JP6936497B2 - 多価Fv抗体 - Google Patents

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Description

本発明は、多価多重特異性Fv抗体誘導体、特にダイアボディ単位を含むFv抗体分子に関する。
二重特異性抗体は、二つの異なる治療標的に関与するか、または二つの異なる機能を果たすために用いられる。そのような抗体を使用して、例えば、免疫エフェクター細胞、例えばT細胞もしくはNK細胞を特定の標的細胞に動員することができる。様々な抗体フラグメントに基づく分子が、例えばがん治療において知られており、そして調査中である。
二重特異性抗体は抗体可変ドメインのみを使用して構築することができる。例えば、VドメインとVドメインとの間のリンカー配列は、互いに折り重ねることができなくなり、分子内で対ごとに会合することができなくなる程度まで短くすることができる。そのような短いリンカー、例えば2〜12残基は、モノマー一本鎖可変フラグメント(scFv)分子の前記形成を防止し、ダイマー「ダイアボディ」を形成する異なるポリペプチド鎖の相補性可変ドメイン間の分子間V/V対形成に有利に働く(非特許文献1(Holliger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 6444−6448))。そのようなダイアボディを使用して、各々が一つの抗体からのVドメインであって、短いリンカーによって別の抗体のVLドメインに結合したものから構成される二つの一本鎖ポリペプチド融合産物の非共有的な会合によって得られる二重特異性抗体を構築することができる(またはその逆も同様)。
特許文献1(国際公開第2003/025018号公報)は、四つの結合ドメインを有する同一の一本鎖ポリペプチドによって形成される構造を有する二重特異性抗原結合分子を開示している。各ポリペプチド鎖の末端部分のVドメインおよびVドメインは短いリンカーによって連結され、別のポリペプチド鎖の対応するVおよびVドメインと分子間会合し、その一方で、各ポリペプチド鎖の他のVおよびVドメインは同じ鎖内で互いに分子内結合し、その結果、抗原結合scFv単位が得られる。そのような構築物はホモダイマーであり、すなわち、それらは対ごとに互いに会合する同一の一本鎖ポリペプチドから構成される。
さらに、がん細胞に対してより大きな選択性を可能にし、健常組織を温存し、結果として薬物ががん細胞の根絶に有効であり得る用量範囲や治療適用性を拡大する、二つの腫瘍抗原を標的とする三重特異性抗体が望ましい。例えば、一つの三重特異性抗体は二つの異なる腫瘍抗原を標的とするために使用することができ、そして第三の特異性があれば、T細胞またはNK細胞に関与して細胞毒性効果を発揮する。
特許文献2(国際公開第2009/007124号公報)は、「トリプルボディ」として命名され、3つの異なる特異性(腫瘍マーカーについてのCD123およびCD33、そしてNK細胞上のCD16についての一つ)を有するタンデム配置の3つのscFvフラグメントから構成される一本鎖Fv(scFv)の三重特異性融合を開示する。前記分子は、中心に位置する前記scFvでジスルフィド結合によってさらに安定化される。そのような分子はダブルポジティブな腫瘍細胞の二重標的化を可能にし、NK細胞上のCD16に一価で結合する。
国際公開第03/025018号公報 国際公開第2009/007124号公報
Holliger et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 6444−6448
多価多重特異性Fv抗体誘導体、特にダイアボディ単位を含むFv抗体分子を提供することを課題とする。
本発明は、二つの抗原結合部位と会合(associate)する二対の可変ドメインから構成されるダイアボディ単位を含む多価Fv抗体に関する。「抗原結合部位」は、一対のVH/VLドメインのFv抗原結合部位、すなわち、VH/VL抗原結合部位、または単一ドメイン抗原結合部位、を意味する。可変ドメインの各対はポリペプチドにおいて次々に連結される。ダイアボディ単位は、一つのポリペプチドから構成される(一本鎖ダイアボディ単位)、または二つのポリペプチド(ダイアボディ単位)から構成される。少なくとも1対の可変ドメインは、前記ポリペプチドにおいて、この可変ドメイン対に対してN末端に位置し、そして別の可変ドメインに対してC末端に位置する別の可変ドメインに連結される。したがって、そのようなポリペプチドは次々に連結した少なくとも四個の可変ドメインを含み、この場合、次々に連結した二つの並列可変ドメインは前記ダイアボディ単位の一個の可変ドメイン対であり、一つのさらなる可変ドメインは前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してN末端に位置し、そして他方のさらなる可変ドメインは前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してC末端に位置する。前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してN末端に連結された前記可変ドメインは、可変軽鎖(V)ドメインまたは可変重鎖(V)ドメインであり得、また前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してC末端に連結された前記ドメインは、可変軽鎖ドメイン(V)または可変重鎖ドメイン(V)であり得る。そのようなポリペプチドは、次々に連結した少なくとも四個の可変ドメインを含むFvポリペプチドであり、すなわち、別の可変ドメインにC末端で連結された、前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に連結された、前記N末端に連結された可変ドメインである。特定の実施形態において、6、8、または10の可変ドメインがそのようなFvポリペプチドにおいて次々に連結している。
多価Fv抗体は少なくとも四価であり、少なくとも四つの抗原結合部位を含む。したがって、前記少なくとも四個の可変ドメインのうちの二つが、二つの(第一および第二の)抗原結合部位に対する前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記他の対と結合する前記ダイアボディ単位の二つの並列可変ドメインの対である、少なくとも四個の可変ドメインを含む前記Fv抗体の前記Fvポリペプチドは、さらなる(第三の)抗原結合部位に対応する可変ドメインと結合する前記Fvポリペプチドの前記N末端で少なくともさらなる(第三の)可変ドメインと、さらなる(第四の)抗原結合部位に対応する可変ドメインと結合する前記Fvポリペプチドの前記C末端で少なくともさらなる(第四の)可変ドメインとを有する。ある特定の実施形態において、前記多価Fv抗体の前記少なくとも四つの抗原結合部位は二つのFvポリペプチド間で形成され、他の実施形態では、前記少なくとも四つの抗原結合部位は単一のFvポリペプチドの分子内フォールディングによって形成される。
したがって、ある特定の実施形態において、同じポリペプチド内で前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してN末端およびC末端で連結した前記他の可変ドメインの各々はさらなる抗原結合部位の一部である。したがって、前記ダイアボディ単位の一個の可変ドメイン対(第一対)は、二つの抗原結合部位(第一および第二抗原結合部位)に対して前記ダイアボディ単位の前記他の可変ドメイン対(第二対)と結合し、そして前記さらなるN末端に位置する可変ドメインは、第三抗原結合部位に対応する可変ドメインと結合し、そして前記C末端に位置するさらなる可変ドメインは第四抗原結合部位に対応する可変ドメインと結合する。したがって、そのような多価Fv抗体は少なくとも四価である。ある特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対のN末端および/またはC末端に連結された前記さらなる可変ドメインを含むこの抗原結合部位はscFv単位すなわち一本鎖ダイアボディ単位(scDb)である。他の実施形態では、同じポリペプチド(第一ポリペプチド)において前記ダイアボディ単位の前記可変ドメイン対に対してN末端およびC末端に連結された前記さらなる可変ドメインは、前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記第二の(他の)対を含む別のポリペプチド(第二ポリペプチド)の対応するVまたはVドメインと結合し、それによって二つの(第一および第二)ポリペプチドの前記可変ドメイン間の別の二つのV/V(第三および第四)抗原結合部位を形成する。
ある特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位の前記二個の可変ドメイン対は、ポリペプチドにおいて次々に連結した可変軽鎖ドメイン対(V−V)およびポリペプチドにおいて次々に連結した可変重鎖対(V−V)であり、V−V対およびV−V対は、二つのV/V(第一および第二)抗原結合部位と結合する。
ある特定の実施形態において、前記多価抗体分子は、ダイアボディ単位、すなわち、次々に連結された少なくとも六個の可変ドメイン、例えば6、8または10のドメインを有するポリペプチド鎖中に組み込まれた、前記ダイアボディ単位の可変ドメイン対を含む。
前記ダイアボディ単位は、次々に連結された1対の二個の可変ドメインから構成され、したがって、これらのドメインは分子内で折り畳まれて機能的Fv単位、すなわち、V/V抗原結合単位とすることができず、その代わりに、次々に連結された二個の可変ドメインの別の対と結合して、二つの抗原結合部位を提供する二価ダイマー、すなわちダイアボディを形成する。可変軽鎖ドメイン対(V−V)を次々に連結し、可変重鎖ドメイン対(V−V)を次々に連結することによって、同じ種類のドメイン、すなわちV−VまたはV−Vのために各対内の前記ドメインの分子内対形成が防止される。前記ダイアボディ単位の硬質かつコンパクトな構造は、前記多価抗体の前記製造、正しいフォールディングを促進し、前記抗体の前記安定性を増大させる。そのようなダイアボディ単位は、二つの非共有結合したVおよびVドメインによって前記抗体分子内に二つのV/V抗原結合部位を生成し、このことは、さらにコンパクトな分子をもたらすので、前記抗体分子の前記安定性にとって有利である。ある特定の実施形態において、二個の可変ドメインの前記対は短いリンカーによって連結される。
ある特定の例では、二つの一本鎖Fv(scFv)フラグメントが前記ダイアボディ単位に対して遠位に結合して、二つのさらなるV/V抗原結合部位を提供する(図1および2)。したがって、そのような多価抗体分子は少なくとも四つの抗原結合部位、すなわち前記ダイアボディ単位による二つと、前記二つのscFv単位による二つを提供するので、少なくとも四価である。遠位に位置するscFvフラグメントの各々は、前記ポリペプチド内でV−VまたはV−Vの順で配置されていてもよい。
そのような四価抗体分子は四価、五価または六価三重特異性抗体を生成するために有利である。これらの新規三重特異性抗体は、例えば、免疫エフェクター細胞を動員して標的細胞、例えば腫瘍細胞、またはウイルス感染した細胞を殺滅するために使用することができる。本発明によるそのような三重特異性抗体は少なくとも四価であるので、それらは三価三重特異性一本鎖フラグメントと比較して増加した機能活性を提供する。本発明の三重特異性四価抗体は、前記四つの結合部位のうちの二つによって前記標的細胞ならびに前記免疫エフェクター細胞の両方に二価的に結合する。例えば、前記標的細胞に対する二価結合は、前記3つの抗原特異性のうちの二つが前記標的細胞の前記細胞表面上の二つの異なる抗原、例えば二つの異なる腫瘍抗原に対するものである場合、前記結合活性を増大させるだけでなく、前記標的化特異性も増大させる。一方、前記抗体が前記免疫エフェクター細胞に二価的に結合する場合、前記動員された免疫エフェクター細胞の前記細胞毒性効率を調節することができ、特に増大させることができる。他の例では、そのような三重特異性抗体は前記エフェクター細胞上の異なる抗原について二つの特異性と、腫瘍細胞、ニューロン、もしくはウイルス感染した細胞上の抗原に対する第三の特異性とを有し得るか、または成長因子、サイトカインもしくは他の非細胞結合リガンドのような可溶性タンパク質と結合し、最終的には中和し得る。
ある場合には、分子内対形成を防止する短いリンカーによって連結された前記ダイアボディ単位の前記可変ドメインはどちらも、可変軽鎖ドメイン(V−V)または可変重鎖ドメイン(V−V)のいずれかである(図1および2)。この特定のドメイン配置は本発明による多重特異性多価抗体分子の正しいフォールディングを促進することが判明した。特に、四価、三重特異性または四重特異性Fv抗体分子について、3以上の異なる特異性の可変ドメインを有するFv抗体分子の正しい結合を可能にするため、そして第一ポリペプチドと第二ポリペプチドの正しいヘテロダイマー化のかわりに単一のポリペプチド(モノマー)内の正しくない結合または二つの同じFvポリペプチド間のホモダイマー化を防止するためにこの手段をとることができる(実施例2)。本発明者らは、3つの特異性の可変ドメインと二つの異なるポリペプチド間の正しい結合を得、三重特異性抗体分子中に、短いリンカーによって連結された二つの対応する可変軽ドメインの第二対と結合した短いリンカーによって連結した二つの可変重ドメインの第一対によって形成されたダイアボディ単位を導入することによって前記可変ドメインを提供する。したがって、前記ダイアボディ単位中のそのような可変ドメイン配置、すなわち、可変ドメインの前記第一ポリペプチド中のV−Vおよび可変ドメインの前記第二ポリペプチド中のV−Vは、四価三重特異性または四重特異性Fv抗体の前記正しい結合およびフォールディングを可能にする。本発明者らは、前記ダイアボディ単位または一本鎖ダイアボディ単位におけるそのようなV−V/V−V配置が、次々にFv抗体分子に連結した6超の可変ドメインを含む長いポリペプチドの前記正しいフォールディング(例えば、図1)または異なる長さを有する二つのポリペプチドの機能的ダイマーFv抗体分子への前記正しいフォールディングおよびヘテロダイマー化を推し進めることを見出した(例えば、図2、5、6a、6b)。
さらなる実施形態において、少なくとも一つの一本鎖ダイアボディ単位(scDb)はダイアボディ単位に対して遠位に結合して、少なくとも一つのさらなる抗原結合部位を提供する。したがって、ダイアボディ単位の少なくとも一つのポリペプチドは前記ポリペプチド中の少なくとも一つのscDbに連結された前記ダイアボディ単位の一つの前記可変ドメイン対を含む。例えば、二つのscDb単位は前記ダイアボディ単位に対して遠位に連結され、一本鎖ダイアボディ単位あたりさらに二つの抗原結合部位を提供する(図4および5)。したがって、そのような多価抗体分子は、少なくとも四つの抗原結合部位を提供するので、少なくとも四価である。そのような多価抗体は、少なくとも二つのscDb単位が前記ダイアボディ単位に連結されている実施形態では、四つの抗原結合部位を提供する前記二つの遠位に配向したscDb単位および前記ダイアボディ単位によって提供される二つの抗原結合部位のために、少なくとも六価である。前記遠位のscDb単位の各々において、前記可変ドメインは、前記ポリペプチドにおいてV−V−V−V、V−V−V−V、V−V−V−VまたはV−V−V−Vの順で配置されていてもよい。
ある特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位は、互いに結合した二つのポリペプチド上に配置された二個の可変ドメイン対からなり、それによって二つの抗原結合部位を形成し、そして前記二つのポリペプチドの各々は、前記ダイアボディ単位の二個の可変ドメイン対の各々に対して遠位に位置する少なくとも一つの他の一本鎖フラグメントおよび/または一本鎖ダイアボディフラグメントを含む。(図6A、6b、7、8aおよび8b)。したがって、そのような多価抗体分子は、少なくとも5つの抗原結合部位、前記ダイアボディ単位による二つの結合部位、前記ダイアボディ単位の可変ドメインの第一対に対してN末端およびC末端の前記二つのscFv単位またはscDb単位による少なくとも二つの結合部位および前記ダイアボディ単位の前記他のポリペプチドの前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記他の対に対してN末端またはC末端の少なくとも一つの結合部位を提供するので、少なくとも七価である。
ある場合には、本発明は、次々に連結した少なくとも六個の可変ドメインを含むポリペプチドを含む多価抗体分子に関し、ここで、前記少なくとも六個の可変ドメインの最初の二個の可変ドメインを含むダイアボディ単位は前記ポリペプチド中に組み込まれ、前記ダイアボディ単位の前記最初の二個の可変ドメインは、前記ダイアボディ単位の別の二個の可変ドメイン、すなわち第二の二個の可変ドメインと結合して、二つの抗原結合部位を形成する。前記第二の二個の可変ドメインは、前記最初の二個の可変ドメインを有する同じポリペプチド中に位置し得るか、または前記第一ポリペプチドと結合した別の第二ポリペプチド中に位置し得る。前記ダイアボディ単位によって提供される前記二つの抗原結合部位は、前記第一可変ドメインと第二可変ドメインとの間で形成され、前記第一対の可変ドメインの各可変ドメインは、可変ドメインの前記第二対の別の可変ドメインと抗原結合部位を形成する。したがって、前記ダイアボディ単位は、前記第一および第二の二個の可変ドメインによって形成され、前記二個の可変ドメインは、分子内対形成を防止するために、前記第一ならびに前記第二の二個の可変ドメイン中で短いペプチドリンカーによって連結されている。
したがって、ある特定の実施形態において、本発明は、次々に連結された少なくとも六個の可変ドメインを有する、すなわち含む、ポリペプチドを含む多価抗体分子に関し、前記ポリペプチドの二個の可変ドメインは分子内対形成を防止するペプチドリンカーによって連結され、前記二個の可変ドメインは分子内対形成を防止するペプチドリンカーによって連結された別の二つの対応する可変ドメインと結合し、前記四個の可変ドメインは前記四個の可変ドメイン間で二つの抗原結合部位を形成する。例えば、そのような抗体はFv抗体であり、特に四価三重特異性Fv抗体である。
抗体分子は多価である、すなわち、複数の抗原結合部位を有する。四つの抗原結合部位を有する場合は四価であり、5つの抗原結合部位を有する場合は五価であり、そして六つの抗原結合部位を有する場合は六価である。「四価」は、四つのFv抗原結合部位を含む抗体分子、特に四つのFv抗原結合部位から構成される抗体分子を指し、Fv抗原結合部位の各々は互いに結合した同じ抗原エピトープ特異性の可変重鎖(V)ドメインおよび可変軽鎖(V)ドメインを有するV/V対を含む。したがって、そのような四価抗体分子は少なくとも8つの可変抗体ドメイン、すなわち四つの可変重鎖(V)ドメインおよび四つの可変軽鎖(V)ドメインを含む。四価抗原結合分子は少なくとも8つの抗体可変ドメインを含むので、その分子量は100kDa超であり、この結果、三価三重特異性一本鎖Fv分子と比較してそのような分子の半減期は長くなる。
ある場合には、前記抗体分子は多重特異性であり、すなわち、異なる抗原エピトープに対する特異性を有する。ある場合には、前記抗体分子は三重特異性である。
三重特異性四価抗体分子は、第一抗原エピトープに対する特異性を有する抗原結合部位、第二抗原エピトープに対する特異性を有する抗原結合部位および第三抗原エピトープに対する特異性を有する二つの抗原結合部位を含む。したがって、そのような三重特異性四価抗体分子は、3つの異なる抗原エピトープについて異なる特異性を有する、すなわち、含む。例えば、そのような抗原結合分子は、第一抗原エピトープに対する特異性を有する第一抗原結合部位、第二抗原エピトープに対する特異性を有する第二抗原結合部位、第三抗原エピトープに対する特異性を有する第三および第四抗原結合部位を含む。五価三重特異性抗体分子は、第一抗原エピトープに対する特異性を有する二つの抗原結合部位、第二抗原エピトープに対する特異性を有する二つの抗原結合部位および第三抗原エピトープに対する特異性を有する一つの抗原結合部位を含む。あるいは、五価三重特異性抗体分子は、第一抗原エピトープに対する3つの抗原結合部位ならびに第二および第三抗原エピトープの各々に対する一つの抗原結合部位を含み得る。六価三重特異性抗体分子は、ある特定の実施形態において、3つの抗原エピトープの各々についての二つの抗原結合部位、または3つの抗原エピトープの各々についての1〜3つの抗原結合部位を含む。
ある場合には、前記抗体分子はFv抗体分子である。「Fv抗体」とは、可変(V)抗体ドメインだけを含むが、定常抗体領域またはそのフラグメントのない免疫グロブリンのFv誘導体を指す。各可変軽鎖ドメイン(V)は、対応する可変重鎖ドメイン(V)と結合して、Fv抗原結合部位(VH/VL抗原結合部位)を形成する。前記可変抗体ドメインはペプチドリンカーまたはペプチド結合によって互いに連結されて、融合ポリペプチドとなる。本発明による前記Fv抗体、すなわち抗原結合分子は、単一のポリペプチドまたはマルチマーポリペプチドのモノマーであり得る。マルチマー抗原結合分子、すなわちFv抗体、特に多価Fv抗体は、例えば、二つのポリペプチドを有するダイマー、3つのポリペプチドを有するトリマーまたは四つのポリペプチドを有するテトラマーであり得る。ダイマーは、異なるアミノ酸組成を有する二つのポリペプチドから構成される場合はヘテロダイマーであり、二つの同じポリペプチドから構成される場合はホモダイマーである。
「ポリペプチド」という語は、アミド結合によって連結されたアミノ酸残基のポリマーを指す。前記ポリペプチドは、好ましくは分岐していない一本鎖融合タンパク質である。前記ポリペプチド内で、前記抗体可変(Fv)ドメインは次々に連結される。「Fvポリペプチド」は、抗体可変(Fv)ドメインが次々に連結した融合ポリペプチドを意味する。前記ポリペプチドは、N末端および/またはC末端に加えて連続したアミノ酸残基を有していてもよい。例えば、前記ポリペプチドは、Tag配列を、好ましくはC末端で含んでいてもよく、これは前記ポリペプチドの精製ならびに検出に有用であり得る。Tag配列の例は、Hisタグ、例えば六つのHis残基から構成されるHisタグ、FLAGタグ、例えばDYKDDDDKオクタペプチド(配列番号38)またはSTREP(登録商標)IIタグ、例えばWSHPQFEKオクタペプチド(配列番号39))、またはCタグ、例えばEPEAテトラペプチド(配列番号40)である。マルチマー抗原結合分子に関して、異なるTag配列を異なるポリペプチドについて使用することができ、例えば前記ダイマー分子の前記第一ポリペプチドに対してHisタグを、そして前記第二ポリペプチドに対してFLAGタグを使用できる。ある特定の実施形態において、前記ポリペプチドは、前記抗原結合部位を提供する可変ドメインおよびさらなる定常抗体ドメイン、例えばC、Cおよび/またはFc−ドメインを含んでもよい。例えば、そのような実施形態は、少なくとも一つの定常抗体ドメイン、例えばFcドメインに融合したFvポリペプチドまたはFv抗体を含んでもよい。さらなる実施形態において、前記可変ドメインを含む前記ポリペプチドは別の作用物質、例えば毒素、免疫調節剤またはシグナル発生剤と連結されていてもよい。
「リンカー」とは、一方のドメインの前記C末端と前記他方の並置ドメインの前記N末端との間の前記ポリペプチドにおける二つの並置可変ドメインを結合するか、またはその逆のペプチドを指す。アミノ酸組成に関して、ペプチドは、Fv抗原結合部位、すなわちVH/VL抗原結合部位の形成を妨害しないように、また多重特異性分子、例えば三重特異性分子のマルチマー化、例えばダイマー化を妨害しないように選択される。例えば、グリシンおよびセリン残基を含むリンカーは、概して、プロテアーゼ耐性を提供する。いくつかの実施形態では、(GS)ペプチドリンカーが使用され、式中、例えばx=1〜20であり、例えば(GS)、(GS)、(GS)、(GS)、(GS)、(GS)、(GS)または(GS)であるか、または(GS)ペプチドリンカーが使用され、式中、例えばx=1〜15であるか、または(GS)ペプチドリンカーが使用され、式中、例えばx=1〜10、好ましくは1〜6である。前記リンカーの前記アミノ酸配列は、例えばファージディスプレイ法によって最適化して前記抗原結合および前記ポリペプチドの産生収率を改善することができる。
前記リンカーの長さは、前記抗原結合ポリペプチドダイマーの柔軟性に影響を及ぼす。前記抗原結合ポリペプチドダイマーの所望の柔軟性は、前記標的抗原密度および前記標的抗原のアクセシビリティ、すなわち前記標的抗原上のエピトープに依存する。リンカーが長いほど、より活性な抗原結合部位を有するより柔軟な抗原結合ポリペプチドが得られる。ダイマー抗原結合ポリペプチドの形成に対するリンカー長さの影響は、例えば、Todorovska et al., 2001 Journal of Immunological Methods 248:47−66;Perisic et al., 1994 Structure 2:1217−1226;Le Gall et al., 2004, Protein Engineering 17:357−366および国際特許公開第94/13804号パンフレットで記載されている。
ダイアボディ単位は前記抗体分子の前記ポリペプチドに組み入れられる。「ダイアボディ単位」は、二つのVL/VH抗原結合部位に結合する二対の可変ドメインである第一対および第二対から構成される二価Fvモジュールを意味する。可変ドメインの各対は、ポリペプチド中で次々に連結される。ある特定の実施形態において、前記二価Fvモジュールは、二つの並置可変ドメインの第一および第二対から構成され、各対において、前記二個の可変ドメインは短いペプチドリンカーによって融合され、これは、前記短いリンカーによって結合された前記可変ドメイン間の分子内結合を排除する。可変ドメインの前記第一対を、前記二個の可変ドメイン対と二つのFv抗原結合部位を形成するために可変ドメインの前記第二対と結合させる。したがって、前記二つのFv抗原結合部位の各々は、可変ドメインの前記第一対の一個の可変ドメインと、可変ドメインの前記第二対の一個の可変ドメインとによって形成される。したがって、そのようなダイアボディ単位は、短いペプチドリンカー3,3aによって直接結合しない二個の可変ドメインの少なくとも一つの抗原結合部位を含む(図1および2)。二対の並置可変ドメインは、二つの隔てられたポリペプチド上にあってダイマーダイアボディ単位を形成するか(図2、3、5〜8)または前記二対の並置可変ドメインは前記同じポリペプチド上にあって一本鎖ダイアボディ単位を形成する(図1、4)。可変ドメインの各対において、前記短いリンカー3、3aは一個の可変ドメインの前記C末端を他の可変ドメインの前記N末端と結合するか、またはその逆である。各対において、前記可変ドメインは、V−V、V−V、V−VまたはV−Vのように前記N末端から前記C末端へ配向されていてもよく、この場合、前記対の前記二個の可変ドメインは、異なる抗原エピトープ特異性または同じ抗原エピトープ特異性を有する。ある場合には、前記二個の可変ドメインは、前記対の一個の可変ドメインの前記N末端と他の可変ドメインの前記C末端との間でペプチド結合によって直接連結される。前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記第一および第二対の各々の前記二個の可変ドメインを結合する前記短いペプチドリンカーの長さは、前記リンカーによって結合された前記可変ドメイン間の分子内結合が除外されるようなものである。そのようなリンカーは「短い」、すなわち、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または約12個のアミノ酸残基から構成される。0個のアミノ酸残基の場合、前記リンカーはペプチド結合である。そのような短いリンカーは、前記二対の可変ドメイン間の正しいダイマー化および二つのFv抗原結合部位の形成に好都合である。前記リンカーを約12以下のアミノ酸残基に短縮することで、概して、同じポリペプチド鎖の隣接するドメインが互いに相互作用するのを防止する。本発明の実施形態において、これらのリンカーは、約3〜約12個、例えば5〜10個、特に7〜9個の連続アミノ酸残基から構成される。前記リンカー長さは、前記ダイアボディ単位内の前記特定のドメインの配向に対して調節することができる。例えば、(GS)リンカーをダイアボディ単位のV−V対もしくはV−V対に対して使用することができ、そして(GS)リンカーをV−V対もしくはV−V対に対して使用することができ、あるいは(GS)リンカーをV−V対に対して使用することができ、そして(GS)リンカーをV−V対に対して使用することができる(またはその逆)。その上、原則として、前記対の前記可変抗体ドメイン間の12を超えるアミノ酸残基を有するリンカーを有する二つのポリペプチドが互いに正しくダイマー化することが可能である(例えば、Le Gall et al.、2004、Protein Engineering 17:357−366を参照のこと)。
ある特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位は一本鎖ダイアボディ単位である(図1)。「一本鎖ダイアボディ単位」は、scFv単位で使用され、次の段落で記載されている「長いリンカー」として定義されるような可変ドメインの前記第一および第二対の分子内結合を可能にする長いリンカーによって可変ドメインの第二対に結合される可変ドメインの第一対から構成される。例えば、そのような長いリンカーは、12超、特に約15〜約50、好ましくは約15〜約35、特に約15〜約25の連続アミノ酸残基から構成され得る。
ある特定の実施形態において、ポリペプチドにおいて次々に連結した前記一本鎖ダイアボディの前記ドメインは、前記一本鎖ダイアボディ単位の前記N末端から前記C末端へ、V−V−V−V、V−V−V−V、V−V−V−VまたはV−V−V−Vの順で配列されていてもよい。
ある特定の実施形態において、本発明の前記抗体分子は、一本鎖ダイアボディ単位を含む単一のポリペプチドから構成される(図1、4)。特定の実施形態では、前記抗体分子は、ポリペプチドにおいて次々に連結した少なくとも3つの一本鎖ダイアボディ単位を含む(図4)。他の実施形態では、本発明の前記抗体分子は、ダイアボディ単位に遠位で連結された少なくとも一つの一本鎖ダイアボディ単位を含む(図5)。
「一本鎖Fv(scFv)単位」は、可変軽鎖ドメイン(V)と可変重鎖ドメイン(V)とから構成される単一のポリペプチドのフラグメントによって形成されるFv抗原結合部位を意味する。前記可変ドメインは、前記scFv単位の前記N末端から前記C末端へV−VまたはV−Vとして配向されていてもよい。前記可変ドメインは、ペプチドリンカーによって、一個の可変ドメインのC末端と他の可変ドメインのN末端との間に接続されるか、または、その逆である。前記ペプチドリンカーは分子内のフォールディングおよび前記Fv抗原結合部位の形成のために、長くかつ柔軟性である(概して、約12以上のアミノ酸残基から構成される)。さらなるアミノ酸残基はさらなる柔軟性を提供する。例えば、そのような長いリンカーは、12超、特に約15から約50、好ましくは約15〜約35、特に約15〜約25の連続したアミノ酸残基から構成され得る。前記リンカーの長さは、前記scFv単位内で前記N末端から前記C末端への特定のドメイン配向に調節することができる。例えば、(GS)リンカーをV−VscFv単位に使用することができ、そして(GS)リンカーをV−VscFv単位に使用することができる。
前記scFv単位は、前記scFv単位の可変ドメインと前記ダイアボディ単位の可変ドメインとの間のペプチドリンカーによって前記ダイアボディ単位に接続される。前記ペプチドリンカーの長さは、並列可変ドメイン間の立体障害を回避するため、および、前記分子の安定性を維持するために選択され、そして例えば、5〜50、特に5〜35であり得、好ましくは少なくとも6、7、8、9、10、11、12、13、14または15の連続したアミノ酸残基を有する。
ある場合には、前記ダイアボディ単位は、前記フォールディングを促進し、前記抗体分子の前記安定性を改善するために、前記抗体分子内の中央に位置する。そのような場合、前記ダイアボディ単位はさらなる遠位の可変ドメインとN末端およびC末端で接続している。ある特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位は、二つ(図1、2、8a、8b)、3つ(図6a、6b)または四つ(図7)のscFv単位と接続している。ある場合には、前記抗体分子、特に、三重特異性Fv抗体分子は少なくとも六個の可変ドメインを有するポリペプチドを含み、前記ポリペプチドは、前記N末端でscFv単位を、前記C末端でscFv単位を、そして、二つのscFv単位間に位置するダイアボディ単位の二個の可変ドメインの第一対を含む(図1および2)。前記ダイアボディ単位の二個の可変ドメインのこの第一対は、Fv抗原結合部位と会合しない。例えば、前記ダイアボディ単位がダイマーダイアボディ単位である場合、並置可変ドメインの前記第一対の前記二個の可変ドメインの各々は、さらなる可変ドメインに連結されている。特に、並置可変ドメインの第一対の前記二個の可変ドメインの各々は、scFv単位のさらなる可変ドメインに連結される(図2)。さらなる例では、さらに、並置可変ドメインの第二対の可変ドメインの一方または両方をさらなる可変ドメインと連結させることができる(図6a、6b、7)。前記ダイアボディ単位が一本鎖ダイアボディ単位である場合、並置可変ドメインの第一対はさらなる可変ドメインにN末端で連結し、並置可変ドメインの第二対はさらなる可変ドメインにC末端で連結する。特に、並置可変ドメインの第一対はscFv単位のさらなる可変ドメインにN末端で連結し、そして並置可変ドメインの第二対は別のscFv単位のさらなる可変ドメインにC末端で連結される(図1)。他の実施形態では、第一の一本鎖ダイアボディ単位の可変ドメインの第一対は、第二の一本鎖ダイアボディ単位のさらなる可変ドメインにN末端で連結し、そして、第一の一本鎖ダイアボディの可変ドメインの前記第二対は、第三の一本鎖ダイアボディ単位のさらなる可変ドメインにC末端で連結し、その結果、次々に連結した3つの一本鎖ダイアボディ単位を含むポリペプチドが得られる(図4)。さらなる例では、少なくとも一つのさらなる可変ドメインは並置可変ドメインの前記第一および前記第二対間に位置していてもよい。
前記ダイアボディ単位が一本鎖ダイアボディ単位であるいくつかの場合では、前記多価抗体は、このポリペプチドの他の二つの並置可変ドメイン、すなわち可変ドメインの前記第二対と結合した、2つの並置可変ドメイン対、すなわち並置可変ドメインの第一対を含む単一のポリペプチドから構成される(図1)。そのような抗体構造は、多重特異性、特に二重、三重、または四重特異的抗体を提供するために好ましい。ある特定の実施形態において、そのような多価、特に三重特異性Fv抗体は、前記N末端から前記C末端へ次々に連結した少なくとも八個の可変ドメイン、前記N末端でscFv単位を形成する第一および第二可変ドメインを有し、前記N末端の前記scFv単位は、前記第三可変ドメインおよび前記第四可変ドメインを含むダイアボディ単位の可変ドメインの第一対の第三可変ドメインにC末端で連結し、前記第四可変ドメインは、第五および第六可変ドメインを含む前記ダイアボディ単位の可変ドメインの第二対の第五可変ドメインにC末端で連結し、前記第六可変ドメインは前記C末端でscFv単位の第七可変ドメインにC末端で連結し、そして前記scFv単位は前記第七および第八可変ドメインによって形成される(図1)。前記可変ドメインは、前記ポリペプチドの前記N末端から前記C末端へ、例えば、以下の配向のうちの一つで配列していてもよい:V−V−V−V−V−V−V−V、V−V−V−V−V−V−V−V、V−V−V−V−V−V−V−VまたはV−V−V−V−V−V−V−V。特定の実施形態において、前記ダイアボディ単位の一個の可変ドメイン対はV−Vの配向を有し、そして前記ダイアボディ単位の前記他の可変ドメイン対はV−Vの配向を有する(図1)。
前記で説明した八個の可変ドメインを有する単一のポリペプチドから構成される抗体分子の四価実施形態は三重特異性抗体にとって好ましい。例えば、そのような三重特異性抗体は標的細胞、例えば腫瘍細胞に対する第一および第二抗原特異性を提供することができ、また免疫エフェクター細胞、例えばT細胞またはNK細胞に対する第三特異性を提供することができる。他の例では、そのような三重特異性抗体は、前記エフェクター細胞上の異なる抗原に対する二つの特異性と、腫瘍細胞上の抗原に対する第三の特異性とを有し得る。いくつかの実施形態において、前記二つの遠位scFv単位は、前記標的細胞に対する第一および第二の特異性を有し得、前記二つのscFv単位間の前記ダイアボディ単位は免疫エフェクター細胞に対する特異性を有し得る;すなわち、前記N末端から前記C末端へ、前記第一および前記第二可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第一特異性を有し;前記第三および前記第五可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対する前記第三の特異性を有し、前記第四および前記第六可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対する前記第三の特異性を有し、そして前記第七および前記第八可変ドメインは標的細胞に対する前記第二の特異性を有する(図1)。他の実施形態では、前記二つの遠位scFv単位は前記免疫エフェクター細胞に対する特異性を有し得、そして前記ダイアボディ単位によって形成される前記二つの抗原結合部位は前記標的細胞に対する二つの異なる特異性を有し得る;すなわち、前記N末端から前記C末端へ、前記第一および前記第二ならびに前記第七および第八可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し、前記第三および前記第五可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第一特異性を有し、そして前記第四および前記第六可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第二特異性を有する。さらなる別の実施形態において、前記単一のポリペプチドは、8を超える可変ドメイン、例えば10、12またはそれ以上を含み得、また2を超えるscFv単位および/または1を超えるダイアボディ単位を含み得る。
さらなる実施形態において、一つのポリペプチドから構成される前記多価抗体分子は、次々に連結した3つの一本鎖ダイアボディ単位を含む(図4)。そのような抗体分子は、前記N末端から前記C末端へ次々に連結した少なくとも12の可変ドメインを有する。特定の実施形態において、前記第二の一本鎖ダイアボディ単位の一個の可変ドメイン対はV−Vの配向を有し、前記第二の一本鎖ダイアボディ単位の前記他の可変ドメイン対はV−Vの配向を有する(図4)。そのような抗体分子は六価であり、1〜6の異なる抗原特異性、特に2または3の異なる抗原特異性の抗原結合部位を含み得る。
ある場合には、前記抗体分子、特にFv抗体分子は、ダイマーダイアボディ単位の形式のダイアボディ単位を含む。そのような場合、前記抗体分子は二つのポリペプチドのダイマーであり、前記ダイアボディ単位の二つの並置可変ドメインの前記第一対は次々に連結した少なくとも六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドに組み入れられ、並置可変ドメインの前記第一対は、第二ポリペプチド中の二つの並置可変ドメインの別の第二対と結合する。好ましくは、前記第一および第二ポリペプチドは非共有結合している(図2、3、5、6a、6b、7、8aおよび8b8b)。しかしながら、数例では、前記第一および第二ポリペプチドは、例えばジスルフィド結合または化学的リンカーによって共有結合していてもよい。
いくつかの実施形態において、前記第一ポリペプチドは少なくとも六個の可変ドメインを含み、前記第二ポリペプチドは少なくとも二個の可変ドメインを含む(図2)。そのような実施形態において、前記第二ポリペプチドは前記ダイアボディ単位の一部であり、そして好ましくは、前記第一ポリペプチドに組み込まれた二つの並置可変ドメインの前記他の対と非共有的に結合している。前記第一ポリペプチド鎖が六個の可変ドメインから構成され、そして前記第二ポリペプチドが二個の可変ドメインから構成される実施形態では、前記可変ドメインは、前記ポリペプチドの前記N末端から前記C末端へ、例えば以下の配向で配置されていてもよい:V−V−V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V(第二ポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V(第二ポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V(第二ポリペプチド);V−V−V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V(第二ポリペプチド)またはV−V−V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V(第二ポリペプチド)。1対の二個の可変ドメインをV−Vの配向で有し、そして前記二個の可変ドメインの前記他の対をV−Vの配向で有するダイアボディ単位は、特に多重特異性、例えば三重特異性抗体分子の正しいフォールディングに好ましい。
前述のような少なくとも六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと少なくとも二個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとを含む抗体分子の四価実施形態は三重特異性抗体に好ましい。前記第一および前記第二ポリペプチドの異なるサイズのために、前記ポリペプチドは上清から容易に分離することができる。例えば、そのような三重特異性抗体は、標的細胞、例えば腫瘍細胞に対する第一および第二特異性と、免疫エフェクター細胞、例えばT細胞またはNK細胞に対する第三特異性を提供し得る。他の実施形態では、前記三重特異性抗体分子は第一および第二ウイルス抗原またはウイルス抗原エピトープに対する第一および第二特異性を提供し、そしてエフェクター細胞、例えばT細胞またはNK細胞に対する第三特異性を提供する。さらなる実施形態において、三重特異性抗体分子は、ウイルス抗原に対する第一特異性と、標的細胞上の抗原に対する第二特異性と、エフェクター細胞、例えばT細胞またはNK細胞に対する第三特異性とを提供する。他の例では、そのような三重特異性抗体は、エフェクター細胞、例えばNK細胞またはT細胞に対する第一および第二特異性と、標的細胞、例えば腫瘍細胞上の腫瘍抗原またはウイルス抗原に対する第三特異性とを有し得る。エフェクター細胞に対する前記第一および第二特異性は、同じ種類のエフェクター細胞上の同じ抗原の異なる抗原またはエピトープであり得る。
いくつかの実施形態において、前記第一ポリペプチドにおいて形成された前記二つの遠位scFv単位は前記標的細胞に対する前記第一および第二特異性を有し得、そして前記二つのscFv単位間の、前記第一および第二ポリペプチドと形成された前記ダイアボディ単位は、免疫エフェクター細胞に対する特異性を有し得る;すなわち、前記第一ポリペプチドにおいて前記N末端から前記C末端へ、前記第一および第二可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第一特異性を有し;前記第三および第四可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対する前記第三特異性を有し、前記第五および第六可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第二特異性を有し、そして前記第二ポリペプチドにおいて、前記第一および第二可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対する前記第三特異性を有する(図2)。他の実施形態では、六個の可変ドメインを有する前記第一ポリペプチドにおける前記二つの遠位scFv単位は、前記免疫エフェクター細胞に対する特異性と、前記第一ポリペプチドの前記ダイアボディ単位によって形成された二つの抗原結合部位とを有し得、また第二ポリペプチドの前記二個の可変ドメインは前記標的細胞に対する二つの異なる特異性を有し得る;すなわち、前記第一ポリペプチドにおいて前記N末端から前記C末端へ、前記第一および前記第二ならびに前記第五および前記第六可変ドメインは免疫エフェクター細胞に対する第三特異性を有し、前記第三可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第一特異性を有し、前記第四可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第二特異性を有し、そして前記第二ポリペプチドにおいて、前記第一可変ドメインは前記標的細胞の前記第二特異性に対する特異性を有し、前記第二可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第一特異性を有する。
さらなる実施形態において、前記第一ポリペプチドは少なくとも六個の可変ドメインを含み、前記第二ポリペプチドは四つ(図6a、6b)または六つ(図7)の可変ドメインを含む。そのような実施形態において、前記第一ポリペプチドは前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記第一対を含み、前記第二ポリペプチドは前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記第二対を含み、これらは、好ましくは互いに非共有結合し、それによって前記第一ポリペプチドと第二ポリペプチドとの間の二つの抗原結合部位を形成する。前記第一ポリペプチド鎖が六個の可変ドメインから構成され、前記第二ポリペプチドが四個の可変ドメインから構成される実施形態において、前記第二ポリペプチド中の前記ダイアボディ単位の前記並置可変ドメイン対は、scFv単位と連結されて、前記第二ポリペプチドのN末端またはC末端のいずれかにさらなる抗原結合部位を提供する(図6a、6b)。そのような実施形態は五価であり、1〜5の異なる抗原特異性、特に2または3の異なる抗原特異性の抗原結合部位を含み得る。前記第一ポリペプチドにおいて配向V−Vで1対の前記二個の可変ドメインと、前記第二ポリペプチドにおいて配向V−Vで前記二個の可変ドメインの前記他の対とを有するダイアボディ単位は、多重特異性、例えば三重特異性抗体分子の前記正しいフォールディングに好ましい。
前記第一ポリペプチド鎖が六個の可変ドメインから構成され、前記第二ポリペプチドが四個の可変ドメインから構成される別の実施形態において、前記第二ポリペプチド中の前記ダイアボディ単位の前記並置可変ドメイン対はscFv単位にN末端およびC末端に連結され、二つのさらなる抗原結合部位を提供する(図7)。そのような実施形態は六価であり、1〜6の異なる抗原特異性、特に2または3の異なる抗原特異性の抗原結合部位を含み得る。特定の実施形態では、前記ダイアボディ単位は前記第一ポリペプチドにおいて配向V−Vで1対の可変ドメインと、第二ポリペプチドにおいて配向V−Vで可変ドメインの他の対とを有する。さらなる別の実施形態において、前記多価Fv抗体分子、例えば、三重特異性Fv抗体分子は複数のダイマーダイアボディ単位を含み得る。そのような別の実施形態において、前記第一ポリペプチドは少なくとも六個の可変ドメインを含み得、そして前記第二ポリペプチドは四つ(図3)または六つ(図8a、8b)の可変ドメインを含み得る。前記第一ポリペプチドが少なくとも六個の可変ドメインを含み、前記第二ポリペプチドが四個の可変ドメインを含む実施形態において、前記第二ポリペプチドの前記四つの並置可変ドメインは、前記第一ポリペプチドに組み入れられた対応する四つの並置可変ドメインと結合し、それによって二つの並置ダイアボディ単位のタンデムを形成する。前記第一ポリペプチドの残りの少なくとも二つのさらなる可変ドメインは、前記タンデムダイアボディ単位から遠位に位置し、そしてscFv単位を形成する(図8a、9b)。前記第一ポリペプチドが六個の可変ドメインを含み、前記第二ポリペプチドが六個の可変ドメインを含む他の実施形態では、前記第一ポリペプチドの前記六個の可変ドメインは前記第二ポリペプチドの対応する六個の可変ドメインと結合し、それによって3つの並置ダイアボディ単位を形成する(図3)。各ポリペプチドが六個の可変ドメインを含む、第一および第二ポリペプチドから構成される前記後者の実施形態は、ホモダイマーの形式で三重特異性抗体を提供できるという利点を有する、すなわち、二つの同一のポリペプチドが互いに結合し、前記3つの抗原特異性の各々について二価結合を提供する。
ある場合には、四価三重特異性Fv抗体は、タンデムダイアボディによって提供される。そのような三重特異性Fv抗体分子は、第一および第二ポリペプチドから構成され、各ポリペプチドは、次々に連結された四個の可変ドメインを含む。そのようなFv抗体分子において、前記リンカー長さは、前記分子が自身の上に折り返すことができないように前記可変ドメインの分子内対形成を排除するが、別のポリペプチドの相補性ドメインと対を形成させられる、すなわち結合させるようなものである。前記ドメインは、このダイマー化の間に対応するVおよびVドメインが互いに結合するように配置される。分子間共有結合が存在しないにもかかわらず、前記ダイマーはいったん形成されると非常に安定であり、変わらないままであり、モノマー形態に戻らない。いくつかの実施形態において、前記三重特異性Fv抗体分子はダイマーダイアボディ単位を含み、1対の二つの並置可変ドメインは配向V−Vを有し、そして二つの並置可変ドメインの他の対は配向V−Vを有する。前記ダイアボディ単位における前記可変ドメインのそのような配向は、前記二つの三重特異性ポリペプチドの前記正確な結合を促進する。特に、そのような配向は、二つの異なるポリペプチドのヘテロダイマーであるので、タンデムダイアボディの形式の三重特異性Fv抗体分子を可能にする。したがって、そのような配向は、前記三重特異性タンデムダイアボディの前記正しいヘテロダイマー化を有利に可能にする。したがって、いくつかの実施形態において、前記三重特異性Fv抗体分子はタンデムダイアボディである(図3)。そのような三重特異性タンデムダイアボディにおいて、前記第一および第二ポリペプチドの前記可変ドメインは、前記ポリペプチドの前記N末端から前記C末端へ、例えば、以下の配向で配列していてもよい:V−V−V−V(第一ポリペプチド)およびV−V−V−V(第二ポリペプチド)またはその逆(図3)。タンデムダイアボディの形式のそのような三重特異性抗体は、標的細胞、例えば腫瘍細胞に対する第一および第二特異性、ならびに免疫エフェクター細胞、例えばT細胞またはNK細胞に対する第三特異性を提供し得る。他の例では、そのような三重特異性抗体は、前記エフェクター細胞上の異なる抗原に対する二つの特異性と、腫瘍細胞上の抗原に対する第三特異性とを有し得る。いくつかの実施形態において、前記ポリペプチドにおいて外側に位置する前記可変ドメインは、前記標的細胞に対して前記第一および前記第二特異性を有し得、そして外側に位置する可変ドメイン間の前記ポリペプチドにおいて中心に位置する二個の可変ドメインは、免疫エフェクター細胞に対して第三特異性を有する;すなわち、前記第一ポリペプチドにおいて前記N末端から前記C末端へ、前記第一可変ドメインは前記標的細胞に対して第一特異性を有し;前記第二および第三可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し、前記第四可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第二特異性を有し、そして前記第二ポリペプチドにおいて、前記第一可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第二特異性を有し、前記第二および前記第三可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し、そして前記第四可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第一特異性を有する(図3)。他の実施形態では、前記ポリペプチドにおいて外側に位置する前記可変ドメインは、免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し得、そして前記外側に位置する可変ドメイン間の前記ポリペプチドにおいて中心に位置する前記二個の可変ドメインは、前記標的細胞に対して前記第一および前記第二特異性を有し得る;すなわち、前記第一ポリペプチドにおいて前記N末端から前記C末端へ、前記第一可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三エピトープ特異性を有し;前記第二可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第一特異性を有し、前記第三可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第二特異性を有し、前記第四可変ドメインは、前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し、そして前記第二ポリペプチドにおいて、前記第一可変ドメインは、前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有し、前記第二可変ドメインは、前記標的細胞に対して前記第二特異性を有し、前記第三可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第一特異性を有し、そして前記第四可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有する。他の実施形態では、前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有する前記可変ドメインは、前記抗体分子において側方に位置し;すなわち、前記第一ポリペプチドにおいて前記N末端から前記C末端へ、前記第一および前記第二可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対する前記第三特異性を有し;前記第三可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第一特異性を有し、前記第四可変ドメインは前記標的細胞に対して前記第二特異性を有し、そして前記第二ポリペプチドにおいて、前記第一可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第二特異性を有し、前記第二可変ドメインは前記標的細胞に対する前記第一特異性を有し、そして前記第三および第四可変ドメインは前記免疫エフェクター細胞に対して前記第三特異性を有する。
さらなる実施形態において、前記タンデムダイアボディは、少なくとも一つのさらなる抗原結合ドメインと、特に前記ポリペプチドのN末端またはC末端の少なくとも一つのscFv単位に結合される。好ましい実施形態において、前記タンデムダイアボディは、ペプチドリンカーによって前記少なくとも一つのscFv単位に結合される。特にそのような抗体分子は第一および第二ポリペプチドから構成され、両ポリペプチドは、六個の可変ドメインから構成され、そして前記第一ポリペプチドおよび第二ポリペプチドの各々は、各ポリペプチドのN末端(図8b)または各ポリペプチドのC末端(図8a)のいずれかにscFv単位を含む。そのような抗体分子は六価であり、1〜6の異なる抗原特異性、特に2または3の異なる抗原特異性の抗原結合部位を含み得る。特定の実施形態では、前記抗体分子内で中心に位置するダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチドにおいて前記配向V−Vで可変ドメインの1対と、前記第二ポリペプチドにおいて前記配向V−Vで可変ドメインの他の対とを有する。ある場合には、前記多価抗体分子、特に本明細書中で記載するFv抗体分子は、少なくとも三重特異性で、少なくとも四価の抗体分子である。そのような抗体分子は、同じ抗原エピトープに対する特異性を有する少なくとも二つの抗原結合部位を含む。それにより、前記結合活性は増加する、すなわち、前記抗原エピトープと前記抗原結合分子との間の前記相互作用強度が増加する。三重特異性抗体分子の前記結合活性は、本発明の前記五価および六価実施形態によってさらに増加し得る。五価分子は、三重特異性抗体の3つのエピトープ特異性のうちの二つについて少なくとも二つの結合部位を提供することができ、そして六価実施形態は、前記3つのエピトープ特異性の各々について二つの抗原結合部位を提供し得る。別法として、前記多重特異性、すなわち、特異性の数は、四価、五価および六価実施形態によって増加し得る。例えば、前記抗体分子は四重特異性であり得る。より高い結合活性の利点は、相互作用の安定性と標的上の保持の増大である。例えば、前記標的がT細胞またはNK細胞などの細胞毒性免疫エフェクター細胞である場合、前記結合活性が高いほど、前記抗体分子の細胞毒性の可能性が増大し得る。別の例では、前記標的が腫瘍細胞である場合、前記結合活性が高いほど、前記標的上での保持時間が改善され、標的からのオフ率(off−rate)が減少する。
本発明のある実施形態では、前記三重特異性四価Fv抗体分子は、同じ種類の腫瘍細胞の二つの異なる抗原エピトープに対して特異的な第一および第二抗原結合部位と、T細胞またはNK細胞などの免疫エフェクター細胞上の抗原エピトープに対して特異的な第三および第四抗原結合部位とを含む。そのような抗体分子は、特定の種類の腫瘍細胞に対する増大した特異性ならびに結合活性をもたらし、また前記免疫エフェクター細胞上の受容体を活性化または阻害するための増加した結合活性をもたらし、この結果、有利には、前記抗原結合分子の特異的細胞毒性の可能性が増大する。二つの異なる腫瘍抗原エピトープに対する前記結合は、標的化特異性の増加をもたらし、またオフターゲットな毒性を減少させることによって、治療濃度域の拡大をもたらす。したがって、本発明は多重特異性抗体分子を提供し、これは好ましくは、エピトープ特異性の少なくとも一つに対して少なくとも二つの抗原結合部位、例えば1、2または3つのエピトープ特異性、すなわち標的に対して二つの結合部位を提供するため、結合活性および/または生物学的活性を増加させた。
重要なことには、構造の複雑性にもかかわらず、そのような本発明による多重特異性抗体分子、例えば三重特異性多価、例えば四価抗体分子は安定である。
他の例では、そのような多重特異性抗体、例えば三重特異性抗体は、前記エフェクター細胞、例えばNK細胞またはT細胞上の異なる抗原について二つの特異性、および腫瘍細胞上の抗原について第三特異性を有し得る。
したがって、本発明による前記抗体分子は、免疫エフェクター細胞の細胞毒性の可能性を変更して腫瘍細胞または感染性因子、例えば、ウイルス感染した細胞を破壊するための異なる方法で利用することができる。いくつかの実施形態において、前記多重特異性、例えば三重特異性抗体分子は標的上の二つの異なる抗原エピトープに結合することができる。例えば、前記二つの異なるエピトープは、同じ抗原上にあって、エスケープ変異体を防止するか、もしくは有効性を増強するか、あるいは前記二つのエピトープは前記標的の二つの異なる抗原上にあり得る。他の実施形態では、前記三重特異性抗体分子は免疫エフェクター細胞上の二つの異なる抗原エピトープと結合し得る。例えば、第一抗原結合部位は、活性化受容体、例えばCD16、CD16AまたはCD3に対する特異性を有し、そして第二抗原結合部位は、同時刺激受容体、例えばCD137、OX−40またはCD28に対する特異性を有する。別の例では、第一抗原結合部位はCD16またはCD16Aに対する特異性を有し、そして第二抗原結合部位はNK細胞上の別の活性化受容体、例えばNKG2D、DNAM、NCRs)に対する特異性を有する。
別の実施形態において、前記三重特異性抗体分子、特にFv抗体分子は、腫瘍細胞上の抗原エピトープに対する特異性を有する第一抗原結合部位と、免疫エフェクター細胞上の抗原エピトープに対する特異性を有する第二抗原結合部位と、成長因子、サイトカイン、ケモカイン、マイトジェンおよびアルブミンの群から選択される可溶性タンパク質上の抗原エピトープに対する特異性を有する第三抗原結合部位とを有する。そのような可溶性タンパク質の例は、IL−6、BAFF、APRIL、TGF−β、IL−10、VEGF−A、TGF−α、EGF、HB−EGF、ヘレグリン、アンジオポエチン(angiopoetin)−2およびヒト血清アルブミン(HSA)である。
別の実施形態において、前記抗体分子は、1種類の細胞上に存在する抗原の抗原エピトープに対する特異性を有する一つの抗原結合部位と、1以上の他の種類の細胞上の抗原エピトープの特異性を有する3つの抗原結合部位とを有する。
「エフェクター細胞」は、細胞毒性、食作用、抗原提示またはサイトカイン放出を刺激または誘導し得る前記免疫系の細胞である。そのようなエフェクター細胞は、例えば、T細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞、γδ(gd)T細胞、ナチュラルキラーT(NKT)細胞、顆粒球、単球、マクロファージ、樹状細胞、自然リンパ球(ILC)および抗原提示細胞であるが、これらに限定されるものではない。エフェクター細胞に対する好適な特異性の例としては、CD2、CD3およびCD3サブユニット、例えばCD3ε、CD5、CD28および前記T細胞受容体(TCR)またはCD134(OX40)の他の成分;NK細胞については、CD16A、CD25、CD38、CD44、CD56、CD69、CD94、CD335(NKp46)、CD336(NKp44)、CD337(NKp30)、NKp80、NKG2A、NKG2CおよびNKG2D、DNAM、NCRs;顆粒球については、CD18、CD64およびCD89;単球およびマクロファージについては、CD18、CD32、CD47、CD64、CD89およびマンノース受容体;樹状細胞については、CD64およびマンノース受容体;ならびにCD35が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本発明のある特定の実施形態において、それらのエフェクター細胞の特異性、すなわち、細胞表面分子は、多重特異性、例えば三重特異性抗体分子をそのような細胞表面分子に対して結合させて細胞死滅を媒介し、それによって細胞溶解またはアポトーシスを誘導するために適している。
CD3抗原は、T細胞上のT細胞受容体複合体の成分である。エフェクター細胞に対する特異性がCD3である場合では、本発明による前記抗原結合分子のCD3に対する前記結合によって、T細胞の前記細胞毒性活性が誘発される。前記抗体分子を、CD3および標的細胞、例えば腫瘍細胞に対して結合させることによって、前記標的細胞の細胞溶解を誘導することができる。
前記CD16A(FxγRIIIA)抗原は、NK細胞の前記表面上で発現される受容体である。NK細胞は、固有の細胞溶解活性を有し、本発明の前記抗体分子のCD16またはCD16Aに対する結合によって、前記標的に対するNK細胞の前記細胞毒性活性を誘導することができる。
標的の例は、可溶性剤、細胞上の抗原、例えばデング熱ウイルス、単純ヘルペス、インフルエンザウイルス、HIV、HCV、CMV由来のウイルスもしくは細菌抗原などの感染性因子、またはウイルスおよび細菌の侵入を促進する細胞上の抗原または抗原を提示する細胞、例えばニューロン、またはIL−2/IL2Rなどの自己免疫標的、自己免疫マーカーもしくは自己免疫抗原を有する細胞または腫瘍細胞上の抗原である。前記抗原結合部位の少なくとも一つがエフェクター細胞に対する特異性を有する実施形態において、前記標的は、前記エフェクター細胞が、各生物学的応答、例えば免疫応答を誘導または誘発するように変更されるべき腫瘍細胞であり得る。
腫瘍細胞に対する好適な特異性は、前記各腫瘍細胞上の腫瘍抗原および細胞表面抗原、例えば特異的腫瘍マーカーであり得る。「腫瘍抗原」という語は、本明細書中で用いられる場合、腫瘍関連抗原(TAA)および腫瘍特異性抗原(TSA)を含む。「腫瘍関連抗原」(TAA)は、本明細書中で用いられる場合、腫瘍細胞上に存在し、また胎仔期中(腫瘍胎児抗原)の正常細胞上に存在し、そして誕生後に選択された器官中に存在するが、腫瘍細胞上よりもはるかに低い濃度であるが存在するタンパク質を指す。TAAはまた、腫瘍細胞の近傍で前記間質中にも存在し得るが、体内の他の箇所の前記間質ではより少量で発現され得る。対照的に、「腫瘍特異性抗原」(TSA)という語は、腫瘍細胞によって発現されるタンパク質を指す。「細胞表面抗原」という語は、細胞の前記表面上の抗体によって認識され得る分子任意の抗原またはそのフラグメントを指す。
腫瘍細胞に対する特異性の例としては、CD19、CD20、CD26、CD29、CD30、CD33、CD52、CD200、CD267、EGFR、EGFR2、EGFR3、EGFRvlll、HER2、HER3、IGFR、IGF−1R、Ep−CAM、PLAP、トムゼン・フリードライヒ(TF)抗原、TNFRSF17、gpA33、MUC−1(ムチン)、IGFR、CD5、IL4−Rα、IL13−R、FcεRI、MHCクラスI/ペプチド複合体およびIgEが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記腫瘍特異性がCD19抗原に対するものである、本発明による抗体分子は、B細胞悪性腫瘍の免疫療法のために使用できる。なぜなら、CD19抗原がリンパ芽球性白血病(ALL)から非ホジキンリンパ腫(NHL)までの実質的にすべてのB系列悪性腫瘍上で発現されるからである。
前記腫瘍特異性がCD30に対するものである本発明による抗体分子は、ホジキン病およびT細胞リンパ腫の治療で特に有用であり得る。
前記腫瘍特異性が上皮成長因子受容体(EGFR)またはEGFRvIII変位体に対するものである本発明による抗体分子を、神経膠腫、胸部、卵巣、前立腺、肺、頭頸部の腫瘍;肝疾患、例えば、肝細胞癌、肝硬変または慢性肝炎の治療で使用することができる。
体内での本発明による前記抗体分子の血清半減期を増加させるために、前記抗体分子は、所望により、アルブミン、例えばヒト血清アルブミン(HSA)と融合、またはペグ化、シアル化、パシル化(pasylated)もしくはグリコシル化させてもよい(例えば、Stork et al.、2008、J. Biol. Chem.、283:7804−7812を参照)。いくつかの実施形態において、前記抗体分子は少なくとも三重特異性であり、少なくとも一つ、例えば一つまたは二つの、アルブミン、例えばHSAに対する特異性を有する抗原結合部位を含む。そのような少なくとも三重特異性抗体分子は、例えば、四価、五価または六価抗体分子であり得る。
標的細胞またはエフェクター細胞上のエピトープに対する特異性を有する可変ドメインは、関心対象の抗原に対して特異的である可変フラグメント(Fv)を選択することによって得ることができる。これは、例えば一本鎖Fv(scFv)ファージディスプレイライブラリーをスクリーニングすることによるか、またはハイブリドーマ技術によって達成することができる。例えば、ヒトscFv配列のIgMに基づくファージディスプレイライブラリーを数ラウンドのインビトロ選択に供して、前記所望の抗原に対して特異的であるバインダーについて濃縮することができる。選択されたscFvsの親和性は、親和性成熟によってさらに増加させることができる。
本発明のいくつかの実施形態において、少なくとも一つ、好ましくは全部の抗体可変ドメインは、完全ヒト、ヒト化またはキメラドメインである。ヒト化抗体は、確立した方法、例えばCDRグラフティング(例えば、Antibody engineering:methods and protocols/edited by Benny K.C. Lo;Benny K.C. II Series:Methods in molecular biology (Totowa、N.J.を参照)によって産生することができる。したがって、当業者は、抗原結合分子および可変ドメインのヒト化または完全にヒト形を、非ヒト源から、例えばネズミまたは非霊長類源から、ヒト免疫系において前記免疫原性を減少させ、前記抗原結合分子の前記性能を改善するために当該技術分野で公知の標準的分子生物学的手法を用いて容易に作製することができる。本発明の好ましい実施形態において、すべての抗体可変ドメインはヒト化または完全にヒトであり、最も好ましくは、本発明による前記抗体分子はヒト化または完全にヒトである。「完全にヒト」という語は、本明細書中で用いられる場合、前記可変ドメインの前記アミノ酸配列および前記ポリペプチド中の前記可変ドメインを連結する前記ペプチドが、ヒト起源であるかまたはヒトにおいて見出すことができることを意味する。本発明のある特定の実施形態において、前記可変ドメインはヒトまたはヒト化であり得るが、前記抗体可変ドメインを連結する前記ペプチドはそうではない。
当業者は、過度の負担なしに、確立した技術および当該技術分野で公知の標準的方法によって本明細書中で記載する前記抗体分子を容易に構築し得ることができるであろう。例えば、Sambrook,Molecular Cloning A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory (1989) N.Y.; The Protein Protocols Handbook、edited by John M. Walker、Humana Press Inc. (2002); or Antibody engineering:methods and protocols/edited by Benny K.C. Lo; Benny K.C. II Series:Methods in molecular biology (Totowa、N.J.); Antibody Engineering / edited by Roland E. Kontermann and Stefan Dubel、Springer Verlag Berlin Heidelberg (2010))を参照。
本明細書中で記載する実施形態のいずれか一つによる抗体分子は、抗体分子を形成する前記個々のポリペプチド鎖をコード化するポリヌクレオチドを発現することによって産生することができる。したがって、本発明のさらなる実施形態は、本明細書中で上述するような抗体分子の前記ポリペプチドをコード化するポリヌクレオチド、例えばDNAまたはRNAである。
前記ポリヌクレオチドは、当業者に公知の方法によって、例えばペプチドリンカーによって隔てられているか、または前記ポリペプチドのペプチド結合によって直接連結されている前記抗体可変ドメインをコード化する前記遺伝子を組み合わせて、好適なプロモーター、および場合によって好適な転写ターミネータに機能的に連結された遺伝的構築物にし、そしてそれを細菌または他の適切な発現系、例えばCHO細胞中で発現させることによって、構築することができる。用いられる前記ベクター系および宿主に応じて、構成的および誘導性プロモーターを含む、任意の数の好適な転写および翻訳エレメントを使用することができる。前記プロモーターは、前記各宿主細胞において前記ポリヌクレオチドの発現を行うように選択される。
前記ポリヌクレオチドは、ベクター、好ましくは発現ベクターに挿入することができ、これは本発明のさらなる実施形態である。これらの組換えベクターは、当業者に周知の方法にしたがって構築することができる。
様々な発現ベクター/宿主系を利用して、本発明の前記ポリペプチド鎖をコード化する前記ポリヌクレオチドを含み、発現することができる。大腸菌(E.coli)における発現用の発現ベクターの例は、pSKK(LeGall et al.、J Immunol Methods. (2004) 285(l):111−27)であるかまたは哺乳動物細胞における前記発現についてはpcDNA5(Invitrogen)である。
したがって、本明細書中で記載する前記抗体分子は、本明細書中で上述するポリペプチドをコード化するベクターを宿主細胞に導入し、そして前記ポリペプチドが発現される条件下で前記宿主細胞を培養することによって産生することができ、単離することができ、そして場合によってはさらに精製することができる。
本発明のさらなる実施形態において、本明細書中で上述した前記抗体分子と少なくとも一つのさらなる成分とを含む組成物、例えば医薬組成物を提供する。
さらなる実施形態において、前記抗体分子は薬剤または診断として使用するためのものである。特に、前記抗体分子は免疫療法で使用するためのものである。例えば、前記抗体分子は腫瘍、ウイルス性または神経変性疾患の治療で使用するためのものである。したがって、本発明は、免疫療法により個体を治療する方法をさらに含み、特に個体は、腫瘍、ウイルス性または神経変性疾患から選択される疾患を患っており、前記方法は、本発明による前記抗体分子を投与するステップを含む。
本発明は、前記抗体分子、特に、本明細書中で上述する抗体分子と少なくとも一つのさらなる成分とを含む組成物を有効量で対象、例えば患者に、癌(例えば、非ホジキンリンパ腫、慢性リパ球性白血病)の前記治療のために投与する方法をさらに提供する。本発明による前記抗原結合分子は薬剤として使用するためのものであり得る。
図1は、前記ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8まで前記配向V−V−V−V−V−V−V−Vで次々に連結された8の可変ドメインを有する単一のポリペプチドから構成される四価三重特異性Fv抗原結合分子を示す。そのようなドメイン配向は一例にすぎず、前述のような他の配置が可能である。二つの一本鎖Fv(scFv)単位2が前記ペプチドリンカー5によって一本鎖ダイアボディ単位1に遠位で結合し、一つのscFv単位2の可変軽鎖(V)ドメインがC末端でペプチドリンカー5によって前記ダイアボディ単位1の可変ドメインの前記第一対の可変重鎖(V)ドメインの前記N末端に連結されている。前記scFv単位2の前記Vは長いペプチドリンカー4によって前記scFv単位の前記VとN末端で連結されている。可変ドメインの前記第一対の前記Vは、短いペプチドリンカー3によって可変ドメインの前記第一対の別のVドメインに連結されている。可変ドメインの前記第一対はC末端で長いペプチドリンカー4により前記ダイアボディの可変ドメインの前記第二対の前記N末端と連結され、これらはどちらもVドメインである。可変ドメインの前記第二対の前記二つのVドメインは短いペプチドリンカー3によって連結されている。前記ダイアボディの可変ドメインの前記第二対は、前記ポリペプチドの前記C末端で位置する別のscFv単位2のVドメインの前記N末端とC末端で結合している。前記ポリペプチドの前記C末端での前記scFv単位2は、Vドメインと長いリンカー4によって連結した前記Vドメインから構成される。前記二つのscFvs単位2は、異なる特異性を有する抗原結合部位を有し、前記ダイアボディ単位1は前記同じ特異性に対する二つの抗原結合部位を有する。 図2は、配向V−V−V−V−V−Vで第一ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々に連結した六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと、配向V−Vで第二ポリペプチドの前記N末端7aから前記C末端8aへ次々に連結した二個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとから構成される四価三重特異性Fv抗原結合分子を示す。そのようなドメイン配向は一例にすぎず、前述のような他の配置が可能である。前記Fv抗原結合分子は、前記第二ポリペプチド中で二個の可変ドメインの第二対と会合した第一ポリペプチド中に組み入れられた二個の可変ドメインの第一対によって形成されたダイマーダイアボディ単位1を含む。前記第一ポリペプチド中に組み入れられた二個の可変ドメインの前記第一対の前記二個の可変ドメインの各々が、scFv単位2に連結されている。前記scFv単位2の各々において、前記可変ドメインは長いペプチドリンカー4によって連結されている。前記N末端scFv単位2は、前記ダイアボディ単位1の可変ドメインの前記第一対の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。この可変ドメインの第一対は、短いペプチドリンカー3によって連結された二つのVドメインから構成されている。前記ダイアボディ単位1の可変ドメインの前記第一対は、前記第一ポリペプチドの前記C末端に位置するscFv単位2の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。前記二つのscFv単位2は異なる特異性を有する抗原結合部位を有し、前記ダイアボディ単位1は前記同じ特異性の二つの抗原結合部位を有する。 図3は、非共有結合したヘテロダイマーを形成する第一および第二ポリペプチドから構成される三重特異性タンデムダイアボディの形式の四価三重特異性Fv抗原結合分子を示す。前記タンデムダイアボディは、前記第一ポリペプチド中の一対の中心に位置するV−Vドメインと前記第二ポリペプチド中の一対の中心に位置するV−Vドメインによって形成されたダイマーダイアボディ単位1を含む。前記第一および第二ポリペプチド中の前記可変ドメインは、前記第一ポリペプチドにおいて前記配向V−V−V−Vで前記N末端7から前記C末端8まで、そして前記第二ポリペプチドにおいて前記配向V−V−V−Vで前記N末端7aから前記C末端8aまで短いペプチドリンカー3、3aによって次々に連結されている。前記N末端およびC末端に位置する可変ドメインは、前記N末端および前記C末端で異なる特異性を有する抗原結合部位を有し、そして前記中心のダイアボディ単位1は前記同じ特異性に対する二つの抗原結合部位を有する。 図4は、前記ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々に連結した12の可変ドメインを有する単一のポリペプチドから構成される六価Fv抗原結合分子を示す。前記ドメイン配向は一例にすぎず、並置可変ドメインの各対について表示された他の配置が可能である。二つの一本鎖ダイアボディ単位1a、1bは前記ペプチドリンカー5によって一本鎖ダイアボディ単位1cに遠位で結合し、一つの一本鎖ダイアボディ単位1aの可変ドメインはダイアボディ単位1cの可変ドメインの第一対の可変ドメインのN末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結され、前記一本鎖ダイアボディ単位1bの可変ドメインは、一本鎖ダイアボディ単位1cの可変ドメインの前記第二対の前記C末端にリンカー5によってN末端で連結されている。前記3つの一本鎖ダイアボディ単位1a、1b、1cの各々の可変ドメインの前記第一および第二対は長いペプチドリンカー4によって互いに連結されている。前記一本鎖ダイアボディ単位1a、1b、1cの各々において、可変ドメインの前記第一対の前記可変ドメインの一つは、前記可変ドメインの第一対の前記他の可変ドメインに短いペプチドリンカー3によって連結され、そして可変ドメインの前記第二対の前記二個の可変ドメインは短いペプチドリンカー3によって連結されている。 図5は、前記第一ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々に連結した十個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと、前記第二ポリペプチドの前記N末端7aから前記C末端8aへ次々に連結した二個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとから構成された六価Fv抗原結合分子を示す。前記図中の前記特定のドメイン配向は一例にすぎず、前記並置可変ドメイン対の各々について表示された前記他の配置が可能である。前記Fv抗原結合分子は、前記第二ポリペプチド中の二個の可変ドメインの第二対と結合した前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの第一対によって形成されたダイマーダイアボディ単位10を含む。前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの前記第一対の前記二個の可変ドメインの各々は、一本鎖ダイアボディ単位1a、1bに連結されている。前記一本鎖ダイアボディ単位1a、1bの各々において、前記二対の並置可変ドメインは長いペプチドリンカー4によって連結されている。前記N末端一本鎖ダイアボディ単位1aは、前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。この可変ドメインの第一対は、短いペプチドリンカー3によって連結された二つのVドメインから構成される。前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対は、前記第一ポリペプチドの前記C末端に位置する一本鎖ダイアボディ単位1bの前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。 図6は、前記第一ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々と連結された六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと、前記第二ポリペプチドの前記N末端7aから前記C末端8aへ次々と連結された四個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとから構成される五価Fv抗原結合分子を示す。前記ドメイン配向は一例にすぎず、前記図面で示されるような可変ドメインの並置対の各々について他の配置が可能である。前記Fv抗原結合分子は、前記第二ポリペプチドにおいて二個の可変ドメインの第二対と結合した前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの第一対によって形成されるダイマーダイアボディ単位10を含む。前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの前記第一対の二個の可変ドメインの各々は、scFv単位2に連結されている。前記scFv単位2の各々において、前記可変ドメインは長いペプチドリンカー4によって連結されている。前記N末端scFv単位2は、前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。この可変ドメインの第一対は、短いペプチドリンカー3によって連結された二個の可変ドメインから構成される。前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対は、前記第一ポリペプチドの前記C末端に位置するscFv単位2の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。A)四個の可変ドメインを含む前記第二ポリペプチドは、scFv単位2とC末端で連結された前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第二対から構成され、そしてB)四個の可変ドメインを含む前記第二ポリペプチドは、N末端でscFv単位2と連結された前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第二対から構成される。 図6は、前記第一ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々と連結された六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと、前記第二ポリペプチドの前記N末端7aから前記C末端8aへ次々と連結された四個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとから構成される五価Fv抗原結合分子を示す。前記ドメイン配向は一例にすぎず、前記図面で示されるような可変ドメインの並置対の各々について他の配置が可能である。前記Fv抗原結合分子は、前記第二ポリペプチドにおいて二個の可変ドメインの第二対と結合した前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの第一対によって形成されるダイマーダイアボディ単位10を含む。前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの前記第一対の二個の可変ドメインの各々は、scFv単位2に連結されている。前記scFv単位2の各々において、前記可変ドメインは長いペプチドリンカー4によって連結されている。前記N末端scFv単位2は、前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。この可変ドメインの第一対は、短いペプチドリンカー3によって連結された二個の可変ドメインから構成される。前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第一対は、前記第一ポリペプチドの前記C末端に位置するscFv単位2の前記N末端にペプチドリンカー5によってC末端で連結されている。A)四個の可変ドメインを含む前記第二ポリペプチドは、scFv単位2とC末端で連結された前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第二対から構成され、そしてB)四個の可変ドメインを含む前記第二ポリペプチドは、N末端でscFv単位2と連結された前記ダイアボディ単位10の可変ドメインの前記第二対から構成される。 図7は、前記第一ポリペプチドの前記N末端7から前記C末端8へ次々と連結した六個の可変ドメインを有する第一ポリペプチドと、前記第二ポリペプチドの前記N末端7aから前記C末端8aへ次々に連結した六個の可変ドメインを有する第二ポリペプチドとから構成される六価Fv抗原結合分子を示す。前記ドメイン配向は一例にすぎず、前記図中に表示するような可変ドメインの各並置対について他の配置が可能である。前記Fv抗原結合分子は、前記第二ポリペプチドにおける二個の可変ドメインの第二対と結合した前記第一ポリペプチドの二個の可変ドメインの第一対によって形成されるダイマーダイアボディ単位10を含む。前記ダイアボディ単位10の前記可変ドメインの各々は、前記第一および第二ポリペプチドにおいてscFv単位2に連結されている。前記scFv単位2の各々において、前記可変ドメインは長いペプチドリンカー4によって連結されている。四つのscFv単位2の各々は、前記ダイアボディ単位10の可変ドメインにペプチドリンカー5によって連結されている。この可変ドメインの第一対は、短いペプチドリンカー3によって連結された二個の可変ドメインから構成され、前記ダイアボディ単位の可変ドメインの前記第二対は、短いリンカー3aによって連結された二個の可変ドメインから構成される。 図8は、非共有結合したダイマーを形成する第一および第二ポリペプチドから構成されるタンデムダイアボディ単位を含む六価Fv抗原結合分子を示す。前記タンデムダイアボディは、前記第一ポリペプチドにおいて中心に位置する一対の可変ドメインと第二ポリペプチドにおいて中心に位置する一対の可変ドメインとによって形成されるダイマーダイアボディ単位10aを含む。第一および第二ポリペプチド中の可変ドメインは、各ポリペプチドにおいてN末端7からC末端8へ短いペプチドリンカー3、3aによって次々に連結されている。前記ドメイン配向は一例にすぎず、前記図に表示されるような可変ドメインの各並置対について他の配置が可能である。前記第一および第二ポリペプチドの各々は、前記タンデムダイアボディ単位にリンカー5によって連結されたscFv単位2を含む。A)第一および第二ポリペプチドのC末端で連結したscFv単位2。B)第一および第二ポリペプチドのN末端で連結したscFv単位2。 図8は、非共有結合したダイマーを形成する第一および第二ポリペプチドから構成されるタンデムダイアボディ単位を含む六価Fv抗原結合分子を示す。前記タンデムダイアボディは、前記第一ポリペプチドにおいて中心に位置する一対の可変ドメインと第二ポリペプチドにおいて中心に位置する一対の可変ドメインとによって形成されるダイマーダイアボディ単位10aを含む。第一および第二ポリペプチド中の可変ドメインは、各ポリペプチドにおいてN末端7からC末端8へ短いペプチドリンカー3、3aによって次々に連結されている。前記ドメイン配向は一例にすぎず、前記図に表示されるような可変ドメインの各並置対について他の配置が可能である。前記第一および第二ポリペプチドの各々は、前記タンデムダイアボディ単位にリンカー5によって連結されたscFv単位2を含む。A)第一および第二ポリペプチドのC末端で連結したscFv単位2。B)第一および第二ポリペプチドのN末端で連結したscFv単位2。 図9は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される(矢印)、a)aTriFlex_140およびaTriFlex_142、b)aTriFlex_138およびc)aTriFlex_139。 図9は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される(矢印)、a)aTriFlex_140およびaTriFlex_142、b)aTriFlex_138およびc)aTriFlex_139。 図9は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される(矢印)、a)aTriFlex_140およびaTriFlex_142、b)aTriFlex_138およびc)aTriFlex_139。 図10は、aTriFlex産物のIMAC精製を示す:a)aTriFlex_140、b)aTriFlex_138およびc)およびaTriFlex_142およびd)aTriFlex_139。 図10は、aTriFlex産物のIMAC精製を示す:a)aTriFlex_140、b)aTriFlex_138およびc)およびaTriFlex_142およびd)aTriFlex_139。 図10は、aTriFlex産物のIMAC精製を示す:a)aTriFlex_140、b)aTriFlex_138およびc)およびaTriFlex_142およびd)aTriFlex_139。 図10は、aTriFlex産物のIMAC精製を示す:a)aTriFlex_140、b)aTriFlex_138およびc)およびaTriFlex_142およびd)aTriFlex_139。 図11は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される。A)aTriFlex_101、B)aTriFlex_102、C)aTriFlex_103およびD)aTriFlex_104。 図11は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される。A)aTriFlex_101、B)aTriFlex_102、C)aTriFlex_103およびD)aTriFlex_104。 図11は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される。A)aTriFlex_101、B)aTriFlex_102、C)aTriFlex_103およびD)aTriFlex_104。 図11は、aTriFlex産物のSDS−PAGE分析を示す。長いポリペプチドおよび短いポリペプチドは充分に発現される。A)aTriFlex_101、B)aTriFlex_102、C)aTriFlex_103およびD)aTriFlex_104。 図12は、三重特異性抗体分子のシングルポジティブまたはダブルポジティブな細胞株への結合を示す。シングルポジティブなCD19+/CD30−RajiおよびCD19−/CD30+KARPAS−299細胞ならびにダブルポジティブなCD19+/CD30+MEC−1を三重特異性抗体分子の逐次希釈で染色し、そして細胞表面結合抗体をmAb抗Hisによって、続いてFITCコンジュゲートヤギ抗マウスIgGによって検出した。フローサイトメトリーによって測定した平均蛍光強度を使用して、非線形回帰によってK値を算出した。三重特異性抗体分子のK値を2回の独立した実験で測定した。 図13は、シングルポジティブまたはダブルポジティブな標的細胞株上での三重特異性抗体分子の細胞毒性活性を示す。4hカルセイン放出細胞毒性アッセイは、シングルポジティブなCD19+/CD30−RajiおよびCD19−/CD30+KARPAS−299細胞ならびにダブルポジティブなCD19+/CD30+MEC−1標的細胞上で、濃縮NK細胞をエフェクター細胞として使用し、前記表示した三重特異性抗体分子の逐次希釈物の存在下で実施した。溶解した標的細胞から放出された前記蛍光カルセインを使用して、抗体介在性標的細胞溶解および非線形回帰によるEC50値の測定のためのシグモイド用量応答曲線のモデル化を計算した。aTriFlex構築物のEC50値を2回の独立した実験で測定し、プロットした。
下記実施例は、本発明の範囲を限定することなく本発明をさらに説明する。
実施例1
三重特異性Fv抗原結合分子をコード化するDNA発現構築物のクローニング
CHO細胞における三重特異性構築物の発現のために、全分子のコーディング配列をpcDNA5/FRTベクター由来の適宜修飾した哺乳動物発現系中に単一遺伝子または二重遺伝子構築物としてクローンした。二プロモーターベクターを二遺伝子構築物(ヘテロダイマー三重特異性構築物)の前記クローニングおよび前記発現のために使用した。前記三重特異性一遺伝子構築物のために、前記正常なpcDNA5/FRT発現ベクターを使用した。手短に言うと、異なるリンカー(長いリンカーおよび短いリンカー)によって隔てられたVおよびVドメインをコード化する遺伝子配列をLife Technologies GeneArt(Regensburg、Germany)によって合成し、サブクローニングした。前記結果として得られる構築物を異なる制限酵素(BamHI、HindIII、XhoI、EcoRV、PacI)によって消化するか、または異なるV/Vエフェクターおよび標的結合ドメインを対応するプライマーを用いるPCRによって増幅する。その後、前記異なる重複DNA−フラグメントおよび前記直線化骨格2プロモーターベクターまたはpcDNA5/FRTベクターを一回の等温反応でGibson Assemblyによってあわせまとめる。すべての発現構築物は、それぞれ抗体分泌および精製を促進するために、N末端シグナルペプチドのコーディング配列および前記第一遺伝子カセットのC末端ヘキサヒスチジン(6×His)タグまたは前記第二遺伝子カセットのC末端FLAGタグを含むように設計された。全構築物の配列は、プライマー対遺伝子カセット1について5−AGAGCTCGTTTAGTGAACCG−3および5’−TCATGTCTGGATCCGGCCTTG−3’または遺伝子カセット2について5−GCCTGGAGACGCCATCC−3’および5’−GCAGAATTCCACCACACTGG−3’を使用するGATC(Konstanz、Germany)でのDNA配列決定によって確認した。
宿主細胞培養
Flp−lnCHO細胞(Life Technologies)、CHO−K1チャイニーズハムスター卵巣細胞の誘導体(ATCC、CCL−61)(Kao and Puck、1968)を、L−グルタミン、10%FCSおよび100μg/mLのZeocinを追加したハムのF−12 Nutrient Mix中で培養した。接着細胞を0.25%のトリプシン−EDTAで分離させ、Life Technologiesによって提供された標準的細胞培養プロトコルにしたがって継代培養した。
懸濁液中での成長に適合させるために、細胞を組織培養フラスコからはがし、無血清HyClone CDM4 CHO培地中に入れ、その後、振盪フラスコ中、37℃、5%COおよび120rpmでインキュベーションした。懸濁液適応Flp−lnCHO宿主細胞の前記培養のための前記標準培地は、L−グルタミン、HT Supplement、ペニシリン/ストレプトマイシンおよび100μg/mLのZeocinを追加したHyClone CDM4 CHOであった。懸濁液適合細胞を、10%DMSOを含む培地中で凍結保存し、MycoAlert Mycoplasma検出キット(Lonza)を使用したMycoplasmaについての試験で陰性を示した。
安定にトランスフェクトされた細胞プールの生成
分泌された単一遺伝子または二重遺伝子三重特異性抗体を安定して発現する組換えFlp−lnCHO細胞株を、懸濁液適合宿主細胞のトランスフェクションによって生成した。このために、ポリエチレンイミン(PEI)を使用する関心対象の前記タンパク質(pcDNA5/FRT)および前記Flpリコンビナーゼ(pOG44、Life Technologies)をコード化する発現プラスミド(2.5μg)との同時導入の一日前にZeocinを含まない標準培地中に細胞を入れた。簡単に言うと、ベクターDNAおよびトランスフェクション試薬を1:3(μg/μg)のDNA:PEI比にて合計100μlのOptiMEM I培地中で混合し、10分間インキュベートした後、1mLのCHO−S−SFMII培地(Life Technologies)中に懸濁させた2・10Flp−lnCHO細胞に添加した。24時間インキュベーション後、培養物をCHO−S−SFMII培地中に0.1・10生存細胞/mLの密度で希釈し、T75培養フラスコ中に播種した後、500μg/mLのHygromycin Bを添加することによって、安定にトランスフェクトされた細胞に関する選択を開始した。Flpリコンビナーゼは、部位特異的DNA組換えによる前記組込みFRT部位での前記Flp−lnCHO細胞のゲノム中への前記発現構築物の挿入を媒介する(O’Gorman et al 1991)。選択の間、生存細胞密度を1週間に2回測定し、細胞を遠心分離し、新鮮な選択培地中に0.1・10生存細胞/mLの最大密度で再懸濁させた。組換えタンパク質産物を安定して発現する細胞プールを選択の2〜3週間後に回収し、この時点で細胞を振盪フラスコ中の標準的培養培地に移した。分泌された組換えタンパク質の発現を、Criterion Stain−Free(Bio−Rad)技術を使用する細胞培養上清のタンパク質ゲル電気泳動によって確認した。安定な細胞プールを、50%ProFreeze(Lonza)および7.5%DMSOを含む培地中で凍結保存した。
流加CHO細胞懸濁培養における組換えタンパク質の産生
組換えタンパク質を、前記細胞培養上清中への分泌によって安定してトランスフェクトされたCHO細胞株の10日の流加培養で産生した。このために、三重特異性抗体を安定して発現する細胞プールを、気体透過性キャップを備えたポリカーボネート製三角フラスコ(Corning)中の標準的培養培地中6・10細胞/mLの出発密度で播種し、そして37℃および5%COにて140rpmで撹拌しながらインキュベートした。流加培養中、培地に40mL/LのActiCHO Feed A(GE Healthcare)および4mL/LのActiCHO Feed B(GE Healthcare)を第0日(開始日)に追加し、3、5、および7日に二倍量を追加した。細胞培養上清を典型的には>75%の培養生存率で10日後に回収した。サンプルを供給前に産生培養物から一日おきに集め、細胞密度および生存力を評価した。採取日に、細胞培養上清をさらに使用する前に、遠心分離およびMillipore Express PLUS Membrane Filter(Millipore)を使用する真空ろ過(0.22μm)によって清澄化した。
三重特異性Fv抗体の精製
三重特異性抗体を清澄化したCHO細胞培養上清から、IMACおよび分取SECを含む2ステップ手順で精製した。必要ならば、第三のクロマトグラフィーステップ(FLAGアフィニティークロマトグラフィー)をさらなるポリッシングのために適用した。IMACのために、前記清澄化上清をHisTrap Sepharoseカラムにかけた。Tris/NaCI緩衝液pH7.5で洗浄した後、それぞれ15mM、125mM、および500mMイミダゾールを使用する3段階勾配でタンパク質を溶出させた。フラクションの前記純度を、SE−HPLCおよびSDS−PAGEを用いて分析した。許容される純度を示すフラクションをプールし、Superdex 200 prep gradeカラムを用いる分取ゲルろ過に供した。FLAGアフィニティークロマトグラフィーは、数例ではさらなるポリッシングのためであった。したがって、前記タンパク質を前記FLAGアフィニティーカラムにかけ、PBSで洗浄し、グリシン/HCl緩衝液をpH3.5で使用して溶出させた。精製した三重特異性抗体を含む溶出液フラクションをプールし、10mM酢酸ナトリウムpH5.0に対して透析し、限外ろ過によって約1mg/mLの典型的な濃度まで濃縮した。前記最終サンプルの純度および均一性(約90%)を、還元および/または非還元条件下でのSDS−PAGEと、それに続いてHisタグならびにFLAGタグ特異的抗体を用いたイムノブロッティング、ならびに分析的SE−HPLCによって評価した。精製タンパク質をさらに使用するまでアリコートとして−80℃にて保存した。
実施例3に記載する三重特異性Fv抗体分子の生物物理学的データの例;aTriFlex_101(実施例3a))、aTriFlex_102(実施例3b))、aTriFlex_103(実施例3c))およびaTriFlex_104(実施例3d)を表1に示す。フラクションの前記SDS−PAGESを図11に示す:すべての三重特異性四価Fv抗体分子はドメイン順、例えばV−V−V−V−V−V(aTriFlex_101)またはV−V−V−V−V−V(aTriFlex_102)に関係なく、許容される力価で発現された。前記三重特異性四価Fv抗体分子の熱および保存安定性は非常に有効で同等である。
Figure 0006936497
実施例2
前記ダイアボディ単位の異なるドメイン順を有する三重特異性抗体分子の産生
図2による前記形式の四つの異なるFv抗体分子を実施例1で記載したように構築し、これらは前記ダイアボディ単位において前記二対の可変ドメインの異なるドメイン配置を有する(N→C末端)。前記ダイアボディ単位の前記可変ドメインを、下表では太字で示す。
Figure 0006936497
Figure 0006936497
Figure 0006936497
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前記Fv抗体分子は、CHO細胞において発現され、産生細胞培養上清のSDS−PAGE分析は、前記長いポリペプチド1と前記短いポリペプチド2とが変性条件下で、充分に発現され、独立したバンドとして泳動することを示す(図9a、9b、9c)。
実施例1で記載するような単一のIMACステップによる精製の後、aTriFlex_140について76%の純度が達成され(図10a)、そしてaTriFlex_142について78%の純度が達成された(図10c)。したがって、V−V/V−Vダイアボディ単位(aTriFlex_140)またはV−V/V−Vダイアボディ単位(aTriFlex_142)を有する多重特異性Fv抗体分子は有意な高い割合の正しく折りたたまれたFv抗体分子を示す。しかしながら、いくつかの重複する分子種が得られ、ヘテロダイマー抗体分子は、それらのダイアボディ単位内で交互のドメイン順V−V/V−VおよびV−V/V−V;をそれぞれ有するaTriFlex_138およびaTriFlex_139から分離可能ではなかった(図10b、10d)。したがって、前記ダイアボディ単位中の前記可変ドメインの前記V−V/V−V配向は前記二つの異なるポリペプチド1および2を互いに結合させ、そしてヘテロダイマー化させて四価三重特異性抗体分子とする。
実施例3
抗CD16A、抗CD19および抗CD30抗体可変ドメインを含む以下の多価抗体分子を産生した。
リンカー:
以下のペプチドリンカーを前記実施例で使用した:
scFv単位中のリンカー(4):V−Vについて(GS)、V−Vについて(GS)
ダイアボディ単位中のリンカー(3、3a):(GS)
scFv単位をダイアボディ単位と結合させるリンカー(5):(GS)
a)六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される、CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有する四価三重特異性Fv抗体分子(図2に示すaTriFlex_101)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、これによりポリペプチド1とポリペプチド2との正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
b)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される四価三重特異性Fv抗体(aTriFlex_102)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と、前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成される。
Figure 0006936497
c)六個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第二ポリペプチドから構成されるCD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有する四価三重特異性Fv抗体(aTriFlex_103)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対および前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対から形成される。
Figure 0006936497
d)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、そして六個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第二ポリペプチドから構成される四価三重特異性Fv抗体(aTriFlex_104)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成される。
Figure 0006936497
ポリペプチド1(六個の可変ドメイン)およびポリペプチド2(二個の可変ドメイン)のサイズが異なるにもかかわらず、前記抗体分子a)、b)、c)およびd)は満足に発現できる。精製された抗体分子a)〜d)の熱安定性ならびに保存安定性は非常に良好である。フローサイトメトリーにおいて、すべての構築物a)〜d)は一次NK細胞、Raji、Karpas−299およびMEC−1細胞株と結合する。
e)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、四個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および四個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される図3で示されるような四価三重特異性Fv抗体(TeTrisAb_1)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対によって形成され、その配向は前記第一および第二ポリペプチドの正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
f)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、八個の可変ドメインとC末端にHisタグを有する単一のポリペプチドから構成される、図1に示すような四価三重特異性Fv抗体(scTriFlex_2)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、同じポリペプチド中のV−Vドメインの並置第二対と会合したV−Vドメインの第一対によって形成される。前記V−V対は、前記リンカー(GS)によって前記V−V対と結合される。
Figure 0006936497
g)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される四価三重特異性Fv抗体分子(図2に示すとおり)。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、これによってポリペプチド1およびポリペプチド2の正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
h)六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および四個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される、CD30、CD19、EGFRvIIIおよびCD16Aに対する特異性を有する五価四重特異性Fv抗体分子(図6aに示す通り)。CD16Aに対する二つの抗原結合部位を有するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、これによってポリペプチド1とポリペプチド2との正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
i)十個の可変ドメインおよびC末端Hisタグを有する第一ポリペプチド;および二個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成されるCD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有する六価三重特異性四重特異性Fv抗体分子(図5に示すとおり)。CD16Aに対する二つの抗原結合部位を有する中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、これによってポリペプチド1およびポリペプチド2の正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
j)六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および六個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成されるCD30、CD19、EGFRvIIIおよびCD16Aに対する特異性を有する六価四重特異性Fv抗体分子(図7で示すとおり)。
Figure 0006936497
k)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および四個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される五価三重特異性Fv抗体分子(図6bに示すとおり)。CD16Aに対する二つの抗原結合部位を有する前記ダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、これによってポリペプチド1とポリペプチド2との正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
l)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、四個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および四個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される、図3に示すような四価三重特異性Fv抗体。中心に位置するダイマーダイアボディ単位は、前記第一ポリペプチド中のV−Vドメイン対と前記第二ポリペプチド中のV−Vドメイン対とによって形成され、この配向は、前記第一および第二ポリペプチドの正しいヘテロダイマー化を保証する。
Figure 0006936497
m)CD30、CD19、EGFRvIIIおよびCD16Aに対する特異性を有し、六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および六個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される、図8aに示すような六価四重特異性Fv抗体。前記第一および第二ポリペプチドの各々はC末端にscFv単位を含む。
Figure 0006936497
n)CD30、CD19、EGFRvIIIおよびCD16Aに対する特異性を有し、六個の可変ドメインとC末端Hisタグとを有する第一ポリペプチド;および六個の可変ドメインとC末端FLAGタグとを有する第二ポリペプチドから構成される、図8bに示すような六価四重特異性Fv抗体。前記第一および第二ポリペプチドの各々はN末端でscFv単位を含む。
Figure 0006936497
o)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、八個の可変ドメインとC末端にHisタグとを有する単一のポリペプチドから構成される、図1に示すような四価三重特異性Fv抗体。中心に位置する一本鎖ダイアボディ単位は、前記同じポリペプチド中でV−Vドメインの並置第二対と結合したV−Vドメインの第一対によって形成される。V−V対は、前記リンカー(GS)によってV−V対と結合される。
Figure 0006936497
p)CD30、CD19およびCD16Aに対する特異性を有し、十二個の可変ドメインとC末端でHisタグとを有する単一のポリペプチドから構成される、図4で示される六価四価四価三重特異性Fv抗体(hexavalenttetravalenttetravalent)。前記ポリペプチドは次々に連結した三つの一本鎖ダイアボディ単位を含む。
Figure 0006936497
実施例4
三重特異性抗体分子が介在する細胞結合および細胞毒性活性の評価
試験手順:
細胞および細胞培養物
CD19/CD30MEC−1(DSMZ、cat.:ACC497)、CD19/CD30Raji(DSMZ、cat.:ACC319)、およびCD19/CD30KARPAS−299(DSMZ、cat.:ACC31)細胞を、細胞株の供給業者によって推奨されるように、本明細書中で完全RPMI培地と称する、10%熱不活性化ウシ胎仔血清(FCS)(cat.:10270−106)、100U/mLペニシリンG、100μg/mLのストレプトマイシン(cat:1540−122)、および2mMのL−グルタミン(cat:25030−024;すべてInvitrogen、Karlsruhe、Germany)を追加したRPMI1640(cat.:21875−034)またはIMDM(cat.:12440−053)培地中で、標準的条件下で培養した。
PBMCを健常なボランティアのバフィーコート(German Red Cross、Mannheim、Germany)から密度勾配遠心分離によって単離した。前記バフィーコートサンプルを2〜3倍体積のPBS(Invitrogen、cat.:14190−169)で希釈し、Histopaque−1077(Stemcell Technologies、cat.:07861)のクッション上に積層し、800×gで25分間室温にて途切れることなく遠心分離した。前記界面に位置するPBMCを集め、PBSで3回洗浄した後、NK細胞の前記濃縮のために使用した。NK細胞を、前記PBMC集団から、無傷の(untouched)ヒトNK細胞の免疫磁気単離のためのEasySep(商標)Human NK Cell Enrichment Kit Stemcell Technologies、cat.:19055)および前記Big Easy EasySep(商標)Magnetを前記製造業者の指示にしたがって使用して濃縮した。
細胞結合アッセイおよびフローサイトメトリー分析
前記表示した細胞株のアリコートを、2%の熱不活性化FCS(Invitrogen、cat.:10270−106)、0.1%のアジ化ナトリウム(Roth、Karlsruhe、Germany、cat.:A1430.0100)を含むFACS緩衝液(PBS、Invitrogen、cat.:14190−169)中、Hisタグ抗体の連続的希釈物100μlとともに45分間氷上でインキュベートした。NK細胞の染色を、1mg/mLのポリクローナルヒト抗体(Gammanorm、Octapharma、Langenfeld、Germany、cat.:PZN−2451445)を追加したFACS緩衝液中で実施して、抗体のFc受容体に対する結合をブロックした。
FACS緩衝液で繰り返し洗浄した後、細胞に結合した抗体を10μg/mLの抗His mAb13/45/31−2(Dianova、Hamburg、Germany、cat.:DIA910−1MG)とそれに続いて15μg/mLのFITC結合ヤギ抗マウス抗体(Dianova、cat.:115−095−062)で検出した。前記細胞を次に再度洗浄し、死んだ細胞を除去するために2μg/mLのプロピジウムヨージド(PI)(Sigma、cat.:P4170)を含むFACS緩衝液0.2mL中に再懸濁させた。2〜5×10生細胞の蛍光を、MXPソフトウェアを使用するBeckman−Coulter FC500MPLフローサイトメーター(Beckman−Coulter、Krefeld、Germany)またはMillipore Guava EasyCyteフローサイトメーター(Merck Millipore、Schwalbach、Germany)を用いて測定した。細胞サンプルの平均蛍光強度を、CXPソフトウェア(Beckman−Coulter)またはIncyteソフトウェア(Merck Millipore、Schwalbach、Germany)を使用して算出した。二次および三次試薬単独で染色した前記細胞の蛍光強度値を差し引いた後、値を、GraphPad Prism(GraphPad Prism version 6.00 for Windows、GraphPad Software、La Jolla California USA)を使用する分析のために使用した。Kの計算のために、1サイト結合(双曲線)の式を使用した。
細胞毒性アッセイ
前記カルセイン放出細胞毒性アッセイのために、標的細胞を30分間、RPMI1640培地中、37℃にて10μMのカルセインAM(Invitrogen、cat.:C3100MP)で標識し、洗浄し、そして1×10細胞を、96ウェルマイクロプレートの各ウェル中で、エフェクター細胞とともに200μlの合計体積で、5:1のエフェクター対:標的(E:T)比にて、抗体濃度を増加させて蒔いた。37℃にて加湿5%CO雰囲気中で前記表示された時間インキュベーションした後、上清中に遊離されたカルセインの蛍光(F)を520nmにてプレートリーダー(Victor 3、Perkin Elmer、Turku Finland、cat.:1420−012)によって測定した。特異的細胞溶解を:[F(サンプル)−F(自発)]/[F(最高)−F(自発)]×100%として算出した。F(自発)は、エフェクター細胞および抗体に非存在下で標的細胞から遊離された蛍光を表し、そしてF(最高)は、1%のTriton×100(Roth、Karlsruhe、Germany、cat.:3051.2)の添加によって誘導された全細胞溶解後に遊離された蛍光を表す。回帰曲線を適合させてEC50を算出した(GraphPad Prism version 6.00 for Windows、GraphPad Software、La Jolla California USA)。
三重特異性抗体分子の活性
異なる配向で配列した同じ抗体可変ドメインを含む図2で示すような三重特異性抗体分子を表す、実施例3で記載する三重特異性抗体分子であるaTriFlex_101、aTriFlex_102、aTriFlex_103およびaTriFlex_104の結合(実施例3a)、3b)、3c)および3d)を参照のこと)を、シングルポジティブなCD19+/CD30−RajiおよびCD19−/CD30+KARPAS−299細胞上で、またダブルポジティブなCD19+/CD30+MEC−1細胞に対してフローサイトメトリーを使用して実証した。CD19の解離定数は6〜64nMの範囲であり、CD30については16〜45nMであった(図12)。ダブルポジティブなMEC−1細胞上で、9〜47nMの範囲内の解離定数が観察され、概して、シングルポジティブなRajiおよびKARPAS−299細胞についてそれぞれ得られた前記データを裏付けた。
細胞毒性アッセイにおいて、シングルポジティブなCD30+/CD19−Raji上で89〜580pMおよびCD19−/CD30+KARPAS−299細胞上で155〜952pMの範囲内のEC50値が観察された。ダブルポジティブなCD19+/CD30+MEC−1細胞上で、67〜235pMの範囲内のEC50値が観察され、活性の最高11倍の改善を示した(図13)。
全体的に、三重特異性抗体分子は、この実験で試験した前記細胞株上で類似した活性を示したが、他の抗原対については、前記細胞表面上の抗原密度および幾何学の前記影響は、前記構築物の前記活性に対してより強い影響を及ぼし、シングルポジティブな細胞と比較して、ダブルポジティブな細胞上で見かけの親和性のより顕著な増加に至った。

Claims (21)

  1. ポリペプチド中でペプチドリンカー又はペプチド結合によって次々に連結した可変ドメインを含む多価Fv抗原結合分子であって、
    二対の並置可変ドメインからなるダイアボディ単位を含み、ここで、一対の可変ドメインがV −V として配向され、他方の対の可変ドメインが−V として配向され、
    ここで、一対の並置可変ドメインが少なくとも六個の可変ドメインを含む第一ポリペプチド中に組み込まれ、前記第一ポリペプチドのこの一対の並置可変ドメインが、他方の対の並置ドメインからなる第二ポリペプチドと会合する、多価Fv抗原結合分子
  2. 前記第一ポリペプチドが六個の可変ドメインからなり、前記第一ポリペプチドと前記第二ポリペプチド中の可変ドメインが、以下から選択される配向でN末端からC末端に配置される、請求項1に記載の多価Fv抗原結合分子。
    (a)V −V −V −V −V −V (第一ポリペプチド)およびV −V (第二ポリペプチド)
    (b)V ―V ―V ―V ―V −V (第一ポリペプチド)およびV −V (第二ポリペプチド)
    (c)V −V −V −V ―V −V (第一ポリペプチド)およびV ―V (第二ポリペプチド)
    (d)V ―V −V −V ―V −V (第一ポリペプチド)およびV −V (第二ポリペプチド)、および、
    (e)V −V −V −V −V ―V (第一ポリペプチド)およびV −V (第二ポリペプチド)
  3. 前記Fv抗原結合分子が、三重特異性又は四重特異性である請求項1又は2に記載の多価Fv抗原結合分子
  4. 可変ドメインV−Vの対および可変ドメインV−Vの対中の二個の可変ドメインが12以下のアミノ酸残基から構成されるペプチドリンカーによって連結されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  5. 記ポリペプチドは、さらにTag配列を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  6. ポリペプチド中でペプチドリンカー又はペプチド結合によって次々に連結した可変ドメインを含む多価Fv抗原結合分子であって、
    二対の並置可変ドメインからなるダイアボディ単位を含み、ここで、一対の可変ドメインがV −V として配向され、他方の対の可変ドメインがV −V として配向され、
    ここで、前記ダイアボディ単位の一対の並置可変ドメインが少なくとも六個の可変ドメインを有するポリペプチド中に組み込まれ、前記ポリペプチドの他方の対の並置可変ドメインと会合する、多価Fv抗原結合分子
  7. 少なくとも六個の可変ドメインを有する前記ポリペプチドが、そのN末端でscFv単位と、そのC末端でscFv単位とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  8. 少なくとも六個の可変ドメインを有する前記ポリペプチドが、そのN末端で一本鎖ダイアボディ単位と、そのC末端で一本鎖ダイアボディ単位とを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  9. 前記Fv抗原結合分子が単一のポリペプチドから構成される、請求項6〜8のいずれか一項に記載の多価Fv抗原結合分子
  10. 前記Fv抗原結合分子が、10個の可変ドメインを含む第一ポリペプチドと、二個の可変ドメインを含む第二ポリペプチドとで構成され、前記第一ポリペプチドが、前記N末端で一本鎖ダイアボディ単位と前記C末端で一本鎖ダイアボディ単位とを含み、前記第二ポリペプチドが前記ダイアボディ単位に対する前記第一ポリペプチドと会合している、請求項に記載の多価Fv抗原結合分子
  11. 前記ポリペプチドが前記N末端から前記C末端へ次々に連結された六個の可変ドメインを有し、第一可変ドメインおよび第二可変ドメインは前記N末端でscFv単位を形成し、前記N末端の前記scFv単位は第三可変ドメインに対してC末端でペプチドリンカーによって連結され、前記第三可変ドメインは12以下のアミノ酸残基から構成されるペプチドリンカーによって第四可変ドメインに連結され、前記第四可変ドメインは前記C末端でscFv単位に対してC末端でペプチドリンカーによって連結され、前記scFv単位が第五および第六可変ドメインによって形成される、請求項1に記載の多価Fv抗原結合分子
  12. 前記ポリペプチドが前記N末端から前記C末端へ次々に連結された八個の可変ドメインを有し、第一可変ドメインおよび第二可変ドメインがN末端でscFv単位を形成し、前記N末端での前記scFv単位が第三可変ドメインに対してC末端でペプチドリンカーによって連結され、前記第三可変ドメインは12以下のアミノ酸残基からなるペプチドリンカーによって第四可変ドメインに連結され、前記第四可変ドメインが第五可変ドメインに対してC末端でペプチドリンカーによって連結され、前記第五可変ドメインが第六可変ドメインに対してC末端で12以下のアミノ酸残基から構成されるリンカーによって連結され、前記第六可変ドメインはC末端でscFv単位に対してC末端でペプチドリンカーによって連結され、前記scFv単位が第七および第八可変ドメインによって形成される、請求項に記載の多価Fv抗原結合分子
  13. 前記Fv抗原結合分子が免疫エフェクター細胞上に存在する抗原に対して特異性を有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  14. 前記Fv抗原結合分子が、同じ種類の免疫エフェクター細胞に対する特異性を有する二つの抗原結合部位を含む、請求項13に記載の多価Fv抗原結合分子
  15. 前記Fv抗原結合分子が三重特異性であり、免疫エフェクター細胞に二価的に結合する請求項1〜14のいずれか1項に記載のFv抗原結合分子。
  16. 前記ダイアボディ単位が前記免疫エフェクター細胞に対して特異的である請求項15に記載のFv抗原結合分子
  17. 前記抗原がCD3、CD16およびCD16Aから選択される、請求項13〜16のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子。
  18. 前記Fv抗原結合分子が腫瘍抗原に対する少なくとも一つの特異性を含む、請求項1〜17のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  19. 前記Fv抗原結合分子が二つの腫瘍抗原に対する特異性を含む、請求項18に記載の多価Fv抗原結合分子
  20. 前記Fv抗原結合分子がウイルス抗原に対する少なくとも一つの特異性を含む、請求項13〜19のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
  21. 薬剤として使用するための請求項1〜20のいずれか1項に記載の多価Fv抗原結合分子
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