JPWO2007119796A1 - エフェクター機能を有するポリペプチド変異体 - Google Patents
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Abstract
Description
また本発明において「ポリペプチド変異体」とは、Fc領域を含むポリペプチドの変異体であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含む変異体を意味する。
また本発明のポリペプチド変異体は、その一部に他のペプチド又はポリペプチドを有するものであっても良い。他のペプチド又はポリペプチドとしては、例えば、FLAG(Hopp, T. P. et al., BioTechnology (1988) 6, 1204-1210 )、6個のHis(ヒスチジン)残基からなる6×His、10×His、インフルエンザ凝集素(HA)、ヒトc-mycの断片、VSV-GPの断片、p18HIVの断片、T7-tag、HSV-tag、E-tag、SV40T抗原の断片、lck tag、α-tubulinの断片、B-tag、Protein C の断片等の公知のペプチドを使用することができる。また、本発明のポリペプチド変異体との融合に付される他のポリペプチドとしては、例えば、GST(グルタチオン−S−トランスフェラーゼ)、HA(インフルエンザ凝集素)、β−ガラクトシダーゼ、MBP(マルトース結合タンパク質)等が挙げられる。
〔1〕IgGにおけるFc領域にある糖鎖修飾部位よりN末端側に向かって2番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むポリペプチド変異体。
〔2〕KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むポリペプチド変異体。
〔3〕置換前と比較してエフェクター機能が向上した、〔1〕又は〔2〕記載のポリペプチド変異体。
〔4〕Fc領域がヒトIgGのFc領域である〔1〕〜〔3〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
〔5〕Fc領域の糖鎖修飾部位にN−結合型糖鎖を有している〔1〕〜〔4〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
〔6〕ヒト細胞表層存在分子を認識する部位を有する、〔1〕〜〔5〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
〔7〕抗体の変異体であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられた変異体である〔1〕〜〔6〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
〔8〕サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも一つを認識する、〔7〕記載のポリペプチド変異体。
〔9〕抗原CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFalpha受容体、VEGF受容体、CTLA−4、AILIM/ICOS、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つを認識する、〔8〕記載のポリペプチド変異体。
〔10〕細胞表層存在分子を認識する部位、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体である、〔1〕〜〔6〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
〔11〕サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合する、〔10〕記載のポリペプチド変異体。
〔12〕CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFalpha受容体、VEGF受容体、AILIM/ICOS、CTLA−4、B7h、CD80、CD86、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合する、〔11〕記載のポリペプチド変異体。
〔13〕〔1〕〜〔12〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体をコードする単離された核酸。
〔14〕〔13〕に記載の核酸を含むベクター。
〔15〕〔14〕に記載のベクターを有する宿主細胞又は宿主生物。
〔16〕〔15〕に記載の宿主細胞又は宿主生物を、核酸がコードするポリペプチド変異体を発現するように培養することを特徴とするポリペプチド変異体の製造方法。
〔17〕〔1〕〜〔12〕の何れかの項に記載のポリペプチド変異体を含む治療用組成物。
〔18〕以下(1)から(3)の工程を含むエフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法;
(1)エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程、
(2)KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNA、及び、L鎖をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(3)発現産物を回収する工程。
〔19〕以下(1)から(3)の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子の変異体の製造方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程、
(2)細胞表層存在分子を認識する部位及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(3)発現産物を回収する工程。
〔20〕以下(1)から(5)の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子の変異体の製造方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程、
(4)細胞表層存在分子を認識する部位、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(5)発現産物を回収する工程。
〔21〕エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を向上させる方法。
〔22〕細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法。
〔23〕以下(1)から(3)の工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、及び
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程。
なお、本明細書における定常領域の配列は全て、[Sequence of Proteins of Immunological Interest,5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD(1991)]を基に作成した。
より具体的には、本発明のポリペプチド変異体には、抗体の変異体であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられた変異体、並びに、細胞表層存在分子を認識する部位及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体が含まれる。本発明のポリペプチドの変異体は、置換前と比較して、エフェクター機能が向上している。本発明のポリペプチドの変異体においてFc領域はヒトIgGのFc領域、より好ましくはヒトIgG1、ヒトIgG2、ヒトIgG3、ヒトIgG4の各Fc領域等が挙げられる。本発明のFc領域は、上述の通り、糖鎖修飾部位にN−結合型糖鎖を有していることが好ましい。
(1)CDR1として配列番号:54に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:56に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:58に記載のアミノ酸配列、およびCHとして配列番号:60に記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:52に記載のアミノ酸配列(H鎖全長のアミノ酸配列)を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(3)CDR1として配列番号:54に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:56に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:58に記載のアミノ酸配列、およびFc領域として配列番号:72に記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)CDR1として配列番号:64に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:66に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:68に記載のアミノ酸配列、およびCLとして配列番号:70に記載のアミノ酸配列を有するL鎖、
(ii)配列番号:62に記載のアミノ酸配列(L鎖全長のアミノ酸配列)を有するL鎖。
また本発明においては、例えば下記(1)から(4)のいずれかに記載の抗EGFR抗体の変異体を提供する。
(1)CDR1として配列番号:73に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:75に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:77に記載のアミノ酸配列、およびCHとして配列番号:60に記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:87に記載のアミノ酸配列(H鎖全長のアミノ酸配列)を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(3)CDR1として配列番号:73に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:75に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:77に記載のアミノ酸配列、およびFc領域として配列番号:72に記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)CDR1として配列番号:79に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:81に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:83に記載のアミノ酸配列、およびCLとして配列番号:85に記載のアミノ酸配列を有するL鎖、
(ii)配列番号:89に記載のアミノ酸配列(L鎖全長のアミノ酸配列)を有するL鎖。
(1)配列番号:53に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:55に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:57に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:59に記載の塩基配列からコードされるCHを有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:51に記載の塩基配列からコードされるH鎖を含む抗体の変異体、
(3)配列番号:53に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:55に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:57に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:71に記載の塩基配列からコードされるFc領域を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)配列番号:63に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:65に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:67に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:69に記載の塩基配列からコードされるCLを有するL鎖、
(ii)配列番号:61に記載の塩基配列からコードされるL鎖。
また本発明は、例えば下記(1)から(4)のいずれかに記載の抗EGFR抗体の変異体をコードするDNAを提供する。
(1)配列番号:74に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:76に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:78に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:59に記載の塩基配列からコードされるCHを有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:88に記載の塩基配列からコードされるH鎖を含む抗体の変異体、
(3)配列番号:74に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:76に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:78に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:71に記載の塩基配列からコードされるFc領域を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)配列番号:80に記載の塩基配列からコードされるCDR1、配列番号:82に記載の塩基配列からコードされるCDR2、配列番号:84に記載の塩基配列からコードされるCDR3、および配列番号:86に記載の塩基配列からコードされるCLを有するL鎖、
(ii)配列番号:90に記載の塩基配列からコードされるL鎖。
細胞表層存在分子は、上記に例示のものと同様である。即ち本発明は、サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合するキメラ分子の変異体を提供する。前記細胞表層存在分子を認識する部位は、例えば接着タンパク質の結合ドメインで構成することができる。また前記細胞表層存在分子を認識する部位は、例えば抗体H鎖及び/又はL鎖の可変領域で構成することが出来る。
本発明の技術は、抗体の抗原認識部位と同様に抗原に結合する機能を持った部位、及び、抗体のFc領域を含む分子であって、エフェクター機能を有する分子で有る限り適用できる技術である。従って、本発明の技術の適用対象は、抗体分子に限られるものではない。本発明の技術は、細胞表層存在分子を認識する部位(例えば、接着タンパク質、接着分子、シグナル分子等の結合ドメイン)及び、抗体のFc領域を含むキメラ分子全般に適用可能である。ここで言う接着タンパク質とは、例えば、細胞間相互作用を媒介する分子であって、細胞の認識部位として細胞外領域を構造内に有している。本発明における抗体様分子は、上記細胞外領域の構造を結合ドメインとして利用するため、本来この分子が結合する細胞表層存在分子を認識することが可能である。
より具体的には、本発明は、CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFalpha受容体、VEGF受容体、AILIM/ICOS、CTLA−4、B7h、CD80、CD86、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合するキメラ分子の変異体を提供する。
(1)細胞表層存在分子を認識する部位として配列番号:96に記載のアミノ酸配列、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域として配列番号:97に記載のアミノ酸配列を含むキメラ分子の変異体、
(2)細胞表層存在分子を認識する部位として配列番号96に記載のアミノ酸配列、抗体のヒンジ領域として配列番号:98に記載のアミノ酸配列、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域として配列番号:97に記載のアミノ酸配列を含むキメラ分子の変異体、
(3)配列番号:99に記載のアミノ酸配列からなるキメラ分子の変異体。
また本発明は、例えば以下(1)から(3)に記載のキメラ分子の変異体を提供する。
(1)配列番号:91に記載の塩基配列からコードされる細胞表層存在分子を認識する部位、及び配列番号:92に記載の塩基配列からコードされるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体、
(2)配列番号:91に記載の塩基配列からコードされる細胞表層存在分子を認識する部位、配列番号:93に記載の塩基配列からコードされる抗体のヒンジ領域、及び配列番号:92に記載の塩基配列からコードされるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体、
(3)配列番号:94に記載の塩基配列からコードされるキメラ分子の変異体。
本発明のキメラ分子の変異体は、さらに細胞表層存在分子を認識する部位及び抗体のヒンジ領域の間にリンカー配列を有していてもよい。リンカー配列としては、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り特に制限はないが、例えば配列番号:100に記載のアミノ酸配列からなるリンカー配列が挙げられる。配列番号:100に記載のアミノ酸配列をコードするDNAとしては、例えば配列番号:95に記載の塩基配列を有するDNAが挙げられるが、これに限定されない。また本発明の「抗体のヒンジ領域」には、抗体のヒンジ領域の全長だけでなく、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り、抗体のヒンジ領域の一部も含まれる。
即ち発明は、エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法を提供する。より具体的には、本発明は、以下の工程を含むエフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法を提供する。
(1)エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程
(2)KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNA、及び、L鎖をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程
(3)発現産物を回収する工程。
抗体のH鎖又はL鎖をコードする遺伝子は既知の配列を用いることも可能であり、又、当業者に公知の方法で取得することもできる。例えば、抗体ライブラリーから取得することも可能であるし、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマから抗体をコードする遺伝子をクローニングして取得することも可能である。
抗体ライブラリーについては既に多くの抗体ライブラリーが公知になっており、又、抗体ライブラリーの作製方法も公知であるので、当業者は適宜抗体ライブラリーを入手することが可能である。例えば、抗体ファージライブラリーについては、Clackson et al., Nature 1991, 352: 624-8、Marks et al., J. Mol. Biol. 1991, 222: 581-97、Waterhouses et al., Nucleic Acids Res. 1993, 21: 2265-6、Griffiths et al., EMBO J. 1994, 13: 3245-60、Vaughan et al., Nature Biotechnology 1996, 14: 309-14、及び特表平20−504970号公報等の文献を参照することができる。その他、真核細胞をライブラリーとする方法(WO95/15393号パンフレット)やリボソーム提示法等の公知の方法を用いることが可能である。さらに、ヒト抗体ライブラリーを用いて、パンニングによりヒト抗体を取得する技術も知られている。例えば、ヒト抗体の可変領域を一本鎖抗体(scFv)としてファージディスプレイ法によりファージの表面に発現させ、抗原に結合するファージを選択することができる。選択されたファージの遺伝子を解析すれば、抗原に結合するヒト抗体の可変領域をコードするDNA配列を決定することができる。抗原に結合するscFvのDNA配列が明らかになれば、当該配列を元に適当な発現ベクターを作製し、ヒト抗体を取得することができる。これらの方法は既に周知であり、WO92/01047、WO92/20791、WO93/06213、WO93/11236、WO93/19172、WO95/01438、WO95/15388を参考にすることができる。
ヒト化抗体発現用ベクターとは、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステインに置換されたヒト抗体の重鎖(H鎖)C領域及びヒト抗体の軽鎖(L鎖)C領域をコードする遺伝子が組み込まれた動物細胞用発現ベクターであり、動物細胞用発現ベクターにKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステインに置換されたヒト抗体のH鎖C領域及びヒト抗体のL鎖C領域をコードする遺伝子をそれぞれクローニングすることにより構築することができる。
ヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域をコードする遺伝子としてはエキソンとイントロンから成る染色体DNAを用いることができ、また、cDNAを用いることもできる。
ヒト以外の動物の抗体、例えば、マウス抗体のH鎖及びL鎖V領域をコードするcDNAは以下のようにして取得することができる。
分泌シグナル配列を含む抗体のH鎖及びL鎖V領域の完全なアミノ酸配列に関しては、既知の抗体のH鎖及びL鎖V領域の全アミノ酸配列[シーケンシズ・オブ・プロテインズ・オブ・イムノロジカル・インタレスト(Sequences of Proteins of Immunological Interest),US Dept.Health and Human Services,1991]と比較することにより、分泌シグナル配列の長さ及びN末端アミノ酸配列を推定でき、更にはそれらが属するサブグループを知ることができる。また、H鎖及びL鎖V領域の各CDRのアミノ酸配列についても、既知の抗体のH鎖及びL鎖V領域のアミノ酸配列[シーケンシズ・オブ・プロテインズ・オブ・イムノロジカル・インタレスト(Sequences of Proteins of Immunological Interest),US Dept.Health and Human Services,1991]と比較することによって見出すことができる。
(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域をコードする遺伝子の上流に、ヒト以外の動物の抗体のH鎖及びL鎖V領域をコードするcDNAをクローニングし、ヒト型キメラ抗体発現ベクターを構築することができる。例えば、ヒト以外の動物の抗体のH鎖及びL鎖V領域をコードするcDNAを、ヒト以外の動物の抗体H鎖及びL鎖V領域の3’末端側の塩基配列とヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域の5’末端側の塩基配列とから成り、かつ適当な制限酵素の認識配列を両端に有する合成DNAとそれぞれ連結し、それぞれを(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域をコードする遺伝子の上流にそれらが適切な形で発現するようにクローニングし、ヒト型キメラ抗体発現ベクターを構築することができる。
ヒト型CDR移植抗体のH鎖及びL鎖V領域をコードするcDNAは、以下のようにして構築することができる。まず、目的のヒト以外の動物の抗体のH鎖及びL鎖V領域のCDRを移植するヒト抗体のH鎖及びL鎖V領域のフレームワーク(以下、FRと表記する)のアミノ酸配列を選択する。ヒト抗体のH鎖及びL鎖V領域のFRのアミノ酸配列としては、ヒト抗体由来のものであれば、いかなるものでも用いることができる。例えば、Protein Data Bank等のデータベースに登録されているヒト抗体のH鎖及びL鎖V領域のFRのアミノ酸配列、ヒト抗体のH鎖及びL鎖のV領域のFRの各サブグループの共通アミノ酸配列[シーケンシズ・オブ・プロテインズ・オブ・イムノロジカル・インタレスト(Sequences of Proteins of Immunological Interest),US Dept.Health and Human Services,1991]等があげられるが、その中でも、十分な活性を有するヒト型CDR移植抗体を作製するためには、目的のヒト以外の動物の抗体のH鎖及びL鎖V領域のFRのアミノ酸配列とできるだけ高い相同性(少なくとも60%以上)を有するアミノ酸配列を選択することが望ましい。
また、両端に位置する合成DNAの5’末端に適当な制限酵素の認識配列を導入することで、(1)で構築したヒト化抗体発現用ベクターに容易にクローニングすることができる。PCR後、増幅産物をpBluescript SK(−)(Stratagene社製)等のプラスミドにクローニングし、(2)に記載の方法により、塩基配列を決定し、所望のヒト型CDR移植抗体のH鎖及びL鎖V領域のアミノ酸配列をコードするDNA配列を有するプラスミドを取得する。
(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域をコードする遺伝子の上流に、(5)で構築したヒト型CDR移植抗体のH鎖及びL鎖V領域をコードするcDNAをクローニングし、ヒト型CDR移植抗体発現ベクターを構築することができる。例えば、(5)でヒト型CDR移植抗体のH鎖及びL鎖V領域を構築する際に用いる合成DNAのうち、両端に位置する合成DNAの5’末端に適当な制限酵素の認識配列を導入することで、(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖及びL鎖C領域をコードする遺伝子の上流にそれらが適切な形で発現するようにクローニングし、ヒト型CDR移植抗体発現ベクターを構築することができる。
(4)及び(6)に記載のヒト化抗体発現ベクターを適当な動物細胞に導入することによりヒト型キメラ抗体及びヒト型CDR移植抗体(以下、併せてヒト化抗体と称す)を安定に生産する形質転換株を得ることができる。動物細胞へのヒト化抗体発現ベクターの導入法としては、エレクトロポレーション法[特開平2−257891;サイトテクノロジー(Cytotechnology),3,133(1990)]等があげられる。ヒト化抗体発現ベクターを導入する動物細胞としては、ヒト化抗体を生産させることができる動物細胞であれば、いかなる細胞でも用いることができる。
具体的には、マウスミエローマ細胞であるNSO細胞、SP2/0細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞CHO/dhfr−細胞、CHO/DG44細胞、ラットミエローマYB2/0細胞、IR983F細胞、シリアンハムスター腎臓由来であるBHK細胞、ヒトミエローマ細胞であるナマルバ細胞などがあげられるが、好ましくは、チャイニーズハムスター卵巣細胞であるCHO/DG44細胞、ラットミエローマYB2/0細胞等があげられる。
(1)細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程
(2)細胞表層存在分子を認識する部位とKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程
(3)発現産物を回収する工程
本発明のキメラ分子の変異体の製造方法においてはまず、細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する方法は特に限定されるものではないが、例えば、上述の部位特異的変異誘発法によって行うことが出来る。
本発明のキメラ分子の変異体の製造方法においては、次に、細胞表層存在分子を認識する部位とKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子の変異体)を回収することが出来る。
(1)細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むキメラ分子を製造する工程
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程
(4)細胞表層存在分子を認識する部位とKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程
(5)発現産物を回収する工程
本方法においてはまず、細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むキメラ分子を製造する。製造されるキメラ分子は、少なくとも細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を有するものであり、例えば、細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域の間にペプチド領域を有するキメラ分子が挙げられるが、これに限定されるものではない。キメラ分子の製造は、以下のようにして行うことが可能である。
まず細胞表層存在分子を認識する部位をコードするDNAとFc領域をコードするDNAを当業者に周知な方法でクローニングする。また必要に応じて、これら以外のペプチドをコードするDNAをクローニングする。Fc領域の由来は特に限定されず、エフェクター機能を有する抗体に由来するものであってもよいし、エフェクター機能を有しない抗体に由来するものであってもよい。
次いで、細胞表層存在分子を認識する部位をコードするDNA、及びFc領域をコードするDNAを当業者に周知な方法で結合させ(必要に応じて、細胞表層存在分子を認識する部位をコードするDNA、及びFc領域をコードするDNA、これら以外のペプチドをコードするDNAを結合させ)、細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むキメラ分子をコードするDNAを調製する。次いで、細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むキメラ分子をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子)を回収することが出来る。
本方法においては次に、上記にて製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する。キメラ分子がエフェクター機能を有するか否かの判定は、当業者に周知な方法によって行うことが可能であり、例えば実施例に記載の方法によって判定することができる。
本方法においては次に、エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する方法は特に限定されるものではないが、例えば、上述の部位特異的変異誘発法によって行うことが出来る。
本発明のキメラ分子の変異体の製造方法においては、次に、細胞表層存在分子を認識する部位とKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子の変異体)を回収することが出来る。
注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液、例えばD-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適当な溶解補助剤、例えばアルコール、具体的にはエタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート80(TM)、HCO-50と併用してもよい。
さらに本発明は、細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法を提供する。
上記方法において、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基の置換は、上述の方法によって行うことが出来る。
(1)細胞表層存在分子を認識する部位とFc領域を含むキメラ分子を製造する工程
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程
上記方法において、キメラ分子の製造、製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かの判定、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基の置換は、上述の方法によって行うことが出来る。
なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
ヒト血液を抗凝固剤添加採血バック(テルモ社製)に採取した。この血液を、50mlの遠心チューブ(Falcon社製)に15mlずつ分注したLymphoprep(AXIS-SHIELD社製)に重層し、取り扱い説明書に従って、一般的に用いるスイング型細胞分離用遠心機にて、室温で1,600回転、30分の遠心を行なった。遠心後、取り扱い説明書に従って、単核球層を回収し、牛血清アルブミン(BSA:シグマ社製)を最終濃度0.5%(w/v)で添加したカルシウム、マグネシウム不含phosphate-buffered saline (BSA-PBS:シグマ社製)にて3回洗浄後、牛血清(FCS)を最終濃度10%で含有するRPMI-1640培地(10%FCS-RPMI-1640)に分散して、ヒト末梢血由来単核球の細胞懸濁液とした。
1.抗CD20ヒト型キメラ抗体発現ベクターの作製
1−1.抗CD20マウスモノクローナル抗体のL鎖V領域をコードするcDNAの構築
国際公開WO94/11026号パンフレットに記載されている抗CD20マウスモノクローナル抗体、2B8の軽鎖の可変領域(以下VLと表記する)のアミノ酸配列をコードするcDNAを、PCR法を用いて以下の様に構築した。
まず、WO94/11026記載のVLのcDNA配列の5’末端と3’末端に、発現用ベクターへクローニングするための制限酵素認識配列、5’末端制限酵素SacI、並びに3’末端制限酵素HindIII配列を付加した。設計した塩基配列を5’末端側から約100塩基ずつ計6本の塩基配列に分け(隣り合う塩基配列は、その末端に約20塩基の重複配列を有する)、それらをセンス鎖、アンチセンス鎖の交互の順で、6本のオリゴヌクレオチドDNAを合成した。
WO94/11026に記載されている抗CD20マウスモノクローナル抗体、2B8の重鎖の可変領域(以下VHと表記する)のアミノ酸配列をコードするcDNAを、PCR法を用いて以下の様に構築した。
まず、WO94/11026記載のVHのcDNA配列の5’末端と3’末端に、発現用ベクターへクローニングするための制限酵素認識配列、5’末端制限酵素XhoI、並びに3’末端制限酵素NheI配列を付加した。設計した塩基配列を5’末端側から約100塩基ずつ計6本の塩基配列に分け(隣り合う塩基配列は、その末端に約20塩基の重複配列を有する)、それらをセンス鎖、アンチセンス鎖の交互の順で、6本のオリゴヌクレオチドDNAを合成した。
ヒト化抗体発現用ベクターは、Baculovirus Expression Vector pAc-k-CH3 (PROGEN Biotechnik GmbH社製)から、可変領域を除くヒト抗体をコードするcDNAを分離して、作製した。まずはじめに、pAc-k-CH3ベクターから制限酵素を用いて、可変領域を除いたIgG軽鎖(CH1)をコードするcDNAと、可変領域を除いたIgG重鎖(CH1,CH2,CH3)をコードするcDNAをそれぞれ分離した。これをそれぞれ、pIRES puro2ベクター、並びにpIRES hyg2ベクターへ常法により組み込み、ヒトIgG軽鎖発現ベクター、並びにヒトIgG重鎖発現ベクターを構築した。ヒトIgG軽鎖発現ベクターは制限酵素SacIと制限酵素HindIIIで、ヒトIgG重鎖発現ベクターは制限酵素Xho Iと制限酵素NheIで常法により切断し、アガロースゲルを用いて常法によりそれぞれの発現ベクターを調製した。それぞれのベクターに、1−1項で得たVL cDNAを制限酵素SacIと制限酵素HindIIIで、1−2項で得たVH cDNAを制限酵素Xho Iと制限酵素NheIで常法により切断し、アガロースゲルで分離した目的のcDNAを、Ligation High(東洋紡社製)を用い、取り扱い説明書に従って連結した。その後、形質転換用の大腸菌、DH5α(東洋紡社製)を形質転換し、得られたコロニーをNZY brothにて16時間、液体培養を行った。形質転換した大腸菌からWizard plus SV Minipreps DNA Purification Kit(Promega社製)によりPlasmidを精製した。その後、ABI 3100-Avant(Applied Biosystems)を用いて、取り扱い説明書に従って反応を行ってDNA配列を確認し、抗CD20ヒト型キメラ抗体軽鎖、並びに重鎖を発現するベクター、pIRESpuro2-IgG-L、並びにpIRESpuro2-IgG-Hを得た。
1−3項で得た抗CD20ヒト型キメラ抗体軽鎖、並びに重鎖発現ベクター、それぞれpIRESpuro2-IgG-L、並びにpIRESpuro2-IgG-Hを用いて抗CD20キメラ抗体の動物細胞での発現を以下の様に実施した。
CHO-K1細胞、1x106 個に対して、FuGENE 36μlと、pIRESpuro2-IgG-Lベクター 12μgを用いて、取り扱い説明書に従って遺伝子導入を行なった。遺伝子導入後2日目にPuromycinを、10% 牛胎児血清(FCS)添加RPMI-1640培地に終濃度0.5-5μg /mlになるように添加し、その後、9日間培養を行なった。puromycinにより薬剤耐性CHO-K1細胞の選択を行なった後、限界希釈法により細胞のクローン化を行ない、抗CD20キメラ抗体軽鎖を高発現している細胞をELISAによりスクリーニングして選択した。
引き続いて抗CD20ヒト型キメラ抗体軽鎖を高発現しているCHO-K1細胞、1x106 個に対して、FuGENE 36μlと、pIRESpuro2-IgG-Hベクター 12μgを用いて、取り扱い説明書に従って遺伝子導入を行なった。遺伝子導入後2日目にhygromycinを、10% 牛胎児血清(FCS)添加RPMI-1640培地に種々の濃度になるように添加し、その後、9日間培養を行なった。hygromycinにより薬剤耐性CHO-K1細胞の選択を行なった後、限界希釈法により細胞のクローン化を行ない、ELISAにより抗CD20ヒト型キメラ抗体を高発現している、クローンantiCD20 mAb-CHO細胞を取得した。
2項で得られた抗CD20ヒト型キメラ抗体を発現するantiCD20 mAb-CHO細胞を10% FCS添加RPMI-1640培地で培養し、培養シャーレの最大細胞密度の60%まで増加させた。Ca2+, Mg2+不含Phosphate-buffered saline (PBS(-))で2回洗浄して増殖培地を除去し、0.1%BSA添加RPMI-1640に置換して3日間培養し、上清を回収した。その上清を0.2μmのフィルターでろ過した後、常法によりProtein Gカラム(Amersham Bioscience社製)に吸着させ、0.1M Glycin Buffer (pH 2.8)で溶出を行ない、0.75M Tris-HCl (pH 9.0)を用いてpHを中和した。その後、常法によりPBS(-)で透析を行なった。この試料中の抗CD20ヒト型キメラ抗体を、抗ヒトIgG抗体を用いたELISA法により濃度測定を行い、実験に使用した。
1)Anti-CD20キメラ抗体の作製
キメラ抗体は、以下のA)〜F)の工程を経て、精製キメラ抗体として取得した。
A)キメラ抗体を作製する上で必要となる遺伝子のクローニング、
B)クローニングされた遺伝子の変異導入、
C)クローニングされた遺伝子及びその変異導入した遺伝子を組み合わせたキメラ抗体発現ベクターの構築、
D)キメラ抗体発現ベクターのCHO細胞への遺伝子導入、
E)キメラ抗体発現CHO細胞の培養、
F)キメラ抗体発現細胞の培養上清からのカラム精製。
以下にA)〜F)の工程を順に記載する。
1種のAnti-CD20キメラ抗体を作製するためには、4種の遺伝子が必要になる。この4種の遺伝子は、Anti-CD20マウスL鎖可変領域遺伝子、Anti-CD20マウスH鎖可変領域遺伝子、Human IgG1 L鎖定常領域遺伝子、Human IgG1 H鎖定常領域遺伝子である。この遺伝子のクローニング実施例について、以下に記述する。
本出願人が保有するAnti-CD20マウスモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞からQuickPrep micro mRNA purification kit (Amersham Biosciences, code 27-9255-01)を用いてmRNAを得た。そのmRNAをFirst-Strand cDNA Synthesis kit (Amersham Biosciences, code 27-9261-01)を用いてcDNAとした。このcDNAを鋳型としてPCR法で遺伝子を増幅させるのであるが、以下に示す11パターンのPrimerの組み合わせによりPCR反応を行った。
PCR反応条件は、
マウスハイブリドーマからのcDNA 4 μL
2.5 mM dNTPs 4 μL
MKV1〜MKV11 primer(20μM)の11種類中の1つ 2.5 μL
MKC primer(20μM) 2.5 μL
DMSO 2.5 μL
×10 pfu polymerase Buffer 5 μL
pfu polymerase 1 μL
滅菌水 28.5 μL
total 50 μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (30サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
PrimerのDNA配列は以下を参照。
MKV1 primer:ATGAAGTTGCCTGTTAGGCTGTTGGTGCTG(配列番号:1)
MKV2 primer:ATGGAGWCAGACACACTCCTGYTATGGGTG(配列番号:2)
MKV3 primer:ATGAGTGTGCTCACTCAGGTCCTGGSGTTG(配列番号:3)
MKV4 primer:ATGAGGRCCCCTGCTCAGWTTYTTGGMWTCTTG(配列番号:4)
MKV5 primer:ATGGATTTWCAGGTGCAGATTWTCAGCTTC(配列番号:5)
MKV6 primer:ATGAGGTKCYYTGYTSAGYTYCTGRGG(配列番号:6)
MKV7 primer:ATGGGCWTCAAGATGGAGTCACAKWYYCWGG(配列番号:7)
MKV8 primer:ATGTGGGGAYCTKTTTYCMMTTTTTCAATTG(配列番号:8)
MKV9 primer:ATGGTRTCCWCASCTCAGTTCCTTG(配列番号:9)
MKV10 primer:ATGTATATATGTTTGTTGTCTATTTCT(配列番号:10)
MKV11 primer:ATGGAAGCCCCAGCTCAGCTTCTCTTCC(配列番号:11)
MKC primer:ACTGGATGGTGGGAAGATGG(配列番号:12)
(M=A or C, R=A orG, W=A orT, S=C or G, Y=C or T, K=G orT)
Anti-CD20マウスL鎖可変領域遺伝子のクローニングと同様に、Anti-CD20マウスモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞から調整されたcDNAを鋳型として、以下に示す12パターンのPCR増幅を行った。
マウスハイブリドーマからのcDNA 4 μL
2.5 mM dNTPs 4 μL
MHV1〜MHV12 primer(20μM)の12種類中の1つ 2.5 μL
MHCG2b primer(20μM) 2.5 μL
DMSO 2.5 μL
×10 pfu polymerase Buffer 5 μL
pfu polymerase 1 μL
滅菌水 28.5 μL
total 50 μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (30サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
PrimerのDNA配列は以下を参照。
MHV1 primer:ATGAAATGCAGCTGGGGCATSTTCTTC(配列番号:13)
MHV2 primer:ATGGGATGGAGCTRTATCATSYTCTT(配列番号:14)
MHV3 primer:ATGAAGWTGTGGTTAAACTGGGTTTTT(配列番号:15)
MHV4 primer:ATGRACTTTGGGYTCAGCTTGRTTT(配列番号:16)
MHV5 primer:ATGGACTCCAGGCTCAATTTAGTTTTCCTT(配列番号:17)
MHV6 primer:ATGGCTGTCYTRGSGCTRCTCTTCTGC(配列番号:18)
MHV7 primer:ATGGRATGGAGCKGGRTCTTTMTCTT(配列番号:19)
MHV8 primer:ATGAGAGTGCTGATTCTTTTGTG(配列番号:20)
MHV9 primer:ATGGMTTGGGTGTGGAMCTTGCTATTCCTG(配列番号:21)
MHV10 primer:ATGGGCAGACTTACATTCTCATTCCTG(配列番号:22)
MHV11 primer:ATGGATTTTGGGCTGATTTTTTTTATTG(配列番号:23)
MHV12 primer:ATGATGGTGTTAAGTCTTCTGTACCTG(配列番号:24)
MHCG2b primer:CAGTGGATAGACTGATGGGGG(配列番号:25)
(M=A or C, R=A orG, W=A orT, S=C or G, Y=C or T, K=G orT)
ヒトの血液からLymphoprep(Axis Shield)を用いてリンパ球を取り出した。このリンパ球からQuickPrep micro mRNA purification kit (Amersham Biosciences, code 27-9255-01)を用いてmRNAを得た。そのmRNAをFirst-Strand cDNA Synthesis kit (Amersham Biosciences, code 27-9261-01)を用いてcDNAとした。このヒトリンパ球からのcDNAを鋳型にして、以下のPCR反応を行いHuman IgG1 L鎖定常領域遺伝子を得た。この遺伝子もpCR2.1ベクター(Invitogen)に一時的に挿入され保管された。また、この遺伝子が挿入されたベクターをpCR2.1-LCと名前を付けた。
PCRの反応条件は以下の通りである。
ヒトリンパ球cDNA 4 μL
2.5 mM dNTPs 4 μL
hIgG1 LCF primer(20μM) 2.5 μL
hIgG1 LCR primer(20μM) 2.5 μL
DMSO 2.5 μL
×10 pfu polymerase Buffer 5 μL
pfu polymerase 1 μL
滅菌水 28.5 μL
total 50 μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (30サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
PrimerのDNA配列は以下を参照。
hIgG1 LCF primer:ACTGTGGCTGCACCATCTGTCTTC(配列番号:26)
hIgG1 LCR primer:TTAACACTCTCCCCTGTTGAAGCTCTT(配列番号:27)
Human IgG1 L鎖定常領域遺伝子のクローニングと同様にして、ヒトリンパ球からのcDNAを鋳型にして、以下のPCR反応を行いHuman IgG1 H鎖定常領域遺伝子を得た。この遺伝子もpCR2.1ベクター(Invitrogen)に一時的に挿入され保管された。このベクターは、pCR2.1- HC (野生型)と名前を付けた。
PCRの反応条件は以下の通りである。
ヒトリンパ球cDNA 4 μL
2.5 mM dNTPs 4 μL
hIgG1 HCF primer(20μM) 2.5 μL
hIgG1 HCR primer(20μM) 2.5 μL
DMSO 2.5 μL
×10 pfu polymerase Buffer 5 μL
pfu polymerase 1 μL
滅菌水 28.5 μL
total 50 μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (30サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
PrimerのDNA配列は以下を参照。
hIgG1 HCF primer:GCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTC(配列番号:28)
hIgG1 HCR primer:TTATTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCT(配列番号:29)
295Cysキメラ抗体を得るためには、クローニングされたHuman IgG1 H鎖定常領域の特定箇所に変異を導入しなければならない。本明細書においては、特に断りのない限り、Elvin A. KabatらがSequence of proteins of Immunological Interest (NIH Publication No.91-3242, 1991) において示したHuman IgG1 H鎖定常領域のEuindexの番号に従ってアミノ酸に番号を付している。295番のGlnをCysに変更するために、クローニングされたHunan IgG1 H鎖定常領域が挿入されたpCR2.1ベクター:pCR2.1-HC(野生型)を鋳型として、PCR法により変異導入した。この変異導入法の詳細を以下に記述する。
pCR2.1-HC (野生型) (25 ng/μL) 2 μL
2.5 mM dNTPs 4 μL
295Cys1 primer(20μM) 1.25 μL
295Cys2 primer(20μM) 1.25 μL
×10 pfu polymerase Buffer 5 μL
pfu polymerase 1 μL
滅菌水 35.5μL
Total 50μL
95℃ 30 sec
95℃ 30 sec 55℃ 1min 68℃ 13min (12サイクル)
68℃ 4min
4℃ 無制限時間
Primerの塩基配列は以下の通りである。
295Cys1 primer:ACAAAGCCGCGTGAGGAGTGCTACAACAGCACGTACCGT(配列番号:30)
295Cys2 primer:ACGGTACGTGCTGTTGTAGCACTCCTCACGCGGCTTTGT(配列番号:31)
1種類のAnti-CD20キメラ抗体を発現させるために、Anti-CD20キメラ抗体のL鎖とH鎖の2種類の発現ベクターをCHO細胞にTransfectionさせることで達成される。ここで、Anti-CD20キメラ抗体のL鎖の発現ベクターとは、Anti-CD20マウスL鎖可変領域遺伝子+ Human IgG1 L鎖定常領域遺伝子を結合させたものを発現ベクターに組み込んだものであり、Anti-CD20キメラ抗体のH鎖の発現ベクターとは、Anti-CD20マウスH鎖可変領域遺伝子+ Human IgG1 H鎖定常領域遺伝子を結合させたものを発現ベクターに組み込んだものである。野生型及び295Cys型のAnti-CD20キメラ抗体を作製するにあたり、Anti-CD20キメラ抗体のL鎖の発現ベクターは、どちらのキメラ抗体を発現させるためにも共通に使用するものであるが、Anti-CD20キメラ抗体のH鎖の発現ベクターは、野生型及び295Cys型キメラ抗体の各々に対して専用のH鎖発現ベクターを必要とする。ここでは、はじめに各キメラ抗体の発現に共通に使用できるAnti-CD20キメラ抗体L鎖の発現ベクターの構築について詳細を記述し、その後に野生型及び295Cys型キメラ抗体の発現に必要な専用のAnti-CD20キメラ抗体H鎖発現ベクターの構築について記述する。
発現ベクターとしては、BCMGneoベクターを使用し、このベクターのXhoIとNotIサイトにAnti-CD20マウスL鎖可変領域遺伝子+ Human IgG1 L鎖定常領域遺伝子を挿入させる。Anti-CD20マウスL鎖可変領域遺伝子は、先に作製されたpCR2.1-MLVを鋳型に以下のPCR反応を行うことで断片を得た。また、Human IgG1 L鎖定常領域遺伝子は、先に作製されたpCR2.1-LCを鋳型として以下のPCR反応により断片を得た。
pCR2.1-MLV (20 ng/μL) 2μL
2.5 mM dNTPs 4μL
L1 primer(20μM) 2.5μL
L2 primer(20μM 2.5μL
DMSO 2.5μL
×10 pfu polymerase Buffer 5μL
pfu polymerase 1μL
滅菌水 30.5μL
total 50μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (20サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
L1 primer:ACCGCTCGAGATGGATTTTCAGGTGCAGATTATCAGC(配列番号:32)
L2 primer:TTTCAGCTCCAGCTTGGTCCCAGCACC (5’-リン酸化されている)(配列番号:33)
pCR2.1-LC (20 ng/μL) 2μL
2.5 mM dNTPs 4μL
L3 primer(20μM) 2.5μL
L4 primer(20μM) 2.5μL
DMSO 2.5μL
×10 pfu polymerase Buffer 5μL
pfu polymerase 1μL
滅菌水 30.5μL
Total 50μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (20サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
L3 primer:ACTGTGGCTGCACCATCTGTCTTCATC(5’-リン酸化されている)(配列番号:34)
L4 primer:ATAGTTTAGCGGCCGCTTAACACTCTCCCCTGTTGAAGCTCTTTGT(配列番号:35)
発現ベクターとしては、BCMGneoベクターを使用し、このベクターのXhoIとNotIサイトにAnti-CD20マウスH鎖可変領域遺伝子+ Human IgG1 H鎖定常領域遺伝子を挿入させる。Anti-CD20マウスH鎖可変領域遺伝子は、先に作製されたpCR2.1-MHVを鋳型に以下のPCR反応を行うことで断片を得た。野生型及び295Cys型キメラ抗体の各々に対して専用のH鎖発現ベクターは、Human IgG1 H鎖定常領域遺伝子をPCR増幅させる際の鋳型となるプラスミドは異なるが、操作自体は全く同様に行われて各種Human IgG1 H鎖遺伝子断片を得た。以下にPCR反応を含む詳細を記述する。
pCR2.1-MHV (20 ng/μL) 2μL
2.5 mM dNTPs 4μL
H1 primer(20μM) 2.5μL
H2 primer(20μM) 2.5μL
DMSO 2.5μL
×10 pfu polymerase Buffer 5μL
pfu polymerase 1μL
滅菌水 30.5μL
total 50μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (20サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
H1 primer:ACCGCTCGAGATGGGATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTC(配列番号:36)
H2 primer:TGAGGAGACGGTGACCGTGGTCCC (5’-リン酸化されている)(配列番号:37)
#各種鋳型プラスミド (20 ng/μL) 2μL
2.5 mM dNTPs 4μL
H3 primer(20μM) 2.5μL
H4 primer(20μM) 2.5μL
DMSO 2.5μL
×10 pfu polymerase Buffer 5μL
pfu polymerase 1μL
滅菌水 30.5μL
total 50μL
94℃ 2 min
94℃ 1 min 55℃ 2min 72℃ 2min (20サイクル)
72℃ 4min
4℃ 無制限時間
H3 primer:GCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTC(5’-リン酸化されている)(配列番号:38)
H4 primer:ATAGTTTAGCGGCCGCTTATTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCTCTT(配列番号:39)
構築された各種発現ベクターは、以下の組み合わせでTransIT-CHO Transfection kit(Mirus, MIR2170)を使用してCHO細胞へ遺伝子導入された。
野生型キメラ抗体:pキメラLC+ pキメラHC(野生型)
295Cysキメラ抗体:pキメラLC+ pキメラHC (295Cys)
その後、抗CD20キメラ抗体を高発現している細胞をELISAによりスクリーニングして選択した。
ELISA測定により選択されたキメラ抗体発現CHO細胞は、10%Fetal Bovine Serumと0.1 mg/mLのGeneticinを補足したDulbecco’s Modified Eagle’s Mediumで37℃5%二酸化炭素の条件下で培養することで増殖させた。十分に増殖したキメラ抗体の発現CHO細胞は、0.1 mg/mLのGeneticinを補足した無血清培地であるCHO-S-SFMII(GIBCO, 12052-098)での培養に置き換えられ、継続して1000mL程度培養された。
無血清培地であるCHO-S-SFMIIで培養されたキメラ抗体発現CHO細胞の培養上清は、回収された。野生型キメラ抗体の精製は、そのFc領域構造に変化を加えていないため、抗体精製に通常用いられるProtein Aカラム精製により実施された。しかしながら、295Cys型キメラ抗体はそのFc領域構造に変異を加えているために、Fc領域の構造変化を伴い、通常のProtein Aカラムへは、ほとんど吸着されない。この理由から、Cys型キメラ抗体では、Protein Lカラムを使用して精製を実施した。今回作製されたAnti-CD20キメラ抗体は、その可変領域がκ鎖である。このProtein Lは、この可変領域κ鎖を認識して結合できるタンパク質である。以下に、野生型キメラ抗体のProtein Aカラム精製とCys型キメラ抗体のProtein Lカラム精製の詳細を記述する。
野生型キメラ抗体のProtein Aカラム精製
1)1000 mL のCHO-S-SFMII培地で野生型キメラ抗体発現CHO細胞を培養して得られた培養上清は、Amicon Ultrafiltration Membranes (Millipore, Code YM10)を取り付けたAmicon Stirred Uitrafiltration Cell (Millipore, Model 8400)を用いて、1000 mLから100 mLまで濃縮された。
2)培養上清濃縮液に、Protein A-SepharoseであるrProtein A Sepharose Fast Flow (Amersham Bioscience, 17-1279-03) 8mLを添加し、2日間4℃で攪拌させてProtein Aに野生型キメラ抗体を吸着させた。
3)野生型キメラ抗体を吸着したProtein A-Sepharoseは、直径1.5 cm、長さ8 cmのカラムに充填させた。
4)Protein A-Sepharoseが充填されたカラムは、PBS 100 mLで洗浄された後、Elution Buffer (0.17M Glycine-HCl, pH2.3) でカラムから野生型キメラ抗体を溶出した。溶出された野生型キメラ抗体溶液は、すぐに1M Tris-HCl pH8.5を適量加えてpHを中性にした。
5)野生型キメラ抗体溶出液は、透析チューブであるCell Sep T2 (Membrane filtration products Inc, 8030-23)に入れて4℃でPBS 5 Lに透析された。透析後に回収した野生型キメラ抗体を、精製品とした。
Cys型キメラ抗体のProtein Lカラム精製
1)1000 mL のCHO-S-SFMII培地でCys型キメラ抗体発現CHO細胞を培養して得られた培養上清は、Amicon Ultrafiltration Membranes (Millipore, Code YM10)を取り付けたAmicon Stirred Uitrafiltration Cell (Millipore, Model 8400)を用いて、1000mLから100mLまで濃縮された。
2)培養上清濃縮液100 mLは、ProteinL Binding Buffer (0.1M Phosphate, 0.15 M NaCl, pH 7.2) 100 mLを加えて混合された。
3)直径1.5 cm、長さ8 cmのカラムにProtein L-SepharoseであるImmunoPure Immobilized Protein L Plus (PIERCE, 20250) 2 mLを充填させた。
4) 2)で調整した液をカラム上端から加えて、カラム下端からゆっくり流し出した。この操作でProtein L-SepharoseへCys型キメラ抗体を吸着させた。その後、Protein L Binding Buffer 50 mLでカラムを洗浄し、カラムに吸着した余分な蛋白を除去した。
5)Elution Buffer (0.17M Glycine-HCl, pH2.3) でカラムからCys型キメラ抗体を溶出した。溶出されたCys型キメラ抗体溶液は、すぐに1M Tris-HCl pH8.5を適量加えてpHを中性にした。
6)Cys型キメラ抗体溶出液は、透析チューブであるCell Sep T2 (Membrane filtration products Inc, 8030-23)に入れて4℃でPBS 5 Lに透析された。透析後に回収したCys型キメラ抗体を、精製品とした。
以上のように、精製された野生型キメラ抗体あるいはCys型キメラ抗体は、12.5%SDS-PAGEで電気泳動されたのち、銀染色された。この電気泳動像を図2に示す。
カラム精製により得られた各種Anti-CD20キメラ抗体のCD20分子への反応性が同一であることを確かめるために、フローサイト分析が行われた。Bリンパ球が癌化したRaji細胞は、その細胞膜表面に多数のCD20分子を持つことが知られている。このフローサイト分析は、Raji細胞上のCD20分子を各種Anti-CD20キメラ抗体が認識できるかどうかについて検証された。以下に、測定方法を詳細に記述する。
1)10%のFetal Bovine Serum補足したRPMI-1640 (Sigma, R8758)培地で培養したRaji細胞10mL(細胞数:2×107個)を遠心分離(1200 rpm, 5 min)して、その上清を除去して、Raji細胞ペレットを取り出した。
2)Raji細胞ペレットにWash Buffer (PBS+10%FCS) 10 mLを加えて懸濁し、再び遠心分離(1200 rpm, 5 min)してから、上清を除去した。
3)Raji細胞ペレットを2mLのWash Bufferで懸濁してから、各チューブへ0.3mLずつ細胞懸濁液を入れ、各チューブにさらに0.5 mLのWash Bufferを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。
4)Raji細胞ペレットに、各種精製Anti-CD20キメラ抗体を5μLを加えて、30分間室温で反応させた。
(i)Wash Buffer 1 mLを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。
(ii)Raji細胞に、Wash Bufferで50倍希釈したAnti-Human IgG(γ-chain) FITC conjugated (MBL, code 214)を30μL加えて、15分間室温で反応させた。
(iii)Wash Buffer 1 mLを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。
(iv)Raji細胞ペレットにWash Buffer 0.5 mLを加えて懸濁し、フローサイト分析をFACSCalibur (Becton Dickinson)で行った。
以上のフローサイト分析結果を図3に示す。この結果より、野生型キメラ抗体及び295Cys型キメラ抗体のCD20への反応性は同じであることがわかる。
295Cys型Anti-CD20キメラ抗体は、野生型Anti-CD20キメラ抗体に比べて非常にADCC活性が高いものであったので、新たに野生型と295Cys型のAnti-EGFR抗体を作製して、Anti-CD20キメラ抗体の場合と同様の傾向があるかどうかを探索した。
野生型と295Cys型のAnti-EGFRヒト抗体をCHO細胞で発現させるために、発現ベクターとして3種類の発現ベクター(Anti-EGFRヒト抗体L鎖発現ベクター、野生型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクター、295Cys型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクター)を構築した。各発現ベクターの構築の詳細を以下に記述する。
1)Anti-EGFRヒト抗体L鎖発現ベクターの構築
Anti-EGFRヒト抗体L鎖の可変領域と定常領域を含む遺伝子(DNA配列を配列番号:90に示す)を鋳型として、以下に示すprimerを用いてPCR反応によりDNA断片を得た。
EGFR-L1 primer:ACCGCTCGAGATGGACATGAGGGTCCCCGCTCAGCTC(配列番号:40)
EGFR-L2 primer:ATAGTTTAGCGGCCGCTTACGAACATTCTGTAGGGGCCACTGTCTT(配列番号:41)
PCR反応で得られたDNA断片は、エタノール沈殿をして精製した後に、制限酵素Xho I(タカラバイオ、1094A)とNot I(タカラバイオ、Code 1166A)により処理された。BCMG-neoベクターも同様に制限酵素XhoIとNotIで処理された。次に、制限酵素処理されたPCR増幅DNA断片とBCMG-neoベクターをエチジウムブロミドを含む1%アガロースゲルで電気泳動された。電気泳動後、UV照射することで可視化されたDNA断片の中から目的サイズのDNA断片をゲルから切り出し、SUPREC-01(タカラバイオ、code 9040)を用いてゲルからDNA断片を抽出して精製された。ゲルからの切り出し精製されたPCR増幅断片とBCMG-neoベクターは、DNA Ligation kit Ver.2.1(タカラバイオ、code 6022)を用いてLigation反応させた。Ligation反応終了後のDNA溶液は、大腸菌JM109へTransformationするのに使用され、得られた形質転換体からプラスミドDNAをアルカリSDS法にて精製した。精製されたプラスミドは、シークエンス解析が行われ、Anti-EGFRヒト抗体のL鎖(可変領域と定常領域)遺伝子を含んでいることを確認し、これをAnti-EGFRヒト抗体L鎖発現ベクターとした。
Anti-EGFRヒト抗体H鎖の可変領域を含む遺伝子(DNA配列を配列番号:42に示す)を鋳型として、以下に示すprimerを用いてPCR反応によりDNA断片を得た。
EGFR-H1 primer:ACCGCTCGAGATGAAACACCTGTGGTTCTTCCTC(配列番号:43)
EGFR-H2 primer:CGAGACGGTGACCATTGTCCCTTG(5’-リン酸化されている)(配列番号:44)
PCR反応で得られたDNA断片は、エタノール沈殿をして精製した後に、制限酵素Xho I(タカラバイオ、1094A)により処理された。次に、制限酵素処理されたPCR増幅DNA断片は、エチジウムブロミドを含む1%アガロースゲルで電気泳動した。電気泳動後、UV照射することで可視化されたDNA断片の中から目的サイズのDNA断片をゲルから切り出し、SUPREC-01(タカラバイオ、code 9040)を用いてゲルからDNA断片を抽出して精製された。この精製DNA断片が、Anti-EGFRヒト抗体H鎖可変領域遺伝子である。
Anti-EGFRヒト抗体の作製に必要なHuman IgG1 H鎖定常領域遺伝子は、Anti-CD20キメラ抗体を作製する際に使用したDNA断片と同様のものを使用した。プラスミドpCR2.1-HC (野生型)を鋳型として、H3 primerとH4 primerを用いてPCR増幅させてDNA断片を得た。そのDNA断片は、制限酵素Not Iで処理してから精製された。このDNA断片が、野生型Anti-EGFRヒト抗体H鎖定常領域遺伝子である。プラスミドpCR2.1-HC (295Cys)を鋳型にして、野生型と同様にH3 primerとH4 primerを用いてPCR増幅させて得られたDNA断片を制限酵素Not Iで処理してから精製したものが、295Cys型Anti-EGFRヒト抗体H鎖定常領域遺伝子である。
上記のように調整されたAnti-EGFRヒト抗体H鎖可変領域遺伝子断片と野生型Anti-EGFRヒト抗体H鎖定常領域遺伝子断片とBCMG-neoベクターをXho IとNot Iで切断して精製したDNA断片を混合して、DNA Ligation kit Ver.2.1(タカラバイオ、code 6022)を用いてLigation反応させた。Ligation反応終了後のDNA溶液は、大腸菌JM109へTransformationするのに使用され、得られた形質転換体からプラスミドDNAをアルカリSDS法にて精製した。精製されたプラスミドは、シークエンス解析が行われ、Anti-EGFRヒト抗体の野生型H鎖(可変領域と定常領域)遺伝子を含んでいることを確認し、これを野生型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクターとした。同様に、Anti-EGFRヒト抗体H鎖可変領域遺伝子断片と295Cys型Anti-EGFRヒト抗体H鎖定常領域遺伝子断片とBCMG-neoベクターをXho IとNot Iで切断して精製したDNA断片を混合して、DNA Ligation kit Ver.2.1(タカラバイオ、code 6022)を用いてLigation反応させた。Ligation反応終了後のDNA溶液は、大腸菌JM109へTransformationするのに使用され、得られた形質転換体からプラスミドDNAをアルカリSDS法にて精製した。精製されたプラスミドは、シークエンス解析が行われ、Anti-EGFRヒト抗体の295Cys型H鎖(可変領域と定常領域)遺伝子を含んでいることを確認し、これを295Cys型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクターとした。
構築された発現ベクターは、以下の組み合わせでTransIT-CHO Transfection kit (Mirus, MIR2170)を使用してCHO細胞へ遺伝子導入された。
野生型Anti-EGFRヒト抗体をCHO細胞に産生させる場合:
Anti-EGFRヒト抗体L鎖発現ベクター+野生型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクター
295Cys型Anti-EGFRヒト抗体をCHO細胞に産生させる場合:
Anti-EGFRヒト抗体L鎖発現ベクター+295Cys型Anti-EGFRヒト抗体H鎖発現ベクター
先に示したAnti-CD20キメラ抗体の作製時と全く同様にしてヒト抗体を高発現するクローンを選択し、選択されたヒト抗体高発現CHO細胞は培養された。
野生型と295Cys型のAnti-EGFRヒト抗体は、野生型Anti-CD20キメラ抗体の精製同様に、Protein Aカラム精製することで高純度に得られた。得られたAnti-EGFRヒト抗体(野生型、295Cys型)は、15%SDS-PAGEで電気泳動された後、銀染色された。この電気泳動像を図4に示す。
EGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)は、別名HER-1と呼ばれ、170kDaの上皮組織で発現している膜蛋白である。このEGFRは、扁平上皮癌(肺癌)において高発現していることが知られているので、Anti-EGFRヒト抗体は、肺癌の治療薬候補として期待されている。これらの背景を踏まえて、肺癌由来の扁平上皮癌細胞であるNCI-H226が、今回作製されたAnti-EGFRヒト抗体に染色されるかどうかをフローサイト分析することで検証した。実験手順の詳細を以下に示す。
1)75 cm2 Dishを培養容器として、10%のFetal Bovine Serum補足したRPMI-1640 (Sigma, R8758)培地でNCI-H226細胞を37℃のCO2インキュベーターで培養した。
2)培養されたNCI-H226癌細胞は、接着性の細胞であるため、Dishから細胞を剥がす必要があるので、培地を除去した後、Cell Dissociation Buffer Enzyme-Free PBS-based (GIBCO, 13151-014)を5 mL加えて5分間37℃のCO2インキュベーターに入れることで細胞を剥がした。
3)Dishから剥がしたNCI-H226細胞溶液は、遠心分離(1200 rpm, 5 min)して、その上清を除去して、NCI-H226細胞ペレットを取り出した。
4)NCI-H226細胞ペレットにWash Buffer (PBS+2%FCS) 10 mLを加えて懸濁し、再び遠心分離(1200 rpm, 5 min)してから、上清を除去した。
5)NCI-H226細胞ペレットを2mLのWash Bufferで懸濁してから、各チューブへ0.3mLずつ細胞懸濁液を入れ、各チューブにさらに0.5 mLのWash Bufferを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。
6)NCI-H226細胞ペレットに、野生型あるいは295Cys型の精製Anti-EGFRヒト抗体を5μLを加えて、30分間室温で反応させた。
7)Wash Buffer 1 mLを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。
8)NCI-H226細胞に、Wash Bufferで50倍希釈したAnti-Human IgG(γ-chain) FITC conjugated (MBL, code 214)を30μL加えて、15分間室温で反応させた。
9)Wash Buffer 1 mLを加えて懸濁した後、遠心分離(2000 rpm, 5 min)して上清を捨てた。最後に、NCI-H226細胞ペレットにWash Buffer 0.5 mLを加えて懸濁し、フローサイト分析をFACSCalibur (Becton Dickinson)で行った。
以上のフローサイト分析結果を図5に示す。この結果より、肺癌由来の扁平上皮癌細胞NCI-H226は、野生型あるいは295Cys型Anti-EGFRヒト抗体に強く染色されることから、細胞表面にEGFRが高発現していると言える。また、野生型と295Cys型のAnti-EGFRヒト抗体の染色程度が同一であることから、野生型と295Cys型の間で、細胞表面のEGFRを認識する能力は同一と見なされた。
1.AILIM/ICOS-IgFcキメラ分子発現ベクターの作製
1−1.AILIM/ICOSの細胞外ドメイン領域をコードするcDNAの構築
AILIM/ICOSの細胞外ドメイン領域をコードするcDNAは、活性化T細胞のmRNAから、AILIM/ICOSの既知配列情報を元に設計したPrimerを用いて、常法に従ってPCR法により単離した。以下に具体例を記載した。
配列番号:45:5’-tgttgctagcaaacatgaagtcaggcctc-3’ (AILIM/ICOSの配列に、NheIの配列を付加した)
配列番号:46:5’- aacggatccttcagctggcaacaaag -3’(AILIM/ICOSの配列に、BamHIの配列を付加した)
一方、ヒトイムノグロブリン1のFc領域(IgFc)をコードするcDNAは、GenBank Accession no. J00228に記載されているIgFcのアミノ酸配列をコードするcDNAを、PCR法を用いて以下の手順で構築した。まず、GenBank Accession no. J00228のIgFcのアミノ酸配列をコードするcDNAの5’末端と3’末端にPCR反応時の増幅用プライマーの結合塩基配列(IgFc cDNAの5’末端側の制限酵素BamHI配列、3’末端側の制限酵素NotI配列も含む)を付加した。設計した塩基配列を5’末端側から約100塩基ずつ計8本の塩基配列に分け(隣り合う塩基配列は、その末端に約20塩基の重複配列を有する)、それらをセンス鎖、アンチセンス鎖の交互の順で、下記のセンスプライマー(配列番号:47)及びアンチセンスプライマー(配列番号:48)からなるオリゴヌクレオチドを合成した。それぞれの合成オリゴヌクレオチドを、最終濃度が0.1μMになるように、PCR反応液に添加し、最終容量50μlの反応系でExTaq polymerase(TaKaRa社製)を0.25μl加え、ExTaq polymerase付属のBufferを5μl添加して、30サイクル、PCR反応を行った。
配列番号:47:5’-tgaaggatcccgaggagcccaaatcttgtgacaa-3’ (IgFcの配列に、BamHIの配列を付加した)
配列番号:48:5’- gaagcggccgctcatttacccggagacagggagaggctc -3’ (IgFcの配列に、NotIの配列を付加した)
これらのcDNA断片を組み込んだ発現ベクターを構築するため、発現ベクター、pIRES-puro2(Clontech社製)、1μgを、それぞれ10単位の制限酵素NheIと制限酵素NotIで、取り扱い説明書に従って37℃で3時間切断したのち、上記と同様の方法で、制限酵素NheIとNotIで切断された末端を有する、pIRES-puro2 cDNA断片を得た。この断片と、制限酵素NheIとBamHIで切断された末端を有する、約0.45kbpのAILIM/ICOS細胞外領域のcDNA断片、並びに制限酵素BamHIとNotIで切断された末端を有する、約0.76kbpのIgFc領域のcDNA断片をLigation High(東洋紡社製)を用いて取り扱い説明書に従って連結した後、形質転換用の大腸菌、DH5α(東洋紡社製)を形質転換した。得られたコロニーをNZY brothにて16時間、液体培養を行った。形質転換した大腸菌からWizard plus SV Minipreps DNA Purification Kit(Promega社製)によりPlasmidを精製した。その後、ABI 3100-Avant(Applied Biosystems)を用いて、取り扱い説明書に従って反応を行ってDNA配列を確認し、AILIM/ICOSの細胞外領域とIgFcを連結したキメラ分子のcDNAを発現するベクター、pIRESpuro2-AILIM/ICOS-IgFcを得た。
pIRESpuro2-AILIM/ICOS-IgFcを鋳型として、Quick Change Site-Directed AILIM/ICOS-IgFc分子の223番目(kabat のEU indexで、295番目を指す)のグルタミン残基(DNA配列のコドン、CAG)をシステイン残基(DNA配列のコドン、TGC)に変異を導入するため、下記のセンスプライマー(配列番号:49)とアンチセンスプライマー(配列番号:50)を合成し、Mutagenesis Kit (STRATAGENE)を用いて取扱説明書に従って反応した。
配列番号:49:5’-caaagccgcgggaggagtgctacaacagcacgtaccgg-3’
配列番号:50:5’-ccggtacgtgctgttgtagcactcctcccgcggctttg-3’
CHO-K1細胞、1x106 個に対して、FuGENE 36μlと、pIREpuro2-AILIM/ICOS-IgFc、またはpIRESpuro2-AILIM/ICOS-IgFc Cys変異体 12μgを用いて、取り扱い説明書に従って遺伝子導入を行なった。遺伝子導入後2日目にPuromycinを、10% 牛胎児血清(FCS)添加RPMI-1640培地に終濃度0.5-5μg/mlになるように添加し、その後、9日間培養を行なった。puromycinにより薬剤耐性CHO-K1細胞の選択を行なった後、限界希釈法により細胞のクローン化を行ない、AILIM/ICOS-IgFc、またはAILIM/ICOS-IgFc Cys変異体を高発現している細胞を、抗AILIM/ICOS抗体を用いたELISAによりスクリーニングして選択した。
AILIM/ICOS-IgFc、並びにAILIM/ICOS-IgFc Cys変異体高発現細胞を、10% FCS添加RPMI-1640培地で培養し、培養シャーレの最大細胞密度の60%まで増加させた。Ca2+, Mg2+不含Phosphate-buffered saline (PBS(-))で2回洗浄して増殖培地を除去し、0.1%BSA添加RPMI-1640に置換して3日間培養し、上清を回収した。その上清を0.2μmのフィルターでろ過した後、常法によりProtein Gカラム(Amersham Bioscience社製)に吸着させ、0.1M Glycin Buffer (pH 2.8)で溶出を行ない、0.75M Tris-HCl (pH 9.0)を用いてpHを中和した。その後、常法によりPBS(-)で透析を行なった。この試料中のAILIM/ICOS-IgFc、またはAILIM/ICOS-IgFc Cys変異体の濃度を、抗AILIM/ICOS抗体を用いたELISA法により測定した。
抗体依存性細胞傷害(ADCC)活性の測定
(1)実施例1で得た抗CD20抗体及びそのCys変異体のADCC活性の測定
抗CD20抗体によるADCC活性測定には、ターゲット細胞としてDaudi細胞とエフェクター細胞としてヒト末梢血単核球を用いた。常法によりDaudi細胞を10% FCS RPMI1640培地に2x105cells/mlの濃度になるよう懸濁し、25μlずつU底の96ウェルプレート(Falcon社製)に播いた。抗CD20キメラ抗体を各種濃度になるよう10% FCS RPMI1640培地で希釈し、25μlずつU底96ウェルプレート(Falcon社製)にさらに添加し、37℃にて1時間、反応させた。その後、末梢血単核球を2.5x105cells/ウェルとなるように添加し、37度にて16時間、培養した。培養後、培養プレートを遠心して、上清を50μlずつウェルごとに回収し、新しい平底の96ウェルプレートに移した。各ウェルにAssay Buffer (CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay、Promega社製)を50μl加え、室温で30分、遮光下で反応させ、その後、50μlのStop Buffer(CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を加え、それぞれのOD値を490nmで測定した。
キメラ抗体のAntibody-dependent Cellular Cytotoxicity (ADCC)活性評価は、lactate dehydrogenase release assayにより行った。このAssayでは、Target細胞としてCD20分子を細胞膜表面に持つHuman Bリンパ球細胞であるRaji細胞を用い、Effector細胞として、Human peripheral blood mononuclear cells (PBMC)を用いた。このHuman PBMCは、Lymphoprep (Axis Shield)を使って、ヒトの血液から調整された。
Raji細胞(1×104個/50μL)は、96-well U-bottomedプレートの各wellに入れ、Effector細胞であるHuman PBMCが、E/T ratioが20/1となるように2×105個加えられた。この細胞液にさらに、Anti-CD20キメラ抗体を連続的な希釈系列となるように添加して、37℃で4〜6時間保温された。保温後に、96-well U-bottomedプレートは、遠心分離され、その上清中のlactate dehydrogenase activityをCytoTox 96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay Kit (Promega, G1780)を用いて測定された。抗体依存的かつ特異的な細胞障害(Cytotoxicity)%は、以下の式と用いて算出された。
% Cytotoxicity = 100×(E−SE−ST)/(M−ST)
以上のような評価方法により、野生型及び295Cys型のAnti-CD20キメラ抗体のADCC活性結果を図8に示す。この図8から、野生型キメラ抗体のADCC活性と比較して、295Cys型キメラ抗体は非常に高いADCC活性を示すことがわかる。
また295Cys型キメラ抗体は、通常の濃度よりも低い濃度(0.001μg/mL以上の濃度)においてもADCC活性を発揮することが確認された(図8)。
このようなADCC活性の上昇(約100-1000倍程度)は、他の濃度域でも確認された。当業者であれば、上記の方法に倣い、図8および表8よりADCC活性の上昇を算出することが可能である。
Anti-EGFRヒト抗体のAntibody-dependent Cellular Cytotoxicity (ADCC)活性評価は、lactate dehydrogenase release assayにより行った。このAssayでは、Target細胞としてEGFR分子を細胞膜表面に持つNCI-H226細胞を用い、Effector細胞として、Human peripheral blood mononuclear cells (PBMC)を用いた。このHuman PBMCは、Lymphoprep (Axis Shield)を使って、ヒトの血液から調整された。
NCI-H226細胞(1×104個/50μL)は、96-well U-bottomedプレートの各wellに入れ、Effector細胞であるHuman PBMCが、E/T ratioが20/1となるように2×105個加えられた。この細胞液にさらに、野生型あるいは295Cys型のAnti-EGFRヒト抗体を連続的な希釈系列となるように添加して、37℃で16時間保温された。保温後に、96-well U-bottomedプレートは、遠心分離され、その上清中のlactate dehydrogenase activityをCytoTox 96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay Kit (Promega, G1780)を用いて測定された。抗体依存的かつ特異的な細胞障害(Cytotoxicity)%は、以下の式と用いて算出された。
% Cytotoxicity = 100×(E−SE−ST>)/(M−ST)
ここで、EとはExperimental releaseを表し、抗体とEffctor細胞が、Target細胞と共に保温された時のTarget細胞からrelaeseされたlactate dehydrogenase活性である。SEとは、Effector細胞からの自然発生的に放出されたlactate dehydrogenase活性である。STとは、Target細胞からも自然発生的に放出されたlactate dehydrogenase活性である。Mとは、Target細胞の最大に放出されるlactate dehydrogenase活性を表し、これはLysis Solution (9% Triton X-100)の添加により、Target細胞から放出されたlactate dehydrogenase活性である。
以上のような評価方法により、野生型と295Cys型Anti-EGFRヒト抗体のADCC活性結果を図9に示す。この図9の結果より、Anti-EGFRヒト抗体は、Anti-CD20キメラ抗体の場合と同様に、295Cys型は、野生型に比べて1000倍以上の高いADCC活性を示した。
また295Cys型Anti-EGFRヒト抗体は、通常の濃度よりも低い濃度(0.00001-0.0001μg/mL以上の濃度)においてもADCC活性を発揮することが確認された(図9)。
この2点を用いて比較した場合、同じADCC活性を得るために必要な抗体濃度が1000分の1以下に減少した。このことから、ADCC活性が1000倍以上上昇した(野生型抗体と変異型抗体が同一の細胞障害の割合を示す2点間における、野生型抗体に対する変異型抗体の濃度の比が1000倍以上となった)と判断することが出来る。
このようなADCC活性の上昇(約10-100倍程度)は、他の濃度域でも確認された。当業者であれば、上記の方法に倣い、図9および表9よりADCC活性の上昇を算出することが可能である。
AILIM/ICOS-IgFcキメラ分子によるADCC活性測定には、ターゲット細胞としてB7h発現Ba/F3細胞とエフェクター細胞としてヒト末梢血単核球を用いた。常法によりB7h発現Ba/F3細胞を10% FCS RPMI1640培地(10% WEHI-3培養上清(IL-3))に4x105cells/mlの濃度になるよう懸濁し、25μlずつU底の96ウェルプレート(Falcon社製)に播いた。AILIM/ICOS-IgFcキメラ抗体を各種濃度になるよう10% FCS RPMI1640培地(10% WEHI-3培養上清添加(IL-3))で希釈し、25μlずつU底96ウェルプレート(Falcon社製)にさらに添加し、37℃にて1時間、反応させた。その後、末梢血単核球を5x105cells/ウェルとなるように添加し、37度にて16時間、培養した。培養後、培養プレートを遠心して、上清を50μlずつウェルごとに回収し、新しい平底の96ウェルプレートに移した。各ウェルにAssay Buffer (CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay、Promega社製)を50μl加え、室温で30分、遮光下で反応させ、その後、50μlのStop Buffer(CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を加え、それぞれのOD値を490nmで測定した。
CD16高発現CHO-K1を1x105cells/mlで懸濁し(細胞懸濁液:3mM EDTA・0.5%BSA・PBS(―))50μl(50000cells分)ポリスチレンラウンドチューブに分取した。抗CD20抗体のWild−type及びCys295変異体を、20μg/mlから2倍希釈で8段階希釈し(抗体希釈溶液:3mM EDTA・0.5%BSA・PBS(−))、50μl/tube加え、37℃、1hr反応させた。
3mM EDTA・0.5%BSA・PBS(−)で洗浄した後、Biotin標識抗Igκchain(Pharmingen,Cat.#34172D)を500倍希釈し100μl/tube加え37℃、1.5hrs反応させた。3mM EDTA・0.5%BSA・PBS(−)で洗浄し、Streptavidin・PE(Pharmingen,Cat.#554061(Was:13025D))を400倍希釈し100μl/tube加え、37℃、30分反応させた。反応後3mM EDTA・0.5%BSA・PBS(−)で洗浄し、FACSCALiburによって細胞を取り込み、CellQuest(BD)を用いて解析した。
抗CD20抗体Cys295変異体のCD16との反応性解析の結果を図11に示す。抗CD20抗体Cys295変異体は抗CD20抗体Wild−typeと比較して約8倍CD16との親和性が高いことが明らかとなった。さらに抗CD20抗体Wild−typeでは最大約80%の結合を有していたのに対し、抗CD20抗体Cys295変異体では約95%の結合が検出された。そのため抗CD20抗体Cys295変異体ではADCCにおける抗体機能が上昇している可能性が示唆される。
なおBiaCore測定結果によると、レセプターとキメラ抗体の結合強度は、レセプターと野生型抗体の結合強度と比較して十倍程度増強した。
1.目的
AILIM−IgFcキメラ分子のIgFcドメインにはアミノ酸225番目にN-結合型糖鎖が付加することが知られている。その近傍である223番目(kabat のEU indexで、295番目を指す)のグルタミン(Gln,Q)をシステイン(Cys,C)に置換した場合(AILIM−IgFc Gln223Cys)のADCC活性について解析を行なった。
1) 抗体
AlLIM-IgFc Wt 1.42 mg/m1
AlLIM-IgFc Cys223 1.11 mg/ml
HRP 標識Mouse 抗 Human IgG 抗体:ZYMED, Lot#; 40789491
2) 細胞
CD16a 発現 CHO-K1
3) その他の試薬
Phosphate Buffered Saline (PBS(-))
Bovine Serum Albumin (BSA) : Thermo, Cat#; 303050-500GM, Lot.#; 513
2NA(EDTA・2Na) : DOJINDO, Cat.#; 345-01865
4) 器具、機器
FACSculiber (Becton Dickinson)
FACSチューブ (FALCON. Cat#;352008)
低速遠心機(HITACHI)
1.1次抗体反応
CD16a発現CHO−K1細胞を3mM EDTA-BSA-PBS(-)(EBP)を用いて細胞をはがし、Cell
countを行なった。今回の細胞濃度は7.2x105cells/mlであり、必要量の細胞懸濁液を15mlチューブに分取し、1800r.p.m、3minで遠心後、EBPに置き換えた後、5x104 cells/25
μl/チューブで分注した。AILIM−IgFc Wild TypeとCys223を20μl/mlに調整し、2倍希釈で全8段階作製し、それぞれをチューブに注ぎ4℃で1hr反応させた。
2. 2次抗体反応
1時間後、EBPを4ml/チューブで分注し、1800r.p.m、3minで遠心し、上清を除去した(wash)。上清除去後、液の残量が約60μlであることを確認し、EBPで500倍希釈したBiotin標識抗AILIM抗体を1μl/チューブで添加して、4℃で1hr反応させた。
3.3次抗体反応
反応終了後、EBPを4ml/チューブで分注し、1800r.p.m、3minで遠心し、上清を除去した(wash)。上清除去後、液の残量が約60μlであることを確認し、EBPで400倍希釈したPE標識Streptavidinを100μl/チューブで添加して、4℃で30min反応させた。
4.FACSによる解析
反応終了後、EBPを4ml/チューブで分注し、1800r.p.m、3minで遠心し、上清を除去した(wash)。そして、FACSculiberにより解析を行なった。
4.結果
AILIM−IgFcキメラ分子Gln223CysのCD16結合反応性の解析の結果を図12に示す。AILIM-IgFc WtとCys223の、PE標識抗体の結合された細胞の割合を比較した結果、Wtは1.25μg/mlの濃度から上がりだしているのに対して、Cys223では0.625μg/mlから上がっていた。グラフから、CD16aに対する反応性はWtに比べてCys223の方が約2倍上昇していることが明らかになった。
なおBiaCore測定結果によると、レセプターとキメラ分子の結合強度は、レセプターと野生型キメラ分子の結合強度と比較して十倍程度増強した。
5.考察
今回の結果から、AILIM-IgFcの223番目のGlnをCysに置換することで、CD16aとの結合性が上昇することが示唆された。このことは、実施例4に記載のAILIM-IgFc Gln223CysによるADCC活性上昇の一因になると考えられる。
Claims (23)
- IgGにおけるFc領域にある糖鎖修飾部位よりN末端側に向かって2番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むポリペプチド変異体。
- KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むポリペプチド変異体。
- 置換前と比較してエフェクター機能が向上した、請求項1又は2記載のポリペプチド変異体。
- Fc領域がヒトIgGのFc領域である請求項1〜3の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
- Fc領域の糖鎖修飾部位にN−結合型糖鎖を有している請求項1〜4の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
- ヒト細胞表層存在分子を認識する部位を有する、請求項1〜5の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
- 抗体の変異体であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられた変異体である請求項1〜6の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
- サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも一つを認識する、請求項7記載のポリペプチド変異体。
- 抗原CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFalpha受容体、VEGF受容体、CTLA−4、AILIM/ICOS、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つを認識する、請求項8記載のポリペプチド変異体。
- 細胞表層存在分子を認識する部位、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体である、請求項1〜6の何れかの項に記載のポリペプチド変異体。
- サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合する、請求項10記載のポリペプチド変異体。
- CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFalpha受容体、VEGF受容体、AILIM/ICOS、CTLA−4、B7h、CD80、CD86、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合する、請求項11記載のポリペプチド変異体。
- 請求項1〜12の何れかの項に記載のポリペプチド変異体をコードする単離された核酸。
- 請求項13に記載の核酸を含むベクター。
- 請求項14に記載のベクターを有する宿主細胞又は宿主生物。
- 請求項15に記載の宿主細胞又は宿主生物を、核酸がコードするポリペプチド変異体を発現するように培養することを特徴とするポリペプチド変異体の製造方法。
- 請求項1〜12の何れかの項に記載のポリペプチド変異体を含む治療用組成物。
- 以下(1)から(3)の工程を含むエフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法;
(1)エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程、
(2)KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNA、及び、L鎖をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(3)発現産物を回収する工程。 - 以下(1)から(3)の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子の変異体の製造方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程、
(2)細胞表層存在分子を認識する部位及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(3)発現産物を回収する工程。 - 以下(1)から(5)の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子の変異体の製造方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程、
(4)細胞表層存在分子を認識する部位、及びKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞又は宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、及び
(5)発現産物を回収する工程。 - エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を向上させる方法。
- 細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法。
- 以下(1)から(3)の工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法;
(1)細胞表層存在分子を認識する部位及びFc領域を含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、及び
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で295番目のアミノ酸をシステイン残基に置換する工程。
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