JP7150999B2 - 植物細胞または植物全体においてバインダー‐毒素融合タンパク質を産生する方法 - Google Patents
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Description
a) バインダータンパク質におけるジスルフィド架橋の形成および/またはバインダータンパク質のグリコシル化を可能にし
b) 哺乳動物細胞に対して毒性を有するタンパク質毒素の使用を可能にし、および/または
c) 哺乳動物のプロテアーゼによって認識される切断部位の取り込みを可能にする。
抗ヒトIgG Fc部分および抗ヒト(左パネル)グランザイムB(右パネル)抗体を用いてウエスタンブロット法により分析した。p19サイレンシング抑制遺伝子を持たないAgrobacterium tumefaciens (A. t.) LBA4404を用いて、融合タンパク質を発現させた。陽性対照(C+)として50ngのヒト血清IgG(Sigma、I5154)を用いた。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを還元(+ DTT)または非還元条件(- DTT)下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。単量体の一体の大きさはΔで示す。
抗ヒトIgG Fc部分抗体を用いてウエスタンブロット法により分析した。陽性対照(ヒト血清IgG)として50ngのヒト血清IgG(Sigma, I5154)を用いた。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを非還元条件下で行った。発現された構築物は対応するレーンの上に示されている。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
がスブチリシン様プロタンパク質転換酵素ファミリーによって切断可能であり、TOX2がタンパク質合成を阻害し、そしてscFv-FcがB細胞上に発現された細胞表面タンパク質と結合する精製scFv-Fc-LINK1-TOX2の10μlを、Raji細胞上に加える前に40μlの増殖培地に希釈した。インキュベーション後72時間の光学濃度測定により生存率が観察されている。DMSO (5%)またはtriton(2%)を陽性対照とする。scFv-Fc-LINK1-TOX2および陽性対照の効果を標準化するために、緩衝液対照のみが用いられている(増殖培地40μl中に10μl)。
B: ELISAによる結合能分析。抗原は96ウェルマイクロプレート上にコーティングされている。50 μlの精製構築物を1時間インキュベートした。検出にヤギ抗ヒトFc抗体HRPOを添加した。50 μlの特異的な裸のmAbが陽性対照として用いられている(線状の赤色の曲線)。50μlの非特異的な裸のmAbが陰性対照として用いられている(線状の灰色の曲線)。FCS =フーリン切断部位、GB =グランザイムB。
ヒト(左パネル)グランザイムB(右パネル)抗体を用いてウェスタンブロット法により分析した。p19サイレンシングサプレッサー遺伝子を有するバイナリープラスミドを有するAgrobacterium tumefaciens (A. t.) LBA4404を用いて融合タンパク質を発現させた。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを非還元条件下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
を、抗ヒトIgG Fc部分抗体を用いてウェスタンブロット法により分析した。scFv‐Fc‐FCS‐Granzyme Bを安定発現する選択された植物細胞株を細胞抽出物分析に用いた。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを非還元条件下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
。
Fc抗体を用いたウェスタンブロット法により分析した。p19サイレンシングサプレッサー遺伝子を有するバイナリープラスミドを有するAgrobacterium tumefaciens (A. t.) LBA4404を用いて融合タンパク質を発現させた。(右パネル)アグロインフィルトレーション4日後のNicotiana benthamiana葉抽出物40μgを、抗ヒトIgG Fc部分抗体を用いたウエスタンブロット法により分析した。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを非還元条件下で行った。発現された構築物は対応するレーンの上に示されている。TOX2は、本明細書に開示されている毒素クラス2(タンパク質合成阻害剤)由来の毒素を示す。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
に融合させる。A: (scFv-FC)-(切断部位)-毒素/プロトキシン;B:HCプラスLC-(切断部位)-毒素/プロトキシン、C:LCプラスHC-(切断部位)-毒素/プロトキシン。9D-G 毒素を抗体鎖のN末端に融合させる。scFv-FCは、本明細書中で議論されるように、特異的抗体フォーマットである。LCはIgG抗体の軽鎖である。HCはIgG抗体の重鎖である。CSは切断部位を意味し、Toxは毒素/プロトキシンを意味する。異なる鎖の間のバーはジスルフィド結合を示す。
N-グリコシル化部位を含むペプチドが、哺乳動物で産生されたタンパク質からそれらを分離する特徴的な糖形態を有することを実証するために、Nicotiana benthamianaの異なる株が使用され、そのいくつかは、内因性β-1,2-キシロシルトランスフェラーゼ(XylT)およびα1,3-フコシルトランスフェラーゼ(FucT)の標的ダウンレギュレーションを得るために、RNA干渉(RNAi)技術(ミュンヘンのNOMAD Bioscience GmbHによって提供される材料)によってグリコエンジニアリングされた。図10は、異なる株で産生された2つのそのようなペプチドのMSスペクトルを示す。
ーリン切断部位、GB =グランザイムB)が発現されている。タンパク質は、アグロインフィルトレーション後4日後に葉抽出物からタンパク質Aクロマトグラフィーにより精製されている。精製された材料は組換えフーリンに曝露されている。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを還元条件下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。切断後に生じた遊離GBタンパク質は星印で示されている。切断制御として組換えタンパク質Aprilを用いた。Aprilの切断関連バンドはΔで示されている。
からいくつかの構築物が発現されている。タンパク質は、アグロインフィルトレーション後4日後に葉抽出物からタンパク質Aクロマトグラフィーにより精製した。7μlの精製タンパク質を7μlのローディングバッファー(2x)に加えた。次に、12μlをそれぞれのウェルに装填した。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを非還元条件下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
からいくつかの構築物が発現されている。タンパク質は、アグロインフィルトレーション後4日後に葉抽出物からタンパク質Aクロマトグラフィーにより精製されている。7μlの精製タンパク質を7μlのローディングバッファー(2x)に加えた。次に、12μlをそれぞれのウェルに装填した。4~20%アクリルアミドSDS‐PAGEを還元条件下で行った。Lはタンパク質ラダー(分子量サイズマーカー)を示す。タンパク質サイズは星印で示す。
・抗体、
・標的結合能力を保持する抗体フラグメントまたは誘導体、または
・抗体ミメティック、
b)任意で、ペプチドリンカー、
c)少なくとも1つのタンパク質毒素またはタンパク質プロトキシン、
を少なくとも含むバインダー‐毒素融合タンパク質の製造方法であって、
前記方法は、
(i)植物細胞または植物全体と、少なくとも以下を作動的結合で含む核酸構築物を接触させる工程、
A)タンパク質バインダーまたは標的結合鎖もしくはそのドメインをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチド、および
B1)切断可能なペプチドリンカーをコードするポリヌクレオチドおよびタンパク質毒素をコードするポリヌクレオチドか、または
B2)タンパク質プロトキシンをコードするポリヌクレオチドであって、このプロトキシンがその活性化のための切断可能なドメインを含む、ポリヌクレオチド
を含む核酸構築物を接触させる工程、
(ii)構築物を植物細胞の核、または植物全体の1つ以上の細胞に統合させる工程、および
(iii)核酸構築物によってコードされた融合タンパク質を発現させる工程
を含む、方法が提供される。
● CDR (相補性決定領域)、
● 超可変領域、
● 可変ドメイン(Fv)、
● IgG重鎖(VH、CH1、ヒンジ、CH2およびCH3領域からなる)、
● IgG軽鎖(VLおよびCL領域からなる)、および/または
● Fabおよび/またはF(ab)2。
VL -リンカー-VH -リンカー-FC、または
VH -リンカー-VL -リンカー-FC
VLは抗体の軽鎖の可変ドメインであり、VHは抗体の重鎖の可変ドメインであり、FCは抗体の定常ドメインである。
本発明の一実施形態では、本方法は工程(iii)で発現される融合タンパク質を回収する工程および/または精製する工程(iv)を更に含む。
本発明の1つのさらなる実施形態によると、植物細胞は、以下からなる群より選択される少なくとも1つである:
● Nicotiana tabacum cv. BY2、
● Nicotiana tabacum NT-1,
● Arabidopsis thaliana(シロイヌナズナ),
● Daucus carota(ドーカス・カロタ 、ノラニンジン)および/または
● Oyrza sativa(オリザ・サティバ、イネ)。
(1)細胞死誘導タンパク質(「毒素クラス1」)
(2)タンパク質合成阻害剤(「毒素クラス2」)
(3)膜撹乱タンパク質(「毒素クラス3」)
(4)細胞分裂阻害タンパク質(「毒素クラス4」)
本発明の一局面では、
少なくとも
a)選択された1つのタンパク質バインダー、
b)任意にペプチドリンカー、および
c)少なくとも1つのタンパク質毒素またはタンパク質プロトキシン
を含むバインダー‐毒素融合タンパク質であって、
バインダー‐毒素融合タンパク質が、少なくとも
A)タンパク質バインダーまたは標的結合鎖もしくはそのドメインをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチド、および
B1)切断可能なペプチドリンカーをコードするポリヌクレオチドおよびタンパク質毒素をコードするポリヌクレオチドか、または
B2)タンパク質プロトキシンをコードするポリヌクレオチドであって、このプロトキシンがその活性化のための切断可能なドメインを含む、ポリヌクレオチド
を作動的結合で含む核酸構築物によってコードされている、バインダー‐毒素融合タンパク質が提供される。
1つの実施形態において、バインダーは、以下の少なくとも1つを含む。
a)リツキシマブ(C2B8)に含まれる3つの重鎖CDRおよび3つの軽鎖CDRを含むセット、
b)a)の重鎖CDR/軽鎖CDRセットであって、少なくとも1つのCDRが、a)に規定されているそれぞれのCDRに比べて最大3個のアミノ酸置換を有する一方、ヒトCD20に結合する能力を維持しているセット、
c)a)の重鎖CDR/軽鎖CDR組合せであって、少なくとも1つのCDRが、a)で規定されているそれぞれのCDRに対して≧66%の配列同一性を有する一方、ヒトCD20に結合するその能力を維持するセットであり、
CDRがヒトCD20に結合できるように適当なタンパク質フレームワークに埋め込まれている。
1つの実施形態において、バインダーは、以下の少なくとも1つを含む。
a)リツキシマブ(C2B8)に含まれる重鎖/軽鎖可変ドメイン対、
b)a)の重鎖/軽鎖可変ドメイン対であって、ドメインの少なくとも1つがa)に対して80%以上の配列同一性を有する、重鎖/軽鎖可変ドメイン対、
c)a)の重鎖/軽鎖可変ドメイン配列対であって、ヒトCD20に結合する能力を維持しながら、ドメインの少なくとも1つがそれぞれa)に対して最大10個のアミノ酸置換を有する、重鎖/軽鎖可変ドメイン対。
一つの実施形態において、タンパク質バインダーは、
● 上記で定義したタンパク質バインダーの1つと比較して、ヒトCD20に対する標的結合親和性が≧50%である、および/または
● 上述のタンパク質バインダーの1つとヒトCD20との結合について競合する。
● 塩基性側鎖(例:リジン、アルギニン、ヒスチジン)、
● 酸性側鎖(例:アスパラギン酸、グルタミン酸)、
● 非荷電極性側鎖(例:グリシン、アスパラギン、グルタミン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン)、
● 非極性側鎖(例:アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、メチオニン、トリプトファン)、
● β分岐側鎖(例:スレオニン、バリン、イソロイシン)および
● 芳香族側鎖(例:チロシン、フェニルアラニン、トリプトファン、ヒスチジン)
さらなる実施形態では、バインダー-毒素融合タンパク質は、以下の構造の1つを有する:
● (scFv-FC)-(切断部位)-毒素/プロトキシン(二量体)
● 二つのHCと二つのLC-(切断部位)-毒素/プロトキシンの四量体
● 二つのLCと二つのHC-(切断部位)-毒素/プロトキシンの四量体
さらなる実施形態では、バインダー‐毒素融合タンパク質が、以下の構造の1つを有する(N->C方向):
・(scFv-Fc)-CS-毒素(二量体)(―>Fc領域のC末端に結合した毒素)(図9A参照)、
・2つのHCと2つのLC-CS-毒素の四量体(―>LCのC末端に結合した毒素)(図9B参照)、
・2つのLCと2つのHC-CS-毒素の四量体(―>HCのC末端に結合した毒素)(図9C参照)、
・毒素-CS-(scFv-Fc)(二量体)(―>scFvのN末端に結合した毒素)(図9D参照)、
・2つのHCと2つの毒素-CS-LCの四量体(―>LCのN末端に結合した毒素)(図9E参照)、
・2つのLCと2つの毒素-CS-HCの四量体(―>HCのN末端に結合した毒素)(図9F参照)、
・毒素-CS-(-FC-scFv)(二量体)(―>FcのN末端に結合した毒素)(図9G参照)。
さらなる実施形態において、バインダー-毒素融合タンパク質は、少なくとも1つを含む。
別の実施形態では、バインダー‐毒素融合タンパク質が、
・配列番号2または配列番号17に記載のアミノ酸配列、
・配列番号4に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8のHC)および 配列番号6に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8ーFCS―グランザイムBのLC)、
・配列番号7に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8―FCS―グランザイムBのHC)および配列番号5に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8のLC)
の少なくとも1つを含む。
本発明の別の局面では、上記のバインダー‐毒素融合タンパク質、または上記の組成物、または上記の治療的有効量を投与することを含む、腫瘍性疾患に罹患している、発症の危険性がある、および/または診断されているヒトまたは動物対象を治療するための、またはそのような状態を予防するための方法が提供される。
この点で重要なのは、植物がつくるN-グリカンは、たとえば哺乳動物でつくられるN-グリカンとは著しく異なることである。特に、タバコ植物が生産するN-グリカンは、
● (哺乳動物のα6の代わりに)α3グリコシド結合を介して近位N-アセチル-グルコサミン残基に結合したフコース残基
● β2グリコシド結合を介して近位マンノース残基に複合したキシロース残基
● 2つの末端N-アセチルグルコサミン残基を有し、各々はα3グリコシド結合を介してフコース残基、および(哺乳動物のノイラミン酸の代わりに)β3グリコシド結合を介してガラクトース残基を担持する。
材料及び方法
完全長リツキシマブHCおよびLC配列を用いて、mAbベースのバインダー-毒素融合タンパク質を開発した。リツキシマブ配列の重鎖および軽鎖の可変部分配列を、一本鎖scFvに組み立て、ヒトIgG1 Fc部分配列に融合させた。次いで、ヒトフーリン切断配列を用いて、LCのC末端部分におけるヒトグランザイムB配列、または完全長リツキシマブのHC、またはscFv-FcのC末端部分におけるヒトグランザイムB配列を融合させて、HC + LC-FCS-グランザイムB、HC-FCS-グランザイムB + LCおよびscFv-c-FCS-グランザイムB融合タンパク質配列を得た。もう一つのバインダー毒素融合タンパク質は、切断部位なしでグランザイムBに連結したscFv‐Fc部分を用いて実現し、scFv‐Fcグランザイム Bを得た。これらの配列は、XbaIとIsceIに隣接した遺伝子合成により産生された。
16時間明/8時間暗光サイクル、22+/-3℃で生育したNicotiana benthaminana7-8 週齢の植物葉は注射器浸透により一時的に形質転換された。0.8~1.0付近の600nm光学密度(OD600)に達するpPZP‐ATB‐scFv‐Fc‐GBまたはpPZP‐ATB‐scFv‐Fc‐F‐GB‐p19バイナリープラスミドを担持したAgrobacterium tumefaciens LBA4404(pBBR1MCS‐5.virGN54D)またはGV3101(pMP90RK)を、10分間、3500gで遠心分離することにより収集した。最終的に、菌を浸透緩衝液(10mM MgCl2、10mM MES、100μMアセトシリンゴン、pH 5.6)中のOD 600を0.5に調整し、不要な注射器を用いて混合物を浸透させた。浸潤領域は、アグロインフィルトレーションの4日後と6日後に収穫した。アグロインフィルトレーション日後に収穫した葉全体をタンパク質A精製に用いた。
Nicotiana tabacum植物懸濁細胞を、Nagataら(1992)(その内容は本明細書に援用される)によって記載されているように、植物培養培地中で130rpm、25℃で5日間増殖させた。0.8~1.0付近で600nmの光学濃度(OD600)に達するpPZP‐ATBバイナリープラスミドを有するAgrobacterium tumefaciens LBA4404(pBBR1MCS‐5.virGN54D)を2000gで5分間遠心分離して集めた。次に植物細胞と細菌細胞を共培養培地で30分間共培養した後、2000g 5分間の遠心分離を行った。上清を取り除いた後、細胞を2日間、固体共培養培地上に平板培養した。その後、一過性の形質転換の場合は、細胞を3回採取・洗浄し、セフォタキシムとカルベニシリンを含む植物培養培地で培養してから、さらに分析を進めた。安定した形質転換の場合、固体共培養の2日後に、選択的カナマイシンとセフォタキシムおよびカルベニシリン抗生物質を含む植物培地上で細胞を洗浄し、平板培養した。4週間後にカルスを選択し、その後の分析のために固体培地または液体懸濁培養で継代培養した。
採取した葉組織(120mg)を、400μLの抽出緩衝液(250mMソルビトール、60mMトリス、Na2EDTA、0.6% Polyclar AT、1mM PMSF、pH8.0にプロテアーゼ阻害剤:ロイペプチン、アプロチニン、アンチパイン 、ペプスタチンA、キモスタチンをそれぞれ2μg/mL添加)中で粉砕した。ホモジイズした組織を4℃で40分間18200gで遠心した。その後、上清を回収し、液体窒素中で凍結し、-20℃で保存した。
抗CD20コンジュゲート特異性解析のために、植物抽出物を96ウェルマイクロプレート(グレイナー)により37℃で2時間100μL 5μg/mLのCD20(AcroBiosystems)でコーティングし、その後洗浄緩衝液(TBS Tween 0,1%)で5回洗浄した。その後、RTで30分間、TBS pH8.0で200μL BSA 1%を用いてブロックを行い、5回洗浄した。5~0μg/mLの検量線を実現するために、100μLの抗CD20対照抗体を負荷し、同じ96ウェルプレートに100μLの試料をセットし、RTで2時間比較した後、5回洗浄した。100μLの1/150.000希釈検出抗体(ヤギ抗ヒトHRPO、Bethyl)を装填し、RTで1時間インキュベートした。その後、100μLのTMB反応緩衝液(ツェンテック)で30分間リベレーションを行い、最後にH3PO4 1Mで停止した。次に、酵素活性を450nmで分光分析により分析した。
開示されていない抗原に特異的なコンジュゲート(ヒト細胞の表面に発現され、いくつかのがんに過剰発現される構造、本明細書では抗原Xと呼ぶ)の特異性解析のために、Xに対するバインダーを含む精製バインダー-毒素融合タンパク質を96ウェルマイクロプレート(グレイナー)により分析した。ウェルは37℃で1時間、50μlの抗原X(2,5μg/ml)でコートした後、250μLの洗浄緩衝液装置で5回洗浄した(PBS Tween 0,1%)。次に、150μLのハイドロセイン(3.6%)を含むPBSTで30分間ブロッキングし、次にRTで5回洗浄した。5~0μg/mLの検量線を実現するために50μLの抗抗原対照抗体を装填し、同じ96ウェルプレートに50μLの試料を装填し、RTで1時間比較した後、5回洗浄した。50μLの1/200.000希釈検出抗体(ヤギ抗ヒトHRPO、Bethyl)を装填し、RTで1時間インキュベートした。その後、50μLのTMB反応緩衝液(ツェンテック)で15分間リベレーションを行い、最後にH3PO4 1Mで停止した。次に、酵素活性を450nmで分光分析により分析した。結果を図4Bに示す。
アグロインフィルトレーションの4日後に、葉を採取し、重さをはかり、新鮮なアグロインフィルトレーション葉1g当たり2mLの抽出緩衝液(250mMソルビトール、60mMトリス、Na2EDTA、0.6% Polyclar AT、1mM PMSF、pH8.0にプロテアーゼ阻害剤:ロイペプチン、アプロチニン、アンチパイン 、ペプスタチンA、キモスタチンをそれぞれ2μg/mL添加)を用いてブレンダーで粉砕した。その後、混合物を二重ミラクロス(Millipore)層を通してろ過した。その後、濾液を20.000gで30分間4℃で遠心した。次いで、上清を、抽出緩衝液であらかじめ平衡化したタンパク質A樹脂に負荷した。次に、10カラム容量の60mM Tris pH8.0で樹脂を洗浄し、10% Tris 1M pH8.0で直接緩衝した100mMグリシンpH3.0を用いて溶出を行った。その後、濃縮タンパク質画分を採取し、液体窒素中で凍結した。
標的細胞Raji (CD20+)および非標的細胞Loucy (CD20)に対する抗CD20抗体リツキシマブおよびリツキシマブのコンジュゲート効果をin vitro細胞傷害性アッセイ(MTT)により評価する。簡単に述べると、Raji 細胞株とLoucy 細胞株を培養し、FBSフリー培養培地中で1.105細胞/50μLの密度で再懸濁し、細胞懸濁液50μlを96ウェルの平底プレート中に送った。次に、リツキシマブおよびリツキシマブを含むコンジュゲートを、37℃、5% CO2で6、24、および48時間、様々な濃度で細胞とともにインキュベートする。各時点について、MTTキットアッセイ(ロシュ社)を用いて細胞傷害性を評価する。細胞生存率は、550nmにおける吸光度を測定することによって計算される。3回のアッセイについて生存率平均を算出した。
開示されていない抗原Xに対するバインダーを含む精製されたバインダー-毒素融合タンパク質の細胞株の生存率に対する効果を、細胞増殖試薬WST-1(Merck, 5015944001)を使用して分析した。WST-1 (4-[3-(4-ヨードフェニル)-2-(4-ニトロフェニル)-2H-5-テトラゾリオ]-1,3-ベンゼンジスルホン酸)はミトコンドリア脱水素酵素の基質であり、切断されてホルマザンになる。ホルマザン色素の生成量は、培養液中の代謝活性細胞数と直接的に相関している。
本発明による方法で作製されたバインダー-毒素融合タンパク質が、例えば哺乳動物のような他の発現系で作製されたバインダー-毒素融合タンパク質と構造的に異なっていることを実証するために、種々のNicotiana benthamiana株で作製された下記ペプチドのグリコフォームを分析した。
(両方とも太字で示されたN-グリコシル化部位を含む、本明細書で配列番号15および16として開示される、本明細書で開示されるバインダー-毒素融合タンパク質の一部に含まれる)。ATB_3とATB_4は野生型であり、ATB_22とATB_24は内因性β1,2-キシロシルトランスフェラーゼ(XylTまたはXT)とα1,3-フコシルトランスフェラーゼ(FucTまたはFT)遺伝子(方法はStrasserら(2008)を参照のこと、その内容は本明細書に参照により援用される)についてRNAiによりノックダウンされた。
簡単に言うと、試料は溶液中で消化された。タンパク質をヨードアセトアミドでS‐アルキル化し、トリプシン(PROMEGA社)で消化した。
毒素の放出を可能にする切断性が、精製scFv-Fc-FCS-GB (バインダー‐毒素融合タンパク質)に組換えフーリンを加えた後に、in vitroで証明されている。その反応は、6マイクログラムのバインダー‐毒素融合タンパク質に25ユニット/mlフーリン(NEB P8077S)を35μlの切断緩衝液(20mM Hepes, Triton X‐100 0,1%,1mM CaCl2, pH7.5)に加えた後、25度で一晩で行われた。SDS Page Coomassie blueゲル(4~20%ポリアクリルアミド)により切断が可視化されている。マウス由来の増殖誘導リガンド(APRIL)を、フーリン切断の対照として用いた。APRIL (SRP3189 - Sigma-Aldrich, 20μg lyophilizateタンパク質)を、0.1% BSAを含む水20 μL中に再懸濁した。
本研究では、切断可能リンカーにより毒素に融合した結合部分から成るいくつかの組換えバインダー‐毒素融合タンパク質を設計し、植物細胞または植物体全体で発現させることに成功した。リツキシマブ(C2B8)ベースの完全長mAb、scFv‐FcフォーマットおよびscFvフォーマットを結合部分として用いた。リツキシマブとその配列についてはStorz (2014)に記載されている。アミノ酸配列HRRRKRSLDTSを有するフーリン切断配列(FCS)を切断可能リンカーとして用いた。切断配列のない天然グランザイムBに組換え結合したscFv-Fcで構築した別のバインダー-毒素融合タンパク質も、組換え非切断可能リンカーの例として使用した。ペイロード例としてヒトグランザイムBを用いた。ペイロード位置は結合部分で変化する可能性があり、本研究では、完全長mAb重鎖または軽鎖のC末端におけるグランザイムBの融合を例示した。
以下の表に、本明細書で作製されたコンジュゲートをまとめる:
アグロバクテリウム株を最初に用いて、scFv‐Fc‐F‐グランザイムBコンジュゲートをコードする構築物を用いた注射器アグロインフィルトレーションによりNicotiana benthamianaを一時的に形質転換した。次いで、アグロインフィルトレーション(dpa)の4日後および6日後に、抗ヒトIgG Fc部分抗体(図1)を用いて、ウエスタンブロット法によりアグロインフィルトレーション植物組織抽出物を分析した。Agrobacterium tumefaciens LBA4404またはAgrobacterium GV3101株の使用、ならびに採取日およびp19 共発現が融合タンパク質発現に及ぼす影響を評価した。Agrobacterium tumefaciens LBA4404株を用いて発現させた場合、融合タンパク質は発現し、アグロインフィルトレーション後4日後には主に完全のようである(図1、レーン1 &2)。GV3101株を用いた場合、アグロインフィルトレーション後6日以降に分解産物が多く現れると思われる。遺伝子サイレンシングのp19サプレッサーの付加は、p19の存在下でのみ発現を示すGV3101株(図1、レーン6および8)と比較して、LBA4404(図1、レーン2および4)によって行われた場合、発現に影響を及ぼさないようである。収穫時期については、アグロインフィルトレーション後6日以降に分解フラグメントが多く現れる(図1、レーン3、4、8)。
また、アグロバクテリウム株を用いてNicotiana tabacum cvを一時的に形質転換した。Bright Yellow 2細胞(BY-2細胞)Nicotiana tabacum cv.1 BY-2.には様々なバインダー‐毒素融合タンパク質が一過性に発現している。次に、細胞内抽出物を、抗Fcヒト IgGを用いたウエスタンブロット法により分析した。
図10において、グリコサイト(EEQYNSTYRおよびNFSNDIMLLQLER)のMSスペクトルを示し(配列番号15および16)、ここに開示されたバインダー毒素融合ペプチドのいくつかに含まれる。
この命名法によれば、MGnXは例えば、以下を意味する。
HC = 抗体重鎖
LC = 抗体軽鎖
TOX = 毒素
CS = 切断部位
FCS = フーリン切断部位
LINK = リンカー/切断部位
LINK2:クラス2のリンカー(=サイトゾルの切断部位)
LINK3:クラス3のリンカー(=細胞表面の切断部位)
GB=グランザイムB
TOX2:クラス2の毒素(=タンパク質合成阻害)
TOX3:クラス3の毒素(=膜摂動タンパク質)
scFv:一本鎖フォーマット
scFv-FC:scFv-FCフォーマット
Claims (15)
- バインダー‐毒素融合タンパク質の製造方法であって、
バインダー‐毒素融合タンパク質が、少なくとも
a)
・抗体、
・標的結合能力を保持する抗体フラグメントまたは標的結合能力を保持する抗体誘導体、および
・抗体ミメティック
からなる群から選択される1つのタンパク質バインダー、
並びに
b1)切断可能なペプチドリンカーおよびタンパク質毒素、または
b2)切断可能なドメインを含むタンパク質プロトキシンのいずれか
を含み、
前記方法は、
(i)植物細胞または植物宿主全体と、少なくとも
A)タンパク質バインダーをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチド、並びに
B1)切断可能なペプチドリンカーをコードするポリヌクレオチドおよびタンパク質毒素をコードするポリヌクレオチドか、または
B2)タンパク質プロトキシンをコードするポリヌクレオチドであって、このプロトキシンがその活性化のための切断可能なドメインを含む、ポリヌクレオチドのいずれか
を植物細胞または植物宿主内で発現させることができるように作動的結合で含む核酸構築物を接触させる工程、
(ii)構築物を植物細胞の核、または植物宿主全体の1つ以上の細胞の核に統合させる工程、および
(iii)核酸構築物によってコードされた融合タンパク質を発現させる工程
を含み、
切断可能なペプチドリンカーまたはプロトキシン中の切断可能なドメインが、植物細胞が発現する酵素、または植物宿主が産生する酵素によって切断されない、方法。 - (iv) 工程(iii)で発現される融合タンパク質を回収および/または精製する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記植物細胞または前記植物宿主がタバコ属に由来する、請求項1または2に記載の方法。
- 切断可能なペプチドリンカーまたはプロトキシン中の切断可能なドメインが、哺乳類細胞により発現される酵素、または哺乳類宿主が産生する酵素によって切断可能である、請求項1から3のいずれか一項記載の方法。
- 切断可能なペプチドリンカーまたはプロトキシン中の切断可能なドメインが、
a)エンドソームおよび/またはリソソームプロテアーゼ切断部位、
b)サイトゾルプロテアーゼ切断部位、および/または
c)細胞表面プロテアーゼ切断部位
からなる群から選択される少なくとも1つ切断部位を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つのタンパク質毒素またはプロトキシンが酵素である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- タンパク質毒素が、
(1)細胞死誘導タンパク質、
(2)タンパク質合成阻害剤、
(3)膜摂動タンパク質、および
(4)細胞分裂阻害タンパク質
からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 少なくとも1つのタンパク質毒素が哺乳類毒素であり、好ましくはグランザイムの群から選択され、より好ましくはグランザイムBであり、または前記タンパク質毒素の毒性活性を保持するそのフラグメントである、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- バインダー‐毒素融合タンパク質であって、前記バインダー‐毒素融合タンパク質が少なくとも
a)
・抗体、
・標的結合能力を保持する抗体フラグメントまたは標的結合能力を保持する抗体誘導体、および
・抗体ミメティック、
からなる群から選択される1つのタンパク質バインダー、
並びに
b1)切断可能なペプチドリンカーおよびタンパク質毒素、または
b2)切断可能なドメインを含むタンパク質プロトキシンのいずれか
を含み、
前記バインダー‐毒素融合タンパク質が、少なくとも
A)タンパク質バインダーをコードする少なくとも1つのポリヌクレオチド、並びに
B1)切断可能なペプチドリンカーをコードするポリヌクレオチドおよびタンパク質毒素をコードするポリヌクレオチドか、または
B2)タンパク質プロトキシンをコードするポリヌクレオチドであって、このプロトキシンがその活性化のための切断可能なドメインを含む、ポリヌクレオチドのいずれか
を植物細胞または植物宿主内で発現させることができるように作動的結合で含む核酸構築物によってコードされており、
前記バインダー‐毒素融合タンパク質が少なくとも1つ植物特異的N-グリカンを含み、
切断可能なペプチドリンカーまたはプロトキシン中の切断可能なドメインが、植物細胞が発現する酵素、または植物宿主が産生する酵素によって切断されないものであり、
前記バインダー‐毒素融合タンパク質が
・(scFv-Fc)-CS-毒素(二量体)、
・2つのHCと2つのLC-CS-毒素の四量体、
・2つのLCと2つのHC-CS-毒素の四量体、
・毒素-CS-(scFv-Fc)(二量体)、
・2つのHCと2つの毒素-CS-LCの四量体、
・2つのLCと2つの毒素-CS-HCの四量体、
・毒素-CS-(-FC-scFv)(二量体)
の構造の1つを有し、ここでCSは切断部位である、
バインダー‐毒素融合タンパク質。 - タンパク質バインダーがヒトCD20に結合する、請求項9に記載のバインダー‐毒素融合タンパク質。
- ・配列番号2または配列番号17に記載のアミノ酸配列、
・配列番号4に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8のHC)および配列番号6に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8―FCS―グランザイムBのLC)、
・配列番号7に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8―FCS―グランザイムBのHC)および配列番号5に記載の2つのアミノ酸配列(C2B8のLC)
の少なくとも1つを含み、ここでCSは切断部位であり、FCSはフーリン切断部位であり、C2B8はリツキシマブである、請求項9または10に記載のバインダー‐毒素融合タンパク質。 - 少なくとも請求項9~11のいずれか一項に記載の融合タンパク質、および任意に1つ以上の薬学的に許容可能な賦形剤を含む、医薬組成物。
- 1つ以上のさらなる治療活性化合物と併用投与される、請求項12に記載の医薬組成物。
- 腫瘍性疾患を罹患しているか、発症する危険性があるか、および/または診断されているヒトまたは動物対象の治療またはそのような状態の予防に使用するための請求項12または13に記載の医薬組成物。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のバインダー‐毒素融合タンパク質の製造方法を実施してバインダー‐毒素融合タンパク質を得る工程、および得られたバインダー‐毒素融合タンパク質を用いて医薬品を製造する工程を含む、医薬品の製造方法。
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