JP6919100B2 - 新規多重特異的結合タンパク質 - Google Patents
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Description
本発明の目的はまた、前記結合タンパク質を含む接合体を提供することにある。
本発明はまた、結合タンパク質が複数個含まれている抗体を提供する。
本発明はさらに、前記結合タンパク質を含む接合体を提供する。
本発明は、さらに他の観点において、前記複数個の結合タンパク質が含まれている抗体に関する。
本発明は、更に他の観点において、前記結合タンパク質を含む接合体に関する。
本発明はまた、前記結合タンパク質の第1ポリペプチド及び/又は第2ポリペプチドをコードする核酸に関する。
二重特異的抗体であるFv2mabは、2種類以上の異なる抗体の重鎖可変領域(variable region of heavy chain:VH)と軽鎖可変領域(variable region of light chain:VL)の結合からなる可変領域断片(fragment of variable domain:Fv)がタンデム(tandem)に連結されている構造である。互いに異なるタンデムに連結した2種類以上の可変領域はそれぞれ該当する他の抗原に独立して或いは同時に結合し得る能力を有し、重鎖のCH1ドメインとkappa或いはlambda軽鎖のCL領域が除去されている形態である(図1A参照)。
Fv2mab二重特異的抗体の構造は、2つ以上の連続するFv(VHとVL)を有するH2L2形態の多価テトラマー(multivalent tetramer)である。一般の抗体は、構造的にテトラマー(H2L2)の形態で存在するために、重鎖のCH領域と軽鎖のCL領域とが鎖間ジスルフィド架橋(inter disulfide bridge:共有結合(covalent bond))で連結されている。しかし、CH1とCLが削除されているFv2mabの場合、タンデムに連結されている可変領域(Fv)のVHとVL間の結合力(疎水性結合、イオン結合、水素結合など)によって構造及び安定性が決定され、一般の抗体とは違い、重鎖と軽鎖間の内部ジスルフィド架橋(intra disulfide bridge)(共有結合)が存在しない。このため、低濃度で重鎖と軽鎖の構造を決定する結合力が一般の抗体に比べて低いことと予想され、結果として、抗体に比べて低調なpK/pDの特性が予想できる。
POC(proof of concept)のための様々な組合せの二重特異的Fv2mab作製に用いられた親抗体は、HUMIRA(adalimumab,AbbVie)、KOSENTYX(secukinumab,Novartis)、anti−VEGFA(In−house antibody)、ABT−122(DVD−Ig,AbbVie)の重鎖と軽鎖の可変領域配列をテンプレートとして用いて作製した。二重特異的抗体Fv2mabの組換えタンパク質の生産のための動物細胞発現ベクターは、本出願人のpFE発現ベクターを使用した。抗体の重鎖と軽鎖の可変領域は、超可変領域(VH)とフレームワーク(FR)で構成されている。可変領域内の始点であるFR1と終点であるFR4の場合、大部分の抗体は類似のアミノ酸配列で構成されているため、2種類の可変領域をPCRのような方法でタンデム連結することは容易でない。これは、FR1とFR4の類似なヌクレオチド配列により、特異的結合プリマーを作製及び使用することが難しいためである。したがって、親抗体のDNAテンプレートで重鎖と軽鎖の可変領域をそれぞれPCRし、VH1+VH2+pFEベクター或いはVL1+VL2+pFEベクターのような組合せによって3片ライゲーション方法を用いてFv2mabシリーズを作製した。
Fv2mabクローンシリーズ組換えタンパク質の発現確認及び生産は、HEK一時的発現システム(transient expression system)を使用し、HEK−293F細胞株(Invitrogen,USA)を宿主細胞とした。Fv2mabのHEKにおける発現は、共同形質感染(co−transfection)の方法を利用し、Fv2mab−Hc DNAとFv2mab−Lc DNAはそれぞれ1:1w/wの比率で形質感染を行った。PEI(polyethylenimine)を形質感染製剤として、DNA:PEI=1:4のw/wの比率でポリプレックス(polyplex)を作って形質感染した。形質感染して5日目にバッチ培養(batch culture)を中断し、発現培地(expression medium)を採取(harvest)して、SDS−PAGE及びタンパク質Aビーズ(GE healthcare,USA)を用いたプルダウンアッセイ(pull down assay)で結果を確認した。SDS−PAGE/クーマシーブルー染色(coomassie blue staining)を用いてinput(expression medium)、unbinding sample(flowthrough)、output(bounded Fv2mab protein)を、分画別に発現程度及び形態を確認した(図5参照)。
二重特異的抗体Fv2mabの組立ては、Fv2mab−重鎖のVH領域フォルディング(folding)によって決定され、VHのフォルディングはER内でBiP依存的に起きる。Fv2mabの場合、BiPによって調節される領域は重鎖のタンデムに連結した2つのVHにあり、LCと結合しなかったBipとVH複合体(complex)はERで分解(degradation)される。Fv2mab重鎖のVHに結合したBiPは、軽鎖のVLによって競争的にVHから放出され、重鎖のVHは軽鎖のVLと組み立てられて外部に分泌される。
タンデムに連結された可変領域(Fv)のVHとVLの結合のみからなるFv2mabの構造(H2L2,、テトラマー)の確認のために、Blue Native PAGE(Invitrogen,USA)を用いた。Fv2mabと抗体の軽鎖のC−末端に鎖間ジスルフィド架橋を連結するシステインを欠失(deletion)させ、鎖間ジスルフィド架橋無しにVHとVLの結合のみからなるHUMIRA LCΔC(−RGE)を対照群として用いてFv2mabの構造を確認した。
様々な構造と組合せの二重特異的抗体Fv2mab発現精製によるタンパク質の純度をAgilent 2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies,Germany)とSEC−HPLC(ThermoFisher,USA)を用いて分析した。熱力学的安定性の増加のためにシステインジスルフィド架橋を導入したエンジニアリングされたFv2mabsとFv2mabs(エンジニアリングされていない)、及び対照群としたHUMIRA、HUMIRA LCΔC、SECUKINUMABを当該メーカーのプロトコルを遵守して純度分析を行った。システインジスルフィド架橋エンジニアリングされたFv2mabクローンの場合、H44L100クローンがRGECクローンに比べてかなり高い比率で鎖間ジスルフィド架橋が形成されることを観察し(図10参照)、2100 BioanalyzerとSEC−HPLCの結果、HEK293臨時発現システムを用いたFv2mab組換えタンパク質は、約90%以上の純度を確認した(図11参照)。
熱力学的安定性の向上のためにシステインジスルフィド架橋を導入したエンジニアリングされたFv2mabの安定性を、in vitroでヒト血清を用いて測定した。H44L100システイン置換が適用されたエンジニアリングされたFv2mab(eTNIL17)、ジスルフィド架橋がないFv2mab(TNIL17)、及び対照群抗体HUMIRAをそれぞれ、0%、5%、10%、25%のヒト血清が含まれた培地溶液に10nMの濃度で37℃で5日間反応後、TNF−αに対する結合親和度をELISA方法で測定し、Fv2mabの安定性を確認した。安定性の増加のためにH44L100システイン置換を適用したエンジニアリングされたFv2mab(eTNIL17)の場合、対照群抗体であるHUMIRAと同等の血清安定性を示したが、エンジニアリングが適用されていないタンデムFvからなるFv2mabの場合、低濃度において相対的に低い安定性を確認した(図12参照)。
HEK293臨時発現システムを用いて様々な組合せのFv2mabs発現精製後、IgG形態の親抗体と該当の抗原に対する結合親和度を相対的に比較した。結合親和度の測定は、ELISA方法とOCTETシステム(ForteBIO,USA)を利用した。
Anti−TNF−αとanti−VEGFA、anti−TNF−αとanti−IL17AのタンデムFv形態の組合せからなるFv2mabsの親和度は、ELISA方法を用いて測定した。TNF−α、VEGFA、IL−17Aのような抗原は、100ng/ウェル(96ウェル)の濃度でpH7.4のPBSをコーティングバッファーとして4℃で一晩反応させ、免疫プレートに固定させた。ウェル当たり、PBST 200μlで1回洗浄後、5%脱脂乳を用いてRTで1〜2時間反応させて表面ブロッキング(surface blocking)を行った。ウェル当たりPBST200μlで2回洗浄後、測定しようとする適当な二重特異的Fv2mabと対照群親抗体を、適度の濃度から始めて1/2〜1/5間隔で階段希釈(serial dilution)してRTで1〜2時間反応させた。PBST200μlで3回洗浄し、結合しなかった抗体を除去し、HRP(horseradish peroxidase)が接合(conjugation)されているanti−human−Fc−HRP(Millipore,USA)を1:3000の比率で希釈してRTで1時間反応後、PBST200μlで3回洗浄し、結合しなかった検出用抗体(detection antibody)を除去した。HRPの発色は、TMB溶液(GEhealthcare,USA)を100μl/ウェルの量(volume)を用いて誘導し、停止液(stop solution)(2.5M H2SO4、100μl/ウェル)を用いて反応を終了した。分光光度計を用いて450nmの波長で吸光度を測定し、結合親和度を計算した。Anti−VEGFA抗体、Fv2mab_VE−TN、Fv2mab_VE−eTN(H44L100ジスルフィド架橋エンジニアされたクローン)のVEGFAとTNF−αに対する結合親和度の比較結果はそれぞれ、図13及び図14に表記した。
HUMIRAとSECUKINUMABの可変領域で構成されているFv2mab_TNF−IL17−SLとFv2mab_eTNF−IL17−SLのTNF−αとIL−17に対する結合程度及び特徴を、SPR(Surface Plasmon Resonance)を用いて測定した。OCTET QKe systemを用いたラベルフリーキネティックス(Label−free kinetics)(タンパク質間相互作用)の測定は、anti−human IgG capture(AHC)バイオセンサーを選択して使用し、ヒトFcを含んでいるFv2mab_TNF−IL17−SL及びFv2mab_eTNF−IL17−SLをバイオセンサー表面に固定させた後、キネティックバッファーに濃度別に希釈されたTNF−αとIL−17に対して順次に反応させ、時間によるセンサーグラム値を収集した。平行状態における濃度によるセンサーグラム値をプロットしたキネティック値を表4に示した。Fv2mab_TNF−IL17−SLとFv2mab_eTNF−IL17−SLのキネティック値を求めるために選択した抗原の濃度は、TNF−α、IL−17両方とも1,000nMと333nMを選択し、反応させた抗原の順序による結合力の差異と両抗原に同時に結合し得る程度もOCTETシステムで確認した(図18参照)。
実施例10−1.TNF−α遮断アッセイ
二重特異的抗体Fv2mabのTNF−αに対する遮断効能を確認するために、HEK blue TNF−α細胞(Invivogen,USA)を用いたSEAPアッセイシステムを使用した。Invivogenから提供されるHEK Blue TNF−α細胞の場合、TNF−αによるシグナリングを効果的にモニタリングできるシステムであり、シグナリングによって調節されるNF−kBプロモーターの下位にSEAP(secreted embryonic alkalinephosphatase)レポーター遺伝子が位置している形態で構成されている。TNF−αによって伝達されたシグナリングは最終的にSEAPの発現を増加させて培養培地に蓄積され、これは容易に量的測定が可能である。培養培地に蓄積されたSEAPの量は、Quanti−Blue substrate(Invivogen,USA)を用いた酵素反応による発色過程によって測定可能であり、分光光度計で吸光度を測定することによって遮断効能程度を確認することができる。TNF−α遮断アッセイの結果、Fv2mab_TNF−IL17−SLとFv2mab_eTNF−IL17−SLの両方とも、HUMIRAと対比して類似の効能を確認した(図19参照)。
二重特異的抗体Fv2mabの水溶性IL−17Aに対する遮断効能を確認するためにHEK Blue IL17細胞(Invivogen,USA)を使用したSEAPアッセイシステムを用いた。10−1で技術したHEK Blue TNF−α細胞システムと同様に、HEK Blue IL−17cellシステムも、SEAPがレポーター遺伝子として使用された。Fv2mab_TNF−IL17−SLとFv2mab_eTNF−IL17−SL及びSECUKINUMABのIL−17遮断効能は、Quanti−Blue substrate(Invivogen,USA)を用いた酵素反応によって数値化した(図20参照)。
1個の可変領域からなるFv1mab(VH1−Fc,VL1)と2個の連続する可変領域からなるFv2mab(VH1−L−VH2−Fc,VL1−L−VL2)の結合親和度を、親抗体と対比して比較した。Fv1mabの場合、HEK293を用いた臨時発現においてもFv2mabに類似する程度の発現率を確認し、結合親和度の比較のためにこの実験に用いられたFv1mabは、システインジスルフィド結合エンジニアリング(H44L100)を適用した。Fv1mabの作製は、HUMIRA、SECUKINUMABを親テンプレートとして、各抗体のVHとVL領域をPCRして使用した。HUMIRA、Fv1mab_TNF、Fv2mab_eTNF−IL−SLは、TNF−αに対する結合親和度をELISA方法で比較し、SECUKINUMAB、Fv1mab_IL17、Fv2mab_TNF−IL−SLは、IL−17に対する結合親和度をELISA方法を用いて比較した(図21参照)。
連続する可変領域を連結するリンカーが抗原結合に及ぼす影響を、ELISAを用いて測定した。ショートリンカー(VH:ASTKGP配列番号1、VL:TVAAP配列番号4)、ロングリンカー(VH:ASTKGPSVFPLAP配列番号2、VL:TVAAPSVFIFPP配列番号5)、G4Sリンカー(VH:GGGGSGGGGS配列番号3、VL:GGSGGGGSG配列番号6)を、外部Fvと内部Fvとの間に導入し、リンカーによる結合親和度の変化を観察しようとした。また、外部FvにはHUMIRAの可変領域、そして内部FvにはSECUKINUMABの可変領域を使用して前記リンカーを含むFv2mabを作製した。異なる種類のリンカーで連結された3種のFv2mabのいずれにも、H44L100のシステインジスルフィド結合エンジニアリングが適用された。TNF−αとIL−17に対する結合親和度は、ELISAを用いて測定した。リンカーによるFv2mabの結合親和度の変化は、図22から確認できる。
Fv2mabの連続する可変領域を連結するリンカーによるin vitro効能をHEK blue TNF−α細胞(Invivogen,USA)とHEK Blue IL17細胞(Invivogen,USA)を用いて確認した。In vitro効能の測定に用いられたshort、long、G4Sリンカーが導入されたFv2mabは、10nMと200nMの濃度から階段希釈され始め、それぞれTNF−αとIL−17と共に反応された。抗原に対する遮断程度は、培地に蓄積されたSEAPの発現程度によって確認した。培地に蓄積されたSEAPの量的確認のためにQuanti−Blue substrate(Invivogen,USA)を使用し、反応による発色の程度を測定することによって遮断効能を確認した(図23参照)。
二重特異的抗体フォーマットによる結合親和度の比較分析のためにAbbVie社のABT−122_DVD−Ig(anti−TNF−α/IL−17二重特異的抗体)とanti−TNF−α/IL−17に対する同じ可変領域のアミノ酸配列を有するABT−122_Fv2mabを作製した。ABT−122_DVD−IgとABT−122_Fv2mabは同じ可変領域のアミノ酸配列と連結リンカーを有しているが、CH1とCLを含んでいるDVD−Igの場合、約200kDaの分子量を有するのに対し、CH1とCLがないFv2mabの場合は約150kDaの分子量有する。可変領域間の連結にはG4Sリンカーを使用し、ABT−122_Fv2mabの場合、システインジスルフィド結合エンジニアリングが導入された。二重抗体フォーマットの比較は、TNF−αとIL−17抗原に対する結合親和度をELISA方法で測定し、同じG4Sリンカーを使用し、SECUKINUMABの可変領域を使用したeTNFIL−G4Sも対照群として、共に比較分析した。二重特異的抗体フォーマットは異なるが、ABT−122_DVD−Igと同じ可変領域の配列を有するABT−122_Fv2mabの場合、TNF−αとIL−17に対する親和度は、両二重抗体とも同一に測定された。また、DVD−Igに比べて3/4レベルの分子量を有するFv2mabの場合、抗体医薬品の開発において他社の二重抗体フォーマットと比較して、際立つ長所となり得る(図24参照)。
実施例15−1.HEK blue cellを用いたTNF−α及びIL−17A遮断アッセイ
二重特異的抗体フォーマットによるin vitro効能をHEK blue TNF−α細胞(Invivogen,USA)とHEK Blue IL17細胞(Invivogen,USA)を用いて確認した。ABT−122_DVD−IgとABT−122_Fv2mabは、10nMの濃度から使用し始め、TNF−αとIL−17に対する信号伝達遮断の程度をHUMIRA及びSECUKINMABと対比して確認した(図25参照)。同じ可変領域のアミノ酸配列を使用したABT−122_Fv2mabの場合、ABT−122_DVD−Igと同じモル濃度に対して同じ程度のTNF−αとIL−17に対する遮断効能を示した。また、ABT−122_Fv2mabの場合、IL−17に対する遮断効能は、モノクローナル抗体であるSECUKUNUMABに比べて良い結果を確認した。これは、一般抗体と同じ分子量で2種類以上の抗原に特異的に結合し、モノクローナル抗体よりもとびきり高い効果を有する二重特異的抗体を選択的に作製し易く、またDVD−Igに比べて約25%少ない分子量を有することにより、効果的な組織浸潤及び速くて高い血中濃度維持が可能であり、臨床実験及び治療剤として投与時に、DVD−Ig重量に比べてより多いモル(mole)の効果を期待することができる。
二重特異的抗体のTNF−αとIL−17Aに対する同時遮断効能を確認及び比較するために、HT−29(ATCC(R)HTB−38TM)細胞を用いた遮断アッセイを実施した。HT−29細胞を用いたサイトカイン(cytokine)遮断アッセイは、TNF−α、IL−17A及びIL−22によって伝達される信号伝達によってHT−29細胞で分泌されるCXCL1ケモカイン(chemokine)のレベルを測定することによって可能である。HT−29細胞でサイトカインに誘導された細胞信号伝達を阻害する二重抗体の効果を測定するために使用したTNF−α、IL−17A及びIL−22の濃度は、1.17ng/ml、2.5ng/ml及び0.1ng/mlである。HT−29細胞の培養に用いられた培地は、10%のFBSが含まれたRPMI 1640(Hyclone,USA)培地であり、サイトカイン遮断アッセイに用いられた培地は、2%のFBSが含まれたRPMI 1640培地だった。TH−29から分泌されたCXCL1量の測定は、R&D社のduoset ELISA kit Human CXCL1/GROaキットを使用し、ELISAを用いたCXCL1の測定方法は、メーカーで提供するプロトコルを遵守して実験した。HT−29を用いたサイトカイン遮断アッセイに用いられた二重標的抗体(ABT122_DVD−Ig、ABT122_Fv2mab)と単一標的抗体(HUMIRA、SECUKINUMAB)はいずれも同一に、736pMから0.7pMまで1/4間隔で希釈して使用した。HT−29細胞から1.17ng/ml TNF−α単独或いは2.5ng/ml IL−17A単独で誘導されるCXCL1のレベルは、同一条件でELISAを用いて測定時に、それぞれ1.5と2.5O.Dレベルであり、TNF−αとIL−17A両方によって誘導されるCXCL1のレベルは3.4O.D程度である。HT−29細胞でTNF−αとIL−17Aによって同時に誘導された細胞信号伝達の阻害程度は、二重標的抗体の場合、単一標的抗体に比べてとびきり良い効果を確認することができ、二重標的抗体の場合と同じモル(mole)濃度において、ABT122_DVD−IgとABT122−Fv2mabは同じサイトカイン遮断効果を示した(図26参照)。このような結果は、同じ可変領域の抗体配列を有する二重特異的抗体フォーマットの場合、Fv2mabがDVD−Igに比べて様々な優れた長所を有し得ることが予想できる。
Claims (11)
- VH1−[(L1)a−VH2]m−Xbの第1ポリペプチド及びVL1−[(L2)c−VL2]nの第2ポリペプチドを含む結合タンパク質であって、
前記第1ポリペプチドのVH1又はVH2はそれぞれ、異なる抗原結合領域を含む重鎖可変領域であり、
前記第2ポリペプチドのVL1又はVL2はそれぞれ、異なる抗原結合領域を含む軽鎖可変領域であり、前記第2ポリペプチドはCLを含まず、
前記第1ポリペプチドのL1はVH1とVH2との間に存在し、連続するVH1及びVH2を連結するためのリンカーであり、
前記第2ポリペプチドのL2はVL1とVL2との間に存在し、連続するVL1及びVL2を連結するためのリンカーであり、
前記第1ポリペプチドのXは、CH1を除くCH2及びCH3領域のみからなるFcであり、
VH1−VL1及びVH2−VL2から構成された群から選ばれる一つ以上が鎖間ジスルフィド架橋で連結されており、
a及びcはそれぞれ0又は1であり、
bは1であり、
m及びnはそれぞれ1である。 - 前記aは1であり、このとき、L1は、ASTKGP(配列番号1)、ASTKGPSVFPLAP(配列番号2)、及びGGGGSGGGGS(配列番号3)から構成された群から選ばれるいずれか一つのリンカーであることを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 前記cは1であり、このとき、L2は、TVAAP(配列番号4)、TVAAPSVFIFPP(配列番号5)及びGGSGGGGSG(配列番号6)から構成された群から選ばれるいずれか一つのリンカーであることを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 前記重鎖は、軽鎖と鎖間ジスルフィド架橋を生成するためにVH2とXbとの間に鎖間ジスルフィドドメイン(Inter Disulfide Domain:IDD)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 前記鎖間ジスルフィドドメインは、EPKSC(配列番号7)を含むことを特徴とする、請求項4に記載の結合タンパク質。
- 前記軽鎖は、重鎖と鎖間ジスルフィド架橋を生成するためにC−末端に鎖間ジスルフィドドメイン(Inter Disulfide Domain:IDD)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 前記鎖間ジスルフィドドメインは、RGEC(配列番号8)を含むことを特徴とする、請求項6に記載の結合タンパク質。
- 前記VH1及びVH2におけるカバット位置H44の少なくとも一つのアミノ酸がシステインに置換されたことを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 前記VL1及びVL2におけるカバット位置L100の少なくとも一つのアミノ酸がシステインに置換されたことを特徴とする、請求項1に記載の結合タンパク質。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の結合タンパク質が複数個含まれている抗体。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の結合タンパク質を含む接合体(conjugate)。
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