JP7052059B2 - ヒト原形質膜小胞関連蛋白質pv-1と特異的に結合するモノクローナル抗体およびその製造方法と使用 - Google Patents
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Description
発明の概要
上記の技術的課題を解決するために、本発明の技術的解決策は、以下のものを使用する。
a) 前記抗体または誘導体をコードする上記DNA配列および当該配列と機能的に連結した発現調節配列を含有する発現ベクターを提供する工程、
b) 工程a)に記載の発現ベクターで宿主細胞、例えば、CHO細胞を形質転換する工程、
c) 前記抗体の発現に適切な条件で、工程b)で得られた宿主細胞を培養する工程、ならびに
d) アフィニティークロマトグラフィーによって当該宿主細胞の培養液から前記抗体を分離・精製する工程
を含む方法を提供する。
1.1 ヒトPV-1タンパク質のアミノ酸配列とマウスPD-1タンパク質のアミノ酸配列のアライメント解析
ヒトPV-1タンパク質のアミノ酸配列(NCBI Reference Sequence:NP_112600.1)(配列番号1)とマウスPV-1タンパク質のアミノ酸配列(NCBI Reference Sequence:NP_115774.2)(配列番号2)のアライメント解析は、図1に示す通りである。ここで、N末端の20数個のアミノ酸が細胞膜内に位置し(配列は斜体で示す)、枠と太字で示されるアミノ酸配列はPV-1タンパク質の膜貫通領域(transmembrane region)であり、その先のC末端のアミノ酸配列(ヒト:AA53-442、マウス:AA53-438)はいずれも細胞膜外に位置し、それに4個のN-グリコシル化部位(枠で示す)および9個のシステインCysteine(下線で示す)が含まれる。アミノ酸配列において、ヒトPV-1タンパク質とマウスPV-1タンパク質は全体的な相同性はわずか62%であり、そのうち、細胞膜外領域では、ヒトPV-1タンパク質とマウスPV-1タンパク質のアミノ酸の異なる部位数が100個超である。そのため、従来の抗原タンパク質によるマウスに対する免疫およびハイブリドーマの製造技術を使用すれば、ヒトPV-1細胞膜外の抗原領域に対するマウス抗体を製造することができると推測される。
本発明の実施例において、まず、ヒト臍帯静脈内皮細胞(human umbilical vein endothelial cells、HUVEC)から全RNAを抽出し、逆転写PCR(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction、RT-PCR)によってcDNAを得た。さらに、当該cDNAを鋳型とし、PCR技術によってクローニングしてヒトPV-1タンパク質をコードする遺伝子断片を得た。DNA配列決定によって正しいことが確認され、DNA制限酵素で処理した後、それをCHO細胞において外因性遺伝子を効率的に発現可能なDNAプラスミドにクローニングし、対応する組み換え発現プラスミドを得た。
当該発現プラスミドの構築過程は、以下の通りである。
リバースプライマーhPV-1-His-R-XhoI:
ACCACTCGAGTCAGTGATGGTGATGGTGATGGCCACTGGATGGGGCTACAGGGAT(配列番号4)
前節(1.2.1)におけるPCR回収産物を鋳型とし、以下のような一対のプライマーを使用し、PCRによって増幅させてC末端に6ヒスチジン(Histidine)タグ配列の付いたヒトPV-1細胞膜外タンパク質をコードする遺伝子断片(PV-1-His)の獲得に成功した。
リバースプライマーhPV-1-His-R-XhoI:
ACCACTCGAGTCAGTGATGGTGATGGTGATGGCCACTGGATGGGGCTACAGGGAT(配列番号4)
当該発現プラスミドの構築過程は、以下の通りである。
上記発現プラスミドのDNA(pQY-DHFR-PV1-His、pQY-DHFR-PV1-Fc)をそれぞれFugen-6リポソーム(Roche)と混合した後、DHFR遺伝子欠失型CHO細胞(CHO-dhfr-)に形質移入した。形質移入後、薬物(メトトレキセート、MTX)でスクリーニングし、それぞれヒトPV-1-His組み換えタンパク質およびヒトPV-1-Fc融合タンパク質を効率的に発現・分泌することが可能な細胞株を得た。スクリーニングで得られた発現細胞株を無血清培地で増幅培養し、それぞれNiアフィニティークロマトグラフィーカラムまたはProtein-Aアフィニティークロマトグラフィーカラムによって細胞上清から分離・精製し、純度が90%以上のヒトPV-1-His組み換えタンパク質およびヒトPV-1-Fc融合タンパク質を得た。
まず、ヒトPV-1-His組み換えタンパク質を完全フロインドアジュバント(米国Sigma社製)と混合した後、Balb/cマウスの皮下の数箇所に注射した(100μl/マウス、10μg PV-1-Hisタンパク質/回)。最初の免疫から2-3週間後、さらにマウスの皮下の数箇所にヒトPV-1-Fcタンパク質と不完全フロインドアジュバント(米国Sigma社製)を含有する混合物を注射し、3-4回強化免疫した後、少量のマウスの血清を取り、ヒトPD-1-Fc融合タンパク質がコーティングされた96ウェルプレートで酵素結合免疫吸着(enzyme-linked immuno sorbent assay、ELISA)法によってマウス血清における抗PV-1抗体の力価を検出し、高力価のマウスの脾臓細胞を取って次の工程の細胞融合に使用した。
最後の免疫から3-4日後、無菌でマウス脾臓細胞懸濁液を調製し、マウスSP2/0骨髄腫細胞(中国科学院上海生命科学院細胞寄託センターから購入)と、5:1または10:1の比率で50%のPEG-1000(米国Sigma社製)の作用下で融合させた。融合は通常の方法(Kohler G. and Milstein C: Nature 1975;256:495-497)に従い、PEG使用量は1mlであり、60秒以内にゆっくり添加を終えた。90秒反応させた後、無血清のRPMI-1640培地で反応を停止させ、1000rpmで10min遠心し、上清液を除去し、さらに遠心で沈殿した細胞を10%HAT(H:ヒポキサンチン、A:アミノプテリン、T:チミジン、米国Sigma社製)を含有するRPMI 1640-10%FCS培地で細胞濃度が1×106/mlになるように調整し、96ウェル平底細胞培養プレート(200μl/ウェル)に入れ、37℃、5%CO2インキュベーター(米国Thermo社製)で2-3週間培養した。
本発明の実施例において、免疫組織化学方法によってマウスハイブリドーマからPV-1抗体分泌陽性の細胞株をスクリーニングした。
上記の予備スクリーニングで得られた陽性ハイブリドーマ細胞をRPMI-1640-10%FCS培地で1-10個細胞/ウェルになるように希釈し、96ウェル細胞培養プレートに敷き、37℃、5%CO2のインキュベーターで2-3週間培養した。クローンが成長したら、上清液を取ってELISAで再度抗PV-1抗体を検出・同定した。
本実施例において、ELISAによってマウス由来STW-139-15モノクローナル抗体とヒトPV-1-Fc融合タンパク質および他の非関連タンパク質の結合を検出した。
本実施例において、マウス由来モノクローナル抗体STW-139-15のサンプルを一次抗体とし、FITC蛍光標識のウサギ抗マウスIgGを二次抗体とし、フローサイトメーターによってSTW-139-15モノクローナル抗体のサンプルとヒトPV-1遺伝子を発現するCHO細胞(CHO/PV-1)の結合を検出・分析した。
本実施例において、マウス由来モノクローナル抗体STW-139-15のサンプルを一次抗体とし、FITC蛍光標識のヤギ抗マウスIgGを二次抗体とし、フローサイトメーターによってさらにSTW-139-15モノクローナル抗体とヒトHUVEC細胞の結合を検出・分析した。
本実施例において、免疫組織化学(IHC)の方法によってマウス由来モノクローナル抗体STW-139-15サンプルとヒト由来の一部の正常組織の切片の結合を検出・分析したが、その検出工程は以下の通りである。
本実施例において、免疫組織化学(IHC)の方法によってマウス由来STW-139-15モノクローナル抗体サンプルとヒト由来の一部の腫瘍組織の切片の結合を検出・分析したが、その検出工程は以下の通りである。
1) ヒトおよびサルのPV-1タンパク質の細胞膜外領域のアミノ酸配列のアライメント解析
ヒトPV-1タンパク質の細胞膜外アミノ酸配列(配列番号8)とカニクイザル(Macaca fascicularis)PV-1タンパク質(NCBI:GenBank:AKG92647.1)の細胞膜外領域のアミノ酸配列(配列番号25)のアライメント解析の結果を図12に示す。図12に示すように、タンパク質の配列では、サルPV-1タンパク質とヒトPV-1タンパク質の細胞膜外領域の相同性が95%であり、17個のアミノ酸部位の配列が異なる。
Genbankで公開されたカニクイザルPV-1全長タンパク質のアミノ酸配列(NCBI:GenBank:AKG92647.1)に準じ、蘇州金唯智生物科技有限公司に対応するサルPV-1 cDNA断片の人工合成を依頼し、DNA制限酵素で処理した後、pCDNA3.1-DHFR発現プラスミドにクローニングし、組み換えプラスミドを得た。組み換えプラスミドは、制限酵素による切断およびDNA配列決定によって、CHO-dhfr-細胞膜にカニクイザルPV-1全長タンパク質が発現可能な組み換えプラスミド(プラスミド名称:pCDNA3.1-DHFR-mkPV1)の獲得に成功したことが確認された。
実施例4に記載のフローサイトメトリー法によってマウス由来モノクローナル抗体STW-139-15のサンプルと上記のカニクイザルPV-1全長タンパク質を発現するCHO細胞(CHO/monkey PV-1)の結合を検出・分析した。当該フローサイトメーターの代表的な検出結果は、図13に示すように、陰性対照サンプル(SP2/0骨髄腫細胞培養上清液、図13A)および非関連マウスモノクローナル抗体サンプルmAB7(抗PD-1モノクローナル抗体、図13B)と比較して、マウス由来モノクローナル抗体STW-139-15はCHO/monkeyPV-1細胞と明らかに結合できた(図13C)。この結果から、予備的に、カニクイザルPV-1タンパク質の細胞膜外アミノ酸配列とヒトPV-1タンパク質のアミノ酸配列の異なる部位はSTW-139-15モノクローナル抗体との結合に影響しないことが示された。STW-139-15モノクローナル抗体がカニクイザルPV-1タンパク質と特異的に結合できるという結果から、カニクイザルがSTW-139-15モノクローナル抗体の体内における研究の理想的な関連動物であることも示唆された。
本実施例において、まずマウスハイブリドーマ細胞STW-139-15から全RNAを抽出し、さらに当該RNAを鋳型とし、縮重プライマー(degenerate primer)を使用し、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(Reverse transcription-polymerase chain reaction、RT-PCR)法(Wang Yら:Degenerated primer design to amplify the heavy chain variable region from immunoglobulin cDNA。BMC Bioinformatics.2006;7 Suppl(4):S9)によってそれぞれクローニングして増幅してSTW-139-15抗体の重鎖可変領域および軽鎖可変領域のcDNA遺伝子断片を得た。ここで、cDNA遺伝子のクローニング工程は以下の通りである。
縮重プライマー(degenerate primer)とPCR法によるSTW-139-15抗体の軽鎖可変領域の遺伝子のクローニング・増幅に使用された1対のプライマーは以下の通りである。
フォワードプライマー:GAC ATT GTG ATG WCM CA(配列番号11)
リバースプライマー:CTG AGG CAC CTC CAG ATG TT(配列番号12)
ここで、W=AまたはTであり、M=AまたはCである。
フォワードプライマー:CAR CTG CAR CAR YCT G(配列番号13)
ここで、R=AまたはGであり、Y=CまたはTである。
PCR増幅によって得られたDNA産物を1%アガロースゲルで電気泳動分析を行った。電気泳動終了後、分離されたDNAバンドを切り出してそれぞれシークエンシングを行い、抗体の軽鎖および重鎖の可変領域のDNAのヌクレオチド配列を得た。なお、測定された当該抗体の軽鎖可変領域のDNAのヌクレオチド配列は配列番号15に示し、当該DNAのヌクレオチド配列から推測された抗体の軽鎖可変領域のアミノ酸配列は配列番号16に示す。当該軽鎖の抗原相補性決定領域(complementarity-determining region、CDR)のCDR1、CDR2およびCDR3のアミノ酸配列はそれぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19に示す。
実施例9でクローニング・増幅されたマウス由来STW-139-15抗体の軽鎖可変領域の遺伝子および重鎖可変領域の遺伝子をそれぞれヒトκ軽鎖定常領域(C-domain)およびヒトIgG1-重鎖定常領域の遺伝子断片と融合させ、ヒト-マウスキメラ軽鎖の遺伝子(STW-139-15-L)およびヒト-マウスキメラ重鎖の遺伝子(STW-139-15-H)を得た。軽鎖キメラ遺伝子と重鎖キメラ遺伝子をそれぞれpcDNA3.1発現プラスミド(Invitrogen)にクローニングし、大腸菌に導入して増幅し、分離してヒト-マウスキメラ抗体軽鎖遺伝子およびヒト-マウスキメラ抗体重鎖遺伝子を含有する発現プラスミドを得た。
STW-139-15はマウスPV-1を認識しないため、マウス体内においてその生物的治療効果または活性を測定することができる。そのため、本実施例において、試験動物としてカニクイザルを使用し、体内におけるヒト-マウスキメラ抗体STW-139-15-Cのレーザーによるカニクイザルの脈絡膜新生血管に対する抑制の試験研究を行った。当該研究は、成都華西海圻医薬科技有限公司(WestChina-Frontier PharmaTech Co.、WCFP)、すなわち、国家成都新薬安全性評価センター(National Chengdu Center for Safety Evaluation of Drugs、NCCSED)に委託され完了した。
ヒト-マウスキメラ抗体(STW-139-15C、サンプル番号STW007)の硝子体内注射による投与のレーザーによるカニクイザルの脈絡膜新生血管の透過および生長に対する影響を研究し、当該薬のさらなる研究に動物試験の根拠を提供する。
動物試験モデルと投与群
11.1 モデルの構築
11.1.1 麻酔
カニクイザルをペントバルビタールトンナトリウムで麻酔し(25mg/kg、静脈注射)、麻酔中、不定期に角膜の潤いを維持するために少量のセルビスクを滴下した。
両眼にミドリン(複合トロピカミド点眼液)を滴下して瞳孔を拡大させた。
カニクイザルの頭部を眼科レーザー光凝固装置の前に固定し、全網膜検影器によって黄斑領域を光凝固させた。光凝固は黄斑中心窩を囲むが、中心窩に傷づかないようにし、それぞれの目の8~9箇所に照射した。レーザーのパラメーター:スポット径50μm、エネルギー0.6~0.7W、露出時間0.05s。光凝固の成功の判定:泡の生成が見られ、ブルッフ膜の破壊が示唆される。
各群の動物は、レーザー光凝固から3週間後、投与を開始した。投与量の設計は、表2の通りである。
投与経路:両眼の硝子体内注射
投与経路の選択理由:臨床用の投与経路と一致する
投与頻度:単回投与
投与方法:各群のカニクイザルをペントバルビタールトンナトリウムで麻酔した(約25mg/kg、静脈注射。サルの麻酔状況によって適切な麻酔の投与量を調整することができる。)後、注射する目をポビドンヨード溶液で消毒し、表2に示す両眼の硝子体内注射によって対応する濃度のSTW007、陽性薬およびSTW007+陽性薬を投与し、モデル対照群では、等体積の0.9%NaCl注射液を投与した。必要な場合、注射する目にオキシブプロカイン塩酸塩点眼液を1~2滴滴下して表面麻酔した後、注射操作を行った。
投与の当日を試験の1日目と定義する。
表3は、光凝固から3週間後の硝子体へのSTW-139-15Cモノクローナル抗体(STW007)および陽性対照薬物hPV19(抗VEGFモノクローナル抗体)の注射のカニクイザルのフルオロセイン漏出面積の減少量および改善率に対する影響(データの統計は投与後49日目までである)である。
Claims (16)
- ヒト原形質膜小胞関連蛋白質PV-1と特異的に結合するモノクローナル抗体またはその誘導体であって、第一の可変領域および第二の可変領域を含み、ここで、前記第一の可変領域は抗体軽鎖可変領域であり、その抗原相補性決定領域CDR1、CDR2およびCDR3はそれぞれ配列番号17、配列番号18および配列番号19で示されるアミノ酸配列であり、前記第二の可変領域は抗体重鎖可変領域であり、その抗原相補性決定領域CDR1、CDR2およびCDR3はそれぞれ配列番号22、配列番号23および配列番号24で示されるアミノ酸配列であることを特徴とする抗体またはその誘導体。
- 前記第一の可変領域は抗体軽鎖可変領域であり、配列番号16で示されるアミノ酸配列であり、前記第二の可変領域は抗体重鎖可変領域であり、配列番号21で示されるアミノ酸配列であることを特徴とする請求項1に記載の抗体またはその誘導体。
- 前記抗体軽鎖可変領域およびヒト抗体軽鎖定常領域を含み、かつ前記抗体重鎖可変領域およびヒト抗体重鎖定常領域のヒンジ領域、CH1領域、CH2領域およびCH3領域を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の抗体またはその誘導体。
- 前記ヒト抗体軽鎖定常領域はヒト抗体κ鎖または抗体λ鎖由来のものであって、前記ヒト抗体重鎖定常領域はヒトIgG1、IgG2、IgG3またはIgG4のサブタイプ、IgAまたはIgM由来のものであることを特徴とする請求項3に記載の抗体またはその誘導体。
- 前記誘導体は、抗体Fab断片、Fv断片、一本鎖抗体、二重特異性抗体、抗体-薬物複合体(antibody-drug-conjugated、ADC)、またはキメラ抗原受容体T細胞(chimeric antigen receptor T-Cell、CAR-T)であることを特徴とする請求項1または2に記載の抗体またはその誘導体。
- 請求項2に記載の抗体またはその誘導体をコードするDNA分子であって、抗体軽鎖可変領域をコードするヌクレオチド配列は配列番号15で示され、抗体重鎖可変領域をコードするヌクレオチド配列は配列番号20で示されることを特徴とするDNA分子。
- 請求項6に記載のDNA分子の配列および当該配列と機能的に連結した発現調節配列を含有することを特徴とする発現ベクター。
- 請求項7に記載の発現ベクターで形質転換されていることを特徴とする組み換え宿主細胞。
- 前記組み換え宿主細胞またはその後代細胞は請求項1または2に記載の抗体またはその誘導体を発現することを特徴とする請求項8に記載の組み換え宿主細胞またはその後代細胞。
- 薬学的有効量の請求項1または2に記載の抗体またはその誘導体と、薬学的に許容される担体とを含む薬物または薬物組成物。
- 薬学的に有効量の血管内皮増殖因子VEGFまたはその受容体VEGF-Rを拮抗・遮断する活性成分、および薬学的に許容される担体を含有することを特徴とする請求項10に記載の薬物組成物。
- 血管新生または透過に関連する疾患を治療する薬物の製造における請求項10または11に記載の薬物または薬物組成物の使用。
- 前記疾患は脈絡膜新生血管性眼底疾患であることを特徴とする請求項12に記載の使用。
- 前記疾患は糖尿病網膜症(diabetic retinopathy)および加齢黄斑変性(age-related macular degeneration)であることを特徴とする請求項12に記載の使用。
- 組織または細胞サンプルにおける原形質膜小胞関連蛋白質PV-1を検出するための試薬またはキットであって、請求項1または2に記載のモノクローナル抗体またはその誘導体を含む試薬またはキット。
- 請求項1または2に記載の抗体またはその誘導体を製造する方法であって、
a) 請求項6に記載のDNA分子の配列および当該配列と機能的に連結した発現調節配列を含有する発現ベクターを提供する工程、
b) 工程a)に記載の発現ベクターで宿主細胞を形質転換する工程、
c) 前記抗体の発現する条件で、工程b)で得られた宿主細胞を培養する工程、ならびに
d) アフィニティークロマトグラフィーによって宿主細胞の培養液から前記抗体を分離・精製する工程
を含むことを特徴とする方法。
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