JP7089474B2 - 免疫学的試薬 - Google Patents
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Description
122F10(配列番号1、24、47、70、93、及び116);
139D6 (配列番号2、25、48、71、94、及び117);
135D1 (配列番号3、26、49、72、95、及び118);
134D2 (配列番号4、27、50、73、96、及び119);
121G1 (配列番号5、28、51、74、97、及び120);
136B5 (配列番号6、29、52、75、98、及び121);
127C2 (配列番号7、30、53、76、99、及び122);
137F2 (配列番号8、31、54、77、100、及び123);
138H5 (配列番号9、32、55、78、101、及び124);
140A1 (配列番号10、33、56、79、102、及び125);
135H12(配列番号11、34、57、80、103、及び126);
131D11(配列番号12、35、58、81、104、及び127);
132F7 (配列番号13、36、59、82、105、及び128);
126E4 (配列番号14、37、60、83、106、及び129);
135G1 (配列番号15、38、61、84、107、及び130);
136E10(配列番号16、39、62、85、108、及び131);
135C12(配列番号17、40、63、86、109、及び132);
136F4 (配列番号18、41、64、87、110、及び133);
136B4 (配列番号19、42、65、88、111、及び134);
135E10(配列番号20、43、66、89、112、及び135);
140G5 (配列番号21、44、67、90、113、及び136);
122H2 (配列番号22、45、68、91、114、及び137);又は
139F11(配列番号23、46、69、92、115、及び138)。
この中に記載されているCDRの1つ又は複数を含む例示的な重鎖及び軽鎖可変領域は、限定はされないが、ヒト化重鎖及び/又は軽鎖可変領域を含んでいてよい。例えば、137F2重鎖CDR(配列番号8、31及び54)を含む例示的なヒト化「137F2」可変重鎖配列として、下記のものが挙げられる:
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35790-VH(配列番号139));
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35796-VH(配列番号140));
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35793-VH(配列番号141));
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35818-VH(配列番号142));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35795-VH(配列番号143));
EVQLVQSGAEVKKHGESLKISCKGSGYSFTNYWIGWVRQATGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35797-VH(配列番号144));
QMQLVQSGAEVKKTGSSVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQMPGKGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35799-VH(配列番号145));
QVQLVQSGSELKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGKGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(A35805-VH(配列番号146));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTRDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(137F VH1(配列番号147));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKAAGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTADTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(137F VH2(配列番号148));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWIGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTADTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(137F VH1b(配列番号149));及び/又は、
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWIRQAPGQGLEWIGDIYPGGGYTNYNEKFKGRATLTADTSTSTVYMEVSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(137F VH1c(配列番号150))。
137F2軽鎖CDR(配列番号77、100及び123)を含む例示的なヒト化「137F2」可変軽鎖配列として、下記のものが挙げられる:
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35790-VL(配列番号151));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35796-VL(配列番号152));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35793-VL(配列番号153));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQAPRLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35818-VL(配列番号154));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQAPRLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35795-VL(配列番号155));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35797-VL(配列番号156));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35799-VL(配列番号157));
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(A35805-VL(配列番号158));
DIVMTQSPDSLAVSLGERATINCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(137F VL1(配列番号159));
DIVMTQSPDSLAVSLGERATITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFLGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(137F VL2(配列番号160));
DIVMTQSPDSLAVSLGERATINCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(137F VL1b(配列番号161));
DIVMTQSPDSLAVSLGERATITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(137F VL1c(配列番号162));及び/又は、
DIVMTQSPDSLAVSLGERATMTCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSVQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(137F VL1d(配列番号163))。
35C12重鎖CDR(配列番号17、40及び63)を含む例示的なヒト化「135C12」可変重鎖配列として下記のものが挙げられる:
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQAPGQRLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A35775-VH(配列番号164));
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQARGQRLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A35783-VH(配列番号165));
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQAPGQRLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A35774-VH(配列番号166);
EVQLVQSGAEVKKPGATVKISCKVSGYTFTNFYIHWVRQARGQRLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A36443-VH(配列番号167));
EVQLVQSGAEVKKPGATVKISCKVSGYTFTNFYIHWVRQAPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A35777-VH(配列番号168));
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A35789-VH(配列番号169));
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A36448-VH(配列番号170));
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(A36437-VH(配列番号171));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTRDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH1(配列番号172));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDKSTSTVYMELRSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH2(配列番号173));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVKQAHGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDKSTSTVYMELRSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH3(配列番号174));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH1b(配列番号175));
QVQLVQSGAEVKKPGASVKMSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRATLTVDTSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH1c(配列番号176));及び/又は、
QVQLVQSGAEVKKPGASVKMSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRATLTVDKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(135C VH1d(配列番号177))。
135C12軽鎖CDR(配列番号86、109及び132)を含む例示的なヒト化「135C12」可変軽鎖配列として下記のものが挙げられる:
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A35775-VL(配列番号178));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKTPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A35783-VL(配列番号179));
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A35774-VL(配列番号180));
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISRLEPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A36443-VL(配列番号181));
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A35777-VL(配列番号182));
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGIPARFSGSGSGTDFTLTISRLEPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A35789-VL(配列番号183));
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKTPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A36448-VL(配列番号184));
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGIPARFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(A36437-VL(配列番号185));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(135C VL1(配列番号186));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAVKLLIYHTSSLHSGVPLRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(135C VL2(配列番号187));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKSDGAVKLLIYHTSSLHSGVPLRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(135C VL3(配列番号188));
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(135C VL1b(配列番号189));及び/又は、
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAVKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLELK(135C VL1c(配列番号190))。
これらのアミノ酸配列をコードする例示的な核酸配列、及び/又はそれを特定する方法もこの中に記載されている(例えば、配列番号191~243)。上記の或いはこの中に記載されている適合するヒト化可変配列の任意のものを互いに組み合わせて、PD-1に結合する抗体のような結合剤を提供してもよい。例えば、ある実施形態では、配列番号143及び155を組み合わせて結合剤にしてよく(例えばモノクローナル抗体(mAb)A35795のように);配列番号166及び180を組み合わせて結合剤にしてよく(例えばmAb A35774のように);配列番号196及び189を組み合わせて結合剤にしてよく(例えばmAb 135C H1cL1bのように);配列番号196及び190を組み合わせて結合剤にしてよい(例えばmAb 135C H1cL1cのように)。さらに、表2に示すように、可変重鎖及び軽鎖が結合剤内に存在して(例えば結合して)もよい:
PD-1結合剤の作製及び特性解析
4種のマウス系統(マウス計16匹)を、2種のPD-1タンパク質、すなわちヒトPD-1 Fc融合タンパク質及びヒトPD-1モノマータンパク質で免疫した。活性化ヒトTリンパ球上に発現されたPD-1に対して血清反応性を示すマウスを、抗PD-1ハイブリドーマ細胞株を作製するために選択した。組換えPD-1タンパク質に結合する抗体を作製するために、計240のPD-1ハイブリドーマ細胞株を選択した。第1ラウンドの抗体選択のための一次基準は:i)フローサイトメトリーによる活性化ヒトTリンパ球上のPD-1の染色;ii)既存の抗PD-1抗体と比較したCDR VH及びVL配列の多様性;及び(iii)PD-1上の異なるエピトープに結合する2つの市販の抗PD-1抗体と共にPD-1コンジュゲートLuminexビーズを用いる競合結合試験によって実施されるエピトープマッピングであった。次に、第2ラウンドの選択を:iv)親和性結合アッセイ(抗PD-1抗体の刺激能力とは相関しないので一次基準ではない);v)PD-1に結合し、かつLuminex生化学的アッセイにおいてPD-L1の結合にブロッキング性又は非ブロッキング性のいずれかである抗PD-1抗体の評価;及びvi)アゴニスト(T細胞を機能的疲弊から回復させることができない)又はアンタゴニスト(T細胞を機能的疲弊から回復させることができる)としての抗体の機能的特性解析;によって実施した。これらの試験では、抗体を試験して、HIV特異的疲弊CD8 T細胞において増殖を救済する能力に基づき差別化した。
抗体の組合せ
異なるPD-1エピトープに結合する抗体の組合せが、機能的疲弊回復アッセイにおいて、HIVペプチド特異的CD8 T細胞増殖の回復を増強することが見いだされた。抗体タイプ間の相乗作用も観察された。例えば、クラス1(MK-3475)及びクラス2(139D6)の抗体が同時にPD-1に結合できることが特定された。MK-3475について観察された最高の刺激は、HIVペプチドに対して一貫して約200%であるが、各5μg/mlでのMK-3475及び139D6モノクローナル抗体の組合せは、HIVペプチド対照単独に対して288%にHIV特異的CD8 T細胞増殖を増加させ、又はMK-3475又は139D6添加単独に対して144%に増殖を増加させ、相乗作用を示した。増殖におけるこの相乗的増加は、数回の実験による試験において0.007の統計的有意なp値をもって観察された。比較として、MK-3475又は139D6いずれか単独の10μg/mlの添加は、EFRAにおける増殖増加を生じさせなかった。従って、PD-1とPD-L1との相互作用をブロックする第1結合剤及びPD-1とPD-L1との相互作用をブロックしない第2結合剤のような、結合剤の組合せは、T細胞を疲弊から救済するために相乗的に作用すると特定された。
抗PD-1抗体のエピトープマッピング
予備的エピトープマッピング評価は、市販の抗PD-1抗体(EH12.2H3及びJ116)と、この特許で規定される新たに同定された抗PD-1抗体との間での生化学的競合結合アッセイ試験に基づくものであった。この手順は、上記の2つの市販の抗体のいずれかと競合的に又は非競合的にPD-1に結合することに基づき、抗体を4つの結合クラスの内の1つに分類することを可能にした。PD-1上のエピトープに結合する抗体を特定するより正確な方法は、溶媒露出残基での慎重なアミノ酸置換を有する異なるPD-1タンパク質との抗体の相互作用をモニターすることである。これらの残基が抗PD-1抗体の堅固な結合に重要である場合、置換はPD-1タンパク質への結合を低減させる。これらの試験は、CMVプロモータの制御下において哺乳動物発現ベクターpReceiver-M67内にコードされたPD-1遺伝子の部位特異的突然変異誘発により行われた。PD-1タンパク質のための公開された構造データ3RRQ PDBを用いて、溶媒露出残基に1つ、2つ又は3つのアミノ酸置換を有する31の異なるPD-1クローンを設計した。PD-1とPD-L1/L2との間の相互作用に関与する残基を、ヒトPD-1とPD-L2との複合体の公開結晶構造に基づき特定し(Lazar-Molnar、PNAS、2008、p10483-10488)、さらに図2に示すPD-1構造に番号を記載した球体としてマッピングした(番号付けはヒトPD-1(図2H、配列番号275)のアミノ酸残基に対応する)。置換は、PD-1/PD-L1相互作用に関係する残基(M10、M11、M12、M14、M23、M24、M25で表される)において、或いはPD-L1相互作用に直接は関係しないPD-1タンパク質の反対側の又は隣接する表面にある残基(M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M13、M15、M16、M17、M18、M19、M20、M21、M22、M26、M27、M28、M29、M30、M31で表される)において選択され、図3で規定されている。次に、PD-1をコードするDNAベクターを用い、Lipofectamine 2000トランスフェクション試薬を用いてHeLa細胞を一過性トランスフェクトした。細胞を37℃で36~48時間、採用培養インキュベータ中でインキュベートして、PD-1タンパク質を細胞表面発現させ、次いで細胞を再懸濁させ、0.3~2μg/mlの間の表3から選択される所定の抗PD-1抗体と共に30分間インキュベートした。洗浄工程の後、細胞をPE標識抗マウスIgG二次抗体で染色し、その後フローサイトメトリーで解析した。各実験において、野生型PD-1タンパク質を抗体結合の陽性対照として用い、さらにPD-1上の異なるエピトープに結合するいくつかの抗体(PD-1/PD-L1相互作用にブロッキング性であるか又は非ブロッキング性であるかによって、或いは市販のPD-1クローンを用いた競合結合試験から特定された)を並行して評価して異なるアミノ酸置換を有するPD-1タンパク質の相対的発現レベルをモニターした。表3からの試験した全ての抗PD-1抗体が、野生型PD-1でトランスフェクトしたHeLa細胞に特異的に結合したが、空のベクター対照でトランスフェクトした細胞には結合しなかった。PD-1/PD-L1相互作用にブロッキング性であるか又は非ブロッキング性である抗PD-1抗体を用いて染色したときに、全ての突然変異PD-1タンパク質が、野生型に近いレベルで発現したか、或いは非トランスフェクト対照と比較して平均蛍光強度において有意なシフトをもたらした。次に、表3からの抗体の選択セットを、トランスフェクトしたHeLa細胞の細胞表面で発現される野生型又は突然変異体のPD-1タンパク質のいずれかに結合する能力に関して体系的に試験した。これらの結果を、様々な抗PD-1抗体クローンのそれぞれに関して結合を失効させる又は低減させる突然変異を表示して、表11に要約する。図4~8に表すフローサイトメトリーヒストグラムは、指示された突然変異PD-1構築物でトランスフェクトしたHeLa細胞に効率的に又は低減された親和性で結合する様々な抗体の例を提供する。予測されるように、生化学的アッセイでPD-1/PD-L1相互作用にブロッキング性であることが示された抗体(MK-3475、137F2、140G5、及び139F11)は、その相互作用部位とオーバーラップするPD-1上のエピトープに結合した。生化学的PD-1/PD-L1相互作用試験と一致して、PD-1/PD-L1相互作用に非ブロッキング性である抗体(136B4、135C12、136E10)は、PD-1/PD-L1相互作用に関係するアミノ酸残基から遠位の別個のエピトープに結合した。図8において、136B4及び122F10抗体に関して、M17 PD-1タンパク質への結合に有意なシフトが観察されたが、135C12抗体に関してはM26 PD-1タンパクに対して結合のわずかなシフトが観察された。これらの違いは、136B4と135C12が、別個のファミリーに属するCDRループを有し、図13に表すように両方がP2パッチとオーバーラップするPD-1上の異なるエピトープに結合することをはっきり示す。
PD-1の新規なアンタゴニスト作用に関係する非ブロッキング抗体エピトープ
多様なPD-1上のエピトープに結合する抗体を、機能的疲弊回復アッセイにおいてそのアンタゴニスト活性について評価した。これらの試験は、アンタゴニスト抗体が、PD-1/PD-L1相互作用にブロッキング性又は非ブロッキング性のいずれかとなりうることを示した。抗PD-1抗体の機能活性に起因する作用形態がPD-1の遮断(ブロック)によるものであることを考慮すれば、これらの結果は、非ブロッキングアンタゴニスト抗体によって阻害されているPD-1の新規な機能を暗示する。この主張は、ブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体との組み合わせが、in vitro機能的疲弊回復アッセイにおいてアンタゴニスト活性を増強させたこことにより支持される。この増強された機能活性は、単独で投与した場合にいずれか一方の抗体で達成されうる誘導レベルを超えるものであり、ブロッキング(すなわち、競合的な)抗PD-1抗体(MK3475又は137F2)の、非ブロッキング(すなわち、生化学的PD-1/PD-L1相互作用アッセイにおいて非競合的又は部分的に競合的である)抗PD-1抗体135C12(図9A)又は139D6(図9B)との様々な組合せを用いて実証された。それらの機能活性の更なる証拠として、混合リンパ球反応アッセイ(MLR)において、抗PD-1抗体を、単独で、或いはPD-1/PD-L1ブロッキング及び非ブロッキングアンタゴニスト抗体を組み合わせて試験した。MLRアッセイは、1人の健康ドナー由来の単球を、第2の健康ドナー由来のPD-1+メモリーCD4 T細胞と混合することを含む。磁気ビーズを用いたCD14ポジティブセレクションにより末梢血単核細胞(PBMC)から単球を単離した。第2のドナー由来のPBMCは、まず磁気ビーズを用いてCD45RA発現細胞を枯渇させ、次にCD4陽性T細胞のポジティブセレクションのために異なる磁気ビーズセットを用いた。次に、生存PD-1+細胞集団に基づきソートするために、これらのメモリーCD4 T細胞(CD4+CD45RA-)を、AquaLive/Dead染色キット、並びに127C2抗PD-1抗体クローン(アンタゴニスト活性を有しておらず、かつPD-1への結合に関してMK3475、137F2又は135C12と競合しないことが示されている)及び二次抗マウスPE抗体を用いて染色した。2人の異なるドナー由来の単球とCD4+T細胞を、1:2又は1:5の比率で混合した後、細胞を未処理のままにするか、或いは1μg/mlの図10に示される抗PD-1抗体で処理した。細胞培養インキュベータ中での5日間のインキュベート後、細胞培養上清の一部を採取し、ELISAで分泌IFNγを分析した。細胞培養液にトリチウム標識チミジン(3H-TdR)を添加し、細胞をさらに18時間インキュベートした。3H-TdR取込みを細胞増殖の指標として用いた。この第2の独立したin vitroアッセイは、我々の抗PD-1抗体の機能活性を確認した。図10aにおいて、CD4+T細胞の2倍まで高められた増殖が、抗PD-1抗体の個々又は組合せにより誘導された。図10bにおいて、個々で試験したときに全ての抗PD-1抗体についてIFNγ産生の強い増加が観察され、137F2が最も高い誘導レベルをもたらした。ブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体の組合せ(MK3475及び135C12、又は137F2及び135C12のいずれか)において、PD-1+メモリーCD4 T細胞の増殖の増加及びIFNγ産生の増加の傾向が観察された。CD4+T細胞からのIFNγ産生の増加が、PD-1免疫チェックポイント遮断療法で治療した際のアルツハイマー病のマウスモデルにおける病状の軽減及び記憶の改善に関連する(BaruchK、NatureMed、2015)ことを考えれば、この中に概要を説明した抗PD-1抗体又は抗PD-1抗体の組合せでの治療は、同等の又は向上した治療的利益を有することが予測される。下記にて説明するように、エピトープマッピングは、最も高い能力を有する非ブロッキング抗体は全て、PD-1の類似のパッチ(この中で「P2パッチ」と称される)に結合することを示し、そのP2パッチは、M4アミノ酸置換(セリン38をアラニンへ、プロリン39をアラニンへ、及びロイシン41をアラニンへ)(図3;配列番号142))の領域、及び/又はM17アミノ酸置換(アスパラギン102をアラニンへ及びアルギニン104をロイシンへ)(図3;配列番号155)の領域、及び/又はM18アミノ酸置換(アスパラギン酸塩105をアラニンへ)(図3;配列番号156)の領域、及び/又はM31アミノ酸置換(ロイシン41をアラニンへ及びバリン43をロイシンへ)(図3;配列番号206)の領域と、オーバーラップする。
抗体競合結合試験
表3に列挙する選択抗体の結合エピトープをさらに特徴付けるために、細胞表面PD-1への結合に関して一連の抗体競合試験を実施した。Maxpar(登録商標)抗体ラべリングキット(Fluidigm)を用いて、PD-1上の別個のエピトープに結合する抗体(MK3475、137F2、135C12及び134D2)に化学的にコンジュゲートさせた。この手順において、システイン残基を金属キレートポリマーと結合させるために抗体のジスルフィド結合を部分的に還元する。次に、これらの金属同位体修飾抗体を用いて、表面PD-1の発現レベルを見るために細胞を標識し、マスサイトメトリーにより解析を実施した。PD-1の高発現レベルを有するCD4 T細胞を作製するために、健康なドナー由来の末梢血単核細胞をPHA及びIL-2で刺激し、さらに5日間インキュベートした。細胞染色後、ゲーティングを実施して生存CD3+/CD4+細胞を選択し、さらにマスサイトメトリーにより各サンプルについてPD-1の細胞表面レベルを評価した。抗体競合アッセイにおいて、2x106細胞のサンプルを、15μg/mlの図12に示す指示された競合抗体の1つと共に4℃で40分間インキュベートした。次に、金属同位体で標識した染色抗PD-1抗体(MK3475、137F2、135C12、又は134D2)を<1μg/mlで細胞に添加し、さらに20分間インキュベートし、その後洗浄して非結合抗体を除去し、さらに細胞表面PD-1のレベルについて解析した。マウスIgG1アイソタイプ対照抗体を陰性対照として及び参照(基準)として用いて、抗PD-1競合抗体クローンと共にインキュベートしたサンプルに関するPD-1陽性細胞の割合(%)を計算した。
抗体薬物コンジュゲートによる標的細胞殺滅
この中で検討するように、抗体などの結合剤(例えば表3)を、PD-1発現細胞の標的殺滅(targeted killing)を実施するために毒素とコンジュゲートさせてよい。この戦略の治療的利益の例として、大部分がPD-1陽性であるHIV感染CD4+T細胞の標的排除が挙げられる。これらの試験を実施するために、2つの異なる抗PD-1抗体(140G5及び136B5)を、抗体のジスルフィド結合の部分的還元後の利用可能なシステイン基を介してPEG4-vc-PAB-PNU-159682(以下、PNUと称する)と化学的にコンジュゲートさせた。抗体薬物コンジュゲート(ADC)を、疎水性相互作用クロマトグラフィ及びサイズ排除クロマトグラフィによりプロファイルし、両方のサンプルが>95%のPNUコンジュゲート抗体を含むことが分かった。ADC殺滅アッセイにおいて、HIV-1ウイルスに慢性感染した患者のPBMCからCD4+T細胞を単離した。そのCD4+T細胞を、アイソタイプ対照抗体、140G5 mAb、140G5-PNU mAbコンジュゲート、136B5 mAb、又は136B5-PNU mAbコンジュゲートと共にインキュベートした。抗体濃度は全て10μg/mlであり、細胞は、5%CO2の細胞培養インキュベータ中、37℃で5日間インキュベートした。5日目に、細胞生存性のためのAqua染色及びアポトーシスを受けている細胞を同定するためのAnnexin V染色に加えて、CD4及びPD-1の細胞表面レベルをモニターするために、抗体を用いてフローサイトメトリー解析用に細胞を染色した。図14に示すように、様々な抗体又はADCで処理した全てのサンプルが、PD-1の低~中レベルの発現を有するCD4+T細胞において、同等のAqua陽性(図14a)又はAnnexin V陽性(図14b)レベルを有する。しかしながら、高レベルのPD-1を有する細胞集団では、抗PD-1 ADC(図14a及び14bにおける140G5-PNU及び136B5-PNU)で処理したサンプルにおいて、Annexin V陽性細胞及びAqua陽性細胞の量の有意な増加がある。
マウス抗PD-1抗体のヒト化
マウス抗体のものに最も類似する重鎖及び軽鎖フレームワークをみつけるために、選択抗PD-1クローンのマウスIgG1抗体配列を、ヒト免疫グロブリン生殖細胞系V遺伝子データベースに対して比較した。これらのフレームワーク配列を用いて、コンビナトリアルライブラリーを設計し、それを用いて、ヒト化すべき抗体の重鎖及び軽鎖CDRループを組み込んだファージディスプレイライブラリーを構築した。次に、ファージライブラリーを、Fc融合構築物において、組換えヒトPD-1に対するパンニング実験で用いた。ファージELISAを用いて、組換えPD-1に結合するヒト化抗PD-1アウトプットファージを評価した。陽性クローンからのFab断片DNAを、FASEBA(fast screening for expression,biophysical-properties and affinity)ライブラリーに導入し、Fabタンパク質断片の生成に用いた。これらのFab断片を、発現レベル、タンパク質の安定性/生物物理学的特性、及びBiacore試験によって特定されるような組換えヒトFc-PD-1タンパク質に対する親和性に関して評価した。表3の137F2及び135C12マウス抗体クローンをこのやり方でヒト化し、所望の発現、安定性及び親和性特性を有するクローンに関して得られたVH及びVL配列を以下に示す。ヒト及びサルFc-PD-1タンパク質に対する137F2及び135C12ヒト化FabクローンのBiacore親和性測定の結果を表12及び13にそれぞれ示す。これらの例示的なヒト化抗体の可変領域アミノ酸配列(指示されているように重鎖及び軽鎖)を以下に示す。
1.マウスVH参照配列
QVQLQQPGAELVRPGTSVKMSCKAAGYTFTNYWIGWIKQRPGHGLEWIGDIYPGGGYTNYNEKFKGKATLTADTSSSTAYMQVSSLTSEDTGIYYCARGYDFVLDRWGQGTSVTVSS(配列番号277)
2.A35790-VH
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号139)
3.A35796-VH
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号140)
4.A35793-VH
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号141)
5.A35818-VH
QMQLVQSGPEVKKPGTSVKVSCKASGFTFTNYWIGWVRQAPGQALEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号142)
6.A35795-VH
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号143)
7.A35797-VH
EVQLVQSGAEVKKHGESLKISCKGSGYSFTNYWIGWVRQATGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号144)
8.A35799-VH
QMQLVQSGAEVKKTGSSVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQMPGKGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号145)
9.A35805-VH
QVQLVQSGSELKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGKGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTTVTVSS(配列番号146)
10.137F VH1
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTRDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(配列番号147)
11.137F VH2
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKAAGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWMGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTADTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(配列番号148)
12.137F VH1b
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWVRQAPGQGLEWIGDIYPGGGYTNYNEKFKGRVTMTADTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(配列番号149)
13.137F VH1c
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYWIGWIRQAPGQGLEWIGDIYPGGGYTNYNEKFKGRATLTADTSTSTVYMEVSSLRSEDTAVYYCARGYDFVLDRWGQGTLVTVSS(配列番号150)
B.ヒト化137F2軽鎖配列
1.マウスVL参照配列
DIVMSQSPSSLAVSTGEKVTMTCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFLGSGSGTDFTLTISSVQAEDLAVYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号278)
2.A35790-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号151)
3.A35796-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号152)
4.A35793-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号153)
5.A35818-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQAPRLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号154)
6.A35795-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQAPRLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号155)
7.A35797-VL
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号156)
8.A35799-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号157)
9.A35805-VL
DVVMTQSPAFLSVTPGEKVTITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPSRFSGSGSGTDFTFTISSLEAEDAATYYCKQSYTLRTFGGGTKLEIK(配列番号158)
10.137F VL1
DIVMTQSPDSLAVSLGERATINCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(配列番号159)
11.137F VL2
DIVMTQSPDSLAVSLGERATITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFLGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(配列番号160)
12.137F VL1b
DIVMTQSPDSLAVSLGERATINCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIYWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(配列番号161)
13.137F VL1c
DIVMTQSPDSLAVSLGERATITCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSLQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(配列番号162)
14.137F VL1d
DIVMTQSPDSLAVSLGERATMTCKSSQSLFNSETQKNYLAWYQQKPGQPPKLLIFWASTRESGVPDRFSGSGSGTDFTLTISSVQAEDVAVYYCKQSYTLRTFGQGTKLEIK(配列番号163)
C.ヒト化135C12重鎖配列
1.マウスVH参照配列
EVQLHQSGPELLKPGASVRMSCKASGYTFTNFYIHWVKQSHGKSIEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDKATLTVDKSSSTAYMALRSLTSEDSAVYYCARGYSYAMDYWGQGTSVTVSS(配列番号279)
2.A35775-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQAPGQRLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号164)
3.A35783-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQARGQRLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号165)
4.A35774-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQAPGQRLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号166)
5.A36443-VH
EVQLVQSGAEVKKPGATVKISCKVSGYTFTNFYIHWVRQARGQRLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号167)
6.A35777-VH
EVQLVQSGAEVKKPGATVKISCKVSGYTFTNFYIHWVRQAPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号168)
7.A35789-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTITADKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号169)
8.A36448-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号170)
9.A36437-VH
EVQLVQSGAEVKKPGESLKISCKGSGYSFTNFYIHWVRQMPGKGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRFVFSLDTSVSTAYLQISSLKAEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTTVTVSS(配列番号171)
10.135C VH1
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTRDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号172)
11.135C VH2
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDKSTSTVYMELRSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号173)
12.135C VH3
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVKQAHGQGLEWMGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDKSTSTVYMELRSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号174)
13.135C VH1b
QVQLVQSGAEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRVTMTVDTSTSTVYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号175)
14.135C VH1c
QVQLVQSGAEVKKPGASVKMSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRATLTVDTSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号176)
15.135C VH1d
QVQLVQSGAEVKKPGASVKMSCKASGYTFTNFYIHWVRQAPGQGLEWIGSIYPNYGDTAYNQKFKDRATLTVDKSTSTAYMELSSLRSEDTAVYYCARGYSYAMDYWGQGTLVTVSS(配列番号177)
D.ヒト化135C12軽鎖配列
1.マウスVL参照配列
NIVMTQSPKSMSMSVGERVTLTCKASENVVTYVSWYQQKPEQSPKLLIYGASNRYTGVPDRFTGSGSATDFTLTISSVQAEDLADYHCGQGYSYPYTFGGGTKLEIK(配列番号280)
2.A35775-VL
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号178)
3.A35783-VL
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKTPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号179)
4.35774-VL
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号180)
5.A36443-VL
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTEFTLTISRLEPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号181)
6.A35777-VL
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号182)
7.A35789-VL
DIQMTQSPSSVSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGIPARFSGSGSGTDFTLTISRLEPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号183)
8.A36448-VL
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKTPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号184)
9.A36437-VL
DIQMTQSPSTLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGQAPRLLIYHTSSLHSGIPARFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFAVYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号185)
10.135C VL1
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDFTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号186)
11.135C VL2
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAVKLLIYHTSSLHSGVPLRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号187)
12.135C VL3
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKSDGAVKLLIYHTSSLHSGVPLRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号188)
13.135C VL1b
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAPKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLEIK(配列番号189)
14.135C VL1c
DIQMTQSPSSLSASVGDRVTITCSASQGISGDLNWYQQKPGKAVKLLIYHTSSLHSGVPSRFSGSGSGTDYTLTISSLQPEDFATYYCQYYSKDLLTFGGGTKLELK(配列番号190)。
指示されているヒト化抗体のBiacore結合親和性測定の結果を下記の表12及び13に示す。
抗PD1抗体及びその組合せを用いたT細胞の刺激
HIV特異的CD8+T細胞の増殖をもたらす、慢性感染HIVドナー由来のPBMCの抗原特異的刺激の結果を図17~19に示す。ウイルス血症ドナーにおけるCD8+T細胞の疲弊状態により、抗PD-1抗体の添加は、ほぼ200%まで抗原特異的増殖を高める(p値<0.0001)。
ブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体との組合せ処理でのJurkatPD-1レポーター細胞の活性化
これらの実験では、JurkatPD-1NFATレポーター細胞株を、TCRアクチベータ及びPD-L1タンパク質を共発現する一過性トランスフェクト293T細胞株で刺激した。抗PD-1抗体の非存在下では、PD-L1/PD-1相互作用がJurkat細胞の刺激を抑制し、NFATの活性化の低減及びより低いレベルのルシフェラーゼ産生をもたらす。ブロッキング抗PD-1抗体(例えば、MK3475)の添加により、増強されたNFAT活性化、より多くのルシフェラーゼ産生、及びルシフェラーゼ基質の添加により生成される化学発光の量の増加をもたらした。大過剰のPD-1及びPD-L1を用いるこれらの極端なアッセイ条件下において、非ブロッキング抗PD-1抗体(図20AにおけるA35774及び図20Bにおける135C H1cL1cにより代表される)は、ブロッキング抗PD-1抗体と比較して低減された活性を有する。しかしながら、ブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体との組合せは、T細胞活性化を、MK3475単独で達成されるよりも高いレベルにさらに高める。ブロッキング抗PD-1抗体及び非ブロッキング抗PD-1抗体を用いたこのNFAT活性化の増強は、各試験抗体の低濃度及び高濃度の両方で見られる。示されたデータは、ブロッキング抗体MK3475+非ブロッキングA35774(図20A)又はブロッキング抗体MK3475+非ブロッキング抗体135C H1cL1c(図20B)のいずれかの組合せに関して示された、NFAT活性化の統計的に有意な増加を有する3回の繰返し実験の平均である。
抗PD-1抗体処理での細胞表面PD-1のインターナリゼーション
PD-1の高い基底レベルを有するメモリーT細胞を持つ慢性感染HIVドナー由来のPBMCを、ブロッキング抗PD-1抗体、非ブロッキング抗PD-1抗体、又はブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体との組合せのいずれかと共にインキュベートして、PD-1インターナリゼーションに対する効果を特定した(図21)。48時間~72時間にわたり、フローサイトメトリーによりメモリーCD4+T細胞(図21a、c、及びe)並びにCD8+T細胞(図21b、d、及びf)においてPD-1の細胞表面レベルをモニターして、抗PD-1抗体が細胞表面PD-1インターナリゼーションを誘導するか否かを特定した。A35795(配列番号143及び155を含む)及びA35774(配列番号166及び180を含む)(図21a、b);MK3475及びA35774(配列番号166及び180を含む)(図21c、d);並びに、A35795(配列番号143及び155を含む)及び135C H1cL1c(配列番号176及び190を含む)(図21、e、f)の抗体の組合せを用いた3つの別個の実験を示す。全ての場合に、ブロッキング抗PD-1抗体(A35795又はMK3475により代表される)と、非ブロッキング抗PD-1抗体(A35774(配列番号166及び180を含む)又は135C H1cL1c(配列番号176及び190)を含む)との組合せは、PD-1受容体のより迅速及び/又はより著しいインターナリゼーションを誘導することが観察された。各実験において、PBMCを、ヒトIgG4アイソタイプ対照抗体と共にインキュベートし、それは細胞培養インキュベーションを通してPD-1の高いレベルを維持した未処理T細胞用の参照としての役割を果たした。PD-1の細胞表面発現の低減は、PD-1/PD-L1相互作用を介したT細胞の負の調節を制限できるため、メカニズム的に、PD-1のインターナリゼーションは、抗PD-1抗体(ブロッキング及び非ブロッキング抗体の単独又は組合せのいずれか)のアンタゴニスト機能活性に寄与しうる。
抗PD-1抗体処理後のIFN-γ産生
PD-1の高い基底レベルを有するメモリーT細胞を持つ慢性感染HIVドナー由来のPBMCを、ブロッキング抗PD-1抗体、非ブロッキング抗PD-1抗体、又はブロッキング抗PD-1抗体と非ブロッキング抗PD-1抗体との組合せのいずれかと共にインキュベートした。次に、PBMC/抗体混合物を、抗CD3 TCRアクチベータを発現する又は抗CD3 TCRアクチベータ及びPD-L1を共発現するように一過性トランスフェクトされた293T細胞の上に積層した。PD-L1の存在下又は非存在下におけるTCRアクチベータ発現細胞での24時間の刺激の後、上清を採取し、ELISAでIFN-γ産生を分析した。抗CD3 TCRアクチベータ発現細胞で刺激した場合、抗体処理サンプルの全てにおいて同様のレベルのIFN-γが検出された(図22A)。対照的に、抗CD3 TCRアクチベータ及びPD-L1を共発現する細胞で刺激した場合、IgG4アイソタイプ対照で処理したサンプルではより低いレベルのIFN-γが検出され、抗PD-1抗体で処理したサンプルではIFN-γ産生が増強された。ブロッキング抗PD-1抗体(MK3475)及び非ブロッキング抗PD-1抗体(A35774)の両方で処理したサンプルにおいて最も高いレベルのサイトカイン産生が認められた(*p<0.05)。
結晶構造解析
組換え発現された精製ヒトPD-1タンパク質(受容体エクトドメインの残基33~150(「hPD1」))を、ヒト化A35774抗体のFab断片と共にインキュベートし、複合体をサイズ排除クロマトグラフィにより精製した。hPD-1/Fab A35774(配列番号166及び180を含む)複合体に関してタンパク質結晶を作製し、X線結晶構造解析によりその構造を解明した。図23Aの共結晶構造は、hPD-1と相互作用するA35774(配列番号166及び180を含み、CDRは配列番号17、40、63、86、109、及び132により表される)の重鎖及び軽鎖CDRループを示す。そのデータは、A35774のためのPD-1上の結合エピトープとして機能する主要な残基が、VH CDRループに関してF37、P39、A40、L41、V43、L138、R139及びR143、並びにVL CDRループに関してP34、E136、S137及びR139を含むことを示す。これらの構造試験は、実施例3及び5で説明したように、A35774と同じ重鎖及び軽鎖CDRを持つマウス135C12抗体を用いて実施したエピトープマッピングと一致する。アミノ酸置換をコードするPD-1を用いたそれらの抗体結合実験において、135C12抗体と、PD-1突然変異体M4(置換S36A/P37A/L41Aを含む)、M26(置換R139A/E141Aを有する);及びPD-1突然変異体M31(置換L141A/V143Lを有する)との間で結合のシフトが認められた。135C12の結合親和性に小さなシフトをもたらした他のPD-1突然変異(M17、M18及びM28にある)は、PD-1上のA35774 Fabの結合部位に極めて近接しており、これらのアミノ酸置換は、これら試験において抗体結合親和性を低減させたPD-1の局所的構造変化を導入しうる。共結晶構造解析、エピトープマッピング、及び抗体競合結合試験は総合して、P2パッチ領域とオーバーラップする抗体結合が、PD-1/PD-L1遮断を介して作用する抗体とは区別されるアンタゴニスト機能活性を持つことができることの確証を提供する。A35774により代表される抗体がPD-1とPD-L1との間の相互作用をブロックしないことの追加の証拠を図23Bに提供する。図23Bでは、我々のhPD-1/FabA35774共結晶構造と、PD-1のPD-L1との共結晶構造4ZQKとの間でモデルが作製された。このモデルは、ヒトPD-1に対するA35774Fab及びPD-L1タンパク質のオーバーラップしない結合を示す(図23B)。
In vivo有効性試験
キイトルーダ(MK3475)と比較して、非ブロッキング抗PD-1抗体135C H1cL1c(配列番号176及び190を含む)の治療的有効性を評価するために、PD-1 HuGEMMマウスにおいてin vivo有効性試験を行い、それぞれ10mg/kgで隔週(bi-weekly)投与した(図24)。追加の治療的処置は、135C H1cL1c及びキイトルーダを各5mg/kgで隔週共投与することを含む。HuGEMMマウスは、受容体エクトドメインの大部分がヒトPD-1タンパク質(ヒトPD-1配列の残基26~146)をコードするヒト/マウスキメラPD-1タンパク質を発現するように遺伝子操作された。in vivo試験の前に、フローサイトメトリー試験により、135C H1cL1c及びキイトルーダ抗PD-1抗体が、刺激されたT細胞の表面でHuGEMMヒト/マウスキメラPD-1に特異的に結合したことを確認した。その試験のための調製において、腫瘍発生のために大腸腺がん由来のMC38細胞を多数のPD-1HuGEMMマウスに皮下接種した。腫瘍が約95mm3±50の体積に達したときに、合計40匹のマウスを、84mm3の平均腫瘍サイズを有する4つの群に無作為化し、試験0日目に投与(ビヒクル、135C H1cL1c、キイトルーダ及び135C H1cL1c+キイトルーダ)を開始した。治療的抗PD-1抗体を隔週投与し、腫瘍サイズ及びマウスの体重を1週間に2回測定した。未処置PBSバッファービヒクル対照マウスと対比して腫瘍増殖阻害をモニターし、効果をキイトルーダと比較した。非ブロッキング抗PD-1抗体135C H1cL1cは、キイトルーダに匹敵するレベルで腫瘍増殖の低減を誘導した。135C H1cL1cとキイトルーダとの共投与も、10mg/kgでのキイトルーダ単独投与と少なくとも同程度の効果である細胞増殖の低減を誘導した。しかしながら、試験中の全ての処理後時点において、135C H1cL1cとキイトルーダとの組合せで処置されたマウスは、キイトルーダ陽性対照と比較して、応答の向上及びより小さな平均腫瘍体積の傾向を示した。重要なこととして、135C H1cL1cとキイトルーダとの組合せは、(統計解析のためにペアワイズウィルコクソン検定を用いて)試験の4日目(p値=0.0676、統計的限界近く)、7日目(p値=0.0266)、11日目(p値=0.0067)、14日目(p値=0.0037)、及び17日目(p値=0.0021)に、ビヒクル対照と比較して腫瘍体積の統計的に有意な減少を示した。対照的に、キイトルーダ単独の投与は、11日目(p値=0.0205)、14日目(p値=0.0145)、17日目(p値=0.0145)に、ビヒクル対照と比較して腫瘍体積の統計的に有意な低減を示しただけである。135C H1cL1c単独の投与は、試験の11日目(p値=0.0266)、14日目(p値=0.0062)、及び17日目(p値=0.0044)に、ビヒクル対照と比較して腫瘍体積の統計的に有意な低減を示した(図24A)。ビヒクル対照と比較したMC38腫瘍体積の平均阻害パーセンテージ(%)に関するデータの解釈も、単独で投与されたキイトルーダ又は135C H1cL1cと比較して、135C H1cL1cとキイトルーダとの組合せの抗腫瘍活性の向上の強い傾向を示す(図24B)。このプロファイルは、ブロッキング(例えば、キイトルーダ又はMK3475)抗PD-1抗体と非ブロッキング(135C H1cL1c)抗PD-1抗体との組合せが、T細胞機能活性(例えば、増殖(実施例2及び8)、並びにサイトカイン産生(実施例11))の増強を引き起こすことのin vitroの証拠を支持する。更なる所見は、抗体の同じ総量を各試験群に投与した(キイトルーダ:10mg/kg、並びに135C H1cL1cと及びキイトルーダ:各5mg/kg)にもかかわらず、キイトルーダ単独と比較して、H1cL1cとキイトルーダとの組合せがかなり早い時点(試験の4又は7日目)で抗腫瘍効果を発揮し始めることである。最後に、in vivo腫瘍モデルデータを、抗体治療中にM38腫瘍の完全寛解を経験したマウスの割合(%)(図24C)に関して説明する。135C H1cL1cとキイトルーダの組合せで見られた腫瘍阻害(%)の向上と一致して、この試験群(135C H1cL1cとキイトルーダとの組合せ)は、移植腫瘍の完全寛解を有したマウスの2倍増加を示した(キイトルーダ又は135C H1cL1cのいずれかをそれぞれ/単独で投与した群での2匹のマウスに対して、135C H1cL1cとキイトルーダとの組合せにおける4匹のマウス)。合わせて、このin vivoデータは、P2パッチとオーバーラップするPD-1のエピトープに対する、PD-1/PD-L1相互作用に非ブロッキング性である結合が、腫瘍特異的免疫応答を活性化し、それがPD-1/PD-L1遮断を介して作用する抗PD-1抗体とは区別されかつそれと共働的であることを確認する。
1.Chun TW et al. Nature 387: 183-188, 1997
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Claims (16)
- ヒトPD-1に結合し、配列番号176のアミノ酸配列を含む重鎖可変領域(VH)および配列番号190のアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域(VL)を含む、ヒト化抗体またはその断片。
- 前記断片が、Fab、F(ab') 2 、Fab’、一本鎖抗体またはFv断片である、請求項1に記載のヒト化抗体またはその断片。
- T細胞の表面からPD-1のインターナリゼーションを誘導するためのものである、請求項1または2に記載のヒト化抗体またはその断片。
- 前記T細胞が、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に感染したヒトT細胞である、請求項3に記載のヒト化抗体またはその断片。
- 抗原特異的CD8 + T細胞の機能的疲弊を救済及びその増殖を高めるためのものである、請求項1または2に記載のヒト化抗体またはその断片。
- 前記T細胞が、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に特異的である、請求項5に記載のヒト化抗体またはその断片。
- ヒト患者におけるがんを治療するためのものである請求項1または2に記載のヒト化抗体またはその断片。
- 抗PD-1抗体ペムブロリズマブと併用される、請求項3~7のいずれかに記載のヒト化抗体またはその断片。
- 異なる抗原に対する第2の結合特異性を有する結合剤である、請求項1または2に記載のヒト化抗体またはその断片。
- 前記ヒト化抗体またはその断片に固定的に付着した検出可能な標識もしくはエフェクター部分とを含む、請求項1または2に記載のヒト化抗体またはその断片の誘導体。
- 請求項1~9のいずれかに記載の抗体またはその断片、または請求項10に記載の誘導体と、少なくとも1つの医薬上許容される担体とを含む組成物。
- 請求項1~9のいずれかに記載の抗体またはその断片、または請求項10に記載の誘導体とともに、または請求項11に記載の組成物がさらに、抗PD-1抗体ペムブロリズマブを含む組成物。
- 請求項1に記載のヒト化抗体またはその断片をコードする単離ポリヌクレオチド。
- 請求項13に記載の1または複数のポリヌクレオチドを含む発現ベクター。
- 請求項14に記載の発現ベクターを含む宿主細胞。
- 請求項13に記載の1または複数のポリヌクレオチドを含む宿主細胞。
Applications Claiming Priority (5)
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---|---|---|---|
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