JPH04501417A - 共有結合で連結した2つ以上のFc領域を有する抗体複合体 - Google Patents

共有結合で連結した2つ以上のFc領域を有する抗体複合体

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 共有結合で連結した更に2つのFc領域を有する抗体複合体 この発明は、複数のFc領域を有する抗体誘導体であって、例えばヒトの癌療法 、または咽乳動物細胞の殺傷が望まれる他の状態の処置において、Fc活性の増 強を必要とする際の有効性の改良を意図した抗体誘導体に関する。
モノクローナル抗体を使う技術では、腫瘍の分化抗原に対する特異性をちった数 多くの抗体が利用されるようになった。Bリンパ球性腫瘍(各種のリンパ腫およ び白血病)では、B細胞分化の様々な段階で典型的にみられる多様な抗原が分か ってきた。これを補足するに、表面免疫グロブリン(I g)のイディオタイプ (Id)、すなわち、全体としての特異性が基本的には個々の腫瘍に特異的であ ると見なし得る一連のエピトープを有するイディオタイプに関する進んだ研究が ある。
この明細書では以降、特記しない限り、「抗体」と[免疫グロブリン」とは同義 語として扱う。
抗体を使って新生物を排除することは、同時に損傷を受ける正常抗原を保有する 組織が抗原陰性の前駆体から再生し得る場合や、正常組織が全く損傷を受けない で済む場合には、許容し得る治療手段となることは疑いない、そういった基準に よれば、表面イディオタイプ(I d)および多数の他のBリンパ球分化抗原は 、抗体療法における有望な標的である。なお、微生物を処理する目的で作製され た抗体が、単純に噴孔動物細胞に対する優れた殺傷抗体とはならないという大き な問題がある。それで今日上で、13リンパ球性新生物に侵された患者であって 、抗イデイオタイプ抗体で治療を受けた患者の大部分は、担癌監が部分的かつ一 時的な減少を示すだけであった。標的細胞へ抗体の効果が及ばなくなる明らかな 因子として、抗体によりエフェクターの漸増が不充分となること、抗原性の変更 、表面イディオタイプに影響を与える突然変異、および患者の抗−抗体免疫応答 能の変化が挙げられる2抗体の細胞障害効果を高めるための1つの方法として、 キメラ誘導体の作製があり、これは、異種の抗体(通常、マウスのモノクローナ ルIgG)に由来する抗体部位とヒト正常IgGに由来するF c、領域を配列 したものである。キメラ抗体では、咽歯類のIgG抗体における抗原結合(Fa b)領域が、チオール結合によって、ヒトIgGまたはヒトIgGのPcγ領域 に連結されている。このようなキメラ抗体の調製は以前から報告されてきた。こ ういったキメラは、モノクローナル抗イデイオタイプから大量に調製され、ヒト のリンパ腫の治療に使用されてきた[ハンプリンら、 Blood、 42.4 95 (1987)コ、二の化学的誘導されたキメラで、曜歯類のFcγヒトの Fc下で置換することから期待される長所は、エフェクター(補体およびFcγ 受容体としての性質を示す様々な細胞)の良好な漸増、代謝に対する高い生存率 、および低い免疫原性である。この分野における研究の総説は、「キャンサー・ サーベイズ(Cancer 5urveys)、4巻・ 1号・(1985年) 、スチーブンソンおよびブレニー」に記載されている。
抗体が結合した細胞に対する少なくとも2つの重要なエフェクター機能の漸増は 、適度な固有の会合定数をともなう相互作用に依存し、複数の結合によって簡単 に強化される。C1qの先端とC70との相互作用は、古典的な補体径路を開始 させるが、そのKA値は1.8ないし5.8X104M−1と推定されている。
結合を確実なものにし、C1qへ立体配座シグナルを与えるためには、C1qの 2つ以上の標的細胞上で隣接するIgG分子と会合する二とが必要である。Fc γ受容体III型(F c RIII)とFc下との相互作用は、大顆粒性リン パ球によって影響される抗体依存性細胞障害(、ADC:C)にとって必要であ って、その相互作用のKAは約1.l X 107M−1である。受容体は、同 時複数の結合を可能とする完全な状態のFc下によってのみ、有効に占有される 。したがって、リンパ球のADCCは、IgGの凝集体によって阻害されること はあっても、IgGモノマーによって阻害されることはない。
二の発明の目的は、例えば、エフェクター漸増の面でFc活性が改善された抗体 誘導体を提供する二とである。そういった誘導体は、噴孔動物細胞の殺傷を必要 とする一連の状態における処置、例えば、ヒトの癌治療またはFc機能の増強が 有益である他の状態への利用に有望である。
この発明によれば、少なくとも2つのFc領域が共有結合した合成抗体誘導体が 提供される。
共有結合は、少なくとも1つの化学合成されたリンカ−を含む二とが好ましい。
この発明は、既知の天然の構造体を含むものと解釈すべきではなく、特定の構造 体はこの発明の概念を利用して得られ、それらの製造においては種々の調製法を 用いることもできる。
この明細書および請求の範囲で使用されるrFc領域」には、例えば、2本のペ プチド鎖からなる典型的な免疫グロブリンのFc構造のほかに、Fc活性(例え ば、エフェクター機能の漸増またはIgGの輸送および代謝面での関与)を保持 した部分構造、活性断片なども含まれるものとする。
Fc領域は、いかなるクラスまたは種類の免疫グロブリン由来のものであっても よいが、ヒトへの適用を目的とした場合5.ヒト免疫グロブリン、例えば、rg GまたはI gG 1からのものが好ましい、ポリクローナル抗体またはモノク ローナル抗体起源のものも使用可能である。
ここでの「合成」とは、I gMなどの天然に存在する構造体と区別するために 使用するが、特記しない限り狭義に解釈すべきではない、Fc領域間の共有結合 は、合成されたものが好ましいが、天然に存在する型の結合を必ずしも除外して 解釈すべきではない、天然の型は、切断されて再結合されたものでもよく、また 例えば1組換えDNAを用いた遺伝子工学の手法によって得られる種々の構造を とるものでも良い。
この発明の一態様によれば、共有結合には、化学合成されたリンカ−も含まれる 。この連結とは直接的なもの、すなわち合成のリンカ・−からなる連結を含む場 合もあり、間接的すなわち介在成分を含むリンカ−5例えばFab領域などの抗 体型活性を有するものであ−3てもよい。
この発明の抗体誘導体は、通常、少なくとも1つのFab領塘を有するが、発明 性は必ずし2ちこれに限定されるわけではない、?!数のFc領域は、例えば、 さらに複雑な構造を構築するためにそれ自体出発物質としで使用することもでき る。
どのような場合でも、Fab領域の選択は、発明性に本質的な%iのではなく、 標的細胞に対する目的とする特異性を提供することのできる免疫グロブリンのF a、 b領域を選択しで用いることができる。また、2本のペプチド鎖からなる 典型的な構造を有する完全なFab領域を、目的とする抗原結合特性または受容 体に対する特性を有する部分構造または活性断片などに置き換えることも可能で ある9例えば、標的細胞上で炭化水素鎖成分を特異的に認識するレクチンを使用 することもできる。
したがって一般に、この明細書および請求の範囲で使用されるFab領域として 利用できるものには、標的細胞に対する特異性を有するもの、およびFab領域 に類似の機能的特性を有するものが含まれると理解することもできる。
Fab領域はモノクローナル抗体に由来することが好ましいが、適切なポリクロ ーナル抗体を使用することもできる。
適切なモノクローナル抗体には、ヒトの細胞に反応性を示すもの、およびマウス のアイソタイプI gG 1またはI gG 2 aが含まれる、これらを、例 えばペプシン等で消化することにより、還元によって必要なスルフヒドリル基( sulphydryl group)を含むFab’y断片を産生ずる断片を得 ることが好ましい。
一般に、−の構造中に、あるいは1つの方法においてFc領域、Fab領域また は化学合成のリンカ−の2つ以上が生じる場合、これらは、製造上あるいは用途 に関して特に指定されない限り、同一のものでも異なるものでも良い。
この発明のさらに別の態様によれば、 Fab(A)−R−[−Fc−R−]III−Fa、b(B)[式中、Fab< A>は、第1の抗体A由来のFab領域、 Rは、化学合成のリンカ−1 F cは、Fc領域、 mは、2以上の整数であって、 F’ab(B)は、抗体Aと同種でも異種でも良く、使用条件ドでは機能的に不 活性であり得る抗体Bに由来する必要に応じて用いられるF a、 b領域であ るコが提供される。
Fab(B)を欠く場合、リンカ−はその代わりに、例えばアルキル化されてい ることもある。
しかし、この発明は、一般に、複数のFc領域を有する合成抗体を産生すること を可能にするが、この発明の抗体としでは、ヒト免疫グロブリンG(IgG)に 由来する2つのFc領域を有するものが好ましく、IgG1がもっとも好ましい 。
上式では、Rはそれぞれ、チオエーテル結合を介して、リンカ−の一端でFab 領域またはFc領域のシスティン残基と、その他端でFc領域のシスティン残基 に連結するリンカ−であることが好ましい、以下のような理由から、Rは、2価 リンカ−分子の残基であることが多い、しかし、Rが3価リンカ−分子の残基と なる場合もある。また、特に−Fc−R,’−Fc−成分中でのRは、式−・R ’ −X−R’ −[式中、R′は2価リンカ−であって、Xは、タンパクまた はペプチドなどの相対的に大きな分子、例えば血漿アルブミンである]受承され る基であっても良い。
Fab領域は、ヒンジ領域で約11個以下のシスティン残基を含んでも良い8代 表的なFab領域には、ヒンジ領域に3つのシスティン残基を有する。この発明 の合成抗体では、Fab領域のシスティン残基のうち2つが2価のR基によって 分子内で結合することが可能であって、第3のシスティン残基は2価の基Rによ って隣接のFc領域に結合する。ヒンジ領域に唯一のシスティン残基を有するF ab領域を使用すると、2価のR基を用いて、それに隣接するFc領域にFab 領域を連結させることができる。しかし、Fab領域がヒンジ領域で2つのシス ティン残基を持てば(例えば、マウスI gG 3からのFab領域)、3価の R基を用いて、隣接するFc領域とFab領域を連結することが好ましく、この 場合、3価のR基の原子価のうちの2つはFab領域のヒンジ領域で2つのシス ティン残基にそれぞれ連結し、第3の原子価はFc領域のシスティン残基に連結 する。
Fc領域同士は、2価のR基によって互いに連結されることが好ましい、R基は 、2価のリンカ−分子の残基であっても、またーR’ −X−R’ −(式中の 記号は上述のとおり)で示される基であってもよい。
さらに、この発明の合成抗体誘導体の例を、ビスFabFcを以下の第1図(こ こで、Sはイオウ原子である)に示す。
2価のRリンカ−の好ましい例として、2価のビスマレイミド残基が挙げられる 。3価のRリンカ−の例として、トリス−(2−クロロエチル)アミン残基が挙 げられる。
−R’ −X−R″−で表わせる基において、2価のR″基は、例えば、一端が チオエーテル結合によってタンパクXのシスティン残基に、他端がチオエーテル 結合によって、例えばFC領域のシスティン残基に結合され得る。
この発明のこの態様における合成抗体は、一方のFab鎖が標的細胞に対するも ので、他方のFab鎖が抗体特異性のない、すなわち、標的細胞に関して機能的 に不活性である1価ものであってもよい、また、この発明の合成抗体は、2つの Fabllが同一の活性を有する2価のものであるか、標的細胞の異なったエピ トープにそれぞれ対するFab@を有する2種の特異性を示すものでも良い。
この発明はまた、以下の工程を含む合成抗体の調製法を提供する。
(1)単離された(Fab)2抗体断片を選択的(部分的)に還元して、そのヒ ンジ領域中に1つ以上の遊離スルフヒドリル基を含むFab断片を形成する工程 、(b)遊離スルフヒドリル基と反応し得る第1の化学合成リンカ−の残基を導 入することによってFab領域を修飾して、スルフヒドリル基となお反応し得る 修飾型Fab領域を形成する工程。
(e)上記の修飾型Fab領域を、同一または異種の抗体から回収された過剰モ ルのヒンジ領域にスルフヒドリル基を有するFc領域と反応させ、1つのFc領 域、]本のFcMに結合した1つのFab領域、および別のFc鎖のヒンジ領域 にある遊離スルフヒドリル基を有する生産物(FabFc)を形成する工程、( d)上記のFabFc産物をチオ・−ルージスルフィド交換反応にかける工程、 (e)第2の化学合成リンカ−の残基を導入することによって、チオール−ジス ルフィド交換したFabFC産物を修飾する工程、および (f)修飾されたチオール−ジスルフィド交換FabFC産物を、同種または異 種の抗体から上記の工程(a)ないしくd)によって調製され、ヒンジ領域にス ルフヒドリル基を有するFabFcと連結させて、抗原結合鎖のFabが同一ま たは異なった特異性をもつようなビスFabFcを形成する工程。
Fab領域とFc領域はそれぞれ個別に、ペプシンまたはパパインを用いた抗体 の消化によって調製することができ、選択的(部分的)還元はジチオスレイトー ルを用いた処理によって行うこともできる。
修飾は、遊離のスルフヒドリル基と反応可能な少なくとも2つの官能基を有する 少なくとも2価のリンカ−と遊離スルフヒドリル基との反応によって行なうこと ができる。こういった官能基の例として、マレイミド基および塩素原子が挙げら れる。一般にそのようなリンカ−分子は、上記のような官能基の2つを含むが、 上述のように、特にFab領域がヒンジ領域に2つのシスティン残基をもつ場合 、Fab領域を3機能性リンカー分子で修飾することが好ましい。
修飾工程(e)では、工程(e)で得られるチオール−ジスルフィド交換された FabFc産物が更に血清アルブミンなどの不活性タンパクに結合されても良い 、不活性タンパクが遊離のスルフヒドリル基を含んでいない場合は、スルフヒド リル基を、例えばイミノチオラン(iminothiolane)または3−( 2−ピリジルジチオ)プロピオン酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(S PDP)を用いた反応によって導入することができる。この不活性タンパク上の スルフヒドリル基と、工程(e)で得られるチオール−ジスルフィド交換された FabFc産物との結合は、架橋分子との反応により行なうことができる。
続いて、工程(f)では、不活性タンパク残基と第2のFabFc成分の上にあ るそれぞれの遊離スルフヒドリル基とリンカ−分子との反応によって、第2のF abFc成分に不活性タンパクを連結させることができる。
各工程(b)および(e)での修飾は、所望とする遊離のスルフヒドリル基と反 応し得る官能基の数(通常2官能基)を有するリンカ−分子との反応によって行 われる二とが好ましい場合が多い。
特に好ましい型のリンカ−分子は、下式[式中、R″(よ、2価の有機基、例え ば、任意に置換し得る2価アリール基または任意に置換し得る2価脂肪酸基であ る]で示されるシマレイミドである。こういったリンカ−分子には、N、N’  −o−フェニレンジマレイミドおよびN、N’−ビス(3−マレイミドプロピオ ニル)−2−ヒドロキシ−1,3−プロパンジアミンが含まれる。
特に特定の型のFab領域を隣接するFc領域と連結させるために挙げられる他 のリンカ−分子は、トリス−(2′−クロロエチル)アミンである。
チオール−ジスルフィド交換反応は、2,2′−ジピリジルジスルフィドを用い た処理によって行うことができる。
サブユニットであるFableは、適当な条件下で、このキメラに含まれるもと の抗体を凌ぐ改良点、′すなわち、優れたエフェクター漸増、代謝に対する良好 な抵抗性、免疫原性の低下を付与することもある。これらのサブユニットは、い かなるモノクローナル抗体からも高い収率で調製され得る。このモノクローナル 抗体の消化により、共通のマウスアイソタイプI gG 1およびI gc;  2を含む群のF (ab’ γ)2に断片を得ることができる。FabFc誘導 体は、そのままで使用するか、特異性のいかなる組み合わせも可能な2量体とし て使用することもでき、後者からは本発明のビスFabFcが得られる1機能面 で改良可能な点として、さらに以下の点を期待することができる。
(1)誘導体が機能的に1価、すなわち、標的細胞に対してただ1つのFab[ を持っ状態であれば、細胞のエピトープ1個あたりのFcfiの数は2倍となり 、FCMの対合によって、エフェクターの協同的結合が生じる。
(2)誘導体が2価であれば、Fc鎖の対合に伴って標的細胞に対する親和性の 増加が見られる。
(3)2種の特異性を有するビスF a、 b F cでは、これが2−)の標 的エピトープに同時に結合することから、親和性の増加が生じる。標的細胞にお ける抗原の構造的分布が最低限にあるか、抗原に影響を与える突然変異が生じる ために起こる標的細胞の抗体からの逃避は、非常に難しくなる。なぜならば、2 つの抗原がこれらの基準を同時に満たさねばならないからである。細胞外の抗原 による抗体の不活性化は、標的エピトープの一方だけが分泌される場合、より困 難になる。当然、FCMが対合するときの利点は、明らかである。
この発明の別の態様によれば、抗体誘導体は、下式%式%) [式中、Fcは、Fc領域を、 Rは、化学合成リンカ−を、 Fabは、Fab領域を。
Inは、1以上の整数を示す。
そして、Fcは、追加の基(−R−Fc)によってさらに伸長させることも可能 である]で示され得る。
また、こういった誘導体は と表すこともできるが、これは、1つのFab領域をはさむ2つのFc基の間に おける共有結合の間接的な結合構造を示す。
こうし、て得られた、いわゆる「平行」的なFcの幾何学的配列から、以下のよ うな潜在的な長所が得られる。
1、平行Fc配列は、エフェクターの協同的漸増のために、標的細胞上でFcの 規則的配列を形成するのに非常に都合がよい。
2、その調製が簡単となり、最終産物におけるF a l)のI8?率が改善さ れる。
3、Fcヒンジ領域では、開鎖または閉鎖立体配置(以下に定義するよ・)な) が容易に得られる。後者の場か、誘導体は補体を活イ1.化しない、そのことは 、活性化されることr前件を生じる可能性がある場合には、利点となり得る。特 に、抗体が循環rる可溶性抗原の表面に融合される場合、1−記の二とがいえる 。
「閉鎖」とは、F「−、領域を含むペプチド鎖が、ヒンジ領域中またはその近傍 で共有結合によって連結されていることをい)9これらは、添付の図面、第6A ないし6Cilに示し、以降でさらに詳述する。
共有結合は、どちらかの鎖の末端にシスティン残基を待ち、適切な化学合成リン カ−・を取り込むジスルフィド連結またはチオエーテル連結からなり得る。
それとは対照的に「開鎖」とは、上記のような共有結合が存在しないことをいう 。
、′二の発明の抗体誘導体および得られた構造体を調製する方法の詳しい説明は 、以下の実施例で行う。
この発明の抗体誘導体は、Fc活性の増強を必要とする適用範囲において有用と 見られる。これらは、処置のタイプまたは役牛の形態に応じて、薬理学的に許容 性のある希釈剤または担体を配合し、た製剤中での活性成分として用いることが できる。
これら誘導体は、微生物などの標的領域に対して有用とみられるが、例えば、細 胞がこの発明の誘導体のFab領域に認識され得る抗原を発現するような状態の 治療において哺乳動物細胞の殺傷が必要なとき、誘導体は特に有用と考えられる 。
二ついった顕著な適用例には、担癌状態、ウィルスもしくは他の細胞内微生物に 感染した細胞、または自己免疫疾患を引き起こす異常リンパ球クローンなどの紅 斑性自己免疫細胞に対する使用が含まれる。
さらに可能な適用例には、夾雑細胞を骨髄から除去する処置、および移植を受け た患者の免疫抑制が舎よれる。
したがっで、例えば、複数のFC領域を有する合成抗体誘導体は、その適用形態 に規定されるタイプの構造を含むものとされる。この際、Fab領域は、一定の 標的細胞上の表面分子に対する特異的な親和性を有する別の成分によって置き換 えられる0例えば、ヒトの免疫不全ウィルスに感染し、細胞表面にウィルスタン パクgp120を発現している標的細胞は、(CD4)Fcp、すなわち、Fa t)Fc2の変異体によって標的とされ得る。この場合、Fabは、ウィルスg p120が強力な親和性をもつことになるヒトの正常タンパクで置換される0合 成抗体産物を調製するには、CD4に、化学的または遺伝子組換え技術によって 、そのC末端近傍に少なくとも2つのスルフヒドリル基が付与されねばならない 。
したがって、この発明による誘導体は、AIDSの治療に有用であり得る。
この発明の誘導体はまた、Fc受容体を有する標的細胞にも効力をもつ可能性も あり、この場合、Fab領域は、標的(例えば、毒素)に到達すべき分子と結合 して、利用される。
さらに、誘導体は、診断用の試験およびキットへの応用面を見いだしても良い。
炎五1 ここで、添付の図面を参照にして、この発明の実施例を記載する。
第1図は、Fc領域間で直接の共有結合をもつ合成抗体誘導体を示す図である。
第2図は、第1図の誘導体の調製法を表す。
第3図は、この発明の誘導体と他の誘導体とを比較する、補体による細胞障害を 示すグラフである。
第4図は、この発明の誘導体の活性と他の誘導体の活性とを比較するグラフであ って、4Aは補体による細胞障害を示し、4Bは抗体依存性細胞障害(ADCC )を示す。
第5図は、Fc領域間で間接的な共有結合を有する合成抗体を示す図である。
第6図は、Fab領域に関する開鎖立体配置および閉鎖立体配置の詳細を示す。
第7図は、中間構造体を産生ずるために用いられるサブルーチン操作を示す。
第8図は、別のサブルーチン操作の一部を示す・第9図は・第5図の誘導体の調 製法を示す。
第10図は、この発明の誘導体によるリンパ球の殺傷を、他の2つの誘導体との 比較によって示すグラフである。
皿旦する 第1図で、白ぬきの部分は、化学合成のRリンカ−によって互いに直接共有結合 した2つのFc領域を示す、ここで、Rリンカ−の末端は、FC領域の鎖の一部 を形成するシスティン残基のイオウ原子に結合している。このFc領域の立体配 置は閉鎖しており、それぞれの領域の個々の鎖は、鎖中にあるシスティン残基か ら形成されるジスルフィド結合を介して直接共有結合している。
それぞれのFc領域はさらに、モノクローナル抗体AおよびB(同種のことも異 種の二ともある)由来のFab領域(図中の黒ぬり)に−3−R−3−類似結合 によって共有結合している。ここで完全な形の合成抗体誘導体をビスFabFc (A/B)と表す、第1図に示されるような誘導体の調製および試験を以下に詳 述する。
材料 シグマ社(Sigma Chemical Company)から入手したジチ オスレイトール(DTT)およびプリティシュ・ドラ′グ°″ウス社(Buri tish Drug Houses)力翫ら入手した2−メルカプトエタノール は・精製せずにそ0まま使用した。アルドリッチ社(Aldrich Chem ical C。
mpany)から入手した2、2′−ジピリジルジスルフィド(Py−8S−P y)は、ジメチルスルホアミド(DMF)/水から再結晶化した。
ビス−マレイミドの架橋側である、N、N’−o−フェニレンジマレイミド(P DM)およびN、N’ −ビス(3−マレイミドプロピオニル)−2−ヒドロキ シ−1,3−プロパンジアミン(BMP)はそれぞれ、滴定によって予想値の9 0%を上回るマレイミド活性を有することが分かり、精製せずに使用した。それ ぞれの化合物を、初めにDMF中に溶解し、マレイミド環の加水分解を最小限に 抑え、使用直前に水溶性緩衝液で所定の範囲に希釈した。
アフィニティーゲルのプロティンAセファロースCl−4Bは、ファルマシア社 から入手した。カチオン交換体のホスホウルトロゲルA 6 R(Phosph o−Ultrogel A6R)は、バイオテクニクス社(Vj!Ieneuv e la Grrenne、 France)から入手した。
ペプシン(ブタの胃の粘膜からのもの、製品番号P6887、 Sigma)は 、精製せずにそのまま使用した。パパインは、pH7,7でlOLIIMの2− メルカプトエタノールおよび5mMのEDTAを添加して15分間37℃でのイ ンキュベーションによって活性化した。続いて、これを、0.1M酢酸ナトリウ ム、pH4,0,1mMEDTA、5.5mM2−メルカプトエタノールで平衡 化したセファデックスG−50(ファルマシア社)に20℃で通過させた。主要 なタンパクのピーク中心部を回収し、使用時まで分割して凍結保存した。
Fcの ヒト正常1gGは、血液銀行で余剰となった血漿から調製した。まず、−組の原 料としての血漿タンパクを、40mM トリスアセテート(pH6,0)を溶離 液とするカチオン交換体、P S −Trisacryl (IBFバイオテク ニクス社)に結合させたものを調製した。それを溶出させ、その緩衝液を他のも のと交換したのち、この溶出物を、5001M Tris−HCI (pH8, 0)を溶離液とするDEAEセファロースFF(ファルマシア社)にかけ、そこ で保持されずに溶出したIgGを回収した。この手順によれば、主要なIgG群 の半分が回収されるが、これら1g0分子の特性は、FabおよびFc断片がイ オン交換クロマトグラフィーによって容易に分離される点である。
Fcγ断片を調製するために、上記のIgG(18mg/ml)を、pH6,6 で0.5mM2−メルカプトエタノールの存在下、37℃で30分間パパイン( 0゜05 mg/mりによって消化した。消化は、N−エチルマレイミド(22 mM/DMF)を濃度2mMまで添加して停止させた。チオールがこういった条 件にさらされても、IgG中の特徴的なジスルフィド結合は減少しない(滴定に よれば0.05残基/分子未満である)、Fay断片は、セフ7デツクスG−5 0、DEAE−セファロースF F、およびセファクリル5−2008R(すべ てファルマシア社から入手)の一連のクロマトグラフィーに連続的にかけること によって分離し、た、セファデックスG−50に通過されると、パパインから生 じ&IgGとIgGからの断片が分管され、こλ1らをイオン交換用の25mM  Tris−HCI (pH8゜0)に移しノニ、DEAEセファロースのカラ ムには、Fcγ断片および若干の未消化TgGは保持されたが、F a bγ断 片は保持されなかった。保持された物質は、0.5M塩化ナトリウム十〇 、I  M T ris−HCl < pH8,0)で溶出され、直接セ7ノ・グリル のカラムにこれをかげて、IgGとFcγ断片に分離した。こうし2で得られた F cγ断片は、基本的にはすべてIgG1由来であった。工に(ン2は上記の 消化条件に対し、て相対的に抵抗性を示し、I gG 3からはセファクリルで 大量のFc71fi片が生じた。そしで、IgG4は原料IgG中に有意な量で は存在していない。
Fab断片の調製 マウスのモノクローナル抗体を3種類使用した。抗イデイオタイプ(L2G)抗 体は、エリオツドら[Journal of immunologL 138. 981(1987)]および]スティープンソら [Ilr、 J、 Canc er (1984) 50.407−4131によって抗イデイオタイプ−1抗 体として詳細に記載されたものであって、モルモットのL2C白血病細胞上の表 面免疫グロブリンのイディオタイプに特異的である。試料は、サザンプトン大学 リンパ腫研究室、サザンブトン総合病院テノバス研究所[Tre+nona R oad。
Southampton、 SO94XY、 UK]のM、 J、ブレ二−博士 より供与されたものである。抗μ抗体は、ヒトIgMのH頗に対して特異的であ って、研究室で作製されていたが、現在ではAmersham Interna tional pic [LittleChalfont、 HF29NA、  UK]から入手されている。抗CD19抗体は、ヒトBリンパ球上のCD19  (p95)分化抗原に対して特異的であって、ロイヤルフリー病院免疫学部門[ Ponc! 5treet、 1.ondon、 NW32QG、 UKコで作 製され、そこから入手したものである6マウスI gG 1から得られたF(a b’ γ)2は、パパインによる制限消化によって調製された。この消化方法は 、Zorbax GF250 (Dupont)上テノ経時的サンプリングを行 なったサンプルのクロマトグラフィーによっ゛℃モニターされた。18 mg/ mlのI gG + 0 、 3 vag/ml (pH4,1)のペプシンを 用いれば、この消化は一般に、37℃で8時間以内にほぼ完了するが、この反応 にはp Hの調節が支配的である。F (ab’ γ)2は、セファクリルS− 2008Hのクロマトグラフィーに繰り返しかけることによって分離した。なお 、セファクリルS−200HRは、0.5M塩化ナトリウム、0゜02M Tr is−HCI(pH8,0)で平衡化したものである。
FabFcおよびビスFabFcの調製第2図を参照にして、FabFeおよび ビスF a、 bI−Cの調製にかかわる]−程を総括する。
まず、マウスのIgG1抗体から得られたF(ab’γ)2を還元して、ヒンジ 領域に遊離スルフヒドリル(SH)基を有するFab’ γを産生させる。これ らのSH基は、過剰のビスマレイミドリンカ−(PDM)と反応;7て、ヒンジ 領域に結合した遊離マレイミド基を生じる。、:うして得た、F a b ’  γ(mat)は、ヒンジ領域に遊離スルフヒドリル基を有するヒトの還元型Fe γ−1と反応するが、この際、Fcは、1分子以上のFab’ と組み合わさる ほどの過剰モル比で存在する。生じたF a b F cはゲルクロマトグラフ ィーによって分離され、プロティンAに結合される。そのエフェクター機能を容 易に引き出すために、Fc領域のヒンジ部分をチオール−ジスルフィド交換によ って結合させると、ジスルフィド(SS)結合が再形成される。これを生じさせ るシスティン残基は、Fab’とのチオエーテル結合に関与しないものである。
この結果、孤立したシスティン残基が生じ、これがさらにbFc(mat)とな り、FabFc (SH)との結合を起こす、様々なFabFcを調製し、保存 し、それぞれの形で使用することができる。またこれらに別の処理を行っても良 く、各種の特異性の組み合わせを有するビスFabFeとする2量体化を行なう ことも可能である。
渇」(的−L r +=’、sされたFab’マウスIgG抗体のペプシン消化 によって得られたF (ab’ y)2断片を、pH8,0にてDTTで還元し 、pH5,0にて2,2′−ジピリジルスルフィドとチオール−ジスルフィド交 換を行わせて、pH5゜0にてDTTで再び還元した。得られたタンパクをセフ ァデックスG−25を通過させた後、滴定によって]kDあたり2.9残基のS H基が存在すること、セファクリル5200のゲル濾過では94%がモノマーの 位置に6%がダイマーの位置に移動すること、および5DS−PAGEではFd ’ γとL鎖成分への分離はほとんど認めらないことが分かった。最も頻度の高 い(90%を越える)種類は、γL鎖のSS結合は完全であるが、3つのSH基 が還元型分子間γ鎖結合から誘導されたモノマーのFab’ γであった。
Fab’の 20、mM酢酸ナトリウム+1mM EDTA (pH5゜3)を用いてセファ デックスG−25に通したあと。
Fab’ 7 (SH)を5℃で30分間2mMのPDMと同じp Hで反応さ せた。DMFは20容量%で存在゛していた。インキュベーションの最後に、1 15S量の冷酢酸を添加して、pHを4,6に調節した。PDMを除き、タンパ クを濃縮するために、この溶液をホスホウルトロゲルA6Rにかけ、10%DM F/90%Na2EDTAで5℃で溶出した。洗浄後、Fab’y(m2L+) を0.5M酢酸ナトリウム(pi45.3)で逆流溶出させ、窒素下で水浴に回 収した。ホスホウルトロゲルの長所はpH5,3で速い溶出が得られる点にある ので、他のカチオン交換体で必要とされる高いp Hにおけるマレイミド基の加 水分解率の上昇を防ぐことができる。
タンパクは、4ないし8 mg/mlの濃度で回収された。
その少量のサンプルのセファクリルS−200HRのクロマトグラフィーにより 、ダイマー含有量が5%未満であって、一般には分離不能な高分子量凝集体を伴 うことが分かった。4回の測定で、1分子あたりのマレイミド含有量は0.84 から1.05の範囲でばらつくが、近似値はほぼ1である。py−ss−pyを 用いた場合に、残存SH基は検出されなかった。これらの所見によれば、ヒンジ 領域のS H基のうちの2つは、リンカ−とともに環化されており、第3のSH 基が末端と反応していることがわかる。Fab’ ヒンジに結合した1残基以上 のマレイミド基の存在は、Fab′がヒトFcγと反応するときに、高次凝集体 の形成傾向を増大させるので、こういった結果は極めて有用である。
BMPリンカ−は長いものほど、P D Mより安定性が増すという長所があり 、マレイミド基は、アリール連結というよりもアルキル連結の状態にあるので、 より安定性が増す、しかし、上記のプロトコルを2mMで行った場合、Fab’  の架橋傾向が増大し、ダイマー含有量が15%を上回る結果が得られる。BM Pの濃度を4mMに上げた場合、形成されるダイマー量は小さくなるが、IFa b’ あたり1.3ないし1.6のマレイミド単位が得られ、PDMを使用した 場合よりも、Fab’ −Fc相互作用における凝集体の生成量の増大が認めら れた。BMPに関するこれら両方の問題は、その存在がPDMはど3つのS H 基のうちの2つの分子内架橋を生じさせる可能性が低いということに基づいて説 明ができる。
旦ニー【ヱーー辺」i滅 ヒトF c−/は、37℃で15分間6mMDTT(1)H8,O)と反応させ ることによって還元され、これを0.5M酢酸ナトリウム(pH5,3)でセフ ァデックスG−25に通し、窒素下で水浴に回収した。SH基の滴定では、その 理論値は1分子あたり4.0であるが、実測値は3.2ないし3.6の範囲であ った。
5DS−PAGEで調べたところ、50kDの位置にタンパク分子が見られない ので、ヒンジ領域にSH基は存在していないことがわかった。相対的に低い滴定 値から、ヒンジ領域がタンパク分解によって失われる分子もあることが示唆され た。
調製直後のFab’ γ(mal)を、連続撹拌しながらFc (SH)にFa b:Fcwl:2,5(1)モル比で添加した。二の混合物を、最低タンパク濃 度7mg/mlで2時間室温でインキュベーションした。Fcが多いモル比では 、いかなる還元も、凝集体の産生量を増大させた。なお、この凝集体とは、1分 子のFcあたりのFabが1分子以上ついたものと解釈される。
経済面から見た廃棄量についての問題は、抗体FabよりFcのほうで軽視でき るので、過剰のFcは一般には回収されない。
FabFcは、5℃で0.5M酢酸ナトリウム+5mM EDTA (pH5, 8)でのセファクリル320Q HRのクロマトグラフィーを繰り返す二とによ って、凝集体および過剰のFCから分離された。2−メルカプトエタノールが存 在しないとFcが酸化された2量体の生じる傾向があるので、これを2mM添加 して2量体の形成量を抑制した0分離された凝集体の代表的な量は、Fable  (100kD)のピーク画分に存在するタンパクの約10%に相当した。プロ ティンAセファロースのカラムに、FabFcは結合するが、挟体F (ab’  Y)2は結合しないので、FabFcを上記のセファクリルのカラムかけた後 、プロティンAセファロースカラムにかけた。
Fcヒンジ領域を閉鎖するためのチオール−ジスルフィド交換反応はpH5,3 で行ったが、FabFcは上記のプロティンAカラムに結合したままで残された 。2−メルカプトエタノールを洗い流した後、5%DMFに溶かした0 、1  mM P y −S S −P y溶液を5℃で30分間二のカラムに通した。
2−チオビリリドンの急速な放出が生じたが、これはpy−ss−pyが溶出を 開始する時点で見られた。この放出量は、これがそれに続くタンパクの溶出量と 関連させてみたところ、FabFc 1分子あたり2.3ないし2.8のSH基 (理論値3.0)が反応することを示していた。
この段階で、2−ピリジルジスルフィドとして存在する非連結ヒンジ領域システ ィンとともに、FabFCは、即座の使用またはその後のビスFabFcへの取 込みのために溶出し得る。これがビスFabFcへ直ちに反応させるために使用 されるなら、このタンパクを後の操作のためにカラムに残しておくこともできる 。
最初に使用されるF(ab’ γ)2に関して、FabFcに対するFab’  の回収率は約65%である。
ビスFabFcの! 同一または異なる抗体特異性をもつ2つのFabFCが、それぞれ別々のプロテ ィンAカラムで分離された。一方では非連結システィンがSH型に戻り、他方の では非連結システィンがビスマレイミドリンカ−との反応によってマレイミド基 になった。このリンカ−は一般にはBMPであって、これが選ばれた理由は、長 いアルキル鎖が2つのFcの分離をPDMの場合に比べて容易にし、その結果各 Fcへのエフェクター分子の同時結合がより容易になる点にある。しかし、分子 間連結する2つのPcの位置を比較しても、エフェクターの漸増における明らか な利点を示すことはできなかった。したがって、BMPは一般に、溶解度が高い ために使用された。FabFcの量をモル比でFabFc (S)():Fab Fc (mal)=1 : 1.1に調節し”〔、マレイミド基の影響をある程 度増大させた。
詳述すると、両方のプロティンAカラムでF a ’b FCの非連結ヒンジ領 域システィン(2−ピリジルジスルフィドとして存在)は、0 、 7 mM  D T T (p H5。
3)を流すことによって、選択的(部分的)に還元された。溶層液のI) T  Tには、1分子のFabFcあた1IO180ないし0.92分子の2−チオピ リドンを添加した。この数値のとき、Py−3S−Pyとの初期反応によ)て、 Fcヒ:ノジ領域にある一対のシスティン残基間のSS結合が再構築されたはず である。I?abFe(mat)を調製するために、調製物の1カを、12,5 %DMF+20mM酢酸ナトリウム(pH5,3)に溶解させ8mMBMB二と 反応させ、5℃で30分間カラムに通した。
カラムに残った過剰の試薬を洗浄したのち、直列につないだカラムに0.1M塩 酸グリシンを通過させることによって、FabFc (SH)およびFabFc (mat)を1つの溶液中に溶出させた。酢酸ナトリウムを用いてpHを5.5 に調節し、20℃で16時間この溶液をインキュベーションした。溶出量は、カ ラムの形態に留意して最低に保たれた。 チオエーテル結合はマレイミドの加水 分解と拮抗するので、タンパク濃度は10 mg/all を上回ることが望ま しい。
インキュベーションの最後に、セファクリル5200上でその少量のサンプルを クロマトグラフィーにかけると、77%までのタンパクが200kDに相当する 位置に移動したことが分かった。高次量適集体が少量存在する以外、残りの部分 は100kDの成分として挙動した。オフタロニー法でのプレートを調べたとこ ろ、その200kD成分は1分子上にマウスのFabおよびヒトFabエピトー プを含むこと、ならびにただ1種類のエピトープからなる分子は存在しないこと が分かった。したがって、200kDの両分は基本的にすべてビスFabFcと みなされた。100kDの両分には、主成分としてFabエピトープとFcエピ トープの両方を有する分子、すなわちFabFcが含まれていたが、Fc2は含 まれているとしても少量であ一ノた。
必要であれば、調製物全体をクロマトグラフィーにかけて、ビスF a、 b  F c成分とF a I) F c成分に分離1゛ることもできる。シ、かL7 、治療に使用する場合、少量のFabFcが存在しても全くの不都合とはならな いので、そのような分離を必要としない、治療用製剤G:、とって必要な追加の 工程は、発熱物質の除去処理である。すなわち、調製物を多段階の排除工程にか けた後、ポリミキシンカラムのクロマトグラフィーを行って発熱物質を完全また は部分的に排除して、細菌フィルター(0,22μm)を通過させた直後に滅菌 ずみ容器に集める。
4(:! 7. F −a −b I江旦エユに先久二U以下の特徴を有する3 つの調製物を調べた。
(a)モルモットL2CwB胞上の表面1dに対して作製された両鎮を有するも の(抗1d)/抗(I d)、(b)1本の抗イデイオタイプ(L2C)ffl および1本の無関係な鎖(ヒトの腫瘍に対して作製されたIgG1抗体Idとは 関係ない)を有し、L2G細胞に対して1価として有効なもの(抗I dlo) 、(C)ヒトのリンパ系細胞上の指標抗原に対して作製されたもの(抗μ/抗C D 19) 。
調製物(a)および(b)はL2C細胞に対してテストされ、調製物(C)はB リンパ芽球細胞系のダウG1抗体のどれも、これらの標的に対する補体の溶解ま たはリンパ球の抗体依存細胞性細胞障害(ADCC)の測定においていかなる活 性も示さなかった。
第3図では、補体の溶解性に関して、ビスFabFC(抗I dlo)はもとの FabFeに比べて重量基準で約2倍の力価をもち、活性抗体部位のモル濃度で 約4倍の力価をもつことが示されている。2つの要因、すなわち、細胞上のFc 数の増加および一対のFcの対合性によって、このような優れた性質が生まれる のであろう、しかし、現在のところ、これらの要因を個別に評価することはでき ない。
ビスFabFc (抗Id/抗1d)は、図が重量基準によるもの(第3図)か 活性抗体部位のモル濃度基準によるものかにかかわらず、1価のビス誘導体より 優れた機能を持っている。この改善は、2価の結合が関与した親和性の増大に起 因するにちがいないが、これには2価の誘導体が表面IgGの抗原変調を誘導す る[ゴールトンとステイーブンソン、immur+ology、 42、13  (1981)]というネガティブな面もある。実際には、流動サイトフルオリメ トリーでは、30分間を越える処理でもビスFabFc (抗Id/抗Id)に よるL2C細胞へのいかなる変調の誘導も認められなかった。これは、FabF c間の連結が長くしなやかであること、またはもとのI gG 1抗イデイオタ イプがそれ自体、表面1gGと一対一の結合様式をもつ弱い変調因子であること [エリオツドら、Journal of Tml1+jnology 138. 981(1987)]に関連しテいると考エラレる。
第4図は、ビスFabF’c(抗μ/抗CD i 9) (y)機能を、もとの 2つのF2LbFeの機能と比較したちのである。ADCCでは、ビス誘導体の 力価は、もどの分子の力価の約16倍であった。補体の殺傷力は全体的に低かっ たが、ビス誘導体が勝っていることは明らかである。しかし、これらの評価は、 複数の要因(結合親和性、l細胞あたりのFc数、Fcの配向性。
および初期に起こり得る変r14)を考慮すると簡単に下すことはできない。
補体溶解の検定法において、ビスFabFcの抗補体活性を示唆するプロゾーン の形成はみられなかった。
51Cr標識抗体でコートした細胞の補体介在性殺傷を、常法によって行った。
補体源として、正常ウサギまたはモルモットの新鮮な血清を最終希釈率1:5で 使用した。ADCCは、正常ヒト血液から分離したでの新鮮なリンパ球エフェク ターを、エフェクター:標的細胞=50:1の比で用いて行った。10%のヒト AB型血清(不活性型)を添加した。溶解の程度を3゜5時間後に読み取った。
細胞障害のパーセントは、2回の測定の平均値であって、常法で以下の式から計 算した。
(抗体での放出量)−(正常TgGでの放出量)(界面活性剖(での)放出量) −(正常IgG(での)放出量)第5図を参照すると、白ヌキの部分は、中間に 位置する1つのFab領域(黒ヌリ部)を含む共有結合による連結部により互い に間接的に連結された2−っのFc領域を示す。2つの領域間の連結部は各領域 における個々の鎖のシスティン基のイオウ原子で末端が結合する化学合成された リンカ−Rを含む0図示されるように、Fab領域の両方の鎖は、一本のFc鎖 とそれぞれ結合している。しかしながら、十分な個数の反応し得る基があれば、 両方のFc領域を一本の鎖に結合させることも可能である。全部そろった形のも のをFabFc2と略称する。
開鎖または開鎖のの立体配置を有するFe領域をさらに詳しく第6図に示す。図 中、6A〜6Cは閉鎖立体配置を、6Dは開鎖立体配置を示す、 F a b  F c2(閉鎖)におけるヒンジ領域は、そのジスルフィド結合の一つを再構築 すること、あるいは、R′基で区分された直列のチオエーテル結合[相同的(第 6A図)または非相同的(第6B図)連結]を介することによって閉鎖されてい る。
S・は、アルキル化、その他の手段によって不活性化されたチオール基を示す。
その化学合成におけるランダムな要素とは、Fab上の5つのS原子のうちのい ずれか2つがFcへの連結に関与し得ること、さらには、FCヒンジ領域におけ る4つのS原子のうちのいずれか1つがFabへの連結に関与し得ることにある (第9図における最終的構造式を参照)。
第5図に例示したタイプの抗体誘導体を調製する方法を以下に詳述する。
1、基本的な調製工程は、ヒンジ領域に単一のマレイミド基を有するFCγ、す なわち、Fc(mal)と遊離のSH基を有するFabとの反応がを含む、(第 9図)、FabのSH基は、すべての鎖間SH基の還元によって生じ、はとんど の場合(マウスのモノクローナルI gG 1またはI gG 2に由来するF ab’ での場合)、こういったFabは5つのSH基を有するものといえる[ Fab(SH基)5コ、その他の場合、基の数は3(例えば、マウスI gG  3 )ないし6(例えば、マウスIgG2b)をとり得るが、こういった変形例 は、この調製法に対して若干の変更を加えたものに過ぎないといえよう。
2、モル比Fc : Fab≧3でのFc(mal)とFab(SH)5との反 応では、主産物としてFabFc2が得られることが分かる(第9図)。
3、副産物はF a b F c3およびFabFcであって、これらを除去す ることも可能であるが、産物の収率を改善するためにFabFc2と一緒にこれ らの副産物を残したままでも問題の生じる懸念はない。
4、反応混合物がモル比Fc : Fab≧3となるときでさえ、F a b  F c2が主産物となる理由は、FabFc2の形成後、立体障害によってFc (mat)がSH基へ接近しにくくなる点にある。
5、Fc (mat)の調製には、保存のための中間産物Fab−38−Fc  (犠牲FabFc)としてFc下を残すサブルーチン処理を伴う、Fab成分( ここではヒツジFab″ γ)を捨て去るが、リサイクルも可能である。このサ ブルーチン処理によって、Fcが−L」1ヱとJiJ二型として利用できるよう になる。すなわち、この処理により最終の(Fab+Fc)反応での産物を単純 化し、特に1つ以上のFabとの反応による各種の分子の生成を妨げられる。
6、犠牲F a ’b F cでは、ヒツジFab’yは、Fcヒンジ領域の1 つのシスティン残基をブロックする。
これにより、2つの経路の1方で、Fc上に1つのマレイミド基の置換が可能と なる。
a、サブルーチン(1):これは、開鎖ヒンジを有するFc(mai)とチオエ ーテル結合ヒンジを有するFe(mal)との両方を調製するために使用される 、ヒツジFab’ γが固定されシスティン残基は、結果的にマレイミド基を保 有するものである。
b、サブルーチン(2):これは、ジスルフィド結合ヒンジ領域を有するFc( mal)の調製のために使用される。マレイミド基を保持するシスティン残基は 、ヒツジF a l) ’ γを保持する残基と背中合せの向きを1、ヒツジの 正常ポリクローナルIgGのペプシン消化から得られたF (ab’ Y)2断 片は、pH8,0にてジチオスレイトール(DTT)で還元され、4゜4′−ジ ピリジルジスルフィドを用いてチオール−ジスルフィド交換反応に供される。こ れは、前記のマウスFab’ γのところで記載したとおりに行われる(原理1 )、産物(Fab−3S−Py)l!、前者ノ分子間Fabジスルフィド結合の 部位に単一の混合ピリジルジスルフィド基をもつ。
2、ヒトFcγの鎖間ジスルフィド結合は、上記のとおりDTTとの反応によっ て還元される6 (原理1)3、等モルのFabとFCを用いると、Fab−3 S−pyおよびFc(SH)4に、25℃でpH4,4にてジスルフィド交換反 応が進行する。このpHでは、ピリジルジスルフィドが単独でジスルフィド交換 反応につながるチオール基による核攻撃を受けやすくなる。これとは対照的に、 SH基がアルキル化によって不活化される前は、FabとFc間で形成されるジ スルフィド結合は、タンパクのS H基が近接(第7図)しているにもかかわら ず、酸性pHでの分解をほとんど起こさない、生成するジスルフィド結合の産物 は、FabFc (主要産物)およびFab2Fc(11次的産物)であって、 これらより大型産物は極めて稀である。総タンパク濃度は5 B/m1以上であ って、この反応時間は30分で十分である。
4、Fcヒンジ領域を開鎖型とする必要があれば、pH5,0でN−エチルマレ イミド基を用いてアルキル化を停止する。
5、Fcヒンジ領域を閉鎖型とする必要があれば、2価リンカ−の0−フェニレ ンジマレイミド基を用いてアルキル化を行う(第7図)、このリンカ−が残存す る3つのSH基を3通りの方法で架橋することができ、そのうちの2つが架橋さ れれば、ヒンジ領域は閉鎖される。この論拠と合致して、Fab−3S−Fc分 子の大部分はアルキル化されるので、解離溶媒中での電気泳動によってFc成分 の半分が共有結合されたことが分かる。架橋されていないSH基は、リンカ−と 反応して遊離のマレイミド基を残すことになるが、このマレイミド基は、pH5 ,0で2−メルカプトエタノールに短時間さらすことによって不活化が可能であ る。
6、犠牲FabFcは、セフ7クリル5200HR(ファルマシア社)のゲルク ロマトグラフィーによって、その他の反応産物および残存する反応体と分離され る。
7、犠牲FabFcは、使用時まで必要に応じて5℃で保存され、これらの条件 下で少なくとも3力月は安定であることが確かめられた。
FabFcのためへ九LL二しン−」−λ」−[第8図コ1、上記のサブルーチ ン(1)と同様。
2、上記のサブルーチン(1)と同様。
3、上記のザブルーチン(1)と同様。
4、ジピリジルジスルフィドを0.2mMまで加えて、25℃でジスルフィド交 換反応をさらに30分間進行させる。その結果、両方のシスティン残基が利用可 能なヒンジ領域のジスルフィド残基は、閉鎖状態となる[こういった交換反応に よるタンパクのジスルフィド結合の閉鎖機構に関する考察は文献(1)を参照] 。
そして、他のシスティン残基は、混合ジスルフィドタンパク−5s−pyに転化 される。
5、ここで、犠牲FabFcは、F a b −S S −F c−3S−Py のジスルフィド立体配fi!(第8図)をもつ安定な型で存在するが、セファク リル5200HRのゲルクロマトグラフィーによって分離されて、使用時まで5 ℃で保存される。
主反応 主反応は、マウスのFab’ γとヒトのFcとを連結することであって、その 主な特徴を第9図に記載する。その際の犠牲FabFcが、サブルーチン(1) に由来するものか、サブルーチン(2)に由来するものかに応じて、詳細面で差 異の生じることもある。
第9図を参照すると、マウスFab’ γ部分とヒトFc1部分との結合が示さ れているが、これはFabFc2の全ての変化形を示すのに十分なものである。
その変化形としては、例えば開鎖ヒンジ領−型、チオエーテル結合されたヒンジ 領域を有する型、ジスルフィド結合されたヒンジ領域を有する型がある。ヒンジ 領域がジスルフィド結合されたものの調製においては、Fcが抗体Fab’ γ と結合した後はマレインド基の反対側にヒツジFab’ γがFcに結合された 状態で残される。
A、ルー ン 1 か−′ ゛れる FabFc度菜J 1、F (ab″ γ)2は、マウスモノクローナルエgG抗体のペプシン消化 から生じるものであって、これを25℃(pH8,0)で3mMDTTによって 還元すると、Fab(SH)5が得られる。続いて、このpHを5,0に下げて 、イオン強度を0.02以下にして[希酸の添加、またはpH5,0の0.02 M酢酸緩衝液で平衡化したセファデックスG−25(ファルマシア社)を通すこ とによって]、タンパクをカチオン交換体ホスホウルトロゲル6 B (T、B 、F、 Bfotehcnics)のカラムにかけて結合させる。
2、犠牲FabFcを、Fe下に高い親和性をも・っプロティンAアガロースの カラムにかける。p)(s、0の6mMDTT緩衝液を5℃でこのカラムに通過 させると、サブユニット間のジスルフィド結合が還元されて、カラムの溶出液中 にヒツジのFab’ γが放出される。二のFab″ γは再利用のために集め ることもできる。
3、ここで、O,1Mグリシン−HCl (pH3,0)によってカラムからF c (SH)を溶出させ、ビスマレイミドのリンカ−と反応させる。用いたリン カ−は、2mMのN、N’−o−フニーレンジマレイミド、および5mMのN、 N’−ビス(3−マレイミドプロピオニル)−2−ヒドロキシ−1,3−プロパ ンジアミンである。これらのリンカ−は、これをタンパク溶液に加える前に、ジ メチルホルムアミドに溶解させる。
リンカ−との結合(のための)最終条件は、Fc濃度0.25mM、リンカ−濃 度2または5mM、ジメチルホルムアミド濃度20容量%以下、pH5,3、温 度5℃である。30分が経過したところで、Fc(mal)型となったのタンパ クを、リンカ−から分離し、0.5M酢酸緩衝液(pH5,3)中に移して、5 ℃でセファデックスG−25(ファルマシア社)のカラムにかける。
長さおよび堅さの増したリンカ−1例えば、2つのマレイミド基を有するペプチ ドの使用が考慮される二ともある。
4、Fc (mat)含有溶液を、セファデックスカラムから溶出させる同時に 、ホスホウルトロゲル6Bのカラムにかける。これによって、結合抗体Fab  (SH)5が溶出し、一つの濃縮された両タンパクを含む溶液が得られる(総タ ンパク濃度は約10 a+g/+I ) 。
F c / F a bのモル比は3である。
5、Fab (SH)5+Fc (ma l)の反応は、pH5,3で20℃に て16時間行わせる。続いて、N−エチル−マレイミドとのアルキル化によって SH基を除去する。最後に、産物は、セファクリル5200HR(ファルマシア 社)のクロマトグラフィーを繰り返すことによって、大きさに従って分離される 。
ここでの方法は、ヒツジのFab’ γをFcから除去する前に、Fc(mat )を調製して、これを抗体F a b (S H) 5に連結させるものである 。工程2および3では、Fcのシスティン残基における還元およびマレイミド化 を示すが、この残基の反対側はヒツジのFab’ γに結合している。このとき の反応では、Fab’ γの結合のためのジスルフィド結合またはヒンジ領域の ジスルフィド結合の還元を避けるために、pHが低く (4,0)抑えられる。
1、Aでの工程と同じ。
2、犠牲FabFcは、Fab−3S−Fc−8S−Pyの形態にあるが、これ をpH4,0,5℃で1時間ジヂオスレイトール(0,5mM)と反応させる。
これによって、Fab−3S−Fc−3Hに転化され。
これをpH4,0の緩衝液で平衡化したセファデックスG−25にかけることに よって分離する。
3、ここで、FabFcば、0.1M酢酸塩溶液(pH4,0)に溶けた3nm o−フェニレンジマレイミド+25容量%のジメチルホルムアミドと5℃で2時 間反応させる。これによって、FabFcはFab−3S−Fc (mal)に 転化され、これは、ホスボウルトロゲル6Bカラムへの結合によって分離、濃縮 される。
4.2本のホスホウルトロゲル6Bのカラム(工程1および3からのもの)を、 0.5M酢酸塩緩衝液(pH5,3)で連続的に溶出させる。Fa、b−8S− Fc(mal)およびFab (SH)5を、モル比3:1にて25℃で16時 間反応させて、濃縮液(12B/mlの総タンパク濃度)とする、主産物は、( F a b−8s−Fe)2Fabである。
5、pHを6.0に」−げ、タンパクをプロティンAアガロースのカラムにかけ ると、これにヒトのFc成分を含むすべての分子が結合する。ニーで、pH6, 0のカラムに30分間2mMのメルカプトエタノールを通過させると、ヒツジの F’ a b ’ γは結合状態から開放される。J&後に、2mMのシスタミ ンをpH7,0でカラムに30分間通過させることによって、還元されても良い ヒンジ領域のあらゆるジスルフィドの再形成を促進させ、ヒツジのF a、 b  ’ γの放出後に残存するシスティンのSH基をブロックする。
6、最後に、FabFc2と、その他の産物は、分子量の差に基づいたセファク リル5200HR(ファルマシア社)のクロマトグラフィーを繰り返すことによ って5分離される。
又1 1、G、T、スティーヴンソン、A、ビンダー、仁J、スレート、r 1 gG 上ヒンジ域の操作によって調製された2つのFc領域(ビスFabFc)を有す るキメラ抗体J 、 AnTi−Cancer Drug Desig++ 3 : 219−230、1989゜ 2、に、ブロックレバースト、[チオールの特異的共有結合修飾−酵素、その他 の生体分子の研究における応用J 、 Internat、 J、 Bioch em、 10: 259−274平行なFc部分を有するFabFc2の作用の 予備的評価を、第10図を参照にして説明する。なお、この図は、ヒトエフェク ター(正常のリンパ球)の存在下、(ニブエフター:標的細胞=50)で1価の キメラ抗体誘導体(特異性、抗CD19抗体)3種類によるヒトリンパ球(ダウ ディ(Daudi)系、放射性クロムで標識)の殺傷をプロットしたグラフであ る。細胞障害の測定は、37℃で3.5時間後に行った。この抗゛体依存細胞性 細胞障害(ADCC)の短時間試験で、FabFc (開鎖ヒンジ)およびFa bFc (閉鎖ヒンジ)の場合とFabF’c2(開鎖ヒンジ)の場合を比較し た。この試験は、生体内における抗体の標的細胞殺傷能を予想するために、生体 外で利用し得る最も優れた方法といえよう、 F a b F c2は、この試 験で活性を示し、Fc部分を1つしか含まないその類似体より優れたものと考え られる。
また、Fab領域が以下のような特徴を有するモノクローナル抗体に由来する抗 体誘導体も作製した。
・りO−ン: W R17(Wessex Immunology 5erv4 ee。
Southampton、 UKから入手可能)・アイソタイプ:ネズミのIg G2a ・融合の詳細:白血病患者の細胞で免疫したBa1b/c系マウスから得られた 牌細胞とマウスの骨髄腫細胞系NS−〇を用いた、従来のコーラ−・ミルシュタ イン型の融合 ・特異性:WR17は、抗CD37試薬であって、発生の初期と後期を除いてB リンパ球に強く発現した40〜50kDの糖タンパクと反応する。また、この抗 原は、顆粒球およびマクロファージにも弱く発現し、場合によってはT細胞リン パ腫にも発現する。
・適用:WR17は、懸濁物および凍結切片中のCD27+ve細胞を検出する ための第1抗体として用いられる。
この型のFabFc2誘導体の活性が現れる徴候は以下のとおりである。
1、サイトフルオリメトリ(eytof 1uor tmetry)によって、 FabFc2が、正常血液から調製したヒトBリンパ球、およびBリンパ球細胞 系のナマルバ(Damalwa)およびダウディ(Naudi)に結合すること が認められている。
2、FabFc2によって、ダウディ細胞が異種(モルモット)の補体による被 溶解性を獲得し、抗体濃度が1.6μg/mlのときに殺傷プラトー(plat eau kj’lling)の50%に達する。
3、FabFc2によって、ダウディ細胞がヒト血液のリンパ球によるADCC 能を獲得し、抗体濃度が5Q ng/mlのとぎに殺傷プラトーの50%に達す る。
さらに、連続した立体配置をとるFc部分を有するF a b F c 2誘導 体で別の試験を行い、活性をFabFc誘導体と比較した。それぞれの場合、マ ウスのFab’ γおよびヒトのFcを使用した。試験の詳細は以下のとおりで ある。
この試験は、モルモットの移植可能なりリンパ性白血病(L 2C)の抗体療法 に関連したものである。0日に3群(1群は8匹からなる)の動物に、105個 の細胞を腹腔内移植した。2つの群には、抗イデイオタイプ特異性を有する抗体 誘導体0.2mgを24時間後に腹腔内に注射した。対照群の動物には、リン酸 緩衝生理食塩水(PBS)を与えた。腫瘍細胞の倍加時間は約19時間であるた め、単純な反応速度論に基づくと、腫瘍の大きさが半分Cあれば、さらに19時 間延命できることになる。
移植後の日数に対して生存動物数をプロットしたグラフでは、以下のような二と が示された。
1、PBS群:12日から曲線の勾配が急激に下がり、14日以降生存する動物 はいない。
2、FabFc群=15日から曲線の勾配が下がり、20日以降生存する動物は いない。
3、FabFc2群:15日から曲線の勾配が徐々に下がり、6匹が20日以降 も生存した。その後、勾配は急激に低下して、21日まで生き残った1匹は24 日以降も生存している。
訃’a+□ k’−”h叱理宴 YLFA図 80j #L彬誠・械I 箔す図 相m的辻諾 外相n6!7速U M僅ヒ〉シFc−則祿ヒンジFa 特表平4−501417 (17) 平成3年4月24日

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.共有結合によって連結された少なくとも2つのFc領域(先に定義したとお り)を有する合成抗体、誘導体
  2. 2.上記の共有結合が少なくとも1つの化学合成リンカーを含む、請求項1記載 の抗体誘導体。
  3. 3.少なくともFc領域間の−部の共有結合の一つが基本的に直接結合である、 上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  4. 4.少なくとも1つのFab領域(先に定義したとおり)を有する、上記請求項 のいずれか1項に記載の抗体誘電体。
  5. 5.下式 Fab(A)−R−[−Fc−R−]m−Fab(B)[式中、Fab(A)は 、第1の抗体Aに由来するFab領域であって、 Rは、化学合成のリンカーを示し、 Fcは、Fc領域を示し、 mは、2以上の整数であって、 Fab(B)は、抗体Aと同種のことも異種のこともあり符、使用条件下で機能 的に不活性となり得る抗体Bに由来する所望により存在可能なFab領域である ]で示される、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体、誘導体
  6. 6.Fab(A)が、ヒトIgMのH鎖に特異的なマウスのモノクローナル抗体 (先に抗μと称したもの)からのFab領域であり、 Rが、ビスマレイミドリンカーに由来し、Fcが、ヒト免疫グロブリンIgGに 由来するFc領域であり、 mが、2であって、 Fab(B)が、先に抗CD18と称された、ヒトBリンパ球上のCD19分化 抗原に特異的なマウスのモノクローナル抗体からのFab領域である、請求項5 記載の抗体誘導体。
  7. 7.少なくとも共有結合の一つがは、それがFab断片を含むという点で間接的 である、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  8. 8.下式 Fc−R−Fab(−R−Fc)n 〔式中、Fcは、Fc領域を示し、 Rは、化学合成のリンカーを示し、 Fabは、Fab領域を示し、 nは、1以上の整数であって、 Fcが追加の基(−R−Fc)でさらに伸長させ得る]で示される、請求項7記 載の抗体誘導体。
  9. 9.Fcが、ヒト免疫グロブリンIgGに由来するFc領域であり、Rがビスマ レイミドリンカーに由来し、Fabが、ヒトBリンパ球上のCD37分化抗原に 特異的なマウスモノクローナル抗体に由来するFab領域であって、nが1であ る、請求項8記載の抗体誘導体。
  10. 10.開鎖立体配置(先に定義したとおり)をとる少なくとも1つのFc領域を 有する、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  11. 11.閉鎖立体配置(先に定義したとおり)をとる少なくとも1つのFc領域を 有する、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  12. 12.上記の立体配置が、化学合成リンカーを含む結合を介した閉鎖型である、 請求項11記載の抗体誘導体。
  13. 13.上記の立体配置が、各末端がシステイン残基に結合するジスルフィド結合 を介した閉鎖型である、請求項11記載の抗体誘導体。
  14. 14.Fc領域の遊離スルフヒドリル基が、例えばアルキル化によって不活性化 されている、請求項10ないし13のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  15. 15.Fab断片とFc領域との間の少なくとも1つの連結を含み、該連結が化 学合成リンカーを含む、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  16. 16.少なくとも1つのFc領域が、ヒトの免疫グロブリン、例えばIgGまた はIgG1に由来する、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  17. 17.Fab領域の一つが少なくともヒト以外の免疫グロブリンに由来する、上 記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  18. 18.モノクローナル抗体に由来するFab領域を少なくとも1つ有する、上記 請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  19. 19.チオエーテル結合を介して、一端がFab領域またはFc領域のシステイ ン残基に、他端がFc領域のシステイン残基に連結した化学合成リンカーを少な くとも1つ有する、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  20. 20.2価または3価のリンカー分子の残基を含む化学合成リンカーを少なくと も1つ有する、上記請求項のいずれか1項に記載の抗体誘導体。
  21. 21.上記の残基が2価のビスマレイミド基である、請求項20記載の抗体誘導 体。
  22. 22.上記のビスマレイミド基が、下式▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R′′は、2価の有機基、例えば、所望により置換し得るアリールまた はアルキル基である]で示されるジマレイミド基である、請求項21記載の抗体 誘導体。
  23. 23.上記の残基が、2つのシステイン残基を有するFab領域にFc領域を連 結する3価のリンカー分子の残基である、請求項20記載の抗体誘導体。
  24. 24.上記の残基が、トリスー(2−クロロエチル)アミンの残基である、請求 項23記載の抗体誘導体。
  25. 25.抗体の連結部分間の距離を増加させる比較的大きなスペーサー分子を含む 化学合成リンカーを少なくとも1つ有する、上記請求項のいずれか1項に記載の 抗体誘導体。
  26. 26.上記のスペーサー分子が、不活性タンパク、例えば血漿アルブミンに由来 する、請求項25記載の抗体誘導体。
  27. 27.薬理学的に許容性のある希釈剤または担体とともに、有効成分として上記 請求項のいずれか1項に記載された抗体誘導体を含む製剤。
  28. 28.担癌状態を治療または予防する薬剤を調製するための、請求項1ないし2 6のいずれか1項に記載の抗体誘導体の使用法。
  29. 29.哺乳動物細胞、例えば、ウイルスもしくは他の細胞内微生物に感染した細 胞、または自己免疫疾患を引き起こす異常リンパ球クローンなどの紅斑性自己免 疫細胞を殺傷する試薬を調製するための、請求項1ないし26のいずれか1項に 記載の抗体誘導体の使用法。
  30. 30.骨髄から夾雑細胞を除去する試薬を調製するための、請求項1ないし26 のいずれか1項に記載の抗体誘導体の使用法。
  31. 31.移植を受けた患者の免疫機能を抑制する試薬を調製するための、請求項1 ないし26のいずれか1項に記載の抗体誘導体の使用法。
  32. 32. 診断用キットまたは試験における、請求項1ないし26のいずれか1項 に記載の抗体誘導体の使用法。
  33. 33.上記請求項1ないし26のいずれか1項に記載の抗体誘導体の調製法であ って、以下の工程、a)第1のFc領域を処理して、該領域上に反応性部位、例 えば化学合成リンカーの残基を付与する工程、および b)該Fc領域を、直接にまたは介在性のFab領域を介して、少なくとも1つ の別のFc領域と反応させる工程を含む調製法。
  34. 34.上記第1のFc領域が、ヒンジ領域に遊離スルフヒドリル基をもつ閉鎖F cヒンジ領域を含む中間産物をチオールージスルフィド交換反応にかけることに よって生じるFabFc構成体の一部である、請求項33記載の調製法。
  35. 35.以下の工程、 (a)抗体から単離したFab領域を選択的に還元して、そのヒンジ領域に1つ 以上の遊離スルフヒドリル基を作製する工程、 (b)遊離スルフヒドリル基と反応し得る第1の化学合成リンカーの残基を導入 することによってFab領域を修飾して、スルフヒドリル基となお反応し得る修 飾型Fab領域を作製する工程、 (c)該修飾Fab領域を同種または異種の抗体から回収した過剰モルのヒンジ 領域に1つのスルフヒドリル基を有するFc領域と反応させ、1つのFc領域、 1本のFc鎖に結合した1つのFab領域、および別のFc鎖のヒンジ領域の遊 離スルフヒドリル基を有する産物(FabFc)を作製する工程、(d)該Fa bFc産物をチオールージスルフィド交換反応にかける工程、 (e)第2の化学合成リンカーの残基を導入することによって、チオールージス ルフィド交換したFabFc産物を修飾する工程、および (f)チオールージスルフィド交換された修飾FabFc産物を、同種または異 種の抗体から上記の工程(a)ないし(d)の方法によって調製してヒンジ領域 にスルフヒドリル基を有するFabFcと連結させて、抗原結合鎖のFabが同 一または異なった特異性をもつビスFabFcを作製する工程、 を含む、請求項34記載の調製法。
  36. 36.FabおよびFc領域が、出発物質の抗体をペプシンおよびババインでそ れぞれ消化することによって調製される、請求項35記載の調製法。
  37. 37.請求項35の工程(a)の選択的還元がジチオスレイトールでの処理によ って行われる、請求項35または36に記載の調製法。
  38. 38.1つ以上の反応性部位を有するFab領域を過剰モルのFc領域と反応さ せて、Fab領域を介して連結した2つ以上のFc領域を有する抗体誘導体を形 成させる、請求項33記載の調製法。
  39. 39.以下の工程、 a)抗体をペプシンで消化する工程、 b)該産物を還元して、スルフヒドリル基を有する抗体断片誘導体を産生する工 程、 c)該誘導体をマレイミド化Fc領域と反応させる工程、および d)スルフヒドリル残基を不活性化する工程を含む、請求項38記載の調製法。
  40. 40.上記請求項33、38または39のいずれか1項に記載の方法で使用する Fc領域の前駆体を調製する方法であって、以下の工程、 a)遊離スルフヒドリル基を有するFc領域および混合型ビリジルジスルフィド 基を有するFab領域をジスルフィド交換反応にかける工程、ならびにb)例え ばアルキル化によって、あらゆるスルフヒドリル基を不活性化する工程 を含む調製法。
  41. 41.上記請求項33、38、39または40のいずれか1項に記載の方法で使 用される、第1のFc領域の前駆体であって、ジスルフィド結合を介して1つの Fc領域に連結したFab領域を有し、該Fc領域のいかなるスルフとドリル残 基も適切な化学的処理、例えばアルキル化によつて不活性化されている前駆体。
  42. 42.上記の工程b)が適切なアルキル化試薬、例えばN−エチルマレイミドで 行われることによって、開鎖立体配置のFc領域が得られる、請求項40記載の 方法。
  43. 43.開鎖立体配置のFc領域を有する、請求項41記載の前駆体。
  44. 44.上記の工程b)が適切なアルキル化試薬、例えばo−フェニレンジマレイ ミドなどの2価リンカーを用いて行われることによって、閉鎖立体配置のFc領 域が得られる、請求項40記載の調製法。
  45. 45.閉鎖立体配置のFc領域を有する、請求項41記載の前駆体。
  46. 46.上記請求項33、38または39のいずれか1項に記載の方法で使用する Fc領域の調製法であって、以下の工程 a)請求項40、42もしくは44のいずれか1項に記載の方法からの産物、ま たは請求項41、43もしくは45のいずれか1項に記載の前駆体を還元して、 目的とするFc領域を産生する工程、およびb)生じた還元産物を、2価リンカ ー、例えばビスマレイミドと反応させる工程、 を含む調製法。
  47. 47.1)第1の抗体、例えばヒト以外の免疫グロブリンをペプシンで消化する 工程、 2)工程1)からのFab領域を還元する工程、3)該還元型Fab領域をチオ ールージスルフィド交換反応にかけて、請求項40記載の工程a)で必要となる Fab領域に混合型ビリジルスルフィド基を導入する工程、 該工程1)、2)および3)とともに、4)第2の抗体、例えばヒト免疫グロブ リンをパパインで消化する工程、ならびに 5)工程4)の産物を還元して、請求項40記載の工程a)で必要となる遊離ス ルフヒドリル基をもつFc領域が得られる工程 を含む前工程を含む、請求項40、42または44のいずれか1項に記載の方法 。
  48. 48.化学合成リンカーが、例えばマレイミドまたは塩素基のようなスルフヒド リル基と反応し得る少なくとも2つの官能基を含む、上記方法について請求項の いずれか1項に記載の方法。
  49. 49.上記の化学合成リンカーが、3つの官能基を持ち、ヒンジ領域に2つだけ のシステイン残基を有するFab領域の連結のために用いられる、請求項48記 載の方法。
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