JP7386796B2 - 抗-her2抗体又はその抗原結合フラグメント、及びこれを含むキメラ抗原受容体 - Google Patents

抗-her2抗体又はその抗原結合フラグメント、及びこれを含むキメラ抗原受容体 Download PDF

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Description

本発明は、大韓民国産業通商資源部の支援下で課題番号1415118385によってなされたものであり、前記課題の研究管理専門機関は韓国産業技術振興院、研究事業名は“国際共同技術開発事業”、研究課題名は“革新エピトープ発掘プラットホーム技術基盤グローバル抗体新薬開発”、主管機関はアブクロン株式会社、研究期間は2011年11月1日から2014年10月31日である。
本特許出願は、2017年11月14日に大韓民国特許庁に提出された大韓民国特許出願第10-2017-0151841号に基づく優先権を主張し、該特許出願の開示事項は本明細書に参照として組み込まれる。
本発明は、新規の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメント、及びこれを含むキメラ抗原受容体、及びそれらの用途に関する。
Her2/neu(ErbB2)遺伝子は、上皮成長因子受容体(EGFR:epidermal growth factor receptors)のファミリーの一つである、185kDa細胞膜通過糖タンパク質をコードする。Her2タンパク質は、620個のアミノ酸残基からなる細胞外ドメイン、23個のアミノ酸残基の細胞膜通過ドメイン、及びチロシンキナーゼ活性を有し、490個のアミノ酸残基からなる細胞内ドメインで構成されている(非特許文献1)。
一方、様々な特性を有する抗-HER2抗体が開示されている(非特許文献2から非特許文献16)。
抗-HER2抗体のうち、商業的に最も成功した抗体はトラスツズマブ(trastuzumab)抗体(Herceptin(登録商標)として商業化されている。特許文献1)であり、これに関する多くの研究がなされている(非特許文献17から非特許文献19)。
トラスツズマブ抗体は商業的に成功したものの、この抗体に対して非反応性(又は耐性)を有する又は感度(sensitivity)が低い癌細胞種類が相当あり、トラスツズマブ抗体による治療の限界(制限)が問題となっている。したがって、このような抗体治療学の上の問題点を解決しようとする試みがなされてきた。
例えば、特許文献3は、トラスツズマブ抗体のようなHER2アンタゴニスト及びPCDGF(PC cell-derived growth factor)アンタゴニストを用いて癌細胞のHER2感受性を増加させる方法を開示している。特許文献9は、FoxMl抑制剤とトラスツズマブ抗体の組合せを用いてトラスツズマブ耐性腫瘍細胞の増殖を阻害する方法を開示している。
特許文献5は、コフィリン(cofilin)抑制剤、PAK1抑制剤、LIMK抑制剤、RHO抑制剤、ROCK1抑制剤又はROCK2抑制剤を用いてトラスツズマブ耐性癌を治療する方法を開示している。
国際特許出願公開WO1994/00136 米国特許第5,783,186号 米国特許第5,821,337号 米国特許第7,674,460号 米国特許出願公開第2010/0183604号 米国特許第4,554,101号 米国特許第8,314,213号 米国特許第8,404,811号 国際特許出願公開WO2011/127297
アキヤマ(Akiyama T)ら、Science,232(4758):1644-1646(1986) タリアブエ(Tagliabue)ら、Int.J.Cancer 47:933-937(1991) マッケンジー(McKenzie)ら、Oncogene 4:543-548(1989) メイヤー(Maier)ら、Cancer Res.51:5361-5369(1991) バカス(Bacus)ら、Molecular Carcinogenesis 3:350-362(1990) スタンコフスキ(Stancovski)ら、PNAS(USA)88:8691-8695(1991) バカス(Bacus)ら、Cancer Research 52:2580-2589(1992) シュウ(Xu)ら、Int.J.Cancer 53:401-408(1993) カスプジュイク(Kasprzyk)ら、Cancer Research 52:2771-2776(1992) ハンコック(Hancock)ら、Cancer Res.51:4575-4580(1991) ショウバー(Shawver)ら、Cancer Res.54:1367-1373(1994) アルテアガ(Arteaga)ら、Cancer Res.54:3758-3765(1994) ハーヴェル(Harwerth)ら、J.Biol.Chem.267:15160-15167(1992) カオ(Kao)ら、U.S.Publ.No.2009/0285837(2009) ロス(Ross)ら、The Oncologist 8:307-325(2003) クラッパー(Klapper)ら、Oncogene 14:2099-2109(1997) サピノ(Sapino,A)ら、Annals of Oncology(2007)18:1963-1968 ブッソラティ(Bussolati,G)ら、British Journal of Cancer(2005)92,1261-1267 グラジリン(Glazyrin A)ら、J Histology & Cytochemistry(2007)55(1):25-33.
本願発明者は、癌(特に、乳癌及び胃癌)を予防又は治療でき、トラスツズマブ抗体に対して非反応性(又は耐性)を有するか或いは感受性の低下した癌細胞に対して優れた殺傷能(又は増殖抑制能)を有する抗体、又はトラスツズマブ抗体と併用投与をする場合、トラスツズマブ単独投与が示す抗癌活性よりも改善された効能で癌を予防又は治療できる新規の抗体を作製しようと努力した。その結果、トラスツズマブ抗体が殆ど作用しないHER2-高発現癌細胞に対してトラスツズマブに比べて優れた殺傷能を示す、或いはトラスツズマブ抗体と併用投与時に抗癌活性が改善される新規の抗体を作製し、本発明を完成させた。
本発明は、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体(抗-HER2抗体)又はその抗原結合フラグメントを提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む融合タンパク質を提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含むキメラ抗原受容体(Chimeric Antigen Receptor,CAR)及びこれを発現するエフェクター(効果器)細胞(effector cell)を提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメント;又は前記キメラ抗原受容体をコードする核酸分子を提供することに関する。
本発明はまた、前記核酸分子を含む組換えベクターを提供することに関する。
本発明はまた、前記組換えベクターで形質転換された宿主細胞を提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを有する癌の予防又は治療用の医薬組成物を提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを有する癌診断用キットを提供することに関する。
本発明はまた、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを有する組成物を対象体に投与して癌を予防又は治療する方法を提供することに関する。
本発明はまた、前記キメラ抗原受容体を発現するエフェクター細胞を対象に投与することによりHER2の過剰発現に関連した疾患(例えば、癌)の治療方法を提供することに関する。
本明細書において、本発明の態様による抗体は、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に特異的に結合する抗体及び親和性成熟を経たそれらの修飾抗体である。
本発明の第一の態様は、以下を含む、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメントを提供する:
(a)以下の重鎖CDR(complementarity determining region)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域:配列番号1のCDRH1、配列番号2のCDRH2及び配列番号3のCDRH3;及び
(b)以下の軽鎖CDRアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域:
配列番号4のCDRL1、配列番号5のCDRL2及び配列番号6のCDRL3。
本発明の第二の態様は、以下を含む、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメントを提供する:
(a)以下の重鎖CDR(complementarity determining region)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域:
配列番号7のCDRH1、配列番号8のCDRH2及び配列番号9、71、又は72のCDRH3;及び
(b)次の軽鎖CDRアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域:
配列番号10のCDRL1、配列番号11のCDRL2及び配列番号12、73、又は74のCDRL3。
本発明の第三の態様は、以下を含む、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメントを提供する:
(a)以下の重鎖CDR(complementarity determining region)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域:
配列番号13のCDRH1、配列番号14のCDRH2及び配列番号15のCDRH3;及び
(b)以下の軽鎖CDRアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域:
配列番号16のCDRL1、配列番号17のCDRL2及び配列番号18のCDRL3。
本発明の第四の態様は、以下を含む、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメントを提供する:
(a)次の重鎖CDR(complementarity determining region)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域:
配列番号19のCDRH1、配列番号20のCDRH2及び配列番号21のCDRH3;及び
(b)以下の軽鎖CDRアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域:
配列番号22のCDRL1、配列番号23のCDRL2及び配列番号24のCDRL3。
本発明の第五の態様は、以下を含む、HER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメントを提供する:
(a)以下の重鎖CDR(complementarity determining region)アミノ酸配列を含む重鎖可変領域:
配列番号25のCDRH1、配列番号26のCDRH2及び配列番号27のCDRH3;及び
(b)以下の軽鎖CDRアミノ酸配列を含む軽鎖可変領域:
配列番号28のCDRL1、配列番号29のCDRL2及び配列番号30のCDRL3。
第一の態様の抗体、第二の態様の抗体、第三の態様の抗体、第四の態様の抗体及び第五の態様の抗体をそれぞれ、2G10、39D2、24D3、1G3及び8G11抗体といい、これらはマウス抗体又はキメラ抗体に該当し、これらのうち、ヒト化(humanized)抗体は、接頭辞hzを付けてhz2G10、hz39D2、及びhz8G11抗体などと表現する。
本発明者は、癌(特に、乳癌及び胃癌)を予防又は治療でき、トラスツズマブ抗体に対して非反応性(又は耐性)を有する或いは感受性の低下した癌細胞に対して優れた殺傷能(又は増殖阻害能)を有する抗体、又はトラスツズマブ抗体と併用投与をする場合、トラスツズマブ単独投与が示す抗癌活性よりも改善された効能で癌を予防又は治療できる新規の抗体を作製しようと努力した。その結果、トラスツズマブ抗体がほとんど作用しないHER2-過剰発現癌細胞に対してトラスツズマブに比べて優れた殺傷能を示すか、或いはトラスツズマブ抗体と併用投与時に抗癌活性が改善される新規の抗体を作製した。
本発明の抗体又はその抗原結合フラグメントは、HER2に対して特異的結合能を有する。特に、本発明の抗体のうち、hz2G10及びhz39D2は、HER2のドメイン1~4のうち、ドメイン1のエピトープに結合し、24D3は、ドメイン3のエピトープに結合し、1G3及びhz8G11は、トラスツズマブと同様に、ドメイン4のエピトープに結合するが、トラスツズマブの結合するエピトープと異なる。
本明細書において、用語“トラスツズマブ(trastuzumab)”は、特許文献3に開示された抗体を指す。
本発明の抗体は、トラスツズマブ抗体に対して非反応性(又は耐性)を有するか或いは感受性の低下した癌細胞に対して、単独又はトラスツズマブとの併用によって優れた殺傷能又は増殖阻害能を有する。本明細書において、使用される用語“殺傷”、“増殖阻害”又は“成長阻害”はいすれも癌細胞に関しては同じ意味で使われる。
本明細書において、用語“抗体(antibody)”は、HER2に対する特異抗体を意味し、完全な抗体だけでなく、抗体分子の抗原結合フラグメント(antigen binding fragment)も含む。
完全な抗体(抗体全体)は、2本の全長の軽鎖及び2本の全長の重鎖を有する構造であり、それぞれの軽鎖と重鎖とはジスルフィド結合で連結されている。重鎖定常領域には、ガンマ(γ)、ミュー(μ)、アルファ(α)、デルタ(δ)及びエプシロン(ε)タイプがあり、サブクラスとしてガンマ1(γ1)、ガンマ2(γ2)、ガンマ3(γ3)、ガンマ4(γ4)、アルファ1(α1)及びアルファ2(α2)がある。軽鎖の定常領域には、カッパ(κ)及びラムダ(λ)タイプがある。
本明細書において、用語“抗原結合フラグメント(antigen binding fragment)”は、抗原結合機能を保有しているフラグメント(断片)を意味し、Fab、F(ab’)、F(ab’)及びFvなどを含む。抗体フラグメントのうち、Fab(fragment antigen-binding)は、軽鎖及び重鎖の可変領域、軽鎖の定常領域、及び重鎖の第1定常領域(CH1)を有する構造であり、1個の抗原結合部位を有する。Fab’は、重鎖CH1ドメインのC-末端に一つ以上のシステイン残基を含むヒンジ領域(hinge region)を有するという点でFabと異なる。F(ab’)抗体は、Fab’においては、Fab’のヒンジ領域のシステイン残基がジスルフィド結合を形成する。Fvが重鎖可変部位及び軽鎖可変部位だけを有する最小の抗体フラグメントを用いて、Fvフラグメントを生成する組換え技術は当業界に公知である。二重鎖可変フラグメントF(double-chain variable fragmennt,dcFv)は、非共有結合で重鎖可変部位及び軽鎖可変部位に連結されており、単鎖可変フラグメントFv(single-chin variable fragment,scFv)は一般に、ペプチドリンカーを介して重鎖の可変領域に共有結合的に連結されるか、或いはC-末端に連結され、二重鎖Fvと同様にダイマ-を形成する。このような抗体フラグメントは、タンパク質加水分解酵素を用いて得ることができ(例えば、完全な抗体をパパインで切断すればFabが得られ、ペブシンで切断すればF(ab’)フラグメントが得られる。)、或いは遺伝子組換え技術を用いて作製することができる。
本発明において、抗体は、具体的にはモノクローナル(単一クローン)抗体、多特異的抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、単鎖Fvs(scFv)、単鎖抗体、Fabフラグメント、F(ab’)フラグメント、ジスルフィド-結合Fv(dsFv)及び抗-イディオタイプ(抗-Id)抗体、そしてこれらの抗体のエピトープ結合フラグメントなどを含むが、これらに限定されない。
本明細書において、用語“重鎖”は、抗原に特異性を付与するための十分の可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインV及び3個の定常領域ドメインCH1、CH2及びCH3を含む全長重鎖及びそのフラグメント(断片)を含有する。また、本明細書において、用語“軽鎖”は、抗原に特異性を付与するための十分の可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインV及び定常領域ドメインCを含む全長軽鎖及びそのフラグメントを含有する。
本明細書において、用語“可変領域(variable region)”又は“可変ドメイン(variable domain)”は、抗体を抗原に結合させることに関連する抗体重鎖又は軽鎖のドメインを意味する。自然抗体(native antibody)の重鎖及び軽鎖の可変ドメイン(それぞれV及びV)は一般に類似の構造を有し、各ドメインは、4個の保存されたフレームワーク領域(framework regions,FRs)及び3個の超可変領域(hypervariable regions,HVRs)を含む(Kindt et al.,Kuby Immunology、第6版、W.H.Freeman and Co.,page91(2007))。
本明細書において、用語“CDR(complementarity determining region)”は、免疫グロブリン重鎖及び軽鎖の超可変領域(hypervariable region)のアミノ酸配列を意味する(Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest,4th Ed.,U.S.Department of Health and Human Services,National Institutes of Health(1987))。重鎖(CDRH1、CDRH2及びCDRH3)及び軽鎖(CDRL1、CDRL2及びCDRL3)にはそれぞれ3個のCDRが含まれる。CDRは、抗体が抗原又はエピトープに結合する上で主要な接触残基を提供する。
本明細書において、用語“フレームワーク(Framework)”又は“FR”は、超可変領域(hypervariable region,HVR)残基以外の可変ドメイン残基のことを指す。可変ドメインのFRは一般に、4個のFRドメインFR1、FR2、FR3及びFR4で構成される。したがって、HVR及びFR配列は一般にVにおいて次の順序で表示される:
FRH1(framework region 1 of Heavy chain)-CDRH1(complementarity determining region 1 of Heavy chain)-FRH2-CDRH2-FRH3-CDRH3-FRH4。
また、HVR及びFR配列は一般にV(又はV)において次の順序で表示される:
FRL1(framework region 1 of Light chain)-CDRL1(complementarity determining region 1 of Light chain)-FRL2-CDRL2-FRL3-CDRL3-FRL4。
本明細書において、用語“特異的結合”は、抗体又はその抗原結合フラグメント、或いはscFvのような他の構成物が生理的条件下で比較的安定した抗原と複合体を形成することを意味する。特異的結合は、少なくとも約1×10-6M以下の平衡解離定数(例えば、これよりも小さいKDは、より堅固な結合を示す。)で特徴化され得る。2個の分子が特異的に結合するか否かを決定する方法は当業界に公知であり、例えば平衡透析、表面プラスモン共鳴などを含む。
本明細書において、用語“親和度(Affinity)”は、分子(例えば、抗体)の単一結合部位とその結合パートナー(例えば、抗原)間の非共有相互作用の総和の強度を意味する。特に明示しない限り、“結合親和力(binding affinity)”は、結合対(ペア)のメンバー(例えば、抗体及び抗原)間の1:1相互作用を反映する内因性(intrinsic)結合親和力を意味する。分子XとそのパートナーYの親和度は一般に解離定数(Kd)で表すことができる。親和度は本明細書に記載された方法を含め、当業界に公知である通常の方法によって測定され得る。
また、本明細書において、用語“ヒト抗体(human antibody)”又は“ヒト化抗体(humanized antibody)”は、ヒト又はヒト細胞によって生成された抗体、又はヒト抗体レパートリー(repertoires)又は他のヒト抗体コード配列を利用する非ヒト根源から由来した抗体のアミノ酸配列に相応するアミノ酸配列を有する。
本明細書において、用語“キメラ(chimeric)抗体”は、重鎖及び/又は軽鎖の一部が特定の供給源(source)又は種(species)から由来し、重鎖及び/又は軽鎖の残りが他の供給源又は種に由来した抗体を意味する。
本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントは、HER2を特異的に認識できる範囲内で添付の配列表に記載されたアミノ酸配列の変異体を含むことができる。例えば、抗体の結合親和度及び/又はその他生物学的特性を改善させるために抗体のアミノ酸配列を改変させることができる。このような修飾は、例えば、抗体のアミノ酸配列残基の欠失、挿入及び/又は置換を含む。
このようなアミノ酸変異は、アミノ酸側鎖置換体の相対的類似性、例えば、疎水性、親水性、電荷、大きさなどに基づいてなされる。アミノ酸側鎖置換体の大きさ、形状及び種類に対する分析によって、アルギニン、リシン及びヒスチジンはいずれも陽電荷を帯びた残基であり;アラニン、グリシン及びセリンは類似の大きさを有し;フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシンは類似の形状を有することがわかる。したがって、このような考慮事項に基づいて、アルギニン、リシン及びヒスチジン;アラニン、グリシン及びセリン;そして、フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシンは生物学的に機能的に同等であることがわかる。
変異を導入するに当たり、アミノ酸の疎水性インデックス(hydropathic index)を考慮することができる。それぞれのアミノ酸は、疎水性と電荷によって疎水性インデックスが与えられている:イソロイシン(+4.5);バリン(+4.2);ロイシン(+3.8);フェニルアラニン(+2.8);システイン/シスチン(+2.5);メチオニン(+1.9);アラニン(+1.8);グリシン(-0.4);トレオニン(-0.7);セリン(-0.8);トリプトファン(-0.9);チロシン(-1.3);プロリン(-1.6);ヒスチジン(-3.2);グルタメート(-3.5);グルタミン(-3.5);アスパルテート(-3.5);アスパラギン(-3.5);リシン(-3.9);及びアルギニン(-4.5)。
タンパク質の相互的な生物学的機能(interactive biological function)を付与する上で疎水性アミノ酸インデックスは非常に重要である。類似の疎水性インデックスを有するアミノ酸に置換してこそ類似の生物学的活性を保有できることは、よく知られている。疎水性インデックスを参照して変異を導入させる場合、好ましくは±2以下、より好ましくは±1以下、さらに好ましくは±0.5以下の疎水性インデックス差を示すアミノ酸間にて置換を行う。
一方、類似の親水性値(hydrophilicity value)を有するアミノ酸間の置換が、均等な生物学的活性を有するタンパク質をもたらすこともよく知られている。特許文献6に開示されている通り、次の親水性値がそれぞれのアミノ酸残基に与えられている:アルギニン(+3.0);リシン(+3.0);アスパルテート(+3.0±1);グルタメート(+3.0±1);セリン(+0.3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0);トレオニン(-0.4);プロリン(-0.5±1);アラニン(-0.5);ヒスチジン(-0.5);システイン(-1.0);メチオニン(-1.3);バリン(-1.5);ロイシン(-1.8);イソロイシン(-1.8);チロシン(-2.3);フェニルアラニン(-2.5);トリプトファン(-3.4)。
親水性値を参照して変異を導入させる場合、好ましくは±2以下、より好ましくは±1以下、特に好ましくは±0.5以下の親水性値差を示すアミノ酸間で置換される。
分子の活性を全体的に変更させないタンパク質でのアミノ酸置換は、当該分野に公知である(H.Neurath,R.L.Hill,The Proteins,Academic Press,New York,1979)。最も一般に起きる置換は、アミノ酸残基Ala/Ser、Val/Ile、Asp/Glu、Thr/Ser、Ala/Gly、Ala/Thr、Ser/Asn、Ala/Val、Ser/Gly、Thy/Phe、Ala/Pro、Lys/Arg、Asp/Asn、Leu/Ile、Leu/Val、Ala/Glu、Asp/Gly間の置換である。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz2G10抗体と2G10抗体の重鎖可変領域はそれぞれ、配列番号31および32のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz2G10抗体と2G10抗体の軽鎖可変領域はそれぞれ、配列番号35および77のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz39D2抗体と39D2抗体の重鎖可変領域はそれぞれ、配列番号39および83のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz39D2抗体と39D2抗体の軽鎖可変領域はそれぞれ、配列番号43および85のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、24D3抗体の重鎖可変領域は、配列番号47のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、24D3抗体の軽鎖可変領域は、配列番号51のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、1G3抗体の重鎖可変領域は、配列番号55のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、1G3抗体の軽鎖可変領域は、配列番号59のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz8G11抗体と8G11抗体の重鎖可変領域はそれぞれ、配列番号63および79のアミノ酸配列を含む。
本発明の例示的な実施形態によれば、hz8G11抗体と8G11抗体の軽鎖可変領域はそれぞれ、配列番号67および81のアミノ酸配列を含む。
本発明の抗体は、モノクローナル(単一クローン)抗体、多特異的抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、単鎖Fv(scFV)、単鎖抗体、Fabフラグメント、F(ab’)フラグメント、ジスルフィド-結合Fv(sdFV)及び抗-イディオタイプ(抗-Id)抗体、およびこれらの抗体のエピトープ-結合フラグメントなどを含むが、これに限定されない。
一方、本発明の抗体は、CDR配列が従来の抗-HER2抗体のCDR配列と比較して相同性(類似性)(similarity)が非常に低い点で独特である。例えば、本発明の抗体のうちhz2G10に対してBLAST検索をした結果、相同性が最も高いとされた特許文献7及び特許文献8に開示された抗体は、本発明の抗体とCDR配列相同性が50%未満であり、しかも特許文献7及び特許文献8に記載された抗体はそれぞれCD25及びEGFL7に結合する抗体であり、本発明の抗体とそのターゲットが異なる。
また、本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントは、上記のアミノ酸配列に対してわずかな変化、すなわち、3次構造及び抗体の機能にほとんど影響を与えない修飾を含む抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む。したがって、いくつかの例示的な実施形態では、抗体は、上記の配列と少なくとも90%、93%、95%、又は98%以上の類似性を有するアミノ酸配列を有することができる。
また、本発明において、前記抗体又はその抗原結合フラグメントに含まれる重鎖可変領域及び軽鎖可変領域は、一般式(G又は(Sで表示されるアミノ酸配列からなるリンカーによって連結され得る。
ここで、前記n、m及びpは以下の条件を満たす、
nは1~7の整数であり;
mは0~7の整数であり;
nとmの和は8以下の整数であり;及び
pは1~7の整数である。
本発明のある例示的な実施形態によれば、前記リンカーはn=1~5であり、m=0~5である。より具体的な実施形態の場合、n=4で、m=1である。さらにより具体的な実施形態において、前記リンカーは(GS)又は(SG)である。
他の例示的な実施形態では、前記リンカーはVDGSであり、さらに他の例示的な実施形態では、前記リンカーはASGSである。
また、本発明に係る抗体又は抗原結合フラグメントの軽鎖可変領域及び重鎖可変領域は、例えば以下の配向であり得る:
軽鎖可変領域-リンカー-重鎖可変領域;又は
重鎖可変領域-リンカー-軽鎖可変領域。
本発明の他の態様によれば、本発明は、抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む融合タンパク質を提供する。
本発明において、前記融合タンパク質は、本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントの生産性精製効率、生物学的活性の向上、融合タンパク質の安定性増加、フォールディング(folding)の改善及び/又は追加の機能性を持つ機能的モイエティ(moiety)との結合のために製造される。前記融合タンパク質は、2以上のポリペプチド鎖が組換え融合タンパク質(recombinant fused protein)として発現されることにより、共有結合によって連結されるか、或いは化学的コンジュゲーション(conjugation)によって2以上のポリペプチド鎖が連結されたコンジュゲート(conjugate)の形態であり得る。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、以下を含むキメラ抗原受容体ポリペプチドを提供する:
(a)HER2結合ドメイン(HER2 binding domain);
(b)膜貫通ドメイン(transmembrane domain,TM);
(c)共刺激ドメイン(costimulatory domain);及び
(d)細胞内シグナル(信号)伝達ドメイン(intracellular signaling domain,ICD)。
本明細書において、用語“キメラ抗原受容体(chimeric antigen receptor,CAR)”は、エフェクター細胞シグナル伝達又はエフェクター細胞活性化ドメイン(例えば、T-細胞シグナル伝達又はT-細胞活性化ドメイン)に連結されたターゲット結合ドメイン(例えば、単一鎖可変フラグメント(scFv))を含む人工的に作製されたハイブリッドタンパク質(融合タンパク質)又はポリペプチドを意味する。キメラ抗原受容体は一般には、モノクローナル抗体の抗原-結合性質を用いて非-MHC-制限方式で、選択された標的に対するT-細胞特異性及び反応性を再誘導する能力を有する。非-MHC-制限された抗原認識は、CARを発現するT-細胞に抗原処理に関係なく抗原を認識する能力を提供し、腫瘍逃避の主要メカニズムを回避させる。また、CARはT-細胞に発現されるとき、有利なことに、内在性T-細胞受容体(TCR)アルファ及びベータ鎖と二量体化されない。
本発明の例示的な実施形態によれば、本発明のキメラ抗原受容体は、本発明で上記した抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含むHER2結合ドメインを含むので、HER2抗原を認識し、細胞の表面で発現される。
本発明のキメラ抗原受容体は、細胞の表面で発現されるので、膜貫通ドメインを含む。前記膜貫通ドメインは、T-細胞受容体のアルファ鎖、ベータ鎖又はゼータ鎖、CD28、CD3エプシロン、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137及びCD154からなる群から選択されるタンパク質の膜貫通ドメインであり得るが、これに限定されない。
本発明の特定の例示的な実施形態によれば、前記膜貫通ドメインはCD8、又はCD28の膜貫通ドメインであり得る。
本発明のキメラ抗原受容体の前記共刺激ドメインは、MHCクラスI分子、TNF受容体タンパク質、イムノグロブリン様タンパク質、サイトカイン受容体、インテグリン、シグナル伝達リンパ球性活性化分子(signaling lymphocytic activation molecule,SLAM)、活性化NK細胞受容体、BTLA(B an T lymphocyte attenuator)、トル様リガンド受容体(Toll-like ligand receptor)、OX40、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CDS、ICAM-1、LFA-1(CD11a/CD18)、4-1BB(CD137)、B7-H3、CDS、ICAM-1、ICOS(CD278)、GITR、BAFFR、LIGHT、HVEM(LIGHTR)、KIRDS2、SLAMF7、NKp80(KLRF1)、NKp44、NKp30、NKp46、CD19、CD4、CD8アルファ、CD8ベータ、IL2Rベータ、IL2Rガンマ、IL7Rアルファ、ITGA4、VLA1、CD49a、ITGA4、IA4、CD49D、ITGA6、VLA-6、CD49f、ITGAD、CD11d、ITGAE、CD103、ITGAL、CD11a、LFA-1、ITGAM、CD11b、ITGAX、CD11c、ITGB1、CD29、ITGB2、CD18、LFA-1、ITGB7、NKG2D、NKG2C、TNFR2、TRANCE/RANKL、DNAM1(CD226)、SLAMF4(CD244、2B4)、CD84、CD96(Tactile)、CEACAM1、CRTAM、Ly9(CD229)、CD160(BY55)、PSGL1、CD100(SEMA4D)、CD69、SLAMF6(NTB-A、Ly108)、SLAM(SLAMF1、CD150、IPO-3)、BLAME(SLAMF8)、SELPLG(CD162)、LTBR、LAT、GADS、SLP-76、PAG/Cbp、CD19a、及びCD83と特異的に結合するリガンドからなる群から選択されるタンパク質から得られた機能的シグナル伝達ドメインであり得るが、これに限定されない。
本発明の特定の例示的な実施形態によれば、前記共刺激ドメインは、CD28、OX40、4-1BB(CD137)、及び/又はICOS(CD278)からなる群から選ばれるタンパク質から得られた機能的シグナル伝達ドメインであり、より具体的にはCD28及び/又はOX40の機能的シグナル伝達ドメインであり得る。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記細胞内シグナル伝達ドメインは、4-1BB、CD28、OX40、CD3ゼータの機能的シグナル伝達ドメイン、又はそれらの組合せである。最も具体的には、前記細胞内シグナル伝達ドメインは、CD3ゼータの機能的シグナル伝達ドメインである。
本発明のキメラ抗原受容体の前記HER2結合ドメインは、ヒンジドメインによって前記膜貫通ドメインに連結される。
本発明の他の具体的な実施形態によれば、前記ヒンジドメインは、IgG4ヒンジ、CD8ヒンジ、又はIgDヒンジであり得る。
本発明の他の態様によれば、本発明は、前記抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメント、又は上述したキメラ抗原受容体ポリペプチドをエンコードする核酸分子を提供する。
本明細書において、用語“核酸分子“は、DNA(gDNA及びcDNA)及びRNA分子を包括的に含む意味であり、核酸分子において基本構成単位であるヌクレオチドは、自然のヌクレオチドだけでなく、糖又は塩基部位が変形された類似体(analogue)も含む(Scheit,Nucleotide Analogs,John Wiley,New York(1980);Uhlman及びPeyman,Chemical Reviews,90:543-584(1990))。
本発明の前記抗体又はその抗原結合フラグメント、又は前記キメラ抗原受容体ポリペプチドをエンコードするヌクレオチド配列は、前記キメラ抗原受容体分子を構成するアミノ酸配列をエンコードするヌクレオチド配列であればよく、特定のヌクレオチド配列に限定されない。
これは、ヌクレオチド配列の変異が、発現を介してタンパク質配列に変化をもたらさない可能性があるためである。これをコドンの縮退という。したがって、前記ヌクレオチド配列は、機能的に均等なコドン又は同じアミノ酸をコードするコドン(例えば、コドンの縮退によって、アルギニン又はセリンに対するコドンは6個である。)、又は生物学的に等価(均等)なアミノ酸をコードするコドンを含むヌクレオチド配列を含む。
本発明の特定の例示的な実施形態では、前記本発明のHER2に対する抗体又はその抗原結合フラグメントの重鎖CDR、軽鎖CDR、重鎖可変領域、軽鎖可変領域、重鎖、又は軽鎖をなすポリペプチドをエンコードする核酸のヌクレオチド配列は、本明細書の添付した配列表に記載されている。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、核酸分子を含む組換えベクターを提供する。
本明細書において、用語“ベクター”は、伝達ベクターおよび発現ベクターを含む。
本明細書において、用語“伝達ベクター”は、単離した核酸を含み、単離した核酸を細胞内部に伝達するために使用可能な物質の組成を意味する。線形ポリヌクレオチド、イオン性又は両親媒性化合物と連結されたポリヌクレオチド、プラスミド及びウイルスを含むが、これに限定されない。より具体的には、前記伝達ベクターは自己複製性プラスミド又はウイルスを含む。前記用語は、細胞内への核酸の転移を促進させる非-プラスミド及び非-ウイルス性化合物、例えばポリリシン化合物、リポソームなどをさらに含み得るものと解釈される必要がある。ウイルス性伝達ベクターは、アデノウイルスベクター、アデノ-関連ウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクターを含むが、これに限定されない。
本明細書において、用語“発現ベクター”は、宿主細胞で目的遺伝子を発現させるために、発現させるヌクレオチド配列に作動可能に連結された発現制御配列を含む組換えヌクレオチドを含むベクターを指す。発現ベクターは、発現に十分なシス作用因子(cis-acting element)を含み、発現のための他の要素は宿主細胞又は試験管内発現システムによって提供され得る。前記発現ベクターは、組換えポリヌクレオチドを含むプラスミドベクター;コスミドベクター;そしてバクテリオファージベクター、アデノウイルスベクター、レンチウイルス、レトロウイルスベクター及びアデノ-関連ウイルスベクターのようなウイルスベクターを含む。本発明の特定の例示的な実施形態によれば、本発明のベクターで前記スイッチ分子をコードする核酸分子は、前記ベクターのプロモーターと作動的に結合(operatively linked)されている。本明細書において、用語“作動的に結合”されるとは、核酸発現調節配列(例:プロモーター、シグナル配列、又は転写調節因子結合位置のアレイ)と他の核酸配列間の機能的な結合を意味し、これによって前記調節配列は前記他の核酸配列の転写及び/又は翻訳に影響を与える。
本発明の組換えベクターシステムは当技術分野で公知の様々な方法によって構築可能であり、これに対する具体的な方法は、Sambrook et al.,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)に開示されている。
本発明のベクターは、遺伝子クローニングのためのベクター、タンパク質の発現のためのベクター、又は遺伝子の伝達のためのベクターとして構築され得る。また、本発明のベクターは原核細胞又は真核細胞を宿主にして用いて構築され得る。
例えば、本発明のベクターが発現ベクターであり、真核細胞を宿主とする場合には、哺乳動物細胞のゲノム由来のプロモーター(例:メタルロチオニンプロモーター、β-アクチンプロモーター、ヒトヘモグロビンプロモーター及びヒト筋肉クレアチンプロモーター)又は哺乳動物ウイルスから由来したプロモーター(例:アデノウイルス後期プロモーター、ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、サイトメガロウイルスプロモーター、HSVのtkプロモーター、マウス乳房腫瘍ウイルス(MMTV)プロモーター、HIVのLTRプロモーター、モロニーウイルスのプロモーター、エプスタインバーウイルス(EBV)のプロモーター及びラウス肉腫ウイルス(RSV)のプロモーター)が利用可能であり、これらは一般に転写終結配列としてポリアデニル化配列を有する。
本発明の例示的な実施形態では、前記ベクターが伝達ベクターである場合、“レトロウイルスベクター”であり得る。レトロウイルスは遺伝子伝達システムのための便利なプラットホームを提供する。
遺伝子伝達のために選択された遺伝子はレトロウイルスベクター内に挿入され、レトロウイルス粒子内にパッケージングされ得る。次いで、組み換えられたレトロウイルスは、インビボ、又はインビトロでターゲットとする宿主細胞に伝達され得る。多くのレトロウイルスベクターが当技術分野において知られており、本発明の特定の例示的な実施形態において前記レトロウイルスベクターは、MLV-ベースのレトロウイルスベクターであるpMTレトロウイルスベクターであるが、これに限定されない。
本発明の他の実施形態によれば、前記ベクターはレンチウイルスベクター、アデノウイルスベクターである。
本発明のベクターはそれから発現するポリペプチド又はタンパク質の精製を容易にするために、他の配列と融合され得る。融合される配列は、例えば、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(Pharmacia,USA)、マルトース結合タンパク質(NEB,USA)、FLAG(IBI,USA)及び6x His(hexahistidine;Quiagen,USA)などがある。一方、本発明の発現ベクターは、本発明の抗体又はその抗原結合フラグメント、及びこれを含むCARポリペプチドの発現を評価するための選択標識として選択可能マーカー遺伝子及び/又はレポーター遺伝子を含むことができる。選択可能マーカー遺伝子としては、当技術分野で通常利用される抗生剤耐性遺伝子を含み、例えば、アンピシリン、ゲンタマイシン、カベニシリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン、ゲネチシン、ネオマイシン及びテトラサイクリンに対する耐性遺伝子がある。レポーター遺伝子にはルシフェラーゼ、ベータ-ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ、又は緑色蛍光タンパク質遺伝子を含む。
本発明の組換えベクターを細胞内に導入して発現させる方法は関連技術分野によく知られている。ベクターは当技術分野で公知の方法によって宿主細胞、例えば哺乳動物、バクテリア、酵母、又は昆虫細胞内に容易に導入され得る。例えば、ベクターは物理的、化学的、又は生物学的手段によって宿主細胞内に伝達され得る。前記物理的手段は、リン酸カルシウム沈殿、リポフェクション、粒子衝撃(particle bombardment)、微細注入、電気穿孔などを含む。前記化学的手段は、コロイド分散液システム、例えば巨大分子複合体、ナノカプセル、ミクロスフェア、ビーズ、水中油エマルジョン、ミセル(micelle)、混合ミセル、及びリポソームを含む脂質ベースのシステムを含む。また、前記生物学的手段は、上記のレンチウイルスベクター、レトロウイルスベクターなどの、DNA又はRNAベクターの使用を含む。
本発明の他の態様によれば、本発明は、前記組換えベクターで形質転換された宿主細胞を提供する。
本発明のベクターを安定的且つ連続的にクローニング及び発現できる宿主細胞は、当該分野に公知の任意の宿主細胞を利用可能であり、例えば、前記ベクターの適切な真核細胞宿主細胞は、サル腎臓細胞7(COS7:monkey kidney cells)、NSO細胞、SP2/0細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO:Chinese hamster ovary)細胞、W138細胞、ベビーハムスター腎臓(BHK:baby hamster kidney)細胞、MDCK細胞、骨髄腫細胞株、HuT78細胞及びHEK-293細胞を含むが、これに限定されない。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記キメラ抗原受容体(CAR)ポリペプチドを発現するエフェクター(効果)細胞を提供する。
本発明の例示的な実施形態では、前記エフェクター細胞は、樹状細胞、キラー樹状細胞、肥満細胞、ナチュラルキラー細胞、Bリンパ球、Tリンパ球、大食細胞及びそれらの前駆細胞からなる群から選ばれるが、これに限定されない。ここで、前記Tリンパ球は炎症性Tリンパ球、細胞毒性Tリンパ球、制御性Tリンパ球又はヘルパーTリンパ球からなる群から選択される。
本発明において、前記エフェクター細胞は、自己細胞又は同種異型細胞の集団を含む。すなわち、前記エフェクター胞は、本HER2特異的CARポリペプチドを発現する自己細胞又は同種異型細胞の群を含む。
また、本発明の他の例示的な実施形態によれば、前記エフェクター細胞は、HER2特異的CARポリペプチドをコードする核酸分子を含むベクターでトランスフェクション又は形質導入された細胞の群を含む。前記トランスフェクション又は形質導入は、当技術分野で知られた様々な手段によって制限なく達成され得る。
したがって、本発明の特定の例示的な実施形態によれば、HER2特異的CARをコードする核酸分子は、エフェクター細胞、例えばTリンパ球、又はナチュラルキラー細胞に伝達され、mRNAに転写され、前記mRNAからHER2特異的CARポリペプチドが翻訳されてエフェクター細胞の表面に発現される。
本発明の他の態様は、(a)上記の本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントの薬剤学的有効量;及び(b)薬剤学的に許容される担体を含む癌予防又は治療用の医薬組成物を提供する。
本発明のさらに他の態様は、上記のキメラ抗原受容体ポリペプチドを発現するエフェクター細胞を含む、癌又は炎症性疾患の治療用医薬組成物を提供する。
前記医薬組成物は、前記した抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメント;又はキメラ抗原受容体ポリペプチドを発現するエフェクター細胞を含む免疫治療用の医薬組成物である。
本明細書において、“免疫治療(immunotherapy)”とは、兔疫体系を活性化させる癌の治療方法を指す。免疫治療は能動的免疫治療と受動的免疫治療に区別される。能動的免疫治療は、i)癌細胞又は癌細胞によって生成された物質を人体に注入して兔疫体系を活性化させる癌ワクチン治療(cancer vaccine therapy)、ii)サイトカイン(インターフェロン、インターロイキンなど)、成長因子などの免疫調節剤(immune-modulating agents)を投与して特定白血球を活性化させる免疫調節治療を含む。受動的免疫治療は、抗体治療(therapeutic antibody therapy)と免疫細胞治療(immune cell therapy)を含む。免疫細胞治療は具体的に、樹状細胞ワクチン治療(dendritic cell vaccine therapy)とCAR-T(chimeric antigen receptor T cell)治療、NK細胞治療(natural killer cell therapy)、CTL治療(cytotoxic T lymphocyte therapy)、養子細胞転移(adoptive cell transfer)などを含むが、これに限定されない。本発明において、免疫治療は、主にHER2抗体を含む治療的抗体とHER2特異的CARを活用した免疫細胞治療を意味する。
本発明の医薬組成物は、本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメント;キメラ抗原受容体ポリペプチド;又はキメラ抗原受容体を発現するエフェクター細胞を有効成分として利用する。したがって、これらに共通する内容は、重複を避けるために、その詳細な説明を省略する。
下記の実施例から立証されるように、本発明の抗-HER2抗体は、トラスツズマブ抗体がほとんど作用しないMCF-7細胞株に対してトラスツズマブに比べて優れた殺傷能を示す。また、本発明の抗-HER2抗体をトラスツズマブと併用投与した場合、SKBR-3乳癌細胞株の殺傷能の改善を示す。したがって、本発明の組成物は、癌の治療のためにトラスツズマブ抗体との併用投与用途及びトラスツズマブで治療されない癌の治療に非常に有効である。
本発明の組成物によって予防又は治療可能な癌は、当技術分野に公知の様々な癌が含まれる。例えば、乳癌、卵巣癌、胃癌、肺癌、肝癌、胆道癌、気管支癌、鼻咽頭癌、喉頭癌、膵癌、膀胱癌、腎臓癌、大腸癌、結腸癌、子宮頸癌、脳癌、前立腺癌、骨癌、頭頸部癌、皮膚癌、甲状腺癌、副甲状腺癌又は尿管癌が含まれる。
具体的には、本発明の組成物によって予防又は治療可能な癌はHER2-発現癌であり、より具体的には、HER2-発現乳癌又は胃癌である。
本発明の医薬組成物に含まれる薬剤学的に許容される担体は、調整時に通常利用されるものであり、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、澱粉、アカシアゴム、リン酸カルシウム、アルジネート、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、セルロース、水、シロップ、メチルセルロース、ヒドロキシ安息香酸メチル、ヒドロキシ安息香酸プロピル、滑石、ステアリン酸マグネシウム及びミネラルオイルなどを含むが、これに限定されない。本発明の医薬組成物は、これらの成分の他に、潤滑剤、湿潤剤、甘味剤、香味剤、乳化剤、懸濁剤、保存剤などをさらに含むことができる。薬剤学的に許容される適切な担体及び調整物はRemington’s Pharmaceutical Sciences(19th ed.,1995)に詳細に記載されている。
本発明の医薬組成物は、経口及び非経口で投与でき、例えば、静脈内注入、皮下注入、筋肉注入、腹腔注入、局所投与、鼻腔内投与、肺内投与、直腸内投与、硬膜内投与、眼球投与、皮膚投与及び経皮投与などで投与できる。
本発明の薬剤学的組成物の適切な投与量は、製剤化方法、投与方式、患者の年齢、体重、性別、病理状態、食べ物、投与時間、投与経路、排泄速度及び反応感応性のような要因によって多様であり、通常の訓練を受けた医師は、効果的な治療又は予防のための投与量を容易に決定及び処方を行うことができる。本発明の特定の実施形態によれば、本発明の薬剤学的組成物の1日投与量は0.0001~100mg/kgである。本明細書において、用語“薬剤学的有効量”は、癌の予防又は治療に十分な量を意味する。
本発明の薬剤学的組成物は、当該発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できる方法によって、薬剤学的に許容される担体及び/又は賦形剤を用いて製剤化することによって単位剤形又は複数剤形に製剤化され得る。このとき、剤形は、オイル又は水性媒質中の溶液、懸濁液又は乳化液の形態であるか、エキス剤、散剤、坐剤、粉末制、顆粒剤、錠剤又はカプセル剤の形態であってもよく、分散剤又は安定剤をさらに含むことができる。
本発明の例示的な実施形態によれば、本発明の医薬組成物はトラスツズマブ抗体をさらに含むことができる。
本発明の医薬組成物はまた、上記由来の有効成分に加えて、他の薬剤学的活性薬剤又は薬物、例えば、アスパラギナーゼ、ブスルファン、カルボプラチン、シスプラチン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、フルオロウラシル、ゲムシタビン、ヒドロキシウレア、メトトレキサート、パクリタクセル、リツキシマブ、ビンブラスチン、ビンクリスチンなどの化学治療剤、ベバシズマブ(bevacizumab)、オラパリブ(olaparib)などの標的治療剤、又はニボルマブ(nivolumab)、ペンブロリズマブ(pembrolizumab)のような免疫チェックポイント抑制剤を含むか、或いはこれらと併用投与できる。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、上述した抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む組成物;又は前記のHER2特異的キメラ抗原受容体を発現するエフェクター細胞を含む組成物を、治療が必要な対象体に投与する段階を含む癌の治療方法を提供する。
本発明の治療方法の対象疾病である癌は、前記医薬組成物の治療対象疾病と関連して定義したものと同じである。
本発明の例示的な実施形態では、前記対象体は哺乳動物又はヒトである。
本発明の癌又は炎症性疾患の治療方法は、有効成分として上述した抗体又は抗原結合フラグメント;又はキメラ抗原受容体を発現するエフェクター細胞を共通に使用する方法であるので、重複を避けるために上述した詳細説明は省く。
本発明の上記の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントは、診断、例えば癌を診断するのに利用され得る。
したがって、本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、上記の本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む癌診断用キットを提供する。
本発明の診断キットは、上述した本発明の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含み、本発明の薬剤学的組成物と同じ疾患を診断するので、この両者に共通する内容は、反復記載による本明細書の複雑性を避けるために、その記載を省く。
上記のキットは抗体を含むので、様々な免疫分析(immunoassay)又は免疫染色(immunostaining)の用途に適するように作製され得る。前記免疫分析又は免疫染色は、放射能免疫分析、放射能免疫沈殿、免疫沈殿、ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)、キャプチャー-ELISA、抑制又は競合分析、サンドウィッチアッセイ、フローサイトメトリー(flow cytometry)、免疫蛍光染色及び免疫親和性精製を含むが、これに限定されない。前記免疫分析又は免疫染色の方法は、Enzyme Immunoassay,E.T.Maggio,ed.,CRC Press,Boca Raton,Florida,1980;Gaastra,W.,Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)、in Methods in Molecular Biology,Vol.1,Walker,J.M.ed.,Humana Press,NJ,1984;及びEd Harlow and David Lane,Using Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1999に記載されており、前記文献は本明細書に参照として組み込まれる。
例えば、本発明の方法がラジオイムノアッセイ法(放射能免疫分析法)によって実施される場合、ラジオアイソトープ(放射能同位元素)(例えば、C14、I125、P32及びS35)でラベリングされた抗体を、HER2タンパク質を検出するために用いることができる。本発明がELISA法で実施される場合、本発明の方法は、(i)分析されるサンプルを固体基質の表面にコーティングする工程;(ii)一次抗体としての本発明の抗-HER2抗体とサンプルを反応させる工程;(iii)前記工程(ii)の結果物を酵素が結合された二次抗体と反応させる工程;及び(iv)前記酵素の活性を測定する工程を含む。
前記固体基質として好適なものは、炭化水素ポリマー(例えば、ポリスチレン及びポリプロピレン)、ガラス、金属又はゲルであり、最も具体的にはマイクロタイタープレートである。
前記二次抗体に結合された酵素は、これらに限定されないが、発色反応、蛍光反応、発光反応又は赤外線反応を触媒する酵素を含む。例えば、アルカリンホスファターゼ、β-ガラクトシダーゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ及びサイトクロムP450を含む。前記二次抗体に結合する酵素としてアルカリンホスファターゼが用いられる場合には、基質としてブロモクロロインドイルホスフェート(BCIP)、ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)、ナフトール-AS-B1-ホスフェ-ト(naphthol-AS-B1-phosphate)及びECF(enhanced chemifluorescence)のような発色反応基質が用いられ得る。ホースラディッシュペルオキシダーゼが用いられる場合には、クロロナフトール、アミノエチルカルバゾール、ジアミノベンジジン、D-ルシフェリン、ルシゲニン(ビスメチルアクリジニウムニトレート)、レゾルフィンベンジルエーテル、ルミノール、アンプレックスレッド試薬(10-アセチル-3,7-ジヒドロキシフェノキサジン)、HYR(p-phenylenediamine-HCl and pyrocatechol)、TMB(tetramethylbenzidine)、ABTS(2,2-Azine-di[3-ethylbenzthiazoline sulfonate])、o-フェニレンジアミン(OPD)及びナフトール/パイロニン、グルコースオキシダーゼとt-NBT(nitroblue tetrazolium)及びm-PMS(phenzaine methosulfate)のような基質が用いられ得る。
本発明がキャプチャー-ELISA方式で実施される場合、本発明の方法は、(i)捕獲(捕捉)抗体(capturing antibody)としてHER2抗体を固体基質の表面にコーティングする工程;(ii)捕獲抗体とサンプルを反応させる段階;(iii)前記工程(ii)の結果物を、シグナルを発生させるラベルが結合されているHER2検出抗体(detecting antibody)と反応させる工程;及び(iv)前記ラベルから発生するシグナルを測定する工程を含む。
本発明の抗-HER2抗体は、前記検出抗体によって検出可能なシグナルを発生させるラベルを有する。前記ラベルは、化学物質(例えば、ビオチン)、酵素(アルカリンホスファターゼ、β-ガラクトシダーゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ及びサイトクロムP450)、放射能物質(例えば、C14、I125、P32及びS35)、蛍光物質(例えば、フルオレシン)、発光物質、化学発光物質(chemiluminescent)及びFRET(fluorescence resonance energy transfer)を含むが、これに限定されない。様々なラベル及びラベリング方法は、Ed Harlow and David Lane,Using Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,1999に記載されている。
前記ELISA方法及びキャプチャー-ELISA方法において、酵素の活性測定又はシグナルの測定は、当該技術分野で公知の様々な方法によって実施され得る。ラベルとしてビオチンが用いられる場合にはストレプトアビジンで、ルシフェラーゼが用いられる場合にはルシフェリンでシグナルを容易に検出することができる。
本発明のキットに適用可能な試料は、細胞、組織又は組織-由来抽出物、破砕物(lysate)、精製物、血液、血漿、血清、リンパ又は腹水を含むが、これに限定されない。
本発明の抗体はインビボ又はインビトロイメージングに利用され得る。本発明の他の態様によれば、本発明の抗体及び前記抗体に結合された検出可能な信号を発生させるラベルが結合された結合体を含むイメージ用組成物を提供する。
前記検出可能な信号を発生させるラベルは、T1造影物質(例えば、Gdキレート化合物)、T2造影物質(例えば、超常磁性物質(例:マグネタイト、Fe、γ-Fe、マンガンフェライト、コバルトフェライト及びニッケルフェライト))、放射性同位元素(例えば、11C、15O、13N、P32、S3544Sc、45Ti、118I、136La、198Tl、200Tl、205Bi及び206Bi)、蛍光物質(フルオレセイン(fluorescein)、フィコエリトリン(phycoerythrin)、ローダミン、リサミン(lissamine)、Cy3及びCy5)、化学発光物質、磁気粒子、マス標識又は電子密集粒子を含むが、これに限定されない。
本発明の特徴及び利点を要約すると、以下の通りに要約される。
(a)本発明の抗体又は抗原結合フラグメントは、癌細胞(特に、乳癌又は胃癌細胞)で高発現するHER2に特異的に結合する抗体であり、トラスツズマブとは異なるエピトープに結合する抗体又は抗原結合フラグメントである。本発明は、前記抗体又は抗原結合フラグメント、これを含むキメラ抗原受容体、及びそれらの用途を提供する。
(b)本発明の抗体又は抗原結合フラグメントは従来のHER2ターゲット抗体のCDR配列と比較して相同性が非常に低いという点が独特である。
(c)トラスツズマブと比較して、本発明の抗体は、トラスツズマブ抗体に対して非反応性(又は耐性)を有する、或いは敏感度が減少したHER2-未発現癌細胞に対してより優れた殺傷能を示す。また、本発明の抗-HER2抗体をトラスツズマブと併用投与する場合、トラスツズマブ抗体が作用する癌細胞株に対して相乗的な殺傷能力を示す。したがって、本発明の組成物は、癌の治療のためにトラスツズマブ抗体との併用投与用途及びトラスツズマブで治療されない癌の治療に非常に有用に使用することができる。特に、本発明の抗-HER2抗体又は、抗原結合フラグメントを含むキメラ抗原受容体をTリンパ球などエフェクター細胞に発現させる場合、HER2に関連した様々な癌の免疫細胞治療法として有用に使用することができる。
(d)理論に束縛されないが、本発明の抗体が上記の効果を示す理由は、トラスツズマブとは異なるHER2上のエピトープに結合し、トラスツズマブとは異なる方式でHER2を抑制するためであると考えられる。
hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11クローンのHER2-ECD-Fc抗原に対する親和性をELISAで分析した結果を示す。 hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11クローンが結合するHER2の細胞外部ドメインを調べた結果を示す。 HER2過発現乳癌細胞株(SKBR-3)とHER2未発現乳癌細胞株(MCF-7)に対する本発明の5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11)の単独処理時に細胞成長抑制効能を分析した結果を示す。 HER2過発現乳癌細胞株(SKBR-3)とHER2未発現乳癌細胞株(MCF-7)に対する本発明の5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11)の単独処理時に細胞成長抑制効能を分析した結果を示す。 HER2過剰発現乳癌細胞株(SKBR-3)とHER2非発現乳癌細胞株(MCF-7)に対する本発明の5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11)及びトラスツズマブ(trastuzumab,TRA)抗体の併用処理時に細胞成長阻害効果を分析した結果を示す。 HER2過剰発現乳癌細胞株(SKBR-3)とHER2非発現乳癌細胞株(MCF-7)に対する本発明の5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、及びhz8G11)及びトラスツズマブ(trastuzumab,TRA)抗体の併用処理時に細胞成長阻害効果を分析した結果を示す。 ErbBファミリーを発現し、作製した抗体の特異性を調べた結果を示す。セツキシマブ(cetuximab,CET)、トラスツズマブ(trastuzumab,TRA)及びパトリツマブ(Patritumab,AMG888,AMG)はそれぞれEGFR、HER2、及びHER3に結合する対照群として使用された。 作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープを比較した結果を示す。トラスツズマブとのエピトープ比較のために、センサーチップにトラスツズマブとHER2-Hisを固定化した後、本発明の5種の抗体との結合を分析した結果を示す。 作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープを比較した結果を示す。トラスツズマブとのエピトープ比較のために、センサーチップにトラスツズマブとHER2-Hisを固定化した後、本発明の5種の抗体との結合を分析した結果を示す。 作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープを比較した結果を示す。トラスツズマブとのエピトープ比較のために、センサーチップにトラスツズマブとHER2-Hisを固定化した後、本発明の5種の抗体との結合を分析した結果を示す。 作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープを比較した結果を示す。トラスツズマブとのエピトープ比較のために、センサーチップにトラスツズマブとHER2-Hisを固定化した後、本発明の5種の抗体との結合を分析した結果を示す。 作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープを比較した結果を示す。トラスツズマブとのエピトープ比較のために、センサーチップにトラスツズマブとHER2-Hisを固定化した後、本発明の5種の抗体との結合を分析した結果を示す。 hz39D2及びこれから親和度を向上させたクローン(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)のHER2過剰発現胃癌及び乳癌細胞に対する単独処理またはトラスツズマブ抗体との併用処理時の細胞成長阻害効果を分析した結果を示する。 hz39D2及びこれから親和度を向上させたクローン(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)のHER2過剰発現胃癌及び乳癌細胞に対する単独処理またはトラスツズマブ抗体との併用処理時の細胞成長阻害効果を分析した結果を示する。 hz39D2及びこれから親和度を向上させたクローン(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)のHER2過剰発現胃癌及び乳癌細胞に対する単独処理またはトラスツズマブ抗体との併用処理時の細胞成長阻害効果を分析した結果を示する。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は本発明をより具体的に説明するためのもので、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されないことは、当技術分野における通常の知識を有する者にとって明らかである。
実施例
実施例1:HER2に対する抗体作製
抗体作製のために、HER2タンパク質の細胞外部ドメイン(extracellular domain,ECD)を動物細胞を用いて作製した。ECDのC-末端にヒトIgG1のヒンジ及びFc部位(CH-CH)が結合されたDNAを、pCEP4(Invitrogen,Cat.No.V044-50)にHindIIIとBamHI制限酵素を用いてクローニングした。次いで、FreeStyle 293F(Invitrogen,Cat.No.R790-07)細胞にポリエチレンイミン(Polyscience Inc.,Cat.No.23966)を用いて前記クローニングされたベクターを一時形質転換(transient transfection)させ、Protein-A Ceramic HyperD Fレジン(PALL,Cat No.20078-028)を用いて細胞培養液から精製した。精製されたタンパク質を、タンパク質アッセイ色素(Protein assay dye)(Bio-Rad,Cat.No.500-0006)を用いて定量し、その濃度及び純度をSDS-PAGE後、クマシーブルー染色によって確認した。精製された100μgのタンパク質抗原をフロイントアジュバント(Freund’s adjuvant)(Sigma,Cat.No.F5506)と混合し、BALB/cマウス((株)大韓バイオ)の腹腔に注射した。2週後、抗原100μgをPBSに希釈して追加注射し、3日後にマウスの脾臓を摘出してリンパ球を分離した。分離したリンパ球をミエローマ細胞株であるSP2/0-Ag14(ATCC,Cat.No.CRL-1581)と5:1の比率で混合し、PEG-1500(Roche,Cat.No.783641)を用いて融合(fusion)させた。融合された細胞(ハイブリドーマ、hybridoma)を選択的に選別してHAT補助剤(HAT supplement)(Sigma,Cat.No.H0262)を含む培地に培養した。
得られたハイブリドーマ細胞を、ELISA方法を用いて検査し、抗原と結合する抗体を作製する細胞か否かを確認した。HER2-ECD-Fc或いはChromPure human IgG(hIgG,Jackson Immunoresearch Lab.Inc.,Cat.No.009-000-003)を1μg/mLの濃度でCostar 96ウェルプレート(Corning,Cat.No.3590)に常温で1時間固定した。TBS-T(0.05% Triton X-100)で3回洗浄後、300μlのTBS-T/SM(2%スキムミルク)で常温で30分間ブロッキングした。ブロッキングされたプレートを3回洗浄後にハイブリドーマ培養液を加え、37℃で1時間抗体を結合させた。3回洗浄後、2次抗体として抗-mIgG-HRP(Pierce,Cat.No.31439)をTBS-T/SMに1:5,000に希釈して加え、37℃で1時間抗体を結合させた。3回洗浄後、TMB(SurModics,Cat.No.TMBC-1000-01)を加えて常温で5分間発色させ、1N硫酸(sulfuric acid,DukSan,Cat.No.254)を追加して発色を停止させた。450nmで吸光度をVictor X3(PerkinElmer,Cat.No.2030-0030)を用いて測定し、HER2-ECD-Fcに特異的に結合する抗体を選択した。
HER2は細胞表面に発現するタンパク質であるので、作製した抗体がHER2を過発現する細胞に結合するかどうかを細胞-基盤ELISAで確認した。HER2を過発現する卵巣癌細胞株であるSKOV-3(韓国細胞株銀行、Cat.No.30077)をCostar 96ウェル細胞培養プレート(Corning,Cat.No.3595)に10,000cell/wellで分注した後、24時間培養した。翌日、細胞培養液上清を除去し、PBSで3回洗浄後、ハイブリドーマ細胞培養液を添加して37℃で2時間さらに培養した。TBS-Tで3回洗浄後、2次抗体としてヤギ抗-mIgG-HRPをPBS/FBS(3% FBS)に1:5,000で希釈して添加し、常温で1時間培養した。TBS-Tで3回洗浄した後、TMBを用いて発色させた。陰性対照群であるSP2/0細胞培養液を用いたものの吸光度よりも高い吸光度を示す61個のクローンを選択した。
HER2に特異的に結合するモノクローナル抗体のうち、最終的に選択された5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、hz8G11)をキメラ抗体(chimeric antibody)又はヒト化抗体(humanized antibody,hz)に改変して検証した。各キメラ抗体又はヒト化抗体のアミノ酸配列は、添付の配列表に記載した。
図1及び表1に、最終的に選択した5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、hz8G11)の吸光度を示す。
実施例2:作製した抗体のHER2タンパク質に対する結合部位確認
選択された5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、hz8G11)のHER2タンパク質の細胞外部ドメイン(extracellular domain,ECD)に対する結合部位をELISA法で確認した。ELISA法の場合、ERBBファミリータンパク質の細胞外部ドメイン(ECD)部位を動物細胞を用いて作製し、抗原として使用した。具体的には、ECDのC-末端にヒトIgG1のヒンジ及びFc部位(CH-CH)が結合した形態のDNAを、pCEP4ベクター(Invitrogen,Cat.No.V044-50)にHindIIIとBamHI制限酵素を用いてクローニングした。次いで、FreeStyle TM293F(Invitrogen,Cat.No.R790-07)細胞にポリエチレンイミン(Polyscience Inc.,Cat.No.23966)を用いて前記クローニングされたベクターを一時形質転換(transient transfection)させ、細胞培養液からHER2-ECD DI Fc、HER2-ECD DII Fc、HER2-ECD DIII Fc、HER2-ECD DIV Fc、HER2-ECD Fc融合タンパク質をProtein-A Ceramic HyperD Fレジン(PALL,Cat No.20078-028)を用いて精製した。精製されたタンパク質をタンパク質アッセイ色素(Protein assay dye)(Bio-Rad,Cat.No.500-0006)を用いて定量し、SDS-PAGE後、クマシーブルー染色を用いて濃度及び純度を確認した。
HER2-ECD DI Fc、HER2-ECD DII Fc、HER2-ECD DIII Fc、HER2-ECD DIV Fc、HER2-ECD Fc融合タンパク質を1μg/mLの濃度でCostar 96ウェルプレート(Corning,Cat.No.3690)に4℃で一晩固定させた。得られたものをTBS-T(0.05% Triton X-100)で3回洗浄後、100μlのTBS-T/BSA(5% BSA)で常温で1時間ブロッキングした。ブロッキングプレートを3回洗浄後に抗-HER2抗体を入れ、常温で1時間抗体を結合させた。3回洗浄後、2次抗体として抗ヒトIgG-HRPをTBS-T/BSAで1:3,000に希釈して、常温で1時間抗体を結合させた。3回洗浄後、TMB(SurModics,Cat.No.TMBC-1000-01)を入れて常温で5分間発色させ、1N硫酸(sulfuric acid,DukSan,Cat.No.254)を追加して発色を停止させた。450nmで吸光度をVictor X3(PerkinElmer,Cat.No.2030-0030)を用いて測定した。
結果は、図2に示す。
図2に示すように、本明細書の記載にて作製された抗体のうち、hz2G10とhz39D2はHER2タンパク質の細胞外部ドメインのうちドメイン1に結合し、24D3はドメイン3に結合し、1G3とhz8G11はドメイン4に結合した。
この結果から、本明細書に記載の5種の抗体は、トラスツズマブ(TRA)が結合するHER2タンパク質の外部ドメイン4と異なるHERドメインに結合してHER2過剰発現癌細胞の成長を抑制させることができる(hz2G10、hz39D2、24D3)、或いは、トラスツズマブと併用時、単独使用する場合に比べて著しく優れた細胞成長抑制効果を示すので、HER2タンパク質の発現と関連した癌の予防又は治療のための単独製剤、又はトラスツズマブとの併用製剤として有用に使用することができる。
実施例3:作製された抗体の乳癌細胞成長抑制効能比較
細胞生存率を、HER2が過発現される代表的な乳癌細胞株であるSKBR-3及びHER2未発現乳癌細胞株であるMCF-7を対象に単独又はトラスツズマブと併用処理して分析した。併用処理の場合、作製された抗体とトラスツズマブを1:1比率(重量比)で混合して使用した。96ウェルプレートにSKBR3(韓国細胞株銀行、Cat.No.30030、5,000cells/well)、MCF-7(ATCC,Cat.No.HTB 22、5,000cells/well)細胞を分注し、24時間培養した。精製された抗体を最終的に20μg/mLとなるように処理し、4日間追加培養した。細胞の生存率を測定するために、CCK-8(Dojindo,Cat.No.CK-04-13)を最終濃度が10%となるように添加し、37℃で3時間処理した後、吸光度を測定した。抗体を非処理したウェルの吸光度を生存率100%にして相対的生存率を計算した。
結果は、図3A~図3D及び表2に示す。
表2において、hIgGはヒトIgGを表す。図3A、図3B及び表2に示したように、本明細書に記載の5種の抗体は、単独処理においていずれもSKBR-3乳癌細胞株の増殖を抑制する効能を示し、異なる濃度範囲において、陽性対照のトラスツズマブに比べて高い又は対等の細胞成長阻害効果を示した(図3A)。しかし、本明細書に記載の5種の抗体はいずれも、HER2-陰性細胞であるMCF-7細胞株に対して、陽性対照群であるトラスツズマブと同様に、有意な細胞増殖阻害効果は示さなかった(図3B)。
表3において、hIgGは、ヒトIgGを処理した試験群を示し、TRA+は、トラスツズマブ(Trastuzumab)と本明細書に記載の抗体を併用処理した試験群を示す。図3C、図3D及び表3に示すように、本明細書に記載の5種の抗体(hz2G10、hz39D2、24D3、1G3、hz8G11)はいずれも、トラスツズマブと併用処理した場合、SKBR-3乳癌細胞株においてトラスツズマブ単独処理時に比べて高い又は同等の細胞成長阻害効果を示した(図3C)。
理論に束縛されないが、本発明の抗体が上記の効果を示す理由は、トラスツズマブとは異なるHER2上のエピトープに結合し、トラスツズマブとは異なる方式でHER2を抑制したためであると考えられる。
実施例4:抗体配列分析
抗体配列を分析するために、各ハイブリドーマのRNAを用いてファージFab抗体ライブラリーを作製し、これからHER2-ECD-Fcと結合するファージを得るために、3次にわたる選別過程(panning)を行った(Phage display:a laboratory manua,Carlos Barbas III,et al.,Cold Spring Harbor Laboratory Press)。ハイブリドーマ培養後、RNAをSV Total RNA Isolation System(Promega,Cat.No.Z3100)を用いて分離し、cDNAを合成した。公知のプライマーセット(参照:Phage display:a laboratory manual,Carlos Barbas III,et al.,Cold Spring Harbor Laboratory Press)を用いて抗体の可変領域を増幅し、ヒトCk(Kappa chain)とCH1を連結してpComb3Xベクター(Barbas laboratory,The Scripps Research Institute)にSfi-I制限酵素を用いてクローニングし、ER2537バクテリア(New England Biolabs,Cat.No.801-N)に形質転換した。形質転換されたバクテリアにVCSM13ヘルパーファージ(Stratagene,Cat.No.200251)を感染させてファージを得て、HER2-ECD-Fcに固定されたイムノチューブを用いてHER2-ECD-Fcに結合するクローンを得た。
各抗体のコロニーから、HER2-ECD-Fcと結合する抗体をELISA方法で確認した。形質転換されたバクテリアコロニーを600nmで吸光度が0.5となるように37℃で培養した後、IPTGで最終濃度が1mMとなるように処理し、30℃で一晩培養しながらFab形態の抗体を発現させた。5mL培養後、遠心分離によって細胞を収集し、0.4mLの1X TES(50mM Tris、1mM EDTA、20%(v/v)スクロース、pH8.0)に細胞を懸濁した後、4℃で10分間処理した。ここに0.6mLの0.2X TESを添加し、さらに4℃で30分間処理した後、遠心分離して上清を取った。HER2-ECD-Fcが1μg/mL濃度にコーティングされたCostar 96ウェルハーフエリアプレート(Corning Inc.,Cat.No.3690)をTBS-Tで3回洗浄後、TBS-T/SM(3%無脂肪スキムミルク、0.05% Triton X-100)で常温で1時間ブロッキングした。各コロニーの培養液(Broth)或いはペリプラズム抽出物(Periplasm)をTBS-T/SMを用いて1:3比率で希釈して処理後、常温で1時間結合させた。3回洗浄後、2次抗体として抗-HA-HRP(Roche,Cat.No.120-138-190-01)を1:5000に希釈して常温で1時間結合し、3回洗浄後にTMBを用いて発色させた。
大部分のコロニーが細胞培養液或いはペリプラズム抽出物で吸光度0.2以上を示し、それらのクローンを対象に抗体の塩基配列を解析した結果、単一ハイブリドーマに由来したコロニーは同一配列であることを確認した。
各クローンで生産された抗体のCDR配列は、以下の表4及び表5にまとめた。
Figure 0007386796000004
Figure 0007386796000005
表4及び表5はそれぞれ、作製された抗体の重鎖CDR(CDRH)及び軽鎖CDR(CDRL)のアミノ酸配列を示す。
実施例5:作製された抗体のHER2に対する特異性
作製された本明細書に記載の5種の抗体が、HER2の属したErbBファミリータンパク質のうちHER2に特異的に結合するかどうかをELISA法で確認した。作製された抗体がErbBファミリータンパク質のうちHER2に特異的に結合するかを確認するために、ErbBファミリーに属するEGFR、HER2、HER3及びHER4の細胞外部ドメインを対象にELISA法で確認した。EGFRの細胞外ドメイン(EGFR-ECD-Fc)は、上記の実施例2のHER2-ECD-Fcと同じ方法で生産され、HER3(R&D Systems,#348-RB-050)とHER4(R&D Systems,#1131-ER-050)タンパク質は購入した。セツキシマブ(cetuximab,CET)、トラスツズマブ(trastuzumab,TRA)、パトリツマブ(Patritumab,AMG888,AMG)をそれぞれEGFR、HER2、及びHER3に結合する対照群抗体とした。
結果は、図4に示す。
図4に示すように、本明細書に記載の5種の抗体は、ヒトErbBファミリータンパク質のうちHER2に特異的に結合することが確認できた。
実施例6:作製した抗体のトラスツズマブとのエピトープ比較
HER2に対する抗体トラスツズマブは、HER2 ECDの4個のドメインのうちドメイン-4に結合することが知られている。作製された抗体がトラスツズマブのHER2に対するエピトープと重複するかどうかを確認するために、Octet(Pall ForteBio)機器を用いてエピトープビニング(epitope binning)を行った。AR2Gセンサーチップ(Fortebio,Cat.No.18-5092(tray)、18-5093(pack)、18-5094(case))にトラスツズマブを10μg/mLの濃度で、ECD/NHSを用いたアミンカップリング方法で固定させた。トラスツズマブが固定されたセンサーチップにHER2-ECD-Hisタンパク質を10μg/mLの濃度で10分間結合させ、5分間トラスツズマブとHER2-ECD間の結合を安定化させた。その後、本明細書に記載の抗体5種を10μg/mLの濃度で10分間結合させ、10分間抗原と抗体間の結合を安定化させた。トラスツズマブを固定した後、全ての抗体抗原は動態緩衝液(kinetics buffer)(Fortebio,cat No.18-1092)を用いて希釈したが、安定化させる段階でも同緩衝液を使用した。仮に、追加された抗体がトラスツズマブと結合されたHER2-ECDタンパク質に結合する場合、これはトラスツズマブとエピトープを共有しない抗体と解釈できる。
結果は、図5A~図5Eに示す。
図5A~図5Eに示すように、作製された抗体であるhz2G10、hz39D2、24D3、及びhz8G11は、トラスツズマブE結合されたHER2-ECDに追加結合したので、トラスツズマブと異なるエピトープを有することを確認した。これに対し、1G3は、トラスツズマブに結合されたHER2-ECDと比べると、トラスツズマブとエピトープを共有していると考えられる。
実施例7:親和度が増進したhz39D2抗体作製
本発明者は、ヒト化39D2抗体(hz39D2)に基づいて親和度が改善された抗体を作製するために、軽鎖又は重鎖のCDR3を無作為化(randomization)したファージ抗体ライブラリーを作製した(Phage display:a laboratory manual,Carlos Barbas III,et al.,Cold Spring Harbor Laboratory Press)。重鎖のCDR3のうち、Kabatナンバリングよるアミノ酸番号であるD101、Y102に該当するDとY、及び軽鎖のCDRのうち、P95、W96、T97に該当するP、W、Tは、ヒト抗体の各位置で頻繁に発見されるアミノ酸であるので、無作為化から除外した。このとき、使用されたプライマーは、重鎖及び軽鎖のCDR3に該当する部位に対するものであり、無作為化しようとするアミノ酸に該当するコドンの一番目と二番目には、アデニン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)及びチミン(T)を同一比率で混合して無作為に入るようにし、三番目の位置はグアニン(G)やシトシン(C)が同一比率で入るように合成して使用した。作製されたライブラリーから親和度の向上したクローンを、HER2-ECD-Hisタンパク質を用いたバイオパンニング(biopanning)によって選択した。最終的に選択された3つの抗体hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23のCDR配列情報は、表6及び表7にまとめるた。親和度を増進させるために変更されたアミノ酸残基は、太字及び下線で表示した。
Figure 0007386796000006
IgG抗体は、選別された3種の抗体(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)の親和性の増加を検証するために作製された。ヤギ抗ヒトIgG(Invitrogen,#H10500)を2000RUでECD/NHS方法でCM5センサーチップに固定させた。その後、抗体を50μl/minの速度で5分間結合させ、5分間バッファーを流して安定化させた。抗体を安定化させた後、HER2-ECD-Hisタンパク質を50μl/minの速度で4分間結合させ、15分間バッファーを流して分離させた。各濃度の分析後には10mMグリシン(pH1.5)を用いてリサイクルさせ、次のアッセイにかけた。抗体の親和度はBIAevaluationソフトウェアを用いて分析した。分析結果は、表8に整理した。表8に示すように、選別された3種の抗体(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)はいずれもhz39D2に比べて親和性が向上したことが確認できた。
Figure 0007386796000008
親和性の向上した前記3種の抗体(hz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23)の抗癌効果を、HER2過剰発現胃癌細胞のNCI-N87およびOE-19と乳癌細胞のBT-474細胞を用いて分析した。細胞に各抗体を5μg/mlの濃度で単独で、又はトラスツズマブと併用して処理した時の癌細胞生存率を分析した。これは図6A~図6Cに示されている。図6A~図6Cから確認できるように、親和度の向上したhz39D2.14、hz39D2.22、及びhz39D2.23抗体はhz39D2に比べて、単独処理時された場合、癌細胞増殖阻害効果の向上を示すことが確認された。

Claims (22)

  1. (a)~()のいずれか一つを含むHER2(Human Epidermal Growth Factor Receptor 2)に対する抗体又はその抗原結合フラグメント:
    (a)配列番号1のCDRH1、配列番号2のCDRH2及び配列番号3のCDRH3を含む重鎖可変領域;及び配列番号4のCDRL1、配列番号5のCDRL2及び配列番号6のCDRL3を含む軽鎖可変領域;
    (b)配列番号7のCDRH1、配列番号8のCDRH2及び配列番号9、71、又は72のCDRH3を含む重鎖可変領域、及び配列番号10配列のCDRL1、配列番号11のCDRL2及び配列番号12、73、又は配列番号74のCDRL3を含む軽鎖可変領域;及び
    (c)配列番号13のCDRH1、配列番号14のCDRH2及び配列番号15のCDRH3を含む重鎖可変領域、及び配列番号16のCDRL1、配列番号17のCDRL2及び配列番号18のCDRL3を含む軽鎖可変領域。
  2. 前記(a)の重鎖可変領域は、配列番号31、又は75のアミノ酸配列を含み;
    前記(b)の重鎖可変領域は、配列番号39、83、87、95、又は配列番号103のアミノ酸配列を含み;及び
    前記(c)の重鎖可変領域は、配列番号47のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の抗体又はその抗原結合フラグメント。
  3. 前記(a)の軽鎖可変領域は、配列番号35、又は配列番号77のアミノ酸配列を含み;
    前記(b)の軽鎖可変領域は、配列番号43、配列番号85、配列番号91、配列番号99、又は配列番号107のアミノ酸配列を含み;及び
    前記(c)の軽鎖可変領域は、配列番号51のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の抗体又はその抗原結合フラグメント。
  4. 前記(a)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号33のアミノ酸配列を含む重鎖を含み;
    前記(b)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号41、89、97、105のアミノ酸配列を含む重鎖を含み;及び
    前記(c)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号49のアミノ酸配列を含む重鎖を含む、請求項1に記載の抗体又はその抗原結合フラグメント。
  5. 前記(a)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号37のアミノ酸配列を含む軽鎖を含み;
    前記(b)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号45、93、101、109のアミノ酸配列を含む軽鎖を含み;及び
    前記(c)を含む抗体又はその抗原結合フラグメントは、配列番号53のアミノ酸配列を含む軽鎖を含む、請求項1に記載の抗体又はその抗原結合フラグメント。
  6. 請求項1~5のいずれか一項の抗体又はその抗原結合フラグメントを含む融合タンパク質。
  7. 以下を含むキメラ抗原受容体ポリペプチド:
    (a)HER2結合ドメイン(HER2 binding domain)であって、前記HER2結合ドメインは、請求項1~5のいずれかに記載の抗体又はその抗原結合フラグメントを含む;
    (b)膜貫通ドメイン(transmembrane domain,TM);
    (c)共刺激ドメイン(costimulatory domain);及び
    (d)細胞内シグナル伝達ドメイン(intracellular signaling domain,ICD)
  8. 前記膜貫通ドメインは、T-細胞受容体のアルファ鎖、ベータ鎖又はゼータ鎖、CD28、CD3エプシロン、CD45、CD4、CD5、CD8、CD9、CD16、CD22、CD33、CD37、CD64、CD80、CD86、CD134、CD137及びCD154からなる群から選ばれるタンパク質の膜貫通ドメインを含む、請求項7に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチド。
  9. 前記共刺激ドメインは、MHCクラスI分子、TNF受容体タンパク質、イムノグロブリン様タンパク質、サイトカイン受容体、インテグリン、シグナル伝達リンパ球性活性化分子(signaling lymphocytic activation molecule,SLAM)、活性化NK細胞受容体、BTLA(B an T lymphocyte attenuator)、トル様リガンド受容体(Toll-like ligand receptor)、OX40、CD2、CD7、CD27、CD28、CD30、CD40、CDS、ICAM-1、LFA-1(CD11a/CD18)、4-1BB(CD137)、B7-H3、CDS、ICAM-1、ICOS(CD278)、GITR、BAFFR、LIGHT、HVEM(LIGHTR)、KIRDS2、SLAMF7、NKp80(KLRF1)、NKp44、NKp30、NKp46、CD19、CD4、CD8アルファ、CD8ベータ、IL2Rベータ、IL2Rガンマ、IL7Rアルファ、ITGA4、VLA1、CD49a、ITGA4、IA4、CD49D、ITGA6、VLA-6、CD49f、ITGAD、CD11d、ITGAE、CD103、ITGAL、CD11a、LFA-1、ITGAM、CD11b、ITGAX、CD11c、ITGB1、CD29、ITGB2、CD18、LFA-1、ITGB7、NKG2D、NKG2C、TNFR2、TRANCE/RANKL、DNAM1(CD226)、SLAMF4(CD244、2B4)、CD84、CD96(Tactile)、CEACAM1、CRTAM、Ly9(CD229)、CD160(BY55)、PSGL1、CD100(SEMA4D)、CD69、SLAMF6(NTB-A、Ly108)、SLAM(SLAMF1、CD150、IPO-3)、BLAME(SLAMF8)、SELPLG(CD162)、LTBR、LAT、GADS、SLP-76、PAG/Cbp、CD19a、及びCD83と特異的に結合するリガンドからなる群から選択されるタンパク質から得られた機能的シグナル伝達ドメインである、請求項7に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチド。
  10. 前記細胞内シグナル伝達ドメインは、4-1BB、CD28、OX40、CD3ゼータの機能的シグナル伝達ドメイン、又はそれらの組合せを含む、請求項7に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチド。
  11. 請求項1に記載の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントをコードする核酸分子。
  12. 請求項7に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチドをコードする核酸分子。
  13. 請求項11又は12に記載の核酸分子を含む組換えベクター。
  14. 請求項13に記載の組換えベクターで形質転換された宿主細胞。
  15. 請求項7に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチドを発現するエフェクター細胞。
  16. 前記エフェクター細胞は、樹状細胞、キラー樹状細胞、マスト細胞、ナチュラルキラー細胞、Bリンパ球、Tリンパ球、マクロファージ及びそれらの前駆細胞からなる群から選ばれることを特徴とする、請求項15に記載のエフェクター細胞。
  17. 前記Tリンパ球は、炎症性Tリンパ球、細胞毒性Tリンパ球、制御性Tリンパ球又はヘルパーTリンパ球からなる群から選択される、請求項16に記載のエフェクター細胞。
  18. (a)請求項1~3のいずれか一項に記載の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントの薬剤学的有効量;及び(b)薬剤学的に許容される担体を含む癌予防又は治療用の医薬組成物。
  19. 請求項15に記載のキメラ抗原受容体ポリペプチドを発現するエフェクター細胞を含む、癌の治療用の医薬組成物。
  20. 前記癌は、乳癌、卵巣癌、胃癌、肺癌、肝癌、気管支癌、鼻咽頭癌、喉頭癌、膵癌、膀胱癌、大腸癌、結腸癌、子宮頸癌、脳癌、前立腺癌、骨癌、頭頸部癌、皮膚癌、甲状腺癌、副甲状腺癌又は尿管癌であることを特徴とする、請求項18又は19に記載の組成物。
  21. 前記医薬組成物はトラスツズマブ抗体をさらに含む、請求項18又は19に記載の組成物。
  22. 請求項1~5のいずれか一項に記載の抗-HER2抗体又はその抗原結合フラグメントを含む癌診断用キット。
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