそれを用いた方法
本明細書中提供するのは、例えば、異種ポリペプチド(例えば、抗体、例えば、全長抗体)の製造方法に適した、シグナルペプチド、及び変異型シグナルペプチドを用いた方法である。シグナルペプチドを特性決定する方法は、当該分野で既知である。1つの図式において、シグナルペプチドは、一般的に3つの異なる領域から構成される:1つまたは2つの正電荷を帯びたアミノ酸残基を含有するN末端領域、H領域と称する(Hドメインとも呼ぶ)ことの多い疎水性コア領域、及びシグナルペプチダーゼにより認識されるC末端領域である。いくつかの実施形態において、H領域は、長さが約10〜16残基である。シグナルペプチドの疎水性は、アイゼンベルグ尺度を用いて計算してもよい。Eisenberg,D. et al,J Mol Biol(1984)179:125−142を参照。簡単に述べると、各アミノ酸に、正規化された統一疎水性値を割り当てる(Eisenberg, et al.上記、表I(126頁)を参照)。シグナルペプチドの各アミノ酸の統一疎水性値(または、例えば、H領域の総合疎水性値を計算するために、H領域の各アミノ酸の統一疎水性値)を合計することで、合計疎水性(総合疎水性とも呼ぶ)を計算する。平均疎水性は、以下の式を用いて計算する:平均疎水性=総合(合計)疎水性/アミノ酸の数。いくつかの実施形態において、全シグナルペプチドの平均疎水性が計算される。いくつかの実施形態において、H領域(Hドメインとも呼ぶ)の平均疎水性が計算される。
シグナルペプチド配列の突然変異は、当該分野で既知の方法を用いて行ってもよい。この様式でDNAを遺伝子修飾する技法は、Mutagenesis:a Practical Approach,M.J. McPherson, Ed.,(IRL Press,Oxford,UK.(1991)に総説が記載されており、そのような技法として、例えば、部位特異的突然変異誘発、カセット変異導入法、及びポリメラーゼ連鎖反応(PCR)突然変異誘発が挙げられる。突然変異誘発の他の方法として、QuickChange部位特異的突然変異誘発及び重複伸長PCRが挙げられる。
別の態様において、提供されるのは、例えば、本発明の方法のいずれか、例えば、異種ポリペプチド(例えば、抗体)を作るための、細胞から異種ポリペプチドを分泌させるための、可溶性異種ポリペプチドを作るための、可溶性異種ポリペプチドをペリプラズムに分泌させるための、成熟異種ポリペプチドを作るための、成熟異種ポリペプチドをペリプラズムに分泌させるための、異種ポリペプチドを移動させるための、異種ポリペプチドの分泌を最適化するための方法において使用するための、DsbAシグナルペプチドより高い平均疎水性(例えば、H領域の平均疎水性、または全シグナルペプチドの平均疎水性)を持つシグナルペプチドの使用である。DsbAより高い平均疎水性を有するシグナルペプチドの例として以下が挙げられる:FlgI、NikA、AsmA、TolB、YraI、FecB、CemH、TreA、FocC、TraU、SfmL、TorT、SfmC。
いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.5超である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.6超である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.7超である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.7、またはそれより高い。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.6超である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.7超である。いくつかの実施形態において、第二シグナルペプチドの平均疎水性は、約0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.6、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.7、またはそれより高い。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの平均疎水性は、同様である(例えば、ほぼ等しい)。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドと第二シグナルペプチドの平均疎水性は、異なっている。
DsbAシグナルペプチド及びSTIIシグナルペプチドは、当該分野で周知である。DsbAシグナルペプチド及びSTIIシグナルペプチドの配列を、表7及び表8に示す。DsbA及びSTIIのN末端領域、H領域、及びC末端領域の配列を、表7及び表8に示す。
異種ポリペプチドの産生及び分泌を特性決定する方法は、当該分野で既知であり、その方法のいくつかを、本明細書中で説明及び例示する。例えば、異種タンパク質(例えば、抗体)と作動可能に連結した変異型シグナルペプチドをコードする発現ベクター(複数可)を抱える宿主株を培養し、ポリペプチドを抽出する。可溶性画分を非還元SDS−Page電気泳動で分離し、続いてウエスタンブロット分析により、産生された全長異種タンパク質のレベルを測定する。成熟ポリペプチド対前駆ポリペプチドの有無またはレベルは、当該分野で既知であるとおり、例えば、ウエスタンブロットゲル上のバンドから単離されたタンパク質のEdman配列決定、及び単離されたポリペプチドのシグナルペプチドを有するか欠いているかについての特性決定により判定してもよい。完全抗体(または、例えば、他のヘテロ多量体タンパク質)の産生は、変性条件下でウエスタンブロットを実行することにより判定してもよい。異種ポリペプチド(例えば、抗体)の活性は、当該分野で既知であるとおり、常用の機能アッセイを用いて判定してもよい。タンパク質の機能は、適切な機能アッセイを用いて判定してもよい。例えば、結合活性を、ELISA、Biacore、及び当該分野で周知である他の方法を用いて、試験してもよい。他の機能は、特定の異種ポリペプチドに適切なように、当該分野で周知であるアッセイを用いて試験してもよい。
翻訳開始領域(TIR)は、タンパク質の全体の翻訳レベルの主要な決定要因である。TIRは、シグナル配列をコードするポリヌクレオチドを含み、Shine−Delgarno配列のすぐ上流からに始まって開始コドンの約20ヌクレオチド下流まで続く。このポリヌクレオチド配列の修飾(いくつかの実施形態において、シグナルペプチドをコードする配列の最初の約2〜約14、約4〜12、約6コドン内の修飾)は、翻訳開始の効率を改変し、それにより下流タンパク質の翻訳レベルを調節することができる。TIRは、様々な翻訳強度を有する。いくつかの実施形態において、第一及び第二の翻訳開始領域(例えば、第一及び第二の異種ポリペプチドと作動可能に連結している)(ならびに、いくつかの実施形態において、例えば、第三異種ポリペプチドと作動可能に連結している、第三翻訳開始領域)は、ほぼ等しい翻訳強度を提供する。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、約1または2である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、約1である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、約2である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、1及び/または2である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、約3または約4である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、1、2、3、4、5、またはそれ以上(例えば6または7またはそれ以上)のうちの1つまたは複数から選択される。いくつかの実施形態において、第一及び第二のTIRの相対翻訳強度は、約1である。いくつかの実施形態において、第一及び第二のTIRの相対翻訳強度(TIR強度とも呼ぶ)は、約2である。いくつかの実施形態において第一、第二、及び第三のTIRの相対翻訳強度は、約1である。いくつかの実施形態において第一、第二、及び第三のTIRの相対翻訳強度は、約2である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、約2、約3、およそ4、約5、約6、約7、またはそれ以上、例えば、約8、約9、またはそれ以上である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、1〜3、2〜4、3〜5、4〜6、5〜7、または6〜8である。いくつかの実施形態において、相対翻訳強度は、2〜5、3〜7、または4〜8である。いくつかの実施形態において、第一及び/または第二シグナルペプチドの相対翻訳強度は、約1、約2、約3、約4、約5、およそ6、約7、または約8である。いくつかの実施形態において、第一シグナルペプチドの相対翻訳強度は約5であり、かつ第二シグナル配列の相対翻訳強度は約8である。いくつかの実施形態において、第一と第二のTIRの相対翻訳強度は、ほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第一と第二のTIRの相対翻訳強度は、異なっている。
いくつかの実施形態において、シグナルペプチド(変異型シグナルペプチドなど)をコードするポリヌクレオチドは、目的の遺伝子を発現するのに適切なエレメントを持つベクターに挿入されているだろう。いくつかの実施形態において、ベクターは、シグナル配列の5’にあるプロモーター、目的の遺伝子またはレポーター遺伝子を挿入するためのシグナル配列の3’にある制限酵素認識部位、及び得られるプラスミドで形質転換された細菌の選択及び/または維持のための選択性マーカー、例えば薬物耐性マーカーを含む。プラスミドベクターについては、本明細書中でさらに説明及び例示する。原核生物宿主で用いるのに適したプロモーターは、当該分野で既知であり、そのいくつかを本明細書中で説明及び例示する。
ある様式で定量することが可能であればどのようなレポーター遺伝子を用いてもよい。したがって、例えば、アルカリホスファターゼ産生を、phoA遺伝子産物の分泌レベルの尺度として定量することができる。他の例として、例えば、β−ラクタマーゼ遺伝子が挙げられる。
ポリペプチドの分泌レベルは、例えば、目的のポリペプチド用の機能アッセイ、利用可能であれば、放射免疫アッセイ(RIA)、酵素結合免疫アッセイ(ELISA)により、またはPAGE及び目的のポリペプチドの正確な分子量の視覚化により、測定することができる。分泌されたポリペプチドのレベルを測定する方法は、当該分野で周知であり、そのいくつかを本明細書中で例示する。
ポリペプチド
異種ポリペプチドの例として、膜貫通分子(例えば、受容体チロシンキナーゼなどの受容体)または増殖因子などのリガンドが挙げられる。異種ポリペプチドの例として、分子、例えばレニンなど;ヒト成長ホルモン及びウシ成長ホルモンをはじめとする成長ホルモン;成長ホルモン放出因子;副甲状腺ホルモン;甲状腺刺激ホルモン;リポタンパク質;アルファ−1−アンチトリプシン;インシュリンA鎖;インシュリンB鎖;プロインシュリン;卵胞刺激ホルモン;カルシトニン;黄体ホルモン;グルカゴン;凝固因子、例えば、第VIIIC因子、第IX因子、組織因子(TF)、及びフォン・ヴィルブランド因子など;抗凝固因子、例えばタンパク質Cなど;心房性ナトリウム利尿因子;肺界面活性物質;プラスミノーゲン活性化因子、例えばウロキナーゼまたはヒト尿または組織型プラスミノーゲン活性化因子(t−PA)など;ボンベシン;トロンビン;造血性成長因子;腫瘍壊死因子−アルファ及び−ベータ;エンケファリナーゼ;RANTES(正常T細胞の活性化で制御され、発現し、分泌される物質);ヒトマクロファージ炎症性タンパク質(MIP−1−アルファ);血清アルブミン、例えばヒト血清アルブミンなど;ミュラー管抑制物質;リラキシンA鎖;リラキシンB鎖;プロリラキシン;マウスゴナドトロピン関連ペプチド;微生物タンパク質、例えばベータ−ラクタマーゼなど;DNA分解酵素;IgE;細胞傷害性Tリンパ球関連抗原(CTLA)、例えばCTLA−4など;インヒビン;アクチビン;血管内皮増殖因子(VEGF);ホルモンまたは増殖因子の受容体;タンパク質AまたはD;リウマチ因子;神経栄養因子、例えば骨由来神経栄養因子(BDNF)など、ニューロトロフィン−3、−4、−5、または−6(NT−3、NT−4、NT−5、またはNT−6)、または神経成長因子、例えばNGF−βなど;血小板由来成長因子(PDGF);線維芽細胞増殖因子、例えばaFGF及びbFGFなど;上皮増殖因子(EGF);トランスフォーミング増殖因子(TGF)、例えばTGF−アルファ、及びTGF−β1、TGF−β2、TGF−β3、TGF−β4、またはTGF−β5をはじめとするTGF−ベータなど;インシュリン様増殖因子−I及び−II(IGF−I及びIGF−II);des(1−3)−IGF−I(脳IGF−I)、インシュリン様増殖因子結合タンパク質;CDタンパク質、例えばCD3、CD4、CD8、CD19、CD20、及びCD40など;エリスロポエチン;骨誘導因子;免疫毒素;骨形成タンパク質(BMP);インターフェロン、例えばインターフェロン−アルファ、−ベータ、及び−ガンマなど;コロニー刺激因子(CSF)、例えば、M−CSF、GM−CSF、及びG−CSFなど;インターロイキン(IL)、例えば、IL−1〜IL−10など;スーパーオキシドジスムターゼ;T細胞受容体;表面膜タンパク質;崩壊加速因子;ウイルス抗原、例えば、AIDS外被の一部分など;輸送タンパク質;ホーミング受容体;アドレシン;調節タンパク質;インテグリン、例えばCD11a、CD11b、CD11c、CD18、ICAM、VLA−4、及びVCAM;腫瘍関連抗原、例えば、HER2、HER3、またはHER4受容体など;及び上記のポリペプチドのいずれかの断片が挙げられる。
イムノアドヘシンは、本発明による異種ポリペプチドとして、明確に企図される。
抗体
抗体またはヘテロ多量体ポリペプチドまたはポリペプチドまたはイムノアドヘシンの標的の例として、以下の一覧が挙げられるが、それらに限定されない:BMPI、BMP2、BMP3B(GDFIO)、BMP4、BMP6、BMP8、CSFI(M−CSF)、CSF2(GM−CSF)、CSF3(G−CSF)、EPO、FGFI(aFGF)、FGF2(bFGF)、FGF3(int−2)、FGF4(HST)、FGF5、FGF6(HST−2)、FGF7(KGF)、FGF9、FGF10、FGF11、FGF12、FGF12B、FGF14、FGF16、FGF17、FGF19、FGF20、FGF21、FGF23、IGF1、IGF2、IFNAI、IFNA2、IFNA4、IFNA5、IFNA6、IFNA7、IFNBI、IFNG、IFNWI、FELI、FELI(EPSELON)、FELI(ZETA)、IL1A、IL1B、IL2、IL3、IL4、IL5、IL6、IL7、IL8、IL9、IL10、IL11、IL12A、IL12B、IL13、IL14、IL15、IL16、IL17、IL17B、IL18、IL19、IL20、IL22、IL23、IL24、IL25、IL26、IL27、IL28A、IL28B、IL29、IL30、PDGFA、PDGFB、TGFA、TGFB1、TGFB2、TGFB3、LTA(TNF−b)、LTB、TNF(TNF−a)、TNFSF4(OX40リガンド)、TNFSF5(CD40リガンド)、TNFSF6(FasL)、TNFSF7(CD27リガンド)、TNFSF8(CD30リガンド)、TNFSF9(4−1BBリガンド)、TNFSFIO(TRAIL)、TNFSF1I(TRANCE)、TNFSF12(AP03L)、TNFSF13(April)、TNFSF13B、TNFSF14(HVEM−L)、TNFSF15(VEGI)、TNFSF18、HGF(VEGFD)、VEGF、VEGFB、VEGFC、ILIR1、IL1R2、IL1RL1、IL1RL2、IL2RA、IL2RB、IL2RG、IL3RA、IL4R、IL5RA、IL6R、IL7R、IL8RA、IL8RB、IL9R、ILIORA、ILIORB、IL11RA、IL12RB1、IL12RB2、IL13RA1、IL13RA2、IL15RA、IL17R、IL18R1、IL20RA、IL21R、IL22R、IL1HY1、IL1RAP、IL1RAPL1、IL1RAPL2、IL1RN、IL6ST、IL18BP、IL18RAP、IL22RA2、AIFI、HGF、LEP(レプチン)、PTN、THPO、CCLI(I−309)、CCL2(MCP−1/MCAF)、CCL3(MIP−la)、CCL4(MIP−lb)、CCL5(RANTES)、CCL7(MCP−3)、CCL8(mcp−2)、CCLH(エオタキシン)、CCL13(MCP−4)、CCL15(MIP−ld)、CCL16(HCC−4)、CCL17(TARC)、CCL18(PARC)、CCL19(MDP−3b)、CCL20(MIP−3a)、CCL21(SLC/エクソダス−2)、CCL22(MDC/STC−I)、CCL23(MPIF−I)、CCL24(MPIF−2/エオタキシン−2)、CCL25(TECK)、CCL26(エオタキシン−3)、CCL27(CTACK/ILC)、CCL28、CXCLI(GROI)、CXCL2(GR02)、CXCL3(GR03)、CXCL5(ENA−78)、CXCL6(GCP−2)、CXCL9(MIG)、CXCL10(IP10)、CXCL11(I−TAC)、CXCL12(SDFI)、CXCL13、CXCL14、CXCL16、PF4(CXCL4)、PPBP(CXCL7)、CX3CL1(SCYDI)、SCYEI、XCLI(リンホタクチン)、XCL2(SCM−lb)、BLRI(MDR15)、CCBP2(D6/JAB61)、CCR1(CKRI/HM145)、CCR2(mcp−IRB/RA)、CCR3(CKR3/CMKBR3)、CCR4、CCR5(CMKBR5/ChemR13)、CCR6(CMKBR6/CKR−L3/STRL22/DRY6)、CCR7(CKR7/EBII)、CCR8(CMKBR8/TERI/CKR−LI)、CCR9(GPR−9−6)、CCRLI(VSHKI)、CCRL2(L−CCR)、XCRI(GPR5/CCXCRI)、CMKLRI、CMKORI(RDCI)、CX3CR1(V28)、CXCR4、GPR2(CCRIO)、GPR31、GPR81(FKSG80)、CXCR3(GPR9/CKR−L2)、CXCR6(TYMSTR/STRL33/Bonzo)、HM74、IL8RA(IL8Ra)、IL8RB(IL8Rb)、LTB4R(GPR16)、TCPIO、CKLFSF2、CKLFSF3、CKLFSF4、CKLFSF5、CKLFSF6、CKLFSF7、CKLFSF8、BDNF、C5R1、CSF3、GRCCIO(CIO)、EPO、FY(DARC)、GDF5、HDFIA、DL8、PRL、RGS3、RGS13、SDF2、SLIT2、TLR2、TLR4、TREMI、TREM2、VHL、ABCFI;ACVRI;ACVRIB;ACVR2;ACVR2B;ACVRLI;AD0RA2A;アグリカン;AGR2;AICDA;AIFI;AIGI;AKAPI;AKAP2;AMH;AMHR2;ANGPTI;ANGPT2;ANGPTL3;ANGPTL4;ANPEP;APC;APOCI;AR;AZGPI(亜鉛−a−糖タンパク質);B7.1;B7.2;BAD;BAFF(BLys);BAGI;BAH;BCL2;BCL6;BDNF;BLNK;BLRI(MDR15);BMPI;BMP2;BMP3B(GDFIO);BMP4;BMP6;BMP8;BMPRIA;BMPRIB;BMPR2;BPAGI(プレクチン);BRCAI;C19orflO(IL27w);C3;C4A;C5;C5R1;CANTI;CASP1;CASP4;CAVI;CCBP2(D6/JAB61);CCLI(1−309);CCLII(エオタキシン);CCL13(MCP−4);CCL15(MlP−ld);CCL16(HCC−4);CCL17(TARC);CCL18(PARC);CCL19(MIP−3b);CCL2(MCP−1);MCAF;CCL20(MIP−3a);CCL21(MTP−2);SLC;エクソダス−2;CCL22(MDC/STC−I);CCL23(MPIF−1);CCL24(MPIF−2/エオタキシン−2);CCL25(TECK);CCL26(エオタキシン−3);CCL27(CTACK/ILC);CCL28;CCL3(MTP−la);CCL4(MDP−lb);CCL5(RANTES);CCL7(MCP−3);CCL8(mcp−2);CCNAI;CCNA2;CCNDI;CCNEI;CCNE2;CCRI(CKRI/HM145);CCR2(mcp−IRB/RA);CCR3(CKR3/CMKBR3);CCR4;CCR5(CMKBR5/ChemR13);CCR6(CMKBR6/CKR−L3/STRL22/DRY6);CCR7(CKR7/EBII);CCR8(CMKBR8/TERI/CKR−LI);CCR9(GPR−9−6);CCRLI(VSHKI);CCRL2(L−CCR);CD164;CD19;CDIC;CD20;CD200;CD22;CD24;CD28;CD3;CD37;CD38;CD3E;CD3G;CD3Z;CD4;CD40;CD40L;CD44;CD45RB;CD52;CD69;CD72;CD74;CD79A;CD79B;CD8;CD80;CD81;CD83;CD86;CDHI(E−カドヘリン);CDH10;CDH12;CDH13;CDH18;CDH19;CDH20;CDH5;CDH7;CDH8;CDH9;CDK2;CDK3;CDK4;CDK5;CDK6;CDK7;CDK9;CDKNIA(p21Wapl/Cipl);CDKNIB(p27Kipl);CDKNIC;CDKN2A(P16INK4a);CDKN2B;CDKN2C;CDKN3;CEBPB;CERI;CHGA;CHGB;キチナーゼ;CHST10;CKLFSF2;CKLFSF3;CKLFSF4;CKLFSF5;CKLFSF6;CKLFSF7;CKLFSF8;CLDN3;CLDN7(クローディン−7);CLN3;CLU(クラスタリン);CMKLRI;CMKORI(RDCI);CNRI;COL18A1;COLIAI;COL4A3;COL6A1;CR2;CRP;CSFI(M−CSF);CSF2(GM−CSF);CSF3(GCSF);CTLA4;CTNNBI(b−カテニン);CTSB(カテプシンB);CX3CL1(SCYDI);CX3CR1(V28);CXCLI(GROI);CXCL10(IP−10);CXCLII(l−TAC/IP−9);CXCL12(SDFI);CXCL13;CXCL14;CXCL16;CXCL2、(GR02);CXCL3(GR03);CXCL5(ENA−78/LIX);CXCL6(GCP−2);CXCL9(MIG);CXCR3(GPR9/CKR−L2);CXCR4;CXCR6(TYMSTR/STRL33/Bonzo);CYB5;CYCI;CYSLTRI;DAB2IP;DES;DKFZp451 J01 18;DNCLI;DPP4;E2F1;ECGFI;EDGI;EFNAI;EFNA3;EFNB2;EGF;EGFR;ELAC2;ENG;EN01;EN02;EN03;EPHB4;EPO;ERBB2(Her−2);EREG;ERK8;ESRI;ESR2;F3(TF);FADD;FasL;FASN;FCERIA;FCER2;FCGR3A;FGF;FGFI(aFGF);FGF10;FGF11;FGF12;FGF12B;FGF13;FGF14;FGF16;FGF17;FGF18;FGF19;FGF2(bFGF);FGF20;FGF21;FGF22;FGF23;FGF3(int−2);FGF4(HST);FGF5;FGF6(HST−2);FGF7(KGF);FGF8;FGF9;FGFR3;FIGF(VEGFD);FELI(EPSILON);FILI(ZETA);FLJ12584;FLJ25530;FLRTI(フィブロネクチン);FLTI;FOS;FOSLI(FRA−I);FY(DARC);GABRP(GABAa);GAGEBI;GAGECI;GALNAC4S−6ST;GAT A3;GDF5;GFI1;GGT1;GM−CSF;GNASI;GNRHI;GPR2(CCRIO);GPR31;GPR44;GPR81(FKSG80);GRCCIO(CIO);GRP;GSN(ゲルゾリン);GSTPI;HAVCR2;HDAC4;HDAC5;HDAC7A;HDAC9;HGF;HIFIA;HDPI;ヒスタミン及びヒスタミン受容体;HLA−A;HLA−DRA;HM74;HMOXI;HUMCYT2A;ICEBERG;ICOSL;ID2;IFN−a;IFNAI;IFNA2;IFNA4;IFNA5;IFNA6;IFNA7;IFNB1;IFNガンマ;DFNWI;IGBPI;IGFI;IGFIR;IGF2;IGFBP2;IGFBP3;IGFBP6;IL−I;IL10;MORA;IL10RB;IL11;IL11RA;IL−12;IL12A;IL12B;IL12RB1;IL12RB2;IL13;IL13RA1;IL13RA2;IL14;IL15;IL15RA;IL16;IL17;IL17B;IL17C;IL17R;IL18;IL18BP;IL18R1;IL18RAP;IL19;IL1A;IL1B;ILIF10;IL1F5;IL1F6;IL1F7;IL1F8;IL1F9;IL1HYI;
IL1Rl;IL1R2;IL1RAP;IL1RAPL1;IL1RAPL2;IL1RL1;IL1RL2、ILIRN;IL2;IL20;IL20RA;IL21R;IL22;IL22R;IL22RA2;IL23;IL24;IL25;IL26;IL27;IL28A;IL28B;IL29;IL2RA;IL2RB;IL2RG;IL3;IL30;IL3RA;IL4;IL4R;IL5;IL5RA;IL6;IL6R;IL6ST(糖タンパク質130);EL7;EL7R;EL8;IL8RA;DL8RB;IL8RB;DL9;DL9R;DLK;INHA;INHBA;INSL3;INSL4;IRAKI;ERAK2;ITGAI;ITGA2;ITGA3;ITGA6(a6インテグリン);ITGAV;ITGB3;ITGB4(b4インテグリン);JAGI;JAKI;JAK3;JUN;K6HF;KAN;KDR;KITLG;KLF5(GC Box BP);KLF6;KLKIO;KLK12;KLK13;KLK14;KLK15;KLK3;KLK4;KLK5;KLK6;KLK9;KRT1;KRT19(ケラチン19);KRT2A;KHTHB6(毛髪特異的H型ケラチン);LAMAS;LEP(レプチン);Lingo−p75;Lingo−Troy;LPS;LTA(TNF−b);LTB;LTB4R(GPR16);LTB4R2;LTBR;MACMARCKS;MAGまたはOmgp;MAP2K7(c−Jun);MDK;MIBI;ミッドカイン;MEF;MIP−2;MKI67;(Ki−67);MMP2;MMP9;MS4A1;MSMB;MT3(メタロチオネクチン−lll);MTSSI;MUCI(ムチン);MYC;MYD88;NCK2;ニューロカン;NFKBI;NFKB2;NGFB(NGF);NGFR;NgR−Lingo;NgR−Nogo66(Nogo);NgR−p75;NgR−Troy;NMEI(NM23A);N0X5;NPPB;NROBI;NR0B2;NRIDI;NR1D2;NR1H2;NR1H3;NR1H4;NR1I2;NR1I3;NR2C1;NR2C2;NR2E1;NR2E3;NR2F1;NR2F2;NR2F6;NR3C1;NR3C2;NR4A1;NR4A2;NR4A3;NR5A1;NR5A2;NR6A1;NRPI;NRP2;NT5E;NTN4;ODZI;OPRDI;P2RX7;PAP;PARTI;PATE;PAWR;PCA3;PCNA;PDGFA;PDGFB;PECAMI;PF4(CXCL4);PGF;PGR;ホスファカン;PIAS2;PIK3CG;PLAU(uPA);PLG;PLXDCI;PPBP(CXCL7);PPID;PRI;PRKCQ;PRKDI;PRL;PROC;PROK2;PSAP;PSCA;PTAFR;PTEN;PTGS2(COX−2);PTN;RAC2(p21 Rac2);RARB;RGSI;RGS13;RGS3;RNFIIO(ZNF144);ROB02;S100A2;SCGB1D2(リポフィリンB);SCGB2A1(マンマグロビン2);SCGB2A2(マンマグロビン1);SCYEI(内皮単球活性化サイトカイン);SDF2;SERPINAI;SERPINA3;SERP1NB5(マスピン);SERPINEI(PAI−I);SERPDMF1;SHBG;SLA2;SLC2A2;SLC33A1;SLC43A1;SLIT2;SPPI;SPRRIB(Sprl);ST6GAL1;STABI;STAT6;STEAP;STEAP2;TB4R2;TBX21;TCPIO;TDGFI;TEK;TGFA;TGFBI;TGFBIII;TGFB2;TGFB3;TGFBI;TGFBRI;TGFBR2;TGFBR3;THIL;THBSI(トロンボスポンジン−1);THBS2;THBS4;THPO;TIE(Tie−1);TMP3;組織因子;TLRIO;TLR2;TLR3;TLR4;TLR5;TLR6;TLR7;TLR8;TLR9;TNF;TNF−a;TNFAEP2(B94);TNFAIP3;TNFRSFIIA;TNFRSFIA;TNFRSFIB;TNFRSF21;TNFRSF5;TNFRSF6(Fas);TNFRSF7;TNFRSF8;TNFRSF9;TNFSFIO(TRAIL);TNFSFI1(TRANCE);TNFSF12(AP03L);TNFSF13(April);TNFSF13B;TNFSF14(HVEM−L);TNFSF15(VEGI);TNFSF18;TNFSF4(OX40リガンド);TNFSF5(CD40リガンド);TNFSF6(FasL);TNFSF7(CD27リガンド);TNFSF8(CD30リガンド);TNFSF9(4−1BBリガンド);TOLLIP;Toll様受容体;TOP2A(トポイソメラーゼEa);TP53;TPMI;TPM2;TRADD;TRAFI;TRAF2;TRAF3;TRAF4;TRAF5;TRAF6;TREMI;TREM2;TRPC6;TSLP;TWEAK;VEGF;VEGFB;VEGFC;バーシカン;VHLC5;VLA−4;XCLI(リンホタクチン);XCL2(SCM−lb);XCRI(GPR5/CCXCRI);YYI;及びZFPM2。
いくつかの実施形態において、標的として、CDタンパク質、例えば、CD3、CD4、CD8、CD16、CD19、CD20、CD34など;CD64、CD200、ErbB受容体ファミリーのメンバー、例えば、EGF受容体、HER2、HER3、またはHER4受容体など;細胞接着分子、例えば、LFA−1、Mad、p150.95、VLA−4、ICAM−1、VCAM、アルファ4/ベータ7インテグリン、及びアルファまたはベータサブユニットいずれかを含むアルファv/ベータ3インテグリン(例えば、抗CD11a、抗CD18、または抗CD11b抗体)など;増殖因子、例えば、VEGF−A、VEGF−Cなど;組織因子(TF);アルファインターフェロン(アルファlFN);TNFアルファ、インターロイキン、例えば、IL−1ベータ、IL−3、IL−4、IL−5、IL−8、IL−9、IL−13、IL17A/F、IL−18、IL−13Rアルファ1、IL13Rアルファ2、IL−4R、IL−5R、IL−9R、IgEなど;血液型抗原;flk2/flt3受容体;肥満(OB)受容体;mpl受容体;CTLA−4;RANKL、RANK、RSV Fタンパク質、タンパク質Cなど、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)−1またはLRP−8またはトランスフェリン受容体、ならびに以下1)ベータ−セクレターゼ(BACE1またはBACE2)、2)アルファ−セクレターゼ、3)ガンマ−セクレターゼ、4)タウ−セクレターゼ、5)アミロイド前駆体タンパク質(APP)、6)細胞死受容体6(DR6)、7)アミロイドベータペプチド、8)アルファ−シヌクレイン、9)パーキン、10)ハンチンチン、11)p75NTR、及び12)カスパーゼ−6からなる群より選択される少なくとも1種の標的、が挙げられる。
抗体(例えば、多重特異性抗体、例えば、二重特異性抗体)は、少なくとも2種の標的分子、例えば、以下からなる群より選択される少なくとも2種の標的分子に結合してもよいことが理解される:IL−1アルファとIL−1ベータ、IL−12とIL−18;IL−13とIL−9;IL−13とIL−4;IL−13とIL−5;IL−5とIL−4;IL−13とIL−1ベータ;IL−13とIL−25;IL−13とTARC;IL−13とMDC;IL−13とMEF;IL−13とTGF−β;IL−13とLHRアゴニスト;IL−12とTWEAK、IL−13とCL25;IL−13とSPRR2a;IL−13とSPRR2b;IL−13とADAM8、IL−13とPED2、IL17AとIL17F、CD3とCD19、CD138とCD20;CD138とCD40;CD19とCD20;CD20とCD3;CD38とCD138;CD38とCD20;CD38とCD40;CD40とCD20;CD−8とIL−6;CD20とBR3、TNFアルファとTGF−ベータ、TNFアルファとIL−1ベータ;TNFアルファとIL−2、TNFアルファとIL−3、TNFアルファとIL−4、TNFアルファとIL−5、TNFアルファとIL6、TNFアルファとIL8、TNFアルファとIL−9、TNFアルファとIL−10、TNFアルファとIL−11、TNFアルファとIL−12、TNFアルファとIL−13、TNFアルファとIL−14、TNFアルファとIL−15、TNFアルファとIL−16、TNFアルファとIL−17、TNFアルファとIL−18、TNFアルファとIL−19、TNFアルファとIL−20、TNFアルファとIL−23、TNFアルファとIFNアルファ、TNFアルファとCD4、TNFアルファとVEGF、TNFアルファとMIF、TNFアルファとICAM−1、TNFアルファとPGE4、TNFアルファとPEG2、TNFアルファとRANKリガンド、TNFアルファとTe38;TNFアルファとBAFF;TNFアルファとCD22;TNFアルファとCTLA−4;TNFアルファとGP130;TNFaとIL−12p40;VEGFとHER2、VEGF−AとHER2、VEGF−AとPDGF、HER1とHER2、VEGF−AとVEGF−C、VEGF−CとVEGF−D、HER2とDR5、VEGFとIL−8、VEGFとMET、VEGFRとMET受容体、VEGFRとEGFR、HER2とCD64、HER2とCD3、HER2とCD16、HER2とHER3;EGFR(HERI)とHER2、EGFRとHER3、EGFRとHER4、IL−13とCD40L、IL4とCD40L、TNFR1とIL−1R、TNFR1とIL−6R及びTNFR1とIL−18R、EpCAMとCD3、MAPGとCD28、EGFRとCD64、CSPGとRGM A;CTLA−4とBTN02;IGF1とIGF2;IGF1/2とErb2B;MAGとRGM A;NgRとRGM A;NogoAとRGM A;OMGpとRGM A;PDL−IとCTLA−4;及びRGM AとRGM B。
いくつかの実施形態において、標的は、抗VEGF、抗c−met、抗IgE、抗CD11、抗CD18、抗CD40、抗組織因子(TF)、抗HER2、及び抗TrkC抗体である。非ポリペプチド抗原(腫瘍関連糖脂質抗原など)に対する抗体もまた、企図されている。本発明が包含する抗体の標的のさらなる例として、CDタンパク質、例えば、CD3、CD4、CD8、CD19、CD20、CD34、及びCD46など;ErbB受容体ファミリーのメンバー、例えば、EGF受容体、HER2、HER3、またはHER4受容体など;細胞接着分子、例えば、LFA−1、Mac1、p150.95、VLA−4、ICAM−1、VCAM、α4/β7インテグリン、及びαまたはβサブユニットいずれかを含むαv/β3インテグリン(例えば抗CD11a、抗CD18、または抗CD11b抗体)など;増殖因子、例えばVEGFなど;組織因子(TF);TGF−β、アルファインターフェロン(α−IFN);インターロイキン、例えばIL−8など;IgE;血液型抗原Apo2、細胞死受容体;flk2/flt3受容体;肥満(OB)受容体;mpl受容体;CTLA−4;タンパク質Cなどが挙げられる。二重特異性抗体は、本発明により明確に企図される。
1つの実施形態において、抗体(複数可)、例えば、本明細書中の方法で使用される抗体(複数可)は、以下の第1〜6節に記載されるとおりの特長をいずれも、単独でまたは組み合わせて取り入れてよい:
1.抗体断片
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、抗体断片である。抗体断片として、Fab、Fab’、Fab’−SH、F(ab’)2、Fv、及びscFv断片、一本腕抗体、ならびに以下に記載される他の断片が挙げられるが、これらに限定されない。ある特定の抗体断片の総説については、Hudson et al.Nat. Med. 9:129−134(2003)を参照。scFv断片の総説については、例えば、Pluckthun,in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies,vol. 113,Rosenburg and Moore eds.,(Springer−Verlag、New York),pp.269−315(1994)を参照;同じく、WO93/16185;ならびに米国特許第5,571,894号及び同第5,587,458号を参照。サルベージ受容体結合エピトープ残基を含みin vivo半減期の長くなったFab及びF(ab’)2断片の考察については、米国特許第5,869,046号を参照。
ダイアボディは、二価であっても二重特異性であってもよい2つの抗原結合部位を持つ抗体断片である。例えば、EP404,097;WO1993/01161;Hudson et al.,Nat. Med. 9:129−134(2003);及びHollinger et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:6444−6448(1993)を参照。トリアボディ及びテトラボディについても、Hudson et al.,Nat. Med. 9:129−134(2003)に記載されている。
単独ドメイン抗体は、抗体の重鎖可変ドメインの全体もしくは一部分または軽鎖可変ドメインの全体もしくは一部分を含む抗体断片である。ある特定の実施形態において、単独ドメイン抗体は、ヒト単独ドメイン抗体である(Domantis,Inc.,Waltham,MA;例えば、米国特許第6,248,516 B1号を参照)。
一本腕抗体(すなわち、重鎖可変ドメイン及び軽鎖可変ドメインが、単独抗原結合腕を形成する)は、例えば、WO2005/063816;Martens et al,Clin Cancer Res(2006),12:6144に開示される。アンタゴニスト機能を必要とする病態の治療に関して、及び抗体の二価性が望ましくないアゴニスト効果をもたらす場合に、一本腕抗体(すなわち、単独抗原結合腕を有する抗体)の一価という特性は、抗体の標的分子との結合に際してアンタゴニスト機能をもたらす及び/またはそのような機能を確実にする。そのうえさらに、Fc領域を含む一本腕抗体は、同様な/実質的に同一の抗原結合特性を有するFab型よりも優れた薬物動態特質(in vivoでの、向上した半減期及び/または排出速度の低下など)を特長とし、したがって従来の一価Fab抗体の使用における主要な欠点を克服する。一本腕抗体を作る技法として、「ノブと穴」操作(例えば、米国特許第5,731,168号を参照)が挙げられるが、これに限定されない。オナルツズマブは、一本腕抗体の例である。
抗体断片は、様々な技法で作ることができ、そのような技法として、本明細書中記載されるとおり、インタクト抗体のタンパク質消化、ならびに組換え宿主細胞(例えばE.coliまたはファージ)による産生が挙げられるが、これらに限定されない。
2.キメラ及びヒト化抗体
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、キメラ抗体である。ある特定のキメラ抗体が、例えば、米国特許第4,816,567号;及びMorrison et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,81:6851−6855(1984))に記載されている。1つの例において、キメラ抗体は、非ヒト可変領域(例えば、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、またはサルなどの非ヒト霊長類に由来する可変領域)及びヒト定常領域を含む。さらなる例において、キメラ抗体は、親抗体のものと異なるクラスまたはサブクラスに変更された「クラススイッチ」抗体である。キメラ抗体には、キメラ抗体の抗原結合断片も含まれる。
ある特定の実施形態において、キメラ抗体はヒト化抗体である。典型的には、非ヒト抗体は、ヒト化されて、ヒトに対する免疫原性が低下しており、その一方で親の非ヒト抗体が持つ特異性及び親和性を維持している。一般に、ヒト化抗体は、1つまたは複数の可変ドメインを有し、可変ドメインにおいて、HVR、例えば、CDR(またはその一部分)は、非ヒト抗体に由来し、FR(またはその一部分)はヒト抗体配列に由来する。ヒト化抗体は、随意に、ヒト定常領域の少なくとも一部分も含むだろう。いくつかの実施形態において、ヒト化抗体中のいくつかのFR残基は、非ヒト抗体(例えば、HVR残基の由来元である抗体)由来の該当する残基で置換されて、例えば、抗体の特異性または親和性を回復または改善させる。
ヒト化抗体及びその作成方法は、例えば、Almagro and Fransson,Front. Biosci. 13:1619−1633(2008)に総説が記載されており、さらに、例えば、Riechmann et al.,Nature 332:323−329(1988);Queen et al.,Proc. Nat’l Acad. Sci. USA 86:10029−10033(1989);米国特許第5,821,337号、同第7,527,791号、同第6,982,321号、及び同第7,087,409号;Kashmiri et al.,Methods 36:25−34(2005)(SDR(a−CDR)グラフト法を記載);Padlan,Mol. Immunol. 28:489−498(1991)(「表面再処理法(resurfacing)」を記載);Dall’Acqua et al.,Methods 36:43−60(2005)(「FRシャッフル法」を記載);ならびにOsbourn et al.,Methods 36:61−68(2005)及びKlimka et al.,Br. J. Cancer,83:252−260(2000)(FRシャッフル法に対して「誘導選択」アプローチを記載)に記載されている。
ヒト化に使用することができるヒトフレームワーク領域として、以下が挙げられるが、それらに限定されない:「ベストフィット」法を用いて選択されたフレームワーク領域(例えば、Sims et al. J. Immunol. 151:2296(1993)を参照);軽鎖または重鎖可変領域の特定のサブグループのヒト抗体共通配列に由来するフレームワーク領域(例えば、Carter et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA,89:4285(1992);及びPresta et al. J. Immunol.,151:2623(1993)を参照);ヒト成熟(体細胞的に変異された)フレームワーク領域またはヒト生殖系列フレームワーク領域(例えば、Almagro and Fransson,Front. Biosci. 13:1619−1633(2008)を参照);ならびにFRライブラリーをスクリーニングすることに由来するフレームワーク領域(例えば、Baca et al.,J. Biol. Chem. 272:10678−10684(1997)及びRosok et al.,J. Biol. Chem. 271:22611−22618(1996)を参照)。
3.ヒト抗体
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、ヒト抗体である。ヒト抗体は、当該分野で既知の様々な技法を用いて製造することができる。ヒト抗体については、van Dijk and van de Winkel,Curr. Opin. Pharmacol. 5:368−74(2001)及びLonberg,Curr. Opin. Immunol. 20:450−459(2008)に総合的な記載がある。
ヒト抗体は、抗原負荷に反応して未変化ヒト抗体またはヒト可変領域を持つインタクト抗体を産生するように修飾された遺伝子導入動物に、免疫原を投与することにより製造することができる。そのような動物は、典型的には、ヒト免疫グロブリン遺伝子座の全てまたは一部分を含有し、この遺伝子座は、内因性免疫グロブリン遺伝子座を置き換えているか、あるいは動物の染色体外に存在するまたは染色体中に無作為に組み込まれている。そのような遺伝子導入マウスでは、内因性免疫グロブリン遺伝子座は、概して遺伝子的に不活性化されている。遺伝子導入動物からヒト抗体を得る方法の総説については、Lonberg,Nat. Biotech. 23:1117−1125(2005)を参照。例えば、XENOMOUSETM技術を記載する米国特許第6,075,181号、及び同第6,150,584号;HuMab(登録商標)技術を記載する米国特許第5,770,429号;K−M MOUSE(登録商標)技術を記載する米国特許第7,041,870号、及びVelociMouse(登録商標)技術を記載する米国特許出願公開第US2007/0061900号も参照。そのような動物により生成されるインタクト抗体由来のヒト可変領域は、例えば、異なるヒト定常領域と組み合わせることにより、さらに修飾してもよい。
ヒト抗体はまた、ハイブリドーマを利用した方法により作ることもできる。ヒトモノクローナル抗体産生用のヒト骨髄腫及びマウスヒトヘテロ骨髄腫細胞株が記載されている。(例えば、Kozbor J. Immunol.,133:3001(1984);Brodeur et al.,Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,pp. 51−63(Marcel Dekker, Inc.,New York,1987);及びBoerner et al.,J. Immunol.,147:86(1991)を参照)。ヒトB細胞ハイブリドーマ技術を介して生成させたヒト抗体もまた、Li et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,103:3557−3562(2006)に記載されている。さらなる方法として、例えば、米国特許第7,189,826号(ハイブリドーマ細胞株からのモノクローナルヒトIgM抗体の産生を記載)及びNi, Xiandai Mianyixue,26(4):265−268(2006)(ヒト−ヒトハイブリドーマを記載)に記載されるものが挙げられる。ヒトハイブリドーマ技術(トリオーマ技術)もまた、Vollmers and Brandlein,Histology and Histopathology,20(3):927−937(2005)及びVollmers and Brandlein,Methods and Findings in Experimental and Clinical Pharmacology,27(3):185−91(2005)に記載される。
ヒト抗体はまた、ヒト由来ファージディスプレイライブラリーから選択されたFvクローン可変ドメイン配列を単離することにより生成させてもよい。そのような可変ドメイン配列を、次いで、所望のヒト定常ドメインと組み合わせてもよい。抗体ライブラリーからヒト抗体を選択する技法を、以下に記載する。
4.ライブラリー由来の抗体
本発明の抗体は、所望の1種の活性または複数の活性を持つ抗体についてコンビナトリアルライブラリーをスクリーニングすることにより、単離されてもよい。例えば、ファージディスプレイライブラリーを作製し、所望の結合特性を保有する抗体についてそのライブラリーをスクリーニングする様々な方法が、当該分野で既知である。そうした方法は、例えば、Hoogenboom et al. in Methods in Molecular Biology 178:1−37(O’Brien et al., ed.,Human Press,Totowa,NJ,2001)に総説が記載されており、さらに、例えば、McCafferty et al.,Nature 348:552−554;Clackson et al.,Nature 352:624−628(1991);Marks et al.,J. Mol. Biol. 222:581−597(1992);Marks and Bradbury,in Methods in Molecular Biology 248:161−175(Lo, ed.,Human Press,Totowa,NJ,2003);Sidhu et al.,J. Mol. Biol. 338(2):299−310(2004);Lee et al.,J. Mol. Biol. 340(5):1073−1093(2004);Fellouse, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101(34):12467−12472(2004);及びLee et al.,J. Immunol. Methods 284(1−2):119−132(2004)に記載されている。
Winter et al., Ann. Rev. Immunol.,12:433−455(1994)に記載されるとおり、ある特定のファージディスプレイ方法において、VH遺伝子及びVL遺伝子のレパートリーが、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)により別々にクローン化されて、ファージライブラリー中で無作為に組換えられ、次いで、それらを抗原結合ファージについてスクリーニングすることができる。ファージは、典型的には、一本鎖Fv(scFv)断片としてまたはFab断片としていずれかで、抗体断片を表示する。免疫化された抗体源からのライブラリーは、ハイブリドーマの構築を必要とせずに、免疫原に対して高い親和性の抗体を提供する。あるいは、Griffiths et al.,EMBO J, 12:725−734(1993)に記載されるとおり、ナイーブレパートリーをクローン化(例えば、ヒトから)して、どのような免疫化もせずに幅広い非自己及び自己抗原に対する抗体の単独抗体源を提供することができる。最後に、Hoogenboom and Winter,J. Mol. Biol., 227:381−388(1992)に記載されるとおり、ナイーブライブラリーは、幹細胞由来の再配列されていないV遺伝子セグメントをクローン化し、超可変性CDR3領域をコードするための及びin vitroで再配列を達成するためのランダム配列を含有するPCRプライマーを用いることにより、合成することもできる。ヒト抗体ファージライブラリーを記載する特許公報として、例えば、米国特許第5,750,373号、ならびに米国特許公開第2005/0079574号、同第2005/0119455号、同第2005/0266000号、同第2007/0117126号、同第2007/0160598号、同第2007/0237764号、同第2007/0292936号、及び同第2009/0002360号が挙げられる。
ヒト抗体ライブラリーから単離された抗体または抗体断片は、本明細書中、ヒト抗体またはヒト抗体断片と見なされる。
5.多重特異性抗体
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、多重特異性抗体、例えば二重特異性抗体である。多重特異性抗体とは、少なくとも2つの異なる部位に対して結合特異性を有するモノクローナル抗体である。ある特定の実施形態において、結合特異性の1つは、c−metに対するものであり、その他は任意の他の抗原に対するものである。ある特定の実施形態において、二重特異性抗体は、c−metの2つの異なるエピトープに結合してもよい。二重特異性抗体はまた、c−metを発現する細胞に細胞障害性剤を局在させるのにも使用することができる。二重特異性抗体は、全長抗体または抗体断片として調製することができる。
多重特異性抗体を作る技法として、異なる特異性を有する2つの免疫グロブリン重鎖軽鎖対の組換え同時発現(Milstein and Cuello,Nature 305:537(1983)、WO93/08829、及びTraunecker et al.,EMBO J. 10:3655(1991)を参照)、及び「ノブと穴」操作(例えば、米国特許第5,731,168号を参照)が挙げられるが、これらに限定されない。多重特異性抗体は、抗体Fcヘテロ二量体分子を作るために静電ステアリング効果を操作することにより(WO2009/089004A1);2つ以上の抗体または断片を架橋することにより(例えば、米国特許第4,676,980号、及びBrennan et al.,Science, 229:81(1985)を参照);ロイシンジッパーを使用して二重特異性抗体を製造することにより(例えば、Kostelny et al.,J. Immunol.,148(5):1547−1553(1992)を参照);二重特異性抗体断片を作るための「ダイアボディ」技術を使用して(例えば、Hollinger et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,90:6444−6448(1993)を参照);及び一本鎖Fv(sFv)二量体を使用することにより(例えばGruber et al.,J. Immunol.,152:5368(1994)を参照);ならびに、例えば、Tutt et al. J. Immunol. 147:60(1991)に記載されるとおり、三重特異性抗体を調製することにより、作ることもできる。
「オクトパス抗体」をはじめとする3つ以上の機能性抗原結合部位を持つ操作された抗体も、本明細書に含まれる(例えばUS2006/0025576A1を参照)。
本明細書中の抗体または断片には、c−metならびに別の異なる抗原、例えばEGFRに結合する抗原結合部位を含む「二重作用FAb」すなわち「DAF」も含まれる(例えば、US2008/0069820を参照)。
二重特異性抗体を作る方法は、当該分野で既知である。従来、二重特異性抗体の組換え製造は、2本の重鎖が異なる特異性を有する2つの免疫グロブリン重鎖軽鎖対の同時発現に基づいている(Milstein and Cuello,Nature, 305:537(1983))。免疫グロブリン重鎖及び軽鎖の無作為分類のおかげで、これらのハイブリドーマ(クアドローマ)は、10種の異なる抗体分子の混合物を産生する可能性があり、そのうちの1種のみが、正しい二重特異性構造を有する。正しい分子の精製は、通常アフィニティークロマトグラフィー工程により行われるが、非常に厄介で、製造収率は低い。同様な手順が、1993年5月13日公開のWO93/08829及びTraunecker et al.,EMBO J., 10:3655(1991)に開示される。
異なる、そしてもっと好適なアプローチによれば、所望の結合特異性(抗体抗原結合部位)を持つ抗体可変ドメインを、免疫グロブリン定常ドメイン配列と融合させる。融合は、好ましくは、ヒンジ領域、CH2領域、及びCH3領域の少なくとも一部分を含む免疫グロブリン重鎖定常ドメインで起こる。軽鎖結合に必要な部位を含有する第一の重鎖定常領域(CH1)が融合体の少なくとも1つに存在していることが好ましい。免疫グロブリン重鎖融合体、及び所望であれば、免疫グロブリン軽鎖をコードするDNAを、別々の発現ベクターに挿入し、適切な宿主生物に同時形質移入する。これにより、構築に用いられる3つのポリペプチド鎖の比率が均等でないことで最適収率が得られる実施形態において、3つのポリペプチド断片の相互割合を調節する大幅な柔軟性が得られる。しかしながら、少なくとも2つのポリペプチド鎖が等比で発現することが高収率をもたらす場合または比率が特に重要ではない場合に、1つの発現ベクターに2つまたは3つ全てのポリペプチド鎖のコード配列を挿入することが可能である。
このアプローチの好適な実施形態において、二重特異性抗体は、第一の結合特異性を一方の腕に持つハイブリッド免疫グロブリン重鎖、及び他方の腕のハイブリッド免疫グロブリン重鎖軽鎖対(第二の結合特性を提供する)で構成される。二重特異性分子の半分にのみ免疫グロブリン軽鎖が存在することが分離を手軽にする方法を提供することから、この非対称構造は、所望の二重特異性化合物を、望まない免疫グロブリン鎖の組み合わせから分離しやすくすることがわかった。このアプローチは、WO94/04690に開示される。二重特異性抗体を生成するさらなる詳細については、例えば、Suresh et al.,Methods in Enzymology,121:210(1986)を参照。
別のアプローチによれば、対の抗体分子間の界面を操作して、組換え細胞培養物から回収されるヘテロ二量体のパーセンテージを最大化することができる。好適な界面は、抗体定常ドメインのC3ドメインの少なくとも一部分を含む。この方法では、第一の抗体分子の界面から1つまたは複数の小アミノ酸側鎖を、それより大きい側鎖(例えば、チロシンまたはトリプトファン)(ノブまたは隆起)に置き換える。この大きな側鎖(複数可)と同一または同様な大きさを持つ代償的「空洞」(穴)を、第二抗体分子の界面に、大きなアミノ酸側鎖をそれより小さいもの(例えば、アラニンまたはトレオニン)で置き換えることにより、作成する。これにより、他の望まない最終生成物、例えばホモ二量体よりもヘテロ二量体の収率を高める機構が得られる。ノブと穴について、本明細書中さらに説明する。
6.抗体変異体
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体のアミノ酸配列変異体も企図されている。例えば、抗体の結合親和性及び/または他の生物学的性質を改善することが望ましいかもしれない。抗体のアミノ酸配列変異体は、抗体をコードするヌクレオチド配列に適切な修飾を導入することにより、またはペプチド合成により、製造されてもよい。そのような修飾として、例えば、抗体のアミノ酸配列から残基を削除、及び/または抗体のアミノ酸配列に残基を挿入、及び/または抗体のアミノ酸配列内で残基を置換することが挙げられる。削除、挿入、及び置換の任意の組み合わせを行って、最終構築物に到達することができるが、ただし、最終構築物は、所望の特性、例えば、抗原結合性を保持するものである。
ある特定の実施形態において、1つまたは複数のアミノ酸置換を有する抗体変異体が提供される。置換による変異誘発の目的部位として、HVR及びFRが挙げられる。アミノ酸置換は、目的の抗体に導入してもよく、生成物を、所望の活性、例えば、抗原結合性が保持/改善されているか、免疫原性が低下しているか、またはADCCまたはCDCが改善されているかについてスクリーニングしてもよい。
置換変異体の種類の1つは、親抗体(例えば、ヒト化抗体またはヒト抗体)の1つまたは複数の超可変領域残基の置換が関与する。一般に、得られた変異体(複数可)でさらなる試験のために選択されたものは、親抗体に比べてある特定の生物学的性質に修飾(例えば、改善)(例えば、親和性の向上、免疫原性の低下)を有しているだろう、及び/または親抗体のある特定の生物学的性質を実質的に保持するだろう。置換変異体の例は、親和性成熟した抗体であり、この抗体は、例えば、ファージディスプレイを利用した親和性成熟技法、例えば本明細書中記載されるものなどを用いて、都合よく生成することもできる。簡単に述べると、1つまたは複数のHVR残基を変異させ、変異体抗体をファージで表示させ、特定の生物活性(例えば結合親和性)についてスクリーニングする。
アミノ酸配列挿入物として、長さが残基1つから100以上の残基を有するポリペプチドまでの範囲のアミノ及び/またはカルボキシル末端融合物、ならびに1つまたは複数のアミノ酸残基の配列内挿入物が挙げられる。末端挿入物の例として、N末端メチオニル残基を持つ抗体が挙げられる。抗体分子の他の挿入変異体として、抗体のNまたはC末端に、抗体の血清中半減期を延ばす酵素(例えばADEPTに対する)またはポリペプチドが融合したものが挙げられる。
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、改変されることにより、抗体がグリコシル化される度合いが拡大または縮小されている。抗体にグリコシル化部位を付加または削除することは、1つまたは複数のグリコシル化部位が作られるまたは除去されるように、アミノ酸配列を改変することにより、都合よく達成されてもよい。
抗体がFc領域を含む場合、Fc領域に結合した炭水化物が改変されてもよい。哺乳類細胞が産生する天然型抗体は、典型的には、分岐した二アンテナ状オリゴ糖を含み、このオリゴ糖は、通常、Fc領域のCH2ドメインのAsn297に、N結合で結合している。例えば、Wright et al.TIBTECH 15:26−32(1997)を参照。オリゴ糖は、様々な炭水化物、例えば、マンノース、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、ガラクトース、及びシアル酸など、ならびに二アンテナ状オリゴ糖構造の「ステム」のGlcNAcに結合したフコースを含んでもよい。いくつかの実施形態において、本発明の抗体におけるオリゴ糖修飾は、ある特定の性質が改善された抗体変異体を作成する目的で行われてもよい。
1つの実施形態において、抗体変異体は、Fc領域に結合(直接または間接的に)したフコースを欠く炭水化物構造を有するように提供される。例えば、そのような抗体中のフコースの量は、1%〜80%、1%〜65%、5%〜65%、または20%〜40%であってもよい。フコースの量は、例えば、WO2008/077546に記載されるとおり、MALDI−TOF質量分析により測定して、Asn297に結合した全糖構造体(例えば、複合体、ハイブリッド、及び高マンノース量構造体)の合計に対してAsn297の糖鎖内のフコースの平均量を計算することにより求められる。Asn297は、Fc領域の297位付近(Fc領域残基のEu番号)に位置するアスパラギン残基を示す;しかしながら、抗体中のわずかな配列変異のため、Asn297は、297位から±3アミノ酸上流または下流付近、すなわち294〜300位の間にも位置する可能性がある。そのようなフコシル化変異体は、改善されたADCC機能を有する可能性がある。例えば、米国特許公開第US 2003/0157108号(Presta,L.);US 2004/0093621(Kyowa Hakko Kogyo Co.,Ltd)を参照。「脱フコシル化」または「フコース欠損」抗体変異体に関する文献の例として、以下が挙げられる:US 2003/0157108;WO 2000/61739;WO 2001/29246;US 2003/0115614;US 2002/0164328;US 2004/0093621;US 2004/0132140;US 2004/0110704;US 2004/0110282;US 2004/0109865;WO 2003/085119;WO 2003/084570;WO 2005/035586;WO 2005/035778;WO 2005/053742;WO 2002/031140;Okazaki et al.J. Mol. Biol. 336:1239−1249(2004);Yamane−Ohnuki et al.Biotech. Bioeng. 87:614(2004)。脱フコシル化抗体を産生することができる細胞株の例として、タンパク質フコシル化が欠損しているLec13 CHO細胞(Ripka et al.Arch. Biochem. Biophys. 249:533−545(1986);米国特許出願第US 2003/0157108 A1号、Presta, L;及びWO 2004/056312 A1、Adams et al.、特に実施例11)、ならびにノックアウト細胞株、例えばアルファ−1,6−フコシルトランスフェラーゼ遺伝子、FUT8、ノックアウトCHO細胞(例えば、Yamane−Ohnuki et al.Biotech. Bioeng. 87:614(2004);Kanda, Y. et al.,Biotechnol. Bioeng., 94(4):680−688(2006);及びWO2003/085107を参照)などが挙げられる。
抗体変異体は、二分されたオリゴ糖類、例えば、抗体のFc領域に結合した二アンテナ状オリゴ糖がGlcNAcにより二分されたものでさらに提供される。そのような抗体変異体は、減少したフコシル化及び/または改善されたADCC機能を有する可能性がある。そのような抗体変異体の例は、例えば、WO 2003/011878(Jean−Mairet et al.);米国特許第6,602,684号(Umana et al.);及びUS 2005/0123546(Umana et al.)に記載される。Fc領域に結合したオリゴ糖中に少なくとも1つのガラクトース残基を持つ抗体変異体も提供される。そのような抗体変異体は、改善されたCDC機能を有する可能性がある。そのような抗体変異体は、例えば、WO 1997/30087(Patel et al.);WO 1998/58964(Raju, S.);及びWO 1999/22764(Raju, S.)に記載される。
ある特定の実施形態において、1つまたは複数のアミノ酸修飾が、本明細書中提供される抗体のFc領域に導入されて、それによりFc領域変異体を生成してもよい。Fc領域変異体は、1つまたは複数のアミノ酸位置にアミノ酸修飾(例えば、置換)を有するヒトFc領域配列(例えば、ヒトIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4 Fc領域)を含んでもよい。
ある特定の実施形態において、本発明は、エフェクター機能の一部を保持するが全部を保持してはない抗体変異体を企図しており、そのように保持することにより、その抗体は、抗体のin vivo半減期は重要であるがある特定のエフェクター機能(補体及びADCCなど)は不要であるまたは有害である用途にとって望ましい候補となる。
エフェクター機能の低下した抗体として、Fc領域残基238、265、269、270、297、327、及び329のうちの1つまたは複数が置換されているものが挙げられる(米国特許第6,737,056号)。そのようなFc突然変異体として、残基265及び297がアラニンに置換されているいわゆる「DANA」Fc突然変異体をはじめとする、265、269、270、297、及び327位のアミノ酸の2つ以上が置換されているFc突然変異体が挙げられる(米国特許第7,332,581号)。
FcRに対する結合が改善されたまたは弱められたある特定の抗体変異体が記載されている。(例えば、米国特許第6,737,056号;WO 2004/056312、及びShields et al.,J. Biol. Chem. 9(2):6591−6604(2001)を参照)。
ある特定の実施形態において、抗体変異体は、ADCCを改善する1つまたは複数のアミノ酸置換、例えば、Fc領域の298位、333位、及び/または334位(残基のEU番号)での置換が行われたFc領域を含む。
いくつかの実施形態において、例えば、米国特許第6,194,551号、WO 99/51642、及びIdusogie et al.J. Immunol. 164:4178−4184(2000)に記載されるとおり、改変された(すなわち、改善されたまたは減弱されたのいずれかである)C1q結合及び/または補体依存性細胞障害(CDC)をもたらす改変が、Fc領域になされる。
半減期が向上し、新生児型Fc受容体(FcRn)に対する結合が改善された抗体が、US2005/0014934A1(Hinton et al.)に記載されている。新生児型Fc受容体(FcRn)は、母体IgGの胎児への移行に関与する(Guyer et al.,J. Immunol. 117:587(1976)及びKim et al.,J. Immunol. 24:249(1994))。これらの抗体は、Fc領域のFcRnに対する結合を改善する1つまたは複数の置換を持つFc領域を含む。そのようなFc変異体として、Fc領域残基:238、256、265、272、286、303、305、307、311、312、317、340、356、360、362、376、378、380、382、413、424、または434の1つまたは複数に置換を持つもの、例えば、Fc領域残基434の置換を持つものが挙げられる(米国特許第7,371,826号)。
Fc領域変異体の他の例に関しては、Duncan & Winter,Nature 322:738−40(1988);米国特許第5,648,260号;米国特許第5,624,821号;及びWO 94/29351もまた参照。
ある特定の実施形態において、システイン操作された抗体、例えば、抗体の1つまたは複数の残基がシステイン残基で置換されている「thioMAb」を作成することが望ましいかもしれない。特定の実施形態において、置換される残基は、抗体の到達可能な部位に出現する。こうした残基をシステインで置換することにより、反応性チオール基は抗体の到達可能部位に配置され、本明細書中でさらに記載されるとおり、反応性チオール基を使用して、抗体を、他の部分、例えば薬物部分またはリンカー薬物部分などと結合させて、免疫複合体を作成することができる。ある特定の実施形態において、以下の残基のいずれか1つまたは複数を、システインで置換することができる:軽鎖のV205(Kabat番号);重鎖のA118(EU番号);及び重鎖Fc領域のS400(EU番号)。システイン操作された抗体は、例えば、米国特許第7,521,541号に記載されるとおりに生成させてもよい。
ノブと穴
多重特異性抗体及び/または一本腕抗体及び/またはイムノアドヘシンを製造する方法としてノブと穴を利用することは、当該分野で既知である。米国特許第5,731,168号(1998年3月4日付与、Genentechに対して譲渡)、PCT公開公報第WO2009089004号(2009年7月16日公開、Amgenに対して譲渡)、及び米国特許出願公開第20090182127号(2009年7月16日公開、Novo Nordisk A/Sに対して譲渡)を参照。Marvin and Zhu,Acta Pharmacologica Sincia(2005)26(6):649−658及びKontermann(2005)Acta Pharacol. Sin., 26:1−9も参照。簡単な説明を、本明細書に提示する。
「隆起」は、例えば、ヘテロ多量体を安定化し、それによりホモ多量体形成よりもヘテロ多量体形成が優先されるようにする、第一のポリペプチドの界面から突出し、したがって、隣接する界面(すなわち第二のポリペプチドの界面)の代償的空洞に配置可能である、少なくとも1つのアミノ酸側鎖を示す。隆起は、本来の界面に存在してもよいし、合成で導入されてもよい(例えば、界面をコードする核酸を改変することにより)。通常は、第一のポリペプチドの界面をコードする核酸を、隆起をコードするように改変する。これを達成するために、第一のポリペプチドの界面の少なくとも1つの「本来の」アミノ酸残基をコードする核酸を、本来のアミノ酸残基より大きい側鎖体積を有する少なくとも1つの「輸入」アミノ酸残基をコードする核酸で置換する。本来の残基及び相当する輸入残基は複数存在することができることが理解される。置換される本来の残基の個数の上限は第一のポリペプチドの界面中の、残基の総数である。様々なアミノ残基の側鎖体積を以下の表に示す。
表B
アミノ酸分子量から水分子量を引いたもの。Handbook of Chemistry and Physics,43rd ed. Cleveland,Chemical Rubber Publishing Co.,1961より値を引用。
A.A. Zamyatnin, Prog. Biophys. Mol. Biol. 24:107−123,1972より値を引用。
C. Chothia,J. Mol. Biol. 105:1−14,1975より値を引用。到達可能表面積は、この引用文献の図6〜20で定義される。
隆起を形成するのに好適な輸入残基は、一般に、天然アミノ酸残基であり、好ましくは、アルギニン(R)、フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、及びトリプトファン(W)から選択される。特に好適であるのは、トリプトファン及びチロシンである。1つの実施形態において、隆起を形成するための本来の残基は、アラニン、アスパラギン、アスパラギン酸、グリシン、セリン、トレオニン、またはバリンなど、側鎖体積が小さいものである。隆起を形成するためのCH3ドメインのアミノ酸置換の例として、特に制限なく、T366W置換が挙げられる。
「空洞」は、第二のポリペプチドの界面から落ち窪んでおり、したがって第一のポリペプチドの隣接する界面上の該当する隆起を収容できる、少なくとも1つのアミノ酸側鎖を示す。空洞は、本来の界面に存在していてもよいし、合成で導入されてもよい(例えば、界面をコードする核酸を改変することにより)。通常は、第二のポリペプチドの界面をコードする核酸を、空洞をコードするように改変する。これを達成するために、第二のポリペプチドの界面の少なくとも1つの「本来の」アミノ酸残基をコードする核酸を、本来のアミノ酸残基より小さい側鎖体積を有する少なくとも1つの「輸入」アミノ酸残基をコードするDNAで置換する。本来の残基及び相当する輸入残基は複数存在することができることが理解される。置換される本来の残基の個数の上限は第二のポリペプチドの界面中の、残基の総数である。様々なアミノ残基の側鎖体積を上記の表Bに示す。空洞を形成するのに好適な輸入残基は、通常、天然アミノ酸残基であり、好ましくは、アラニン(A)、セリン(S)、トレオニン(T)、及びバリン(V)から選択される。特に好適であるのは、セリン、アラニン、またはトレオニンである。1つの実施形態において、空洞を形成するための本来の残基は、例えば、チロシン、アルギニン、フェニルアラニン、またはトリプトファンなど、側鎖体積が大きいものである。空洞を生成するためのCH3ドメインのアミノ酸置換の例として、特に制限なく、T366S置換、L368A置換、及びY407A置換が挙げられる。
「本来の」アミノ酸残基とは、本来の残基より小さいまたは大きい側鎖体積を持ち得る「輸入」残基により置換されるものである。輸入アミノ酸残基は、天然アミノ酸残基でも、非天然アミノ酸残基でも可能であるが、天然アミノ酸残基が好ましい。「天然」アミノ酸残基とは、遺伝暗号によりコードされるアミノ酸残基であり、上記の表Bに列挙されるものである。「非天然」アミノ酸残基により、遺伝暗号によりコードされないが、ポリペプチド鎖において隣接アミノ酸残基(複数可)と共有結合することができる残基を意味する。非天然アミノ酸残基の例として、ノルロイシン、オルニチン、ノルバリン、ホモセリン、及び他のアミノ酸残基類似体、例えば、Ellman et al.,Meth. Enzym. 202:301−336(1991)に記載されるものなどがある。そのような非天然アミノ酸残基を作製するために、Noren et al.Science 244:182(1989)及びEllman et al.(上記)の手順を使用することができる。簡単に述べると、この手順は、抑制因子tRNAを非天然アミノ酸残基で化学的に活性化し、続いてRNAのin vitro転写及び翻訳を行うことを含む。本発明の方法は、少なくとも1つの本来のアミノ酸残基を置換することを含むが、複数の本来の残基を置換することができる。通常、第一または第二のポリペプチドの界面中の残基総数以下の残基が、置換される本来のアミノ酸残基を構成する。典型的には、置換対象の本来の残基は、「埋められる」。「埋められる」により、残基が溶媒にとって本質的に到達可能ではないことを意味する。一般に、輸入残基は、ジスルフィド結合の酸化または誤対合の可能性を防ぐために、システインではない。
隆起は、空洞に「配置可能」であり、配置可能とは、第一のポリペプチド及び第二のポリペプチドそれぞれの界面上の隆起及び空洞の空間配置ならびに隆起及び空洞の大きさが、界面での第一のポリペプチドと第二のポリペプチドの正常な会合を大きく乱すことなく、隆起が空洞中に配置され得るようになっていることを意味する。Tyr、Phe、及びTrpなどの隆起は、典型的には、界面の軸から垂直に伸びておらず、好適な立体構造を有していないため、隆起とそれに該当する空洞の整列は、三次元構造、例えば、X線結晶構造解析または核磁気共鳴(NMR)により得られるものなどに基づいた隆起/空洞対のモデリングに依存する。これは、当該分野で広く受け入れられている技法を用いて達成することができる。
「本来のまたはテンプレート核酸」により、隆起または空洞をコードするように「改変」する(すなわち遺伝子操作するまたは変異させる)ことが可能な、目的のポリペプチドをコードする核酸を意味する。本来のまたは出発核酸は、天然に生じる核酸であってもよいし、既に改変を受けた核酸を含んでもよい(例えば、ヒト化抗体断片)。核酸を「改変する」により、本来の核酸が、目的のアミノ酸残基をコードする少なくとも1つのコドンでの、挿入、削除、または置換により、変異していることを意味する。通常、本来の残基をコードするコドンは、輸入残基をコードするコドンで置換される。この様式でDNAを遺伝子修飾する技法は、Mutagenesis:a Practical Approach,M.J. McPherson, Ed.,(IRL Press,Oxford,UK.(1991)に総説が記載されており、そのような技法として、例えば、部位特異的突然変異誘発、カセット変異導入、及びポリメラーゼ連鎖反応(PCR)突然変異誘発が挙げられる。本来の/テンプレート核酸を変異させることにより、本来の/テンプレート核酸によりコードされる本来の/テンプレートポリペプチドもそれに応じて改変される。
隆起または空洞は、合成手段により、例えば、組換え技法、in vitroペプチド合成、既に記載した非天然アミノ酸残基の導入用技法、ペプチドの酵素的または化学的カップリングにより、またはそれらの技法のある組み合わせにより、第一または第二ポリペプチドの界面に「導入する」ことができる。したがって、「導入された」隆起または空洞は、「天然に生じない」または「非天然」のものであり、このことは、隆起または空洞が、自然には存在しないし、本来のポリペプチドにも存在しないことを意味する(例えば、ヒト化モノクローナル抗体)。
一般に、隆起を形成するための輸入アミノ酸残基は、比較的少数の「回転異性体」(例えば、約3〜6)を有する。「回転異性体」は、アミノ酸側鎖のエネルギー的に好適な立体構造である。様々なアミノ酸残基の回転異性体の個数は、Ponders and Richards,J. Mol. Biol. 193:775−791(1987)に総説が記載される。
1つの実施形態において、第一のFcポリペプチドと第二のFcポリペプチドは、界面で会合/相互作用する。第一のFcポリペプチドと第二のFcポリペプチドが界面で会合するいくつかの実施形態において、第二のFcポリペプチド(配列)の界面は、隆起(「ノブ」とも呼ぶ)を含み、この隆起は第一のFcポリペプチド(配列)の界面にある空洞(「穴」とも呼ぶ)中に配置可能である。1つの実施形態において、第一のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、空洞をコードするように改変されている、または第二のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、隆起をコードするように改変されている、あるいは、その両方である。1つの実施形態において、第一のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、空洞をコードするように改変されており、かつ第二のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、隆起をコードするように改変されている。1つの実施形態において、第二のFcポリペプチドの界面は、隆起を含み、この隆起は第一のFcポリペプチドの界面にある空洞中に配置可能であり、空洞または隆起、あるいは両方とも、それぞれ、第一のFcポリペプチド及び第二のFcポリペプチドの界面に導入されたものである。第一のFcポリペプチドと第二のFcポリペプチドが界面で会合するいくつかの実施形態において、第一のFcポリペプチド(配列)の界面は、隆起を含み、この隆起は第二のFcポリペプチド(配列)の界面にある空洞中に配置可能である。1つの実施形態において、第二のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、空洞をコードするように改変されており、または第一のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、隆起をコードするように改変されている、あるいは、その両方である。1つの実施形態において、第二のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、空洞をコードするように改変されており、かつ第一のFcポリペプチドが、テンプレート/本来のポリペプチドから、隆起をコードするように改変されている。1つの実施形態において、第一のFcポリペプチドの界面は、隆起を含み、この隆起は第二のFcポリペプチドの界面にある空洞中に配置可能であり、空洞または隆起、あるいは両方とも、それぞれ、第一のFcポリペプチド及び第二のFcポリペプチドの界面に導入されたものである。
1つの実施形態において、隆起及び空洞は、それぞれ、天然アミノ酸残基を含む。1つの実施形態において、隆起を含むFcポリペプチドは、テンプレート/本来のポリペプチドの界面から、本来の残基を、本来の残基より大きい側鎖体積を有する輸入残基で置換することにより生成する。1つの実施形態において、隆起を含むFcポリペプチドは、このポリペプチドの界面の本来の残基をコードするポリヌクレオチドを、本来の残基より大きい側鎖体積を有する輸入残基で置換する工程を含む方法により生成する。1つの実施形態において、本来の残基は、トレオニンである。1つの実施形態において、本来の残基は、T366である。1つの実施形態において、輸入残基は、アルギニン(R)である。1つの実施形態において、輸入残基は、フェニルアラニン(F)である。1つの実施形態において、輸入残基は、チロシン(Y)である。1つの実施形態において、輸入残基は、トリプトファン(W)である。1つの実施形態において、輸入残基は、R、F、Y、またはWである。1つの実施形態において、隆起は、テンプレート/本来のポリペプチドの2つ以上の残基を置換することにより生成する。1つの実施形態において、隆起を含むFcポリペプチドは、366位のトレオニンをトリプトファンで置換することを含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法による(Sequences of proteins of immunological interest,5th ed.,Vol. 1(1991;NIH,Bethesda,MD)のpp.688−696)。
いくつかの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、テンプレート/本来のポリペプチドの界面から、本来の残基を、本来の残基より小さい側鎖体積を有する輸入残基で置換することにより生成する。例えば、空洞を含むFcポリペプチドは、このポリペプチドの界面の本来の残基をコードするポリヌクレオチドを、本来の残基より小さい側鎖体積を有する輸入残基をコードするポリヌクレオチドで置換する工程を含む方法により生成させてもよい。1つの実施形態において、本来の残基は、トレオニンである。1つの実施形態において、本来の残基は、ロイシンである。1つの実施形態において、本来の残基は、チロシンである。1つの実施形態において、輸入残基は、システイン(C)ではない。1つの実施形態において、輸入残基は、アラニン(A)である。1つの実施形態において、輸入残基は、セリン(S)である。1つの実施形態において、輸入残基は、トレオニン(T)である。1つの実施形態において、輸入残基は、バリン(V)である。空洞は、テンプレート/本来のポリペプチドの1つまたは複数の本来の残基を置換することにより生成することができる。例えば、1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、トレオニン、ロイシン、及びチロシンからなる群より選択される2つ以上の本来のアミノ酸の置換を含む。1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、アラニン、セリン、トレオニン、及びバリンからなる群より選択される2つ以上の輸入残基を含む。いくつかの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、トレオニン、ロイシン、及びチロシンからなる群より選択される2つ以上の本来のアミノ酸の置換を含み、これらの本来のアミノ酸は、アラニン、セリン、トレオニン、及びバリンからなる群より選択される輸入残基で置換される。いくつかの実施形態において、置換される本来のアミノ酸は、T366、L368、及び/またはY407である。1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、366位のトレオニンをセリンで置換することを含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法(上記)による。1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、368位のロイシンをアラニンで置換することを含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法(上記)による。1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、407位のチロシンをバリンで置換することを含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法(上記)による。1つの実施形態において、空洞を含むFcポリペプチドは、T366S、L368A、及びY407Vからなる群より選択される2つ以上のアミノ酸の置換を含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法(上記)による。これらの抗体断片のいくつかの実施形態において、隆起を含むFcポリペプチドは、366位のトレオニンをトリプトファンで置換することを含み、アミノ酸番号は、KabatらのEU番号付け方法(上記)による。
1つの実施形態において、抗体は、WO2005/063816に記載されるとおり、「ノブ」及び「穴」を構成するFc変異を含む。例えば、穴変異は、Fcポリペプチド中のT366A、L368A、及び/またはY407Vの1つまたは複数の変異が可能であり、ノブ変異はT366Wが可能である。
ある特定の実施形態において、本明細書中提供される抗体は、当該分野で既知の容易に入手できる非タンパク質性部分を追加で含有するようにさらに修飾されてもよい。抗体の誘導体化に適した部分として、水溶性重合体が挙げられるが、これらに限定されない。水溶性重合体の制限ではなく例として、ポリエチレングリコール(PEG)、エチレングリコール/プロピレングリコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/無水マレイン酸共重合体、ポリアミノ酸(同種重合体またはランダム共重合体いずれか)、及びデキストランまたはポリ(n−ビニルピロリドン)ポリエチレングリコール、プロプロピレングリコール同種重合体、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシド共重合体、ポリオキシエチル化ポリオール(例えば、グリセロール)、ポリビニルアルコール、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ポリエチレングリコールプロピオンアルデヒドは、その水中での安定性故に製造で有利であるかもしれない。重合体は、任意の分子量のものであってよいし、分岐していてもいなくてもよい。抗体に結合させる重合体の個数は、様々であってよく、複数の重合体を結合させる場合、それらは同一分子種でも異なる分子種でも可能である。一般に、誘導体化に使用される重合体の個数及び/または種類は、抗体の改善しようとする特定の性質または機能、抗体誘導体が指定された条件下で治療に使用されるかどうかなど、これらに限定されないがこういった考慮に基づいて決めることができる。
別の実施形態において、抗体と、放射線曝露により選択的に過熱することが可能な非タンパク質性部分との結合体が提供される。1つの実施形態において、非タンパク質性部分は、カーボンナノチューブである(Kam et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102:11600−11605(2005))。放射線は、任意の波長のものであってよく、普通の細胞には有害ではないが、非タンパク質性部分を加熱して、抗体非タンパク質性部分の近位の細胞が死滅する温度にする波長が挙げられるが、これらに限定されない。
1つの実施形態において、医薬は、1種または複数の細胞障害性剤、例えば化学療法剤または薬物、増殖抑制剤、毒素(例えば、タンパク質毒素、細菌、真菌、植物、または動物起原の酵素活性な毒素、またはそれらの断片)、または放射性同位体と結合した抗体(c−met抗体など)を含む免疫複合体である。
1つの実施形態において、免疫複合体は、抗体が1種または複数の薬物と結合した抗体薬物複合体(ADC)であり、薬物としてメイタンシノイド(米国特許第5,208,020号、同第5,416,064号、及び欧州特許第EP 0 425 235 B1号を参照);アウリスタチン、例えばモノメチルアウリスタチン薬物部分DE及びDF(MMAE及びMMAF)など(米国特許第5,635,483号、及び同第5,780,588号、及び同第7,498,298号を参照);ドラスタチン;カリケアマイシンまたはその誘導体(米国特許第5,712,374号、同第5,714,586号、同第5,739,116号、同第5,767,285号、同第5,770,701号、同第5,770,710号、同第5,773,001号、及び同第5,877,296号;Hinman et al.,Cancer Res. 53:3336−3342(1993);ならびにLode et al.,Cancer Res. 58:2925−2928(1998)を参照);アントラサイクリン、例えばダウノマイシンまたはドキソルビシンなど(Kratz et al.,Current Med. Chem. 13:477−523(2006);Jeffrey et al.,Bioorganic & Med. Chem. Letters 16:358−362(2006);Torgov et al.,Bioconj. Chem. 16:717−721(2005);Nagy et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:829−834(2000);Dubowchik et al.,Bioorg. & Med. Chem. Letters 12:1529−1532(2002);King et al.,J. Med. Chem. 45:4336−4343(2002);及び米国特許第6,630,579号を参照);メトトレキセート;ビンデシン;タキサン、例えば、ドセタキセル、パクリタキセル、ラロタキセル、テセタキセル、及びオルタタキセルなど;トリコテセン;ならびにCC1065が挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態において、免疫複合体は、酵素活性な毒素またはその断片と結合した本明細書中記載される抗体を含み、そのような毒素として、ジフテリアA鎖、ジフテリア毒素の非結合活性断片、外毒素A鎖(Pseudomonas aeruginosa由来)、リシンA鎖、アブリンA鎖、モデッシンA鎖、アルファ−サルシン、アレウリテス・フォルジー(Aleurites fordii)タンパク質、ジアンチンタンパク質、フィトラッカ・アメリカーナ(Phytolaca americana)タンパク質(PAPI、PAPII、及びPAP−S)、モモルジカ・キャランチア(momordica charantia)阻害剤、クルシン、クロチン、サポナリア・オフィシナリス(sapaonaria officinalis)阻害剤、ゲロニン、ミトゲリン、レストリクトシン、フェノマイシン、エノマイシン、及びトリコテセンが挙げられるが、これらに限定されない。
別の実施形態において、免疫複合体は、本明細書中記載される抗体が放射性原子と結合して放射性結合体を形成したものを含む。放射性結合体の製造用に、様々な放射性同位体を入手することができる。例として、At211、I131、I125、Y90、Re186、Re188、Sm153、Bi212、P32、Pb212、及びLuの放射性同位体が挙げられる。検出用に放射性結合体を使用する場合、放射性結合体は、シンチグラフィー検査用の放射性原子、例えば、tc99mもしくはI123、または核磁気共鳴(NMR)画像法(磁気共鳴画像法、mriとしても知られる)用のスピンラベル、例えば、再度になるがヨウ素−123、ヨウ素−131、インジウム−111、フッ素−19、炭素−13、窒素−15、酸素−17、ガドリニウム、マンガン、もしくは鉄などを含んでもよい
抗体と細胞障害性剤の結合体は、様々なニ官能性タンパク質カップリング剤、例えば3−(2−ピリジルジチオ)プロピオン酸N−スクシンイミジル(SPDP)、4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボン酸スクシンイミジル(SMCC)、イミノチオラン(IT)、イミドエステルのニ官能性誘導体(アジプイミド酸ジメチルHClなど)、活性エステル(スベリン酸ジスクシンイミジル)、アルデヒド(グルタルアルデヒドなど)、ビスアジド化合物(ビス(p−アジドベンゾイル)ヘキサンジアミンなど)、ビスジアゾニウム誘導体(ビス−(p−ジアゾニウムベンゾイル)−エチレンジアミンなど)、ジイソシアン酸化合物(2,6−ジイソシアン酸トルエンなど)、及びビス活性フッ素化合物(1,5−ジフルオロ−2,4−ジニトロベンゼンなど)を用いて作ることができる。例えば、リシン免疫毒素を、Vitetta et al.,Science 238:1098(1987)に記載されるとおりに調製することができる。炭素14標識化1−イソチオシアナトベンジル−3−メチルジエチレントリアミン五酢酸(MX−DTPA)は、放射性ヌクレオチドを抗体と結合させるためのキレート化剤の例である。WO94/11026を参照。リンカーは、細胞中で細胞毒性薬の放出を促進するための「開裂性リンカー」であってもよい。例えば、酸不安定性リンカー、ペプチダーゼ感受性リンカー、感光性リンカー、ジメチルリンカー、またはジスルフィド含有リンカー(Chari et al.,Cancer Res. 52:127−131(1992);米国特許第5,208,020号)を使用することができる。
本明細書中の免疫結合体またはADCとして、架橋試薬を用いて調製されたそのような結合体が明らかに企図されているが、それらに限定されず、架橋試薬として、BMPS、EMCS、GMBS、HBVS、LC−SMCC、MBS、MPBH、SBAP、SIA、SIAB、SMCC、SMPB、SMPH、スルホ−EMCS、スルホ−GMBS、スルホ−KMUS、スルホ−MBS、スルホ−SIAB、スルホ−SMCC、及びスルホ−SMPB、ならびにSVSB((4−ビニルスルホン)安息香酸スクシンイミジル)が挙げられるが、これらに限定されず、これらは市販されている(例えば、Pierce Biotechnology,Inc.,Rockford,IL.,U.S.A.から)。
ベクター、宿主細胞、及び組換え方法
異種ポリペプチド(例えば、抗体)の組換え産生のため、異種ポリペプチドをコードする核酸を単離して、さらなるクローン化(DNAの増幅)用または発現用に反復可能ベクターに挿入する。ポリペプチド(例えば、抗体)をコードするDNAは、従来手順を用いて(例えば、抗体の重鎖及び軽鎖をコードする遺伝子と特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを用いることにより)、容易に単離及び配列決定される。多くのベクターを利用することができる。ベクターの選択は、使用される宿主細胞に一部依存する。一般に、好適な宿主細胞は、原核生物起原いずれかのものである。IgG、IgM、IgA、IgD、及びIgE定常領域をはじめとする任意のアイソタイプの定常領域を、この目的で使用することができ、そのような定常領域は、任意のヒトまたは動物種から得ることができることが理解されるだろう。
a.原核生物宿主細胞を用いた抗体の生成:
i.ベクター構築
本発明のポリペプチド(例えば、抗体)のポリペプチド成分をコードするポリヌクレオチド配列は、標準的な組換え技法を用いて得ることができる。所望のポリヌクレオチド配列は、ハイブリドーマ細胞などの抗体産生細胞から単離して配列決定することができる。あるいは、ポリヌクレオチドは、ヌクレオチド合成機またはPCR技法を用いて合成することができる。いったん得られたら、ポリペプチドをコードする配列を、原核生物宿主で異種ポリヌクレオチドを複製及び発現することができる組換えベクターに挿入する。数多くのベクターが利用可能でありまた当該分野で既知であり、本発明の目的に使用することができる。適切なベクターの選択は、ベクターに挿入する予定の核酸のサイズ及びそのベクターで形質転換する予定の特定の宿主細胞に主に依存する。各ベクターは、その機能(異種ポリヌクレオチドの増幅または発現、あるいは両方)及びそのベクターが滞在する特定の宿主細胞との適合性に応じて、様々な成分を含有する。ベクター成分として、一般に以下が挙げられるが、それらに限定されない:複製開始点、選択マーカー遺伝子、プロモーター、リボソーム結合部位(RBS)、シグナル配列、異種核酸挿入物、及び転写終結配列。
一般に、宿主細胞と適合性のある種に由来するレプリコン配列及び制御配列を含有するプラスミドベクターが、そうした宿主に関連して使用される。ベクターは、通常、複製部位、ならびに形質転換細胞で表現型選択を提供することができるマーキング配列を保有する。例えば、E.coliは、大抵、E.coli種に由来するプラスミドであるpBR322で形質転換される。pBR322は、アンピシリン(Amp)及びテトラサイクリン(Tet)耐性をコードする遺伝子を含有し、したがって、形質転換細胞を容易に同定する手段を提供する。pBR322、その誘導体、または他の微生物プラスミドもしくはバクテリオファージは、内在性タンパク質の発現用に微生物が使用することができるプロモーターも含んでいてもよい、またはそのようなプロモーターを含むように修飾されてもよい。特定の抗体発現用のpBR322誘導体の例は、Carter et al.、米国特許第5,648,237号に詳細に記載される。
また、宿主細胞と適合性のあるレプリコン配列及び制御配列を含有するファージベクターを、そうした宿主に関連して形質転換ベクターとして使用することができる。例えば、λGEM.TM.−11などのバクテリオファージを、E.coli LE392などの感受性宿主細胞を形質転換するのに使用することができる組換えベクターを作るのに利用してもよい。
本発明の発現ベクターは、ポリペプチド成分のそれぞれをコードする2つ以上のプロモーターシストロン対を含んでいてもよい。プロモーターは、シストロンの上流(5’)に位置する翻訳されない制御配列であり、シストロンの発現を調節する。原核生物プロモーターは、典型的には、2つのクラス、誘導性及び常在型に分類される。誘導性プロモーターとは、培養条件の変化、例えば栄養の有無または温度変化に反応して、このプロモーターの制御下にあるシストロンの転写レベルの上昇を開始させるプロモーターである。
宿主細胞として可能な様々な細胞により認識されるプロモーターは非常に数多く知られている。選択されたプロモーターは、提供源のDNAから制限酵素消化によりプロモーターを取り出し、単離されたプロモーター配列を本発明のベクターに挿入することにより、軽鎖または重鎖をコードするシストロンDNAと作動可能に連結することができる。天然型プロモーター配列及び多くの異種プロモーターの両方を、標的遺伝子の直接増幅及び/または発現に使用することができる。一般に、異種プロモーターの方が、天然型の標的ポリペプチドプロモーターと比較して、発現される標的遺伝子をより多く転写しより高い収率をもたらすので、いくつかの実施形態において、異種プロモーターが利用される。
原核生物宿主とともに使用するのに適したプロモーターとして、PhoAプロモーター、β−ラクタマーゼ及びラクトースのプロモーター系、トリプトファン(trp)プロモーター系、ならびにハイブリッドプロモーター、例えばtacプロモーターまたはtrcプロモーターが挙げられる。しかしながら、細菌中で機能性である他のプロモーター(他の既知の細菌プロモーターまたはファージプロモーターなど)も適切である。それらのヌクレオチド配列は、公開されているので、当業者は、任意の必要な制限部位を供給するリンカーまたはアダプターを用いて、それらを、標的軽鎖及び重鎖をコードするシストロンに作動可能に連結することができる(Siebenlist et al.,(1980)Cell 20:269)。
翻訳開始領域(TIR)は、タンパク質の全翻訳レベルの主要な決定要因である。TIRは、シグナル配列をコードするポリヌクレオチドを含み、シャイン・ダルガーノ配列のすぐ上流から始まり開始コドンの約20ヌクレオチド下流まで続く。一般に、ベクターはTIRを含むだろうし、TIR及び変異型TIRは、当該分野で既知であり、TIRを生成する方法は当該分野で既知である。ある範囲の翻訳強度を持つ一連の核酸配列変異体を作成し、それにより、多くの異なるポリペプチドの分泌に最適なようにこの要因を調節する都合のよい手段を提供することができる。これらの変異体と融合したレポーター遺伝子、例えばPhoAなどの使用は、異なる翻訳開始領域の相対翻訳強度を定量する方法を提供する。変異型または突然変異TIRは、成熟ポリペプチドの発現を最大にするのに最適な翻訳強度範囲を確立するように、プラスミドベクターのバックグラウンドに提供され、それにより、目的の遺伝子を挿入してその発現を測定することができるプラスミドの組を提供することができる。変異型TIRは、USP 8,241,901に開示される。
本発明の1つの態様において、組換えベクター内の各シストロンは、発現したポリペプチドに膜を横断して移行するよう指示する分泌シグナル配列成分を含む。一般に、シグナル配列は、ベクターの一成分であってもよいし、ベクターに挿入される標的ポリペプチドDNAの一部分であってもよい。本発明の目的のために選択されるシグナル配列は、宿主細胞に認識及びプロセシングされる(すなわち、シグナルペプチダーゼにより切断される)ものでなければならない。異種ポリペプチドにとって本来のシグナル配列を認識及びプロセシングしない原核生物宿主細胞については、シグナル配列を、例えば、本発明のシグナルポリペプチドから選択される原核生物シグナル配列に置換する。また、ベクターは、アルカリホスファターゼ、ペニシリナーゼ、Lpp、または熱安定性エンテロトキシンII(STII)リーダー、LamB、PhoE、PelB、OmpA、及びMBPからなる群より選択されるシグナル配列を含んでもよい。
1つの態様において、1つまたは複数のポリヌクレオチド(例えば、発現ベクター)が、集団で抗体をコードする。1つの実施形態において、1つのポリヌクレオチドが、抗体の軽鎖をコードし、別のポリヌクレオチドが抗体の重鎖をコードする。1つの実施形態において、1つのポリヌクレオチドが、抗体の軽鎖及び重鎖をコードする。いくつかの実施形態において、1つまたは複数のポリヌクレオチド(例えば、発現ベクター)が、集団で一本腕抗体をコードする。1つの実施形態において、1つのポリヌクレオチドが、(a)一本腕抗体の軽鎖及び重鎖、ならびに(b)Fcポリペプチドをコードする。1つの実施形態において、1つのポリヌクレオチドが、一本腕抗体の軽鎖及び重鎖をコードし、別のポリヌクレオチドが、Fcポリペプチドをコードする。1つの実施形態において、別々のポリヌクレオチドが、それぞれ、一本腕抗体の軽鎖成分、一本腕抗体の重鎖成分、及びFcポリペプチドをコードする。一本腕抗体の製造は、例えば、WO2005063816に記載される。
本発明の抗体を発現するのに適した原核生物宿主細胞として、古細菌及び真正細菌、例えばグラム陰性またはグラム陽性生物などが挙げられる。有用な細菌の例として、大腸菌属(例えば、E.coli)、バチルス属(例えば、B.subtilis)、腸内細菌、シュードモナス属の種(例えば、P.aeruginosa)、Salmonella typhimurium、Serratia marcescans、クレブシエラ属、プロテウス属、シゲラ属、リゾビウム属、ビトレオシラ属、またはパラコッカス属が挙げられる。1つの実施形態において、グラム陰性細胞が使用される。1つの実施形態において、E.coli細胞が本発明の宿主として使用される。E.coli株の例として、遺伝子型W3110 ΔfhuA(ΔtonA)ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc−fepE)degP41 kanRを有する33D3株(米国特許第5,639,635号)を含む、W3110株(Bachmann,Cellular and Molecular Biology,vol.2(Washington,D.C.:American Society for Microbiology,1987)、pp.1190−1219;ATCC寄託番号27,325)及びその誘導体、ならびに63C1株、66F8株、及び64B4株が挙げられる。他の株及びその誘導体、例えば、E.coli294(ATCC31,446)、E.coliB、E.coliλ1776(ATCC31,537)及びE.coliRV308(ATCC31,608)なども適している。これらの例示は、制限ではなく、模範例である。定義された遺伝子型を有する上記の細菌のいずれかについて誘導体を構築する方法は、当該分野で既知であり、例えば、Bass et al.,Proteins,8:309−314(1990)に記載されている。細菌の細胞内でのレプリコンの反復可能性を考慮して適切な細菌を選択することが、一般に必要である。例えば、E.coli、セラチア属、またはサルモネラ属の種は、周知のプラスミド、例えばpBR322、pBR325、pACYC177、またはpKN410などを用いてレプリコンを供給する場合に、宿主として適切に使用することができる。典型的には、宿主細胞は、タンパク質分解酵素を最小限の量でしか分泌しないべきであり、細胞培養物にプロテアーゼ阻害剤を追加で組み込むことが望ましいかもしれない。
ii.抗体産生
宿主細胞を、上記の発現ベクターで形質転換して、プロモーターを誘導し、形質転換体を選択し、または所望の配列をコードする遺伝子を増幅するのに適切なように修飾された通常の栄養培地で培養する。
形質転換は、DNAが、染色体外エレメントとしてまたは染色体組み込み体によりのいずれかで複製可能なように、原核生物宿主にDNAを導入することを意味する。用いる宿主細胞に応じて、そのような細胞に適した標準技法を用いて形質転換を行う。相当な細胞壁障壁を有する細菌細胞には、塩化カルシウムを用いるカルシウム処理が一般に使用される。形質転換の別の方法は、ポリエチレングリコール/DMSOを用いる。使用されるさらに別の技術として、電気穿孔法がある。
本発明のポリペプチドを産生させるのに使用する原核細胞を、当該分野で既知の、選択した宿主細胞の培養に適した培地で増殖させる。適切な培地の例として、ルリア培地(LB)に必要な栄養補充を追加したものが挙げられる。いくつかの実施形態において、培地は、発現ベクターの構成に基づいて選択された、発現ベクターを含有する原核細胞の増殖を選択的に許容する選択作用剤も含有する。例えば、アンピシリン耐性遺伝子を発現する細胞が増殖するように、アンピシリンを培地に添加する。
炭素、窒素、及び無機リン酸源の他に必要な任意の補充成分を、単独でまたは別の補充成分もしくは培地との混合物、例えば複合窒素源などとして、適切な濃度で含ませることも可能である。任意選択で、培地は、グルタチオン、システイン、シスタミン、チオグリコラート、ジチオエリスリトール、及びジチオトレイトールからなる群より選択される1種または複数の還元剤を含有してもよい。
原核生物宿主細胞を、適切な温度で培養する。E.coli増殖の場合、例えば、好適な温度は、約20℃〜約39℃、より好ましくは約25℃〜約37℃の範囲、さらにより好ましくは約30℃である。培地のpHは、主に宿主生物に応じて、約5〜約9の範囲の任意のpHであってよい。E.coliの場合、pHは、好ましくは、約6.8〜約7.4、より好ましくは約7.0である。
誘導性プロモーターが本発明の発現ベクターに使用される場合、タンパク質発現は、プロモーターの活性化に適した条件下で誘導される。本発明の1つの態様において、ポリペプチドの転写を制御するためにPhoAプロモーターが使用される。したがって、形質転換された宿主細胞は、誘導用のリン酸制限培地で培養される。好ましくは、リン酸制限培地は、C.R.A.P培地(例えば、Simmons et al.,J. Immunol. Methods(2002),263:133−147を参照)またはWO2002/061090に記載される培地である。当該分野で既知のとおり、採用したベクター構築物に応じて、他の様々な誘導因子も使用することができる。
1つの実施形態において、本発明のポリペプチドは、発現すると、宿主細胞のペリプラズムに分泌されて、そこから回収される。タンパク質回収は、大抵、微生物を破壊することを含み、破壊は一般に浸透圧ショック、超音波処理、または溶解などの手段による。細胞を破壊してしまったら、細胞片または全細胞を、遠心分離または濾過により除去してもよい。タンパク質は、例えば、親和性樹脂クロマトグラフィーにより、さらに精製してもよい。あるいは、タンパク質は、培養培地に移動させてその中で単離することもできる。細胞を培養物から除去し、培養上清を濾過して、産生されたタンパク質のさらなる精製のために濃縮してもよい。発現したポリペプチドは、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)及びウエスタンブロットアッセイなどの一般的に知られる方法を用いて、さらに単離及び同定することができる。
本発明の1つの態様において、抗体産生は、発酵プロセスにより大規模に行われる。組換えタンパク質の産生に、様々な大規模流加培養発酵手順を利用することができる。大規模発酵は、容積が、少なくとも1000リットル、好ましくは容積が約1,000〜100,000リットルある。こうした発酵槽は、酸素及び栄養、特にグルコース(好適な炭素/エネルギー源)を分配するために撹拌翼を使用する。小規模発酵は、一般に、容積が約100リットル以下の発酵槽での発酵を指し、容積は、約1リットル〜約100リットルの範囲が可能である。
発酵プロセスでは、タンパク質発現の誘導は、大抵、細胞が適切な条件下で所望の密度、例えば、約180〜220のOD550まで増殖した後に開始され、この段階では細胞は初期定常期にある。当該分野で既知のとおり、及び上記に記載したとおり、採用したベクター構築物に応じて、様々な誘導因子を使用してもよい。細胞は、誘導前に短期間増殖させてもよい。細胞は、通常、約12〜50時間誘導するが、それより長いまたは短い誘導時間を用いてもよい。
本発明のポリペプチドの産生収率及び品質を改善するため、様々な発酵条件を変更することができる。例えば、分泌された抗体ポリペプチドの適切な構築及び折り畳みを改善するため、シャペロンタンパク質、例えばDsbタンパク質(DsbA、DsbB、DsbC、DsbD、及び/またはDsbG)またはFkpA(シャペロン活性を持つペプチジルプロリルcis,transイソメラーゼ)などを過剰発現する追加ベクターを用いて、宿主原核細胞を同時形質転換することができる。シャペロンタンパク質は、細菌宿主細胞で産生された異種タンパク質の適切な折り畳み及び溶解性を促進することが実証されている。Chen et al.,(1999)J. Biol. Chem. 274:19601−19605;Georgiou et al.、米国特許第6,083,715号;Georgiou et al.、米国特許第6,027,888号;Bothmann and Pluckthun(2000)J. Biol. Chem. 275:17100−17105;Ramm and Pluckthun,(2000)J. Biol. Chem. 275:17106−17113;Arie et al.,(2001)Mol. Microbiol. 39:199−210。いくつかの実施形態において、DsbA及びCが、細菌宿主細胞で発現する(例えば、過剰発現する)。いくつかの実施形態において、DsbA、DsbC、及びFkpAが、細菌宿主細胞で発現する(例えば、過剰発現する)。
発現した異種タンパク質(特にタンパク質分解に敏感なもの)のタンパク質分解を最小限にするため、タンパク質分解酵素を欠失したある特定の宿主株を本発明に使用することができる。例えば、宿主細胞株は、既知の細菌プロテアーゼ、例えばプロテアーゼIII、OmpT、DegP、Tsp、プロテアーゼI、プロテアーゼMi、プロテアーゼV、プロテアーゼVI、及びそれらの組み合わせなどをコードする遺伝子に遺伝子変異(複数可)を起こすように修飾してもよい。E.coliプロテアーゼ欠損株が、複数種、利用可能であり、例えば、Joly et al.,(1998),上記;Georgiou et al.、米国特許第5,264,365号;Georgiou et al.、米国特許第5,508,192号;Hara et al.,Microbial Drug Resistance, 2:63−72(1996)に記載される。
1つの実施形態において、タンパク質分解酵素を欠失しており、1種または複数のシャペロンタンパク質及び/またはFkpAを過剰発現するプラスミドで形質転換されたE.coli株が、本発明の発現系において宿主細胞として使用される。
iii.抗体精製
当該分野で既知の標準的なタンパク質精製方法を採用することができる。以下の手順は、適切な精製手順の例である:免疫親和性またはイオン交換カラムでの分画、エタノール沈殿、逆相HPLC、シリカでのまたはDEAEなどの陽イオン交換樹脂でのクロマトグラフィー、クロマトフォーカシング、SDS−PAGE、硫酸アンモニウム沈殿、及び、例えば、Sephadex G−75を用いるゲル濾過。
1つの態様において、本発明の抗体産物の免疫親和性精製のために、固相に固定されたタンパク質Aを用いる。タンパク質Aとは、Staphylococcus aureas由来の41kDの細胞壁タンパク質であり、これは抗体のFc領域と高い親和性で結合する。Lindmark et al.,(1983)J. Immunol. Meth. 62:1−13。タンパク質Aを固定する固相は、好ましくはガラスまたはシリカ表面を有するカラム、より好ましくは孔の制御されたガラスカラムまたはケイ酸カラムである。いくつかの応用において、カラムは、夾雑物の非特異的付着を防ぐ目的で、グリセロールなどの試薬でコーティングされている。
精製の第一工程として、上記のとおりの細胞培養物に由来する調製物を、タンパク質Aを固定した固相に接触させて、目的の抗体をタンパク質Aと特異的に結合させる。次いで、固相を洗って、固相に非特異的に結合した夾雑物を除去する。最後に、溶出により、目的の抗体を固相から回収する。
本発明はまた、例えば、細胞障害性剤、例えば化学療法薬、薬物、増殖抑制剤、毒素(例えば、細菌、真菌、植物、もしくは動物起原の酵素活性な毒素、またはその断片)、または放射性同位体(すなわち、放射性結合体)などと結合した本明細書中記載される抗体のいずれかを含む、免疫複合体(同義で「抗体薬物結合体」または「ADC」と称する)も提供する。
使用
異種ポリペプチドは、例えば、そのポリペプチドが認識する特定のポリペプチドを精製、検出、及び標的とするのに使用することができ、そのような用途として、in vitro及びin vivo両方での診断方法及び治療方法が挙げられる。
1つの態様において、本発明の抗体は、生体試料中の特定抗原を定性的及び定量的に測定する免疫アッセイで使用することができる。抗原抗体結合を検出する従来方法として、例えば、酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)、放射免疫アッセイ(RIA)、または免疫組織化学的組織検査が挙げられる。多くの方法で、検出を目的として抗体に標識を結合させて使用してもよい。抗体とともに使用される標識は、抗体との結合に干渉しない任意の検出可能な官能基である。多数の標識が知られており、そのような標識として、放射性同位体32P、32S、14C、125I、H、及び131I、フルオロフォア、例えば、希土類キレートまたはフルオレセイン及びその誘導体など、ローダミン及びその誘導体、ダンシル、ウンベリフェロン、ルシフェラーゼ、例えば、ホタルルシフェラーゼ及び細菌ルシフェラーゼなど(米国特許第4,737,456号)、ルシフェリン、2,3−ジヒドロフタラジンジオン、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)、アルカリホスファターゼ、ベータ−ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、リゾチーム、糖オキシダーゼ、例えば、グルコースオキシダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、及びグルコース−6−ホスフェートデヒドロゲナーゼなど、複素環オキシダーゼ、例えばウリカーゼ及びキサンチンオキシダーゼなど、ラクトペルオキシダーゼ、ビオチン/アビジン、スピンラベル、バクテリオファージラベル、安定フリーラジカル、画像化放射性核種(テクネチウムなど)などが挙げられる。
従来方法を利用して、こうした標識を異種ポリペプチドに共有結合させることができる。例えば、ジアルデヒド、カルボジイミド、ジマレイミド、ビスイミダート、ビスジアゾ化ベンジジンなどのカップリング剤を用いて、抗体に、上記の蛍光標識、化学発光標識、及び酵素標識をタグ付けすることができる。例えば、米国特許第3,940,475号(蛍光定量)及び米国特許第3,645,090号(酵素);Hunter et al.Nature 144:945(1962);David et al.Biochemistry 13:1014−1021(1974);Pain et al.J. Immunol. Methods 40:219−230(1981);ならびにNygren Histochem. and Cytochem 30:407−412(1982)を参照。本明細書中好適な標識は、酵素、例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ及びアルカリホスファターゼなどである。酵素をはじめとするそのような標識の抗体ポリペプチドとの結合は、免疫アッセイ技法において、当業者にとって標準的な手技手順である。例えば、O’Sullivan et al.,“Methods for the Preparation of Enzyme−antibody Conjugates for Use in Enzyme Immunoassay,”in Methods in Enzymology, ed. J.J. Langone and H. Van Vunakis, Vol. 73(Academic Press,New York,N.Y.,1981),pp.147−166を参照。そのような結合方法は、本発明の異種ポリペプチドと合わせて使用するのに適している。
異種ポリペプチドを標識化する代わりに、検出可能な物質で標識された競合抗原標準及び未標識異種ポリペプチドを用いる競合免疫アッセイにより、生体液中で抗原をアッセイすることができる。このアッセイでは、生体試料、標識化した抗原標準、及び異種ポリペプチドを組み合わせて、未標識異種ポリペプチドに結合した標識化抗原標準の量を測定する。生体試料中の試験される抗原の量は、異種ポリペプチドに結合した標識化抗原標準の量と反比例する。
1つの態様において、異種ポリペプチド(抗体など)は、in vitroまたはin vivoで、特定の表面抗原の発現を検出及び特性測定するのに、特に有用である。先に記載したとおり、一般に、非グリコシル化抗体は、エフェクター機能(すなわち、ADCCまたはCDC活性)を発揮しない。したがって、抗体が細胞表面抗原に結合する場合、それは、望ましくない細胞障害性事象を開始させないだろう。表面抗原は、特定の細胞型または組織型に対して特異的となり得るので、したがって、細胞型または組織型のマーカーとして役立つ可能性がある。好ましくは、表面抗原マーカーは、特定の細胞型または組織型の様々な分化段階において、異なって発現される。したがって、そのような表面抗原に向かう抗体は、マーカーを発現する細胞または組織集団をスクリーニングするのに使用することができる。例えば、抗体は、胚幹細胞、造血幹細胞、及び間葉系幹細胞などの幹細胞のスクリーニング及び単離に使用することができる。抗体はまた、腫瘍関連表面抗原、例えば、c−met、HER2、HER3、またはHER4受容体などを発現する腫瘍細胞を検出するのにも使用できる。
抗体または他の異種ポリペプチドは、親和性精製剤として使用されてもよい。この目的では、ポリペプチドは、当該分野で既知である方法を用いて、Sephadex樹脂または濾紙などの固相に固定される。固定されたポリペプチドを、精製しようとする抗原を含有する試料と接触させ、その後支持体を、精製しようとする抗原以外は試料中の実質的に全ての物質を除去する適切な溶媒で洗う。抗原は、固定されたポリペプチドに結合している。最後に、支持体を、ポリペプチドから抗原を放出させる別の適切な溶媒、例えばグリシン緩衝液(pH5.0)で洗う。
1つの態様において、本発明は、疾患、例えば、癌、腫瘍、細胞増殖性障害、及び/または免疫(自己免疫など)障害の治療及び/または予防的治療用医薬の調製における、本発明の方法を用いて生成させた異種ポリペプチドの使用を提供する。異種ポリペプチドは、本明細書中記載される型のいずれでも可能であり、そのような型として、抗体、抗体断片、ポリペプチド(例えば、オリゴペプチド)、またはそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、抗原はヒトタンパク質分子であり、対象は、ヒト対象である。
ポリペプチドは、1種または複数の抗原分子の異常な発現及び/または活性に関連する疾患、障害、または症状を、診断、治療、阻止、または予防するために使用することができ、そのような疾患、障害、または症状として、悪性及び良性腫瘍;非白血病及びリンパ系腫瘍;神経細胞性、グリア細胞性、星細胞性、視床下部性及び他の腺性、マクロファージ性、上皮性、間質性、及び胞胚腔性の障害;ならびに炎症性、血管新生性、及び免疫性障害が挙げられるが、これらに限定されない。
ある特定の実施形態において、タンパク質(例えば、抗体)が、対象に投与される。ある特定の実施形態において、抗体を含む免疫複合体が、対象に投与される。好ましくは、免疫複合体及び/または免疫複合体が結合した抗原は、細胞により内部移行する。
異種ポリペプチドは、治療において、単独でまたは他の組成物と組み合わせて使用することができる。例えば、異種ポリペプチドは、抗体、化学療法薬(複数可)(化学療法薬カクテルを含む)、他の細胞障害性剤(複数可)、血管新生抑制剤(複数可)、サイトカイン、及び/または増殖抑制剤(複数可)と同時投与されてもよい。異種ポリペプチドが腫瘍増殖を阻害する場合、異種ポリペプチドを、同じく腫瘍増殖を阻害する1種または複数の他の治療薬と併用することが特に望ましいかもしれない。あるいは、またはこれに加えて、患者は、併用放射線療法(例えば、外部放射線照射または放射性標識化作用剤、例えば抗体などを用いた治療)を受けてもよい。上記のそのような併用療法は、まとめての投与(2種以上の作用剤が、同一または別個の配合物に含まれている場合)、及び個別の投与を含み、そのような場合、抗体の投与は、1種または複数の補助療法の投与の前及び/または後に行うことができる。
異種ポリペプチド(及び任意選択で、補助治療薬)は、任意の適切な手段により投与され、そのような手段として、非経口、皮下、腹腔内、肺内、及び鼻腔内、ならびに、局所治療が望ましい場合は、病巣内投与が挙げられる。非経口注入として、筋肉内、静脈内、動脈内、腹腔内、または皮下投与が挙げられる。また、抗体は、パルス点滴、特に抗体の用量を減らしながらのものにより、適切に投与される。好ましくは、投薬は、投与が短期間であるか長期間であるかに一部応じて、注射により、特に好ましくは静脈内または皮下注射により投与される。
異種ポリペプチドは、良好な医療行為と一致する様式で、配合、用量決定、及び投与されるだろう。この文脈において考慮される要因として、治療される特定の障害、治療される特定の哺乳類、個々の患者の臨床上の状態、障害の原因、作用剤の送達部位、投与方法、投与計画、及び医療実務者に既知の他の要因が挙げられる。抗体は、問題の障害を予防または治療するのに現在使用されている1種または複数の作用剤と共に配合される必要はないが、任意選択で共に配合される。そのような他の作用剤の有効量は、配合物中に存在する抗体の量、疾患または治療の種類、及び上記に記載の他の要因に依存する。これらは、一般に、上記に用いられていたのと同じ投薬量及び投与経路で、またはこれまでに採用されていた投薬量の約1〜99%で使用される。
疾患の予防または治療について、抗体の適切な投薬量(単独で使用、または他の作用剤、例えば化学療法薬と併用される場合)は、治療しようとする疾患の種類、抗体の種類、疾患の重篤度及び経過、抗体が予防目的で投与されるのか治療目的で投与されるのか、これまでに受けた治療、患者の既往歴及び抗体に対する反応、ならびに担当医の自由裁量に依存するだろう。抗体は、1回でまたは一連の治療にわたって、患者に適切に投与される。疾患の種類及び重篤度に応じて、例えば、1回の投与にするのかまたは複数回の別々の投与にするのか、それとも連続注入するのかによって、約1μg/kg〜15mg/kg(例えば0.1mg/kg〜10mg/kg)の抗体が、患者に投与する投薬量の最初の候補となる。数日以上にわたる繰返し投与の場合、状態に応じて、疾患の症状の所望の抑制が起こるまで、治療を継続する。抗体の好適な投薬量は、約0.05mg/kg〜約10mg/kgの範囲内になるだろう。最初の負荷投与量を多くし、続いて用量を減らして1回または複数回投与してもよい。しかしながら、他の投薬レジメンが有用であってもよい。この治療の進行は、従来の技法及びアッセイにより容易に監視される。
製品
本発明の別の実施形態において、上記の障害の治療に有用な物質を含有する製品を提供する。製品は、容器、及び容器上のまたは容器に付随するラベルまたは添付文書を含む。適切な容器として、例えば、瓶、バイアル、シリンジなどが挙げられる。容器は、ガラスまたはプラスチックなど様々な材料から形成されていてよい。容器は、症状を治療するのに有効な組成物を収容し、滅菌の出し入れ口を有していてもよい(例えば、容器は、皮下注射針で穴をあけることができる栓を有する、静脈内注射液の袋またはバイアルであってもよい)。組成物の活性成分の少なくとも1種は、本発明の抗体である。ラベルまたは添付文書は、その組成物が、特定の症状、例えば癌などの治療に使用されることを示す。そのうえ、製品は、(a)抗体を含む組成物が入った第一容器;及び(b)さらなる細胞障害性剤を含む組成物が入った第二容器を含んでもよい。本発明のこの実施形態の製品は、さらに、第一及び第二の抗体組成物が、癌治療に使用可能であることを示す添付文書を含んでもよい。あるいは、またはそれに加えて、製品は、薬学上許容される緩衝液、例えば注射用静菌水(BWFI)、リン酸緩衝生理食塩水、リンガー溶液、及びブドウ糖液を含む第二(または第三)容器をさらに含んでもよい。製品は、商業及び使用者の立場から望ましい他の材料をさらに含んでもよく、そのような材料として、他の緩衝液、希釈剤、フィルター、針、及びシリンジが挙げられる。
以下の実施例は、本発明の実施を例示することのみを目的とし、制限するために提供されるのではない。本明細書中引用される全ての特許文献及び学術文献の開示は、その全体が参照として明白に援用される。
材料及び方法
株及びプラスミド。この試験で使用した株及びプラスミドを表1に列挙する。重鎖のみの発現ベクターを構築するため、全長抗体発現ベクターを、SpeI及びNsiI(New England Biolabs)で消化した。シグナルペプチド配列及び重鎖配列を含有して得られる断片を、pBR322由来クローニングベクターのSpeI及びNsiI部位にクローン導入した。pBR322由来クローニングベクターは、切断型軽鎖断片(122−237)、重鎖配列と融合したphoAプロモーター、及びラムダt転写ターミネーターを含むものであった。ακLc抗体をプローブとして用いるウエスタンブロット分析により、この重鎖のみのベクターで軽鎖は発現しなかったことを確認した。翻訳強度測定用のPhoAレポータープラスミドを構築するため、目的のシグナルペプチド変異体を、通常PCRまたはスプライシングオーバーラップ伸長(SOE)PCR法を介してphoA遺伝子と融合させた。得られた断片を、pPhoA51のSpeI及びNotI(New England Biolabs)部位にクローン導入した[1]。シグナルペプチド配列の部位特異的変異を、QuickChange部位特異的変異誘発キット(Stratagene)により導入した。
表1.この試験で使用した株及びプラスミド
細菌の増殖。細菌は、示すとおり、バッフル付震盪フラスコ中、37℃または30℃で、ルリア・ベルターニ(LB)または完全C.R.A.P.培地(Simmons et al.,Journal of immunological methods,2002)で増殖させた。抗生物質を以下の濃度で添加した:カルベニシリン50μg/ml、テトラサイクリン20μg/ml。タンパク質発現を誘導するため、全長抗体発現ベクターまたは重鎖のみの発現ベクターを抱える宿主株64B4を、LBにテトラサイクリン20μL/mL及び5mMのリン酸ナトリウムを補充した培地(pH7)5mLに播種し、震盪しながら30℃で一晩インキュベートした。一晩培養物0.5mLを、完全C.R.A.P.リン酸制限培地25mLに播種し[2]、細菌を、震盪しながら30℃で24時間インキュベートした。終点培養物の吸光度を550nmで測定した。ウエスタンブロット分析またはN末端配列決定分析用に細菌試料を収集した。
翻訳強度測定。シグナルペプチド変異体の翻訳強度を、先行文献[1、3]を応用したアルカリホスファターゼアッセイで求めた。PhoAレポーターベクターを抱える株27C7を、5mLの選択LBに播種し、震盪しながら30℃で一晩インキュベートした。一晩培養物を、100倍希釈で5mLの選択LBに添加し、震盪しながら30℃でさらに4時間インキュベートした。細菌を、波長600nmでODを1として正規化し、ペレット状にした。ペレットを、1mLの厳密AP培地(Simmons et al.,Nature Biotechnology,1996)に直ちに懸濁させ、−20℃で一晩貯蔵した。翌日、細菌を解凍して、トルエン20μLを添加して、震盪しながら37℃で少なくとも1時間インキュベートした。次いで、各試料40μLを、1MのTris−HCL(pH8、1mM−ニトロフェニルリン酸二ナトリウム塩六水和物(PNPP、Sigma−Aldrich)を含有)1mLに添加し、室温で1時間インキュベートした。次いで、1Mのリン酸ナトリウム(pH6.5)100μLを添加して反応を停止させた。各試料200μLを、直ちに96ウェルプレートのウェルに移し、プレートリーダー(Molecular Technologies)によりOD410を測定した。各試料のA410から27C7/pBR322(空ベクター)のA410を差し引き、次いで数値を27C7/pPhoA86のA410で割ることにより、相対翻訳強度を計算した。pPhoA86の相対TIR強度を1と定義した。
抗体抽出及びウエスタンブロット分析。終点試料を震盪フラスコ培養物から収集した。全重鎖レベルを測定するため、細菌を、550nmでODを1として正規化し、16,000×g及び4℃で3分間遠心することにより採取した。ペレットを、0.2Mのジチオトレイトール(DTT、Sigma)含有トリシン緩衝液200μLに再懸濁させ、95℃で5分間加熱して、ジスルフィド結合を破壊しタンパク質を変性させた。
細菌から可溶性タンパク質を抽出するため、全細胞ブロスをチルド溶解緩衝液(10mMのTris、pH6.8、5mMのEDTA、0.2mg/mLのリゾチーム、及び5mMのヨード酢酸)に希釈して、最終OD550を3とし、氷上で10分間インキュベートした。次いで、試料を10×1秒パルスで2回超音波処理し、16,000×g及び4℃で15分間遠心した。上清を注意して収集した。上清100μLを、トリシン緩衝液とまたはトリシン緩衝液100μLと混合して、95℃で5分間沸騰させた。
ペリプラズムタンパク質を、記載のとおりに抽出した[4、5]。簡単に述べると、OD550が10の細胞を、3,000×g及び4℃で20分間遠心することにより、採取した。ペレットを、冷TBS緩衝液(200mMのTris、pH8.0、0.5mMのスクロース、1mMのEDTA)にプロテアーゼ阻害剤カクテル(Roche)1錠を加えたもの1mL中に穏やかに再懸濁させた。試料を氷上で30分間インキュベートし、16,000×g及び4℃で30分間遠心した。上清を注意して収集した。上清100μLを、0.2MのDTT含有トリシン緩衝液100μLと混合して、95℃で5分間加熱した。
DTTを含むまたは含まないトリシン緩衝液中のタンパク質試料を、10%ビス−TrisSDS−PAGEゲル(Life Technologies)に添加して、電気泳動により分離させた。等量の全タンパク質が添加されたことを確実にするため、ODが1の溶解液を含むゲルを、クーマシーブルーで染色した。染色していないゲルのタンパク質を、iBlot半乾式トランスファー(Life Technologies)により、またはCAPS緩衝液(10mMのN−シクロヘキシル−3−アミノプロパンスルホン酸、3%メタノール、pH11)を用いて湿式トランスファー(Biorad)によりセルロース膜(Biorad)に移した。重鎖含有種を、ヤギ抗ヒトFc二次抗体、HRP結合体(Pierce)でプローブした。軽鎖含有種を、ヤギ抗ヒトkLc抗体、HRP結合体(Bethyl Laboratories)でプローブした。免疫ブロット上の標的タンパク質を、増強化学発光法(GE Healthcare)により検出した。
重鎖N末端のEdman配列決定。震盪フラスコ培養物から採取した終点試料を、OD550を1として正規化し、16,000×gで3分間遠心することにより採取した。ペレットを、0.2MのDTT含有トリシン緩衝液200μLに再懸濁させ、95℃で5分間加熱した。タンパク質を、8%または10%ビス−トリスSDS−PAGEゲル(Life Technologies)での電気泳動により分離させた。空のpBR322ベクターを抱える64B4由来のOD550が1または4の細胞溶解液もまた、対照として添加した。電気泳動後、タンパク質を、CAPS緩衝液での湿式トランスファー(Biorad)によりPVDF膜に移した。膜上の約49kDaの重鎖バンドを切り出し、Applied Biosystems Procise配列決定装置モデル494HTを用いて、Edman配列決定により分析した。成熟重鎖対前駆体の比を、ピーク強度に基づいて見積もった。半定量化のため、各アミノ酸のピコモル値を、配列分析プログラムSEQXを用いて、未補正のフェニルチオヒダントインアミノ酸標準に対して計算した(Henzel et al.,Journal of Chromatography,1987)。10回のサイクルの平均を用いて、平均反応収率プロットを作成し、直線回帰を計算して、主要及び少数配列の初収量を、プロットした直線のy接線と定義した。重鎖プロセシング効率を、分泌された重鎖のパーセンテージ(成熟重鎖の初収量/(前駆体の初収量+成熟重鎖の初収量))として計算した。
透過型電子顕微鏡観察(TEM)。震盪フラスコ培養物から採取した終点試料を、修飾カルノウスキー固定液(2%パラホルムアルデヒド及び2.5%グルタルアルデヒド含有0.1Mカコジル酸ナトリウム緩衝液、ph7.2)で最初に固定し、次いで1%四酸化オスミウム水溶液(EM Sciences、Hatfield、PA)で1時間、後固定し、続いて、0.5%酢酸ウラニル中で40Cで一晩インキュベーションした。次いで、試料を一連のエタノール濃度(50%、70%、90%、100%)、続いてプロピレンオキシドを通して脱水し(各工程は15分)、Eponate 12(Ted Pella、Redding、CA)に包埋した。超薄切片(80nm)をUltracutミクロトーム(Leica)で切り出し、0.2%クエン酸鉛で染色し、JEOL JEM−1400透過型電子顕微鏡(TEM)で120kVで調べた。GATAN Ultrascan 1000 CCDカメラでデジタル画像を撮影した。
免疫金電子顕微鏡法(免疫EM)。免疫金EM実験では、試料を、凍結切断用に調製した。凍結切断のため、細胞を、4%パラホルムアルデヒド及び0.1%グルタルアルデヒド含有リン酸緩衝液(0.1M;pH7.2)で固定し、PBSで数回洗浄し、12%ゼラチンに包埋し、4℃で一晩、2.3Mスクロースに浸潤させた。次いで、試料を、凍結切断チャンバー(液体窒素が供給される)中の凍結したクライオウルトラミクロトーム用ピンに乗せた。凍結切断チャンバーを備えたウルトラミクロトーム(Ultracut;Leica)を使用して、−80℃で、ダイヤモンドナイフ(Diatome)で超薄凍結切片(100nm)を調製した。解凍した凍結切片を、2.3Mスクロースの液滴を用いて、フォルムバール及びカーボンでコーティングしたEMグリッド(ニッケル)に移し、免疫標識し(以下を参照)、0.5%酢酸ウラニル含有2%メチルセルロースを用いてRTで1分間、EM用に対比染色した。免疫金標識化について:グリッド上の解凍した凍結切片を、ブロッキング剤(Aurion Inc)で30分間ブロッキングし、HRP結合ヤギ抗ヒトFc抗体(Pierce)とともに、室温で45分間インキュベートし、続いてヤギ抗HRP金結合抗体(Jackson ImmunoResearch)とともに30分間インキュベートした。次いで、切片を上記のとおり対比染色した。免疫金標識化切片を、JEOL JEM−1400透過型電子顕微鏡(TEM)で120kVにて、可視化して調べた。GATAN Ultrascan 1000 CCDカメラでデジタル画像を撮影した。
結果及び考察
E.coliでの抗体(例えば全長抗体)産生は、抗体重鎖及び軽鎖が細胞質からペリプラズムへ分泌されることにより達成され得る[2]。分泌には、重鎖及び軽鎖のN末端に融合したE.coliシグナルペプチドが介在する。ペリプラズムの酸化環境及び酵素は、重鎖及び軽鎖が抗体へと構築されるのを促進する。異種タンパク質(例えば、抗体)の高レベル産生手段としてペリプラズム分泌を利用することは、頻繁に遭遇する問題が複数あるために、制限される可能性がある。第一に、目的のタンパク質(例えば、抗体)の分泌効率が低い可能性がある。第二に、多くの場合、前駆体が成熟タンパク質になるプロセシングが不十分である。第三に、過剰発現した異種タンパク質は、不適切に折り畳まれるか、凝集して不溶性封入体になるか、またはE.coliプロテアーゼによりタンパク質分解を受けることが多い。第四に、抗体は、2つの異なるポリペプチド、重鎖(HC)及び軽鎖(LC)からなる複雑な多量体タンパク質であり、これらポリペプチドがペリプラズムに搬出されて、適切に折り畳まれて、適切なジスルフィド結合を形成しなければならない。このタンパク質の折り畳み及び分泌の複雑さが、E.coliでの抗体製造に困難さを加えている。
TIR最適化は、より効率的なタンパク質分泌をもたらすのに有用であることが示されているものの、他のアプローチは、E.coliでの異種タンパク質分泌を常法的に改善することが示されていない。例えば、シグナルタンパク質の最適化は、ペリプラズム空間への組換えシクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ(CGTase)分泌を低下させることが示された。Jonet et al.,J Mol Microbiol Biotechnol(2012);22:48−58。
シグナルペプチドの2つの側面が、ペリプラズムでのタンパク質蓄積に影響を及ぼし、それは翻訳強度及び移行効率である。翻訳開始領域(TIR)は、タンパク質の全翻訳レベルの主要決定要因である。TIRは、シグナル配列をコードし、シャイン・ダルガーノ配列のすぐ上流から始まり開始コドンの約20ヌクレオチド下流まで続くポリヌクレオチドを含む。このポリヌクレオチド配列の修飾は、翻訳開始の効率を改変し、それにより下流タンパク質の翻訳レベルを調節することができる。シグナルペプチド配列を変異させる効果を調べる先行研究は、核酸配列での変化ため、概して、TIR強度に与える潜在的影響を制御できなかった;しかしながら、本発明者らの先の研究では、異なるシグナルペプチドを使用して、TIR強度を制御しつつ、全抗体産生を駆動することを調べた。相対TIR強度が約1では、DsbAシグナルペプチドと重鎖の融合は、概して、STII、MalE、またはPhoAのシグナルペプチドと融合させるよりも高いレベルの全長抗体産生をもたらした(軽鎖シグナルペプチドは、各試験においてSTIIであった)(図1A)。本試験では、本発明者らは、DsbAシグナルペプチドが、試験した他のシグナルペプチドよりも疎水性が高いと仮定して、シグナルペプチドの疎水性が、重鎖のペリプラズムへの移行及び全長抗体産生に重要であることを実証した。
[シグナルペプチドは、抗体重鎖のペリプラズム蓄積及びプロセシングに影響を及ぼした。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]本発明者らは、ペリプラズムでの重鎖蓄積に対するシグナルペプチド変異体の効果を調べた。転写強度に対するシグナルペプチド疎水性の変化の影響の可能性を制御するために、全ての変異体において、相対TIR強度は、約1であった。先行研究は、概して、修飾されたシグナルペプチドの翻訳強度を制御してこなかった。もし本研究で行ったように注意して制御を行わなかったら、シグナルペプチド疎水性における変調は、TIRの翻訳強度を変化させる可能性がある(例えば、TIRポリヌクレオチド配列での変化を介して)。TIRの翻訳強度の変化は、分泌効率及びタンパク質産生レベルに影響するかもしれない。
抗体5D5重鎖のN末端を、STIIシグナルペプチド(bSTII1)、DsbAシグナルペプチド(bDsbA1)、MalEシグナルペプチド(bMalE1)、またはPhoAシグナルペプチド(bPhoA1)と融合させた。これらのシグナルペプチドは、それぞれ同様な翻訳レベルを持つ(表3)。各場合において、抗体5D5軽鎖を、同じSTIIシグナルペプチド(mSTII1)と融合させた。重鎖及び軽鎖両方の発現を、震盪フラスコ培養物中でリン酸制御により誘導した。ペリプラズムタンパク質抽出物を、浸透圧ショック及び遠心により単離した。上清のウエスタンブロット分析は、DsbAシグナルペプチドの使用が、STII、MalE、またはPhoAシグナルペプチドを使用した場合よりも顕著に高いレベルの可溶性ペリプラズム重鎖をもたらしたことを示した(図1B)。bMalE1及びbPhoA1のTIR強度はbSTII1及びbDsbA1のTIR強度より高いため、TIRが高くなると不十分な分泌を引き起こすという可能性を排除するため、本発明者らは、bSTII1及びbDsbA1のTIR強度よりわずかに低いTIR強度を持つ2種の追加シグナルペプチド、mMalE1及びmPhoA1を操作した(表3)。重鎖と融合したmMalE1及びmPhoA1は両方とも、bDsbA1よりも明らかに少ない全長5D5及び可溶性ペリプラズム重鎖をもたらした(図1C)。
細胞質からペリプラズムへの重鎖分泌に対するシグナルペプチドの効果を判定するため、本発明者らは、成熟重鎖及び前駆体重鎖の存在を観測した。細胞質中または内膜中の未分泌ペリプラズムタンパク質は、シグナルペプチド配列を維持するだろう。ペリプラズムに移行する間に、シグナルペプチドはペプチダーゼにより切断される[6、7]。したがって、ペリプラズムに放出された成熟タンパク質は、シグナルペプチドを含有しないだろう。前駆体重鎖と成熟重鎖の分子量の差は、1〜2kDaにすぎず、この差は、SDS−PAGEで分解するのが困難である。したがって、N末端タンパク質配列決定を行って、前駆体重鎖と成熟重鎖を識別した。全細胞試料由来の還元重鎖は、SDS−PAGE上で単独バンドとして移動した。SDS−PAGEのタンパク質をPVDF膜に移した。重鎖バンドをPVDF膜から切り出し、Edman配列決定に供した。重鎖がSTII、MalE、またはPhoAシグナルペプチドと融合していた場合、前駆体とまたは成熟重鎖と一致する配列が両方とも検出され(表4)、重鎖によっては、細胞質中または内膜中に保持されることを示唆した。重鎖がDsbAシグナルペプチドと融合していた場合、前駆体と一致する配列は極めて少ないかまたは検出不能であった。本発明者らは、ピーク強度を用いて成熟重鎖対前駆体重鎖の比を見積もり、初収量を用いて分泌重鎖のパーセンテージを半定量化した。どちらの方法も、DsbAシグナルペプチドと融合した場合に、配列決定されたペプチドの大部分が成熟重鎖に一致することを示し(表4)、重鎖がペリプラズム空間に効率的に分泌されたことを示唆した(表4)。したがって、DsbAシグナルペプチドは、STII、MalE、またはPhoAシグナルペプチドが行うよりも効率的に、重鎖のプロセシング(重鎖前駆体から成熟重鎖へ)を仲介した。
本発明者らは、免疫金電子顕微鏡法(免疫EM)も行って、重鎖を様々なシグナルペプチドと融合させた場合のその細胞分布を直接視覚化した。震盪フラスコ培養物から収集した細菌を、凍結切断に供し、αFc−HRP抗体、続いてαHRP−18nm金粒子二次抗体でプローブし、そして透過型電子顕微鏡(TEM)で分析した。STII軽鎖及びSTII重鎖を発現する細菌の場合、ペリプラズムには極わずかの免疫金シグナルしか見られなかった。金標識の大部分は、細胞質側で観測され、重鎖が主に細胞質に閉じ込められていることを示した(図2A)。対照的に、STII軽鎖及びDsbA重鎖を発現する細菌の場合、金標識は、主にペリプラズム側で検出された(図2B)。まとめると、これらの結果は、同様な翻訳レベルでは、DsbAシグナルペプチドの使用が、他の3種のシグナルペプチドを用いた場合よりも効率的な重鎖移行及びペリプラズムでのより多い重鎖蓄積をもたらしたことを実証する。
[シグナルペプチドの疎水性は、抗体重鎖のペリプラズムへの分泌及びペリプラズムでの蓄積に重要であった。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]なぜDsbAシグナルペプチドが重鎖分泌により効率的であったのかという機構を調べるため、本発明者らは、DsbAシグナルペプチドのアミノ酸配列をSTII、MalE、及びPhoAシグナルペプチドのアミノ酸配列と比較した。一次配列における多様性にも関わらず、シグナルペプチドは、一般的に3つの別個の領域で構成される:1つまたは2つの正電荷を帯びたアミノ酸残基を含有するN末端領域、H領域と称することが多い疎水性コア領域、及びシグナルペプチダーゼが認識するC末端領域である[8]。DsbAシグナルペプチドは、H領域及び全長配列が両方とも、STII、MalE、及びPhoAシグナルペプチドのそれら領域よりも疎水性である(表2)。本発明者らは、シグナルペプチドの疎水性が、抗体重鎖のペリプラズムへの移行に重要な役割を果たしたのではないかと考えた。
[DsbA及びSTIIシグナルペプチドの疎水性を、部位特異的突然変異誘発により調節した。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]DsbAシグナルペプチドにおいてロイシン11(L11)をセリン(S)に置換すると、DsbAシグナルペプチドの全体の疎水性及び平均疎水性が低下した(表7及び表2)。DsbAシグナルペプチドにおけるロイシン11からイソロイシン(I)への変異を、対照として作製した。STIIシグナルペプチド配列において、セリン11をロイシンまたはイソロイシンに変異させると、疎水性が上昇した(表7及び表2)。変異させたシグナルペプチドを、TIR強度測定のため、それぞれ、成熟PhoAタンパク質と融合させた。STIIシグナルペプチドTIR1またはDsbAシグナルペプチドTIR1と同様なTIR強度を持つ疎水性シグナルペプチド変異体(表3)を抗体5D5重鎖と融合させた。重鎖と相互作用する及び/または同一分泌機構について競合する可能性がある軽鎖による影響の可能性を排除するため、本発明者らは、重鎖のみを発現し軽鎖は発現しないプラスミドを設計した。
ペリプラズム中の重鎖蓄積に対するシグナルペプチド疎水性変異体の効果を、ペリプラズム抽出物のウエスタンブロット分析により観測した(図3B)。軽鎖発現がない場合、DsbAシグナルペプチドの使用は、STIIシグナルペプチドを使用した場合よりも多くペリプラズム中の可溶性重鎖をもたらした。L11S変異によりDsbAシグナルペプチドの疎水性を低下させると、可溶性重鎖のペリプラズムレベルは大きく低下し、一方DsbAシグナルペプチドL11I対照の使用は、重鎖レベルに大きな変化を示さなかった(図3A)。一方で、STIIシグナルペプチドの疎水性の上昇は、ペリプラズム中の可溶性重鎖のレベルを上昇させた(図3A)。
5D5重鎖分泌に対するシグナルペプチド疎水性の効果をさらに確かめるため、本発明者らは、様々な異なる疎水性を持つ追加のシグナルペプチド変異体(表2;表8)を作成し、それらを5D5重鎖と融合させた。STIIシグナル配列において、セリン11をアラニン(A)に変異させると、全疎水性及び平均疎水性が上昇し、チロシン(Y)への変異は、疎水性をわずかに上昇させるのみであり、またはグルタミン(Q)への変異は、STIIの疎水性を低下させる。本発明者らは、Ala6(A6)からロイシンへ、アラニン10(A10)からロイシンへ、及びセリン11(S11)からロイシンへの三重変異体(STII A6L、A10L、S11L)を作ることにより高疎水性STIIシグナルペプチド変異体も作成した。DsbA配列において、ロイシン11をアラニン(A)またはグルタミン(Q)に変異させると、全疎水性及び平均疎水性が低下した。シグナルペプチド変異体は全て、STIIシグナルペプチドTIR1またはDsbAシグナルペプチドTIR1と同様なTIR強度を有した(表3)。
軽鎖不在下での5D5重鎖のペリプラズムへの分泌効率を、上記のとおりN末端配列決定により求めた(表5)。DsbAシグナルペプチドの使用は、重鎖の大部分が成熟重鎖であり前駆体重鎖の存在は極わずかであるという結果をもたらし、DsbAシグナルペプチドを介した5D5重鎖分泌が効率的であることを示した。同様な結果は、対照である、DsbA L11I変異体についても観察された。L11A、L11S、またはL11QによりDsbAシグナルペプチドの疎水性を低下させると、成熟5D5重鎖よりも前駆体の方が多く検出されたとおり、分泌効率が低下した。一方で、非定量的Edman配列決定を用いると、STIIとSTII S11Qのどちらも、5D5重鎖の効率的な分泌を仲介しなかったが、STII S11Lは分泌を改善した。半定量的Edman配列決定は、STII及びSTII S11Yが5D5重鎖の非効率的な分泌を仲介したことを示した;しかしながら、STII S11Q変異は、分泌された5D5重鎖のパーセンテージを上昇させた。S11A変異またはS11L変異によるSTIIシグナルペプチド疎水性の上昇は、分泌効率を上昇させた。そのうえ、同様な翻訳強度を持つ高疎水性STIIシグナルペプチドシグナル変異体(STII A6L、A10L、S11L)が分泌効率をさらに上昇させることがなかったことから、S11L単独の残基変異で、効率的な5D5重鎖分泌に十分であった。まとめると、TIR強度を制御しながらシグナルペプチド疎水性を調節することは、5D5重鎖のペリプラズムへの分泌効率に大きく影響した。
同様な結果が、軽鎖を重鎖と同時発現させた場合に、観察された。抗体5D5軽鎖をSTIIシグナルペプチドと融合させた場合(mSTII1)、DsbA L11Sシグナルペプチドの使用は、DsbAまたはDsbA L11Iシグナルペプチドを使用した場合よりも明らかに少ないペリプラズム中の水溶性重鎖をもたらした。同様に、STII S11LまたはSTII S11Iシグナルペプチドの使用は、STIIシグナルペプチドを使用した場合よりも多いペリプラズム中の可溶性重鎖蓄積を仲介した(図3B)。まとめると、シグナルペプチド疎水性の調節は、ペリプラズム中の5D5重鎖蓄積を顕著に変更した。単独のアミノ酸変更による疎水性の上昇は、可溶性重鎖のペリプラズムレベルを顕著に改善し、一方で疎水性の低下は反対の効果を有した。
本発明者らは、さらに、N末端配列決定により、重鎖プロセシングに対するシグナルペプチド疎水性の効果を分析した(表4)。各場合において、5D5軽鎖をSTIIシグナルペプチドと融合させた(mSTII1)。重鎖をDsbA及びDsbA L11Iシグナルペプチドと融合させた場合、大部分を占める成熟重鎖シグナル及び極わずかな前駆体シグナルがN末端配列決定で検出された。ピーク強度に基づき見積もると、DsbAシグナルペプチドを用いた構築物について成熟重鎖対前駆体重鎖の比は、10:1超であった。DsbAシグナルペプチドにおけるL11S変異は、成熟重鎖シグナルよりも多くの前駆体重鎖シグナルが検出されたとおり、成熟/前駆体比を1:3に低下させた。STIIシグナルペプチドは、前駆体シグナルよりも少ない成熟重鎖シグナルを与え、成熟/前駆体比は1:3であった。S11L変異またはS11I変異によりSTIIシグナルペプチド疎水性を改善すると、前駆体重鎖よりも多い成熟重鎖をもたらした(3:1及び4:1)。Edman配列決定から初収量を用いて半定量化することにより、5D5重鎖の分泌に対するシグナルペプチド疎水性の効果を確かめた。DsbAシグナルペプチドの使用は、約86%の分泌重鎖をもたらした;L11S変異は、分泌重鎖のパーセンテージを39%に低下させた。STIIは、39%の分泌重鎖を仲介した;S11L変異及びS11I変異は、重鎖分泌を60%超に増加させた。まとめると、シグナルペプチドの疎水性は、抗体重鎖プロセシング及びペリプラズムへの分泌に重要であった。
5D5分泌に対するシグナルペプチド疎水性の効果は、SfmC由来の高疎水性シグナルペプチドの研究によっても支持された。SfmCは、ペリプラズムに局在する予測ピリンタンパク質である。SfmCの分泌は、共翻訳分泌経路のシグナル識別粒子(SRP)に依存している(Huber et al.,J Bacteriol. 2005. 2983−2991;Zhou et al., 2014. PLOS One)。SfmCのシグナルペプチドは、DsbAまたはSTIIどちらのシグナルペプチドよりも疎水性である(表3)。本発明者らは、SfmCシグナルペプチドのTIR1変異体及びTIR2変異体を作製し、それらをそれぞれ5D5重鎖と融合させた。変異体は両方とも、5D5重鎖の非常に効率的な分泌を仲介した(100%分泌重鎖)。
[全長抗体レベルに対するシグナルペプチド疎水性の効果。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]次に、本発明者らは、全長抗体産生に対するシグナルペプチド疎水性の効果を分析した。5D5重鎖及び軽鎖を発現する宿主細胞由来の溶解液を収集し、完全に構築された抗体5D5のレベルを、非還元SDS−PAGE電気泳動、続いてウエスタンブロットにより分析した。各場合において、5D5軽鎖をSTIIシグナルペプチドと融合させた(mSTII1核酸配列を用いる)。重鎖と融合したDsbA L11Sシグナルペプチドは、重鎖と融合したDsbAまたはDsbA L11Iシグナルペプチドの使用と比べて、全長5D5レベルの明らかな低下をもたらした(図4A)。一方で、STIIシグナルペプチドのS11L変異及びL11I変異の両方が、STIIシグナルペプチドの使用と比べて、全長5D5抗体レベルを上昇させた(図4B)。したがって、シグナルペプチドの疎水性の上昇は、全長5D5抗体の産生を促進した。
本発明者らは、シグナルペプチド疎水性の効果が、他の抗体重鎖の分泌にも当てはまるのかどうかを知りたいと考えた。この目的で、本発明者らは、STII、STII S11L、DsbA、またはDsbA L11S TIR1シグナルペプチドを、mAb1またはmAb2の重鎖と融合させて、Edman配列決定を用いて、軽鎖の不在下で重鎖の分泌効率を測定した(表6)。両方の抗体重鎖について、DsbAは、STIIよりも多い分泌重鎖を仲介した。L11S変異によりDsbAの疎水性を低下させると、分泌重鎖のパーセンテージが低下し、S11L変異によりSTIIの疎水性を上昇させると、反対の効果を示した。
本発明者らは、さらに、2種の他のモノクローナル抗体、mab1及びmab2の全長抗体産生に対するシグナルペプチド疎水性の効果を試験した(図7)。mab1及びmab2は、それぞれ全長IgG1抗体である。どちらの場合も、軽鎖をmSTII1と融合させ、重鎖を、同様なTIR強度を持つSTII、DsbA、STII S11L、またはDsbA L11Sと融合させた。全長抗体レベル、ペリプラズム可溶性重鎖レベル、及び総合重鎖レベルを、上記のとおり求めた。mAb1の場合、重鎖と融合したSTIIまたはDsbAシグナルペプチドは、同様なレベルの全長抗体及びペリプラズム可溶性重鎖をもたらした;しかしながら、疎水性の低下したDsbA L11Sシグナルペプチド変異体の使用は、全長mAb1及びペリプラズム可溶性重鎖のレベルを明らかに低下させ、シグナルペプチド疎水性がmAb1産生及びペリプラズムへの分泌についても依然として重要な要因であることを示唆した。mAb2の場合、STIIシグナルペプチドの使用は、DsbAシグナルペプチドを使用した場合よりも少ない全長抗体及びより少ないペリプラズム可溶性重鎖をもたらした。S11L変異によるSTIIシグナルペプチド疎水性の上昇は、全長mAb2の増加、ならびにペリプラズム可溶性重鎖蓄積の増加を引き起こし、一方L11S変異によるDsbAシグナルペプチドの疎水性の低下は、反対の効果を有した。したがって、シグナルペプチド疎水性は、mAb2産生及びE.coliペリプラズムへの分泌に重要である。
[シグナルペプチド疎水性の調節は、封入体の細胞分布を変化させた。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]E.coli中の過剰発現した組換えタンパク質は、細胞質中またはペリプラズム中の、封入体として知られる巨大不溶性集合体に含まれていることが多い。目的のタンパク質を含有する封入体の形成は、可溶性の標的タンパク質が低レベルであることと関係することが多い。そのうえ、細胞質での封入体形成は、ペリプラズムへのタンパク質分泌が不十分であることを示す。透過型電子顕微鏡観察(TEM)を用いて、本発明者らが観察したところ、封入体は、mSTII1と融合した軽鎖及びSTII、MalE、またはPhoAシグナルペプチドと融合した重鎖を発現する宿主細胞の細胞質において顕著であり(図5)、これらの細胞ではタンパク質分泌が不十分であることを示唆した。対照的に、STII−LC及びDsbA−HCを発現する宿主細胞の場合、封入体は、それほど一般的に観察されず、主にペリプラズムに局在しており(図5)、十分なタンパク質分泌を示した。興味深いことに、STII S11Lシグナルペプチド(上昇した疎水性を持つ)の使用は、DsbAシグナルペプチドの表現型と同様な表現型を示した:封入体は、ペリプラズム側に主に局在していた(図5)。DsbA L11Sシグナルペプチド(低下した疎水性を持つ)の使用は、封入体が細胞質で主に観測されるという結果になった(図5)。まとめると、シグナルペプチド疎水性の調節は、封入体の細胞分布を改変した。
[シグナルペプチドのC末端ドメインにおける変異は、全長抗体産生を改変しなかった。][訳者注:上記[ ]で囲まれている箇所は、PCT/US2015/020783では、下線が引かれている。]シグナルペプチドのC末端領域は、ペプチダーゼによるシグナルペプチドの切断に非常に重要である。先行研究は、この領域が、典型的に、切断部位中の1位及び3位に短い側鎖を持つアミノ酸残基を好むことを示す[6]。STIIシグナルペプチド及びDsbAシグナルペプチドは両方とも、1位及び3位に小残基(Ala)を有する(図3A)。しかしながら、DsbA配列の2位には、小残基Serがあるのに対して、STII配列の同じ位置には、かさ高い残基(Tyr(Y))がある。図6は、切断部位中の2位アミノ酸における側鎖の大きさの変更が、抗体5D5産生に影響しないことを示す。STIIシグナルペプチドにおけるTyr22からSerへの変異は、5D5レベルを変更しなかった。同様に、DsbAシグナルペプチドにおけるSer18からTyrへの変異は、5D5レベルに影響しなかった。したがって、2位アミノ酸における側鎖の大きさは、ペリプラズム中の5D5レベルに影響しなかった。
表2:シグナルペプチド変異体のアミノ酸配列
下線=アミノ酸配列中の変異
合計疎水性(sum hydro)は、Eisenbergらにより開発された正規化共通尺度[20]に基づいて計算。
平均疎水性=シグナル配列の合計疎水性をアミノ酸残基の個数で割ったもの
合計疎水性(H)=H領域の合計疎水性
平均疎水性(H)=H領域の平均疎水性
表3.シグナルペプチド変異体のDNA配列及び相対TIR強度
太字=BssHII、MluI、またはXbaI制限部位
下線=アミノ酸配列を変更するためになされた変異
表4.5D5軽鎖を同時発現する5D5重鎖の分泌
推定成熟/前駆体比は、ピーク強度の概算に基づく。
**分泌HC%は、材料及び方法の節で記載したとおり、成熟重鎖及び前駆体の初収量の半定量化により求める。
表5.5D5軽鎖不在下での5D5重鎖の分泌
分泌HC%は、材料及び方法の節で記載したとおり、成熟重鎖及び前駆体の初収量の半定量化により求める。
表6.軽鎖不在下でのmAb1重鎖及びmAb2重鎖の分泌。
分泌HC%は、材料及び方法の節で記載したとおり、成熟重鎖及び前駆体の初収量の半定量化により求める。
表7.DsbAシグナル配列、STIIシグナル配列、及び疎水性を改変した変異体シグナル配列のアミノ酸配列。N末端領域を太字で示し、H領域を斜体で示し、C末端領域を通常の字体で示す。変異した残基には下線を付してある。
表8.DsbAシグナル配列、STIIシグナル配列、疎水性を改変した変異体シグナル配列、及びSfmCシグナル配列のアミノ酸配列。N末端領域を太字で示し、H領域を斜体で示し、C末端領域を通常の字体で示す。変異した残基には下線を付してある。
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理解を深める目的で、本発明を例示及び模範例というやり方である程度詳細に記載してきたものの、記載及び例示は、本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではない。本明細書中引用される全ての特許及び学術文献の開示は、その全体が参照として明らかに援用される。

Claims (53)

  1. E.coli宿主細胞からの抗体重鎖及び抗体軽鎖を含む抗体の分泌の増加方法であって、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第一シグナルペプチドをコードする第一ポリヌクレオチド;び(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結された第二シグナルペプチドをコードする第二ポリヌクレオチド、を含むポリヌクレオチドを含み、第一及び/または第二シグナルペプチドが以下:
    a)残基L11に変異を含み、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有し、前記変異がL11Iである、変異型DsbAシグナルペプチド、
    b)残基S11に変異を含み、配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有し、前記変異が、S11A、S11I、またはS11Lである、変異型STIIシグナルペプチド、または、
    c)配列番号8、11、13、15、31、または33の配列を含む、変異型シグナルペプチド
    からなる群から選択され、
    そうすることにより、宿主細胞での抗体の発現に際して、前記重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成する、E.coli宿主細胞を培養することを含む、方法。
  2. 前記第一及び/または第二シグナルペプチド残基L11に変異を含み、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有し、前記変異がL11Iである変異型DsbAシグナルペプチドである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第一及び/または第二シグナルペプチドが、残基S11に変異を含み、配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有し、前記変異が、S11A、S11I、またはS11Lである変異型STIIシグナルペプチドである、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第一及び/または第二シグナルペプチドが、配列番号8、11、13、15、31、または33の配列を含む変異型シグナルペプチドである、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第一及び/または第二シグナルペプチドが、配列番号13または15の配列を含む変異型DsbAシグナルペプチドである、請求項1に記載の方法。
  6. 前記宿主細胞中の前記ポリヌクレオチドは、プロモーターをさらに含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記プロモーターは、phoA、tac、lpp、lac−lpp、lac、ara、及びT7プロモーターからなる群より選択される原核生物プロモーターである、請求項6に記載の方法。
  8. 前記E.coli宿主細胞は、内因性プロテアーゼ活性が欠損した株のものである、請求項1から7のいずれか1項に記載の方法。
  9. E.coliの遺伝子型が、degP遺伝子及びprc遺伝子を欠いており、かつ突然変異spr遺伝子を抱えている、請求項8に記載の方法。
  10. 前記宿主細胞は、さらに、DsbA、DsbC、DsbG、及びFkpAからなる群より選択される少なくとも1種の原核生物ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む、請求項1からのいずれか1項に記載の方法。
  11. ポリヌクレオチドが、DsbA及びDsbCの両方をコードする、請求項10に記載の方法。
  12. 抗体を宿主細胞培養物から回収することをさらに含む、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記抗体は、モノクローナル抗体である、請求項1から12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記モノクローナル抗体は、キメラ抗体、親和性成熟抗体、二重特異性抗体、ヒト化抗体、またはヒト抗体である、請求項13に記載の方法。
  15. 残基L11及び/またはS18に変異を含み、配列番号3のDsbAシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有前記変異がL11I及び/またはS18Yである、変異型DsbAシグナルペプチド。
  16. 配列番号1のSTIIシグナルペプチドよりも高い平均疎水性を有する、残基S11に変異を含む変異型STIIシグナルペプチド。
  17. 前記変異が、S11A、S11I、またはS11Lである、請求項16に記載の変異型STIIシグナルペプチド。
  18. 配列番号8、11、13、15、31、または33の配列を含む、変異型シグナルペプチド。
  19. 異種タンパク質と融合した、請求項15から18のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチド。
  20. 種ポリペプチドは、抗体重鎖、抗体軽鎖、抗体軽鎖及び抗体重鎖、多量体ポリペプチド、及びイムノアドヘシンからなる群から選択される、請求項19に記載の変異型シグナルペプチド。
  21. 請求項15から18のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド。
  22. 異種ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した請求項21に記載のポリヌクレオチドであって、それにより、宿主細胞中での前記異種ポリペプチドの発現に際して、前記異種ポリペプチドは折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な異種ポリペプチドを形成する、ポリヌクレオチド。
  23. 前記宿主細胞は、原核生物宿主細胞である、請求項22に記載のポリヌクレオチド。
  24. 前記宿主細胞は、E.coliである、請求項23に記載のポリヌクレオチド。
  25. 抗体をコードするポリヌクレオチドであって、前記ポリヌクレオチドは、(1)抗体重鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第一シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチド、及び(2)抗体軽鎖をコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第二シグナルペプチドをコードするポリヌクレオチドを含み、それにより、宿主細胞中での前記抗体発現の際に、前記重鎖及び軽鎖が折り畳まれ構築されて、生物学的に活性な抗体を形成し、前記第一及び/または第二シグナルペプチドは請求項15から17のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチドであるか、または前記第一及び/または第二シグナルペプチドは、配列番号8、11、13、15、31、または3の配列を含む、ポリヌクレオチド。
  26. 前記第一シグナルペプチドが、請求項15から17のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチドである、請求項25に記載のポリヌクレオチド。
  27. 前記第一シグナルペプチドが、配列番号8、11、13、15、31、または33の配列を含む、請求項25に記載のポリヌクレオチド。
  28. 前記第二シグナルペプチドが、請求項15から17のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチドである、請求項25から27のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  29. 前記第二シグナルペプチドが、配列番号8、11、13、15、31、または33の配列を含む、請求項25から27のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  30. 抗体をコードする前記ポリヌクレオチドは、(3)Fcポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと作動可能に連結した第三シグナルペプチドをコードするポリペプチドをさらに含む、請求項25から29のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  31. 前記第三シグナルペプチドは、請求項15から17のいずれか1項に記載の変異型シグナルペプチドであるか、あるいは前記第三シグナルペプチドは、配列番号8、11、13、15、31、33、または42の配列を含む、請求項30に記載のポリヌクレオチド。
  32. 前記異種ポリペプチドと作動可能に連結したプロモーターをさらに含む、請求項22から31のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  33. 前記プロモーターは、phoA、tac、lpp、lac−lpp、lac、ara、trp、及びT7プロモーターからなる群より選択される原核生物プロモーターである、請求項32に記載のポリヌクレオチド。
  34. 前記プロモーターが、phoAプロモーターである、請求項33に記載のポリヌクレオチド。
  35. (a)第一プロモーターであって、軽鎖と作動可能に連結している前記第一プロモーター、及び(b)第二プロモーターであって、重鎖と作動可能に連結している前記第二プロモーター、をさらに含む、請求項22から34のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  36. 前記第一プロモーター及び第二プロモーターが、両方ともphoAプロモーターである、請求項35に記載のポリヌクレオチド。
  37. (c)第三プロモーターであって、Fcポリペプチドと作動可能に連結している前記第三プロモーター、をさらに含む、請求項35または36に記載のポリヌクレオチド。
  38. 前記プロモーターが、phoAプロモーターである、請求項37に記載のポリヌクレオチド。
  39. 前記異種ポリペプチドは、プロテアーゼ、イムノアドヘシン、受容体の細胞外ドメイン、ヘテロ多量体タンパク質、または抗体である、請求項22から24のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  40. 前記抗体は、モノクローナル抗体である、請求項25から38のいずれか1項に記載のポリヌクレオチド。
  41. 前記モノクローナル抗体は、キメラ抗体、二重特異性抗体、ヒト化抗体、抗体断片、一本腕抗体断片、またはヒト抗体である、請求項40に記載のポリヌクレオチド。
  42. 請求項22から41のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含む、ベクター。
  43. 請求項22から41のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含む、組成物。
  44. 請求項21から41のいずれか1項に記載のポリヌクレオチドを含む、宿主細胞。
  45. 原核細胞である、請求項44に記載の宿主細胞。
  46. 原核生物シャペロンタンパク質をコードするポリヌクレオチドをさらに含む、請求項44または45に記載の宿主細胞。
  47. 原核生物シャペロンタンパク質を過剰発現する、請求項46に記載の宿主細胞。
  48. 異種ポリペプチドの作成方法であって、請求項44から47のいずれか1項に記載の宿主細胞を、核酸が発現されるように培養することを含み、それにより、宿主細胞中での前記ポリヌクレオチドの発現の際に、前記異種ポリペプチドが折り畳まれて生物学的に活性な異種ポリペプチドを形成する、方法。
  49. 細胞からの異種ポリペプチドの分泌方法であって、請求項44から47のいずれか1項に記載の宿主細胞を、核酸が発現され、かつ前記異種ポリペプチドが分泌されるように培養することを含む、方法。
  50. 細胞からの異種ポリペプチドの移行方法であって、請求項44から47のいずれか1項に記載の宿主細胞を、核酸が発現され、かつ前記異種ポリペプチドが移行されるように培養することを含む、方法。
  51. 異種ポリペプチドが、抗体重鎖及び/または抗体軽鎖である、請求項48から50のいずれか1項に記載の方法。
  52. 請求項48から51のいずれか1項に記載の方法により得られる異種ポリペプチド。
  53. 抗体である、請求項52に記載の異種ポリペプチド。
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