JPH07179500A - プロドラッグ活性化のための融合タンパク質、その製造および使用 - Google Patents
プロドラッグ活性化のための融合タンパク質、その製造および使用Info
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Abstract
を提供する。 【構成】 一般式huTuMAb−L−β−Gluc
(式中、huTuMAbは人体に適合させたまたはヒト
腫瘍特異的単クローン性抗体またはそのフラグメントで
あり、Lはリンカーであり、β−Glucはヒトβ−グ
ルクロニダーゼである)のプロドラッグ活性化のための
融合タンパク質。これらの融合タンパク質は、遺伝子操
作によって製造される。huTuMAbによって、腫瘍
の特異的局在化が確実となり、Lは2つの融合パートナ
ーの特異的特性が損なわれないようなやり方でhuTu
MAbをβ−Glucに結合させ、β−Glucはグル
クロン酸を除去することによって好適なプロドラッグ化
合物を活性化して、ヒトに用いるための実質的に自己由
来の系を人体に適合させたまたはヒトの融合パートナー
によって提供する。
Description
−Gluc(式中、huTuMAbは人体に適合させた
またはヒト腫瘍特異的単クローン性抗体、そのフラグメ
ントまたは誘導体であり、Lはリンカーであり、β−G
lucはヒトβ−グルクロニダーゼを含む)のプロドラ
ッグ活性化のための融合タンパク質に関する。これらの
融合タンパク質は、遺伝子操作によって製造される。h
uTuMAbによって、腫瘍の特異的局在化が確実とな
り、Lは2つの融合パートナーの特異的特性が損なわれ
ないようなやり方でhuTuMAbをβ−Glucに結
合させ、β−Glucはグルクロン酸を除去することに
よって好適なプロドラッグ化合物を活性化して、ヒトに
用いるための実質的に自己由来の系は人体に適合させた
またはヒトの融合パートナーによって提供される。
drug) と腫瘍特異的な抗体−酵素複合体との組み合わせ
は、専門家の文献に記載されている。これは、特定の組
織に向けられており且つプロドラッグ開裂酵素が共有結
合する抗体を、移植組織を有する動物に注射した後、酵
素によって活性化することができるプロドラッグ化合物
を投与する必要があった。組織に固定されている抗体−
酵素複合体の作用によって、プロドラッグ化合物が細胞
毒素に変換され、これが移植組織に細胞毒性作用を及ぼ
すのである。
の成分を含み且つ抗体−酵素成分を含んで成る治療系が
記載されている。この抗体−酵素複合体を製造するため
に非哺乳類の酵素を使用することがこの場合に記載され
ており、活性物質を非特異的に放出することにより、内
因性酵素の使用は除外される。外因性酵素は生体によっ
て異種抗原として認識されるので、これらの使用は非内
因性物質に対する免疫応答という不利益を伴い、これに
よって抗体に固定された酵素は不活性化され、全複合体
が除去されることがある。更に、この場合には、p−ビ
ス−N−(2−クロロエチル)−アミノ−ベンジルグル
タミン酸およびその誘導体がプロドラッグとして用いら
れ、その化学的半減期は5.3〜16.5時間にすぎな
い。プロドラッグ化合物が化学的に不安定であること
は、副作用が予想されるので不利な点である。
302 473号明細書にも同様に、2つの成分を含む
治療系であって、腫瘍組織上に局在化されている抗体−
酵素複合体がプロドラッグ化合物を開裂して細胞毒作用
を有する物質を生成することが記載されている。特に、
この文献に記載されているプロドラッグとしてのエトポ
シド4′−ホスフェートおよびその誘導体と、エトポシ
ドを遊離させる抗体に固定されているアルカリ性ホスフ
ァターゼとを組み合わせて用いることは、血清中に内因
性のアルカリ性ホスファターゼが多量に含まれることに
なるので不利な点である。DE A1−38 26 5
62号明細書には、どのようにしてエトポシド4′−ホ
スファターゼだけが治療用の抗腫瘍剤として血清中に含
まれるホスファターゼと共に用いられて、プロドラッグ
からエトポシドを遊離してきたかが説明されている。
作により製造されるhuTuMAbは、実質的に自己由
来であるため、特に有利な系であることを見出した。ま
た、pH7.4(すなわち、生理学的条件)で融合タン
パク質中のβ−Glucの触媒活性は、融合タンパク質
がV領域を介して抗原に結合するときには本来の酵素の
活性よりもかなり高いことも見出した。更に、一つのヒ
ンジ領域のみを有する融合タンパク質(図13および例
Oを参照されたい)は、生成する生成物のほとんどが一
つのバンド(この場合には、分子量125,000を有
するもの)として生じ且つアフィニティクロマトグラフ
ィによって抗−イディオタイプMAbまたは抗−グルク
ロニダーゼMAbと共に容易に精製することができるの
で、遺伝子操作によって高収率で生成させることができ
る。
水化物構造の部分または完全酸化に好ましくは続いて還
元的アミノ化を行うと、半減期が増加することも見出し
た。本発明による融合タンパク質をたとえばウシ腸また
は大腸菌由来のアルカリ性ホスファターゼでの酵素処理
では、通常は半減期は余り増加しなかった。
ト腫瘍特異的単クローン性抗体またはそのフラグメント
或いはその誘導体であり、好ましくはEP−A1−0
388 914号明細書に記載のMAbを含んでいる。
本発明によるこれらの融合タンパク質は、好ましくは人
体に適合させたMAbフラグメントを第3表(表1)に
示されるVLおよびVH遺伝子と共に含んでいる。L
は、リンカーであり、好ましくは、成熟酵素のN−末端
にペプチド配列を介して結合している免疫グロブリンの
ヒンジ領域を含んでいる。β−Glucは、ヒトβ−グ
ルクロニダーゼの完全アミノ酸配列であるか、または関
連の遺伝子構造における完全cDNAである(オシマ・
エイ(Oshima A.) ら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84,
(1987) 685-689 )を有する融合タンパク質に関する。
エキソンとを有する構造物が好ましく、これらの部分が
ヒトIgG3 C遺伝子に由来するものが特に好ましい
構造である。最も好ましいものは、例(I) に記載されて
いる構造であって、人体に適合させたTuMAbの対応
する軽鎖を共発現させて、この方法で、結合特性が元の
TuMAbにできる限り類似しているhuTuMAb部
分を得るものである。最後に、本発明は、前記の融合タ
ンパク質の遺伝子操作による製造法、その精製およびそ
の医薬としての使用に関する。記載される融合タンパク
質は、腫瘍症におけるプロドラッグの活性化に用いるこ
とができる。
ンパク質を化学的に修飾して、半減期を増加させ、これ
により腫瘍の局在化を向上させる。融合タンパク質は、
好ましくは酸化剤、例えば過ヨウ素酸塩のように通常は
炭水化物環を部分的または完全に開裂して炭水化物の構
造を変化させるもので処理する。この変化によって、一
般的には半減期が増加する。これは、第二の反応段階
で、存在するアルデヒド基を例えば還元的アミノ化によ
って誘導体形成させる上で有利である。アルデヒド基を
部分的または完全に破壊すると、一般的には還元におい
て例えば血漿タンパク質との可能な副反応を生じる。し
たがって、本発明による融合タンパク質は、第一の反応
段階において例えば過ヨウ素酸塩で酸化し、第二の反応
段階において例えばエタノールアミンおよびシアノボロ
ハイドライドで還元的にアミノ化するのが有利である。
い融合タンパク質の遺伝子操作による合成、その誘導体
形成および2つの融合パートナーの機能する能力の例示
を記載する。
1)であった。pGEM4−HUGP13は、ヒトβ−
グルクロニダーゼ酵素のための完全なコード配列を含む
cDNA挿入物を有している(オシマ(Oshima)ら、上記
引用)。用いた総ての手法は、マニアティス(Maniatis)
ら、分子クローニング:実験室マニュアル(Molecular C
loning: A Laboratory Manual)、第2版、コールド・ス
プリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス(Cold Spri
ng Harbor LaboratoryPress) 、コールド・スプリング
・ハーバー、アメリカ合衆国(1989年)から引用し
た。
レアーゼPstI及びSalIで切断し、NotI制限
開裂部位を有する342bpの長さのPstI/Sal
Iフラグメントを単離した。PstI/SalIフラグ
メントを、PstI/SalIで開裂したベクターpT
Z(図2)にクローニングして、クローンpTZβGl
c350を単離した(図3)。
開裂して、オリゴヌクレオチドβGlcリンカー1とβ
Glcリンカー2(第1表)から成り且つ粘着PstI
末端を有する二本鎖DNAフラグメントβGlcリンカ
ーを開環したPstI開裂部位に連結した。 第1表βGlcリンカー1: 5′ GCG GCG GCG GCG GTG CA3′ βGlcリンカー2: 5′ CCG CCG CCG CCG CTG CA3′ β−グルクロニダーゼフラグメントがオリゴヌクレオチ
ドIによって5′末端に伸びており、以前は存在したP
stI開裂部位を喪失し、代わりに5′末端に新たなP
stI開裂部位を得たクローンpTZβGlc370を
単離した(図4)。
開裂し、ヒンジオリゴヌクレオチド1および2bから成
り且つ2つの粘着PstI末端を有するヒンジ−リンカ
ーフラグメントに連結した(第2表)。これにより、破
壊されたβGlc370の5′末端にPstI開裂部位
を得た。βGlc挿入物がヒンジリンカーHによって
5′末端に伸びているプラスミドクローンpTZβGl
c420を単離した(図5)。 第2表ヒンジ1オリゴ: 5′ GAG CCC AAA TCT TGT GAC ACA CCT CCC CCG TGC CCA CGG TGC CCA GTT GCA3′ ヒンジ2bオリゴ: 5′ ACT GGG CAC CGT GGG CAC GGG GGA GGT GTG TCA CAA GAT TTG GGC TCT GCA3′
Iで開裂して、420bpの挿入物を単離した。ヒトI
gG3 C遺伝子のCH1エキソン及び2つのヒンジエ
キソンを含むプラスミドIgG3c F(ab′)22
H(EP−A2−0 352 761、図3、同上)を
SalIで完全に開裂し、PstIで部分開裂した。単
離した420bpの挿入物をこのSalI/PstIで
(部分)開裂したプラスミドに連結し、CH1エキソ
ン、ヒンジエキソンおよびβGlc420フラグメント
を含む、すなわちCH1エキソンとβ−グルクロニダー
ゼとの間に2つのヒンジエキソンの遺伝子情報を有する
プラスミドクローンを単離した(pUC CH1+H+
βGlc420)(図6)。
Iで開裂し、β−グルクロニダーゼからの1750bp
のSalIフラグメントを単離した。単離した1750
bpのSalIフラグメントを、SalIで開裂したプ
ラスミドpUCCH1+H+βGlc420に連結し
た。ヒンジエキソンとヒトβ−グルクロニダーゼcDN
Aとの間にCH1エキソン、ヒンジエキソン及び融合エ
キソンから成る融合遺伝子を含むプラスミドクローンp
UC CH1+H+huβGlcを単離した(図7)。
IIおよびSalIで開裂した。プラスミドpUC C
H1+H+huβGlcをHindIIIで完全に開裂
し、SalIで部分開裂し、CH1+H+huβGlc
挿入物を単離した。CH1+H+huβGlc挿入物
を、HindIII/SalIで開裂したpABsto
pに連結し、クローンpABstopCH1+H+hu
βGlcを単離した(図8)。
の人体に適合させたものを含むpABstopベクター
pABstop BW 431/26 humVH(ボ
スレット・ケイ(Bosslet K.)ら、Eur. J. Nucl. Med. 1
4, (1988) 523-528 )(人体に適合させたVH及びVK
遺伝子の配列に就いては第3表(表1)を参照された
い)をHindIIIとBamHIで開裂し、シグナル
エキソン及びVHエキソンを含む挿入物を単離した。プ
ラスミドクローンpABStopCH1+H+huβG
lcをHindIIIで開裂し、HindIII/Ba
mHI 431/26 hum VHフラグメントに連
結させた。室温で2時間連結させた後、70℃で10分
間インキュベーションすることによって連結を停止し、
遊離のままの末端をクレノウポリメラーゼ及びdNTP
で充填した。次いで、連結を更に一晩行った。形質転換
の後、免疫グロブリンF(ab′)2遺伝子を、ヒトβ
−グルクロニダーゼのコード領域に融合しているヒンジ
エキソンと共に含むクローンpABStop 431/
26 hum VH huβGlc1Hを制限マッピン
グ及び核酸配列分析の助けによって単離した(図9)。
huβGlc1Hを、人体に適合させたBH 431/
26(図10)の軽鎖を有するプラスミドクローンとネ
オマイシン耐性遺伝子(図11)およびメトトレキセー
ト耐性遺伝子(図12)を有する2つのプラスミドと共
にBHK細胞中にトランスフェクションした。MAb
BW 431/26humの抗原結合特性およびヒトβ
−グルクロニダーゼの酵素活性を両方とも有する融合タ
ンパク質を発現させた。
lc 1H融合タンパク質の酵素活性の説明 431/26hum VHhuβGlc 1H融合タン
パク質のCEA(癌胎児性抗原)上で431/26によ
って画定されたエピトープに特異的に結合し、同時にヒ
トβ−グルクロニダーゼの酵素活性を発揮する能力を、
特異性/酵素活性分析法で測定した。この分析法は、下
記のようにして行う。ポリスチレン(96−ウェル)マ
イクロタイタープレート(U型、タイプB、ヌンク(Nun
c)製、整理番号4−60445)を、精製したCEA
(CEA1〜5μg/ml、ウェル当たりこれを75μ
l)と共に、またはGITムチン(CEAと同量)と共
に、室温で一晩インキュベーションする。非吸着抗原を
吸引によって取り除き、3×0.05Mトリス/クエン
酸緩衝液、pH7.4で洗浄する。マイクロタイタープ
レートを開口部をセルロース上で下に向けて室温で一晩
放置する。マイクロタイタープレートを、PBS中1%
強度のカゼイン溶液、pH7.2をウェル当たり250
μl(ブロッキング溶液)で、20℃で30分間インキ
ュベーションする。ブロッキングの際に、基質を作成す
る。基質の量は、分析を行う上澄液の数によって変わ
る。基質はそれぞれの分析ごとに新たに作成する。 基質: 4−メチルウンベリフェリルβ−D−グルクロ
ニド(整理番号:シグマ(Sigma) 社製M−9130)、
0.01%BSAを有する200mM酢酸ナトリウム緩
衝液、pH5.0中2.5mM。 ブロッキング溶液を吸引によって除き、それぞれの場合
に融合タンパク質を含むBHK細胞上澄液50μlをC
EAまたはGITムチンをコーティングしたマイクロタ
イター上に載せる(すなわち、必要とする試料容量は少
なくとも120μlである)。次に、室温でインキュベ
ーションを30分間行う。プレートをELISA洗浄用
緩衝液(ベーリング(Behring) 、OSEW 96)で3
回洗浄する。基質を(50μl/ウェル)で載せ、37
℃で2時間インキュベーションする。蒸発の可能性があ
るので、プレートをカバーする。2時間後に、停止溶液
150μlをそれぞれのウェルにピペットで加える(停
止溶液=0.2Mグリシン+0.2%SDS、pH1
1.7)。UVランプ(励起エネルギー380nm)下
または螢光測定機器(フルオロスキャン(Fluoroscan)I
I、アイシーエヌ・バイオメディカルス(ICN Biomedica
ls) 、製品番号:78−611−00)で、評価を行う
ことができる。
したときには、螢光性の4−メチルウンベリフェロール
をCEAをコーティングしたウェルで検出可能であるこ
とをこの特異性/酵素活性分析法を用いて示すことが可
能であった(第4表)。第4表 CEAおよびGITムチン上での融合タンパク質細胞培養上澄液(B73/2 )からの希釈 各種の溶液中の基質 希釈段階 0.2 M 酢酸ナトリウム PBS 、pH 7.2、 PBS 、pH 7.2、 緩衝液+0.01% BSA 、 CEA 上 GIT ムチン上 pH 5、CEA 上 濃厚 9118 2725 115.7 1:2 7678 2141 93.37 1:4 4662 1195 73.39 1:8 2927 618.5 60.68 1:16 1657 332.1 53.69 1:32 853 168.2 40.44 1:64 425 99.26 48.21 1:128 192.5 57.89 47.48
の生理的pHでは、融合タンパク質の転換率はpH5の
転換率の約25%のままであることを示していた。GI
Tムチンをコーティングし、pH5で測定した陰性コン
トロールプレートでは、何んら有意なメチルウンベリフ
ェロールの遊離は測定されなかった。この知見は、43
1/26hum VHhuβGlc 1H融合タンパク
質の人体に適合させたV領域は、そのエピトープ特異性
を保持しており、この融合タンパク質のβ−グルクロニ
ダーゼ部分は、元のヒト酵素と同様に、4−メチルウン
ベリフェロールのβ−グルクロニドを開裂することがで
きることを示している。
パク質のV領域と人体に適合させたMAb BW 43
1/26のV領域およびマウスMAb BW 431/
26のV領域との機能上の同一性の説明 431/26hum VHhuβGlc 1H融合タン
パク質は、ある種のCEA−結合ポテンシャルおよびβ
−グルクロニダーゼ活性を有することが、例(J)に示
された。以下に記載する抗原特異的な競合分析法では、
競合する分子によって認識されるCEAエピトープの同
一性およびエピトープ/融合タンパク質およびエピトー
プ/抗体相互作用の強さについての情報を提供する。こ
の分析法は下記のようにして行う。ポリスチレン製96
−ウェルのマイクロタイタープレート(U型、タイプ
B、ヌンク(Nunc)製、整理番号4−60445)を、精
製したCEA(CEA1〜5μg/ml、ウェル当たり
これを75μl)と共に、GITムチン(CEAと同
量)と共に、室温で一晩インキュベーションする。非吸
着抗原を吸引によって取り除き、3×0.05Mトリス
/クエン酸緩衝液、pH7.4で洗浄する。マイクロタ
イタープレートを開口部をセルロース上で下に向けて室
温で一晩放置する。マイクロタイタープレートを、PB
S中1%強度のカゼイン溶液、pH7.2をウェル当た
り250μl(ブロッキング溶液)で、室温で30分間
インキュベーションする。5ng/mlの濃度のMAb
BW 431/26 50μlを、人体に適合させた
MAb BW 431/26または融合タンパク質の1
0倍に濃縮した上澄液50μl並びに連続した2つの希
釈物と混合する。これらの混合物の50μl量を、CE
AまたはGITムチンをコーティングしたマイクロタイ
タープレートのウェルに秤量する。マイクロタイタープ
レートを、室温で30分間インキュベーションする。次
に、プレートをELISA洗浄用緩衝液(ベーリングヴ
ェルケ・アーゲー製(Behringwerke AG) 、整理番号:O
SEW 96)で3回洗浄する。次に、アルカリ性ホス
ファターゼ(サウザン・バイオテクノロジー・アソシエ
ーツ(Southern Biotechnology Associates) 、整理番
号:1010−04)に結合した1:250に希釈した
ヤギ抗−マウスIg抗体50μlを加える。室温で30
分間インキュベーションし、3回洗浄した後、基質反応
を次のようにして行う。ウェル当り0.1mM NAD
P(7.65mgを20mMトリス100ml、0.1
mM MgSO4、pH9.5に溶解する)30μlを
加える。溶液は、−20℃で数か月間保存することがで
きる。室温で30分間インキュベーションする。インキ
ュベーション中にNADPでエンハンサー系を作成す
る:(プレート当たり5ml)。 INT(超音波槽で30%強度のエタノール中に2.5
mg/mlを溶解;常に新たに作成する)2部 +PBS、pH7.2 1部 +ジアフォラーゼ(1mg/mlPBS、pH7.2)
1部 +ADH(0.5mg/mlPBS、pH7.2)1
部。 エンハンサー系50μlを加える。反応の程度が所要の
程度になったならば、0.1N H2SO4をウェル当
たり100μlで反応を停止する。タイターテック(TIT
ERTEK)Rマルチスキャン(MULTISCAN) で、492nmで
測定する(ブランク=NADP50μl+エンハンサー
溶液50μl+0.1NH2SO4100μl)。 NADP: シグマ(Sigma) 製、整理番号N−0
505 INT: シグマ(Sigma) 製、整理番号I−8
377 ADH: シグマ(Sigma) 製、整理番号A−3
263 ディアフォラーゼ:シグマ(Sigma) 製、整理番号D−2
381
度の減少は、同一であるかまたは空間的に極めて近接し
ているエピトープについて互いに競合する分子の間に競
合があることを意味している。
431/26hum VHhuβ−Glc 1Hと人体
に適合させたMAb 431/26とがいずれも、マウ
スMAb BW 431/26のそのCEAエピトープ
への結合をブロックすることを示している。50%阻害
は、関連する競合相手20モル過剰量で達成される。こ
れから、CEAエピトープに対する融合タンパク質の結
合活性は、人体に適合させたMAb 431/26の結
合活性に匹敵すると結論される。更に、融合タンパク質
と人体に適合させたMAbは、同じエピトープまたはC
EA上のマウスMAb BW 431/26によって画
定されるものの空間的に極めて近接しているエピトープ
に結合する。
パク質の組織特異性の説明 例(K)は、融合タンパク質のV領域が同一または極め
て近接したエピトープについてマウスBW431/26
のV領域と競合することができることを示した。β−グ
ルクロニダーゼに特異的で、以下に記載される間接的免
疫組織化学分析法を用いて、凍結保存した組織で融合タ
ンパク質のミクロスペシフィシティ(micro- specificit
y)を測定することができる。この分析法は、下記のよう
に記載される。6μmの厚みの凍結切片をスライド上に
置き、少なくとも30分間風乾する。このスライドを、
次にアセトン中で−20℃で10秒間固定する。スライ
ドを0.1%BSAを含むトリス/NaCl洗浄用緩衝
液、pH7.4中で5分間洗浄する。融合タンパク質を
含有するBHK細胞上澄液(濃縮またはトリス/BS
A、pH7.4で希釈)20〜100μlをそれぞれの
切片に適用して、湿度室(humidity chamber)で室温で3
0分間インキュベーションする。スライドを0.1%B
SAを含むトリス/NaCl洗浄用緩衝液、pH7.4
中で5分間洗浄する。マウス抗−β−グルクロニダーゼ
MAb BW 2118/157のハイブリドーマ上澄
液50μlをそれぞれの切片に加え、スライドを湿度室
で室温で30分間インキュベーションする。次に、スラ
イドを0.1%BSAを含むトリス/NaCl洗浄用緩
衝液、pH7.4中で5分間洗浄する。ブリッジAb
(ヒト血清、pH7.4で1:100に希釈したウサギ
−抗マウスIgG)20〜100μlをそれぞれの切片
に適用して、湿度室で室温で30分間インキュベーショ
ンする。次いで、スライドを0.1%BSAを含むトリ
ス/NaCl洗浄用緩衝液、pH7.4中で5分間洗浄
する。次に、APAAP錯体(トリス/BSA、pH
7.4で1:100に希釈したマウス抗−AP)20〜
100μlをそれぞれの切片に適用して、湿度室で室温
で30分間インキュベーションする。次に、スライドを
0.1%BSAを含むトリス/NaCl洗浄用緩衝液、
pH7.4中で5分間洗浄する。アルカリ性ホスファタ
ーゼ用の基質は次のようにして作成する(1つのガラス
キュベットに十分な基質溶液100ml): 溶液1: NaCl 3.7g トリス塩基2.7g(蒸溜水75mlに溶解) +プロパンジオール緩衝液、HClでpH9.75に調
整したもの26.8ml +レバミゾール42.9mgを、透明で無色な溶液にし
たもの。 溶液2: 蒸溜水535μlに亜硝酸ナトリウム21.
4mgを溶解して、透明で無色な溶液にしたもの。 溶液3: ジメチルホルムアミド(DMF)642μl
にナフトールAS BIホスフェート53.5mgを透
明な黄色溶液にしたもの。 5%強度の新たなフクシン溶液368μlを溶液2(亜
硝酸ナトリウム)に加え、1分間反応させ(タイマ
ー)、透明な褐色溶液を得る。溶液(新たなフクシンを
有する亜硝酸ナトリウム)と溶液3(ナフトールASB
Iホスフェート)を溶液1(トリス/NaCl/プロパ
ンジオール緩衝液)に加えて、透明な黄色溶液を得る。
HClでpH8.8に調整して、濁った黄色溶液を得
る。溶液を濾過し、スライド上に置き、振盪装置上で1
5分間反応させて、溶液を不透明にする。スライドをト
リス/NaCl緩衝液、pH7.4で10分間洗浄す
る。スライドを蒸溜水で10分間洗浄する。2時間風乾
した後、スライドをカイザーグリセロール(Kaiser's gl
ycerol) /ゼラチンに56℃で封入する。
プ−陽性の組織切片を赤色に着色することによって、光
学顕微鏡で例示した。間接APAAP法(コルデル(Cor
dell) ら、J. Histochem. Cytochem., 32, 219, 1984)
によって検出されたマウスMAb BW 431/26
との比較研究により、融合タンパク質の組織特異性はマ
ウスMAb BW 431/26の組織特異性と精確に
一致し、すなわち、個々の標本における反応型および様
々な癌の大多数と正常の組織から得られる正および負の
知見の数とのいずれもが一致することが明らかになっ
た。
パク質の精製 マウスおよび人体に適合させたMAbは、これらの分子
のFc部分について選択的なイムノアフィニティクロマ
トグラフィ法によって精製することができる。431/
26hum VHhuβGlc 1H融合タンパク質に
はFc部分がないので、別の高度に選択的なイムノアフ
ィニティクロマトグラフィ法を開発する必要があった。
開発すべきこの方法の選択性の外に、単離条件を極めて
温和にして、酸性およびアルカリ性の範囲では極めて不
安定なβ−グルクロニダーゼを痛めないようにする必要
がある。この方法の原理は、人体に適合させたV部に向
けられた抗−イディオタイプMAbを用いて、トランス
フェクションしたBHK細胞からの上澄液からの融合タ
ンパク質の精製から成っている。この様なMAbの製造
は、文献により知られている(ウォルター(Walter)ら、
Behring Inst. Mitt., 82, 182-192, 1988)。この抗M
Abは、固相に固定して、そのV部が損なわれないよう
にするのが好ましい。この例は文献既知である(フレミ
ンガー(Fleminger) ら、Applied Biochem.Biotechnol.,
23, 123-137, 1990 ;ホルスファール(Horsfall)ら、J
IM 104,43-49, 1987 ) 既知の方法によって固相に固定された抗−イディオタイ
プMAbは、トランスフェクションしたBHK細胞から
精製される融合タンパク質を例えばpH7で極めて効率
的に結合するが、pHが1.5だけ低下してpH5.5
となると、最早融合タンパク質を結合しないという予想
外の特性を有する。この温和なpH溶出法は、融合タン
パク質に、CEAに結合するその能力またはその酵素活
性(方法については、例Jを参照されたい)のいずれに
おいても悪影響を与えない。第5表に、固相に固定した
抗−イディオタイプMAb BW 2064/34を用
いる精製からの個々の画分のOD値および蛍光単位(F
U)を示す。第5表: 抗−イディオタイプアフィニティクロマトグラフィ画分 OD(%) FU(%) pH クロマトグラフィ処理法 1-5 1 0 7.2 PBS, pH 7.2 によるカラムの予備洗浄 6-142 20 0 7.2 試料充填 143-162 1 0 7.2 PBS, pH 7.2 によるカラムの洗浄 163 1 0 7.2 164 1 0 7.2 165 1 0 7.2 166 1 0 6.8 167 2 10 6.1 168 5 20 5.7 169 16 40 5.6 170 23 80 5.5 171 26 100 5.4 PBS で溶出 172 24 80 5.3 pH 4.2 173 19 60 5.2 174 14 40 5.2 175 10 30 5.1 176 8 25 5.1 177 6 20 5.1 178 3 10 5.0 179 2 5 5.0 180 1 0 5.0 1 画分=6.6 分間収集(送液速度:18 ml/時)=2 ml。 FU値は、最高値(画分171 )の%として表わされる。
いてODを測定することによってタンパク質として測定
した。更に、単離した画分を、特異性/酵素活性分析法
(例J)でCEAに対する特異的結合および同時の酵素
活性について検討を行った。これらの値は、総ての特異
的結合および酵素活性は一つのピーク(約pH5.0〜
pH5.6で溶出するピーク)に集中したことを示して
いる。これにより、前記の抗−イディオタイプアフィニ
ティクロマトグラフィの方法は、431/26hum
VHhuβGlc 1H融合タンパク質については極め
て効率的且つ選択的な精製法であることが結論される。
パク質分泌BHK細胞からの上澄液(B 70/6,B
74/2, B 72/72, B 73/2)を取
り出し、濾過によって滅菌し、ゲル濾過による分析を行
った。このために、TSK G3000 SW−XLカ
ラム(7.8×300mm)を0.1Mリン酸ナトリウ
ム緩衝液、pH6.7と0.02%NaN3で平衡にし
て、上澄液20μlを充填し、0.6ml/分の流速で
溶出を行った。9分の溶出時間(排除容積9.5分)の
溶出時間から始め、画分(それぞれ0.3分)を集め、
β−グルクロニダーゼ活性を分析した。このために、特
定の画分25μlを基質溶液(200mM酢酸ナトリウ
ム緩衝液、pH5中2.5mM4−メチルウンベリフェ
リルβ−グルクロニドに0.1mg/mlBSAを加え
たもの)75μlと混合し、37℃で2時間インキュベ
ーションした。次に、反応を0.2Mグリシン/0.2
%SDS溶液1.5mlを用いて停止し、グルクロニダ
ーゼによって遊離した蛍光標識をヒタチ(Hitachi) 蛍光
計(励起波長360nmおよび発光波長450nm)で
定量した。
単一の主要な活性ピークを示す。このピークは、約1
0.2〜10.8分の保持時間に相当する。上澄液にグ
ルクロニダーゼ活性を有する融合タンパク質は、化学的
に調整した抗体−β−グルクロニダーゼ構造と同じ大き
さの次数の保持時間を有する(10.4分)。遊離の酵
素に対する保持時間は11.9分であり、遊離の抗体に
対する保持時間は12.3分である。第6表 各種の融合タンパク質のゲル濾過 インキュベーション:25μl、37℃、120分 物質濃度:1.875mM;0.1mg/mlBSA それぞれの画分0.3分;9分から開始。
パク質の分子特性決定融合タンパク質を、例(M)の抗
−イディオタイプアフィニティクロマトグラフィによっ
て精製した。pH5.5で溶出したピークの一部を、非
還元性および還元性条件下で10% SDS PAGE
電気泳動を行い、抗−イディオタイプMAbを用いてま
たは抗−β−グルクロニダーゼMAbを用いて、ウェス
タンブロットで免疫染色した(トウビン(Towbin)とゴー
ドン(Gordon)、Proc. Natl.Acad. Sci. USA, 76, 4350-
4354, 1979 )。431/26hum VHhuβGl
c 1H融合タンパク質を用いた非還元性条件下で
は、、約125kDaの主バンドおよび250kDaの
バンドが検出され、抗−イディオタイプMAbによって
も、ウェスタンブロットでの抗−β−グルクロニダーゼ
MAbによっても検出可能であった。還元条件下では、
抗−イディオタイプMAbによっても、ウェスタンブロ
ットでの抗−β−グルクロニダーゼMAbによっても免
疫染色は検出されなかった。100kDaと25kDa
のバンドは、還元性SDS PAGEで検出された。し
かしながら、変性条件下で分析されるこれらの分子は、
TSK G 3000 SW−XL−ゲル濾過によれ
ば、元の条件下では分子量が約250kDaの高分子量
生成物の形態をしている(例N)。431/26hum
VHhuβGlc 1H融合タンパク質の模式的表現
を、図13に示す。図13bは、約25kDaの軽鎖と
約100kDaの重鎖を有するモノマーを示している。
このモノマーと重鎖間ジスルフィドブリッジによって結
合されたダイマーは、変性条件下で検出することができ
る(図13a)。変性条件下では、融合タンパク質は約
250kDaのダイマーの形態をしており、重鎖間ジス
ルフィドブリッジがある場合もまたはない場合もある
(図13c)。
質(110μg/ml)をpH4.5に調整し、過ヨウ
素酸ナトリウム(最終濃度1mM)と混合した。室温、
暗所で1時間インキュベーションした後、過ヨウ素酸ナ
トリウムをゲルクロマトグラフィによって除いた後、融
合タンパク質を再度pH8に調整した。エタノールアミ
ンを最終濃度0.1Mまで添加した後、4℃で更に3時
間インキュベーションし、次いで、ナトリウムシアノボ
ロハイドライド(最終濃度5mM)を加え、30分間イ
ンキュベーションした(還元)。この後に、更にゲル濾
過を行って桿現在を除去し、融合タンパク質の緩衝剤を
変化させた。化学修飾では、融合タンパク質の機能的活
性に何んらの影響がなかった。第7表に、ヌードマウス
の修飾していないおよび修飾した融合タンパク質の血漿
濃度における変化を示す。血漿からの融合タンパク質の
除去は、修飾によって著しく遅くなる。第7表 ヌードマウスにおけるβ−グルクロニダーゼ活性の血漿中の水準 β−グルクロニダーゼ融合タンパク質 t(分) 処理済みの%活性 未処理の%活性 0 100 100 10 54 30 76 60 22 240 40 4 480 1 1380 19 1440 1 5880 3
53μgと0.15MNaClを、可溶性のアルカリ性
ホスファターゼ(大腸菌)または固定したアルカリ性ホ
スファターゼ(ウシ腸)1単位と共に室温で20時間イ
ンキュベーションした。表8に、ヌードマウスの未処理
または処理済み融合タンパク質の血漿中濃度の変化を示
す。除去は、酵素処理によっては余り変化しない。第8表 ヌードマウスにおけるβ−グルクロニダーゼ活性の血漿中水準 β−グルクロニダーゼ融合タンパク質 AP(ウシ腸、固定) AP(大腸菌) t(分) 未処理(%) 処理(%) 処理(%) 0 100 100 100 10 78 76 65 30 44 57 53 60 35 36 35 240 22 27 22 1440 4 5 5 AP=アルカリ性ホスファターゼ
ンパク質の薬理学的速度論および腫瘍保持 例えば、精製した融合タンパク質であって、HSA10
0μg/mlと混合したもの5×4μgを未修飾の形態
(例N)および化学修飾した形態(例P)で、ヒト腫瘍
を有するCEA−発現ヌードマウスに静脈内に24時間
の間隔を置いて注射した。所定の時間の後、それぞれの
場合に3匹の動物を頸部脱臼により屠殺した。臓器を取
り出して、秤量し、PBS中1%強度のBSA、pH
7.2 2mlと混合した。次に、これらの臓器からの
組織と細胞を、ポッター(Potter)(10ストローク)中
で破壊し、特異性/酵素活性分析法(例Jを参照された
い)で、懸濁液を3000rpmおよび室温で10分間
遠心分離した後(ヘレウス・ラボフュージ(Heraeus Lab
ofuge)GL、2202型)、機能的に活性な融合タンパ
ク質の量を上澄液中で測定した。代表的な実験からのデ
ーターを、第9表に示す。t1/2βが約4時間である
化学的に修飾された融合タンパク質は、反復注射相が完
了した後3日後から腫瘍中に特異的に蓄積することは、
明らかである。t1/2βが約20分間の未修飾の融合
タンパク質は、同じ実験条件下では、腫瘍中に余り蓄積
しなかった。これらのデーターから、hu431β−G
luc融合タンパク質は、生体内でCEA−陽性の腫瘍
に結合し、長期間(>9日)に亙って酵素活性分子とし
てそこに止どまることができると結論することができ
る。この系にプロドラッグを投与する時間は、融合タン
パク質の注射が完了した後、3〜9日とすべきである。第9表 CEA−陽性のヒト胃癌異種移植片(MzSto1)による腫瘍保持実験 24時間の間隔でマウス当たり融合タンパク質5×4μgを静脈内注射 最後に静 脈内注射 した後の 腫瘍または臓器g当たりの活性(%)時間(時) 腫瘍 肝臓 肺臓 脾臓 腎臓 腸 血漿 3 100 100 100 100 100 100 100 24 86.7 49.3 26.3 - 64 123 44.4 72 26.4 11 4.4 - 8.1 19 6.5 216 24.4 1.5 0.13 1.2 0.4 0.5 0.015
ンパク質の等電点電気泳動 抗−イディオタイプアフィニティクロマトグラフィ(例
N)によって精製した融合タンパク質を、リゲッティ(R
ighetti)ら(1979年)の方法によってファルマシア
・ファースト・システム(Pharmacia Fast System) で等
電点電気泳動に付した。これにより、分子の等電点は
7.35〜8.15のpH範囲にあることが明らかにな
った。
m VHhuβGlc1H融合タンパク質により開裂す
ることができることの説明 例(J)には、融合タンパク質のβ−グルクロニダーゼ
部分は、元のヒト酵素と同様に、4−メチルウンベリフ
ェロールのβ−グルクロニドを開裂させることができる
ことを示した。下記の研究では、酵素開裂に用いられる
基質は、細胞増殖抑制性のダウノマイシンのスペーサー
基によって連結されたβ−グルクロニドであった。これ
らの研究に特異的な方法は、下記のような方法であっ
た。フランス国特許出願明細書(国家登録番号:910
5326)に記載の化合物であるN−(4−ヒドロキシ
−3−ニトロベンジルオキシカルボニル)ダウノルビシ
ンβ−D−グルクロニド(プロドラッグ)4mgを、2
0mMリン酸緩衝液、pH7.2 1mlに溶解した。
融合タンパク質(例N)またはヒトβ−グルクロニダー
ゼ(それぞれの場合の総濃度6.5U/ml;1U=3
7℃で毎分4−メチルウンベリフェロール1マイクロモ
ルを開裂)35μlを、この基質溶液5μl量に加え、
暗所で37℃でインキュベーションした。インキュベー
ション混合物の試料(5μl)を様々な時間の後に取り
出して、下記の条件下で高圧液体クロマトグラフィによ
り直ちに分析した。 カラム:ヌクレオシル100 RP 18、粒径5μ
m、125×4.6mm。 移動相:溶液A(100%アセトニトリル)と溶液B
(20mMリン酸緩衝液、pH3.0)とのグラディエ
ント。 0分:30%溶液A 15分:70%溶液A 20分:70%溶液A 流速:1ml/分。 検出:蛍光、励起波長495nm、発光波長560n
m。 データー分析:ベックマン・システム・ゴールド・ソフ
トウェア(BeckmanSystem Gold Software)。 これらのクロマトグラフィ条件下における出発化合物
(プロドラッグ)の保持時間は11分であった。インキ
ュベーション中に生成した化合物(ドラッグ)の保持時
間は8.9分であり、ダウノマイシン(DNM、同じ条
件下でスタンダードの分析)と同一であった。融合タン
パク質およびヒトβ−グルクロニダーゼによる出発化合
物の開裂の速度論を、それぞれ第11表および第10表
に示す。融合タンパク質によるプロドラッグの開裂の半
減期は2.3時間であった。ヒトβ−グルクロニダーゼ
による開裂では、半減期が0.8時間であった。例
(J)において既に説明したように、この研究の結果
は、融合タンパク質のβ−グルクロニダーゼ部分は機能
的に活性であり、β−グルクロニダーゼを開裂すること
ができることを示している。グルクロニド部分の除去お
よび用いたプロドラッグからのドラッグ(ダウロマイシ
ン)の遊離の速度論では、ヒトβ−グルクロニダーゼに
大きさが匹敵する速度を示すので、融合タンパク質の基
質特異性は本質的にヒトβ−グルクロニダーゼの基質と
杭性と一致する。第10表: β−グルクロニダーゼ(ヒト、組換え体)によるプロドラッグ開裂の速度論 t(分) プロドラッグ面積(%) DNM面積(%) 0 99.2 0.8 57 36.0 64.0 130 10.3 89.7 227 9.3 90.7 第11表: β−グルクロニダーゼ(融合タンパク質)によるプロドラッグ開裂の速度論 t(分) プロドラッグ面積(%) DNM面積(%) 0 98.9 1.1 50 81.1 18.9 135 51.7 48.3 190 33.0 67.0 247 22.0 78.0 317 12.4 87.6
明図。
す説明図。
Glc420)を示す説明図。
uβGlc)を示す説明図。
lcを示す説明図。
m VH huβGlc1Hを示す説明図。
示す説明図。
を示す説明図。
ミドpSV2を示す説明図。
H融合タンパク質の模式的説明図。
の人体に適合させたものを含むpABstopベクター
pABstop BW 431/26 humVH(ボ
スレット・ケイ(Bosslet K.)ら、Eur.
J.Nucl.Med.14,(1988)523−5
28)(人体に適合させたVH及びVK遺伝子の配列に
就いては第3表(表1)を参照されたい)をHindI
IIとBamHIで開裂し、シグナルエキソン及びVH
エキソンを含む挿入物を単離した。プラスミドクローン
pABStop CH1+H+huβGlcをHind
IIIで開裂し、HindIII/BamHI 431
/26 hum VHフラグメントに連結させた。室温
で2時間連結させた後、70℃で10分間インキュベー
ションすることによって連結を停止し、遊離のままの末
端をクレノウポリメラーゼ及びdNTPで充填した。次
いで、連結を更に一晩行った。形質転換の後、免疫グロ
ブリンF(ab′)2遺伝子を、ヒトβ−グルクロニダ
ーゼのコード領域に融合しているヒンジエキソンと共に
含むクローンpABStop 431/26 hum
VH huβGlc1Hを制限マッピング及び核酸配列
分析の助けによって単離した(図9)。
Claims (18)
- 【請求項1】式huTuMAb−L−β−Gluc(式
中、huTuMAbは人体に適応させた腫瘍特異的単ク
ローン性抗体またはその腫瘍結合性フラグメントであ
り、Lはリンカーであり、β−Glucはヒトβ−グル
クロニダーゼである)を有するプロドラッグ活性化のた
めの融合タンパク質。 - 【請求項2】抗体フラグメントがVHエキソン、CH1
エキソンおよびヒンジエキソンとから成り、ジスルフィ
ドブリッジによって互いに連結されていない融合タンパ
ク質の発現に導く、請求項1に記載の融合タンパク質。 - 【請求項3】抗体フラグメントがVHエキソン、CH1
エキソンおよび2個のヒンジエキソンとから成り、重鎖
フラグメントがジスルフィドブリッジによって互いに連
結されている融合タンパク質の発現に導く、請求項1に
記載の融合タンパク質。 - 【請求項4】抗体フラグメントがVHエキソン、CH1
エキソンおよび3個のヒンジエキソンとから成り、ジス
ルフィドブリッジによって互いに連結されている融合タ
ンパク質の発現に導く、請求項1に記載の融合タンパク
質。 - 【請求項5】抗体フラグメントがVHエキソンとCH3
エキソンンとから成り、発現の際にVLおよびCH3ド
メインから成る修飾された軽鎖と結合することができ
る、請求項1に記載の融合タンパク質。 - 【請求項6】huTuMAb部分がMAb BW431
/36に由来する、請求項1〜5のいずれか1項に記載
の融合タンパク質。 - 【請求項7】huTuMAb部分がEP−A1−0 3
88 914に記載のMAbの一つから形成される、請
求項1〜5のいずれか1項に記載の融合タンパク質。 - 【請求項8】Lが、表1および/または2に示されるポ
リペプチドスペーサーを含む、請求項1〜7のいずれか
1項に記載の融合タンパク質。 - 【請求項9】Lが、ヒトIgG3 C遺伝子の1、2ま
たは3ヒンジ領域を含む、請求項1〜8のいずれか1項
に記載の融合タンパク質。 - 【請求項10】請求項1〜9のいずれか1項に記載のペ
プチドのcDNAを含むプラスミド。 - 【請求項11】請求項10に記載のプラスミドで形質転
換された、形質転換真核細胞。 - 【請求項12】請求項1〜9のいずれか1項に記載のタ
ンパク質の製造法であって、これらの融合タンパク質を
形質転換細胞中でプラスミドによって発現させ、該融合
タンパク質を抗−イディオタイプMAbを介して単離す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項13】融合タンパク質が酸化剤で処理される、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の融合タンパク質。 - 【請求項14】融合タンパク質が第二の反応段階で還元
的にアミノ化される、請求項13に記載の融合タンパク
質。 - 【請求項15】請求項13に記載の融合タンパク質の製
造法であって、請求項1〜9のいずれか1項に記載の融
合タンパク質を酸化剤で処理することを特徴とする方
法。 - 【請求項16】請求項14に記載の融合タンパク質の製
造法であって、請求項1〜9のいずれか1項に記載の融
合タンパク質を第一の反応段階で酸化し、第二の反応段
階で還元的にアミノ化することを特徴とする方法。 - 【請求項17】医薬としての、請求項1〜9および請求
項13および14のいずれか1項に記載の融合タンパク
質。 - 【請求項18】診断助剤としての、請求項1〜9および
請求項13および14のいずれか1項に記載の融合タン
パク質。
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