JP7021955B2 - Her2及び血液脳関門受容体に特異的な三重特異性抗体及び使用方法 - Google Patents

Her2及び血液脳関門受容体に特異的な三重特異性抗体及び使用方法 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体、それらの産生方法、前記抗体を含有する薬学的組成物、及びその使用に関する。
腫瘍関連抗原に特異的な抗体は、健常な細胞及び組織を損傷させずに残しつつ、腫瘍細胞の選択的破壊を媒介するため、がん治療における有用なアプローチである。抗体などの大きな分子による中枢神経系(CNS)に影響を及ぼすがんの治療は、大部分が不透過性の血液脳関門(BBB)によって脳の浸透が著しく制限されるため、依然として困難である。過去の研究は、血流中を循環するIgGの非常に小さな割合(約0.1%)がBBBを通過してCNSに入ることを示しており(Felgenhauer, Klin. Wschr. 52: 1158-1164 (1974)、ここでは抗体のCNS濃度は強い作用を可能にするには不十分である可能性がある。この障害を克服するための多くの戦略の中には、脳毛細血管内皮において発現される内因性受容体のトランスサイトーシス輸送経路を利用することである。モノクローナル抗体のような組換えタンパク質は、大分子の脳への受容体媒介送達を可能にするために、これらの受容体に対して設計されている。しかしながら、血液への逆方向トランスサイトーシスを最小限に抑えつつ脳への取り込みを最大にする戦略、及び治療薬投薬後の蓄積の程度は未だ解明されていない。更に、BBBを通過する抗体が薬力学的に機能的であるか否かは不明である。
受容体チロシンキナーゼのErbBファミリーのメンバーは、細胞増殖、分化、及び生存の重要なメディエーターである。受容体ファミリーは、上皮増殖因子受容体(EGFR又はErbB1)、HER2(ErbB2又はpl85”e”)、HER3(ErbB3)、及びHER4(ErbB4又はtyro2)を含む4つの異なるメンバーを含む。HER2は、膜貫通型表面結合受容体チロシンキナーゼであり、通常、細胞増殖及び分化をもたらすシグナル伝達経路に関与する。HER2は、乳がん患者の約4分の1で過剰発現していることが判明したため、乳がんの治療のための有望な標的である(Bange et al, 2001, Nature Medicine 7:548)。
マウスモノクローナル抗体4D5は、HER2を過剰発現するがん細胞においてHER2を特異的に標的とし、一方生理学的レベルのHER2を発現する細胞には影響を及ぼさない。ヒト化(4D5)モノクローナル抗体(hu4D5)は、ハーセプチン(登録商標)(トラスツズマブ、rhuMAb HER2、米国特許第5821337号)として商業的に知られており、1998年後半にFDAの販売承認を得た。
ハーセプチンは、HER2陽性乳がんの治療のために開発された最初のモノクローナル抗体であり、HER2陰性乳がんを有する患者と同じように患者の生存期間を増加させる。ハーセプチン治療の前に、HER2陽性乳がんと診断された患者では、HER2陰性疾患を有する患者と比較して、より短い生存転帰が予想された。CLEOPATRA試験では、ハーセプチンと化学療法とを組み合わせたパージェタ(PERJETA)は、この攻撃性疾患を有する患者においてハーセプチンよりも更に長い生存期間を示している。
ペルツズマブ(PERJETATM、rhuMab 2C4、米国特許第7862817号)は、ヒト化モノクローナル抗体であり、これは腫瘍増殖及び生存において役割を果たすと考えられるプロセスである、HER2受容体が細胞の表面上の他のHER受容体(EGFR/HER1、HER3、及びHER4)と対形成(二量体化)するのを特異的に防止するように設計されている。パージェタ、ハーセプチン、及び化学療法の組み合わせは、HERシグナル伝達経路のより包括的な遮断を提供すると考えられている。パージェタは、HER2陽性の転移性又は局所再発性の切除不能乳がんを有する成人患者においてハーセプチン(トラスツズマブ)及びドセタキセルと組み合わせて承認され、2013年9月に術前乳がん治療のためのFDA承認を取得した。ペルツズマブは、二量体化に必須のHER2のドメインIIに結合するが、トラスツズマブはHER2の細胞外ドメインIVに結合する。
Li et al (Cancer Research. 2013) は、トラスツズマブ耐性を克服するErbB2に対する二重特異性二価抗体を記載している。そこに記載されている二重特異性二価抗体は、天然のトラスツズマブ及びペルツズマブの配列に基づいている。
中枢神経系(CNS)転移は、HER2陽性転移性乳がん(MBC)の患者の半数にまで観察され、改善された全身治療により生存期間が延長されるため、発生率が上昇し続ける可能性がある。がん細胞の増殖を停止させるためにHER2を特異的にブロックする薬物は、HER2標的療法と呼ばれている。これらの薬物の例には、トラスツズマブ(ハーセプチン)、ラパチニブ(Tykerb)、ペルツズマブ(Perjeta)、及び一般にT-DM1と呼ばれるトラスツズマブエムタンシン(Kadcyla)が含まれる。これらの薬物の幾つかは、化学療法と併用することができる。残念なことに、これらの薬物は通常、身体の残りの部分に到達することができるようには容易に脳に到達することができず、ラパチニブは例外である可能性がある。従って、がんが脳に広がると、それは通常、手術及び/又は放射線療法で治療される。放射線療法に基づくアプローチは効果的であるが、潜在的な短期及び長期の毒性があり、患者はしばしば悪化する。既存の全身療法に対するCNSの応答は一般的に貧弱であり、HER2陽性MBCにおけるCNS転移のために承認された治療はなく、大きな満たされていない要求が存在する。
驚くべきことに、本出願の発明者らは、天然型のトラスツズマブ及びPertuzumabの配列を最適化し、これらの最適化された変異体を血液脳関門受容体(BBBR)を標的とする第3のバインダーと組み合わせることにより、単一特異性抗体rhuMab 2C4とhu 4D5の組み合わせと比較して改善された特性を有する機能分子が得られることを見出した。従って、新しい三重特異的フォーマットは、当該技術分野で周知の二重特異性HER2抗体の優れた特徴と、古典的な単一特異性HER2抗体及び特異的CNS標的化の利点とを組み合わせる:本発明の新規三重特異性抗体は、2つの異なるHER2エピトープに対して一価であり、二価親抗体と同じアビディティー効果をもたらし、BBBR結合部分を介してCNSを特異的に標的とする。対照的に、4価抗体は細胞上のHER2に対するそれらのアビディティーが異なる場合がある。新規三重特異性HER2抗体のアビディティー効果は、HER2及び/又はADCCの阻害が所望され得ない正常組織又は心臓組織などの低いHER2発現を伴う細胞型に対して優れた安全性ウインドウをもたらし得る。
本発明の一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体が提供され、Fab断片の1つがクロスオーバーFab断片によって置換されたIgG分子を含む。クロスオーバーFab断片は、重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換されるFab断片である。クロスオーバーFab断片を含む二重特異性抗体フォーマットは、例えば、国際公開第2009080252号、国際公開第2009080253号、国際公開第2009080251号、国際公開第2009080254号、国際公開第2010/136172号、国際公開第2010/145792号及び国際公開第2013/026831号に記載されている。天然型トラスツズマブ配列は、自発的化学修飾に対する抗体CDRの安定性を改善するために、それらのCDRにおいて最適化されており、得られた配列は誤った対合を避けるためにフレームワークに移植され、HER2に特異的に結合する非常に強力な三重特異性抗体を生じ;最終的にそれらは従来の親Her2抗体に匹敵する高収率で、かつごく低割合の副生成物で生産することができる。ペルツズマブ及びトラスツズマブの両方が同等のフレームワーク領域に基づくという事実に起因する軽鎖の鎖誤対合は、完全に新規な抗体フレームワークにCDRを移植することによって克服されている。
本発明の別の態様では、HER2の2つの結合部分が、親トラスツズマブ軽鎖及びペルツズマブ軽鎖のコンセンサスに基づいて同一の軽鎖を含み、かつ対応するペルツズマブ重鎖が再構築されている、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体が提供される。このいわゆる「共通軽鎖」の原理の使用、すなわち1つの軽鎖を共有するが別個の特異性を有する2つのバインダーを組み合わせることは、軽鎖の誤対合を防止し、この特定の場合には親抗体のエピトープ特異性を保持する。結果として、産生中に副産物が少なくなり、高収率で三重特異性抗原結合分子の均質な調製を促進する。驚くべきことに、本発明者らは、一価の共通軽鎖フォーマットの二重特異性HER2抗体は、ペルツズマブエピトープに対して増加した親和性を有し、親抗体の組み合わせと比較して、細胞増殖、及び細胞依存性細胞傷害(CDC)の誘導に対して優れた阻害効果を示すことを見出した。補体依存性細胞傷害(CDC)は、最適な治療モノクローナル抗体(mAb)の機能にとって非常に重要であり、化学療法治療後でさえも完全に保存されている。しかしながら、この活性は幾つかの抗体によって生じるが、それらの全てではない。
本発明は、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体であって、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の一価抗原結合部位、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の一価抗原結合部位、及びBBB-Rに特異的な第3の一価抗原結合部位を含む三重特異性抗体に関する。一態様では、第3の抗原結合部位のBBB-Rは、トランスフェリン受容体(TfR)、インスリン受容体、インスリン様増殖因子受容体(IGF受容体)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質8(LRP8)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質1(LRP1)、及びヘパリン結合上皮増殖因子様増殖因子(HB-EGF)からなる群から選択される。一態様では、第3の抗原結合部位はトランスフェリン受容体に特異的である。一態様では、第3の抗原結合部位は、配列番号202,203及び/又は204のアミノ酸配列内に含まれるトランスフェリン受容体のエピトープに特異的に結合する。
一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合することができる第1のFab分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合することができる第2のFab分子を含み、ここで第1のFab分子の可変軽鎖の配列は第2のFab分子の可変軽鎖の配列と同一である。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、(a)配列番号55、配列番号58、及び配列番号14からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;配列番号77、配列番号15、及び配列番号60からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号56又は配列番号59及び配列番号16からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3を含む第1の重鎖;及び(b)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号30及び配列番号79からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3を含む第2の重鎖;及び(c)第1及び第2の軽鎖を含み、ここで第1及び第2の軽鎖の可変軽鎖は、配列番号89、配列番号90、及び配列番号19のアミノ酸配列を含むCDRを含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む2つの可変軽鎖、配列番号64、配列番号70、及び配列番号68からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、並びに配列番号92及び配列番号117からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合することができる第1のFab分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合することができる第2のFab分子を含み、ここで少なくとも1つのFab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号11のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;配列番号12のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号13のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第1のFab分子、並びに配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;配列番号108のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;及び配列番号107のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、配列番号18のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第2のFab分子を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号11のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;配列番号12のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号13のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第1のFab分子、並びに配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号79、配列番号78、配列番号80、配列番号87、配列番号88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号104、配列番号103、及び配列番号158からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;配列番号18のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第2のFab分子を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号22のアミノ酸配列を含む可変重鎖及び配列番号24のアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む第1のFab分子、並びに配列番号105のアミノ酸配列及び配列番号106のアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域を含む第2のFab分子を含む一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、scFv又はscFabから選択されるBBB-Rに特異的な第3の抗原結合部位を含む。一態様では、scFv又はscFabは、第1及び第2の抗原結合部位を含むIgG分子のN末端に連結される。一態様では、scFv又はscFabは、Fcドメインの第1又は第2のサブユニットのC末端に連結される。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号186のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号187のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号188、配列番号206又は配列番号174の群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号189のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、配列番号190のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号191のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第3の抗原結合部位を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号172のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号173のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号174のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号175のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、配列番号176のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号177のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む第3の抗原結合部位を含む。
一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号178のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号179のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、又はそのヒト化バージョンを含む第3の抗原結合部位を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号192又は配列番号205のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号193のアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む第3の抗原結合部位を含む。
一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号180の重鎖CDR1、配列番号181の重鎖CDR2、及び配列番号182の重鎖CDR3;並びに配列番号183の軽鎖CDR1、配列番号184の軽鎖CDR2、及び配列番号185の軽鎖CDR3を含む第3の抗原結合部位を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号166のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号167のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、又はそのヒト化バージョンを含む第3の抗原結合部位を含む。一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、配列番号194、配列番号195、配列番号196、配列番号197、配列番号198、配列番号199、又は配列番号200のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号201、配列番号207、配列番号208、又は配列番号209の群から選択されるアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む第3の抗原結合部位を含む。
一態様では、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体は、減少した親和性をもたらすCDRにおける配列改変を含む第3の抗原結合部位を含む。
第2の目的において、本発明は、本発明の三重特異性抗体を含む薬学的組成物に関する。
第3の目的において、本発明は、がんの治療のための本発明の三重特異性抗体に関する。別の実施態様では、医薬としての三重特異性抗体の使用が提供される。好ましくは、前記使用はがんの治療のためである。一態様において、前記がんは脳転移を伴うHER2陽性がんである。
更なる目的において、本発明は、本発明の三重特異性抗体の重鎖をコードする配列を含む核酸配列、本発明の三重特異性抗体の軽鎖をコードする配列を含む核酸配列、本発明の核酸配列を含む発現ベクター、及び本発明のベクターを含む原核又は真核宿主細胞に関する。更に、抗体が産生されるように宿主細胞を培養することを含む抗体を産生する方法が提供される。
2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の模式図。抗体は、各抗原結合部位について二価であり、ErbB2/HER2受容体において2つの異なるパラトープに結合することができる(抗原1=トラスツズマブ特異性、すなわちHER2の細胞外ドメインIV;抗原2=HER2のペルツズマブ特異性細胞外ドメインII)(A):単鎖Fv(scFv)は、VH-VLの順序で重鎖とN末端で融合している(TvAB12:配列番号123及び124)。(B):単鎖Fv(scFv)は、VL-VHの順序で軽鎖とN末端で融合している(TvAB13、配列番号125及び126)。(C)単鎖Fv(scFv)は、VL-VHの順序で軽鎖とC末端で融合している(TvAB16:配列番号127及び128、TvAB20:配列番号131及び132)。(D):単鎖Fv(scFv)は、VL-VHの順序で重鎖とN末端で融合している(TvAB17:配列番号129及び130)。 2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の精製。(A):26/60 Superdex 200カラムでのTvAb12(配列番号123及び124)のサイズ排除精製。(B):サイズ排除クロマトグラフィー(NR=非還元性、R=還元性条件)からの主ピーク画分のSDS-Page分析。 2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の精製。(A):26/60 Superdex 200カラムでのTvAb16(配列番号127及び128)のサイズ排除精製。(B):サイズ排除クロマトグラフィー(NR=非還元性、R=還元性条件)からの主ピーク画分のSDS-Page分析。 2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の精製。(A):26/60 Superdex 200カラムでのTvAb20(配列番号131及び132)のサイズ排除精製。主生成物のピークには「1」と表示される。(B)サイズ排除クロマトグラフィー(NR=非還元性、R=還元性条件)からの主ピーク画分のSDS-Page分析。 40mMヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0の緩衝液中で、40℃で1、2、又は3ヶ月間試料をインキュベートした後のSPR法(ProteOn装置)によって測定したトラスツズマブ変異体のオフレート(Off-rate)。変異体のオフレートは、調査期間にわたって変化しない。「602」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異。 40mMヒスチジン、150mMのNaCl、異なるpHで、40℃で1、2、又は3ヶ月間試料をインキュベートした後のSPR法(ProteOn装置)によって測定したトラスツズマブ変異体のオフレート(Off-rate)。N30S変異体のオフレートは非常に遅く、従って高度の不確実性を含んでいる。「602」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異、「N30T」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるN30T変異、「N30S」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるN30S変異。(A):pH5.0、(B):pH6.0、(C):pH7.4。 KPL-4細胞へのストレス後のトラスツズマブ及びトラスツズマブ安定化変異体の結合。トラスツズマブ及び3つの異なる安定化トラスツズマブ変異体を、40℃で異なるpH値を有する緩衝液中で1、2及び3月間インキュベートした。ストレスを受けた抗体を、フローサイトメトリーによりKPL-4細胞への結合について時点0での抗体と比較して試験した。「602」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異、「N30T」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるN30T変異、「N30S」:重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるN30S変異。 KPL-4細胞へのストレス後のトラスツズマブ及びトラスツズマブ安定化変異体の結合。トラスツズマブ及び2つの安定化変異体GA602(重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異)及びGA603(重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異並びにFcRN変異T307Q及びN434A)を緩衝液1(40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0)又は緩衝液2(2.40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH6.0)中、40℃で1,2及び3ヶ月間インキュベートした。ストレスを受けた抗体を、フローサイトメトリーによるKPL-4細胞への結合について時点0での抗体と比較して試験した。 KPL-4細胞に対するストレス後のトラスツズマブ、GA602、及びGA603によるADCC誘導。トラスツズマブ及び2つの安定化変異体GA602(重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異)及びGA603(重鎖におけるD98E変異及び軽鎖におけるT31V変異並びにFcRN変異T307Q及びN434A)を緩衝液1(40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0)又は緩衝液2(2.40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH6.0)中、40℃で1,2及び3ヶ月間インキュベートした。ストレスを受けた抗体を、KPL-4細胞における4時間後のADCC誘導について時点0での抗体と比較して試験した。 1+1フォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の模式図。(A):単鎖Fab(scFab)ベースの分子(B):クロスオーバーFab(xFab)ベースの分子。 CrossMab-XPerの精製(配列番号109、110、96、86)。(A):還元及び非還元条件下での精製抗体分子を示すSDS-PAGE。(B):精製されたCrossMab-XPerのHP-SEC分析。 抗体分子の完全性及び純度を評価する、Q-TOF質量分析法によるCrossMab-XTra(上、配列番号119、120、121、122)及びCrossMab-CDRG(下、配列番号109、110、111、112)のスペクトルの比較。 AlamarBlue(登録商標)アッセイで測定したインキュベーションの5日後の非糖鎖操作型HER2 CrossMab(配列番号119,120,121,122)による増殖阻害。(A)BT474細胞(B)N87細胞。 (A)KPL-4、(B)T47D及び(C)Calu-3を標的細胞として用いて異なるHER2特異的抗体によって誘導されたADCC(E:T=25:1、エフェクターヒトPBMC、インキュベーション時間4時間)。「HER2 crossmab wt」配列番号119、120、121、122、非糖鎖操作型;「HER2 crossmab g2」:配列番号119、120、121、122、糖鎖操作型。 Calu3非小細胞肺がん異種移植における異なる抗Her2抗体の抗腫瘍活性(実験:BispecHer2_PZ_Calu3_001)。Calu3異種移植片腫瘍を有するSCIDベージュマウスは腹腔内に(i.p.)指示された投与量で週に1回7週間投与された。ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体ゾレア(Xolair)を対照として使用した。エンドポイント(85日目)での中央値に基づいた統計的分析は、ゾレアと比較して、二重特異性HER2抗体は腫瘍増殖を87.5%(s);OmniE(配列番号145,146)は43.7%(n.s.);Crossmab_003(配列番号119、120、121、122、非糖鎖操作型)は92.1%(s.);TvAb12(配列番号123及び124)は59.8%(n.s.)及びTvAb20(配列番号131及び132)は12.6%(n.s.)抑制したことを明らかにした。腫瘍増殖曲線は、平均+/-SEMとして示される(各群においてn=8)。 KPL-4乳がん異種移植における異なる抗Her2抗体の抗腫瘍活性(実験:Bispec.Her2_PZ_KPL-4_002)。KPL-4異種移植片腫瘍を有するSCIDベージュマウスは腹腔内に(i.p.)指示された投与量で週に1回5週間投与された。ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体Xolairを対照として使用した。エンドポイント(59日目)での中央値に基づいた統計的分析は、ゾレアと比較して、二重特異性HER2抗体は腫瘍増殖を120.8%(s);Crossmab_003(配列番号119、120、121、122、非糖鎖操作型)は120.6%(s.);TvAb12(配列番号123及び124)は70.1%(s.);TvAb20(配列番号131及び132)は83.4%(s.)抑制したことを明らかにした。OmniE(配列番号145,146)は、腫瘍増殖に対して有意な効果を有さなかった。腫瘍増殖曲線は、平均+/-SEMとして示される(各群においてn=9)。 KPL-4乳がん異種移植片における抗Her2_005crossmab抗体(配列番号119,120,121,122、非糖鎖操作型)の抗腫瘍活性(実験:Bispec.Her2_PZ_KPL-4_003)。KPL-4異種移植片腫瘍を有するSCIDベージュマウスは腹腔内に(i.p.)1週間に1回、1~20mg/kgのcrossmabの漸増用量を5週間投与された。ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体ゾレア(Xolair)を対照として使用した。エンドポイント(70日目)での中央値に基づく統計分析は、ゾレアと比較して、二重特異性HER2抗体は121.8%(s.)腫瘍増殖を抑制した;Her2 crossmab_005は、1mg/kgの投与量で25.1%(n.s.)腫瘍増殖を抑制し;5mg/kgで112.3%(s.);10mg/kgで109.5%(s.)及び20mg/kgで121.8%(s.)抑制したことを明らかにした。腫瘍増殖曲線は、平均+/-SEMとして示される(各群においてn=10)。 KPL-4乳がん異種移植における異なる抗Her2抗体の抗腫瘍活性(実験:Bispec.Her2_PZ_KPL-4_009)。KPL-4異種移植片腫瘍を有するSCIDベージュマウスは腹腔内に(i.p.)異なる化合物を週に1回4週間投与された。ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体ゾレア(Xolair)を対照として使用した。エンドポイント(70日目)での中央値に基づく統計分析は、ゾレアと比較して、二重特異性HER2抗体(それぞれ5mg/kgで投与)は、腫瘍増殖を83.2%(s.)抑制し、かつ両方ともそれぞれ10mg/kgの用量では109.5%(s.)抑制したことを明らかにした。2つの異なる投与量(5mg/kg及び10mg/kg)で与えられたTvAb 16(配列番号127及び128)は、有意な抗腫瘍効果を有さなかった。5mg/kgの投与量でのTvAb20(配列番号131及び132)は、腫瘍増殖を75.3%(s.)及び10mg/kgの投与量で59.8%(n.s.)抑制した。腫瘍増殖曲線は、平均+/-SEMとして示される(各群においてn=10)。 最初のペルツズマブ/トラスツズマブハイブリッド軽鎖のSPR分析。ペルツズマブ、トラスツズマブ、及びトラスツズマブLCDR3領域のアミノ酸残基を有する初期のペルツズマブハイブリッドLCとの配列組み合わせのSPRに基づく動態分析。滑らかな線は、1対1の相互作用モデルに対するデータのグローバルフィットを表す。PertuzumabTrasL3:配列番号26、ペルツズマブTras Y91H:配列番号28。 新たに同定された共通軽鎖ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)、配列番号54と組み合わせたペルツズマブHC及びトラスツズマブHCのSPR分析。示されるのは異なる濃度での両方の抗体のHer2への結合である。滑らかな線は、1対1の相互作用モデルに対するデータのグローバルフィットを表す。 ファージディスプレイによって同定された親和性成熟ペルツズマブクローンの特徴づけ。同定された親和性成熟クローンのSPR分析。示されるのは異なる濃度での細菌FabのHer2への結合である。滑らかな線は、1対1の相互作用モデルに対するデータのグローバルフィットを表す。B2:配列番号66、D1:配列番号62、E1:配列番号68、C8:配列番号72、G2:配列番号70、A1:配列番号74. 共通の軽鎖を有する二重特異性HER2抗体の模式図。 共通の軽鎖を有する二重特異性HER2抗体の精製及び分析的特徴づけ。精製方法は、親和性工程(プロテインA)、続くサイズ排除クロマトグラフィー(Superdex 200、GE Healthcare)を含んでいた。最終生成物を分析し、分析サイズ排除クロマトグラフィー(Superdex 200カラム)によって特徴づけた。(A):D1der(配列番号64)を含む、(B):G2(配列番号70)を含む、(C):E1(配列番号68)を含む。 Her2ノックアウト変異体のSPR分析。両方のノックアウト変異体に結合するトラスツズマブ及びペルツズマブのセンサーグラムが示されている。滑らかな線は、1対1の相互作用モデルに対するデータのグローバルフィットを表す。 KPL-4細胞への共通の軽鎖クローン変異体との二重特異性HER2抗体の結合。指示された抗体の濃度を増加させてKPL-4細胞を染色した。抗体をFITC標識抗ヒト二次抗体で検出し、蛍光をフローサイトメトリーにより測定した。「Herceptarg CLC D1-der」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC G2/2」:配列番号70、54、92、「Herceptarg CLC E1/1」:配列番号68、54、92;「GA 604」:配列番号109、110、111、112。 共通の軽鎖クローン変異体を有する二重特異性HER2抗体によるBT474細胞、N87細胞、及びSkBr3細胞の増殖阻害。BT474(A)細胞、N87(B)細胞、及びSkBr3(C)細胞を、3つの異なるHerceptarg変異体で処置した。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及びそれらの組み合わせが含まれた。5日後、CellTiter Gloを用いて増殖阻害を測定した。「Herceptarg CLC D1-der」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC G2/2」:配列番号70、54、92、「Herceptarg CLC E1/1」:配列番号68、54、92;「GA 604」:配列番号109、110、111、112。 共通の軽鎖クローン変異体を有する二重特異性HER2抗体によるKPL-4細胞及びMDA-MB 231の死滅。(A)PBMC(E:T 25:1)を用いたKPL-4細胞の抗体依存性死滅を、4時間後にLDH放出を測定することによって測定した。(B)MDA-MB 231細胞のPBMC(E:T 5:1)による抗体依存性死滅を、24時間後にLDH放出を測定することによって決定した。「Herceptarg CLC D1-der」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC G2/2」:配列番号70、54、92、「Herceptarg CLC E1/1」:配列番号68、54、92;「GA 604」:配列番号109、110、111、112。 共通の軽鎖クローン変異体を有する二重特異性HER2抗体によるBT474細胞の増殖阻害。BT474細胞を異なるHerceptarg変異体で処置した。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及びそれらの組み合わせが含まれた。6日後、CellTiter Gloを用いて増殖阻害を測定した。「Herceptarg CLC D1-der wt」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。 BT-474細胞におけるHer2抗体のC1q結合。BT474細胞を3つのHerceptarg変異体とともにインキュベートした。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及びそれらの組み合わせが含まれた。「Herceptarg CLC D1-der wt」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。 BT-474細胞におけるCDC活性化(LDH放出)。BT474細胞を3つのHerceptarg変異体とともにインキュベートした。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及びそれらの組み合わせが含まれた。「Herceptarg CLC D1-der wt」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。 BT-474細胞のCDC媒介死滅(ACEA)。BT474細胞を3つのHerceptarg変異体とともにインキュベートした。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及びそれらの組み合わせが含まれた。「Herceptarg CLC D1-der wt」:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。 二重特異性抗体のインビボ活性。異なるHer2二重特異性分子(10mg/kg)での処置後のマウス異種移植モデルにおける腫瘍体積を、トラスツズマブ、ペルツズマブ、及び両者の組み合わせによる処置と比較した。「Herceptarg」:配列番号64、54、92。「対照」:ゾレア、非Her2結合抗体。 HER2及びトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性抗体のHER2+BT474.M1細胞へのFACS結合。「Herceptarg-8D3」(配列番号165,163,161)及び「Herceptarg(LALA)-8D3」(配列番号168,169,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性三価抗体である。陽性対照:「Herceptarg-LALA」(配列番号170,169,161)及び「Herceptarg」(配列番号171,163,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な二重特異性二価抗体である。陰性対照「pTAU-8D3」は、トランスフェリン受容体及びpTau(配列番号210,211,212)に特異的な二重特異性抗体である。 HER2及びトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性抗体のトランスフェリン受容体発現(TfR+)BAF3細胞へのFACS結合。「Herceptarg-8D3」(配列番号165,163,161)及び「Herceptarg(LALA)-8D3」(配列番号168,169,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性三価抗体である。陽性対照:「Herceptarg-LALA」(配列番号170,169,161)及び「Herceptarg」(配列番号171,163,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な二重特異性二価抗体である。陽性対照「pTAU-8D3」は、トランスフェリン受容体及びpTau(配列番号210,211,212)に特異的な二重特異性抗体である。 HER2及びトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性抗体の増殖阻害アッセイ。「Herceptarg-8D3」(配列番号165,163,161)及び「Herceptarg(LALA)-8D3」(配列番号168,169,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにトランスフェリン受容体に特異的な三重特異性三価抗体である。陽性対照:「Herceptarg-LALA」(配列番号170,169,161)及び「Herceptarg」(配列番号171,163,161)は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な二重特異性二価抗体である。陰性対照「pTAU-8D3」は、トランスフェリン受容体及びpTau(配列番号210,211,212)に特異的な二重特異性抗体である。 血管境界から腫瘍組織へのHerceptarg(LALA)+/-scFab(8D3)の浸透。最も近い腫瘍血管からの距離の関数としての腫瘍組織中の平均抗体シグナルは、脳シャトル(BS)が脳腫瘍へのHerceptargの浸透を増加させることを示している。
発明の実施態様の詳細な記載
I.定義
本開示を通して、用語「ErbB2」、「ErbB2受容体」、「c-Erb-B2」、及び「HER2」は互換的に使用され、他に示されない限り、天然配列ErbB2ヒトポリペプチド、又はその機能的誘導体を指す。「ber2」、「erbB2」、及び「c-erb-B2」は対応するヒト遺伝子を指す。
本明細書において、「HER2細胞外ドメイン」又は「HER2 ECD」は、その断片を含め、細胞の外側にあって、細胞膜に係留されているか、又は循環しているHER2のドメインを指す。HER2のアミノ酸配列を国際公開第2013055874号の図1に示す。一実施態様では、HER2の細胞外ドメインは、4つのドメイン、すなわち:「ドメインI」(約1~195のアミノ酸残基;国際公開第2013055874号の配列番号1)、「ドメインII」(約196~319のアミノ酸残基;国際公開第2013055874号の配列番号2)、「ドメインIII」(約320~488のアミノ酸残基:国際公開第2013055874号の配列番号3)、及び「ドメインIV」(約489~630のアミノ酸残基;国際公開第2013055874号の配列番号4)(シグナルペプチドなしの残基番号付け)を含む。Garrett et al. Mol. Cell. 11 : 495-505 (2003), Cho et al. Nature All : 756-760 (2003), Franklin et al. Cancer Cell 5:317-328 (2004)、及びPlowman et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 90:1746-1750 (1993)、並びに国際公開第2013055874号の図1を参照。
「HER2の細胞外ドメインIIに特異的な抗原結合部位」とは、「エピトープ2C4」とも表される、ペルツズマブ(組換えヒト化モノクローナル抗体2C4(rhuMAb 2C4)としても知られている)のエピトープを指す。「エピトープ2C4」は、マウス抗体2C4及びペルツズマブが結合するHER2の細胞外ドメイン内の領域である(例えば国際公開第2013055874号を参照)。本質的に2C4エピトープに結合する抗体をスクリーニングするために、Antibodies, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Ed Harlow and David Lane (1988)に記載されているような常套的なクロスブロッキングアッセイを行うことができる。好ましくは、抗体は、HER2に対する2C4の結合を約50%以上ブロックする。あるいは、抗体が本質的にHER2の2C4エピトープに結合するかどうかを評価するためにエピトープマッピングを行うことができる。エピトープ2C4は、HER2.2C4の細胞外ドメイン中のドメインII(国際公開第2013055874号の配列番号2)からの残基を含み、ペルツズマブは、ドメインI、II、及びIII(国際公開第2013055874号のそれぞれ配列番号1、2、及び3)の接合部でHER2の細胞外ドメインに結合する。Franklin et al. Cancer Cell 5:317-328 (2004)。
「HER2の細胞外ドメインIVに特異的な抗原結合部位」は、「エピトープ4D5」とも表されるトラスツズマブのエピトープを指す。「エピトープ4D5」は、抗体4D5(ATCC CRL 10463)及びトラスツズマブが結合するHER2の細胞外ドメインの領域である。このエピトープは、HER2の膜貫通ドメインに近接し、HER2のドメインIV(国際公開第2013055874号の配列番号4)の中にある。本質的に4D5エピトープに結合する抗体についてスクリーニングするために、Antibodies, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Ed Harlow and David Lane (1988)に記載されているような常套的なクロスブロッキングアッセイを行うことができる。あるいは、抗体が本質的にHER2の4D5エピトープ(例えば、約529の残基~約625の残基(HER2 ECDを含み、シグナルペプチドを含む残基番号付け)の領域内の任意の一又は複数の残基)に結合するかどうかを評価するためにエピトープマッピングを行うことができる。
「血液脳関門」又は「BBB」は、脳毛細血管内皮形質膜内のタイトジャンクションによって形成される、末梢循環と脳及び脊髄との間の生理学的関門をいい、尿素(60ダルトン)などの非常に小さな分子であっても脳内への分子の輸送を制限する密着関門を作り出す。脳内のBBB、脊髄内の血液-脊髄関門、及び網膜内の血液-網膜関門は、CNS内の近接する毛細血管関門であり、本明細書ではまとめて血液脳関門又はBBBと呼ばれる。BBBはまた、関門が毛細血管内皮細胞よりもむしろ上衣細胞から構成される血液-CSF関門(脈絡叢)も包含する。
用語「血液脳関門受容体」又は「BBB-R」は、BBBを通過して分子を輸送することができ、外因性投与分子を輸送するために使用することができる、脳内皮細胞上に発現される細胞外膜結合受容体タンパク質を指す。BBB-Rの例には、トランスフェリン受容体(TfR)、インスリン受容体、インスリン様増殖因子受容体(IGF-R)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質1(LRP1)及び低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質8(LRP8)を含むがこれらに限定されない低密度リポタンパク質受容体、並びにヘパリン結合上皮増殖因子様増殖因子(HB-EGF)が含まれる。特定の一実施態様では、BBB-Rはトランスフェリン受容体、好ましくはヒトトランスフェリン受容体及び/又はカニクイザルトランスフェリン受容体である。用語「トランスフェリン受容体」又は「TfR」は、脊椎動物における鉄摂取に関与する2つのジスルフィド結合サブユニット(それぞれ約90,000の見かけの分子量)からなる膜貫通糖タンパク質(分子量約180,000)を指す。一実施態様では、本明細書中のTfRは、Schneider et al. Nature 311 : 675 - 678 (1984)に記載のアミノ酸配列を含むヒトTfRである。TfRは受容体媒介性トランスサイトーシス(RMT)を媒介する。
本明細書における目的のための「アクセプターヒトフレームワーク」とは、下記に定義されるように、ヒト免疫グロブリンフレームワーク又はヒトコンセンサスフレームワークに由来する軽鎖可変ドメイン(VL)フレームワーク又は重鎖可変ドメイン(VH)フレームワークのアミノ酸配列を含むフレームワークである。ヒト免疫グロブリンのフレームワーク又はヒトコンセンサスフレームワーク「に由来する」アクセプターヒトフレームワークは、その同一のアミノ酸配列を含んでもよく、又はアミノ酸配列の変化を含んでもよい。幾つかの実施態様では、アミノ酸変化の数は、10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、5以下、4以下、3以下、又は2以下である。幾つかの実施態様では、VLアクセプターヒトフレームワークは、VLヒト免疫グロブリンフレームワーク配列又はヒトコンセンサスフレームワーク配列と配列が同一である。
「親和性」とは、分子(例えば、抗体)の単一結合部位とその結合パートナー(例えば、抗原)との間の非共有結合相互作用の総和の強度を指す。本明細書で使用する場合、特に断らない限り、「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の相互作用を反映している本質的な結合親和性を指す。一般的に、分子XのそのパートナーYに対する親和性は、解離定数(Kd)によって表される。親和性は、本明細書中に記載のものを含む当該技術分野で周知の一般的な方法により測定され得る。結合親和性を測定するための具体的な例示であって例示的な実施態様は、以下で説明される。
「親和性成熟」抗体とは、改変を有しない親抗体と比較して、一又は複数の超可変領域(HVR)に一又は複数の改変があり、かかる改変が抗原に対する抗体の親和性の改善をもたらす抗体を指す。
「親和性減少」抗体とは、改変を有しない親抗体と比較して、一又は複数の超可変領域(HVR)に一又は複数の改変があり、かかる改変が抗原に対する抗体の親和性の減少をもたらす抗体を指す。減少した親和性は、脳におけるHER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体の曝露に有利である。
「二重特異性HER2抗体」及び「HER2に特異的に結合する二重特異性抗体」という用語は交換可能に使用され、抗体がHER2を発現する細胞を標的化することにおいて診断及び/又は治療剤として有用であるように、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方においてHER2と十分な親和性で結合することができる二重特異性抗体を指す。一実施態様では、細胞外ドメインII及びIVの両方においてHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の無関係な非HER2タンパク質への結合の程度は、例えば、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、表面プラズモン共鳴(SPR)ベースのアッセイ(例えばBiacore)又はフローサイトメトリー(FACS)によって測定されるように、HER2に対する抗体の結合の約10%未満である。特定の実施態様では、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、≦1μM、≦100nM、≦10nM、≦1nM、≦0.1nM、≦0.01nM、又は≦0.001nM(例えば10-8M以下、例えば10-8M~10-13M、例えば10-9M~10-13M)の解離定数(Kd)を有する。
「HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体」及び「HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体」という用語は交換可能に使用され、抗体がHER2を発現するCNS細胞を標的化することにおいて診断及び/又は治療剤として有用であるように、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方においてHER2と、並びにBBB-Rと十分な親和性で結合することができる三重特異性抗体を指す。一実施態様では、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方でHER2と、並びにBBB-Rとに特異的に結合する三重特異性抗体の無関係な非HER2又は非BBB-Rタンパク質への結合の程度は、例えば、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、表面プラズモン共鳴(SPR)ベースのアッセイ(例えばBiacore)又はフローサイトメトリー(FACS)によって測定されるように、HER2又はBBB-Rに対する抗体の結合の約10%未満である。特定の実施態様では、三重特異性抗体のBBB-Rに特異的に結合する抗原結合部位は、好ましくはSPRによって測定されるように、BBB-Rについて0.07~0.005 1/sのオフレートを有する。
本明細書における用語「抗体」は最も広い意味で用いられ、種々の抗体構造を包含し、限定されるものではないが、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多特異性抗体(例えば三重特異性抗体)、及び、所望の抗原結合活性を示す限り、抗体断片を含む。
「抗体断片」は、インタクトな抗体が結合する抗原に結合するインタクトな抗体の一部分を含む、インタクトな抗体以外の分子を指す。抗体断片の例には、限定されないが、Fv、Fab、Fab’、Fab’-SHは、F(ab’);ダイアボディ、cross-Fab断片;直鎖状抗体;単鎖抗体分子(例えばscFv);及び抗体断片から形成された多重特異性抗体が含まれる。scFv抗体は、例えばHouston, J.S., Methods in Enzymol. 203 (1991) 46-96)に記載される。更に、抗体断片は、VHドメイン(すなわち、VLドメインと一緒に機能的抗原結合部位へと構築することが可能である)又はVLドメイン(すなわち、VHドメインと一緒に機能的抗原結合部位へと構築することが可能である)の特性を有し、それにより全長抗体の抗原結合特性を提供する単鎖ポリペプチドを含む。
本明細書中で使用される場合、「Fab断片」は、軽鎖のVLドメイン及び定常ドメイン(CL)を含む軽鎖断片、並びに重鎖のVHドメイン及び第1の定常ドメイン(CH1)を含む抗体断片を指す。一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される、少なくとも1つのFab断片を含む。可変領域又は定常領域の何れかの交換のために、前記Fab断片は、「cross-Fab断片」又は「xFab断片」又は「クロスオーバーFab断片」とも呼ばれる。クロスオーバーFab分子の2つの異なる鎖組成が可能であり、本発明の三重特異性抗体に含まれる:一方では、Fabの重鎖及び軽鎖の可変領域が交換され、すなわち、クロスオーバーFab分子は、軽鎖可変領域(VL)及び重鎖定常領域(CH1)からなるペプチド鎖、並びに重鎖可変領域(VH)及び軽鎖定常領域(CL)からなるペプチド鎖を含む。このクロスオーバーFab分子は、CrossFab(VLVH)とも呼ばれる。他方では、Fabの重鎖及び軽鎖の定常領域が交換される場合、クロスオーバーFab分子は、重鎖可変領域(VH)及び軽鎖定常領域(CL)からなるペプチド鎖、並びに軽鎖可変領域(VL)及び重鎖定常領域(CH1)からなるペプチド鎖を含む。このクロスオーバーFab分子は、CrossFab(CLCH1)とも呼ばれる。
「単鎖Fab断片」又は「scFab」は、抗体重鎖可変ドメイン(VH)、抗体定常ドメイン1(CH1)、抗体軽鎖可変ドメイン(VL)、抗体軽鎖定常ドメイン(CL)、及びリンカーからなるポリペプチドであり、ここで前記抗体ドメイン及び前記リンカーはN末端からC末端方向に次の順序の1つを有し:a)VH-CH1-リンカー-VL-CL、b)VL-CL-リンカー-VH-CH1、c)VH-CL-リンカー-VL-CH1、又はd)VL-CH1-リンカー-VH-CL;前記リンカーは、少なくとも30アミノ酸、好ましくは32~50アミノ酸のポリペプチドである。前記単鎖Fab断片、a)VH-CH1-リンカー-VL-CL、b)VL-CL-リンカー-VH-CH1、c)VH-CL-リンカー-VL-CH1、及びd)VL-CH1-リンカー-VH CLは、CLドメインとCH1ドメインとの間の天然のジスルフィド結合を介して安定化される。更に、これらの単鎖Fab分子は、システイン残基(例えば、Kabatの番号付けに従って可変重鎖の44位及び可変軽鎖の100位)の挿入を介した鎖間ジスルフィド結合の生成によって更に安定化され得る。用語「N末端」は、N末端の最後のアミノ酸を意味する。用語「C末端」は、C末端の最後のアミノ酸を意味する。
「融合した」又は「連結した」とは、複数の成分(例えば、Fab分子及びFcドメインサブユニット)が、直接又は一又は複数のペプチドリンカーを介して、ペプチド結合により結合していることを意味する。
本明細書で使用する用語「リンカー」は、ペプチドリンカーを指し、好ましくは、少なくとも5アミノ酸、好ましくは5~100アミノ酸、より好ましくは10~50アミノ酸の長さを有するアミノ酸配列を有するペプチドである。一実施態様では、前記ペプチドリンカーは、(GxS)n又は(GxS)nGmであり、G=グリシン、S=セリンであり、かつ(x=3、n=3、4、5、又は6、m=0、1、2、又は3)又は(x=4、n=2、3、4、又は5であり、m=0、1、2、又は3)、好ましくはx=4及びn=2又は3、より好ましくはx=4、n=2である。一実施態様では、前記ペプチドリンカーは(GS)である。
用語「免疫グロブリン分子」は、天然に存在する抗体の構造を有するタンパク質を指す。例えば、IgGクラスの免疫グロブリンは、ジスルフィド結合している2つの軽鎖と2つの重鎖からなる約150000ダルトンのヘテロ四量体糖タンパク質である。N末端からC末端に、各重鎖は可変重鎖ドメイン又は重鎖可変ドメインとも呼ばれる可変領域(VH)を有し、その後に重鎖定常領域とも呼ばれる3つの定常ドメイン(CH1、CH2、及びCH3)が続いている。同様に、N末端からC末端に、各軽鎖は可変軽鎖ドメイン又は軽鎖可変ドメインとも呼ばれる可変領域(VL)を有し、その後に軽鎖定常領域とも呼ばれる定常軽鎖(CL)ドメインが続いている。免疫グロブリンの重鎖は、α(IgA)、δ(IgD)、ε(IgE)、γ(IgG)、又はμ(IgM)と呼ばれる5つの種類のうちの1つに割当てることができ、それらのうちの幾つかは更にサブタイプ、例えばγ(IgG)、γ(IgG)、γ(IgG)、γ(IgG)、α(IgA)及びα(IgA)に分けられる。免疫グロブリンの軽鎖は、その定常ドメインのアミノ酸配列に基づいて、カッパ(κ)とラムダ(λ)と呼ばれる、2つのタイプの1つに割り当てることができる。免疫グロブリンは、基本的に、免疫グロブリンのヒンジ領域を介して結合された2つのFab分子とFcドメインからなる。
参照抗体と「同じエピトープに結合する抗体」とは、競合アッセイにおいて、参照抗体のその抗原に対する結合を50%以上ブロックする抗体を指し、逆に参照抗体は、競合アッセイにおいて、抗体のその抗原に対する結合を50%以上ブロックする。例示的な競合アッセイが、本明細書において提供される。
用語「抗原結合ドメイン」は、抗原の一部又は全部に特異的に結合し、かつ相補的である領域を含む抗原結合分子の部分を指す。抗原が大きい場合、抗原結合分子は抗原の特定の部分にのみ結合することができ、その部分はエピトープと呼ばれる。抗原結合ドメインは、例えば、一又は複数の抗体可変ドメイン(抗体可変領域とも呼ばれる)によって提供され得る。好ましくは、抗原結合ドメインは、抗体軽鎖可変領域(VL)及び抗体重鎖可変領域(VH)を含む。
用語「キメラ」抗体は、重鎖及び/又は軽鎖の一部分が特定の起源又は種に由来し、一方重鎖及び/又は軽鎖の残りは異なる起源又は種に由来し、通常は組換えDNA技術によって調製される抗体を指す。ウサギ可変領域及びヒト定常領域を含むキメラ抗体が好ましい。本発明に包含される「キメラ抗体」の他の好ましい形態は、その定常領域が、特にC1q結合及び/又はFc受容体(FcR)結合に関して、本発明による特性を生成するために元の抗体のものから修飾又は変更されているものである。このようなキメラ抗体は、「クラススイッチ抗体」とも呼ばれる。キメラ抗体は、免疫グロブリン可変領域をコードするDNAセグメントと、免疫グロブリン定常領域をコードするDNAセグメントとを含む、発現された免疫グロブリン遺伝子の産物である。キメラ抗体を作製するための方法は、当該技術分野で周知の一般的な組換えDNA及び遺伝子トランスフェクション技術を含む。例えば、Morrison, S.L., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 (1984) 6851-6855;米国特許第5202238号及び第5204244号を参照。
本明細書で用いられる用語「細胞傷害性剤」とは、細胞の機能を阻害若しくは阻止し、かつ/又は細胞死若しくは細胞破壊を生ずる物質を指す。細胞傷害性薬物には、限定されないが、放射性同位体(例えば、At211、I131、I125、Y90、Re186、Re188、Sm153、Bi212、P32、Pb212及びLuの放射性同位体);化学療法剤又は薬物(例えば、メトトレキセート、アドリアマイシン、ビンカアルカロイド(ビンクリスチン、ビンブラスチン、エトポシド)、ドキソルビシン、メルファラン、マイトマイシンC、クロラムブシル、ダウノルビシン又は他の挿入剤);増殖阻害剤;酵素及びその断片、例えば核酸分解酵素など;抗生物質;小分子毒素などの毒素、又は細菌、真菌、植物又は動物由来の酵素活性毒素(それらの断片及び/又はその変異体を含む);及び以下に開示される様々な抗腫瘍剤又は抗がん剤が含まれる。
「エフェクター機能」とは、抗体のアイソタイプにより変わる、抗体のFc領域に起因する生物活性を指す。抗体エフェクター機能の例には、C1q結合及び補体依存性細胞傷害(CDC);Fc受容体結合;抗体依存性細胞媒介性細胞傷害(ADCC);抗体依存性細胞貪食(ADCP)、サイトカイン分泌、抗原提示細胞による免疫複合体媒介抗原取り込み;細胞表面受容体(例えば、B細胞受容体)のダウンレギュレーション、及びB細胞の活性化が含まれる。
本明細書において使用される「操作する(engineer)、操作された(engineered)、操作(engineering)」などの用語は、ペプチド骨格の任意の操作、又は天然に存在するポリペプチド又は組換えポリペプチド又はその断片の翻訳後修飾を含むと考慮される。操作には、アミノ酸配列、グリコシル化パターン、又は個々のアミノ酸の側鎖基の修飾と、このような手法の組み合わせが含まれる。
本明細書で使用される用語「アミノ酸変異」は、アミノ酸の置換、欠失、挿入、及び修飾を包含することを意図している。置換、欠失、挿入、及び修飾のあらゆる組み合わせは、最終的なコンストラクトが所望の特性、例えば、Fc受容体に対する結合の低減、又は別のペプチドとの会合の増大を保持することを前提に、最終的なコンストラクトに到達するために行うことができる。アミノ酸配列の欠失及び挿入には、アミノ末端及び/又はカルボキシ末端の欠失、並びにアミノ酸の挿入が含まれる。特定のアミノ酸変異はアミノ酸の置換である。Fc領域の結合特性などを変更する目的で、非保存的アミノ酸置換、すなわち、一のアミノ酸を、異なる構造及び/又は化学特性を有する別のアミノ酸で置換することは、特に好ましい。アミノ酸置換には、20の標準のアミノ酸(例えば、4-ヒドロキシプロリン、3-メチルヒスチジン、オルニチン、ホモセリン、5-ヒドロキシリジン)の天然に存在するアミノ酸誘導体又は天然に存在しないアミノ酸による置換が含まれる。アミノ酸変異体は、当該技術分野で周知の遺伝学的方法又は化学的方法を用いて生成することができる。遺伝学的方法は、部位特異的変異原性、PCR、遺伝子合成などを含み得る。遺伝子操作以外の方法、例えば化学的修飾によるアミノ酸の側鎖基の変更方法も有用であり得ると考えられる。本明細書では、同じアミノ酸変異を示すために、種々の表記が使用される。例えば、Fcドメインの329位におけるプロリンからグリシンへの置換は、329G、G329、G329、P329G、又はPro329Glyとして示される。
薬剤、例えば薬学的製剤の「有効量」は、所望の治療的又予防的結果を達成するために必要な用量及び期間での有効な量を指す。
本明細書の用語「Fcドメイン」又は「Fc領域」は、定常領域の少なくとも一部を含む、免疫グロブリン重鎖のC末端領域を定義するために使用される。この用語は、天然配列Fc領域と変異体Fc領域を含む。IgG重鎖のFc領域の境界はわずかに変化し得るが、通常、ヒトIgG重鎖Fc領域はCys226又はPro230から重鎖のカルボキシル末端まで延びると定義される。しかしながら、Fc領域のC末端リジン(Lys447)は、存在しても、存在してなくともよい。本明細書に別途指定のない限り、Fc領域又は定常領域内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に記載されるように、EUインデックスとも呼ばれるEU番号付けシステムに従う。Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD, 1991。本明細書において使用されるFcドメインの「サブユニット」は、二量体Fcドメインを形成する2つのポリペプチドの一方、すなわち、免疫グロブリン重鎖のC末端定常領域を含み、安定な自己会合能を有するポリペプチドを指す。例えば、IgG Fcドメインのサブユニットは、IgG CH2(「第1のサブユニット」)及びIgG CH3(『第2のサブユニット』)定常ドメインを含む。
「Fcドメインの第1及び第2のサブユニットの会合を促す修飾」とは、Fcドメインのサブユニットを含むポリペプチドの、同一のポリペプチドとの会合結合によるホモ二量体の形成を低減又は抑制する、ペプチド骨格の操作又はFcドメインサブユニットの翻訳後修飾である。本明細書において使用される会合を促す修飾には、特に、会合することが望ましい2つのFcドメインサブユニット(すなわち、Fcドメインの第1及び第2のサブユニット)の各々に対して行われる別々の修飾が含まれ、これらの修飾は2つのFcドメインサブユニットの会合を促進するために互いに相補的である。例えば、会合を促す修飾は、Fcドメインサブユニットの一方又は両方の構造又は電荷を変化させることにより、それらの会合を、それぞれ立体的に又は静電的に好ましいものにすることができる。このように、(ヘテロ)二量体化は、第1のFcドメインサブユニットを含むポリペプチドと、第2のFcドメインサブユニットを含むポリペプチドとの間で起こり、これらのポリペプチドは、サブユニットの各々に融合した更なる成分(例えば、抗原結合部分)が同じでないという意味で非同一であり得る。幾つかの実施態様では、結合を促す修飾は、Fcドメイン内におけるアミノ酸変異、特にアミノ酸置換を含む。特定の実施態様では、会合を促す修飾は、Fcドメインの二つのサブユニットの各々における別々のアミノ酸変異、特にアミノ酸置換を含む。
「フレームワーク」又は「FR」は、超可変領域(HVR)残基以外の可変ドメイン残基を指す。可変ドメインのFRは、一般的に4つのFRドメイン:FR1、FR2、FR3、及びFR4からなる。従って、HVR配列及びFR配列は、一般にVH(又はVL)の次の配列に現れる:FR1-H1(L1)-FR2-H2(L2)-FR3-H3(L3)-FR4。
用語「完全長抗体」、「インタクトな抗体」、及び「完全抗体」は、本明細書中で互換的に使用され、天然型抗体構造と実質的に類似の構造を有するか、又は本明細書で定義されるFc領域を含む重鎖を有する抗体を指す。
用語「宿主細胞、宿主細胞株」、及び「宿主細胞培養物」は互換的に使用され、外因性の核酸が導入された細胞を指し、そのような細胞の子孫を含める。宿主細胞は、「形質転換体」及び「形質転換された細胞」を含み、それには初代形質転換細胞及び、継代の数に関係なく、それに由来する子孫が含まれる。子孫は親細胞と核酸含量が完全に同一でなくてもよく、変異を含んでいてもよい。本明細書には、最初に形質転換された細胞においてスクリーニング又は選択されたものと同じ機能又は生物活性を有する変異型子孫が含まれる。
「ヒト抗体」は、ヒト又はヒト細胞により産生されるか、又はヒト抗体のレパートリーや他のヒト抗体をコードする配列を利用した非ヒト起源に由来する抗体のそれに対応するアミノ酸配列を有するものである。ヒト抗体のこの定義は、非ヒト抗原結合残基を含むヒト化抗体を特に除外する。本発明によるキメラ抗体及びヒト化抗体についても言及したように、本明細書中で使用される場合、用語「ヒト抗体」はまた、本発明による特性を生成するために定常領域において、特にC1q結合及び/又はFcR結合に関して、例えば「クラススイッチ」、すなわち、Fc部分の変化又は変異(例えば、IgG1からIgG4、及び/又はIgG1/IgG4変異)によって修飾された抗体を含む。
本明細書において使用される「組換えヒト抗体」という用語は、NSO細胞若しくはCHO細胞等の宿主細胞から、又はヒト免疫グロブリン遺伝子についてトランスジェニックである動物(例えば、マウス)から単離された抗体、或いは宿主細胞中にトランスフェクトされた組換え発現ベクターを用いて発現された抗体など、組換え手段により調製、発現、作製又は単離された全てのヒト抗体を含むことが意図される。このような組換えヒト抗体は、再配列された形態の可変領域及び定常領域を有する。本発明による組換えヒト抗体は、インビボ体細胞超変異に供されている。従って、組換え抗体のVH及びVL領域のアミノ酸配列は、ヒト生殖細胞系VH及びVL配列に由来し、かつそれらに関連するが、インビボでヒト抗体生殖系列レパートリー内に天然に存在しないであろう配列である。
「ヒトコンセンサスフレームワーク」とは、ヒト免疫グロブリンVL又はVHフレームワーク配列の選択において最も一般的に存在するアミノ酸残基を表すフレームワークである。一般的には、ヒト免疫グロブリンVL又はVH配列の選択は、可変ドメイン配列のサブグループからなされる。一般的には、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にあるサブグループである。一実施態様では、VLについて、サブグループは上掲のKabatらにあるサブグループカッパIである。一実施態様では、VHについて、サブグループは上掲のKabatらにあるサブグループIIIである。
「ヒト化」抗体は、非ヒトHVRのアミノ酸残基及びヒトFRのアミノ酸残基を含むキメラ抗体を指す。特定の実施態様では、ヒト化抗体は、少なくとも1つ、典型的には2つの可変ドメインの実質的に全てを含み、HVR(例えばCDR)の全て又は実質的に全てが非ヒト抗体のものに対応し、FRの全て又は実質的に全てがヒト抗体のものに対応する。ヒト化抗体は、場合によって、ヒト抗体由来の抗体定常領域の少なくとも一部を含んでもよい。抗体の「ヒト化型」、例えば、非ヒト抗体は、ヒト化を遂げた抗体を指す。本発明に包含される「ヒト化抗体」の他の形態は、その定常領域が、特にC1q結合及び/又はFc受容体(FcR)結合に関して、本発明による特性を生成するために元の抗体のものから修飾又は変更されているものである。
本明細書で使用される用語「超可変領域」又は「HVR」は、配列が超可変であるか、及び/又は構造的に定義されたループ(「超可変ループ」)を形成する抗体可変ドメインの各領域を指す。一般的に、天然型4鎖抗体は、VHに3つ(H1、H2、H3)、及びVLに3つ(L1、L2、L3)、計6つのHVRSを含む。HVRは、一般的に超可変ループ由来及び/又は「相補性決定領域」(CDR)由来のアミノ酸残基を含み、後者は、最高の配列可変性を有し、及び/又は抗原認識に関与している。例示的な超可変ループはアミノ酸残基26-32(L1)、50-52(L2)、91-96(L3)、26-32(H1)、53-55(H2)、及び96-101(H3)で生じる。(Chothia and Lesk, J. Mol. Biol. 196:901-917 (1987))。例示的なCDR(CDR-L1、CDR-L2、CDR-L3、CDR-H1、CDR-H2、及びCDR-H3)は、アミノ酸残基L1の24-34、L2の50-56、L3の89-97、H1の31-35B、H2の50-65、及びH3の95-102に生じる。(Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD (1991))。超可変領域(HVR)は、相補性決定領域(CDR)とも呼ばれ、これらの用語は抗原結合領域を形成する可変領域の部分に言及して本明細書では交換可能に使用される。このような特定の領域は、Kabat et al., U.S. Dept. of Health and Human Services, "Sequences of Proteins of Immunological Interest" (1983) and by Chothia et al., J. Mol. Biol. 196:901-917 (1987)に記載されており、その定義には、互いに比較されたときのアミノ酸残基の重複又はサブセットが含まれる。それでも、抗体又はその変異体のCDRに言及して何れかの定義が適用される場合、本明細書において定義及び使用される用語の範囲に含まれることが意図されている。上記文献の各々により定義されるCDRを包含する適切なアミノ酸残基は、比較として以下の表Aに明記した。特定のCDRを包含する正確な残基数は、CDRの配列及び大きさに応じて変化するであろう。当業者であれば、抗体の可変領域のアミノ酸配列を前提に、何れの残基が特定のCDRを含むかを、常套的に決定することができる。
Figure 0007021955000001
Kabatらは、任意の抗体に適用可能な可変領域配列の番号付けシステムも定義した。当業者であれば、配列自体を超えた実験データに依存することなく、この「Kabat番号付け」システムを任意の可変領域配列に明白に割り当てることができる。ここで使用される「Kabat番号付け」は、Kabat et al., U.S. Dept. of Health and Human Services, "Sequence of Proteins of Immunological Interest" (1983)によって規定された番号付けシステムを指す。特に断らない限り、抗体可変領域内における特定のアミノ酸残基位置の番号付けへの言及は、Kabat番号付けシステムに従っている。
VHのCDR1の例外を除いて、CDRは一般的に超可変ループを形成するアミノ酸残基を含む。CDRは、抗原に接触する残基である「特異性決定残基」又は「SDR」を含む。SDRは、短縮(abbreviated-)CDR、又はa-CDRと呼ばれるCDRの領域内に含まれている。例示的なa-CDR(a-CDR-L1、a-CDR-L2、a-CDR-L3、a-CDR-H1、a-CDR-H2、及びa-CDR-H3)は、アミノ酸残基L1の31-34、L2の50-55、L3の89-96、H1の31-35B、H2の50-58、及びH3の95-102に生じる。(例えば、Almagro and Fransson, Front. Biosci. 13:1619-1633 (2008)を参照)。特に断らない限り、可変ドメイン内のHVR残基及び他の残基(例えば、FR残基)は、本明細書では上掲のKabatらに従って番号付けされる。
「イムノコンジュゲート」とは、細胞傷害性剤を含むがそれに限定されない、一又は複数の異種分子にコンジュゲートした抗体である。
「個体」又は「対象」は、哺乳動物である。哺乳動物は、限定されないが、家畜動物(例えば、ウシ、ヒツジ、ネコ、イヌ、ウマ)、霊長類(例えば、ヒト、サルなどの非ヒト霊長類)、ウサギ、げっ歯類(例えば、マウス及びラット)を含む。特定の実施態様では、個体又は対象はヒトである。
「単離された」抗体とは、その自然環境の成分から分離されたものである。幾つかの実施態様では、抗体は、例えば電気泳動(例えばSDS-PAGE、等電点電気泳動(IEF)、キャピラリー電気泳動)又はクロマトグラフィー(例えばイオン交換又は逆相HPLC)により決定される場合、95%以上又は99%を上回る純度に精製される。抗体純度の評価法の総説としては、例えば、Flatman et al., J. Chromatogr. B 848:79-87 (2007)を参照のこと。
「単離された」核酸とは、その自然環境の成分から分離された核酸分子を指す。単離された核酸は、核酸分子を通常含む細胞に含まれる核酸分子を含むが、その核酸分子は、染色体外又はその自然の染色体上の位置とは異なる染色体位置に存在している。
「HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体をコードする単離された核酸」とは、抗体の重鎖及び軽鎖をコードする一又は複数の核酸分子(又はその断片)を指し、それは、単一のベクター内又は別々のベクター内のそのような核酸分子及び宿主細胞内の一又は複数の場所に存在するそのような核酸分子を含む。
本明細書で使用される用語「モノクローナル抗体」とは、実質的に均一な抗体の集団から得られる抗体を意味し、すなわち、例えば天然に生じる変異を含むか又はモノクローナル抗体調製物の製造時に発生し、一般的に少量で存在している可能性のある変異体抗体を除き、集団を構成する個々の抗体は同一であり、及び/又は同じエピトープに結合する。異なる決定基(エピトープ)に対する異なる抗体を通常含むポリクローナル抗体調製物とは対照的に、モノクローナル抗体調製物の各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基に対するものである。従って、修飾語「モノクローナル」は、実質的に均質な抗体の集団から得られる抗体の特徴を示し、任意の特定の方法による抗体の製造を必要とするものとして解釈されるべきではない。例えば、本発明に従って使用されるモノクローナル抗体は、限定されるものではないが、ハイブリドーマ法、組換えDNA法、ファージディスプレイ法、及びヒト免疫グロブリン遺伝子座の全部又は一部を含有するトランスジェニック動物を利用する方法を含めた様々な技術によって作製することができ、モノクローナル抗体を作製するためのこれらの方法及びその他の例示的な方法は本明細書に記載されている。
「ネイキッド抗体」とは、異種の部分(例えば、細胞傷害性部分)又は放射性標識にコンジュゲートしていない抗体を指す。ネイキッド抗体は薬学的製剤中に存在してもよい。
「天然型抗体」は、様々な構造を有する天然に生じる免疫グロブリン分子を指す。例えば、天然型IgG抗体は、ジスルフィド結合している2つの同一の軽鎖と2つの同一の重鎖からなる約150000ダルトンのヘテロ四量体糖タンパク質である。各重鎖は、N末端からC末端にかけて、可変重鎖ドメイン又は重鎖可変ドメインとも呼ばれる可変領域(VH)、続いて三つの定常ドメイン(CH1、CH2、及びCH3)を有する。同様に、各軽鎖は、N末端からC末端にかけて、可変軽鎖ドメイン又は軽鎖可変ドメインとも呼ばれる可変領域(VL)、続いて定常軽鎖(CL)ドメインを有する。抗体の軽鎖は、その定常ドメインのアミノ酸配列に基づいて、カッパ(κ)とラムダ(λ)と呼ばれる、2つのタイプの1つに割り当てることができる。
「添付文書」という用語は、治療製品の商品包装に通例含まれる説明書を指すのに用いられ、適応症、用法、用量、投与、併用療法、当該治療製品の使用に関する禁忌及び/又は注意事項についての情報を含む。
「実質的な交差反応性がない」とは、分子(例えば、抗体)は、特にその標的抗原と比較したとき、分子の実際の標的抗原とは異なる抗原(例えば、標的抗原と密接に関連する抗原)を認識しないか、又は特異的に結合しないことを意味する。例えば、抗体は、実際の標的抗原とは異なる抗原に約10%未満~約5%未満が結合する場合があり、又は実際の標的抗原とは異なる前記抗原に、約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.2%、又は0.1%未満からなる量で結合する場合があり、好ましくは約2%、1%、又は0.5%未満の量で、最も好ましくは約0.2%又は0.1%未満の量で実際の標的抗原とは異なる抗原に結合する場合がある。
参照ポリペプチド配列に対する「アミノ酸配列同一性パーセント(%)」は、最大の配列同一性パーセントを得るように配列を整列させ、必要に応じてギャップを導入した後の、いかなる保存的置換も配列同一性の一部とみなさない、参照ポリペプチドのアミノ酸残基と同一である候補配列のアミノ酸残基の百分率として定義される。アミノ酸配列同一性パーセントを決定する目的のためのアラインメントは、当分野の技術の範囲内にある種々の方法、例えばBLAST、BLAST-2、ALIGN、又はMegalign(DNASTAR)ソフトウェアのような公的に入手可能なコンピュータソフトウェアを使用して達成することができる。当業者であれば、比較する配列の全長にわたって最大のアライメントを達成するのに必要な任意のアルゴリズムを含めた、配列を整列させるための適切なパラメータを決定することができる。しかしながら、ここでの目的のためには、%アミノ酸配列同一性の値は、配列比較コンピュータプログラムALIGN-2を使用して生成される。ALIGN-2配列比較コンピュータプログラムはジェネンテック社によって作製され、ソースコードは米国著作権庁、ワシントンD.C.,20559に使用者用書類とともに提出され、米国著作権登録番号TXU510087の下で登録されている。また、ALIGN-2は、ジェネンテック社(South San Francisco、California)から公的に入手可能であり、又はそのソースコードからコンパイルしてもよい。ALIGN-2プログラムは、デジタルUNIX(登録商標)のV4.0Dを含む、UNIX(登録商標)オペレーティングシステム上での使用のためにコンパイルされるべきである。全ての配列比較パラメータは、ALIGN-2プログラムによって設定されて変動しない。
アミノ酸配列比較にALIGN-2が用いられる状況では、所与のアミノ酸配列Aの、所与のアミノ酸配列Bとの、又はそれに対する%アミノ酸配列同一性(或いは、所与のアミノ酸配列Bと、又はそれに対して特定の%アミノ酸配列同一性を有する又は含む所与のアミノ酸配列Aと言うこともできる)は次のように計算される:
分率X/Yの100倍
ここで、Xは配列アラインメントプログラムALIGN-2により、そのプログラムのA及びBのアラインメントにおいて完全に一致するとされたアミノ酸残基の数であり、YはBの全アミノ酸残基数である。アミノ酸配列Aの長さがアミノ酸配列Bの長さと異なる場合、AのBに対する%アミノ酸配列同一性は、BのAに対する%アミノ酸配列同一性とは異なることは理解されるであろう。特に断らない限り、本明細書で使用される全ての%アミノ酸配列同一性値は、ALIGN-2コンピュータプログラムを使用して、直前の段落で説明したように得られる。
用語「薬学的製剤」は、その中に含有されている活性成分の生物学的活性が有効になることを可能にするような形態であって、製剤が投与される対象にとって許容できないほど毒性である追加の成分を含まない調製物を指す。
「薬学的に許容される担体」は、対象に非毒性である、有効成分以外の薬学的製剤の成分を指す。薬学的に許容される担体には、限定されないが、緩衝剤、賦形剤、安定剤、又は保存剤が含まれる。
本明細書で用いられる場合、「治療(treatment)」(及び「治療する(treat)」又は「治療すること(treating)」など、その文法的変形)は、治療されている個体の自然経過を変えようと試みる臨床的介入を指し、予防のため、又は臨床病理の過程において実施され得る。治療の望ましい効果には、限定されないが、疾患の発症又は再発を予防すること、症状の緩和、疾患の直接的又は間接的な病理学的帰結の縮小、転移を予防すること、疾患の進行の速度を遅らせること、疾患状態の改善又は緩和、及び寛解又は予後の改善が含まれる。幾つかの実施態様では、本発明の抗体は、疾患の発症を遅延させるか、又は疾患の進行を遅らせるために使用される。
用語「がん」及び「がん性」は、典型的には、制御されない細胞増殖を特徴とする、哺乳動物における生理学的状態を指すか又は説明する。
「HER受容体過剰発現又は増幅」を有するがん細胞は、同じ組織型の非がん細胞と比較して有意に高いレベルのHER受容体タンパク質又は遺伝子を有するがん細胞である。そのような過剰発現は、遺伝子増幅によって、又は転写若しくは翻訳の増加によって引き起こされ得る。HER受容体の過剰発現又は増幅は、診断アッセイ又は予後アッセイにおいて、細胞の表面上に存在するHERタンパク質の増加したレベルを評価することによって(例えば免疫組織化学アッセイ;IHCを介して)決定され得る。あるいは、又は更に、例えば、蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH;1998年10月公開の国際公開第98/45479号を参照)及び発色in situハイブリダイゼーション(CISH; Tanner et al., Am. J. Pathol. 157(5): 1467-1472 (2000); Bella et al., J. Clin. Oncol. 26: (May 20 suppl; abstr 22147) (2008)を参照)を含むin situハイブリダイゼーション(ISH)、サザンブロッティング、又は定量的リアルタイムPCR(qRT-PCR)などのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術を介して細胞内のHERをコードする核酸のレベルを測定することができる。血清などの生物学的液体中の脱落抗原(例えば、HER細胞外ドメイン)を測定することによって、HER受容体の過剰発現又は増幅を研究することもできる(例えば、1990年6月12日に発行された米国特許第4,933,294号;1991年4月18日に公開された国際公開第91/05264号;1995年3月28日に発行された米国特許第5401638号;及びSias et al. J. Immunol. Methods 132: 73-80 (1990)を参照)。上記アッセイとは別に、様々なインビボアッセイが当業者に利用可能である。例えば、患者の体内の細胞を、検出可能な標識、例えば放射性同位元素で任意に標識された抗体に曝露することができ、かつ患者の細胞への抗体の結合を、例えば放射能の外部走査によって、又は以前に抗体に曝露された患者から採取された生検を分析することによって評価することができる。
「HER2陽性」がんは、HER2のレベルが通常よりも高いがん細胞を含む。HER2陽性がんの例には、HER2陽性乳がん、HER2陽性胃がん及びHER2陽性卵巣がんが含まれる。任意選択的に、HER2陽性がんは、2+又は3+の免疫組織化学(IHC)スコア及び/又は>2.0のin situハイブリダイゼーション(ISH)増幅比を有する。
「転移性」がんとは、身体のある部分(例えば、乳房)から身体の別の部分に広がっているがんを指す。「脳転移を伴うHER2陽性がん」とは、身体の一部(例えば、乳房)から中枢神経系(CNS)に広がっているHER2陽性がんを指す。用語「可変領域」又は「可変ドメイン」は、抗体の抗原への結合に関与する抗体の重鎖又は軽鎖のドメインを指す。通常、天然型抗体の重鎖及び軽鎖の可変ドメイン(それぞれVH及びVL)は、各々が4つの保存されたフレームワーク領域(FR)と3つの超可変領域(HVR)とを含む類似構造を有する。(例えば、Kindt et al. Kuby Immunology, 6th ed., W.H. Freeman and Co., page 91 (2007)を参照)。単一のVH又はVLドメインは、抗原結合特異性を付与するのに十分であり得る。更に、ある特定の抗原に結合する複数の抗体を、その抗原に特異的に結合するある一つの抗体に由来するVHドメイン又はVLドメインを用いて単離し、相補的なVLドメイン又はVHドメインそれぞれのライブラリーをスクリーニングすることができる。例えば、Portolano et al., J. Immunol. 150:880-887 (1993); Clarkson et al., Nature 352:624-628 (1991)を参照。
本明細書において使用される場合、「抗体の抗原結合部位」という用語は、抗原結合に関与する、抗体のアミノ酸残基を指す。抗体の抗原結合部分は、「相補性決定領域」すなわち「CDR」のアミノ酸残基を含む。「フレームワーク」すなわち「FR」領域は、本明細書で定義される超可変可変領域残基以外の可変ドメイン領域である。従って、抗体の軽鎖及び重鎖の可変ドメインは、N末端からC末端に向かって、ドメインFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、及びFR4を含む。特に、重鎖のCDR3は、抗原結合に最も寄与する領域であり、抗体の特性を定義する。CDR及びFR領域は、Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed., Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD (1991)の標準的な定義及び/又は「超可変可変ループ」からの残基に従って決定される。
抗体特異性とは、抗原の特定のエピトープに対する抗体の選択的認識を指す。天然の抗体は、例えば、単一特異性である.本明細書で使用される用語「単一特異性」抗体は、それぞれが同じ抗原の同じエピトープに結合する一又は複数の結合部位を有する抗体を意味する。
本開示による「二重特異性抗体」は、2つの異なる抗原結合特異性を有する抗体である。本発明の抗体は、HER2の2つの異なるエピトープ、すなわちHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的である。本明細書で使用される用語「二重特異性」抗体は、それぞれが同じ抗原の異なるエピトープに結合する少なくとも2つの結合部位を有する抗体を意味する。
本開示による「三重特異性抗体」は、3つの異なる抗原結合特異性を有する抗体である。本発明の抗体は、HER2の2つの異なるエピトープ、すなわち、HER2細胞外ドメインII及びIV、並びにBBB-Rに特異的である。本明細書で使用される用語「三重特異性」抗体は、それぞれが異なるエピトープに結合する少なくとも3つの結合部位を有する抗体を意味する。
三重特異性抗体はまた、HER2及び/又はBBB-Rを発現する細胞に細胞傷害性剤を局在化するために使用され得る。三重特異性抗体は、全長抗体又は抗体断片として調製することができる。
本出願で使用される用語「価(valent)」は、抗体分子中の特定の数の結合部位の存在を示す。従って、用語「二価」、「四価」、及び「六価」は、抗体分子中にそれぞれ2つの結合部位、4つの結合部位、及び6つの結合部位の存在を示す。本発明の三重特異性抗体は、少なくとも「三価」であり、「多価」(例えば、「四価」又は「六価」)であり得る。
本発明の抗体は3つの結合部位を有し、三重特異性である。すなわち、抗体は、3つ以上の結合部位が存在する(すなわち、抗体が多価である)場合でさえ、三重特異性であり得る。本発明の三重特異性抗体は、例えば、多価単鎖抗体、ダイアボディー及びトリアボディー、並びに完全長抗体の定常ドメイン構造を有する抗体であって、更なる抗原結合部位(例えば、単鎖Fv、VHドメイン及び/又はVLドメイン、Fab、又は(Fab)2)が一又は複数のペプチドリンカーを介して連結されているものを含む。抗体は、単一の種からの完全長であり得るか、又はキメラ化又はヒト化であり得る。
本明細書で使用される用語「ベクター」は、それが連結されている別の核酸を伝播することができる核酸分子を指す。この用語は、自己複製核酸構造としてのベクター及び導入された宿主細胞のゲノムに組み込まれたベクターを含む。ある種のベクターは、それが作動可能に連結された核酸の発現を指示することができる。このようなベクターは、本明細書では「発現ベクター」と言う。
本出願内で使用される場合、用語「アミノ酸」は、アラニン(3文字コード:ala、1文字コード:A)、アルギニン(arg、R)、アスパラギン(asn、N)、アスパラギン酸(asp、D)、システイン(cys、C)、グルタミン(gln、Q)、グルタミン酸(glu、E)、グリシン(gly、G)、ヒスチジン(his、H)、イソロイシン(ile、I)、ロイシン(leu、L)、リジン(lys、K)、メチオニン(met、M)、フェニルアラニン(phe、F)、プロリン(pro、P)、セリン(ser、S)、スレオニン(thr、T)、トリプトファン(trp、W)、チロシン(tyr、Y)、及びバリン(val、V)を含む天然に存在するカルボキシαアミノ酸の群を意味する。
本明細書で使用される場合、「細胞」、「細胞株」、及び「細胞培養物」という表現は互換的に用いられ、全てのそのような名称は子孫を含む。従って、用語「トランスフェクタント」及び「トランスフェクトされた細胞」は、初代の対象細胞と、導入回数に関係なく、これに由来する培養物とを含む。意図的な変異又は意図しない変異に起因して、全ての子孫がDNA含量において正確に同一でない場合があることも理解される。元々の形質転換細胞においてスクリーニングしたものと同じ機能又は生物活性を有する変異体子孫が含まれる。
「親和性」とは、分子(例えば、抗体)の単一結合部位とその結合パートナー(例えば、抗原)との間の非共有結合相互作用の総和の強度を指す。本明細書で使用する場合、特に断らない限り、「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の相互作用を反映している本質的な結合親和性を指す。一般的に、分子XのそのパートナーYに対する親和性は、解離定数(Kd)によって表される。親和性は、本明細書中に記載のものを含む当該技術分野で周知の一般的な方法により測定され得る。結合親和性を測定するための具体的な例示であって例示的な実施態様は、以下で説明される。
本明細書中で使用される場合、用語「結合」又は「特異的結合」は、インビトロアッセイにおいて、好ましくは表面プラズモン共鳴アッセイ(SPR、BIAcore、GE-Healthcare Uppsala、Sweden)において、抗原のエピトープに対する抗体の結合を指す。結合の親和性は、用語ka(抗体/抗原複合体からの抗体の会合の速度定数)、kD(解離定数)、及びKD(kD/ka)によって定義される。結合又は特異的結合とは、10-8mol/l以下、好ましくは10-9Mから10-13mol/lの結合親和性(KD)を意味する。
抗体のHER2又はBBB-Rへの結合は、BIAcoreアッセイ(GE-Healthcare Uppsala、Sweden)によって調べることができる。結合の親和性は、用語ka(抗体/抗原複合体からの抗体の会合の速度定数)、kD(解離定数)、及びKD(kD/ka)によって定義される。
用語「エピトープ」は、抗体に特異的に結合することができる任意のポリペプチド決定基を含む。特定の実施態様では、エピトープ決定基は、アミノ酸、糖側鎖、ホスホリル、又はスルホニルなどの分子の化学的に活性な表面基を含み、かつ特定の実施態様では、特定の三次元構造特性、及び/又は特定の電荷特性を有し得る。エピトープは、抗体によって結合された抗原の領域である。
本明細書で使用される場合、特に接頭辞「糖鎖(glyco)」を伴う「操作する(engineer)、操作された(engineered)、操作(engineering)」という用語、並びに「グリコシル化工学(glycosylation engineering)」という用語は、天然に生じる若しくは組換えによるポリペプチド又はその断片のグリコシル化パターンの任意の操作を含むと考えられる。グリコシル化操作には、細胞内で発現される糖タンパク質のグリコシル化の改変を達成するためのオリゴ糖合成経路の遺伝子操作を含む、細胞のグリコシル化機構の代謝操作が含まれる。更に、グリコシル化操作には、グリコシル化に対する変異及び細胞環境の影響が含まれる。一実施態様では、グリコシル化操作はグリコシルトランスフェラーゼ活性の改変である。特定の実施態様では、操作はグルコサミニルトランスフェラーゼ活性及び/又はフコシルトランスフェラーゼ活性の変化をもたらす。
II.組成物及び方法
一態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体に基づく。本発明の抗体は、例えば、がん、特に脳転移を伴うHER2陽性がんの治療又は診断のために有用である。一実施態様では、三重特異性抗体は、ペルツズマブ又はトラスツズマブの組み合わせよりも高い程度で補体依存性細胞傷害(CDC)を誘導する。1つのそのような実施態様では、三重特異性抗体の補体依存性細胞傷害は、LDHアッセイ又は補体アッセイによって決定され、同じアッセイによって決定されるように、ペルツズマブ及びトラスツズマブの組み合わせの補体依存性細胞傷害と比較される。一実施態様では、補体依存性細胞傷害は、がん細胞、好ましくは乳がん細胞に対してインビトロで測定される。
A.HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体に有用な例示的なBBB-Rバインダー
本発明の一態様では、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体が提供され、ここで抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合する第1の一価抗原結合部位、HER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合する第2の一価抗原結合部位、及びBBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、第3の抗原結合部位のBBB-Rは、トランスフェリン受容体(TfR)、インスリン受容体、インスリン様増殖因子受容体(IGF受容体)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質8(LRP8)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質1(LRP1)、及びヘパリン結合上皮増殖因子様増殖因子(HB-EGF)からなる群から選択される。1つの好ましい実施態様では、第3の抗原結合部位はトランスフェリン受容体、好ましくはヒトトランスフェリン受容体に特異的である。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号202、203、又は204のアミノ酸配列内に含まれるトランスフェリン受容体のエピトープに特異的に結合する抗原結合部位を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号172のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号173のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号174のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む重鎖;
及び
(a)配列番号175のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号176のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号177のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号178のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、配列番号179のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号178のアミノ酸配列を含む可変軽鎖に由来するヒト化軽鎖可変ドメイン、配列番号179のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖に由来するヒト化重鎖可変ドメインを含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号180のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号181のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号182のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む重鎖;
及び
(a)配列番号183のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号184のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号185のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号166のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、配列番号167のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号166のアミノ酸配列を含む可変軽鎖に由来するヒト化軽鎖可変ドメイン、配列番号167のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖に由来するヒト化重鎖可変ドメインを含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、ヒトトランスフェリン受容体に特異的に結合する一価抗原結合部位は、脳曝露の改善のために更に最適化される。この目的のために、ヒトトランスフェリン受容体に特異的に結合する抗原結合部位の親和性は、そのアミノ酸配列に特定の変異を導入することによって減少する。
平衡解離定数(KD)は、分子相互作用を記述するために一般的に用いられる。これは、相互に2分子の相互作用強度(例えば、親和性)の尺度として使用される。従って、KD値は、二分子相互作用の強度の尺度である。
しかしながら、KD値それ自体は、分子相互作用の動力学を記述せず、すなわち、Kd値から、一方では、2つの分子がどれくらい速く互いに結合するか(会合速度定数又は「オンレート(on rate)」)、他方では、分子がいかに速く解離するか(解離速度定数又は「オフレート(off-rate)」)推測することはできないそれらのKD値によってのみ二分子相互作用を特徴づけることは、KD値はそれらの比であるため、同一のKD値は極めて異なる(異なる桁の大きさ)のオンレートとオフレートにより構成され得るという事実を無視している。オンレート及びオフレートは、分子の結合挙動を特徴づけるために重要である。オフレートは特に重要である、なぜならこれは、例えば、その抗原に対する抗体の結合時間を特徴づけるからである。長い解離速度は、形成された錯体の遅い解離と相関するが、短い解離速度は迅速な解離と相関する。
長期持続(すなわち、より少ない頻度での投与が必要)又はテーラーメイド(例えば、周囲の条件に依存する)相互作用を有するためには、オフレートは実験的に決定されなければならない。オフレートを予測することはほとんど不可能に近いため、これは更に重要である。更に、オフレートと結合親和性との間の相関は、上に概説したように乏しい。例えば、KD値がオンレートとオフレートの比率であるという事実のために、弱いバインダーがその標的に長く結合されたままであっても、タイトなバインダーは迅速に解離することができる。
本明細書では、適切なBBBシャトリングを確実にするために一定範囲内にあるヒトトランスフェリン受容体への結合についてオフレートを有する新規ヒト化及び親和性減少抗トランスフェリン受容体バインダーが開示されている。この範囲は、一端はカニクイザルトランスフェリン受容体に対する表面プラズモン共鳴によって決定されたマウス抗トランスフェリン受容体抗体128.1(国際公開第93/10819号)のオフレートによって、もう一方の端はそのオフレートの5%(すなわち、20倍遅い解離)によって定義されることが見出されている。一実施態様では、ヒトトランスフェリン受容体(huTfR)及びカニクイザルトランスフェリン受容体(cyTfR)に特異的に結合する一価抗原結合部位は、カニクイザルトランスフェリン受容体についての表面プラズモン共鳴によって0.1 1/sと0.005 1/sの間で決定されるオフレートを有する。一実施態様では、オフレートは、500、250、125、62.5、31.25、15.625及び0nMで決定される。一実施態様では、オフレートは、ビオチン表面を有する表面プラズモン共鳴チップ、及び10μL/分の流速で、250mM塩化ナトリウムを補充した1xPBSのランニングバッファーを使用して決定される。一実施態様では、会合を180秒間モニターし、解離を600秒間モニターする。一実施態様では、オフレートはBIAcore T200で決定される。一実施態様では、オフレートは0.08 1/sと0.008 1/sの間である。全ての態様のうちの一実施態様では、オフレートは25℃で決定される。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号178のアミノ酸配列を含む可変軽鎖に由来するヒト化、親和性減少軽鎖可変ドメイン、配列番号179のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖に由来するヒト化、親和性減少重鎖可変ドメインを含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号166のアミノ酸配列を含む可変軽鎖に由来するヒト化、親和性減少軽鎖可変ドメイン、配列番号167のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖に由来するヒト化、親和性減少重鎖可変ドメインを含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号186のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号187のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号188、配列番号206、又は配列番号174の群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む重鎖;
及び
(a)配列番号189のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号190のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号191のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む軽鎖;
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号192のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、配列番号193又は配列番号205のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む重鎖を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、配列番号194、配列番号195、配列番号196、配列番号197、配列番号198、配列番号199、又は配列番号200の群から選択されるアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号201、配列番号207、配列番号208、又は配列番号209の群から選択されるアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、BBB-R抗原結合部位は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に結合された1つの単鎖Fab(scFab)を含み、ここでscFabはIgG抗体の重鎖の1つのFc部分のC末端に直接又はリンカーによって結合される。別の実施態様では、scFabは、IgG抗体のN末端に、例えば可変軽鎖又は重鎖のN末端に結合される。一実施態様では、scFabは、リンカーによりIgG抗体のN末端に結合される。
一実施態様では、BBB-R抗原結合部位は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に結合された1つの単鎖Fv(scFv)を含み、ここでscFvはIgG抗体の重鎖の1つのFc部分のC末端に直接又はリンカーによって結合される。別の実施態様では、scFvは、IgG抗体のN末端に、例えば可変軽鎖又は重鎖のN末端に結合される。一実施態様では、scFvは、リンカーによりIgG抗体のN末端に結合される。
一実施態様では、BBB-R抗原結合部位は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に結合された1つのクロスオーバーFab断片を含み、ここでクロスオーバーFab断片はIgG抗体の重鎖の1つのFc部分のC末端に直接又はリンカーによって結合される。別の実施態様では、クロスオーバーFab断片は、IgG抗体のN末端に、例えば可変軽鎖又は重鎖のN末端に結合される。一実施態様では、クロスオーバーFab断片は、リンカーによりIgG抗体のN末端に結合される。クロスオーバーFab断片は、重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換されるFab断片である。クロスオーバーFab断片を含む二重特異性抗体フォーマットは、例えば、国際公開第2009080252号、国際公開第2009080253号、国際公開第2009080251号、国際公開第2009080254号、国際公開第2010/136172号、国際公開第2010/145792号及び国際公開第2013/026831号に記載されている。
一実施態様では、BBB-R抗原結合部位は、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に結合された1つのFab断片を含み、ここでFab断片はIgG抗体の重鎖の1つのFc部分のC末端に直接又はリンカーによって結合される。別の実施態様では、Fab断片は、IgG抗体のN末端に、例えば可変軽鎖又は重鎖のN末端に結合される。一実施態様では、Fab断片は、リンカーによりIgG抗体のN末端に結合される。
用語「リンカー」は、BBB-R抗原結合部位を、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に共有結合させる化学的リンカー又はペプチドリンカーを示す。
ペプチド結合によって連結された1~20個のアミノ酸残基を含む単鎖ペプチドリンカーを使用することができる。特定の実施態様では、アミノ酸は、20個の天然に存在するアミノ酸から選択される。特定の他の実施態様では、一又は複数のアミノ酸は、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミン、及びリジンから選択される。他の実施態様では、リンカーは化学的リンカーである。特定の実施態様では、リンカーは、少なくとも25個のアミノ酸残基の長さ、1つの好ましい実施態様では、32~50個のアミノ酸残基の長さを有するアミノ酸配列を有する単鎖ペプチドリンカーである。一実施態様では、ペプチドリンカーは、(GxS)nリンカーであり、G=グリシン、S=セリン、(x=3、n=8、9、又は10)又は(x=4及びn=6、7、又は8)であり、一実施態様ではx=4、n=6、又は7であり、好ましい実施態様ではx=4、n=7である。一実施態様では、リンカーは(G4S)4である。一実施態様では、リンカーは(G4S)6G2である。
コンジュゲーションは、様々な化学的リンカーを用いて行うことができる。例えば、BBB-R抗原結合部位は、種々の二官能性タンパク質カップリング剤、例えばN-スクシンイミジル-3-(2-ピリジルジチオ)プロピオナート(SPDP)、スクシンイミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(SMCC)、イミノチオラン(IT)、イミドエステル類の二官能性誘導体(例えばジメチルアジピミダートHCl)、活性エステル類(例えば、スベリン酸ジスクシンイミジル)、アルデヒド類(例えば、グルタルアルデヒド)、ビス-アジド化合物(例えば、ビス(p-アジドベンゾイル)ヘキサンジアミン)、ビス-ジアゾニウム誘導体(例えば、ビス-(p-ジアゾニウムベンゾイル)エチレンジアミン)、ジイソシアネート類(例えば、トルエン-2,6-ジイソシアネート)、及びビス活性フッ素化合物(例えば、1,5-ジフルオロ-2,4-ジニトロベンゼン)を使用して、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体に結合され得る。リンカーは、脳への送達時に、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体の放出を促進する「切断可能なリンカー」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、光不安定性リンカー、ジメチルリンカー、又はジスルフィド含有リンカー(Chari et al, Cancer Res. 52 (1992) 127-131;米国特許第5208020号)が使用され得る。
共有結合は直接的であってもリンカーを介していてもよい。特定の実施態様では、直接コンジュゲーションは、ポリペプチド融合物の構築による(すなわち、遺伝子融合による)。特定の実施態様では、直接コンジュゲーションは、BBB-R抗原結合部位の2つの部分のうちの1つにある反応性基とHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体にある対応する基又はアクセプターとの間の共有結合の形成によるものである。特定の実施態様では、直接コンジュゲーションは、適切な条件下でコンジュゲートされる他の分子との共有結合を形成する反応性基(非限定的な例として、スルフヒドリル基又はカルボキシル基)を含むように、コンジュゲートされる2つの分子のうちの1つの修飾(すなわち、遺伝子改変)によるものである。コンジュゲーションは、様々なリンカーを用いて行うこともできる。例えば、BBB-R抗原結合部位及び完全長IgG抗体は、種々の二官能性タンパク質カップリング剤、例えばN-スクシンイミジル-3-(2-ピリジルジチオ)プロピオナート(SPDP)、スクシンイミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(SMCC)、イミノチオラン(IT)、イミドエステル類の二官能性誘導体(例えばジメチルアジピミダートHCl)、活性エステル類(例えば、スベリン酸ジスクシンイミジル)、アルデヒド類(例えば、グルタルアルデヒド)、ビス-アジド化合物(例えば、ビス(p-アジドベンゾイル)ヘキサンジアミン)、ビス-ジアゾニウム誘導体(例えば、ビス-(p-ジアゾニウムベンゾイル)エチレンジアミン)、ジイソシアネート類(例えば、トルエン-2,6-ジイソシアネート)、及びビス活性フッ素化合物(例えば、1,5-ジフルオロ-2,4-ジニトロベンゼン)を使用してコンジュゲートされ得る。ペプチド結合によって連結された1~20個のアミノ酸残基からなるペプチドリンカーを使用することもできる。特定のそのような実施態様では、アミノ酸残基は、20個の天然に存在するアミノ酸から選択される。特定の他のそのような実施態様では、一又は複数のアミノ酸残基は、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミン、及びリジンから選択される。リンカーは、脳への送達時に、HER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的な抗原結合部位を含む完全長IgG抗体の放出を促進する「切断可能なリンカー」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、光不安定性リンカー、ジメチルリンカー、又はジスルフィド含有リンカー(Chari et al, Cancer Res. 52 (1992) 127-131;米国特許第5208020号)が使用され得る。このセクションに概説されるBBB-Rに特異的に結合する上記に開示される抗原結合部位は、HER2及びBBR-Rに特異的に結合する三重特異性抗体の一部である。HER2の抗原結合部位並びにHER2バインダーの抗体フォーマットは、下記のセクションIIB及びIICに記載されている。
B.共通の軽鎖を有し、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する例示的な三重特異性抗体
本発明の一態様では、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体が提供され、ここで抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合する第1の一価抗原結合部位、HER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合する第2の一価抗原結合部位、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。本発明の発明者らは、驚くべきことに、HER2に特異的に結合する両方の結合部分(すなわち、抗原結合部位)が、腫瘍細胞増殖の阻害に関して親の単一特異性抗体の有効性を保持し、HER2の細胞外ドメインIIに対する親和性が増大している共通の軽鎖を共有する三重特異性抗体を作製した。ハイブリッド軽鎖の共通のCDRは、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方に対する結合特異性を保持しなければならないので、両方の親抗体の結合特性を保持する共通の軽鎖を有する三重特異性分子の生成は単純ではない。このいわゆる「共通軽鎖」の原理の使用、すなわち1つの軽鎖を共有するが別個の特異性を有する2つのバインダーを組み合わせることは、軽鎖の誤対合を防止し、この特定の場合には親抗体のエピトープ特異性を保持する。結果として、産生中に副産物が少なくなり、高収率でHER2三重特異性抗原結合分子の均質な調製を促進する。ペルツズマブの重鎖は更に最適化され、HER2の細胞外ドメインIIに対する親和性に関してより強力な分子を生じた。更に、トラスツズマブ重鎖は、CDRに特定の変異を導入することによって安定化されている。得られた分子は、親ペルツズマブ及びトラスツズマブ単一特異性抗体よりも優れており、更にそのBBB-R結合部分を介してCNSを標的とする。一価の共通軽鎖フォーマットの三重特異性HER2抗体は、ペルツズマブエピトープに対して増加した親和性を有し、親抗体の組み合わせと比較して、細胞増殖に対して優れた阻害効果を示す。
一実施態様では、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合することができる第1のFab分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合することができる第2のFab分子を含むを含む三重特異性抗体であって、第1のFab分子の可変軽鎖の配列は、第2のFab分子の可変軽鎖の配列と同一であり(すなわち、第1及び第2のFab分子は共通の軽鎖を含む);及び上記のセクションII Aに概説されるように、第3の一価抗原結合部位はBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体が提供される。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号55のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号77のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号56のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号30のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号60のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号30のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号58のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号59のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号30のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、上記実施態様の何れかの第2の重鎖は、CDRに対するより高い化学的安定性を付与し、ストレス条件下でHER2への結合の保持をもたらす、アミノ酸配列における少なくとも1つの修飾を有する。本明細書において有用な修飾は、例えば、D98E、D98N、D98T、G99A、又はG99Sである。驚くべきことに、本発明者らは、CDRの幾つかの修飾は、分子の安定性を改善するだけでなく、HER2への結合親和性も改善することを見出した。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号55のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号77のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号56のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号60のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明は、
(a)配列番号58のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号59のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第1の重鎖;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
を含む第2の重鎖;
及び
(a)配列番号89のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(b)配列番号90のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(c)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む第1及び第2の軽鎖
を含む、HER2の細胞外ドメインII及びIV並びにBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号92のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号92のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号92のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、上記実施態様の何れかの第2の重鎖は、CDRに対する安定性及び標的への結合を付与する、アミノ酸配列における少なくとも1つの修飾、例えばD98E、D98N、D98T、G99A、又はG99Sを有する。
従って、一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号117のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号117のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列(すなわち、共通の軽鎖)を含む2つの可変軽鎖、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、及び配列番号117のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖、並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号114のアミノ酸配列を含む第1の重鎖定常領域を含む。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号115のアミノ酸配列を含む第2の重鎖定常領域を含む。
別の実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号113のアミノ酸配列を含む第1の軽鎖定常領域を含む。
別の実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号116のアミノ酸配列を含む第2の軽鎖定常領域を含む。
一実施態様では、配列番号165、163、及び161を含む三重特異性抗体が提供される。
一実施態様では、配列番号168、169、及び161を含む三重特異性抗体が提供される。
一実施態様では、上記実施態様の何れかの三重特異性抗体は、以下のセクションDに概説されるように、ヘテロ二量体化を促進するFcドメイン修飾を含む。
C.クロスオーバーFab断片を含む、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する例示的な三重特異性抗体
一実施態様では、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体が提供され、ここで抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合する第1の一価抗原結合部位、HER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合する第2の一価抗原結合部位、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。本発明の発明者らは、HER2に対する結合部分(すなわち、抗原結合部位)の1つがクロスオーバーFab断片である第2の三重特異性抗体フォーマットを作製した。本発明の一態様では、Fab断片の1つがクロスオーバーFab断片によって置換されたIgG分子を含む三重特異性抗体が提供される。クロスオーバーFab断片は、重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換されるFab断片である。クロスオーバーFab断片を含む二重特異性抗体フォーマットは、例えば、国際公開第2009080252号、国際公開第2009080253号、国際公開第2009080251号、国際公開第2009080254号、国際公開第2010/136172号、国際公開第2010/145792号及び国際公開第2013/026831号に記載されている。天然型トラスツズマブ配列は、安定性及び親和性を改善するために可変重鎖及び可変軽鎖の両方のCDRに修飾を導入することによって最適化されており、得られた配列は三重特異性分子中の軽鎖の誤った対合を避けるためにフレームワークに移植され、HER2及びBBB-Rを標的とする非常に強力な三重特異性抗体を生じ、これは高収率で、かつごく低割合の副生成物で生産することができる。加えて、それは、それぞれの親抗体の組み合わせと比較して、腫瘍細胞増殖の優れた阻害を示す。
一実施態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、
(a)配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号11のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号12のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号13のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位;
及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号108のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号107のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号18のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号22のアミノ酸配列を含む可変重鎖及び配列番号24のアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位;及び配列番号105のアミノ酸配列を含む重鎖可変領域及び配列番号106のアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位;並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、
(a)配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号11のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号12のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号13のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位、及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号104のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号18のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、三重特異性抗体は、配列番号22のアミノ酸配列を含む可変重鎖及び配列番号24のアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位;及び配列番号117のアミノ酸配列を含む重鎖可変領域及び配列番号118のアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位;並びに上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体であって、
(a)配列番号14のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号15のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号16のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号11のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号12のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号13のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位、及び
(a)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
(b)配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2;
(c)配列番号79、配列番号78、配列番号80、配列番号87、配列番号88からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;
(d)配列番号104、配列番号103、及び配列番号158からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1;
(e)配列番号18のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2;
(f)配列番号19のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む三重特異性抗体を提供する。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号114のアミノ酸配列を含む第1の重鎖定常領域を含む。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号114のアミノ酸配列を含む第1の重鎖定常領域を含み、ここで、C末端リジンは除去されている。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号115のアミノ酸配列を含む第2の重鎖定常領域を含む。
一実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号115のアミノ酸配列を含む第2の重鎖定常領域を含み、ここで、C末端リジンは除去されている。
別の実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号113のアミノ酸配列を含む第1の軽鎖定常領域を含む。
別の実施態様では、本発明の三重特異性抗体は、配列番号116のアミノ酸配列を含む第2の軽鎖定常領域を含む。
一実施態様では、配列番号109、110、111、及び112を含む三重特異性抗体が提供される。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位を含む1つのFab断片、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む1つのFab断片、
(ここで、少なくとも1つのFab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換され)、及び
上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位
を含む。
このセクションに記載される三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに対しては1価であり、HER2の細胞外ドメインIVに対しては一価である。可変領域又は定常領域の何れかの交換のために、上記Fab断片は、「cross-Fab断片」又は「xFab断片」又は「クロスオーバーFab断片」とも呼ばれる。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第2の抗原結合部位を含む1つのFab断片、(ここで、少なくとも1つのFab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される)、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な抗原結合部位を含む1つのFab断片、及び
上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位
を含む。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な抗原結合部位を含む1つのFab断片、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む1つのFab断片、(ここで、少なくとも1つのFab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される)、及び
上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位
を含む。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な抗原結合部位を含む1つのFab断片、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位を含む1つのFab断片、(ここで、Fab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域が交換される);
及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位
を含む。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な抗原結合部位を含む1つのFab断片、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な抗原結合部位を含む1つのFab断片、(ここで、重鎖及び軽鎖の定常領域が交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位
を含む。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、2つのFab断片がN末端に融合されたFcドメイン、(ここで、少なくとも1つのFab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。一実施態様では、2つのFab断片は、免疫グロブリンヒンジ領域を介してFcドメインのN末端に融合される。一実施態様では、免疫グロブリンヒンジ領域はヒトIgG1ヒンジ領域である。一実施態様では、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な抗原結合部位を含むFab断片、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な抗原結合部位を含むFab断片、及びFcドメインは免疫グロブリン分子の一部である。特定の実施態様では、免疫グロブリン分子はIgGクラスの免疫グロブリンである。更により特定の実施態様では、免疫グロブリンはIgG1サブクラス免疫グロブリンである。別の実施態様では、免疫グロブリンはIgG4サブクラス免疫グロブリンである。更に特定の実施態様では、免疫グロブリンはヒト免疫グロブリンである。他の実施態様では、免疫グロブリンは、キメラ免疫グロブリン又はヒト化免疫グロブリンである。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、(ここで、IgG分子の一方のアーム(Fab断片)の重鎖及び軽鎖の可変領域又は定常領域の何れかが交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、(ここで、IgG分子の一方のアーム(Fab断片)の重鎖及び軽鎖の可変領域が交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。一実施態様では、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な結合部位を含むIgG分子の一方のアーム(Fab断片)の重鎖及び軽鎖の可変領域が交換される。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、(ここで、IgG分子の一方のアーム(Fab断片)の重鎖及び軽鎖の定常領域が交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。一実施態様では、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な結合部位を含むIgG分子の一方のアーム(Fab断片)の重鎖及び軽鎖の定常領域が交換される。
一実施態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及びBBB-Rに特異的に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、(ここで、IgG分子の一方のアーム(Fab断片)の完全なVH-CH1及びVL-CLドメインが交換される)、及び上記のセクションII Aに概説されるように、BBB-Rに特異的に結合する第3の一価抗原結合部位を含む。
これは、Fab断片の少なくとも1つが、軽鎖(VLCL)を介してFcドメインのN末端に融合されることを意味する。一実施態様では、他のFab断片は、重鎖(VHCH1)を介してFcドメインのN末端に融合される。一実施態様では、両方のFab断片は、免疫グロブリンヒンジ領域を介してFcドメインのN末端に融合される。
一実施態様では、上記実施態様の何れかの三重特異性抗体は、以下のセクションDに概説されるように、ヘテロ二量体化を促進するFcドメイン修飾を含む。
D.ヘテロ二量体化を促進するFcドメイン修飾
本発明のHER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体は、Fcドメインの2つのサブユニットの一方又は他方に融合された異なる抗原結合部分を含み、従って、Fcドメインの2つのサブユニットは、典型的には、2つの同一でないポリペプチド鎖に含まれる。これらのポリペプチドの組換え共発現及びその後の二量体化は、2つのポリペプチドの幾つかの可能な組み合わせを導く.組換え産生における本発明の抗体の収率及び純度を改善するためには、所望のポリペプチドの会合を促進する修飾を本発明の三重特異性抗体のFcドメインに導入することが有利であろう。
従って、特定の実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、Fcドメインの第1及び第2のサブユニットの会合を促進する修飾を含む。ヒトIgG Fcドメインの2つのサブユニット間の最も広範なタンパク質-タンパク質相互作用の部位は、FcドメインのCH3ドメインにある。従って、一実施態様では、前記修飾はFcドメインのCH3ドメインにある。
特定の実施態様では、前記修飾は、Fcドメインの2つのサブユニットの一方に「ノブ」修飾を含み、Fcドメインの2つのサブユニットの他方に「ホール」修飾を含む、いわゆる「ノブ・イントゥー・ホール」修飾である。
ノブ・イントゥー・ホール技術は、例えば、米国特許第5731168号;米国特許第7695936号; Ridgway et al., Prot Eng 9, 617-621 (1996)及びCarter, J Immunol Meth 248, 7-15 (2001)に記載される。一般に、この方法は、第1のポリペプチドの界面において隆起(「ノブ」)及び第2のポリペプチドの界面において対応する空洞(「ホール」)を導入することを含み、その結果、ヘテロ二量体形成を促進し、ホモ二量体形成を妨げるように隆起が空洞内に配置することができる。隆起は、第1のポリペプチドの界面から小さなアミノ酸側鎖をより大きな側鎖(例えば、チロシン又はトリプトファン)と置換することによって構築される。大きいアミノ酸側鎖をより小さなもの(例えば、アラニン又はスレオニン)で置換することによって、第2のポリペプチドの界面において、隆起と同一又は類似のサイズの代償空洞が作製される。
従って、特定の実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインの第1のサブユニットのCH3ドメインにおいて、アミノ酸残基はより大きな側鎖体積を有するアミノ酸残基で置換され、これにより、第2のサブユニットのCH3ドメイン内の空洞内に配置可能である、第1のサブユニットのCH3ドメイン内の隆起を生成し、及びFcドメインの第2のサブユニットのCH3ドメインにおいて、アミノ酸残基はより小さな側鎖体積を有するアミノ酸残基で置換され、これにより、第1のサブユニットのCH3ドメイン内の隆起が配置可能である、第2のサブユニットのCH3ドメイン内の空洞を生成する。
隆起及び空洞は、ポリペプチドをコードする核酸を改変することによって、例えば、部位特異的突然変異誘発によって、又はペプチド合成によって作製することができる。特定の実施態様では、Fcドメインの第1のサブユニットのCH3ドメインにおいて、366位のトレオニン残基がトリプトファン残基で置換され(T366W)、Fcドメインの第2のサブユニットのCH3ドメインにおいて、407位のチロシン残基がバリン残基で置換される(Y407V)。一実施態様では、Fcドメインの第2のサブユニットにおいて、更に366位のスレオニン残基がセリン残基で置換され(T366S)、368位のロイシン残基がアラニン残基で置換される(L368A)。
更に特定の実施態様では、Fcドメインの第1のサブユニットにおいて、354位のセリン残基がシステイン残基で置換され(S354C)、Fcドメインの第2のサブユニットにおいて、349位のチロシン残基がシステイン残基で置換される(Y349C)。これらの2つのシステイン残基の導入は、Fcドメインの2つのサブユニット間のジスルフィド架橋の形成をもたらし、二量体を更に安定化する(Carter, J Immunol Methods 248, 7-15 (2001))。
別の実施態様では、Fcドメインの第1及び第2のサブユニットの会合を促進する修飾は、例えば国際公開第2009/089004号に記載される静電ステアリング効果を媒介する修飾を含む。一般に、この方法は、ホモ二量体形成は静電的に不利になるが、ヘテロ二量体化は静電的に有利になるように、2つのFcドメインサブユニットの界面における一又は複数のアミノ酸残基の荷電アミノ酸残基による置換を含む。
一実施態様では、上記実施態様の何れかに記載のHER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の抗原結合部位、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の抗原結合部位、並びにBBB-Rに特異的な一価の第3の抗原結合部位を含む免疫グロブリンG(IgG)分子であって、第1の重鎖のFc部分は第1の二量化モジュールを含み、かつ第2の重鎖のFc部分は第2の二量化モジュールを含み、IgG分子の2つの重鎖のヘテロ二量化を可能にする免疫グロブリンG(IgG)分子を含む。
更に好ましい実施態様では、ノブ・イントゥー・ホール技術に従って、第1の二量化モジュールはノブを含み、かつ第2の二量化モジュールはホールを含む(Carter P.;Ridgway J.B.B.;Presta L.G.: Immunotechnology, Volume 2,Number 1, February 1996 , pp. 73-73(1)を参照)。
E.核酸配列、ベクター、及び方法
本発明は更に、本明細書に記載される、HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)又はその断片に結合する三重特異性抗体をコードする単離されたポリヌクレオチドを提供する。本発明の三重特異性抗体をコードするポリヌクレオチドは、三重特異性抗原結合分子全体をコードする単一のポリヌクレオチドとして、又は共発現される複数(例えば、二つ以上)のポリヌクレオチドとして発現され得る。共発現されるポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドは、例えば、ジスルフィド結合又は他の手段を介して会合して機能的三重特異性抗体を形成し得る。例えば、Fab断片の軽鎖部分は、Fab断片の重鎖部分、Fcドメインサブユニット、及び任意選択的に別のFab断片(の部分)を含む三重特異性抗体の部分からの別個のポリヌクレオチドによってコードされ得る。共発現されると、重鎖ポリペプチドは軽鎖ポリペプチドと会合してFab断片を形成するであろう。別の例では、2つのFcドメインサブユニットの1つと、任意選択的に一又は複数のFab断片(の一部)とを含む、そこで提供される三重特異性抗体の部分は、2つのFcドメインサブユニットのうちの他方と、任意選択的にFab断片(の一部)とを含む、そこで提供される三重特異性抗体の部分からの別個のポリヌクレオチドによってコードされ得る。共発現されると、Fcドメインサブユニットは会合してFcドメインを形成するであろう。
一実施態様では、本発明は、配列番号63、67、及び69に示される第1の可変重鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。一実施態様では、本発明は、配列番号91及び133に示される第2の可変重鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。一実施態様では、本発明は、配列番号53に示される可変軽鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。
別の実施態様では、本発明は、配列番号83、85、91、93、95、97、99、101、63、67、69、53、21、及び23に示されるポリヌクレオチド配列をコードする配列を含む、三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。
別の実施態様では、本発明は、配列番号63,67、及び69のアミノ酸配列と少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、又は99%同一である第1の可変重鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。
別の実施態様では、本発明は、配列番号91及び133のアミノ酸配列と少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、又は99%同一である第2の可変重鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。
別の実施態様では、本発明は、配列番号53のアミノ酸配列と少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、又は99%同一である可変軽鎖配列をコードする配列を含む、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする単離されたポリヌクレオチドに関する。
特定の実施態様では、ポリヌクレオチド又は核酸はDNAである。他の実施態様では、本発明のポリヌクレオチドは、例えばメッセンジャーRNA(mRNA)の形態のRNAである。本発明のRNAは一本鎖でも二本鎖でもよい。
更なる目的において、本発明は、本発明の核酸配列を含む発現ベクター、及び本発明のベクターを含む原核又は真核宿主細胞に関する。更に、抗体が産生されるように宿主細胞を培養することを含む抗体の製造方法が提供される。
F.Fc受容体結合及び/又はエフェクター機能を低減させるFcドメイン修飾
一態様では、上記の実施態様の何れかに記載のHER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体は、Fc部分が修飾された免疫グロブリンG(IgG)分子を含む。改変されたFc部分は、野生型Fc部分と比較して、Fcγ受容体に対して低減した結合親和性を有する。
本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、免疫グロブリン分子の重鎖ドメインを含む一対のポリペプチド鎖からなる。例えば、免疫グロブリンG(IgG)分子のFcドメインは二量体であり、その各々のサブユニットはCH2及びCH3 IgG重鎖定常ドメインを含む。Fcドメインの2つのサブユニットは、互いに安定に会合することができる。
本発明による一実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインはIgG Fcドメインである。特定の実施態様では、FcドメインはIgG Fcドメインである。別の実施態様では、FcドメインはIgG Fcドメインである。より具体的な実施態様では、Fcドメインは、位置S228でのアミノ酸置換(Kabat番号付け)、特にアミノ酸置換S228Pを含むIgG Fcドメインである。より具体的な実施態様では、Fcドメインは、アミノ酸置換L235E及びS228P及びP329Gを含むIgG Fcドメインである。このアミノ酸置換は、インビボでのIgG抗体のFabアーム交換を減少させる(Stubenrauch et al., Drug Metabolism and Disposition 38, 84-91 (2010)を参照)。更に特定の実施態様では、Fcはヒトである。
Fcドメインは、標的組織における良好な蓄積及び好ましい組織-血液分配比に寄与する長い血清半減期を含む、本発明の三重特異性抗体に好ましい薬物動態学的特性を付与する。しかしながら、同時に、好ましい抗原保有細胞よりむしろFc受容体を発現する細胞に対しての、本発明の三重特異性抗体の望ましくない標的化を導く可能性がある。従って、特定の実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、天然型IgG Fcドメインと比較して、Fc受容体に対する低減した結合親和性及び/又は低減したエフェクター機能を示す。1つのそのような実施態様では、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)は、天然型IgG Fcドメイン(又は天然型IgG Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)と比較して、Fc受容体への結合親和性の50%未満、好ましくは20%未満、より好ましくは10%未満、最も好ましくは5%を示し、かつ/又は天然型IgG Fcドメインドメイン(又は天然型IgG Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)と比較して、エフェクター機能の50%未満、好ましくは20%未満、より好ましくは10%未満、及び最も好ましくは5%未満を示す。一実施態様では、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)は、Fc受容体に実質的に結合せず、かつ/又はエフェクター機能を誘導しない。特定の一実施態様では、Fc受容体はFcγ受容体である。一実施態様では、Fc受容体はヒトFc受容体である。一実施態様では、Fc受容体は活性化Fc受容体である。特定の一実施態様では、Fc受容体は活性化ヒトFcγ受容体であり、より具体的にはヒトFcγRIIIa、FcγRI、又はFcγRIIa、最も具体的にはヒトFcγRIIIaである。一実施態様では、Fc受容体は阻害性Fc受容体である。特定の一実施態様では、Fc受容体は阻害性ヒトFcγ受容体であり、より具体的にはヒトFcγRIIBである。一実施態様では、エフェクター機能は、CDC、ADCC、ADCP、及びサイトカイン分泌のうちの一又は複数である。特定の一実施態様では、エフェクター機能はADCCである。一実施態様では、Fcドメインは、天然型IgG Fcドメインと比較して実質的に同様の、新生児Fc受容体(FcRn)に対する結合親和性を呈する。FcRnに対する実質的に同様の結合親和性は、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)が、天然型IgG Fcドメイン(又は天然型IgG Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)の約70%を超える、具体的には約80%を超える、より具体的には約90%を超えるFcRnへの結合親和性を示すときに達成される。
特定の実施態様では、Fcドメインは、改変されていないFcドメインと比較して低減した、Fc受容体への結合親和性及び/又はエフェクター機能を有するように改変される。特定の実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、FcドメインのFc受容体に対する結合親和性及び/又はエフェクター機能を低減させる一又は複数のアミノ酸変異を含む。典型的には、同じ一又は複数のアミノ酸変異がFcドメインの二つのサブユニットの各々に存在する。一実施態様では、アミノ酸変異はFcドメインのFc受容体に対する結合親和性を低減させる。一実施態様では、アミノ酸変異は、FcドメインのFc受容体に対する結合親和性を、少なくとも2分の1、少なくとも5分の1、又は少なくとも10分の1に低減させる。FcドメインのFc受容体に対する結合親和性を低減させる複数のアミノ酸変異が存在する一実施態様では、これらアミノ酸変異の組み合わせにより、FcドメインのFc受容体に対する結合親和性が、少なくとも10分の1、少なくとも20分の1、又は少なくとも50分の1にまで低減する。一実施態様では、操作されたFcドメインを含む本発明の三重特異性抗体は、操作されていないFcドメインを含む本発明の三重特異性抗体と比較して、20%未満、具体的には10%未満、より具体的には5%未満のFc受容体に対する結合親和性を示す。特定の一実施態様では、Fc受容体はFcγ受容体である。幾つかの実施態様では、Fc受容体はヒトFc受容体である。一実施態様では、Fc受容体は阻害性Fc受容体である。特定の一実施態様では、Fc受容体は阻害性ヒトFcγ受容体であり、より具体的にはヒトFcγRIIBである。幾つかの実施態様では、Fc受容体は活性化Fc受容体である。特定の一実施態様では、Fc受容体は活性化ヒトFcγ受容体であり、より具体的にはヒトFcγRIIIa、FcγRI、又はFcγRIIa、最も具体的にはヒトFcγRIIIaである。好ましくは、これら受容体の各々への結合は低減する。幾つかの実施態様では、補体成分に対する結合親和性、具体的にはC1qに対する結合親和性も低減する。一実施態様では、新生児Fc受容体(FcRn)に対する結合親和性は低減しない。FcRnに対する実質的に同様の結合、すなわち、前記受容体に対するFcドメインの結合親和性の保存は、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)がFcドメインの操作されていない形態(又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)の約70%を上回るFcRnに対する結合親和性を示すときに達成される。Fcドメイン、又は前記Fcドメインを含む本発明の三重特異性抗体は、そのような親和性の約80%を超える、更には約90%を超える親和性を示し得る。特定の実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、操作されていないFcドメインと比較してエフェクター機能が低減するように操作される。エフェクター機能の低減は、限定しないが、補体依存性細胞傷害(CDC)の低減、抗体依存性T細胞媒介性細胞傷害(ADCC)の低減、抗体依存性細胞貪食(ADCP)の低減、サイトカイン分泌の低減、抗原提示細胞による免疫複合体媒介性抗原取り込みの低減、NK細胞に対する結合の低減、マクロファージに対する結合の低減、単球に対する結合の低減、多形核細胞に対する結合の低減、アポトーシスを誘導する直接的シグナル伝達の低減、樹状細胞成熟の低減、又はT細胞プライミングの低減のうちの一又は複数を含むことができる。一実施態様では、エフェクター機能の低減は、CDCの低減、ADCCの低減、ADCPの低減、及びサイトカイン分泌の低減のうちの一又は複数である。特定の一実施態様では、エフェクター機能の低減はADCCの低減である。一実施態様では、低減したADCCは、操作されていないFcドメイン(又は操作されていないFcドメインを含む本発明の三重特異性抗体)によって誘導されるADCCの20%未満である。
一実施態様では、FcドメインのFc受容体に対する結合親和性及び/又はエフェクター機能を低減させるアミノ酸の変異は、アミノ酸置換である。一実施態様では、Fcドメインは、E233、L234、L235、N297、P331及びP329の位置にアミノ酸置換を含む。より具体的な実施態様では、Fcドメインは、L234、L235、及びP329の位置にアミノ酸置換を含む。幾つかの実施態様では、Fcドメインは、アミノ酸置換L234A及びL235Aを含む。このような一実施態様では、FcドメインはIgGのFcドメイン、特にヒトIgGのFcドメインである。一実施態様では、FcドメインはP329の位置にアミノ酸置換を含む。より具体的な実施態様では、アミノ酸置換はP329A又はP329G、特にP329Gである。一実施態様では、Fcドメインは、P329の位置にアミノ酸置換を、更にE233、L234、L235、N297、及びP331から選択される位置にアミノ酸置換を含む。より具体的な実施態様では、更なるアミノ酸置換は、E233P、L234A、L235A、L235E、N297A、N297D、又はP331Sである。特定の実施態様では、Fcドメインは、P329、L234、及びL235の位置にアミノ酸置換を含む。更に特定の実施態様では、Fcドメインは、アミノ酸置換L234A、L235A及びP329G(「P329G LALA」)を含む。このような一実施態様では、FcドメインはIgGのFcドメイン、特にヒトIgGのFcドメインである。アミノ酸置換の「P329G LALA」の組み合わせは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるPCT特許出願番号PCT/EP2012/055393に記載のように、ヒトIgG FcドメインのFcγ受容体結合をほぼ完全に無効にする。PCT/EP2012/055393はまた、このような変異Fcドメインを調製する方法、及びFc受容体結合又はエフェクター機能などその特性を決定する方法も記載されている。
IgG抗体は、IgG抗体と比較して、Fc受容体に対する結合親和性の低減及びエフェクター機能の低減を示す。従って、幾つかの実施態様では、本発明の三重特異性抗体のFcドメインは、IgG Fcドメイン、特にヒトIgG Fcドメインである。一実施態様では、IgG Fcドメインは、S228の位置におけるアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換S228Pを含む。Fc受容体に対するその結合親和性及び/又はそのエフェクター機能を更に低減させるために、一実施態様では、IgGFcドメインは、L235の位置におけるアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換L235Eを含む。別の実施態様では、IgG Fcドメインは、P329の位置におけるアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換P329Gを含む。特定の実施態様では、IgG Fcドメインは、S228、L235及びP329の位置におけるアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換S228P、L235E及びP329Gを含む。このようなIgG Fcドメインの変異及びそれらのFcγ受容体結合特性は、PCT特許出願番号PCT/EP2012/055393に記載されており、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
特定の実施態様では、天然型IgG Fcドメインと比較してFc受容体に対する結合親和性の低減及び/又はエフェクター機能の低減を示すFcドメインは、アミノ酸置換L234A、L235A、及び任意選択的にP329Gを含むヒトIgG Fcドメインであるか、又はアミノ酸置換S228P、L235E、及び任意選択的にP329Gを含むヒトIgG Fcドメインである。
特定の実施態様ではFcドメインのNグリコシル化は排除されている。このような一実施態様では、FcドメインはN297の位置におけるアミノ酸置換、具体的にはアラニン(N297A)又はアスパラギン酸(N297D)酸によりアスパラギンを置き換えるアミノ酸置換を含む。本明細書及びPCT特許出願番号PCT/EP2012/055393において記載されるFcドメインに加えて、Fc受容体結合及び/又はエフェクター機能が低減したFcドメインは、Fcドメイン残基238、265、269、270、297、327、及び329のうちの一又は複数の置換を伴うものを含む(米国特許第6737056号)。このようなFc変異体は、残基265及び297のアラニンへの置換を有する、いわゆる「DANA」Fc変異体を含む、アミノ酸位置265、269、270、297及び327の二つ以上における置換を有するFc変異体を含む(米国特許第7332581号)。
変異体Fcドメインは、当該技術分野で周知の遺伝学的又は化学的方法を用いたアミノ酸の欠失、置換、挿入、又は修飾により調製することができる。遺伝学的方法は、コード化DNA配列の部位特異的変異、PCR、遺伝子合成などを含み得る。正確なヌクレオチドの変化は、例えば配列決定により検証することができる。
Fc受容体に対する結合は、例えばELISAにより、又はBIAcore器具(GE Healthcare)のような標準の器具類を用いた表面プラズモン共鳴(SPR)により容易に決定することができ、このようなFc受容体は組換え発現により得ることができる。このような適切な結合アッセイは本明細書に記載される。代替的に、Fcドメイン、又はFcドメインを含む細胞活性化三重特異性抗原結合分子のFc受容体に対する結合親和性は、特定のFc受容体を発現することが知られている細胞株、例えばFcγIIIa受容体を発現するNK細胞を用いて評価してもよい。
Fcドメイン、又はFcドメインを含む本発明の三重特異性抗体のエフェクター機能は、当該技術分野で周知の方法により測定することができる。ADCCを測定するための適切なアッセイは本明細書に記載される。目的の分子のADCC活性を評価するためのインビトロアッセイの他の例が、米国特許第5500362号;Hellstrom et al. Proc Natl Acad Sci USA 83, 7059-7063 (1986) and Hellstrom et al., Proc Natl Acad Sci USA 82, 1499-1502 (1985);米国特許第5821337号; Bruggemann et al., J Exp Med 166, 1351-1361 (1987)に記載されている。あるいは、非放射性アッセイ法を用いてもよい(例えばフローサイトメトリー用のACTITM非放射性細胞傷害性アッセイ(CellTechnology、Inc. Mountain View、CA;及びCytoTox 96(登録商標)非放射性細胞傷害性アッセイ(Promega、Madison、WI)参照)。このようなアッセイに有用なエフェクター細胞には、末梢血単核球(PBMC)及びナチュラルキラー(NK)細胞が含まれる。あるいは、又は更に、目的の分子のADCC活性は、例えばClynes et al., Proc Natl Acad Sci USA 95, 652-656 (1998)に開示される動物モデルにおいてインビボで評価することができる。
幾つかの実施態様では、補体成分に対するFcドメインの結合、特にC1qに対する結合が低減する。従って、Fcドメインがエフェクター機能が低減するように操作されている幾つかの実施態様では、前記エフェクター機能の低減はCDCの低減を含む。C1q結合アッセイは、本発明の三重特異性抗体がC1qに結合できるかどうか、それによりCDC活性を有するかどうかを決定するために実行される。例えば、国際公開第2006/029879号及び国際公開第2005/100402号のC1q及びC3c結合ELISAを参照。補体活性化を評価するために、CDCアッセイを行ってもよい(例えば、Gazzano-Santoro et al., J Immunol Methods 202, 163 (1996); Cragg et al., Blood 101, 1045-1052 (2003);及び Cragg and Glennie, Blood 103, 2738-2743 (2004)を参照)。
以下のセクションは、Fc受容体結合及び/又はエフェクター機能を低減させるFcドメイン修飾を含む本発明の三重特異性抗体の好ましい実施態様を記載する。
G.抗体変異体
特定の実施態様では、上記のものに加えて、本明細書に提供される三重特異性抗体のアミノ酸配列変異体が企図される。例えば、三重特異性抗体の結合親和性及び/又は他の生物学的特性を改善することが望まれる場合がある。三重特異性抗体のアミノ酸配列変異体は、三重特異性抗体をコードするヌクレオチド配列に適切な改変を導入することにより、又はペプチド合成によって調製することができる。そのような修飾には、例えば抗体のアミノ酸配列内の残基からの欠失、及び/又はそれへの挿入、及び/又はそれの置換を含む。最終コンストラクトが所望の特性、例えば抗原結合を有することを条件として、欠失、挿入、及び置換の任意の組み合わせを最終コンストラクトに到達させることができる。
1.a)置換変異体、挿入変異体、及び欠失変異体
特定の実施態様では、一又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。置換突然変異誘発の対象となる部位は、HVRとFRを含む。保存的置換は、表Bに「保存的置換」の見出しの下に示されている。より実質的な変更が、表Bに「例示的な置換」の見出しの下に与えられ、アミノ酸側鎖のクラスに関連して以下に更に説明される。アミノ酸置換は、目的の抗体に導入することができ、その産物は、所望の活性、例えば、抗原結合の保持/改善、免疫原性の低下、又はADCC又はCDCの改善についてスクリーニングされる。
Figure 0007021955000002
アミノ酸は、共通の側鎖特性に従ってグループ分けすることができる:
(1)疎水性:ノルロイシン、Met、Ala、Val、Leu、Ile;
(2)中性の親水性:Cys、Ser、Thr、Asn、Gln;
(3)酸性:Asp、Glu;
(4)塩基性:His、Lys、Arg;
(5)鎖配向に影響する残基:Gly、Pro;
(6)芳香族:Trp、Tyr、Phe
非保存的置換は、これらのクラスのうちの1つのメンバーを別のクラスに交換することを伴うこととなる。
1つのタイプの置換変異体は、親抗体(例えば、ヒト化抗体又はヒト抗体)の一又は複数の超可変領域残基を置換することを含む。一般に、更なる研究のために選択された得られた変異体は、親抗体と比較して、特定の生物学的特性の修飾(例えば、改善)(例えば、親和性の増加、免疫原性の低下)を有し、かつ/又は親抗体の特定の生物学的特性を実質的に保持するであろう。例示的な置換変異体は、親和性成熟抗体であり、例えば、本明細書に記載のものなどのファージディスプレイに基づく親和性成熟技術を用いて簡便に作成することができる。簡潔には、一又は複数のHVR残基が変異され、変異体抗体がファージ上に提示され、特定の生物学的活性(例えば結合親和性)についてスクリーニングされる。
HVRにおいて、例えば抗体親和性を改善するために、改変(例えば、置換)を行うことができる。このような改変は、HVRの「ホットスポット」、すなわち、体細胞成熟過程中に高頻度で変異を受けるコドンにコードされた残基で(例えばChowdhury, Methods Mol. Biol. 207:179-196 (2008)を参照)、及び/又はSDR(a-CDR)で行うことができ、得られた変異体VH又はVLが結合親和性について試験される。二次ライブラリーから構築し選択し直すことによる親和性成熟が、例えばHoogenboom et al. in Methods in Molecular Biology 178:1-37 (O'Brien et al., ed., Human Press, Totowa, NJ, (2001)に記載されている。親和性成熟の幾つかの実施態様では、多様性が、様々な方法(例えば、エラープローンPCR、鎖シャッフリング、又はオリゴヌクレオチド指定突然変異誘発)の何れかにより、成熟のために選択された可変遺伝子中に導入される。次いで、二次ライブラリーが作製される。次いで、ライブラリーは、所望の親和性を有する任意の抗体変異体を同定するためにスクリーニングされる。多様性を導入するするもう一つの方法は、幾つかのHVR残基(例えば、一度に4から6残基)がランダム化されるHVR指向のアプローチを含む。抗原結合に関与するHVR残基は、例えばアラニンスキャニング突然変異誘発又はモデリングを使用して、特異的に同定され得る。特にCDR-H3及びCDR-L3がしばしば標的にされる。
特定の実施態様では、置換、挿入、又は欠失は、そのような改変が抗原に結合する抗体の能力を実質的に低下させない限り、一又は複数のHVR内で発生し得る。例えば、実質的に結合親和性を低下させない保存的改変(例えばここで提供される保存的置換)をHVR内で行うことができる。このような改変は、HVR「ホットスポット」又はSDRの外側であってもよい。上に与えられた変異体VH又はVL配列の特定の実施態様では、各HVRは不変であるか、又は僅か1個、2個又は3個のアミノ酸置換を含むかの何れかである。
変異誘発の標的となり得る抗体の残基又は領域の同定のための有用な方法は、Cunningham and Wells (1989) Science, 244:1081-1085に記載されているように「アラニンスキャニング変異誘発」と呼ばれる。この方法では、標的残基の残基又はグループ(例えば、arg、asp、his、lys及びgluなどの荷電残基)が同定され、抗原と抗体との相互作用が影響を受けるかどうかを判断するために、中性又は負に荷電したアミノ酸(例えば、アラニン又はポリアラニン)に置換される。更なる置換が、最初の置換に対する機能的感受性を示すアミノ酸位置に導入され得る。代わりに、又は加えて、抗原抗体複合体の結晶構造が、抗体と抗原との接触点を同定する。そのような接触残基及び隣接残基が、置換の候補として標的とされるか又は排除され得る。変異体は、所望の特性を含むかどうかを決定するためにスクリーニングされ得る。
アミノ酸配列挿入には、1残基から100以上の残基を含むポリペプチドまでの長さの範囲のアミノ末端及び/又はカルボキシル末端融合、並びに単一又は複数のアミノ酸残基の配列内挿入が含まれる。末端挿入の例としては、N末端メチオニン残基を有する抗体が含まれる。抗体分子の他の挿入変異体は、酵素に対する抗体のN末端又はC末端への融合(例えばADEPTの場合)、又は抗体の血清半減期を増加させるポリペプチドへの融合を含む。
2.グリコシル化変異体
特定の実施態様では、本明細書で提供される抗体は、三重特異性抗体がグリコシル化される程度を上昇又は減少させるように改変される。抗体へのグリコシル化部位の付加又は欠失は、一又は複数のグリコシル化部位が作成され又は除かれるようにアミノ酸配列を変えることによって簡便に達成することができる。
抗体がFc領域を含む場合には、それに結合する糖を変えることができる。哺乳類細胞によって産生される天然型抗体は、典型的には、Fc領域のCH2ドメインのAsn297にN結合によって一般に結合される分枝鎖の二分岐オリゴ糖を含む。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、並びに二分岐糖鎖構造の「幹」のGlcNAcに結合したフコースを含む。幾つかの実施態様では、本発明の三重特異性抗体におけるオリゴ糖の改変が、特定の改善された特性を有する抗体変異体を作製するために行われ得る。
一実施態様では、Fc領域に(直接又は間接的に)結合したフコースを欠いた糖鎖構造を有する三重特異性抗体変異体が提供される。例えば、そのような抗体のフコースの量は、1%から80%、1%から65%、5%から65%又は20%から40%であり得る。フコースの量は、例えば、国際公開第2008/077546号に記載されているように、MALDI-TOF質量分析法によって測定されるAsn297に結合している全ての糖構造の合計(例えば、複合体、ハイブリッド及び高マンノース構造)に対して、Asn297の糖鎖中のフコースの平均量を計算することによって決定される。Asn297は、Fc領域(Fc領域残基のEU番号付け)でおよそ297の位置に位置するアスパラギン残基を指す;しかし、Asn297もまた位置297の上流又は下流のおよそ±3アミノ酸に、すなわち抗体の軽微な配列変異に起因して、位置294と300の間に位置し得る。このようなフコシル化変異体はADCC機能を改善させる場合がある。例えば、米国特許出願公開第2003/0157108号(Presta、L.);米国特許出願公開第2004/0093621号(協和発酵工業株式会社)を参照。「脱フコシル化」又は「フコース欠損」抗体変異体に関連する出版物の例としては、米国特許出願公開第2003/0157108号、国際公開第2000/61739号、同第2001/29246号、米国特許出願公開第2003/0115614号、同第2002/0164328号、同第2004/0093621号、同第2004/0132140号、同第2004/0110704号、同第2004/0110282号、同第2004/0109865号、国際公開第2003/085119号、国際公開第2003/084570号、同第2005/035586号、同第2005/035778号、同第2005/053742号、同第2002/031140号、Okazaki et al. J. Mol. Biol. 336:1239-1249 (2004); Yamane-Ohnuki et al. Biotech. Bioeng. 87: 614 (2004)が含まれる。脱フコシル化抗体を産生できる細胞株の例は、タンパク質フコシル化を欠損しているLec13 CHO細胞(Ripka et al., Arch. Biochem. Biophys. 249:533-545 (1986)、Presta、Lの米国特許出願公開第2003/0157108号、及びAdamsらの国際公開第2004/056312号(特に実施例11))及び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)、及び国際公開第2003/085107号を参照)を含む。
二分オリゴ糖を伴う三重特異性抗体変異体が更に提供され、例えば、そこでは、抗体のFc領域に結合した二分岐オリゴ糖がGlcNAcによって二分されている。このような三重特異性抗体変異体はフコシル化を減少させ、及び/又はADCC機能を改善する場合がある。そのような抗体変異体の例は、例えば、国際公開第2003/011878号(Jean-Mairetら);米国特許第6602684号(Umanaら);及び米国特許出願公開第2005/0123546号(Umanaら)に記載されている。Fc領域に結合したオリゴ糖内に少なくとも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機能を有し得る。このような抗体変異体は、例えば、国際公開第1997/30087号(Patelら);国際公開第1998/58964号(Raju、S.);及び国際公開第1999/22764号(Raju、S.)に記載されている。
3.システイン操作抗体変異体
特定の実施態様では、抗体の一又は複数の残基が三重特異性残基で置換されているシステイン操作三重特異性抗体、例えば「チオMAb」を作製することが望ましい場合がある。特定の実施態様では、置換される残基が三重特異性抗体の接近可能な部位で生じる。これらの残基をシステインで置換することによって、反応性チオール基が抗体の接近可能部位に配置され、抗体を他の部分、例えば薬物部分又はリンカー-薬剤部分にコンジュゲートさせ、イムノコンジュゲートを作るために使用することができる。特定の実施態様では、以下の残基のうちの何れか一又は複数がシステインで置換され得る:軽鎖のV205(Kabatの番号付け);重鎖のA118(EU番号付け);及び重鎖Fc領域のS400(EU番号付け)。システイン操作抗体は、例えば米国特許第7521541号に記載されるように生成され得る。
H.組換え方法及び組成物
本発明の三重特異性抗体は、例えば、固相ペプチド合成(例えば、メリフィールド固相合成)又は組換え産生によって得ることができる。組換え産生のために、三重特異性抗体(又は断片)をコードする一又は複数のポリヌクレオチドを、例えば上記のように単離し、宿主細胞における更なるクローニング及び/又は発現のために一又は複数のベクターに挿入する。このようなポリヌクレオチドは、従来の手順を用いて容易に単離し、配列決定することができる。一実施態様では、本発明のポリヌクレオチドの一又は複数を含むベクタ-、好ましくは発現ベクターが提供される。当業者に周知の方法を用いて、適切な転写/翻訳制御シグナルとともに三重特異性抗体(断片)のコード配列を含む発現ベクターを構築することができる。これらの方法には、インビトロ組換えDNA技術、合成技術、及びインビボ組換え/遺伝子組換えが含まれる。例えば、Maniatis et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y. (1989);及びAusubel et al., CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY, Greene Publishing Associates and Wiley Interscience, N.Y (1989)に記載される技術を参照。発現ベクターはプラスミド、又はウイルスの一部とすることができるか、又は核酸断片でよい。発現ベクターは、三重特異性抗体(断片)(すなわちコード領域)をコードするポリヌクレオチドが、プロモーター及び/又は他の転写若しくは翻訳制御エレメントと作動可能に結合してクローニングされる発現カセットを含む。本発明で使用される場合、「コード領域」は、アミノ酸に翻訳されるコドンからなる核酸の一部である。「終止コドン」(TAG、TGA、又はTAA)はアミノ酸に翻訳されないが、存在する場合にはコード領域の一部と考えられ、しかし、任意の隣接配列、例えばプロモーター、リボソーム結合部位、転写ターミネーター、イントロン、5’及び3’非翻訳領域などはコード領域の一部ではない。2つ以上のコード領域が、単一のポリヌクレオチドコンストラクト、例えば単一のベクター上に、又は別々のポリヌクレオチドコンストラクトの中に、例えば別の(異なる)ベクター上に存在することができる。更に、任意のベクターは、単一のコード領域を含んでいてもよいし、2つ以上のコード領域を含んでいてもよく、例えば本発明のベクターは、タンパク質分解性切断を介して、最終タンパク質中に翻訳後又は翻訳と同時に分離された一又は複数のポリペプチドをコードしてもよい。加えて、本発明のベクター、ポリヌクレオチド、又は核酸は、本発明の三重特異性抗体(断片)、又はその変異体若しくは誘導体をコードするポリヌクレオチドに融合又は非融合された異種コード領域をコードし得る。異種コード領域は、限定しないが、特殊化要素又はモチーフ、例えば分泌シグナルペプチド又は異種機能ドメインを含む。作動可能に結合とは、ポリペプチドなどの遺伝子産物のコード領域が、制御配列の影響下又は制御下において遺伝子産物の発現を配置するように、一又は複数の制御配列と結合するときである。(ポリペプチドコード領域及びそれに結合するプロモーターのような)2つのDNA断片は、プロモーター機能の誘導が所望の遺伝子産物をコードするmRNAの転写をもたらす場合、及び2つのDNA断片間の連結の性質が、遺伝子産物の発現を導く発現制御配列の能力を妨げないか又は転写されるべきDNA鋳型の能力を妨げない場合、「作動可能に結合している」。従って、プロモーター領域は、プロモーターがその核酸の転写をもたらすことができる場合にポリペプチドをコードする核酸に作動可能に結合される。プロモーターは所定の細胞においてのみDNAの実質的な転写を導く細胞特異的プロモーターであってもよい。プロモーターの他に他の転写制御エレメント、例えばエンハンサー、オペレーター、リプレッサー、及び転写終結シグナルが、細胞特異的転写を導くポリヌクレオチドと作動可能に結合することができる。適切なプロモーター及び他の転写制御領域は本明細書に開示されている。種々の転写制御領域が当業者に知られている。これらには、限定されないが、脊椎動物細胞において機能する転写制御領域、例えば、限定されないが、サイトメガロウイルス由来のプロモーター及びエンハンサーセグメント(例えばイントロン-Aと連動した即初期プロモーター)、サルウイルス40(例えば初期プロモーター)、及びレトロウイルス(例えばラウス肉腫ウイルスなど)が含まれる。他の転写制御領域は、脊椎動物の遺伝子、例えばアクチン、熱ショックタンパク質、ウシ成長ホルモン及びウサギ-αグロビン、並びに、真核細胞における遺伝子発現を制御することができる他の配列に由来するものを含む。更なる適切な転写制御領域は、組織特異的プロモーター及びエンハンサー並びに誘導性プロモーター(例えば、プロモーター誘導性テトラサイクリン)を含む。同様に、種々の翻訳制御エレメントが当業者に知られている。これらには、限定されないが、リボソーム結合部位、翻訳開始及び終結コドン、及びウイルス系由来の要素(特に、配列内リボソーム進入部位、又はCITE配列とも呼ばれるIRES)が含まれる。発現カセットはまた、例えば、複製起点、及び/又はレトロウイルスの長い末端反復配列(LTR)又はアデノ随伴ウイルス(AAV)の末端反転型配列(ITR)など染色体組み込み要素といった他の特徴を含んでいてもよい。
本発明のポリヌクレオチド及び核酸コード領域は、本発明のポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドの分泌を指示する分泌ペプチド又はシグナルペプチドをコードする更なるコード領域と結合させることができる。例えば、三重特異性抗体の分泌が所望される場合、シグナル配列をコードするDNAは、本発明の三重特異性抗体又はその断片をコードする核酸の上流に配置され得る。シグナル仮説によると、哺乳類細胞によって分泌されるタンパク質はシグナルペプチド又は分泌リーダー配列を有し、これは粗面小胞体上で成長するタンパク質鎖の排出が開始されると成熟タンパク質から切断される。当業者は、脊椎動物細胞によって分泌されるポリペプチドが通常、ポリペプチドの分泌型又は「成熟」型を生成するために翻訳されたポリペプチドから切断されるポリペプチドのN末端に融合されたシグナルペプチドを有することを認識している。特定の実施態様では、天然のシグナルペプチド、例えば免疫グロブリン重鎖又は軽鎖シグナルペプチド又は作動可能に結合しているポリペプチドの分泌を指示する能力を保持するその配列の機能的誘導体が使用される。あるいは、異種哺乳動物シグナルペプチド、又はその機能的誘導体を使用することができる。例えば、野生型リーダー配列は、ヒト組織プラスミノーゲン活性化因子(TPA)又はマウスβ-グルクロニダーゼのリーダー配列で置換されてもよい。
後の精製を促進するため(例えば、ヒスチジンタグ)、又は三重特異性抗体の標識を補助するために使用され得る短いタンパク質配列をコードするDNAは、ポリヌクレオチドをコードする三重特異性抗体(断片)の末端に含まれ得る。
更なる実施態様では、本発明の一又は複数のポリヌクレオチドを含む宿主細胞が提供される。特定の実施態様では、本発明の一又は複数のベクターを含む宿主細胞が提供される。ポリヌクレオチド及びベクターは、ポリヌクレオチド及びベクターそれぞれに関連して本明細書に記載される特徴の何れかを単独で又は組み合わせて組み込むことができる。一つのそのような実施態様では、宿主細胞は、本発明の三重特異性抗体をコードするポリヌクレオチドを含むベクターを含む(例えば該ベクターで形質転換又はトランスフェクトされている)。本明細書で使用される場合、「宿主細胞」なる用語は、本発明の三重特異性抗体又はその断片を生成するように操作され得る何れかの種類の細胞系を指す。三重特異性抗体の複製及び発現の補助に適切な宿主細胞は当該技術分野で周知である。このような細胞は特定の発現ベクターで適切にトランスフェクト又は形質導入することができ、大量のベクター含有細胞を、臨床利用のための十分な量の三重特異性抗体を得るために、大規模発酵槽での播種用に増殖させることができる。適切な宿主細胞は、原核生物微生物、例えば大腸菌、又は様々な真核生物細胞、例えばチャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)、昆虫細胞などを含む。例えば、特に、グリコシル化が必要でない場合には、ポリペプチドは細菌中で生成することができる。発現の後、ポリペプチドは可溶性画分において細菌の細胞ペーストから単離され得、更に精製することができる。原核生物に加えて、糸状菌又は酵母菌のような真核微生物は、菌類や酵母菌株を含むポリペプチドをコードするベクターのための適切なクローニング宿主又は発現宿主であり、そのグリコシル化経路は「ヒト化」されており、部分的又は完全なヒトのグリコシル化パターンを有するポリペプチドの産生をもたらす。Gerngross, Nat Biotech 22, 1409-1414 (2004)、及びLi et al., Nat Biotech 24, 210-215 (2006)を参照。(グリコシル化)ポリペプチドの発現に適した宿主細胞はまた、多細胞生物(無脊椎動物と脊椎動物)から派生している。無脊椎動物細胞の例としては、植物及び昆虫細胞が挙げられる。多数のバキュロウイルス株が同定されており、これらは特にスポドプテラ・フルギペルダ細胞のトランスフェクションのために、昆虫細胞と組み合わせて使用することができる。植物細胞培養を宿主として利用することができる。例えば、米国特許第5959177号、第6040498号、第6420548号、第7125978号及び第6417429号(トランスジェニック植物における抗体生成に関するPLANTIBODIESTM技術を記載)を参照。脊椎動物細胞も宿主として用いることができる。例えば、懸濁液中で増殖するように適合されている哺乳動物細胞株は有用であり得る。有用な哺乳動物宿主細胞株の他の例は、SV40(COS-7)で形質転換されたサル腎臓CV1株、ヒト胚腎臓株(Graham et al., J. Gen Virol. 36:59 (1977)に記載された293細胞又は293T細胞)、ベビーハムスター腎臓細胞(BHK)、マウスのセルトリ細胞(例えば、Mather, Biol. Reprod. 23:243-251 (1980)に記載されるTM4細胞)、サル腎細胞(CV1)、アフリカミドリザル腎細胞(VERO-76)、ヒト子宮頚癌細胞(HELA)、イヌ腎臓細胞(MDCK)、バッファローラット肝臓細胞(BRL 3A)、ヒト肺細胞(W138)、ヒト肝細胞(HepG2)、マウス乳腺腫瘍細胞(MMT060562)、(例えば、Mather et al., Annals N.Y. Acad. Sci. 383:44-68 (1982)に記載される)TRI細胞、MRC5細胞、及びFS4細胞である。他の有用な哺乳動物宿主細胞株は、dhfr-CHO細胞(Urlaub et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:4216 (1980))を含むチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞;及びYO、NS0、P3X63及びSp2/0などの骨髄腫細胞株を含む。タンパク質産生に適した特定の哺乳動物宿主細胞系の総説については、例えば、Yazaki and Wu, Methods in Molecular Biology, Vol. 248 (B.K.C. Lo, ed., Humana Press, Totowa, NJ), pp. 255-268 (2003)を参照。宿主細胞は、培養細胞、例えば幾つか挙げると、哺乳動物の培養細胞、酵母細胞、昆虫細胞、細菌細胞及び植物細胞、並びにトランスジェニック動物、トランスジェニック植物又は培養植物又は動物組織内部に含まれる細胞を含む。一実施態様では、宿主細胞は、真核生物細胞、好ましくは哺乳動物細胞、例えばチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ヒト胎児腎臓(HEK)細胞、又はリンパ系細胞(例えば、Y0、NS0、Sp20細胞)である。
これらの系において外来遺伝子を発現する標準的な技術が当技術分野で知られている。抗体などの抗原結合ドメインの重鎖又は軽鎖の何れかを含むポリペプチドを発現する細胞は、発現された産物が重鎖及び軽鎖の両方を有する抗体であるように抗体鎖の他方をも発現するように操作することができる。
一実施態様では、本発明による三重特異性抗体を産生する方法が提供され、ここでは、本明細書で提供されるような三重特異性抗体をコードするポリヌクレオチドを含む宿主細胞を三重特異性抗体の発現に適した条件下で培養し、三重特異性抗体を宿主細胞(又は宿主細胞培養培地)から回収することを含む。
三重特異性抗体の成分は、互いに遺伝的に融合される。三重特異性抗体は、その成分が互いに直接又はリンカー配列を介して間接的に融合されるように設計することができる。リンカーの組成及び長さは、当該技術分野で周知の方法に従って決定することができ、有効性について試験することができる。三重特異性抗体の異なる構成要素間のリンカー配列の例は、本明細書に提供される配列に見出される。必要に応じて、融合物の個々の成分を分離するための切断部位を組み込むための付加的な配列、例えばエンドペプチダーゼ認識配列を含めることができる。
特定の実施態様では、三重特異性抗体の一部を形成するFab断片は、少なくとも抗原決定基に結合することができる抗体可変領域を含む。可変領域は、天然に又は非天然に存在する抗体及びその断片の一部を形成することができ、かつそのような抗体及び断片から誘導することができる。ポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体を生成する方法は、当該技術分野で周知である(例えば、Harlow and Lane, "Antibodies, a laboratory manual", Cold Spring Harbor Laboratory, 1988)。非天然に存在する抗体は、固相-ペプチド合成を使用して構築されるか、組換え的に産生されるか(例えば米国特許第4186567号に記載のように)、又は例えば可変重鎖及び可変軽鎖を含むコンビナトリアルライブラリーのスクリーニング(例えばMcCaffertyの米国特許第5969108号を参照)によって得ることができる。
抗体、抗体断片、抗原結合ドメイン又は可変領域の任意の動物種を、本発明の三重特異性抗体に使用することができる。本発明において有用な非限定的な抗体、抗体断片、抗原結合ドメイン又は可変領域は、マウス、霊長類、又はヒト起源のものであり得る。三重特異性抗体がヒトでの使用を意図する場合、抗体の定常領域がヒトに由来する抗体のキメラ形態を使用することができる。ヒト化又は完全ヒト形態の抗体も、当分野でよく知られている方法に従って調製され得る(例えばWinterの米国特許第5565332号を参照)。ヒト化は、様々な方法によって達成することができ、それら方法には、限定されないが、(a)非ヒト(例えば、ドナー抗体)のCDRを、重要なフレームワーク残基(例えば、良好な抗原結合親和性又は抗体機能を維持するために重要であるもの)の保持を伴う又は伴わないヒト(例えば、レシピエント抗体)のフレームワーク領域及び定常領域の上に移植すること、(b)非ヒト特異性決定領域(SDR又はa-CDR;抗体-抗原相互作用に重要な残基)のみをヒトフレームワーク領域及び定常領域上に移植すること、又は(c)非ヒト可変ドメイン全体を移植するが、表面残基の置換によってヒト様切片で「覆い隠す」ことが含まれる。ヒト化抗体及びそれらの製造方法は、例えば、Almagro and Fransson, Front. Biosci. 13:1619-1633 (2008)に総説され、更に、例えばRiechmann et al., Nature 332, 323-329 (1988); Queen et al., Proc Natl Acad Sci USA 86, 10029-10033 (1989);米国特許第5821337号、同第7527791号、同第6982321号、及び同第7087409号; Jones et al., Nature 321, 522-525 (1986); Morrison et al., Proc Natl Acad Sci 81, 6851-6855 (1984); Morrison and Oi, Adv Immunol 44, 65-92 (1988); Verhoeyen et al., Science 239, 1534-1536 (1988); Padlan, Molec Immun 31(3), 169-217 (1994); Kashmiri et al., Methods 36, 25-34 (2005) (「SDR(a-CDR)移植」を記述する); Padlan, Mol Immunol 28, 489-498 (1991) (「リサーフェシング」を記述する); Dall'Acqua et al., Methods 36, 43-60 (2005) (「FRシャッフリング」を記述する);及びOsbourn et al., Methods 36, 61-68 (2005) and Klimka et al., Br J Cancer 83, 252-260 (2000) (FRシャッフリングに対する「誘導選択」アプローチを記述する)に記載されている。ヒト抗体及びヒト可変領域は、当該技術分野において周知の様々な技術を用いて生産することができる。ヒト抗体は一般的に、van Dijk and van de Winkel, Curr. Opin. Pharmacol. 5: 368-74 (2001)及びLonberg, Curr. Opin. Immunol. 20:450-459 (2008)に記載されている。ヒト可変領域は、ハイブリドーマ法によって作製されたヒトモノクローナル抗体の一部を形成することができ、かつそのような抗体から誘導することができる(例えば、Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications, pp. 51-63 (Marcel Dekker, Inc., New York, 1987)を参照)。ヒト抗体及びヒト可変領域は、抗原チャレンジに応答して、インタクトなヒト抗体又はヒト可変領域を持つインタクトな抗体を生産するように改変されたトランスジェニック動物に免疫原を投与することによって調製され得る(例えば、Lonberg, Nat Biotech 23, 1117-1125 (2005)を参照)。ヒト抗体及びヒト可変領域はまた、ヒト由来のファージディスプレイライブラリーから選択されたFvクローン可変領域配列を単離することによって生成することができる(例えば、Hoogenboom et al. in Methods in Molecular Biology 178, 1-37 (O'Brien et al., ed., Human Press, Totowa, NJ, 2001);及びMcCafferty et al., Nature 348, 552-554; Clackson et al., Nature 352, 624-628 (1991))。ファージは、典型的には、単鎖Fv(scFv)断片又はFab断片の何れかとして、抗体断片を提示する。
特定の実施態様では、本発明において有用なFab断片は、例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,243,453号に開示された方法に従って、結合親和性が増強するように操作される。特定の抗原決定基に結合する本発明の三重特異性抗体の能力は、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)又は当業者によく知られている他の技術、例えば表面プラズモン共鳴技術(BIACORE T100システムにおいて分析される)(Liljeblad,et al.,Glyco.J.17:323-329(2000))及び古典的な結合アッセイ(Heeley,R.P.,Endocr.Res.28:217-229(2002))によって測定することができる。競合アッセイを使用して、特定の抗原への結合について参照抗体と競合する抗体、抗体断片、抗原結合ドメイン、又は可変ドメインを同定することができる。特定の実施態様では、このような競合する抗体は、参照抗体によって結合される同じエピトープ(例えば直鎖状又は立体構造エピトープ)に結合する。抗体が結合するエピトープをマッピングするための代表的な方法が、Methods in Molecular Biology vol. 66(Humana Press, Totowa, NJ)に掲載のMorris (1996) 「Epitope Mapping Protocols」に詳細に示されている。例示的な競合アッセイでは、固定化抗原が、抗原に結合する第一の標識抗体と、抗原への結合について第一の抗体と競合する能力について試験される第二の非標識抗体とを含む溶液中でインキュベートされる。第二の抗体はハイブリドーマ上清に存在してもよい。対照として、固定化抗原が、第一の標識抗体を含むが第二の未標識抗体は含まない溶液中でインキュベートされる。第一の抗体の抗原への結合を許容する条件下でインキュベートした後、過剰な未結合抗体が除去され、固定化された抗原に結合した標識の量が測定される。固定化抗原に結合した標識の量が、対照試料と比較して試験試料中で実質的に減少している場合、それは、第二の抗体が、抗原への結合について第一の抗体と競合していることを示している。Harlow and Lane (1988) Antibodies: A Laboratory Manual ch.14 (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY)を参照。
本明細書で記載のように調製される三重特異性抗体は、当分野で知られている技術、例えば高速液体クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、アフィニティークロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィーなどによって精製され得る。特定のタンパク質を精製するために使用される実際の条件は、一部には正味荷電、疎水性、親水性などの要因に依存し、当業者に明瞭であろう。アフィニティークロマトグラフィー精製では、三重特異性抗体が結合する抗体、リガンド、受容体又は抗原が使用され得る。例えば、本発明の三重特異性抗体のアフィニティークロマトグラフィー精製では、プロテインA又はプロテインGを伴うマトリックスが使用され得る。逐次的なプロテインA又はGアフィニティークロマトグラフィー及びサイズ排除クロマトグラフィーを、基本的に実施例に記載されるように三重特異性抗体を単離するために使用することができる。三重特異性抗体の純度は、ゲル電気泳動、高圧液体クロマトグラフィーなどを含む様々な周知の分析方法の何れかによって決定することができる。
I.アッセイ
本明細書で提供されるHER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体が同定され、当該技術分野で周知の様々なアッセイによってその物理的/化学的性質及び/又は生物学的活性についてスクリーニングされ、又は特徴づけられ得る。
1.親和性アッセイ
HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に結合する三重特異性抗体の親和性を、実施例に説明される方法に従い、BIAcore機器(GE Healthcare)のような標準的器具類と、組換え発現により得られるような受容体又は標的タンパク質とを用いて、表面プラズモン共鳴アッセイ(SPR)により決定することができる。あるいは、そこにおいて提供される三重特異性抗体のHER2及び/又はBBB-Rへの結合は、例えばフローサイトメトリー(FACS)によって、特定の受容体又は標的抗原を発現する細胞系を用いて評価することができる。結合親和性を測定するための具体的な説明であって例示的な実施態様は、以下及び下記の実施例に記載される。
一実施態様によれば、Kは、25℃でBIACORE(登録商標)T100装置(GE Healthcare)を用いる表面プラズモン共鳴により測定される。
Fc部分とFc受容体との間の相互作用を分析するために、Hisタグ付き組換えFc受容体をCM5チップ上に固定した抗Penta His抗体(Qiagen)によって捕捉し、三重特異性コンストラクトを分析物として使用する。簡単に言うと、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、GE Healthcare)を、提供者の指示書に従って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Penta-His抗体を10mMの酢酸ナトリウム(pH5.0)で40μg/mlに希釈した後、結合したタンパク質のおよそ6500反応単位(RU)を達成するように5μl/分の流量で注入する。リガンドの注入後、未反応群をブロックするために1Mのエタノールアミンを注入する。続いて、Fc受容体を4又は10nMで60秒間捕捉する。動態測定のために、三重特異性コンストラクトの4倍段階希釈液(500nMと4000nMの間の範囲)をHBS-EP(GE Healthcare、10mMのHEPES、150mMのNaCl、3mMのEDTA、0.05%界面活性剤P20、pH7.4)に25℃、流速30μl/分で120秒間注入する。
標的抗原に対する親和性を決定するために、抗Penta-His抗体について記載したように、活性化CM5センサーチップ表面上に固定化された抗ヒトFab特異的抗体(GE Healthcare)によって三重特異性コンストラクトを捕捉する。結合タンパク質の最終量は約12000RUである。三重特異的コンストラクトを300nMで90秒間捕捉する。標的抗原を、流速30μl/分で250~1000nMの濃度範囲で180秒間フローセルを通過させる。解離を180秒間モニターする。バルク屈折率の差は、基準フローセルで得られた応答を差し引くことによって補正する。定常状態応答を使用して、ラングミュア結合等温線の非線形曲線フィッティングにより解離定数Kを導出した。結合及び解離のセンサーグラムを同時にフィットさせることによる単純一対一ラングミュア結合モデル(BIACORE(登録商標)T100評価ソフトウェアバージョン1.1.1)を用いて、結合速度(kon)と解離速度(koff)を算出する。平衡解離定数(K)をkoff/kon比として算出する。例えば、Chen et al., J. Mol. Biol. 293:865-881 (1999)を参照のこと。
2.結合アッセイ及びその他のアッセイ
一態様では、本発明の三重特異性抗体を、例えば、ELISA、ウェスタンブロットなどの既知の方法によって、その抗原結合活性について試験する。
別の態様では、HER2への結合について特異的な抗HER2と競合する抗体を同定するために、競合アッセイを使用することができる。特定の実施態様では、このような競合する抗体は、特定の抗HER2抗体によって結合される同じエピトープ(例えば直鎖状又は立体構造エピトープ)に結合する。別の態様では、BBB-R2への結合について特異的な抗BBB-Rと競合する抗体を同定するために、競合アッセイを使用することができる。特定の実施態様では、このような競合する抗体は、特定の抗BBB-R抗体によって結合される同じエピトープ(例えば直鎖状又は立体構造エピトープ)に結合する。抗体が結合するエピトープをマッピングするための代表的な方法が、Methods in Molecular Biology vol. 66(Humana Press, Totowa, NJ)に掲載のMorris (1996) 「Epitope Mapping Protocols」に詳細に示されている。更なる方法については、実施例のセクションで説明する。
3.活性のアッセイ
一態様では、生物活性を有するHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体を同定するためのアッセイが提供される。生物活性は、例えば、DNA断片化、アポトーシスの誘導、及び標的細胞の溶解を含み得る。インビボ及び/又はインビトロでそのような生物活性を有する抗体もまた提供される。一実施態様では、前記活性は、補体依存性細胞傷害(CDC)の誘導である。一実施態様では、前記三重特異性抗体は、ペルツズマブ又はトラスツズマブ単独よりも高い程度にまでCDCを誘導する。一実施態様では、前記三重特異性抗体は、ペルツズマブ又はトラスツズマブ単独よりも少なくとも約10倍、約20倍、又は約30倍高い程度でCDCを誘導する。別の実施態様では、前記三重特異性抗体は、ペルツズマブ又はトラスツズマブの組み合わせよりも高い程度にまでCDCを誘導する。別の実施態様では、前記三重特異性抗体は、ペルツズマブ又はトラスツズマブの組み合わせよりも約30%、40%、50%、若しくは60%、又は少なくとも30%~70%、又は少なくとも40%~60%高い程度にまでCDCを誘導する。補体依存性細胞傷害(CDC)アッセイは、非熱処理血清又は市販の補体画分を用いて行うことができる(例えば、Lazar, G. A. et al. Engineered antibody Fc variants with enhanced effector function. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 4005-4010 (2006)を参照)。標的細胞死滅は、Alamar Blue (Lazar, G. A. et al. Engineered antibody Fc variants with enhanced effector function. Proc. Natl Acad. Sci. USA 103, 4005-4010 (2006), Idusogie, E. E. et al. Engineered antibodies with increased activity to recruit complement. J. Immunol. 166, 2571-2575 (2001))、CellTiter-Glo(例えば、Zhao, X. et al. Targeting C-type lectin-like molecule-1 for antibody-mediated immunotherapy in acute myeloid leukemia. Haematologica 95, 71-78 (2009)を参照)、LDH放出(例えば、Konishi, E., Kitai, Y. & Kondo, T. Utilization of complement-dependent cytotoxicity to measure low levels of antibodies: application to nonstructural protein 1 in a model of Japanese encephalitis virus. Clin. Vaccine Immunol. 15, 88-94 (2008)及びこれに開示される実施例を参照)、又はカルセイン-AM放出などの幾つかの細胞生存性試薬によって評価することができる。幾つかの実施態様では、CDCの誘導の程度は、細胞抗原に結合した本発明の抗体に対する補体タンパク質C1qの結合を測定するLDH放出アッセイ又は補体アッセイによって決定される。次いで、三重特異性抗体のCDC誘導が、同じ細胞株及び同じそれぞれの抗体濃度を用いて、同じアッセイにおいてアッセイされるCDC誘導についての全ての値を用いて、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブ単独、又はペルツズマブ若しくはトラスツズマブの組み合わせの何れかのCDC誘導と比較する。マイクロタイタープレートで実施する場合、三重特異性抗体及び対照(ペルツズマブ若しくはトラスツズマブ単独、又はペルツズマブとトラスツズマブの組み合わせの何れか)のCDCを誘導する能力が、好ましくは同じアッセイを用いて同じマイクロタイタープレートで測定される。例示的なアッセイが、例えば実施例18又は19に開示されている。一実施態様では、CDCの前記誘導は、がん細胞、例えば乳がん細胞において決定される。
特定の実施態様では、本発明の抗体は、そのような生物活性について試験される。細胞溶解を検出するためのアッセイ(例えば、LDH放出の測定による)又はアポトーシスを検出するためのアッセイ(例えば、TUNELアッセイを用いる)は、当該技術分野において周知である。ADCC又はCDCを測定するためのアッセイは、全ての内容が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第2004/065540号(その中の実施例1を参照)にも記載されている。
J.薬学的製剤
本明細書に記載されるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の薬学的製剤は、所望の程度の純度を有するそのような三重特異性抗体を一又は複数の任意の薬学的に許容される担体(Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed. (1980))と混合することによって、凍結乾燥製剤又は水溶液の形態で調製される。薬学的に許容される担体は、用いられる投薬量及び濃度でレシピエントに一般に非毒性であり、限定されないが、緩衝剤、例えばリン酸塩、クエン酸塩、及び他の有機酸;アスコルビン酸及びメチオニンを含む抗酸化剤;保存料(例えば、オクタデシルジメチオルベンジルアンモニウムクロライド;ヘキサメトニウムクロライド;塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、フェノール、ブチル又はベンジルアルコール;アルキルパラベン、例えばメチル又はプロピルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3-ペンタノール;及びm-クレゾール);低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;タンパク質、例えば、血清アルブミン、ゼラチン、又は免疫グロブリン;親水性ポリマー、例えば、ポリビニルピロリドン;アミノ酸、例えば、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン又はリジン;グルコース、マンノース又はデキストリンを含む単糖類、二糖類、他の炭水化物;キレート剤、例えば、EDTA;糖、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;塩形成対イオン、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/又はポリエチレングリコール(PEG)等の非イオン性界面活性剤が挙げられる。本明細書における例示的な薬学的に許容される担体は、介在性薬物分散剤、例えば、可溶性の中性活性ヒアルロニダーゼ糖タンパク質(sHASEGP)、例えば、rHuPH20(HYLENEX(登録商標)、Baxter International、Inc.)などのヒト可溶性PH-20ヒアルロニダーゼ糖タンパク質を更に含む。rHuPH20を含む特定の典型的なsHASEGP及び使用法は、米国特許出願公開第2005/0260186号及び同第2006/0104968号に記載されている。一態様では、sHASEGPは、コンドロイチナーゼなどの一又は複数の付加的グリコサミノグリカナーゼ(glycosaminoglycanase)と組み合わせられる。
例示的な凍結乾燥抗体製剤は、米国特許第6267958号に記載されている。水性抗体製剤は、米国特許第6171586号及び国際公開第2006/044908号に記載されているものを含み、後者の製剤はヒスチジン-酢酸緩衝液を含む。
本明細書における製剤は、また、治療を受けている特定の適応症のために必要な一を越える活性成分、好ましくは、互いに悪影響を及ぼさない相補的活性を持つものを含んでいてもよい。そのような活性成分は、意図された目的に有効な量で組み合わせて適切に存在する。
活性成分は、例えばコアセルベーション技術又は界面重合法によって調製されたマイクロカプセル、例えばそれぞれヒドロキシメチルセルロースマイクロカプセル又はゼラチン-マイクロカプセル及びポリ-(メチルメタクリレート(methylmethacylate))マイクロカプセルに、コロイド薬物送達システム(例えばリポソーム、アルブミンミクロスフィア、ミクロエマルジョン、ナノ粒子、及びナノカプセル)に、又はマクロエマルジョンに封入することができる。このような技術は、Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed. (1980)に開示されている。
徐放性製剤が調製されてもよい。徐放性製剤の好適な例は、抗体を含む固体疎水性ポリマーの半透性マトリクスを含み、そのマトリックスが成形品、例えばフィルム又はマイクロカプセルの形態である。
インビボ投与のために使用される製剤は、一般的に無菌である。無菌性は、例えば、滅菌濾過膜を通す濾過によって容易に達成することができる。
K.治療的方法及び組成物
本明細書で提供されるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の何れも、治療的方法において使用され得る。
一態様において、医薬としての使用のためのHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体が提供される。更なる態様において、がんの治療における使用のためのHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体が提供される。特定の実施態様では、治療の方法における使用のためのHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体が提供される。特定の実施態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の有効量を個体に投与することを含む、がんを有する個体を治療する方法における使用のための、HER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体を提供する。1つのこのような実施態様では、本方法は、例えば、以下に記載されるような少なくとも1つの付加的治療剤の有効量を個体に投与することを更に含む。上記実施態様の何れかによる「個体」は、好ましくはヒトである。
更なる態様において、本発明は、医薬の製造又は調製におけるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の使用を提供する。一実施態様では、医薬はがんの治療のためである。一実施態様では、前記がんは脳転移を伴うHER2陽性がんである。更なる実施態様では、医薬は、がんを有する個体に対し、医薬の治療的有効量を投与することを含む、がんを治療する方法における使用のためのものである。1つのこのような実施態様では、本方法は、例えば、以下に記載されるような少なくとも1つの付加的治療剤の有効量を個体に投与することを更に含む。上記実施態様の何れかに記載の「個体」は、ヒトであり得る。
更なる態様において、本発明は、がんを治療するための方法を提供する。一実施態様では、本発明は、HER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の有効量をがんを有する個体に投与することを含む。1つのこのような実施態様では、本方法は、例えば、以下に記載されるような少なくとも1つの付加的治療剤の有効量を個体に投与することを更に含む。上記実施態様の何れかに記載の「個体」は、ヒトであり得る。
更なる態様において、本発明は、例えば下記の治療法の何れかにおける使用のための、本明細書で提供されるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の何れかを含む薬学的製剤を提供する。一実施態様では、薬学的製剤は、本明細書で提供されるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の何れか、及び薬学的に許容される担体を含む。別の実施態様では、薬学的製剤は、本明細書で提供されるHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の何れかと、少なくとも1つの付加的治療剤とを、例えば後述するように含む。
本発明の三重特異性抗体は、非経口、肺内、及び鼻腔内、並びに局所治療が所望される場合は、病巣内投与を含む、任意の適切な手段によって投与することができる。非経口注入には、筋肉内、静脈内、動脈内、腹腔内、又は皮下投与が含まれる。投薬は、その投与が短期間か又は長期であるかどうかに部分的に依存して、任意の適切な経路、例えば、静脈内又は皮下注射などの注射により行うことができる。限定されないが、単回又は様々な時点にわたる複数回投与、ボーラス投与、及びパルス注入を含む様々な投与スケジュールが本明細書において考慮される。
本発明の三重特異性抗体は、良好な医療行為に合致した様式で処方され、用量決定され、投与されるであろう。この観点において考慮すべき要因は、治療される特定の障害、治療される特定の哺乳動物、個々の患者の臨床状態、障害の原因、薬剤送達部位、投与方法、投与スケジュール及び医療従事者に既知の他の要因を含む。三重特異性抗体は、必要ではないが場合によっては、問題となる障害の予防又は治療に現在使用されている一又は複数の薬剤と共に処方される。そのような他の薬剤の有効量は製剤中に存在する抗体の量、疾患又は治療の種類、及び上で検討された他の要因に依存する。これらは、ここに記載されたものと同じ投薬量及び投与経路で、又はここに記載された投薬量の約1%から99%で、又は経験的に/臨床的に妥当であると決定された任意の投薬量及び任意の経路により、一般に使用される。
疾患の予防又は治療では、本発明の三重特異性抗体の適切な投薬量は、治療されるべき疾患の種類、抗体の種類、疾患の重症度及び経過、三重特異性抗体を予防目的か治療目的の何れで投与するか、以前の治療法、患者の臨床履歴及び三重特異性抗体に対する応答、及び担当医の裁量に依存するであろう。三重特異性抗体は、一回で、又は一連の治療にわたって患者に適切に投与される。疾患の種類及び重症度に応じて、例えば一回以上の別個の投与によるか、連続注入によるかに関わらず、約1μg/kg~15mg/kg(例えば0.1mg/kg~10mg/kg)の三重特異性抗体が患者への投与のための初期候補投与量となり得る。一つの典型的な一日の投与量は、上記の要因に応じて、約1μg/kg~100mg/kg以上の範囲であろう。数日間以上にわたる反復投与の場合には、状態に応じて、治療は疾患症状の望まれる抑制が生じるまで一般に持続されるであろう。一つの例示的な三重特異性抗体の投与量は約0.05mg/kgから約10mg/kgの範囲であろう。従って、約0.5mg/kg、2.0mg/kg、4.0mg/kg又は10mg/kgの一又は複数の用量が患者に投与され得る。このような用量は、断続的に、例えば毎週又は3週毎に(例えば患者が三重特異性抗体の約2から約20用量、又は例えば約6用量を受けるように)投与され得る。初期の高負荷用量の後、一つ以上の低用量を投与してよい。しかしながら、他の投与レジメンも有用であり得る。この治療法の進行は、従来の技術及びアッセイによって容易にモニターされる。
上記の製剤又は治療方法の何れかを、本発明のHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の代わりか又はそれに加えて、本発明のイムノコンジュゲートを使用して実施してもよいことが理解される。
L.製造品
本発明の別の態様では、上述の障害の治療、予防及び/又は診断に有用な物質を含有する製品が提供される。製造品は、容器、及び容器表面の若しくは容器に付随するラベル又は添付文書を含む。好適な容器は、例としてボトル、バイアル、シリンジ、IV輸液バッグなどを含む。容器はガラス又はプラスチックなどの様々な材料から形成され得る。容器は、病態の治療、予防、及び/又は診断にそれ自体で又は他の組成物との併用で効果的である組成物を収容し、無菌のアクセスポートを有し得る(例えば、容器は静脈内溶液バッグ又は皮下注射針により貫通可能なストッパーを有するバイアルであり得る)。組成物中の少なくとも1つの活性剤は本発明の三重特異性抗体である。ラベル又は添付文書は、組成物が選択された症状を治療するために使用されることを示している。更に、製造品は、(a)本発明の三重特異性抗体を含む組成物である組成物がそこに収容された第一の容器と;(b)更なる細胞傷害性又はその他の治療剤を含む組成物である組成物がそこに収容された第2の容器を含み得る。本発明の本実施態様における製造品は、組成物を特定の症状を治療するために使用することができることを示す添付文書を更に含み得る。代替的に又は追加的に、製造品は、薬学的に許容される緩衝液、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、及びデキストロース溶液を含む第二(又は第三)の容器を更に含んでもよい。製造品は、他の緩衝液、希釈剤、フィルター、針及びシリンジを含む、商業的及び使用者の観点から望まれる他の材料を更に含んでもよい。
上記の製造品の何れかを、本発明のHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体の代わりか又はそれに加えて、本発明のイムノコンジュゲートを含んでもよいことが理解される。
M.イムノコンジュゲート
本発明はまた、本明細書において一又は複数の細胞傷害性剤、例えば化学療法剤若しくは薬物、増殖阻害剤、毒素(例えばタンパク質毒素、細菌、真菌、植物若しくは動物起源の酵素的に活性な毒素又はその断片)又は放射性同位体にコンジュゲートしたHER2及びBBB-Rに特異的な三重特異性抗体を含むイムノコンジュゲートを提供する。
一実施態様では、イムノコンジュゲートは、その中の抗体が、メイタンシノイド(米国特許第5208020号、第5416064号、及び欧州特許(EP)第0425235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であるDE及びDF(MMAE及びMMAF)(米国特許第5635483号、第5780588号、及び第7498298号を参照);ドラスタチン;カリケアマイシン又はその誘導体(米国特許第5712374号、第5714586号、第5739116号、第5767285号、第5770701号、第5770710号、第5773001号、及び第5877296号;Hinman et al., Cancer Res. 53:3336-3342 (1993);及び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又はドキソルビシン(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6630579号を参照);メトトレキサート;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(larotaxel)、テセタキセル(tesetaxel)、及びオルタタキセル(ortataxel);トリコテセン;及びCC1065を含む(ただし、これらに限定されない)一又は複数の薬物にコンジュゲートしている抗体-薬物コンジュゲート(ADC)である。
他の実施態様では、イムノコンジュゲートは、ジフテリアA鎖、ジフテリア毒素の非結合活性断片、(緑膿菌からの)外毒素A鎖、リシンA鎖、アブリンA鎖、モデシンA鎖、アルファ-サルシン、シナアブラギリタンパク質、ジアンチン(dianthin)タンパク質、ヨウシュヤマゴボウタンパク質(PAPI、PAPII、及びPAP-S)、ニガウリ阻害剤、クルシン、クロチン、サポンソウ阻害剤、ゲロニン、ミトゲリン(mitogellin)、レストリクトシン、フェノマイシン(phenomycin)、エノマイシン(enomycin)、及びトリコテセン(tricothecenes)を含む(ただし、これらに限定されない)酵素的に活性な毒素又はその断片にコンジュゲートしている、本明細書に記載の抗体を含む。
他の実施態様では、イムノコンジュゲートは、放射性原子にコンジュゲートして放射性コンジュゲートを形成する、本明細書に記載の抗体を含む。種々の放射性同位体が、放射性コンジュゲートの製造のために入手可能である。例としては、At211、I131、I125、Y90、Re186、Re188、Sm153、Bi212、P32、Pb212、及びLuの放射性同位体を含む。検出のために用いられる場合、放射性コンジュゲートは、シンチグラフ検査用の放射性原子、例えばtc99m又はI123、又は核磁気共鳴(NMR)イメージング(磁気共鳴イメージング、MRIとしても知られている)のためのスピン標識、例えば再びヨウ素-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、マンガン又は鉄を含む。
抗体と細胞傷害性剤とのコンジュゲートは、種々の二官能性タンパク質カップリング剤、例えばN-スクシンイミジル-3-(2-ピリジルジチオ)プロピオナート(SPDP)、スクシンイミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(SMCC)、イミノチオラン(IT)、イミドエステルの二官能性誘導体(例えばジメチルアジピミダート HCl)、活性エステル(例えばジスクシンイミジルスベレート)、アルデヒド(例えばグルタルアルデヒド)、ビスアジド化合物(例えばビス(p-アジドベンゾイル)ヘキサンジアミン)、ビス-ジアゾニウム誘導体(例えばビス-(p-ジアゾニウムベンゾイル)-エチレンジアミン)、ジイソシアネート(例えばトルエン 2,6-ジイソシアネート)、及び二活性フッ素化合物(例えば1,5-ジフルオロ-2,4-ジニトロベンゼン)を使用して作製することができる。例えば、リシンイムノトキシンは、Vitetta et al., Science 238:1098 (1987)に記載のようにして調製することができる。炭素-14-標識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の抗体へのコンジュゲーションのためのキレート剤の例である。国際公開第94/11026号を参照。リンカーは、細胞内で細胞傷害性薬物の放出を容易にする「切断可能なリンカー」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、光不安定性リンカー、ジメチルリンカー又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5208020号)が使用され得る。
本明細書に記載のイムノコンジュゲート又はADCは、限定されるものではないが、市販(例えばPierce Biotechnology, Inc., Rockford, IL., U.S.Aより)の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、スルホ-SMPB、及びSVSB(スクシンイミジル-(4-ビニルスルホン)ベンゾエート)等の架橋試薬を用いて調製したものが特に考えられる。
III.以下は本発明の方法及び組成物の実施例である。上に提供された一般的な説明を前提として、他の様々な実施態様が実施され得ることが理解される。
前述の発明は理解を明確にするために例示及び実施例によってある程度詳細に説明されているが、説明及び実施例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書に引用される全ての特許及び科学文献の開示内容は、参照によりその全体が本明細書に包含される。
実施例1:材料及び方法
他に記載がない限り、以下の一般的な方法が適用されている:
組換えDNA技術
標準的な方法を使用して、Molecular cloning: A laboratory manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989に記載されているようにDNAを操作した。分子生物学的試薬を、製造者の指示に従って使用した。
DNA及びタンパク質の配列解析並びに配列データ管理
ヒト免疫グロブリンの軽鎖及び重鎖のヌクレオチド配列に関する一般情報は以下に与えられている:Kabat, E., A., et al., (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Ed., NIH Publication No 91-3242。抗体鎖のアミノ酸は、EU番号付けに従って番号が付けられている(Edelman, G.M., et al., PNAS 63 (1969) 78-85; Kabat, E.A., et al., (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Ed., NIH Publication No 91-3242)。GCG(Genetics Computer Group、Madison、Wisconsin)ソフトウェアパッケージバージョン10.2及びインフォマックスのVector NTI Advanceスイートバージョン8.0が、配列の作成、マッピング、分析、注釈、及びイラストレーションに使用された。
DNA配列決定
SequiServe(Vaterstetten、Germany)及びGeneart AG(Regensburg、Germany)で行った二本鎖配列決定によってDNA配列を決定した。
実施例2:2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の生成。
遺伝子合成
所望の遺伝子セグメントは、Geneart AG(Regensburg、Germany)によって合成オリゴヌクレオチド及びPCR産物から自動遺伝子合成によって調製された。特異的な制限エンドヌクレアーゼ切断部位に隣接する遺伝子セグメントを、pGA18(ampR)プラスミド中にクローニングした。形質転換した細菌からプラスミドDNAを精製し、UV分光法により濃度を決定した。サブクローニングされた遺伝子断片のDNA配列を、DNA配列決定によって確認した。
発現プラスミドの構築
以下の発現ベクターを、全ての重鎖及び軽鎖をコードする発現プラスミドの構築に使用した。ベクターは、以下の要素で構成されている:
- 選択マーカーとしてのハイグロマイシン耐性遺伝子、
- エプスタイン-バーウイルス(EBV)の複製起点、oriP、
- 大腸菌でこのプラスミドの複製を可能にするベクターpUC18からの複製起点
- 大腸菌においてアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子、
- ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)からの前初期エンハンサー及びプロモーター、
- ヒト免疫グロブリン1ポリアデニル化(「ポリA」)シグナル配列、及び
重鎖又は軽鎖を含む免疫グロブリン遺伝子は遺伝子合成により調製され、上記のようにpGA18(ampR)プラスミドにクローニングされた。可変重鎖コンストラクトは、固有の制限部位を用いて方向性クローニングによって構築された。可変軽鎖コンストラクトは、VL及びCLを含む遺伝子合成として発注され、固有の制限部位を用いて方向性クローニングによって構築された。最終的な発現ベクターは、大腸菌細胞に形質転換し、発現プラスミドDNAを単離し(ミニプレップ)、制限酵素分析及びDNA配列決定に供した。正しいクローンを150mlのLB-Amp培地中で増殖させ、再びプラスミドDNAを単離し(マキシプレップ)、配列の完全性をDNA配列決定によって確認した。
HEK293細胞における免疫グロブリン変異体の一過性発現
組換え免疫グロブリン変異体は、製造者(Invitrogen,USA)の指示に従ってFreeStyleTM293発現システムを使用して、ヒト胎児腎臓293-F細胞の一過性トランスフェクションによって発現させた。小規模試験発現のため、0.5×10のHEK293F細胞/mlの30mlをトランスフェクションの一日前に播種した。翌日、プラスミドDNA(培養体積のml当たり1μgのDNA)が、1.2mlのOpti-MEM(登録商標)I低血清培地(Reduced Serum Medium)(Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)と混合され、続いて、40μlの293FectinTMトランスフェクション試薬(Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)が添加された。混合物を室温で15分間インキュベートし、細胞に滴下した。トランスフェクションの一日後、各フラスコに、300μlのL-グルタミン(200mM、Sigma-Aldrich、Steinheim、Germany)及びfeed7(L-アスパラギン、アミノ酸、微量元素、HyPep1510、クエン酸鉄(III)アンモニウム、エタノールアミン、微量元素、D-グルコース、RPMIを含まないフリースタイル培地を含む)の600μlが供給された。トランスフェクションの三日後、細胞濃度、培地中の細胞濃度、生存能力及びグルコース濃度を、自動化された細胞生存率分析器(Vi-CELLTM XR、Beckman Coulter、Fullerton、CA、USA)及びグルコースメーター(Accu-CHEK(登録商標)Sensor comfort、Roche Diagnostics GmbH、Mannheim、Germany)を用いて測定した。加えて、各フラスコに、L-グルタミンを300μl、供給した非必須アミノ酸溶液(PANTM Biotech、Aidenbach、Germany)を300μl、ピルビン酸ナトリウムを300μl(100mM、Gibco、Invitrogen)、feed7を1.2ml及びグルコース(D-(+)-グルコース溶液45%、シグマ)を5g/L、供給した。最後に、トランスフェクションの6日後、抗体は、周囲温度で15分間、X3R Multifuge(Heraeus、Buckinghamshire、England)で3500rpmで遠心分離により回収し、上清を滅菌Steriflipフィルターユニット(0.22mm Millipore Express PLUS PESメンブラン、Millipore、Bedford、MA)を通して濾過し、更に使用するまで-20℃で保存した。5Lまでの大規模なトランスフェクションは、直線的にスケーリングされた。
二重特異性抗体及び対照抗体の精製
二重特異性抗体は、プロテインA-セファロースTM(GE Healthcare,Sweden)を使用する親和性クロマトグラフィー及びスーパーデックス200サイズ排除クロマトグラフィーにより細胞培養上清から精製された。簡潔には、無菌ろ過した細胞培養上清を、PBS緩衝液(10mMのNa2HPO4,1mMのKH2PO4,137mMのNaCl及び2.7mMのKCl,pH7.4)で平衡化したHiTrapプロテインAHP(5ml)カラムに適用した。非結合タンパク質は、平衡緩衝液を用いて洗浄した。抗体及び抗体変異体は、0.1Mクエン酸緩衝液、pH2.8で溶出し、タンパク質を含む画分は、0.1mlの1Mトリス、pH8.5で中和した。次いで、溶出したタンパク質画分をプールし、アミコンウルトラ遠心濾過装置(MWCO:30K,Millipore)で3mlの体積まで濃縮し、20mMのヒスチジン、140mMのNaCl、pH6.0で平衡化した、スーパーデックス200 HiLoad 120ml 16/60又は26/60ゲル濾過カラムにロードした。5%未満の高分子量凝集体を含有する精製二重特異性抗体及び対照抗体を含む画分がプールされ、-80℃で1.0mg/mlの一定分量として保存した。
タンパク質の定量
タンパク質は、プレパックされたポロス(登録商標)AプロテインAカラム(Applied Biosystems、Foster City、CA、USA)を装着し、自動化されたUltimate 3000システム(Dionex、Idstein、Germany)を使用して、アフィニティークロマトグラフィーにより定量した。全ての試料は緩衝液A(0.2MのNaHPO・[2HO]、pH7.4)にロードされ、緩衝液B(0.1Mのクエン酸、0.2MのNaCl、pH2.5)で溶出した。タンパク質濃度を決定するために、吸光係数1.62を全ての試料に使用した。
精製タンパク質の分析
精製されタンパク質試料のタンパク質濃度を、アミノ酸配列に基づいて計算されたモル吸光係数を用いて、280nmにおける光学濃度(OD)を測定することにより決定した。二重特異性抗体及び対照抗体の純度及び分子量は、還元剤(5mMの1,4-ジチオトレイトール)の存在下及び非存在下でのSDS-PAGE、及びクーマシーブリリアントブルーによる染色により分析された。NuPAGE(登録商標)Pre-Castゲルシステム(Invitrogen、USA)を、製造者の指示に従って使用した(4-20%のトリスグリシン・ゲル)。二重特異性及び対照抗体試料の凝集体含量は、25℃で200mMのKHPO、250mMのKCl、pH7.0の泳動用緩衝液中で、Superdex200分析的サイズ排除カラムを使用して高性能SECにより分析された。25μgのタンパク質が流速0.5ml/分でカラムに注入され、50分間にわたり均一濃度で溶出された。還元された二重特異性抗体軽鎖と重鎖のアミノ酸主鎖の完全性は、ペプチド-N-グリコシダーゼF(Roche Molecular Biochemicals)による酵素処理によるN-グリカンの除去後にナノエレクトロスプレーQ-TOF質量分析法により検証された。
分析用HPLC
抗体は、TSK-GEL G3000SWゲル濾過カラム(7.5mm IDx30cm、TosoHaas Corp.、Montgomeryville、PA、USA)を装着したAgilent1100 HPLC(Agilent Technologies、Palo Alto、CA、USA)を用いて分析した。18μlの溶出したタンパク質を緩衝液A(300mMのNaCl、pH7.5中の0.05MのKHPO/KHPO)中でカラムにロードし、サイズに基づいて分離した。
還元及び非還元SDS-PAGE
溶出したタンパク質の7μlを2×試料緩衝液(NuPAGE(登録商標)LDS試料緩衝液、Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)と混合し、別の7μlは10%の還元剤(NuPAGE(登録商標)試料還元剤、Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)を含む2×試料緩衝液と混合した。試料は10分間、70℃まで加熱し、プレキャストNuPAGE(登録商標)4-12% BisTrisゲル(Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)上でロードした。ゲルは、200Vで125mAで45分間流した。その後、ゲルは、ミリポア水で3回洗浄し、SimplyBlueTM SafeStainで染色した(Invitrogen、Carlsbad、CA、USA)。ゲルを、ミリポア水で一晩脱色した。図1のa)からd)は、2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の異なる変異体を模式的に示す。全ての二重特異性抗体は、それぞれの抗原結合部位に対して二価であり、ErbB2/HER2受容体の異なる2つのパラトープに結合する(抗原1=トラスツズマブ特異性;抗原2=ペルツズマブ特異性)。本明細書中に記載の2+2 IgG-scFvフォーマットの全ての二重特異性抗体は、非フレームワーク移植、非CDR最適化、非糖鎖操作型であり、Fc部分に任意の変異を有しない。
図2から4は、2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の変異体の例示的サイズ排除精製グラフ、SDS-PAGE分析及び分析用HPLCを示す。TvAB17、TvAB13及びハーセプチン-scFv_AからEのデータは示されず;2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体の全ての変異体は同じ品質で生成された。
Figure 0007021955000003
Figure 0007021955000004
Figure 0007021955000005
Figure 0007021955000006
実施例3:2+2 IgG-scFvフォーマットのトラスツズマブ及びペルツズマブ二重特異性抗体による増殖阻害アッセイ。
細胞株
MDA-MB175 VII細胞は、10%ウシ胎児血清及び2mLのL-グルタミンを補充したDMEM/F12培地(Gibco)中で維持された。細胞株の増殖は、標準的な細胞培養プロトコルに従った。
増殖を阻害する二重特異性抗体の能力は、細胞株MDA-MB-175 VIIにおいて評価された。MDA-MB-175 VIIは、10%ウシ胎児血清、2mLのL-グルタミンを補充したDMEM/F12培地(Gibco)中で培養された。対数増殖期の細胞を分離し、計数し、2x10e4細胞を96ウェル細胞培養プレートのウェル当たり100μLの培地中に播種した。細胞はインキュベーター中で一晩維持され、翌日、培地で希釈された各抗体の100μLを細胞の希釈系列の形式で添加した。6日間の総インキュベーション時間の後、細胞増殖を、Alamar Blue(Invitrogen)をアッセイにより評価した。アッセイを製造者によって推奨されるように行った。
Figure 0007021955000007
実施例4:Herceptarg安定化
重鎖の位置98でのアスパラギン酸異性化部位及び軽鎖の位置30でのアスパラギンの脱アミド部位はトラスツズマブの安定性ホットスポットである。これら二つの位置は、抗体の抗原結合能力の安定性及び完全性に影響を与える。この問題は、コハク酸ナトリウム又はヒスチジン緩衝液の何れかを使用して凍結乾燥製剤を導入することによって克服された。安定性及び貯蔵半減期を増加させるために、我々は、それらの不安定性の既知の原因をアミノ酸又はより高度の固有の安定性を有するべきであるアミノ酸ストレッチにより置き換えることを意図した。私たちは、重鎖におけるAsp98のGluによる置換、及び軽鎖におけるAsn30のSer並びにThr31のValによる置換を試験した。これらの変異は、D98E、N30S、及びT31Vと略記される。T31VはN30の脱アミド化に直接影響を与えないが、アスパラギンのC末端側に隣接する残基がポリペプチド鎖の安定性に影響を与えるだろうと仮定された。
抗体の試料は、3つの緩衝液:40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0、40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH6.0、又は40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH7.4のうちの一つにおいて、40℃で、1、2、又は3月の何れかの期間にわたってインキュベートされた。この期間中のタンパク質濃度は、常に1mg/mlであった。指示した時点の後、試料が採取され、液体窒素中で衝撃凍結し(shock frozen)、その後更なる分析まで-80℃で保存した。この分析は、ProteonのXPR36装置(BioRad)で行った。Her2のおよそ700RUは、それぞれ、アミンカップリングを使用してGLMチップの2つのチャネル上に固定化した(垂直方向)。トラスツズマブ変異体を、100μl/分で水平方向で注入することにより、6つの異なる分析物濃度(100、50、25、12.5、6.25、0nM)で二重に測定した。会合速度は、180秒間記録され、解離速度は600秒間記録された。再生は、150μl/分で60秒間、10mMのグリシン、pH1.5及び50mMのNaOHの2つのパルスによって行った(水平方向)。合計で4つの異なるトラスツズマブ変異体が測定された。最初の実験において(表3及び4)、非修飾トラスツズマブ及び変異体602(重鎖のD98E及び軽鎖のT31V)が試験された。2回目の実験において、非修飾トラスツズマブ及び変異体602(重鎖のD98E及び軽鎖のT31V)及び変異体VH:D98E/VL:N30S VH:D98E/VL:N30Tが試験された(表5、6、7)。
結果:
全ての変異体は、親トラスツズマブ分子として組換えHER2抗原に対して同じ親和性を示す。40℃でpH5又はpH6に曝露後、トラスツズマブは、オフレートが高められ、オンレートを変えずに維持することによって主に駆動され、~5倍親和性を失った。変異体602は、pHストレス前後にほとんど区別がつかないの親和性を示した。変異体N30Sは、親トラスツズマブと比較して最初からより高い親和性を有し、ストレス状態の間ほぼ一定であった。N30S、N30T、又はV(VL)の何れかと一緒に変異体D98E(VH)が更なる実験に使用された。結果は図5及び図6並びに以下の表に示される。
Figure 0007021955000008
Figure 0007021955000009
Figure 0007021955000010
Figure 0007021955000011
Figure 0007021955000012
実施例5:ストレス後のトラスツズマブ及びトラスツズマブ安定化変異体のKLP-4細胞への結合
結合
KPL-4細胞を回収し、FACS緩衝液に再懸濁した。0.2Mio細胞を、96ウェル丸底プレートに播種した。細胞をペレットにするために、プレートを400×gで3分間遠心分離した。上清を除去し、細胞を希釈した抗体40μlに再懸濁した。プレートは、抗体の結合を可能にするために4℃で30分間インキュベートした。未結合抗体を除去するために、細胞を再び遠心分離し、FACS緩衝液で2回洗浄した。抗体を検出するために、細胞を、希釈した二次ヤギ抗ヒトFc特異的FITC標識二次抗体12μl中に再懸濁し(Jackson ImmunoResearch #109-096-098)、4℃で30分間再びインキュベートした。その後、細胞をFACS緩衝液で2回洗浄し、FACS緩衝液200μlに再懸濁し、蛍光をBD CantoIIを用いて測定した。
ADCC
標的細胞を回収し、洗浄し、カルセイン(Invitrogen)で染色し、AIMV(登録商標)培地(Life Technologies)中に再懸濁させ、3×10細胞/ウェルの濃度で蒔いた。各抗体希釈液を細胞に三通りで添加し、エフェクター細胞(末梢血単核エフェクター細胞[PBMC])の添加前に10分間インキュベートした。エフェクター(E)及び標的(T)細胞は、次いで、指示されたE:T比で37℃で指示された時間インキュベートされた(全試料について三通り)。インキュベーション後、細胞をPBSで1回洗浄し、次いでホウ酸緩衝液で溶解した。カルセイン保持率はWallac Victor3 1420 Multilabel Counterで測定された。ADCCは、以下の式を用いて計算された。
Figure 0007021955000013
抗体無しでエフェクター細胞と共にインキュベートした標的細胞に対応する自発的放出は、0%細胞毒性として定義され、最大放出(1%トリトンX-100で溶解した標的細胞)は、100%細胞毒性として定義された。三通りの各実験のADCCの平均割合及び標準偏差が計算された。
結果を図7から9に示す。
実施例6:Herceptarg CrossMabの生成及び誤対合の減少を達成するための新規LC06ベースのフレームワークにおけるフレームワーク移植
遺伝子合成
所望の遺伝子セグメントは、Geneart AG(Regensburg、Germany)によって合成オリゴヌクレオチド及びPCR産物から自動遺伝子合成によって調製された。scFv抗体断片のC末端付着を有する重鎖又は軽鎖、S354C及びT366W変異を有する「ノブ・イントゥー・ホール」抗体重鎖及び未修飾VHドメインと組み合わせて、CH3ドメインにおけるY349C、T366S、L368A及びY407V変異を有する「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖、交差Cカッパドメイン又はscFab抗体断片並びに未修飾抗体軽鎖又はCH1ドメイン交換軽鎖をコードする遺伝子セグメントは特異な制限エンドヌクレアーゼ切断部位(BamHI-XbaI、BamHI-XmnI又はBamHI-KpnI)により隣接され、pGA18(ampR)プラスミドにクローニングされた。プラスミドDNAを形質転換した細菌から精製し、UV分光法により濃度を決定した。サブクローニングされた遺伝子断片のDNA配列を、DNA配列決定によって確認した。全てのコンストラクトは、真核細胞内の分泌のためにタンパク質を標的とするリーダーペプチド(MGWSCIILFLVATATGVHS)をコードする5’末端DNA配列を含んでいた。
発現プラスミドの構築
全ての「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖並びに抗体軽鎖をコードする発現プラスミドの構築のために使用された発現ベクターは以下の要素を含む:
- 選択マーカーとしてのハイグロマイシン耐性遺伝子、
- エプスタイン-バーウイルス(EBV)の複製起点、oriP、
- 大腸菌でこのプラスミドの複製を可能にするベクターpUC18からの複製起点
- 大腸菌においてアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子、
- ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)からの前初期エンハンサー及びプロモーター、
- ヒト免疫グロブリン1ポリアデニル化(「ポリA」)シグナル配列、及び
- 固有のBamHI及びXbaI制限部位。
scFv抗体断片のC末端付着を有する重鎖又は軽鎖、未修飾VHドメインを有する「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖、交差Cカッパドメイン又はscFab抗体断片並びに未修飾抗体軽鎖又はCH1ドメイン交換軽鎖は遺伝子合成により調製され、記載のようにpGA18(ampR)プラスミドにクローニングされた。合成されたDNAセグメント及び発現ベクターを保有するpG18(ampR)プラスミドを、BamHI及びXbaI、BamHI及びXmnI又はBamHI及びKpnI制限酵素(Roche Molecular Biochemicals)で消化し、アガロースゲル電気泳動に供した。scFv抗体断片のC末端付着を有する精製された重鎖又は軽鎖、「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖及び未修飾又はドメイン交換軽鎖をコードするDNAセグメントは、次いで、単離された発現ベクターBamHI/XbaI、BamHI/XmnI又はBamHI/KpnI断片に連結され、最終発現ベクターが得られた。最終的な発現ベクターは、大腸菌細胞に形質転換し、発現プラスミドDNAを単離し(ミニプレップ)、制限酵素分析及びDNA配列決定に供した。正しいクローンを150mlのLB-Amp培地中で増殖させ、再びプラスミドDNAを単離し(マキシプレップ)、配列の完全性をDNA配列決定によって確認した。
HEK293細胞における二重特異性抗体の一過性発現
組換え二重特異性抗体は、製造者(Invitrogen,USA)の指示に従ってFreeStyleTM293発現システムを使用して、ヒト胎児腎臓293-F細胞の一過性トランスフェクションによって発現させた。簡単に説明すると、懸濁液FreeStyleTM293-F細胞を37℃/8%COでFreeStyleTM 293発現培地中で培養し、トランスフェクションの1日前に細胞を1×10生細胞/mlの密度で新鮮な培地に播種した。トランスフェクションのために、DNAを、293-FreeTM トランスフェクション試薬(Merck、USA)162.5μl、「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖1及び2を1:1のプラスミド比でscFabをコードするDNAのN末端付着を有する重鎖125μg、及び250mlの最終トランスフェクション体積中1:1:1のモル比の軽鎖プラスミドDNAを使用して10mlのダルベッコPBS(PAA、Austria)中で調製した。Cross Mabのトランスフェクションのために、「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖1:未修飾軽鎖:Cカッパドメイン交換「ノブ・イントゥー・ホール」重鎖2:CH1ドメイン交換軽鎖のプラスミド比1:1:1:1、1:1:1:2、1:1:1:4、1:1:1:8が調製された。CH1-VL軽鎖プラスミド比は、CE-SDS及びQ-TOF分光法の組み合わせを用いて鎖対の最適化を評価するために、1倍、2倍、4倍及び8倍のモル比で使用した。抗体を含有する細胞培養上清は、トランスフェクション後7日目に30分間14000×gでの遠心分離により回収し、無菌フィルター(0.22μm)を通して濾過した。上清を精製まで-20℃で保存した。得られた抗体の配列を以下の表8に示す。
二重特異性<Her2GlyMab>抗体の糖鎖操作誘導体の調製
二重特異性<Her2GlyMab>抗体の糖鎖操作誘導体は、リン酸カルシウムトランスフェクション法を使用して哺乳動物抗体の重鎖及び軽鎖の発現ベクターを用いて、HEK293-EBNA細胞をコトランスフェクトすることによって産生された。指数関数的に増殖しているHEK293-EBNA細胞は、リン酸カルシウム法によりトランスフェクトされた。糖操作抗体の産生のために、細胞を融合GnTIIIポリペプチド発現のためのプラスミド及びマンノシダーゼII発現のための第二のプラスミドそれぞれでコトランスフェクトした。上記の材料と方法のセクションに記載したように、二重特異性抗体のプラスミド比が添加された。細胞を、10%のFCSを補填したDMEM培養培地を使用してTフラスコ中で付着単層培養として増殖させ、それらが50及び80%集密になるときに形質移入した。T75フラスコのトランスフェクションでは、FCS(最終10%v/vで)(最終的には250/mlのネオマイシン)を補填した約14mlのDMEM培養培地に形質移入の24時間前に7.5(から8)00万細胞を播種し、細胞を5%CO大気のインキュベーター中に37℃で一晩置く。トランスフェクトされる各T75フラスコに対して、DNA、CaCl及び水の溶液は、47μgの総プラスミドベクターDNA、235μlの1MのCaCl溶液を混合し、469μlの最終容積まで水を加えることにより調製された。この溶液に、469μlの50mMのHEPES、280mMのNaCl、1.5mMのNaHPO溶液(pH7.05)を加え、直ぐに10秒間混合し、室温で20秒間静置した。懸濁液を、2%のFCSを補填した約12mlのDMEMで希釈し、既存の培地の代わりにT75フラスコに加えた。細胞を約17から20時間、37℃、5%COでインキュベートし、ついで培地を約12mlのDMEM、10%FCSに置換した。馴化培地は、トランスフェクション後5から7日目に回収され、210~300*gで5分間遠心分離し、0.22μmの滅菌フィルターでろ過し(1200rpmで5分間遠心分離、続いて4000rpmで10分間の2回目の遠心分離)し、4℃で保存した。
糖操作抗体は精製され、非糖操作抗体について上述したように処方した。フコースの量を決定するために、下記のように、抗体のFc領域に付着したオリゴ糖を分析した。
フレームワーク移植
原理:トラスツズマブ及びペルツズマブの同様のフレームワークは、軽鎖の誤対合を可能とする:トラスツズマブ及びペルツズマブの両方がVIII VkIフレームワークを有し、従って、両方の重鎖に対する軽鎖界面親和性は同じである。
crossMab Herceptarg二重特異性抗体において、軽鎖の誤対合を回避するために、「CrossMabXPer Her2GlyMab」のトラスツズマブのフレームワークは、非関連抗体LC06のフレームワークと交換された。トラスツズマブは、生殖系列hVH3_66及びhVK1D_39に関連するが、抗体LC06は生殖系列hVbase_VH1_1、生殖系列hVL_3にそれぞれ対応する。ペルツズマブはhVH3_23及びhVK1D_13に関連し、トラスツズマブと比較して非常に類似したフレームワークシステムを示している。
LC06の両方の生殖系列アクセプターフレームワークは、トラスツズマブフレームワークとは異なり、特に、トラスツズマブカッパ軽鎖に比べLC06ラムダ軽鎖は異なる。トラスツズマブの抗体のFab結晶構造が重ね合わされ、フレームワークの互換性が構造的に評価されている。トラスツズマブ軽鎖のCDRI、II及びIIIが、LC06の新しいラムダフレームワークに移植された。含まれる変異は、D98E及びN30Sであり、N30S改変によるHer2細胞外ドメインに対する親和性の増加を理由として、N30SがT31Vのために使用された。CDR移植によって引き起こされたKdの任意の減少は、N30S変異の使用によって補正することができると考えられた。アクセプターフレームワークの一部順応が、それらの生物学的活性コンホメーションのCDRを得るために必要であった;例えば、軽鎖のKabat位置71でのA(LC06ラムダ)はF(トラスツズマブカッパ)に復帰変異されている。ペルツズマブの元のVHIII-VLkI(カッパIファミリー)フレームワークが維持された。得られた二重特異性抗体は、「CrossMab-CDRG Her2GlyMab」として示され、配列は以下の表8に示される。
Figure 0007021955000014
Figure 0007021955000015
Figure 0007021955000016
Figure 0007021955000017
Figure 0007021955000018
Figure 0007021955000019
二重特異性抗体の精製
二重特異性抗体は、MabSelectSure-セファロースTM(GE Healthcare,Sweden)を使用する親和性クロマトグラフィー及びスーパーデックス200サイズ排除クロマトグラフィー(GE Healthcare、Sweden)により細胞培養上清から精製された。簡潔には、無菌ろ過した細胞培養上清を、PBS緩衝液(10mMのNaHPO、1mMのKHPO、137mMのNaCl及び2.7mMのKCl、pH7.4)で平衡化したMabSelect SuRe樹脂に捕捉し、平衡化緩衝液で洗浄し、pH3.0で25mMのクエン酸ナトリウムにより溶出した。溶出したタンパク質画分をプールし、2Mトリス、pH9.0を用いて中和し、20mMのヒスチジン、140mMのNaCl、pH6.0で平衡化したスーパーデックス200 26/60 GL(GE Healthcare、Sweden)カラムを用いたサイズ排除クロマトグラフィーにより更に精製した。サイズ排除クロマトグラフィー画分をCE-SDS(Caliper Life Science、USA)で分析し、二重特異性抗体を含有する画分をプールし、-80℃で保存した。
精製タンパク質の分析
精製されたタンパク質試料のタンパク質濃度を、アミノ酸配列に基づいて計算されたモル吸光係数を用いて、280nmでの光学密度(OD)を測定することによって決定した。二重特異性及び対照抗体の純度、完全性及び分子量は、マイクロ流体Labchip技術(Caliper Life Science、USA)を用いて、CE-SDSにより分析した。5μlのタンパク質溶液をHT Protein Express Reagentキットを使用して製造元の指示に従ってCE-SDS分析のために調製され、HT Protein Express Chipを使用して、LabchipGXIIシステム上で分析した。データは、LabChip GXソフトウェアバージョン3.0.618.0を使用して分析した。二重特異性及び対照抗体試料の凝集体含量は、25℃で200mMのKHPO、250mMのKCl、pH7.0の泳動用緩衝液中で、Superdex200分析的サイズ排除カラムを使用して高性能SECにより分析された。25μgのタンパク質が流速0.5ml/分でカラムに注入され、50分間にわたり均一濃度で溶出された。
質量分析法
還元された二重特異性抗体軽鎖と重鎖のアミノ酸主鎖の完全性は、ペプチド-N-グリコシダーゼF(Roche Molecular Biochemicals)による酵素処理によるN-グリカンの除去後にナノエレクトロスプレーQ-TOF質量分析法により検証された。重鎖及び軽鎖の誤対合の量も定量した。
表面プラズモン共鳴
機器:
ビアコアT100(GE Healthcare)
ソフトウエア:ビアコア T100コントロール、バージョン 2.02/2.03
ビアコア T100エバリュエーション、バージョン 2.02/2.03
ビアコア B3000(Biacore)
ソフトウエア:ビアコア B3000コントロール、バージョン 4.1.2
BIAEvaluation、バージョン 4.1.1
アッセイフォーマット チップ:CM5-チップ
<Her2GlyMab>-分子の動力学定数及び得られた親和性は、「トラスツズマブ」-及び「ペルツズマブ」-機能性のそれぞれ両方について測定された。これら二つの機能は、アミン結合された親MAb「トラスツズマブ」(FC1/2)又は「ペルツズマブ」(FC3/4)の何れかとのHer2の事前複合体形成を経由して区別された。親MAbとHer2の複合体形成は、Her2 ECDの注入後に開始した。
事前複合体化親Mab「トラスツズマブ」/Her2の結果、全ての「トラスツズマブ」-結合部位は飽和しているが、全ての「ペルツズマブ」-結合部位は利用可能であり、逆の場合も同じである。最後に、分析されるべき「<Her2GlyMab>」-分子の結合は、毎回漸増濃度を用いる注入を介して測定された。観察された会合及び解離は、ラングミュア1:1結合モデルにより計算された。測定中Her2の解離を最小限に抑えるために、動力学定数はT=25℃で測定された。
捕捉分子のアミンカップリング
製造者の指示に従ったフローセル1から4の標準的なアミンカップリング:CM5チップ、T=25℃、泳動用緩衝液:HBS-N緩衝液:EDC/NHSの混合物による活性化、800RUを目標;親Abs「トラスツズマブ」又は「ペルツズマブ」は、カップリング緩衝液酢酸ナトリウム、pH4.5、c=2-3μg/mLで希釈された;最後に、残りの活性化カルボキシル基は1Mエタノールアミンの注入によりブロックされた。
(アミン結合された親のmAb「トラスツズマブ」又は「ペルツズマブ」の何れかを用いた)フローセル1及び3のチップ表面は、可能な緩衝液作用又は非特異的結合を補正するための基準対照表面として用いられた。
25℃での<Her2GlyMab>分子の動力学的特性評価
泳動用緩衝液:PBS
全ての試料は泳動用緩衝液+1mg/mlのBSAで希釈した。
フローセル2と4におけるHER2 ECDの捕捉:c=100nM、流速5μL/分、時間120秒。
分析物試料:<Her2GlyMab>-分子の標準的な濃度系列が5つの濃度(c=300、100、33.33、11.11及び3,7nM)で分析される。50μl/分の流速で注入された。各濃度に対してシングルス、重複として1回;結合時間:180秒、解離時間:900秒。
最終的な再生は、アミン結合Mab「トラスツズマブ」に対して10mMのグリシン pH2.5、アミン結合Mab「ペルツズマブ」に対して25mMのNaOH、接触時間は各60秒、流速30μl/分を用いて各サイクル後に行った。
動力学的パラメータは、二重基準(対照基準:Mabトラスツズマブ及びペルツズマブのそれぞれに対する分析物の結合;フローセル:1それぞれ3)を用いて算出し、濃度「0」は、ブランクとして使用した。計算は、「ラングミュア結合1:1」モデル、RI(屈折率)=0を用いて行った。
結果:二重特異性、二価<Her2GlyMab>抗体分子の発現&精製
上記の材料及び方法に記載される手順に従って、二重特異性、二価<Her2GlyMab>抗体分子OAscFab1、OAscFab2、OAscFabPer1、OAscFabPer2、CrossMab-XPer、CrossMab-XTra及びCrossMab-CDRGが発現され精製される。各分子において、VH及びVLの一部は、可変軽鎖における変異T31V又はN30T及び重鎖における変異D98Eを有する最適化されたトラスツズマブ配列及びペルツズマブの親配列それぞれに基づいている。抗体の模式構造を図10に示す。配列を上記表8に示す。
<Her2GlyMab>抗体分子、OAscFab1 Her2 GlyMab、OAscFab2 Her2 GlyMab、OAscFabPer1 Her2 GlyMab、OAscFabPer2 Her2 GlyMab(全て糖鎖操作され、「ノブ・イントゥー・ホール」、D98E及びT31V変異を保有するトラスツズマブscFabを有する)、CrossMab-XPer Her2 GlyMab、CrossMab-XTra Her2 GlyMab(両方とも糖鎖操作され「ノブ・イントゥー・ホール」、D98E及びT31V変異を保有するトラスツズマブcross-Fabを有する、及びCrossMab-CDRG Her2 GlyMab(糖鎖操作され、「ノブ・イントゥー・ホール」、CDR移植される、D98E及びT31V変異を保有するトラスツズマブcross-Fabを有する)の発現はウェスタンブロッティング及びHP-SECによって確認された(図11)。OAscFab1、OAscFab2、OAscFabPer1、OAscFabPer2、CrossMab-XPer、CrossMab Xtra及びCrossMab-CDRGの精製は、表9に示した収率をもたらした。全てのOAscFabコンストラクトは、精製後90%未満の単量体を示し、これらの分子の純度の低下は、発現においてプラスミドの比を最適化することにより増加させることはできなかった(データ非表示)。ただし、発現におけるプラスミド鎖比の最適化は、以下に説明するようにCrossMab抗体の精製後に存在する単量体画分を増加させることが判明した。
Figure 0007021955000020
実施例7:二重特異性、二価<Her2GlyMab>抗体分子の発現&精製、発現において使用されるプラスミド比の最適化
CrossMab-XTra
上記の材料及び方法に記載される手順に従って、二重特異性、二価<Her2GlyMab>抗体分子CrossMab-XTraは、1:1:1:1、1:1:1:2、1:1:1:4及び1:1:1:8のモルプラスミド比を用いて発現させ精製された。CrossMab-XTraの発現をウェスタンブロットで確認した。細胞培養上清のプロテインA精製後、コンストラクトは、1:1:1:1等モルプラスミド比で、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約73%が約148kDaの推定分子量を有し;11%がペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす2×ペルツズマブ軽鎖を含み;9%が重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がXトラスツズマブに由来する)インタクトなXトラスツズマブ抗体であり;4%がペルツズマブ軽鎖のみと組み合わされたXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合であり;3%が1xXトラスツズマブ軽鎖及び1xペルツズマブ軽鎖とのXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合であることを示した。
交差トラスツズマブ軽鎖(XHerLC)のモル比が2倍発現される1:1:1:2のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約81%が約148kDaの推定分子量を有し;1%がペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす2×ペルツズマブ軽鎖を含み;16%が重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がXトラスツズマブに由来する)インタクトなXトラスツズマブ抗体であり;ペルツズマブ軽鎖のみと組み合わされたXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合は検出されず;1%が1xXトラスツズマブ軽鎖及び1xペルツズマブ軽鎖とのXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合であることを示した。
交差トラスツズマブ軽鎖のモル比が4倍発現される1:1:1:4のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約64%が約148kDaの推定分子量を有し;ペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす2xペルツズマブ軽鎖は検出されず、しかしペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす12%の2xXトラスツズマブ軽鎖が初めてこの比率で検出され;24%が重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がXトラスツズマブに由来する)インタクトなXトラスツズマブ抗体であり;ペルツズマブ軽鎖のみと組み合わされたXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合は検出されず;1xXトラスツズマブ軽鎖及び1xペルツズマブ軽鎖とのXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合は検出されないことを示した。
交差トラスツズマブ軽鎖のモル比が8倍発現される1:1:1:8のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約45%が約148kDaの推定分子量を有し;ペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす2xペルツズマブ軽鎖は検出されず、しかしペルツズマブ及びXトラスツズマブ重鎖と対をなす28%の2xXトラスツズマブ軽鎖が初めてこの比率で検出され;27%が重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がXトラスツズマブに由来する)インタクトなXトラスツズマブ抗体であり;ペルツズマブ軽鎖のみと組み合わされたXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合は検出されず;1xXトラスツズマブ軽鎖及び1xペルツズマブ軽鎖とのXトラスツズマブ重鎖ホール-ホール会合は検出されないことを示した。
Figure 0007021955000021
CrossMab-XPer
細胞培養上清のプロテインA精製後、コンストラクトは、1:1:1:1等モルプラスミド比で、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約85%が約148kDaの推定分子量を有し;2%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対をなす2×Xペルツズマブ軽鎖を含み;1%が重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がトラスツズマブに由来する)インタクトなトラスツズマブ抗体であり;12%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対合した2xトラスツズマブ軽鎖であることを示した。更なる種は検出されなかった。
交差トラスツズマブ軽鎖(XHerLC)のモル比が2倍発現される1:1:1:2のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約89%が約148kDaの推定分子量を有し;7%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対をなす2×Xペルツズマブ軽鎖を含み;重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がトラスツズマブに由来する)インタクトなトラスツズマブ抗体は検出されず;4%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対合した2xトラスツズマブ軽鎖であることを示した。
交差トラスツズマブ軽鎖(XHerLC)のモル比が4倍発現される1:1:1:4のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約74%が約148kDaの推定分子量を有し;25%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対をなす2×Xペルツズマブ軽鎖を含み;重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がトラスツズマブに由来する)インタクトなトラスツズマブ抗体は検出されず;1%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対合した2xトラスツズマブ軽鎖であることを示した。
交差トラスツズマブ軽鎖(XHerLC)のモル比が8倍発現される1:1:1:8のプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約52%が約148kDaの推定分子量を有し;48%がXペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対をなす2×Xペルツズマブ軽鎖を含み;重鎖ホール-ホール会合の形成を有する(重鎖と軽鎖の両方がトラスツズマブに由来する)インタクトなトラスツズマブ抗体は検出されず;Xペルツズマブ及びトラスツズマブ重鎖と対合した2xトラスツズマブ軽鎖は検出されないことを示した。
CrossMab-CDRG
細胞培養上清のプロテインA精製後、コンストラクトは、1:1:1等モルプラスミド比では、Q-TOF MSによって検出される場合、二重特異性抗体の約95%が約148kDaの推定分子量を有し;5%がXPertuzumab及びトラスツズマブ(HerCDRG)重鎖と対をなす2×XPertuzumabの軽鎖を含むことを示した。
更なる種は検出されず、従って、プラスミド比の更なる最適化は行われなかった。副生成物のプロフィールを比較するために、抗体CrossMab-XHer及びCrossMab-CDRGに関して行われたMSスペクトルを図12に見ることができる。
Figure 0007021955000022
Figure 0007021955000023
実施例8:両方の抗原に対する二重特異性抗体の同時結合
上記のように二重特異性抗体の結合を、BIAcoreにより分析した。
別々のアッセイフォーマットでは、試料(CrossMabXPer並びにOAscFab1及びOAscFab2について)は、トラスツズマブの機能並びにペルツズマブ特異性であることが証明された。CrossMabXPerは、陽性対照と同程度に動力学的定数及び得られた親和性を示した。トラスツズマブ媒介型結合についてのわずかに減少したk-速度定数を除き、OAscFab1及びOAscFab2は、陽性対照、すなわち親Mabと同程度に、動力学的定数及び得られた親和性を示した。
陽性対照の一部の二価の結合は、CM5チップ上のリガンド密度に応じて、この例に示された二つの実験における解離速度定数の変化を引き起こす可能性がある。
Figure 0007021955000024
実施例9:1+1 Herceptarg CrossMAb及び糖鎖操作Herceptarg Crossmabのインビトロでの評価
増殖阻害アッセイ
AlamarBlue(登録商標)(Invitrogen)を、HER2 CrossMab(CrossMab-XTra Her2GlyMab、配列番号119、120、121、122)、トラスツズマブ、ペルツズマブ又はトラスツズマブ/ペルツズマブの組み合わせの存在下で5日間のインキュベーション後、(A)BT474及び(B)N87細胞の代謝活性と増殖を測定するために使用した。染料の生物学的還元は、酸化型(青)の量を低減し、同時に蛍光中間体(赤)を増加させる。
標的細胞を、回収し、洗浄し、RPMI 1640(Gibco)+10%FCS+1%GlutaMAXTM(Gibco)中に再懸濁し、1×10細胞/ウェルの濃度で蒔いた。それぞれの抗体希釈液を添加する前に、細胞を細胞インキュベーター中で3時間インキュベートした。プレートを穏やかに振盪し、細胞インキュベーター中で5日間インキュベートした。
25μl/ウェルのAlamar Blueをプレートに添加し、インキュベーター中で7時間インキュベートした。
吸光度をWallac Victor3 1420マルチラベルカウンターで584 nm及び612nmでモニターした。
増殖阻害の割合を計算するために、非処理対照試料がアッセイに含められ、100%増殖として定義された。三通りの各実験の平均割合及び増殖阻害が計算された。
結果を図13に示す。
ADCCアッセイ
HER2 CrossMab(CrossMab-XTra Her2GlyMab、配列番号119、120、121、122)、トラスツズマブ、ペルツズマブ又はトラスツズマブ/ペルツズマブの組み合わせにより媒介されるADCCは、KPL-4(A)、T47D(B)及びCalu-3(C)において評価された。
標的細胞を回収し、洗浄し、AIMV(登録商標)培地(Life Technologies)中に再懸濁させ、3×10細胞/ウェルの濃度で蒔いた。各抗体希釈液を細胞に三通りで添加し、エフェクター細胞(末梢血単核エフェクター細胞[PBMC])の添加前に10分間インキュベートした。エフェクター(E)及び標的(T)細胞は、次いで、25:1のE:T比で37℃で4時間インキュベートされた(全試料について三通り)。乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)の放出は、LDH細胞傷害性検出キット(Roche Applied Science)を用いて測定した。ADCCは、以下の式を用いて計算された。
Figure 0007021955000025
抗体無しでエフェクター細胞と共にインキュベートした標的細胞に対応する自発的放出は、0%細胞毒性として定義され、最大放出(1%トリトンX-100で溶解した標的細胞)は、100%細胞毒性として定義された。三通りの各実験のADCCの平均割合及び標準偏差が計算された。結果を図14に示す。
実施例10:HER2 CrossMabのインビボ特性評価:Calu3肺がん及びKPL4乳がん異種移植片における腫瘍増殖に関するHER2を標的とする二重特異性抗体の効果
インビトロ培養細胞-Calu3
このヒト肺腺癌細胞株は、肺がんを有するヒト白人男性から樹立されている。細胞は、Chugai Pharmaceuticals Co.、Ltd.から入手し、ワーキング・セル・バンクのために社内で継代された。腫瘍細胞は、5%COで水飽和大気中、37℃で10%ウシ胎児血清グルタミン(PAN Biotech、Germany)を補充したRPMI培地(PAN Biotech、Germany)中で常套的に培養される。培養継代は、トリプシン/EDTA 1×(PAN)を用いて行い、2回/週、分割する。細胞継代P6がインビトロ研究に使用される。
インビトロ培養細胞-KPL-4
このヒト乳がん細胞株は、炎症性皮膚転移を有する乳がん患者の悪性胸水から樹立されている。細胞は、J.Kurebayashi教授によって提供された(Kawasaki Medical School、Kurashiki、Japan)。腫瘍細胞は、5%COで水飽和大気中、37℃で10%ウシ胎児血清グルタミン(PAN Biotech、Germany)及び2mMのL-グルタミン(PAN Biotech、Germany)を補充したDMEM培地(PAN Biotech、Germany)中で常套的に培養される。培養継代は、トリプシン/EDTA 1×(PAN)を用いて行い、2回/週、分割する。細胞継代P6がインビトロ研究に使用される。
動物
雌SCIDベージュ(C.B.-17)マウス;年齢10-12週;体重18~20g(Charles River Germany、Sulzfeld)又は雌BALB/C nu/nuマウス;年齢8-10週;体重>20g(Bomholtgard、Denmark)は、国際ガイドライン(GV-Solas;Felasa;TierschG)に従って12時間明/12時間暗黒の日々のサイクルによる特定病原体を含まない条件下で維持された。到着後、動物は、新しい環境に慣れるため、及び観察のために、1週間動物施設の検疫部で収容される。継続的な健康管理が定期的に実施される。ダイエット食品(Altromin)及び水(pH2.5-3に酸性化)が自由に与えられる。実験的研究は地方政府によってレビューされ承認された;登録番号55.2-1-54-2531.2-3-08 SCIDベージュ同所性げっ歯類の乳がんモデル及び211-2531.2-16/00。1.2.2皮下腫瘍モデル。
腫瘍細胞の注入
注入の日に、腫瘍細胞は培養フラスコ(Greiner TriFlask)から回収され(トリプシン-EDTA)、50mlの培地に移され、1回洗浄され、PBSに再懸濁される。PBSによる更なる洗浄工程及びろ過(セルストレイナー;Falconφ100μm)の後に、最終の細胞力価を1.5x108/mlに調整する。腫瘍細胞懸濁液は、細胞凝集を避けるため移送ピペットを用いて慎重に混合される。麻酔は、プレインキュベーションチャンバー(プレクシグラス)、個々のマウスの鼻マスク(シリコン)及び可燃性又は爆発性でない麻酔化合物イソフルラン(Pharmacia-Upjohn、Germany)を用いて小動物用のStephens吸入器を使用して閉鎖循環系で実行される。注入の2日前に、SCIDベージュマウスの外被は剃毛される。Calu3細胞の皮下注射のために、麻酔をかけた動物の皮膚は慎重に解剖学的鉗子で持ち上げられ、100μlの細胞懸濁液(=5.0×10e6細胞)が動物の右脇腹に皮下注射される。細胞懸濁液は、幅広の注射針(0.45×25mm)を使用して、1.0mlのツベルクリン注射器(Braun、Melsungen)に充填される。KPL-4細胞(3×10e6細胞)は、各麻酔マウスの右の最後から2番目の鼠径部乳腺脂肪体に20μlの容量で同所注入される。同所性移植のため、細胞懸濁液は、ハミルトンマイクロシリンジ及び30Gx1/2”針を用いて乳頭下の皮膚を介して注入される。
モニタリング
動物は、副作用の臨床症状の検出のために毎日管理される。モニタリングのため、実験を通して、動物の体重を毎週2回記録し、週2回腫瘍体積をキャリパーで測定する。腫瘍体積がNCIプロトコルに従って算出された(腫瘍重量=1/2ab、「a」及び「b」は、それぞれ腫瘍の長径、短径である)。終了基準はクリティカルな腫瘍塊(上限1.7g又はφ>1.5cm)、ベースラインから20%以上の体重減少、動物の腫瘍潰瘍又は悪い全身状態であった。動物に対する研究の除外基準が説明され、対応する「Tierversuchsanzeige」で承認される。
動物の治療
マウスは、腫瘍体積において、KPL-4については平均が70mm、Calu3については平均が100mmで無作為化された。マウスは、腹腔内に10ml/kgの量で週一回処置された。併用治療のために、トラスツズマブが最初に与えられ、その24時間後にペルツズマブが与えられた。
結果は、表14から17及び図15から18に示される。
Figure 0007021955000026
Figure 0007021955000027
Figure 0007021955000028
Figure 0007021955000029
実施例11:トラスツズマブ及びペルツズマブのための共通の軽鎖の生成
遺伝子合成
必要な場合、所望の遺伝子を、適切な鋳型を使用してPCRによって生成するか、又は自動化遺伝子合成による合成オリゴヌクレオチド及びPCR産物からGeneart AG(Regensburg、Germany)で合成した。正確な遺伝子配列が入手可能でない場合、オリゴヌクレオチドプライマーを最も近いホモログからの配列に基づいて設計し、遺伝子を適切な組織に由来するRNAからRT-PCRによって単離した。特異な制限エンドヌクレアーゼ切断部位に隣接する遺伝子セグメントを標準のクローニング/シークエンシングベクターにクローン化した。プラスミドDNAを形質転換した細菌から精製し、UV分光法により濃度を決定した。サブクローニングされた遺伝子断片のDNA配列を、DNA配列決定によって確認した。遺伝子セグメントは、それぞれの発現ベクター中にサブクローニングできるように適切な制限部位を伴って設計された。全てのコンストラクトは、真核細胞内の分泌のためにタンパク質を標的とするリーダーペプチドをコードする5’末端DNA配列を含んでいた。配列番号155、156、及び157は例示的リーダーペプチドを与える。
抗原発現ベクターのクローニング
成熟チロシンキナーゼ型細胞表面受容体HER2(Her2、UNIPROT:P04626)のアミノ酸1から629をコードするDNA断片は、N末端リーダー配列を含有する哺乳動物レシピエントベクター中にフレームにクローニングされた。更に、コンストラクトは、Bir Aビオチンリガーゼとの同時発現中に特定のビオチン化を可能にするC末端aviタグ、及び固定化金属親和性クロマトグラフィー(IMAC)による精製に使用されるHisタグが含まれる(配列番号1及び2)。
抗原の発現はMPSVプロモーターによって一般的に駆動され、転写は、CDSの下流に位置する合成ポリAシグナル配列によって終結される。発現カセットに加えて、各ベクターは、EBV-EBNA発現細胞株における自律増殖のためのEBV oriP配列を含む。
抗原及び抗体の産生及び精製
抗原及び抗体の両方は、EBV由来のタンパク質EBNAを安定的に発現するHEK293細胞に一過性にトランスフェクトされた。同時にコトランスフェクトしたビオチンリガーゼBir Aをコードするプラスミドは、インビボでのaviタグ特異的ビオチン化を可能とした。タンパク質は、次いで、プロテインA、続いてゲルろ過をカラムを用いて精製された。
トラスツズマブ/ペルツズマブ共通の軽鎖の設計
トラスツズマブ及びペルツズマブのための共通の軽鎖(CLC)の生成のために、個々の軽鎖(LC)を分析し、比較した。配列分析は、両方の可変ドメインが、同じ生殖系列配列に由来することを明らかにした。トラスツズマブの一般にLCDR3が、具体的には残基H91がHer2の上トラスツズマブ特異的エピトープと特異的に相互作用することを考慮すると、トラスツズマブ/ペルツズマブのCLCを作成する最初の試みは以下のようになされる:トラスツズマブの完全なCDR3領域又は残基H91のみの何れかがペルツズマブのLCの対応する位置を置換した。その結果、ペルツズマブ由来LCDR1及び2をコードするがトラスツズマブ由来LCDR3のアミノ酸残基を保有するハイブリッドLCコンストラクトが作成された。得られたCLCは、「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」(配列番号25として記載されている可変ドメインのDNA配列)又は「ペルツズマブ(Tras.Y91H)LC」(配列番号27)の何れかに命名され、トラスツズマブ又はペルツズマブHCの何れかと同時発現された。得られた4つの抗体(配列番号22及び26、「ペルツズマブHC」x「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」;配列番号92及び26,「トラスツズマブHC」x「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」;配列番号22及び28、「ペルツズマブHC」x「ペルツズマブ(Trast.Y91H)LC」;配列番号92及び28、「トラスツズマブHC」x「ペルツズマブ(Tras.Y91H)LC」)として記載されている可変ドメインのタンパク質配列は、哺乳動物由来の細胞培養上清から精製され、Her2に対する結合は、それぞれの親抗体(配列番号22及び24、「ペルツズマブHC」x「ペルツズマブLC」;配列番号92及び82、「トラスツズマブHC」x「トラスツズマブLC」)を用いてSPRにより測定され、比較された。
BioRadのProteOn XPR36バイオセンサーを使用したSPRによる親和性決定
新規抗体鎖の組み合わせの親和性(K)は、25℃でProteOn XPR36装置(Biorad)を用いて表面プラズモン共鳴により測定した。最初の工程で、huIgG(Fc特異的)を認識する抗ヒトIgG(Sigma I2136、ポリクローナルヤギ抗体)の6500RUがアミンカップリングによってGLMチップの全6チャンネル上に固定化された(酢酸ナトリウムpH4、30μl/分、300秒)(垂直方向)。
各抗体を、PBST(10mMリン酸塩、150mMの塩化ナトリウム、pH7.4、0.005%のTween20)で2μg/mlに希釈し、その後、垂直方向において約400応答単位(RU)の固定化レベルを達成するために30μl/分で60秒間注入された。Her2の注入:ワンショット動態測定のために、注入方向は水平方向に変更され、精製されたHer2の3倍希釈系列(300と3.7nMの間の可変濃度範囲)は、180秒の会合時間及び600秒の解離時間を用いて、別々のチャネル1-5に沿って100μl/分で同時に注入された。緩衝液(PBST)が、参照するために「インライン」ブランクを提供するため、第6チャネルに沿って注入された。再生は、100μl/分で30秒間、10mMのグリシン、pH1.5及び50mMのNaOHの2つのパルスによって行った(水平方向)。会合及び解離のセンサーグラムを同時にフィットさせることによるProteOn Manager v3.1ソフトウエアの単純一対一ラングミュア結合モデル(simple one-to-one Langmuir binding model)を用いて、会合速度(kon)と解離速度(koff)を算出した。平衡解離定数(K)はkoff/kon比として算出された。
予想されたように、両方の対照抗体であるトラスツズマブ及びペルツズマブは、低ナノモル又はサブ-ナノモル範囲での既知の親和性でHer2を認識した。新たに設計された「ペルツズマブ(Tras.Y91H)LC」と組み合わせたペルツズマブHCの親和性はわずかに減少したが、トラスツズマブHCと組み合わせた同じ軽鎖は、いかなる検出可能な結合も得られなかった。これは、ペルツズマブLCにおける単一トラスツズマブ由来の点変異(Y91H)は、この鎖の組み合わせではHer2に結合するには不十分であることを示している。これは、トラスツズマブHCと組み合わせると弱い結合をもたらしたが、ペルツズマブHCと共発現されると結合は減少したが明らかに目に見えた第二のCLC変異体「ペルツズマブLC(Trast.L3)」とは対照的である。動力学的及び熱力学的測定の概要が図19及び表18に与えられる。この知見に基づいて、CLC「ペルツズマブLC(Trast。L3)」は、ペルツズマブHCと同時発現される場合、親和性に可能な限り小さく影響を与えつつ、トラスツズマブHCと組み合わせてHer2結合を回復させるために更に改変された。
Figure 0007021955000030
実施例12:共通の軽鎖の親和性向上
付加的トラスツズマブ特異的LCDR残基のペルツズマブ(Tras.L3)LCへの導入及び特性評価
以前のSPR測定の結果に基づいて、ペルツズマブHCと組み合わせて設計されたCLC「ペルツズマブ(Trast.L3)LC」の結合は、減少したが依然として十分に検出可能な結合をもたらした。対照的に、トラスツズマブHCとのCLCの共発現は、マイクロモル範囲で非常に弱い親和性をもたらし、親トラスツズマブ抗体と比較して有意に減少した。
CLCの生成を更に進化させ、トラスツズマブHCとの組み合わせで結合を改善するために、LCDR1、2及び3並びにトラスツズマブに特異的であるフレームワーク3領域の付加的トラスツズマブ特異的アミノ酸が、以前に設計された「ペルツズマブ(Trast.L3)LC」の配列に個別に導入された(配列番号31、33、35、37、39、41、43、45、47、49、及び51として列挙された可変ドメインのDNA配列)。得られたコンストラクト(配列番号32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、及び52として列挙された可変ドメインのタンパク質配列)は、トラスツズマブHC(配列番号92)又はペルツズマブHC(配列番号22)とともに共発現され、哺乳動物由来の細胞培養上清から精製された。HER2に対する結合が測定され、それぞれの親抗体と比較された。
SPRによる「ペルツズマブ(Trast.L3)LC」の変異体の親和性決定
新規抗体鎖の組み合わせの親和性(K)は、ProteOn XPR36装置(Biorad)を用いて表面プラズモン共鳴により測定され、前述のように実施された。動力学的及び熱力学的測定の概要が図19に与えられる。
興味深いことに、ペルツズマブと組み合わせた場合「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」における付加的単一変異の何れも有意には親和性に影響を与えず、その親和性は「ペルツズマブHC」x「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」に匹敵した。しかし、トラスツズマブHCとの「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」変異体の組み合わせは、有意な差を生じた。一方、LCDR3領域におけるペルツズマブ配列への復帰変異(P94Y及びT96Y)(配列番号50及び52として記載される可変ドメインのタンパク質配列)は完全にHer2への結合を破壊し、ペルツズマブ特異的変異の導入(配列番号32、34、36、38、40、42、44、46、及び48)は、「トラスツズマブHC」×「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」の最初の組み合わせと比較して同等又は改善された親和性を生じた。特に、変異I31T、G32A、Y53F、及びG66Rの導入は、結合に最も有意な改善につながった。
「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」への最も重要なトラスツズマブ特異的残基の同時導入
上述の結合測定に基づいて、「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」への4つの最適なトラスツズマブ特異的変異の導入を組み合わせた。何れかの個々の変異を含む可変ドメインのタンパク質配列は配列番号36、40、42、及び48として記載される。「四重変異」を含む鎖は、「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」(配列番号54)と命名した。
SPRによる「ペルツズマブ(Trast.L3)(QM)LC」の親和性決定
新規「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」を特性評価し、ペルツズマブHC又はトラスツズマブHCの何れかと組み合わせた結合の親和性を決定するために、更にSPR実験を行った。新規抗体鎖の組み合わせの親和性(K)は、ProteOn XPR36装置(Biorad)を用いて測定され、前述のように実施された。動力学的及び熱力学的測定の概要が図20及び表20に与えられる。前に導入され特性評価された個々の変異と同様に、ペルツズマブHC及び「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」を含む抗体の親和性は、「ペルツズマブHC」x「ペルツズマブ(Tras.L3)LC」の最初の鎖の組み合わせに比べて有意には低下しなかった。両方の鎖の組み合わせに対して、親和性は26-34nMの範囲であった。興味深いことに、「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」との「トラスツズマブのHC」の組み合わせは、Her2に対する親和性の非常に強い改善につながる。更に、200pMのその親和性は、親抗体のトラスツズマブ(2.2nM)の測定された親和性よりも更に優れている。
トラスツズマブHCとの「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」の組み合わせはHer2への結合を完全に回復させる(又はそれを超える)ことを考慮し、及びペルツズマブHCとの組み合わせはHer2への結合を減少させるが抑制しないことを考慮すると、両方のHer2特異性のためのCLCとして「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」を使用し、ペルツズマブHCの親和性成熟によってペルツズマブ特異的エピトープへの結合を回復させることは明らかである。
Figure 0007021955000031
Figure 0007021955000032
実施例13:ペルツズマブ重鎖の親和性成熟
ペルツズマブベースのH1/H3及びH2親和性成熟ライブラリーの作成
親和性成熟ペルツズマブ由来の重鎖の生成は、標準的なプロトコルを使用して、ファージディスプレイにより行った(Silacci et al, 2005)。
「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」と一緒に発現され、改善された親和性を有するペルツズマブ由来のHCの生成のために、CDR1及び3又はCDR2において無作為化された成熟ライブラリーが作成された。ペルツズマブHC(配列番号22)及び「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」(配列番号54)の配列がファージミドにクローン化され、無作為化のための鋳型として使用した。CDR1及び3で無作為化されたペルツズマブHC親和性成熟ライブラリーの生成のために、3つの断片は、「オーバーラップ・エクステンションによるスプライシング」(SOE)PCRによって組み立てられ、ファージベクターにクローニングされた。以下のプライマーの組み合わせがライブラリー断片を生成するために使用された:断片1(LMB3(配列番号147)及びAM_omni_H1_TN-ba(配列番号148)、断片2(RJH108(omni_3’H1_fo)(配列番号149)及びRJH109(omni_5’H3_re)(配列番号150)、及び断片3(AM_omni_H3_TN_fo(配列番号151)及びRJH99(配列番号152)。完全長の無作為断片の十分な量を組み立てた後、それを同様に処理されたアクセプターファージミドベクターと一緒にMunI/NheIで消化した。Fabライブラリーインサートの6ugが、ファージミドベクターの24ugと連結された。精製されたライゲーションは60の形質転換のために使用され、6×10exp9の形質転換体が得られた。ペルツズマブ親和性成熟ライブラリーを提示するファージミド粒子を救出し、PEG/NaCl精製により精製して選択に使用した。
CDR2-無作為化ペルツズマブHC親和性成熟ライブラリーの生成は同様に行われたが、わずか2つの断片が生成され、組み立てられ、前と同様に同じ制限酵素を用いてファージミドにクローニングされた。以下のプライマーの組み合わせがライブラリー断片を生成するために使用された:断片1(LMB3(配列番号147)及びRJH110(omni_5’H2_ba)(配列番号153)、及び断片2(AM_omni_h2_TN_fo(配列番号154)及びRJH99(配列番号152)。精製されたライゲーションは60の形質転換のために使用され、4×10exp9の形質転換体が得られた。ペルツズマブ親和性成熟ライブラリーを提示するファージミド粒子を救出し、PEG/NaCl精製により精製して選択に使用した。
Figure 0007021955000033
Figure 0007021955000034
Figure 0007021955000035
Figure 0007021955000036
親和性成熟ペルツズマブHC-由来クローンの選択
ヒトHer2の細胞外ドメイン(ECD)に対する選択は、HEK293で発現されたタンパク質を用いて行われた。抗原は、N末端のaviタグを介してビオチンリガーゼBir Aの共発現により酵素的にビオチン化された。パニングラウンドは、以下のパターンに従って溶液中で行われた:1. 1mlの全容量で0.5時間10nMのビオチン化Her2 ECDへ~1012ファージミド粒子の結合、2. 10分間、5.4×10ストレプトアビジン被覆磁気ビーズの添加によるビオチン化Her2 ECD及び特異的に結合したファージ粒子の捕捉、3. 5×1mlのPBS/Tween20及び5×1mlのPBSを用いたビーズの洗浄、4. 10分間、1mlの100mMのTEAを添加することによるファージ粒子の溶出及び500μlの1Mトリス/HCl、pH7.4を添加することによる中和、5. 指数関数的に増殖する大腸菌TG1細菌の再感染、6. ヘルパーファージVCSM13による感染及び続いてその後の選択ラウンドに使用されるファージミド粒子のPEG/NaCl沈殿。選択は減少する濃度(20x10-9Mから1x10-9M))を用いて3ラウンドにわたって実施された。ラウンド2及び3において、抗原:ファージ複合体の捕捉はストレプトアビジンビーズの代わりにニュートラビジンプレートを用いて行った。また、ニュートラビジンプレートは2lのPBS中で3時間洗浄した。特異的バインダーは、ELISAによって以下のように同定された:ウェルあたり30nMのビオチン化Her2 ECD100μlがニュートラビジンプレート上にコーティングされた。Fabを含む細菌の上清が添加され、結合するFabが抗Flag/HRP二次抗体を使用して、Flag・タグを介して検出された。ELISA陽性クローンを、96ウェルフォーマットで、可溶性Fab断片として細菌に発現させ、上清はProteon XPR36を用いてSPR分析による動力学的スクリーニング実験に供された。
SPRによる親和性成熟ペルツズマブHC変異体の親和性決定
新規ペルツズマブHC変異体の親和性(K)は、表面プラズモン共鳴によって測定された。第一工程において、ポリクローナル抗ヒトFab抗体の7000RUは、アミンカップリングによるGLMチップの全6チャンネル上に固定化された(酢酸ナトリウムpH4.5、30μL/分、300秒)(垂直方向)。
各抗体含有細菌上清をろ過し、PBSで3倍に希釈し、次に垂直方向に100から400の間の応答単位(RU)の固定化レベルを達成するために30μl/分で180秒間注入された。Her2の注入:ワンショット動態測定のために、注入方向は水平方向に変更され、精製されたHer2の2倍希釈系列(100と6.25nMの間の可変濃度範囲)は、180秒の会合時間及び1000秒の解離時間を用いて、別々のチャネル1-5に沿って100μl/分で同時に注入された。緩衝液(PBST)が、参照するために「インライン」ブランクを提供するため、第6チャネルに沿って注入された。再生は、100μl/分で30秒間、10mMのグリシン、pH1.5及び50mMのNaOHの2つのパルスによって行った(水平方向)。会合及び解離のセンサーグラムを同時にフィットさせることによるProteOn Manager v3.1ソフトウエアの単純一対一ラングミュア結合モデル(simple one-to-one Langmuir binding model)を用いて、会合速度(kon)と解離速度(koff)を算出した。平衡解離定数(K)はkoff/kon比として算出された。最も高い親和性定数を有するFabを発現するクローンを同定し、対応するファージミドの重鎖を配列決定した。最高親和性のペルツズマブHC変異体(配列番号62、66、68、70、72、及び74として記載される可変ドメインのタンパク質配列)の熱力学的測定は表23及び図21に要約される。
Figure 0007021955000037
実施例14:トラスツズマブ/ペルツズマブ二重特異性抗体の特性評価
CLCを有するトラスツズマブ/ペルツズマブ二重特異性抗Her抗体の生成
次の工程では、親和性成熟ペルツズマブHC並びにトラスツズマブHCは「ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)LC」と命名されるCLCと組み合わせて二重特異性抗体のフォーマットで発現された。CLCを有するこのような二重特異性抗体の生成のために、2つの異なるHCのヘテロ二量体化がノブ・イントゥ・ホール技術の適用によって達成された。ペルツズマブの親和性成熟クローンE1及びG2の可変ドメイン(配列番号68及び70として記載される可変ドメインのタンパク質配列)並びにクローン「D1由来」(D1-der)配列(配列番号64)が、ドメインCH3に「ホール」変異を含むヒトIgG1 HCにクローニングされた。CLCを有する二重特異性抗体の概略が図22に示される。親和性成熟クローン「D1-der」は、クローンD1(配列番号62)のCDR1及び3変異を他の選択されたクローンに見いだされた付加的CDR2変異と組み合わせる。トラスツズマブHCの可変ドメイン(配列番号92)はドメインCH3に「ノブ」変異を保有するヒトIgG1 HCにクローニングされた。「ハーセプチン」コンストラクトと呼ばれる、得られたコンストラクトは共発現され、哺乳動物由来の細胞培養上清から精製された。3つ全ての二重特異性抗体の分析データの概要が図23と表24中のクローンに示される。
Figure 0007021955000038
Her2ノックアウト抗原変異体の生成
Her2上の両方のエピトープのそれぞれに対する、Herceptarg二重特異性抗体の結合を分析し特性評価するために、Her2のノックアウト変異体が設計された。これらの変異体では、2つの特異的エピトープの何れかは、それぞれの抗体鎖と相互作用するアミノ酸の変異によって除去された。
発現及び精製のために、それぞれのDNA断片は、N末端リーダー配列及び溶解-及び精製タグとしての機能を果たすC末端ヒトIgG1 Fcをコードする断片にインフレームで融合された。Fc断片のC末端のaviタグはインビボでビオチン化させた。単量体型で抗原を発現するために、これらのFc鎖は「ノブ」変異が含まれ(配列番号5及び6、Her2 ECD-Fc(ノブ);配列番号7及び8、Her2 ECD(ペルツズマブKO)-Fc(ノブ);配列番号9及び10、Her2 ECD(トラスツズマブKO)-Fc(ノブ))、「Fc-ホール」カウンターパート(配列番号3及び4)と組み合わせて共発現させた。
SPRによるHerceptarg二重特異性抗体の親和性決定
her2におけるそれらのエピトープの各々に対する新規二重特異性抗体の親和性(K)は、25℃でProteOn XPR36装置(Biorad)を用いてSPRにより測定した。最初の工程で、ヒトIgG(Fc特異的)を認識するポリクローナルヤギ抗ヒトIgG(Sigma I2136)の11000RUがアミンカップリングによってGLMチップの全6チャンネル上に固定化された(酢酸ナトリウムpH4、30μl/分、300秒)(垂直方向)。
各抗体を、PBST(10mMリン酸塩、150mMの塩化ナトリウム、pH7.4、0.005%のTween20)で2μg/mlに希釈し、その後、垂直方向において約400応答単位(RU)の固定化レベルを達成するために30μl/分で60秒間注入された。Her2の注入:ワンショット動態測定のために、注入方向は水平方向に変更され、精製された一価Her2-Fcタンパク質コンストラクトの2倍希釈系列(100と6.25nMの間の可変濃度範囲)は、180秒の会合時間及び600秒の解離時間を用いて、別々のチャネル1-5に沿って100μl/分で同時に注入された。緩衝液(PBST)が、参照するために「インライン」ブランクを提供するため、第6チャネルに沿って注入された。再生は、100μl/分で30秒間、10mMのグリシン、pH1.5及び50mMのNaOHの2つのパルスによって行った(水平方向)。会合及び解離のセンサーグラムを同時にフィットさせることによるProteOn Manager v3.1ソフトウエアの単純一対一ラングミュア結合モデル(simple one-to-one Langmuir binding model)を用いて、会合速度(kon)と解離速度(koff)を算出した。平衡解離定数(K)はkoff/kon比として算出された。
トラスツズマブ、ペルツズマブ並びに親和性成熟ペルツズマブHC、トラスツズマブHC、及びCLC「ペルツズマブ(Trast.L3)(QM)」を含む3つの二重特異的Herceptargコンストラクトを含む全ての抗体が両方のHer2ノックアウト変異体への結合について試験された。予想されたように、トラスツズマブ及びペルツズマブの両方とも、それぞれのHer2のエピトープに予想される親和性で結合する。それらに対応するノックアウト変異体への結合は消失された(図24)。これらの結果は、Her2のノックアウトエピトープ変異体の使用は、二重特異性抗体の結合を切断させ、両特異性の個々の親和性を分析することを可能とすることを示している。
各ハーセプチンクローン変異体の個々のK値の決定は、0.6から1.8nMの予想される範囲内のトラスツズマブのエピトープに対する一定の結合親和性を明らかにした。これとは対照的に、ペルツズマブのエピトープへの結合は、親和性成熟ペルツズマブHCに依存する。3つのHerceptargクローン変異体のうち、クローン「D1-Der」は最も高い親和性(0.16nM)を有することが見出された。熱力学的データの概要を表25に示す。要約すると、本実験では、我々が、CLCを有し、トラスツズマブ及びペルツズマブのエピトープに特異的な二重特異性抗体を生成することができたことを確認する。
Herceptargクローン変異体のKPL-4細胞への結合分析
KPL-4細胞を回収し、FACS緩衝液に再懸濁した。0.2Mio細胞を、96ウェル丸底プレートに播種した。細胞をペレットにするために、プレートを400×gで3分間遠心分離した。上清を除去し、細胞を希釈した抗体40μlに再懸濁した。プレートは、抗体の結合を可能にするために4℃で30分間インキュベートした。未結合抗体を除去するために、細胞を再び遠心分離し、FACS緩衝液で2回洗浄した。抗体を検出するために、細胞を、希釈した二次ヤギ抗ヒトFc特異的FITC標識二次抗体(Jackson ImmunoResearch #109-096-098)12μl中に再懸濁し、4℃で30分間再びインキュベートした。その後、細胞をFACS緩衝液で2回洗浄し、FACS緩衝液200μlに再懸濁し、蛍光をBD CantoIIを用いて測定した。結果を図25に示す。
Figure 0007021955000039
Figure 0007021955000040
Herceptarg結合変異体により媒介される増殖阻害
標的細胞を、回収し、洗浄し、RPMI 1640(Gibco)+10%FCS+1%GlutaMAXTM(Gibco)中に再懸濁し、5×10細胞/ウェルの濃度で播種した。それぞれの抗体希釈液を添加する前に、細胞を細胞インキュベーター中で4時間インキュベートした。プレートを穏やかに振盪し、細胞インキュベーター中で5日間インキュベートした。プレートを室温に平衡化され、新たに調製したCellTiter Glo(Promega)基質100μl/ウェルが各ウェルに添加された。発光はWallac Victor3 1420 Multilabel Counterで測定された。結果は、表26及び図26に示される。
Herceptargクローン媒介性抗体依存性細胞媒介性細胞傷害(ADCC)
標的細胞を回収し、洗浄し、AIMV(登録商標)培地(Life Technologies)中に再懸濁させ、3×10細胞/ウェルの濃度で蒔いた。各抗体希釈液を細胞に三通りで添加し、エフェクター細胞(末梢血単核エフェクター細胞[PBMC])の添加前に10分間インキュベートした。エフェクター(E)及び標的(T)細胞は、次いで、指示されたE:T比で37℃で指示された時間インキュベートされた(全試料について三通り)。乳酸デヒドロゲナーゼ(LDH)の放出は、LDH細胞傷害性検出キット(Roche Applied Science)を用いて測定した。ADCCは、以下の式を用いて計算された。
Figure 0007021955000041
抗体無しでエフェクター細胞と共にインキュベートした標的細胞に対応する自発的放出は、0%細胞毒性として定義され、最大放出(1%トリトンX-100で溶解した標的細胞)は、100%細胞毒性として定義された。三通りの各実験のADCCの平均割合及び標準偏差が計算された。結果を図27に示す。
Figure 0007021955000042
実施例15:増殖アッセイ
1x10BT-474細胞/ウェルが、96ウェル平底プレート中のRPMI/10%FCS中で培養された。24時間後、増殖培地を除去し、指示された抗体の滴定量が100μlの最終容量に添加された(培地中で予備混合された)。
培養物中の生存細胞の数を決定するために、CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assayが、代謝活性細胞の指標として現在のATPレベルを定量することによって行われた。このように、培養の6日後に、100μlのCellTiter-Glo Reaction Mix(Promega、カタログ番号#G7571)を細胞に添加し、2分間振り、溶解物の75μlが、別の96ウェル平底タイタープレートに移された(Costar、カタログ番号#3917)。更に混合した後、発光はTecan Infinite Readerを使用して、製造者の指示に従って評価された。
結果は、表28及び図28に示される。
増殖アッセイでは、二重特異性Her2抗体は、ペルツズマブ若しくはトラスツズマブ単独又は組み合わせにおいてBT-474細胞の増殖をより強力に阻害することが示された。以下の二重特異性Her2抗体が試験された:Herceptarg CLC D1-der wt”:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。
Figure 0007021955000043
実施例16:C1q FACS結合アッセイ
3x10個のBT-474細胞を氷上で指示抗体10μg/mlと共にインキュベートした。以下の二重特異性Her2抗体が試験された:Herceptarg CLC D1-der wt”:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。
30分後、10μg/mlのC1q(Sigma、C1740)を添加し、更に20分間インキュベートした。洗浄後、細胞を、市販のPE標識抗C1q抗体(Cedarlane、CL7611PE-SP)を用いて対比染色した。更にインキュベーション(30分間、氷)した後、細胞を2回洗浄し、FACSCanto IIで分析した。
結果は、図29及び表29に示される。このC1qのアッセイは、BT-474細胞上における組換え補体因子C1qの異なるHer抗体への結合を示している。これは、最高のC1q結合は、トラスツズマブ及びペルツズマブの組み合わせ、続いて2つのCLC二重特異性Her2抗体により処置して得られたことが示された。Crossmabによる処置はわずかに上昇したC1q結合のみが得られた。
Figure 0007021955000044
実施例17:仔ウサギ補体(BRC)を用いたLDHアッセイ
CHO-K1 Nxre19細胞(IL15RでトランスフェクトされたCHO-K1)が、96ウェル平底細胞培養プレート(NUNC、100μL/ウェル)上に10,000細胞/ウェルで播種され、一晩培養された。IL15-Fc融合ポリペプチドが添加され(5倍最終濃度の25μL/ウェル)、1時間インキュベートされた。その後、仔ウサギ補体(Cedarlane、カタログ番号CL3441)の1バイアルをAqua bidestの1mLで再構成した。補体溶液は培地で希釈され、25μLがウェルに添加された。4時間後、プレートを200gで遠心分離し、100μL/ウェルが別の96ウェル平底プレートに移された。その後、LDH反応混合物(細胞傷害性検出キット、Roche Diagnostic GmbH、Mannheim、Germany)を100μL添加した。37℃で20分のインキュベーション時間後、光学密度(OD)がTecan Sunriseリーダーで492/690nmで測定された。
Figure 0007021955000045
BRCは、低バックグラウンド毒性を有し、用量依存性補体毒性を示すことが分かる。
実施例18:BT-474細胞におけるCDC(補体依存性細胞傷害)活性化(LDH放出)
1x10細胞/ウェルが、150μl中、37℃で30分間、指示された抗体の10μg/mlと共にインキュベートされた。以下の二重特異性Her2抗体が試験された:Herceptarg CLC D1-der wt”:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。
その後、50μlの仔ウサギ補体(Cedarlane、カタログ番号CL3441、バッチ番号6312)が添加され、更に2時間インキュベートされた。次いで、s/nは移され、50μlのLDH Reaction Mix(Roche)と混合され、15分間の更なるインキュベーション後、吸光度(Ex)はTecan Sunrise リーダーで490/620nmで分析された。BT-474細胞に対する特異的抗体依存性毒性(n=4の平均+/-SD)は以下のように計算された:
(Ex.試料-Ex.自発的溶解/Ex.最大溶解-自発的溶解)x100.
結果を図30に示す。
このCDCアッセイは、仔ウサギ補体の存在下で、異なる抗Her2抗体(フォーマット、組み合わせ)の処置の際の瀕死/死細胞のマーカーとしてのLDHの放出を示す。
ここでは、トラスツズマブ及びペルツズマブの組み合わせは、CDCの有意な誘導をもたらしたが、親抗体単独ではもたらさなかった。驚くべきことに、両方のCLC Herceptarg変異体はより優れたCDC作用を誘発したが、一方Herceptarg Crossmab処置は親抗体の組み合わせよりも効果の弱いCDC反応をもたらしている。
実施例19:BT-474細胞のCDC(補体依存性細胞傷害)媒介性死滅(ACEA)
1x10のBT-474細胞/ウェルが96ウェルのE-プレート(ACEA Biosciences Inc.)に播種され、Xcelligence装置中で一晩増殖された。増殖培地は除去され、細胞は、無血清AIM-V培地(Gibco)で一回洗浄された。50μl/ウェルのAIM-V培地及びAIM-V中の50μlの抗体(3倍の最終濃度)が添加され、20分間インキュベートされた。50μlの仔ウサギ補体(Cedarlane)が添加され、CellIndex(CI;細胞の生存率についての代表として)が5分毎に測定された(曲線を参照)。以下の二重特異性Her2抗体が試験された:Herceptarg CLC D1-der wt”:配列番号64、54、92、「Herceptarg CLC D1-der G2」:配列番号64、54、92(糖鎖操作型変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。
特異的CDCは下記式により算出され、ここでCIは正規化されたセルインデックスである:
Figure 0007021955000046
2つの代表時点において(反応開始後1時間及び2時間後)、特異的溶解(=CDC誘導細胞死)が算出され、図に示される(n=4の平均+/SEM)。
結果は、図31及び表31に示される。このCDCアッセイは、仔ウサギ補体の存在下で、異なる抗Her2抗体(フォーマット、組み合わせ)による処置の際の瀕死/死細胞のマーカーとしてのセルインデックスの変化を示す。ここでは、トラスツズマブ及びペルツズマブの組み合わせは、CDCの有意な誘導をもたらしたが、親抗体単独ではもたらさなかった。驚くべきことに、両方のCLC Herceptarg変異体はより優れたCDC作用を誘発したが、一方Herceptarg Crossmab処置は親抗体の組み合わせよりも効果の弱いCDC反応をもたらしている。
Herceptarg CLC D1-derの優位性の一つの可能な理由は、トラスツズマブのエピトープに対するわずかに高い親和性並びにペルツズマブのエピトープに対する有意に高い親和性であり得る(表25も参照)。
Figure 0007021955000047
実施例20:マウス異種移植研究
細胞株KPL4
このヒト乳がん細胞株は、炎症性皮膚転移を有する乳がん患者の悪性胸水から樹立されている。細胞は、J.Kurebayashi教授によって提供された(Kawasaki Medical School、Kurashiki、Japan)。腫瘍細胞は、5%COで水飽和大気中、37℃で10%ウシ胎児血清グルタミン(PAN Biotech、Germany)及び2mMのL-グルタミン(PAN Biotech、Germany)を補充したDMEM培地(PAN Biotech、Germany)中で常套的に培養された。培養継代は、トリプシン/EDTA 1×(PAN)を用いて行われ、2回/週、分割された。細胞継代P6がインビトロ研究に使用された。
マウス
雌SCIDベージュ(C.B.-17)マウス;年齢10-12週;体重18~20g(Charles River Germany、Sulzfeld);体重>20gは、国際ガイドライン(GV-Solas;Felasa;TierschG)に従って12時間明/12時間暗黒の日々のサイクルによる特定病原体を含まない条件下で維持された。到着後、動物は、新しい環境に慣れるため、及び観察のために、1週間動物施設の検疫部で収容された。継続的な健康管理が定期的に実施された。ダイエット食品(Alltromin)及び水は自由に与えられた。実験的研究は、地方自治体によりレビューされ承認された。
腫瘍細胞の注入
注入の日に、腫瘍細胞は培養フラスコ(Greiner TriFlask)から回収され(トリプシン-EDTA)、50mlの培地に移され、1回洗浄され、PBSに再懸濁された。PBSによる更なる洗浄工程及びろ過(セルストレイナー;Falconφ100μm)の後に、最終の細胞力価を1.5x108/mlに調整された。腫瘍細胞懸濁液は、細胞凝集を避けるため移送ピペットを用いて慎重に混合された。麻酔は、プレインキュベーションチャンバー(プレクシグラス)、個々のマウスの鼻マスク(シリコン)及び可燃性又は爆発性でない麻酔化合物イソフルラン(Pharmacia-Upjohn、Germany)を用いて小動物用のStephens吸入器を使用して閉鎖循環系で実行された。注入の2日前に、SCIDベージュマウスの外被は剃毛され、KPL-4細胞(3×10e6細胞)は、各麻酔マウスの右の最後から2番目の鼠径部乳腺脂肪体に20μlの容量で(Hamiltonマイクロシリンジ及び30Gx1/2”針を使用して)同所注入された。細胞懸濁液が、乳頭下の皮膚を介して注入された。
モニタリング
動物は、副作用の臨床症状の検出のために毎日管理された。モニタリングのため、実験を通して、動物の体重を毎週2回記録し、週2回腫瘍体積をキャリパーで測定した。腫瘍体積は、NCIプロトコルに従って算出された(腫瘍重量=1/2ab2、「a」及び「b」は、それぞれ腫瘍の長径、短径である)。終了基準はクリティカルな腫瘍塊(上限1.7g又はφ>1.5cm)、ベースラインから20%以上の体重減少、動物の腫瘍潰瘍又は悪い全身状態であった。動物に対する研究の除外基準が説明され、対応する「Tierversuchsanzeige」で承認される。
処置
マウスは80mmの腫瘍体積について無作為化され、続いて腹腔内の10ml/kgの量で週一回処置された。併用治療のために、ハーセプチンが最初に与えられ、その24時間後にパージェタが与えられた。
以下の二重特異性Her2抗体が試験された:Herceptarg CLC-D1-der:配列番号64、54、92。結果を図32に示す。
Figure 0007021955000048
Figure 0007021955000049
Figure 0007021955000050
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Figure 0007021955000071
Figure 0007021955000072
実施例21:三価HER2(細胞外ドメインIV)-HER2(細胞外ドメインII)- トランスフェリン特異的抗体の生成
発現プラスミドの生成
所望のタンパク質は、ヒト胚性腎臓細胞(HEK293)の一過性トランスフェクションによって発現された。所望の遺伝子/タンパク質(例えば、抗体-Fab多量体タンパク質)の発現のために、以下の機能的要素を含む転写単位を使用した:
・イントロンAを含むヒトサイトメガロウイルス(P-CMV)由来の前初期エンハンサー及びプロモーター、
・マウス免疫グロブリン重鎖シグナル配列(SS)、
・発現される遺伝子/タンパク質(例えば完全長抗体重鎖)、及び
・ウシ成長ホルモンポリアデニル化配列(BGH pA)。
発現される所望の遺伝子を含む発現ユニット/カセットの他に、基本/標準哺乳動物発現プラスミドには以下が含まれる。
・E.coliにおいてこのプラスミドの複製を可能にするベクターpUC18からの複製起点、及び
・E.coliにおいてアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子
以下の抗体+/-scFabタンパク質をコードする発現プラスミドを構築した:
1.BBB-0580 三価Herceptarg-scFab(8D3)
重鎖ノブ(ハーセプチン(D98E)(IgG1)ノブSS-(G4S)4-VL-Ck-(G4S)6-GG-VH-CH1)(Seq.21832/配列番号165)
ノブハーセプチン(D98E)-scFab(8D3)重鎖融合タンパク質の組成:
・ CH3ノブ変異T366及び付加的ジスルフィド架橋の形成のためのS354C変異を含むC末端Lysを有しないハーセプチン(D89E)ヒトIgG1重鎖
・ グリシン-セリン-リンカー
・ マウス8D3抗トランスフェリン抗体の可変軽鎖ドメイン(VL)変異体(Boado et al., 2009)
・ ヒトC-カッパ軽鎖
・ グリシン-セリン-リンカー
・ マウス8D3抗トランスフェリン抗体の可変重鎖ドメイン(VL)変異体(Boado et al., 2009)
・ ヒトIgG1 CH1重鎖ドメイン

重鎖ホール(ペルツズマブ(aff.mat.)(IgG1)ホールSS(配列番号163)
ホールペルツズマブ(aff.mat.)重鎖タンパク質の組成:
・CH3ホール変異T366S、Y407V及びL368A並びに付加的ジスルフィド架橋の形成のためのY349C変異を含むペルツズマブ(aff.mat.)ヒトIgG1重鎖

軽鎖(CLC-Herc combo)(クローンD1-der 配列番号161)
・ 実施例14を参照
2.BBB-0581 三価Herceptarg(LALA)-scFab(8D3)
重鎖ノブ(ハーセプチン(D98E)(IgG1)LALA-PGノブSS-(G4S)4-VL-Ck-(G4S)6-GG-VH-CH1)(Seq.21834、配列番号168)
ノブハーセプチン(D98E)-scFab(8D3)重鎖融合タンパク質の組成:
・ C末端Lysを有しないハーセプチン(D89E)ヒトIgG1重鎖であって:
- 免疫エフェクター細胞とのFcγ受容体媒介性相互作用並びに補体活性化を損なうCH2変異L234A、L235A及びP329G
- CH3ノブ変異T366W及び付加的ジスルフィド架橋の形成のためのS354C変異
を含むもの。
・ グリシン-セリン-リンカー
・ マウス8D3抗トランスフェリン抗体の可変軽鎖ドメイン(VL)変異体(Boado et al., 2009)、配列番号178
・ ヒトC-カッパ軽鎖
・ グリシン-セリン-リンカー
・ マウス8D3抗トランスフェリン抗体の可変重鎖ドメイン(VL)変異体(Boado et al., 2009)、配列番号179
・ ヒトIgG1 CH1重鎖ドメイン
重鎖ホール(ペルツズマブ(aff.mat.)(IgG1)LALA-PGホールSS(Seq.21836、配列番号169)
ホールペルツズマブ(aff.mat.)重鎖タンパク質の組成:
・ ペルツズマブ(aff.mat.)ヒトIgG1重鎖であって:
- 免疫エフェクター細胞とのFcγ受容体媒介性相互作用並びに補体活性化を損なうCH2変異L234A、L235A及びP329G
- CH3ホール変異T366S、L368A及びY407V並びに付加的ジスルフィド架橋の形成のためのY349C
- 重鎖ホール-ホール二量体のタンパク質精製を避けるためのCH3ホール変異H435R及びY436F
を含むもの。

軽鎖(CLC-Herc combo)(クローンD1-der 配列番号161)
・ 実施例14を参照
3.BBB-0582 二価Herceptarg(LALA)(BBB-Rバインダーを有しない対照分子)
重鎖ノブ(ハーセプチン(D98E)(IgG1)LALA-PG(Seq.21835、配列番号170)
ノブハーセプチン(D98E)重鎖タンパク質の組成:
・ ハーセプチン(D89E)ヒトIgG1重鎖であって:
- 免疫エフェクター細胞とのFcγ受容体媒介性相互作用並びに補体活性化を損なうCH2変異L234A、L235A及びP329G
- CH3ノブ変異T366W及び付加的ジスルフィド架橋の形成のためのS354C変異
を含むもの。

重鎖ホール(ペルツズマブ(aff.mat.)(IgG1)LALA-PGホールSS(Seq.21836、配列番号163)
ホールペルツズマブ(aff.mat.)重鎖タンパク質の組成:
・ ペルツズマブ(aff.mat.)ヒトIgG1重鎖であって:
- 免疫エフェクター細胞とのFcγ受容体媒介性相互作用並びに補体活性化を損なうCH2変異L234A、L235A及びP329G
- CH3ホール変異T366S、L368A及びY407V並びに付加的ジスルフィド架橋の形成のためのY349C
- 重鎖ホール-ホール二量体のタンパク質精製を避けるためのCH3ホール変異H435R及びY436F
を含むもの。

軽鎖(CLC-Herc combo)(クローンD1-der 配列番号161)
・ 実施例14を参照
4. Herceptarg(BBB-Rバインダーを有しない対照分子)
重鎖ノブ(ハーセプチン(D98E)(IgG1)(配列番号:171)
ノブハーセプチン(D98E)重鎖タンパク質の組成:
・ CH3ノブ変異T366及び付加的ジスルフィド架橋の形成のためのS354C変異を含むハーセプチン(D89E)ヒトIgG1重鎖

重鎖ホール(ペルツズマブ(aff.mat.)(IgG1)ホールSS(Seq.21836、配列番号163)
ホールペルツズマブ(aff.mat.)重鎖タンパク質の組成:
・ CH3ホール変異T366S、L368A及びY407V並びに付加的ジスルフィド架橋の形成のためのY349C変異を含むペルツズマブ(aff.mat.)ヒトIgG1重鎖

軽鎖(CLC-Herc combo)(クローンD1-der 配列番号161)
・ 実施例14を参照

配列を表36及び37に示す。
参考文献:Boado RJ, Zhang Y, Wang Y, Pardridge WM. Engineering and expression of a chimeric transferrin receptor monoclonal antibody for blood-brain barrier delivery in the mouse. Biotechnol Bioeng. 2009;102(4):1251-8。
実施例22:三価HER2(細胞外ドメインIV)-HER2(細胞外ドメインII)-トランスフェリン特異的抗体及びBBB-Rバインダーを有しない対照分子の精製
抗体鎖は、F17培地(Invitrogen Corp.)中で培養したHEK293細胞(ヒト胚性腎臓細胞株293由来)の一過性トランスフェクションにより生成した。トランスフェクションのために、293-Free Transfection Reagent(Merck、Millipore)を使用した。抗体鎖は、三価Herceptarg-scFab(8D3)ノブ及びホール重鎖、Herceptarg軽鎖又は二価Herceptargノブ及びホール重鎖、並びにHerceptarg軽鎖それぞれをコードする3つの異なるプラスミドから発現された。トランスフェクションのために、3つのプラスミドを、三価Herceptarg-scFab(8D3)についてはプラスミド比2:1:1(LC:HCノブ:HCホール)で、三価Herceptarg(LALA)-scFab(8D3)及び二価Herceptarg(LALA)についてはプラスミド比1:1:2(LC:HCノブ:HCホール)で、及び二価Herceptargについてはプラスミド比2:1:1(LC:HCノブ:HCホール)で使用した。トランスフェクションは、製造者の指示に定められる通りに行った。抗体含有細胞培養上清をトランスフェクションの7日後に回収した。上清を精製まで凍結保存した。
タンパク質を濾過した細胞培養上清から精製した。上清をプロテインAセファロースカラム(GE Healthcare)にアプライし、PBS(pH7.4)で洗浄した。抗体の溶出は、100mMのクエン酸緩衝液(pH3.0)で行い、続いてサンプルをpH6.5にすばやく中和した。凝集したタンパク質及び他の副生成物を、20mMヒスチジン、140mMのNaCl、pH6.0中でサイズ排除クロマトグラフィー(SEC;Superdex200;GE Healthcare)によって単量体抗体から分離した。完全に組み立てられた分子及び他の副産物の定量化のために、全ての単一画分を、分析用SEC(MabPac SEC-1、Thermo Scientific)及びチップベースキャピラリー電気泳動システム(CE-SDS、LabChipGX、Caliper)で分析した。副産物を有しない単量体抗体画分をプールした。MILLIPOREAmicon Ultra(30分子量カットオフ)遠心濃縮器を用いて濃縮した後、タンパク質を-80℃で保存した。最終生成物の解析評価は、UVタンパク質測定、CE-SDS、サイズ排除クロマトグラフィー、質量分析、及びエンドトキシン測定によって行った。
実施例23:BT474-M1及びBA/F3細胞に対するHerceptarg-scFab(8D3)及び対照抗体の結合分析
HER2+BT474-M1及びTfR+BA/F3細胞を、Herceptarg-scFab(8D3)及びHerceptarg対照分子の結合分析のための標的細胞として使用した。BT474-M1細胞を、10%ウシ胎児血清及び2mLのL-グルタミンを補充したRPMI1640中で維持し、BA/F3細胞を、RPMI1640,10%FCS、2mMのL-グルタミン及び10ng/mlのrmIL-3中で維持した。細胞株の増殖は、標準的な細胞培養プロトコルに従った。
BT474-M1及びBA/F3細胞を回収し、FACS緩衝液に再懸濁した。0.2Mio細胞を、96ウェル丸底プレートに播種した。細胞をペレットにするために、プレートを350×gで3分間遠心分離した。上清を除去し、細胞を希釈した抗体120μlに再懸濁した。プレートは、抗体の結合を可能にするために4℃で1時間インキュベートした。未結合抗体を除去するために、細胞を再び遠心分離し、FACS緩衝液で2回洗浄した。抗体を検出するために、細胞を、希釈したヤギ抗ヒトFcγ特異的PE標識二次抗体(Jackson ImmunoResearch #109-116-170)100μl中に再懸濁し、4℃で30分間再びインキュベートした。その後、細胞をFACS緩衝液で2回洗浄し、FACS緩衝液50μlに再懸濁し、蛍光をBD CantoIIを用いて測定した。結果を図33及び34に示す。全てのHerceptarg抗体はHER2+BT474-M1細胞に特異的に結合し、Herceptarg-scFab(8D3)融合タンパク質はTfR+BA/F3細胞に結合する。
実施例24:三価HER2(細胞外ドメインIV)-HER2(細胞外ドメインII)-トランスフェリン特異的抗体及びHER2+BT474-M1細胞に対するBBB-Rバインダーを有しない対照分子を用いた増殖阻害アッセイ
増殖を阻害するHerceptarg分子の能力は、細胞株BT474-M1において評価された。対数増殖期の細胞を分離し、計数し、4x10個の細胞を96ウェル細胞培養プレートのウェル当たり60μLの培地中に播種した。細胞はインキュベーター中で一晩維持され、翌日、培地で希釈された各抗体の60μLを細胞の希釈系列の形式で添加した。5日間の総インキュベーション時間の後、細胞増殖を、CellTiter-Glo(登録商標)Luminescent Cell Viability Assayにより評価した。アッセイを製造者によって推奨されるように行った。
図35は、Herceptarg+/-scFab(8D3)分子とのインキュベーション後のBT474-M1細胞増殖の阻害を示す。
Figure 0007021955000073
Figure 0007021955000074
Figure 0007021955000075
Figure 0007021955000076
Figure 0007021955000077
Figure 0007021955000078
実施例25:一価抗TfR抗体の特徴づけ
細胞ELISAによるヒト及びカニクイザルTfR結合抗体の同定
ヒト及びカニクイザルTfRを認識する抗体についてウサギB細胞又はマウスハイブリドーマ上清をスクリーニングするために、安定にトランスフェクトされたCHO-K1細胞を用いた細胞ELISAを使用した。ヒト又はカニクイザルTfR並びにネオマイシン-ホスホトランスフェラーゼの発現カセットを含む発現プラスミドによりCHO-K1細胞をトランスフェクトすることにより、安定なトランスフェクタントを得た。トランスフェクション後、細胞を500μg/mLのG418(Life Technologies)を含む増殖培地で希釈した。増殖するクローンの出現後、細胞を剥離し、MEM-75(Abcam)又は13E4(Life Technologies)及びヒト又はカニクイザルTfRに対するPE標識二次抗体で染色し、高度に蛍光性の細胞を単一細胞として96ウェルプレートウェル(FACS Aria)に分類した。増殖の7日後、クローンを再びTfR発現について調べ、最良の発現クローンを細胞ELISA実験のために選択した。
簡潔には、384ウェルプレートのウェル当たり15,000個の細胞を播種し、37℃、5%COで18時間インキュベートした。自動洗浄機(BIOTEK)を用いて上清を除去し、30μLの抗体含有上清を各ウェルに加え、続いて24μLの増殖培地を加えた。2時間のインキュベーションの後、ウェルを空にし、PBS中0.05%グルタルアルデヒド30μLを室温(RT)で45分間加えた。PBS/0.025%Tween20(PBST)で3回洗浄した後、ブロッキング緩衝液で1:5000に希釈した抗ウサギHRP又は抗マウスHRP(Southern Biotech)30μLを加え、プレートを室温で1時間インキュベートした。ウェルをPBSTで6回洗浄し、ウェルあたり30μLのTMBを用いてシグナルを生成し、450nmで吸光度を測定した。
抗TfR抗体のクローニング及び発現
・ 組換えDNA技術
標準的な方法を使用して、Molecular cloning: A laboratory manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989に記載されているようにDNAを操作した。分子生物学的試薬を、製造者の指示に従って使用した。
・ 遺伝子及びオリゴヌクレオチド合成
所望の遺伝子セグメントをGeneart GmbH(Regensburg、Germany)で化学合成により調製した。合成された遺伝子断片を、増殖/増幅のために大腸菌プラスミドにクローニングした。サブクローニングされた遺伝子断片のDNA配列をDNA配列決定によって確認した。あるいは、短い合成DNA断片を、化学的に合成されたオリゴヌクレオチドをアニーリングすることによって、又はPCRを介して組み立てた。それぞれのオリゴヌクレオチドは、metabion GmbH(Planegg-Martinsried、Germany)によって調製した。
VドメインのPCR増幅
NucleoSpin 8/96 RNAキット(Macherey&Nagel;740709.4,740698)を製造者のプロトコールに従って用いて、B細胞溶解物(RLT緩衝液-Qiagen-カタログ暗号79216に再懸濁)から全RNAを調製した。60μLのRNAseフリー水でRNAを溶出した。6μLのRNAを使用して、Superscript III First-Strand Synthesis SuperMix(Invitrogen 18080-400)及びオリゴdTプライマーを製造者の指示に従って使用して逆転写反応によりcDNAを生成した。全ての工程は、Hamilton ML Star Systemで行った。4μLのcDNAを使用して、AccuPrime SuperMix(Invitrogen 12344-040)を用いて免疫グロブリン重鎖及び軽鎖可変領域(VH及びVL)を、野生型ウサギB細胞の重鎖についてはrbHC.up及びrbHC.do、軽鎖についてはrbLC.up及びrbLC.doのプライマー、並びにトランスジェニックウサギB細胞の軽鎖についてはBcPCR_FHLC_leader.fw及びBcPCR_huCkappa.revのプライマーを用いて最終容量50μLで増幅した(以下の表を参照)。全てのフォワードプライマーはシグナルペプチド(VH及びVLそれぞれの)に特異的であったのに対し、リバースプライマーは(VH及びVLそれぞれの)定常領域に特異的であった。RbVH+RbVLについてのPCR条件は以下の通りであった:94℃で5分間ホットスタート;94℃で20秒、70℃で20秒;68℃で45秒を35サイクル、及び最後の伸長反応を68℃で7分間。HuVLのPCR条件は以下の通りであった:94℃で5分間ホットスタート;94℃で20秒、52℃で20秒;68℃で45秒を40サイクル、及び最後の伸長反応を68℃で7分間。
Figure 0007021955000079
50μLのPCR溶液8μLを48 E-Gel 2%(Invitrogen G8008-02)に負荷した。ポジティブPCR反応物を、NucleoSpin Extract IIキット(Macherey&Nagel;740609250)を用いて製造者のプロトコールに従って洗浄し、50μLの溶出緩衝液で溶出させた。全ての洗浄工程は、Hamilton ML Star Systemで行った。
ウサギモノクローナル二価抗体の組換え発現
ウサギモノクローナル二価抗体の組換え発現のために、VH又はVLをコードするPCR産物をオーバーハングクローニング法によりcDNAとして発現ベクターにクローニングした(RS Haun et al., BioTechniques (1992) 13, 515-518; MZ Li et al., Nature Methods (2007) 4, 251-256)。発現ベクターは、イントロンAを含む5’CMVプロモーター及び3’GHHポリアデニル化配列からなる発現カセットを含んでいた。発現カセットに加えて、プラスミドはpUC18由来の複製起点及びE.coliにおけるプラスミド増幅のためのアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子を含んでいた。塩基性プラスミドの3つのバリアントを使用した:1つのプラスミドはVH領域を受容するように設計されたウサギIgG定常領域を含むが、一方2つの付加的プラスミドはVL領域を受容するためのウサギ又はヒトκLC定常領域を含んでいた。
カッパ又はガンマ定常領域及びVL/VHインサートをコードする線状化発現プラスミドを、オーバーラッピングプライマーを用いたPCRによって増幅した。
精製されたPCR産物を、一本鎖オーバーハングを生成するT4 DNAポリメラーゼと共にインキュベートした。反応を、dCTPの添加により停止させた。
次の工程では、プラスミド及びインサートを合わせ、部位特異的組換えを誘導するrecAとともにインキュベートした。組換えプラスミドをE.coliに形質転換した。翌日、増殖したコロニーを採取し、プラスミドの調製、制限分析、及びDNA配列決定により正しい組換えプラスミドについて試験した。
抗体発現のために、単離されたHC及びLCプラスミドをHEK293細胞に一過的に同時トランスフェクトし、上清を1週間後に回収した。
ウサギモノクローナル一価抗体発現用ベクターの作製
モノクローナル一価抗体としての選択された候補の組換え発現のために、全てのVH鎖のウサギ定常領域が、CH3セグメントのノブ変異を囲むヒト定常領域に変換された。ウサギ野生型B細胞由来のVL鎖については、ウサギCカッパ定常領域をヒトに変換した。選択された候補のcDNA4μLを使用して、シグナルペプチドに特異的なフォワードプライマーと、ヒト定常領域(それぞれVH及びVLの)に相同である重複配列(20bp)を(3’末端で)有するCDR3-J領域に特異的なリバースプライマーを含む50μLの最終容量においてAccuPrime SuperMix(Invitrogen 12344-040)を用いて、免疫グロブリン重鎖及び軽鎖可変領域を増幅した。VH及びVL鎖増幅のPCR条件は以下の通りであった:94℃で5分間ホットスタート;94℃で20秒、68℃で20秒;68℃で45秒を35サイクル、及び最後の伸長反応を68℃で7分間。
VH又はVLをコードするPCR産物をオーバーハングクローニング法によりcDNAとして発現ベクターにクローニングした(RS Haun et al., BioTechniques (1992) 13, 515-518; MZ Li et al., Nature Methods (2007) 4, 251-256)。発現ベクターは、イントロンAを含む5’CMVプロモーター及び3’GHHポリアデニル化配列からなる発現カセットを含んでいた。発現カセットに加えて、プラスミドはpUC18由来の複製起点及びE.coliにおけるプラスミド増幅のためのアンピシリン耐性を付与するβ-ラクタマーゼ遺伝子を含んでいた。塩基性プラスミドの2つのバリアントを使用した:1つのプラスミドは新規の増幅されたVH鎖を受容するように設計されたヒトIgG定常領域を含み、2つめのプラスミドはVL鎖を受容するためのヒトκLC定常領域を含んでいた。
カッパ又はガンマ定常領域及びVL/VHインサートをコードする線状化発現プラスミドを、オーバーラッピングプライマーを用いたPCRによって増幅した。
精製されたPCR産物を、一本鎖オーバーハングを生成するT4 DNAポリメラーゼと共にインキュベートした。反応を、dCTPの添加により停止させた。
次の工程では、プラスミド及びインサートを合わせ、部位特異的組換えを誘導するrecAとともにインキュベートした。組換えプラスミドをE.coliに形質転換した。翌日、増殖したコロニーを採取し、プラスミドの調製、制限分析、及びDNA配列決定により正しい組換えプラスミドについて試験した。
一価抗TfR抗体の一過性発現
抗体は、F17培地(Invitrogen Corp.)中で培養した、一過性にトランスフェクトされたHEK293細胞(ヒト胚性腎臓細胞株293由来)中でインビボで生成された。トランスフェクションのために、「293-Free」Transfection Reagent(Novagen)を使用した。上記の抗体及び抗体に基づく修飾分子を、個々の発現プラスミドから発現させた。トランスフェクションは、製造者の指示に定められる通りに行った。組換えタンパク質含有細胞培養上清をトランスフェクションの7日後に回収した。上清を精製まで低温(例えば、-80℃)で保存した。ヒト免疫グロブリンの、例えば、HEK293細胞における組換え発現に関する一般的な情報は、Meissner, P. et al., Biotechnol. Bioeng. 75 (2001) 197-203に与えられる。
トランスサイトーシスアッセイのためのhCMEC/D3細胞培養
hCMEC/D3(Weksler, B. B. et al., FASEB J. 19 (2005), 1872-1874)のための培地及びサプリメントはLonzaから入手した。2.5%FBS、供給された成長因子の4分の1を含有するEBM2培地中でコラーゲンコートされたカバーガラス(顕微鏡)又はフラスコ上でhCMEC/D3細胞(継代26-29)をコンフルエントになるまで培養し、供給されたヒドロコルチゾン、ゲンタマイシン、及びアスコルビン酸で完全に補完された。
全てのトランスサイトーシスアッセイにおいて、高密度孔(1×108孔/cm2)のPETメンブレンフィルターインサート(0.4μm、12mm直径)を12ウェル細胞培養プレートに用いた。最適な培地容量は、頂端及び側底チャンバーそれぞれについて400μL及び1600μLと計算された。フィルターインサートの頂端チャンバーをラット尾コラーゲンI(7.5μg/cm2)続いてフィブロネクチン(5μg/mL)を用いてコーティングし、それぞれ室温で1時間インキュベーションを続けた。hCMEC/D3細胞を、コンフルエントな単層(約2×105細胞/cm2)まで10~12日間EMB2培地中で増殖させた。
一価のトランスフェリン受容体特異的抗体のトランスサイトーシスアッセイ
全アッセイを、無血清EBM2培地中で行った。細胞を含むフィルターインサートを、一価抗体(濃度:2.67μg/mL)と37℃で1時間インキュベートし、その後、頂端側及び側底側の培地全体を収集した。これらの値から、傍細胞フラックスを計算した。単層は、無血清培地で頂端側(400μL)及び側底側(1600μL)を各々3×3~5分室温で洗浄された。未結合抗体の除去効率をモニターするために全ての洗浄物を収集した。予熱した培地を頂端チャンバーに添加し、フィルターを1600μLの予熱した培地を含む新鮮な12ウェルプレート(1%BSAを含むPBSで一晩ブロックした)に移した。この時点で、フィルター上の細胞を特異的抗体取り込みを決定するために500μLのRIPA緩衝液中で溶解させた。残りのフィルターを37℃でインキュベートし、試料を様々な時点で収集して、抗体の頂端側及び/又は側底側の放出を決定した.試料中の抗体の含有量を、非常に高感度のIgG ELISAを用いて定量した。各時点について、3つのフィルター細胞培養物からデータを生成した。
トランスサイトーシスアッセイ後の高感度IgG ELISA
全ての手順は、洗浄工程のために自動化された洗浄機を用いて室温で行った。384ウェルプレートをPBS中1μg/mLの抗ヒト/マウスIgG、Fcγ特異的を30μL/ウェルで2時間コーティングし、続いてヒト及びマウスIgGアッセイのために1%BSA又は1%CroteinCを含有するブロッキング緩衝液PBS中で1時間インキュベートした。トランスサイトーシスアッセイからの連続希釈した試料及びトランスサイトーシスアッセイで使用した抗体の標準濃度をプレートに加え、2時間インキュベートした。4回洗浄後、ブロッキング緩衝液中の50ng/mLの抗ヒト/マウス-F(ab)2-ビオチン30μL/ウェルを添加し、更に2時間インキュベートした。6回の洗浄後、50ng/mL(huIgGアッセイ)又は100ng/mL(mIgGアッセイ)のPoly-HRP40-ストレプトアビジン(Fitzgerald;1%BSA及び0.05%Tween-20を含むPBS中)を30ng/ウェル添加し、30分間インキュベートした。4回洗浄した後、30μL/ウェルのBM化学発光基質(Roche)を添加することによって免疫複合体を検出した。発光プレートリーダーを用いて発光シグナルを測定し、適合した標準曲線を用いて濃度を算出した。アッセイの感度は10pg/mL~10ng/mLの範囲であった。
ウサギ抗トランスフェリン抗体クローン2/99は、抗トランスフェリン受容体抗体128.1のものに匹敵する特性を示した。これは、以下の表から見ることができる。表40:抗体2/99(配列番号178/179)の特徴づけ
Figure 0007021955000080
マウス抗ヒトトランスフェリン受容体抗体128.1(国際公開第93/10819号)を参考にした。トランスフェリン受容体バインダー2/99は、トランスサイトーシス負荷が705pgを示し、4時間後に170pg(=負荷の24%)を側底側区画に見出すことができ、294pg(=負荷の42%)を頂端区画に見出すことができる。
トランスフェリン受容体バインダー4/94は、トランスサイトーシス負荷が3510pgを示し、4時間後に748pg(=負荷の21%)を側底側区画に見出すことができ、1503pg(=負荷の43%)を頂端区画に見出すことができる。
実施例26:hTfR変異体でトランスフェクトしたCHO細胞の細胞ELISAによるエピトープマッピング
ヒトとマウスのTfRの間に有意な相同性(77%同一性)があるにもかかわらず、両細胞間の良好な交差反応性を示す細胞外部分に対する抗体は知られていないという理論に基づいて、ヒトトランスフェリン受容体(hTfR)上のエピトープ領域を決定するために、表面に露出したアミノ酸のクラスターが整列したマウスTfR配列において異なるアミノ酸を有するhTfR配列の位置に変異を導入した(下記の表参照)。対応する変異を有するプラスミドのクローニングは上記に記載されている。ヒトTfRバインダーのそれらのエピトープへの結合をマッピングするために、CHO-K1細胞を記載されるプラスミドで一過性にトランスフェクトし、細胞ELISAで抗体結合を測定した。簡潔には、実験の1日前に、正常増殖培地(RPMI/10%FCS)中において96ウェルプレートの1ウェルあたり104個の細胞を蒔いた。他の日に、培地をOPTI-MEM Serum-Reduced Mediumに変更し、プレインキュベーションの30分後に、OPTI-MEM1200μL、プラスミドDNA12μg及びXtremeGENEトランスフェクション試薬(Roche)12μLの混合物10μLをウェルに添加した。細胞を37℃/7.5%CO2で2日間インキュベートした後、培地を除去し、TfR抗体を増殖培地中で1nM~100nMの濃度で添加し、続いて4℃で2時間インキュベートした。その後、抗体溶液をPBS中の0.05%グルタルアルデヒドで置き換え、細胞を室温で15分間固定し、その後、PBSで2回洗浄し、室温で1.5時間、HRPコンジュゲート抗ヒトFc二次抗体(BioRad;ELISAブロッキング試薬(Roche)中1:2000)とインキュベートした。PBSで3回洗浄した後に1ウェルあたり50μLのTMBを用いてシグナルを生成し、450nmで吸光度を測定した。
Figure 0007021955000081
実施例27:ヒトTfR-抗体相互作用のための表面プラズモン共鳴に基づく結合アッセイ
結合実験は、抗ヒトFab抗体(GE Healthcare、カタログ番号28-9583-25)で前処理したC1センサーチップ(GE Healthcare、カタログ番号BR1005-35)を備えたBIAcore B 4000(GE Healthcare)を、ベンダーのマニュアルに従って標準的なアミンカップリング化学手順を用いて実施した。
動態測定のために、25℃でリン酸緩衝生理食塩水(pH7.4)、0.05%Tween20中で60秒の接触時間及び10μL/分の流速を適用して、試料抗体を固定化した。組換えHis6タグ付きヒトトランスフェリン受容体(R&D systems、カタログ番号2474-TR-050)を濃度を上げて適用し、シグナルをその時間にわたってモニターした。30μL/分の流速で150秒の会合時間及び600秒の解離時間の平均時間間隔を記録した。データを1:1結合モデル(ラングミュア等温線)を用いて適合させた。
Figure 0007021955000082
実施例28:ヒトTfR-抗体相互作用のための表面プラズモン共鳴に基づく結合アッセイ
結合実験は、抗ヒトFab抗体(GE Healthcare、カタログ番号28-9583-25)で前処理したC1センサーチップ(GE Healthcare、カタログ番号BR1005-35)を備えたBIAcore B 4000(GE Healthcare)を、ベンダーのマニュアルに従って標準的なアミンカップリング化学手順を用いて実施した。
動態測定のために、25℃でリン酸緩衝生理食塩水(pH7.4)、0.05%Tween20中で60秒の接触時間及び10μL/分の流速を適用して、試料抗体を固定化した。組換えHis6タグ付きヒトトランスフェリン受容体(R&D systems、カタログ番号2474-TR-050)を濃度を上げて適用し、シグナルをその時間にわたってモニターした。30μL/分の流速で150秒の会合時間及び600秒の解離時間の平均時間間隔を記録した。データを1:1結合モデル(ラングミュア等温線)を用いて適合させた。
実施例29:マウス及びウサギ抗トランスフェリン受容体抗体のVH及びVLドメインのヒト化
非ヒト抗トランスフェリン受容体抗体を以下のようにヒト化した:カッパ軽鎖を有するIgG1クラスの非ヒト抗トランスフェリン受容体抗体のVH及びVLドメインを含むコード配列及びアミノ酸配列の特徴づけに基づいて、対応するヒト化抗トランスフェリン受容体抗体が、クローン299についてのヒト生殖系列フレームワークVH4_3及びVK1_10の組み合わせに基づく後方/前方変異をCDR移植することによって生成された。
本明細書に報告されたクローン2/99のヒト化抗体は、標準的なヒト化技術を適用することにより利用できなかった。意図された範囲内のトランスフェリン受容体結合解離速度を有するヒト化抗体を得るために、アミノ酸配列に非標準変異を導入することが必要とされた。これは、本明細書に報告されている抗体が、ヒト血液脳関門を通過して脳への治療的負荷としてHER二重特異性抗体をシャトルするために開発されているので、特に重要である。
適切かつ開発可能なヒト化抗体を得るためには、親ウサギ抗体の軽鎖中の2つのシステインアミノ酸残基をそれぞれプロリン及びアスパラギン酸残基で置換しなければならないことが見出された。既定のオフレート範囲内にあることに加えて、ウサギCDRL3の中央に存在するセリン残基をアラニン残基で置換しなければならなかった。
重鎖中の3つのアミノ酸残基65、100g及び105(Kabatによる番号付け)を変化させることが有利であることが更に見出されている。
本明細書で使用される全ての番号付けは、Kabat可変ドメイン番号付けスキームに基づいている。
ヒトトランスフェリン受容体(huTfR)及びカニクイザルトランスフェリン受容体(cyTfR)に特異的に結合する抗トランスフェリン受容体抗体が得られた。
実施例30:ヒト/カニクイザルTfR受容体親和性を決定する方法
この実施例では、解離挙動の比較のためのヒトトランスフェリン受容体親和性の決定方法が概説されている。
全ての分析について、GE HealthcareのBiotin CAPture Kit(Instruction 28-9242-34 AB)を使用した。最初に、チップをBIAcore T200装置にドッキングすることによって再水和させた。その後、チップを泳動用緩衝液で一晩放置した。表面調製のために、Biotin CAPture Reagentを泳動用緩衝液(0.25MのNaClを補充した1xPBS)で1:100に希釈した。この溶液を2μL/分の流速で360秒間フローセル1~4に注入した。次に、Biotin CAPture Kitで提供された再生溶液の3回の1分間注入でセンサー表面を調整した。これは、ドッキング手順のため、又は最初に、又は保存後に行わねばならない。100nMのヒト又はカニクイザルそれぞれのモノビオチン化トランスフェリン受容体溶液をフローセル2上に30秒間、10μL/分の流速で注入する必要がある。親和性決定のために、6つの濃度(500,250,125,62.5,31.25,15.625及び0nM)の注入を適用した。それらを「hu-TfR-フローセル」(例えば、上記で概説したように調製したフローセル2)に180秒の注入時間(会合)及び10μL/分の流速で注入した。600秒の解離段階の後、Biotin CAPture Kit中に提供された再生溶液を用いて製造者の指示に従って表面を再生し、次のサイクルを実施した。
動態データは、BIAcore T200評価ソフトウェアを用いて評価した。特に、異なるヒトトランスフェリン受容体バインダーの解離速度定数を、1:1ラングミュア結合モデルの適用後に考慮した。
実施例31:ヒト/カニクイザルトランスフェリン受容体解離のB4000相対ランキング
製造者の指示に従って、CAPセンサーチップ(Biotin CAPture Kit、シリーズS#28-9202-34 GEに提供)がBIAcore B4000システムに搭載され、正規化され、流体力学的に対処された。最初のサイクルで、CAP試薬(キットに提供されている)を300μl/分の流速でスポット1,2,4及び5にアドレスした。ヒトトランスフェリン受容体の捕捉は、流速10μL/分及び接触時間30秒でスポット1(ヒトトランスフェリン受容体-ビオチン化)及びスポット5(カニクイザルトランスフェリン受容体-ビオチン化)で行った。受容体を泳動用緩衝液(1xPBS#28995084、GE Healthcare、0.25MのNaClを補充)で50nMの濃度に希釈した。抗体は、30nL/分の流速で180秒間、100nM、50nM、25nM及び0nMの濃度系列で全てのフローセルに注入した。解離時間は300秒に設定した。ビオチンCAPture Kit(流速10μL/分で120秒)の再生溶液を利用して、CAPチップからの複合体全体の再生を行った。活性タンパク質濃度を制御するために、ビオチン化プロテインA(#P2165-2MG、Sigma)を利用して、流速10μL/分及び接触時間30秒で第2のサイクルをスポット5において行った。この制御サイクルでは、スポット1は空のままであった。抗体及び再生は、サイクル1と同様に処理した。BIAcore B4000評価ソフトウェアを用いて、関連する動態データを計算した。ヒトトランスフェリン受容体からの解離は、1:1の解離適合を適用して決定されている。
結果
マウス抗ヒトトランスフェリン受容体抗体128.1(国際公開第93/10819号)を参考にした。ヒトトランスフェリン受容体(huTfR)及びカニクイザルトランスフェリン受容体(cyTfR)に特異的に結合する新しいヒト化抗トランスフェリン受容体抗体は、カニクイザルトランスフェリン受容体に対する抗トランスフェリン受容体抗体128.1のそれと等しいかそれよりも低い(すなわち高くても)ヒトトランスフェリン受容体に対するオフレートを有しており、それによりオフレートは、表面プラズモン共鳴によって決定され、0.1 1/s~0.005 1/sの間であるヒトトランスフェリン受容体に対するオフレートで結合した。
以下の表には、クローン2/99のウサギ重鎖可変ドメインのヒト化変異体と組み合わせたクローン2/99のウサギ軽鎖可変ドメインのヒト化変異体のオフレートが示されている。結合パートナーはヒトトランスフェリン受容体であった(25℃で決定された)。
Figure 0007021955000083
Figure 0007021955000084
VH23-DANGとVL09-NYA(配列番号193)との組み合わせを、ヒトトランスフェリン受容体への結合に関して、抗体128.1の特性をより密接に反映している結合部位を開発するための更なる操作(engineering)の出発点として選択した。以下の表において、VH23-DANG及びVL9-NYA(配列番号193)の異なる例示的な変異体、並びにヒトトランスフェリン受容体に対する異なる他の可変ドメインヒト化変異体のオフレートを比較して示す(25℃で実施例31に従って決定した)。
Figure 0007021955000085
以下の表において、VH23及びVL9の異なる例示的な変異体の動態データを比較して示す(実施例30に従って決定した)。
Figure 0007021955000086
以下の表には、クローン4/94のマウス重鎖可変ドメインのヒト化変異体と組み合わせたクローン4/94のマウス軽鎖可変ドメインのヒト化変異体のオフレートが示されている。結合パートナーはヒトトランスフェリン受容体であった。
Figure 0007021955000087
実施例32:Herceptarg-scFab(8D3)のインビボ特徴づけ
Her2を発現する頭蓋内腫瘍異種移植モデルを使用して、3D蛍光超顕微鏡法によって、Herceptarg-brainシャトルの脳腫瘍浸透をHerceptarg単独と比較した。
細胞株
ヒト乳がん細胞株BT474 M1を、10%ウシ胎児血清及び2mLのL-グルタミンを補充したRPMI1640中で維持した。細胞株の増殖は、標準的な細胞培養プロトコルに従った。
マウスにおける腫瘍細胞の頭蓋内移植
チャールズリバー(Charles River)から雌重症複合免疫不全無毛非近交系(SHO)マウス(体重20~27g)を得て、実験開始時に7~9週齢であった。マウスを100mg/kgのケタミン及び10mg/kgのキシラジンの腹腔内注射により麻酔した。頭皮を消毒し、脳の右半球の全体にわたって除去して頭蓋を露出させた。骨膜は骨スクレーパーによって除去された。次に、歯科用ドリルを用いて0.7mmの直径の穿頭孔を正中線右2mmとブレグマの前2mmに穿孔した。次いで、マウスを小動物定位フレームに置き、BT-474 M1細胞懸濁液(3μl中5×10細胞)を26sゲージ針を備えたハミルトンシリンジを用いて脳組織の3mmの深さまで注射した。注射後、針をゆっくりと引き抜き、孔をシアノベニア組織接着剤で密封した。全ての動物実験は地方自治体の承認を受けた(ファイル番号55.2-1-54-2532.0-76-14、ドイツ国オーバーバイエルン政府)。
物質の適用
腫瘍細胞移植の30日後、解剖の6時間前、マウスにHerceptarg(LALA)-scFab(8D3)-Alexa Fluor 750(5mg/kg、n=7)又はHerceptarg(LALA)-Alexa Fluor 750(3.75mg/kg;n=5)を静脈内注射した。剖検の5分前に、マウスに100μgのレクチン-Alexa Fluor 750溶液を静脈内注射し、エクスビボで血管の可視化を可能にした。物質は150μlの容量で尾静脈を介して全身的に与えられた。
脳の剖検、固定及び光学的クリアランス
マウスを頚椎脱臼により屠殺した。脳を外植し、暗所で室温で約12時間、10%緩衝ホルマリンに移し、その後、段階的テトラヒドロフラン系列で脱水した(50%、70%、80%、100%でそれぞれ90分間、100%で一晩、及び100%で90分間)。その後、検体が光学的に透明になるまで、脳をジベンジルエーテル中で2日間清澄化した。
超顕微鏡法による脳の3Dイメージング
光学的に透明な試料を、Imager 3QEカメラ(両方ともLaVision Biotec)、2Mv PLAPO 2VC対物レンズ(オリンパス)、Supercontinuum白色光レーザー(SuperK EXTREME 80mHz VIS;NKT Photonics)を備えた市販の超顕微鏡に配置した。試料は、Alexa Fluor 647(励起範囲655/15nm、発光範囲680/30nm)及びAlexa Fluor 750(励起範囲747/33nm、発光範囲786/22nm)シグナル検出に適したフィルタ設定を有する5.1μm厚の仮想切片において0.63の標準倍率で走査された。Tiff生データは、dicomファイルに変換され、OsiriXソフトウェア(Pixmeo)を使用して視覚化された。3D脳腫瘍関心領域(ROI)は、レクチン-Alexa Fluor 750染色で見られるカオス血管構造の寸法に従って定義された。決定された3D ROIを3D再構成mab-Alexa Fluor 750データファイルにインポートし、脳腫瘍内の平均抗体蛍光シグナルを読み取った。
最近接のレクチン-Alexa Fluor 647染色血管からの異なる距離でのmab-Alexa Fluor 750の異なる蛍光シグナル強度を定量した。これは、Definiensの認知ネットワーク技術(Definiens Cognition Network Technology)ルールセット(Definiens AG)として実装された一連の独自開発の画像解析アルゴリズムを用いて行われた。
統計分析は、2-way ANOVA+Sidakの多重比較検定を使用して、GraphPad Prismソフトウェア(GraphPad Software、Inc.)によって実施した(図36)。有意水準をアスタリスク(** p<0.01及び**** P<0.0001)で示す。全てのデータは平均±平均の標準誤差として提示される。

Claims (23)

  1. HER2及び血液脳関門受容体(BBB-R)に特異的に結合する三重特異性抗体であって、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第1の一価抗原結合部位、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第2の一価抗原結合部位、及びBBB-Rに特異的な第3の一価抗原結合部位を含み、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合することができる第1のFab分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合することができる第2のFab分子を含み、ここで第1のFab分子の可変軽鎖の配列が第2のFab分子の可変軽鎖の配列と同一であり、
    (a)配列番号55、配列番号58、及び配列番号14からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1;
    配列番号77、配列番号15、及び配列番号60からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び
    配列番号56、配列番号59、及び配列番号16からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
    を含む第1の重鎖、並びに
    (b)配列番号20のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号29のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号30及び配列番号79からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3
    を含む第2の重鎖、並びに
    (c)第1及び第2の軽鎖の可変軽鎖が、配列番号89、配列番号90、及び配列番号19のアミノ酸配列を含むCDRを含む、第1及び第2の軽鎖
    を含み、
    BBB-Rに特異的な第3の抗原結合部位が、scFv又はscFabである、三重特異性抗体。
  2. 第3の抗原結合部位のBBB-Rが、トランスフェリン受容体(TfR)、インスリン受容体、インスリン様増殖因子受容体(IGF受容体)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質8(LRP8)、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質1(LRP1)、及びヘパリン結合上皮増殖因子様増殖因子(HB-EGF)からなる群から選択される、請求項1に記載の三重特異性抗体。
  3. 第3の抗原結合部位がトランスフェリン受容体に特異的である、請求項1又は2に記載の三重特異性抗体。
  4. 第3の抗原結合部位が、配列番号202、203及び/又は204のアミノ酸配列内に含まれるトランスフェリン受容体のエピトープに特異的に結合する、請求項1から3の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  5. 配列番号54のアミノ酸配列を含む2つの可変軽鎖、配列番号64、配列番号70、及び配列番号68からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第1の重鎖、並びに配列番号92及び配列番号117からなる群から選択されるアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第2の重鎖を含む、請求項1から4の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  6. scFv又はscFabが、第1及び第2の抗原結合部位を含むIgG分子のN末端に連結される、請求項1から5の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  7. scFv又はscFabが、Fcドメインの第1又は第2のサブユニットのC末端に連結される、請求項1から5の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  8. 第3の抗原結合部位が、配列番号186のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号187のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号188、配列番号206又は配列番号174の群から選択されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号189のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、配列番号190のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号191のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  9. 第3の抗原結合部位が、配列番号172のアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、配列番号173のアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、及び配列番号174のアミノ酸配列を含む重鎖CDR3;並びに配列番号175のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、配列番号176のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、及び配列番号177のアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  10. 第3の抗原結合部位が、配列番号178のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号179のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、又はそのヒト化バージョンを含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  11. 第3の抗原結合部位が、配列番号192又は配列番号205のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号193のアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  12. 第3の抗原結合部位が、配列番号180の重鎖CDR1、配列番号181の重鎖CDR2、及び配列番号182の重鎖CDR3;並びに配列番号183の軽鎖CDR1、配列番号184の軽鎖CDR2、及び配列番号185の軽鎖CDR3を含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  13. 第3の抗原結合部位が、配列番号166のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号167のアミノ酸配列を含む可変軽鎖、又はそのヒト化バージョンを含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  14. 第3の抗原結合部位が、配列番号92、配列番号195、配列番号196、配列番号197、配列番号198、配列番号199、又は配列番号200のアミノ酸配列を含む可変重鎖、及び配列番号201、配列番号207、配列番号208、又は配列番号209の群から選択されるアミノ酸配列を含む可変軽鎖を含む、請求項1から7の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  15. 請求項1から14の何れか一項に記載の三重特異性抗体を含む、薬学的組成物。
  16. がんの治療のための、請求項1から14の何れか一項に記載の三重特異性抗体。
  17. がんを治療するための医薬であって、請求項1から14の何れか一項に記載の三重特異性抗体を含む、医薬。
  18. がんを治療するための医薬の製造における、請求項1から14の何れか一項に記載の三重特異性抗体の使用。
  19. がんが脳転移を伴うHER2陽性がんである、請求項16に記載の三重特異性抗体又は請求項17に記載の医薬。
  20. 請求項1から14の何れか一項に記載の三重特異性抗体をコードする配列を含む、核酸。
  21. 請求項20に記載の核酸を含む、発現ベクター。
  22. 請求項21に記載のベクターを含む、原核又は真核宿主細胞。
  23. 抗体が産生されるように請求項22に記載の宿主細胞を培養することを含む、抗体を産生する方法。
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