JP7077263B2 - 二重特異性her2抗体及び使用方法 - Google Patents

二重特異性her2抗体及び使用方法 Download PDF

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Description

本発明は、二重特異性HER2抗体、新規HER2変異体、それらの製造方法、該抗体を含有する薬学的組成物及びその使用に関する。
腫瘍関連抗原に対して特異的な抗体は、損傷を受けていない健常細胞及び組織を残しつつ、それらは腫瘍細胞の選択的破壊を媒介するゆえに、がん治療における貴重なアプローチである。
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、上皮成長因子受容体(EGFR又はErbB)、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は膜貫通表面結合受容体チロシンキナーゼであり、通常、細胞の増殖及び分化をもたらすシグナル伝達経路に関与している。HER2は、それが乳がん患者の約四分の一で過剰発現されることが見出されたので、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の生理学的レベルを発現する細胞に影響を与えることなく、HER2を過剰発現するがん細胞において特異的にHER2を標的とする。ヒト化(4D5)モノクローナル抗体(たHu4D5)は、1998年後半にFDAの販売認可を得たハーセプチン(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いる。
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、それらは現在HER2陰性乳がんを有する患者の場合と同じになるように患者の生存時間を増加させている。ハーセプチン治療の前に、短い生存転帰が、HER2陰性疾患の患者に比べて、HER2陽性乳がんと診断された患者に対して期待された。CLEOPATRA試験では、PERJETAはハーセプチンと化学療法と組み合わせて、ハーセプチンよりも更にこの攻撃的な疾患を有する患者の生存時間の延長を示した。
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、腫瘍増殖及び生存に役割を果たしていると考えられているプロセスである、HER2受容体の細胞の表面上の他のHER受容体(EGFR/HER1、HER3及びHER4)とのペアリング(二量化)を防ぐために特別に設計されている。PERJETA、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る。PERJETAは、HER2陽性転移性又は局所的に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)とドセタキセルと組み合わせて承認され、2013年9月にネオアジュバント乳がん治療のためのFDAの承認を得た。トラスツズマブは、HER2の細胞外ドメインIVに結合する一方、ペルツズマブは、二量体化のために不可欠なHER2のドメインII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。そこに記載された二重特異性、二価抗体は、天然型トラスツズマブ及びペルツズマブ配列に基づいている。
驚くべきことに、本願の発明者は、天然型トラスツズマブ及びペルツズマブの配列を最適化し、二つの異なる改良された二重特異性、一価抗体フォーマットでこれらの最適化された変異体を組み合わせると、単一特異的抗体のrhuMAb2C4とHU4D5の組み合わせと比較して改良された特性をもたらすことを見いだした。更に、抗体は、それらが、一価であり、2つの単一特異性抗体ペルツズマブ及びトラスツズマブと同じ分子量を有しているので、Liらに開示された二価抗体フォーマットより優れている。従って、新規二重特異的フォーマットは、古典的な単一特異性抗体の利点を有する当該技術分野で知られている二重特異性HER2抗体の優れた特性を兼ね備える。本発明の新規な二重特異性HER2抗体は、二つの異なるHER2エピトープに対して一価であり、二価親抗体と同様の結合活性効果をもたらす。対照的に、四価抗体は、細胞上のHER2に対するそれらの結合活性が異なってもよい。新規二重特異性HER2抗体の結合活性効果は、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におけるなどの低HER2発現を有する細胞型において優れた安全性・ウィンドウをもたらし得る。
更に、本明細書中に記載の二重特異性抗体は、親の150KDのIgG1抗体の拡散定数に一致する、それらの天然のIgGアーキテクチャに起因した二価親抗体と同じ拡散定数を有する。天然のIgGのアーキテクチャに起因して、更に、免疫原性のリスク及び抗薬物抗体の形成を低減することが期待できる。大事なことを言い忘れていたが、四価二重特異性抗体と比較して、HER2細胞外ドメインとの免疫複合体の形成の危険性は、一価及び親抗体に同等であることによって低減される。免疫複合体は、抗原提示細胞によって取り込まれた複合体の増強免疫原性をもたらすことができ、免疫複合体が腎臓に沈着された場合、最終的に腎毒性を誘発することができる。
本発明の一態様では、一価の二重特異性抗体が生成され、ここで、IgG分子のFab断片の一つは、クロスオーバーFab断片により置換される。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、WO2009080252、WO2009080253、WO2009080251、WO2009080254、WO2010/136172、WO2010/145792及びWO2013/026831に記載される。天然型トラスツズマブ配列は、自発的な化学修飾に対する抗体の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、得られた配列は誤対合を避けるためにフレームワークが移植され、二重特異性抗体は糖鎖を操作され、増強されたFcγRIII結合を有するHER2に特異的に結合する非常に強力な二重特異性抗体が得られ、NK細胞又は単球/マクロファージなどの免疫エフェクター細胞の増強された動員をもたらし;最後に、それらは、従来の親のHer2抗体に匹敵する高収率及び副生成物のほんの低い割合で製造することができる。HER2二重特異CrossMAb抗体の場合には、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いているという事実に起因する軽鎖の鎖誤対合は、完全に新規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た。
本発明の別の態様において、HER2の細胞外ドメインIV及びIIに特異的に結合する一価二重特異性抗体が提供され、2つの結合部分は、親トラスツズマブとペルツズマブ軽鎖のコンセンサスに基づく同一の軽鎖を含み、対応するペルツズマブ重鎖はリモデリングされている。このいわゆる「共通の軽鎖」原理、即ち、1つの軽鎖を共有するが、依然として別々の特異性を持つ二つのバインダーを組み合わせることの使用により、軽鎖誤対合を防止し、この特定のケースでは親抗体のエピトープ特異性を保持する。その結果、製造時により少ない副生成物を生じ、高収率でHER2二重特異性抗原結合分子の均一な調製を容易にする。驚くべきことに、本発明の発明者は、一価共通軽鎖フォーマットの二重特異性HER2抗体は、親抗体の組み合わせと比較して、ペルツズマブエピトープに対する増加した親和性を有し、細胞増殖における優れた阻害効果及び細胞依存性細胞傷害(CDC)の誘導を示すことを見いだした。補体依存性細胞傷害(CDC)は、最適な治療用モノクローナル抗体(mAbの)機能のために非常に重要であり、化学療法後においてもなお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み出されるが抗体の全てによってではない。
概要
本発明は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一抗原結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二抗原結合部位を含む、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体に関し、ここで、前記二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方に対して一価である。一実施態様において、二重特異性抗体は、補体依存性細胞傷害(CDC)を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度に誘導する。このような一実施態様において、二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場合、ペルツズマブとトラスツズマブの組み合わせの補体依存性細胞傷害に対して比較される。一実施態様において、補体依存性細胞傷害は、インビトロで、がん細胞において、好ましくは乳がん細胞において決定される。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合可能な第一Fab分子、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合可能な第二Fab分子を含み、ここで、第一Fab分子の可変軽鎖の配列は、第二Fab分子の可変軽鎖の配列と同一である。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、(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重鎖CDR3を含む第一重鎖、及び(b)配列番号20の重鎖CDR1、配列番号29の重鎖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重鎖CDR3を含む第二重鎖;及び(c)第一及び第二軽鎖を含み、ここで、第一及び第二軽鎖の可変軽鎖は、配列番号89、配列番号90及び配列番号19を含む。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、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一重鎖、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二重鎖を含む。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合可能な第一Fab分子、
及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合可能な第二Fab分子を含み、ここで、少なくとも一の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。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、配列番号14の重鎖CDR1、配列番号15の重鎖CDR2及び配列番号16の重鎖CDR3;並びに配列番号11の軽鎖CDR1、配列番号12の軽鎖CDR2及び配列番号13の軽鎖CDR3を含む第一Fab分子、及び配列番号20の重鎖CDR1、配列番号108の重鎖CDR2及び配列番号79の重鎖CDR3;並びに配列番号107の軽鎖CDR1、配列番号18の軽鎖CDR2及び配列番号19の軽鎖CDR3を含む第二Fab分子を含む。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、配列番号14の重鎖CDR1、配列番号15の重鎖CDR2及び配列番号16の重鎖CDR3;並びに配列番号11の軽鎖CDR1、配列番号12の軽鎖CDR2及び配列番号13の軽鎖CDR3を含む第一Fab分子、及び配列番号20の重鎖CDR1、配列番号29の重鎖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軽鎖CDR1、配列番号18の軽鎖CDR2及び配列番号19の軽鎖CDR3を含む第二Fab分子を含む。一態様において、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、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一Fab分子、及び配列番号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二Fab分子を含む。
第二の目的では、本発明は、本発明の二重特異性抗体を含有する薬学的組成物に関する。
第三の目的において、本発明は、がんの治療のための本発明の二重特異性抗体に関する。別の実施態様では、医薬としての二重特異性抗体の使用が提供される。好ましくは、使用は、がんの治療用である。
更なる目的において、本発明は、本発明の二重特異性抗体の重鎖をコードする配列を含む核酸配列、本発明の二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生物又は真核生物宿主細胞に関する。加えて、抗体が生成されるように宿主細胞を培養することを含む抗体を生成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、各抗原結合部位に対して二価であり、ErbB2/HER2受容体の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、即ちHER2の細胞外ドメインIV;抗原2=HER2のペルツズマブ特異的細胞外ドメインII)(A):単鎖Fv(scFv)が、VH-VL(TvAB12、配列番号123及び124)の順で重鎖にC末端で融合される。(B):単鎖Fv(scFv)が、VL-VH(TvAB13、配列番号125及び126)の順で軽鎖にN末端で融合される。(C):単鎖Fv(scFv)が、VL-VH(TvAB16:配列番号127及び128、TvAB20:配列番号131及び132)の順で軽鎖にC末端で融合される。(D):単鎖Fv(scFv)が、VL-VH(TvAB17、配列番号129及び130)の順で重鎖にC末端で融合される。 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精製。(A):26/60スーパーデックス200カラム上での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に由来する主ピーク画分のSDS-Page分析(NR=非還元、R=還元条件)。 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スーパーデックス200カラム上での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に由来する主ピーク画分のSDS-Page分析(NR=非還元、R=還元条件)。 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スーパーデックス200カラム上でのTvAb20(配列番号131及び132)のサイズ排除精製。主生成物ピークは「1」でマークされる。(B)サイズ排除クロマトグラフィーに由来する主ピーク画分のSDS-Page分析(NR=非還元、R=還元条件)。 SPR法(ProteOn装置)によって測定されるトラスツズマブ変異体のオフ速度(Off-rate);40mMのヒスチジン緩衝液、150mMのNaCl、pH5.0において、40℃で、1、2、又は3ヶ月間試料をインキュベートした後。変異体のオフ速度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。 SPR法(ProteOn装置)によって測定されるトラスツズマブ変異体のオフ速度(Off-rate);40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、異なるpHにおいて、40℃で、1、2、又は3ヶ月間試料をインキュベートした後。N30S変異体のオフ速度は非常に遅かったため、高度の不確実性を含む。“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。 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。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が、40℃で異なるpHを有する緩衝液中で1、2及び3月間インキュベートされた。ストレスを受けた抗体は、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ゼロにおいて抗体と比較して試験された。“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。 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。トラスツズマブ及び2つ安定化変異体のGA602(軽鎖、重鎖及びT31V変異におけるD98E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)が、40℃で緩衝液1(40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0)又は緩衝液2(240mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH6.0)中で1、2及び3月間インキュベートされた。ストレスを受けた抗体は、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ゼロでの抗体と比較して試験された。 KLP-4細胞におけ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つ安定化変異体のGA602(軽鎖、重鎖及びT31V変異におけるD98E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)が、40℃で緩衝液1(40mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH5.0)又は緩衝液2(240mMのヒスチジン、150mMのNaCl、pH6.0)中で1、2及び3月間インキュベートされた。ストレスを受けた抗体は、KPL-4細胞において4時間後ADCCについて時点ゼロでの抗体と比較して試験された。 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(配列番号109、110、96、86)の精製。(A):還元及び非還元条件下での精製された抗体分子を示す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推定する、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Q-TOF質量分析の比較。 インキュベーションの5日後Alamar Blue(登録商標)アッセイで測定される非糖鎖操作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。 標的細胞として(A)KPL-4、(B)T47D及び(C)Calu-3を用いた異なるHER2特異的抗体により誘導されるADCC(E:T=25:1、エフェクターヒトPBMC、培養時間は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非小細胞肺癌異種移植片における異なる抗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、7週間示された投与量で週1回腹腔内に処置された。ゾレア(Xolair)、ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体を対照として使用された。エンドポイント(85日目)での中央値に基づく統計的分析は、ゾレアに比べて、二重特異性HER2抗体は87.5%(s.);OmniE(配列番号145、146)は43.7%(n.s.);Crossmab_003(配列番号119、120、121122、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.)腫瘍増殖を抑制したことを明らかにする。腫瘍増殖曲線は平均値+/-SEMとして示される(各群においてn=8)。 KPL-4乳がん異種移植片における異なる抗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、5週間示された投与量で週1回腹腔内に処置された。ゾレア(Xolair)、ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体を対照として使用された。エンドポイント(59日目)での中央値に基づく統計的分析は、ゾレアに比べて、二重特異性HER2抗体は120.8%(s.);Crossmab_003(配列番号119、120、121122、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.)腫瘍増殖を抑制したことを明らかにする。OmniE(配列番号145、146)は、腫瘍増殖に有意な影響を及ぼさなかった。腫瘍増殖曲線は平均値+/-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異なる抗Her2_005 crossmab抗体(配列番号119、120、121122、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、5週間1から20mg/kgの範囲のcrossmabの漸増用量で週1回腹腔内に処置された。ゾレア(Xolair)、ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体を対照として使用された。エンドポイント(70日目)での中央値に基づく統計的分析は、ゾレアに比べて、二重特異性HER2抗体は、121.8%(s.)腫瘍増殖を抑制し;Her2 crossmab_005は1mg/kgの用量で25.1%(n.s.);5mg/kgで112.3%(s.);10mg/kgで109.5%(s.)及び20mg/kgで121.8%(s.).腫瘍増殖を抑制したことを明らかにする。腫瘍増殖曲線は平均値+/-SEMとして示される(各群においてn=10)。 KPL-4乳がん異種移植片における異なる抗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、4週間異なる化合物により週1回腹腔内に処置された。ゾレア(Xolair)、ヒトIgEを標的とするヒト化IgG1抗体を対照として使用された。エンドポイント(70日目)での中央値に基づく統計的分析は、ゾレアに比べて、二重特異性HER2抗体は、(それぞれ5mg/kgで投与された)は83.2%(s.)腫瘍増殖を抑制し、両方ともそれぞれ10mg/kgの用量で与えられると109.5%(s.)腫瘍増殖を抑制したことを明らかにする。二つの異なる用量(5mg/kg及び10mg/kg)で与えられたTvAb16(配列番号127及び128)は有意な抗腫瘍効果を有しなかった。TvAb20(配列番号131及び132)は、5mg/kgの用量で75.3%(s.)及び10mg/kgの用量で59.8%(n.s.)腫瘍増殖を抑制した。腫瘍増殖曲線は平均値+/-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CDR3領域のアミノ酸残基を保有する最初のペルツズマブハイブリッドのLCを有する配列の組み合わせのSPRベースの動力学解析。滑らかな線は、1:1相互作用モデルへの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の軽鎖ペルツズマブ(Tras.L3)(QM)、配列番号54と組み合わせたペルツズマブ及びトラスツズマブのHCのSPR分析。示されるのは、異なる濃度でのHer2に対する両抗体の結合である。滑らかな線は、1:1相互作用モデルへの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付け。同定された親和性成熟されたクローンのSPR分析。示されるのは、異なる濃度でのHer2に対する細菌のFabの結合である。滑らかな線は、1:1相互作用モデルへの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特性評価。精製方法はアフィニティー工程(プロテインA)とその後のサイズ排除クロマトグラフィー(スーパーデックス200、GE Healthcare)を含む。最終生成物は分析され、分析用サイズ排除クロマトグラフィー(Superdex200カラム)によって特性評価された。(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のノックアウト変異体のSPR分析。トラスツズマブ及びペルツズマブのノックアウト変異体の両方への結合のセンサグラムが示される。滑らかな線は、1:1相互作用モデルへのデータのグローバルフィットを表す。 共通の軽鎖クローン変異体を有する二重特異性HER2抗体のKPL-4細胞への結合。KPL-4細胞は漸増濃度の示された抗体により染色された。抗体は、FITC標識抗ヒト二次により検出され、蛍光はフローサイトメトリーによって測定された。“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HER2抗体によるBT474、N87、及びSkBr3細胞の増殖阻害。BT474(A)、N87(B)、及びSkBr3(C)細胞は、3つの異なるHerceptarg変異体で処置された。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方の組み合わせが含まれた。5日後、増殖の阻害はCellTiter Gloで測定された。“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. 共通の軽鎖変異体を有する二重特異HER2抗体によるKPL-4細胞及びMDA-MB231の死滅(A)PBMCによるKPL-4細胞の抗体依存性死滅(E:T 25:1)は、4時間後にLDH放出を測定することにより決定された。(B)PBMCによるKPL-4細胞の抗体依存性死滅(E:T 5:1)は、24時間後にLDH放出を測定することにより決定された。“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HER2抗体によるBT474細胞の増殖阻害。BT474細胞は異なるハーセプチン変異体で処置された。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方の組み合わせが含まれた。6日後、増殖の阻害はCellTiter Gloで測定された。“Herceptarg CLC D1-der wt”:配列番号64、54、92、Herceptarg CLC D1-der G2”:配列番号64、54、92(糖鎖操作変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。 BT-474細胞上のHer2抗体とのC1q結合。BT474細胞は3つのハーセプチン変異体とインキュベートされた。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方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細胞は3つのハーセプチン変異体とインキュベートされた。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方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(糖鎖操作変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112. BT-474細胞のCDC媒介性死滅(ACEA)。BT474細胞は3つのハーセプチン変異体とインキュベートされた。対照として、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方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)で処置後のマウス異種移植モデルにおける腫瘍体積は、トラスツズマブ、ペルツズマブ及び両方の組み合わせによる処置と比較された。“Herceptarg”:配列番号64、54、92.“対照”:ゾレア、非HER2結合抗体。
本発明の実施態様の詳細な説明
I.定義
開示全体を通して、用語「ErbB2」、「ErbB2受容体」、「c-Erb-B2」及び「HER2」は互換的に使用され、別途指示がない限り、天然配列の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-erbB2」は、対応するヒト遺伝子を指す。
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から得られ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有する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、又はそれはアミノ酸配列の変化を含み得る。幾つかの実施態様において、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。幾つかの実施態様において、VLアクセプターヒトフレームワークは、VLのヒト免疫グロブリンの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に、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。そのパートナーYに対する分子Xの親和性は、一般的に解離定数(Kd)で表すことができる。親和性は、本明細書に記載したものを含む、当該技術分野で知られている一般的な方法によって測定することができる。結合親和性を測定するための特定の事例的及び具体的な実施態様を以下に記載する。
「親和性成熟」抗体とは、その改変を有していない親抗体と比較して、抗原に対する抗体の親和性に改良を生じせしめる、その一又は複数の超可変領域(HVR)において一又は複数の改変を持つものである。
用語「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」は、交換可能に使用され、抗体がHER2を発現する細胞を標的とした診断薬及び/又は治療剤として有用であるように十分な親和性で、細胞外ドメインII及びIVのそれぞれ両方においてHER2に結合することができる二重特異性抗体を指す。一実施態様において、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、関連のない、非HER2タンパク質への結合の程度は、例えば、酵素結合免疫吸着法(ELISA)、表面プラズモン共鳴(SPR)に基づくアッセイ(例えばビアコア)又はフローサイトメトリー(FACS)によって測定される場合、HER2に対する抗体の結合の約10%未満である。ある実施態様において、HER2へ結合する二重特異性抗体は、解離定数(Kd)が、≦1μM、≦100nM、≦10nM、≦1nM、≦0.1nM、≦0.01nM、又は≦0.001nM(例えば、10-8M未満、例えば、10-8Mから10-13M、例えば、10-9Mから10-13M)を有する。
本明細書において用語「抗体」は、最も広い意味で用いられ、様々な抗体構造を包含し、限定されないが、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、二重特異性抗体)、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。抗体断片の例としては、限定されないが、Fv、Fab、Fab’、Fab’-SH、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る多重特異性抗体を含む。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ドメインの特徴、即ち、VLドメインと一緒に機能的な抗原結合部位へアセンブルすることができる特徴、又はVLドメインの特徴、即ち、VHドメインと一緒に機能的な抗原結合部位へアセンブルすることができる特徴を有し、それによって、完全長抗体の抗原結合性を付与する単鎖ポリペプチドを含む。
本明細書で使用される場合、「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、及び重鎖のVHドメイン及び第一定常ドメイン(CH1)を含む抗体断片を指す。一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は少なくとも一のFab断片を含み、重鎖と軽鎖の可変領域又は定常領域のどちらかが交換される。可変領域又は定常領域のどちらかの交換に起因して、前記Fab断片はまた「クロス-Fab」断片、又は「xFab」断片又は「クロスオーバーFab」断片とも言う。クロスオーバーFab分子の2つの異なる鎖の構成が可能であり、本発明の二重特異性抗体に含まれる。一方では、Fab重鎖及び軽鎖の可変領域が交換され、即ちクロスオーバー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及び重鎖可変領域(VH)及び軽鎖定常領域(CL)からなるペプチド鎖を含む。クロスオーバーFab分子はCrossFab(VLVH)とも言う。一方では、Fab重鎖及び軽鎖の定常領域が交換されるとき、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及び軽鎖可変領域(VL)及び重鎖定常領域(CH1)からなるペプチド鎖を含む。クロスオーバーFab分子はCrossFab(CLCH1)とも言う。
「単鎖Fab断片」又は「scFab」は、抗体の重鎖可変ドメイン(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、前記抗体ドメイン及び前記リンカーがN末端からC末端の方向に以下の順: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を有し;前記リンカーは、少なくとも30個のアミノ酸、好ましくは、32から50の間のアミノ酸のポリペプチドである。単鎖Fab断片の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ドメイン及び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、システイン残基の挿入(例えば、Kabat番号付けに従い、可変重鎖における位置44及び可変軽鎖における位置100)を介して鎖間ジスルフィド結合の生成によって安定化され得る。用語「N末端」は、N末端の最後のアミノ酸を示す。用語「C末端」は、C末端の最後のアミノ酸を示す。
「融合される」又は「連結される」とはその成分(例えば、Fab分子及びFcドメインサブユニット)が、直接又は一つ以上のペプチドリンカーを介してペプチド結合によって連結されていることを意味する。
本明細書にて使用される用語「リンカー」はペプチドリンカーであり、好ましくは、少なくとも5アミノ酸の長さ、好ましくは5から100の長さ、より好ましくは10から50のアミノ酸の長さを持つアミノ酸を有するペプチドである。一実施態様において、前記ペプチドリンカーは(GxS)n又は(GxS)nGmであり、ここで、G=グリシン、S=セリン、(x=3、n=3、4、5又は6、及びm=0、1、2又は3)又は(x=4、n=2、3、4又は5及び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。一実施態様において、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つの同一の軽鎖と2つの同一の重鎖から成る約150,000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)、続いて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)を有する。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)、続いて軽鎖定常領域とも呼ばれる定常軽鎖(CL)ドメインを有する。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つのタイプの1つに割り当てることができ、そのうち幾つかは更にγ(IgG)、γ(IgG)、γ(IgG)、γ(IgG)、α(IgA)及びα(IgA)などのサブタイプに分割され得る。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つのタイプの何れかに割り当てることができる。免疫グロブリンは、免疫グロブリンヒンジ領域を介して連結された2つのFab分子及びFcドメインから本質的になる。
参照抗体と「同じエピトープに結合する抗体」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%又はそれ以上遮断する抗体を指し、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%又はそれ以上遮断する。典型的な競合アッセイが、本明細書において提供される。
「抗原結合ドメイン」は、抗原の一部又は全体に相補的であり特異的に結合する領域を含む抗原結合分子の一部を指す。抗原が大きい場合、抗原結合分子は、エピトープと呼ばれる抗原の特定の部分にのみ結合することができる。抗原結合ドメインは、例えば、一以上の抗体可変ドメイン(抗体可変領域とも呼ばれる)により与えられうる。好ましくは、抗原結合ドメインは、抗体軽鎖可変領域(VL)と抗体重鎖可変領域(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から由来し、一方重鎖及び/又は軽鎖の残りが異なる起源又は種から由来し、通常組換えDNA技術により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、特にC1qの結合及び/又はFc受容体(FcR)の結合に関して、本発明に係る特性を生成するために、定常領域が元の抗体のものから修飾又は変更されたものである。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セグメント及び免疫グロブリン定常領域をコードするDNAセグメントを含む、発現された免疫グロブリン遺伝子の生成物である。キメラ抗体を生産するための方法は、今は当該技術分野においてよく知られている一般的な組換え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5,202,238号及び第5,204,244号を参照。
本明細書で用いられる「細胞傷害性薬物」という用語は、細胞の機能を阻害又は阻止し及び/又は細胞死若しくは破壊を生ずる物質を指す。細胞傷害性薬物は、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);成長阻害剤、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);及び様々な抗腫瘍剤又は抗癌剤を包含する。
「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Fc領域に起因する生物学的活性を指す。抗体のエフェクター機能の例には:C1q結合性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-依存性細胞食作用(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性抗原の取込み;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細胞活性化が含まれる。
本明細書で使用される場合、「操作(engineer、engineered、engineering)」なる用語は、天然に生じるか又は組換えのポリペプチド又はその断片のペプチド骨格の何れかの修飾又は翻訳後修飾を含むと考えられる。操作には、アミノ酸配列の、グリコシル化パターンの、又は個々のアミノ酸の側鎖基のアミノ酸配列の修飾、並びにこれらのアプローチの組み合せが含まれる。
「アミノ酸変異」なる用語は、本明細書で使用される場合、アミノ酸置換、欠失、挿入、及び修飾を包含することを意味する。最終コンストラクトが所望の特徴、例えばFc受容体への結合の減少又は別のペプチドとの会合の増加を有することを条件として、置換、欠失、挿入、及び修飾の何れかの組合せが最終コンストラクトに到達するために成されても良い。アミノ酸配列の欠失及び挿入には、アミノ-及び/又はカルボキシ末端の欠失及び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置換である。例えば、Fc領域の結合特性を変更する目的のために、非保存的アミノ酸置換、即ち一のアミノ酸を、異なる構造的及び/又は化学的特性を有する別のアミノ酸と置換することが特に所望される。アミノ酸置換は、20の標準的アミノ酸の非天然に生じるアミノ酸又は天然に生じるアミノ酸誘導体による置換を含む(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)。アミノ酸変異は、当分野でよく知られた遺伝学的又は化学的方法を使用して生成されうる。遺伝学的方法は、部位特異的変異誘発、PCR、遺伝子合成等を含みうる。化学的修飾など、遺伝子工学以外の方法によるアミノ酸の側鎖基の改変方法がまた有用でありうることが意図される。本明細書において同一のアミノ酸変異を示すために様々な名称が使用されてもよい。例えば、Fcドメインの位置329のプロリンからグリシンへの置換は、329G、G329、G329、P329G、又はPro329Glyとして示すことができる。
薬剤、例えば、薬学的製剤の「有効量」は、例えば、所望の治療的又は予防的結果を達成するために、必要な用量及び期間で有効な量を指す。
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。その用語は、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、若干異なる場合があるものの、ヒトIgG重鎖のFc領域は通常、Cys226から又はPro230から重鎖のカルボキシル末端へ伸展するように定義されている。しかし、Fc領域のC末端リジン(Lys447)は存在しているか、又は存在していない場合がある。本明細書に明記されていない限り、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。本明細書で使用される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つ、即ち、安定に自己会合可能な免疫グロブリン重鎖のC末端定常領域を含むポリペプチドを指す。例えば、IgGのFcドメインのサブユニットは、IgGのHC2及びIgGのCH3定常ドメインを含む。
「Fcドメインの第一及び第二のサブユニットの会合を促進する修飾」とは、ホモ二量体を形成するFcドメイン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を減少又は防止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進する修飾は、会合が望まれる2つのFcドメインサブユニット(即ちFcドメインの第一及び第2サブユニット)のそれぞれに対して行われた別々の修飾を特に含み、該修飾は2つのFcドメインのサブユニットの会合を促進するように互いに相補的である。例えば、会合促進修飾は、その会合をそれぞれ立体的又は静電気的に好ましくするために、Fcドメインの一方又は双方の構造又は電荷を改変しうる。従って、(ヘテロ)二量体化が、各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)が同一ではないという意味で非同一であるかもしれない、第一Fcドメインサブユニットを含むポリペプチドと第二Fcドメインサブユニットを含むポリペプチドの間に生じる。幾つかの実施態様では、会合促進修飾は、Fcドメイン中にアミノ酸変異、特にアミノ酸置換を含む。特定の実施態様では、会合修飾は、Fcドメインの2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、高頻度可変領域(HVR)残基以外の可変ドメイン残基を意味する。可変ドメインのFRは、一般的に4つのFRのドメイン:FR1、FR2、FR3、及びFR4からなる。従って、HVR及びFR配列は一般に、VH(又はVL)の以下の配列:FR1-H1(L1)-FR2-H2(L2)-FR3-H3(L3)-FR4に現れる。
用語「完全長抗体」、「インタクトな抗体」及び「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」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、継代の数に関係なく、それに由来する初代形質転換細胞及び子孫が含まれる。子孫は、親細胞と、核酸含有物において完全に同一ではなく、変異を含む場合もある。元来の形質転換細胞において、スクリーニング又は選択された場合に、同様の機能又は生物活性を有する変異子孫がここに含まれる。
「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又は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アミノ酸配列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。本発明に係るキメラ及びヒト化抗体についても述べたように、本発明で使用される「ヒト化抗体」はまた、とりわけC1q結合及び/又はFcR結合に関して、例えば「クラススイッチ」即ち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、本発明に係る特性を生み出すために、定常領域で修飾された抗体を含む。
本発明で使用される場合、用語「組換えヒト抗体」は、宿主細胞に形質移入された組換え発現ベクターを使用して発現したヒト免疫グロブリン遺伝子又は抗体用にトランスジェニックである動物(例えばマウス)から、又はNS0又はCHO細胞等の宿主細胞から単離された抗体等、組換え手段により調製、発現、生成又は単離された全てのヒト抗体を含むことを意図している。このような組換えヒト抗体は再配置された形態で可変及び定常領域を有する。本発明の組換えヒト抗体は、インビボで体細胞超変異にさらされている。よって、組換え抗体のVH及びVL領域のアミノ酸配列は、ヒト生殖系列VH及びVL配列から誘導され、関連しているが、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のものである。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。一実施態様において、VLについては、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。一実施態様において、VHについては、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由来のアミノ酸残基、及びヒトFR由来アミノ酸残基を含むキメラ抗体を指す。ある実施態様において、ヒト化抗体は、少なくとも一つ、典型的には二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、任意で、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」の別の形態は、特にC1qの結合及び/又はFc受容体(FcR)の結合に関して、本発明に係る特性を生成するために、定常領域が元の抗体のものから更に修飾又は変更されたものである。
本明細書で使用される用語「超可変領域」又は「HVR」なる用語は、配列において高頻度可変であり、及び/又は構造的に定まったループ(「超可変ループ」)を形成する抗体可変ドメインの領域を意味する。一般的に、天然型4鎖抗体は、VH(H1、H2、H3)に3つ、及びVL(L1、L2、L3)に3つの6つのHVRを含む。HVRは、一般に超可変ループから及び/又は相補性決定領域(CDR)からのアミノ酸残基を有し、後者は最も高い配列可変性のものであり、及び/又は抗原認識に関与している。典型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))。典型的な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で生じる。(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への参照において本明細書で互換的に使用される。この特定の領域は、Kabat et al., U.S. Dept. of Health and Human Services, "Sequences of Proteins of Immunological Interest" (1983)及びChothia et al., J. Mol. Biol. 196:901-917 (1987)に記述されており、そこで本定義は、相互に対して比較するときにアミノ酸残基の重複又はサブセットを含む。それにもかかわらず、抗体又はその変異体のCDRを意味する何れかの定義の適用は、本明細書において定義され、使用される場合の用語の範囲内にあることを意図している。上記の引用文献の各々によって定義されるように、CDRを包含する適切なアミノ酸残基が、比較として以下の表1に記載されている。特定のCDRを含む正確な残基番号は、CDRの配列及び大きさに応じて変わるであろう。当業者であれば、抗体の可変領域アミノ酸配列を付与する特定のCDRを含む残基を、常套的に決定できる。
Figure 0007077263000001
Kabatらはまた、任意の抗体に適用可能である可変領域配列の番号付けシステムを定義した。当業者は、配列それ自体を超えた任意の実験データに頼ることなく、任意の可変領域配列に対してこのKabatの番号付けシステムを一義的に割り当てることができる。本明細書で用いる場合、「Kabat番号付け」とは、Kabat et al., U.S. Dept. of Health and Human Services, "Sequence of Proteins of Immunological Interest" (1983)で明記されている番号付けシステムを指す。特記されない限り、抗体可変領域内の特定のアミノ酸残基の位置の番号付けへの参照は、Kabat番号付けシステムに従う。
VHのCDR1を除き、CDRは、一般に高頻度可変ループからの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」をも含む。SDRは、省略された(abbreviated-)CDR、又はa-CDRと呼ばれる、CDRの領域内に含まれている。典型的な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で生じる。(Almagro and Fransson, Front. Biosci. 13:1619-1633 (2008)を参照のこと)。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、上掲のKabatらに従い、本明細書において番号が付けられる。
「イムノコンジュゲート」は、一以上の異種分子にコンジュゲートした抗体であり、限定されないが、細胞傷害性薬物を含む。
「個体」又は「被験体」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、及び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。ある実施態様において、個体又は被験体はヒトである。
「単離された」抗体は、その自然環境の成分から分離されたものである。幾つかの実施態様において、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)により決定されるように、95%以上又は99%の純度に精製される。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、しかし、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に特異的に結合する二重特異性抗体をコードする単離された核酸」は、抗体の重鎖及び軽鎖(又はその断片)をコードする一以上の核酸分子を指し、単一のベクター又は別個のベクター内のそのような核酸分子、及び宿主細胞の一以上の位置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、即ち、例えば、天然に生じる変異を含み、又はモノクローナル抗体製剤の製造時に発生し、一般的に少量で存在している変異体などの、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典型的に含むポリクローナル抗体の調製物とは異なり、モノクローナル抗体の調製物の各モノクローナル抗体は、抗原の単一の決定基に対するものである。「モノクローナル」なる修飾語句は、抗体の、実質的に均一な抗体の集団から得られたものであるという特性を示し、抗体を何か特定の方法で生産しなければならないと解釈されるべきものではない。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、ヒト免疫グロブリン遺伝子座の全部又は一部を含むトランスジェニック動物を利用する方法を含む様々な技術によって作成され、モノクローナル抗体を作製するためのそのような方法及び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、天然に存在する様々な構造をと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成る、約150,000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)、続いて3つの定常ドメイン(CH1、CH2及びCH3)を有する。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)、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つのタイプの何れかに割り当てることができる。
用語「添付文書」は、効能、用法、用量、投与、併用療法、禁忌についての情報、及び/又はそのような治療用製品の使用に関する警告を含む、治療用製品の商用パッケージに慣習的に含まれている説明書を指すために使用される。
「交差反応性が実質的に無い」とは、分子(例えば抗体)が、分子の実際の標的抗原とは異なる抗原(例えば、標的抗原に密接に関連した抗原)を、特にその標的抗原と比較した場合に、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、抗体が実際の標的抗原とは異なる抗原に対して約10%未満から約5%未満が結合する場合があり、又は約10%、9%、8%7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.2%、又は0.1%未満、好ましくは約2%、1%又は0.5%未満、最も好ましくは約0.2%又は0.1%未満の、実際の標的抗原とは異なる抗原からなる量において、実際の標的抗原とは異なる前記抗原に結合しうる。
「参照ポリペプチド配列に関する「パーセント(%)アミノ酸配列同一性」は、配列を整列させ、最大のパーセント配列同一性を得るために必要ならば間隙を導入した後、如何なる保存的置換も配列同一性の一部と考えないとした、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中のアミノ酸残基のパーセントとして定義される。パーセントアミノ酸配列同一性を決定する目的のためのアラインメントは、当業者の技量の範囲にある種々の方法、例えばBLAST、BLAST-2、ALIGN、又はMegalign(DNASTAR)ソフトウェアのような公に入手可能なコンピュータソフトウェアを使用することにより達成可能である。当業者であれば、比較される配列の全長に対して最大のアラインメントを達成するために必要な任意のアルゴリズムを含む、アラインメントを測定す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、ここでの目的のためには、%アミノ酸配列同一性値は、配列比較コンピュータプログラムALIGN-2を用いて得られる。ALIGN-2配列比較コンピュータプログラムはジェネンテク社によって作成され、ソースコードは米国著作権庁、Washington 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。ALIGN-2プログラムはジェネンテク社、South San Francisco,Californiaを通して公的に入手可能であり、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、UNIX(登録商標)オペレーティングシステム、特にデジタルUNIX(登録商標)V4.0Dでの使用のためにコンパイルされる。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、与えられたアミノ酸配列Aの、与えられたアミノ酸配列Bとの、又はそれに対する%アミノ酸配列同一性(或いは、与えられたアミノ酸配列Bと、又はそれに対して所定の%アミノ酸配列同一性を持つ又は含む与えられたアミノ酸配列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、A及びBのプログラムアラインメントにおいて、配列アラインメントプログラムALIGN-2によって同一であると一致したスコアのアミノ酸残基の数であり、YはBの全アミノ酸残基の全数である。アミノ酸配列Aの長さがアミノ酸配列Bの長さと一致しない場合、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一致しないと評価されるであろう。特に断らない限りは、ここで使用される全ての%アミノ酸配列同一性値は、直前のパラグラフに記載したように、ALIGN-2コンピュータプログラムを用いて得られる。
用語「薬学的製剤」は、その中に有効で含有される活性成分の生物学的活性を許容するような形態であって、製剤を投与する被験体にとって許容できない毒性である他の成分を含まない調製物を指す。
「薬学的に許容可能な担体」は、被験体に非毒性であり、有効成分以外の製剤処方中の成分を指す。薬学的に許容される担体は、限定されないが、緩衝剤、賦形剤、安定剤、又は保存剤を含む。
本明細書で用いられるように、「治療」(及び「治療する(treat)」又は「治療している(treating)」など文法上の変形)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、予防のために、又は臨床病理の過程においての何れかで実行できる。治療の望ましい効果は、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を含む。幾つかの実施態様において、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くするために使用される。
本明細書で使用する用語「がん」は、例えば、リンパ腫、リンパ性白血病、肺がん、非小細胞肺(NSCL)がん、細気管支肺胞性細胞肺がん、骨がん、膵臓がん、皮膚がん、頭部又は頸部のがん、皮膚又は眼内黒色腫、子宮がん、卵巣がん、直腸がん、肛門領域のがん、胃がん(stomach cancer)、胃がん(gastric cancer)、結腸がん、乳がん、子宮がん、卵管の癌、子宮内膜癌、子宮頸部癌、膣の癌、外陰部の癌、ホジキン病、食道のがん、小腸のがん、内分泌系のがん、甲状腺のがん、副甲状腺のがん、副腎のがん、軟組織の肉腫、尿道のがん、陰茎のがん、前立腺がん、膀胱のがん、腎臓又は尿管のがん、腎細胞癌、腎盂の癌、中皮腫、肝細胞がん、胆管がん、中枢神経系(CNS)の新生物、脊髄軸腫瘍、脳幹グリオーマ、多形性膠芽腫、星状細胞腫、シュワン腫、上衣腫、髄芽腫、髄膜腫、扁平上皮癌、下垂体腺腫及びユーイング肉腫などの増殖性疾患を意味し、上記癌の任意の難治性バージョン、又は上記がんのうちの一又は複数の組み合わせを含む。
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。天然型抗体の可変重鎖ドメイン及び軽鎖(それぞれVH及びVL)は、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)を含む各ドメインを持ち、一般的に似たような構造を有する。(例えば、Kindt et al. Kuby Immunology, 6th ed., W.H. Freeman and Co. 91頁、 (2007)を参照)。単一のVH又はVLドメインが、抗原結合特異性を付与するのに十分であり得る。更に、特定の抗原に結合する抗体は、相補的なVL又はVHドメインのそれぞれのライブラリーをスクリーニングするために、抗原に特異的に結合する抗体からのVH又はVLドメインを用いて単離することができる。例えば、Portolano et al., J. Immunol. 150:880-887 (1993); Clarkson et al., Nature 352:624-628 (1991)を参照。
「抗体の抗原結合部位」は、本明細書で使用されるとき、抗原結合に関与する抗体のアミノ酸残基を指す。抗体の抗原結合部位は、「相補性決定領域」又は「CDR」からのアミノ酸残基を含む。「フレームワーク」又は「FR」領域は、ここで定義する超可変領域の残基以外の可変ドメイン残基である。従って、抗体の軽鎖及び重鎖可変ドメインは、NからC末端に、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、抗体の特性を定める。CDR及びFRは、Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th ed., Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD (1991)の標準的定義に従って決定され、及び/又は「超可変ループ」からの残基である。
抗体特異性は、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。本明細書で使用する用語「単一特異性」抗体は、各々が同じ抗原の同じエピトープに結合する一以上の結合部位を有する抗体である。
本発明による「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、即ち、HER2の.細胞外ドメインII及びIVに対して特異的である。本明細書で使用する用語「二重特異性」抗体は、各々が同じ抗原の異なるエピトープに結合する少なくとも二つの結合部位を有する抗体である。
二重特異性抗体はまたHER2を発現する細胞に細胞傷害性薬物を局所化するために用いることができる。二重特異性抗体は、全長抗体又は抗体断片として調製することができる。
本出願の中で使用する用語「価」は、抗体分子における指定された数の結合部位の存在を示す。このように、用語「二価」、「四価」及び「六価」は、抗体分子において、それぞれ、2つの結合部位、4つの結合部位、及び6つの結合部位が存在することを意味する。本発明による二重特異性抗体は、少なくとも二価であり、三価又は多価(例えば四価又は六価)であり得る。
本発明の抗体は、2つ以上の結合部位を有し、二重特異性である。つまり、抗体は2つ以上の結合部位がある場合でさえ(即ち、抗体が三価又は多価であること)、二重特異性であってもよい。本発明の二重特異性抗体は、例えば、多価単鎖抗体、ダイアボディ及びトリアボディ並びに付加的抗原結合部位(例えば、単鎖Fv、VHドメイン及び/又はVLドメイン、Fab断片、又は(Fab)2)が一以上のペプチドリンカーを介して連結される完全長抗体の定常ドメイン構造を有する抗体を含む。抗体は、単一の種からの完全長とすることができ、又はキメラ化若しくはヒト化されることができる。
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、並びにそれが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、それらが動作可能なようにリンクされている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。
用語「アミノ酸」は、本出願で使用される場合、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)を含む天然に生じるカルボキシα-アミノ酸の群を示す。
本明細書中で用いる「細胞」、「細胞株」及び「細胞培養物」なる表現は相互に交換可能に用いられ、かかる標記は子孫を含む。よって、「形質転換体」や「形質転換細胞」のような用語には、初代対象細胞と何世代移行したかを問わずそれから由来した培養物とを含む。また、全ての子孫は、意図的な又は不慮の突然変異により、DNA量において、厳密には同一でない可能性もあると理解される。最初に形質転換された細胞においてスクリーニングされた場合、同じ機能又は生物活性を有する変異子孫も含まれる。
「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。そのパートナーYに対する分子Xの親和性は、一般的に解離定数(Kd)で表すことができる。親和性は、本明細書に記載したものを含む、当該技術分野で知られている一般的な方法によって測定することができる。結合親和性を測定するための特定の事例的及び具体的な実施態様を以下に記載する。
本明細書において使用される場合、用語「結合」又は「特異的に結合」とは、インビトロにおけるアッセイ、好ましくは表面プラズモン共鳴アッセイ(BIAcore,GE-Healthcare Uppsala,Sweden)における抗原のエピトープへの抗体の結合を指す。結合の親和性は、用語ka(抗体/抗原複合体からの抗体結合に関する速度定数)、k(解離定数)、及びK(k/ka)によって定義される。結合又は特異的に結合は、10-mol/l以下、好ましくは10-Mから10-13mol/lの結合親和性(K)を意味する。
細胞死受容体への抗体の結合は、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結合に関する速度定数)、k(解離定数)、及びK(k/ka)によって定義される。
用語「エピトープ」とは、抗体に対して特異的に結合できる何れかのポリペプチド決定基を包含する。ある実施態様においては、エピトープ決定基は、分子、例えばアミノ酸、糖側鎖、ホスホリル又はスルホニルなどの化学的活性表面基を含み、そしてある実施態様においては、特定の三次元構造特性及び/又は比電荷特性を有することができる。エピトープは、抗体により結合される抗原の領域である。
本明細書で使用される場合、用語、「操作する」、「操作された」、「操作すること」、とりわけ、接頭辞の「glyco-」が付いた用語、ならびに「グリコシル化操作」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グリコシル化パターンの任意の操作を含むと見なされる。グリコシル化操作には、細胞中で発現される糖タンパク質のグリコシル化の変化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的操作を含む。更に、グリコシル化操作は、グリコシル化における変異及び細胞環境の影響を含む。一実施態様において、グリコシル化操作は、糖転移酵素活性の変化である。特定の実施態様では、操作が変更されたグルコサミニル転移酵素活性及び/又はフコース転移酵素活性をもたらす。
II.組成物及び方法
一態様において、本発明は、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体に基づいています。本発明の抗体は、例えば、がんの治療のために有用である。
A.共通の軽鎖によりHER2と特異的に結合する例示的な二重特異性抗体
本発明の一態様では、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体が提供され、抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合する第一の結合部分及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合する第二の結合部分を含む。本発明の発明者らは、驚くべきことに、一価の二重特異性抗体を生成し、ここで両方の結合部分が、腫瘍細胞増殖の阻害の観点で親の単一特異性抗体の有効性を保持し、かつHER2の細胞外ドメインIIに対する増加した親和性を有する共通の軽鎖を共有する。親抗体の両方の結合特性を保持する共通の軽鎖を有する二重特異性分子の生成は、ハイブリッド軽鎖の共通のCDRが、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方に対して結合特異性を保持する必要があるので容易ではない。このいわゆる「共通の軽鎖」原理、即ち、1つの軽鎖を共有するが、依然として別々の特異性を持つ二つのバインダーを組み合わせることの使用により、軽鎖誤対合を防止し、この特定のケースでは親抗体のエピトープ特異性を保持する。その結果、製造時により少ない副生成物を生じ、高収率でHER2二重特異性抗原結合分子の均一な調製を容易にする。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への親和性の観点からより強力な分子をもたらした。加えて、トラスツズマブ重鎖は、CDR中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。得られる分子は、親のペルツズマブ及びトラスツズマブである単一特異性抗体よりも優れている。一価共通軽鎖フォーマットの二重特異性HER2抗体は、親抗体の組み合わせと比較して、ペルツズマブエピトープに対する増加した親和性を有し、細胞増殖における優れた阻害効果を示す。
一実施態様において、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合可能な第一Fab分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合可能な第二Fab分子を含む二重特異性抗体が提供され、ここで、第一Fab分子の可変軽鎖の配列は、第二Fab分子の可変軽鎖の配列と同一である(即ち、第一及び第二のFab分子は共通の軽鎖を含む)。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号55の重鎖CDR1;
(b)配列番号77の重鎖CDR2;
(c)配列番号56の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号30の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号14の重鎖CDR1;
(b)配列番号60の重鎖CDR2;
(c)配列番号16の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号30の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号58の重鎖CDR1;
(b)配列番号15の重鎖CDR2;
(c)配列番号59の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号30の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載の第二の重鎖は、ストレス条件下でHER2に対して保持された結合をもたらす、CDRに高い化学的安定性を付与するアミノ酸配列中の少なくとも一の修飾を有する。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の幾つかの修正は、分子の安定性を向上させるだけでなく、HER2に対する結合親和性を改善することを見い出した。
従って、一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号55の重鎖CDR1;
(b)配列番号77の重鎖CDR2;
(c)配列番号56の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号79の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号14の重鎖CDR1;
(b)配列番号60の重鎖CDR2;
(c)配列番号16の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号79の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号58の重鎖CDR1;
(b)配列番号15の重鎖CDR2;
(c)配列番号59の重鎖CDR3
を含む第一重鎖、
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号79の重鎖CDR3
を含む第二重鎖、及び
(a)配列番号89の軽鎖CDR1;
(b)配列番号90の軽鎖CDR2;
(c)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む第一及び第二軽鎖
を含むHER2の細胞外ドメインII及びIVに特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載の第二の重鎖は、CDRに安定性と、標的、例えば、D98E、D98N、D98T、G99A又はG99Sに対する結合とを付与するアミノ酸配列中の少なくとも一の修飾を有する。
従って、一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、二重特異性抗体は、配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖(即ち、共通の軽鎖)、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一の重鎖、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二の重鎖を含む。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号114のアミノ酸配列を含む第一の重鎖定常領域を含む。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号115のアミノ酸配列を含む第二の重鎖定常領域を含む。
別の実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号113のアミノ酸配列を含む第一の軽鎖定常領域を含む。
別の実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号116のアミノ酸配列を含む第二の軽鎖定常領域を含む。
一実施態様において、配列番号54、113、64、114、82、116、92及び115を含む二重特異性抗体が提供される。
一実施態様において、配列番号54、113、64、114、82、116、96及び115を含む二重特異性抗体が提供される。
一実施態様において、以下のセクションFで概説したように、上記実施形態の何れかに記載の二重特異性抗体は糖鎖を操作される。一実施態様において、以下のセクションDで概説したように、上記実施形態の何れかに記載の二重特異性抗体は、ヘテロ二量体化を促進するFcドメインの改変を含む。
B.クロスオーバーFab断片を含む例示的なHER2二重特異性抗体
本発明の一実施態様では、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体が提供され、抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合する第一の結合部分及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合する第二の結合部分を含む。本発明の発明者らは、結合部分の1つが、クロスオーバーFab断片である、第二の一価二重特異性抗体フォーマットを生成した。本発明の一態様では、一価の二重特異性抗体が生成され、ここで、IgG分子のFab断片の一つは、クロスオーバーFab断片により置換される。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、WO2009080252、WO2009080253、WO2009080251、WO2009080254、WO2010/136172、WO2010/145792及びWO2013/026831に記載される。天然型トラスツズマブ配列は、安定性及び親和性を向上させるために、可変重鎖及び可変軽鎖の両方のCDRに改変を導入することによって最適化されており、得られた配列は二重特異的分子中の軽鎖の誤対合を回避するためにフレームワークが移植され、二重特異性抗体は糖鎖を操作され、高収率で生産することができるHER2を標的とする非常に強力な二重特異性抗体とほんの低い割合の副生成物が得られる。加えて、各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。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号14の重鎖CDR1;
(b)配列番号15の重鎖CDR2;
(c)配列番号16の重鎖CDR3;
(d)配列番号11の軽鎖CDR1;
(e)配列番号12の軽鎖CDR2;
(f)配列番号13の軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一の抗原結合部位、及び
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号108の重鎖CDR2;
(c)配列番号79の重鎖CDR3;
(d)配列番号107の軽鎖CDR1;
(e)配列番号18の軽鎖CDR2;
(f)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二の抗原結合部位
を含むHER2に特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、二重特異性抗体は、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に特異的な第一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に特異的な第二の抗原結合部位を含む。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号14の重鎖CDR1;
(b)配列番号15の重鎖CDR2;
(c)配列番号16の重鎖CDR3;
(d)配列番号11の軽鎖CDR1;
(e)配列番号12の軽鎖CDR2;
(f)配列番号13の軽鎖CDR3;
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一の抗原結合部位、及び
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖CDR2;
(c)配列番号79の重鎖CDR3;
(d)配列番号104の軽鎖CDR1;
(e)配列番号18の軽鎖CDR2;
(f)配列番号19の軽鎖CDR3;
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二の抗原結合部位
を含むHER2に特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、二重特異性抗体は、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に特異的な第一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に特異的な第二の抗原結合部位を含む。
一実施態様において、本発明は、
(a)配列番号14の重鎖CDR1;
(b)配列番号15の重鎖CDR2;
(c)配列番号16の重鎖CDR3;
(d)配列番号11の軽鎖CDR1;
(e)配列番号12の軽鎖CDR2;
(f)配列番号13の軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一の抗原結合部位、及び
(a)配列番号20の重鎖CDR1;
(b)配列番号29の重鎖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軽鎖CDR1;
(e)配列番号18の軽鎖CDR2;
(f)配列番号19の軽鎖CDR3
を含む、HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二の抗原結合部位
を含むHER2に特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号114のアミノ酸配列を含む第一の重鎖定常領域を含む。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、C末端リジンが除去されている、配列番号114のアミノ酸配列を含む第一の重鎖定常領域を含む。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号115のアミノ酸配列を含む第二の重鎖定常領域を含む。
一実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、C末端リジンが除去されている、配列番号115のアミノ酸配列を含む第二の重鎖定常領域を含む。
別の実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号113のアミノ酸配列を含む第一の軽鎖定常領域を含む。
別の実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、配列番号116のアミノ酸配列を含む第二の軽鎖定常領域を含む。
一実施態様において、配列番号109、110、111及び112を含む二重特異性抗体が提供される。
一実施態様において、上記の実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は
Fcドメイン、
HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一の抗原結合部位を含む1つのFab断片、
HER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二の抗原結合部位を含む1つのFab断片を含み、
ここで、少なくとも一の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。
上記の二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに対して1つの結合部位及びHER2の細胞外ドメインIVに対して1つの結合部位を有する二価であるので、この形式は「1+1」フォーマットと呼ばれる。従って、このセクションで説明される二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに対して一価であり、HER2の細胞外ドメインIVに対して一価である。「1+1」フォーマットを有する二重特異性抗体の例示的構造が図10に示される。可変領域又は定常領域のどちらかの交換に起因して、上記のFab断片はまた「クロス-Fab」断片、又は「xFab断片」又は「クロスオーバーFab断片」とも言う。「1+1」フォーマットのIgG分子はCrossmabフォーマットとも言う(Schaefer et al. Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108:11187-92を参照)。
一実施態様において、上記の実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は
Fcドメイン、
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、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
を含む。
一実施態様において、上記の実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は
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 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、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
を含む。
一実施態様において、上記の実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は
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
Fab断片の重鎖及び軽鎖の可変領域が交換される、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
を含む。
一実施態様において、上記の実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は
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
重鎖及び軽鎖の定常領域が交換される、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
を含む。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する前記二重特異性抗体は、2つのFab断片がN末端に融合されたFcドメインを含み、ここで、少なくとも一の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。一実施態様において、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。一実施形態において、免疫グロブリンのヒンジ領域は、ヒトIgG1ヒンジ領域である。一実施態様において、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。特定の実施態様において、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において、免疫グロブリンは、IgG1サブクラスの免疫グロブリンである。別の実施態様において、免疫グロブリンは、IgG4サブクラスの免疫グロブリンである。更に特定の実施態様において、免疫グロブリンは、ヒト免疫グロブリンである。別の実施態様において、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。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を含み、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。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を含み、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。この抗体フォーマットはCrossMab(VHVL)とも呼ばれる。
一実施態様において、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。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を含み、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。この抗体フォーマットはCrossMab(CH1CL)とも呼ばれる。
一実施態様において、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。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な1つの結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な1つの結合部位を含み、ここで、IgG分子の一方のアーム(Fab断片)の完全なVH-CH1及びCL-CLドメインが交換される。これは、Fab断片の少なくとも一方が軽鎖(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。一実施態様において、他方の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。この抗体フォーマットはCrossMabFabとも呼ばれる。
一実施態様において、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。
一実施態様において、以下のセクションFで概説したように、上記実施形態の何れかに記載の二重特異性抗体は糖鎖を操作される。一実施態様において、以下のセクションDで概説したように、上記実施形態の何れかに記載の二重特異性抗体は、ヘテロ二量体化を促進するFcドメインの改変を含む。
C.ヘテロ二量体化を促進するFcドメインの修飾
本発明の二重特異性HER2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した異なる抗原結合部分を含み、よってFcドメインの2つのサブユニットは典型的には2つの非同一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続く二量体化は、2つのポリペプチドの複数の可能な組合せをもたらす。組換え発現において本発明の二重特異性抗体の収率と純度を向上させるために、本発明の二重特異性抗体のFcドメインにおいて所望のポリペプチドの会合を促進する修飾を導入することは有利であろう。
従って、特定の実施態様において、本発明の二重特異性抗体のFcドメインは、Fcドメインの第一及び第二のサブユニットの会合を促進する修飾を含む。ヒトIgGの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。
特定の実施態様において、前記修飾は、Fcドメインの2つのサブユニットの一つにおけるノブ修飾及びFcドメインの2つのサブユニットの他方におけるホール修飾を含む、いわゆるノブ・イントゥ・ホール(knob into hole)修飾である。
ノブ・イントゥ・ホール技術は、例えば米国特許第5,731,168号;米国特許第7,695,936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、本方法は、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、突起が空洞内に配置することができるように、第一のポリペプチドの界面での突起(「ノブ」)及び第二ポリペプチドの界面における対応する空洞(「穴」)を導入することを含む。突起は、第一のポリペプチドの界面からの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。突起と同一又はより小さい大きさの相補的な空洞が、大きなアミノ酸側鎖を小さいもの(例えばアラニン又はスレオニン)と置換することによって第二ポリペプチドの界面に作成される。
従って、特定の実施形態において、本発明の二重特異性抗体のFcドメインの第一サブユニットのCH3ドメインにおいて、アミノ酸残基は大きな側鎖体積を有するアミノ酸残基で置換され、それにより、第二のサブユニットのCH3ドメイン内の空洞内に配置可能である第一サブユニットのCH3ドメイン内に突起を生成し、及びFcドメインの第二のサブユニットのCH3ドメインにおいて、アミノ酸残基はより小さい側鎖体積を有するアミノ酸残基と置換され、それにより第一のサブユニットのCH3ドメイン内の突起が配置可能である第二のサブユニット内のCH3ドメイン内の空洞を生成する。
突起及び空洞は、ポリペプチドをコードする核酸を改変することにより、例えば部位特異的突然変異誘発により、又はペプチド合成により作製することができる。
具体的な実施態様において、Fcドメインの第一サブユニットのCH3ドメインにおいて、位置366でトレオニン残基がトリプトファン残基と置換され(T366W)、Fcドメインの第二サブユニットのCH3ドメインにおいて、位置407でチロシン残基がバリン残基と置換される(Y407V)。一実施態様において、Fcドメインの第二サブユニットにおいて、更に位置366でトレオニン残基がセリン残基と置換され(T366S)、位置368でロイシン残基がアラニン残基で置換される(L368A)。
更なる実施態様において、Fcドメインの第一サブユニットにおいて、位置354でセリン残基がシステイン残基と置換され(S354C)、Fcドメインの第二サブユニットにおいて、位置349でチロシン残基がシステイン残基と置換される(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、更に二量体を安定化させる(Carter, J Immunol Methods 248, 7-15 (2001))。
代わりの実施態様において、Fcドメインの第一及び第二サブユニットの会合を促進する修飾は、PCT出願公開WO2009/089004に記載されるように、静電的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て、荷電したアミノ酸残基による一又は複数のアミノ酸残基の置換を含む。
一実施態様において、上記実施態様の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、HER2の細胞外ドメインIIに特異的な第一の抗原結合部位を有する免疫グロブリンG(IgG)分子、及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的な第二の抗原結合部位を含み、ここで、第一の重鎖のFc部分は、第一の二量体化モジュールを含み、かつ第二の重鎖のFc部分は、第二の二量体化モジュールを含み、IgG分子の2つの重鎖のヘテロ二量体化を可能としている。
更に好ましい実施態様において、ノブ・イントゥ・ホールの戦略に従い、第一の二量体化モジュールはノブを含み、第二の二量体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)。
D.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に特異的に結合する二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を提供する。本発明の二重特異性抗体をコードするポリヌクレオチドは、二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、2つ以上の)ポリヌクレオチドとして発現され得る。共発現するポリヌクレオチドにより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結合し、機能性二重特異性抗体を形成する。例えば、Fab断片の軽鎖部分は、Fab断片の重鎖部分、抗原結合部分、Fcドメインサブユニット及び任意で別のFab断片(の部分)を含んでなる二重特異性抗体の部分に由来する別々のポリヌクレオチドによりコードされ得る。共発現されると、重鎖ポリペプチドが軽鎖ポリペプチドと会合し、Fab断片を形成する。別の実施例では、2つのFcドメインサブユニットの一方、及び場合によっては一以上のFab断片(の一部)を含む本明細書に提供される二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他方、及び場合によってはFab断片(の一部)を含む本明細書に提供される二重特異性抗体の部分に由来する別々のポリヌクレオチドによりコードされ得る。共発現されると、Fcドメインのサブユニットが会合しFcドメインを形成する。
一実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで、ポリヌクレオチドは、配列番号63、67及び69に示される第一可変重鎖配列をコードする配列を含む。一実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで、ポリヌクレオチドは、配列番号91及び133に示される第二可変重鎖配列をコードする配列を含む。
一実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで、ポリヌクレオチドは、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。
別の実施態様において、本発明は、二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を対象とし、ここで該ポリヌクレオチドは配列番号83、85、91、93、95、97、99、101、63、67、69、53、21及び23に示されるポリペプチド配列をコードする配列を含む。
別の実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで該ポリヌクレオチドは配列番号63、67及び69のアミノ酸配列に少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%,又は99%同一である第一可変重鎖配列をコードする配列を含む。
別の実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで該ポリヌクレオチドは配列番号91及び133のアミノ酸配列に少なくとも約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%,又は99%同一である第二可変重鎖配列をコードする配列を含む。
別の実施態様において、本発明は、本発明の二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を対象とし、ここで該ポリヌクレオチドは配列番号53のアミノ酸配列に少なくとも約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。
ある実施態様において、ポリヌクレオチド又は核酸はDNAである。一実施態様において、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、一本鎖又は二本鎖であってもよい。
本発明の更なる目的には、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。加えて、抗体が生成されるように宿主細胞を培養することを含む抗体を生成する方法が提供される。
E.Fc受容体結合及び/又はエフェクター機能を低下させるFcドメインの修飾
一態様において、上記実施形態の何れかに記載のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、Fc部分が修飾されている免疫グロブリンG(IgG)分子を含む。修飾されたFc部分は、野生型Fc部分と比較してFcγ受容体に対する低下した結合親和性を有する。
本発明の二重特異性抗体の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ポリペプチド鎖の対からなる。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、その各サブユニットは、CH及びCH 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、互いに安定な会合が可能である。
本発明による一実施態様において、本発明の二重特異性抗体のFcドメインは、IgGのFcドメインである。特定の実施態様において、FcドメインはIgGのFcドメインである。別の実施態様において、FcドメインはIgGのFcドメインである。より具体的な実施態様において、Fcドメインは位置S228(Kabat番号付け)でのアミノ酸置換、特にアミノ酸置換S228Pを含むIgGのFcドメインである。より特定の実施態様において、Fcドメインは、アミノ酸置換L235E及びS228P及びP329Gを含む、IgGのFcドメインである。このアミノ酸置換は、IgG抗体のインビトロでのFabの腕交換を減少させる(Stubenrauch et al., Drug Metabolism and Disposition 38, 84-91 (2010)を参照)。更なる特定の実施態様において、Fcドメインはヒトである。
Fcドメインは、その標的組織における良好な蓄積及び好ましい組織-血液分配比率に寄与する長い血清半減期を含む好ましい薬物動態学的特性を本発明の二重特異性抗体に付与する。しかし、同時期に、好適な抗原保有細胞に対するよりもむしろFc受容体を発現する細胞に対する本発明の二重特異性抗体の望ましくない標的化を導く。従って、特定の実施態様において、本発明の二重特異性抗体のFcドメインは、天然型IgGのFcドメインと比べた場合、Fc受容体への結合親和性の低下及び/又はエフェクター機能の低下を示す。そのような一実施態様において、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)は、天然型IgGのFcドメイン(又は天然型IgGのFcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)と比較して、Fc受容体への結合親和性が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%未満を示し、及び/又は天然型IgGのFcドメイン(又は天然型IgGのFcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)と比較して、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%未満のエフェクター機能を示す。一実施態様において、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)はFc受容体に実質的に結合しない及び/又はエフェクター機能を誘導しない。特定の実施態様において、Fc受容体は活性化Fcγ受容体である。一実施態様において、Fc受容体はヒトFc受容体である。一実施態様において、Fc受容体は活性化Fc受容体である。特定の実施態様において、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、最も特異的にはヒトFcγRIIIaである。一実施態様において、Fc受容体は抑制性Fc受容体である。特定の実施態様において、Fc受容体は、抑制性ヒトFcγ受容体、より具体的にはヒトFcgRIIBである。一実施態様において、エフェクター機能は、CDC、ADCC、ADCP、及びサイトカイン分泌の一又は複数である。特定の実施態様において、エフェクター機能とはADCCである。一実施態様において、Fcドメインは、天然型IgGのFcドメインと比較した場合、新生児のFc受容体(FcRn)に対して実質的に類似の結合親和性を示す。FcRnに対する実質的に類似の結合親和性は、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)が、天然型IgG1のFcドメイン(又は天然型IgG1のFcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)の、FcRnに対しての約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%を超える結合親和性を示すときに達成される。
ある実施形態では、Fcドメインは、非操作型Fcドメインと比較して、Fc受容体に対する結合親和性を低下させ及び/又はエフェクター機能を低下させるように操作される。特定の実施態様において、本発明の二重特異的抗体の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下させる一以上のアミノ酸変異を含む。典型的には、同一の一以上のアミノ酸置換がFcドメインの2つのサブユニットの各々に存在する。一実施態様において、アミノ酸変異は、Fc受容体に対するFcドメインの結合親和性を減少させる。一実施態様において、アミノ酸置換は、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倍、少なくとも5倍、又は少なくとも10倍減少させる。Fc受容体に対するFcドメインの結合親和性を減少させる複数のアミノ酸変異が存在する実施態様において、これらのアミノ酸変異は、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10倍、少なくとも20倍、又は更に少なくとも50倍減少させ得る。一実施態様において、操作されたFcドメインを含む本発明の二重特異的抗体は、非操作型Fcドメインを含んでなる本発明の二重特異的抗体と比較した場合、Fc受容体に対する結合親和性の20%未満、具体的には10%未満、より具体的には5%未満を示す。特定の実施態様において、Fc受容体は活性化Fcγ受容体である。幾つかの実施態様において、Fc受容体はヒトFc受容体である。一実施態様において、Fc受容体は抑制性Fc受容体である。特定の実施態様において、Fc受容体は、抑制性ヒトFcγ受容体、より具体的にはヒトFcgRIIBである。幾つかの実施態様において、Fc受容体は活性化Fc受容体である。特定の実施態様において、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、最も特異的にはヒトFcγRIIIaである。好ましくは、これらの受容体の各々に対する結合が減少する。幾つかの実施態様において、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また減少する。一実施態様において、新生児Fc受容体(FcRn)への結合親和性は低下しない。FcRnへの実質的に類似な結合、即ち、前記受容体への免疫グロブリンの結合親和性の保存は、Fcドメイン(又は前記Fcドメインを含んでなる本発明の二重特異的抗体)が、FcRnに対し、非操作型形態のFcドメイン(又は前記非操作型形態のFcドメインを含んでなる本発明の二重特異的抗体)の約70%より大きな結合親和性を呈する場合に達成される。Fcドメイン又は前記Fcドメインを含む本発明の二重特異的抗体は、約80%を越える、又は更に約90%を越えるそのような活性を示す場合がある。ある実施態様において、本発明の二重特異的抗体のFcドメインは、非操作型Fcドメインと比較して低下したエフェクター機能を有するように操作される。エフェクター機能の減少は、限定されないが、以下の一つ又は複数を含み得る:抗体依存性細胞傷害(ADCC)の減少、抗体依存性細胞貪食(ADCP)の減少、サイトカイン分泌の減少、抗原提示細胞による免疫複合体媒介性の抗原取り込みの減少、NK細胞への結合の減少、マクロファージへの結合の減少、単球への結合の減少、多形核細胞への結合の減少、直接的シグナル伝達誘導性アポトーシスの減少、樹状細胞成熟の減少、又はT細胞プライミングの減少。一実施態様において、エフェクター機能の減少は、CDCの減少、ADCCの減少、ADCPの減少、及びサイトカイン分泌の減少の一又は複数である。特定の実施態様において、エフェクター機能の低下とはADCCの低下である。一実施態様において、ADCCの減少は、非操作型Fcドメイン(又は非操作型Fcドメインを含む本発明の二重特異的抗体)により誘導されるADCCの20%未満である。
一実施態様において、Fc受容体に対するFcドメインの結合親和性及び/又はエフェクター機能を低下させるアミノ酸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の位置でアミノ酸置換を含む。より特定の実施態様では、Fcドメインは、L234、L235及びP329の位置でアミノ酸置換を含む。幾つかの実施態様において、Fcドメインは、アミノ酸置換のL234A及びL235Aを含む。そのような一実施態様において、FcドメインはIgGのFcドメインであり、特にヒトIgGのFcドメインである。一実施態様において、Fcドメインは位置P329でのアミノ酸置換を含む。より特異的な実施態様では、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、位置P329でのアミノ酸置換、及びE233、L234、L235、N297及びP331から選択される位置に更なるアミノ酸置換を含む。より特異的な実施態様では、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、位置P329、L234及びL235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変異L234A、L235A及びP329G(「P329G LALA」)を含む。そのような一実施態様において、FcドメインはIgGのFcドメインであり、特にヒトIgGのFcドメインである。PCT特許出願番号PCT/EP2012/055393に記載され、その全体が参照により本明細書に援用されるように、アミノ酸置換の「P329G LALA」の組み合わせは、IgGのFcドメインのFcγ受容体結合をほとんど完全に消滅させる。PCT/EP2012/055393はまた、このような変異体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ための方法を記載する。
IgG抗体は、IgG抗体と比較して、Fc受容体への結合親和性の低下及びエフェクター機能の減少を呈示する。従って、幾つかの実施態様において、本発明の二重特異的抗体のFcドメインは、IgGのFcドメイン、特にヒトIgG Fcドメインである。一実施態様において、IgG Fcドメインは、位置S228でアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換S228Pを含む。Fc受容体に対する結合親和性及び/又はそのエフェクター機能を更に低下させるために、一実施態様において、IgG Fcドメインは、位置L235でアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換L235Eを含む。別の実施態様において、IgG Fcドメインは、位置P239でアミノ酸置換、具体的にはアミノ酸置換P329Gを含む。特定の実施態様において、IgG Fcドメインは、位置S228、L235及びP329でアミノ酸置換、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のFcドメイン変異体とそのFcγ受容体結合特性はPCT特許出願番号PCT/EP2012/055393に記載され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
特定の実施態様において、天然型IgG Fcドメインと比較して、Fc受容体への結合親和性の低下及び/又はエフェクター機能の減少を示すFcドメインは、アミノ酸置換L234A、L235A及び必要に応じてP329Gを含むヒトIgG Fcドメイン、又はアミノ酸置換S228P、L235E及び必要に応じてP329Gを含むヒトIgG Fcドメインである。
ある実施態様において、FcドメインのN-グリコシル化は除かれている。そのような一つの実施態様において、Fcドメインは位置N297でのアミノ酸変異、とりわけアラニンでアスパラギンを置換するアミノ酸置換(N297A)又はアスパラギン酸でアスパラギンを置換するアミノ酸置換(N297D)を含む。
本明細書中及びPCT特許出願番号PCT/EP2012/055393に記述された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の減少を伴うFcドメインはまた、一以上のFcドメイン残基238、265、269、270、297、327及び329の置換を持つものを含む(米国特許第6737056号)。そのような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の二以上での置換を有するFc変異体を含む(米国特許第7332581号)。
変異体Fcドメインは、当技術分野で知られている遺伝子的又は化学的方法を用いて、アミノ酸の欠失、置換、挿入又は修飾によって調製することができる。遺伝的方法は、コードするDNA配列、PCR、遺伝子合成等の部位特異的変異誘発を含むことができる。正確なヌクレオチド変化は、例えば配列決定によって検証することができる。
Fc受容体への結合は、例えば、BIAcore装置(GEヘルスケア)など標準的な計測機器を使用してELISAによって又は表面プラズモン共鳴(SPR)によって容易に決定することができ、そのようなFc受容体は、組換え発現によって得ることができる。適切なこのような結合アッセイが本明細書に記載されている。代わりに、Fcドメイン又はFc受容体に対するFcドメインを含む細胞活性化二重特異性抗原結合分子の結合親和性は、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細胞などを使用して評価することができる。
Fcドメイン又はFcドメインを含む本発明の二重特異性抗体のエフェクター機能は、当技術分野で公知の方法によって測定することができる。ADCCを測定するのに適したアッセイが本明細書に記載されている。対象とする分子のADCC活性を評価するためのインビトロアッセイの他の例は、米国特許第5,500,362号:Hellstrom et al. Proc Natl Acad Sci USA 83, 7059-7063 (1986)及びHellstrom et al., Proc Natl Acad Sci USA 82, 1499-1502 (1985);米国特許第5,821,337号;Bruggemann et al., J Exp Med 166, 1351-1361 (1987)に記述されている。あるいは、非放射性アッセイ法を用いることができる(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CytoTox96(登録商標)非放射性細胞傷害性アッセイ(Promega,Madison,WI)を参照)。このようなアッセイに有用なエフェクター細胞には、末梢血単核細胞(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。
幾つかの実施態様において、補体成分に対する、具体的にはC1qに対するFcドメインの結合が低下する。従って、Fcドメインがエフェクター機能が減少するように操作される幾つかの実施態様において、前記低下たエフェクター機能は減少したCDCを含む。本発明の二重特異性抗体がC1qに結合することができそれ故にCDC活性を有するかを決定するために、C1q結合アッセイを実施することができる。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)。
次のセクションでは、Fc受容体結合及び/又はエフェクター機能を減少させるFcドメインの改変を含む本発明の二重特異性抗体の好ましい実施態様を説明する。
F.抗体変異体
ある実施態様において、上述されるものに加えて、本明細書で提供される二重特異性抗体のアミノ酸配列変異体が意図される。例えば、二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得る。二重特異性抗体のアミノ酸配列変異体は、二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。このような改変は、例えば、抗体のアミノ酸配列内における、残基の欠失、及び/又は挿入及び/又は置換を含む。最終コンストラクトが所望の特性、例えば、抗原結合を有してい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が、最終コンストラクトに到達させるために作成され得る。
1.置換、挿入、及び欠失変異体
ある実施態様において、一以上のアミノ酸置換を有する抗体変異体が提供される。置換型変異誘発の対象となる部位は、HVR及びFRを含む。保存的置換は、表Bの「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の「例示的置換」の見出しの下に与えられ、アミノ酸側鎖のクラスを参照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、免疫原性の減少、又はADCC又はCDCの改善についてスクリーニングされる。
Figure 0007077263000002
アミノ酸は共通の側鎖特性に基づいてグループに分けることができる:
(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と交換することを必要とする。
置換された変異体の一つのタイプは、親抗体(例えば、ヒト化又はヒト抗体など)の一以上の超可変領域残基の置換を含む。一般的には、更なる研究のために選択され得られた変異体は、親抗体と比較して、特定の生物学的特性の改変(例えば、改善)(例えば、親和性の増加、免疫原性の低下)を有し、及び/又は親抗体の特定の生物学的特性を実質的に保持しているであろう。典型的な置換型変異体は、親和性成熟抗体であり、例えば、本明細書に記載される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生成され得る。簡潔に言えば、一以上のHVR残基が変異し、変異体抗体は、ファージ上に表示され、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。
改変(例えば、置換)を、例えば抗体の親和性を向上させるために、HVRで行うことができる。このような変更は、HVRの「ホットスポット」、即ち、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。二次ライブラリを構築しそこから再選択する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において、多様性が、種々の方法(例えば、変異性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。次に、二次ライブラリーが作製される。次に、前記ライブラリーはスクリーニングされて、所望の親和性を有る任意の抗体変異体を同定する。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)がランダム化されたHVR指向のアプローチを伴う。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、又はモデリングを用いて、特異的に同定され得る。CDR-H3及びCDR-L3がしばしば標的にされる。
ある実施態様において、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において、一以上のHVR内で生じる可能性がある。例えば、実質的に結合親和性を低下させない保存的改変(例えば本明細書で与えられる保存的置換)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。上記に与えられた変異体VH又はVL配列の所定の実施態様において、各HVRは不変であるか、又はわずか1個、2個又は3個のアミノ酸置換が含まれているかの何れかである。
突然変異誘発のために標的とすることができる抗体の残基又は領域を同定するための有用な方法は、Cunningham and Wells (1989) Science, 244:1081-1085により説明されるように、「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。更なる置換が該アミノ酸位に導入されて、最初の置換に対する機能的感受性を実証してもよい。代わりに、又は更に、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。変異体はそれらが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又はそれよりも多い残基を含有するポリペプチドまでの長さに及ぶアミノ-及び/又はカルボキシル末端融合物、なら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。末端挿入の例には、N末端メチオニル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
ある実施態様において、本明細書で提供される二重特異性抗体は、抗体がグリコシル化される程度が増加又は減少す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削除は、1つ又は複数のグリコシル化部位が作り出される又は取り除かれるようにアミノ酸配列を変化させることにより都合よく実現しうる。
抗体がFc領域を含む場合、それに結合する糖は改変され得る。哺乳動物細胞により産生された未処置の抗体は典型的には、一般的にはFc領域のCH2ドメインのAsn297へのN連結により結合している分岐した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、様々な糖、例えば、二分岐オリゴ糖構造の「幹」のGlcNAcに結合した、マンノース、N-アセチルグルコサミン(GlcNAc)、ガラクトース、シアル酸、並びにフコースを含み得る。幾つかの実施態様では、本発明の二重特異性抗体におけるオリゴ糖の改変は、ある種の改善された特性を有する抗体変更体を生み出すためになされうる。
一実施態様では、Fc領域に結合している(直接的に又は間接的に)フコースを欠く糖構造を有する二重特異性抗体変異体が提供される。例えば、そのような抗体中のフコースの量は、1%~80%、1%~65%、5%~65%又は20%~40%まででもよい。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質量分析により測定された場合、Asn297に結合している全てのグリコ構造体(例えば、複合体、ハイブリッド及び高マンノース構造体)の合計と比べたAsn297での糖鎖内のフコースの平均量を計算することにより決定される。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が;しかしながら、Asn297もまた位置297の上流又は下流のおよそ±3アミノ酸に、即ち抗体の軽微な配列変異に起因して、位置294と300の間に配置され得る。そのようなフコシル化変異体は改善されたADCC機能を有することがある。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。「非フコシル化」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、国際公開第2001/29246号、米国特許出願公開第2003/0115614号、米国特許出願公開第2002/0164328号、米国特許出願公開第2004/0093621号、米国特許出願公開第2004/0132140号、米国特許出願公開第2004/0110704号、米国特許出願公開第2004/0110282号、米国特許出願公開第2004/0109865号、国際公開第2003/085119号、国際公開第2003/084570号、国際公開第2005/035586号、国際公開第2005/035778号、国際公開第2005/053742号、国際公開第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。非フコシル化抗体を産生する能力を有する細胞株の例としては、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);米国特許出願公開第2003/0157108号(A1)、Presta,L;及び国際公開第2004/056312号(A1)、Adamsら、特に実施例11)、及びノックアウト細胞株、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。
二重特異性抗体変異体は、例えば、二重特異性抗体の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二分オリゴ糖を更に備えている。そのような二重特異性抗体変異体は減少したフコシル化及び/又は改善されたADCC機能を有しうる。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領域に結合しているオリゴ糖中に少なくとも1つのガラクトース残基を有する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機能を有しうる。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
ある実施態様において、二重特異性抗体の1つ以上の残基がシステイン残基で置換されている、システイン操作二重特異性抗体、例えば、「thioMAbs」を作成することが望まれ得る。特定の実施態様において、置換された残基は、二重特異性抗体のアクセス可能な部位で存在する。それらの残基をシステインで置換することにより、反応性チオール基はそれにより抗体の接触可能部位に置かれ、この基を使用して抗体を、薬物部分又はリンカー薬物部分などの他の部分にコンジュゲートさせて、イムノコンジュゲートを作り出しうる。ある実施態様において、一以上の以下の残基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号に記載のように生成され得る。
G.組換え法及び組成物
本発明の二重特異性抗体は、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)又は組換え生成によって得ることができる。組換え生成のために、例えば上述したように、二重特異性抗体(又は断片)をコードする一又は複数のポリヌクレオチドが単離され、宿主細胞内での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される。このようなポリヌクレオチドは、一般的な手順を使用して容易に単離され配列決定されうる。一実施態様において、本発明の一以上のポリヌクレオチドを含むベクタ-、好ましくは発現ベクターが提供される。当業者によく知られている方法は、適切な転写/翻訳制御シグナルとともに、二重特異性抗体(断片)のコード配列を含む発現ベクターを構築するために使用することができる。これらの方法は、インビトロでの組換えDNA技術、合成技術及びインビボでの組換え/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でもよく、核酸断片であっても良い発現ベクターは、二重特異性抗体(断片)をコードするポリヌクレオチド(即ちコーディング領域)がプロモーター及び/又は他の転写又は翻訳調節要素と作動可能に結合してクローン化される発現カセットを含む。本発明で使用される場合、「コーディング領域」は、アミノ酸に翻訳されるコドンから成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得るが、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。二以上のコード領域が、単一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、翻訳後又は翻訳と同時に最終タンパク質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、本発明の二重特異性抗体(断片)、又は変異体又はその誘導体をコードするポリヌクレオチドに融合され又は融合されない異種性コーディング領域をコードしうる。異種性コーディング領域は、限定するものではないが、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性機能ドメインを含む。作動可能に結合とは、例えばポリペプチドなど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遺伝子産物の発現を配置するように、一以上の制御配列と結合するときである。(ポリペプチドコーディング領域及びそれに結合するプロモーターのような)二つの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、及び二つの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。プロモーターに加えて、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的に結合することができる。好適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。種々な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と連結した最初期プロモーター)、サルウイルス40(例えば初期プロモーター)、及び(例えばラウス肉腫ウイルスなど)レトロウイルスを含む。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調節することができる他の配列に由来するものを含む。更なる好適な転写調節領域は、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、様々な転写制御エレメントが当業者に知られている。これらには、限定するものではないが、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)を含む。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)の末端逆位配列(ITR)など染色体組み込み要素など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ディング領域は、本発明のポリヌクレオチドにコードされるポリペプチドの分泌を指示する、分泌又はシグナルペプチドをコードする更なるコーディング領域を伴い得る。例えば、二重特異性抗体の分泌が望まれる場合、シグナル配列をコードするDNAが本発明の二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うる。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、これは一旦粗面小胞体を横切って成長するタンパク質鎖の排出が開始す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は、一般に、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。ある実施態様において、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。
後の精製を容易にし(例えば、ヒスチジンタグ)又は二重特異性抗体の標識化における補助のために使用されう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二重特異性抗体(断片)の中又は末端に含まれうる。
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んでなる宿主細胞が提供される。更なる実施態様では、本発明の一又は複数のベクターを含んでなる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関連して本明細書に記載される特徴の何れかを単独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において、宿主細胞は、本発明の二重特異性抗体(の一部)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、本発明の二重特異性抗体又はその断片を生成するよう操作できる何れかの種類の細胞システムを指す。二重特異性抗体の複製及び発現の補助に好適な宿主細胞は当分野でよく知られている。このような細胞は、適切である場合、特定の発現ベクターを用いて形質移入又は形質導入されてよく、多量のベクター含有細胞は、例えば臨床用途に、十分な量の二重特異性抗体を得るために、大規模発酵槽に播種して増殖させることができる。好適な宿主細胞は、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ない場合には、ポリペプチドは細菌で産生することができる。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、グリコシル化経路が、「ヒト化」されている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、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生成をもたらす。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、これらは特にSpodoptera frugiperda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。植物細胞培養もまた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産生に関するPLANTIBODIESTM技術を記載)を参照。脊椎動物細胞もまた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した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の他の例は、SV40により形質転換したサル腎臓CV1系(COS-7);ヒト胎児腎臓(HEK)系(例えば、Graham et al., J Gen Virol 36, 59 (1977))に記載されているような293又は293T細胞、ベビーハムスター腎臓細胞(BHK)、マウスセルトリ細胞(例えば、Mather, Biol Reprod 23, 243-251 (1980)に記載されているようなTM4細胞)、サル腎臓細胞(CV1)、アフリカミドリザル腎臓細胞(VERO-76)、ヒト子宮頸癌細胞(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)、ヒト肝臓細胞(Hep G2)、マウス乳房腫瘍細胞(MMT 060562)、TRI細胞(例えば、Mather et al., Annals N.Y. Acad Sci 383, 44-68 (1982)に記載)、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株の概説については、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、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、また、トランスジェニック生物、トランスジェニック植物又は培養植物又は動物組織に含まれる細胞を含む。一実施態様において、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。これらのシステム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どちら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している抗体であるように、抗体鎖の他方を発現するように操作されうる。
一実施態様において、本発明による二重特異性抗体を生産する方法が提供され、その方法は、本明細書に与えられるように、二重特異性抗体の発現に適した条件下で、二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培養すること、及び宿主細胞(又は宿主細胞培養培地)から二重特異性抗体を回収することを含む。
二重特異性抗体の構成要素は、遺伝的に互いに融合されている。二重特異性抗体は、その成分が、お互いに直接的に又はリンカー配列を介して互いに間接的に融合されるように設計することができる。リンカーの組成物と長さは、当該技術分野において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され得る。二重特異性抗体の別々の構成要素間のリンカー配列の例は、本明細書に与えられる配列中に見いだされる。また、更なる配列が、所望であれば、融合体の個々の成分を分離するための切断部位、例えばエンドペプチダーゼ認識配列を組み込むために含まれていてもよい。
ある実施態様では、二重特異性抗体のFab断片を形成する部分は、抗原決定基に結合できる抗体可変領域を少なくとも含む。可変領域が、天然に又は非天然に生じる抗体及びその断片の一部を形成し、及びそれに由来しうる。ポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体を産生する方法は当分野で周知である(例えば、Harlow and Lane, "Antibodies, a laboratory manual", Cold Spring Harbor Laboratory, 1988を参照)。非天然に生じる抗体は、固相-ペプチド合成を使用して構築されるか、組換え的に生産されるか(例えば米国特許第4,186,567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んでなる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5,969,108号を参照)によって得られうる。
何れかの動物種の抗体、抗体断片、抗原結合ドメイン又は可変領域が、本発明の二重特異性抗体で用いることができる。本発明において有用な非限定的抗体、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うる。二重特異性抗体がヒトでの使用を意図する場合、抗体の定常領域はヒトに由来するキメラ形態の抗体が使用され得る。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することができる(例えばWinterの米国特許第5,565,332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、限定されなが、(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の機能を維持するために重要であるもの)の保持を伴うか又は伴わない、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)のみを移植ヒトフレームワーク領域及び定常領域上に移植する、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部分(section)で「覆い隠す」ことを含む。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、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5,5,821,337号、第7,527,791号、第6,982,321号、及び第7,087,409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)グラフティングを記述);Padlan, Mol. Immunol. 28:489-498 (1991)(「リサーフェシング」を記述);Dall'Acqua et al., Methods 36:43-60 (2005) (「FRシャッフリング」を記述);及びOsbourn et al., Methods 36:61-68 (2005) 及びKlimka et al., Br. J. Cancer, 83:252-260 (2000) (FRシャッフリングへの「誘導選択」アプローチを記述)に記載されている。ヒト抗体及びヒト可変領域は、当技術分野で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、それに由来することができる(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、抗原投与に応答して、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産生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り調製することができる(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され得る(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、一本鎖Fv(scFv)断片として又はFab断片としての何れかで抗体断片を提示する。
ある実施態様において、本発明で有用なFab断片は、例えば、その全内容が出典明示によりここに援用される、米国特許第2004/0132066号に開示されている方法に従い、高められた結合親和性を有するように操作されている。特定の抗原決定基に結合する本発明において有用な二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(BIAcoreT100システムで解析される)(Liljeblad, et al., Glyco J 17, 323-329 (2000)))及び伝統的な結合アッセイ(Heeley, Endocr Res 28, 217-229 (2002))の何れかによって測定することができる。競合アッセイは、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ために使用されうる。ある実施態様では、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(例えば線状又はコンホメーションエピトープ)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詳細な典型的な方法が、Morris(1996)“Epitope Mapping Protocols," in Methods in Molecular Biology vol. 66 (Humana Press, Totowa, NJ)に提供されている。典型的な競合アッセイにおいて、固定化抗原は、抗原に結合する第一の標識された抗体、及び抗原へ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ている未標識の第二の抗体を含む溶液中でインキュベートされる。第二抗体はハイブリドーマ上清中に存在してもよい。対照として、固定化抗原が、第二の未標識の抗体でなく、第一の標識された抗体を含む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、過剰の未結合の抗体が除去され、固定化された抗原に結合した標識の量が測定される。もし、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、第二抗体が、抗原への結合において、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二重特異性抗体は、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等によって精製されうる。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、親水性等の要因に依存し、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、二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うる。例えば、本発明の二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うる。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が、実施例に本質的に記載されるように二重特異性抗体を単離するために使用されうる。二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等を含む様々なよく知られた分析方法の何れかによって決定されうる。
H.アッセイ
本明細書で提供されるHER2に特異的に結合する二重特異性抗体は、当技術分野で公知の様々なアッセイによって、同定され、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、又は特徴づけることができる。
1.親和性アッセイ
HER2に特異的に結合する二重特異性抗体の親和性は、実施例に記載の方法に従って、表面プラズモン共鳴(SPR)によって、BIAcore装置(GEヘルスケア)のような標準的な器具類を使用して決定することができ、そしてそのような受容体又は標的タンパク質は、組換え発現によって得ることができる。代替的に、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体の結合を、特定の受容体又は標的抗原を発現する細胞株を用いて、例えば、フローサイトメトリー(FACS)により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実例であり、例示的な実施態様は、以下及び下記実施例に記載されている。
一実施態様によれば、Kは25℃でBIACORE(登録商標)T100装置(GEヘルスケア)を使用して表面プラズモン共鳴によって測定される。
Fc部分とFc受容体との相互作用を分析するために、Hisタグ付組換えFc受容体が、CM5チップ上に固定化された抗ペンタHis抗体(Qiagen社)によって捕捉され、二重特異性コンストラクトは分析物として使用される。簡潔には、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ヘルスケア)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-ヒドロキシスクシニミド(NHS)で活性化する。Penta His抗体を10mMの酢酸ナトリウム、pH5.0で40μg/mlに希釈し、結合したタンパク質の応答単位(RU)がおよそ6500になるように5μl/分の流速で注入した。リガンドの注入後、反応しない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受容体は60秒間4又は10nMで捕捉される。動力学測定のために、二重特異性コンストラクトの4倍段階希釈(500nMから4000nM)が、HBS-EP(GE Healthcare、10mMのHEPES、150mMのNaCl、3mMのEDTA、0.05%界面活性剤P20、pH7.4)中で25℃で約30μl/分の流量で120秒間注入される。
標的抗原に対する親和性を決定するため、二重特異性コンストラクトは、抗ペンタ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に固定化されている抗ヒトFab特異的抗体(GEヘルスケア)に捕捉される。結合したタンパク質の最終的な量は約12000RUである。二重特異性コンストラクトは300nMで90秒間で捕捉される。標的抗原は、30μlの/分の流速で250~1000nMの濃度範囲で180秒間フローセルを通過する。解離は180秒間モニターされる。
バルクの屈折率の差は、参照フローセル上で得られた応答を差し引くことにより補正される。定常状態応答を用いて、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って解離定数KDを導出した。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単純一対一ラングミュア結合モデル(simple one-to-one Langmuir binding model)(BIACORE(登録商標)エバリュエーションソフトウェアバージョン1.1.1)を用いて、会合速度(kon)と解離速度(koff)を算出する。平衡解離定数(K)は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。
2.結合アッセイ及びその他のアッセイ
一態様において、本発明の二重特異性抗体は、例えばELISA、ウエスタンブロット法など公知の方法により、その抗原結合活性について試験される。
別の態様において、競合アッセイを、HER2への結合について、特異的抗HER2と競合する抗体を同定するために用いることができる。ある実施態様において、このような競合する抗体は、特異的抗HER2抗体により結合される同一のエピトープ(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詳細な典型的な方法が、Morris (1996) “Epitope Mapping Protocols," in Methods in Molecular Biology vol. 66 (Humana Press, Totowa, NJ)に提供されている。更なる方法が実施例のセクションに記載される。
3.活性のアッセイ
一態様において、アッセイは、生物学的活性を有するそのHER2に結合する二重特異性抗体を同定するために提供される。生物学的活性は、例えば、DNAの断片化、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/又はインビトロでこのような生物学的活性を有する抗体もまた提供される。一実施態様において、前記活性は、補体依存性細胞傷害(CDC)の誘導である。一実施態様において、前記二重特異性抗体は、ペルツズマブ及びトラスツズマブ単独よりも高度にCDCを誘導する。一実施態様において、前記二重特異性抗体は、ペルツズマブ及びトラスツズマブ単独よりも少なくとも約10倍高度に、少なくとも約20倍高度に、少なくとも約30倍高度にCDCを誘導する。別の実施態様において、前記二重特異性抗体は、CDCを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度に誘導する。別の実施態様において、前記二重特異性抗体は、CDCを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%から70%、又は少なくとも40%から60%高度に誘導する。補体依存性細胞傷害(CDC)アッセイを、非加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)。標的細胞の死滅は、アラマーブルーなどの幾つかの細胞の生存試薬によって評価することができる(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) 及びここに開示される実施例)又はカルセインAM放出。幾つかの実施態様において、前記程度のCDCの誘導は、LDH放出アッセイ又は細胞性抗原に結合した本発明の抗体への補体タンパク質C1qの結合を測定する補体アッセイにより決定される。二重特異性抗体のCDC誘導はその後、ペルツズマブ又はトラスツズマブの何れか単独、又はペルツズマブ及びトラスツズマブの組み合わせのCDCの誘導と比較され、ここでCDC誘導についての全ての値は同じ細胞株と同じ各抗体濃度を用いた同じアッセイでアッセイされる。マイクロタイタープレートで実行した場合、二重特異性抗体及び対照(ペルツズマブ又はトラスツズマブ単独、又はペルツズマブ及びトラスツズマブとの組み合わせの何れか)のCDCを誘導する能力は、好ましくは、同じアッセイを使用して、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に開示される。一実施態様において、CDCの前記誘導は、がん細胞において、例えば乳がん細胞において測定される。
ある実施態様において、本発明の二重特異性抗体は、そのような生物学的活性について試験される。細胞溶解(例えばLDH放出の測定による)又はアポトーシス(例えば、TUNELアッセイを使用して)を検出するためのアッセイは、当該分野で周知である。ADCC又はCDCを測定するアッセイはまた、全内容が参照により本明細書に援用されるWO2004/065540(その中の実施例1を参照)に記載される。
I.薬学的製剤
本明細書に記載のHER2に特異的に結合する二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かかる二重特異性抗体と任意の薬学的に許容可能な一以上の担体(Remington's Pharmaceutical Sciences 16th edition, Osol, A. Ed.: Williams and Wilkins PA, USA(1980))とを、凍結乾燥製剤又は水性溶液の形態で混合することによって調製される。薬学的に許容される担体は、使用される投薬量及び濃度でレシピエントに毒性でなく、そしてこれには、限定しないが、リン酸塩、クエン酸塩及び他の有機酸のような緩衝液;アスコルビン酸及びメチオニンを含む抗酸化剤;防腐剤(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;マンノサッカライド、ジサッカライド、及びグルコース、マンノース又はデキストリンを含む他の炭水化物;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。本明細書における典型的な薬学的に許容される担体は、水溶性の中性アクティブヒアルロニダーゼ糖タンパク質(sHASEGP)などの介在性薬物分散剤、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。特定の例示的sHASEGP及び使用方法は、rHuPH20を含めて、米国特許公開第2005/0260186号及び第2006/0104968号に記載されている。一態様において、sHASEGPは、コンドロイチナーゼなどの一以上の付加的なグルコサミノグリカナーゼと組み合わされる。
典型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。水性の抗体製剤は、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が含まれ、後者の製剤はヒスチジン-酢酸緩衝液を含む。
本明細書の製剤はまた、治療を受けている特定の徴候のために必要な一以上の活性成分、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が含まれる場合がある。このような活性成分は、意図した目的のために有効な量で組み合わされ適切に存在する。
活性成分は、コロイド薬物送達系(例えば、リポソーム、アルブミンミクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子、及びナノカプセル)又はマクロエマルジョンにおいて、例えば、コアセルベーション技術により、又は界面重合により調製されるマイクロカプセル、例えば、それぞれ、ヒドロキシメチルセルロース又はゼラチン-マイクロカプセル、及びポリ-(メタクリル酸メチル)マイクロカプセル内に封入され得る。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。
持続性放出調製物を調製することができる。徐放性調製物の好適な例には、抗体を含有する固体疎水性ポリマーの半透過性マトリックスが含まれ、このマトリックスは成形品、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、滅菌濾過膜を通して濾過することにより達成することができる。
J.治療方法及び組成物
本明細書で提供される任意の二重特異性抗体の何れかを治療方法に使用することができる。
一態様では、医薬として使用するためのHER2に特異的に結合する二重特異性抗体が提供される。更なる態様では、がんを治療することにおける使用のためのHER2に特異的に結合する二重特異性抗体が提供される。ある実施態様において、治療の方法における使用のためのHER2に特異的に結合する二重特異性抗体が提供される。ある実施態様において、本発明は、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体の有効量を個体に投与することを含む、癌に罹患した個体を治療する方法における使用のためのHER2に特異的に結合する二重特異性抗体を提供する。一つのそのような実施態様において、本方法は、例えば後述するように、少なくとも一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、好ましくはヒトである。
更なる態様にて、本発明は、医薬の製造又は調製におけるHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の使用を提供する。一実施態様において、医薬はがんの治療のためのものである。更なる実施態様において、医薬は、がんを有する個体に、医薬の有効量を投与することを含む、がんを治療する方法で使用するためのものである。一つのそのような実施態様において、本方法は、例えば後述するように、少なくとも一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。
更なる態様にて、本発明は、がんを治療する方法を提供する。一実施態様において、本方法はがんに罹患した個体に、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体の有効量を投与することを含む。一つのそのような実施態様において、本方法は、後述するように、少なくとも一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、上の治療方法の何れかにおいて使用するための、本明細書に提供されるHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の何れかを含む薬学的製剤を提供する。一実施態様において、薬学的製剤は、本明細書に提供されるHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の何れかと薬学的に許容可能な担体とを含む。別の実施態様において、薬学的製剤は、本明細書に提供されるHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の何れかと、例えば、下に記載されるような、少なくとも一の付加的治療剤とを含む。
本発明の二重特異性抗体は、任意の適切な手段によって投与することができ、経口、肺内、及び鼻腔内、及び局所治療が所望される場合、病巣内投与が含まれる。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、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、様々な時間点にわたる、単一又は複数回投与、ボーラス投与、パルス注入を含む様々な投与スケジュールが本明細書で考えられている。
本発明の二重特異性抗体は良好な医療行為に合致した方法で処方され、投与され、投薬される。これに関連した考慮因子としては、治療すべき具体的な疾患、治療すべき具体的な哺乳動物、個々の患者の臨床状態、疾患の原因、薬剤の送達部位、投与方法、投与スケジュール及び医師にとって既知の他の因子が挙げられる。二重特異性抗体は、必要ではないが任意で、問題となる障害の予防又は治療のために、現在使用中の一又は複数の薬剤ともに処方される。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、障害又は治療の種類及び上記した他の要因に依存する。これらは一般的には本明細書に記載されるのと同じ用量及び投与経路において、又は、本明細書に記載された用量の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用量及び任意の経路により使用される。
疾患の予防又は治療のために、本発明の二重特異性抗体の好適な用量は、治療する疾患の種類、抗体の種類、疾患の重症度及び経過、二重特異性抗体を予防目的で投与するか治療目的で投与するか、以前の治療法、患者の病歴、及び二重特異性抗体への応答性、及び担当医師の判断に依存するであろう。二重特異性抗体は一時的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、その二重特異性抗体約1μg/kgから15mg/kg(例えば0.1mg/kgから10mg/kg)が患者への投与のための初期候補用量となり得る。1つの典型的な1日投薬量は、上述の要因に応じて、約1μg/kg~100mg/kg以上の範囲であり得る。病態に応じて数日間又はより長い日数にわたる反復投与について、治療は、一般に、疾患症状の所望の抑制が生じるまで持続されるであろう。1つの例示される二重特異性抗体の用量は約0.05mg/kgから約10mg/kgの範囲である。故に、約0.5mg/kg、2.0mg/kg、4.0mg/kg、又は10mg/kgの1回以上の用量が患者に投与されてもよい。このような用量は断続的に、例えば毎週又は3週毎(例えば患者が約2から約20、例えば二重特異性抗体の約6投与量を受けるように)投与してよい。初期の高負荷投与量の後に一以上の低投与量が投与され得る。しかしながら、他の投与レジメンも有益であり得る。この治療の進行は、従来技術及びアッセイにより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が、本発明のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の代わりか又は加えて、本発明のイムノコンジュゲートを用いて行うことができることが理解される。
K.製造品
本発明の別の態様において、上述した障害の治療、予防、及び/又は診断に有用な物質を含む製造品が提供される。製造品は、容器とラベル又は容器上にある又は容器に付属する添付文書を含む。好適な容器は、例としてボトル、バイアル、シリンジ、IV輸液バッグ等を含む。容器はガラス又はプラスチックなどの様々な物質から形成されうる。容器は、疾患の治療、予防、及び/又は診断に有効である、それ自体か、又はその他の組成物と併用される化合物を収容し、無菌のアクセスポートを有し得る(例えば、容器は皮下注射針による穴あきストッパーを有する静脈内溶液バッグ又はバイアルであってよい)。組成物中の少なくとも一の活性剤は本発明の二重特異性抗体である。ラベル又は添付文書は、組成物が特定の症状の治療のために使用されることを示している。更に、製造品は、(a)本発明の二重特異性抗体を含有する組成物を中に収容する第一の容器と(b)更なる細胞障害剤又は別の治療薬を含有する組成物を中に収容する第二の容器とを含みうる。本発明の本実施態様における製造品は、組成物が特定の疾患を治療することに用いることができることを示すパッケージ挿入物を更に含んでいてもよい。別法として、又は加えて、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)、リン酸緩衝化塩水、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。これは、他の緩衝液、希釈剤、フィルター、針、及びシリンジを含む、商業的及びユーザーの立場から望まれる他の物質を更に含んでもよい。
上記の製造品何れかが、本発明のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体の代わりか又は加えて、本発明のイムノコンジュゲートを含み得ることが理解される。
L.イムノコンジュゲート
本発明はまた、化学療法剤又は薬物、成長抑制剤、毒素(例えば、タンパク質毒素、細菌、真菌、植物、又は動物起源の酵素活性毒素、又はそれらの断片)、又は放射性同位元素など、一以上の細胞傷害性薬物にコンジュゲートした本明細書のHER2に特異的に結合する二重特異性抗体を含むイムノコンジュゲートを提供する。
一実施態様において、イムノコンジュゲートは、抗体-薬物コンジュゲート(ADC)であって、そこでは抗体は、限定されないが、メイタンシノイド(米国特許第5208020号、第5416064号及び欧州特許EP0 425235 B1を参照);モノメチルアウリスタチン薬物部分DE及びDF(MMAE及びMMAF)(米国特許第5635483号及び5780588号及び7498298号を参照)などのアウリスタチン;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、5714586号、5739116号、5767285号、5770701号、5770710号、5773001号、及び5877296号を参照;Hinman et al., Cancer Res. 53:3336-3342 (1993);及びLode et al., Cancer Res. 58:2925-2928 (1998));ダウノマイシン又はドキソルビシンなどのアントラサイクリン(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6,630,579号を参照);メトトレキサート;ビンデシン;ドセタキセル、パクリタキセル、ラロタキセル、テセタキセル、及びオルタタキセルなどのタキサン;トリコテセン;及びCC1065を含む一以上の薬物とコンジュゲートしている。
別の実施態様では、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、外毒素A鎖(緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来)、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(Aleurites fordii)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(Phytolaca americana)タンパク質(PAPI、PAPII、及びPAP-S)、ニガウリ(momordica charantia)阻害剤、クルシン、クロチン、サボンソウ(sapaonaria officinalis)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)を含むがこれらの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された本明細書に記載される抗体を含む。
別の実施態様では、イムノコンジュゲートは、放射性原子にコンジュゲートされて放射性コンジュゲートを形成する本明細書に記載される抗体を含む。放射性コンジュゲートの産生には種々の放射性同位元素が利用可能である。例には、At211、I131、I125、Y90、Re186、Re188、Sm153、Bi212、P32、Pb212及びLuの放射性同位体が含まれる。検出のために放射性コンジュゲートを使用するとき、それはシンチグラフィー試験のための放射性原子、例えばtc99m又はI123、又は核磁気共鳴(NMR)画像化(磁気共鳴画像化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んでよい。
抗体と細胞傷害性薬物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-カルボキシラート(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(例えば、トリエン-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、Vitetta et al., Science 238:1098 (1987)に記載されるように、リシンイムノトキシンを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)が抗体に放射性ヌクレオチドをコンジュゲートする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、細胞中に細胞毒性薬物の放出を容易にする「切断可能なリンカー」であり得る。例えば、酸不安定リンカー、ペプチダーゼ感受性リンカー、感光性リンカー、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)を使用してもよい。
本明細書において、イムノコンジュゲート又はADCは、限定されないが、市販の(例えばPierce Biotechnology,Inc.,Rockford,IL.,U.S.Aからの)、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-SMPB、及びスルホ-SMPB、SVSB(スクシンイミジル(4-ビニルスルホン)ベンゾエート)を含むクロスリンカー試薬を用いて調製されるコンジュゲートを明示的に意図する。
III.実施例
以下は本発明の方法及び組成物の例である。種々の他の実施態様は、上記に示す一般的な説明を前提として実施することができることが理解される。
前述の発明は、理解を明確にする目的のために、例示と実施例によりある程度詳細に記載してきたが、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援用される。
実施例1:材料と方法
特に明記しない限り、以下の一般的な方法が適用されている:
組換えDNA技術
Sambrook, J. et al., Molecular cloning: A laboratory manual; Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989に記述されるように、標準的な方法がDNAを操作するために使用された。分子生物学的試薬を、製造元の指示に従って使用した。
DNA及びタンパク質配列分析及び配列データ管理
ヒト免疫グロブリンの軽鎖及び重鎖の塩基配列に関する一般情報については、Kabat, E., A., et al., (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest, Fifth Ed., NIH Publication No 91-3242に与えられる。抗体鎖のアミノ酸はEU番号付けに従って番号付けされる(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Infomax’s Vector NTI Advance suiteのバージョン8.0が配列の作成、マッピング、解析、注解及び図解のために使用された。
DNA配列決定
DNA配列は、SequiServe(Vaterstetten,Germany)とGeneart AG(Regensburg,Germany)で行った二本鎖配列決定により決定した。
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、自動化された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)により調製された。特異な制限酵素切断部位に隣接する遺伝子セグメントが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のために使用した。ベクターは、以下の要素からなる:
- 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、製造業者(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200HiLoad 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、製造業者の取扱説明書に従って使用した(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 0007077263000003
Figure 0007077263000004
Figure 0007077263000005
Figure 0007077263000006
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の後、細胞増殖を、Alamar Blue(Invitrogen)をアッセイで評価した。アッセイを製造業者によって推奨されるように行った。
Figure 0007077263000007
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、、オフ速度が高められ、オン速度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 0007077263000008
Figure 0007077263000009
Figure 0007077263000010
Figure 0007077263000011
Figure 0007077263000012
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/ウェルの濃度で播種した。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 0007077263000013
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、自動化された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)により調製された。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、製造業者(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FreeStyle(登録商標)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 Mabs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 0007077263000014
Figure 0007077263000015
Figure 0007077263000016
Figure 0007077263000017
Figure 0007077263000018
Figure 0007077263000019
Figure 0007077263000020
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 NaHPO、1mM KHPO、137mM NaCl及び2.7mM KCl、pH7.4)で平衡化したMabSelect SuRe樹脂に捕獲し、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評価バージョン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。
捕獲分子のアミンカップリング
製造業者の説明書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の捕獲:c=100nM、流速5μL/分、時間120秒。
分析物試料:5つの濃度(c=300、100、33.33、11.11及び3,7nM)で分析される<Her2GlyMab>-分子の古典的な濃度系列は、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%未満のモノマーを示し、これらの分子の純度の減少は、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れ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 0007077263000021
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 0007077263000022
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 0007077263000023
Figure 0007077263000024
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、即ち親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 0007077263000025
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584nm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/ウェルの濃度で播種した。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 0007077263000026
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乳癌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癌モデル及び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)、び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に調整される。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。腫瘍体積は、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>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 0007077263000027
Figure 0007077263000028
Figure 0007077263000029
Figure 0007077263000030
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
新規抗体鎖の組合せの親和性(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結合を復元するために更に改変された。
Figure 0007077263000031
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。
更に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
新規抗体鎖の組合せの親和性(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いず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。新規抗体鎖の組合せの親和性(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(2.2 nM)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への結合を完全に復元する(あるいは超える)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復元することは明らかである。
Figure 0007077263000032
Figure 0007077263000033
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表示するファージミド粒子を救出し、選択のために使用されるためにPEG/NaCl精製によって精製された。
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表示するファージミド粒子を救出し、選択のために使用されるためにPEG/NaCl精製によって精製された。
Figure 0007077263000034
Figure 0007077263000035
Figure 0007077263000036
Figure 0007077263000037
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獲、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獲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。特異的結合剤は、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による親和性成熟されたペルツズマブ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。最もアフィン(affine)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 0007077263000038
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 0007077263000039
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。結果を図25に示す。
Figure 0007077263000040
Figure 0007077263000041
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/ウェルの濃度で播種した。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 0007077263000042
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 0007077263000043
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(糖鎖操作変異体)「Herceptarg CrossMab」:配列番号109、110、111、112。
Figure 0007077263000044
実施例16:C1q FACS結合アッセイ
3x10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 0007077263000045
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を添加され(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反応混合物の100μL(細胞傷害性検出キット、Roche Diagnostic GmbH,Mannheim,Germany)を添加した。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 0007077263000046
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の反応ミックス(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)×100.
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)
1×104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、ここで正規化された細胞指数である:
Figure 0007077263000047
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細胞指数の変化を示す。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 0007077263000048
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)、び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>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 0007077263000049
Figure 0007077263000050
Figure 0007077263000051
Figure 0007077263000052
Figure 0007077263000053
Figure 0007077263000054
Figure 0007077263000055
Figure 0007077263000056
Figure 0007077263000057
Figure 0007077263000058
Figure 0007077263000059
Figure 0007077263000060
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Figure 0007077263000062
Figure 0007077263000063
Figure 0007077263000064
Figure 0007077263000065
Figure 0007077263000066
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Figure 0007077263000068
Figure 0007077263000069

Claims (9)

  1. HER2の細胞外ドメインIIに特異的に結合可能な第一Fab分子及びHER2の細胞外ドメインIVに特異的に結合可能な第二Fab分子を含む、HER2に特異的に結合する二重特異性抗体であって、前記二重特異性抗体が、HER2の細胞外ドメインII及びIVの両方に対して一価であり、第一Fab分子の可変軽鎖の配列が、第二Fab分子の可変軽鎖の配列と同一であり、第一及び第二Fab分子の可変軽鎖が配列番号89のアミノ酸配列を含むCDR1、配列番号90のアミノ酸配列を含むCDR2、及び配列番号19のアミノ酸配列を含むCDR3を含前記二重特異性抗体が、
    a)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖;
    b)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖;
    c)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖;
    d)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号64のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖;
    e)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号70のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖;又は
    f)配列番号54のアミノ酸配列を含む二つの可変軽鎖、配列番号68のアミノ酸配列を含む可変重鎖を含む第一重鎖、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二重鎖
    を含み、
    前記第二重鎖が、CDRに安定性を付与し、標的に対する結合を付与するアミノ酸配列中の少なくとも一の修飾を有し、前記少なくとも一の修飾が、D98E、D98N、D98T、G99A及びG99Sからなる群から選択される、二重特異性抗体。
  2. 請求項に記載の二重特異性抗体を含む薬学的組成物。
  3. がんの治療のための請求項に記載の二重特異性抗体。
  4. 医薬としての使用のための請求項に記載の二重特異性抗体。
  5. 請求項に記載の二重特異性抗体をコードするポリヌクレオチド。
  6. 請求項に記載のポリヌクレオチドを含む発現ベクター。
  7. 請求項に記載の発現ベクターを含む原核又は真核宿主細胞。
  8. 抗体が産生されるように請求項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。
  9. 個体においてがんを治療するための医薬であって、請求項に記載の二重特異性抗体を含む、医薬。
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