JPWO2019088143A1 - 生物活性が低下した抗体バリアントおよびアイソフォーム - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕アミノ酸配列SISPSGQSTYYRREVKG(配列番号2)を含む可変領域を有する抗体のバリアントであって、
(a)前記配列のN末端側から12番目の位置(エミシズマブQ鎖のN末端側から61番目の位置:Kabatナンバリング60位)におけるアミノ酸残基R;または
(b)前記配列のN末端側から10〜12番目の位置(エミシズマブQ鎖のN末端側から59〜61番目の位置:Kabatナンバリング58〜60位)におけるアミノ酸残基YYR
が欠損して当該可変領域が当該欠損部位で切断されている、抗体バリアント。
〔2〕前記配列がCDR配列である、〔1〕の抗体バリアント。
〔3〕前記配列がCDR2配列である、〔1〕の抗体バリアント。
〔4〕前記配列が重鎖に含まれる配列である、〔1〕の抗体バリアント。
〔5〕二重特異性(Bi-specific)抗体のバリアントである、〔1〕の抗体バリアント
〔6〕エミシズマブのバリアントである、〔1〕の抗体バリアント。
〔7〕アミノ酸配列SISPSGQSTYYRREVKG(配列番号2)を含む可変領域を有する抗体を含む試料を、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、電荷に基づく分離、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、またはそれらの組み合わせによって分離する工程を含む、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の抗体バリアントの検出方法。
〔8〕〔1〕〜〔6〕のいずれかの抗体バリアントを標準品として使用する、〔7〕の検出方法。
〔8−2〕定量分析、定性分析、および構造解析からなる群より選択される1つまたは複数の分析を行う工程を含む、〔8〕の検出方法。
〔9〕〔1〕〜〔6〕のいずれかの抗体バリアントを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該抗体バリアントの割合が5%以下である、医薬組成物。
〔10〕抗体がエミシズマブである、〔9〕の医薬組成物。
〔11〕陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)による精製を含む精製工程により得られる、〔9〕の医薬組成物。
〔12〕抗体産生細胞をpH7.1以上かつ/または培養温度36℃以下で培養する工程を含む、〔1〕〜〔6〕のいずれかの抗体バリアントの生成を抑制する方法。
〔12−2〕抗体産生細胞の培養条件を、培養の途中で、pH7.1以上かつ/または培養温度36℃以下での培養に変更する、〔12〕の方法。
〔13〕第一の重鎖(Q鎖:配列番号10)および第二の重鎖(J鎖:配列番号11)を含む二重特異性抗体のアイソフォームであって、
(1a)第一の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号10のN末端側から150番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号11のN末端側から202番目の位置)のシステインとの間;および
(1b)第一の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号10のN末端側から206番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号11のN末端側から146番目の位置)のシステインとの間;
においてジスルフィド結合を形成しているか、あるいは
(2a)第一の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号10のN末端側から229番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号11のN末端側から228番目の位置)のシステインとの間;および
(2b)第一の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号10のN末端側から232番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号11のN末端側から225番目の位置)のシステインとの間
においてジスルフィド結合を形成している、二重特異性抗体アイソフォーム。
〔14〕前記(1a)および(1b)においてジスルフィド結合を形成している、〔13〕の二重特異性抗体アイソフォーム。
〔15〕第一の重鎖(Q鎖:配列番号10)および第二の重鎖(J鎖:配列番号11)を含む二重特異性抗体のアイソフォームであって、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて分離した場合に前記二重特異性抗体よりもアルカリ性側の領域で溶出されることを特徴とする、二重特異性抗体アイソフォーム。
〔16〕エミシズマブのアイソフォームである、〔13〕〜〔15〕のいずれかの二重特異性抗体アイソフォーム。
〔17〕二重特異性抗体含む試料を、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、電荷に基づく分離、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、またはそれらの組み合わせによって分離する工程を含む、〔13〕〜〔16〕のいずれか一項に記載の抗体アイソフォームの検出方法。
〔18〕〔13〕〜〔16〕のいずれかの二重特異性抗体アイソフォームを標準品として使用する、〔17〕の検出方法。
〔18−2〕定量分析、定性分析、および構造解析からなる群より選択される1つまたは複数の分析を行う工程を含む、〔18〕の検出方法。
〔19〕〔13〕〜〔16〕のいずれかの二重特異性抗体アイソフォームを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該抗体アイソフォームの割合が2%以下である、医薬組成物。
〔20〕陽イオン交換クロマトグラフィーによって精製する工程を含む、〔13〕〜〔16〕のいずれかの二重特異性抗体アイソフォームの含有率を低減する方法。
〔21〕抗体の生物活性が著しく低下している、〔1〕、〔13〕、または〔15〕の抗体アイソフォーム又はバリアント。
〔22〕それぞれ異なるエピトープを認識する2つの可変領域を有する抗体またはその誘導体のアイソフォームであって、当該抗体またはその誘導体に対し、Rgの平均値が3%以上、好ましくは4%以上、より好ましくは5%以上、より好ましくは6%以上小さく、および/またはDmaxの平均値が5%以上、好ましくは6%以上、より好ましくは7%以上、より好ましくは7.5%以上小さいアイソフォーム。
〔23〕それぞれ異なるエピトープを認識する2つの可変領域を有する抗体またはその誘導体のアイソフォームであって、当該抗体またはその誘導体に対し、Rgの平均値が0.15nm以上、好ましくは 0.2nm以上、より好ましくは0.25nm以上、より好ましくは0.3nm以上小さく、および/またはDmaxの平均値が0.5nm以上、好ましくは1.0nm以上、より好ましくは1.2nm以上、より好ましくは1.4nm以上小さいアイソフォーム。
〔24〕当該抗体またはその誘導体と異なるジスルフィド結合を有する〔22〕または〔23〕のアイソフォーム。
〔25〕当該抗体またはその誘導体がエミシズマブ(第一の重鎖(Q鎖:配列番号10)、第二の重鎖(J鎖:配列番号11)、および第一の重鎖、第二の重鎖のそれぞれと対を形成する共通軽鎖(配列番号12)を含む二重特異性抗体)である〔22〕〜〔24〕のいずれかのアイソフォーム。
〔26〕エミシズマブのアイソフォームであって、Rgの平均値が4.9nm以下、好ましくは4.8nm以下であり、および/またはDmaxの平均値が17.0nm以下、好ましくは16.5nm以下であるアイソフォーム。
〔27〕第一の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号10のN末端側から150番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号11のN末端側から202番目の位置)のシステインとの間および第一の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号10のN末端側から206番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号11のN末端側から146番目の位置)のシステインとの間でジスルフィド結合を有する〔25〕または〔26〕のアイソフォーム。
〔28〕エミシズマブおよび〔22〕〜〔27〕のいずれかのアイソフォームを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該アイソフォームの割合が2%以下である、医薬組成物。
〔29〕第一の重鎖(Q鎖:配列番号10)、第二の重鎖(J鎖:配列番号11)、および第一の重鎖、第二の重鎖のそれぞれと対を形成する共通軽鎖(配列番号12)を含む二重特異性抗体(Q499-z121/J327-z119/L404-k; エミシズマブ)のアイソフォームであって、Q鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号10のN末端側から152番目から180番目)のアミノ酸残基およびJ鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号11のN末端側から148番目から176番目)のアミノ酸残基においてエミシズマブと分子構造上の差異を有するアイソフォーム。
〔30〕当該分子構造上の差異が、HDX-MS測定における重水素交換率(%D)の差として測定される〔29〕に記載のアイソフォーム。
〔31〕エミシズマブおよび〔29〕または〔30〕のアイソフォームを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該アイソフォームの割合が2%以下である、医薬組成物。
〔A1〕抗体および/または抗体バリアントもしくはアイソフォームを含む試料を、還元反応、加水分解反応(消化反応)、タンパク質変性反応、またはそれらの組み合わせに供する工程を含む、〔7〕または〔17〕の検出方法。
〔A2〕前記還元反応が、温和な還元条件下(例えば、Tris緩衝液(pH7.0)中のDTTによる37℃での還元)で実施される、〔A1〕の検出方法。
〔A3〕前記加水分解反応が、部位特異的切断酵素(例えば、IdeSプロテアーゼ、Lys-C、パパイン等の配列特異的プロテアーゼ)を用いて実施される、〔A1〕の検出方法。
〔A4〕抗体、抗体バリアントもしくはアイソフォーム、それらの反応産物、またはそれらの組み合わせを含む試料を、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、電荷に基づく分離、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、またはそれらの組み合わせによって分離する工程を含む、〔7〕、〔17〕または〔A1〕〜〔A3〕のいずれかの検出方法。
〔A5〕SE-HPLC分析、動的光散乱法(DLS)、SAXS測定、電子顕微鏡測定、3D modeling、SPR評価、HDX MS分析、またはそれらの組み合わせによって分析する工程を含む、〔8〕、〔18〕または〔A1〕〜〔A4〕のいずれかの検出方法。
〔A6〕〔7〕、〔8〕、〔17〕、〔18〕または〔A1〕〜〔A5〕、またはそれらの方法を組み合わせる工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の品質管理方法。
〔A7〕〔A6〕の方法の工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造方法。
〔A8〕陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)のBind & Elute modeの工程を含むことを特徴とする、エミシズマブを含む組成物の精製方法。
〔A9〕〔A8〕の精製方法の工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造方法。
このような抗体は、例えばWO2005/035756、WO2006/109592、WO2012/067176などに記載の方法に従って取得することができる。
エミシズマブ等の抗体および抗体バリアントおよび抗体アイソフォームのFVIII様活性は、例えば、WO2005/035756、WO2006/109592、WO2012/067176等に記載の方法に従って評価することができる。
・エミシズマブに比べて、生物活性(FVIII様活性)が極めて低い;
・欠損しているアミノ酸残基のN末端側の断片とC末端側の断片とがジスルフィド結合によって結合している(図1B)。
・抗体産生細胞の培養時間、培養温度、および培養pHによって生成量が異なる。
(a)配列番号2のアミノ酸配列のN末端側から12番目の位置(エミシズマブのQ鎖のN末端側から61番目の位置、すなわちKabatナンバリング60位)におけるアミノ酸残基R;または
(b)配列番号2のアミノ酸配列のN末端側から10〜12番目の位置(エミシズマブのQ鎖のN末端側から59〜61番目の位置:Kabatナンバリング58〜60位)におけるアミノ酸残基YYR
が欠損して当該可変領域が当該欠損部位で切断されている、抗体バリアントである。
Q-CDR-Clipped Variantは、好ましくは二重特異性(Bi-specific)抗体のバリアントであり、特に好ましくはエミシズマブのバリアントである。
そのような検出方法および分析方法においては、配列番号2のアミノ酸配列を有するFab(Q鎖Fab)における欠損部位の有無を指標にして検出および分析することができる。当該欠損部位は、例えば、LCMS分析における、当該欠損に起因する分子量のシフトを指標として検出することができる。また、Q-CDR-Clipped Variantにおいて、欠損しているアミノ酸残基のN末端側の断片とC末端側の断片とはジスルフィド結合によって結合しているため、ジスルフィド結合の還元反応に供した後の試料をCE-HPLC、LCMS、LC-UV等の種々の分析技術を利用して分析することによって、欠損部位の有無に起因する還元パターンの違いを検出することができる。また、NMR測定等による構造解析を利用することもできる。
あるいは、イオン交換クロマトグラフィーによる分離度の違いを指標とすることもでき、例えば陽イオン交換クロマトグラフィーにより分離した場合、Q-CDR-Clipped Variantは、エミシズマブの主要ピークと比べて酸性側の領域にて分離される。
別の局面において、本発明は、上記のような検出方法および分析方法のうちの1つまたはそれらの組み合わせを実施することによって、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造および品質管理を行うことができる。したがって、本発明は、上記のような検出方法および分析方法の実施、またはそれらの方法を組み合わせる工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の品質管理方法に関する。また、本発明は、そのような品質管理方法を実施する工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造にも関する。
また、本発明は、Q-CDR-Clipped Variantの含有率が低く抑えられた医薬組成物の製造方法、およびQ-CDR-Clipped Variantの生成を抑制する方法にも関する。Q-CDR-Clipped Variantの生成量は、抗体産生細胞の培養時間を短くする(例えば15日以内、好ましくは13日以内とする)ことによって、あるいは培養温度を低くする(例えば38℃以下、好ましくは37℃以下、さらに好ましくは36℃以下とする)ことによって、および/または、培養pHを高くする(例えば6.7以上、好ましくは6.9以上、さらに好ましくは7.1以上とする)ことによって、低減することができる(図4)。したがって、上記方法は、抗体(例えばエミシズマブ)産生細胞を、従来よりも低い培養温度(例えば約36℃以下)、高いpH(例えば約7.1以上)で一定時間(例えば約15日以内)培養する工程を含むことを特徴とする。一態様において、上記方法は、抗体産生細胞をpH7.1以上かつ/または培養温度36℃以下で培養する工程を含む。特定の態様において、上記方法は、抗体産生細胞の培養条件を、培養の途中(たとえば培養2日目以降)で、pH7.1以上かつ/または培養温度36℃以下での培養条件にシフトすることを特徴とする。
別の局面において、本発明は、陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)のBind & Elute modeの工程を含むことを特徴とする、エミシズマブを含む組成物の精製方法に関する。また、本発明は、当該精製方法を実施する工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造方法にも関する。
・エミシズマブに比べて、生物活性(FVIII様活性)が極めて低い;
・エミシズマブに比べて、疎水性が強い;
・エミシズマブに比べて、温和な還元条件(部分還元条件)下で重鎖間のジスルフィド結合(図2B)が還元されにくい;
・抗体産生細胞の培養液中の溶存酸素濃度および初期pH、ならびにMTX(methotrexate)添加前の培養時間等の条件(製造パラメータ)に関係なく生成される。
一態様において、Protected disulfide isoformは、抗原であるFIX(a)およびFXと結合することはできるが、生物活性(FVIII様活性)は示さないことを特徴とする。
特定の態様において、Protected disulfide isoformは、エミシズマブと同じ(正常な)ジスルフィド結合を有しているが、Fab部分の構造変化によって通常よりも強い疎水性を有し、重鎖間のジスルフィド結合が通常より還元されにくくなった構造異性体である。
(1a)第一の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号10のN末端側から150番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号11のN末端側から202番目の位置)のシステインとの間;および
(1b)第一の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号10のN末端側から206番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号11のN末端側から146番目の位置)のシステインとの間;
においてジスルフィド結合を形成しているか、あるいは
(2a)第一の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号10のN末端側から229番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号11のN末端側から228番目の位置)のシステインとの間;および
(2b)第一の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号10のN末端側から232番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号11のN末端側から225番目の位置)のシステインとの間;
においてジスルフィド結合を形成している、二重特異性抗体アイソフォームである。
(1a)第一の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号10のN末端側から150番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号11のN末端側から202番目の位置)のシステインとの間;
(1b)第一の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号10のN末端側から206番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号11のN末端側から146番目の位置)のシステインとの間;
(1c)第一の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号10のN末端側から229番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号11のN末端側から225番目の位置)のシステインとの間;および
(1d)第一の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号10のN末端側から232番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号11のN末端側から228番目の位置)のシステインとの間
においてジスルフィド結合を形成しているか、あるいは
(2a)第一の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号10のN末端側から229番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号11のN末端側から228番目の位置)のシステインとの間;
(2b)第一の重鎖におけるEUナンバリング229位(配列番号10のN末端側から232番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング226位(配列番号11のN末端側から225番目の位置)のシステインとの間;
(2c)第一の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号10のN末端側から150番目の位置)のシステインと、第一の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号10のN末端側から206番目の位置)のシステインとの間;および
(2d)第二の重鎖におけるEUナンバリング144位(配列番号11のN末端側から146番目の位置)のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位(配列番号11のN末端側から202番目の位置)のシステインとの間;
においてジスルフィド結合を形成している、二重特異性抗体アイソフォームであり、特に好ましくはエミシズマブのアイソフォームである。
そのような検出方法および分析方法においては、重鎖間ジスルフィド結合領域および/またはFab領域の構造における、Protected disulfide isoformとエミシズマブとの違いを利用して分析することができる。この構造面の違いは、例えば以下に示すような種々の分析手法によって検出することができる。
また、IdeS消化後に、温和な還元条件下(例えばTris緩衝液(pH7.0)中のDTTによる37℃での還元)で還元反応を行った後の試料を逆相カラムにより分析することによって、エミシズマブとProtected disulfide isoformにおけるジスルフィド結合の還元されやすさの違いを反映したピークを検出することができる。
エミシズマブとProtected disulfide isoformは、全てのジスルフィド結合が還元される条件下で還元反応を行った場合は逆相カラムによる分析結果に違いが検出されないが、上記の温和な還元条件下で還元反応を行った場合は逆相カラムによる分析結果において、還元パターンの違いが検出される。特定の理論により限定されることを意図するものではないが、上記の温和な還元条件下では、エミシズマブは、重鎖-軽鎖間のジスルフィド結合も重鎖間のジスルフィド結合も還元されるのに対し、Protected disulfide isoformは、重鎖-軽鎖間のジスルフィド結合のみ還元されて重鎖間のジスルフィド結合は還元されないと考えられる。
上記のような、非変性条件または変性条件における、還元反応、IdeS消化、限定的Lys-C消化の他に、パパイン消化等の種々の分解反応を利用することができる。また、C4カラム等を利用した逆相クロマトグラフィーの他に、SE-HPLC分析、動的光散乱法(DLS)、SAXS測定、電子顕微鏡測定、3D modeling、SPR評価、HDX MS分析等の種々の分析技術を利用することができる。
別の局面において、本発明は、上記のような検出方法および分析方法のうちの1つまたはそれらの組み合わせを実施することによって、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造および品質管理を行うことができる。したがって、本発明は、上記のような検出方法および分析方法の実施、またはそれらの方法を組み合わせる工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の品質管理方法に関する。また、本発明は、そのような品質管理方法を実施する工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造にも関する。
別の局面において、本発明は、陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)のBind & Elute modeの工程を含むことを特徴とする、エミシズマブを含む組成物の精製方法に関する。また、本発明は、当該精製方法を実施する工程を含む、エミシズマブを含有する医薬組成物の製造方法にも関する。
このようなRg, Dmaxの値は以下の条件下で測定される。
(1)抗体濃度:抗体濃度7.54 mg/mL
(2)溶媒条件:150 mmol/L arginine, 20 mmol/L histidine-aspartic acid, pH6.0
(3)温度:25℃
ここで、Rgの平均値はGuinier plotからRgを測定ごとに計算し、それらを平均することにより算出することが出来る。Dmaxの平均値はp(r)のx切片からDmaxを測定ごとに計算し、それらを平均することにより算出することが出来る。なお、Guinier plot及びp(r)に関する解析方法は、実施例9に記載の通りである。
別の局面において、本発明は、エミシズマブのアイソフォーム(Protected disulfide isoform)であって、エミシズマブと同一の重鎖および軽鎖のアミノ酸配列を有するが、エミシズマブと比べ、Q鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号10のN末端側から152番目から180番目)のアミノ酸残基およびJ鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号11のN末端側から148番目から176番目)のアミノ酸残基において分子構造上の差異を有するアイソフォームを開示する。このような構造上の違いは、HDX-MS測定における重水素交換率(%D)の差として測定することが可能であり、具体的に、図9Aに示すように、この領域のアミノ酸残基を含むペプチドの重水素交換時間の差として確認することが出来る。
別の局面において、本発明は、エミシズマブおよび該アイソフォームを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該アイソフォームの割合が2%以下である、医薬組成物を開示する。
前記、抗体分子、抗体バリアント、抗体アイソフォーム、抗体バリアントまたはアイソフォームを含む医薬組成物、抗体バリアントまたはアイソフォームの分析方法、および抗体バリアントまたはアイソフォームの生成を抑制する方法においては、抗体は好ましくは二重特異性抗体であり、さらに好ましくはエミシズマブ(ACE910)である。
本発明は、以下の実施例によってさらに例示されるが、下記の実施例に限定されるものではない。
エミシズマブの異性体(抗体バリアントおよびアイソフォーム)の構造解析のために、大量のエミシズマブ抗体を次のような方法で製造した。エミシズマブをコードする遺伝子を組み込んだCHO細胞をエミシズマブ産生細胞として市販の基礎培地(動物細胞培養用基礎培地)で培養した。培養条件は、一般にCHO細胞の培養に適した環境で行った。
発現された抗体の精製は、一般的なカラムクロマトグラフィー、例えばアフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水クロマトグラフィーなどの組み合わせによって行った。
分析検体を移動相A液(組成後記)にて希釈した試料溶液をカチオン交換カラム(ProPac WCX-10, 粒子径10 マイクロメートル、内径4.0 mm, 長さ250 mm)に注入し、酸性の移動相(9.6 mmol/L Tris、6.0 mmol/Lピペラジン、11.0 mmol/Lイミダゾール緩衝液を含むpH6.0の移動相A液)及びアルカリ性の移動相(9.6 mmol/L Tris, 6.0 mmol/Lピペラジン、11.0 mmol/Lイミダゾール及び150 mmol/L塩化ナトリウムを含むpH9.9の移動相B液)を用いて液体クロマトグラフィーにより分離を行った(カラム温度:30±5℃、測定波長:280 nm、流量:1.0 mL/min)。その結果、エミシズマブに対応するMainピークに比べてQ-CDR Clipped Variantは酸性側、Protected Disulfide Isoformはアルカリ性側の領域で分離されることが確認された(図1A、図2A)。
検体をリン酸緩衝液で希釈し、IdeS protease及びPNGase-Fにより消化した後、変性剤を含まないTris緩衝液中でDTTにより部分還元を行った後、TFA溶液で希釈したサンプルを逆相高速液体クロマトグラフィーに注入し分離を行った。その結果、エミシズマブの主成分は重鎖及び軽鎖間のジスルフィド結合が還元された状態でクロマトグラフ上にて分離されるが、Protected Disulfide Isoformは重鎖間が還元されない状態の特異なピークとして検出されることがわかった(図3BおよびD)。
検体を緩衝液で希釈し、IdeS protease及びPNGase-Fにより消化した後、変性緩衝液にてタンパク質の変性を行った。その後、TFA溶液で希釈したサンプルを逆相高速液体クロマトグラフィーに注入し分離を行った。その結果、Protected Disulfide IsoformのF(ab’)2部分はエミシズマブの主成分よりも保持時間が長く分離されることが分かった(図4CおよびD)。
検体を緩衝液で希釈し、IdeS protease及びPNGase-Fにより消化した後、TFA溶液で希釈したサンプルを逆相高速液体クロマトグラフィーにより分離した。その結果、Protected Disulfide IsoformのF(ab’)2部分はエミシズマブの主成分よりも保持時間が長く分離されることが分かった(図4AおよびB)。
Chromogenic assay
リン脂質を反応の場において,FIXaとFX存在下でエミシズマブを反応させることにより生成する活性化血液凝固第X因子(FXa)の生成量を特異的発色基質にて定量測定した。具体的には、サンプルにトリスヒドロキシメチルアミノメタン,塩化ナトリウム,BSAを含む溶液(TBSB)を加えて各種濃度のエミシズマブ希釈液を調製した。希釈液を96穴マイクロプレートの各ウェルにそれぞれ添加し,各ウェルにFIXa, FX,塩化カルシウム、塩化マグネシウム、リン脂質及びTBSBを含む凝固因子溶液を加えて振とう後,30分間放置した。その後,各ウェルにエチレンジアミン四酢酸溶液を加えて振とう、更に各ウェルにChromogenic 基質溶液(N-benzoyl-L-isoleucyl-L-glutamyl-glycyl-L-arginine-p-nitroaniline hydrochloride and its methyl ester)を加えて振とう後,35分間放置した。1〜2分間振とうした後,プレートリーダーを用いて各ウェルの405 nm における吸光度(Abs)を測定した。各濃度の試料溶液及び標準溶液より得られた吸光度から,4-パラメーター平行線ロジスティック解析プログラムを使用して回帰曲線から標準溶液に対する試料の比活性を求めた。結果、エミシズマブの標準溶液に対して、Q-CDR Clipped Variantは18±1%、Protected Disulfide Isoformは8±0%の生物活性を示した。
本試験では,ヒト第VIII因子欠乏血漿を用いて,内因系凝固活性化機序を反映した系で,フィブリン生成による凝固までの時間を,濁度変化を指標に測定した。具体的には、サンプルにトリスヒドロキシメチルアミノメタン,塩化ナトリウム,BSAを含む溶液を加えて各種濃度のエミシズマブ希釈液を調製した。全自動血液凝固測定装置により第VIII因子欠乏血漿を希釈液に加えインキュベートし、次にAPTT試薬を添加しインキュベート、最後に塩化カルシウム液を添加し凝固時間を測定した。標準物質に対する試料の比活性の算出は,平行線検定法により行った。結果、エミシズマブの標準溶液に対して、Q-CDR Clipped Variantは18±1%、Protected Disulfide Isoformは16±1%の生物活性を示した。
〔初発培地〕
市販の基礎培地に植物由来の加水分解物・アミノ酸等を添加し、溶解後に濾過滅菌した。
〔流加培地〕
市販の基礎培地にグルコース・アミノ酸等を添加し、溶解後に濾過滅菌した。
〔細胞〕
エミシズマブをコードする遺伝子を組み込んだエミシズマブ産生CHO細胞(DXB-11株)を用いた。
1 Lスケールの細胞培養装置に生産培地(標準濃度の-10〜10%)を加え、これに上記CHO細胞株を2〜6×105 cells/mLとなるよう播種し、温度36〜38℃、溶存酸素濃度40%、初期pH 7.20で培養を開始した。培養開始後1-3日目より流加培地(標準濃度の-10〜10%)を一定流速で添加し、培養開始後3日目よりpHを6.70-7.10にシフトし、13〜15日間培養した。
12個の中心点を含む中心複合計画(6因子:生産培地濃度、流加培地濃度、初発生細胞密度、温度、流加開始のタイミング、シフト後pH)に基づきデザインされた実験計画に従い、全56条件にて培養した。全ての条件に対して、培養13日目、14日目、及び15日目の培養液をサンプリングし(計168サンプル)、遠心(3000 rpm、5分間)上清をProtein A精製後にQ-CDR Clipped Variant比率の測定に使用した。
生細胞数・生存率測定はトリパンブルー染色法により測定した。Q-CDR Clipped Variantは、陽イオンカラム(ProPac WCX-10)を用いたカチオン交換高速液体クロマトグラフィー法により、ピークとして検出した。
結果を図5及び図6に示す。Q-CDR Clipped Variant比率は温度とシフト後pHの影響を受け、試験した範囲(温度36-38℃、シフト後pH 6.70-7.10)では、36℃培養の方がQ-CDR Clipped Variant比率を低減することができ、シフト後pH 7.10で培養した方がQ-CDR Clipped Variant比率を低減することができた。また、温度とシフト後pHには交互作用が見られ、38℃培養条件下でもシフト後pHを6.70と低くすることで、Q-CDR Clipped Variant比率を低減することができた。
培養温度を36-38℃、培養開始後3日目からのpHを6.70-7.10で制御することで、Q-CDR Clipped Variantを4%以下に制御することができた。
Q-CDR Clipped Variantとエミシズマブ抗体との静電的性質の違いを利用し、これらを分離する方法を確立した。以下に実施例を示す。
陽イオン交換樹脂としてGE社製Capto SP ImpResまたは相当品をカラムに充てんし,平衡化後,Q-CDR Clipped Variantを含むエミシズマブ抗体溶液を負荷し,いったんどちらも吸着させた。負荷後,塩化ナトリウムを含むリン酸緩衝液で洗浄し,Q-CDR Clipped Variant含む酸性側のバリアントのみを特異的に溶出させ,エミシズマブ抗体と分離、除去した。除去状況を示すため,この洗浄画分と溶出画分,及び分離前の負荷画分をCE-HPLC分析した(図7)。
負荷,洗浄,及び溶出の条件を以下に示した。
負荷:pH 5.0に調整した,エミシズマブ抗体を含むトリス―塩酸緩衝液を,樹脂1 Lあたり33 gエミシズマブ抗体の条件で負荷した。
洗浄:pH 7.2に調整した,25 mmol/Lの塩化ナトリウムを含むリン酸緩衝液を,室温で3.5 CVカラムに通液した。
溶出:pH 6.5に調整した,100 mmol/Lの塩化ナトリウムを含むリン酸緩衝液を,室温で6.5 CVカラムに通液した。
エミシズマブおよびProtected Disulfide Isoformのそれぞれについて抗体製剤(抗体濃度7.54 mg/mL、150 mmol/L arginine, 20 mmol/L histidine-aspartic acid, pH6.0)を調製した。SAXS測定には、SAXSess mc2 system (Anton Paar, Graz, Austria)のラインコリメーションされたX線(Cu Kα, λ= 0.1542nm)を用いた。測定温度は25°Cとした。検出には2次元イメージングプレートを用いた。X線照射時間は30分とした。2次元の散乱強度はSAXSQuant software (Anton Paar)を用いて1次元の散乱強度I(q)に変換した。ここで、qは散乱ベクトルであり、q=(4π/λ)sin(θ/2)で定義される。θは散乱角である。散乱曲線は、ビームストッパーを透過したq=0における散乱強度で規格化したのち、ブランク(キャピラリーとBuffer)補正と光学系(デスメア)補正を行った。補正後の散乱曲線に対して、q×Rg<1.3を満たす条件下でGuinier plotを行い、慣性半径Rg (nm)を求めた。ただし、小角側で散乱強度の低下が見られる場合は、粒子間反発の寄与を避けるために、そのようなqの領域を除いてGuinier plotを行った。粒子間相互作用がないと仮定する系(構造因子S(q)=1)では、散乱強度I(q)は二体距離分布関数p(r)のフーリエ変換として与えられる。補正後の散乱曲線に対して間接フーリエ変換法(非特許文献9)を適用し、粒子のp(r)を得た。p(r)のx軸切片から最大長Dmax (nm)を得た。なお、測定はエミシズマブ抗体製剤(Main)とProtected Disulfide Isoform抗体製剤(BiAb3)でそれぞれ3回行った。
その結果、Protected Disulfide IsoformのRgの平均値は4.8nm以下(エミシズマブより0.3nm以上小さい値)、Dmaxの平均値は16.5nm以下(エミシズマブよりも1.4nm以上小さい値)であり、エミシズマブに比べ、Rgの平均値で6%以上小さく、Dmaxの平均値で7.5%以上小さい値を示した。エミシズマブと同じサブクラスのIgG4抗体分子のDmaxは、2つのFabドメインの先端の距離に相当することが報告されていることから(非特許文献10)、Protected Disulfide Isoform においては2つのFabドメインの先端の距離が短くなっており、これにより、分子の重心からの広がりを意味するRgも小さい値を示したものと考えられる。以上より、Protected Disulfide Isoform はエミシズマブよりもJ鎖-Q鎖のN末端間の距離が短い分子構造を取ることが確認された(図8)。2種類の抗原間の相互作用を仲介するような二重特異性抗体においては、立体構造上、Fabドメイン間の距離が抗原同士の相互作用に決定的に重要な役割を果たすと想像される。したがって、医薬組成物中の該アイソフォームの割合を制御することは、エミシズマブだけでなく、二重特異性抗体医薬一般において重要である。
エミシズマブおよびProtected Disulfide Isoformのそれぞれについて抗体製剤(抗体濃度1 mg/mL、150 mmol/L arginine, 20 mmol/L histidine-aspartic acid, pH6.0)を調製し、HDX-MS装置(Orbitrap Fusion Lumos (Thermo Fisher Scientific),UltiMate30000RSLCnano(Thermo Fisher Scientific) with HDX-PAL (LEAP Technologies))によるHDX-MS測定(重水素交換時間30 s,60 s, 120 s, 240 s, 480 s, 960 s, 1920 sおよび3840 sの測定)を行った。
その結果、Q鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号10のN末端側から152番目から180番目)のアミノ酸残基およびJ鎖におけるEUナンバリング146位から174位(配列番号11のN末端側から148番目から176番目)のアミノ酸残基を含むペプチドにて,HDX-MS測定における重水交換率(D%)の差が顕著であった。この結果から、Protected Disulfide Isoformはエミシズマブと比較して,当該領域の構造が変化していることが確認された(図9)。
Claims (21)
- アミノ酸配列SISPSGQSTYYRREVKG(配列番号2)を含む可変領域を有する抗体のバリアントであって、
(a)前記配列のN末端側から12番目の位置におけるアミノ酸残基R;または
(b)前記配列のN末端側から10〜12番目の位置におけるアミノ酸残基YYR
が欠損して当該可変領域が当該欠損部位で切断されている、抗体バリアント。 - 前記配列がCDR配列である、請求項1に記載の抗体バリアント。
- 前記配列がCDR2配列である、請求項1に記載の抗体バリアント。
- 前記配列が重鎖に含まれる配列である、請求項1に記載の抗体バリアント。
- 二重特異性(Bi-specific)抗体のバリアントである、請求項1に記載の抗体バリアント
- エミシズマブのバリアントである、請求項1に記載の抗体バリアント。
- アミノ酸配列SISPSGQSTYYRREVKG(配列番号2)を含む可変領域を有する抗体を含む試料を、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、電荷に基づく分離、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、またはそれらの組み合わせによって分離する工程を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の抗体バリアントの検出方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の抗体バリアントを標準品として使用する、請求項7に記載の検出方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の抗体バリアントを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該抗体バリアントの割合が5%以下である、医薬組成物。
- 抗体がエミシズマブである、請求項9に記載の医薬組成物。
- 陽イオン交換クロマトグラフィー(CEX)による精製を含む精製工程により得られる、請求項9記載の医薬組成物。
- 抗体産生細胞をpH7.1以上かつ/または培養温度36℃以下で培養する工程を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の抗体バリアントの生成を抑制する方法。
- 第一の重鎖および第二の重鎖を含む二重特異性抗体のアイソフォームであって、
(1a)第一の重鎖におけるEUナンバリング144位のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング200位のシステインとの間;および
(1b)第一の重鎖におけるEUナンバリング200位のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング144位のシステインとの間;
においてジスルフィド結合を形成しているか、あるいは
(2a)第一の重鎖におけるEUナンバリング226位のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング229位のシステインとの間;および
(2b)第一の重鎖におけるEUナンバリング229位のシステインと、第二の重鎖におけるEUナンバリング226位のシステインとの間
においてジスルフィド結合を形成している、二重特異性抗体アイソフォーム。 - 前記(1a)および(1b)においてジスルフィド結合を形成している、請求項13に記載の二重特異性抗体アイソフォーム。
- 第一の重鎖および第二の重鎖を含む二重特異性抗体のアイソフォームであって、陽イオン交換クロマトグラフィーを用いて分離した場合に前記二重特異性抗体よりもアルカリ性側の領域で溶出されることを特徴とする、二重特異性抗体アイソフォーム。
- エミシズマブのアイソフォームである、請求項13〜15のいずれか一項に記載の二重特異性抗体アイソフォーム。
- 二重特異性抗体含む試料を、アフィニティークロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、電荷に基づく分離、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、またはそれらの組み合わせによって分離する工程を含む、請求項13〜16のいずれか一項に記載の抗体アイソフォームの検出方法。
- 請求項13〜16のいずれか一項に記載の抗体アイソフォームを標準品として使用する、請求項17に記載の検出方法。
- 請求項13〜16のいずれか一項に記載の二重特異性抗体アイソフォームを含む医薬組成物であって、該医薬組成物中の全抗体分子における該抗体アイソフォームの割合が2%以下である、医薬組成物。
- 陽イオン交換クロマトグラフィーによって精製する工程を含む、請求項13〜16のいずれか一項に記載の二重特異性抗体アイソフォームの含有率を低減する方法。
- 抗体の生物活性が著しく低下している、請求項1、13、または15に記載の抗体アイソフォーム又はバリアント。
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