JP7106187B2 - 分離マトリックスを保存する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを保存する方法に関する。本発明はさらに、分離マトリックス製品、および分離マトリックスの保存のための少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液の使用に関する。
免疫グロブリンは、世界中で製造または開発のいずれにおいても最も普及しているバイオ医薬品を代表する。この特定の治療薬市場の商業的需要の高まりとそれに伴う価値により、製薬会社は、それぞれの免疫グロブリン製造プロセスの生産性を最大化するとともに、関連するコストを抑えることに重点を置くようになっている。
アフィニティークロマトグラフィーは、これらの免疫グロブリン分子、例えばモノクローナル抗体(mAbs)またはポリクローナル抗体(pAbs)などの精製の重要なステップの1つとして、大部分の例で使用される。特に興味深い種類のアフィニティー試薬は、免疫グロブリン分子の不変部分と特異的結合することの可能なタンパク質であり、そのような相互作用は、抗体の抗原結合特異性とは独立している。そのような試薬は、限定されるものではないが血清もしくは血漿調製物または細胞培養由来のフィードストックなどの異なる試料から、免疫グロブリンをアフィニティークロマトグラフィーによって回収するために広く使用されることができる。そのようなタンパク質の一例は、異なる種由来のIgG免疫グロブリンのFc部分およびFab部分と結合することのできるドメインを含む、ブドウ球菌のプロテインAである。これらのドメインは、一般にE-、D-、A-、B-およびC-ドメインと表示される。
ブドウ球菌プロテインA(SpA)に基づく試薬は、その高い親和性および選択性に起因して、バイオテクノロジーの分野、特に抗体の捕捉および精製のための、ならびに検出または定量化のためのアフィニティークロマトグラフィーにおいて広範な用途が見出されている。現在、SpAに基づくアフィニティー媒体は、おそらく、工業用の細胞培養上清を含む、異なる試料からモノクローナル抗体およびその断片を単離するための最も広く使用されるアフィニティー媒体である。したがって、プロテインA-リガンドを含む様々なマトリックスが、例えば、天然のプロテインA(例えば、プロテインA SEPHAROSE(商標)GE Healthcare、ウプサラ、スウェーデン)の形態で市販されており、組換えプロテインAからなるものもある(例えばrProtein A SEPHAROSE(商標)、GE Healthcare)。より具体的には、市販の組換えプロテインA製品で実施した遺伝子操作は、その支持体との付着を促進し、リガンドの生産性を増加することを目的とする。
バイオ医薬品産業で現在進行中の傾向は、1つの品種の生産設備の代わりに用途の広い多品種生産設備の使用であり、それはバイオ医薬品のオンデマンド製造およびより多様な製品、例えば個人向けまたはオーファン・バイオ医薬品の製造を可能にする。そのような多品種設備での生産キャンペーンは短く、キャンペーンとキャンペーンとの間にアフィニティー分離マトリックスを効果的に保存することが必要である。
キャンペーンとキャンペーンとの間に分離マトリックスを保存するための一般的な媒体は水酸化ナトリウムである。PDAバイオテクノロジー洗浄検証委員会によれば、濃度0.1~1.0Mの水酸化ナトリウムが、充填されたクロマトグラフィーカラムを保存するために一般的である。しかし、そのような保存条件は、13を上回るpH値をもつ溶液にマトリックスを長期間曝露することに関連する。タンパク質性アフィニティーリガンドを含有する多くのアフィニティークロマトグラフィーマトリックスに関して、そのようなアルカリ環境は非常に厳しい条件であり、結果的に、関与する高いpHに対するリガンドの不安定性による、アフィニティー分離マトリックスの能力の低下をもたらす。
そのため、広範な研究がアルカリ性pH値に耐える能力の改善を示す、操作されたタンパク質リガンドの開発に着目してきした。例えば、Gulichら(Susanne Gulich,Martin Linhult,Per-Ake Nygren,Mathias Uhlen,Sophia Hober,Journal of Biotechnology 80(2000),169-178)は、アルカリ性環境での連鎖球菌アルブミン結合ドメイン(ABD)の安定性を改善するためにタンパク質工学を提案した。Gulichらは、4つ全てのアスパラギン残基がロイシン(1つの残基)、アスパラギン酸(2つの残基)およびリジン(1つの残基)に置き換えられている、ABDの変異体を作製した。さらに、Gulichらは、作製した変異体が天然のタンパク質に似た標的タンパク質結合挙動を示すこと、および操作されたリガンドを含有するアフィニティーカラムが、アルカリ条件に繰り返し曝露した後に、操作されていない親リガンドを用いて調製したカラムよりも高い結合容量を示すことを報告している。よって、4つ全てのアスパラギン残基は、構造および機能に重大な影響を及ぼすことなく置き換えられることができることがその中で結論付けられる。
最近の研究は、その変更をプロテインA(SpA)にも行って類似した性質をもたらすことができることを示す。参照によりその全文が本明細書に援用される、米国特許出願公開第2005/0143566号明細書は、少なくとも1つのアスパラギン残基をグルタミン酸またはアスパラギン酸以外のアミノ酸に変異させると、その変異が、約13~14までのpH値で親SpA、例えばSpAのBドメイン、または、SpAのBドメインから誘導した合成構築物であるプロテインZ(米国特許第5,143,844号明細書、参照によりその全文が援用される)などと比較して、増加した化学安定性を付与することを開示する。著者らは、これらの変異タンパク質をアフィニティーリガンドとして使用する場合、予想通り分離媒体がアルカリ化剤を用いる洗浄方法により良く耐えることができることを示す。アルカリ安定性を向上させる目的をもつプロテインAドメインのさらなる変異は、米国特許第8,329,860号、特開2006-304633A号、米国特許第8,674,073号、米国特許出願公開第2010/0221844号、米国特許出願公開第2012/0208234号、米国特許第9,051,375号、米国特許出願公開第2014/0031522号、米国特許出願公開第2013/0274451号および国際公開第2014/146350号にも公開されており、その全ては参照によりその全文が本明細書に援用される。しかし、現在利用可能な変異体はなおアルカリ性のpHに対して感受性があり、そのため、対応するアフィニティー分離マトリックスは一般に20%エタノール溶液または2%ベンジルアルコール溶液に保存される。
よって、この分野では、アルカリ保存方法に対してさらに改善された安定性を有するタンパク質リガンドを含有する分離マトリックスを得る必要性がなおある。また、治療抗体の経済効率の高い精製を可能にする、改善された結合容量をもつ、そのような分離マトリックスも必要とされている。
国際公開第2016/079033号
本発明の発明者らは、アルコール溶液がアフィニティー分離マトリックスの保存に最適とはいえないことを認識していた。アルコールは可燃性であり、規制を受けていて、処分が困難である。本発明者らは、アルカリ金属水酸化物水溶液が保存溶液としていくつかの利点を有することを認識していた。アルカリ金属水酸化物溶液は、濃度に応じて殺菌性であるかまたは静菌性である。それらは大部分のウイルス、細菌、酵母、真菌およびエンドトキシンを不活性化し得る。それらは比較的安価であり、処分が容易であり、分離マトリックスからの除去はpHおよび/または伝導率測定値を用いて検出が簡単である。
そのため、本発明の目的は、アルカリ金属水酸化物溶液に保存される、免疫グロブリンの精製のためのアフィニティー分離マトリックスを提供することである。本発明のさらなる目的は、免疫グロブリンの精製のためのアフィニティー分離マトリックスをアルカリ金属水酸化物溶液中で保存するための方法を提供することである。
これらの目的は、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを保存する、添付される特許請求の範囲による方法によって達成される。アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号51または配列番号52によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも80%、例えば90%、95%または98%などの同一性を有するブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、配列番号51または52の13位および44位のアミノ酸残基はアスパラギンであり、配列番号51または52の3位の少なくともアスパラギン残基は、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異している。この方法は、
a)少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液を準備する工程;
b)分離マトリックスに保存液を浸透させる工程;および
c)保存液を浸透させた分離マトリックスを少なくとも5日の保存時間の間保存する工程を含む。
上に定義されるような免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを用いることにより、高い動的結合容量を有する、アルカリ安定性の高い分離マトリックスが得られる。本発明の発明者らは、そのような分離マトリックスが、アルカリ金属水酸化物水溶液に5日以上などの長期間浸漬しても安定していて、そのような長期間の浸漬後も動的結合容量を実質的に保持していることを観察した。このことは、そのような分離マトリックスがアルカリ金属水酸化物溶液での保存に適していることを意味する。
さらに免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインへ変異させると、アルカリ安定性の向上などの特性のさらなる向上が得られることがある。例えば、配列番号51または52の1位のグルタミン残基は、アラニンに変異させてよい;かつ/または配列番号51または52の35位のアスパラギンまたはグルタミン酸残基は、アラニンに変異させてよい。
免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体は、二量体、三量体、四量体、五量体、六量体、七量体、八量体または九量体からなる群から選択されるホモ多量体であってよい。適切な多量体を使用することにより、分離マトリックスの免疫グロブリン結合容量およびアルカリ安定性が増加することがある。
免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体は、各々、多孔質支持体と共有結合するためのC末端システイン残基を含んでよい。免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体は、チオエーテル結合によって多孔質支持体に結合されてよい。これにより、リガンドを固相支持体に付着させる、堅牢で、アルカリ安定性の、十分に証明された方法が得られる。
分離マトリックスは、少なくとも11mg/ml、例えば少なくとも15mg/mlなどの、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含んでよい。このことが、良好な結合容量をもつ分離マトリックスを確実にする。
多孔質支持体は、56~70マイクロメートルの体積加重メジアン径(d50,v)および55~80mg/mlの乾燥固体重量を有する架橋ポリマー粒子を含んでよい。多孔質支持体は、例えば高度に架橋されたアガロースビーズであってよい。
保存液で用いられるアルカリ金属水酸化物水溶液は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液またはその混合物、好ましくは水酸化ナトリウム溶液であってよい。水酸化ナトリウム溶液は比較的安価であり、容易に入手でき、保存溶液として広く認められている。アルカリ金属水酸化物水溶液は、10mM~100mM、例えば30mM~50mMなどのモル濃度を有してよい。このことは、安定なpHおよび良好な静菌性または殺菌性をもつ溶液を確実にする。
保存液は、場合によって、C-Cアルコール、例えばエタノール、イソプロパノールまたはベンジルアルコールなどをさらに含む。アルコールとアルカリ金属水酸化物を組み合わせた保存液は、特定の微生物、例えば一部の胞子形成細菌を不活性化するのにより効果的であり得る。
保存液は、少なくとも70体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液、例えば少なくとも90体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液、好ましくは少なくとも99体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含んでよい。
いくつかの例では、保存液は、アルカリ金属水酸化物水溶液からなるか、またはそれから本質的になってよい。
分離マトリックスの最小保存時間は、保存が必要とされるだけ短い時間、例えば少なくとも5日、例えば少なくとも10日、例えば少なくとも50日、例えば少なくとも100日、または例えば少なくとも200日であってよい。分離マトリックスの最大保存時間は、保存が必要とされるだけ長い時間、例えば最大400日、または例えば最大700日であってよい。
保存の前に、分離マトリックスは、洗浄流体で洗浄かつ/または消毒されてよく、該洗浄流体は少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含み、該アルカリ金属水酸化物水溶液のモル濃度は500mM~5M、例えば1M~2Mである。洗浄流体は、アルカリ金属水酸化物水溶液からなるか、またはそれから本質的になってよい。したがって、分離マトリックスは、アルコールを使用する必要条件がほとんどないか、または全くなく、洗浄され、消毒され、保存されてよい。
分離マトリックスは、工程b)の後、すなわち長期間の保存の後に、その最初の動的結合容量の少なくとも80%、例えばその最初の動的結合容量の少なくとも90%などを保持する。したがって、分離マトリックスは、その後の免疫グロブリンを精製する能力への過度の悪影響なく、アルカリ金属水酸化物水溶液に保存されてよい。
本発明のさらなる態様によれば、本発明の目的は、添付される特許請求の範囲に記載の保存液を使用することによって達成される。それは、つまり、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスの保存のための、少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液の使用である。
保存液は、分離マトリックスを保存する方法に関して既に上に記載した保存液と同じであってよい。例えば、保存液は、10mM~100mM、例えば30mM~50mMなどのモル濃度を有する水酸化ナトリウム溶液を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなってよい。
本発明のさらなる態様によれば、本発明の目的は、添付される特許請求の範囲に記載の分離マトリックス製品によって達成される。分離マトリックス製品は、保存容器、分離マトリックスおよび保存液を含む。保存容器は、保存液を浸透させた分離マトリックスを含む。分離マトリックスは、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含み、該アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号51または配列番号52によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも80%、例えば90%、95%または98%などの同一性を有するブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、配列番号51または52の13位および44位のアミノ酸残基はアスパラギンであり、配列番号51または52の3位の少なくともアスパラギン残基は、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異している。保存液は、少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む。
したがって、アルカリ金属水酸化物水溶液に保存される分離マトリックスをパッケージし、保存し、輸送することが可能である。このことは、アルコール溶液に保存する必要条件を回避し、したがって保存液に揮発性で可燃性の成分を使用する必要を回避する。
保存容器は、例えば、プラスチックまたはガラスなどの液体を通さない材料で作製された瓶、缶またはドラムであってよい。保存容器はまた、予め充填可能なカラム、すなわち、製造現場で分離マトリックスで満たした分離カラムであってよい。
保存液は、分離マトリックスを保存する方法に関して既に上に記載した保存液と同じであってよい。例えば、保存液は、10mM~100mM、例えば30mM~50mMなどのモル濃度を有する水酸化ナトリウム溶液を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなってよい。
本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。
定義
「抗体」および「免疫グロブリン」という用語は、本明細書では互換的に使用され、抗体の断片、抗体または抗体断片を含む融合タンパク質および抗体または抗体断片を含むコンジュゲートも含むと理解される。
用語「Fc結合ポリペプチド」、「Fc結合ドメイン」および「Fc結合タンパク質」とは、抗体の結晶化可能部分(Fc)と結合することのできるポリペプチド、ドメインまたはタンパク質をそれぞれ意味し、それには、例えばプロテインAおよびプロテインG、または結合特性が維持されたその任意のフラグメントまたは融合タンパク質が挙げられる。
用語「リンカー」は、本明細書において、多量体の2つのポリペプチド単位、単量体またはドメインを互いに連結する要素を意味する。
用語「スペーサー」は、本明細書において、ポリペプチドまたはポリペプチド多量体を支持体に結合する要素を意味する。
アミノ酸配列の比較に関する用語「同一性%」は、標準的なアライメントアルゴリズム、例えば、Altshul et al.(1990)J.Mol.Biol.,215:403-410に記載のBasic Local Alignment Tool(BLAST(商標))などによって求められる。これのウェブベースのソフトウェアは、米国国立医学図書館のhttp://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PROGRAM=blastp&PAGE_TYPE=BlastSearch&LINK_LOC=blasthomeから自由に入手可能である。ここでは、アルゴリズム「blastp(タンパク質-タンパク質BLAST)」が、クエリ配列と対象配列のアライメントおよび特に同一性%の決定に使用される。
本開示において、「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含有する(containing)」および「有する(having)」などは、米国特許法においてこれらの語のものとされている意味を有し得、「含む(includes)」、「含む(including)」などを意味し得る;同様に、「から本質的になる(consisting essentially of)」または「本質的になる(consists essentially)」は米国特許法においてこれらの語のものとされている意味を有する。この用語はオープンエンドであり、列挙される内容の基本的または新規な特徴が、先行技術の実施形態を除いて列挙される内容よりも多く存在することで変化しない限り、列挙される内容よりも多くの存在が考慮に入れられる。
本発明ならびにそのさらなる目的および利点をより完全に理解するために、下に述べる詳細な説明は、添付の図面とともに読まれるべきである。
配列番号1~7および51~52によって定義されるFc結合ドメインのアライメントを示す図である。 SPRバイオセンサーチップと結合した親および変異四量体Zvar(配列番号7)ポリペプチドバリアントのアルカリ安定性について実施例2から得た結果を示す図である。 アガロースビーズと結合した親および変異四量体Zvar(配列番号7)ポリペプチドバリアントのアルカリ安定性(0.5M NaOH)について実施例4から得た結果を示す図である。 アガロースビーズと結合した親および変異四量体Zvar(配列番号7)ポリペプチドバリアントのアルカリ安定性(1.0M NaOH)について実施例4から得た結果を示す図である。 異なる量の変異多量体バリアント(配列番号20)が結合したアガロースビーズのアルカリ安定性(1.0M NaOH)について実施例7から得た結果を示す図である。結果は、1M NaOH中のインキュベーション時間に対する相対残存動的容量(Qb10%、滞留時間6分)としてプロットされる。 異なる量の変異多量体バリアント(配列番号20)が結合したアガロースビーズのアルカリ安定性(1.0M NaOH)について実施例7から得た結果を示す図である。結果は、プロトタイプのリガンド含有量に対する、1M NaOH中31時間のインキュベーション後の相対残存動的容量(Qb10%、滞留時間6分)としてプロットされる。 a)基準マトリックスMabSelect SuRe LXおよびb)本発明によるマトリックスからの、ポリクローナルヒトIgGのpH勾配溶出の結果を示す図である。 図7のクロマトグラムの画分中のIgG1、IgG2およびIgG4成分の分析を示す図である。a)基準マトリックスおよびb)本発明によるマトリックス。各画分について、第1のバー(青色)はIgG1を表し、第2(赤色)はIgG4を表し、第3(緑色)はIgG2を表す。 基準マトリックスMabSelect SuRe LX(MSS LX)および本発明によるマトリックスについて1M NaOHインキュベーションによる、加速アルカリ安定性測定の結果を示す図である。安定性は、インキュベーション後に残っている10%貫流容量の百分率として表される。 基準マトリックスMabSelect SuRe(MSS)および本発明による分離マトリックス(Inv.Ex)について最大50mMの濃度を有するNaOH溶液による、延長させたインキュベーションの結果を示す図である。10%貫流での動的結合容量が、アルカリインキュベーションの前および後のマトリックスについて示されている。
本発明の一態様は、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを保存する方法に関する。
この詳細な説明を通して、2つの別個の番号付けの慣習が使用されることがある。別段の記載がない限り、図1のアミノ酸残基位置番号付けの慣習が使用され、位置番号は、配列番号4~7の位置番号に対応するように指定される。これは多量体にもあてはまり、そこで位置番号は別段の記載がない限り、図1の慣習によるポリペプチド単位またはモノマーの位置を指定する。しかし、特許請求の範囲、発明の概要および時に発明を実施するための形態を通じて、配列番号51および52の位置番号に対応する位置番号が使用される。配列番号51または配列番号52の1位は配列番号4~7の9位に相当すること、そしてこのように異なる番号付けの慣習は相互変換されてよいことに注意されたい。
本発明の免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインは、本明細書において「ポリペプチド」とも呼ばれ、配列番号51または配列番号52によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも80%、例えば90%、95%または98%などの同一性を有するブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなり、この際、配列番号51または52の13位および44位のアミノ酸残基はアスパラギンであり、配列番号51または52の3位の少なくともアスパラギン残基は、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異している。
配列番号51(末端切断型Zvar)
QQ NAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQ
配列番号52(末端切断型Cドメイン)
QQ NAFYEILHLP NLTEEQRNGF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQ
そのような免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインは、図1に図示される配列番号1(Eドメイン)、配列番号2(Dドメイン)、配列番号3(Aドメイン)、配列番号22(バリアントAドメイン)、配列番号4(Bドメイン)、配列番号5(Cドメイン)、配列番号6(プロテインZ)、配列番号7(Zvar)、配列番号51(リンカー領域アミノ酸1~8および56~58を含まないZvar)または配列番号52(リンカー領域アミノ酸1~8および56~58を含まないCドメイン)によって定義されるかあるいはそれと少なくとも90%、少なくとも95%または少なくとも98%の同一性を有する、ブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなってよく、この際、配列番号4~7の11位に対応する位置の少なくともアスパラギン(または配列番号2の例ではセリン)残基は、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異しており、配列番号4~7の21位および52位に対応するアスパラギン残基(配列番号51または52の13位および44位)は保存される。
上に列挙したFc結合ドメインのいくつかを図1にアラインさせて示す。親の、すなわち操作されていないブドウ球菌プロテインA(SpA)は、ドメインE(配列番号1)、D(配列番号2)、A(配列番号3)、B(配列番号4)およびC(配列番号5)と呼ばれる5つのFc結合ドメインを含む。プロテインZ(配列番号6)は、参照によりその全文がここに援用される米国特許第5143844号に開示される変異Bドメインである。配列番号7は、変異N3A、N6D、N23Tを含む、本明細書においてZvarと呼ばれるプロテインZのさらに変異したバリアントを示す。配列番号22(図1に図示せず)は、図1の位置用語法を用いて、A46S変異を有する黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)N315株由来のプロテインAのAドメインの天然バリアントである。配列番号51は、1~8位および56~58位にリンカー領域アミノ酸を含まないZvar(配列番号7)である。配列番号52は、図1に図示されるようにリンカー領域アミノ酸1~8および56~58を含まないプロテインAのCドメインである。
これらのドメインのN11(配列番号51:52のN3)の変異は、アスパラギン残基N21およびN52(配列番号51:52のN13およびN44)の保存とともに、免疫グロブリン結合性を損なうことなく親ドメイン/ポリペプチドと比較して改善されたアルカリ安定性を付与する。そのため、このポリペプチドは、Fcまたは免疫グロブリン結合ポリペプチド、あるいはFcまたは免疫グロブリン結合ポリペプチド単位としても記載され得る。
代わりの言葉で説明すると、免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号53によって定義されるか、あるいは、配列番号53との少なくとも90%、少なくとも95%または少なくとも98%の同一性を有する配列を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなってよい。
配列番号53
Q XAFYEILXLP NLTEEQRXF IXLKDXPSX SX101112LAEAKX1314NX15AQ
ここで、互いに個別に:
=A、Qまたは欠失
=E、K、Y、T、F、L、W、I、M、V、A、HまたはR
=HまたはK
=AまたはN
=A、G、S、Y、Q、T、N、F、L、W、I、M、V、D、E、H、RまたはK、例えばS、Y、Q、T、N、F、L、W、I、M、V、D、E、H、RまたはKなど
=QまたはE
=SまたはK
=EまたはD
=Q、Vまたは欠失
10=K、R、Aまたは欠失
11=A、E、Nまたは欠失
12=IまたはL
13=KまたはR
14=LまたはY
15=D、F、Y、W、KまたはR
である。
具体的には、配列番号53のアミノ酸残基は、互いに個別に:
=Aまたは欠失
=E
=H
=N
=Q
=S
=D
=Vまたは欠失
10=Kまたは欠失
11=Aまたは欠失
12=I
13=K
14=L
である。
ある種の実施形態では、配列番号53のアミノ酸残基は:
=A、X=E、X=H、X=N、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=Lであってよい。いくつかの実施形態では、X=E、X=H、X=N、X=A、X=Q、X=S、X=D、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=Dであり、X、X、X10およびX11の1以上は欠失している。さらなる実施形態では、X=A、X=E、X=H、X=N、X=S、Y、Q、T、N、F、L、W、I、M、V、D、E、H、RまたはK、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=D、あるいはX=A、X=E、X=H、X=N、X=A、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=F、Y、W、KまたはRである。
いくつかの実施形態では、アミノ酸残基は、互いに個別に:
a)X=Aまたは欠失、X=E、X=H、X=N、X=Q、X=S、X=D、X=Vまたは欠失、X10=Kまたは欠失、X11=Aまたは欠失、X12=I、X13=K、X14=L;
b)X=A、X=E、X=H、X=N、X=A、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=D;
c)X=A、X=E、X=H、X=N、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=D;または
d)X=A、X=H、X=N、X=A、X=Q、X=S、X=D、X=V、X10=K、X11=A、X12=I、X13=K、X14=LおよびX15=Dであってよい。
N11(X)変異(例えばN11EまたはN11K変異)は、唯一の変異であってよく、あるいは、ポリペプチドは、さらなる変異、例えば配列番号4~7の3、6、9、10、15、18、23、28、29、32、33、36、37、40、42、43、44、47、50、51、55および57位に対応する位置の少なくとも1つでの置換などを含んでもよい。これらの位置の1または複数で、最初のアミノ酸残基は、例えばアスパラギン、プロリンまたはシステインでないアミノ酸で置換されていてよい。最初のアミノ酸残基は、例えばアラニン、バリン、トレオニン、セリン、リジン、グルタミン酸またはアスパラギン酸で置換されていてよい。さらに、1または複数のアミノ酸残基が、例えば1~6位および/または56~58位から欠失されていてよい。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の9位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、グルタミン、アスパラギン、プロリンまたはシステイン以外のアミノ酸、例えばアラニンなどであるか、あるいはそれは欠失され得る。9位および11位の変異の組合せは、例によって示されるように、特に良好なアルカリ安定性をもたらす。具体的な実施形態では、配列番号7において9位のアミノ酸残基はアラニンであり、11位のアミノ酸残基はリジンまたはグルタミン酸、例えばリジンなどである。9位の変異は、参照によりその全文が本明細書に援用される同時係属出願PCT/SE2014/050872号明細書においても考察されている。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の50位に対応する位置のアミノ酸残基(X13)は、アルギニンまたはグルタミン酸である。
ある種の実施形態では、配列番号4~7の3位に対応する位置のアミノ酸残基は、アラニンであり、かつ/または配列番号4~7の6位に対応する位置のアミノ酸残基は、アスパラギン酸である。3位および6位のアミノ酸残基の1つはアスパラギンであってよく、代替実施形態では、3位および6位の両方のアミノ酸残基がアスパラギンであってよい。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の43位に対応する位置のアミノ酸残基(X11)は、アラニンまたはグルタミン酸、例えばアラニンなどであるか、あるいはそれは欠失され得る。具体的な実施形態では、配列番号7の9位および11位のアミノ酸残基は、それぞれ、アラニンおよびリジン/グルタミン酸であり、一方、43位のアミノ酸残基は、アラニンまたはグルタミン酸である。
ある種の実施形態では、配列番号4~7の28位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、アラニンまたはアスパラギン、例えばアラニンなどである。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の40位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、アスパラギン、アラニン、グルタミン酸およびバリンからなる群から選択されるか、またはグルタミン酸およびバリンからなる群から選択されるか、またはバリンであるか、またはそれは欠失され得る。具体的な実施形態では、配列番号7の9位および11位のアミノ酸残基は、それぞれ、アラニンおよびグルタミン酸であり、一方、40位のアミノ酸残基は、バリンである。随意に、43位のアミノ酸残基は、アラニンまたはグルタミン酸であってよい。
ある種の実施形態では、配列番号4~7の42位に対応する位置のアミノ酸残基(X10)は、アラニン、リジンまたはアルギニンであるか、あるいはそれは欠失され得る。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の18位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、リジンまたはヒスチジン、例えばリジンなどである。
ある種の実施形態では、配列番号4~7の33位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、リジンまたはセリン、例えばリジンなどである。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の37位に対応する位置のアミノ酸残基(X)は、グルタミン酸またはアスパラギン酸、例えばグルタミン酸などである。
ある種の実施形態では、配列番号4~7の51位に対応する位置のアミノ酸残基(X14)は、チロシンまたはロイシン、例えばチロシンなどである。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の44位に対応する位置のアミノ酸残基(X12)は、ロイシンまたはイソロイシンである。具体的な実施形態では、配列番号7の9位および11位のアミノ酸残基は、それぞれ、アラニンおよびリジン/グルタミン酸であり、一方、44位のアミノ酸残基はイソロイシンである。随意に、43位のアミノ酸残基は、アラニンまたはグルタミン酸であってよい。
いくつかの実施形態では、配列番号4~7の1、2、3および4位、または3、4、5および6位に対応する位置のアミノ酸残基は欠失されている。これらの実施形態の特定のバリアントでは、親ポリペプチドは、プロテインAのCドメイン(配列番号5)である。これらの欠失の天然のCドメインへの影響は、参照によりその全文が本明細書に援用される米国特許第9018305号明細書および米国特許第8329860号明細書に記載されている。
ある種の実施形態では、配列番号4~7における、例えば配列番号7における変異は、以下からなる群から選択される:N11K;N11E;N11Y;N11T;N11F;N11L;N11W;N11I;N11M;N11V;N11A;N11H;N11R;N11E、Q32A;N11E、Q32E、Q40E;N11E、Q32E、K50R;Q9A、N11E、N43A;Q9A、N11E、N28A、N43A;Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43E、L44I;Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I;N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y;Q9A、N11E、N28A、Q40V、A42K、N43A、L44I;Q9A、N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y;N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I;Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I;Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R;Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R;Q9A、N11E、D37E、Q40V、A42K、N43A、L44IおよびQ9A、N11E、D37E、Q40V、A42R、N43A、L44I。これらの変異は、特に高いアルカリ安定性をもたらす。配列番号4~7における、例えば配列番号7における変異はまた、以下からなる群から選択され得る:N11K;N11Y;N11F;N11L;N11W;N11I;N11M;N11V;N11A;N11H;N11R;Q9A、N11E、N43A;Q9A、N11E、N28A、N43A;Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43E、L44I;Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I;Q9A、N11E、N28A、Q40V、A42K、N43A、L44I;N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y;Q9A、N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y;N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I;Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44IおよびQ9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R。
いくつかの実施形態では、ポリペプチドは、以下からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になる:配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、配列番号49および配列番号50。それは例えば、以下からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になってよい:配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号16、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28および配列番号29。また、それは、以下からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になり得る:配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号16、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号27、配列番号28、配列番号38、配列番号40;配列番号41;配列番号42;配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47および配列番号48。
ある種の実施形態では、ポリペプチドは、配列番号54~70からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になり;配列番号71~75からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になり;あるいは、それは、配列番号76~79からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になってよい。それはさらに、配列番号89~95からなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも90%、95%または98%の同一性を有する配列を含むかまたはそれから本質的になってよい。
ポリペプチドは、例えば上記の群から、またはこれらの群の部分集合から選択される配列によって定義されてよいが、それはまた、Nおよび/またはC末端にさらなるアミノ酸残基、例えばN末端のリーダー配列および/またはC末端のテール配列を含んでもよい。
配列番号8 Zvar(Q9A,N11E,N43A)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK
配列番号9 Zvar(Q9A,N11E,N28A,N43A)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK
配列番号10 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43E,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQAPK
配列番号11 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号12 Zvar(N11E,Q32A)
VDAKFDKEQQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IASLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号13 Zvar(N11E)
VDAKFDKEQQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号14 Zvar(N11E,Q32E,Q40E)
VDAKFDKEQQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IESLKDDPSE SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号15 Zvar(N11E,Q32E,K50R)
VDAKFDKEQQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IESLKDDPSQ SANLLAEAKR LNDAQAPK
配列番号16 Zvar(N11K)
VDAKFDKEQQ KAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号23 Zvar(N11K,H18K,S33K,D37E,A42R,N43A,L44I,K50R,L51Y)
VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPK
配列番号24 Zvar(Q9A,N11E,N28A,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号25 Zvar(Q9A,N11K,H18K,S33K,D37E,A42R,N43A,L44I,K50R,L51Y)
VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRAAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPK
配列番号26 Zvar(N11K,H18K,D37E,A42R,N43A,L44I)
VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号27 Zvar(Q9A,N11K,H18K,D37E,A42R,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号28 Zvar(Q9A,N11K,H18K,D37E,A42R,N43A,L44I,K50R)
VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRAILAEAKR LNDAQAPK
配列番号29 Zvar(Q9A,N11K,H18K,D37E,A42R)
VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRNLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号36 B(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
ADNKFNKEAQ EAFYEILHLP NLNEEQRNGF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号37 C(Q9A,N11E,E43A)
ADNKFNKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNGF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号38 Zvar(N11Y)
VDAKFDKEQQ YAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号39 Zvar(N11T)
VDAKFDKEQQ TAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号40 Zvar(N11F)
VDAKFDKEQQ FAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号41 Zvar(N11L)
VDAKFDKEQQ LAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号42 Zvar(N11W)
VDAKFDKEQQ WAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号43 Zvar(N11I)
VDAKFDKEQQ IAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号44 Zvar(N11M)
VDAKFDKEQQ MAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号45 Zvar(N11V)
VDAKFDKEQQ VAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号46 Zvar(N11A)
VDAKFDKEQQ AAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号47 Zvar(N11H)
VDAKFDKEQQ HAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号48 Zvar(N11R)
VDAKFDKEQQ RAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SANLLAEAKK LNDAQAPK
配列番号49 Zvar(Q9A,N11E,D37E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号50 Zvar(Q9A,N11E,D37E,Q40V,A42R,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SRAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号54 Zvar(Q9A,N11E,A29G,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNGF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号55 Zvar(Q9A,N11E,A29S,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNSF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号56 Zvar(Q9A,N11E,A29Y,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNYF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号57 Zvar(Q9A,N11E,A29Q,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNQF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号58 Zvar(Q9A,N11E,A29T,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNTF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号59 Zvar(Q9A,N11E,A29N,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNNF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号60 Zvar(Q9A,N11E,A29F,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNFF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号61 Zvar(Q9A,N11E,A29L,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNLF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号62 Zvar(Q9A,N11E,A29W,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNWF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号63 Zvar(Q9A,N11E,A29I,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNIF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号64 Zvar(Q9A,N11E,A29M,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNMF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号65 Zvar(Q9A,N11E,A29V,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNVF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号66 Zvar(Q9A,N11E,A29D,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNDF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号67 Zvar(Q9A,N11E,A29E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNEF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号68 Zvar(Q9A,N11E,A29H,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNHF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号69 Zvar(Q9A,N11E,A29R,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNRF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号70 Zvar(Q9A,N11E,A29K,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNKF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号71 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,D53F)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNFAQAPK
配列番号72 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,D53Y)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNYAQAPK
配列番号73 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,D53W)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNWAQAPK
配列番号74 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,D53K)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNKAQAPK
配列番号75 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,D53R)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNRAQAPK
配列番号76 Zvar(Q9del,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKE_Q EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号77 Zvar(Q9A,N11E,Q40del,A42K,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPS_ SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号78 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42del,N43A,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV S_AILAEAKK LNDAQAPK
配列番号79 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43del,L44I)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SK_ILAEAKK LNDAQAPK
配列番号89 Zvar(D2del,A3del,K4del,Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
V___FDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号90 Zvar(V1del,D2del,Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,K58del)
__AKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAP_
配列番号91 Zvar(K4del,F5del,D6del,K7del,E8del,Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
VDA_____AQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号92 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,A56del,P57del,K58del)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQ___
配列番号93 Zvar(V1del,D2del,A3del,Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
___KFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号94 Zvar(V1del,D2del,A3del,K4del,F5del,D6del,K7del,E8del,Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)
________AQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK
配列番号95 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I,K58_insYEDG)
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKYE DG
分離マトリックスは、免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む。そのような多量体は、上記のいずれかの実施形態によって定義される複数の免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメイン(ポリペプチド単位)を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなる。多量体を使用することにより、免疫グロブリン結合容量を増加させることができ、多量体はモノマーよりも高いアルカリ安定性を有することもができる。多量体は、例えば二量体、三量体、四量体、五量体、六量体、七量体、八量体または九量体であり得る。多量体は、多量体の全ての単位が同一であるホモ多量体であってもよいし、少なくとも1つの単位が他の単位と異なるヘテロ多量体であってもよい。有利には、多量体中の全ての単位は、例えば、上記で開示された変異/保存を含むことによってアルカリ安定性である。ポリペプチドは、ポリペプチドのC末端とN末端との間のペプチド結合によって直接に互いと結合することができる。あるいは、多量体中の2以上の単位は、オリゴマー種またはポリマー種、例えば最大25または30アミノ酸、例えば3~25または3~20アミノ酸などを有するペプチドを含むリンカーによって結合することができる。リンカーは、例えば、APKVDAKFDKE、APKVDNKFNKE、APKADNKFNKE、APKVFDKE、APAKFDKE、AKFDKE、APKVDA、VDAKFDKE、APKKFDKE、APK、APKYEDGVDAKFDKEおよびYEDGからなる群から選択されるか、あるいは、APKADNKFNKE、APKVFDKE、APAKFDKE、AKFDKE、APKVDA、VDAKFDKE、APKKFDKE、APKYEDGVDAKFDKEおよびYEDGからなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるか、あるいはそれとの少なくとも90%の同一性または少なくとも95%の同一性を有するペプチド配列を含むかまたはそれから本質的になる。それらはまた、APKADNKFNKE、APKVFDKE、APAKFDKE、AKFDKE、APKVDA、VDAKFDKE、APKKFDKE、APKおよびAPKYEDGVDAKFDKEからなる群から選択されるアミノ酸配列によって定義されるか、あるいはそれとの少なくとも90%の同一性または少なくとも95%の同一性を有するペプチド配列から本質的になる。いくつかの実施形態では、リンカーは、ペプチドAPKVDAKFDKEまたはAPKVDNKFNKEからならない、あるいは、ペプチドAPKVDAKFDKE、APKVDNKFNKE、APKFNKE、APKFDKE、APKVDKEまたはAPKADKEからならない。
そのようなリンカーの性質は、好ましくはタンパク質単位の空間的立体構造を不安定化するべきではない。これは、例えばリンカー中にプロリンが存在しないようにすることによって達成することができる。さらに、前記リンカーはまた、好ましくは変異したタンパク質単位の性質を損なわないようにアルカリ環境で十分に安定しているべきでもある。この目的のため、リンカーがアスパラギンを含まない場合は有利である。リンカーがグルタミンを含まない場合はさらに有利であり得る。多量体はさらにN末端で複数のアミノ酸残基、例えばクローニングプロセスに由来するか、または切断されるシグナル伝達配列由来の残基を構成するアミノ酸残基などを含むことがある。さらなるアミノ酸残基の数は、例えば20以下、例えば15以下、例えば10以下または5以下であってよい。具体例として、多量体はAQ、AQGT、VDAKFDKE、AQVDAKFDKEまたはAQGTVDAKFDKE配列をN末端に含むことがある。
ある種の実施形態では、多量体は、配列番号80~87からなる群から選択される配列を含むかまたはそれから本質的になってよい。これらのおよびさらなる配列は下の表に記載され、親(変異)nと命名される。ここでnは多量体中の単量体単位の数である。
配列番号17 Zvar(Q9A,N11E,N43A)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPKC
配列番号18 Zvar(Q9A,N11E,N28A,N43A)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSQ SAALLAEAKK LNDAQAPKC
配列番号19 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43E,L44I)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKEILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号20 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号30 Zvar(N11K,H18K,S33K,D37E,A42R,N43A,L44I,K50R,L51Y)4
AQGT VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPK VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPK VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPK VDAKFDKEQQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQKLKDEPSQ SRAILAEAKR YNDAQAPKC
配列番号31 Zvar(Q9A,N11K,H18K,D37E,A42R)4
AQGT VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRNLLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRNLLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRNLLAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ KAFYEILKLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSQ SRNLLAEAKK LNDAQAPKC
配列番号32 Zvar(Q9A,N11E,N28A,Q40V,A42K,N43A,L44I)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRAAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号33 Zvar(Q9A,N11E,Q40V,A42K,N43A,L44I)6
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号34 Zvar(Q9A,N11E,D37E,Q40V,A42K,N43A,L44I)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号35 Zvar(Q9A,N11E,D37E,Q40V,A42R,N43A,L44I)4
AQGT VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SRAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SRAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SRAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDEPSV SRAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号80 リンカーのD2、A3およびK4が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号81 リンカーのK58、V1およびD2が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAP AKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号82 リンカーのP57、K58、V1、D2およびA3が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAP AKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号83 リンカーのK4、F5、D6、K7およびE8が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号84 リンカーのA56、P57およびK58が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQ VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号85 リンカーのV1、D2およびA3が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK KFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号86 リンカーのV1、D2、A3、K4、F5、D6、K7およびE8が欠失したZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK AQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号87 YEDGがリンカーのK58とV1の間に挿入されたZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK YEDG VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
配列番号88 Zvar2
VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPK VDAKFDKEAQ EAFYEILHLP NLTEEQRNAF IQSLKDDPSV SKAILAEAKK LNDAQAPKC
いくつかの実施形態では、上に開示されるポリペプチドおよび/または多量体は、C末端またはN末端に、1または複数のシステイン残基、複数のリジン残基および複数のヒスチジン残基からなる群から選択される、1または複数の連結要素をさらに含む。1または複数の連結要素はまた、C末端またはN末端から1~5アミノ酸残基の範囲内、例えば1~3または1~2アミノ酸残基の範囲内に位置してもよい。連結要素は、例えばC末端の単一のシステインであることがある。1または複数の連結要素は、CまたはN末端に直接に結合してもよいし、あるいは連結要素は、最大15アミノ酸、例えば1~5、1~10または5~10アミノ酸を含むストレッチを介して結合してもよい。このストレッチもまた、好ましくは変異したタンパク質の性質を損なわないようにアルカリ環境で十分に安定しているべきである。この目的のために、ストレッチがアスパラギンを含まない場合に有利である。ストレッチがグルタミンを含まない場合はさらに有利であり得る。C末端システインを有する利点は、タンパク質のエンドポイントカップリングがシステインチオールと支持体上の求電子基との反応を通じて達成され得ることである。これは、結合容量にとって重要な、カップリングタンパク質の優れた可動性を提供する。
ポリペプチドまたは多量体のアルカリ安定性は、例えばNHS-またはマレイミドカップリング化学を使用して、表面プラズモン共鳴(SPR)チップ、例えば実施例に記載されるようなBiacore CM5センサーチップとそれをカップリングさせ、指定された温度、例えば22+/-2℃のアルカリ溶液中でのインキュベーションの前後に一般にポリクローナルヒトIgGを用いてチップの免疫グロブリン結合容量を測定することによって評価することができる。インキュベーションは、例えば0.5M NaOH中で何回かの10分サイクル、例えば100、200または300サイクルなどで実施することができる。22+/-2℃の0.5M NaOH中で100回の10分インキュベーションサイクルの後のマトリックスのIgG容量は、インキュベーション前のIgG容量の少なくとも55、例えば少なくとも60、少なくとも80または少なくとも90%などであり得る。あるいは、上記のように測定される特定の変異体の100サイクル後の残存IgG容量は、親ポリペプチド/多量体の残存IgG容量と比較することができる。この例では、変異体の残存IgG容量は、親ポリペプチド/多量体の少なくとも105%、例えば少なくとも110%、少なくとも125%、少なくとも150%または少なくとも200%などであることがある。
免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインおよび/またはその多量体は、核酸配列、例えばポリペプチドまたは多量体をコードするRNA配列またはDNA配列などによってコードされることがある。コード配列に加えて必要なシグナル配列を含む、プラスミドなどのベクターがポリペプチドまたは多量体の発現に使用されることがある。ベクターは、上記のような多量体をコードする核酸を含むことがあり、この際、各単位をコードする個別の核酸は、相同または異種のDNA配列を有することがある。
上記のような核酸またはベクターを含む発現系は、ポリペプチドまたは多量体の発現に使用されてよい。発現系は、例えば、本発明のポリペプチドまたは多量体を発現するよう改変されている、グラム陽性またはグラム陰性の原核生物宿主細胞系、例えば大腸菌(E.coli)またはバチルス属の種(Bacillus sp.)であってよい。あるいは、発現系は、真核生物宿主細胞系、例えば酵母、例えばピキア・パストリス(Pichia pastoris)またはサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)など、または哺乳動物細胞、例えばCHO細胞であってよい。
分離マトリックスは、多孔質支持体と共有結合した、上記のような免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなる。
分離マトリックスは、多孔質支持体と共有結合した、少なくとも11、例えば11~21、15~21または15~18mg/mlのFc結合リガンドを含んでよく、この際:
a)リガンドはアルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含み、
b)多孔質支持体は56~70、例えば56~66マイクロメートルの体積加重メジアン径(d50,v)および55~80、例えば60~78または65~78mg/mlの乾燥固体重量を有する架橋ポリマー粒子を含む。架橋ポリマー粒子はさらに、分子量110kDaのデキストランの逆ゲル濾過クロマトグラフィーのKd値0.69~0.85、例えば0.70~0.85または0.69~0.80に相当する孔径を有してよい。多量体は、例えばアルカリ安定化プロテインAドメインの四量体、五量体、六量体または七量体、例えばアルカリ安定化プロテインAドメインの六量体などを含んでよい。高いリガンド含有量と粒度範囲、乾燥固体重量範囲および随意のKd範囲を組み合わせることにより、例えば、IgGに対する10%貫流の動的結合容量が2.4分の滞留時間で少なくとも45mg/ml、例えば少なくとも50または少なくとも55mg/mlであるような、高い結合容量が得られる。あるいは、またはさらに、IgGに対する10%貫流の動的結合容量は、6分の滞留時間で少なくとも60mg/ml、例えば少なくとも65、少なくとも70または少なくとも75mg/mlなどであることがある。
アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体は、IgGに対して選択性が高く、分離マトリックスは、20mMリン酸緩衝液、180mM NaCl、pH7.5中で、ヒトIgG2に対して0.2mg/mlよりも低い、例えば0.1mg/mlよりも低い解離定数を適切に有することができる。これは、N Pakiman et al:J Appl Sci 12,1136-1141(2012)に記載の吸着等温線法に従って求めることができる。
ある種の実施形態では、分離マトリックスは、多孔質支持体と共有結合した、少なくとも15、例えば15~21または15~18mg/mlのFc結合リガンドを含み、この際、リガンドは、アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む。これらの多量体は、適切に、上記の実施形態または下に指定される実施形態のいずれかに開示される通りであり得る。
いくつかの実施形態では、分離マトリックスは、支持体と結合した、5~25、例えば5~20mg/ml、5~15mg/ml、5~11mg/mlまたは6~11mg/mlのポリペプチドまたは多量体を含む。結合したポリペプチド/多量体の量は、カップリングプロセスで使用したポリペプチド/多量体の濃度、使用した活性化およびカップリング条件、および/または使用した支持体の多孔構造によって制御することができる。概して、マトリックスの絶対結合容量は、カップリングされたポリペプチド/多量体の量に伴い、少なくとも細孔がカップリングされたポリペプチド/多量体によって著しく狭窄される点まで増加する。理論に縛られるものではないが、しかし、支持体に対して列挙されるKd値に関して、結合したリガンドによる細孔の狭窄はそれほど重要ではないと思われる。カップリングされたポリペプチド/多量体1mg当たりの相対結合容量はカップリングレベルが高くなると減少し、上記の範囲内で最適な費用便益をもたらす。
そのような分離マトリックスは、免疫グロブリンまたはその他のFc含有タンパク質の分離に有用である。そして、ポリペプチド/多量体のアルカリ安定性が改善されたために、マトリックスは洗浄中の高アルカリ条件に耐え、それはバイオプロセス分離の状況において長期の反復使用に不可欠である。マトリックスのアルカリ安定性は、指定された温度、例えば22+/-2℃のアルカリ溶液中でのインキュベーションの前後に一般にポリクローナルヒトIgGを使用して、免疫グロブリン結合容量を測定することによって評価することができる。インキュベーションは、例えば、0.5Mまたは1.0M NaOH中で何回かの15分サイクル、例えば25、50または75時間の総インキュベーション時間に相当する100、200または300サイクルなどで実施することができる。22+/-2℃の0.5M NaOH中で96~100回の15分インキュベーションサイクルあるいは24または25時間の総インキュベーション時間の後のマトリックスのIgG容量は、インキュベーション前のIgG容量の少なくとも80、例えば少なくとも85、少なくとも90または少なくとも95%などであり得る。22+/-2℃の1.0M NaOH中で合計24時間のインキュベーションの後のマトリックスの容量は、インキュベーション前のIgG容量の少なくとも70、例えば少なくとも80または少なくとも90%などであり得る。2.4分または6分の滞留時間のIgGに対する10%貫流の動的結合容量(Qb10%)は、例えば、22+/-2℃の1.0M NaOH水溶液中、31時間のインキュベーションの後に20%未満低下していることがある。
当業者の理解するように、発現したポリペプチドまたは多量体は、支持体に固定される前に適切な程度まで精製されるべきである。そのような精製方法は当分野で周知であり、タンパク質に基づくリガンドの支持体への固定は標準法を用いて容易に実行される。適切な方法および支持体は、以下により詳細に述べる。
分離マトリックスの多孔質支持体は、任意の適した周知の種類のものであってよい。従来のアフィニティー分離マトリックスは多くの場合有機性であり、使用する水性媒体に親水性表面を曝露している、すなわちヒドロキシ(-OH)、カルボキシ(-COOH)、カルボキシアミド(-CONH、N-置換型であってもよい)、アミノ(-NH、置換されていてもよい)、オリゴ-またはポリエチレンオキシ基をそれらの外部に曝露し、存在する場合にはその内部にも曝露しているポリマーに基づく。支持体の空隙率は、Gel Filtration Principles and Methods,Pharmacia LKB Biotechnology 1991,pp6-13に記載の方法による逆サイズ排除クロマトグラフィーによって測定されたKavまたはKd値(特定のサイズのプローブ分子に利用可能な細孔容積の割合)として表すことができる。Kavは、比(V-V)/(V-V)として求められ、式中、Vは、プローブ分子の溶出量(例えば、デキストラン110kD)であり、Vは、カラムの空隙容量(例えば、高Mwのボイドマーカー、例えば未加工のデキストランなどの溶出量)であり、Vはカラムの総容積である。Kdは、(V-V)/Vとして求めることができ、式中、Vは、マトリックス体積(マトリックスポリマー分子によって占有される体積)を除く全ての容積に入ることのできる塩(例えば、NaCl)の溶出量である。定義上、KdおよびKav値は両方とも常に0~1の範囲内にある。有利には、分子量110kDaのデキストランをプローブ分子として用いて測定した場合、Kav値は0.6~0.95、例えば、0.7~0.90または0.6~0.8であり得る。分子量110kDaのデキストランで測定されるKd値は、適切には0.68~0.90、例えば0.68~0.85または0.70~0.85などであり得る。この有利性は、支持体が、本発明のポリペプチド/多量体および該ポリペプチド/多量体に結合する免疫グロブリンの両方を収容することができ、結合部位への、および結合部位からの免疫グロブリンの質量輸送を提供することができる細孔を大きな割合で有することである。
ポリペプチドまたは多量体は、例えば、リガンド中に存在するチオール、アミノおよび/またはカルボキシ基を利用する従来のカップリング技術を介して多孔質支持体に結合させることができる。ビスエポキシド、エピクロロヒドリン、CNBr、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)などは、周知のカップリング試薬である。支持体とポリペプチド/多量体との間には、ポリペプチド/多量体の有効性を改善し、ポリペプチド/多量体と支持体との化学カップリングを促進する、スペーサーとして公知の分子を導入することができる。ポリペプチド/多量体の性質およびカップリング条件に応じて、カップリングは、マルチポイントカップリング(例えば複数のリジンを介するもの)であってもよいし、シングルポイントカップリング(例えば単一のシステインを介するもの)であってもよい。
特定の実施形態において、ポリペプチドまたは多量体は、チオエーテル結合を介して支持体にカップリングされる。このような結合を実施する方法は、この分野において周知であり、標準的な技術および装置を使用して当業者によって容易に実施される。チオエーテル結合は、柔軟で安定であり、一般的にアフィニティークロマトグラフィーでの使用に適している。特に、チオエーテル結合が、ポリペプチドまたは多量体上の末端または近末端のシステイン残基を介している場合、カップリングされたポリペプチド/多量体の可動性が向上し、結合容量および結合反応速度が改善される。いくつかの実施形態において、ポリペプチド/多量体は、上記のタンパク質に提供されるC末端システインを介してカップリングされる。このことは、システインチオールと支持体上の求電子基、例えばエポキシド基、ハロヒドリン基等との効率的なカップリングを可能にし、その結果チオエーテル架橋結合となる。
特定の実施形態において、支持体は、ポリヒドロキシポリマー、例えば多糖類を含む。多糖類の例としては、例えば、デキストラン、デンプン、セルロース、プルラン、寒天、アガロースなどが挙げられる。多糖類は本質的に親水性であり、非特異的相互作用の程度は低く、反応性(活性化可能な)ヒドロキシル基含量が高く、バイオプロセスに使用されるアルカリ清浄化液に対して一般に安定である。
いくつかの実施形態において、支持体は、寒天またはアガロースを含む。本発明で使用する支持体は、標準的な方法、例えば逆懸濁ゲル化(S Hjerten:Biochim Biophys Acta 79(2),393-398(1964))により容易に調製することができる。または、塩基性マトリクッスは、SEPHAROSE(商標)FF(GE Healthcare)の名称で販売されている架橋アガロースビーズなどの市販品である。大規模分離に特に有利な一実施形態において、支持体は、米国特許第6602990号または米国特許第7396467号(当該特許は参照によりその全文が本明細書に援用される)に記載されている方法を使用して、その剛性を増加させるように適合されており、そのためにマトリックスは高い流量により適したものとなる。
特定の実施形態において、支持体、例えばポリマー、多糖類またはアガロースなどは、ヒドロキシアルキルエーテル架橋などで架橋される。このような架橋を生成する架橋剤試薬は、例えば、エピクロロヒドリンのようなエピハロヒドリン、ブタンジオールジグリシジルエーテルのようなジエポキシド、アリルハライドまたはアリルグリシジルエーテルのようなアリル化試薬であってよい。架橋は、支持体の剛性に有益であり、化学的安定性を改善する。ヒドロキシアルキルエーテル架橋はアルカリ安定性であり、著しい非特異的吸着を引き起こさない。
あるいは、多孔質支持体は、合成ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ポリヒドロキシアルキルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミドなどに基づく。ジビニルおよびモノビニル置換ベンゼンに基づくマトリックスなどの疎水性ポリマーの場合、マトリックス表面は、多くの場合親水化されて、上で定義した親水性基を周囲の水性液体に曝露する。そのようなポリマーは、標準法に従って容易に製造される、例えば「Styrene based polymer supports developed by suspension polymerization」(R Arshady:Chimica e L’Industria 70(9),70-75(1988))を参照されたい。または、SOURCE(商標)(GE Healthcare)などの市販品が使用される。別の代替法では、本発明による多孔質支持体は、無機性の支持体、例えばシリカ、酸化ジルコニウムなどを含む。
さらに別の実施形態において、固相支持体は、表面、チップ、キャピラリー、またはフィルタ(例えば、膜または深層フィルタマトリックス)などの別の形態である。
本発明によるマトリックスの形状に関して、一実施形態において、マトリックスは多孔質モノリスの形態である。別の実施形態において、マトリックスは、多孔質または非多孔質であり得るビーズまたは粒子の形態である。ビーズまたは粒子の形態のマトリックスは、充填床として、または懸濁形態で使用することができる。懸濁形態には、粒子またはビーズが自由に移動する膨張床および純粋な懸濁液として知られている形態が含まれる。モノリス、充填床および膨張床の場合、分離手順は一般に、濃度勾配を用いた従来のクロマトグラフィーに従う。純粋な懸濁液の場合、バッチ様式が使用される。
上に開示される分離マトリックスは優れたアルカリ安定性を有するので、アルカリ性保存液中で保存されてよい。分離マトリックスを保存する方法は、以下の工程を含む:
a)少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液を準備する工程;
b)分離マトリックスに保存液を浸透させる工程;および
c)保存液を浸透させた分離マトリックスを少なくとも5日の保存時間の間保存する工程。
アルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液を使用することにより、エタノール、イソプロパノール、またはベンジルアルコールなどのアルコールの使用を必要とすることなく、静菌性または殺菌性の溶液を得ることができる。このことは、公知のプロテインAアフィニティー分離マトリックスに現在使用される保存溶液よりも安価で、規制上の負担になりにくく、不燃性で、処分が簡単である保存液を使用できることを意味する。
分離マトリックスは、多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む、上に開示されるような分離マトリックスであり、この際、アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号51または配列番号52によって定義されるかあるいはそれとの少なくとも80%、例えば90%、95%または98%などの同一性を有するブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、配列番号51または52の13位および44位のアミノ酸残基はアスパラギンであり、配列番号51または52の3位の少なくともアスパラギン残基は、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異している。免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインは、さらなる変異を含むことがある。例えば、配列番号51または52の1位のグルタミン残基は、アラニンに変異させてよい;かつ/または配列番号51または52の35位のアスパラギンまたはグルタミン酸残基は、アラニンに変異させてよい。
保存液は、少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む。アルカリ金属水酸化物水溶液は、単一のアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属水酸化物の混合物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物などを含んでよい。アルカリ金属水酸化物水溶液は、アルカリ金属水酸化物の混合物を使用する場合のアルカリ金属水酸化物の総合濃度として表して、10mM~100mM、例えば30mM~50mMなどのモル濃度を有してよい。保存液は、アルカリ金属水酸化物水溶液から本質的になるか、またはそれからなってよい。しかし、保存液は、いくつかの実施形態においてさらなる成分も含んでよい。そのようなさらなる成分には、アルコール、例えばC-Cアルコール、例えばエタノール、イソプロパノールまたはベンジルアルコールなどが含まれてよい。そのようなさらなる成分には、塩、例えば塩化ナトリウムなどが含まれてよい。アルコールおよび/または塩を保存液中に使用することにより、ある種の微生物、例えば胞子形成細菌などを抑制または不活性化する保存液の効力を増加させることができる。
保存液の限定されない例としては、以下が挙げられる:
水酸化ナトリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
水酸化カリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
10~20体積%のエタノールを含む水酸化ナトリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
10~50体積%のイソプロパノールを含む水酸化ナトリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
1~5体積%のベンジルアルコールを含む水酸化ナトリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
10~20体積%のエタノールを含む水酸化カリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);
10~50体積%のイソプロパノールを含む水酸化カリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M);または
1~5体積%のベンジルアルコールを含む水酸化カリウム溶液(0.01M、0.03M、0.05M、0.1M)。
分離マトリックスは、保存前および保存中に保存液で浸透させる。保存液を浸透させるとは、分離マトリックスの細孔および隙間がかなりの程度まで保存液で満たされることを意味する。分離マトリックスは、保存した分離マトリックスでの微生物の増殖を抑制するのに十分な量の保存液で浸透させるべきである。分離マトリックスは、保存液で含浸されるか、飽和させるか、または保存液に浸漬されてよい。一般に、保存に適した保存液中の分離マトリックスのスラリーは、スラリーの総重量に対して約50%~80重量%の分離マトリックスを含んでよい。
分離マトリックスは、保存液中に必要なだけ長い期間保存されてよい。一般に、分離マトリックスを保存する場合、これは少なくとも5日間、多くの場合少なくとも10日間、例えば少なくとも50日、または例えば少なくとも100日、または例えば少なくとも200日である。分離マトリックスの最大保存時間、または有効期間は、使用する保存液の性質、すなわちアルカリ濃度、ならびに使用者の許容できる容量損失の程度に依存するが、例えば最大400日または最大700日であり得る。
保存液と分離マトリックスの混合物は、適した保存容器に含められる。保存容器は、プラスチック、例えばポリエチレン、またはガラスなどの液体不浸透性材料で作製した瓶、缶またはドラムであってよい。分離マトリックスは、初期保存および製造後の流通のためにそのような保存容器に詰められてもよいし、免疫グロブリンを精製する際に使用後にそのような保存容器に再び充填されてもよい。あるいは保存容器は免疫グロブリンの開発または製造で用いるための事前充填製品であってもよい。そのような事前充填製品としては、濾板、例えば96ウェル濾板など、および事前充填カラムが挙げられる。そのような事前充填カラムとしては、研究所規模からプロセス規模までの、当業者に公知の全てのサイズのカラムが挙げられる。そのようなカラムは、事前充填され、認定され、消毒されて出荷されることができる、したがって免疫グロブリン精製プロセスに必要な時間を実質的に減らすことができる。
分離マトリックスを保存するための保存容器は、開いていてもよいし、孔があけられていてもよいし、密封されていてもよい。アルカリ金属水酸化物水溶液は不燃性であり、比較的非揮発性であるので、保存容器内の圧力上昇および保存室の換気に関して特に考慮しなくてもよい。分離媒体のドライアウトを防ぐために、保存媒体を気密容器に保存するのであればそれが好ましい。
分離マトリックスは、アフィニティー媒体の保存のための当技術分野で公知の温度、例えば1℃~30℃、または10~20℃などで保存されてよい。しかし、高温での長期保存は、分離マトリックスの容量を低下させることがあり、そのため分離マトリックスを2~8℃の温度で保存することができるのであればそれが好ましい。
分離マトリックスがこれまでに保存の前に免疫グロブリンを精製するために使用されている場合、例えばそれが現在は終わっている製造キャンペーンで使用されている場合、分離マトリックスは保存の前に洗浄および/または消毒されることが好ましい。少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含み、0.5M~5Mのモル濃度を有する洗浄液は、分離マトリックスを洗浄および/または消毒するために適切に使用されてよい。
実施例
タンパク質の変異誘発
部位特異的変異誘発を、変異をコードするオリゴヌクレオチドを用いて2工程のPCRによって実施した。鋳型として、Z、BまたはCのいずれかの単一のドメインを含有するプラスミドを使用した。PCR断片を大腸菌発現ベクターに連結した。DNA塩基配列決定法を使用して、挿入した断片の正しい配列を検証した。
変異体の多量体を形成するために、アミノ酸VDに対応する、B、CまたはZドメインの出発コドン(GTA GAC)に位置するAcc I部位を使用した。単量体ドメインのベクターをAcc Iで消化し、ホスファターゼ処理した。各々のバリアントに特異的なAcc I粘着末端プライマーを設計し、2つのオーバーラップPCR産物を各々の鋳型から作製した。PCR産物を精製し、2%アガロースゲル上でPCR産物を比較することによって濃度を推定した。等量の対のPCR産物をライゲーション緩衝液中でハイブリダイズした(45分で90℃→25℃)。結果として得られる産物は、Acc I部位(正しいPCR断片および/または消化ベクター)に連結される可能性の高い断片の約1/4からなる。ライゲーションおよび形質転換の後、コロニーをPCRスクリーニングして所望の変異体を含む構築物を同定した。陽性クローンは、DNA塩基配列決定法により確認した。
構築物の発現および精製
構築物を、標準培地中の大腸菌K12の発酵によって細菌ペリプラズム内に発現させた。発酵後、細胞を熱処理してペリプラズムの内容物を培地に放出させた。培地に放出された構築物を、孔径0.2μmの膜を用いる精密濾過法によって回収した。
各々の構築物(ここでは濾過工程からの透過液中にある)を、アフィニティーによって精製した。透過液を、固定化IgG(IgG Sepharose 6FF、GE Healthcare)を含有するクロマトグラフィー培地に添加した。添加した産物をリン酸緩衝生理食塩水で洗浄し、pHを低下させることによって溶出した。
溶出プールを中性pH(pH8)に調節し、ジチオトレイトールの添加によって還元した。次に、試料を陰イオン交換体に添加した。洗浄工程の後、構築物をNaCl勾配に溶出し、それを夾雑物から分離した。溶出プールを限外濾過によって40~50mg/mlに濃縮した。固定IgG培地での構築物のアフィニティー精製の成功は、問題の構築物がIgGに対して高い親和性を有することを意味することに留意する必要がある。
精製したリガンドをRPC LC-MSで分析して、純度を求め、分子量が(アミノ酸配列に基づく)予測値と一致することを確かめた。
配列番号8~16、23~28および36~48についてN末端のAQGTリーダー配列およびC末端のシステインをさらに含む、表1に記載の精製単量体リガンドを、Biacore CM5センサーチップ(GE Healthcare、スウェーデン)上に固定化し、十分な量でGE Healthcareのアミンカップリングキット(チップ上のカルボキシメチル基のアミンのカルボジイミドカップリング用)を使用して、Biacore表面プラズモン共鳴(SPR)計測器(GE Healthcare、スウェーデン)で約200~1500RUのシグナル強度を得た。固定化表面のIgG結合容量を追跡するため、1mg/mlヒトポリクローナルIgG(Gammanorm)をチップの上に流し、シグナル強度(結合量に比例)を記録した。次に、表面を定置洗浄した(CIP)、すなわち、室温で(22+/-2℃)10分間、500mM NaOHを流した。これを96~100サイクル繰り返し、固定化リガンドのアルカリ安定性を、各サイクルの後に残存IgG結合容量(シグナル強度)として追跡した。結果は表1に示され、少なくともリガンドZvar(N11K)1、Zvar(N11E)1、Zvar(N11Y)1、Zvar(N11T)1、Zvar(N11F)1、Zvar(N11L)1、Zvar(N11W)1、Zvar(N11I)1、Zvar(N11M)1、Zvar(N11V)1、Zvar(N11A)1、Zvar(N11H1)、Zvar(N11R)1、Zvar(N11E、Q32A)1、Zvar(N11E、Q32E、Q40E)1およびZvar(N11E、Q32E、K50R)1、Zvar(Q9A、N11E、N43A)1、Zvar(Q9A、N11E、N28A、N43A)1、Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43E、L44I)1、Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1、Zvar(Q9A、N11E、N28A、Q40V、A42K、N43A、L44I)1、Zvar(N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y)1、Zvar(Q9A、N11K、H18K、S33K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R、L51Y)1、Zvar(N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I)1、Zvar(Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I)1およびZvar(Q9A、N11K、H18K、D37E、A42R、N43A、L44I、K50R)1、ならびに29位にG、S、Y、Q、T、N、F、L、W、I、M、V、D、E、H、RまたはKを有するZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1の変種、53位にF、Y、W、KまたはRを有するZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1の変種、およびQ9、Q40、A42またはN43を欠失しているZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1の変種が、基準として使用した親構造Zvar1と比較してアルカリ安定性が改善されたことを示す。さらに、リガンドB(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1およびC(Q9A、N11E、E43A)1は、基準として使用した親BドメインおよびCドメインと比較して安定性が改善された。
表1.Biacore(0.5M NaOH)で評価した単量体リガンド
Figure 0007106187000001
Figure 0007106187000002
Figure 0007106187000003
Biacore実験は、リガンドとIgGとの結合速度および解離速度を求めるためにも使用することができる。これを上記の設定でプローブ分子としてIgG1モノクローナル抗体を用いて使用した。基準Zvar1に関して、オンレート(10-1-1)は3.1であり、オフレート(10-1)は22.1であり、親和性(オフレート/オンレート)は713pMとなった。Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)1(配列番号11)に関して、オンレートは4.1であり、オフレートは43.7で、親和性は1070pMであった。このようにIgG親和性は変異バリアントについて多少高かった。
表2に記載の精製二量体、四量体および六量体リガンドを、Biacore CM5センサーチップ(GE Healthcare、スウェーデン)上に固定化し、十分な量でGE Healthcareのアミンカップリングキット(チップ上のカルボキシメチル基のアミンのカルボジイミドカップリング用)を使用して、Biacore計測器(GE Healthcare、スウェーデン)で約200~1500RUのシグナル強度を得た。固定化表面のIgG結合容量を追跡するため、1mg/mlヒトポリクローナルIgG(Gammanorm)をチップの上に流し、シグナル強度(結合量に比例)を記録した。次に、表面を定置洗浄した(CIP)、すなわち、室温で(22+/-2℃)10分間、500mM NaOHを流した。これを300サイクル繰り返し、固定化リガンドのアルカリ安定性を、各サイクルの後に残存IgG結合容量(シグナル強度)として追跡した。結果は表2および図2に示され、少なくともリガンドZvar(Q9A、N11E、N43A)4、Zvar(Q9A、N11E、N28A、N43A)4、Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43E、L44I)4およびZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)4、Zvar(Q9A、N11E、D37E、Q40V、A42K、N43A、L44I)4およびZvar(Q9A、N11E、D37E、Q40V、A42R、N43A、L44I)4が、基準として使用した親構造Zvar4と比較してアルカリ安定性が改善されたことを示す。六量体リガンドZvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)6も、基準として使用した親構造Zvar6と比較してアルカリ安定性が改善されたことを示す。さらに、2つの単量体単位間のリンカー領域のa)D2、A3、K4;b)K58、V1、D2;c)P57、K58、V1、D2、A3;d)K4、F5、D6、K7、E8;e)A56、P57、K58;V1、D2、A3またはf)V1、D2、A3、K4、F5、D6、K7、E8が欠失した、Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)二量体は、基準として使用した親構造Zvar2と比較してアルカリ安定性を改善させた。また、リンカー領域のK58とV1の間にYEDGが挿入された、Zvar(Q9A、N11E、Q40V、A42K、N43A、L44I)二量体は、Zvar2と比較してアルカリ安定性を改善させた。
表2.Biacore(0.5M NaOH)で評価した二量体、四量体および六量体リガンド
Figure 0007106187000004
Figure 0007106187000005
実施例2のような500mMの代わりに1M NaOHを用いて、3つのリガンドの100回のCIPサイクルを用いて実施例2を繰り返した。結果は表3に示され、3つ全てのリガンドが、基準として使用した親構造Zvar4と比較して1M NaOH中でも安定性を改善したことを示す。
表3.Biacore(1M NaOH)で評価した四量体リガンド
Figure 0007106187000006
表2の精製四量体リガンド(全てN末端にさらなるシステインを含む)を、下に記載される方法を用いてアガロースビーズに上に固定化し、能力および安定性について評価した。結果を表4および図3に示す。
表4.カラム(0.5M NaOH)で評価した、四量体リガンドを含むマトリックス。
Figure 0007106187000007
活性化
使用したベースマトリックスは、参照によりその全文がここに援用される米国特許第6602990号に記載の方法に従って調製し、Gel Filtration Principles and Methods,Pharmacia LKB Biotechnology 1991,pp 6-13に記載の方法に従う、Mw110kDaのデキストランの逆ゲル濾過クロマトグラフィーのKav値0.70に相当する孔径をもつ、85マイクロメートル(容積重量、d50V)の中位径の硬質架橋アガロースビーズであった。
25mL(g)の水切りしたベースマトリックス、10.0mLの蒸留水および2.02gのNaOHを、100mLフラスコ中で機械的に撹拌しながら25℃において10分間混合した。4.0mLのエピクロロヒドリンを加え、反応を2時間進行させた。活性化されたゲルを、10ゲル沈殿物体積(GV)の水で洗浄した。
カップリング
50ml Falconチューブ中20mLのリガンド溶液(50mg/mL)に、169mgのNaHCO、21mgのNaCO、175mgのNaClおよび7mgのEDTAを添加した。Falconチューブをローラーテーブルの上に5~10分間載せた後、77mgのDTEを添加した。還元は45分超進行した。次に、Sephadex G-25を充填したPD10カラムでリガンド溶液を脱塩した。脱塩した溶液中のリガンド含有量を、276nmのUV吸収を測定することによって求めた。
活性化したゲルを3~5GV{0.1Mリン酸塩/1mM EDTA pH8.6}で洗浄し、次に参照によりその全文がここに援用される米国特許第6399750号に記載の方法に従ってリガンドを結合させた。この実験で使用した全ての緩衝液を、窒素ガスによって少なくとも5~10分間脱気した。ゲルのリガンド含有量は、リガンド溶液の量および濃度を変化させることによって制御することができた。
固定化の後、ゲルを3xGVの蒸留水で洗浄した。ゲル+1GV{0.1M リン酸塩/1mM EDTA/10%チオグリセロールpH8.6}を混合し、チューブを室温で一晩振動台に置いた。次に、ゲルを3xGV{0.1M TRIS/0.15M NaCl pH8.6}および0.5M HAcで、その後8~10xGVの蒸留水で交互に洗浄した。ゲル試料をアミノ酸分析のために外部の試験所に送り、リガンド含有量(mg/mlゲル)を全アミノ酸含有量から計算した。
タンパク質
Gammanorm165mg/ml(Octapharma)、平衡化緩衝液中2mg/mlに希釈。
平衡化緩衝液
PBSリン酸緩衝液10mM+0.14M NaCl+0.0027M KCl、pH7.4(Medicago)
吸着緩衝液
PBSリン酸緩衝液10mM+0.14M NaCl+0.0027M KCl、pH7.4(Medicago)
溶出緩衝液
100mM酢酸塩pH2.9
動的結合容量
2mlの樹脂を、TRICORN(商標)5 100カラムに充填した。貫流容量を、AKTAExplorer10システムで滞留時間6分(流量0.33ml/分)で求めた。安定したベースラインが得られるまで平衡化緩衝液をバイパスカラムに流した。これは自動ゼロ化の前に行なった。100%UVシグナルが得られるまで試料をカラムに適用した。その後、安定したベースラインが得られるまで、平衡バッファーを再度適用した。
UVシグナルが最大吸光度の85%に達するまで試料をカラムに添加した。その後、流量0.5ml/分の5カラム容量(CV)の平衡緩衝液でカラムを洗浄した。タンパク質を5CVの溶出緩衝液で流量0.5ml/分で溶出した。次に、カラムを流量0.2ml/分の0.5M NaOHで洗浄し、平衡化緩衝液で再び平衡化させた。
10%の貫流容量の計算には、下の式を使用した。それは、カラム流出液中のIgGの濃度がフィード液中のIgG濃度の10%になるまでカラムに添加されるIgGの量である。
Figure 0007106187000008
100%=100%UVシグナル;
sub=非結合IgGサブクラスによる吸光度への寄与;
A(V)=所与添加容量での吸光度;
=カラム容量;
app=10%貫流までの添加量;
sys=システムのデッドボリューム;
=フィード濃度。
10%貫流での動的結合容量(DBC)を計算した。動的結合容量(DBC)は、10および80%貫流について計算した。
CIP-0.5M NaOH
10%貫流のDBC(Qb10)は、アルカリ洗浄溶液に繰り返し曝露する前と後に求めた。各々のサイクルには、0.5M NaOHを0.5/分の速度で20分間カラムに通してポンプ送達し、その後カラムを4時間静置するCIP工程が含まれた。曝露は室温(22+/-2℃)で行った。このインキュベーションの後、カラムを平衡緩衝液で流量0.5ml/分で20分間洗浄した。表4は、6回の4時間サイクル後の残存容量(すなわち、0.5M NaOHへの累積曝露時間は24時間)を、絶対数で、そして初期容量と比較して表す。
実施例4を、表5に示される四量体リガンドを用いて、但しCIP工程で0.5Mの代わりに1.0M NaOHを使用して繰り返した。結果を表5および図4に示す。
表5.カラム-1.0M NaOHで評価した、四量体リガンドを含むマトリックス。
Figure 0007106187000009
ベースマトリックス
使用したベースマトリックスは、米国特許第6602990号の方法に従って調製され、上記の方法に従って、0.2M NaCl中のプロトタイプとプローブ分子として一連のデキストラン画分を充填したHR10/30カラム(GE Healthcare)を用いる(流量0.2ml/分)分子量110kDaのデキストランの逆ゲル濾過クロマトグラフィーのKd値0.62~0.82に相当する孔径をもつ、59~93マイクロメートル(体積加重、d50V)の中位径(Malvern Mastersizer2000レーザー回折装置で測定)の、一組の剛性架橋アガロースビーズ試料であった。1.0mlの排水した濾過ケーキ試料を105℃で一晩乾燥させ、秤量することによって求めたビーズ試料の乾燥重量は、53から86mg/mlに及んだ。
表6ベースマトリックス試料
Figure 0007106187000010
カップリング
100mlのベースマトリックスをガラスフィルタ上で10ゲル体積の蒸留水で洗った。ゲルを秤量し(1g=1ml)、撹拌器を備えた250mlフラスコ中で30mlの蒸留水および8.08gのNaOH(0.202mol)と混合した。温度は水浴中27+/-2℃に調節した。16mlのエピクロロヒドリン(0.202mol)を、90+/-10分の間に激しい撹拌下で(約250rpm)添加した。反応をさらに80+/-10分間継続させ、その後、ゲルをガラスフィルタ上で10ゲル体積を上回る蒸留水で中性のpHに達するまで洗った。この活性化したゲルを下のようなカップリングに直接使用した。
50ml Falconチューブ中16.4mLのリガンド溶液(50mg/mL)に、139mgのNaHCO、17.4mgのNaCO、143.8mgのNaClおよび141mgのEDTAを添加した。Falconチューブをローラーテーブルの上に5~10分間載せた後、63mgのDTEを添加した。還元は45分超進行した。次に、Sephadex G-25を充填したPD10カラムでリガンド溶液を脱塩した。脱塩した溶液中のリガンド含有量を、276nmのUV吸収を測定することによって求めた。
活性化したゲルを3~5GV{0.1Mリン酸塩/1mM EDTA pH8.6}で洗い、次に、かなり高いリガンド量であるが、米国特許第6399750号明細書5.2.2に記載の方法に従ってリガンドを結合させた(下記参照)。この実験で使用した全ての緩衝液を、窒素ガスによって少なくとも5~10分間脱気した。ゲルのリガンド含有量は、ゲル1ml当たり5~20mgのリガンドを添加して、リガンド溶液の量および濃度を変化させることによって制御した。リガンドは、アルカリ安定化変異体の四量体(配列番号20)かまたは六量体(配列番号33)であった。
固定化の後、ゲルを3xGVの蒸留水で洗浄した。ゲル+1GV{0.1M リン酸塩/1mM EDTA/10%チオグリセロールpH8.6}を混合し、チューブを室温で一晩振動台に置いた。次に、ゲルを3xGV{0.1M TRIS/0.15M NaCl pH8.6}および0.5M HAcで、その後8~10xGVの蒸留水で交互に洗浄した。ゲル試料をアミノ酸分析のために外部の試験所に送り、リガンド含有量(mg/mlゲル)を全アミノ酸含有量から計算した。
評価
2.4分および6分の滞留時間でのポリクローナルヒトIgGに対するQb10%動的容量を、実施例4に概説されるように決定した。
表7.プロトタイプの結果
Figure 0007106187000011
Figure 0007106187000012
Figure 0007106187000013
上記の通り調製した、異なるリガンド含有量をもつ一連のプロトタイプ(四量体、配列番号20)を1M NaOH中22+/-2℃で4、8および31時間インキュベートし、インキュベーションの前後に動的IgG容量(Qb10%、滞留時間6分)を測定した。プロトタイプを表8に示し、結果を図5および6に示す。この厳しいアルカリ処理に対する安定性は、リガンド含有量の増加に伴って増加することが分かる。
表8.1M NaOHでのインキュベーションの試料
Figure 0007106187000014
上記の通り調製した、異なるリガンド含有量(六量体、配列番号33)、ビーズメジアン径(d50,v)62μmおよび分子量110kDのデキストランのKd0.70をもつ、2つの架橋アガロースビーズプロトタイプを、実際のmAbフィード液によって評価した。プロトタイプAのリガンド含有量は14.3mg/mlであり、プロトタイプBのリガンド含有量は18.9mg/mlであった。比較のために、市販品MabSelect SuRe(登録商標)LX(GE Healthcare Life Sciences、リガンド配列番号21)を使用した。樹脂をTricornカラム(GE Healthcare Life Sciences)にベッド高10cmまで詰めて、2mlのベッドボリュームを得、カラムが0.8~1.5の区間内でピーク非対称を有することが示された。負荷した試料は、生理学的pHで4.9mg/mlのモノクローナルIgG1抗体を含む清澄化したCHO細胞上清であり、実験条件は下の表9に記載される通りであった(CV=カラム体積、RT=滞留時間)。
表9.実際のフィード液による評価の条件。
Figure 0007106187000015
UVウォッチ機能を用いてmAbピークを回収し、280nmでのUV測定によってmAbの濃度を求めた(吸光係数1.5)。全ての吸光度の検出は、分光光度計を使用して実施された(収量計算のための測定を含む)。
HCP(宿主細胞タンパク質)分析用の試料は、各回の実施後に、10%保存緩衝液(0.2M NaHPO O(5.3%)、0.2M NaHPO 12HO(94.7%)、0.5% Tween20、1% BSA pH8)を直接試料に(例えば50μlの保存緩衝液を450μlの試料に)添加することによって調製した。HCP含有量は、市販の抗CHO抗体(Cygnus Technologies)およびGyrolab(Gyros AB、スウェーデン)ワークステーションを用いて測定した。
結果は下の表10に示され、プロトタイプの成績が市販品と同じ範囲内であることを示す。フィード液中のHCP含有量は331000ppmであった。
表10.実際のフィード液での評価の結果
Figure 0007106187000016
上記の通り調製した、14.5mg/mlのリガンド(六量体、配列番号33)を含み、ビーズメジアン径(d50,v)が57.4μMであり、分子量110kDのデキストランのKdが0.72であり、乾燥重量が70.3mg/mlである、架橋アガロースビーズマトリックスのプロトタイプを、2つの実際のmAbフィード液(mAb1 2.4g/lおよびmAb2 4.9g/l)IgG1の溶出pH、生理学的pH、およびポリクローナルヒトIgGの試料(Gammanorm、Octapharma)について評価した。比較のために、市販品MabSelect SuRe(登録商標)LX(GE Healthcare Life Sciences)を使用した。樹脂をTricornカラム(GE Healthcare Life Sciences)にベッド高10cmまで詰めて、2mlのベッドボリュームを得、カラムが0.8~1.5の区間内でピーク非対称を有することが示された。負荷した試料は、生理学的pHでIgG1 mAbsを含む清澄化したCHO細胞上清であり、実験条件は下の表11に記載される通りであった(CV=カラム体積、RT=滞留時間)。
表11.溶出pHの評価の条件。
Figure 0007106187000017
結果は下の表12に示され、特定の抗体と樹脂の組合せに応じていくつかの個々の変化を伴うが、抗体が基準と同様のpHレベルで溶出することを示す。
表12.溶出pHの評価の結果
Figure 0007106187000018
ポリクローナルIgGのpH勾配溶出から得られる画分も、Biacore SPR計測器(GE Healthcare Life Sciences)をCM5 Biacoreチップに固定化された4つの異なるIgGクラスに対する抗体とともに用いて、IgG1、IgG2およびIgG4の含有量について分析した。
基準およびプロトタイプのポリクローナルIgGのクロマトグラムを図7に示し、IgGクラス分析を図8に示す。データは、3つ全てのクラスが同様の方法で両方の樹脂と結合すること、および第1のピークが主にIgG2を含み、IgG1およびIgG4は主に第2のピークで溶出することを示す。抗IgG3抗体はIgG4と交差反応したので、IgG3について信頼できる結果は得られなかった。IgG3は通常、プロテインAと結合しないか、ごく弱くしか結合しないことが公知である。
上記の通り調製した、12.6mg/mlのリガンド(四量体、配列番号20)を含み、ビーズメジアン径(d50,v)が84.9μmであり、分子量110kDのデキストランのKdが0.71であり、乾燥重量が62.2mg/mlである、架橋アガロースビーズマトリックスのプロトタイプを、市販品のMabSelect SuRe LXを基準として用いてアルカリ安定性に関して評価した。樹脂を10cmのベッド高まで詰めたTricorn5カラムを、3カラム体積の1M NaOHでフラッシした。それから、流れを240分間(15分/サイクルの通常のCIPサイクル16回に相当)停止させた後、3カラム体積のPBS緩衝液でNaOH溶液を洗い流した。次に、ポリクローナルIgG(Gammanorm、Octapharma)の動的結合容量を測定し、1M NaOHをもう1回注入してこのプロセスを繰り返した。動的容量は、1M NaOHによる各240分のインキュベーションサイクルの後に測定した。容量測定では、カラムをPBS緩衝液で平衡化し、その後に最大吸光度の85%のUVシグナルに達するまで2mg/mlの試料を負荷した(滞留時間6分)。次に、カラムをPBS緩衝液で洗浄し、500mM酢酸pH3.0で溶出し、再平衡化した。10%および80%貫流の動的結合容量を上記のように計算した。結果は図9に示され、プロトタイプが市販品よりも大いに安定していたことを示す。
本発明による分離マトリックスの長期保存安定性を評価した。本発明の例(Inv.Ex.)を、基準として市販品のMabSelect SuRe(MSS)(GE Healthcare Life Sciences、リガンド配列番号21)と比較した。分離マトリックス(Inv.Ex またはMSS)を保存液とともに所定の期間(2週間)インキュベートした。試験した保存液は、20%エタノール溶液;0.01M NaOH溶液;0.03M NaOH溶液および0.05M NaOH溶液であった。所定期間の間の保存液とのインキュベーションの後、10%貫流の動的結合容量を、2.4分の滞留時間を用いて、実施例4に記載されるようなヒトポリクローナルIgGを用いて求めた。保存の前の分離マトリックスの10%貫流容量も比較のために求めた。結果を図10および下の表13に示す。
表1.長期保存評価の結果
Figure 0007106187000019
本発明の例は、市販のMabSelect SuReと比較してかなり高い初期動的結合容量を有することが分かる。50mM NaOH溶液中で4週間保存した後、MabSelect SuReは、その最初の動的結合容量の約52%しか保持しないが、本発明の例は、その最初の動的結合容量の約96%を保持する。したがって、本発明の例の分離マトリックスは、少なくとも50mMまでの濃度のNaOH溶液中での長期保存に適していることが分かる。
[実施態様1]
多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを保存する方法であって、前記アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号51または配列番号52によって定義されるブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、配列番号51または配列番号52の13位および44位の位置の前記アミノ酸残基はアスパラギンであり、配列番号51または52の3位の少なくとも前記アスパラギン残基が、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に、例えばグルタミン酸に変異しており;かつ、前記方法が:
a)少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液を準備する工程と;
b)前記保存液を前記分離マトリックスに浸透させる工程と;
c)前記保存液を浸透させた分離マトリックスを少なくとも5日の保存時間の間保存する工程と
を含む、方法。
[実施態様2]
前記変異体が、配列番号51または52の1、2、7、10、15、20、21、24、25、28、29、32、34、35、36、39、42および43位の1以上においてさらなる変異を含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様3]
配列番号51または52の1位の前記グルタミン残基がアラニンに変異している、実施態様1または2に記載の方法。
[実施態様4]
配列番号51または52の35位の前記アスパラギンまたはグルタミン酸残基がアラニンに変異している、実施態様1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様5]
前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体が、二量体、三量体、四量体、五量体、六量体、七量体、八量体または九量体からなる群から選択されるホモ多量体である、実施態様1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様6]
前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体が、各々、前記多孔質支持体と共有結合するためのC末端システイン残基を含む、実施態様1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様7]
前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体が、チオエーテル結合によって前記多孔質支持体に結合されている、実施態様1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様8]
前記分離マトリックスが、少なくとも11mg/ml、例えば少なくとも15mg/mlなどの、前記多孔質支持体と共有結合した前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む、実施態様1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様9]
前記多孔質支持体が高度に架橋されたアガロースビーズである、実施態様1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様10]
前記アルカリ金属水酸化物水溶液が、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液またはその混合物、好ましくは水酸化ナトリウム溶液である、実施態様1乃至9のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様11]
前記アルカリ金属水酸化物水溶液が、10mM~100mM、例えば30mM~50mMなどのモル濃度を有する、実施態様1乃至10のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様12]
前記保存液が、C-Cアルコール、例えばエタノール、イソプロパノールまたはベンジルアルコールなどをさらに含む、実施態様1乃至11のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様13]
前記保存液が、少なくとも70体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液、例えば少なくとも90体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液、好ましくは少なくとも99体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む、実施態様1乃至12のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様14]
前記保存時間が、少なくとも10日、例えば少なくとも25日など、または例えば少なくとも50日など、または例えば少なくとも100日など、または例えば少なくとも200など、例えば最大400日、または例えば最大700日である、実施態様1乃至13のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様15]
前記分離マトリックスが、保存の前に洗浄流体で洗浄および/または消毒され、前記洗浄流体が少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含み、前記アルカリ金属水酸化物水溶液のモル濃度が500mM~5M、例えば1M~2Mである、実施態様1乃至14のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様16]
前記分離マトリックスが、工程b)の後に、その最初の動的結合容量の少なくとも80%、例えばその最初の動的結合容量の少なくとも90%などを保持する、実施態様1乃至15のいずれか1項に記載の方法。
[実施態様17]
前記多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスの保存のための、少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液の使用。
[実施態様18]
保存容器、分離マトリックスおよび保存液を含む分離マトリックス製品であって;前記保存容器は、前記保存液を浸透させた前記分離マトリックスを含有し;前記分離マトリックスは多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含み、前記アルカリ安定化プロテインAドメインは配列番号51または配列番号52によって定義されるブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、前記配列番号51または配列番号52の13位および44位の位置のアミノ酸残基はアスパラギンであり、前記配列番号51または52の3位の少なくともアスパラギン残基はグルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異し;前記保存液は少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む、分離マトリックス製品。

Claims (10)

  1. 多孔質支持体と共有結合した免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む分離マトリックスを保存する方法であって、前記アルカリ安定化プロテインAドメインは、配列番号51または配列番号52に少なくとも90%の同一性を有するアミノ酸配列を有する、ブドウ球菌プロテインA(SpA)の親Fc結合ドメインの変異体を含み、配列番号51または配列番号52の13位および44位の位置のアミノ酸残基はアスパラギンであり、少なくとも配列番号51または52の3位のアスパラギン残基が、グルタミン酸、リジン、チロシン、トレオニン、フェニルアラニン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、メチオニン、バリン、アラニン、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群から選択されるアミノ酸に変異しており;かつ、前記方法が:
    a)10mM~50mMのモル濃度を有するアルカリ金属水酸化物水溶液を含む保存液を準備する工程と;
    b)前記保存液を前記分離マトリックスに浸透させる工程と;
    c)前記保存液を浸透させた分離マトリックスを少なくとも5日の保存時間の間保存する工程と
    を含み、
    前記保存液が少なくとも50体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む、方法。
  2. 前記変異体が、配列番号51または52の1、2、7、10、15、20、21、24、25、28、29、32、34、35、36、39、42および43位の1以上においてさらなる変異を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 配列番号51または52の1位のグルタミン残基がアラニンに変異しており、および/または、配列番号51または52の35位のアスパラギンまたはグルタミン酸残基がアラニンに変異している、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体が、二量体、三量体、四量体、五量体、六量体、七量体、八量体または九量体からなる群から選択されるホモ多量体であり、および/または、前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体が、各々、前記多孔質支持体と共有結合するためのC末端システイン残基を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記分離マトリックスが、少なくとも11mg/mlの、前記多孔質支持体と共有結合した前記免疫グロブリン結合アルカリ安定化プロテインAドメインの多量体を含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記多孔質支持体が高度に架橋されたアガロースビーズである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記アルカリ金属水酸化物水溶液が、30mM~50mMのモル濃度を有する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記保存液が、少なくとも70体積%のアルカリ金属水酸化物水溶液を含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記保存時間が、少なくとも10日である、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記分離マトリックスが、工程b)の後に、その最初の動的結合容量の少なくとも80%を保持する、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。
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