JP7438560B2 - Smoタンパク質の特異的エピトープ、これを認知する抗体及びこれを含む組成物 - Google Patents

Smoタンパク質の特異的エピトープ、これを認知する抗体及びこれを含む組成物 Download PDF

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Description

本発明は、SMOタンパク質の癌特異的エピトープ及びこれに特異的に結合する単一クローン抗体に関し、特に、本発明のエピトープ及びこれに特異的に結合する抗体は、ヘッジホッグ信号伝達経路に関与するSMOタンパク質と結合し、ヘッジホッグ伝達機転を遮断することによって、癌だけでなく、抗癌剤に耐性を有する耐性癌に対する標的治療用途に用いることができる。
癌は、韓国人の死亡原因の1位を占めている。その中でも、発生率と死亡率が最も高いのは大腸癌である。最近になって韓国では大腸癌の発生率と死亡率が非常に急増している。韓国では、大腸内視鏡を用いた大腸癌の早期検診プログラムにより、手術が可能な時点で診断され、初期治療を受ける場合が多い。にもかかわらず、4~5人の1人は、診断当時にすでに別の臓器に癌が転移している事例が発生し、手術し難い4期として診断されている。癌の治療方法又は治療剤が多岐に開発されているが、通常、手術、抗癌化学療法、放射線治療を、病期に応じて適宜併用したり、単独で用いている。病期別の癌の治療方法は、おおよそ次のとおりである。癌1期(大腸癌)では、根治的手術(施術)後に経過観察する。癌2期(大腸癌)では、根治的手術後、抗癌化学療法を行う。癌4期(大腸癌)では、患者の遂行能力にしたがって抗癌化学療法を行う。勿論、癌4期においても、必要な場合には、姑息手術や放射線治療の追加を検討したり、併用して進行する場合もある。
すなわち、一般的な癌患者の治療は、生存期間を延長し、症状を緩和することが主な目標であるため、開発された治療方法も、過去に比べて生存期間を延長したり、症状を緩和することには優れているかもしれないが、癌の完治に関連した抗癌効果はまだ満足できない状況にある。
一方、治療剤としては、ベバシズマブ(商品名:アバスチン)、セツキシマブ(商品名:アービタックス)のような様々な標的治療剤が開発されている。具体的には、ベバシズマブは、癌細胞とVEGF(血管内皮細胞成長因子)との相互作用を把握し、VEGF経路を遮断することにより、血管新生を抑制し、癌細胞の成長と転移を阻害する抗癌剤であり、これは、他の抗癌剤と併用投与して治療効果を増進させるために主に用いられている。このようなベバシズマブなどのVEGF標的治療剤は、効果が予め予測できる予測指標が明らかにされておらず、現在、特定の遺伝子検査などの診断無しで用いられている。
また、セツキシマブ(商品名:アービタックス)は、癌細胞の信号伝達体系を遮断し、癌の成長を阻害する効果を有する抗癌剤であり、大腸癌の代表的な標的治療剤である。これは、上皮成長因子受容体に対する抗体で、成長因子が細胞内に信号を伝えて細胞が分裂することを防ぎ、癌細胞の成長を抑制する効果を有する。
その他にも、一般癌だけでなく、抗癌剤に対する耐性癌又は癌の再発にも効果的な方法と薬物を開発するための様々な研究が全世界で活発に行われている。しかし、癌治療の殆どは、癌のサイズを減らすことに重点を置いており、抗癌剤に対する耐性を有する癌や癌の再発に関する研究はわずかな現状である。特に、癌の病期を決定するうえで重要なのは、癌のサイズではなく、癌が組織に浸透した程度であるので、癌の成長、転移、耐性癌などの癌症状の全般に関連している生体分子を究明し、これを目標として、癌の成長及び転移、耐性癌の成長及び転移を両方とも制御できる新しい癌標的治療の生物指標の発掘に対する必要性が台頭している状況である。
上記の背景技術として説明された事項は、本発明の背景に関する理解を高めるためのものに過ぎず、この技術の分野における通常の知識を有する者に既に知られた従来技術に該当することを認めるものとして理解してはならないだろう。
本発明の目的は、ヘッジホッグ信号伝達機転を用いて癌/耐性癌の成長及び転移を抑制するSMOエピトープの新規用途を提供することにある。
本発明者らは、ヘッジホッグ(hedgehog,Hh)信号伝達経路において、SMOタンパク質が、一般癌だけでなく、抗癌剤耐性癌の成長及び転移にも関連することを確認し、これを標的にして癌/耐性癌の成長及び転移を制御できる新規癌標的治療生物指標を発掘しようと鋭意努力した結果、ヘッジホッグ信号伝達機転を用いて癌/耐性癌の成長及び転移を抑制するSMOエピトープを見出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のアミノ酸位置106~485番目から選ばれる1~10個のアミノ酸を含むエピトープを提供することにある。
本発明の目的は、配列番号2~15のいずれか一つで表示されるSMOエピトープを抗原として認識してそれに特異的に結合する抗体であり、該抗体は、配列番号16のHCDR1、配列番号17のHCDR2、配列番号18のHCDR3、配列番号19のLCDR1、配列番号20のLCDR2、配列番号21のLCDR3を含むことを特徴とする抗体又はその断片を提供することにある。
本発明の他の目的は、配列番号2~15のいずれか一つで表示されるSMOエピトープを抗原として認識してそれに特異的に結合する抗体であり、該抗体は、配列番号16のHCDR1、配列番号17のHCDR2、配列番号18のHCDR3、配列番号19のLCDR1、配列番号20のLCDR2、配列番号21のLCDR3を含む基準抗体と前記SMOタンパク質エピトープとの結合において相互競合できる抗体又はその断片を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記単一クローン抗体又はその断片をコードする核酸分子を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記核酸分子を含むベクターを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のアミノ酸位置106~485番目から選ばれる1~10個のアミノ酸を含むエピトープ及び担体を含む癌の予防又は治療用ワクチン組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記単一クローン抗体、核酸分子又はベクターを含む組成物を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、癌の予防又は治療、癌転移の予防又は治療のための前記単一クローン抗体、核酸分子又はベクターを含む組成物の新規用途を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記組成物を投与する段階を含む癌又は癌転移の予防又は治療方法を提供する。
本発明の特徴及び利点を要約すると、次の通りである。
(i)本発明は、SMOタンパク質を抗原として認識してそれに特異的に結合する単一クローン抗体若しくはその断片又はこれをコードする核酸分子を提供する。
(ii)本発明は、SMOタンパク質のエピトープに特異的に結合する抗体発掘に活用でき、この方法によって発掘した抗体は、ヘッジホッグ信号伝達過程を抑制し、SMOタンパク質機能を阻害し、この機能を用いてSMOタンパク質及びヘッジホッグ信号伝達経路が関与する一般癌、耐性癌、再発癌又は転移癌に対するワクチン又は治療剤として有用に活用することができる。
SMO活性の主要機作であるオキシステロール(Oxysterol)-SMO結合部位(binding site)をコンピュータシミュレーションし、SMOエピトープシーケンスを確保したものであり、SMO受容体-オキシステロール結合部位のα1、α2、α3ペプチド位置を示すSMOタンパク質構造である。 α1、α2、α3ペプチドから製造されたマウス抗体の構造を示す図である。 正常組織と大腸癌組織を免疫組織学的染色法で分析して光学顕微鏡で撮影した写真とグラフであり、図3の写真は、大腸癌組織及び正常組織から任意に選択されたいずれか一つの染色標本である。 実施例1から得た大腸癌組織206例の、SMO発現程度によるSMO発現の低い群(SMO weak)と高い群(SMO strong)の生存曲線である。 大腸及び大腸癌組織をウェスタンブロット(Western blotting)で分析した結果写真である。 図5の相対的なSMO発現量(Relative SMO expression)を定量化して示すグラフである。 ヘッジホッグ信号伝達要素であるGLI1、GLI2、GLI3、SHH、SMO、PTCH1、SUFUタンパク質の発現量を分析するための、14個の大腸癌細胞株のウェスタンブロット結果である。 大腸癌細胞HCT116において製造例1(21番抗体)と製造例2(283番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフである。下段のグラフは、流細胞分析機で測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示している。 大腸癌細胞HCT116において製造例3(324番抗体)、製造例4(401番抗体)及び製造例5(408番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフである。下段のグラフは、流細胞分析機で測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示している。 図10Aは、SW620 con shRNA及びSW620 SMO shRNA細胞に対するウェスタンブロット結果であり、図10Bは、SW620 con shRNA及びSW620 SMO shRNA細胞において製造例1(21番抗体)と製造例2(283番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフであり、図10Cは、図10Bの流細胞分析機によって測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示すグラフである。 in vitro上でSMO抗体の競合的結合能を分析するために、BODIPY-シクロパミン(BODIPY-シクロパミン,BC)と本発明のSMO抗体を同時に処理した後、共焦点顕微鏡で撮影した写真である。 NIH3T3-GLI細胞においてGil1レポーター活性(Gil1 reporter activity)(%)を分析して示すグラフである。 正常細胞と大腸癌細胞に、製造例1の21番抗体又は製造例2の283番抗体を処理したとき、SMO発現量を測定したウェスタンブロット(A)と、細胞生存力(cell viability)をWST-1分析で測定して示すグラフ(B)である。 大腸癌細胞に、製造例3の324番抗体、製造例4の401番抗体又は製造例5の408番抗体を処理したとき、細胞生存力(cell viability)をWST-1分析で測定して示すグラフである。 HCT116細胞に製造例1~5のSMO抗体をそれぞれ処理し、その細胞成長抑制能を3次元培養システム(3D culture system)で確認した写真である。 異なる大腸癌細胞のそれぞれに、製造例1~5のSMO抗体をそれぞれ処理し、その細胞成長抑制能をWST-1アッセイ分析で確認したグラフである。 細胞死に関連するPARP、caspase9の切断形(cleavage form)の発現量を分析するための、様々な濃度のSMO抗体で処理されたHCT116大腸癌細胞株のウェスタンブロット結果である。 様々な濃度の製造例1によるSMO抗体を、オキサリプラチン、セツキシマブに対して耐性を有する大腸癌細胞株(DLD-1R oxa、SW48R cet)に処理したとき、細胞成長抑制能をWST-1アッセイ分析で確認したグラフである。 図19Aは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与した異種移植動物モデルを蛍光顕微鏡で撮影した写真である。図19Bは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与した異種移植動物モデルを光学顕微鏡で撮影した写真である。図19Cは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与し、約1ヶ月後に異種移植動物モデルから摘出された腫瘍組織を撮影した写真である。図19Dは、時間による各異種移植動物モデルにおける腫瘍の大きさを測定して示すグラフである。 NIH3T3-GLI細胞においてヒト化SMO抗体のGLIレポーター活性(%)を分析して示すグラフである。 HCT116細胞株をウェスタンブロット(Western blotting)で分析した結果写真である。 図22(a)は、正常細胞と大腸癌細胞にヒト化SMO 7番抗体を処理したとき、細胞増殖力(cell proliferation)をWST-1分析で測定して示すグラフである。図22(b)は、正常細胞と大腸癌細胞にヒト化SMO 15番抗体を処理したとき、細胞増殖力(cell proliferation)をWST-1分析で測定して示すグラフである。図22(c)は、正常細胞と大腸癌細胞にヒト化SMO 16番抗体を処理したとき、細胞増殖力(cell proliferation)をWST-1分析で測定して示すグラフである。図22(d)は、正常細胞と大腸癌細胞にヒト化SMO 7番抗体を処理したとき、細胞増殖力(cell proliferation)をWST-1分析で測定して示すグラフである。 HCT116細胞株にヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ処理したとき、細胞移動力(cell motility)を測定して示すグラフである。 HCT116細胞株にヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ処理したとき、細胞移動力(cell motility)を測定するために細胞を固定して染色した後、光学顕微鏡で撮影した写真である。
本発明の他の目的及び利点は、下記の発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び図面によってより明確になる。
本発明の一態様によれば、本発明は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のアミノ酸位置106~485番目から選ばれる1~10個のアミノ酸を含むエピトープを提供する。
ヘッジホッグ(Hedgehog,Hh)は、胚発生過程で主要に作用するタンパク質で、細胞増殖、移動及び分化調節により、胚パターン形成に該当する背部と腹部の軸形成、神経系、筋骨格系などを含む様々な臓器発生に関与する。成体におけるヘッジホッグは、幹細胞の維持に関与し、ヘッジホッグの成体組織内での異常な過剰活性は、基底細胞癌、脳癌などのような様々な癌を誘発することが知られている。そこで、発生過程後のヘッジホッグ信号伝達活性は、成体では一部の特定組織でのみ活性が維持され、大部分の体細胞では減少する。これに対し、体細胞段階においてヘッジホッグ信号伝達遺伝子(Ptch、Smo、Sufu、Gliなど)突然変異によって過度な信号伝達活性が発生する場合、癌発生を誘発することが知られている。
ヘッジホッグ信号伝達経路は、細胞膜にある12-膜貫通型受容体であるPatched 1(Ptch1)にソニックヘッジホッグ(Sonic Hedgehog)が結合することから始まり、Ptch1は、7-膜貫通型のGliタンパク質結合受容体であるSMOを抑制する作用があるが、Ptch1にソニックヘッジホッグが結合すると、Ptch1はSMOを阻害する作用を失うことになる。その結果、SMOが活性化され、活性化されたSMOによって転写因子であるGliが活性化され、ヘッジホッグ標的遺伝子の発現が活性化される。すなわち、リガンドとして作用するヘッジホッグが、細胞膜に存在するPtch1受容体に結合し、Phch1によって活性が抑制されている他のGPCR様膜通過タンパク質であるSMOの一次繊毛への移動を促進し、ヘッジホッグ信号伝達を担う最終役割者であるGli転写因子の活性を促進させる。
SMOがGli転写因子活性を調節する方式は、ヘッジホッグによって一次繊毛に移動したSMOが、下位信号段階でGli転写因子が核へ移動することを抑制するSufuを調節したり或いは一次繊毛内でGliタンパク質の安定性を増加させ、非活性状態であるGliを転写活性を持つ状態へと転換を誘発して、Gli転写因子によってヘッジホッグの作用を受ける遺伝子発現増加を誘導し、細胞の移動、増殖及び分化過程に進むようにする。
そこで、本発明者らは、癌を制御できる新しい抗原を発掘しようと努力した結果、ヘッジホッグ信号伝達経路(Sonic(SHH))/PATCHED/(PTCH1)/SMOOTHENED(SMO))において様々な癌と関連があるSMOタンパク質をターゲットとし、抗原に特異的に結合し、免疫学的に認知できるSMOタンパク質のエピトープを見出し、本発明を完成するに至った。
本明細書において、用語“エピトープ”とは、抗体又はその断片が特異的に結合できる抗原の局所化された(localized)部位を意味する。エピトープは、おおよそ、アミノ酸又は糖側鎖のような分子の表面基からなり、通常、特異的な3次元構造特性及び特異的電荷特性を有する。立体形態的及び非立体形態的エピトープは、変性溶媒の存在下で立体形態的エピトープに対する結合は損失されるが、非立体形態的エピトープに対しては損失されない点で区別される。エピトープは結合に直接関連するアミノ酸残基(エピトープの免疫優性成分とも呼ばれる。)及び結合に直接関連しないその他アミノ酸残基、例えば、特異的抗原結合ペプチドによって効果的に遮断されるアミノ酸残基(すなわち、アミノ酸残基が特異的抗原結合ペプチドのフットプリント(foot print)内に存在する。)を含むことができる。
本発明において、前記エピトープは、SMOタンパク質のアミノ酸位置106~115番目、125~133番目、159~166番目、216~224番目、299~307番目、391~399番目及び477~485番目から選ばれる1~10個のアミノ酸を含むことができる。
前記位置のアミノ酸を含むエピトープは、その構造を維持するために、ワクチンや組成物として利用されるとき、担体と結合した形態で用いることができる。本発明に係る担体は生体に適合し、本発明で目的とする効果が得られるものであれば、特に次に制限されないが、好ましくは、ペプチド、血清アルブミン、免疫グロブリン、ヘモシアニン及び多糖体などから選択され得る。
具体的に、本発明において、前記エピトープは、図1Aに示すように、SMO(smoothened)タンパク質のシステインリーチドメイン(cysteine-rich domain,CRD)又はポケット位置(SMO-7TM)に存在するアミノ酸残基の一部又は全部であり、106~115番目アミノ酸残基はLVLWSGLRNA(配列番号2)であり、125~133番目アミノ酸残基はLLCAVYMPK(配列番号3)であり、159~166番目アミノ酸残基はRERGWPDF(配列番号4)であり、216~224番目アミノ酸残基はQCQNPLFTE(配列番号5)であり、299~307番目アミノ酸残基はGTMRLGEPT(配列番号6)であり、391~399番目アミノ酸残基はFVGYKNYRY(配列番号7)であり、477~485番目アミノ酸残基はQAEWERSFR(配列番号8)であり、好ましくは、前記アミノ酸残基内の1個又は一部(連続又は不連続)のアミノ酸を含んだり、或いは残基内の全アミノ酸を含むものであり得、それぞれのアミノ酸残基の一部が交差選択されてもよい。
本発明において、前記SMOタンパク質は、配列番号1で表示でき、GenBankから配列情報が確認できる。
SMO(smoothened)は、7-膜貫通型のGliタンパク質結合受容体であり、ヘッジホッグ(Hedgehog)信号伝達経路の最終役割者であるGli転写因子の活性を調節するものと知られている。しかし、現在、ヘッジホッグ信号伝達過剰活性によって発病する癌を抑制するためにヘッジホッグ信号伝達経路のPtch1又はヘッジホッグタンパク質の活性をターゲットとしたり、SMO阻害活性を抑制するために新規化合物が開発されているだけである。その場合、ヘッジホッグ信号伝達経路を完壁に阻害し難い問題があり、SMO突然変異による抗癌剤耐性癌細胞には適用し難いという問題点がある。したがって、前述したように、様々な癌(一般癌、耐性癌、再発癌など)に対して効果的な治療効果を示すSMO抑制剤の開発が至急である。
本発明の他の態様によれば、本発明は、配列番号2~15のいずれか一つで表示されるSMOエピトープを抗原として認識してそれに特異的に結合する抗体であり、該抗体は、配列番号16のHCDR1、配列番号17のHCDR2、配列番号18のHCDR3、配列番号19のLCDR1、配列番号20のLCDR2、配列番号21のLCDR3を含むことを特徴とする抗体又はその断片を提供する。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、配列番号2~15のいずれか一つで表示されるSMOエピトープを抗原として認識してそれに特異的に結合する抗体であり、該抗体は、配列番号16のHCDR1、配列番号17のHCDR2、配列番号18のHCDR3、配列番号19のLCDR1、配列番号20のLCDR2、配列番号21のLCDR3を含む基準抗体と前記SMOタンパク質エピトープとの結合において相互競合できる抗体又はその断片を提供する。
ヘッジホッグの成体組織における異常過剰活性は、基底細胞癌、脳癌などのような様々な癌を誘発すると知られたことがある。哺乳類のヘッジホッグは、ソニックヘッジホッグ(Sonic Hedgehog)、インディアンヘッジホッグ(Indian Hedgehog)、デザートヘッジホッグ(Desert hedgehog)の3種類があり、中でも最も多く研究されているのは、全身に発現が見られるソニックヘッジホッグ(Sonic Hedgehog,SHH)信号経路である。
ソニックヘッジホッグ信号経路(Sonic Hedgehog signaling pathway)は、細胞膜にある12-膜貫通型受容体であるPatched1(Ptch1)にソニックヘッジホッグが結合することから始まり、Ptch1は、7-膜貫通型のGliタンパク質結合受容体であるSMOを抑制する作用があるが、Ptch1にソニックヘッジホッグが結合すると、Ptch1はSMOを阻害する作用を失うことになる。その結果、SMOが活性化され、活性化されたSMOによって転写因子であるGliが活性化され、ヘッジホッグ標的遺伝子の発現が活性化される。すなわち、リガンドとして作用するヘッジホッグが、細胞膜に存在するPtch1受容体に結合し、Phch1によって活性が抑制されている他のGPCR様膜通過タンパク質であるSMOの一次繊毛への移動を促進し、ヘッジホッグ信号伝達の最終役割者であるGli転写因子の活性を促進させる。SMOタンパク質の活性化が癌細胞で高く現れ、高いSMOタンパク質の発現又は活性化が癌患者又は癌細胞の低い生存率と関連があることを、後述する実験例から確認した。
本発明において、SMOタンパク質の高い発現が大腸癌患者の低い生存率と関連があるということを確認し、大腸癌細胞株においてSMOタンパク質発現が正常細胞に比べて増加したことを確認し、また、DLD-1、HCT15、HCT116、HT29、WIDR、SW48、SNUC2A、colo205、SNU283、SW480、SW620、HCT8、SNUC1、LS174T大腸癌細胞株において、ヘッジホッグ(hedgehog)信号伝達要素(components)のうち、SMO、GLI1タンパク質の発現が増加したことを確認した。すなわち、ヘッジホッグ最終信号役割者であるGilタンパク質は、SMOタンパク質の活性化によって調節されていることが分かる。SMOタンパク質に特異的に結合してSMOタンパク質の活性化を阻害又は抑制するエピトープ部位を発見し完成した。
本発明の好ましい具現例によれば、前記抗原結合タンパク質は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質に特異的に結合し、SMOタンパク質を抑制したり阻害するものであり、配列番号1で表示されるSMOタンパク質又はその一部(エピトープ)を抗原として用いて製造されたものであれば、特にそれに制限されない。
本明細書において、用語“エピトープ”とは、抗体又はその断片が特異的に結合できる抗原の局所化された(localized)部位を意味する。例えば、抗原であるポリペプチド中の連続したアミノ酸がエピトープになり得、ポリペプチドで3次構造上フォルディング(folding)によって不連続する2又はそれ以上の部位が共にエピトープになってもよい。エピトープは、抗原の独特の3次元構造において、連続又は不連続のアミノ酸を少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個含むことができる。本発明の抗体又はその断片は、SMOを抗原として認識してそれに特異的に結合するが、SMOタンパク質の106~485番目アミノ酸残基から選択される1~10個のアミノ酸をエピトープとして特異的に結合でき、前記エピトープは1又はそれ以上のアミノ酸を含むことができる。
与えられた抗体が結合するエピトープを決定する方法(例えば、エピトープマッピング)は、抗体に対する反応性テストを用いる免疫ブロッティング(immunoblotting)及び免疫沈降(immunoprecipitation)試験など、様々な方法がある。エピトープの3次元空間構造を決定する方法は、x-レイ結晶学(x-ray crystallography)、2次元核磁気共鳴法(2-dimensional nuclear magnetic resonance)及びHDX-MSなど、様々な方法を用いて行うことができる(Epitope Mapping Protocols in Methods in Molecular Biology,Vol.66,G.E.Morris,Ed.(1996))。
本発明の好ましい具現例によれば、本発明の抗体又はその断片が結合できるエピトープは、NMR分光学、X-ray回折結晶学、ELISA分析、HDX-MS(hydrogen/deuterium exchange coupled with mass spectrometry)、アレイ基盤オリゴ-ペプチドスキャニング(array-based oligo-peptide scanning assays)、及び/又は突然変異誘発マッピング(mutagenesis mapping)によって決定することができる(Giege R et al.,(1994)Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 50(Pt4):339-350;McPherson A(1990)Eur J Biochem 189:1-23;Chayen NE(1997)Structure 5:1269-1274;McPherson A(1976)J Biol Chem 251:6300-6303)。
本明細書において、用語“抗体”は、免疫グロブリン分子のいずれか一類型の抗体(例えば、IgG、IgE、IgM、IgD、IgA、又はIgY)であり得、いずれか下位類型の抗体(例えば、ヒトにおいてIgG1、IgG2、IgG3、及びIgG4;及びマウスにおいてIgG1、IgG2a、IgG2b、及びIgG3)であってもよい。免疫グロブリン(例えば、IgG1)は、様々なアロタイプ(allotype)が存在でき、本明細書において用語“抗体”は、通常知られたアイソタイプ(isotype)及びアロタイプ(allotype)を含む。また、本明細書において用語“抗体”は、IgG1、IgG2、IgG3、又はIgG4であるか、そのハイブリッド(hybrid)類型であり得る(例えば、IgG2及びIgG4のハイブリッド)。
本明細書において、用語“単一クローン抗体”又は“monoclonal antibody”は、特定エピトープに対する単一結合特異性(single binding specificity)及び親和度(affinity)を示す抗体を意味する。
本発明の単一クローン抗体は、例えば、文献[Kohler et al.,Nature 256,495(1975)]で初めて説明されたハイブリドーマ方法によって生産されてもよく、組換えDNA方法によって生産されてもよい。単一クローン抗体はまた、例えば、文献[Clackson et al.,Nature 352,624-628(1991)]及び[Marks et al.,J.Mol.Biol.222,581-597(1991)]に記載された技術を用いてファージ抗体ライブラリーから単離してもよい。単一クローン抗体は、任意の適合な供給源から入手できるが、本発明における単一クローン抗体は、SMO抗原を発現する細胞又はSMO抗原をコードする核酸形態の関心抗原で免疫化させたマウスから得た細胞から製造したハイブリドーマから入手できる。単一クローン抗体はまた、免疫化されたヒト又は非ヒト哺乳動物、例えば、ラット、イヌ、霊長類などの抗体発現細胞から由来したハイブリドーマから入手できる。
本明細書において、前記単一クローン抗体はその断片を含む意味で使われ、前記断片は、好ましくは抗原結合断片(antigen binding fragment)を意味する。前記断片は、当業界に知られた様々な方法を用いて製造できる。例えば、パパイン(Fab断片の生産)又はペブシン(F(ab’)2)のような酵素を用いて免疫グロブリン分子のタンパク質分解性切断(proteolytic cleavage)によってFab及びF(ab’)2断片を製造できる。
本明細書において、用語“断片”は、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、scFV(single chain Fv)、又はモノマーのVH又はVLドメインを含むsdAbであってもよく、前記断片については当業界によく知られている。
本発明の単一クローン抗体又はその断片は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のエピトープに結合する抗原結合タンパク質を含み、これは、SMOによって媒介される癌の成長と転移に関連した生理学的効果を抑制する。具体的に、癌においてヘッジホッグ伝達機転の活性化によって最終役割者なるGliタンパク質の発現が増加する。この過程にはヘッジホッグによるSMO発現が関与する。SMOタンパク質の活性化又は発現によって、ヘッジホッグ伝達経路によるGliタンパク質が増加し、癌が誘発される。すなわち、ヘッジホッグ伝達機転によって増加又は活性化されたSMOタンパク質は癌の成長と発生に影響を与えるものであり、上述した抗原結合タンパク質を含む単一クローン抗体又はその断片を処理し、SMOタンパク質の発現又は活性を有用に抑制し阻害する。
本発明において、“成長を抑制する”ことは、本発明の単一クローン抗体又はその断片と接触していない同一細胞の成長に比較して、単一クローン抗体又はその断片と接触した時に細胞成長の任意の測定可能な減少(例えば、約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%の細胞培養液の成長抑制を含む。)を含むように意図され、前記細胞成長の減少は、様々なメカニズムによって発生できる。
前記抗原結合タンパク質は、一つ以上のCDR(例えば、1、2、3、4、5、又は6個のCDR)を含む。前記抗原結合タンパク質はSMOを抗原とし、それに結合するようにするものであり、本願で説明される一つ以上の相補性決定区域(CDR)を含むポリペプチドである。前記抗原結合タンパク質において、CDRは、適合な抗原結合特性が達成されるようにCDRを配向させる。本願で提供される抗原結合タンパク質は、SMOの発現又は活性化を阻害、遮断、減少又は調整することができる。すなわち、これによって、対象内に存在するSMOを阻害し、ヘッジホッグ伝達経路によって媒介される癌の発生、成長及び転移を抑制することができる。
また、前記ヘッジホッグ信号伝達経路の調節障害は、化学療法及び放射線療法による耐性癌又は再発癌又は転移癌の発生にも寄与することが知られている。耐性の根本的なメカニズムが明らかにされたことはないが、従来抗癌剤によって耐性となった癌細胞に、本発明のSMO抗体を投与した結果、癌細胞の成長が顕著に抑制されたことを確認した。すなわち、本発明の単一クローン抗体又はその断片は、一般癌だけでなく、耐性癌、再発癌及び転移癌にも優れた治療効果を持つことが分かる。
VHドメイン、又は一つ又はそれ以上のCDRは、重鎖(heavy chain)を形成するために定常ドメインに連結され得る。また、VLドメイン、又は一つ又はそれ以上のCDRは、軽鎖(light chain)を形成するために定常ドメインに連結され得る。全長(full length)重鎖及び全長軽鎖が結合して全長抗体を構成する。
本発明において、抗原結合タンパク質は、前述した通り、配列番号1で表示されるSMOタンパク質の106~485番目アミノ酸残基から選択される1~10個のアミノ酸を含むエピトープに結合するものであり、配列番号1で表示されるSMOに特異的に結合することによってヘッジホッグ信号伝達経路及びSMOタンパク質発現と活性化を抑制、遮断及び阻害する効果を示す。
好ましくは、前記抗原結合タンパク質は、配列番号2~15で表示されるアミノ酸残基の全部又は一部に対して相補的な配列を有するものであり、これによって、SMOタンパク質に特異的に又は選択的に結合できる。
前記抗原結合タンパク質は、治療用途に用いることができるが、前記SMOの一つ以上の生物学的活性を抑制、阻害又は調整することができ、SMOタンパク質に特異的に結合し、後述する実験例におけるように、試験管内競合的結合によって実質的にSMOを抑制する。
免疫グロブリン鎖の可変区域は、一般に、3個の超可変区域(通常、“相補性決定区域”、すなわち、CDRと呼ばれる。)によって連結された比較的保持されたフレームワーク区域(FR)を含む、同一の全体構造を表す。前記言及されたそれぞれの重鎖/軽鎖対における2個の鎖からのCDRは、通常、フレームワーク区域によって整列され、標的タンパク質(例えば、PCSK9)上の特異的エピトープと特異的に結合する構造を形成する。N末端からC末端へと、天然発生軽鎖及び重鎖可変区域はいずれも一般的に次の順序のこれら要素と一致する:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3及びFR4。それぞれのこれらドメイン内の位置を占めるアミノ酸に数字を配分するためのナンバリングシステムが考案された。前記ナンバリングシステムは、文献([Kabat Sequences of Proteins of Immunological Interest(1987 and 1991,NIH,Bethesda,MD)]、又は[Chothia & Lesk,1987,J.Mol.Biol.196:901-917];[Chothia et al.,1989,Nature 342:878-883])に定義されている。
様々な重鎖及び軽鎖可変区域を本願によって提供でき、前述したように、それぞれのそれら可変区域は、前記重鎖及び軽鎖定常区域に付着してそれぞれ完全な抗体重鎖及び軽鎖を形成できる。また、それぞれの形成された重鎖及び軽鎖配列は組み合わせられて完全な抗体構造を形成できる。
本発明の好ましい具現例によれば、本発明の抗体又はその断片は、SMOエピトープとの結合において本明細書に開示のCDR又は可変領域を含むSMO抗体であり、特定具体例において、前記抗体又はその断片は、HCDR1、HCDR2及びHCDR3、並びにLCDR1、LCDR2及びLCDR3を含み、HCDR1、HCDR2及びHCDR3はそれぞれ、配列番号16、17、18のアミノ酸配列を含み、LCDR1、LCDR2及びLCDR3はそれぞれ、配列番号19、20のアミノ酸配列を含む。
本発明の好ましい具現例によれば、本発明の抗体又はその断片は、SMOエピトープとの結合において、本明細書に開示のCDR又は可変領域を含むSMO抗体と相互競合する(又は、結合を阻害する)。特定具体例において、前記抗体又はその断片は、HCDR1、HCDR2及びHCDR3、並びにLCDR1、LCDR2及びLCDR3を含む基準抗体の結合を阻害し、HCDR1、HCDR2及びHCDR3はそれぞれ、配列番号16、17、18のアミノ酸配列を含み、LCDR1、LCDR2及びLCDR3はそれぞれ、配列番号19、20のアミノ酸配列を含む。
一部の具体例において、基準抗体は、(1)配列番号22を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号27を含む軽鎖可変領域(VL);(2)配列番号23を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号28を含む軽鎖可変領域(VL);(3)配列番号24を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);(4)配列番号25を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);又は(5)配列番号26を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);を含む。
好ましくは、前記基準抗体は、(2)配列番号23を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号28を含む軽鎖可変領域(VL);(3)配列番号24を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);(4)配列番号25を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);又は(5)配列番号26を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);でよく、最も好ましくは、(4)配列番号25を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);又は(5)配列番号26を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL)を含むものであり得る。
特定の具体例において、前記抗体又はその断片は、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又は100%だけSMOタンパク質への当該基準抗体の結合を阻害する。競合する抗体は、同一のエピトープ、重複エピトープ又は隣接エピトープに(例えば、立体障害によって証明された通りに)結合する。両抗体が標的への結合に対して互いに競合するか否かは、RIA及びEIAのような当業界に公知の競合実験を用いて決定できる。
本発明の抗体又はその断片は、例えば、ヒトSMOタンパク質の断片に抗体の結合によって決定されたとき、ヒトSMOタンパク質の少なくとも一つのエピトープに結合できる。一部の具体例において、前記抗体又はその断片は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質の106~485番目アミノ酸残基から選択される1~10個のアミノ酸を含む少なくとも一つのエピトープに結合する。一部の具体例において、前記抗体及びその断片は、配列番号2~15で表示されるアミノ酸残基の全部又は一部に結合する。本発明の好ましい具現例によれば、本発明の抗体は、配列番号9~13である、少なくとも一つのSMOエピトープに結合するものであり得る。一部の具体例において、少なくとも一つのエピトープは、配列番号9~13と少なくとも90%、少なくとも約95%、少なくとも約96%、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%又は約100%同じアミノ酸配列を有する。
本明細書に提示されたVHドメイン又はその一つ以上のCDRは、重鎖、例えば、全長重鎖を形成するために定常ドメインに連結され得る。同様に、本明細書に提示されたVLドメイン又はその一つ以上のCDRは、軽鎖、例えば全長軽鎖を形成するために定常ドメインに連結され得る。全長重鎖と全長軽鎖は組み合わせられて全長抗体を形成できる。
本発明の好ましい具現例によれば、前記抗体は、キメラ抗体、ヒト抗体又はヒト化抗体である。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記ポリペプチドをコードする核酸分子、前記核酸分子を含むベクター又は前記ベクターを含む宿主細胞を提供する。
本発明の核酸分子は、単離したもの、又は組み換えられたものであり得、単一鎖及び二重鎖形態のDNA及びRNAの他にも、対応する相補性配列が含まれる。“単離した核酸”は、天然生成源泉から単離した核酸の場合、核酸が単離した個体のゲノムに存在する周辺遺伝配列から分離された核酸である。鋳型から酵素的に又は化学的に合成された核酸、例えば、PCR産物、cDNA分子、又はオリゴヌクレオチドの場合、このような手順で生成された核酸が、単離した核酸分子として理解されてもよい。単離した核酸分子は、別個断片の形態又はより大きい核酸構築物の成分としての核酸分子を表す。核酸は、他の核酸配列と機能的関係で配置されるときに“作動可能に連結”される。例えば、前配列又は分泌リーダー(leader)のDNAは、ポリペプチドが分泌される前の形態である前タンパク質(preprotein)として発現するときにポリペプチドのDNAに作動可能に連結され、プロモーター又はエンハンサーは、ポリペプチド配列の転写に影響を与えるときにコーディング配列に作動可能に連結され、又はリポソーム結合部位は、翻訳を促進するように配置されるときにコーディング配列に作動可能に連結される。一般に、“作動可能に連結された”とは、連結されるDNA配列が隣接して位置することを意味し、分泌リーダーの場合、隣接して同一リーディングフレーム内に存在することを意味する。
しかし、エンハンサーは隣接して位置する必要はない。連結は、便利な制限酵素部位でライゲーションによって達成される。このような部位が存在しない場合、合成オリゴヌクレオチドアダプター又はリンカーを通常の方法で使用する。
本明細書において、用語“ベクター”とは、核酸配列を複製できる細胞への導入のために核酸配列を挿入できる伝達体を意味する。核酸配列は、外生(exogenous)又は異種(heterologous)であり得る。ベクターとしては、プラスミド、コスミド及びウイルス(例えば、バクテリオファージ)を挙げることができるが、これに制限されない。当業者は、標準的な組換え技術によってベクターを構築できる(Maniatis,et al.,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1988;及びAusubel et al.,In:Current Protocols in Molecular Biology,John,Wiley & Sons,Inc,NY,1994など)。
本明細書において、用語“発現ベクター”とは、転写される遺伝子産物の少なくとも一部分をコードする核酸配列を含むベクターを意味する。一部の場合には、その後、RNA分子がタンパク質、ポリペプチド、又はペプチドに翻訳される。発現ベクターには様々な調節配列を含むことができる。転写及び翻訳を調節する調節配列と共に、ベクター及び発現ベクターには、別の機能を提供する核酸配列も含み得る。
本明細書において、用語“宿主細胞”とは、真核生物及び原核生物を含み、前記ベクターを複製できる、又はベクターによってコードされる遺伝子を発現できる任意の形質転換可能な生物を意味する。宿主細胞は、前記ベクターによって形質感染(transfected)又は形質転換(transformed)され得るが、これは、外生の核酸分子が宿主細胞内に伝達されたり導入される過程を意味する。
本発明の宿主細胞は、好ましくは、細菌(bacteria)細胞、CHO細胞、HeLa細胞、HEK293細胞、BHK-21細胞、COS7細胞、COP5細胞、A549細胞、NIH3T3細胞などを挙げることができるが、それらに制限されない。
本発明の他の態様によれば、本発明は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のアミノ酸位置106~485番目アミノ酸残基から選択される1~10個のアミノ酸を含むエピトープ、これをコードする核酸分子又はこれを含むベクターを含む癌の予防又は治療用ワクチン組成物を提供する。
本発明の核酸分子は、単離したもの、又は組み換えられたものであり得、単一鎖及び二重鎖形態のDNA及びRNAの他に、対応する相補性配列も含まれる。“単離した核酸”は、天然生成源泉から単離した核酸の場合、核酸が単離した個体のゲノムに存在する周辺遺伝配列から分離された核酸である。鋳型から酵素的に又は化学的に合成された核酸、例えば、PCR産物、cDNA分子、又はオリゴヌクレオチドの場合、このような手順で生成された核酸が、単離した核酸分子として理解されてもよい。単離した核酸分子は、個別断片の形態又はより大きい核酸構築物の成分としての核酸分子を表す。核酸は、他の核酸配列と機能的関係で配置されるときに“作動可能に連結”される。例えば、前配列又は分泌リーダー(leader)のDNAは、ポリペプチドが分泌される前の形態である前タンパク質(preprotein)として発現するときにポリペプチドのDNAに作動可能に連結され、プロモーター又はエンハンサーは、ポリペプチド配列の転写に影響を与えるときにコーディング配列に作動可能に連結され、又はリポソーム結合部位は、翻訳を促進するように配置されるときにコーディング配列に作動可能に連結される。一般に、“作動可能に連結された”とは、連結されるDNA配列が隣接して位置することを意味し、分泌リーダーの場合、隣接して同一リーディングフレーム内に存在することを意味する。しかし、エンハンサーは、隣接して位置する必要はない。連結は、便利な制限酵素部位においてライゲーションよって達成される。このような部位が存在しない場合、合成オリゴヌクレオチドアダプター又はリンカーを通常の方法で使用する。
本明細書において、用語“ベクター”とは、核酸配列を複製できる細胞への導入のために核酸配列を挿入できる伝達体を意味する。核酸配列は、外生(exogenous)又は異種(heterologous)であり得る。ベクターとしては、プラスミド、コスミド及びウイルス(例えば、バクテリオファージ)を挙げることができるが、それらに制限されない。当業者は、標準的な組換え技術によってベクターを構築できる(Maniatis,et al.,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1988;及びAusubel et al.,In:Current Protocols in Molecular Biology,John,Wiley & Sons,Inc,NY,1994など)。
本明細書において、用語“発現ベクター”とは、転写される遺伝子産物の少なくとも一部分をコードする核酸配列を含むベクターを意味する。一部の場合には、その後、RNA分子がタンパク質、ポリペプチド、又はペプチドに翻訳される。発現ベクターには様々な調節配列を含むことができる。転写及び翻訳を調節する調節配列と共に、ベクター及び発現ベクターには、別の機能を提供する核酸配列も含み得る。
本明細書において、用語“宿主細胞”とは、真核生物及び原核生物を含み、前記ベクターを複製できる、又はベクターによってコードされる遺伝子を発現できる任意の形質転換可能な生物を意味する。宿主細胞は、前記ベクターによって形質感染(transfected)又は形質転換(transformed)され得るが、これは、外生の核酸分子が宿主細胞内に伝達又は導入される過程を意味する。
本発明の宿主細胞は、好ましくは、細菌(bacteria)細胞、CHO細胞、HeLa細胞、HEK293細胞、BHK-21細胞、COS7細胞、COP5細胞、A549細胞、NIH3T3細胞などを挙げることができるが、それらに制限されない。
前記ワクチンは、生ワクチン、弱毒化ワクチン又は不活化ワクチンであり得る。
本発明のワクチン組成物は、能動免疫によって、SMOタンパク質に対して免疫反応の他に全身免疫反応も誘導でき、癌を予防又は治療でき、能動免疫とは、病源体が侵入した時、生体が自ら自分の身体中に抗体を生成させて兔役されることを意味する。
また、本発明は、前記ワクチン組成物を個体に投与し、癌の予防又は治療に用いることができる。
前記癌は、脳腫瘍、黒色腫、骨髄腫、非小細胞性肺癌、口腔癌、肝癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、子宮頸癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直膓癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性又は急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、脳下垂体腺腫、リンパ腫、白血病及び多発性骨髄腫からなる群から選ばれるいずれか一つでよく、前記癌は、進行性癌、耐性癌、再発癌又は転移癌であり得る。特に、前記耐性癌は、癌治療用薬物に対する耐性を有する癌であり、癌治療用薬物には、ナイトロジェンマスタード、イマチニブ、オキサリプラチン、リツキシマブ、エルロチニブ、ネラチニブ、ラパチニブ、ゲフィチニブ、バンデタニブ、ニロチニブ、セマクサニブ、ボスチニブ、アキシチニブ、セジラニブ、レスタウルチニブ、トラスツズマブ、ゲフィチニブ、ボルテゾミブ、スニチニブ、カルボプラチン、ソラフェニブ、ベバシズマブ、シスプラチン、セツキシマブ、ビスカムアルバム、アスパラギナーゼ、トレチノイン、ヒドロキシカルバミド、ダサチニブ、エストラムスチン、ゲムツズマブオゾガマイシン、イブリツモマブチウキセタン、ヘプタプラチン、アミノレブリン酸メチル、アムサクリン、アレムツズマブ、プロカルバジン、アルプロスタジル、硝酸ホルミウムキトサン、ゲムシタビン、ドキシフルリジン、ペメトレキセド、テガフール、カペシタビン、ギメラシル、オテラシル、アザシチジン、メトトレキサート、ウラシル、シタラビン、フルオロウラシル、フルダラビン、エノシタビン、フルタミド、デシタビン、メルカプトプリン、チオグアニン、クラドリビン、カルモフール、ラルチトレキセド、ドセタキセル、パクリタキセル、イリノテカン、ベロテカン、トポテカン、ビノレルビン、エトポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テニポシド、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ミトキサントロン、マイトマイシン、ブレオマイシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、ピラルビシン、アクラルビシン、ペプロマイシン、テムシロリムス、テモゾロミド、ブスルファン、イホスファミド、シクロホスファミド、メルファラン、アルトレタミン、ダカルバジン、チオテパ、ニムスチン、クロラムブシル、ミトラクトール、ロイコボリン、トレチノイン、エキセメスタン、アミノグルテチミド、アナグレリド、ナベルビン、ファドロゾール、タモキシフェン、トレミフェン、テストラクトン、アナストロゾール、レトロゾール、ボロゾール、ビカルタミド、ロムスチン、ボリノスタット、エンチノスタット、5FU及びカルムスチンなどがあるが、特にそれらに制限されず、好ましくは、オキサリプラチン又はセツキシマブに対する耐性がある癌であり得る。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記単一クローン抗体又はその断片、前記核酸分子又は前記ベクター又はSMO遺伝子の発現を抑制する抑制剤を含む組成物を提供する。
本発明の好ましい具現例によれば、本発明の組成物は、癌を予防又は治療したり、癌の転移を抑制したり、或いは耐性癌、再発癌又は転移癌を予防又は治療する薬剤学的組成物である。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、癌を予防又は治療したり、癌の転移を抑制したり、或いは耐性癌、再発癌又は転移癌予防又は治療用医薬製造のための前記単一クローン抗体又はその断片、前記核酸分子又は前記ベクター又はSMO遺伝子の発現を抑制する抑制剤の新規用途を提供する。
前記癌は、脳腫瘍、黒色腫、骨髄腫、非小細胞性肺癌、口腔癌、肝癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、子宮頸癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直膓癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性又は急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、脳下垂体腺腫、リンパ腫、白血病及び多発性骨髄腫からなる群から選ばれるいずれか一つでよく、前記癌は、進行性癌、耐性癌、再発癌又は転移癌であり得る。特に、前記耐性癌は、癌治療用薬物に対する耐性を有する癌であり、癌治療用薬物には、ナイトロジェンマスタード、イマチニブ、オキサリプラチン、リツキシマブ、エルロチニブ、ネラチニブ、ラパチニブ、ゲフィチニブ、バンデタニブ、ニロチニブ、セマクサニブ、ボスチニブ、アキシチニブ、セジラニブ、レスタウルチニブ、トラスツズマブ、ゲフィチニブ、ボルテゾミブ、スニチニブ、カルボプラチン、ソラフェニブ、ベバシズマブ、シスプラチン、セツキシマブ、ビスカムアルバム、アスパラギナーゼ、トレチノイン、ヒドロキシカルバミド、ダサチニブ、エストラムスチン、ゲムツズマブオゾガマイシン、イブリツモマブチウキセタン、ヘプタプラチン、アミノレブリン酸メチル、アムサクリン、アレムツズマブ、プロカルバジン、アルプロスタジル、硝酸ホルミウムキトサン、ゲムシタビン、ドキシフルリジン、ペメトレキセド、テガフール、カペシタビン、ギメラシル、オテラシル、アザシチジン、メトトレキサート、ウラシル、シタラビン、フルオロウラシル、フルダラビン、エノシタビン、フルタミド、デシタビン、カペシタビン、メルカプトプリン、チオグアニン、クラドリビン、カルモフール、ラルチトレキセド、ドセタキセル、パクリタキセル、イリノテカン、ベロテカン、トポテカン、ビノレルビン、エトポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テニポシド、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ミトキサントロン、マイトマイシン、ブレオマイシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、ピラルビシン、アクラルビシン、ペプロマイシン、テムシロリムス、テモゾロミド、ブスルファン、イホスファミド、シクロホスファミド、メルファラン、アルトレタミン、ダカルバジン、チオテパ、ニムスチン、クロラムブシル、ミトラクトール、ロイコボリン、トレチノイン、エキセメスタン、アミノグルテチミド、アナグレリド、ナベルビン、ファドロゾール、タモキシフェン、トレミフェン、テストラクトン、アナストロゾール、レトロゾール、ボロゾール、ビカルタミド、ロムスチン、ボリノスタット、エンチノスタット、5FU及びカルムスチンなどがあるが、特にそれらに制限されず、好ましくは、オキサリプラチン又はセツキシマブに対する耐性がある癌であり得る。
本発明の薬剤学的組成物は、(a)前記抗体又はその断片、前記核酸分子、又は前記核酸分子を含むベクター又はSMO遺伝子の発現を抑制する抑制剤;及び(b)薬剤学的に許容される担体を含むことができる。
本発明の前記癌は、SMO遺伝子及びそのタンパク質発現レベルを測定した場合、SMO遺伝子又はタンパク質の発現レベルが過発現したもので、SMO遺伝子はGene Bankから確認できる。
本発明のSMOタンパク質が過剰発現した癌を表現するために用いられている“過発現”は、適切な発現分析法でSMO発現レベルを測定した場合において、比較対象細胞(例えば、該当器官である正常大腸細胞)のSMO発現レベルに比べて1.1倍以上、好ましくは2倍以上であることを意味する。
本発明の組成物の最大の特徴は、SMO遺伝子或いはタンパク質をターゲットとし、前記SMO遺伝子の発現レベル又は前記SMOタンパク質の発現又は活性を抑制し、癌を治療又は転移を抑制したり、或いは耐性癌、再発癌又は転移癌を治療するということである。
前記抑制剤は、siRNA(small interference RNA)、shRNA(short hairpin RNA)、miRNA(microRNA)、リボザイム(ribozyme)、DNAzyme、PNA(peptide nucleic acids)、アンチセンスオリゴヌクレオチドからなる群から選ばれる1種以上であり得るが、好ましくは、前記遺伝子のmRNAに特異的に結合するshRNA(A short hairpin RNA or small hairpin RNA)である。前記抑制剤は、SMO遺伝子発現を抑制するものであり得る。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記薬剤学的組成物を投与する段階を含む癌の予防又は治療方法を提供する。また、本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記薬剤学的組成物を投与する段階を含む癌転移の予防又は治療方法を提供する。
本発明が予防又は治療しようとする癌の種類は制限されないが、脳腫瘍、黒色腫、骨髄腫、非小細胞性肺癌、口腔癌、肝癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、子宮頸癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直膓癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性又は急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、脳下垂体腺腫、リンパ腫、白血病及び多発性骨髄腫からなる群から選ばれるいずれか一つのような成人の通常の固形腫瘍(common solid tumors)を含めて多数の癌を治療するように投与され得る。
また、前記癌は、進行性癌、耐性癌、再発癌又は転移癌にも治療効果を有することができ、特に、前記耐性癌は、癌治療用薬物に対する耐性を有する癌であり、癌治療用薬物には、ナイトロジェンマスタード、イマチニブ、オキサリプラチン、リツキシマブ、エルロチニブ、ネラチニブ、ラパチニブ、ゲフィチニブ、バンデタニブ、ニロチニブ、セマクサニブ、ボスチニブ、アキシチニブ、セジラニブ、レスタウルチニブ、トラスツズマブ、ゲフィチニブ、ボルテゾミブ、スニチニブ、カルボプラチン、ソラフェニブ、ベバシズマブ、シスプラチン、セツキシマブ、ビスカムアルバム、アスパラギナーゼ、トレチノイン、ヒドロキシカルバミド、ダサチニブ、エストラムスチン、ゲムツズマブオゾガマイシン、イブリツモマブチウキセタン、ヘプタプラチン、アミノレブリン酸メチル、アムサクリン、アレムツズマブ、プロカルバジン、アルプロスタジル、硝酸ホルミウムキトサン、ゲムシタビン、ドキシフルリジン、ペメトレキセド、テガフール、カペシタビン、ギメラシル、オテラシル、アザシチジン、メトトレキサート、ウラシル、シタラビン、フルオロウラシル、フルダラビン、エノシタビン、フルタミド、デシタビン、カペシタビン、メルカプトプリン、チオグアニン、クラドリビン、カルモフール、ラルチトレキセド、ドセタキセル、パクリタキセル、イリノテカン、ベロテカン、トポテカン、ビノレルビン、エトポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テニポシド、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ミトキサントロン、マイトマイシン、ブレオマイシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、ピラルビシン、アクラルビシン、ペプロマイシン、テムシロリムス、テモゾロミド、ブスルファン、イホスファミド、シクロホスファミド、メルファラン、アルトレタミン、ダカルバジン、チオテパ、ニムスチン、クロラムブシル、ミトラクトール、ロイコボリン、トレチノイン、エキセメスタン、アミノグルテチミド、アナグレリド、ナベルビン、ファドロゾール、タモキシフェン、トレミフェン、テストラクトン、アナストロゾール、レトロゾール、ボロゾール、ビカルタミド、ロムスチン、ボリノスタット、エンチノスタット、5FU及びカルムスチンなどがあるが、特にそれらに制限されるものではなく、好ましくは、オキサリプラチン又はセツキシマブに対する耐性がある癌であり得る。
本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物に含まれる薬剤学的に許容される担体は、製剤時に通常用いられるものであり、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、アカシアガム、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、それらに限定されるものではない。本発明の薬剤学的組成物は、前記成分に加えて、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。適切な薬剤学的に許容される担体及び製剤は、Remington’s Pharmaceutical Sciences(19th ed.,1995)に詳細に記載されている。
本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物は、経口又は非経口で投与でき、好ましくは、非経口投与であり、例えば、静脈内注入、局所注入及び腹腔注入などで投与できる。
本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物の適正な投与量は、製剤化方法、投与方式、患者の年齢、体重、性別、病的状態、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様々であり、普通の熟練した医師は、所望の治療又は予防に効果的な投与量を容易に決定及び処方できる。本発明の好ましい具現例によれば、本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物の1日投与量は、0.0001~100mg/kgである。
本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物は、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、単位容量の形態で製造されたり、又は多回容量容器内に内入して製造され得る。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、粉末剤、顆粒剤、錠剤又はカプセル剤の形態であってもよく、分散剤又は安定化剤をさらに含むことができる。
本発明のワクチン組成物及び薬剤学的組成物は、単独の療法で用いられてもよいが、他の通常の化学療法又は放射療法と共に用いられてもよく、このような併用療法によれば、より効果的に癌治療ができる。本発明の組成物と共に利用可能な化学療法剤は、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、プロカルバジン(procarbazine)、メクロレタミン(mechlorethamine)、シクロホスファミド(cyclophosphamide)、イホスファミド(ifosfamide)、メルファラン(melphalan)、クロラムブシル(chlorambucil)、ブスルファン(bisulfan)、ニトロソウレア(nitrosourea)、ダクチノマイシン(dactinomycin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、ドキソルビシン(doxorubicin)、ブレオマイシン(bleomycin)、プリコマイシン(plicomycin)、マイトマイシン(mitomycin)、エトポシド(etoposide)、タモキシフェン(tamoxifen)、タキソール(taxol)、トランスプラチン(transplatinum)、5-フルオロウラシル(5-fluorouracil)、ビンクリスチン(vincristin)、ビンブラスチン(vinblastin)及びメトトレキサート(methotrexate)などを含む。本発明の組成物と共に利用できる放射療法は、X線照射及びγ-線照射などである。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、単一クローン抗体又はその断片を、被検者から体外に分離されたサンプルに処理する段階を含む、サンプル中に含まれたSMOタンパク質の定量方法を提供する。
本発明の単一クローン抗体又はその断片は、SMOタンパク質に特異的に結合するが、これを用いると、サンプル中に含まれたSMOタンパク質の発現量を正確に測定できる。しかも、癌治療用薬物による耐性癌、再発癌又は転移癌に関連した様々なSMOタンパク質の発現量も測定できる。
本発明のさらに他の態様によれば、下記の段階を含むSMOタンパク質の過発現による疾患の診断のための情報を提供する方法を提供する:
(a)被検者から体外に分離されたサンプルを取得する段階;
(b)前記単一クローン抗体若しくはその断片又はこれをコードする核酸分子を、前記サンプルに処理する段階;及び
(c)前記被検者のサンプル中に含まれたSMOの発現量が、正常群サンプル中に含まれたSMOの発現量よりも高いか否か確認する段階。
前記SMOの過発現による疾患の診断のための情報を提供する方法であって、
SMOタンパク質は、ヘッジホッグ信号伝達経路に関与し、最終役割者なるGliの、転写活性を持つ状態への転換を誘発し、細胞移動、増殖及び分化過程を増加させる役割を担うものであり、膀胱癌、肺癌、卵巣癌、腎臓癌、大腸癌、前立腺癌、乳癌、子宮癌、横紋筋肉腫、膠芽細胞腫などの様々な癌、又は癌治療用薬物による耐性癌、転移癌、又は再発癌で過発現して、癌細胞の増殖、移動、侵入、転移などの主要癌進行過程に直接関与するため、前記ヘッジホッグ信号伝達経路におけるSMOタンパク質の発現量を正常人と比較することによって、SMOタンパク質の過発現による疾患の診断のための情報を提供することができる。
本発明の好ましい具現例によれば、前記SMOタンパク質の過発現による疾患は、癌である。
前記癌は、脳腫瘍、黒色腫、骨髄腫、非小細胞性肺癌、口腔癌、肝癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、子宮頸癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直膓癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性又は急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、脳下垂体腺腫、リンパ腫、白血病及び多発性骨髄腫からなる群から選ばれるいずれか一つでよく、前記癌は、進行性癌、耐性癌、再発癌又は転移癌であり得る。特に、前記耐性癌は、癌治療用薬物に対する耐性を有する癌であり、癌治療用薬物には、ナイトロジェンマスタード、イマチニブ、オキサリプラチン、リツキシマブ、エルロチニブ、ネラチニブ、ラパチニブ、ゲフィチニブ、バンデタニブ、ニロチニブ、セマクサニブ、ボスチニブ、アキシチニブ、セジラニブ、レスタウルチニブ、トラスツズマブ、ゲフィチニブ、ボルテゾミブ、スニチニブ、カルボプラチン、ソラフェニブ、ベバシズマブ、シスプラチン、セツキシマブ、ビスカムアルバム、アスパラギナーゼ、トレチノイン、ヒドロキシカルバミド、ダサチニブ、エストラムスチン、ゲムツズマブオゾガマイシン、イブリツモマブチウキセタン、ヘプタプラチン、アミノレブリン酸メチル、アムサクリン、アレムツズマブ、プロカルバジン、アルプロスタジル、硝酸ホルミウムキトサン、ゲムシタビン、ドキシフルリジン、ペメトレキセド、テガフール、カペシタビン、ギメラシル、オテラシル、アザシチジン、メトトレキサート、ウラシル、シタラビン、フルオロウラシル、フルダラビン、エノシタビン、フルタミド、デシタビン、カペシタビン、メルカプトプリン、チオグアニン、クラドリビン、カルモフール、ラルチトレキセド、ドセタキセル、パクリタキセル、イリノテカン、ベロテカン、トポテカン、ビノレルビン、エトポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、テニポシド、ドキソルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ミトキサントロン、マイトマイシン、ブレオマイシン、ダウノルビシン、ダクチノマイシン、ピラルビシン、アクラルビシン、ペプロマイシン、テムシロリムス、テモゾロミド、ブスルファン、イホスファミド、シクロホスファミド、メルファラン、アルトレタミン、ダカルバジン、チオテパ、ニムスチン、クロラムブシル、ミトラクトール、ロイコボリン、トレチノイン、エキセメスタン、アミノグルテチミド、アナグレリド、ナベルビン、ファドロゾール、タモキシフェン、トレミフェン、テストラクトン、アナストロゾール、レトロゾール、ボロゾール、ビカルタミド、ロムスチン、ボリノスタット、エンチノスタット、5FU及びカルムスチンなどがあるが、特にそれらに制限されるものではなく、好ましくは、オキサリプラチン又はセツキシマブに対する耐性がある癌であり得る。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、前記単一クローン抗体若しくはその断片又はこれをコードする核酸分子を含むSMOタンパク質定量キットを提供する。
本発明の定量キットは、抗原抗体結合反応によって前記抗体に対する抗原を分析することによってSMOタンパク質量を定量でき、前記抗原抗体結合反応は、通常のELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay)、RIA(Radioimmnoassay)、サンドウィッチ測定法(Sandwich assay)、ポリアクリルアミドゲル上のウェスタンブロット(Western Blot)、免疫ブロット分析(Immunoblot assay)及び免疫組織化学染色方法(Immnohistochemical staining)からなる群から選ばれることが好ましいが、これに制限されない。
抗原-抗体結合反応のための固定体には、ニトロセルロース膜、PVDF膜、ポリビニル(Polyvinyl)樹脂又はポリスチレン(Polystyrene)樹脂で合成されたウェルプレート(Well plate)、及びガラスからなるスライドガラス(Slide glass)からなる群から選ばれるいずれかを用いることができるが、それらに制限されない。
前記2次抗体は、発色反応をする通常の発色剤で標識することが好ましく、HRP(Horseradish peroxidase)、アルカリ性リン酸分解酵素(Alkaline phosphatase)、コロイドゴールド(Coloid gold)、FITC(Poly L-lysine-fluorescein isothiocyanate)、RITC(Rhodamine-B-isothiocyanate)などの蛍光物質(Fluorescein)及び色素(Dye)からなる群から選ばれるいずれか一つの標識体を用いることができる。発色を誘導する基質は、発色反応をする標識体に応じて使用することが好ましく、TMB(3,3’,5,5’-tetramethyl bezidine)、ABTS[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)]及びOPD(ophenylenediamine)からなる群から選ばれるいずれか一つを使用することが好ましいが、それらに制限されない。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。これら実施例は、単に本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれらの実施例に制限されないということは、当業界における通常の知識を有する者にとって明らかであろう。
<製造例1~5.SMO抗体製造>
本実験例における抗体は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のうち、15mer前後のアミノ酸残基を抗原としてマウスに免疫処理して製造され、これはバイオワンに依頼して得た。
1)マウスの免疫化及びハイブリドーマ細胞作製
単一クローン抗体はSMOタンパク質抗原100~115番目アミノ酸残基(配列番号9;21番、283番SMO抗体)、214~228番目アミノ酸残基(配列番号10;324、401、408番SMO抗体)、124~138番目アミノ酸残基(配列番号11)、155~169番目アミノ酸残基(配列番号12)及び475~488番目アミノ酸残基(配列番号13)、389~403番目アミノ酸残基(配列番号14)及び297~310番目アミノ酸残基(配列番号15)を用いてSMO抗体を製造した。効率的な抗体の製造のために配列番号9~15をそれぞれ抗体作製ターゲットペプチドとして選択した。
前記抗体作製ターゲットペプチド(配列番号9~15)を各マウスに注射した後、抗原に対する抗体を生産する細胞を生成し、マウスの脾臓から得た抗体生産細胞(B細胞、B lymphocyte)を骨髄腫細胞(Myeloma)と融合し、ハイブリドーマ細胞を得た。ハイブリドーマ細胞しか生存できないHAT培地で培養した後、抗体の活性をELISA実験を用いて確認した。
2)選別及び確保
前記ハイブリドーマ細胞の中から、SMOタンパク質を特異的に認識する単一クローンハイブリドーマ細胞を選定した後、ネズミの腹腔内に前記選ばれた単一クローンハイブリドーマ細胞を注入した後、腹水(ascites)から得た。腹水から回収した本発明の単一クローン抗体は、タンパク質Aとタンパク質Gカラムなどを用いて精製した。その後、前記抗体は、SMO構造物とsiRNAを用い、ウェスタンブロットと免疫蛍光法により、SMOを特異的に認識する単一クローン抗体(SMO mAb)を選別及び確認した。
SMOタンパク質抗原100~115番目アミノ酸残基(配列番号9)から21番、283番SMO抗体(製造例1、2)、及び214~229番目アミノ酸残基(配列番号10)から324、401、408番SMO抗体(製造例3、4、5)が選別及び確認された。
<製造例6~10.ヒト化SMO 5,7、15、16、17番抗体製造>
本実験例における抗体は、配列番号1で表示されるSMOタンパク質のうち、15mer前後のアミノ酸残基を抗原としてマウスに免疫処理して製造され、これはバイオワンに依頼して得た。
1)免疫化及びハイブリドーマ細胞作製
単一クローン抗体は、SMOタンパク質抗原214~228番目アミノ酸残基(配列番号10)をそれぞれ抗体作製ターゲットペプチドとして選択した。
前記抗体作製ターゲットペプチドを各マウスに注射した後、抗原に対する抗体を生産する細胞を生成し、マウスの脾臓から得た抗体生産細胞(B細胞、B lymphocyte)を骨髄腫細胞(Myeloma)と融合してハイブリドーマ細胞を得た。ハイブリドーマ細胞しか生存できないHAT培地で培養した後、抗体の活性をELISA実験を用いて確認した。
2)選別及びハイブリドーマ配列分析
5×10個のハイブリドーマ細胞から抗SMO抗体の全RNAを抽出し、製造者の指示に従って、cDNA合成キット(Roche)を用いて全RNAから相補性DNA(cDNA)を製造した。mouse Ig primer(Millipore)を用いたPCRによってVH(重鎖の可変領域)及びVL(軽鎖の可変領域)コーディング領域を増幅させた。当該PCR産物をTベクター(プロメガ)にクローニングし、配列分析を行った。抗体配列を分析し、これを下記の表1に示した。CDR配列は、文献[Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest,5th Ed.Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,MD.(1991)]にしたがって規定する。
Figure 0007438560000001

3)ヒト化抗体への変換
ヒト化抗体の製造のために、前記で得たマウスSMO抗体の重鎖及び軽鎖可変領域のアミノ酸配列を、IMGTデータベースのヒト抗体アミノ酸配列と比較分析し、最も類似性の高いヒト抗体可変領域の重鎖遺伝子IGHV1-3*01、IGHV1-46*01、IGHV1-69-2*01と軽鎖遺伝子IGKV2-30*20、IGKV2D-28*01、IGKV1-39*01を選別した。マウスSMO抗体をヒト化するために、マウスSMO抗体のCDRを前記ヒト抗体可変領域の遺伝子に移植させて、ヒト化FRのアミノ酸残基をマウス抗体のものに置換し、ヒト化抗体を製造した。その全配列を表2に示す。
下線表示:前記配列においてCDR1、2、3配列を下線を引いて表示した。
実施例
<実施例1>大腸癌組織においてSMOタンパク質発現の有無
1.対象
2005年から2009年まで手術した大腸癌患者から摘出した大腸癌組織206例、及び対照群として、腫瘍から0.5cm以上離れた部分から得た大腸組織(正常組織)27例を対象にした。
2.組織マイクロアレイ(Tissue microarray)作製
前記正常組織と大腸癌組織をホルマリンに固定した後、パラフィン包埋された組織から3μm厚の連続切片をそれぞれ4枚ずつ切り、3-アミノ-プロピルトリエトキシシランで処理したスライドに付着した。そのいずれか1枚は10%マイヤーヘマトキシリン(Mayer’s hematoxyline)染色をし、残りの3枚は、SMO抗原に対する免疫組織化学的染色を施した。対象症例のヘマトキシリン染色スライドで組織学的所見を確認して代表部位を表示し、パラフィンブロックでそれに相応する部位を選定した。組織マイクロアレイブロック作製機構(MICROM international)を用いて選定された部位を2mmサイズにパンチした。あらかじめ準備した受取(recipient)ブロックに、直径2mm、深さ2mmの微細穴(microhole)を開け、各症例ブロックでパンチした組織切片を合計233個の微細穴に植えた。断面をならすために、作製された組織マイクロアレイブロックを50℃に30分間放置した。
3.免疫組織学的染色法(IHC)
前記作製された組織マイクロアレイを、抗原回復のために、クエン酸緩衝溶液(10mM、pH6.0)にスライドを漬した後、マイクロウェーブオーブンを用いて10mMリン酸緩衝溶液(PBS,pH6.0)に5分ずつ3回処理した。その後、3%の過酸化水素を投与し、さらにPBSに10分間洗浄した後、10%ヒツジ血清で処理して非特異的結合を抑制した後、一次抗体を処理した。抗SMO抗体(abcam,MA,USA)(1:50)を室温で1時間反応させた。PBSで3回洗浄し、2次抗体(DAKO,Carpinteria,USA)と室温で1時間反応させた後にPBSで3回洗浄し、ストレプトアビジン-HRP(DAKO,Carpinteria,USA)で10分間反応させた。
その後、3,3’-ジアミノベンジジン(DAB)で発色させた後、10%マイヤーヘマトキシリン(ヘマトキシリン)で対照染色し、流れる水に洗浄した後に封入し、光学顕微鏡で観察した。
4.結論
図3は、正常組織と大腸癌組織を免疫組織学的染色法で分析し、光学顕微鏡で撮影した写真及びグラフであり、図3の写真は、大腸癌組織と正常組織から任意に選択されたいずれか一つの染色標本である。図3に見られるように、正常組織に比して大腸癌組織においてSMOタンパク質発現量がより高いことが分かる。特に、SMO発現に対する染色強度は、統計学的に大腸癌組織で非常に有意に高かった(p<0.0001)。
<実施例2>大腸癌組織においてSMO発現程度による生存率確認
実施例1から得た大腸癌組織206例を対象に、SMO発現程度によって生存率を分析した。実施例1から得た大腸癌組織206例を、SMO発現程度によって、SMO発現の低い群(SMO weak、青色線)と高い群(SMO strong、緑色線)に分け、両群間の生存曲線を比較した。このとき、生存率(Overall survival)の生存曲線は、統計プログラムであるSPSSを用いて分析した。
図4は、実施例1から得た大腸癌組織206例を、SMO発現程度によって区別した、SMO発現の低い群(SMO weak)と高い群(SMO strong)の生存曲線である。
図4に示すように、SMO発現の高い群(SMO strong)における予後が、SMO発現の低い群(SMO week)に比べてよくないことを確認した。さらに、両群の全体生存率(Overall survival)に統計学的有意性(p=0.05)があることを確認した。
<実施例3>正常組織及び大腸癌組織に対するウェスタンブロット分析
1.対象
実施例1の大腸癌組織206例と大腸組織(正常組織)27例から最終研究対象16例をそれぞれ(大腸癌組織16例、正常組織16例)選別した(#1、#2、#3、#4、#5、#6、#7、#10、#21、#22、#27、#28、#30)。採取した組織は直ちに液体窒素に浸して急速冷凍させた後、-80℃冷凍庫に保管しておき、実験前に解凍してタンパク質を分離した。
2.タンパク質の分離
組織を、プロテアーゼが添加された溶解緩衝液(lysis buffer)(7Mウレア、2Mチオウレア、4% CHAPS、40mM Tris、100mM DTT)中で機械的な組織粉砕(homogenization)と超音波分解(sonication)を併用して破砕した後、4℃で30分間15,000rpmで遠心分離した。上澄液中のタンパク質はブラッドフォード法(Bradford method)を用いてELISA法で測定して定量した。
3.ウェスタンブロット(Western blot)
採取した組織から分離されたタンパク質30μgで電気泳動を行い、PVDF膜に移した後、抗SMO抗体(abcam,MA,USA)を1次抗体として用い、HRP結合抗ウサギ抗体(HRP-conjugated anti-rabbit antibody)を2次抗体として用いて標識し、化学発光染色方法で確認した。ECL(Enhanced Chemiluminescence)法により、各SMOタンパク質発現量は、アクチンを基準1にして相対的なSMO発現量(Relative SMO expression)で示した。
このとき、#数字は、試料の番号であり、各試料番号において正常組織(normal)はNと表記し、大腸癌組織(Tumor)はTと表記した。
4.結論
図5は、大腸及び大腸癌組織をウェスタンブロット(Western blotting)で分析した結果写真であり、図6は、図5の相対的なSMO発現量(Relative SMO expression)を定量化して示すグラフである。
図5及び図6に示すように、大部分の正常組織(Normal:N)に比べて大腸癌組織(Tumor:T)においてSMOタンパク質発現量が増加することを確認した。正常組織と大腸癌組織においてSMO発現程度は統計的に有意な差を示した(P<0.01)。
<実施例4>様々な大腸癌細胞株においてヘッジホッグ及びSMO信号伝達発現分析
1.大腸癌細胞株培養
DLD-1、HCT15、HCT116、HT29、WIDR、SW48、SNUC2A、colo205、SNU283、SW480、SW620、HCT8、SNUC1、LS174T大腸癌細胞株は、韓国細胞株銀行から購入した。それぞれを3回継代培養した後、各大腸癌細胞株を1×10/cmの細胞濃度で60mmサイズの培養容器(Falcon)に培養し、3日ごとに培養液の半分を入れ換えた。細胞毒性検査のためには96ウェル培養容器(Falcon)を使用した。培養液は、RPMI1640にペニシリン-ストレプトマイシン(100U/ml)を添加し、10%のウシ胎児血清を添加し、5% CO、加湿状態の細胞培養器(Forma,USA)で培養した。
2.ウェスタンブロット
ヘッジホッグ(hedgehog)信号伝達要素(components)であるGLI1、GLI2、GLI3、SHH、SMO、PTCH1、SUFUタンパク質の発現量を調べるために、前記それぞれの大腸癌細胞株を、PRO-PREPタンパク質抽出溶液(Intron Biotechnology,Seoul,Korea)に溶解して抽出した後、BCA定量(Thermo Scientific,Rockford,IL,USA)して使用した。SDS-PAGE電気泳動を用いてタンパク質を分離し、PVDF(Millipore,Billerica,MA,USA)膜に移した後、5%脱脂乳でブロッキングした。その後、GLI1、GLI2、GLI3、SHH、SMO、PTCH1、SUFU抗体とβ-アクチン(Santa Cruz,CA,USA)を4℃で一晩付着し、翌日、TBSTで洗浄後に常温で1時間ヤギ抗マウスIgG-HRP(Santa Cruz)抗体を付けた。ECL(Bionote,Hwaseong,Korea)検出試薬(detection reagent)を用いてタンパク質発現程度を確認した。
3.結論
図7は、ヘッジホッグ信号伝達要素であるGLI1、GLI2、GLI3、SHH、SMO、PTCH1、SUFUタンパク質の発現量を分析するための、14個の大腸癌細胞株のウェスタンブロット結果であり、これによれば、大腸癌細胞ごとにタンパク質発現様相が異なることを確認した。ただし、この中でも、SMO、GLI1タンパク質は、HCT116、SNU283、SW620細胞では高い発現様相を示し、DLD-1は、低いことを確認した。
<実施例5>大腸癌細胞株GCT116においてSMO抗体結合能分析
1.HCT116大腸癌細胞株培養
HCT116大腸癌細胞株は、韓国細胞株銀行から購入した。3回継代培養した後、HCT116大腸癌細胞株を1×10/cmの細胞濃度で60mmサイズの培養容器(Falcon)に培養し、3日ごとに培養液の半分を入れ換えた。この時、96ウェル培養容器(Falcon)を使用した。培養液は、RPMI1640にペニシリン-ストレプトマイシン(100U/ml)を添加し、10%のウシ胎児血清を添加し、5% CO、加湿状態の細胞培養器(Forma,USA)で培養した。本実験例では24時間培養した。
2.流細胞分析
前記細胞の培養が完了すると、数分間0.05%トリプシン(trypsin)で細胞を分離し、それを集めてPBSで2回洗浄した。洗浄した細胞は、3.7%ホルムアルデヒドで固定した後、1次抗体であるSMOマウス抗体及びAbcam SMO抗体(陽性対照群)を入れ、4℃で一晩(Over night)静置させた。その後、PBSで3回洗浄した後、Alexa-594が結合(conjugate)した2次抗体を付けて染色した後、流細胞分析機(Flow cytometry)で分析した。
3.結論
図8は、大腸癌細胞HCT116において製造例1(21番抗体)と製造例2(283番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフである。下段のグラフは、流細胞分析機によって測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示す。
図9は、大腸癌細胞HCT116において製造例3(324番抗体)、製造例4(401番抗体)及び製造例5(408番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフである。下段のグラフは、流細胞分析機によって測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示す。
図8及び図9に示すように、SMO、GLI1の発現が相対的に高いHCT116細胞株においてSMO抗体の結合能を分析した結果、21番抗体(製造例1)、283番抗体(製造例2)が細胞株のSMOタンパク質に特異的に結合を形成することを確認した。具体的に、21番抗体(製造例1)は、283番抗体(製造例2)に比べてSMOタンパク質に結合する能力がより優れていることを確認した。
一方、324番抗体(製造例3)、401番抗体(製造例4)、408番抗体(製造例5)も同様、HCT116の発現したSMOタンパク質に特異的に効率よく結合していることを確認した。
<実施例6>大腸癌細胞株SW620 con shRNA、SW620 SMO shRNAにおいてSMOマウス抗体結合能確認
1.SW620 con shRNA(Con shRNA)作製及び培養
con shRNA Lentivirus particles(santacruz,MA,USA)を用いてSW620細胞に感染(infection)させた後、100mm皿に1000個接種した後、1週間以上培養した。このとき、shRNAs発現が安定となった細胞は、ピューロマイシン二塩酸塩(Puromycin dihydrochloride)を用いてコロニー選択(colony selection)によってSMO shRNA安定細胞(stabel cell)を得た後、ウェスタンブロッティングで確認した。
本実験例では24時間培養した。
2.SW620 SMO shRNA作製(SMO shRNA)及び培養
SMO shRNA Lentivirus particles(santacruz,LS-40161-V,MA,USA)を用いてSW620細胞に感染させた後、100mm皿に1000個接種した後、1週間以上培養した。このとき、shRNAs発現が安定となった細胞は、ピューロマイシン二塩酸塩を用いてコロニー選択によってSMO shRNA安定細胞を得た後、ウェスタンブロッティングで確認し、ノックダウンしたコロニーを選択して使用した。
本実験例では24時間培養した。
3.流細胞分析
前記細胞の培養が完了すると(24時間)、数分間0.05%トリプシン(trypsin)で細胞を分離し、それを集めてPBSで2回洗浄した。洗浄した細胞は、3.7%ホルムアルデヒドで固定した後、1次抗体であるSMOマウス抗体及びAbcam SMO抗体(陽性対照群)を入れ、4℃で一晩(Over night)静置させた。その後、PBSで3回洗浄した後、Alexa-594が結合した2次抗体を付けて染色した後、流細胞分析機(Flow cytometry)で分析した。
4.結論
図10Aは、SW620 con shRNA及びSW620 SMO shRNA細胞に対するウェスタンブロット結果であり、図10Bは、SW620 con shRNA及びSW620 SMO shRNA細胞において製造例1(21番抗体)と製造例2(283番抗体)の結合能を確認するために、流細胞分析で測定した結果グラフ(B)であり、図10Cは、図10Bの流細胞分析機によって測定されたHCT116細胞における平均蛍光強度を示すものである。
SMOが発現する大腸癌細胞株SW620にshRNAを処理し、SMOの発現を減少させた細胞を製造し、ここに製造例1及び2の抗体を処理することによって、本発明のSMO抗体が細胞内でSMOタンパク質と結合を形成するかを確認しようとした。図10に示すように、SMOタンパク質の発現が減少されたSMO shRNA細胞に、21番抗体(製造例1)、283番抗体(製造例2)を処理する場合、抗体とSMOタンパク質の結合が確認されなかっが、Con shRNAでは抗体とSMOタンパク質結合が増加したことが確認されたところ、本発明のSMO抗体はいずれもSMOタンパク質に対して特異的結合能を有することを検証した。
<実施例7>大腸癌細胞株HCT116においてBODIPY-シクロパミン(BODIPY-cyclopamine)を用いた競合的SMO結合能確認
1.HCT116大腸癌細胞株培養
HCT116大腸癌細胞株は、韓国細胞株銀行から購入した。3回継代培養した後、HCT116大腸癌細胞株を1×10/cmの細胞濃度で60mmサイズの培養容器(Falcon)に培養し、3日ごとに培養液の半分を入れ換えた。この時、96ウェル培養容器(Falcon)を使用した。培養液は、RPMI1640にペニシリン-ストレプトマイシン(100U/ml)を添加し、10%のウシ胎児血清を添加し、5% CO、加湿状態の細胞培養器(Forma,USA)で培養した。本実験例では24時間培養した。
2.in vitro上でBodipy-シクロパミン(BC)と本発明のSMO抗体の競合
実験はRoudaut et al.,Mol.Pharmacol.79:453-460,2011で述べたプロトコルに従って実施した。具体的に、細胞は、2時間BC(10nM)の存在又は不在下で、本発明のSMO抗体(製造例1又は製造例2)と共に24時間培養した。培養を終了し、3.7%ホルムアルデヒドで細胞を固定した後、細胞核を青色で可視化(visualize)可能にするDAPIで染色した(stained)。その後、マウンティング過程で固定させ、共焦点顕微鏡(confocal microscopy)で活性酸素の発生を確認した。
本発明のSMO抗体(製造例1又は製造例2)によるBodipy-シクロパミン(BC)の結合抑制は、蛍光写真(fluorescence photographed)の減少で測定し、PCI 6.2ソフトウェア(Hamamatsu Corporation)を用いて量を示し、その後、写真から、細胞核の存在する表面面積を調べた。
3.結論
図11は、in vitro上でSMO抗体の競合的結合能を分析するために、Bodipy-シクロパミン(BC)と本発明のSMO抗体を同時に処理した後、共焦点顕微鏡で撮影した写真である。
大腸癌細胞株(HCT116)においてSMOタンパク質に結合するBODIPY-シクロパミン(緑色)を、本発明の21番抗体(製造例1)、283番抗体(製造例2)と同時に処理し、本発明のSMO抗体がODIPY-シクロパミン(緑色)の結合と競合できる否かを分析した。
図11に示すように、本発明のSMO抗体が処理されていないHCT116細胞にBODIPY-シクロパミンが単独で処理される場合、BODIPY-シクロパミンは、細胞のSMOタンパク質によくバインディングして緑色が増加していることを確認した。これに対し、前記BODIPY-シクロパミンが21番抗体又は283番抗体と同時に細胞に処理される場合には、本発明のSMO抗体(製造例1又は製造例2)によるBodipy-シクロパミン(BC)の結合が抑制(緑色蛍光程度が低くなる)されることを確認した。すなわち、本発明の21番抗体、283番抗体は、細胞内でSMOタンパク質に対する強力な親和性を有することが分かった。
<実施例8>SMOマウス抗体のGLI抑制能確認
1.NIH3T3-GLI細胞株培養
Gliレポーター-NIH3T3細胞株は、BPS Bioscience(CA,USA)から購入して使用した。
2.NIH3T3-GLIレポーターアッセイ
GLI転写活性を持つNIH3T3-GLI細胞を96ウェルプレートに1×10cell/cm細胞濃度で分注した後、24時間経過後に、ソニックヘッジホッグペプチド(Sonic hedgehog peptide)を30分間処理した。次いで、前記細胞に21番抗体又は283番抗体を24時間処理した後、レポーターアッセイキット(Reporter assay kit)(Promega,WI,USA)を用いて発光(luminescence)によりGLI1レポーター活性(%)測定した。この時、陽性対照群として、本発明のSMO抗体の代わりにSMO低分子抑制剤であるビスモデギブ(Vismodigib)又はエリスモデギブ(Erismodegib)を用いた以外は同一にして製造及び測定した。
3.結論
図12は、NIH3T3-GLI細胞においてGil1レポーター活性(%)を分析して示すグラフである。具体的に、ヘッジホッグ(Hedgehog)信号伝達において、GLIは下位信号伝達要素であり、前記GLIの転写調節能力を確認するために、互いに異なる物質が処理されたNIH3T3-GLI細胞からGil1レポーター活性を分析した。その結果、ビスモデギブ又はエリスモデギブを処理した陽性対照群に比べて、本発明の抗体(21番抗体、283番抗体)を使用したものが、GLIの転写活性を顕著に抑制させていることが分かる。これは、数値的に陰性対照群(IgG)に比べて2倍以上低く、従来SMO低分子抑制剤に比べて1.5倍低い又は類似するレベルであることを確認した。
本発明のSMO抗体が、SHHによって誘導されたGLI転写活性を効果的に抑制していることを確認し、このことから、SMO発現が増加した細胞株においてSMO抗体の処理によって細胞成長を抑制できることが分かった。すなわち、本発明のSMO抗体を用いてカスタマイズ治療が可能であると予測できる。
<実施例9>大腸癌細胞株においてSMOマウス抗体の細胞成長抑制能確認
1.正常大腸細胞と大腸癌細胞株培養
CCD-18Co(正常大腸細胞)、HCT116、DLD-1、HCT16、Colo205、SW620細胞は、韓国細胞株銀行から購入した。3回継代培養した後、各細胞株を1×10/cmの細胞濃度で60mmサイズの培養容器(Falcon)に培養し、3日ごとに培養液の半分を入れ換えた。この時、96ウェル培養容器(Falcon)を使用した。培養液は、RPMI1640にペニシリン-ストレプトマイシン(100U/ml)を添加し、10%のウシ胎児血清を添加し、5% CO、加湿状態の細胞培養器(Forma,USA)で培養した。本実験例では24時間培養した。
2.SW620(conshRNA)、SW620(SMOshRNA)細胞製造及び培養
SW620(conshRNA)は、次のように製造及び培養した。con shRNA Lentivirus particles(santacruz,MA,USA)を用いてSW620細胞に感染させた後、100mm皿に1000個接種した後、1週間以上培養した。このとき、shRNAs発現が安定となった細胞は、ピューロマイシン二塩酸塩を用いてコロニー選択によってSMO shRNA安定細胞を得た後、ウェスタンブロッティングで確認した。本実験例では24時間培養した。
SW620(SMOshRNA)は、次のように製造及び培養した。SMO shRNA Lentivirus particles(santacruz,LS-40161-V,MA,USA)を用いてSW620細胞に感染させた後、100mm皿に1000個接種した後、1週間以上培養した。このとき、shRNAs発現が安定となった細胞は、ピューロマイシン二塩酸塩を用いてコロニー選択によってSMO shRNA安定細胞を得た後、ウェスタンブロッティングで確認し、ノックダウンしたコロニーを選択して使用した。本実験例では24時間培養した。
3.ウェスタンブロット
前記それぞれの細胞株をPRO-PREPタンパク質抽出溶液(Intron Biotechnology,Seoul,Korea)に溶解して抽出した後、BCA定量(Thermo Scientific,Rockford,IL,USA)して使用した。SDS-PAGE電気泳動を用いてタンパク質を分離し、PVDF(Millipore,Billerica,MA,USA)膜に移した後、5%脱脂乳でブロッキングした。その後、SMO抗体とβ-アクチン(Santa Cruz,CA,USA)を4℃で一晩付着し、翌日、TBSTで洗浄後に常温で1時間ヤギ抗マウスIgG-HRP(Santa Cruz)抗体を付けた。ECL(Bionote,Hwaseong,Korea)検出試薬を用いてタンパク質発現程度を確認した。
4.WST-1分析法
前記大腸癌細胞と正常細胞を96ウェルに分注した後、24時間経過後に、製造例1の21番抗体、製造例2の283番抗体をそれぞれ濃度別(0、10ug/ml)に投与した。24時間経過後に、WST-1溶液を使用し、4時間反応させ、450nmで吸光度を測定し、細胞生存力(cell viability)を確認した。
5.結論
図13は、正常細胞と大腸癌細胞に、製造例1の21番抗体又は製造例2の283番抗体を処理したとき、SMO発現量を測定したウェスタンブロット(A)、及び細胞生存力(cell viability)をWST-1分析で測定して示すグラフ(B)である。
図13に示すように、本発明のSMO抗体存在の有無に関係なく、正常大腸細胞CCD-18Coの細胞成長は変化が殆どなかった。これに対し、SMOタンパク質が発現するHCT116、SW620 con shRNA細胞では、21番抗体、283番抗体を処理したとき、細胞成長が抑制されたことを確認した。すなわち、SMOタンパク質の発現が相対的に低いDLD-1、SW620 SMO shRNA細胞では、SMO抗体存在の有無によって、細胞成長の変化があまり観察されなかった。すなわち、本発明のSMO抗体は、大腸癌細胞に対して特異的細胞成長抑制能を有していることが分かる。
図14は、大腸癌細胞に、製造例3の324番抗体、製造例4の401番抗体又は製造例5の408番抗体を処理したとき、細胞生存力(cell viability)をWST-1分析で測定して示すグラフである。これによれば、大腸癌細胞株HCT16、Colo205、SW620細胞に、製造例3~5のSMO抗体を添加する場合、細胞成長が抑制されていることを確認した。具体的に、製造例3のSMO抗体に比べて製造例4又は5のSMO抗体が顕著な細胞成長抑制効果を示していることを検証した。
<実施例10>大腸癌細胞株において3次元培養を用いたSMOマウス抗体の細胞成長抑制能確認
1.3次元培養を用いるSMO抗体の役割分析
Colo205、HCT116及びSW620大腸癌細胞をそれぞれ96ウェル3次元培養(3D culture)専用プレート(plate)に1×10cell/cm分注した後に72時間培養し、それぞれに、実施例1~5から選択されるいずれか一つのSMO抗体10ug/mlを処理した。3~4日培養した後、WST-1溶液を入れ、4時間反応した後、450nmで吸光度を測定し、細胞生存力(survival(%))を分析した。
2.結論
図15は、HCT116細胞に、製造例1~5のSMO抗体をそれぞれ処理し、その細胞成長抑制能を3次元培養システム(3D culture system)で確認した写真であり、図16は、異なる大腸癌細胞のそれぞれに、製造例1~5のSMO抗体をそれぞれ処理し、その細胞成長抑制能をWST-1アッセイ分析で確認したグラフである。
図15及び図16に示すように、3次元培養システム(3D culture system)を用いて、大腸癌細胞株HCT116、Colo205、SW620細胞に対する製造例1~5から製造されたSMO抗体の細胞成長抑制効果を確認した。具体的に、製造例1~5から製造されたSMO抗体を、それぞれの大腸癌細胞に処理したとき、細胞群から出芽(budding)が形成され、細胞の外側から形状が崩れることを確認した。これに対し、対照群(IgG)の場合、原形の細胞形状を保持していることが分かる。すなわち、本発明のSMO抗体を癌細胞に処理する場合、正常細胞に対しては影響を及ぼさず、癌細胞に対してのみ優れた細胞成長抑制効果を示していることを確認した。
<実施例11>本発明のSMO抗体による大腸癌細胞における細胞死タンパク質発現様相分析
1.大腸癌細胞株培養
HCT116大腸癌細胞株は、韓国細胞株銀行から購入した。前記細胞を3回継代培養した後、前記大腸癌細胞株を1×10/cmの細胞濃度で60mmサイズの培養容器(Falcon)に培養し、3日ごとに培養液の半分を入れ換えた。細胞毒性検査のためには96ウェル培養容器(Falcon)を使用した。培養液は、RPMI1640にペニシリン-ストレプトマイシン(100U/ml)を添加し、10%のウシ胎児血清を添加し、5% CO、加湿状態の細胞培養器(Forma,USA)で培養した。
2.ウェスタンブロット
SMO抗体の添加によって、癌細胞の死滅が増加するかを確認しようとした。そのために、細胞死と関連するマーカータンパク質であるPARP、caspase9の切断形(cleavage form)を分析しようとした。
まず、前記24時間培養が完了した大腸癌細胞株のそれぞれに、製造例1又は製造例2のSMO抗体を様々な濃度(0、5、10、20μg)で処理した。24時間経過後に、細胞をそれぞれ収穫し、溶解(lysis)を用いてタンパク質を抽出した後、SDS-PAGE電気泳動で分離し、PVDF(Millipore,Billerica,MA,USA)膜に移した後、5%脱脂乳でブロッキングした。その後、c-PARP(cell signaling,MA,USA)、c-caspase9抗体(cell signaling,MA,USA)とβ-アクチン(Santa Cruz,CA,USA)を4℃で一晩付着し、翌日、TBSTで洗浄後に常温で1時間ヤギ抗マウスIgG-HRP(Santa Cruz)抗体を付けた。ECL(Bionote,Hwaseong,Korea)検出試薬を用いてタンパク質発現程度を確認した。
3.結論
図17は、細胞死と関連するPARP、caspase9の切断形(cleavage form)の発現量を分析するための、様々な濃度のSMO抗体で処理されたHCT116大腸癌細胞株のウェスタンブロット結果であり、これによれば、21番抗体と283番抗体が処理された大腸癌細胞株HCT116において、SMO抗体の濃度が増加するにつれて細胞死タンパク質の発現量も増加することを確認した。すなわち、本発明のSMO抗体は、癌細胞の死滅も誘導することが分かる。
<実施例12>オキサリプラチン、セツキシマブに耐性を有する大腸癌細胞株に対する製造例1のSMO抗体の抗癌効果分析
1.オキサリプラチン、セツキシマブに耐性を有する大腸癌細胞株培養
オキサリプラチン耐性大腸癌細胞株(DLD-1R oxa)及びセツキシマブ耐性大腸癌細胞(SW48R cet)は、各抗癌剤を低い濃度から高い濃度まで処理して耐性細胞株を獲得して培養した。
2.抗癌効果分析(WST-1アッセイ)
前記オキサリプラチン、セツキシマブに対して耐性を有する大腸癌細胞株を96ウェルに分注した後、24時間培養し、様々な濃度(0,10ug/ml)で製造例1のSMO抗体(21番抗体)を処理した。24時間経過後に、前記それぞれの細胞にWST-1溶液を入れ、4時間反応後に450nmで吸光度を測定し、細胞生存力を確認した。
3.結論
図18は、様々な濃度の製造例1によるSMO抗体を、オキサリプラチン、セツキシマブに対して耐性を有する大腸癌細胞株(DLD-1R oxa、SW48R cet)に処理したとき、細胞成長抑制能をWST-1アッセイ分析で確認したグラフであり、これによれば、本発明の21番抗体を処理したとき、オキサリプラチン、セツキシマブに対して耐性を有する大腸癌細胞株の生存力が、40~60%に大きく低下することを確認した。
すなわち、本発明のSMO抗体は、既存抗癌剤に耐性を有する癌細胞に対しても優れた抗癌効果を有するとが分かる。
<実施例13>大腸癌細胞株HC116-Lucを用いた異種移植動物モデル(xenograft mouse model)における腫瘍抑制能分析。
1.異種移植動物モデル
実験動物は、6週齢BALB/c-nu/nu雌マウスを用いて行った。前記マウスに、1×10個のHCT116-Luc細胞を皮下脂肪に注射(n=6)して異種移植腫瘍動物モデルを作製し、1週後、腫瘍の大きさが250~300mmになった時に実験を行った。
2.実験方法
まず、異種移植動物モデルの腫瘍の大きさが250~300mmとなった時、腫瘍組織に製造例1のSMO抗体を、0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kgを直接注入した。これは、1日に1回ずつ、6日間投与し、3日ごと腫瘍の大きさを測定した。約1ヶ月後にルシフェラ-ゼ活性(luciferase activity)をin vivoイメージング装備で測定し、各動物モデルを犠牲させて腫瘍組織を摘出した。
3.結論
図19Aは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与した異種移植動物モデルを蛍光顕微鏡で撮影した写真であり、図19Bは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与した異種移植動物モデルを光学顕微鏡で撮影した写真であり、図19Cは、製造例1のSMO抗体を0mg/kg(対照群)、10mg/kg、20mg/kg投与し、約1ヶ月後に異種移植動物モデルから摘出された腫瘍組織を撮影した写真であり、図19Dは、時間による各異種移植動物モデルにおける腫瘍の大きさを測定して示すグラフである。
図19に示すように、製造例1のSMO抗体を10mg/kg、20mg/kg投与した異種移植動物モデルの場合、腫瘍の大きさが対照群に比べて半分以下に抑制されたことが確認できる。すなわち、本発明のSMO抗体は、実質的に腫瘍に対して成長及び転移抑制効果があることを確認した。
<実施例14>ヒト化SMO抗体のGLI抑制能確認
1.NIH3T3-GLI細胞株培養
GLIレポーター-NIH3T3細胞株は、BPS Bioscience(CA,USA)から購入して使用した。
2.NIH3T3-GLIレポーターアッセイ
GLI転写活性を持つNIH3T3-GLI細胞を、96ウェルプレートに1.5×10cell/cm細胞濃度で分注した後、ソニックヘッジホッグペプチド(Sonic hedgehog peptide)を2% BCSに処理した。15時間後、ヒト化SMO抗体5、7、15、16、17番抗体(製造例6~10)をそれぞれ10、20ug/mlで、6時間処理した後、レポーターアッセイキット(Promega,WI,USA)を用いて発光(luminescence)によってGLIレポーター活性(%)を測定した。このとき、陽性対照群として本発明のSMO抗体の代わりに、SMO低分子抑制剤であるビスモデギブ又はエリスモデギブを使用した以外は同一にして製造及び測定した。
3.結論
図20は、NIH3T3-GLI細胞においてヒト化SMO抗体のGLIレポーター活性(%)を分析して示すグラフである。図20では、ヒト化SMO抗体の番号及び濃度を表記しており、例えば、‘SMO 5-10’は、ヒト化SMO 5番抗体を10ug/ml処理したものを示す。
具体的に、ヘッジホッグ(Hedgehog)信号伝達において、GLIは下位信号伝達要素であり、前記GLIの転写調節能力を確認するために、異なる物質が処理されたNIH3T3-GLI細胞からGLIレポーター活性を分析した。その結果、ビスモデギブ又はエリスモデギブを処理した陽性対照群ほどではないが、本発明のヒト化SMO抗体5番を除けば、ヒト化SMO 7、15、16、17番抗体を用いたものが、GLIの転写活性を顕著に抑制させていることが分かる。これは、数値的にキメラ(Chimeric)抗体及びマウス(mouse)抗体に類似するレベルであることを確認した。このとき、マウス抗体は、製造例6でヒト化抗体に変換する前のハイブリドーマ細胞から回収したマウス抗体を用いた。
本発明のヒト化SMO抗体(SMO 5、7、15、16、17番抗体)が、SHHによって誘導されたGLI転写活性を効果的に抑制していることを確認し、このことから、ヒト化SMO発現が増加した細胞株においてヒト化SMO 5、7、15、16、17番抗体を処理することによって、細胞成長を抑制できることが分かる、すなわち、本発明のヒト化SMO 5、7、15、16、17番抗体を用いてカスタマイズ治療が可能である。
<実施例15>ヘッジホッグが過発現する細胞株においてヒト化SMO抗体によるGLI1抑制
1.HCT116細胞株培養及び抗体処理
HCT116細胞株は、韓国細胞株銀行から購入して使用した。100Vパイプレートに5×10cell/cm細胞濃度で分注した後、24時間後、ヒト化SMO 5、7、15、16及び17番抗体をそれぞれ10、20ug/ml濃度で、無血清培地(serum free media)で処理した。
2.タンパク質の分離
細胞をプロテアーゼが添加された溶解緩衝液(7Mウレア、2Mチオウレア、4% CHAPS、40mM Tris、100mM DTT)中で機械的な組織粉砕(homogenization)と超音波分解(sonication)を併用して破砕した後、4℃で20分間15,000rpmで遠心分離した。上澄液中のタンパク質は、BCA(Bicinchonic Acid)アッセイを用いてナノドロップ(nano drop)で測定して定量した。
3.ウェスタンブロット(Western blot)
採取した組織から分離されたタンパク質30μgで電気泳動を行い、PVDF膜に移した後、抗GLI1抗体(cell signaling,MA,USA)、抗SMO抗体(Santa Cruz,CA,USA)、抗β-アクチン抗体(Santa Cruz,CA,USA)を1次抗体として用い、HRP結合抗ウサギ抗体を2次抗体として用いて標識し、化学発光染色方法によって確認した。ECL(Enhanced Chemiluminescence)法でそれぞれのGLI1、各SMOタンパク質発現量を測定した。
4.結論
図21は、HCT116細胞株をウェスタンブロット(Western blotting)で分析した結果であり、これによれば、ヒト化SMO 7、15、16、17番抗体を処理したとき、GLI1、SMOタンパク質発現量が減少することを確認した。
<実施例16>大腸癌細胞株においてヒト化SMO抗体による細胞増殖測定
1.WST-1分析法
前記大腸癌細胞と正常細胞を96ウェルに分注し、24時間経過後に、ヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ濃度別(0、10、20ug/ml)に投与した。24時間経過後に、WST-1溶液を用いて4時間反応させ、500nmで吸光度を測定し、細胞生存力(cell viability)を確認した。
2.結論
図22は、正常細胞と大腸癌細胞にヒト化SMO 7番(a)、15番(b)、16番(c)、17番(d)抗体をそれぞれ処理したとき、細胞増殖力(cell proliferation)をWST-1分析で測定して示すグラフである。
これによれば、ヒト化SMO抗体存在の有無に関係なく、正常大腸細胞(CCD-18Co)、大腸癌細胞(DLD-1,HCT116)における細胞成長は、殆ど変化がなかった。すなわち、本発明のヒト化SMO抗体は、大腸癌細胞において細胞増殖に影響を及ぼさないことが分かった。
<実施例17>HCT116細胞株においてヒト化SMO抗体による細胞移動力(Motility)測定
1.トランスウェル遊走アッセイ(Transwell migration assay)
HCT116細胞株をトランスウェルに分注した後、ヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ(10ug/ml)投与した。48時間経過後に、Diff Qick kitを用いて細胞移動力(cell motility)を確認した。
2.結論
図23Aは、HCT116細胞株にヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ処理したとき、細胞移動力(cell motility)を測定して示すグラフであり、図23Bは、HCT116細胞株にヒト化SMO 7、15、16、17番抗体をそれぞれ処理したとき、細胞移動力(cell motility)を測定するために細胞を固定して染色した後、光学顕微鏡で撮影した写真である。これによれば、ビスモデギブ又はエリスモデギブを処理した陽性対照群に比べて、本発明の抗体(16、17番)を使用したものが、細胞移動力を顕著に抑制させていることが分かる。すなわち、この結果は、ヒト化SMO 7、15、16、17番抗体によって細胞のGLI1とSMOタンパク質発現を抑制し、これによって、細胞移動力を減少させることが分かる。このことから、本発明に係るヒト化SMO抗体が癌転移を効果的に抑制できることが分かる。
特に、ヒト化SMO抗体のうち、ヒト化SMO 16、17番抗体が、抑制されたGLI1によって細胞移動力を減少させる活性が最も高いことを確認し、癌転移抑制活性に最も優れていることが確認ができた。
以上、本発明の特定の部分を詳細に記述したところ、当業界における通常の知識を有する者にとって、このような具体的な記述は単に好ましい具現例に過ぎず、これに本発明の範囲が制限されるない点は明らかである。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付する請求項とその等価物によって定義されるべきであろう。

Claims (13)

  1. 配列番号1で表示されるSMOタンパク質に特異的な抗体が結合することができるエピトープを含むペプチドであって、配列番号9又は配列番号10のアミノ酸配列からなるペプチド。
  2. SMOエピトープに特異的に結合する抗体であり、該抗体は配列番号16のHCDR1、配列番号17のHCDR2、配列番号18のHCDR3、配列番号19のLCDR1、配列番号20のLCDR2、配列番号21のLCDR3を含み、
    前記抗体は(1)配列番号22を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号27を含む軽鎖可変領域(VL);(2)配列番号23を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号28を含む軽鎖可変領域(VL);(3)配列番号24を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);(4)配列番号25を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);又は(5)配列番号26を含む重鎖可変領域(VH)及び配列番号29を含む軽鎖可変領域(VL);を含むことを特徴とする抗体又はその抗原結合断片。
  3. 請求項2の単一クローン抗体又はその抗原結合断片をコードする核酸分子。
  4. 請求項3の核酸分子を含むベクター。
  5. 請求項4のベクターを含む宿主細胞。
  6. 請求項1に記載のペプチド、これをコードする核酸分子又はこれを含むベクターを含む癌の予防又は治療用ワクチン組成物。
  7. 前記癌は、脳腫瘍、黒色腫、骨髄腫、非小細胞性肺癌、口腔癌、肝癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、子宮頸癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直膓癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性又は急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、脳下垂体腺腫、リンパ腫、白血病及び多発性骨髄腫からなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項6に記載の癌の予防又は治療用ワクチン組成物。
  8. 前記癌は、耐性癌、再発癌又は転移癌であることを特徴とする、請求項6に記載の癌の予防又は治療用ワクチン組成物。
  9. 前記耐性癌は、癌治療用薬物に対する耐性を有する癌であることを特徴とする、請求項8に記載の癌の予防又は治療用ワクチン組成物。
  10. 請求項2の単一クローン抗体若しくはその抗原結合断片、請求項3の核酸分子、又は請求項4のベクターを有効成分として含む癌の予防又は治療用薬剤学的組成物。
  11. 請求項2の単一クローン抗体若しくはその抗原結合断片、請求項3の核酸分子、又は請求項4のベクターを有効成分として含む癌転移抑制用の薬剤学的組成物。
  12. 請求項2の単一クローン抗体又はその抗原結合断片を、被検者から体外に分離されたサンプルに処理する段階を含む、サンプル中に含まれたSMOタンパク質の定量方法。
  13. 請求項2の単一クローン抗体若しくはその抗原結合断片又はこれをコードする核酸分子を含むSMOタンパク質定量キット。
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