JP7012052B2 - ヘテロ二量体タンパク質 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年1月14日に出願された国際特許出願PCT/US14/11549、2014年1月14日に出願された米国特許出願公開14/155,334、2014年3月11日に出願された14/205,248、及び2014年3月12日に出願された14/207,489の一部継続出願である。さらに、本出願は、2013年5月1日に出願された米国特許出願公開61/818,513、2013年5月1日に出願された61/818,344、2013年3月15日に出願された61/794,896、2013年5月1日に出願された61/818,401、2013年12月9日に出願された61/913,879、2013年12月9日に出願された61/913,832、2014年2月10日に出願された61/938,095、及び2013年12月9日に出願された61/913,870の優先権を主張し、それらすべては、特に、それらに開示された図面及び関連説明文、並びにアミノ酸変異に関して、その全体で参照により本明細書に明示的に援用される。
本発明は、2以上の抗原又はリガンドに結合することができる(例えば、多特異的結合が可能な)ヘテロ二量体タンパク質をもたらす新規構築物を目的としている。ヘテロ二量体タンパク質構築物は、抗体重鎖の2つのFcドメインが自己アセンブリを行う性質(例えば、2つの「モノマー」が「ダイマー」へとアセンブリする)に基づいている。ヘテロ二量体タンパク質は、以下に詳述される、各モノマーのアミノ酸配列を改変することにより作製される。ゆえに、本発明は概して、数種の方法で抗原を共捕捉することができる抗体を含有するヘテロ二量体タンパク質の作製を目的とするものであり、ヘテロ二量体の形成を促進する、及び/又は同種二量体よりもヘテロ二量体の精製を容易とするための、各鎖で異なる定常領域におけるアミノ酸変異に依っている。以下に詳述されるように、ヘテロ二量体タンパク質は、抗体変異体であってもよく、又はFc融合タンパク質に基づいてもよい。概して、ヘテロ二量体抗体に本発明の焦点があるが、当業者に明らかであり、以下に詳述されるように、本発明は、ヘテロ二量体タンパク質にも等しく適用される。
本用途をより完全に理解するために、いくつかの定義を以下に説明する。そのような定義は、文法的に均等であるものを含有することが意図される。
本発明は、多重特異性、特に二重特異性結合タンパク質、特に、多重特異性抗体の生成を目的とする。本発明は概して、ヘテロ二量体タンパク質を産生するための産生細胞中で自己アセンブリを行うことができる操作Fcドメイン又は変異Fcドメインの使用及びそのようなヘテロ二量体タンパク質を作製及び精製する方法である。
本発明は、多重特異性抗体(通常、治療用抗体)の生成に関する。以下に検討されるように、「抗体」という用語が通常用いられている。本発明に用途が見出される抗体は、本明細書に記述される多くの形式をとることができ、以下に記述される抗体並びに抗体誘導体、断片及び模倣物が挙げられる。概して、「抗体」という用語には、定常ドメイン(限定されないが、CH1、CH2、CH3及びCLが挙げられる)を少なくとも1つ含有する任意のポリペプチドが含まれる。
本発明の一部の実施態様において、1つのモノマーはFcドメインに連結されたscFvを含有する重鎖を含有し、及び他のモノマーは、Fcドメインに連結されたFabを含有する重鎖を含有し、例えば、「典型的な」重鎖及び軽鎖がある。本明細書において用いられる「Fab」又は「Fab領域」とは、VH、CH1、VL、及びCLイムノグロブリンドメインを含有するポリペプチドを意味する。Fabは、分離されたこの領域を指し、又は全長抗体、抗体断片もしくはFab融合タンパク質に関する文脈におけるこの領域を指す。本明細書において、「Fv」又は「Fv断片」又は「Fv領域」とは、1つの抗体のVL及びVHドメインを含有するポリペプチドを意味する。
一部の実施態様において、抗体は、異なる種由来の混合物であってもよい(例えば、キメラ抗体及び/又はヒト化抗体)。概して、「キメラ抗体」及び「ヒト化抗体」の両方は、2以上の種由来の領域を混合させた抗体を指す。例えば、「キメラ抗体」は伝統的に、マウス(又は一部の場合においてはラット)由来の可変領域(複数含む)と、ヒト由来の定常領域(複数含む)を含有する。「ヒト化抗体」とは通常、ヒト抗体に存在する配列と、可変ドメインのフレームワーク領域を交換した非ヒト抗体を指す。一般的に、ヒト化抗体において、CDRを除く全抗体は、ヒト由来のポリヌクレオチドによりコードされるか、又はそのCDRを除き、その抗体と同一である。CDRは、その一部又はすべてが非ヒト生物に起源を有する核酸によりコードされており、ヒト抗体可変領域のβシートフレームワークへと移植され、抗体を産生し、その特異性は、移植されたCDRにより決定される。そのような抗体の作製は、例えば、WO92/11018、Jones, 1986, Nature 321:522-525, Verhoeyen et al., 1988, Science 239:1534-1536(すべて、参照により全体で援用される)に記述されている。最初に移植された構築物において失われたアフィニティを復活させるために、対応するドナー残基に対する選択されたアクセプターのフレームワーク残基の「復帰突然変異(backmutation)」がしばしば必要とされる(US5530101;US5585089;US5693761;US5693762;US6180370;US5859205;US5821337;US6054297;US6407213、すべて、参照により全体で援用される)。またヒト化抗体は、好ましくは、イムノグロブリン定常領域(通常は、ヒトイムノグロブリンのもの)の一部を少なくとも含有し、及びそれにより、ヒトFc領域を通常は含有する。ヒト化抗体はまた、遺伝子操作された免疫システムを有するマウスを用いて作製されてもよい。Roque et al., 2004, Biotechnol. Prog. 20:639-654、参照により全体で援用される。ヒト化、及び非ヒト抗体に再形成するための様々な技術及び方法が当分野に公知である(Tsurushita & Vasquez, 2004, Humanization of Monoclonal Antibodies, Molecular Biology of B Cells, 533-545, Elsevier Science (USA)及びその中に引用される参照文献を参照のこと。すべて参照により全体で援用される)。ヒト化の方法としては、限定されないが、Jones et al., 1986, Nature 321:522-525; Riechmann et al.,1988; Nature 332:323-329; Verhoeyen et al., 1988, Science, 239:1534-1536; Queen et al., 1989, Proc Natl Acad Sci, USA 86:10029-33; He et al., 1998, J. Immunol. 160: 1029-1035; Carter et al., 1992, Proc Natl Acad Sci USA 89:4285-9, Presta et al., 1997, Cancer Res. 57(20):4593-9; Gorman et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88:4181-4185; O'Connor et al., 1998, Protein Eng 11:321-8に記述される方法が挙げられる(すべて参照により全体で援用される)。ヒト化、又は非ヒト抗体可変領域の免疫原性を減少させる他の方法としては、例えばRoguska et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:969-973(参照により全体で援用される)に記述される再現方法が挙げられる。1つの実施態様において、当分野で公知であるように、元の抗体は、アフィニティが成熟されている。構造を基にした方法を、ヒト化及びアフィニティ成熟のために用いてもよい(例えば、USSN 11/004,590に記述されている)。選択ベースの方法を用いて、抗体可変領域をヒト化及び/又はアフィニティ成熟してもよく、限定されないが、Wu et al., 1999, J. Mol. Biol. 294:151-162; Baca et al., 1997, J. Biol. Chem. 272(16):10678-10684; Rosok et al., 1996, J. Biol. Chem. 271(37): 22611-22618; Rader et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 8910-8915; Krauss et al., 2003, Protein Engineering 16(10):753-759(すべて参照により全体で援用される)に記述される方法がある。他のヒト化の方法は、CDRの部分のみを移植するものであり、限定されないが、USSN 09/810,510; Tan et al., 2002, J. Immunol. 169:1119-1125; De Pascalis et al., 2002, J. Immunol. 169:3076-3084に記述される方法(すべて参照により全体で援用される)が挙げられる。
したがって、本発明により、変異重鎖定常領域、及び特にFcドメインを第一のドメインとして含有するモノマーの使用に基づいたヘテロ二量体タンパク質が開示される。本明細書において、「モノマー」とは、ヘテロ二量体タンパク質の半分を意味する。従来的な抗体は、実際には四量体(2つの重鎖と2つの軽鎖)であることに注記されたい。本発明の文脈において、重鎖と軽鎖の1つの対(もし該当する場合、例えばもしモノマーがFabを含有する場合)は、「モノマー」とみなされる。同様に、scFvを含有する重鎖領域はモノマーとみなされる。Fv領域が1つの融合パートナー(例えば、重鎖及び軽鎖可変ドメイン)であり、及び抗体ではないタンパク質が他の融合パートナーである場合においては、それぞれの「半分」は、モノマーとみなされる。本質的に、定常領域のすべて(例えば、Ch1-ヒンジ-CH2-CH3)、Fc領域(CH2-CH3)又はただCH3ドメインのみであろうと、各モノマーはヘテロ二量体化操作を行うための十分な重鎖定常領域を含有している。
本発明により、ヘテロ二量体の形成及び/又は同種二量体からのヘテロ二量体の精製が可能となるヘテロ二量体化変異を利用した、様々な形式のヘテロ二量体抗体を含有するヘテロ二量体タンパク質が開示される。
一部の実施態様において、ヘテロ二量体の形成は、立体構造変異の追加により促進することができる。すなわち、各重鎖のアミノ酸を変えることにより、異なる重鎖が関連し、同じFcアミノ酸配列を有する同種二量体の形成よりも、ヘテロ二量体構造の形成のほうが多くなる可能性がある。適切な立体構造変異は図3並びに図12A、12B、12C、12D、12F及び12Gに示されている。
概して、当業者に認識されているように、pI変異には2つの一般的なカテゴリーが存在する:タンパク質のpIを増加させるもの(塩基性変化)、及びタンパク質のpIを増加させるもの(酸性変化)である。本明細書に開示されるように、これら変異のすべての組み合わせを行うことができる:1つのモノマーは野生型、又は野生型と有意に異なるpIを示さない変異であってもよく、及び他方は、より塩基性又はより酸性であってもよい。あるいは、各モノマーが変更され、1つのより塩基性に、及び1つがより酸性となる。
多くのpI変異を、図54及び55に示す。本明細書に概要され、図面に示されるように、これら変化は、IgG1と比較して示されているが、全てのアイソタイプ並びにアイソタイプハイブリッドもこのように改変することができる。
抗体をベースにしたヘテロ二量体の場合、例えば、モノマーの内の少なくとも1つが重鎖ドメインに加えて軽鎖を含有する場合、pI変異を当該軽鎖に行ってもよい。軽鎖のpIを低下させるためのアミノ酸置換としては、限定されないが、K126E、K126Q、K145E、K145Q、N152D、S156E、K169E、S202E、K207E、及び軽鎖のC末端へのペプチドDEDEの付加が挙げられる。定常λ軽鎖に基づいたこのカテゴリーにおける変化は、R108Q、Q124E、K126Q、N138D、K145T、及びQ199Eで1以上の置換を含有する。さらに、軽鎖のpIの増加が行われてもよい。
さらに、本発明の多くの実施態様は、1つのIgGアイソタイプから他のタイプへと、特定の位置でpIアミノ酸を「導入すること」に依っており、それにより、望ましくない免疫原性が変異体に導入される可能性が減少又は排除される。これらの多くを図10A及び10Bに示す。すなわち、IgG1は、様々な理由(高いエフェクター機能を含む)により、治療抗体として普遍的なアイソタイプである。しかしながら、IgG1の重鎖定常領域は、IgG2よりも高いpI(7.31に対して、8.10)を有している。特定の位置でIgG1主鎖にIgG2の残基を導入することにより、得られたモノマーのpIは低下し(又は増加し)、さらに、血清半減期が延長される。例えば、IgG1は、137位でグリシン(pI5.97)を有しており、IgG2は、グルタミン酸(pI3.22)を有している;グルタミン酸の導入により、結果として得られるタンパク質のpIは影響を受ける。以下に記述されるように、通常、変異抗体のpIに有意な影響を与えるためには、多くのアミノ酸置換が必要とされる。しかしながら、以下に検討されるように、IgG2分子に等しい変化をもたらすことにより、血清半減期を増加することができる。
各モノマーのpIは、変異重鎖定常ドメイン及び総モノマー(変異重鎖定常ドメイン及び融合パートナーを含む)のpIに依存しうる。ゆえに、一部の実施態様において、pIにおける変化は、図53のチャートを用いて、変異重鎖定常ドメインに基づいて算出される。本明細書に検討されるように、どのモノマーが操作されるべきかは、通常、Fvの本来のpI及びスキャホールド領域により決定される。あるいは、各モノマーのpIが比較されてもよい。
ヘテロ二量体抗体に加え、本発明により、変異Fc領域及び第一の融合パートナー及び第二の融合パートナーを含有する(また、変異Fc領域及び第二の融合パートナーを含有してもよい)第一のモノマーを含有するヘテロ二量体タンパク質が開示される。変異Fc領域は、本明細書にあるように抗体に対して操作され、ゆえに、異なっており、及び概して、第一の融合パートナー及び第二の融合パートナーも同様に異なっている。一部の例において、1つのモノマーが抗体ベースであり(例えば、標準的な重鎖及び軽鎖を含有するか、又はscFvを有するFcドメインを含有するかのいずれか)、他方がFc融合タンパク質である場合、得られたヘテロ二量体タンパク質は「融合体」と呼ばれる。
pI変異がモノマーのpIを減少させる場合、in vivoの血清滞留を改善するという利点が加わりうる。
当業者に認識されているように、列挙されるヘテロ二量体化変異のすべては、その「鎖状構造らしさ」又は「モノマー分離」が保持されている限り、任意選択的に、及び独立して、いずれかの方法で組み合わせることができる。さらに、これら変異のすべては、任意のヘテロ二量体形式へと組み合わせることができる。
本発明はさらに、本発明のヘテロ二量体タンパク質をコードする核酸組成物を開示する。当業者に認識されているように、核酸組成物は、ヘテロ二量体タンパク質の形式及びスキャホールドに依存する。ゆえに、例えば、当該形式が3つのアミノ酸配列を必要とする場合、例えば、三重F形式に対して(例えば、第一のアミノ酸モノマーがFcドメイン及びscFvを含有し、第二のアミノ酸モノマーが重鎖及び軽鎖を含有する)、3つの核酸配列を、発現のために1以上の発現ベクターに組み込んでもよい。同様に、一部の形式(例えば、図1Mに開示されるような二重scFv形式)では、2つの核酸のみが必要とされる(再度、それらは1又は2の発現ベクターへと挿入されることができる)。
本発明のヘテロ二量体タンパク質は、事実上、全ての抗原を標的としうる。「三重F」形式は、特に2(以上)の異なる抗原を標的とする場合に有益である。(本明細書に概要されるように、この標的化は、形式によって、一価性及び二価性の結合のいずれの組み合わせであってもよい)。ゆえに、本明細書において、イムノグロブリンは、好ましくは2つの標的抗原を共捕捉するが、一部の場合においては、3又は4の抗原が、一価性に捕捉されてもよい。各モノマーの特異性は、以下のリストから選択されてもよい。本明細書に開示される三重Fイムノグロブリンが、異なる抗原を標的化する場合に特に有益である一方、一部の場合においては、1つの抗原のみを標的とすることが有益である場合もある。すなわち、各モノマーが、同じ抗原に対する特異性を有してもよい。
SF13C(BAFF R)、TNFRSF14(HVEM ATAR、HveA、LIGHT R、TR2)、TNFRSF16(NGFR p75NTR)、TNFRSF17(BCMA)、TNFRSF18(GITR AITR)、TNFRSF19(TROY TAJ、TRADE)、TNFRSF19L(RELT)、TNFRSF1A(TNF RI CD120a、p55-60)、TNFRSF1B(TNF RII CD120b、p75-80)、TNFRSF26(TNFRH3)、TNFRSF3(LTbR TNF RIII、TNFC R)、TNFRSF4(OX40 ACT35、TXGP1 R)、TNFRSF5(CD40 p50)、TNFRSF6(Fas Apo-1、APT1、CD95)、TNFRSF6B(DcR3 M68、TR6)、TNFRSF7(CD27)、TNFRSF8(CD30)、TNFRSF9(4-1BB CD137、ILA)、TNFRSF21(DR6)、TNFRSF22(DcTRAIL R2 TNFRH2)、TNFRST23(DcTRAIL R1 TNFRH1)、TNFRSF25(DR3 Apo-3、LARD、TR-3、TRAMP、WSL-1)、TNFSF10(TRAIL Apo-2リガンド、TL2)、TNFSF11(TRANCE/RANKリガンド ODF、OPGリガンド)、TNFSF12(TWEAK Apo-3リガンド、DR3リガンド)、TNFSF13(APRIL TALL2)、TNFSF13B(BAFF BLYS、TALL1、THANK、TNFSF20)、TNFSF14(LIGHT HVEMリガンド、LTg)、TNFSF15(TL1A/VEGI)、TNFSF18(GITRリガンド AITRリガンド、TL6)、TNFSF1A(TNF-a コネクチン、DIF、TNFSF2)、TNFSF1B(TNF-b LTa、TNFSF1)、TNFSF3(LTb TNFC、p33)、TNFSF4(OX40リガンド gp34、TXGP1)、TNFSF5(CD40リガンド CD154、gp39、HIGM1、IMD3、TRAP)、TNFSF6(Fasリガンド Apo-1リガンド、APT1リガンド)、TNFSF7(CD27リガンド CD70)、TNFSF8(CD30リガンド CD153)、TNFSF9(4-1BBリガンド CD137リガンド)、TP-1、t-PA、Tpo、TRAIL、TRAIL R、TRAIL-R1、TRAIL-R2、TRANCE、transferring受容体、TRF、Trk、TROP-2、TSG、TSLP、腫瘍関連抗原CA 125、腫瘍関連抗原発現ルイスY関連糖質、TWEAK、TXB2、Ung、uPAR、uPAR-1、ウロキナーゼ、VCAM、VCAM-1、VECAD、VE-カドヘリン、VE-カドヘリン2、VEFGR-1(flt-1)、VEGF、VEGFR、VEGFR-3(flt-4)、VEGI、VIM、ウイルス性抗原、VLA、VLA-1、VLA-4、VNRインテグリン、von Willebrands因子、WIF-1、WNT1、WNT2、WNT2B/13、WNT3、WNT3A、WNT4、WNT5A、WNT5B、WNT6、WNT7A、WNT7B、WNT8A、WNT8B、WNT9A、WNT9A、WNT9B、WNT10A、WNT10B、WNT11、WNT16、XCL1、XCL2、XCR1、XCR1、XEDAR、XIAP、XPDが挙げられる)、並びにホルモン及び増殖因子に対する受容体、が挙げられる)の両方が挙げられる。本発明の二重特異性又は三重特異性抗体を形成するために、これら抗原に対する任意の組み合わせに対する抗体を作製することができる;すなわち、これら抗原の各々は、任意選択的に、及び独立して、本発明による多重特異性抗体から排除、又は含有されてもよい。
当業者に認識されているように、抗原結合ドメインには2つの基本的なタイプがあり、抗体の抗原結合ドメインと似たもの(例えば、6つのCDRのセットを含有する)、及びリガンド又は受容体であるもの(例えば、CDRを用いることなく標的に結合する)がある。
上述の修飾に加え、他の修飾を施してもよい。例えば、VHとVLドメインを連結するジスルフィド結合の組み込みにより分子を安定化させてもよい(Reiter et al., 1996, Nature Biotech. 14:1239-1245、参照により本明細書に全体で援用される)。さらに、以下に概要されるように、様々な共有結合修飾を抗体に施すことができる。
他のタイプの共有結合修飾は、グリコシル化における改変である。他の実施態様において、本明細書に開示される抗体は、1以上の操作された糖型を含有するよう修飾されてもよい。本明細書において、「操作された糖型」とは、抗体に共有結合された糖質組成物を意味し、ここで、前記糖質組成物は、元の抗体から化学的に異なっている。操作された糖型は、様々な目的に対し有用であり得、その目的としては、限定されないが、エフェクター機能の増強又は減少が挙げられる。操作された糖型のこのましい形態は、脱フコシル化であり、脱フコシル化は、ADCC機能の増加に相関していることが示されており、FcγRIIIa受容体に対するより強い結合を介すると推測されている。この文脈において、「脱フコシル化」とは、宿主細胞中で産生された抗体の大部分が、実質的にフコースを欠いていることを意味し、産生された抗体の90~95~98%が、抗体の糖質部分(通常、Fc領域のN297に付着している)の成分として、検知可能な量のフコースを有していない。既定の機能上、脱フコシル化された抗体は、通常、FcγRIIIaに対し、少なくとも50%かそれ以上のアフィニティを示す。
pIアミノ酸変異に加え、様々な理由のために行うことができる、多くの有用なFcアミノ酸修飾が存在する(限定されないが、1以上のFcγR受容体への結合の改変、FcRn受容体への結合の改変等)。
したがって、1以上のFcγR受容体に対する結合を改変するために行うことができる、有用なFc置換が数多く存在する。結合の増加、並びに結合の低下をもたらす置換が、有用でありうる。例えば、Fc□RIIIaに対する結合の増加は、通常、ADCCの増加(抗体依存性細胞介在性細胞毒性;細胞が介在する反応であり、FcγRを発現する非特異的細胞毒性細胞が、標的細胞上に結合された抗体を認識し、次いで、標的細胞の溶解をもたらす)をもたらす。同様に、FcγRIIb(阻害性受容体)に対する結合の低下は、一部の環境下において同様に有益でありうる。本発明における用途が見出されるアミノ酸置換としては、USSN11/124,620(特に、図41)、11/174,287、11/396,495、11/538,406(それらすべて、特に、その中に開示されている変異に対して、参照により明示的に全体で援用される)にリストアップされているものが挙げられる。用途が見出される特定の変異としては、限定されないが、236A、239D、239E、332E、332D、239D/332E、267D、267E、328F、267E/328F、236A/332E、239D/332E/330Y、239D、332E/330L、243A、243L、264A、264V及び299Tが挙げられる。
本発明は、任意選択的に、例えばさらなる抗原結合部位を追加する場合において、必要に応じてリンカーを備えるものであり、例えば図2に示されるものがあり、ここで、分子の「他の末端」は、追加の抗原結合成分を含有している。さらに、以下に概要されるように、リンカーは、任意選択的に、抗体薬剤結合物(ADC)システムにおいても用いられる。中心mAb-Fv構築物の成分の連結に用いられる場合、リンカーは通常、ペプチド結合により連結される2以上のアミノ酸残基を含有するポリペプチドであり、本発明の1以上の成分を連結するために用いられる。そのようなリンカーポリペプチドは当分野に公知である(例えば、Holliger, P., et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:6444-6448; Poljak, R. J., et al. (1994) Structure 2:1121-1123を参照のこと)。様々なリンカーが、本明細書の一部の実施態様における用途が見出される。当業者に認識されているように、本発明において、少なくとも3つの異なるリンカーのタイプが存在する。
一部の実施態様において、本発明の多重特異性抗体は、薬剤と結合され、抗体-薬剤結合物(ADC)を形成する。概して、ADCは、癌応用に用いられており、抗体-薬剤結合物を、細胞毒性剤又は細胞増殖抑制剤の局所送達のために用いることにより、薬剤部分を腫瘍へ標的化送達することが可能になり、それによって、毒性は低く、高い有効性等が得られる。この技術の概要は、Ducry et al., Bioconjugate Chem., 21:5-13 (2010), Carter et al., Cancer J. 14(3):154 (2008)及びCurrent Opin. Chem. Biol. 13:235-244 (2009)に開示されている(それらすべて、本明細書に参照によりその全体で援用される)。
マイタンシノイド薬剤部分としての使用に適したマイタンシン化合物は、当分野に公知であり、公知の方法に従い、天然物質から単離することができ、遺伝子操作技術を用いて製造することができ(Yu et al (2002) PNAS 99:7968-7973を参照のこと)、又はマイタンシノール及びマイタンシノールアナログは、公知の方法に従い合成的に調製することができる。以下に記述されるように、薬剤は、例えばチオール又はアミン基等の、抗体の結合に対し機能的に活性な基を組み込むことにより、修飾されてもよい。
一部の実施態様において、ADCは、ドラスタチン又はドラスタチンペプチドアナログ及び誘導体、オーリスタチン(米国特許第5,635,483号;第5,780,588号)に結合された多重特異性抗体を含有する。ドラスタチン及びオーリスタチンは、微小管の動態、GTP加水分解、並びに核及び細胞の分裂に干渉することが示されており(Woyke et al (2001) Antimicrob. Agents and Chemother. 45(12):3580-3584)、抗癌活性(米国特許第5,663,149号)及び抗真菌活性(Pettit et al (1998) Antimicrob. Agents Chemother. 42:2961-2965)を有している。ドラスタチン又はオーリスタチン薬剤部分は、ペプチド薬剤部分のN(アミノ)末端又はC(カルボキシル)末端を介して抗体に付加されていてもよい(WO 02/088172)。
他の実施態様において、ADCは、1以上のカリケアミシン分子に結合された本発明の抗体を含有する。例えば、Mylotargは、最初に市販されたADC薬物であり、カリケアミシンγ1をペイロードとして使用している(米国特許第4,970,198号を参照のこと。その全体で参照により援用される)。さらなるカリケアミシン誘導体は、米国特許第5,264,586号、第5,384,412号、第5,550,246号、第5,739,116号、第5,773,001号、第5,767,285号、及び第5,877,296号に開示されている(すべて、参照により明示的に援用される)。抗生物質のカリケアミシンファミリーは、ピコモル以下の濃度で二本鎖DNAの破壊をもたらすことができる。カリケアミシンファミリー結合物の調製については、米国特許第5,712,374号、第5,714,586号、第5,739,116号、第5,767,285号、第5,770,701号、第5,770,710号、第5,773,001号、第5,877,296号を参照のこと(すべて、American Cyanamid Company)。用いることができるカリケアミシンの構造アナログとしては、限定されないが、γ1I、α2I、α2I、N-アセチル-γ1I、PSAG及びθI1が挙げられる(Hinman et al., Cancer Research 53:3336-3342 (1993), Lode et al., Cancer Research 58:2925-2928 (1998)、及び前述のAmerican Cyanamidに対する米国特許)。抗体が結合することができる他の抗腫瘍薬剤は、抗葉酸剤のQFAである。カリケアミシン及びQFAの両方とも、細胞内に作用部位を有し、細胞膜を容易に透過しない。それゆえ、これらの剤を、抗体介在性の内在化により細胞内に取り込ませることにより、細胞毒性効果を大幅に増強させることができる。
CC-1065(4,169,888を参照のこと。参照により援用される)及びズオカルミシンは、ADCに用いられる抗腫瘍抗生物質のファミリーの一つである。これら構成物質は、副溝のアデニンのN3で、配列選択的にDNAをアルキル化することにより作用すると考えられており、アポトーシスをもたらすカスケード事象を開始させる。
本発明の抗体に結合することができる他の抗腫瘍剤としては、BCNU、ストレプトゾイシン、ビンクリスチン、及び5-フルオロウラシル、集合的にLL-E33288複合体(米国特許第5,053,394号、第5,770,710号に記述される)として知られる剤のファミリー、並びにエスペラミシン(米国特許第5,877,296号)が挙げられる。
典型的には、抗体-薬剤結合物は、薬剤ユニットと抗体ユニットの間にリンカーユニットを含有する。一部の実施態様において、リンカーは、細胞内又は細胞外の条件下で開裂可能であり、リンカーの開裂により、適切な環境下で抗体から薬剤ユニットが放出される。例えば、あるプロテアーゼを分泌する固形腫瘍を、開裂可能なリンカーの標的とし、他の実施態様においては、細胞内プロテアーゼが用いられる。さらに他の実施態様において、リンカーユニットは開裂可能ではなく、例えばリソソームにおける抗体の分解により、薬剤が放出される。
薬剤量は、pにより表され、及び分子中の抗体当たりの薬剤部分の平均数である。薬剤量(p)は、抗体当たり、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20以上の部分であってもよいが、しばしば、平均数は、分数又は小数である。一般的に、1~4の薬剤量が多くの場合有用であり、及び1~2もまた有用である。本発明のADCは、1~20の薬剤部分の範囲で結合された抗体のコレクションを含有する。結合反応から調製されたADCの抗体当たりの薬剤部分の平均数は、例えば質量分析及びELISAアッセイ等の標準的な手段により解析されてもよい。
薬剤又は抗体-薬剤結合物が細胞増殖抑制効果及び/又は細胞毒性効果を細胞に対し発揮しているかどうかを測定する方法は公知である。一般的に、抗体薬剤結合物の細胞毒性活性又は細胞増殖抑制活性は、以下により測定することができる:抗体薬剤結合物の標的タンパク質を発現する哺乳類細胞を、細胞培養培地中に曝すこと;約6時間~約5日間、細胞を培養すること;及び細胞の活性を測定すること。細胞ベースのin vitroアッセイを用いて、活性(増殖)、細胞毒性及び抗体薬剤結合物によるアポトーシスの誘導(カスパーゼ活性化)を測定することができる。
本発明に従い用いられる抗体の製剤は、所望の程度の純度を有する抗体と、任意の薬学的に受容可能な担体、賦形剤又は安定化剤(Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed. [1980])を混合することにより、凍結乾燥製剤又は水性溶液の形態で、保管のために調製される。受容可能な探知、賦形剤又は安定化剤は、用いられる投与量及び濃度で、受け手に対し非毒性であり、例えばリン酸、クエン酸及び他の有機酸等の緩衝剤;抗酸化剤(アスコルビン酸及びメチオニンが挙げられる);保存剤(例えば、オクタデシルジメチルベンジル塩化アンモニウム;塩化ヘキサメトニウム;塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム;フェノール、ブチル、もしくはベンジルアルコール;アルキルパラベン(例えば、メチルパラベン又はプロピルパラベン);カテコール;レゾルシン;シクロヘキサノール;3-ペンタノール;及びm-クレゾール等);低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;例えば血清アルブミン、ゼラチン、又はイムノグロブリン等のタンパク質;例えばポリビニルピロリドン等の親水性ポリマー;例えばグリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン又はリシン等のアミノ酸;単糖、二糖及び他の糖質(グルコース、マンノース又はデキストリンが挙げられる);例えばEDTA等のキレート剤;例えばスクロース、マンニトール、トレハロース又はソルビトール等の糖類;塩形成カウンターイオン(例えばナトリウム);金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体);及び/又は非イオン性界面活性剤(例えば、TWEEN(登録商標)、PLURONICS(登録商標)又はポリエチレングリコール(PEG))、が挙げられる。
本発明の抗体及び化学療法剤は、例えばボーラス投与として、又はある期間にわたる持続注入による静脈内投与、筋肉内投与、腹腔内投与、脳脊髄内投与、皮下投与、動脈内投与、滑液嚢内投与、くも膜下投与、口腔投与、局所投与又は吸入経路等の公知方法に従い、対象投与される。抗体の静脈内投与又は皮下投与が好ましい。
本発明の方法において、治療を用いて、疾患又は状態に関し、治療に対する好反応を得る。「治療に対する好反応」とは、疾患もしくは状態における改善、及び/又は疾患もしくは状態と関連した症状における改善が意図される。例えば、治療に対する好反応とは、以下の疾患における改善のうちの1以上を指す:(1)腫瘍細胞の数の減少;(2)腫瘍細胞死の増加;(3)腫瘍細胞生存の阻害;(5)腫瘍増殖の阻害(すなわち、ある程度までの減速、好ましくは停止);(6)患者の生存率の増加;及び(7)疾患又は状態に関連した症状の1つ以上からの何らかの緩和。
抗体定常鎖を、定常ドメインにおいて置換を操作することにより、低いpIを有するよう改変した。pIの低下は、塩基性アミノ酸(K又はR)を酸性アミノ酸(D又はE)へと置換することにより操作することができ、それにより、最も大きくpIが変化する。塩基性アミノ酸を中性アミノ酸へと変異させる、及び中性アミノ酸を酸性アミノ酸へと変異させることによっても、pIの低下がもたらされる。アミノ酸pK値のリストは、Bjellqvist et al., 1994, Electrophoresis 15:529-539の表1にある。
タンパク質又は抗体のpIの低下は、様々な方法を用いて行うことができる。最も基本的なレベルでは、高いpKaを有する残基(リシン、アルギニン、及びある程度はヒスチジン)を、中性又は負の残基で置き換える、及び/又は中性の残基を低いpKaの残基(アスパラギン及びグルタミン酸)で置き換える。具体的な置換は、様々な因子(構造中の位置、機能における役割、及び免疫原性を含む)に依存する。
CK及びCλ間の相同性は、IgGサブクラス間のようには高くないが、存在する配列相同性及び構造的相同性を用いて、アイソタイプ低pI軽鎖定常領域を作製するために、置換を誘導した。図56において、高pI(K、R及びH)又は低pI(D及びE)に貢献する残基を有する位置が太字で強調されている。グレーは、等電点を低下させるための、好ましくはアスパラギン酸又はグルタミン酸で置換されうるリシン、アルギニン及びヒスチジンを示す。これら変異は、単独又は任意の組み合わせで、独立して、及び任意選択的に、少なくとも1つの軽鎖を有するスキャホールドの他の全ての重鎖変異と組み合わされることができる。
分析及び精製を容易にするために、抗体等電点を改変する置換が、抗体変異体の1以上の鎖へと導入されてもよい。例えば、US2011/0054151A1に開示されているようなヘテロ二量体抗体は、1つの鎖の等電点を改変することにより精製することができ、それにより、発現及びプロテインA精製後に存在する多様な種を、電荷の差に基づいた、タンパク質分離法(例えば、イオン交換クロマトグラフィー)による精製することができる。
抗体定常鎖のpIを、定常ドメインの置換を行うことにより改変した。低pIは、pIを最も大きく低下させる、塩基性アミノ酸(K又はR)の酸性アミノ酸(D又はE)への置換を行うことにより操作された。塩基性アミノ酸の、中性アミノ酸への変異、及び中性アミノ酸の酸性アミノ酸への変異もまた、pIの低下をもたらす。逆に、pIの増加は、最も大きなpIの増加をもたらす、酸性アミノ酸(D又はE)の塩基性アミノ酸(K又はR)への置換を行うことにより操作することができる。酸性アミノ酸の、中性アミノ酸への変異、及び中性アミノ酸の塩基性アミノ酸への変異もまた、pIの増加をもたらす。アミノ酸のpK値のリストは、Bjellqvist et al., 1994, Electrophoresis 15:529-539の表1に見出される。
ここで、qタンパク質(pH)は、所与のpHでのタンパク質の正味電荷であり、タンパク質中に存在するアミノ酸i(又はN末端もしくはC末端)の数であり、及びアミノ酸i(又はN末端もしくはC末端)のpKである。
変異体は、最初にプロテインAにより精製され、次いで、50mM MES(pH6.0)中で、GE Healthcare HiTrap SP HPカチオン交換カラムにロードされ、NaCl勾配を用いて溶出された。溶出の後、各ピーク由来の分画を、分析のために、Lonza IsoGel IEFプレート(pH範囲は7-11)にロードした。中間のpIヘテロ二量体の分離は、各ケースにおいて行われ、ヘテロ二量体が、同種二量体よりも大きなpIの差を有している場合に、分離はより良いものとなった。
示差走査蛍光光度法(DSF)を用いて、等配電子pI置換を含有する抗体の安定性を評価した。DSF実験は、Bio-Rad CFX Connect Real-Time PCR Detection Systemを用いて行われた。タンパク質は、SYPRO Orange蛍光色素を混合され、PBS中で0.25~0.50mg/mLで溶出された。SYPRO Orangeの最終濃度は10Xであった。最初の10分のインキュベーション期間の後(25℃)、タンパク質は25℃から95℃に加熱された(1℃/分の加熱速度)。蛍光測定は、30秒ごとに行われた。融点は、機器のソフトウェアを用いて算出された。結果は図110に示す。結果から、等配電子(+)pI変異は安定性が低いことが示唆された。それゆえ、われわれは、高pI側に対し、置換数を減少させるための変異体を作製したが、結果は、E269Qのみが安定性に小さな効果があったのみであり、E272Q及びE283Qは、安定性に対し負の影響が大きかった。
我々は従前に、アイソタイプ及び等配電子の電荷置換の両方を用いて、pIを増加又は低下させるために、ヘテロ二量体抗体の抗体定常領域を操作した。これらの方法により、ヘテロ二量体種のIEX精製を効果的に行うことができるが、自然にはない置換導入のために、抗体の安定性及び免疫原性に影響を与える可能性がある。ヘテロ二量体二重特異性抗体を含有するscFvに対しては(図87に例を示す)、荷電置換を他の領域(scFv構築物のVH及びVLを連結するscFvリンカー)に導入する。最も普遍的に用いられるリンカーは、(GGGGS)3又は(GGGGS)4であり、ダイアボディ形成を伴わずに、安定したscFvの形成が可能になるほど可塑性があることが示されている。これらの配列はすでに自然には無いものであり、免疫原性の可能性があるエピトープに対し特異性のある配列をほとんど含有しない。それゆえ、われわれは、scFvリンカーに荷電置換を導入することにより、scFvを含有するヘテロ二量体二重特異性種のIEX精製が可能になると考えた。様々な正荷電scFvリンカー及び負荷電scFvリンカーを設計し、それらを図85に示す。全てのリンカーは新規の構築物である(Whitlow et al., (Whitlow M, Protein Eng. 1993 (8), 989-995.)により報告された「Whitlow」リンカーを除く)。6paxA_1(+A)及び3hsc_2(-A)として設計されたリンカーは、PDBファイルから得られたヒトタンパク質中の非構造領域のデータベースから取得し、及びこれらリンカーは、(GGGGS)3とおよそ同じ長さであり、及び正荷電又は負荷電を含有している。他のリンカーは、Lys又はGluの反復残基、並びに、正荷電リンカーにおけるタンパク質分解の機会を低下させるために設計されたLys-Proモチーフの導入に基づいている。
正荷電リンカー又は負荷電リンカーをそれぞれ含有する抗CD3scFv及び抗CD19scFvを、SECの特性並びに、DSFを用いた安定性について評価した。示差走査蛍光光度法(DSF)を用いて、荷電リンカーを含有するscFvの安定性を評価した。DSF実験は、Bio-Rad CFX Connect Real-Time PCR Detection Systemを用いて行われた。タンパク質は、SYPRO Orange蛍光色素と混合され、0.25又は0.50mg/mLまでPBSで希釈された。SYPRO Orangeの最終濃度は10Xであった。25℃で最初に10分間インキュベートした後、タンパク質を、1℃/分の加熱速度で25℃から95℃まで加熱した。蛍光測定は30秒ごとに行った。融点は、機器のソフトウェアを用いて算出した。scFvに対する値は、図86に示す。荷電リンカーは、そのTm値から示されるように、scFv全体の安定性に対しわずかな影響しか与えなかった。精製scFvから得たSECクロマトグラムは図4に示す。高荷電リンカーは、より長い溶出時間を有し、顕著なピーク尾部からは、過剰な電荷によってscFvが予想よりも長くSEC樹脂に張り付いたことが示された。正荷電抗CD3scFvのCD4+T細胞への結合に対する結合の結果(図88)から、非常に高荷電の(GKGKS)4 scFv(弱い結合を示した)以外のほとんどのscFvの結合は類似していたことが示された。PBMC中のCD20+細胞に対しゲーティングを行った際、予想外の結合は検出されなかった。しかしながら、SP34細胞を用いて予測外結合を検証した際、高濃度の最も高い荷電リンカーにおいて、若干の予測外結合が認められた(図89)。
Claims (11)
- 抗CD3単鎖可変断片(scFv)を備える組成物であって、
前記抗CD3単鎖scFvが、配列番号398からなる可変軽鎖ドメインにscFvリンカーによって結合された配列番号397からなる可変重鎖ドメインを備え、
前記scFvリンカーが、GKPGSGKPGSGKPGSGKPGSである、
組成物。 - 請求項1に記載の抗CD3scFvをコードする核酸を備える、核酸組成物。
- 請求項2に記載の核酸を備える発現ベクター。
- 請求項3に記載の発現ベクターを備える宿主細胞。
- 抗CD3scFvが発現する条件下で請求項4に記載の宿主細胞を培養することと、
前記抗CD3scFvを回収することと、
を含む、抗CD3scFvの製造方法。 - a)第一のモノマーと、
b)第二のモノマーと、
c)第一の軽鎖と、
を備えるヘテロ二量体抗体であって、
前記a)第一のモノマーが、
i)第一のFcドメインと、
ii)配列番号398からなる第一の可変軽鎖ドメインにscFvリンカーによって結合された配列番号397からなる第一の可変重鎖ドメインを備える抗CD3scFvであって、前記scFvリンカーが、GKPGSGKPGSGKPGSGKPGSである、抗CD3scFvと、
を備え、
前記b)第二のモノマーが、
i)第二のFcドメインと、
ii)第二の可変重鎖ドメインと、
を備え、
前記c)第一の軽鎖が、第二の可変軽鎖ドメインを備え、
前記第一及び第二のFcドメインが異なる、
ヘテロ二量体抗体。 - a)請求項6に記載の第一のモノマーをコードする第一の核酸と、
b)請求項6に記載の第二のモノマーをコードする第二の核酸と、
c)請求項6に記載の軽鎖をコードする第三の核酸と、
を備える、核酸組成物。 - a)前記第一の核酸を備える第一の発現ベクターと、
b)前記第二の核酸を備える第二の発現ベクターと、
c)前記第三の核酸を備える第三の発現ベクターと、
を備える、請求項7に記載の核酸組成物。 - 請求項8に記載の核酸組成物を備える宿主細胞。
- 前記ヘテロ二量体抗体が発現する条件下で請求項9に記載の宿主細胞を培養することと、
前記ヘテロ二量体抗体を回収することと、
を含むヘテロ二量体抗体の製造方法。 - 治療における使用のための請求項6に記載のヘテロ二量体抗体。
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