KR101705911B1 - 다중특이적 항체 - Google Patents

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제넨테크, 인크.
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Abstract

본 발명은 다중특이적 항체 및 그러한 항체를 제조 및 사용하는 방법을 제공한다.

Description

다중특이적 항체 {MULTISPECIFIC ANTIBODIES}
본 발명은 다중특이적 항체, 및 그러한 항체의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
항체는, 외래 단백질, 당단백질, 세포 또는 다른 항원성 외래 물질의 공격에 반응하여 척추동물 면역계에 의해 생산된 특이적 면역글로불린 폴리펩티드이다. 그러한 과정의 중요한 부분은 특정 외래 물질에 특이적으로 결합하는 항체의 생성이다. 특정 항원에 대한 상기 폴리펩티드의 결합 특이성은 매우 정밀하므로, 개별 척추동물에 의해 생성될 수 있는 수많은 특이성은 복잡성 및 다양성에 있어서 주목할 만하다. 무수한 항원이 반응을 유도할 수 있는데, 이러한 반응은 각각 그 반응을 유도한 특정 항원과 거의 배타적으로 관련된다.
특이적 항원 인식은, 항체가 적응 면역 반응에서 기능하는 데 있어서 필수적이다. 중쇄 (HC) 및 경쇄 (LC)의 조합적 결합은 항체 레퍼토리의 생성시 모든 척추동물에서 보존된다. 그러나, 이들 두 쇄에는 비대칭적인 다양성이 존재한다. HC의 가변 도메인 (VH)은 LC의 가변 도메인 (VL)에 비해 유의하게 높은 서열 다양성을 가지며 항원 결정기 인식에 보다 빈번하게 기여한다. 수용체 수정으로 불리는 과정은 항원-특이성의 결정에서의 LC의 역할을 나타낸다. B 세포 수용체를 수정하는 VL 유전자들의 진행성 재조합은, 최초 레퍼토리의 유의한 부분 (약 75％)을 구성하는 것으로 보이는 자가 반응성 항체 전구체를 교정하는 주요 메카니즘이다. 경쇄의 변형은 원하지 않는 결합 특이성 또는 다중-특이성을 제압하는 것으로 나타난다.
특정 항원 또는 항원들에 대한 항체 및 항체 단편의 특이성으로 인해 항체는 바람직한 치료제가 된다. 항체 및 항체 단편은 특정 조직, 예를 들어 종양을 표적으로 하여 비-특이적 표적화의 잠재적인 부작용을 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 암 및 여타 증식성 장애의 치료에 유용한 치료학적 항체, 특히 항체, 단편 및 이들의 유도체를 확인 및 특성 분석할 지속적인 필요성이 존재한다.
발명의 요약
본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 초가변 영역 (HVR) L1 서열을 포함하며, 인간 표피 성장 인자 수용체 2 (HER2) 및 혈관 내피 성장 인자 (VEGF)에 특이적으로 결합하는 단리된 항체를 제공한다. 한 실시양태에서, 항체는 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1은 아스파르트산을 제외한 임의의 아미노산이고, X3은 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이고, X4는 아르기닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X5는 세린을 제외한 임의의 아미노산임)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 단리된 항체에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83)를 포함하는 항체는 X1에서 아스파라긴, X3에서 알라닌, X4에서 리신, X5에서 트레오닌, X7에서 세린 및/또는 X8에서 글리신을 갖거나 이들의 임의의 조합을 갖는다. 본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 한 실시양태에서, 항체는 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 84)을 포함하는 HVR-H2 서열을 포함한다. 한 실시양태에서, 항체는 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 85) (여기서, X5는 트레오닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X6은 아스파라긴을 제외한 임의의 아미노산임)을 포함하는 HVR-H2 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 단리된 항체에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 84)을 포함하는 항체는 X8에서 티로신을 갖는다. 한 실시양태에서, 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 84)을 포함하는 항체는 X5에서 세린 및/또는 X6에서 글루탐산을 갖는다. 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 항체는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1, 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3의 군으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 본원에 기재된 임의의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 및 (ii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 및 (ii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다.
특정 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하거나, 또는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및/또는 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함한다.
추가의 특정 실시양태에서, 단리된 항체는 HVR-L1, HVR-L2, HVR-L3, HVR-H1, HVR-H2 및 HVR-H3 (이들은 각각, 서열 NIAKTISGY (서열 1); WGSFLY (서열 2); HYSSPP (서열 3); NIKDTY (서열 4); RIYPTNGYTR (서열 5); 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 순서대로 포함함)을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 또 다른 특정 실시양태에서, 항체는 HVR-L1, HVR-L2, HVR-L3, HVR-H1, HVR-H2 및 HVR-H3 (이들은 각각, 서열 NIAKTISGY (서열 1); WGSFLY (서열 2); HYSSPP (서열 3); NISGTY (서열 7); RIYPSEGYTR (서열 8); 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 순서대로 포함함)을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다.
본원에 기재된 임의의 측면의 다양한 실시양태에서, 항체는 인간 및 뮤린 VEGF에 150 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 대조군에 비해 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제한다. 특정 실시양태에서, 항체는 인간 및 뮤린 VEGF에 36 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 1 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 VEGF와 VEGFR2의 결합을 억제한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 인간 및 뮤린 VEGF에 150 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하며, 대조군에 비해 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제하는 단리된 항체에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 항체는 인간 및 뮤린 VEGF에 36 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 1 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 인간 VEGF에 58 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하며 HER2에 6 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고/거나, 대조군에 비해 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제하는 단리된 항체를 제공한다. 특정 실시양태에서, 항체 단편은 인간 및 뮤린 VEGF에 33 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 0.7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합한다. 또 다른 특정 실시양태에서, 단편은 Fab 단편 또는 단일 쇄 가변 단편 (scFv)이다.
상기 중 임의의 측면에서, 항체는 모노클로날 항체일 수 있다. 상기 모든 측면의 또 다른 실시양태에서, 항체는 IgG 항체일 수 있다. 상기 모든 측면의 추가의 실시양태에서, 항체의 프레임워크 서열의 적어도 일부분은 인간 공통 프레임워크 서열일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 본원에 기재된 임의의 항체의 단편에 관한 것이다. 항체 단편의 한 실시양태는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 단편이다. 또 다른 실시양태에서, 항체 단편은 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2; 및 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체 단편은 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체 단편은 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 항체 단편은 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하거나, 또는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함한다. 한 실시양태에서, 단편은 Fab 단편 또는 단일 쇄 가변 단편 (scFv)이다. 상기 모든 측면의 추가의 실시양태에서, 항체의 프레임워크 서열의 적어도 일부분은 인간 공통 프레임워크 서열일 수 있다.
추가의 측면에서, 본 발명은 본원에 기재된 임의의 항체 또는 항체 단편을 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 및 이러한 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 코딩된 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함한다. 임의로 또는 추가적으로, 폴리뉴클레오티드는 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 및/또는 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열, 또는 이들의 임의의 조합을 또한 포함하는 항체를 코딩한다. 추가의 측면에서, 폴리뉴클레오티드는 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열 중 1, 2 또는 3개를 포함하는 항체, 또는 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및/또는 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열 중 1, 2 또는 3개를 포함하는 항체를 추가로 코딩할 수 있다.
본 발명의 추가적인 측면에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열, 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 코딩하는 HVR-H2 또는 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 코딩하는 HVR-H3, 또는 이들의 임의의 조합을 코딩한다.
다른 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이고, 이러한 폴리뉴클레오티드는 임의로, (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 코딩한다. 추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 및 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열 또는 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열, 또는 둘 다를 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이고, 이러한 폴리뉴클레오티드는 임의로, (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 추가로 코딩한다.
추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다.
다른 측면에서, 본 발명은 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드, 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드, 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하는 폴리펩티드를 코딩하는 단리된 폴리뉴클레오티드에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 실시양태에서, 단리된 폴리뉴클레오티드는 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1은 아스파르트산을 제외한 임의의 아미노산이고, X3은 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이고, X4는 아르기닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X5는 세린을 제외한 임의의 아미노산임)를 포함하는 HVR-L1 서열을 코딩한다. 본 발명의 또 다른 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1은 Asp를 제외한 임의의 아미노산이고, X3은 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이고, X4는 아르기닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X5는 세린을 제외한 임의의 아미노산임)를 포함하는 HVR-L1 서열; 및 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열을 코딩한다. 본 발명의 상기 측면의 추가의 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 X1에서 아스파라긴, X3에서 알라닌, X4에서 리신, X5에서 트레오닌, X7에서 세린 및/또는 X8에서 글리신을 갖거나 이들의 임의의 조합을 갖는 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83)를 포함하는 항체를 코딩한다. 본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다.
본 발명의 추가의 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 85) (여기서, X5는 트레오닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X6은 아스파라긴을 제외한 임의의 아미노산임)을 포함하는 HVR-H2 서열을 코딩한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 85) (여기서, X5는 트레오닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X6은 아스파라긴을 제외한 임의의 아미노산임)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 제공한다. 본 발명의 추가적인 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 X5에서 세린, X6에서 글루탐산 및/또는 X8에서 티로신을 갖거나 이들의 임의의 조합을 갖는 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 84)을 포함하는 HVR-H2 서열을 코딩한다. 본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드, 또는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1은 아스파르트산을 제외한 임의의 아미노산이고, X3은 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이고, X4는 아르기닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X5는 세린을 제외한 임의의 아미노산임)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하는 폴리펩티드를 제공한다. 상기 측면의 또 다른 실시양태에서, 폴리펩티드는 HVR-L1 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1은 아스파르트산을 제외한 임의의 아미노산이고, X3은 프롤린을 제외한 임의의 아미노산이고, X4는 아르기닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X5는 세린을 제외한 임의의 아미노산임)를 포함한다. 임의로, 폴리펩티드는 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열을 추가로 포함한다. 상기 임의의 측면의 특정 실시양태는, 서열 X1IX3X4X5X6X7X8X9Y (서열 83) (여기서, X1에 아스파라긴, X3에 알라닌, X4에 리신, X5에 트레오닌, X7에 세린 및/또는 X8에 글리신이 존재하거나 이들의 임의의 조합이 존재함)를 포함하는 폴리펩티드를 포함한다. 본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-L1 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-L1 (서열 1)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다.
본 발명은 또한, 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 85) (여기서, X5는 트레오닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X6은 아스파라긴을 제외한 임의의 아미노산임)을 포함하는 HVR-H2 서열을 포함하는 폴리펩티드를 제공한다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 폴리펩티드는 HVR-H2 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 85) (여기서, X5는 트레오닌을 제외한 임의의 아미노산이고, X6은 아스파라긴을 제외한 임의의 아미노산임), 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함한다. 상기 측면의 다른 실시양태에서, 서열 RX2X3X4X5X6X7X8X9R (서열 84)을 포함하는 HVR-H2 서열을 포함하는 폴리펩티드는 X5에서 세린, X6에서 글루탐산 및/또는 X8에서 티로신을 갖거나 이들의 임의의 조합을 갖는다. 본 발명의 상기 측면의 다양한 실시양태에서, 도 57에 1, 5 또는 10보다 큰 F 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다. 추가의 실시양태에서, 표 14에 1보다 큰 ΔΔG 값을 갖는 것으로 나타난 임의의 HVR-H2 잔기는, 바람직하게는 bH1-44 또는 bH1-81의 HVR-H2 (각각 서열 8 및 5)의 동일한 위치에 있는 동일한 잔기로서 유지되는 잔기이다.
본 발명은 또한, 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열, 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열 및/또는 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열 중 1, 2 또는 3개, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 폴리펩티드를 제공한다.
상기 중 임의의 측면에서, 단리된 폴리펩티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및/또는 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 중 1, 2 또는 3개, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
상기 중 임의의 측면에서, 단리된 폴리펩티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 및/또는 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열 중 1, 2 또는 3개, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
상기 중 임의의 측면에서, 단리된 폴리펩티드는 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및/또는 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
상기 중 임의의 측면에서, 단리된 폴리펩티드는 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및/또는 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열, 또는 이들의 임의의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열, 및 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열 또는 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열, 또는 둘 다; 및 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및/또는 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 단리된 폴리펩티드에 관한 것이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열, 및 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열 또는 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열, 또는 둘 다; 및 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및/또는 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 단리된 폴리펩티드에 관한 것이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드, 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드, 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드에 관한 것이다. 추가의 측면에서, 본 발명은 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하는 단리된 폴리펩티드에 관한 것이다.
한 실시양태에서, 본 발명은 상기 본 발명의 임의의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 제공한다. 또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 임의의 벡터를 포함하는 숙주 세포에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 숙주 세포는 원핵세포이다. 또 다른 실시양태에서, 숙주 세포는 진핵세포, 예를 들어 포유동물 세포이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 상기 임의의 항체 또는 항체 단편을 생산하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 항체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 포함하는 숙주 세포를 배양하고, 항체를 회수하는 것을 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 코딩하며, 이러한 폴리뉴클레오티드는 임의로, 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3을 추가로 코딩한다. 다른 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 및 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열을 코딩하며, 이러한 폴리뉴클레오티드는 임의로, 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3을 추가로 코딩한다. 또 다른 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3을 코딩한다. 또 다른 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3을 코딩한다.
추가의 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열, 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열, 또는 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 코딩한다. 추가의 실시양태에서, 폴리뉴클레오티드는 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하는 폴리펩티드를 코딩한다.
한 실시양태에서, 숙주 세포는 원핵세포이고, 또 다른 실시양태에서, 숙주 세포는 진핵세포, 예컨대 포유동물 세포이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 대상체에서 종양을 치료하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 대상체에게 본원에 기재된 항체 또는 항체 단편을, 대상체에서 종양을 치료 또는 예방하기에 충분한 시간 동안 그러한 양으로 투여하는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 종양은 결장직장 종양, 유방암, 폐암, 신세포 암종, 신경교종, 교아세포종 또는 난소암이다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 한 실시양태에 따르면, 항체는 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2; 및 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 특정 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 대상체에게 추가의 항암 요법을 투여하는 것을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 추가의 항암 요법은 또 다른 항체, 화학요법제, 세포독성제, 항혈관신생제, 면역억제제, 전구약물, 사이토킨, 사이토킨 길항제, 세포독성 방사선요법, 코르티코스테로이드, 항구토제, 암 백신, 진통제 또는 성장-억제제를 포함한다.
추가의 실시양태에서, 추가의 항암 요법은 항체 투여 전에 또는 항체 투여 후에 투여된다. 추가의 실시양태에서, 추가의 항암 요법은 항체와 동시에 투여된다.
추가의 측면에서, 본 발명은 대상체에서 자가면역 질환을 치료하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 대상체에게 본원에 기재된 항체 또는 항체 단편을, 대상체에서 자가면역 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 시간 동안 그러한 양으로 투여하는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 항체는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 한 실시양태에 따르면, 항체는 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2; 및 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 특정 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하거나, 또는 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 대상체에서 HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환을 치료하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 대상체에게 본원에 기재된 항체 또는 항체 단편을, 대상체에서 비-악성 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 시간 동안 그러한 양으로 투여하는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 항체는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 한 실시양태에 따르면, 항체는 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2; 및 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 특정 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하거나, 또는 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다.
본 발명의 추가적인 측면은, 대상체에서의 종양, 자가면역 질환, 또는 HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환의 치료에 있어서 본원에 기재된 항체 및 항체 단편의 용도, 및 대상체에서 종양, 자가면역 질환, 또는 HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환의 치료를 위한 의약의 제조에 있어서 그의 용도에 관한 것이다. 이러한 용도의 한 실시양태에서, 항체는 서열 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다. 한 실시양태에 따르면, 항체는 (i) 서열 WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2; 및 (ii) 서열 HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3으로부터 선택된 1 또는 2개의 HVR 서열을 추가로 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 항체는 (i) 서열 NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1; (ii) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2; 및 (iii) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3으로부터 선택된 1, 2 또는 3개의 HVR 서열을 포함한다. 특정 실시양태에서, 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NIKDTY (서열 4)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WGGDGFYAMD (서열 6)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하거나, 또는 항체는 NIAKTISGY (서열 1)를 포함하는 HVR-L1 서열; WGSFLY (서열 2)를 포함하는 HVR-L2 서열; HYSSPP (서열 3)를 포함하는 HVR-L3 서열; NISGTY (서열 7)를 포함하는 HVR-H1 서열; RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2 서열; 및 WVGVGFYAMD (서열 9)를 포함하는 HVR-H3 서열을 포함하며 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합한다.
본원에 기재된 종양, 자가면역 질환, 또는 HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환을 치료하는 방법의 한 실시양태에서, 대상체는 인간이다.
또한, 본원에 기재된 항체 및 항체 단편을 포함하는 키트, 조성물 및 제품이 고려된다.
도 1은 다양한 LC 라이브러리에서 설계된 다양성을 나타낸다.
도 2는 항-VEGF 항체 또는 항-Her2 항체를 추가의 표적에 결합하도록 변경하는데 사용되는 4개의 경쇄 라이브러리의 개요를 나타낸다. 이탤릭체 NNK 및 XYZ는 코돈 세트를 지칭한다. Ys, Ds, Ts 및 Ss는 각각 티로신, 아스파르트산, 트레오닌 및 세린이 50%의 빈도로 나타나고, 20개의 아미노산 중 임의의 한 개가 다른 50%의 빈도로 나타나는 소프트 랜덤화를 지칭한다. D/Ds 및 T/Ts는 각각 D 또는 T가 75%의 빈도로 나타나고, 20개의 아미노산 중 임의의 한 개가 다른 25%의 빈도로 나타나는 소프트 랜덤화를 지칭한다.
도 3은 경쇄 주형의 HC, LC CDR 잔기의 서열을 나타낸다.
도 4는 경쇄 CDR의 천연 및 설계된 다양성을 나타낸다. 각각의 위치에서, 허셉틴(Herceptin)(등록상표) 항체 서열은 괄호에서 나타내었다. "*"는 허셉틴(등록상표) 항체에는 존재하지 않는 삽입을 표시한다.
도 5a 및 5ba 내지 5bb는 경쇄 (LC) 라이브러리로부터 단리된 특이적 항원-결합 클론의 서열을 나타낸다. 도 5a는 VEGF, DR5, 및 Fc에 결합하는 단일특이적 파지 클론의 LC CDR 서열을 나타내고, 도 5ba 및 도 5bb는 VEGF/HER2, DR5/HER2, 및 Fc/HER2에 결합하는 이중특이적 Fab를 나타낸다. 경쇄 프레임워크 및 중쇄 서열은 LC 프레임워크 치환 R66G를 제외하면 허셉틴(등록상표) 항체의 것에 상응한다.
도 6은 LC 라이브러리로부터 유래된 항체의 결합 특이성을 나타내는 그래프이다. 항체 bH1, bH3, 3-1, bD1, bD2, 4-1, 및 4-5에 대한 결과를 나타내었다. 결합된 IgG 항체를 분광광도측정법 (450 nm에서의 광학 밀도, y-축)으로 검출하였다. 검정에 포함되는 단백질은 (각 항체에 대해 왼쪽에서 오른쪽으로) 인간 혈관 내피 성장 인자 A (hVEGF-A), hVEGF-C, hVEGF-D, hHER2 세포외 도메인 (ECD), 표피 성장 인자 수용체 세포외 도메인 (hEGFR), 인간 사멸 (death) 수용체 5 (hDR5), 소 혈청 알부민 (BSA), 카세인, 우태혈청 (FBS), WIL2 세포 용해물, 및 NR6 세포 용해물이었다.
도 7은 라이브러리 C 및 D의 분류 조건 및 농축을 나타낸다.
도 8은 VEGF 결합제를 나타낸다. 잔기 28, 30, 30a, 31, 92, 93, 및 93a는 완전히 다양했다. 잔기 32, 50, 53, 91 및 94는 한정되었다. 잔기 29, 33, 및 51은 제한되었다 (<3).
도 9는 인간 VEGF 결합제, 조합된 플레이트 및 용액 선택을 나타낸다.
도 10aa 내지 10bb는 VEGF 및 HER2 둘 다에 결합하는 클론을 나타낸다.
도 11은 VEGF에만 결합하고, HER2와의 결합 활성을 상실한 클론을 나타낸다.
도 12는 VEGF에 결합하는 클론을 나타낸다.
도 13a 및 13b는 VEGFR1-D2 또는 D1에 결합하는 VEGF를 차단하는 클론을 나타낸다.
도 14a 및 14b는 VEGF 결합제 및 라이브러리 L1/L2/L3-C,D로부터의 VEGF 결합제의 친화성을 나타낸다.
도 15는 hVEGF 및 HER2 둘 다에 결합할 수 있는 클론을 나타낸다.
도 16은 파지 상에 전시되고, scFv'2 형성에 사용되는 LC 라이브러리 결합제를 나타낸다.
도 17은 Fab 또는 hIgG 형태의 다양한 클론의 발현을 나타낸다.
도 18a 및 18b는 hVEGF165에 결합하는 hIgG 형태의 클론의 ELISA를 나타낸다.
도 19는 고정화 단백질 표적에 결합하는 hIgG 형태의 클론의 ELISA를 나타낸다.
도 20은 Her2 및 VEGF 또는 DR5의 존재하에서의 hIgG 형태의 클론의 경쟁적 ELISA를 나타낸다.
도 21은 VEGF 또는 HER2에 결합하는 비아코어 (Biacore) 분석을 나타낸다.
도 22는 상이한 결합 클론으로부터 수득되는 경쇄를 갖는 IgG 또는 Fab와 HER2-ECD 또는 hVEGF의 결합을 나타낸다.
도 23a 및 23b는 VEGF와 VEGFR1 D 1-3 및 KDR D1-7의 상호작용을 차단하는 항-VEGF 항체를 나타낸다.
도 24는 B20-4.1 및 VEGF 결합을 차단하는 항체를 나타낸다.
도 25는 아바스틴(Avastin)(등록상표) 항체 및 VEGF 결합을 차단하는 항체를 나타낸다.
도 26은 HER2 또는 VEGF에 결합된 이중특이적 bH1 Fab의 결정 구조를 나타낸다.
도 27은 항-VEGF 항체가 VEGF 수용체 2 (VEGFR2)에 결합하는 hVEGF를 차단하는 것을 나타내는 그래프이다.
도 28은 HER2 또는 VEGF에 결합된 이중특이적 bH1 Fab의 결정 구조를 나타낸다.
도 29는 bH1에 관한 구조적 파라토프에 대한 개별 CDR 기여를 나타내는 일련의 파이 차트이다. VEGF에 대한 파라토프 크기는 730Å2이고, HER2에 대한 파라토프 크기는 690Å2이다. 중쇄 CDR은 회색으로 나타내었고, 경쇄 CDR은 백색으로 나타내었다.
도 30은 VEGF/HER2-결합 bH1 또는 HER2-결합 허셉틴(등록상표) 항체의 CDR 루프의 중첩을 도 28과 동일 배향으로 나타낸다.
도 31은 HER2 또는 VEGF에 결합된 이중특이적 bH1 Fab의 결정 구조를 나타낸다. 두 bH1 복합체의 CDR-L1은 동일 배향으로 나타내었다.
도 32는 VEGF 및 HER2 결합에 대한 bH1의 에너지상 중요한 결합 부위를 나타낸다.
도 33은 샷건 스캔된 bH1의 코돈을 나타낸다.
도 34는 라이브러리 구축을 나타낸다.
도 35는 VEGF에 대한 결합에 의해 스크리닝 되는 샷건 스캔 돌연변이를 갖는 항체 클론을 나타낸다.
도 36은 HER2에 대한 결합에 의해 스크리닝 되는 샷건 스캔 돌연변이를 갖는 항체 클론을 나타낸다.
도 37a 내지 37d는 알라닌 스캐닝 결과를 나타낸다. 도 37a 및 37b는 (도 37a) VEGF 결합 또는 (도 37b) HER2 결합에 대한 bH1의 알라닌 스캔의 결과 및 (도 37c) VEGF 결합 또는 (도 37d) HER2 결합에 대한 bH1의 상동체 스캔의 결과를 나타낸다.
도 38은 bH1 또는 허셉틴(등록상표) 항체 돌연변이체의 알라닌 스캐닝 결과를 나타낸다.
도 39aa 내지 39ac 및 39ba 내지 39bc는 VEGF 및 HER2에 결합하는데 있어서 bH1 Fab의 샷건 알라닌- 및 상동체 스캐닝을 나타낸다.
도 40a 내지 40b는 VEGF 및 HER2 결합에 대한 bH1의 에너지상 중요한 결합 부위를 나타낸다.
도 41은 bH1 VEGF-친화도 성숙 클론 서열 및 VEGF 또는 HER2에 대한 결합 친화도를 나타낸다.
도 42는 항-VEGF 항체를 이용한 VEGF 유도성 HUVEC 세포 증식의 억제를 나타낸다.
도 43은 NR6 세포 상에서 발현되는 HER2에 대한 이중특이적 항체의 결합을 나타낸다.
도 44는 bH1에 대해 VEGF 또는 HER2로의 경쟁적 결합 실험의 결과를 나타낸다.
도 45는 bH1, 및 친화도 향상된 변이체 bH1-44 및 bH1-81 IgG가 시험관내에서 HER2 및 VEGF-매개 세포 증식을 억제하는 것을 나타낸다.
도 46은 LC 라이브러리로부터 유래하는 이중특이적 항체의 결합 특이성을 나타낸다.
도 47은 항-VEGF 항체가 VEGFR2 수용체에 결합하는 VEGF를 차단하는 것을 나타낸다.
도 47a는 인간 VEGF 결합을 나타내고, 도 47b는 뮤린 VEGF 결합을 나타낸다.
도 48a 및 48b는 VEGF 및 HER2가 용액에서 bH1-44 이중특이적 IgG에 대한 결합에서 경쟁하는 것을 나타낸다.
도 49a 및 49b는 이중특이적 항체 bH1 및 bH1-44가 HER2 발현 마우스 섬유모세포 세포 (NR6; 도 49b)에 결합하지만 HER2 음성 NR6 세포 (도 49a)에는 결합하지 않음을 나타낸다.
도 50은 이중특이적 bH1 항체가 마우스 섬유모세포 (NR6) 용해물로부터의 VEGF 또는 HER2를 특이적으로 면역침전시키지만 다른 단백질에 대해서는 그렇지 않음을 나타낸다.
도 51은 면역 손상 마우스에서 Colo205 및 BT474M1 이종이식편에서의 bH1-44의 종양 억제를 나타낸다.
도 52a, 52b, 및 53은 본 발명의 실시에서 사용하기 위한 예시적인 수용자 인간 공통 프레임워크 서열을 다음과 같이 서열 식별자로 기술한다:
가변 중쇄 (VH) 공통 프레임워크 (도 52a 및 52b)
인간 VH 하위군 I 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 카바트 (Kabat) CDR (IA: 각각 서열 42-45)
인간 VH 하위군 I 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 연장된 초가변 영역 (IB: 각각 서열 46, 47, 44, 및 45; IC: 각각 서열 46-48 및 45; ID: 각각 서열 42, 47, 49, 및 45)
인간 VH 하위군 II 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 카바트 CDR (IIA: 각각 서열 50-52 및 45)
인간 VH 하위군 II 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 연장된 초가변 영역 (IIB: 각각 서열 53, 54, 52, 및 45; IIC: 각각 서열 53-55 및 45; IID: 각각 서열 53, 54, 56, 및 45)
인간 VH 하위군 III 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 카바트 CDR (IIIA: 각각 서열 57-59 및 45)
인간 VH 하위군 III 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 연장된 초가변 영역 (IIIB: 각각 서열 60, 61, 59, 및 45; IIIC: 각각 서열 60-62 및 45; IIID: 각각 서열 60, 61, 63, 및 45)
인간 VH 수용자 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 카바트 CDR (수용자 A: 각각 서열 64, 58, 65, 및 45)
인간 VH 수용자 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 연장된 초가변 영역 (수용자 B: 각각 서열 60, 61, 65, 및 45; 수용자 C: 각각 서열 60, 61, 66, 및 45)
인간 VH 수용자 2 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 카바트 CDR (제2 수용자 A: 각각 서열 64, 58, 67, 및 45)
인간 VH 수용자 2 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 마이너스 연장된 초가변 영역 (제2 수용자 B: 각각 서열 60, 61, 67, 및 45; 제2 수용자 C: 각각 서열 60, 61, 68, 및 45; 제2 수용자 D: 각각 서열 60, 61, 69, 및 45)
가변 경쇄 (VL) 공통 프레임워크 (도 53)
인간 VL 카파 하위군 I 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 (kv1: 각각 서열 70-73)
인간 VL 카파 하위군 II 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, FR3, 및 FR4 (kv2: 각각 서열 74-76 및 73)
인간 VL 카파 하위군 III 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, 및 FR3 (kv3: 각각 서열 77-79 및 73)
인간 VL 카파 하위군 IV 공통 프레임워크 영역 FR1, FR2, 및 FR3 (kv4: 각각 서열 80-82 및 73)
도 54는 HER2, VEGF, 또는 둘 다와 구조적 접촉 또는 고에너지 상호작용을 하는 잔기를 나타낸다. HER2 (밝은 회색), VEGF (회색), 또는 둘 다 (공통부분, 검정색)와 구조적 접촉 (>25% 매몰됨) 또는 고에너지 상호작용 (ΔΔG > 10% 총 결합 에너지)을 하는 잔기는 HER2-결합 bH1의 표면 상에 맵핑된다.
도 55는 bH1/VEGF 및 bH1/HER2 결합 계면을 나타낸다. bH1/VEGF (A) 및 bH1/HER2 (B) 결합 계면의 클로즈업은 항체 결합의 영역에서 VEGF 및 HER2 사이의 구조적 차이를 예시한다. VEGF (C) 및 HER2-ECD (D)의 표면 표시는 bH1 Fab에 대해 동일 배향으로 나타내었다. bH1 Fab와 접촉하는 잔기 (4.5 Å 보다 가까움)는 강조되어 있다. bH1에 대한 두 에피토프 사이에는 화학적 조성 또는 공간배치의 면에서 명백한 유사성은 없었다.
도 56은 bH1 및 bH1-44 항체가 VEGFR1에 결합하는 인간 VEGF를 차단하는 것을 나타낸다. 비오티닐화 인간 VEGF165를 증가하는 농도의 IgG (x-축)와 인큐베이션한 다음, 고정화 인간 VEGFR1-Fc 상에서 포획하고, 첨가된 기질 (표준화된 % OD450, y-축)을 갖는 양고추냉이 퍼옥시다제-접합된 스트렙타비딘으로 검출하였다.
도 57은 bH1 및 bH1-44 돌연변이체의 알라닌 스캐닝 결과를 나타낸다. 알라닌 스캐닝 돌연변이유발은 VEGF 및/또는 HER2 결합에 대해 기능적으로 중요한 잔기를 규명하였다. F 값은 항원 결합에 대해 각각 스캔된 잔기의 상대적 기여를 나타낸다. F 값은 VEGF 및 HER2에 결합하는 bH1-44 (검정색 막대)에 대해 결정하고, bH1 (백색 막대)의 F 값과 비교하였다. 괄호 속의 아미노산은 bH1과 상이한 bH1-44 잔기를 표시한다. 이 그래프는 도 56을 기준으로 작성하였다.
도 58은 bH1-44 I29A Y32A bH1-44 및 R50A R58A bH1-44 항체의 VEGF 및 HER2에 대한 결합을 나타낸다. ELISA 결합 검정은 비오티닐화 VEGF109 (좌측) 또는 HER2-ECD (우측)에 결합하고, 각각 고정화 항-VEGF 항체 또는 허셉틴과 경쟁하는 bH1-44 IgG 및 두 개의 이중 돌연변이체의 능력을 나타낸다. I29A/Y32A LC 돌연변이체는 VEGF의 결합을 상실했지만 HER2에 대해 bH1-44와 유사한 친화도를 유지하였다. R50A/R58A HC 돌연변이체는 HER2에 대한 친화도를 상실했지만 VEGF 결합은 유지하였다.
도 59는 항원 결합과 관련된 엔탈피 변화의 열량측정식 측정을 나타낸다. 도 59a 내지 59f는 각각, VEGF에 결합하는 bH1, HER2에 결합하는 bH1, VEGF에 결합하는 bH1-44, HER2에 결합하는 bH1-44, VEGF에 결합하는 bH1-44 HC-R50A + R58A, HER2에 결합하는 bH1-44 LC-I29A + Y32A에 대한 데이터를 나타낸다. 이들 도면은 개별 열 펄스 (상부) 및 반응열 (하부)을 나타내는데, 이들은 주입 종료 시 항체 대 항원 비율의 함수로서 플롯팅된, 각 펄스의 적분에 의해 계산하였다. 작은 크기의 엔탈피 변화는 상대적으로 높은 단백질 농도를 필요로 했고, 이는 친화도가 높은 경우 KD를 정확히 추정하는 것을 방해했다. 도 59a 내지 59d: 10-20 μM의 농도 범위의 HER2-ECD의 VEGF109의 용액을, 100 내지 200 μM의 농도의 bH1 또는 bH1-44 Fab를 15회 주입하여 적정하였다. 도 59e 내지 59f: 10 내지 20 μM의 농도의 VEGF109 또는 HER2-ECD의 용액을 150 내지 250 μM의 농도의 bH1-44 LC-I29A+Y32A Fab 또는 bH1-44 HC-R50A+R58A Fab를 20회 주입하여 적정하였다. (도 59e)에서 적정 번호 1 및 13은 기기 소음으로 인해 분석에서 제외하였다.
도 60은 bH1 변이체 및 허셉틴(등록상표) 항체의 열역학 프로파일을 나타낸다. 이중 특이적 변이체 (bH1, bH1-81, 및 bH1-44)는 각각, VEGF 및 HER2 결합 둘 다에 대해 유리한 엔탈피 및 엔트로피를 특징으로 하는 열역학 프로파일을 갖는다. HER2 또는 VEGF에 대한 친화도를 상실한 변이체 HC-R50A+R58A 및 LC-129A+Y32A는 각각, bH1-44와 유사한 열역학 프로파일을 나타낸다. bH1-44/HER2 상호작용의 열역학 프로파일은 허셉틴/HER2와는 다르다.
도 61은 알라닌 스캐닝 돌연변이유발 데이터를 기준으로 HER2 결합에 대한 bH1, bH1-44, 및 허셉틴(등록상표) 항체 거점의 비교를 나타낸다. 허셉틴(등록상표) (Herceptin) 구조 또는 bH1 Fab 구조 (bH1, bH1-44) 상에 맵핑된 거점 잔기는 회색으로 강조되어 있다. 거점은 총 결합 자유 에너지 (ΔG)의 10% 보다 크거나 그와 같은 ΔΔG로서 정의한다. 구조적 접촉 부위 (구조에서 항원의 4.5 Å 이내)는 밝은 점선으로 외곽선이 나타나 있다. HC 및 LC는 검은 점선으로 구분되어 있다. 밑줄친 잔기는 허셉틴(등록상표)과 서열이 다르다.
도 62는 VEGF 또는 HER2와 결합하는 bH1-44 Fab와 연관된 추정 열 용량 변화를 나타낸다. ΔCp는 20 내지 37 ℃의 ΔH의 온도 함수의 기울기에 의해 결정되었다. 이 범위를 넘어, ΔH 및 T 사이의 선형 관계 (bH1-44/HER2의 경우 R = 0.991, bH1-44/VEGF의 경우 R = 0.9989)를 근거로 할 때, ΔCp는 T와 독립적인 것으로 나타난다. 허셉틴(등록상표)/HER2의 경우, ΔCp는 켈리 (Kelley) 등에 의해 이전에 결정되었다 (문헌 [Biochemistry, 1992]).
도 63a 내지 63b는 비아코어에 의해 측정되는 bH1-44 변이체의 결합 반응속도를 나타낸다. 이들 도면은 고정화 (A) VEGF109 또는 (B) HER2-ECD 및 0.5 μM 용액의 bH1-44 Fab (A 및 B: 상부), bH1-44-LC-Y32 (A: 하부로부터 두번째; B: 상부로부터 두번째), bH1-44-LC-I29A+Y32A (A: 하부; B: 하부로부터 두번째), 및 bH1-44-HC-R50A+R58A (A: 상부로부터 두번째; B: 하부) 사이의 결합 상호작용에 대한 대표적인 반응 대 시간 그래프의 오버레이를 나타낸다. 추적선은 동일 고정화 CM5 칩에 대한 결합을 나타내고, 이는 각각 Fab 실행 후 재생되었다. 0.5 μM에서 bH1-44-LC-I29A+Y32A의 VEGF로의 결합 또는 bH1-44-HC-R50A+R58A의 HER2로의 결합은 검출되지 않았다. 변이체 bH1-44-Y32A는 야생형 bH1-44와 비교하여 VEGF로의 상당히 약화된 결합을 나타내었다.
도 64a 내지 64d는 bH1의 결정 구조 상에서 bH1-44의 특이성 결정 잔기의 맵핑을 나타낸다. VEGF 결합에 중요한 잔기 (LC-I29 및 LC-Y32: A 및 B) 및 HER 결합에 중요한 잔기 (HC-R50 및 HC-R58; C 및 D)는 bH1/VEGF (A 및 C, 2.6 Å 해상도) 또는 bH1/HER2 (B 및 D, 2.9 Å 해상도) 결정 구조 상에서 짙은 회색의 막대로서 나타낸다. 잔기 I29 및 Y32는 VEGF-결합에 필요한 CDR-L1 루프 형태를 유지하는 역할을 하는 쇄내 상호작용에 관여하는 것으로 나타났다. I29는 HER2 구조에서 용매 노출된다. Y32는 HER2을 패킹하지만 생산적인 항원 접촉에 관여하지는 않는다. R50 및 R58은 HER2 상에서 D560 및 E558을 패킹하고, 전하-전하 상호작용에 관여하는 것으로 나타난다. R50 및 R58은 VEGF 용매 구조에서 용매 노출된다.
도 65는 허셉틴(등록상표) 돌연변이체 Fab (R50A, R58A, 및 R50A/R58A)의 발현을 나타낸다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 다중특이적 항체 및 항체 단편의 제조 방법, 및 이러한 방법을 이용하여 확인된 항체 및 그의 용도를 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 항체의 경쇄 가변 도메인 또는 중쇄 가변 도메인을 다양화하여, 라이브러리에서 안정적으로 발현될 수 있는 변이체들을 생성하는 것을 포함한다. 이어서, 상기 라이브러리로부터, 2개의 에피토프에 특이적으로 결합할 수 있는 다양화 항체를 선별하고, 추가로 특성 분석한다.
본 발명의 방법을 이용하여 확인한 예시적인 항체는 HER2 (인간 표피 성장 인자 수용체 2) 및 VEGF (혈관 내피 성장 인자) 둘 다에 결합하는 항체를 포함한다. 특히, 본원, 예를 들어 하기 실시예에 기술된 데이터는, HER2 항체의 경쇄 상보성 결정 영역 (CDR)에서의 돌연변이가 HER2뿐만 아니라 무관한 단백질 항원에 대한 이중 결합 능력을 부여한다는 점을 나타낸다. 하나의 이중특이적 고친화도 HER2/VEGF 항체가 광범위하게 특성 분석된다. 또한, 상기 HER2 및 VEGF와 복합체화된 이중특이적 Fab의 결정 구조가 제시되어 있으며, 돌연변이유발에 의한 Fab 잔기의 활발한 기여가 평가된다. 2개 항원의 결합 부위는 광범위하게 중첩되고, HER2와 접촉하는 CDR 잔기의 대부분은 VEGF와도 결합한다. 그러나, 활발하게, 중쇄의 잔기가 HER2 특이성을 제어하고, 경쇄가 VEGF 특이성을 제어한다.
HER2/VEGF 이중특이적 항체는 시험관내 및 생체내에서 HER2 및 VEGF-매개 세포 증식을 억제한다. 이러한 결과는, 항체의 경쇄 가변 도메인의 서열의 변형에 의해 이중 특이성 및 기능을 갖는 항체가 생성될 수 있음을 입증한다. 예를 들어, bH1-44 및 bH1-81은 2개의 종양 진행 메카니즘, 즉 HER2에 의해 매개된 종양 세포 증식 및 VEGF에 의해 매개된 종양 혈관신생을 표적화할 수 있는 가능성을 갖는다. 단일 항체를 2개의 항원에 동시-표적화하는 것은 조합 요법의 별법이다.
I. 정의
용어 "다중특이적 항체"는 가장 넓은 의미로 사용되며, 구체적으로는 중쇄 가변 도메인 (VH) 및 경쇄 가변 도메인 (VL)을 포함하는 항체를 포함하고, 여기서 VHVL 단위는 다중에피토프 특이성을 갖는다 (즉, 하나의 생물학적 분자 상의 2개의 상이한 에피토프, 또는 상이한 생물학적 분자 상의 각 에피토프에 결합할 수 있음). 이러한 다중특이적 항체로는 전장 항체, 2개 이상의 VL 및 VH 도메인을 갖는 항체, 항체 단편, 예컨대 Fab, Fv, dsFv, scFv, 디아바디 (diabody), 이중특이적 디아바디 및 트리아바디 (triabody), 공유결합적으로 또는 비-공유결합적으로 연결된 항체 단편이 포함되나, 이들로 한정되지는 않는다. "다중에피토프 특이성"은 동일하거나 상이한 표적(들) 상의 2개 이상의 상이한 에피토프에 특이적으로 결합할 수 있는 능력을 나타낸다. "단일특이적"은 오직 하나의 에피토프에 결합할 수 있는 능력을 나타낸다. 한 실시양태에 따르면, 다중특이적 항체는 각 에피토프에 5 μM 내지 0.001 pM, 3 μM 내지 0.001 pM, 1 μM 내지 0.001 pM, 0.5 μM 내지 0.001 pM, 또는 0.1 μM 내지 0.001 pM의 친화도로 결합하는 IgG1 형태이다.
기본적인 4-쇄 항체 단위는 2개의 동일한 경쇄 (L) 및 2개의 동일한 중쇄 (H)로 이루어진 이종사량체 당단백질이다 (IgM 항체는 J쇄라 불리는 추가의 폴리펩티드와 함께 5개의 기본적인 이종사량체 단위로 구성되어 있어서 10개의 항원 결합 부위를 함유하고, 분비형 IgA 항체는 중합되어 J쇄와 함께 기본적인 4-쇄 단위를 2개 내지 5개 포함하는 다가 조립체를 형성할 수 있음). IgG의 경우, 4-쇄 단위는 일반적으로 약 150,000 달톤이다. 각 L 쇄는 1개의 공유결합 디술피드 결합에 의해 H 쇄에 연결되고, 2개의 H 쇄는 H 쇄 이소형에 따라 1개 이상의 디술피드 결합에 의해 서로 연결된다. 또한, 각 H 쇄 및 L 쇄에는 일정한 간격을 두고 떨어져 있는 쇄내 디술피드 가교가 존재한다. 각 H 쇄는 N-말단에 가변 도메인 (VH)을 가지며, 이어서 α 및 γ 쇄 각각의 경우에 3개의 불변 도메인 (CH), μ 및 ε 이소형의 경우에 4개의 CH 도메인을 갖는다. 각 L 쇄는 N-말단에 가변 도메인 (VL), 이어서 다른쪽 말단에 불변 도메인 (CL)을 갖는다. VL은 VH와 정렬되고, CL은 중쇄의 제1 불변 도메인 (CH1)과 정렬된다. 특정 아미노산 잔기는 경쇄 가변 도메인과 중쇄 가변 도메인 사이에 계면을 형성하는 것으로 판단된다. VH 및 VL의 쌍형성은 함께 단일 항원-결합 부위를 형성한다. 다양한 부류의 항체의 구조 및 특성에 관해서는, 예를 들어 문헌 [Basic and Clinical Immunology, 8th edition, Daniel P. Stites, Abba I. Terr and Tristram G. Parslow (eds.), Appleton ＆ Lange, Norwalk, CT, 1994, page 71 and Chapter 6]을 참조한다.
임의의 척추동물 종의 L 쇄는 그의 불변 도메인의 아미노산 서열에 따라 명백히 구분되는 2가지 유형 (카파 및 람다로 지칭됨) 중 하나로 지정될 수 있다. 면역글로불린은 중쇄의 불변 도메인 (CH)의 아미노산 서열에 따라 다양한 부류 또는 이소형으로 지정될 수 있다. 5가지 부류의 면역글로불린, 즉 IgA, IgD, IgE, IgG 및 IgM이 있으며, 각각 α, δ, ε, γ 및 μ로 지칭되는 중쇄를 갖는다. γ 및 α 부류는 CH 서열 및 기능에 있어서 비교적 작은 차이에 기초하여 하위부류로 더 분류되고, 예를 들어 인간은 하위부류 IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA1 및 IgA2를 발현한다.
용어 "가변"은 가변 도메인의 특정 분절의 서열이 항체마다 광범위하게 상이하다는 점을 나타낸다. V 도메인은 항원 결합을 매개하고, 특정 항체마다 그의 특정 항원에 대한 특이성을 규정한다. 그러나, 가변성은 가변 도메인의 110개 아미노산에 걸쳐 고르게 분포되어 있지 않다. 대신, V 영역은 "초가변 영역"이라 불리는 극단적인 가변성의 짧은 영역 (각각 9개 내지 12개 아미노산 길이)으로 분리되는 프레임워크 영역 (FR) (15개 내지 30개 아미노산)이라 불리는 비교적 불변성의 스트레치로 이루어진다. 천연 중쇄 및 경쇄의 가변 도메인은 각각, β-시트 형태를 주로 채택하는 4개의 FR을 포함하고, 이들은 상기 β-시트 구조를 연결하며 일부 경우에는 β-시트 구조의 일부를 형성하는 루프를 형성하는 3개의 초가변 영역에 의해 연결된다. 각 쇄의 초가변 영역은 FR에 의해 근접하게 놓이고, 다른 쇄의 초가변 영역과 함께 항체의 항원-결합 부위의 형성에 기여한다 (문헌 [Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, Md. (1991)] 참조). 불변 도메인은 항원과 항체의 결합에 직접적으로 관여하지는 않지만, 다양한 이펙터 기능 (예컨대, 항체-의존적 세포 세포독성 (ADCC)에서의 항체의 참여)을 나타낸다.
용어 "초가변 영역"이 본원에서 사용되는 경우, 이것은 항원-결합을 담당하는 항체의 아미노산 잔기를 나타낸다. 초가변 영역은 일반적으로, "상보성 결정 영역" 또는 "CDR"의 아미노산 잔기 (예를 들어, VL에서는 대략적으로 잔기 24-34 (L1), 50-56 (L2) 및 89-97 (L3), 및 VH에서는 대략적으로 26-35 (H1), 50-65 (H2) 및 95-102 (H3) (한 실시양태에서, H1은 대략적으로 잔기 31-35임); 문헌 [Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, Md. (1991)]) 및/또는 "초가변 루프"의 아미노산 잔기 (예를 들어, VL에서는 잔기 26-32 (L1), 50-52 (L2) 및 91-96 (L3), 및 VH에서는 26-32 (H1), 53-55 (H2) 및 96-101 (H3); 문헌 [Chothia and Lesk J. Mol. Biol. 196:901-917 (1987)])를 포함한다.
"프레임워크 영역" (FR)은 CDR 잔기가 아닌 가변 도메인 잔기들이다. 각 가변 도메인은 전형적으로, FR1, FR2, FR3 및 FR4로 식별되는 4개의 FR을 갖는다. CDR이 상기 문헌 [Kabat et al.]에 따라 정의되는 경우, 경쇄 FR 잔기는 대략 잔기 1-23 (LCFR1), 35-49 (LCFR2), 57-88 (LCFR3) 및 98-107 (LCFR4)에 위치하고, 중쇄 FR 잔기는 중쇄 잔기의 대략 잔기 1-30 (HCFR1), 36-49 (HCFR2), 66-94 (HCFR3) 및 103-113 (HCFR4)에 위치한다. CDR이 초가변 루프의 아미노산 잔기를 포함하는 경우, 경쇄 FR 잔기는 경쇄의 대략 잔기 1-25 (LCFR1), 33-49 (LCFR2), 53-90 (LCFR3) 및 97-107 (LCFR4)에 위치하고, 중쇄 FR 잔기는 중쇄 잔기의 대략 잔기 1-25 (HCFRI), 33-52 (HCFR2), 56-95 (HCFR3) 및 102-113 (HCFR4)에 위치한다. 몇몇 경우에서, CDR이 상기 문헌 [Kabat et al.]에 정의된 CDR의 아미노산 및 초가변 루프의 아미노산을 포함하는 경우, FR 잔기는 그에 따라 조정될 것이다. 예를 들어, CDRH1이 아미노산 H26-H35를 포함하는 경우, 중쇄 FR1 잔기는 위치 1-25에 있고, FR2 잔기는 위치 36-49에 있다.
"인간 공통 프레임워크"는 인간 면역글로불린 VL 또는 VH 프레임워크 서열의 선별시 가장 흔히 나타나는 아미노산 잔기를 나타내는 프레임워크이다. 일반적으로, 인간 면역글로불린 VL 또는 VH 서열의 선별은 가변 도메인 서열들의 하위군으로부터 이루어진다. 일반적으로, 서열들의 하위군은 상기 문헌 [Kabat et al.]에서와 같은 하위군이다. 한 실시양태에서, VL의 경우, 하위군은 상기 문헌 [Kabat et al.]에서와 같은 하위군 카파 I이다. 한 실시양태에서, VH의 경우, 하위군은 상기 문헌 [Kabat et al.]에서와 같은 하위군 III이다.
본원에서 사용되는 용어 "모노클로날 항체"는, 실질적으로 균질한 항체의 집단으로부터의 항체를 의미한다 (즉, 상기 집단을 구성하는 개별 항체들은, 모노클로날 항체의 생산 동안 발생할 수 있는 가능한 변이체 (일반적으로 소량으로 존재함)를 제외하고는, 실질적으로 유사하며 동일한 에피토프(들)에 결합한다. 이러한 모노클로날 항체는 전형적으로, 표적에 결합하는 가변 영역을 포함하는 항체를 포함하며, 상기 항체는 다수의 항체로부터의 항체 선별을 포함하는 과정에 의해 얻어졌다. 예를 들어, 선별 과정은 다수의 클론, 예컨대 하이브리도마 클론, 파지 클론 또는 재조합 DNA 클론의 풀로부터 독특한 클론을 선별하는 것일 수 있다. 선별된 항체는, 예를 들어 표적에 대한 친화도를 향상시키고, 항체를 인간화하고, 세포 배양에서의 항체 생산을 향상시키고, 생체내 면역원성을 감소시키고, 다중특이적 항체를 생성하는 등의 목적을 위해 추가로 변형될 수 있으며, 변형된 가변 영역 서열을 포함하는 항체도 본 발명의 모노클로날 항체임을 이해해야 한다. 그 특이성에 더하여, 모노클로날 항체 제제는, 전형적으로 다른 면역글로불린에 의해 오염되지 않는다는 점에서 유리하다. 수식어 "모노클로날"은, 실질적으로 균질한 항체 집단으로부터 얻어지는 항체의 특성을 나타내되, 임의의 특정 방법에 의한 항체 생산이 요구되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 본 발명에 따라 사용되는 모노클로날 항체는 하이브리도마 방법 (예를 들어, 문헌 [Kohler et al., Nature, 256:495 (1975)]; [Harlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual, (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2nd ed. 1988)]; [Hammerling et al., in: Monoclonal Antibodies and T-Cell Hybridomas 563-681, (Elsevier, N.Y., 1981)]), 재조합 DNA 방법 (예를 들어, 미국 특허 제4,816,567호 참조), 파지 전시 기술 (예를 들어, 문헌 [Clackson et al., Nature, 352:624-628 (1991)]; [Marks et al., J. Mol. Biol., 222:581-597 (1991)]; [Sidhu et al., J. Mol. Biol. 338(2):299-310 (2004)]; [Lee et al., J.Mol.Biol.340(5):1073-1093 (2004)]; [Fellouse, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 101(34):12467-12472 (2004)]; 및 [Lee et al. J. Immunol. Methods 284(1-2):119-132 (2004)] 참조), 및 인간 면역글로불린 좌위 또는 인간 면역글로불린 서열을 코딩하는 유전자의 일부 또는 전부를 갖는 동물로부터 인간 또는 인간-유사 항체를 생산하는 기술 (예를 들어, WO98/24893, WO/9634096, WO/9633735, 및 WO/91 10741, 문헌 [Jakobovits et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90:2551 (1993)]; [Jakobovits et al., Nature, 362:255-258 (1993)]; [Bruggemann et al., Year in Immuno., 7:33 (1993)]; 미국 특허 제5,545,806호, 제5,569,825호, 제5,591,669호 (모두 젠팜 (GenPharm)); 제5,545,807호; WO 97/17852, 미국 특허 제5,545,807호; 제5,545,806호; 제5,569,825호; 제5,625,126호; 제5,633,425호; 및 제5,661,016호, 및 문헌 [Marks et al., Bio/Technology, 10: 779-783 (1992)]; [Lonberg et al., Nature, 368:856-859 (1994)]; [Morrison, Nature, 368:812-813 (1994)]; [Fishwild et al., Nature Biotechnology, 14:845-851 (1996)]; [Neuberger, Nature Biotechnology, 14: 826 (1996)]; 및 [Lonberg and Huszar, Intern. Rev. Immunol., 13:65-93 (1995)] 참조)을 비롯한 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다.
"무손상" 항체는 CL 및 적어도 중쇄 불변 도메인 CH1, CH2 및 CH3뿐만 아니라 항원 결합 부위를 포함하는 항체이다. 불변 도메인은 천연 서열 불변 도메인 (예를 들어, 인간 천연 서열 불변 도메인) 또는 그의 아미노산 서열 변이체일 수 있다. 바람직하게는, 무손상 항체는 하나 이상의 이펙터 기능을 가질 수 있다.
"항체 단편"은 무손상 항체의 일부, 바람직하게는 무손상 항체의 항원 결합 또는 가변 영역을 포함한다. 항체 단편의 예로는 Fab, Fab', F(ab')2 및 Fv 단편; 디아바디; 선형 항체 (미국 특허 제5,641,870호의 실시예 2; 문헌 [Zapata et al., Protein Eng. 8(10): 1057-1062 (1995)] 참조); 단일쇄 항체 분자; 및 항체 단편으로부터 형성된 다중특이적 항체가 포함된다.
"선형 항체"란 표현은 일반적으로, 문헌 [Zapata et al., Protein Eng., 8(10):1057-1062 (1995)]에 기술된 항체를 나타낸다. 간략히, 이러한 항체는, 상보적 경쇄 폴리펩티드와 함께 한 쌍의 항원 결합 영역을 형성하는 한 쌍의 직렬 Fd 절편 (VH-CH1-VH-CH1)을 포함한다. 선형 항체는 이중특이적 또는 단일특이적일 수 있다.
항체를 파파인으로 소화시키면, "Fab" 단편으로 불리는 2개의 동일한 항원 결합 단편, 및 나머지 "Fc" 단편 (쉽게 결정화하는 능력을 반영하는 명칭)이 생산된다. Fab 단편은 H 쇄의 가변 영역 도메인 (VH), 및 하나의 중쇄의 제1 불변 도메인 (CH1)과 함께 전체 L 쇄로 이루어진다. 항체를 펩신으로 처리하면, 2가 항원 결합 활성을 갖는 2개의 디술피드 연결된 Fab 단편에 대략적으로 상응하며 여전히 항원에 가교결합할 수 있는 하나의 큰 F(ab')2 단편이 생성된다. Fab' 단편은 항체 힌지 영역으로부터의 하나 이상의 시스테인을 포함하는 CH1 도메인의 카르복시 말단에서 몇 개의 추가 잔기를 갖는다는 점에서 Fab 단편과 상이하다. Fab'-SH는, 본원에서 불변 도메인의 시스테인 잔기(들)이 유리 티올기를 갖는 Fab'를 위한 명칭이다. F(ab')2 항체 단편은 본래, 그들 사이에 힌지 시스테인을 갖는 한쌍의 Fab' 단편으로서 생산되었다. 항체 단편들의 여타 화학적 커플링도 당업계에 공지되어 있다.
Fc 단편은 디술피드에 의해 함께 고정된 두 H 쇄의 카르복시-말단 부분을 포함한다. 항체의 이펙터 기능은 Fc 영역 내의 서열에 의해 결정되고, 이러한 영역은 또한, 특정 유형의 세포 상에 있는 Fc 수용체 (FcR)에 의해 인식되는 부분이다.
"Fv"는 단단한 비-공유 결합 상태의 하나의 중쇄 및 하나의 경쇄 가변 영역 도메인의 이량체로 이루어진다. 2개 도메인의 폴딩은, 항원 결합을 위한 아미노산 잔기에 기여하며 항체에 대한 항원 결합 특이성을 부여하는 6개의 초가변 루프 (각각, H 및 L 쇄로부터의 3개 루프)를 생성시킨다. 그러나, 단일 가변 도메인 (또는 항원에 특이적인 3개의 CDR만을 포함하는 Fv의 절반)도, 종종 전체 결합 부위보다 더 낮은 친화도로도 항원을 인식하고 결합하는 능력을 갖는다.
"단일쇄 Fv" ("sFv" 또는 "scFv"로도 약칭됨)는 단일 폴리펩티드 쇄 내로 연결된 VH 및 VL 항체 도메인을 포함하는 항체 단편이다. 바람직하게는, sFv 폴리펩티드는 sFv가 항원 결합을 위한 목적하는 구조를 형성할 수 있도록 하는, VH 및 VL 도메인 사이의 폴리펩티드 링커를 추가로 포함한다. sFv에 관해서는 문헌 [Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, vol. 113, Rosenburg and Moore eds., Springer-Verlag, New York, pp. 269-315 (1994)]; [Borrebaeck 1995]를 참조한다.
용어 "디아바디"는, V 도메인들의 쇄간 (쇄내는 아님) 쌍 형성이 달성되도록 VH 및 VL 도메인 사이에 짧은 링커 (약 5 내지 10개의 잔기)를 갖는 sFv 단편 (선행 단락 참조)을 구축하여 2가 단편, 즉 2개의 항원-결합 부위를 갖는 단편을 생성함으로써 제조되는 작은 항체 단편을 나타낸다. 이중특이적 디아바디는 2개의 "교차 (crossover)" sFv 단편의 이종이량체이고, 여기서 2개 항체의 VH 및 VL 도메인은 상이한 폴리펩티드 사슬 상에 존재한다. 디아바디는, 예를 들어 EP 404,097; WO 93/11161; 및 문헌 [Hollinger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90:6444-6448 (1993)]에 보다 상세하게 기술되어 있다.
비-인간 (예를 들어, 설치류) 항체의 "인간화" 형태는 비-인간 항체로부터 유래된 최소 서열을 함유하는 키메라 항체이다. 대부분, 인간화 항체는 수용자의 초가변 영역으로부터의 잔기가, 목적하는 항체 특이성, 친화도 및 능력을 갖는 비-인간 종 (공여자 항체), 예컨대 마우스, 래트, 토끼 또는 비-인간 영장류의 초가변 영역으로부터의 잔기로 대체된 인간 면역글로불린 (수용자 항체)이다. 몇몇 경우에서, 인간 면역글로불린의 프레임워크 영역 (FR) 잔기는 상응하는 비-인간 잔기로 대체된다. 또한, 인간화 항체는 수용자 항체 또는 공여자 항체에 없는 잔기를 포함할 수 있다. 이러한 변형은 항체 성능을 추가로 개량하기 위해 수행된다. 일반적으로, 인간화 항체는 실질적으로 모든, 또는 1개 이상 (전형적으로는 2개)의 가변 도메인을 포함할 것이며, 이때 초가변 루프의 전부 또는 실질적으로 전부는 비-인간 면역글로불린의 것들에 상응하고, FR의 전부 또는 실질적으로 전부는 인간 면역글로불린 서열의 것들이다. 또한, 인간화 항체는 임의로, 면역글로불린 불변 영역 (Fc), 전형적으로는 인간 면역글로불린의 불변 영역의 적어도 일부분을 포함할 것이다. 추가의 상세 내용에 관해서는, 문헌 [Jones et al., Nature 321:522-525 (1986)]; [Riechmann et al., Nature 332:323-329 (1988)]; 및 [Presta, Curr. Op. Struct. Biol. 2:593-596 (1992)]를 참조한다.
본원에 사용된 "코돈 세트"는 목적하는 변이체 아미노산을 코딩하는 데 사용되는 상이한 뉴클레오티드 트리플렛(triplet) 서열들의 세트를 의미한다. 올리고뉴클레오티드 세트는, 예를 들어 고체상 합성에 의해 합성될 수 있고, 코돈 세트에 의해 제공된 뉴클레오티드 트리플렛들의 모든 가능한 조합을 나타내며 목적하는 아미노산 군을 코딩할 서열을 포함한다. 코돈 명칭의 표준 형태는, 당업계에 알려져 있으며 본원에 기재된 IUB 코드의 것이다. 코돈 세트는 전형적으로, 이탤릭체의 3개 대문자, 예를 들어 NNK, NNS, XYZ, DVK 등으로 표시한다 (예를 들어, NNK 코돈은 코돈의 위치 1 및 2에 있는 N = A/T/G/C, 및 위치 3에 있는 K = G/T (등몰비)를 나타내어 모든 20개 천연 아미노산을 코딩함). 따라서, 본원에 사용된 "비-무작위 코돈 세트"는 본원에 기재된 아미노산 선별에 대한 기준을 부분적으로, 바람직하게는 완전히 충족시키는 선별 아미노산을 코딩하는 코돈 세트를 의미한다. 특정 위치에 선별된 뉴클레오티드를 갖는 올리고뉴클레오티드의 합성은 당업계에 잘 알려져 있다 (예를 들어, TRIM 접근법 (문헌 [Knappek et al., J. Mol. Biol. 296:57-86, 1999]; [Garrard and Henner, Gene 128:103, 1993)]). 특정 코돈 세트를 갖는 올리고뉴클레오티드 세트는 시판 핵산 합성기 (예를 들어, 미국 캘리포니아주 포스터 시티 소재의 어플라이드 바이오시스템즈 (Applied Biosystems)로부터 입수가능함)를 이용하여 합성할 수 있거나, 또는 (예를 들어, 미국 메릴랜드주 락빌 소재의 라이프 테크놀로지스 (Life Technologies)로부터) 구입할 수 있다. 따라서, 특정 코돈 세트를 갖는 합성된 올리고뉴클레오티드 세트는 전형적으로, 상이한 서열을 갖는 다수의 올리고뉴클레오티드를 포함하며, 그 차이는 전체 서열내 코돈 세트에 의해 확립된다. 본 발명에 따라 사용되는 올리고뉴클레오티드는 가변 도메인 핵산 주형으로의 혼성화를 가능하게 하는 서열을 가지며, 필수적이진 않지만, 예를 들어 클로닝 목적에 유용한 제한 효소 부위를 포함할 수 있다.
관심 항원에 "결합하는" 본 발명의 항체는, 항체가 항원을 발현하는 세포 또는 조직의 표적화시에 진단제 및/또는 치료제로서 유용하도록 충분한 친화도로 항원에 결합하되 다른 단백질과는 유의하게 교차반응하지 않는 항체이다. 이러한 실시양태에서, "비-표적" 단백질에 대한 항체의 결합 정도는, 형광 활성화 세포 분류 (FACS) 분석 또는 방사성 면역침전 (RIA) 또는 ELISA에 의해 측정시 특정 표적 단백질에 대한 항체 결합의 약 10％ 미만일 것이다. 표적 분자에 대한 항체의 결합과 관련하여, 특정 폴리펩티드 또는 특정 폴리펩티드 표적 상의 에피토프와의 "특이적 결합" 또는 그에 "특이적으로 결합" 또는 그에 대해 "특이적"이라는 용어는 비-특이적 상호 작용과 측정가능하게 상이한 결합을 의미한다 (예를 들어, bH1-44 또는 bH1-81의 경우, 비-특이적 상호작용은 소 혈청 알부민, 카세인, 소 태아 혈청 또는 뉴라비딘과의 결합임). 특이적 결합은, 예를 들어 분자의 결합을 대조군 분자의 결합과 비교하여 결정함으로써 측정할 수 있다. 예를 들어, 특이적 결합은 표적과 유사한 대조군 분자, 예를 들어 과량의 비-표지 표적과의 경쟁에 의해 결정될 수 있다. 이러한 경우, 표지된 표적과 프로브의 결합이 과량의 비-표지 표적에 의해 경쟁적으로 억제된다면, 특이적 결합인 것으로 결정된다. 본원에 사용된 바와 같이, 특정 폴리펩티드 또는 특정 폴리펩티드 표적 상의 에피토프와의 "특이적 결합" 또는 그에 "특이적으로 결합" 또는 그에 대해 "특이적"이라는 용어는, 예를 들어 표적에 대해 적어도 약 200 nM, 별법으로 적어도 약 150 nM, 별법으로 적어도 약 100 nM, 별법으로 적어도 약 60 nM, 별법으로 적어도 약 50 nM, 별법으로 적어도 약 40 nM, 별법으로 적어도 약 30 nM, 별법으로 적어도 약 20 nM, 별법으로 적어도 약 10 nM, 별법으로 적어도 약 8 nM, 별법으로 적어도 약 6 nM, 별법으로 적어도 약 4 nM, 별법으로 적어도 약 2 nM, 별법으로 적어도 약 1 nM 또는 그 이상의 Kd를 갖는 분자에서 나타날 수 있다. 한 실시양태에서, 용어 "특이적 결합"은, 분자가 특정 폴리펩티드 또는 특정 폴리펩티드 상의 에피토프에 결합하되 임의의 다른 폴리펩티드 또는 폴리펩티드 에피토프에는 실질적으로 결합하지 않는 것인 결합을 나타낸다.
"결합 친화도"는 일반적으로, 분자 (예를 들어, 항체)의 단일 결합 부위와 그의 결합 파트너 (예를 들어, 항원) 사이의 비-공유결합적 상호작용의 전체 강도를 의미한다. 달리 나타내지 않는다면, 본원에 사용된 "결합 친화도"는 결합쌍의 구성원 (예를 들어, 항체 및 항원) 사이의 1:1 상호작용을 반영하는 내인성 결합 친화도를 의미한다. 파트너 Y에 대한 분자 X의 친화도는 일반적으로, 해리 상수 (Kd)로 표시될 수 있다. 바람직하게는, Kd는 약 200 nM, 150 nM, 100 nM, 60 nM, 50 nM, 40 nM, 30 nM, 20 nM, 10 nM, 8 nM, 6 nM, 4 nM, 2 nM, 1 nM, 또는 이보다 높다. 친화도는 본원에 기재된 방법을 비롯하여 당업계에 공지된 통상의 방법에 의해 측정될 수 있다. 저-친화도 항체는 일반적으로, 항원에 서서히 결합하되 쉽게 해리되는 경향이 있으며, 고-친화도 항체는 일반적으로, 항원에 신속히 결합하되 결합을 장시간 유지하는 경향이 있다. 결합 친화도를 측정하는 다양한 방법이 당업계에 공지되어 있으며, 이들 중 어느 것이든 본 발명의 목적을 위해 이용될 수 있다.
한 실시양태에서, 본 발명에 따른 "Kd" 또는 "Kd 값"은 25℃에서 비아코어TM-2000 또는 비아코어TM-3000 (비아코어, 인코포레이티드 (BIAcore, Inc.), 미국 뉴 저지주 피스카타웨이) 및 고정된 항원 CM5 칩 (약 10 반응 단위 (RU))을 이용한 표면 플라스몬 공명 검정을 이용하여 측정한다. 요컨대, 카르복시메틸화 덱스트란 바이오센서 칩 (CM5, 비아코어 인코포레이티드)을 공급자 설명서에 따라 N-에틸-N'-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드 히드로클로라이드 (EDC) 및 N-히드록시숙신이미드 (NHS)에 의해 활성화시킨다. 항원을 10 mM 아세트산나트륨 (pH 4.8)을 사용하여 5 ㎍/ml (약 0.2 μM)로 희석시킨 후, 5 ㎕/분의 유속으로 주입하여 대략 10 반응 단위 (RU)의 커플링된 단백질을 얻는다. 항원을 주입한 후, 1 M 에탄올아민을 주입하여 반응하지 않은 기를 차단한다. 역학 측정을 위해, Fab의 2배 계단 희석물 (예를 들어, 0.78 nM 내지 500 nM)을 25℃에서 대략 25 ㎕/분의 유속으로 0.05％ 트윈 20 (PBST)을 함유하는 PBS에 주입한다. 결합 속도 (k온) 및 해리 속도 (k오프)을, 간단한 일대일 랭뮤어 (Langmuir) 결합 모델 (비아코어 평가 소프트웨어 버전 3.2)을 사용하여 결합 및 해리 센서그램을 동시에 핏팅시킴으로써 계산한다. 평형 해리 상수 (Kd)는 k오프/k온 비율로 계산한다. 예를 들어, 문헌 [Chen, Y., et al., (1999) J. Mol. Biol. 293:865-881]을 참조한다. 상기 표면 플라스몬 공명 검정시에 결합 속도가 106 M-1 s-1을 초과하는 경우, 정지-유동 장착 분광광도계 (아비브 인스트루먼츠 (Aviv Instruments)) 또는 교반 레드 큐벳이 장착된 8000-시리즈 SLM-Aminco 분광광도계 (써모스펙트로닉 (ThermoSpectronic))와 같은 분광계로 측정시 증가하는 농도의 항원의 존재 하에, 25℃에서 PBS (pH 7.2) 중의 20 nM 항-항원 항체 (Fab 형태)의 형광 방출 강도 (여기 = 295 nm; 방출 = 340 nm, 16 nm 밴드-패스)의 증가 또는 감소를 측정하는 형광 켄칭 기술을 이용함으로써 결합 속도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결합 속도 ("on-rate", "rate of association" 또는 "association rate") 또는 "k온"은 25℃에서 비아코어TM-2000 또는 비아코어TM-3000 (비아코어, 인코포레이티드, 미국 뉴 저지주 피스카타웨이) 및 고정된 항원 CM5 칩 (약 10 반응 단위 (RU))을 사용하여 상기 동일한 표면 플라스몬 공명 기술에 의해 측정할 수 있다. 요컨대, 카르복시메틸화 덱스트란 바이오센서 칩 (CM5, 비아코어 인코포레이티드)을 공급자 설명서에 따라 N-에틸-N'-(3-디메틸아미노프로필)-카르보디이미드 히드로클로라이드 (EDC) 및 N-히드록시숙신이미드 (NHS)에 의해 활성화시킨다. 항원을 10 mM 아세트산나트륨 (pH 4.8)을 사용하여 5 ㎍/ml (약 0.2 μM)로 희석시킨 후, 5 ㎕/분의 유속으로 주입하여 대략 10 반응 단위 (RU)의 커플링된 단백질을 얻는다. 항원을 주입한 후, 1 M 에탄올아민을 주입하여 반응하지 않은 기를 차단한다. 역학 측정을 위해, Fab의 2배 계단 희석물 (예를 들어, 0.78 nM 내지 500 nM)을 25℃에서 대략 25 ㎕/분의 유속으로 0.05％ 트윈 20 (PBST)을 함유하는 PBS에 주입한다. 결합 속도 (k온) 및 해리 속도 (k오프)를, 간단한 일대일 랭뮤어 결합 모델 (비아코어 평가 소프트웨어 버전 3.2)을 사용하여 결합 및 해리 센서그램을 동시에 핏팅시킴으로써 계산한다. 평형 해리 상수 (Kd)는 k오프/k온 비율로 계산한다. 예를 들어, 문헌 [Chen, Y., et al., (1999) J. Mol. Biol. 293:865-881]을 참조한다. 상기 표면 플라스몬 공명 검정시에 결합 속도가 106 M-1 s-1을 초과하는 경우, 정지-유동 장착 분광광도계 (아비브 인스트루먼츠) 또는 교반 큐벳이 장착된 8000-시리즈 SLM-Aminco 분광광도계 (써모스펙트로닉)와 같은 분광계로 측정시 증가하는 농도의 항원의 존재 하에, 25℃에서 PBS (pH 7.2) 중의 20 nM 항-항원 항체 (Fab 형태)의 형광 방출 강도 (여기 = 295 nm; 방출 = 340 nm, 16 nm 밴드-패스)의 증가 또는 감소를 측정하는 형광 켄칭 기술을 이용하여 결합 속도를 측정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리펩티드와 관련하여 "생물학적으로 활성인" 및 "생물학적 활성" 및 "생물학적 특성"은 달리 명시된 경우를 제외하고는 생물학적 분자와 결합하는 능력을 갖는 것을 의미한다.
"생물학적 분자"는 핵산, 단백질, 탄수화물, 지질 및 그의 조합물을 지칭한다. 한 실시양태에서, 생물학적 분자는 자연에 존재한다.
본원에 개시된 다양한 항체를 기재하는 데 사용되는 경우 "단리된"은 항체를 발현하는 세포 또는 세포 배양물로부터 확인 및 분리되고/되거나 회수된 항체를 의미한다. 그의 천연 환경의 오염 성분은 전형적으로 폴리펩티드의 진단 또는 치료 용도를 방해할 물질이고, 효소, 호르몬, 및 다른 단백질성 또는 비-단백질성 용질을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 항체는 (1) 스피닝 컵(spinning cup) 서열분석기를 사용하여 N-말단 또는 내부 아미노산 서열의 적어도 15개의 잔기를 얻기에 충분한 수준까지, 또는 (2) 쿠마시 블루(Coomassie blue) 또는 바람직하게는 은 염색을 사용하여 환원 또는 비환원 조건 하에 SDS-PAGE에 의해 균질해질 때까지 정제될 것이다. 폴리펩티드 천연 환경의 적어도 한 성분도 존재하지 않을 것이므로, 단리된 항체는 재조합 세포 내의 계내 항체를 포함한다. 그러나, 일반적으로, 단리된 항체는 하나 이상의 정제 단계에 의해 제조될 것이다.
용어 "조절 서열"은 특정 숙주 유기체 내에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열의 발현에 필요한 DNA 서열을 지칭한다. 원핵세포에 적합한 조절 서열은, 예를 들면 프로모터, 임의로 오퍼레이터 서열 및 리보솜 결합 부위를 포함한다. 진핵 세포는 프로모터, 폴리아데닐화 신호 및 인핸서를 이용하는 것으로 알려져 있다.
핵산은 또다른 핵산 서열과 기능적 관계로 놓일 때 "작동가능하게 연결된다". 예를 들면, 예비 서열(presequence) 또는 분비 리더용 DNA는 폴리펩티드의 분비에 참여하는 예비 단백질로서 발현되는 경우에 폴리펩티드용 DNA에 작동가능하게 연결되거나; 프로모터 또는 인핸서는 서열의 전사에 영향을 주는 경우에 코딩 서열에 작동가능하게 연결되거나; 또는 리보솜 결합 부위는 번역을 촉진하도록 배치되는 경우에 코딩 서열에 작동가능하게 연결된다. 일반적으로, "작동가능하게 연결된"은 연결되는 DNA 서열이 인접하고, 분비 리더의 경우에 인접하면서 리딩 페이스(reading phase)인 것을 의미한다. 그러나, 인핸서는 인접해야할 필요가 없다. 연결은 편리한 제한 부위에서 결찰에 의해 달성된다. 그러한 부위가 존재하지 않는 경우에, 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터(adaptor) 또는 링커가 통상 실무에 따라 사용된다.
본원에서 확인되는 폴리펩티드 서열과 관련하여 "퍼센트 (％) 아미노산 서열 동일성"은, 필요한 경우 최대 퍼센트 서열 동일성을 얻기 위해 서열을 정렬시키고 간격을 도입한 후에 비교되는 폴리펩티드 내의 아미노산 잔기와 동일한 후보 서열 내의 아미노산 잔기의 백분율로 정의되고, 임의의 보존적 치환은 서열 동일성의 일부로 간주되지 않는다. 퍼센트 아미노산 서열 동일성을 결정하기 위한 정렬은 당업계 내의 다양한 방법, 예를 들면 공개적으로 이용가능한 컴퓨터 소프트웨어, 예컨대 BLAST, BLAST-2, ALIGN 또는 Megalign (DNASTAR) 소프트웨어를 사용하여 달성할 수 있다. 당업자는 비교할 서열의 전장에 걸친 최대 정렬의 달성에 필요한 임의의 알고리즘을 포함한, 정렬을 측정하기 위한 적절한 파라미터를 결정할 수 있다. 그러나, 본원의 목적을 위해, ％ 아미노산 서열 동일성 값은 서열 비교 컴퓨터 프로그램 ALIGN-2를 사용하여 생성된다. ALIGN-2 서열 비교 컴퓨터 프로그램은 제넨테크, 인크.(Genentech. Inc.) 소유로서, 소스 코드는 미국 저작국(U.S. Copyright Office, 미국 워싱턴 디. 씨. 20559 소재)에 사용자 제출서류로 출원되어 미국 저작권TXU510087 하에 등록되어 있다. ALIGN-2 프로그램은 제넨테크, 인크. (미국 캘리포니아주 사우스 샌 프란시스코 소재)로부터 공개적으로 입수가능하다. ALIGN-2 프로그램은 UNIX 운영 체제, 바람직하게는 디지탈 UNIX V4.0D에서 사용하기 위해 컴파일링되어야 한다. 모든 서열 비교 파라미터는 ALIGN-2 프로그램에 의해 설정되고, 변하지 않는다.
본원에 기재된 아미노산 서열은 달리 명시되지 않는 한 인접한 아미노산 서열이다.
본 발명에 따른 "구조적으로 유사하지 않은" 생물학적 분자는 동일한 부류 (단백질, 핵산, 지질, 탄수화물 등)에 있지 않은 생물학적 분자를 지칭하거나, 또는 예를 들면 단백질을 나타내는 경우, 서로 비교하여 60％ 미만의 아미노산 동일성, 50％ 미만의 아미노산 동일성, 40％ 미만의 아미노산 동일성, 30％ 미만의 아미노산 동일성, 20％ 미만의 아미노산 동일성 또는 10％ 미만의 아미노산 동일성을 갖는 단백질을 지칭한다.
혼성화 반응의 "엄격도"는 당업자에 의해 용이하게 측정될 수 있으며, 일반적으로 프로브 길이, 세척 온도 및 염 농도에 의존적인 경험적 계산이다. 일반적으로, 보다 긴 프로브는 적합한 어닐링을 위해 보다 높은 온도가 요구되는 반면, 보다 짧은 프로브는 보다 낮은 온도가 필요하다. 혼성화는 일반적으로 상보적 가닥이 그의 용융 온도 미만의 환경에 존재하는 경우에 재어닐링하는 변성된 DNA의 능력에 따라 좌우된다. 프로브 및 혼성화가능한 서열 사이의 원하는 상동성 정도가 높을수록 이용될 수 있는 상대 온도도 높다. 그 결과, 보다 높은 상대 온도는 반응 조건을 보다 엄격하게 만드는 경향이 있는 반면, 보다 낮은 온도는 덜한 경향이 있다. 혼성화 반응의 염격도의 추가의 상세내용 및 설명에 대해서는 문헌 [Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience Publishers, (1995)]을 참조한다.
본원에서 정의된 바와 같은 "엄격한 조건" 또는 "높은 엄격도 조건"은 (1) 세척을 위해 낮은 이온 강도 및 높은 온도의 사용, 예를 들면 50℃에서 0.015 M 염화나트륨/0.0015 M 나트륨 시트레이트/0.1％ 나트륨 도데실 술페이트의 사용; (2) 혼성화 동안 변성제의 사용, 예컨대 42℃에서 포름아미드, 예를 들면 50％ (v/v) 포름아미드 + 0.1％ 소 혈청 알부민/0.1％ Ficoll/0.1％ 폴리비닐피롤리돈/50 mM 나트륨 포스페이트 완충제 (pH 6.5) + 750 mM 염화나트륨, 75 mM 나트륨 시트레이트의 사용; 또는 (3) 42℃에서 0.2 x SSC (염화나트륨/나트륨 시트레이트) 내에서 10분 세척, 이어서 55℃의 EDTA 함유 0.1 x SSC로 이루어진 10분의 고엄격도 세척과 함께, 42℃에서 50％ 포름아미드, 5 x SSC (0.75 M NaCl, 0.075 M 나트륨 시트레이트), 50 mM 나트륨 포스페이트 (pH 6.8), 0.1％ 피로인산나트륨, 5 x 덴하르트(Denhardt) 용액, 초음파 처리된 연어 정자 DNA (50 ㎍/ml), 0.1％ SDS, 및 10％ 덱스트란 술페이트를 사용하는 밤샘 혼성화에 의해 확인될 수 있다.
"중등도로 엄격한 조건"은 문헌 [Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, New York: Cold Spring Harbor Press, 1989]에 기재된 바와 같이 확인할 수 있고, 상기한 것보다 엄격성이 낮은 세척 용액 및 혼성화 조건 (예컨대, 온도, 이온 강도 및 ％SDS)의 사용을 포함한다. 중등도로 엄격한 조건의 예로는, 20％ 포름아미드, 5 x SSC (150 mM NaCl, 15 mM 시트르산삼나트륨), 50 mM 나트륨 포스페이트 (pH 7.6), 5 x 덴하르트 용액, 10％ 덱스트란 술페이트 및 20 mg/ml 변성 전단 처리 연어 정자 DNA를 포함하는 용액 중 37℃에서의 밤샘 인큐베이션, 및 이어서 약 37 내지 50℃의 1 x SSC에서의 필터의 세척이 있다. 당업자는 프로브 길이 등과 같은 인자를 조정하기 위해 필요한 온도, 이온 강도 등의 조정 방법을 알 것이다.
항체 "이펙터 기능"은 항체의 Fc 영역 (천연 서열 Fc 영역 또는 아미노산 서열 변이체 Fc 영역)에 기인한 생물학적 활성을 지칭하고, 항체 이소형에 따라 다양하다. 항체 이펙터 기능의 예로는 C1q 결합 및 보체 의존성 세포독성; Fc 수용체 결합; 항체-의존성 세포-매개 세포독성 (ADCC); 포식작용; 세포 표면 수용체 (예컨대, B 세포 수용체)의 하향 조절; 및 B 세포 활성화를 들 수 있다.
"항체-의존성 세포-매개 세포독성" 또는 "ADCC"는, 특정 세포독성 세포 (예컨대, 천연 킬러 (NK) 세포, 호중구 및 대식세포) 상에 존재하는 Fc 수용체 (FcR)에 결합한 분비된 Ig가 이들 세포독성의 이펙터 세포를, 항원 보유 표적 세포에 특이적으로 결합시킨 후 표적 세포를 세포독소로 사멸시킬 수 있게 하는 세포독성의 한 형태를 지칭한다. 항체는 세포독성 세포를 "무장"시키고, 상기와 같은 사멸에 절대적으로 필요하다. ADCC를 매개하는 1차 세포인 NK 세포는 FcγRIII만을 발현하는 반면, 단핵구는 FcγRI, FcγRII 및 FcγRIII을 발현한다. 조혈세포 상의 FcR 발현은 문헌 [Ravetch and Kinet, Annu. Rev. Immunol., 9:457-92 (1991)]의 464 페이지 표 3에 요약되어 있다. 관심있는 분자의 ADCC 활성을 평가하기 위해서, 미국 특허 제5,500,362호 또는 동 제5,821,337호에 기재된 바와 같은 시험관내 ADCC 분석을 수행할 수 있다. 상기 분석에 유용한 이펙터 세포로는 말초혈 단핵 세포 (PBMC) 및 천연 킬러 (NK) 세포를 들 수 있다. 별법으로 또는 추가로, 관심있는 분자의 ADCC 활성은 생체내에서, 예컨대 문헌 [Clynes et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA) 95:652-656 (1998)]에 개시된 바와 같은 동물 모델에서 평가할 수 있다.
"Fc 수용체" 또는 "FcR"은 항체의 Fc 영역에 결합하는 수용체를 설명한다. 바람직한 FcR은 천연 서열 인간 FcR이다. 또한, 바람직한 FcR은 IgG 항체에 결합하는 것이며 (감마 수용체), 이들 수용체의 대립유전자 변이체 및 선택적 스플라이싱 형태를 비롯한 FcγRI, FcγRII 및 FcγRIII 서브클래스의 수용체를 포함한다. FcγRII 수용체는 FcγRIIA ("활성화 수용체") 및 FcγRIIB ("억제 수용체")를 포함하고, 이들은 주로 그의 세포질 도메인에서 상이한 유사한 아미노산 서열을 갖는다. 활성화 수용체 FcγRIIA는 그의 세포질 도메인에 면역수용체 티로신-기재의 활성화 모티프 (ITAM)를 함유한다. 억제 수용체 FcγRIIB는 그의 세포질 도메인에 면역수용체 티로신-기재의 억제 모티프 (ITIM)를 함유한다 (문헌 [M. in Daeron, Annu. Rev. Immunol. 15:203-234 (1997)] 참조). FcR은 문헌 [Ravetch and Kinet, Annu. Rev. Immunol. 9: 457-92 (1991)]; [Capel et al., Immunomethods 4: 25-34 (1994)]; 및 [de Haas et al., J. Lab. Clin. Med. 126: 330-41 (1995)]에서 검토된다. 미래에 확인될 것들을 포함하여 기타 FcR이 본원의 용어 "FcR"에 포함된다. 상기 용어는 또한 모체 IgG를 태아로 전달하는 신생아 수용체 FcRn을 포함한다 (문헌 [Guyer et al., J. Immunol. 117:587 (1976)] 및 [Kim et al., J. Immunol. 24:249 (1994)]).
"인간 이펙터 세포"는, 하나 이상의 FcR을 발현하고 이펙터 기능을 수행하는 백혈구이다. 바람직하게는, 세포는 적어도 FcγRIII을 발현하고, ADCC 이펙터 기능을 수행한다. ADCC를 매개하는 인간 백혈구의 예로는 말초 혈액 단핵 세포 (PBMC), 천연 킬러 (NK) 세포, 단핵구, 세포독성 T 세포 및 호중구를 들 수 있고, PBMC 및 NK 세포가 바람직하다. 이펙터 세포는 천연 공급원, 예를 들면 혈액으로부터 단리될 수 있다.
"보체 의존성 세포 세포독성" 또는 "CDC"는 보체의 존재 하에 표적 세포의 용해를 지칭한다. 전통적인 보체 경로의 활성화는 보체 시스템의 제1 성분 (C1q)을 그의 동족(cognate) 항원에 결합된 (적절한 서브클래스의) 항체에 결합시킴으로써 개시된다. 보체 활성화를 평가하기 위해서, 예를 들면 문헌 [Gazzano-Santoro et al., J. Immunol. Methods 202:163 (1996)]에 기재된 바와 같은 CDC 검정을 수행할 수 있다.
용어 "치료 유효량"은 대상체에서 질환 또는 장애를 치료하는 항체 또는 항체 단편의 양을 지칭한다. 종양 (예를 들면, 암성 종양)의 경우에 치료 유효량의 항체 또는 항체 단편 (예를 들면, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 다중특이적 항체 또는 항체 단편)은 암 세포의 수를 감소시키고; 원발성 종양 크기를 감소시키고; 말초 기관으로의 암 세포 침윤을 억제하고 (즉, 어느 정도 지연시키고, 바람직하게는 정지시킴); 종양 전이를 억제하고 (즉, 어느 정도 지연시키고, 바람직하게는 정지시킴); 종양 성장을 어느 정도 억제하고/하거나; 상기 장애와 연관된 증상 중 하나 이상을 어느 정도 경감시킬 수 있다. 항체 또는 항체 단편이 암 세포의 성장을 억제하고/하거나 존재하는 암 세포를 사멸시킬 정도로, 세포증식 억제성 및/또는 세포독성일 수 있다. 암 요법의 경우, 생체내 효능은 예를 들면 생존 기간, 질환 진행까지의 시간 (TTP), 반응 속도 (RR), 반응 기간 및/또는 생활의 질을 평가하여 측정할 수 있다.
"감소하다 또는 억제하다"는 전반적인 감소, 바람직하게는 20％ 이상 감소, 보다 바람직하게는 50％ 이상 감소, 가장 바람직하게는 75％, 85％, 90％, 95％ 이상 감소를 유발하는 능력을 의미한다. "감소하다 또는 억제하다"는 치료할 장애의 증상, 전이의 존재 또는 크기, 원발성 종양의 크기, 또는 혈관신생 장애에서 혈관의 크기 또는 수를 지칭할 수 있다.
용어 "암" 및 "암성"은 일반적으로 비조절된 세포 성장/증식을 특징으로 하는 포유동물의 생리학적 상태를 지칭하거나 설명한다. 상기 정의에 양성 및 악성 암이 포함된다. 암의 예로는, 이들로 한정되지는 않지만, 암종, 림프종, 모세포종, 육종 및 백혈병을 들 수 있다. 이러한 암의 보다 구체적인 예로는 편평세포암, 소세포 폐암, 비-소세포 폐암, 폐의 선암종, 폐의 편평세포 암종, 복막암, 간세포암, 위장암 또는 위암, 예컨대 위장관암, 췌장암, 교아세포종, 신경교종, 자궁경부암, 난소암, 간암, 방광암, 간암, 유방암, 결장암, 결장직장암, 자궁내막 또는 자궁 암종, 침샘 암종, 신장암 (예를 들면, 신세포 암종), 간암, 전립선암, 외음부암, 갑상선암, 간성 암종, 항문 암종, 음경 암종, 흑색종, 및 다양한 유형의 두경부암을 들 수 있다.
"초기 암"은 침습성 또는 전이성이 아닌 암을 의미하거나, 또는 0, I 또는 II기의 암으로 분류된다.
용어 "전암성"은 통상 암에 우선하거나 암으로 발전하는 조건 또는 성장을 지칭한다.
"비-전이성"은 양성이거나, 또는 원발성 부위에서 유지되고 원발성 부위 이외의 림프계 또는 혈관계 또는 조직으로 침투하지 않는 암을 의미한다. 일반적으로, 비-전이성 암은 0, I 또는 II기의 암, 및 때때로 III기의 암인 임의의 암이다.
"HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환 또는 장애"는, HER2의 비정상적 활성화가 질환 또는 장애를 갖거나 또는 이에 걸리기 쉬운 대상체의 세포 또는 조직에서 발생하는, 암을 포함하지 않는 병태이다. 이러한 질환 또는 장애의 예로는 자가면역 질환 (예를 들면, 건선) (하기 정의 참조); 자궁내막증; 피부경화증; 재협착; 폴립, 예컨대 결장 폴립, 비강 폴립 또는 위장 폴립; 섬유선종; 호흡성 질환 (예를 들면, 만성 기관지염, 천식, 예컨대 급성 천식 및 알레르기성 천식, 낭성 섬유증, 기관지확장증, 알레르기성, 또는 기타 비염 또는 부비강염, α1-항-트립신 결핍, 기침, 폐 기종, 폐 섬유증 또는 고-반응성 기도, 만성 폐쇄성 폐 질환, 및 만성 폐쇄성 폐 장애); 담낭염; 신경섬유종증; 다낭 신장 질환; 염증성 질환; 피부 장애, 예컨대 건선 및 피부염; 혈관 질환; 혈관 상피 세포의 비정상적 증식을 수반한 병태; 위궤양; 메네트리에(Menetrier) 병, 분비성 선종 또는 단백질 소실 증후군; 신장 장애; 혈관신생 장애; 안질환, 예컨대 노인성 황반부변성, 추정 눈히스토플라스마증, 증식성 당뇨병성 망막증, 망막 혈관화, 당뇨병성 망막증 또는 노인성 황반부변성으로부터의 망막 혈관신생; 골 관련 병리, 예컨대 골관절염, 구루병 및 골다공증; 뇌성 허혈성 사례 후 손상; 섬유증 또는 부종 질환, 예컨대 간성 경변증, 폐 섬유증, 유육종증, 갑상선염, 전신성 과다점성 증후군, 오슬러 웨버-랑뒤(Osler Weber-Rendu) 병, 만성 폐쇄성 폐 질환, 또는 화상, 외상, 방사선, 뇌졸중, 저산소증 또는 허혈 후 부종; 피부의 과민성 반응; 당뇨병성 망막증 및 당뇨병성 신병증; 길랑-바레(Guillain-Barre) 증후군; 이식편 대 숙주 질환 또는 이식 거부; 파제트(Paget) 병; 골 또는 관절 염증; 광노화 (예를 들면, 인간 피부의 UV 조사에 기인함); 양성 전립선 비대; 특정 미생물 감염, 예컨대 아데노바이러스, 한타바이러스, 보렐리아 부르그도르페리(Borrelia burgdorferi), 여시니아 속(Yersinia spp.) 및 백일해균으로부터 선택되는 미생물 병원체; 혈소판 응집으로 인한 혈전; 생식기 병태, 예컨대 자궁내막증, 난소 과다자극 증후군, 자간전증, 기능부전성 자궁출혈 또는 불규칙과다월경; 활막염; 죽종; 급성 및 만성 신장병 (예컨대, 증식성 사구체신염 및 당뇨병-유도성 신장 질환); 습진; 비후성 반흔 형성; 내독성 쇼크 및 진균 감염; 가족성 샘종폴립증; 신경변성 질환 (예를 들면, 알츠하이머병, AIDS-관련 치매, 파킨슨병, 근위축성 측삭 경화증, 망막 색소변성증, 척수근육위축 및 소뇌 변성); 골수형성이상증후군; 재생불량성 빈혈; 허혈성 손상; 폐, 신장 또는 간의 섬유증; T-세포 매개 과민성 질환; 비후성 유문 협착증; 방광 폐쇄성 증후군; 건선성 관절염; 및 하시모토(Hasimoto) 갑상선염을 들 수 있다.
본원에 기재된 "자가면역 질환"은 개체 자신의 조직 또는 동시 분리계(co-segregate)로부터 발생하고 이에 대항하는 질환 또는 장애, 또는 그의 징후 또는 그로부터 발생하는 병태이다. 자가면역 질환 또는 장애의 예로는, 이들로 한정되지는 않지만, 관절염 (류마티스성 관절염, 예컨대 급성 관절염, 만성 류마티스성 관절염, 통풍성 관절염, 급성 통풍성 관절염, 만성 염증성 관절염, 퇴행성 관절염, 감염성 관절염, 라임(Lyme) 관절염, 증식성 관절염, 건선성 관절염, 척추 관절염, 및 연소성-발병 류마티스성 관절염, 골관절염, 만성 진행성 관절염, 변형 관절염, 만성 원발성 다발관절염, 반응성 관절염, 및 강직 척추염), 염증성 과다증식성 피부병, 건선, 예컨대 반상 건선, 물방울 모양 건선, 농포성 건선, 및 손톱 건선, 피부염, 예컨대 접촉성 피부염, 만성 접촉성 피부염, 알레르기성 피부염, 알레르기성 접촉성 피부염, 포진피부염, 및 아토피성 피부염, x-연결 과다 IgM 증후군, 두드러기, 예컨대 만성 알레르기성 두드러기 및 만성 특발성 두드러기, 예컨대 만성 자가면역 두드러기, 다발성근염/피부근염, 연소성 피부근염, 독성 표피괴사융해증, 피부경화증 (전신성 피부경화증 포함), 경화증, 예컨대 전신성 경화증, 다발성 경화증 (MS), 예컨대 척수-눈 MS, 원발성 진행성 MS (PPMS), 및 재발 완화형 MS (RRMS), 진행성 전신성 경화증, 아테롬성 동맥경화증, 동맥경화증, 범발성 경화증, 및 실조성 경화증, 염증성 장 질환 (IBD) (예컨대, 크론병, 자가면역-매개 위장 질환, 대장염, 예컨대 궤양성 대장염, 궤양 대장염, 현미경적 대장염, 교원질성 대장염, 용종 대장염, 괴사 소장대장염, 및 경벽성 대장염, 및 자가면역 염증성 장 질환), 괴저농피증, 결절홍반, 원발성 경화 쓸개관염, 상공막염), 호흡 곤란 증후군, 예컨대 성인 또는 급성 호흡 곤란 증후군 (ARDS), 수막염, 포도막의 전부 또는 일부의 염증, 홍채염, 맥락막염, 자가면역 혈액학적 질환, 류마티스성 척추염, 급성 난청, IgE-매개 질환, 예컨대 과민증 및 알레르기성 및 아토피성 비염, 뇌염, 예컨대 랏무센(Rasmussen) 뇌염 및 변연 및/또는 뇌간 뇌염, 포도막염, 예컨대 앞포도막염, 급성 앞포도막염, 육아종성 포도막염, 비육아종성 포도막염, 수정체항원성 포도막염, 뒤포도막염, 또는 자가면역 포도막염, 신증후군이 있거나 없는 사구체신염 (GN), 예컨대 만성 또는 급성 사구체신염, 예컨대 원발성 GN, 면역-매개 GN, 막 GN (막 신병증), 특발성 막 GN 또는 특발성 막성 신장병증, 유형 I 및 유형 II를 비롯한 막- 또는 막성 증식성 GN (MPGN), 및 급속 진행성 GN, 알레르기성 병태, 알레르기성 반응, 습진, 예컨대 알레르기성 또는 아토피성 습진, 천식, 예컨대 기관지성 천식, 기관지 천식, 및 자가면역 천식, T 세포의 침윤 및 만성 염증 반응을 수반하는 병태, 만성 폐 염증성 질환, 자가면역 심근염, 백혈구 부착 결핍, 전신성 홍반성 루푸스 (SLE) 또는 전신성 홍반성 에리테마토데스(erythematodes), 예컨대 피부 SLE, 아급성 피부 홍반성 루푸스, 신생아 루푸스 증후군 (NLE), 파종상 홍반성 루푸스, 루푸스 (예컨대, 신장염, 뇌염, 소아, 비-신장, 신장외, 원반상 탈모증), 연소성 발병 (타입 I) 진성 당뇨병, 예컨대 소아 인슐린-의존형 진성 당뇨병 (IDDM), 성인 발병 진성 당뇨병 (타입 II 당뇨병), 자가면역 당뇨병, 특발성 요붕증, 사이토킨 및 T-림프구에 의해 매개되는 급성 및 지연형 과민증과 관련된 면역 반응, 결핵, 사르코이드증, 육아종증, 예컨대 림프종모양 육아종증, 베게너(Wegener) 육아종증, 무과립구증, 혈관염, 예컨대 혈관염 (예컨대, 대혈관 맥관염 (예컨대, 류마티스성 다발성 근육통 및 거대세포 (타카야스(Takayasu)) 동맥염), 중형 혈관 혈관염 (예컨대, 가와사키(Kawasaki) 병 및 결절성 다발동맥염), 현미경적 다발동맥염, CNS 혈관염, 괴사, 피부, 또는 과민성 혈관염, 전신성 괴사 혈관염, 및 ANCA-관련 혈관염, 예컨대 처크-스트라우스(Churg-Strauss) 혈관염 또는 증후군 (CSS)), 일시적 동맥염, 재생불량성 빈혈, 자가면역 재생불량성 빈혈, 쿰즈(Coombs) 양성 빈혈, 다이아몬드 블랙팬(Diamond Blackfan) 빈혈, 용혈성 빈혈 또는 면역 용혈성 빈혈, 예컨대 자가면역 용혈성 빈혈 (AIHA), 악성 빈혈(pernicious anemia (anemia perniciosa)), 애디슨(Addison) 병, 진정 적혈구계 빈혈 또는 무형성 (PRCA), 팩터 VIII 결핍증, A형 혈우병, 자가면역 호중구감소증, 범혈구감소증, 백혈구 감소증, 백혈구 혈구 누출을 수반하는 질환, CNS 염증성 장애, 다발성 장기 손상 증후군, 예컨대 패혈증, 외상 또는 출혈에 2차적인 증후군, 항원-항체 복합체 매개 질환, 항-사구체 기저막 질환, 항-인지질 항체 증후군, 알레르기성 신경염, 베체트(Bechet) 또는 베세트(Behcet) 병, 캐슬만(Castleman) 증후군, 굿파스쳐(Goodpasture) 증후군, 레이노 증후군, 쇼그렌 증후군, 스티븐스-존슨(Stevens-Johnson) 증후군, 유사천포창, 예컨대 수포성 유사천포창, 피부 유사천포창, 천포창 (예컨대, 심상성 첨포창, 낙엽상 천포창, 점막 유천포창 및 홍반 천포창), 자가면역 다발성 내분비 장애, 라이터(Reiter) 병 또는 증후군, 면역 복합체 신장염, 항체-매개 신장염, 시각신경척수염, 다발신경병증, 만성신경병증, 예컨대 IgM 다발신경병증 또는 IgM-매개 신경병증, 혈소판감소증 (예를 들면, 심근경색 환자에 의해 발생), 예컨대 혈전성 혈소판 감소성 자반병 (TTP) 및 자가면역 또는 면역-매개 혈소판감소증, 예컨대 특발성 혈소판 감소성 자반병 (ITP), 예컨대 만성 또는 급성 ITP, 정소 및 난소의 자가면역 질환, 예컨대 자가면역 고환염 및 난소염, 원발성 갑상선기 저하증, 부갑상선기능저하증, 자가면역 내분비 질환, 예컨대 갑상선염, 예컨대 자가면역 갑상선염, 하시모토병, 만성 갑상선염 (하시모토 갑상선염), 또는 아급성 갑상선염, 자가면역 갑상선 질환, 특발성 갑상선 기능 저하증, 그레이브(Grave) 병, 다분비선 증후군, 예컨대 자가면역 다분비선 증후군 (또는 다분비선 내분비병증 증후군), 부신생물 증후군, 예컨대 신경학적 부신생물 증후군, 예컨대 램버트-이튼(Lambert-Eaton) 근무력증 증후군 또는 이튼-램버트 증후군, 근육강직(stiff-man 또는 stiff-person) 증후군, 뇌척수염, 예컨대 알레르기성 뇌척수염(allergic encephalomyelitis 또는 encephalomyelitis allergica) 및 실험적 알레르기성 뇌척수염 (EAE), 중증 근무력증, 예컨대 흉선종-관련 중증 근육 무력증, 소뇌변성, 신경근강직증, 안진전 또는 안진전 근경련 증후군 (OMS), 및 감각 신경병증, 다소성 운동 신경병증, 쉬한(Sheehan) 증후군, 자가면역 간염, 만성 간염, 루푸스양 간염, 거대세포 간염, 만성 활성 간염 또는 자가면역 만성 활성 간염, 림프양 간질성 폐렴, 폐쇄세기관지염 (비-이식) 대 NSIP, 길랑-바레 증후군, 버거(Berger) 병 (IgA 신병증), 특발성 IgA 신병증, 선형 IgA 피부병, 원발성 담관 경변증, 폐경화, 자가면역 장병증 증후군, 만성 소화장애증, 복강 질환, 비열대스프루 (글루텐 장병증), 불응성 스프루, 특발성 스프루, 한랭글로불린혈증, 근위축 측삭 경화증 (ALS; 루게릭(Lou Gehrig) 병), 관상동맥 질환, 자가면역 귀 질환, 예컨대 자가면역 내이 질환 (AIED), 자가면역 청각 상실, 안진전 근경련 증후군 (OMS), 다발연골염, 예컨대 불응성 또는 재발된 다발연골염, 폐포단백증, 아밀로이드증, 공막염, 비-암성 림프구증가증, 모노클로날 B 세포 림프구증가증 (예컨대, 양성 모노클로날 감마글로불린병증 및 유의성 비결정 모노클로날 감마글로불린병증 (MGUS))을 포함하는 원발성 림프구증가증, 말초 신경병증, 부신생물 증후군, 채널병증, 예컨대 간질, 편두통, 부정맥, 근육 장애, 난청, 실명, 주기적 마비, 및 CNS의 채널병증, 자폐증, 염증성 근병증, 국소 분절 사구체 경화증 (FSGS), 내분비 눈병증, 포도망막염, 맥락망막염, 자가면역 간장 장애, 섬유근육통, 다발성 내분비 부전증, 슈미트(Schmidt) 증후군, 부신염, 위 위축, 초로 치매, 탈수초성 질환, 예컨대 자가면역 탈수초성 질환, 당뇨병성 신병증, 드레슬러(Dressler) 증후군, 원형 탈모증, CREST 증후군 (석회증, 레이노드(Raynaud) 현상, 식도 운동이상, 손발가락경화증, 및 모세혈관확장증), 남성 및 여성 자가면역 불임, 혼합결합조직병, 샤가스(Chagas) 병, 류마티스열, 습관성 유산, 농부폐, 다형 홍반, 심장절개술후 증후군, 쿠싱(Cushing) 증후군, 새 사육가 폐, 알레르기성 육아종성 혈관염, 양성 림프구 혈관염, 알포트(Alport) 증후군, 폐포염, 예컨대 알레르기성 폐포염 및 섬유화 폐포염, 간질성 폐 질환, 수혈 반응, 나병, 말라리아, 리슈만편모충증, 파동편모충증, 주혈흡충증, 회충증, 아스페르길루스증, 샘터(Sampter) 증후군, 카플란(Caplan) 증후군, 뎅기, 심내막염, 심내막 심근섬유증, 미만성 간질성 폐 섬유증, 간질 폐 섬유증, 특발성 폐 섬유증, 낭성 섬유증, 안구내염, 장기 융기성 홍반, 태아적모구증, 호산구성 근막염, 슐만(Shulman) 증후군, 펠티(Felty) 증후군, 사상충증, 섬모체염, 예컨대 만성 섬모체염, 이시성 섬모체염, 홍채섬모체염, 또는 푸크(Fuch) 섬모체염, 헤노호-쉔라인(Henoch-Schonlein) 자색반, 인간 면역결핍 바이러스 (HIV) 감염, 에코바이러스 감염, 심근병증, 알츠하이머병, 파보바이러스 감염, 풍진 바이러스 감염, 백신처리후 증후군, 선천 풍진 감염, 엡스타인-바(Epstein-Barr) 바이러스 감염, 볼거리, 에반(Evan) 증후군, 자가면역 생식선 부전, 시덴함(Sydenham) 무도병, 연쇄상구균 감염후 신장염, 폐쇄성 혈전혈관염, 갑상선 기능 항진증, 척수매독, 맥락막염, 거대세포 다발근육통증, 내분비 눈병증, 만성 과민성 폐렴, 건조 각막결막염, 유행성 각막결막염, 특발성 신장염 증후군, 미소 병변 신병증, 양성 가족성 및 허혈-재관류 손상, 망막 자가면역, 관절 염증, 기관지염, 만성 폐쇄성 기도 질환, 규폐증, 아프타, 아프타 구내염, 동맥경화성 질환, 아스퍼미오게네스(aspermiogenese), 자가면역 용혈, 뵈크(Boeck) 병, 한랭글로불린혈증, 뒤피트렌(Dupuytren) 구축, 수정체 과민 안내염, 알레르기성 장염, 나병결절홍반, 특발성 안면마비, 만성 피로 증후군, 류마티스성 열, 함만-리치(Hamman-Rich) 병, 감각신경성 난청, 발작성 혈색소뇨증, 성선 기능저하증, 국한성 회장염, 백혈구 감소증, 전염 단핵구증, 횡단척수염, 원발성 특발성 점액부종, 신장증, 교감성 안염, 육아종성 고환염, 췌장염, 급성 다발 신경근염, 괴저농피증, 쿼베인(Quervain) 갑상선염, 후천성 비장 위축, 항정자 항체에 의한 불임, 비-악성 흉선종, 백반증, SCID 및 엡스타인-바 바이러스-연관 질환, 후천성 면역 결핍 증후군 (AIDS), 기생충 질환, 예컨대 리슈만편모충, 독성 쇼크 증후군, 식중독, T 세포 침윤, 백혈구-부착 결핍, 사이토킨 및 T-림프구에 의해 매개되는 급성 및 지연형 과민증과 관련된 면역 반응을 수반하는 병태, 백혈구 혈구 누출을 수반하는 질환, 다발성 장기 손상 증후군, 항원-항체 복합체 매개 질환, 항사구체 기저막 질환, 알레르기성 신경염, 자가면역 다발성 내분비 장애, 난소염, 원발성 점액부종, 자가면역 위축 위염, 교감성 안염, 류마티스성 질환, 혼합 결합 조직 질환, 신증후군, 췌도염, 다발성 내분비 부전증, 말초 신경병증, 자가면역 다분비선 증후군 타입 I, 성인 발병 특발성 부갑상선 기능 저하증 (AOIH), 전체탈모증, 확장 심근병증, 후천적 수포성 표피박리증 (EBA), 혈색소침착증, 심근염, 신증후군, 원발성 경화 담관염, 화농성 또는 비화농성 부비강염, 급성 또는 만성 부비강염, 사골, 전두, 상악, 또는 접형 부비강염, 호산구-관련 장애, 예컨대 호산구증가증, 폐 침윤 호산구증가증, 호산구증가증-근육통 증후군, 로플러(Loffler) 증후군, 만성 호산구성 폐렴, 열대성 폐 호산구증가증, 기관지폐렴성 아스페르길루스증, 아스페르길루스종, 또는 호산구를 함유하는 육아종, 과민증, 음성혈청 척추관절염, 다발성 내분비 자가면역 질환, 경화 담관염, 공막, 상공막, 만성 점막 피부 칸디다증, 브루톤(Bruton) 증후군, 유아의 일과성 감마글로불린저혈증, 위스코트-올드리히(Wiskott-Aldrich) 증후군, 운동실조 모세혈관확장증, 교원병과 연관된 자가면역 장애, 류마티스, 신경학적 질환, 허혈 재관류 장애, 혈압 반응의 감소, 혈관 기능이상, 혈관확장증, 조직 손상, 심혈관 허혈, 통각과민증, 뇌성 허혈, 및 혈관신생을 수반하는 질환, 알레르기성 과민성 장애, 사구체신염, 재관류 손상, 심근 또는 다른 조직의 재관류 손상, 급성 염증성 성분을 갖는 피부병, 급성 화농성 수막염 또는 다른 중추신경계 염증성 장애, 눈 및 안와 염증성 장애, 과립구 수혈-연관 증후군, 사이토킨-유발 독성, 급성 중증 염증, 만성 난치성 염증, 신우염, 폐경화, 당뇨병성 망막증, 당뇨병성 대동맥 장애, 말단동맥 과다증식증, 소화 궤양, 판막염 및 자궁내막증을 들 수 있다.
"항혈관신생제" 또는 "혈관신생 억제제"는 혈관신생, 맥관형성 또는 바람직하지 않은 혈관 투과성을 직접 또는 간접적으로 억제하는 작은 분자량 물질, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 단리된 단백질, 재조합 단백질, 항체, 또는 이들의 접합체 또는 융합 단백질을 지칭한다. 예를 들면, 항혈관신생제는 상기 정의된 바와 같은 혈관신생제에 대한 항체 또는 다른 길항제, 예를 들면 VEGF에 대한 항체 (예를 들면, 베바시주맙 (AVASTIN(등록상표)), bH1, bH1-44, bH1-81), VEGF 수용체에 대한 항체, VEGF 수용체 신호전달을 차단하는 소분자 (예를 들면, PTK787/ZK2284, SU6668, SUTENT/SU11248 (수니티니브 말레이트), AMG706)이다. 또한, 항-혈관신생제는 고유의 혈관신생 억제제, 예를 들면 안지오스타틴, 엔도스타틴 등을 포함한다. 예를 들면, 문헌 [Klagsbrun and D’Amore, Annu. Rev. Physiol., 53:217-39 (1991)]; [Streit and Detmar, Oncogene, 22:3172-3179 (2003)] (예를 들면, 악성 흑색종에서의 항-혈관신생 요법을 열거한 표 3); [Ferrara & Alitalo, Nature Medicine 5(12):1359-1364 (1999)]; [Tonini et al., Oncogene, 22:6549-6556 (2003)] (예를 들면, 항-혈관신생 인자를 열거한 표 2); 및 [Sato Int. J. Clin. Oncol., 8:200-206 (2003)] (예를 들면, 임상 실험에서 사용된 항혈관신생제를 열거한 표 1)을 참조한다. 혈관신생의 조절 곤란은 본 발명의 조성물 및 방법에 의해 치료될 수 있는 여러 장애를 유발할 수 있다. 이러한 장애에는 비-신생물 및 신생물 병태 둘 모두가 포함된다.
본원에서 사용된 용어 "세포독성제"는 세포의 기능을 억제 또는 제한하고/하거나 세포의 파괴를 야기하는 물질을 지칭한다. 상기 용어는 방사성 동위원소 (예컨대, At211, I131, I125, Y90, Re186, Re188, Sm153, Bi212, Ra223, P32 및 Lu의 방사성 동위원소), 화학요법제 (예컨대, 메토트렉세이트, 아드리아미신, 빈카 알칼로이드 (빈크리스틴, 빈블라스틴, 에토포시드), 독소루비신, 멜팔란, 미토마이신 C, 클로람부실, 다우노루비신 또는 다른 삽입제(intercalating agent), 효소 및 그의 단편, 예컨대 핵산분해 효소, 항생제, 및 독소, 예컨대 소분자 독소 또는 박테리아, 진균, 식물 또는 동물 기원의 효소 활성 독소 (그의 단편 및/또는 변이체 포함), 및 본원에 개시된 다양한 항종양제 또는 항암제를 포함하고자 의도된다. 다른 세포독성제는 본원에 기재되어 있다. 살종양제는 종양 세포의 파괴를 야기한다.
"화학요법제"는 암의 치료에 유용한 화학적 화합물이다. 화학요법제의 예로는 알킬화제, 예컨대 티오테파 및 CYTOXAN(등록상표) 시클로스포스파미드; 알킬 술포네이트, 예컨대 부술판, 임프로술판 및 피포술판; 아지리딘, 예컨대 벤조도파, 카르보쿠온, 메트우레도파 및 우레도파; 에틸렌이민 및 메틸아멜라민, 예컨대 알트레타민, 트리에틸렌멜라민, 트리에틸렌포스포라미드, 트리에틸렌티오포스포라미드 및 트리메틸올로멜라민; 아세토게닌 (특히 불라타신 및 불라타시논); 델타-9-테트라히드로칸나비놀 (드로나비놀, MARINOL(등록상표)); 베타-라파콘; 라파콜; 콜히친; 베툴린산; 캄프토테신 (합성 유사체 토포테칸 (HYCAMTIN(등록상표) 포함), CPT-11 (이리노테칸, CAMPTOSAR(등록상표)), 아세틸캄프토테신, 스코폴레틴, 및 9-아미노캄프토테신); 브리오스타틴; 칼리스타틴; CC-1065 (그의 아도젤레신, 카르젤레신 및 비젤레신 합성 유사체 포함); 포도필로톡신; 포도필산; 테니포시드; 크립토피신 (특히 크립토피신 1 및 크립토피신 8); 돌라스타틴; 듀오카르마이신 (합성 유사체 KW-2189 및 CB1-TM1 포함); 엘류테로빈; 판크라티스타틴; 사르코딕티인; 스폰지스타틴; 질소 머스타드, 예컨대 클로람부실, 클로르나파진, 클로로포스파미드, 에스트라무스틴, 이포스파미드, 메클로레타민, 메클로레타민 옥시드 히드로클로라이드, 멜팔란, 노벰비친, 페네스테린, 프레드니무스틴, 트로포스파미드, 우라실 머스타드; 니트로스우레아, 예컨대 카르무스틴, 클로로조토신, 포테무스틴, 로무스틴, 니무스틴 및 라니무스틴; 항생제, 예컨대 에네디인 항생제 (예컨대, 칼리케아미신, 특히 칼리케아미신 감마 1 (예를 들면, 문헌 [Agnew, Chem Intl. Ed. Engl., 33: 183-186 (1994)] 참조); 다이네미신, 예컨대 다이네미신 A; 에스페라미신; 및 또한 네오카르지노스타틴 발색단 및 관련 발색단백질 에네디인 항생 발색단), 아클라시노마이신, 악티노마이신, 아우트라마이신, 아자세린, 블레오마이신, 칵티노마이신, 카라비신, 카르미노마이신, 카르지노필린, 크로모마이신, 닥티노마이신, 다우노루비신, 데토루비신, 6-디아조-5-옥소-L-노르류신, ADRIAMYCIN(등록상표) 독소루비신 (모르폴리노-독소루비신, 시아노모르폴리노-독소루비신, 2-피롤리노-독소루비신 및 데옥시독소루비신 포함), 에피루비신, 에소루비신, 이다루비신, 마르셀로마이신, 미토마이신, 예컨대 미토마이신 C, 미코페놀산, 노갈라마이신, 올리보마이신, 페플로마이신, 포트피로마이신, 푸로마이신, 쿠엘라마이신, 로도루비신, 스트렙토니그린, 스트렙토조신, 튜베르시딘, 우베니멕스, 지노스타틴, 조루비신; 항-대사체, 예컨대 메토트렉세이트 및 5-플루오로우라실 (5-FU); 엽산 유사체, 예컨대 데노프테린, 메토트렉세이트, 프테로프테린, 트리메트렉세이트; 퓨린 유사체, 예컨대 플루다라빈, 6-머캅토푸린, 티아미프린, 티오구아닌; 피리미딘 유사체, 예컨대 안시타빈, 아자시티딘, 6-아자우리딘, 카르모푸르, 시타라빈, 디데옥시우리딘, 독시플루리딘, 에노시타빈, 플록스우리딘; 안드로겐, 예컨대 칼루스테론, 드로모스타놀론 프로피오네이트, 에피티오스타놀, 메피티오스탄, 테스토락톤; 항-아드레날, 예컨대 아미노글루테티미드, 미토탄, 트리로스탄; 엽산 보충제, 예컨대 프롤린산; 아세글라톤; 알도포스파미드 글리코시드; 아미노레불린산; 에닐우라실; 암사크린; 베스트라부실; 비산트렌; 에다트락세이트; 데포파민; 데메콜신; 디아지쿠온; 엘포르니틴; 엘립티늄 아세테이트; 에포틸론; 에토글루시드; 질산갈륨; 히드록시우레아; 렌티난; 로니다이닌; 메이탄시노이드, 예컨대 메이탄신 및 안사미토신; 미토구아존; 미톡산트론; 모피단몰; 니트라에린; 펜토스타틴; 페나메트; 피라루비신; 로속산트론; 2-에틸히드라지드; 프로카르바진; PSK(등록상표) 다당류 복합체 (제이에이치에스 내추럴 프로덕츠(JHS Natural Products, 미국 오리건주 유진 소재)); 라족산; 리족신; 시조피란; 스피로게르마늄; 테누아존산; 트리아지쿠온; 2,2',2"-트리클로로트리에틸아민; 트리코테센 (특히 T-2 독소, 베라쿠린 A, 로리딘 A 및 안구이딘); 우레탄; 빈데신 (ELDISINE(등록상표), FILDESIN(등록상표)); 다카르바진; 만노무스틴; 미토브로니톨; 미토락톨; 피포브로만; 가시토신; 아라비노시드 ("Ara-C"); 티오테파; 탁소이드, 예컨대 TAXOL(등록상표) 파클리탁셀 (브리스톨-마이어스 스퀴브 온콜로지(Bristol-Myers Squibb Oncology, 미국 뉴저지주 프린스톤 소재)), ABRAXANETM 크레모포르-무함유, 파클리탁셀의 알부민-조작 나노입자 제형물 (아메리칸 파마슈티칼 파트너스(American Pharmaceutical Partners, 미국 일리노이주 샤움버그 소재)), 및 TAXOTERE(등록상표) 독세탁셀 (롱-쁠랑 로러(Rhone-Poulenc Rorer, 프랑스 안토니 소재)); 클로란부실; 겜시타민 (GEMZAR(등록상표)); 6-티오구아닌; 머캅토푸린; 메토트렉세이트; 백금 유사체, 예컨대 시스플라틴 및 카르보플라틴; 빈블라스틴 (VELBAN(등록상표)); 백금; 에토포시드 (VP-16); 이포스파미드; 미톡산트론; 빈크리스틴 (ONCOVIN(등록상표)); 옥살리플라틴; 류코보빈; 비노렐빈 (NAVELBINE(등록상표)); 노반트론; 에다트렉세이트; 다우노마이신; 아미노프테린; 이반드로네이트; 토포이소머라제 억제제 RFS 2000; 디플루오로메틸오르니틴 (DMFO); 레티노이드, 예컨대 레티노산; 카페시타빈; (XELODA(등록상표)); 상기한 것 중 임의의 것의 제약상 허용되는 염, 산 또는 유도체; 및 또한 상기한 것 중 둘 이상의 조합물, 예컨대 CHOP (시클로포스파미드, 독소루비신, 빈크리스틴 및 프레드니솔론의 조합 요법에 대한 축약형) 및 FOLFOX (5-FU 및 류코보빈과 조합한 옥살리플라틴 (ELOXATINTM)을 이용한 치료 처방계획에 대한 축약형)를 들 수 있다.
또한, 암의 성장을 촉진할 수 있는 호르몬의 영향을 조절, 감소, 차단 또는 억제하는 작용을 하는 항-호르몬제가 상기 정의에 포함되며, 이는 종종 전신성 또는 전신 치료의 형태이다. 이들은 호르몬 그 자체일 수 있다. 예로는 항-에스트로겐 및 선택적 에스트로겐 수용체 조절제 (SERM), 예컨대 타목시펜 (NOLVADEX(등록상표) 타목시펜 포함), EVISTA(등록상표) 랄록시펜, 드롤록시펜, 4-히드록시타목시펜, 트리옥시펜, 케옥시펜, LY117018, 오나프리스톤 및 FARESTON(등록상표) 토레미펜; 항-프로게스테론; 에스트로겐 수용체 하향-조절제 (ERD); 난소를 저해 또는 중지시키는 기능을 하는 작용제, 예를 들면 황체 형성 호르몬-방출 호르몬 (LHRH) 효능제, 예컨대 LUPRON(등록상표) 및 ELIGARD(등록상표) 루프로라이드 아세테이트, 고세렐린 아세테이트, 부세렐린 아세테이트 및 트리프테렐린; 기타 항-안드로겐, 예컨대 플루타미드, 닐루타미드 및 비칼루타미드; 및 부신에서 에스트로겐 생산을 조절하는 효소 아로마타제를 억제하는 아로마타제 억제제, 예컨대 4(5)-이미다졸, 아미노글루테티미드, MEGASE(등록상표) 메게스트롤 아세테이트, AROMASIN(등록상표) 엑세메스탄, 포르메스탄, 파드로졸, RIVISOR(등록상표) 보로졸, FEMARA(등록상표) 레트로졸, 및 ARIMIDEX(등록상표) 아나스트로졸을 들 수 있다. 또한, 상기 화학요법제의 정의에는 비스포스포네이트, 예컨대 클로드로네이트 (예를 들면, BONEFOS(등록상표) 또는 OSTAC(등록상표)), DIDROCAL(등록상표) 에티드로네이트, NE-58095, ZOMETA(등록상표) 졸레드론산/졸레드로네이트, FOSAMAX(등록상표) 알렌드로네이트, AREDIA(등록상표) 파미드로네이트, SKELID(등록상표) 틸루드로네이트 또는 ACTONEL(등록상표) 리세드로네이트; 및 또한 트록사시타빈 (1,3-디옥솔란 뉴클레오시드 시토신 유사체); 안티센스 올리고뉴클레오티드, 특히 이상(abherant) 세포 증식에 관여하는 신호전달 경로에서 유전자의 발현을 억제하는 것들, 예컨대 PKC-알파, Raf, H-Ras, 및 표피 성장 인자 수용체 (EGF-R); 백신, 예컨대 THERATOPE(등록상표) 백신 및 유전자 요법 백신, 예를 들면 ALLOVECTIN(등록상표) 백신, LEUVECTIN(등록상표) 백신, 및 VAXID(등록상표) 백신; LURTOTECAN(등록상표) 토포이소머라제 1 억제제; ABARELIX(등록상표) rmRH; 라파티니브 디토실레이트 (ErbB-2 및 EGFR 이중 티로신 키나제 소-분자 억제제, GW572016으로도 공지됨); 및 상기한 것 중 임의의 것의 제약상 허용되는 염, 산 또는 유도체가 포함된다.
본원에서 사용된 "성장 억제제"는 시험관내 또는 생체내에서 세포의 성장을 억제하는 화합물 또는 조성물을 지칭한다. 따라서, 성장 억제제는 S기에서 세포의 분율을 유의하게 감소시키는 것일 수 있다. 성장 억제제의 예로는 (S기 이외의 다른 시기에) 세포 주기 진행을 차단하는 작용제, 예컨대 G1 정지 및 M기 정지를 유도하는 작용제를 들 수 있다. 전통적인 M기 차단제로는 빈카 (예를 들면, 빈크리스틴 및 빈블라스틴), 탁산, 및 토포이소머라제 II 억제제, 예컨대 독소루비신, 에피루비신, 다우노루비신, 에토포시드 및 블레오마이신을 들 수 있다. G1을 정지시키는 작용제, 예를 들면 DNA 알킬화제, 예컨대 타목시펜, 프레드니손, 다카르바진, 메클로레타민, 시스플라틴, 메토트렉세이트, 5-플루오로우라실 및 아라-C는 S기 정지로 이어질 수 있다. 추가의 정보는 문헌 [The Molecular Basis of Cancer, Mendelsohn and Israel, eds., Chapter 1] (영문 명칭 "Cell cycle regulation, oncogenes, and antineoplastic drugs") (Murakami et al., (WB Saunders: Philadelphia, 1995), 특히 p.13)에서 찾을 수 있다. 탁산 (파클리탁셀 및 도세탁셀)은 모두 주목(yew tree)으로부터 유래된 항암 약물이다. 유럽 주목(European yew)으로부터 유래된 도세탁셀 (TAXOTERE(등록상표), 롱-쁠랑 로러)은 파클리탁셀 (TAXOL(등록상표), 브리스톨-마이어스 스퀴브)의 반합성 유사체이다. 파클리탁셀 및 도세탁셀은 튜불린 이량체로부터 미세소관의 어셈블리를 촉진하고 해중합을 방지함으로써 미세소관을 안정화시켜, 세포 내 유사 분열을 억제한다.
본원에서 사용되는 "항암 요법"은 대상체에서 암을 감소시키거나 또는 억제하는 치료를 의미한다. 항암 요법의 예에는 세포독성 방사선요법, 및 치료 유효량의 세포독성제, 화학요법제, 성장 억제제, 암 백신, 혈관신생 억제제, 전구약물, 사이토킨, 사이토킨 길항제, 코르티코스테로이드, 면역억제제, 항구토제, 항체 또는 항체 단편, 또는 진통제의 대상체에게의 투여가 포함된다.
본 출원에서 사용되는 용어 "전구약물"은 모약물에 비해 종양 세포에 대한 세포독성이 적고 보다 활성의 모형태로 효소 활성화되거나 전환될 수 있는, 제약상 활성 물질의 전구체 또는 유도체 형태를 의미한다. 예를 들면, 문헌 [Wilman, "Prodrugs in Cancer Chemotherapy" Biochemical Society Transactions, 14, pp. 375-382, 615th Meeting Belfast (1986)] 및 [Stella et al., "Prodrugs: A Chemical Approach to Targeted Drug Delivery," Directed Drug Delivery, Borchardt et al., (ed.), pp. 247-267, Humana Press (1985)]을 참조한다. 전구약물에는, 보다 활성의 세포독성의 유리 약물로 전환될 수 있는, 포스페이트-함유 전구약물, 티오포스페이트-함유 전구약물, 술페이트-함유 전구약물, 펩티드-함유 전구약물, D-아미노산-변형 전구약물, 글리코실화 전구약물, 베타-락탐-함유 전구약물, 임의로 치환된 페녹시아세트아미드-함유 전구약물 또는 임의로 치환된 페닐아세트아미드-함유 전구약물, 5-플루오로시토신 및 다른 5-플루오로우리딘 전구약물이 포함되지만, 이들로 한정되지는 않는다. 본 발명에 사용하기 위한 전구약물 형태로 유도체화될 수 있는 세포독성 약물의 예에는 상기 기재된 화학요법제가 포함되지만, 이들로 한정되지는 않는다.
용어 "사이토킨"은 세포간 매개물질(intercellular mediator)로서 또 다른 세포 상에서 작용하는 하나의 세포 집단에 의해 방출된 단백질에 대한 일반 용어이다. 이러한 사이토킨의 예에는 림포킨, 모노킨 및 통상적인 폴리펩티드 호르몬이 있다. 사이토킨 중에 포함되는 것에는 성장 호르몬, 예컨대 인간 성장 호르몬 (HGH), N-메티오닐 인간 성장 호르몬 및 소 성장 호르몬; 부갑상선 호르몬; 티록신; 인슐린; 프로인슐린; 릴랙신; 프로릴랙신; 당단백질 호르몬, 예컨대 여포 자극 호르몬 (FSH), 갑상선 자극 호르몬 (TSH) 및 황체 형성 호르몬 (LH); 표피 성장 인자 (EGF); 간성 성장 인자; 섬유모세포 성장 인자 (FGF); 프로락틴; 태반 락토겐; 종양 괴사 인자-알파 및 -베타; 뮬러-억제 물질; 마우스 성선자극 호르몬-관련 펩티드; 인히빈; 액티빈; 혈관 내피 성장 인자; 인테그린; 트롬보포이에틴 (TPO); 신경 성장 인자, 예컨대 NGF-알파; 혈소판-성장 인자; 전환 성장 인자 (TGF), 예컨대 TGF-알파 및 TGF-베타; 인슐린-유사 성장 인자-I 및 -II; 에리스로포이에틴 (EPO); 골유도 인자; 인터페론, 예컨대 인터페론-알파, -베타 및 -감마; 콜로니 자극 인자 (CSF), 예컨대 대식세포-CSF (M-CSF), 과립구-대식세포-CSF (GM-CSF) 및 과립구-CSF (G-CSF); 인터류킨 (IL), 예컨대 IL-1, IL-1알파, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12; 종양 괴사 인자, 예컨대 TNF-알파 또는 TNF-베타; 및 LIF 및 키트 리간드 (KL)를 비롯한 다른 폴리펩티드 인자가 있다. 본원에서 사용되는, 용어 사이토킨에는 천연 공급원 또는 재조합 세포 배양물로부터의 단백질, 및 천연 서열 사이토킨의 생물학적 활성 등가물이 포함된다.
"사이토킨 길항제"는 하나 이상의 사이토킨의 생물학적 활성을 부분적으로 또는 완전히 차단하거나, 억제하거나 또는 중화시키는 분자를 의미한다. 예를 들면, 사이토킨 길항제는 사이토킨 발현 및/또는 분비의 억제에 의해, 또는 사이토킨 또는 사이토킨 수용체에의 결합에 의해 사이토킨 활성을 억제할 수 있다. 사이토킨 길항제에는, 항체, 합성 또는 천연-서열 펩티드, 이뮤노어드헤신, 및 사이토킨 또는 사이토킨 수용체에 결합하는 소분자 길항제가 포함된다. 사이토킨 길항제는 임의로 세포독성제와 접합 또는 융합된다. 예시적인 TNF 길항제에는 에타너셉트 (엔브렐(ENBREL)(등록상표)), 인플릭시맙 (레미케이드(REMICADE)(등록상표)) 및 아달리무맙 (후미라(HUMIRA)™)이 있다.
본원에서 사용되는 용어 "면역억제제"는 치료되는 대상체의 면역계를 저해하거나 또는 차폐하는 작용을 하는 물질을 의미한다. 이에는 사이토킨 생성을 저해하거나, 자가-항원 발현을 하향조절 또는 저해하거나, 또는 MHC 항원을 차폐하는 물질이 포함된다. 면역억제제의 예에는 2-아미노-6-아릴-5-치환된 피리미딘 (미국 특허 제4,665,077호 참조); 미코페놀레이트 모페틸, 예컨대 셀셉트(CELLCEPT)(등록상표); 아자티오프린 (이뮤란(IMURAN)(등록상표), 아자산(AZASAN)(등록상표)/6-머캅토퓨린; 브로모크립틴; 다나졸; 댑손; 글루타르알데히드 (미국 특허 제4,120,649호에 기재된 것과 같이 MHC 항원을 차폐함); MHC 항원 및 MHC 단편에 대한 항-이디오타입 항체(anti-idiotypic antibody); 시클로스포린 A; 스테로이드, 예컨대 코르티코스테로이드 및 당질코르티코스테로이드, 예를 들면 프레드니손, 프레드니솔론, 예컨대 페디아프레드(PEDIAPRED)(등록상표) (프레드니솔론 인산나트륨) 또는 오라프레드(ORAPRED)(등록상표) (프레드니솔론 인산나트륨 경구 용액), 메틸프레드니솔론 및 덱사메타손; 메토트렉세이트 (경구 또는 피하) (류마트렉스(RHEUMATREX)(등록상표), 트렉살(TREXALL)™); 히드록시클로로퀸/클로로퀸; 술파살라진; 레플루노미드; 사이토킨 또는 사이토킨 수용체 길항제 (항-인터페론-γ, -β 또는 -α 항체, 항-종양 괴사 인자-α 항체 (인플릭시맙 또는 아달리무맙), 항-TNFα 이뮤노어드헤신 (엔브렐(등록상표), 에타너셉트), 항-종양 괴사 인자-β 항체, 항-인터류킨-2 항체, 및 항-IL-2 수용체 항체 포함); 항-CD11a 및 항-CD18 항체를 비롯한 항-LFA-1 항체; 항-L3T4 항체; 이종 항-림프구 글로불린; 폴리클로날 또는 pan-T 항체, 또는 모노클로날 항-CD3 또는 항-CD4/CD4a 항체; LFA-3 결합 도메인을 함유하는 가용성 펩티드 (WO 1990/08187, 1990년 7월 26일자로 공개됨); 스트렙토키나제; TGF-β; 스트렙토도르나제; 숙주로부터의 RNA 또는 DNA; FK506; RS-61443; 데옥시스페르구알린; 라파마이신; T-세포 수용체 (코헨(Cohen) 등의 미국 특허 제5,114,721호); T-세포 수용체 단편 (문헌 [Offner et al. Science, 251: 430-432 (1991)]; WO 1990/11294; [Ianeway, Nature, 341: 482 (1989)] 및 WO 1991/01133); T 세포 수용체 항체 (EP 340,109), 예컨대 T10B9; 시클로포스파미드 (시톡산(CYTOXAN)(등록상표)); 댑손; 페니실라민 (쿠프리민(CUPRIMINE)(등록상표)); 혈장 교환; 또는 정맥내 면역글로불린 (IVIG)이 포함된다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합하여, 특히 스테로이드 및 또 다른 면역억제제의 조합물을 사용할 수 있거나, 또는 이러한 조합물을 유지 용량에 이어서 스테로이드에 대한 요구를 줄이기 위한 비-스테로이드제와 함께 사용할 수 있다.
"진통제"는 대상체에서 통증을 억제 또는 저해시키는 작용을 하는 약물을 의미한다. 예시적인 진통제에는 비-스테로이드성 항-염증성 약물 (NSAID) (이부프로펜 (모트린(MOTRIN)(등록상표)), 나프록센 (나프로신(NAPROSYN)(등록상표)), 아세틸살리실산, 인도메타신, 술린닥 및 톨메틴 (염 및 그의 유도체 포함) 포함), 및 또한 발생할 수 있는 자통(stabbing pains)의 감소에 사용될 수 있는 여러 다른 약물 (항경련제 (가바펜틴, 페니토인, 카르바마제핀) 또는 트리시클릭 항우울제 포함)이 포함된다. 구체적인 예에는 아세트아미노펜, 아스피린, 아미트립틸린 (엘라빌(ELAVIL)(등록상표)), 카르바마제핀 (테그레톨(TEGRETOL)(등록상표)), 페니토인 (딜란틴(DILANTIN)(등록상표)), 가바펜틴 (뉴론틴(NEURONTIN)(등록상표)), (E)-N-바닐릴-8-메틸-6-논아미드 (캅사이신(CAPSAICIN)(등록상표)) 또는 신경 차단제가 포함된다.
"코르티코스테로이드"는 천연 코르티코스테로이드의 효과를 모방하거나 또는 증가시키는 일반 화학적 구조의 스테로이드를 갖는 여러 합성 또는 천연 물질 중 어느 하나를 의미한다. 합성 코르티코스테로이드의 예에는 프레드니손, 프레드니솔론 (메틸프레드니솔론 포함), 덱사메타손, 트리암시놀론 및 베타메타손이 포함된다.
본원에서 사용되는 "암 백신"은 대상체에서 암에 대한 면역 반응을 자극하는 조성물이다. 전형적으로, 암 백신은 항원에 대한 면역 반응을 추가로 자극 및 증가시키는 다른 성분 (예를 들면, 보조제)과 함께, 대상체에 대해 자가조직 (자신으로부터)이거나 또는 동종이형 (다른 것으로부터)일 수 있는 암-관련 물질 또는 세포 (항원)의 공급원으로 구성된다. 바람직하게는, 암 백신은 대상체의 면역계의 자극을 유발하여 하나 또는 여러 특이적 항원에 대한 항체를 생성하고/거나 이들 항원을 갖는 암 세포를 공격하기 위한 킬러 T 세포를 생성한다.
본원에서 사용되는 "세포독성 방사선요법"은 세포의 기능을 억제 또는 방해하고/거나 세포의 파괴를 유발하는 방사선 요법을 의미한다. 방사선 요법에는 예를 들면 외부 빔 조사, 또는 방사성 표지된 작용제, 예컨대 항체로의 요법이 포함될 수 있다. 상기 용어는 방사성 동위원소 (예를 들면, At211, I131, I125, Y90, Re186, Re188, Sm153, Bi212, Ra223, P32, 및 Lu의 방사성 동위원소)의 사용을 포함하려고 한다.
"항구토제"는 대상체에서 메스꺼움을 줄이거나 또는 예방하는 화합물이다. 항구토제 화합물에는, 예를 들면 뉴로키닌-1 수용체 길항제, 5HT3 수용체 길항제 (예컨대, 온단세트론, 그라니세트론, 트로피세트론 및 자티세트론), GABAB 수용체 효능제, 예컨대 바클로펜, 코르티코스테로이드, 예컨대 덱사메타손, 케날로그(KENALOG)(등록상표), 아리스토코트(ARISTOCORT)(등록상표) 또는 나살리드(NASALIDE)(등록상표), 항도파민제, 페노티아진 (예를 들면, 프로클로르페라진, 플루페나진, 티오리다진 및 메조리다진), 드로나비놀, 메트로클로프라미드, 돔페리돈, 할로페리돌, 시클리진, 로라제팜, 프로클로르페라진, 및 레보메프로마진이 포함된다.
"대상체"는 척추동물, 바람직하게는 포유동물, 보다 바람직하게는 인간이다. 포유동물에는 농장 동물 (예컨대 소), 스포츠 동물, 애완 동물 (예컨대, 고양이, 개 및 말), 영장류, 마우스, 및 래트가 포함되지만, 이들로 한정되지는 않는다.
달리 언급하지 않는 한, 실시예에서 언급되는 시판 시약은 사용 설명서에 따라 사용하였다. 하기 실시예 및 명세서를 통해 ATCC 기탁 번호로 확인되는 이들 세포의 공급원은 어메리칸 타입 컬쳐 컬렉션(American Type Culture Collection; 미국 버지니아주 마나사스)이다. 달리 언급하지 않는다면, 본 발명은 재조합 DNA 기법의 표준 절차, 예컨대 상기 및 하기 문헌에서 기재된 것을 사용한다: 문헌 [Sambrook et al., supra]; [Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (Green Publishing Associates and Wiley Interscience, N.Y., 1989)]; [Innis et al., PCR Protocols: A Guide to Method and Applications (Academic Press, Inc.: N.Y., 1990)]; [Harlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Press: Cold Spring Harbor, 1988)]; [Gait, Oligonucleotide Synthesis (IRL Press: Oxford, 1984)]; [Freshney, Animal Cell Culture, 1987]; [Coligan et al., Current Protocols in Immunology, 1991].
본 명세서 및 청구항을 통해, "포함하다"란 단어, 또는 "포함하는" 또는 "포함된다"와 같은 변형은 제시된 정수 또는 정수들의 군을 포함하고자 하나, 여타 임의의 정수 또는 정수들의 군을 배제하려는 것은 아닌 것으로 이해될 것이다.
II. 벡터, 숙주 세포, 및 재조합 방법
본 발명의 항체의 재조합 생성을 위해서는, 이를 코딩하는 핵산을 단리시키고, 추가의 클로닝 (DNA 증폭) 또는 발현을 위한 복제가능한 벡터에 삽입한다. 항체를 코딩하는 DNA는 통상의 절차를 사용 (예를 들면, 항체의 중쇄 및 경쇄를 코딩하는 유전자에 특이적으로 결합할 수 있는 올리고뉴클레오티드 프로브를 사용)하여 쉽게 단리 및 서열분석된다. 여러 벡터가 이용가능하다. 벡터의 선택은 부분적으로는 사용되는 숙주 세포에 따른다. 일반적으로, 바람직한 숙주 세포는 원핵세포 또는 진핵세포 (일반적으로, 포유동물) 기원 중 하나이다. IgG, IgM, IgA, IgD 및 IgE 불변 영역을 비롯한, 임의의 이소형의 불변 영역을 상기 목적에 사용할 수 있으며, 이러한 불변 영역은 임의의 인간 또는 동물 종으로부터 얻을 수 있다는 점을 알 것이다.
a. 원핵 숙주 세포를 사용한 항체의 생성:
i. 벡터 구축
본 발명의 항체의 폴리펩티드 성분을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열은 표준 재조합 기술을 사용하여 얻을 수 있다. 목적하는 폴리뉴클레오티드 서열은 항체 생성 세포, 예컨대 하이브리도마 세포로부터 단리되어 서열 결정될 수 있다. 별법으로, 폴리뉴클레오티드는 뉴클레오티드 합성기 또는 PCR 기술을 사용하여 합성할 수 있다. 일단 얻은 후에, 폴리펩티드를 코딩하는 서열은 원핵세포 숙주에서 이종 폴리뉴클레오티드를 복제 및 발현할 수 있는 재조합 벡터 내로 삽입된다. 입수가능하고 당업계에 공지된 많은 벡터를 본 발명의 목적에 사용할 수 있다. 적절한 벡터의 선택은 주로 벡터에 삽입되는 핵산의 크기 및 벡터로 형질전환되는 특정 숙주 세포에 따를 것이다. 각각의 벡터는 그의 기능 (이종 폴리뉴클레오티드의 증폭 또는 발현, 또는 둘 모두) 및 벡터가 존재하게 되는 특정 숙주 세포와의 상용성에 따라 다양한 성분을 포함한다. 벡터 성분은 일반적으로 복제 기점, 선별 마커 유전자, 프로모터, 리보솜 결합 부위 (RBS), 신호 서열, 이종 핵산 삽입체 및 전사 종결 서열을 포함하지만, 이로 한정되지는 않는다.
일반적으로, 숙주 세포와 상용성인 종으로부터 유래된 레플리콘 및 조절 서열을 함유하는 플라스미드 벡터가 상기 숙주와 함께 사용된다. 벡터는 통상적으로 복제 부위, 및 형질전환된 세포에서 표현형 선별을 제공할 수 있는 마킹(marking) 서열을 포함한다. 예를 들면, 이. 콜라이(E. coli)는 일반적으로 이. 콜라이 종으로부터 유래된 플라스미드인 pBR322를 사용하여 형질전환시킨다. pBR322는 암피실린 (Amp) 및 테트라시클린 (Tet) 내성을 코딩하는 유전자를 함유하고, 따라서 형질전환된 세포를 확인하기 위한 용이한 수단을 제공한다. pBR322, 그의 유도체, 또는 다른 미생물 플라스미드 또는 박테리오파지 또한 내인성 단백질의 발현을 위해 미생물 유기체에 의해 사용될 수 있는 프로모터를 함유하거나 상기 프로모터를 함유하도록 변형될 수 있다. 특정 항체의 발현을 위해 사용되는 pBR322 유도체의 예는 카터(Carter) 등의 미국 특허 제5,648,237호에 상세하게 기재되어 있다.
또한, 숙주 미생물과 상용성인 레플리콘 및 조절 서열을 함유하는 파지 벡터를 상기 숙주에 대한 형질전환 벡터로서 사용할 수 있다. 예를 들면, 박테리오파지, 예컨대 λGEM.TM.-11이 이. 콜라이 LE392와 같은 감수성 숙주 세포의 형질전환에 사용될 수 있는 재조합 벡터의 제조에 이용될 수 있다.
본 발명의 발현 벡터는 각각의 폴리펩티드 성분을 코딩하는 2종 이상의 프로모터-시스트론 쌍을 포함할 수 있다. 프로모터는 그의 발현을 조정하는 시스트론에 대해 상류 (5')에 위치하는 비번역 조절 서열이다. 원핵세포 프로모터는 전형적으로 두 종류의 프로모터, 즉 유도가능 및 구성적 프로모터로 분류된다. 유도가능 프로모터는 배양 조건의 변화, 예를 들면 영양소의 존재 또는 부재, 또는 온도의 변화에 반응하여 그의 제어하에 시스트론의 증가된 수준의 전사를 개시시키는 프로모터이다.
다양한 가능한 숙주 세포에 의해 인식되는 수많은 프로모터가 공지되어 있다. 선택된 프로모터는, 제한 효소 소화를 통해 공급원 DNA로부터 프로모터를 제거하고 단리된 프로모터 서열을 본 발명의 벡터 내로 삽입함으로써 경쇄 또는 중쇄를 코딩하는 시스트론 DNA에 작동가능하게 연결될 수 있다. 천연 프로모터 서열 및 많은 이종 프로모터를 둘다 사용하여 표적 유전자의 증폭 및/또는 발현을 지시할 수 있다. 일부 실시태양에서, 이종 프로모터는 일반적으로 천연 표적 폴리펩티드 프로모터에 비해 발현된 표적 유전자의 보다 큰 전사 및 보다 높은 수율을 가능하게 하기 때문에 이것이 이용된다.
원핵세포 숙주에 사용하기 적합한 프로모터에는 PhoA 프로모터, β-갈락타마제 및 락토스 프로모터 시스템, 트립토판 (trp) 프로모터 시스템 및 하이브리드 프로모터, 예컨대 tac 또는 trc 프로모터가 포함된다. 그러나, 박테리아에서 기능적인 다른 프로모터 (예컨대, 다른 공지의 박테리아 또는 파지 프로모터)도 적합하다. 이들의 뉴클레오티드 서열은 공개되어 있고, 따라서 당업자는 임의의 요구되는 제한 부위를 공급하기 위한 링커 또는 어댑터(adaptor)를 사용하여 표적 경쇄 및 중쇄를 코딩하는 시스트론에 이들 서열을 결찰시킬 수 있다 (문헌 [Siebenlist et al., (1980) Cell 20: 269]).
본 발명의 한 측면에서, 재조합 벡터 내의 각각의 시스트론은 발현된 폴리펩티드의 막을 가로지른 전위(translocation)를 지시하는 분비 신호 서열 성분을 포함한다. 일반적으로, 신호 서열은 벡터의 한 성분일 수 있거나, 또는 벡터 내에 삽입되는 표적 폴리펩티드 DNA의 일부일 수 있다. 본 발명의 목적을 위해 선택되는 신호 서열은 숙주 세포에 의해 인식되고 프로세싱되는 (즉, 신호 펩티다제에 의해 절단되는) 것이어야 한다. 이종 폴리펩티드에 천연인 신호 서열을 인식하여 프로세싱하지 않는 원핵 숙주 세포에 대하여, 신호 서열은 예를 들면 알칼리성 포스파타제, 페니실리나제, Ipp, 또는 열-안정성 장독소 II (STII) 리더, LamB, PhoE, PelB, OmpA 및 MBP로 이루어진 군으로부터 선택되는 원핵세포 신호 서열에 의해 치환된다. 본 발명의 한 실시태양에서, 발현 시스템의 시스트론 모두에 사용되는 신호 서열은 STII 신호 서열 또는 그의 변이체이다.
또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 면역글로불린의 생성은 숙주 세포의 세포질에서 일어날 수 있으며, 따라서 각 시스트론 내의 분비 신호 서열의 존재를 요구하지 않는다. 이와 관련하여, 면역글로불린 경쇄 및 중쇄가 발현되고, 폴딩되고, 조립되어, 세포질 내에서 기능적 면역글로불린을 형성한다. 특정 숙주 균주 (예를 들면, 이. 콜라이 trxB- 균주)는 디술피드 결합 형성에 유리한 세포질 조건을 제공함으로써, 발현된 단백질 서브유닛의 적절한 폴딩 및 조립을 허용한다 (문헌 [Proba and Pluckthun, Gene, 159:203 (1995)]).
본 발명의 항체의 발현에 적합한 원핵 숙주 세포에는 원시세균 및 진정세균, 예컨대 그람-음성 또는 그람-양성 유기체가 포함된다. 유용한 박테리아의 예에는 에스케리치아(Escherichia) (예를 들면, 이. 콜라이), 바실러스(Bacilli) (예를 들면, 비. 섭틸리스(B. subtilis)), 장내세균(Enterobacteria), 슈도모나스(Pseudomonas) 종 (예를 들면, 피. 아에루기노사(P. aeruginosa)), 살모넬라 티피무리움(Salmonella typhimurium), 세라티아 마르세스칸스(Serratia marcescans), 클렙시엘라(Klebsiella), 프로테우스(Proteus), 시겔라(Shigella), 리조비아(Rhizobia), 비트레오실라(Vitreoscilla) 또는 파라코커스(Paracoccus)가 포함된다. 한 실시태양에서, 그람-음성 세포가 사용된다. 한 실시태양에서, 이. 콜라이 세포가 본 발명에서 숙주로서 사용된다. 이. 콜라이 균주의 예로는 유전자형 W3110 ΔfhuA (ΔtonA) ptr3 lac Iq lacL8 ΔompTΔ(nmpc-fepE) degP41 kanR (미국 특허 제5,639,635호)을 갖는 균주 33D3을 비롯한, 균주 W3110 (문헌 [Bachmann, Cellular and Molecular Biology, vol. 2 (Washington, D.C.: American Society for Microbiology, 1987), pp. 1190-1219]; ATCC 기탁 번호 27,325) 및 그의 유도체가 포함된다. 다른 균주 및 그의 유도체, 예컨대 이. 콜라이 294 (ATCC 31,446), 이. 콜라이 B, 이. 콜라이 λ 1776 (ATCC 31,537) 및 이. 콜라이 RV308 (ATCC 31,608)이 또한 적합하다. 상기 예는 제한적이 아니라 예시적이다. 특정 유전자형을 갖는 언급된 박테리아의 유도체 중 어느 하나를 제작하는 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌 [Bass et al., Proteins, 8:309-314 (1990)]에 기재되어 있다. 박테리아 세포 내의 레플리콘의 복제능을 고려하여 적절한 박테리아를 선택하는 것이 일반적으로 필요하다. 예를 들면, pBR322, pBR325, pACYC177 또는 pKN410과 같은 널리 공지된 플라스미드가 레플리콘을 공급하는데 사용되는 경우에, 이. 콜라이, 세라티아 또는 살모넬라 종이 숙주로서 적합하게 사용될 수 있다. 전형적으로, 숙주 세포는 최소량의 단백질 분해 효소를 분비해야 하며, 추가의 프로테아제 억제제는 바람직하게는 세포 배양물에 혼입될 수 있다.
ii. 항체 생성
숙주 세포를 상기 기재된 발현 벡터로 형질전환시키고, 프로모터를 유도하거나, 형질전환체를 선택하거나, 목적하는 서열을 코딩하는 유전자를 증폭시키기 위해 필요에 따라 변형된 통상적인 영양 배지에서 배양시킨다.
형질전환은 DNA가 염색체외 요소로서 또는 염색체 통합체에 의해 복제가능하도록 DNA를 원핵세포 숙주 내로 도입하는 것을 의미한다. 사용되는 숙주 세포에 따라, 형질전환은 그 세포에 적절한 표준 기술을 이용하여 수행된다. 염화칼슘을 사용한 칼슘 처리는 실질적인 세포벽 장벽을 함유하는 박테리아 세포에 일반적으로 사용된다. 또 다른 형질전환 방법은 폴리에틸렌 글리콜/DMSO를 사용한다. 사용되는 또 다른 기술은 전기천공이다.
본 발명의 폴리펩티드를 생성하는데 사용되는 원핵세포를 당업계에 공지되고 선택된 숙주 세포의 배양에 적합한 배지에서 성장시킨다. 적합한 배지의 예에는 필수 영양 보충물이 부가된 루리아 브로쓰(luria broth; LB)가 포함된다. 일부 실시태양에서, 배지는 또한 발현 벡터를 함유하는 원핵세포의 성장을 선택적으로 허용하는, 발현 벡터의 구조를 기초로 하여 선택된 선별제를 함유한다. 예를 들면, 암피실린은 암피실린 내성 유전자를 발현하는 세포를 성장시키기 위한 배지에 첨가된다.
또한, 탄소, 질소 및 무기 포스페이트 공급원 이외의 임의의 필요한 보충물이, 단독으로, 또는 복합 질소 공급원과 같은 또 다른 보충물 또는 배지와의 혼합물로서 도입되어 적절한 농도로 포함될 수 있다. 임의로, 배양 배지는 글루타티온, 시스테인, 시스타민, 티오글리콜레이트, 디티오에리트리톨 및 디티오트레이톨로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 환원제를 함유할 수 있다.
원핵 숙주 세포를 적합한 온도에서 배양한다. 이. 콜라이 성장에 대하여, 바람직한 온도는 예를 들면 약 20℃ 내지 약 39℃, 보다 바람직하게는 약 25℃ 내지 약 37℃, 보다 더 바람직하게는 약 30℃이다. 배지의 pH는 주로 숙주 유기체에 따라 약 5 내지 약 9 범위의 임의의 pH일 수 있다. 이. 콜라이에 대하여, pH는 바람직하게는 약 6.8 내지 약 7.4, 보다 바람직하게는 약 7.0이다.
유도가능 프로모터가 본 발명의 발현 벡터에 사용되는 경우에, 단백질 발현은 프로모터의 활성화에 적합한 조건 하에서 유도된다. 본 발명의 한 측면에서, PhoA 프로모터가 폴리펩티드의 전사의 제어에 사용된다. 따라서, 형질전환된 숙주 세포는 유도용의 포스페이트-제한 배지에서 배양된다. 바람직하게는, 포스페이트-제한 배지는 C.R.A.P 배지이다 (예를 들면, 문헌 [Simmons et al., J. Immunol. Methods (2002), 263:133-147] 참조). 당업계에 공지된 바와 같이, 사용되는 벡터 구조물에 따라 다양한 다른 유도제가 사용될 수 있다.
한 실시태양에서, 본 발명의 발현된 폴리펩티드는 숙주 세포의 원형질막 공간 내로 분비되고 그로부터 회수된다. 전형적으로, 단백질 회수는 일반적으로 삼투성 쇼크, 초음파 처리 또는 용해와 같은 수단에 의해 미생물을 분쇄하는 것을 포함한다. 세포가 분쇄되면, 세포 파쇄물 또는 전체 세포를 원심분리 또는 여과에 의해 제거할 수 있다. 단백질은 예를 들면 친화도 수지 크로마토그래피에 의해 추가로 정제할 수 있다. 별법으로, 단백질을 배양 배지 내로 옮기고, 그 안에서 단리할 수 있다. 세포를 배양물로부터 제거하고, 배양 상등액을 여과하고 농축하여 생성된 단백질을 추가로 정제할 수 있다. 발현된 폴리펩티드를 추가로 단리하고, 폴리아크릴아미드 겔 전기영동 (PAGE) 및 웨스턴 블롯 검정과 같은 통상적으로 공지된 방법을 이용하여 확인할 수 있다.
본 발명의 한 측면에서, 항체 생성은 발효 공정에 의해 대량으로 수행된다. 다양한 대규모 유가식(fed-batch) 발효 절차가 재조합 단백질의 생성에 이용가능하다. 대규모 발효는 적어도 1000 리터의 용량, 바람직하게는 약 1,000 내지 100,000 리터의 용량을 갖는다. 상기 발효기는 산소 및 영양소, 특히 글루코스 (바람직한 탄소/에너지 공급원)를 분배시키는 교반기 추진기를 사용한다. 소규모 발효는 일반적으로 부피 용량으로 대략 100 리터 이하인 발효기에서의 발효를 지칭하며, 약 1 리터 내지 약 100 리터의 범위일 수 있다.
발효 과정에서, 단백질 발현의 유도는 전형적으로 세포를 적합한 조건 하에서 목적하는 밀도, 예를 들면 약 180 내지 220의 OD550으로 성장시킨 후에 개시되며, 이 단계에서 세포는 초기 정지상이다. 당업계에 공지되고 상기 기재된 바와 같이, 사용되는 벡터 구조물에 따라 다양한 유도제를 사용할 수 있다. 세포를 유도 전에 보다 짧은 기간 동안 성장시킬 수 있다. 세포를 통상적으로 약 12 내지 50시간 동안 유도하지만, 보다 길거나 보다 짧은 유도 시간이 사용될 수도 있다.
본 발명의 폴리펩티드의 생성 수율 및 품질을 향상시키기 위해, 다양한 발효 조건을 변형시킬 수 있다. 예를 들면, 분비된 항체 폴리펩티드의 적절한 조립 및 폴딩을 향상시키기 위해, Dsb 단백질 (DsbA, DsbB, DsbC, DsbD 및/또는 DsbG) 또는 FkpA (샤페론 활성을 갖는 펩티딜프롤릴 시스,트랜스-이소머라제)와 같은 샤페론 단백질을 과발현하는 추가의 벡터를 사용하여 숙주 원핵세포를 공동-형질전환시킬 수 있다. 샤페론 단백질은 박테리아 숙주 세포에서 생성된 이종 단백질의 적절한 폴딩 및 가용성을 용이하게 하는 것으로 입증되었다 (문헌 [Chen et al., (1999) J. Bio. Chem. 274:19601-19605]; 조지오(Georgiou) 등의 미국 특허 6,083,715; 조지오 등의 미국 특허 제6,027,888호; [Bothmann and Pluckthun, (2000) J. Biol. Chem. 275:17100-17105]; [Ramm and Pluckthun (2000) J. Biol. Chem. 275:17106-17113]; [Arie et al., (2001) Mol. Microbiol. 39:199-210]).
발현된 이종 단백질 (특히, 단백질 분해에 감수성인 단백질)의 단백질 분해를 최소화하기 위해, 단백질 분해 효소가 결핍된 특정 숙주 균주를 본 발명에 사용할 수 있다. 예를 들면, 숙주 세포 균주는 프로테아제 III, OmpT, DegP, Tsp, 프로테아제 I, 프로테아제 Mi, 프로테아제 V, 프로테아제 VI 및 이들의 조합물과 같은 공지된 박테리아 프로테아제를 코딩하는 유전자에서 유전자 돌연변이(들)를 달성하도록 변형될 수 있다. 일부 이. 콜라이 프로테아제-결핍 균주가 이용가능하며, 예를 들면 문헌 [Joly et al., (1998), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:2773-2777]; 조지오 등의 미국 특허 제5,264,365호; 조지오 등의 미국 특허 제5,508,192호; [Hara et al., Microbial Drug Resistance, 2:63-72 (1996)]에 기재되어 있다.
한 실시태양에서, 단백질 분해 효소가 결핍되고 1종 이상의 샤페론 단백질을 과발현하는 플라스미드로 형질전환된 이. 콜라이 균주가 본 발명의 발현 시스템에서 숙주 세포로 사용된다.
iii. 항체 정제
당업계에 공지된 표준 단백질 정제 방법이 이용될 수 있다. 하기 절차는 적합한 정제 절차의 예이다: 면역친화도 또는 이온-교환 컬럼 상의 분획화, 에탄올 침전, 역상 HPLC, 실리카 상 또는 DEAE와 같은 양이온-교환 수지 상의 크로마토그래피, 크로마토포커싱(chromatofocusing), SDS-PAGE, 황산암모늄 침전, 및 예를 들면 세파덱스(Sephadex) G-75를 이용한 겔 여과.
한 측면에서, 고체상에 고정된 단백질 A가 본 발명의 전장 항체 생성물의 면역친화도 정제에 사용된다. 단백질 A는 항체의 Fc 영역에 고 친화도로 결합하는 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)로부터의 41 kD 세포벽 단백질이다 (문헌 [Lindmark et al., (1983) J. Immunol. Meth. 62:1-13]). 단백질 A가 고정되는 고체상은 바람직하게는 유리 또는 실리카 표면을 포함하는 컬럼, 보다 바람직하게는 제어된 공극 유리 컬럼 또는 규산 컬럼일 수 있다. 일부 용도에서, 컬럼을 글리세롤과 같은 시약으로 코팅하여 가능하게는 오염물의 비특이적 부착을 방지한다.
정제의 제1 단계로서, 상기 기재된 바와 같은 세포 배양액으로부터 유래된 제제를 단백질 A 고정된 고체상에 적용하여 관심 항체가 단백질 A에 특이적으로 결합하게 할 수 있다. 그 후, 고체상을 세척하여 고체상에 비-특이적으로 결합된 오염물을 제거한다. 최종적으로, 목적하는 항체를 용출에 의해 고체상으로부터 회수한다.
b. 진핵 숙주 세포를 사용한 항체의 생성:
벡터 성분은 일반적으로 다음 중 하나 이상의 비제한적인 성분을 포함한다: 신호 서열, 복제 기점, 1종 이상의 마커 유전자, 인핸서 요소, 프로모터, 및 전사 종결 서열.
(i) 신호 서열 성분
진핵 숙주 세포에 사용하기 위한 벡터는 또한 신호 서열, 또는 관심 성숙 단백질 또는 폴리펩티드의 N-말단에 특이적 절단 부위를 갖는 다른 폴리펩티드를 함유할 수 있다. 선택된 이종 신호 서열은 바람직하게는 숙주 세포에 의해 인식되고 프로세싱된 (즉, 신호 펩티다제에 의해 절단된) 것이다. 포유동물 세포 발현에서, 포유동물 신호 서열 뿐만 아니라 바이러스 분비 리더, 예를 들면 단순 포진 gD 신호가 이용가능하다.
이러한 전구체 영역을 위한 DNA는 항체를 코딩하는 DNA에 리딩 프레임(reading frame)으로 결찰된다.
(ii) 복제 기점
일반적으로, 복제 기점 성분은 포유동물 발현 벡터에 대해서는 필요하지 않다. 예를 들면, SV40 기점이 전형적으로 사용될 수 있는데, 그 이유는 단지 이것이 초기 프로모터를 함유하기 때문이다.
(iii) 선별 유전자 성분
발현 및 클로닝 벡터는 선별가능 마커로도 지칭되는 선별 유전자를 함유할 수 있다. 전형적인 선별 유전자는 (a) 항생제 또는 다른 독소, 예를 들면 암피실린, 네오마이신, 메토트렉세이트 또는 테트라시클린에 대한 내성을 부여하거나, (b) 관련이 있는 경우에는 영양요구성 결핍을 보충하거나, 또는 (c) 복합 배지로부터 이용가능하지 않은 중요한 영양소를 공급하는 단백질을 코딩한다.
선별 계획의 한 예는 숙주 세포의 성장을 정지시키는 약물을 이용한다. 이종 유전자로 성공적으로 형질전환된 상기 세포는 약물 내성을 부여하는 단백질을 생성하고, 따라서 선별 처리시에도 생존한다. 이러한 우세한 선별의 예는 약물 네오마이신, 미코페놀산 및 히그로마이신을 이용한다.
포유동물 세포에 적합한 선별가능 마커의 또 다른 예는 항체 핵산을 취할 수 있는 세포 성분의 확인을 가능하게 하는 것, 예컨대 DHFR, 티미딘 키나제, 메탈로티오네인-I 및 -II, 바람직하게는 영장류 메탈로티오네인 유전자, 아데노신 데아미나제, 오르니틴 데카르복실라제 등이다.
예를 들면, DHFR 선별 유전자로 형질전환된 세포는 우선 DHFR의 경쟁적 길항제인 메토트렉세이트 (Mtx)를 함유하는 배양 배지에서 모든 형질전환체를 배양함으로써 확인한다. 야생형 DHFR을 사용할 때의 적절한 숙주 세포는 DHFR 활성이 결여된 차이니스 햄스터 난소 (CHO) 세포주 (예를 들면, ATCC CRL-9096)이다.
별법으로, 항체, 야생형 DHFR 단백질 및 또 다른 선별가능 마커, 예컨대 아미노글리코시드 3'-포스포트랜스퍼라제 (APH)를 코딩하는 DNA 서열로 형질전환되거나 공동-형질전환된 숙주 세포 (특히, 내인성 DHFR을 함유하는 야생형 숙주)는 선별가능 마커에 대한 선별제, 예컨대 아미노글리코시드계 항생제, 예를 들면 카나마이신, 네오마이신 또는 G418을 함유하는 배지에서의 세포 성장에 의해 선별될 수 있다. 미국 특허 제4,965,199호를 참조한다.
(iv) 프로모터 성분
발현 및 클로닝 벡터는 보통 숙주 유기체에 의해 인식되고 항체 폴리펩티드 핵산에 작동가능하게 연결된 프로모터를 함유한다. 진핵세포에 대한 프로모터 서열이 공지되어 있다. 실질적으로 모든 진핵세포 유전자는 전사가 개시되는 부위로부터 약 25 내지 30개 염기 상류에 위치하는 AT-풍부 영역을 갖는다. 많은 유전자의 전사 출발부로부터 70 내지 80개 염기 상류에 존재하는 또 다른 서열은 N이 임의의 뉴클레오티드일 수 있는 CNCAAT 영역이다. 대부분의 진핵세포 유전자의 3' 말단에는 코딩 서열의 3' 말단에 폴리 A 테일의 부가를 위한 신호일 수 있는 AATAAA 서열이 존재한다. 이들 서열은 모두 진핵세포 발현 벡터 내에 적합하게 삽입된다.
포유동물 숙주 세포 내의 벡터로부터의 항체 폴리펩티드 전사는 프로모터가 숙주 세포 시스템과 상용성일 경우에, 예를 들면 바이러스, 예컨대 폴리오마 바이러스, 조류폭스 바이러스, 아데노바이러스 (예컨대, 아데노바이러스 2), 소 유두종 바이러스, 조류 육종 바이러스, 사이토메갈로바이러스, 레트로바이러스, B형 간염 바이러스 및 원숭이 바이러스 40 (SV40)의 게놈으로부터, 이종 포유동물 프로모터, 예를 들면 액틴 프로모터 또는 면역글로불린 프로모터로부터, 열-쇼크 프로모터로부터 얻은 프로모터에 의해 조절된다.
SV40 바이러스의 초기 및 후기 프로모터는 SV40 바이러스 복제 기점 또한 함유하는 SV40 제한 단편으로서 편리하게 얻는다. 인간 사이토메갈로바이러스의 극초기 프로모터는 HindIII E 제한 단편으로서 편리하게 얻는다. 벡터로서 소 유두종 바이러스를 사용하여 포유동물 숙주에서 DNA를 발현하기 위한 시스템은 미국 특허 제4,419,446호에 기재되어 있다. 이 시스템의 변형은 미국 특허 제4,601,978호에 기재되어 있다. 별법으로, 라우스 육종 바이러스의 장쇄 말단 반복부가 프로모터로서 사용될 수 있다.
(v) 인핸서 요소 성분
고등 진핵세포에 의한 본 발명의 항체 폴리펩티드를 코딩하는 DNA의 전사는 종종 인핸서 서열을 벡터 내로 삽입함으로써 증가된다. 많은 인핸서 서열이 현재 포유동물 유전자 (글로빈, 엘라스타제, 알부민, α-페토단백질 및 인슐린)로부터 공지되어 있다. 그러나, 일반적으로 진핵세포 바이러스로부터의 인핸서를 사용할 것이다. 그 예에는 복제 기점의 후측 (bp 100-270) 상의 SV40 인핸서, 사이토메갈로바이러스 초기 프로모터 인핸서, 복제 기점의 후측 상의 폴리오마 인핸서 및 아데노바이러스 인핸서가 포함된다. 또한, 진핵세포 프로모터의 활성화를 위한 인핸서 요소에 대하여 문헌 [Yaniv, Nature 297:17-18 (1982)]을 참조한다. 인핸서는 벡터에서 위치 5' 또는 3'에서 항체 폴리펩티드 코딩 서열로 스플라이싱될 수 있지만, 바람직하게는 프로모터부터 부위 5'에 위치한다.
(vi) 전사 종결 성분
진핵 숙주 세포에 사용되는 발현 벡터는 보통 전사 종결 및 mRNA 안정화에 필요한 서열 또한 함유할 것이다. 상기 서열은 통상적으로 진핵세포 또는 바이러스 DNA 또는 cDNA의 5' 및 때때로 3' 비번역 영역으로부터 통상 이용가능하다. 이들 영역은 항체를 코딩하는 mRNA의 비번역 부분에서 폴리아데닐화 단편으로서 전사되는 뉴클레오티드 절편을 포함한다. 한 유용한 전사 종결 성분은 소 성장 호르몬 폴리아데닐화 영역이다. W0 94/11026 및 그에 개시된 발현 벡터를 참조한다.
(vii) 숙주 세포의 선별 및 형질전환
본원의 벡터에서 DNA의 클로닝 또는 발현에 적합한 숙주 세포에는 척추동물 숙주 세포를 비롯하여 본원에 기재된 보다 고등한 진핵세포가 포함된다. 배양 (조직 배양)시 척추동물 세포의 증식은 일상적인 방법이 되었다. 유용한 포유동물 숙주 세포주의 예에는 SV40에 의해 형질전환된 원숭이 신장 CV1 세포주 (COS-7, ATCC CRL 1651); 인간 배아 신장 세포주 (현탁 배양으로 성장시키기 위해 서브클로닝된 293 또는 293개의 세포, 문헌 [Graham et al., J. Gen. Virol. 36:59 (1997)]); 베이비 햄스터 신장 세포 (BHK, ATCC CCL 10); 차이니스 햄스터 난소 세포/-DHFR (CHO, 문헌 [Urlaub et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:4216 (1980)]); 마우스 세르톨리 세포 (TM4, 문헌 [Mather, Biol. Reprod. 23:243-251 (1980)]); 원숭이 신장 세포 (CV1 ATCC CCL 70); 아프리카 녹색 원숭이 신장 세포 (VERO-76, ATCC CRL-1587); 인간 경부 암종 세포 (HELA, ATCC CCL 2); 개 신장 세포 (MDCK, ATCC CCL 34); 버팔로 래트 간 세포 (BRL 3A, ATCC CRL 1442); 인간 폐 세포 (W138, ATCC CCL 75), 인간 간 세포 (Hep G2, HB 8065); 마우스 유방 종양 (MMT 060562, ATCC CCL51); TRI 세포 (문헌 [Mather et al., Annals N.Y. Acad. Sci. 383:44-68 (1982)]); MRC 5 세포; FS4 세포; 및 인간 간암 세포주 (Hep G2)가 있다.
숙주 세포는, 항체 생성을 위해 상기 기재된 발현 또는 클로닝 벡터로 형질전환되고, 프로모터 유도, 형질전환체 선별, 또는 목적하는 서열을 코딩하는 유전자의 증폭을 위해 적절하게 변형된 통상의 영양 배지에서 배양된다.
(viii) 숙주 세포의 배양
본 발명의 항체를 생성하는데 사용된 숙주 세포는 다양한 배지에서 배양할 수 있다. 시판 배지, 예컨대 햄(Ham) F10 (시그마(Sigma)), 최소 필수 배지 (MEM; 시그마), RPMI-1640 (시그마) 및 둘베코(Dulbecco) 개질 이글(Eagle) 배지 (DMEM; 시그마)가 숙주 세포를 배양하기에 적합하다. 또한, 문헌 [Ham et al., Meth. Enz. 58:44 (1979)], [Barnes et al., Anal. Biochem. 102:225 (1980)], 미국 특허 제4,767,704호; 제4,657,866호; 제4,927,762호; 제4,560,655호; 또는 제5,122,469호; WO 90/03430; WO 87/00195; 또는 미국 특허 Re. 30,985에 기재된 임의의 배지를 숙주 세포를 위한 배양 배지로서 사용할 수 있다. 임의의 이들 배지는 필요하다면 호르몬 및/또는 다른 성장 인자 (예컨대, 인슐린, 트랜스페린 또는 표피 성장 인자), 염 (예컨대, 염화나트륨, 칼슘, 마그네슘 및 포스페이트), 완충액 (예컨대, HEPES), 뉴클레오티드 (예컨대, 아데노신 및 티미딘), 항생제 (예컨대, 젠타마이신(GENTAMYCIN)™ 약물), 미량 원소 (보통 마이크로몰 범위의 최종 농도로 존재하는 무기 화합물로서 정의됨), 및 글루코스 또는 동등한 에너지원으로 보충될 수 있다. 임의의 다른 필수 보충물이 또한 당업계의 숙련인에게 잘 알려진 적절한 농도로 포함될 수 있다. 배양 조건, 예컨대 온도, pH 등은 발현을 위해 선택된 숙주 세포와 함께 이전에 사용된 것이며, 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
(ix) 항체의 정제
재조합 기술을 사용할 때, 항체는 세포 내에서 생성되거나, 또는 배지 내로 직접 분비될 수 있다. 항체가 세포 내에서 생성되면, 제1 단계로서, 숙주 세포 또는 용해된 단편 중 하나인 입자형 파쇄물을 예를 들면 원심분리 또는 한외여과에 의해 제거한다. 항체가 배지 내로 분비되는 경우, 상기 발현 시스템으로부터의 상등액을 일반적으로 먼저 시판 단백질 농축 필터, 예를 들면 아미콘(Amicon) 또는 밀리포어 펠리콘(Millipore Pellicon) 한외여과 장치를 사용하여 농축시킨다. 단백질 분해를 억제하기 위해 프로테아제 억제제, 예컨대 PMSF가 임의의 선행 단계에서 포함될 수 있고, 우발적인 오염물의 성장을 방지하기 위해 항생제가 포함될 수 있다.
세포로부터 제조된 항체 조성물은 예를 들면 히드록실아파타이트 크로마토그래피, 겔 전기영동, 투석 및 친화도 크로마토그래피를 사용하여 정제할 수 있고, 친화도 크로마토그래피가 바람직한 정제 기술이다. 친화도 리간드로서 단백질 A의 적합성은 항체 내에 존재하는 임의의 면역글로불린 Fc 도메인의 종 및 이소형에 따라 달라진다. 단백질 A는 인간 γ1, γ2 또는 γ4 중쇄를 기초로 하는 항체를 정제하는데 사용될 수 있다 (문헌 [Lindmark et al., J. Immunol. Meth. 62: 1-13 (1983)]). 단백질 G는 모든 마우스 이소형 및 인간 γ3에 대해 추천된다 (문헌 [Guss et al., EMBO J. 5: 1567-1575 (1986)]). 친화도 리간드가 부착되는 매트릭스는 대개 아가로스이지만, 다른 매트릭스도 이용가능하다. 기계적으로 안정한 매트릭스, 예컨대 제어된 공극 유리 또는 폴리(스티렌디비닐)벤젠이 아가로스를 사용하여 달성될 수 있는 것보다 더 빠른 유동 속도와 더 짧은 처리 시간을 허용한다. 항체가 CH3 도메인을 포함하는 경우, 베이커본드(Bakerbond) ABX™ 수지 (제이.티. 베이커(J.T. Baker), 미국 뉴저지주 필립스버그)가 정제에 유용하다. 단백질 정제를 위한 다른 기술, 예컨대 이온-교환 컬럼 상의 분획화, 에탄올 침전, 역상 HPLC, 실리카 상의 크로마토그래피, 헤파린 세파로스™ 상의 크로마토그래피, 음이온 또는 양이온 교환 수지 (예컨대, 폴리아스파르트산 컬럼) 상의 크로마토그래피, 크로마토포커싱, SDS-PAGE, 및 황산암모늄 침전 또한 회수되는 항체에 따라 이용가능하다.
임의의 예비 정제 단계(들) 후에, 관심 항체 및 오염물을 포함하는 혼합물은 예를 들면 바람직하게는 낮은 염 농도 (예를 들면, 약 0-0.25 M 염)에서 수행되는, 약 2.5 내지 4.5의 pH의 용출 완충액을 사용하는 낮은 pH 소수성 상호작용 크로마토그래피에 적용될 수 있다.
면역접합체
또한, 본 발명은 세포독성제, 예컨대 화학요법제, 약물, 성장 억제제, 독소 (예를 들면, 박테리아, 진균, 식물 또는 동물 기원의 효소 활성 독소, 또는 그의 단편), 또는 방사성 동위원소 (즉, 방사성 접합체)에 접합된 본원에 기재된 항-Notch1 NRR 항체 중 어느 하나를 포함하는 면역접합체 (상호교환가능하게 "항체-약물 접합체" 또는 "ADC"로 언급됨)를 제공한다.
세포독성제 또는 세포증식억제제의 국소 전달을 위한 항체-약물 접합체, 즉 암의 치료에서 종양 세포를 사멸 또는 억제시키기 위한 약물 (문헌 [Syrigos and Epenetos (1999) Anticancer Research 19:605-614]; [Niculescu-Duvaz and Springer (1997) Adv. Drg. Del. Rev. 26:151-172]; 미국 특허 제4,975,278호)의 사용은 종양에의 약물 잔기의 표적화된 전달, 및 그 안의 세포내 축적을 가능하도록 하며, 여기서 이러한 비접합된 약물 작용제의 전신 투여는 정상 세포, 및 제거하고자 하는 종양 세포에 대한 허용되지 않는 수준의 독성을 유발할 수 있다 (문헌 [Baldwin et al., (1986) Lancet pp. (Mar. 15, 1986):603-05]; [Thorpe, (1985) "Antibody Carriers Of Cytotoxic Agents In Cancer Therapy: A Review," in Monoclonal Antibodies '84: Biological And Clinical Applications, A. Pinchera et al. (ed.s), pp. 475-506]). 이에 의해 최소 독성과 함께 최대 효능이 추구된다. 폴리클로날 항체 및 모노클로날 항체 둘 다가 이러한 전략에 유용하다고 보고되었다 (문헌 [Rowland et al., (1986) Cancer Immunol. Immunother., 21:183-87]). 이러한 방법에서 사용되는 약물에는 다우노마이신, 독소루비신, 메토트렉세이트 및 빈데신이 포함된다 (문헌 [Rowland et al., (1986) supra]). 항체-독소 접합체에서 사용되는 독소에는 박테리아 독소, 예컨대 디프테리아 독소, 식물 독소, 예컨대 리신, 소분자 독소, 예컨대 겔다나마이신 (문헌 [Mandler et al (2000) Jour. of the Nat. Cancer Inst. 92(19):1573-1581]; [Mandler et al., (2000) Bioorganic & Med. Chem. Letters 10:1025-1028]; [Mandler et al., (2002) Bioconjugate Chem. 13:786-791]), 메이탄시노이드 (EP 1391213; 문헌 [Liu et al., (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:8618-8623]), 및 칼리케아미신 (문헌 [Lode et al., (1998) Cancer Res. 58:2928]; [Hinman et al., (1993) Cancer Res. 53:3336-3342])이 포함된다. 독소는 튜불린 결합, DNA 결합, 또는 토포이소머라제 억제를 포함하는 메카니즘에 의해 그의 세포독성 및 세포증식억제 효과를 나타낼 수 있다. 몇몇 세포독성 약물은 거대 항체 또는 단백질 수용체 리간드에 접합된 경우에 불활성이거나 또는 활성이 작은 경향이 있다.
제발린(ZEVALIN)(등록상표) (이브리투모맙 티욱세탄, 비오겐(Biogen)/이덱(Idec))은 티오우레아 링커-킬레이터에 의해 결합된, 정상 및 악성 B 림프구의 표면 상에서 발견되는 CD20 항원에 대해 생성된 뮤린 IgG1 카파 모노클로날 항체 및 111In 또는 90Y 방사성 동위원소로 이루어진 항체-방사성 동위원소 접합체이다 (문헌 [Wiseman et al., (2000) Eur. Jour. Nucl. Med. 27(7):766-77]; [Wiseman et al., (2002) Blood 99(12):4336-42]; [Witzig et al., (2002) J. Clin. Oncol. 20(10):2453-63]; [Witzig et al., (2002) J. Clin. Oncol. 20(15):3262-69]). 제발린은 B-세포 비-호지킨 림프종 (NHL)에 대해 활성을 갖지만, 투여는 대부분의 환자에서 중증 및 장기 혈구감소증을 일으킨다. 마일로타그(MYLOTARG)™ (겜투주맙 오조가미신, 와이어쓰 파마슈티칼스(Wyeth Pharmaceuticals)) (칼리케아미신에 연결된 hu CD33 항체로 이루어진 항체 약물 접합체)는 2000년에 주사에 의한 급성 골수성 백혈병의 치료를 위해 승인되었다 (문헌 [Drugs of the Future (2000) 25(7):686]; 미국 특허 제4,970,198호; 제 5,079,233호; 제5,585,089호; 제5,606,040호; 제5,6937,62호; 제5,739,116호; 제5,767,285호; 제5,773,001호). 칸투주맙 메르탄신 (이뮤노겐, 인크.(Immunogen, Inc.)) (디술피드 링커 SPP를 통해 메이탄시노이드 약물 잔기, DM1에 연결된 huC242 항체로 이루어진 항체 약물 접합체)은 CanAg를 발현하는 암, 예컨대 결장암, 췌장암, 위암 등의 치료를 위해 제 II상 임상 시험이 진행되고 있다. MLN-2704 (밀레니엄 팜(Millennium Pharm.), 비지엘 바이올로직스(BZL Biologies), 이뮤노겐, 인크.) (메이탄시노이드 약물 잔기, DM1에 연결된 항-전립선 특이적 막 항원 (PSMA) 모노클로날 항체로 이루어진 항체 약물 접합체)는 전립선 종양의 잠재적인 치료를 위해 개발되고 있다. 오리스타틴 펩티드, 오리스타틴 E (AE) 및 모노메틸오리스타틴 (MMAE) (돌라스타틴의 합성 유사체)은 키메라 모노클로날 항체 cBR96 (암종에서의 루이스 Y에 특이적임) 및 cAC10 (혈액 악성 종양에서의 CD30에 특이적임)에 접합되었으며 (문헌 [Doronina et al., (2003) Nature Biotechnology 21(7):778-784]), 치료학적 개발 하에 있다.
면역접합체의 생성에 유용한 화학요법제가 본원 (예를 들면, 상기)에 기재되어 있다. 사용될 수 있는 효소 활성 독소 및 그의 단편은 디프테리아 A 사슬, 디프테리아 독소의 비결합 활성 단편, 외독소 A 사슬 (슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa)로부터 유래됨), 리신 A 사슬, 아브린 A 사슬, 모데신 A 사슬, 알파-사르신, 알류리테스 포르디이(Aleurites fordii) 단백질, 디안틴 단백질, 피톨라카 아메리카나(Phytolaca americana) 단백질 (PAPI, PAPII 및 PAP-S), 모모르디카 카란티아(momordica charantia) 억제제, 쿠르신, 크로틴, 사파오나리아 오피시날리스(sapaonaria officinalis) 억제제, 겔로닌, 미토겔린, 레스트릭토신, 페노마이신, 에노마이신 및 트리코테센을 포함한다. 예를 들면, WO 93/21232 (1993년 10월 28일자로 공개됨)를 참조한다. 다양한 방사선핵종이 방사성 접합된 항체의 생성에 이용가능하다. 예에는 212Bi, 131I, 131In, 90Y 및 186Re가 포함된다. 항체 및 세포독성제의 접합체는 다양한 이기능성 단백질-커플링제, 예컨대 N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티올) 프로피오네이트 (SPDP), 이미노티올란 (IT), 이미도에스테르의 이기능성 유도체 (예컨대, 디메틸 아디피미데이트 HCl), 활성 에스테르 (예컨대, 디숙신이미딜 수베레이트), 알데히드 (예컨대, 글루타르알데히드), 비스-아지도 화합물 (예컨대, 비스(p-아지도벤조일) 헥산디아민), 비스-디아조늄 유도체 (예컨대, 비스-(p-디아조늄벤조일)-에틸렌디아민), 디이소시아네이트 (예컨대, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트), 및 비스-활성 불소 화합물 (예컨대, 1,5-디플루오로-2,4-디니트로벤젠)을 사용하여 제조한다. 예를 들면, 리신 면역독소는 문헌 [Vitetta et al., (1987) Science, 238:1098]에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다. 탄소-14 표지된 1-이소티오시아네이토벤질-3-메틸디에틸렌 트리아민펜타아세트산 (MX-DTPA)이 항체에 대한 방사성핵종의 접합을 위한 예시적인 킬레이트제이다. WO 94/11026을 참조한다.
항체 및 1종 이상의 소분자 독소 (예컨대 칼리케아미신, 메이탄시노이드, 돌라스타틴, 오리스타틴, 트리코테센 및 CC1065, 및 독소 활성을 갖는 상기 독소의 유도체)의 접합체도 본원에서 고려된다.
i. 메이탄신 및 메이탄시노이드
일부 실시태양에서, 면역접합체는 1개 이상의 메이탄시노이드 분자에 접합된 본 발명의 항체 (전장 또는 단편)를 포함한다.
메이탄시노이드는 튜불린 중합을 억제함으로써 작용하는 유사분열 억제제이다. 메이탄신은 동아프리카 관목 메이테누스 세라타(Maytenus serrata)로부터 처음 단리되었다 (미국 특허 제3,896,111호). 뒤이어, 특정 미생물도 메이탄시노이드, 예컨대 메이탄시놀 및 C-3 메이탄시놀 에스테르를 생성하는 것으로 밝혀졌다 (미국 특허 제4,151,042호). 합성 메이탄시놀, 및 그의 유도체 및 유사체는 예를 들면 미국 특허 제4,137,230호; 제4,248,870호; 제4,256,746호; 제4,260,608호; 제4,265,814호; 제4,294,757호; 제4,307,016호; 제4,308,268호; 제4,308,269호; 제 4,309,428호; 제4,313,946호; 제4,315,929호; 제4,317,821호; 제4,322,348호; 제4,331,598호; 제4,361,650호; 제4,364,866호; 제4,424,219호; 제4,450,254호; 제4,362,663호 및 제4,371,533호에 개시되어 있다.
메이탄시노이드 약물 잔기는, 이들이 (i) 발효 또는 화학적 변형, 발효 생성물의 유도체화에 의해 제조하기 위해 비교적 이용가능하고, (ii) 비-디술피드 링커를 통해 항체에 접합되기에 적합한 관능기로 유도체화될 수 있고, (iii) 혈장에서 안정하며, (iv) 다양한 종양 세포주에 대해 효과적이기 때문에, 항체 약물 접합체에서 매력적인 약물 잔기이다.
메이탄시노이드를 함유하는 면역접합체, 그의 제조 방법, 및 이들의 치료 용도는 예를 들면 그 개시내용이 본원에 참고로 명백하게 포함되는 미국 특허 제5,208,020호; 제5,416,064호, 및 유럽 특허 EP 0 425 235 B1에 개시되어 있다. 문헌 [Liu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 8618-8623 (1996)]에는 인간 결장직장암에 대해 작용하는 모노클로날 항체 C242에 연결된 DM1로 명명된 메이탄시노이드를 포함하는 면역접합체가 기재되어 있다. 상기 접합체는 배양된 결장암 세포에 대해 높은 세포독성을 보이는 것으로 밝혀졌고, 생체내 종양 성장 분석에서 항종양 활성을 보였다. 문헌 [Chari et al., Cancer Research 52:127-131 (1992)]에서는 메이탄시노이드가 인간 결장암 세포주 상의 항원에 결합하는 뮤린 항체 A7에, 또는 HER-2/neu 종양유전자에 결합하는 또 다른 뮤린 모노클로날 항체 TA.1에 디술피드 링커를 통해 접합된 면역접합체를 기재하고 있다. TA.1-메이탄시노이드 접합체의 세포독성은 세포 당 3×105개의 HER-2 표면 항원을 발현하는 인간 유방암 세포주 SK-BR-3에 대해 시험관내에서 시험하였다. 약물 접합체는 유리 메이탄시노이드 약물에 유사한 수준의 세포독성을 달성하였고, 이것은 항체 분자 당 메이탄시노이드 분자의 수를 증가시켜 증가시킬 수 있다. A7-메이탄시노이드 접합체는 마우스에서 낮은 전신 세포독성을 보였다.
항체-메이탄시노이드 접합체는 항체 또는 메이탄시노이드 분자의 생물학적 활성의 유의한 감소없이 항체를 메이탄시노이드 분자에 화학적으로 연결시킴으로써 제조된다. 예를 들면, 미국 특허 제5,208,020호 (그 개시 내용이 본원에 명백하게 참고로 포함됨)를 참조한다. 항체 분자 당 평균 3 내지 4개의 접합된 메이탄시노이드 분자는 항체의 기능 또는 용해도에 부정적인 영향 없이 표적 세포의 세포독성을 증대시키는 효능을 나타내지만, 심지어 하나의 독소/항체 분자도 네이키드 항체(naked antibody)의 사용에 비해 세포독성을 증대시킬 것으로 예상된다. 메이탄시노이드는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 공지된 기술에 의해 합성되거나 천연 공급원으로부터 단리될 수 있다. 적합한 메이탄시노이드는 예를 들면 미국 특허 제5,208,020호, 및 본원에서 상기 언급된 다른 특허 및 비특허 간행물에 개시되어 있다. 바람직한 메이탄시노이드는 메이탄시놀, 및 메이탄시놀 분자의 방향족 고리 또는 다른 위치에서 변형된 메이탄시놀 유사체, 예컨대 다양한 메이탄시놀 에스테르이다.
예를 들어 개시내용이 참조로서 명확하게 인용되는 미국 특허 제5,208,020호 또는 유럽 특허 제0 425 235 B1호, 문헌 [Chari et al., Cancer Research 52:127-131 (1992)] 및 2004년 10월 8일자 제출된 미국 특허 출원 제10/960,602호에 개시된 것을 비롯하여, 항체-메이탄시노이드 접합체의 제조를 위한 다수의 연결기가 당업계에 공지되어 있다. 링커 성분 SMCC를 포함하는 항체-메이탄시노이드 접합체는 2004년 10월 8일자 제출된 미국 특허 출원 제10/960,602호에 개시된 바와 같이 제조될 수 있다. 링커기는 상기 나타낸 특허에 개시된 바와 같은 디술피드기, 티오에테르기, 산불안정기, 광불안정기, 펩티다제 불안정기 또는 에스테라제 불안정기를 포함하며, 디술피드기 및 티오에테르기가 바람직하다. 추가의 링커기가 본원에서 기재 및 예시되어 있다.
항체와 메이탄시노이드의 접합체는 다양한 2관능성 단백질 커플링제, 예컨대 N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트 (SPDP), 숙신이미딜-4-(N-말레이미도메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트 (SMCC), 이미노티올란 (IT), 이미도에스테르의 2관능성 유도체 (예컨대, 디메틸 아디프이미데이트 HCl), 활성 에스테르 (예컨대, 디숙신이미딜 수베레이트), 알데히드 (예컨대, 글루타르알데히드), 비스-아지도 화합물 (예컨대, 비스(p-아지도벤조일)헥산디아민), 비스-디아조늄 유도체 (예컨대, 비스-(p-디아조늄벤조일)-에틸렌디아민), 디이소시아네이트 (예컨대, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트) 및 비스-활성 불소 화합물 (예컨대, 1,5-디플루오로-2,4-디니트로벤젠)을 사용하여 제조될 수 있다. 디술피드 연결을 제공하기 위한 특히 바람직한 커플링제에는 N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티오)프로피오네이트 (SPDP) (문헌 [Carlsson et al., Biochem. J. 173:723-737(1978)]) 및 N-숙신이미딜-4-(2-피리딜티오)펜타노에이트 (SPP)가 포함된다.
링커는 결합 유형에 따라 다양한 위치에서 메이탄시노이드 분자에 부착될 수 있다. 예를 들어, 에스테르 연결은 통상적인 커플링 기법을 사용하여 히드록실기와 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 반응은 히드록실기를 갖는 C-3 위치, 히드록시메틸로 변형된 C-14 위치, 히드록실기로 변형된 C-15 위치 및 히드록실기를 갖는 C-20 위치에서 일어날 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 연결은 메이탄시놀 또는 메이탄시놀 유사체의 C-3 위치에서 형성된다.
ii. 오리스타틴 및 돌라스타틴
일부 실시양태에서, 면역접합체는 돌라스타틴 또는 돌라스타틴 펩티드 유사체 및 유도체, 오리스타틴에 접합된 본 발명의 항체를 포함한다 (미국 특허 제5,635,483호 및 제5,780,588호). 돌라스타틴 및 오리스타틴은 미세소관 역학, GTP 가수분해, 및 핵 및 세포 분열을 방해하고 (문헌 [Woyke et al (2001) Antimicrob. Agents and Chemother. 45(12):3580-3584]), 항암 (미국 특허 제5,663,149호) 및 항진균 활성 (문헌 [Pettit et al., (1998) Antimicrob. Agents Chemother. 42:2961-2965])을 갖는 것으로 밝혀졌다. 돌라스타틴 또는 오리스타틴 약물 잔기는 펩티드성 약물 잔기의 N (아미노) 말단 또는 C (카르복실) 말단을 통해 항체에 부착될 수 있다 (WO 02/088172).
예시적인 오리스타틴 실시양태는, 이의 전체 개시내용이 참조로서 명확하게 포함되는 2004년 11월 5일자 제출된 미국 특허 제10/983,340호의 "Monomethylvaline Compounds Capable of Conjugation to Ligands"에 개시된 N-말단 연결된 모노메틸오리스타틴 약물 잔기 DE 및 DF를 포함한다.
전형적으로, 펩티드-기반 약물 잔기는 둘 이상의 아미노산 및/또는 펩티드 단편 사이에 펩티드 결합을 형성함으로써 제조할 수 있다. 이러한 펩티드 결합은, 예를 들어 펩티드 화학 분야에 익히 공지된 액상 합성 방법 (문헌 [E. Schroeder and K. Luebke, "The Peptides", volume 1, pp 76-136, 1965, Academic Press] 참조)에 따라 제조될 수 있다. 오리스타틴/돌라스타틴 약물 잔기는 미국 특허 제5,635,483호; 미국 특허 제5,780,588호; 문헌 [Pettit et al., (1989) J. Am. Chem. Soc. 111:5463-5465]; [Pettit et al., (1998) Anti-Cancer Drug Design 13:243-277]; [Pettit, G.R., et al., Synthesis, 1996, 719-725]; [Pettit et al., (1996) J. Chem. Soc. Perkin Trans. 15:859-863]의 방법에 따라 제조될 수 있다. 또한 이의 전문이 참조로서 본원에 포함되는 문헌 [Doronina (2003) Nat. Biotechnol. 21(7):778-784]; 2005년 10월 27일 제출된 US20050238649의 "Monomethylvaline Compounds Capable of Conjugation to Ligands" (예를 들어, 링커 및 링커에 접합된 모노메틸발린 화합물, 예컨대 MMAE 및 MMAF의 제조 방법을 개시함) 를 참조한다.
iii. 칼리케아미신
다른 실시양태에서, 면역접합체는 하나 이상의 칼리케아미신 분자에 접합된 본 발명의 항체를 포함한다. 칼리케아미신 부류의 항생제는 피코몰 미만의 농도에서 이중 가닥 DNA를 절단할 수 있다. 칼리케아미신 부류의 접합체를 제조하는 것에 대해서는 미국 특허 제5,712,374호, 제5,714,586호, 제5,739,116호, 제5,767,285호, 제5,770,701호, 제5,770,710호, 제5,773,001호 및 제5,877,296호 (모두 아메리칸 시아나미드 컴퍼니 (American Cyanamid Company)의 특허)를 참조한다. 사용될 수 있는 칼리케아미신의 구조적 유사체에는 γ1 I, α2 I, α3 I, N-아세틸-γ1 I, PSAG 및 θI 1이 포함되지만, 이로 한정되지는 않는다 (문헌 [Hinman et al., Cancer Research 53:3336-3342 (1993)], [Lode et al., Cancer Research 58:2925-2928 (1998)]; 및 상기 언급된 아메리칸 시아나미드사의 미국 특허). 항체가 접합될 수 있는 또다른 항-종양 약물은 항엽산제인 QFA이다. 칼리케아미신과 QFA는 둘다 세포내 작용 부위를 갖고, 원형질막을 쉽게 통과하지 못한다. 따라서, 항체 매개성 내재화를 통해 이들 물질을 세포 내로 흡수시키면 이들의 세포독성 효과가 크게 향상된다.
iv. 다른 세포독성제
본 발명의 항체에 접합될 수 있는 다른 항종양제에는 BCNU, 스트렙토조신, 빈크리스틴 및 5-플루오로우라실, 미국 특허 제5,053,394호 및 제5,770,710호에 기재된, 집합적으로 LL-E33288 복합체로 공지된 물질의 부류, 및 에스페라미신 (미국 특허 제5,877,296호)이 포함된다.
사용될 수 있는 효소 활성의 독소 및 그의 단편에는 디프테리아 A 쇄, 디프테리아 독소의 비결합 활성 단편, 외독소 A 쇄 (슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa)로부터 유래됨), 리신 (ricin) A 쇄, 아브린 A 쇄, 모데신 A 쇄, 알파-사르신, 알류리테스 포르디이(Aleurites fordii) 단백질, 디안틴 단백질, 피톨라카 아메리카나(Phytolaca americana) 단백질 (PAPI, PAPII 및 PAP-S), 모모르디카 카란티아 억제제, 쿠르신, 크로틴, 사파오나리아 오피시날리스(Sapaonaria officinalis) 억제제, 겔로닌, 미토겔린, 레스트릭토신, 페노마이신, 에노마이신 및 트리코테센이 포함된다. 예를 들어, 1993년 10월 28일 공개된 WO 93/21232를 참조한다.
나아가, 본 발명은 뉴클레오티드 분해 활성을 갖는 화합물 (예를 들어, 리보뉴클레아제 또는 DNA 엔도뉴클레아제, 예컨대 데옥시리보뉴클레아제; DNase)과 항체 간에 형성된 면역접합체도 고려한다.
종양의 선택적인 파괴를 위해, 항체는 고도의 방사성 원자를 포함할 수 있다. 방사성 접합된 항체의 생성을 위해 다양한 방사성 동위원소가 이용가능하다. 예에는 At211, I131, I125, Y90, Re186, Re188, Sm153, Bi212, P32, Pb212 및 Lu의 방사성 동위원소가 포함된다. 접합체를 검출용으로 사용하는 경우, 접합체는 섬광조영 연구용 방사성 원자, 예를 들어 tc99m 또는 I123을 포함할 수 있고, 또는 핵자기 공명 (NMR) 영상화 (자기 공명 영상화, mri로도 공지됨)용 스핀 표지, 예컨대 요오드-123, 요오드-131, 인듐-111, 불소-19, 탄소-13, 질소-15, 산소-17, 가돌리늄, 망간 또는 철을 포함할 수 있다.
방사성 표지 또는 다른 표지를 공지된 방식으로 접합체에 혼입시킬 수 있다. 예를 들어, 펩티드는 생합성할 수 있거나, 또는 예를 들어 수소 대신에 불소-19를 포함하는 적합한 아미노산 전구체를 사용하는 화학적 아미노산 합성에 의해 합성할 수 있다. Tc99m 또는 I123, Re186, Re188 및 In111과 같은 표지를 펩티드 내의 시스테인 잔기를 통하여 부착시킬 수 있다. 이트륨-90은 라이신 잔기를 통하여 부착시킬 수 있다. 요오도겐 (IODOGEN) 방법 (문헌 [Fraker et al (1978) Biochem. Biophys. Res. Commun. 80:49-57])을 사용하여 요오드-123을 혼입시킬 수 있다. 문헌 ["Monoclonal Antibodies in Immunoscintigraphy" (Chatal, CRC Press 1989)]에는 다른 방법이 상세히 기재되어 있다.
항체와 세포독성제의 접합체는 다양한 2관능성 단백질 커플링제, 예컨대 N-숙신이미딜-3-(2-피리딜디티올) 프로피오네이트 (SPDP), 숙신이미딜-4-(N-말레이미도메틸)시클로헥산-1-카르복실레이트 (SMCC), 이미노티올란 (IT), 이미도에스테르의 2관능성 유도체 (예컨대, 디메틸 아디프이미데이트 HCl), 활성 에스테르 (예컨대, 디숙신이미딜 수베레이트), 알데히드 (예컨대, 글루타르알데히드), 비스-아지도 화합물 (예컨대, 비스(p-아지도벤조일)헥산디아민), 비스-디아조늄 유도체 (예컨대, 비스-(p-디아조늄벤조일)-에틸렌디아민), 디이소시아네이트 (예컨대, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트) 및 비스-활성 불소 화합물 (예컨대, 1,5-디플루오로-2,4-디니트로벤젠)을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 리신 면역독소는 문헌 [Vitetta et al., Science 238:1098 (1987)]에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다. 탄소-14 표지된 1-이소티오시아나토벤질-3-메틸디에틸렌 트리아민펜타아세트산 (MX-DTPA)은 항체에 대한 방사성핵종의 접합을 위한 예시적인 킬레이트제이다 (WO94/11026 참조). 링커는 세포에서 세포독성 약물의 방출을 용이하게 하는 "절단가능한 링커"일 수 있다. 예를 들어, 산불안정성 링커, 펩티다제 감수성 링커, 광불안정성 링커, 디메틸 링커 또는 디술피드-함유 링커 (문헌 [Chari et al., Cancer Research 52:127-131 (1992)]; 미국 특허 제5,208,020호)가 사용될 수 있다.
본 발명의 화합물은 상업적으로 이용가능한 (예를 들어, 미국 일리노이주 록포드 소재 피어스 바이오테크놀로지, 인크. (Pierce Biotechnology, Inc.)로부터의) 가교결합 시약, 즉 BMPS, EMCS, GMBS, HBVS, LC-SMCC, MBS, MPBH, SBAP, SIA, SIAB, SMCC, SMPB, SMPH, 술포-EMCS, 술포-GMBS, 술포-KMUS, 술포-MBS, 술포-SIAB, 술포-SMCC 및 술포-SMPB 및 SVSB (숙신이미딜-(4-비닐술폰)벤조에이트)로 제조된 ADC를 고려하지만, 이들로 한정되지는 않는다 (문헌 [pages 467-498, 2003-2004 Applications Handbook and Catalog] 참조).
v. 항체 약물 접합체의 제조
본 발명의 항체 약물 접합체 (ADC)에서, 항체 (Ab)는 링커 (L)를 통해 항체 당 하나 이상의 약물 잔기 (D), 예를 들어 약 1 내지 약 20개의 약물 잔기에 접합된다. 화학식 I의 ADC는 (1) 항체의 친핵성 기를 2가 링커 시약과 반응시켜, 공유 결합을 통하여 Ab-L을 형성시킨 후, 이를 약물 잔기 D와 반응시키는 방법; 및 (2) 약물 잔기의 친핵성 기를 2가 링커 시약과 반응시켜, 공유 결합을 통하여 D-L을 형성시킨 다음, 이를 항체의 친핵성 기와 반응시키는 방법을 비롯한 당업자에게 공지된 유기 화학 반응, 조건 및 시약을 사용하여 여러 경로에 의해 제조될 수 있다. ADC를 제조하기 위한 추가의 방법은 본원에 기재되어 있다.
<화학식 I>
Ab-(L-D)p
링커는 1종 이상의 링커 성분으로 구성될 수 있다. 예시적인 링커 성분에는 6-말레이미도카프로일 ("MC"), 말레이미도프로파노일 ("MP"), 발린-시트룰린 ("val-cit"), 알라닌-페닐알라닌 ("ala-phe"), p-아미노벤질옥시카르보닐 ("PAB"), N-숙신이미딜 4-(2-피리딜티오)펜타노에이트 ("SPP"), N-숙신이미딜 4-(N-말레이미도메틸)시클로헥산-1 카르복실레이트 ("SMCC") 및 N-숙신이미딜 (4-요오도-아세틸)아미노벤조에이트 ("SIAB")가 포함된다. 추가의 링커 성분은 당업계에 공지되어 있고, 일부는 본원에 기재되어 있다. 또한 이의 전문이 참조로서 본원에 포함되는 2004년 11월 5일자 제출된 미국 특허 제10/983,340호의 "Monomethylvaline Compounds Capable of Conjugation to Ligands"를 참조한다.
일부 실시양태에서, 링커는 아미노산 잔기를 포함할 수 있다. 예시적인 아미노산 링커 성분에는 디펩티드, 트리펩티드, 테트라펩티드 또는 펜타펩티드가 포함된다. 예시적인 디펩티드에는 발린-시트룰린 (vc 또는 val-cit), 알라닌-페닐알라닌 (af 또는 ala-phe)이 포함된다. 예시적인 트리펩티드에는 글리신-발린-시트룰린 (gly-val-cit) 및 글리신-글리신-글리신 (gly-gly-gly)이 포함된다. 아미노산 링커 성분을 포함하는 아미노산 잔기에는 자연 발생 아미노산 잔기 뿐만 아니라, 소수적인 아미노산 및 비자연 발생 아미노산 유사체, 예컨대 시트룰린이 포함된다. 아미노산 링커 성분은 특정 효소, 예를 들면, 종양-관련 프로테아제, 카텝신 B, C 및 D, 또는 플라스민 프로테아제에 의한 효소적 분해에 대한 이들의 선택성을 위해 고안되고 최적화될 수 있다.
항체 상의 친핵성 기에는 이들로 한정되지는 않지만 (i) N-말단 아민 기, (ii) 측쇄 아민 기, 예를 들면 리신, (iii) 측쇄 티올 기, 예를 들면 시스테인 및 (iv) 항체가 글리코실화되는 당 히드록실 또는 아미노 기가 포함된다. 아민, 티올, 및 히드록실 기는 친핵성이고 링커 잔기 및 링커 시약 상의 친전자성 기와 반응하여 공유 결합을 형성할 수 있으며, 여기서 링커 잔기 및 링커 시약은 (i) 활성 에스테르, 예컨대 NHS 에스테르, HOBt 에스테르, 할로포르메이트 및 산 할라이드; (ii) 알킬 및 벤질 할라이드, 예컨대 할로아세트아미드; (iii) 알데히드, 케톤, 카르복실 및 말레이미드 기를 포함한다. 특정 항체는 환원가능한 쇄간 (interchain) 디술피드, 즉 시스테인 브릿지 (bridge)를 갖는다. 항체를 환원제, 예컨대 DTT (디티오트레이톨)로 처리하여 링커 시약과의 접합에 대해 반응성이도록 만들 수 있다. 따라서 각각의 시스테인 브릿지는 이론적으로 2개의 반응성 티올 친핵체를 형성할 것이다. 추가적인 친핵성 기는 아민의 티올로의 전환을 일으키는 2-이미노티올란 (트라우츠 시약 (Traut's reagent))과 리신의 반응을 통해 항체 내로 도입될 수 있다. 반응성 티올 기는 1, 2, 3, 4개 또는 그 이상의 시스테인 잔기를 도입함으로써 (예를 들면, 1종 이상의 비자생적인 (non-native) 시스테인 아미노산 잔기를 포함하는 돌연변이 항체를 제조함으로써) 항체 (또는 이의 단편) 내로 도입될 수 있다.
본 발명의 항체 약물 접합체는 또한 링커 시약 또는 약물 상의 친핵성 치환기와 반응할 수 있는 친전자성 잔기를 도입하는 항체의 개질에 의해 제조될 수 있다. 글리코실화된 항체의 당은 예를 들면, 과요오드산염 산화제로 산화시켜, 링커 시약 또는 약물 잔기의 아민 기와 반응할 수 있는 알데히드 또는 케톤 기를 형성할 수 있다. 생성된 이민 쉬프 염기 (Schiff base) 기는 안정적인 연결을 형성할 수 있거나, 또는 예를 들면, 보로하이드라이드 시약에 의해 환원되어 안정적인 아민 연결을 형성할 수 있다. 한 실시양태에서, 글리코실화된 항체의 탄수화물 부분과 갈락토스 옥시다제 또는 나트륨 메타-과요오드산염의 반응으로, 약물 (허맨슨, 바이오컨쥬게이트 테크닉스 (Hermanson, Bioconjugate Techniques)) 상의 적절한 기와 반응할 수 있는 단백질 중 카르보닐 (알데히드 및 케톤) 기를 얻을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, N-말단 세린 또는 트레오닌 잔기를 함유하는 단백질은 나트륨 메타-과요오드산염과 반응하여, 제1 아미노산의 위치에 알데히드를 생성할 수 있다 (문헌 [Geoghegan & Stroh, (1992) Bioconjugate Chem. 3:138-146]; 미국 특허 제5,362,852호). 이러한 알데히드는 약물 잔기 또는 링커 친핵체와 반응할 수 있다.
마찬가지로, 약물 잔기 상의 친핵성 기에는 이들로 한정되지는 않지만, (i) 활성 에스테르, 예컨대 NHS 에스테르, HOBt 에스테르, 할로포르메이트 및 산 할라이드; (ii) 알킬 및 벤질 할라이드, 예컨대 할로아세트아미드; (iii) 알데히드, 케톤, 카르복실 및 말레이미드 기를 포함하는 링커 잔기 및 링커 시약 상의 친전자성 기와 반응하여 공유 결합을 형성할 수 있는 아민, 티올, 히드록실, 히드라지드, 옥심, 히드라진, 티오세미카르바존, 히드라진 카르복실레이트 및 아릴히드라지드 기가 포함된다.
별법으로, 항체 및 세포독성제를 포함하는 융합 단백질은 예를 들면, 재조합 기법 또는 펩티드 합성에 의해 만들어질 수 있다. DNA의 길이는 서로 인접하는 접합체 또는 접합체의 원하는 특성을 파괴하지 않는 링커 펩티드를 코딩하는 영역에 의해 분리된 접합체의 두 부분을 코딩하는 각각의 영역을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 항체는, 항체-수용체 접합체를 개인에게 투여한 후 결합되지 않은 접합체를 제거제를 사용하여 순환으로부터 제거하고 이어서 세포독성제 (예를 들면, 방사선핵종)와 접합되는 "리간드" (예를 들면, 아비딘)를 투여하는 종양 예비 표적화에 사용하기 위해, "수용체" (예컨대, 스트렙타비딘)에 접합될 수 있다.
제약 제형물
본 발명의 항체를 포함하는 치료학적 제형물은 저장을 위해, 목적하는 순도를 갖는 항체를 임의의 생리학상 허용되는 담체, 부형제 또는 안정화제 (문헌 [Remington: The Science and Practice of Pharmacy 20th edition (2000)])와 수용액, 감압 동결건조된 (lyophilized) 제형물 또는 다른 건조된 제형물의 형태로 혼합함으로써 제조된다. 허용되는 담체, 부형제 또는 안정화제는 사용되는 투여량 및 농도에서 수용자에게 무독성이며, 완충액, 예컨대 포스페이트, 시트레이트, 히스티딘 및 다른 유기산; 아스코르브산 및 메티오닌 비롯한 산화방지제; 방부제 (예컨대, 옥타데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드; 헥사메토늄 클로라이드; 벤즈알코늄 클로라이드, 벤즈에토늄 클로라이드; 페놀, 부틸 또는 벤질 알콜; 알킬 파라벤, 예컨대 메틸 또는 프로필 파라벤; 카테콜; 레조르시놀; 시클로헥사놀; 3-펜타놀; 및 m-크레졸); 저분자량 (약 10개 미만의 잔기) 폴리펩티드; 단백질, 예컨대 혈청 알부민, 젤라틴, 또는 면역글로불린; 친수성 중합체, 예컨대 폴리비닐피롤리돈; 아미노산, 예컨대 글리신, 글루타민, 아스파라진, 히스티딘, 아르기닌, 또는 리신; 단당류, 이당류, 및 글루코스, 만노스 또는 덱스트린을 비롯한 다른 탄수화물; 킬레이트제 (chelating agent), 예컨대 EDTA; 당, 예컨대 수크로스, 만니톨, 트레할로스 또는 소르비톨; 염-형성 반대 이온, 예컨대 나트륨; 금속 착체 (예를 들면, Zn-단백질 착체); 및/또는 비이온성, 계면활성제, 예컨대 트윈(TWEEN)TM, 플루로닉스(PLURONICS)TM 또는 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)을 포함한다.
여기서 제형물은 또한 치료되는 특정 징후에 필수적인 2종 이상의 활성 화합물, 바람직하게는 서로에 유해한 영향을 미치지 않는 상보적 활성을 갖는 활성 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 분자는 적합하게는 의도하는 목적에 효과적인 양으로 조합물 중에 존재한다.
활성 성분을 또한, 콜로이드 약물 전달 시스템 (예를 들면, 리포좀, 알부민 마이크로스피어, 마이크로에멀전, 나노입자 및 나노캡슐) 또는 매크로에멀전 중에서, 예를 들면, 코아세르베이션 기법 또는 계면 중합에 의해 제조되는 마이크로캡슐, 예를 들면 각각 히드록시메틸셀룰로스 또는 젤라틴-마이크로캡슐 및 폴리-(메틸메타크릴레이트) 마이크로캡슐 중에 포획시킬 수 있다. 이러한 기법은 문헌 [Remington: The Science and Practice of Pharmacy 20th edition (2000)]에 개시되어 있다.
생체내 투여에 사용되는 제형물은 멸균이어야 한다. 이는 멸균 여과 막을 통한 여과에 의해 쉽게 달성된다.
서방형 제제를 제조할 수 있다. 서방형 제제의 적합한 예에는 본 발명의 면역글로불린을 함유하는 고체 소수성 중합체의 반투과성 매트릭스가 포함되며, 상기 매트릭스는 성형 물품, 예를 들면, 필름, 또는 마이크로캡슐의 형태이다. 서방형 매트릭스의 예에는 폴리에스테르, 히드로겔 (예를 들면, 폴리(2-히드록시에틸-메타크릴레이트), 또는 폴리(비닐알콜)), 폴리락티드 (미국 특허 제3,773,919호), L-글루탐산 및 γ 에틸-L-글루타메이트의 공중합체, 분해불가능한 에틸렌-비닐 아세테이트, 분해가능한 락트산-글리콜산 공중합체, 예컨대 루프론 디포트(LUPRON DEPOT)TM (락트산-글리콜산 공중합체 및 류프롤리드 아세테이트로 이루어진 주사가능한 마이크로스피어), 및 폴리-D-(-)-3-히드록시부티르산이 포함된다. 에틸렌-비닐 아세테이트 및 락트산-글리콜산과 같은 중합체가 100일을 초과하여 분자의 방출을 가능하게 하는 반면, 특정 히드로겔은 보다 짧은 시간 동안 단백질을 방출한다. 캡슐화된 면역글로불린이 긴 시간 동안 체내에 유지되는 경우, 이들은 37℃에서 수분에 노출된 결과로 변성되거나 응집되어, 생물학적 활성을 잃고 면역원성에 변화를 가져올 수 있다. 연루된 메카니즘에 따른 안정화를 위해 합리적인 전략을 고안할 수 있다. 예를 들면, 응집 메카니즘이 티오-디술피드 교환을 통한 분자간 S-S 결합 형성이 있는 것으로 확인되는 경우, 술프히드릴 잔기를 개질하고, 산성 용액으로부터 감압 동결건조하고, 적절한 첨가제를 사용하여 수분 함량을 조절하고, 특정 중합체 매트릭스 조성물을 개발함으로써 안정화시킬 수 있다.
III. 치료학적 용도
HER2 및 VEGF (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-88 또는 이들의 단편) 모두에 결합된 본원에 기재된 항체 및 항체 단편은 전암성 종양, 비전이성 종양 및 암성 종양 (예를 들면, 초기 암)을 비롯한 종양의 치료, 자가면역 질환의 치료, 혈관신생 장애의 치료, HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 질환의 치료, 또는 암 (예를 들면, 유방암, 결장직장 암, 폐암, 신세포 암종, 신경교종, 또는 난소암), 혈관신생 장애, 자가면역 질환 또는 HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 질환의 발병 위험성이 있는 대상체의 치료에 사용될 수 있다.
용어 "암"은 이들로 한정되지는 않지만 전암성 종양, 양성 종양, 및 악성 종양을 비롯한 증식성 장애의 총체를 포괄한다. 양성 종양은 발원 부위에 국한되어 유지되고 원위 부위로 침윤, 침습, 또는 전이하는 능력을 갖지 않는다. 악성 종양은 그들 주변의 다른 조직에 침습하여 이들을 손상시킬 것이다. 이들은 또한 보통 혈류를 통해 또는 림프절이 위치한 림프계를 통해 이들이 시작된 곳으로부터 분리되어 신체의 다른 부위로 퍼지는 (전이하는) 능력을 획득한다. 원발성 종양은 이들이 발생한 조직의 유형에 의해 분류되고, 전이성 종양은 암 세포가 유래된 조직의 유형에 따라 분류된다. 시간이 지남에 따라, 악성 종양 세포는 점점 비정상적이 되고 정상 세포와 달라진다. 암 세포의 외형에 있어서의 이러한 변화를 종양 등급으로 명명하며 암 세포는 고분화성, 중간 분화성, 저분화성 또는 미분화성으로 기술된다. 고분화성 세포는 상당히 정상적인 외형을 나타내며 이들이 유래된 정상 세포와 유사하다. 미분화성 세포는 세포의 기원을 알 수 없을 정도로 매우 비정상적으로 된 세포이다.
종양은 고형 종양 또는 비고형 또는 연질 조직 종양일 수 있다. 연질 조직 종양의 예는 백혈병 (예를 들면, 만성 골수성 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 성인 급성 림프구성 백혈병, 급성 골수성 백혈병, 성숙 B-세포 급성 림프구성 백혈병, 만성 림프구 백혈병, 전림프구 백혈병, 또는 모발 세포 백혈병), 또는 림프종 (예를 들면, 비호지킨 림프종, 피부 T-세포 림프종, 또는 호지킨병)을 포함한다. 고형 종양은 혈액, 골수 또는 림프계 이외의 신체 조직의 임의의 암을 포함한다. 고형 종양은 상피성 세포 기원의 것 및 비상피성 세포 기원의 것으로 추가로 분리될 수 있다. 상피성 세포 고형 종양의 예는 위장관, 결장, 유방, 전립선, 폐, 신장, 간, 췌장, 난소, 두경부, 구강, 위, 십이지장, 소장, 대장, 항문, 담낭, 음순, 비인두, 피부, 자궁, 남성 생식 기관, 비뇨 기관, 방광, 및 피부의 종양을 포함한다. 비상피성 기원의 고형 종양은 육종, 뇌 종양, 및 골 종양을 포함한다.
상피성 암은 일반적으로 양성 종양에서 전이 전 단계 (예를 들면, 제자리 암종)로, 기저막을 침투하고 상피밑 기질을 침범하는 악성 암으로 진화한다.
VEGF 및 HER2 둘 다에 결합하는 다중특이적 항체 (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-88 또는 이들의 단편)는 바람직하게는 유방암, 결장직장암, 폐암, 신세포 암종, 신경교종, 또는 난소암의 치료를 위해 사용된다.
이제는 혈관신생이 다양한 장애 발병 과정에 연루되어 있다는 것은 잘 확립되어 있다. 이는 고형 종양 및 전이, 아테롬성 동맥경화증, 수정체후부 섬유증식증, 혈관종, 만성 염증, 안구내 신혈관형성 질환, 예컨대 증식성 망막증, 예를 들면, 당뇨병성 망막증, 노화 관련 황반 변성 (AMD), 신혈관 녹내장, 이식된 각막 조직 및 기타 조직의 면역 거부반응, 류마티스성 관절염, 및 건선을 포함한다 (문헌 [Folkman et al., J. Biol. Chem., 267:10931-10934 (1992)]; [Klagsbrun et al., Annu. Rev. Physiol. 53:217-239 (1991)]; 및 [Garner A., "Vascular disease", In: Pathobiology of Ocular Disease. A Dynamic Approach, Garner A., Klintworth GK, eds., 2nd Edition (Marcel Dekker, NY, 1994), pp 1625-1710]).
비정상적 혈관신생은 신규한 혈관이 병든 상태에서 또는 병든 상태를 유발하도록 지나치게, 불충분하게 또는 부적합하게 (예를 들면, 혈관신생의 위치, 시점 또는 개시가 의학적 관점에서 바람직하지 않음) 성장하는 경우 발생한다. 예컨대, 암, 특히 혈관화된 고형 종양 및 전이성 종양 (결장, 폐암 (특히 소세포 폐암), 또는 전립선암 포함), 안구 신혈관형성에 의해 유발되는 질환, 특히 당뇨병성 실명, 망막증, 일차 당뇨병성 망막증 또는 노화 관련 황반 변성 (AMD), 당뇨병성 반점 부종, 뇌성 부종 (예를 들면, 급성 뇌졸중/폐쇄성 두부 손상/외상과 관련됨), 윤활막 염증, 류마티스성 관절염에서의 파누스 형성, 골화성 근염, 비대성 골 형성, 난치성 복수, 다낭 난소 질환, 제3 공간의 유체 질환 (췌장염, 구획 증후군, 화상, 장 질환), 자궁 섬유증, 조산, 각(angle)의 신혈관형성 (피부홍조), 악성 폐 삼출, 혈관 재협착, 혈관모세포종, 예컨대 혈관종; 염증성 신장 질환, 예컨대 사구체신염, 특히 메산지움증식성 사구체신염, 용혈성 요독 증후군, 당뇨병성 신병증 또는 고혈압성 신장경화, 다양한 염증성 질환, 예컨대 관절염, 특히 류마티스성 관절염, 염증성 장 질환, 건선, 건선성 관절염, 건선성 플라크, 사르코이드증, 동맥경화, 및 이식 후 발생 질환, 신장 동종이식 거부반응, 자궁내막증 또는 만성 천식, 및 70개 초과의 기타 질환에서 병든 상태의 악화에 기여하거나 병든 상태를 유발하는 신규한 혈관 성장이 있는 경우, 지나치거나, 부적합하거나, 제어되지 않은 혈관신생이 발생한다. 신규한 혈관은 병든 조직에 양분을 공급하고, 정상 조직을 파괴하고, 암의 경우, 신규한 혈관은 종양 세포가 순환계 내로 벗어나서 다른 기관에 머무르게 할 수 있다 (종양 전이). 예를 들면, 질환, 예컨대 관상 동맥 질환, 뇌졸중, 및 지연된 상처 치유에서 병든 상태의 악화에 기여하는 부적합한 혈관 성장이 있는 경우 불충분한 혈관신생이 발생한다. 추가로, 자연적인 치유를 위해 보통 요구되는 혈관신생의 부재로부터 궤양, 뇌졸중 및 심장 발작이 발생할 수 있다. 본 발명은 VEGF 및 HER2 둘 다에 특이적으로 결합하는 항체 (예를 들면, bH1-81 또는 bH1-44 항체)를 사용하여 상기 언급한 질환을 가지거나 그러한 질환의 발달 위험이 있는 환자를 치료하는 것을 고려한다.
본 발명의 조성물을 투여받을 수 있는 후보자인 다른 환자는 섬유혈관 조직의 비정상적 증식, 주사성 여드름, 후천성 면역 결핍 증후군, 동맥 폐쇄, 아토피성 각막염, 박테리아 궤양, 베체트(Bechets)병, 혈액 매개 종양, 경동맥 폐쇄성 질환, 맥락막 신혈관형성, 만성 염증, 만성 망막 박리, 만성 포도막염, 만성 유리체염, 콘택트렌즈 과도착용, 각막 이식편 거부반응, 각막 신혈관형성, 각막 이식편 신혈관형성, 크론(Crohn)병, 일스(Eales)병, 유행성 각결막염, 진균성 궤양, 단순 포진 감염, 대상 포진 감염, 과다점성 증후군, 카포시(Kaposi) 육종, 백혈병, 지질 변성, 라임(Lyme)병, 변연 각질용해증, 무렌(Mooren) 궤양, 나병 이외의 마이코박테리아 감염, 근시, 안구 신혈관형성 질환, 눈오목, 오슬러-베버(Osler-Weber) 증후군 (오슬러-베버-랑뒤(Osler-Weber-Rendu)), 골관절염, 파제트(Paget)병, 주변포도막염, 유사천포창, 플릭텐증, 다발동맥염, 레이저 후 합병증, 원충 감염, 탄력섬유거짓황색종, 익상편 각막염 건조증, 방사상 각막절개, 망막 신혈관형성, 미숙아 망막증, 수정체후 부섬유증식증, 사르코이드, 공막염, 겸상적혈구성 빈혈, 쇼그렌(Sogren) 증후군, 고형 종양, 스타가르트(Stargart)병, 스티븐 존슨(Steven's Johnson)병, 상윤부 각막염, 매독, 전신성 루푸스, 테리엔(Terrien) 변연 변성, 톡소플라스마증, 유잉(Ewing) 육종 종양, 신경아세포종 종양, 골육종 종양, 망막모세포종 종양, 횡문근육종 종양, 궤양성 대장염, 정맥 폐색, 비타민 A 결핍, 베게너(Wegener) 사르코이드증, 당뇨병과 연관된 바람직하지 않은 혈관신생, 기생충 질환, 비정상적 상처 치유, 수술, 손상 또는 외상 (예를 들면, 급성 폐 손상/ARDS) 후 비대증, 모발 성장 억제, 배란 및 황체 형성 억제, 착상 억제, 및 자궁 내 태아 발달 억제를 가지거나 이의 발달 위험이 있는 환자이다.
혈관신생방지 요법은 이식편 거부반응, 폐 염증, 원발성 폐 고혈압증, 신증후군, 자간전증, 및 흉막삼출, 바람직하지 않은 혈관 투과성을 특징으로 하는 질환 및 장애, 예를 들면, 뇌 종양과 관련된 부종, 악성 종양과 관련된 복수, 메이그스(Meigs) 증후군, 폐 염증, 신증후군, 심낭삼출 (예컨대 심장막염과 관련됨), 심혈관 질환과 관련된 투과성, 예컨대 심근 경색증 및 뇌졸중 등에 뒤따르는 병태, 및 패혈증의 일반적인 치료에 유용하다.
본 발명에 따른 기타 혈관신생-의존성 질환은 혈관섬유종 (출혈되기 쉬운 혈관의 비정상적 혈액), 신혈관형성 녹내장 (눈의 혈관 성장), 동정맥기형 (AVM; 정맥과 동맥 사이의 비정상적인 교통), 불유합 골절 (치유되지 않을 골절), 죽상경화판 (동맥의 경화), 화농성 육아종 (혈관으로 구성된 통상의 피부 병변), 피부경화증 (결합 조직 질환 형태), 혈관종 (혈관으로 구성된 종양), 수막종, 갑상선 과형성 (그래이브(Grave)병 포함), 트라코마 (제3 세계에서 실명을 유발함), 혈우병 관절증, 활막염, 피부염, 혈관 점착증, 및 비후성 흉터 (비정상적 흉터 형성)를 포함한다.
IV. 투여량 및 제형물
항체 (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-81) 또는 항체 단편 조성물은 양호한 의료 실시와 일치하는 방식으로 제형화, 투여 및 투약될 것이다. 이와 관련하여 고려되는 인자는 치료되는 특정 장애, 치료되는 특정 포유동물, 개별 대상체의 임상 상태, 장애의 원인, 제제의 전달 부위, 투여 방법, 투여 일정, 및 전문의에게 공지된 기타 인자를 포함한다. 투여하고자 하는 항체 또는 항체 단편의 "치료 유효량"은 이러한 고려사항에 의해 제어될 것이고, 암 또는 자가면역 장애를 예방하거나, 개선하거나, 치료하기 위해 필요한 최소량이다. 항체 또는 항체 단편은, 그럴 필요는 없지만, 임의로 암 또는 자가면역 장애 또는 암 또는 자가면역 장애의 발달 위험을 예방 또는 치료하기 위해 현재 사용되는 1종 이상의 제제와 함께 제형화된다. 이러한 기타 제제의 유효량은 제형물 내에 존재하는 항체 또는 항체 단편의 양, 장애 또는 치료의 유형, 및 상기 논의된 기타 인자에 따라 좌우된다. 이들은 일반적으로 상기 사용된 바와 같이 동일한 투여량 및 투여 경로로 사용되거나 지금까지 이용된 투여량의 약 1 내지 99%로 사용된다. 일반적으로, 암의 완화 또는 치료는 암과 연관된 하나 이상의 증상 또는 의료 문제를 감소시키는 것을 포함한다. 치료 유효량의 약물은 암 세포 수를 (적어도 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% 또는 그 이상만큼) 감소시키고/거나; 종양 크기 또는 종양 부하를 감소 또는 억제하고/하거나; 말초 기관으로의 암 세포 침윤을 억제하고/하거나 (즉, 어느 정도로 감소시키고/거나 중지시킴); 선종의 경우 호르몬 분비를 감소시키고/거나; 혈관 밀도를 감소시키고/거나; 종양 전이를 억제하고/하거나; 종양 성장을 감소 또는 억제하고/억제하거나; 암과 연관된 증상 중 하나 이상을 어느 정도 경감시키는 것 중 하나 또는 이들의 조합을 달성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 항체 또는 항체 단편은 대상체 내의 암 또는 자가면역 장애의 발생 또는 재발을 방지하기 위해 사용된다.
한 실시양태에서, 본 발명은 암 또는 자가면역 장애에 걸리기 쉽거나 이에 걸린 것으로 진단된 인간 환자의 생존 기간을 증가시키기 위해 사용할 수 있다. 생존 기간은 약물의 첫번째 투약에서 사망까지의 시간으로 정의된다. 생존 기간은 또한 치료군 대 대조군의 층화 위험 비 (HR)에 의해 측정할 수 있으며, 이는 치료 동안 환자의 사망 위험을 나타낸다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명의 치료는 다양한 항암 요법으로 치료 중인, 암에 걸리기 쉽거나 또는 암으로 진단받은 인간 환자의 군에서 반응률을 유의하게 증가시킨다. 반응률은 치료에 반응한 치료받은 환자의 백분율로서 정의된다. 일 측면에서, 항체 또는 항체 단편, 및 수술, 방사선 요법, 또는 1종 이상의 화학요법제를 사용한 본 발명의 조합 치료는 수술, 방사선 요법, 또는 화학요법만으로 치료받은 군과 비교하여 치료받은 환자 군에서 반응률을 유의하게 증가시키고, 이 증가는 χ(Chi)2 p-값이 0.005 미만이다.
암 치료에 있어서 치료학적 효능의 추가적인 측정은 미국 특허 출원 공개공보 제20050186208호에 기술되어 있다.
당업계에 공지된 표준 방법을 사용하여 원하는 정도의 순도를 갖는 활성 성분을 임의의 생리학상 허용되는 담체, 부형제 또는 안정화제와 혼합하여 치료학적 제형물을 제조한다 (문헌 [Remington's Pharmaceutical Sciences (20th edition), ed. A. Gennaro, 2000, Lippincott, Williams & Wilkins, Philadelphia, PA]). 허용되는 담체로는 염수, 또는 완충액, 예컨대 포스페이트, 시트레이트 및 기타 유기산; 아스코르브산을 비롯한 항산화제; 저분자량 (약 10개 미만의 잔기) 폴리펩티드; 단백질, 예컨대 혈청 알부민, 젤라틴 또는 면역글로불린; 친수성 중합체, 예컨대 폴리비닐피롤리돈, 아미노산, 예컨대 글리신, 글루타민, 아스파라긴, 아르기닌 또는 리신; 단당류, 이당류, 및 글루코스, 만노스, 또는 덱스트린을 비롯한 기타 탄수화물; 킬레이트제, 예컨대 EDTA; 당 알콜, 예컨대 만니톨 또는 소르비톨; 염-형성 반대 이온, 예컨대 나트륨; 및/또는 비이온성 계면활성제, 예컨대 트윈 (TWEEN)™, 플루로닉스 (PLURONICS)™, 또는 PEG가 포함된다.
임의로, 그러나 바람직하게는, 제형물은 제약상 허용되는 염, 바람직하게는 염화나트륨을, 바람직하게는 약 생리학적 농도로 함유한다. 임의로, 본 발명의 제형물은 제약상 허용되는 방부제를 함유할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방부제 농도는 0.1 내지 2.0% (전형적으로 v/v) 범위이다. 적합한 방부제로는 제약 분야에 공지된 것들이 포함된다. 벤질 알콜, 페놀, m-크레졸, 메틸파라벤 및 프로필파라벤이 바람직한 방부제이다. 임의로, 본 발명의 제형물은 제약상 허용되는 계면활성제를 0.005 내지 0.02%의 농도로 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 제형물은 치료할 특정 징후에 대해 필요한 2종 이상의 활성 화합물, 바람직하게는 서로 부정적인 영향을 미치지 않는 상보적 활성의 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 분자는 적합하게는 의도한 목적에 효과적인 양으로 조합물 중 존재한다.
또한, 활성 성분을, 콜로이드 약물 전달 시스템 (예를 들면, 리포솜, 알부민 마이크로스피어, 마이크로에멀젼, 나노-입자 및 나노캡슐) 또는 매크로에멀젼에서, 예를 들면 코아세르베이션 (coacervation) 기술 또는 계면 중합에 의해 제조한 마이크로캡슐, 예를 들면 각각 히드록시메틸셀룰로스 또는 젤라틴-마이크로캡슐 및 폴리-(메틸메타크릴레이트) 마이크로캡슐에 트래핑될 수 있다. 이러한 기술은 상기 문헌 [Remington's Pharmaceutical Sciences]에 개시되어 있다.
서방형 제제를 제조할 수 있다. 서방형 제제의 적합한 예로는 성형 물품, 예를 들면 필름 또는 마이크로캡슐의 형태인, 항체를 함유하는 고체 소수성 중합체의 반투성 매트릭스가 포함된다. 서방형 매트릭스의 예로는 폴리에스테르, 히드로겔 (예를 들면, 폴리(2-히드록시에틸-메타크릴레이트) 또는 폴리(비닐알코올)), 폴리락티드 (미국 특허 제3,773,919호), L-글루탐산 및 γ-에틸-L-글루타메이트의 공중합체, 비분해성 에틸렌-비닐 아세테이트, 분해성 락트산-글리콜산 공중합체, 예컨대 루프론 데포 (LUPRON DEPOT)™ (락트산-글리콜산 공중합체 및 루프롤라이드 아세테이트로 구성되는 주사가능한 마이크로스피어), 및 폴리-D-(-)-3-히드록시부티르산이 포함된다. 중합체, 예컨대 에틸렌-비닐 아세테이트 및 락트산-글리콜산은 100일을 초과하여 분자를 방출할 수 있는 반면, 특정 히드로겔은 더 짧은 기간 동안 단백질을 방출한다. 캡슐화된 항체가 오랫 동안 신체 내에 남아있는 경우, 37℃에서 수분에 노출된 결과로 변성되거나 또는 응집하여, 생물학적 활성을 잃고 면역원성에 변화를 가져올 수 있다. 관련 메카니즘에 따른 안정화를 위해 합리적인 전략을 고안할 수 있다. 예를 들면, 응집 메카니즘이 티오-디술피드 교환을 통한 분자간 S-S 결합 형성이 있는 것으로 밝혀지면, 술프히드릴 잔기를 개질시키고, 산성 용액으로부터 동결건조시키며, 적절한 첨가제를 사용하여 수분 함량을 조절하고, 중합체 매트릭스 조성물을 개발하여 안정화시킬 수 있다.
본원에 기술된 항체 및 항체 단편 (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-81, 또는 그의 단편)은 공지된 방법, 예컨대 정맥내 투여에 따라 볼루스 (bolus)로, 또는 일정 기간에 걸쳐 연속 주입에 의해, 근육내, 복막내, 뇌척수내 (intracerobrospinal), 피하, 관절내, 활액내, 협막내, 경구, 국소 또는 흡입 경로에 의해 인간 대상체에 투입된다. 광범위한 부작용 또는 독성이 VEGF 및/또는 HER2 길항작용과 연관된 경우 국부 투여가 특히 바람직할 수 있다. 또한, 치료학적 적용을 위해서 생체 외 전략을 사용할 수 있다. 생체 외 전략은 항체 또는 항체 단편을 코딩하는 폴리뉴클레오티드로 대상체로부터 얻어진 세포를 감염시키거나 또는 형질변환시키는 것을 포함한다. 이후, 감염되거나 또는 형질변환된 세포를 대상체로 돌려보낸다. 세포는, 비제한적으로, 조혈 세포 (예를 들면, 골수 세포, 대식세포, 단핵세포, 수지상 세포, T 세포 또는 B 세포), 섬유모세포, 상피 세포, 내피 세포, 각질 세포 또는 근육 세포를 비롯한 광범위한 임의의 유형일 수 있다.
일 예에서, 항체 (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-81) 또는 항체 단편을, 장애 또는 종양의 위치가 허락하는 경우, 국부적으로, 예를 들면 직접 주사로 투여하고, 주사를 주기적으로 반복할 수 있다. 국부 재발 또는 전이를 예방하거나 또는 감소시키기 위해서 대상체 전신에 또는 직접 종양 세포에, 예를 들면 종양 또는 종양 층 (bed)에 항체 또는 항체 단편을 전달한 후 종양을 외과적으로 절단할 수 있다.
V. 제조 물품 및 키트
본 발명의 또 다른 실시양태는 자가면역 질환 및 암의 치료에 유용한 물질을 함유하는 제조 물품이다. 제조 물품은 용기, 및 용기 상의 또는 용기와 결합된 라벨 또는 패키지 인서트를 포함한다. 적합한 용기는, 예를 들면 병, 바이알 (vial), 주사기 등을 포함한다. 용기는 다양한 물질, 예컨대 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 용기는 상태의 치료에 효과적인 조성물을 담고, 멸균 접근 포트를 가질 수 있다 (예를 들면, 용기는 정맥내 용액 백 (bag) 또는 피하 주사 바늘로 관통할 수 있는 마개를 갖는 바이알일 수 있다). 조성물 중 1종 이상의 활성 작용제는 본 발명의 다중특이적 항체 또는 항체 단편 항체이다. 라벨 또는 패키지 인서트는 조성물이 특정 상태의 치료를 위해서 사용된다는 것을 지적한다. 라벨 또는 패키지 인서트는 환자에 항체 조성물을 투여하기 위한 지시 사항을 추가로 포함할 것이다. 본원에 기술된 조합 요법을 포함하는 제조 물품 및 키트가 또한 고려된다.
패키지 인서트는 이러한 치료학적 제품의 사용과 관련된 징후, 사용법, 투여량, 투여, 금기 및/또는 경고에 대한 정보를 담고 있는 치료학적 제품의 상용 패키지에 통상적으로 포함되는 지시사항을 가리킨다. 다른 실시양태에서, 패키지 인서트는 조성물이 유방암, 결장직장 암, 폐암, 신세포 암종, 신경교종 또는 난소암의 치료를 위해서 사용된다는 것을 지적한다.
추가로, 제조 물품은 제약상 허용되는 완충제, 예컨대 정균처리한 주사용수 (BWFI), 포스페이트-완충 염수, 링거액 및 덱스트로스 용액을 포함하는 제2 용기를 더 포함할 수 있다. 제조 물품은 다른 완충액, 희석제, 필터, 바늘 및 주사기를 비롯한, 상용 및 사용자 관점으로부터의 다른 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 다양한 목적, 예를 들면 세포로부터 VEGF 또는 HER2의 정제 또는 면역 침강에 유용한 키트가 제공된다. VEGF 또는 HER2의 단리 및 정제를 위해서, 키트는 비드 (예를 들면, 세파로스 비드)에 커플링된 VEGF/HER2 항체 (예를 들면, bH1-44 또는 bH1-81)를 함유할 수 있다. 예를 들면, ELISA 또는 웨스턴 블롯 (Western blot)에서 시험관내 VEGF 또는 HER2의 검출 및 정량화를 위한 항체를 함유하는 키트를 제공할 수 있다. 제조 물품과 마찬가지로, 키트는 용기, 및 용기 상의 또는 용기와 결합된 라벨 또는 패키지 인서트를 포함한다. 용기는 1종 이상의 본 발명의 다중특이적 항체 또는 항체 단편을 포함하는 조성물을 담는다. 예를 들면, 추가 용기가 포함될 수 있는데, 이는 희석제 및 완충액 또는 대조군 항체를 함유한다. 라벨 또는 패키지 인서트는 의도한 시험관내 또는 진단학적 용도를 위한 지시사항뿐만 아니라 조성물에 대한 설명도 제공할 수 있다.
상기 기술된 설명은 당업자가 본 발명을 실시하도록 하기에 충분한 것으로 고려된다. 하기 실시예는 예시적인 목적만으로 제공된 것이고, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 실제로, 본원에 제시되고 기술된 것에 추가하여 본 발명의 다양한 변형이 상기 설명으로부터 당업자에게 명백해지고, 부가된 청구 범위 내에 포함될 것이다.
실시예
실시예 1. 라이브러리 설계 및 구축
항체의 항원-결합 부위는, 각각 항원 인식을 위한 3개의 CDR 루프를 함유하는 중쇄 (HC) 및 경쇄 (LC)의 가변 도메인 (VH, VL)의 결합에 의해 형성된다. 많은 경우에, 2개의 가변 도메인 중 하나, 흔히 VH가 항원 특이성을 결정한다. 트랜스제닉 HC 및 무손상 LC 레퍼토리를 갖는 마우스는 중화 항체 역가를 생성시킨다 (문헌 [Senn et al., Eur. J. Immunol. 33:950-961, 2003]). 본 발명자들은 항체의 이중특이성이 어떻게 발생할 수 있는지와 VH 및 VL 도메인의 상이한 이용이 이중의 항원 결합 특이성을 가능하게 할 수 있는지에 대한 연구에 착수하였다.
반-경험적 접근법을 취하여 항체 경쇄의 CDR 길이 및 아미노산 조성을 다양화하기 위한 설계, 및 단백질 항원에 특이적으로 결합하는 항체를 선별해낼 수 있는 기능적 파지-전시 항체 라이브러리의 생성을 가능하게 하는 라이브러리 주형을 발견해내었다. 카바트 데이터베이스에 제시된 바와 같은, 대략 1500개의 인간 카파 경쇄 서열의 CDR 영역의 서열 및 길이 다양성을 제공하여 라이브러리 설계 과정을 유도하였다. 용매 노출 잔기를 무작위화에 대해 표적화하였다. 한 서브세트의 무작위화 위치를 이들 부위에서 천연 레퍼토리의 부분인 아미노산을 나타내도록 맞추는 한편, 나머지 부위는 모두 20개의 천연 발생 아미노산을 포함하도록 무작위화하였다.
특히, 이하에 제시된 경쇄 주형 (가변 도메인)은 본원에 기재된 바와 같이 변형되었다 (밑줄친 잔기는 무작위화됨) (서열 10).
Figure 112011023860735-pct00001
3개의 인간 Fab 및 scFv 주형에 기초하여 4개 세트의 라이브러리를 생성시켰는데, 여기서 별개 세트의 위치가 무작위화에 대해 표적화되었다 (도 1).
모든 라이브러리에서, 중쇄는 라이브러리 주형에 의해 정의된 그의 서열을 일정하게 유지하였다. 중쇄 주형 (가변 도메인) 서열을 이하에 제시하였다 (서열 11).
Figure 112011023860735-pct00002
라이브러리 설계를 도 1 및 도 2에 요약하였다. 모든 라이브러리 주형은 파지-전시 항체 라이브러리 구성원 중 주형 경쇄의 존재를 방해하는 CDR L1에 포매된 정지 코돈 (문헌 [Sidhu et al., 2004])을 함유하였다. 주형 CDR 서열을 도 3에 요약하였다.
한 실시예에서, 본 발명자들은 HER2-특이적 항체의 LC 가변 도메인에 돌연변이를 도입함으로써, 본래의 결합 특이성을 유지하면서 상이한 단백질 항원에 결합할 수 있는 변이체를 확인하였다. 본 발명자들은 보수적 접근법을 취하여 LC CDR을 무작위화함으로써, 안정하게 발현될 수 있는 변이체를 생성하였다. 무작위화를 위해, 12개의 용매 노출 LC CDR 위치: CDR1 중 5개 (28, 29, 30, 31, 32), CDR2 중 3개 (50, 51, 53) 및 CDR3 중 4개 (91, 92, 93, 94)를 선별하였다. 추가로, 선발된 위치에서 아미노산 다양성의 설계를 유도하기 위해, 이들 위치의 천연적인 다양성을 대략 1500개의 인간 카파 LC CDR 서열의 분석에 의해 검사하였다 (문헌 [Johnson and Wu, Nucleic Acids Res. 28:214, 2000]; [Chothia and Lesk, J. Mol. Biol. 196:901, 1987]) (도 4). 상대적으로 높은 천연적 다양성을 갖는 일부 위치 (30, 31, 50, 92, 93)는 완전히 무작위화한 반면, 다른 위치는 2개 아미노산 유형만이 천연 항체를 모방하도록 제한하였다. 천연 LC CDR1 및 CDR3의 길이 변동 또한 라이브러리에 반영하였다 (도 4). 도 4에서, X는 나타낸 바와 같이 낮은 빈도로 설계된 아미노산 유형을 가리킨다. 잔기 30과 31 사이 및 잔기 93과 94 사이에 1 내지 5개의 잔기를 삽입함으로써 길이 다양화를 수행하였다.
LC 라이브러리는 생산적인 나이브(naive) 레퍼토리이다 (표 1). 4회의 선별 라운드 말에 95개 무작위 클론의 스크리닝 결과를 기록하였다. 특히, 신규한 결합 특이성에 대한 선별을 고정된 표적 (VEGF, DR5 및 인간 Fc)에 대해 기재된 바와 같이 수행하였다 (문헌 [Sidhu et al., J. Mol. Biol. 338:299, 2004]). 4회의 선별 라운드 후, 95개의 파지 클론을 표적인 HER2 및 비-표적 단백질인 BSA에 대한 결합에 대하여 ELISA를 사용하여 분석함으로써, 특이적 결합을 보장하였다. HER2 결합을 유지한 표적 결합 클론을 풍부하게 하기 위하여, HER2에 대한 선별의 최종 라운드를 수행하였다. 양성 클론을 서열분석하였다. 최고 친화도의 결합체를 확인하기 위하여, 항원 결합에 대한 IC50를 경쟁적 ELISA에 의해 측정하였다 (문헌 [Sidhu et al., J. Mol. Biol. 338:299, 2004]). 서열 분석에 의해 측정된 바와 같은 독특한 클론의 개수 및 HER2 결합을 유지하는 독특한 클론 (이중특이적 클론)의 개수를 나타내었다. 이들 클론은 관계없는 항원, 예컨대 BSA에 대해 최소 배경 결합 신호를 나타낸다.
[표 1] 경쇄 라이브러리 선별 요약
Figure 112011023860735-pct00003
* = 약한 결합 신호
Figure 112011023860735-pct00004
* = 약한 결합 신호 Her2
** = 약한 결합 신호 DR5
3개의 단백질 항원: 인간 혈관 내피 성장 인자 (hVEGF), 사멸 수용체 5 (DR5) 및 IgG의 보체 결합 단편 (Fc)에 대한 선별은 다수의 결합 클론을 생성시켰다 (도 5a). 일부 클론은 HER2에 대한 결합 친화도를 상실한 반면, 다른 것들은 HER2-결합을 유지하였고, 따라서 이중특이적이었다. 신규한 결합 특이성을 갖는 131개의 독특한 허셉틴(등록상표) 항체 변이체의 서열 분석으로 허셉틴(등록상표) 항체와 비교한 아미노산 치환 및 삽입을 확인하였다 (도 5ba 및 도 5bb).
돌연변이의 개수는 3 내지 17개 범위였다. HER2 결합을 유지한 클론 (이중특이적 클론)은 HER2 결합을 상실한 것보다 평균적으로 적은 돌연변이를 함유하였다. 허셉틴(등록상표) 항체 CDR-L3 서열을 유지하는 것이 바람직하였지만 HER2 결합을 보존하기에는 충분하지 않았다. 이는 허셉틴(등록상표) 항체 CDR-L3가 HER2 결합에 가장 중요한 LC CDR이라는 보고 (문헌 [Kelley and O'Connell, Biochemistry 32:6828. 1993])와 일치하는 것이다. 대표적인 VEGF-결합 클론은 Fab 및 IgG 단백질로서 발현되었다 (표 2).
[표 2] 허셉틴(등록상표) 항체의 경쇄 라이브러리로부터 단리된 대표적인 항체 (서열 12-23).
Figure 112011023860735-pct00005
a 허셉틴(등록상표) 항체와의 차이는 볼드체로 나타냄.
이들 항체가 그들의 동족 항원에는 특이적으로 결합하고 다른 단백질과는 비-특이적으로 상호작용하지 않는다는 것을 증명하기 위해서, 본 발명자들은 포유동물 세포 용해물 및 비-항원 단백질의 패널에 대해 검출가능한 결합이 존재하지 않음을 보여주었다. 검정을 통하여, 정제된 IgG 또는 Fab의 단일 및 이중특이성을 확인하였다 (도 6).
LC 라이브러리-유도 단일특이성 항체의 평형 결합 친화도 (KD)는 15 내지 150 nM 범위였다. 이중특이적 항체는 신규한 항원 (즉, VEGF)에는 높은 nM 내지 낮은 μM 친화도로 결합하고, HER2에는 낮은 nM 친화도로 결합하였다 (표 2). 표 2에 나타낸 항체 중에서, 항체 bH1은 2개의 상이한 단백질 항원 VEGF (KD = 300 nM) 및 HER2 (KD = 26 nM)에 대해서 최고의 이중특이적 친화도를 나타내었다.
재료
효소 및 M13-KO7 헬퍼 파지는 뉴 잉글랜드 바이오랩스(New England Biolabs)로부터 입수하였다. 이. 콜라이 XL1-블루는 스트라타진(Stratagene)으로부터 입수하였다. 소 혈청 알부민 (BSA), 난백 알부민 및 트윈(Tween) 20는 시그마(Sigma)로부터 입수하였다. 뉴트라비딘, 카세인 및 슈퍼블록(Superblock)은 피어스(Pierce)로부터 입수하였다. 고정 단백질 G 및 항-M13 접합 양고추냉이 퍼옥시다제 (HRP)는 지이 헬스케어(GE Healthcare) (미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재)로부터 입수하였다. 맥시소프(Maxisorp) 이뮤노플레이트는 NUNC (덴마크 로스킬데 소재)로부터 입수하였다. 테트라메틸벤지딘 (TMB) 기질은 키르케가드 앤드 페리 래버러토리즈(Kirkegaard and Perry Laboratories) (미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재)로부터 입수하였다. 모든 단백질 항원은 제넨테크, 인크.의 리서치 그룹에서 제조하였다. DNA 변성은 IUB 코드를 사용하여 나타내었고, 달리 지시하지 않으면 등몰의 혼합물을 나타낸다: N = A/C/G/T, D = A/G/T, V = A/C/G, B = C/G/T, H = A/C/T, K = G/T, M = A/C, R = A/G, S = G/C, W = A/T, Y = C/T.
예를 들면, 특정 무작위화 위치에서, 야생형 코돈은 모두 20개의 천연 아미노산을 암호화하는 변성 NNK 코돈 (등몰 비율로 N = A/T/G/C, K = G/T)에 의해 대체되었다. XYZ 코돈은 3중 코돈의 각 위치에서 동등하지 않은 뉴클레오티드 비율을 갖는 코돈을 가리킨다. X는 38％ G, 19％ A, 26％ T 및 17％ C를 함유하였고; Y는 31％ G, 34％ A, 17％ T 및 18％ C를 함유하였고; Z는 24％ G 및 76％ C를 함유하였다.
라이브러리 구축을 위한 파지미드 벡터
벡터 구축을 위하여 표준 분자 생물학 기술을 사용하였다. 라이브러리 생성을 위하여 3개의 주형을 구축하였다. 모든 주형은 변형된 인간화 4D5 (버전 8)를 기초로 한 중쇄 라이브러리에 사용된 플라스미드 pV0354의 유도체이다 (문헌 [Lee et al., 2004a]).
2C4 중쇄 가변 도메인을 알칼리성 포스파타제 프로모터 (문헌 [Lowman et al., 1991]) 및 Fab의 경쇄 및 중쇄 둘 다에 대한 stII 분비 신호를 함유하는 pV0354-Fab-C 벡터 내로 클로닝함으로써 2C4 Fab-C 주형 파지미드 pJB0290을 구축하였다. 이것은 이전에 기재된 바와 같이, 중쇄 가변 도메인 1의 C-말단에 단일 시스테인을 함유하며, 2C4 Fab의 2가 M13 파지 전시를 허용하도록 조작된다 (문헌 [Lee et al., 2004b]). 2C4 경쇄 CDR을 쿤켈(Kunkel) 등의 방법을 사용한 부위-지정 돌연변이유발에 의해 Fab-C 벡터 내로 혼입시켰다 (문헌 [Kunkel et al., 1987]). 에피토프 태그 (gD tag) (문헌 [Lasky and Dowbenko, 1984])를 경쇄의 C-말단에 첨가하여 기재된 바와 같이 표시 수준의 측정을 가능하게 하였다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). 고도로 표시된 중쇄 가변 도메인을 pV0354-Fab-C 내로 클로닝함으로써 Fab12-G 라이브러리 주형 pV1283을 생성시켰고, 경쇄 가변 도메인은 Fab-12 (인간화 A4.6.1, 항-VEGF 항체)의 CDR-L3를 함유하도록 변형시켰다. 고정된 항-gD 항체 상에 패닝함으로써 Fab-12 (Y91STVPW96; 서열 24)로 전환되는 CDR-L3에 의한 샷건 알라닌 스캐닝 돌연변이유발 (문헌 [Liang et al., 2006]; [Vajdos et al., 2002])을 사용하여 G6 Fab의 중쇄 CDR 잔기를 무작위화한 Fab 라이브러리로부터 고도로 표시된 VH를 선별하였다. M13 파지 입자의 표면에 4d5 (LC-R66G) scFv를 2가적으로 표시하는 파지미드 pV1384의 설계 및 구축을 이전에 기재된 주형 pS2018로부터 변형시켰다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). scFv 단편은 경쇄와 중쇄 사이의 링커 영역에 gD 에피토프 태그를 함유하였다. LC 프레임워크 잔기 Arg66은 Gly66으로 돌연변이되었는데, 이는 95％가 넘는 천연 카파 경쇄에 있어서 이 위치에서의 우세한 잔기이다. 켈리(Kelley)와 코넬(Connell)의 문헌 [Biochemistry 32:6828, 1993]에 기재된 바와 같이, 돌연변이 R66G는 HER2에 대한 허셉틴(등록상표) 항체 결합 친화도를 약간만 (2배 미만) 감소시킨다. 라이브러리 주형의 CDR 서열을 도 3에 요약하였다.
라이브러리 구축
기재된 바와 같이 올리고뉴클레오티드-지정 돌연변이유발을 사용하여 파지-전시 라이브러리를 생성시켰다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). 라이브러리 주형 벡터는 CDR-L1에 포매된 정지 코돈 (TAA)을 함유하였는데, 이는 CDR-L1, CDR-L3 (모든 라이브러리), CDR-L2 (L1/L2/L3-A, -B, -C, +L4-D) 및 경쇄 프레임워크 3 (L1/L4 및 L1/L2/L3+L4-D)를 암호화하는 서열 상에 어닐링된 변성 올리고뉴클레오티드를 사용하여 돌연변이유발 반응 동안 복구되었다. 라이브러리 돌연변이유발 반응은 쿤켈 등의 방법에 따라 수행하였다 (문헌 [Kunkel et al., 1987]). 라이브러리를 위한 경쇄 CDR 설계는, 상이한 라이브러리에 대해 각 위치에서 사용된 변성 코돈을 요약한 도 1에 기재하였다. 3개 또는 4개의 올리고뉴클레오티드를 각각의 CDR에 대해 특정 비율로 혼합하여, 무작위화에 대해 표적화된 각각의 위치에서 원하는 빈도의 아미노산 유형을 암호화하였다 (도 4). 올리고뉴클레오티드를 상이한 비율로 조합하여, 선별된 위치에서 천연 경쇄 카파 서열 내에 아미노산 빈도가 반영되도록 다양성을 미세조정하였다. CDR1에 대해서는, 위치 91-94에 대한 코돈을 함유하는 3개의 올리고뉴클레오티드: CAT NNK NNK RST (서열 25), KMT XYZ XYZ RST (서열 26) 또는 DGG XYZ XYZ RST (서열 27)를 1:3:1 비율로 혼합하였다. XYZ는 지방족 소수성 아미노산의 범위를 감소시키기 위해 각 부위에 대해 동등한 비율의 A/G/T/C를 갖는 NNK의 변동이다 (문헌 [Lee et al., J. Mol. Biol. 340:1073, 2004]). CDR2에 대해서는, 위치 50-53에 대한 코돈을 함유하는 4개의 올리고뉴클레오티드: NNK GST TCC NNK (서열 28), TGG GST TCC NNK (서열 29), KGG GST TCC TMT (서열 30) 또는 NNK GST TCC TMT (서열 31)를 1:1:2:10 비율로 혼합하였다. CDR3에 대해서는, 각각의 길이가 위치 28-33에 대한 코돈을 함유하는 3개 올리고뉴클레오티드: G70A70C70 RTT NNK NNK TAC STA (서열 32), G70A70C70 RTT NNK NNK DGG STA (서열 33) 또는 G70A70C70 RTT NNK NNK NMT STA (서열 34)의 1:1:2 비율의 혼합물이었다. G70A70C70은 70％의 명시된 뉴클레오티드, 및 약 50％의 Glu 및 약 50％의 다른 아미노산을 암호화하는 각각 10％인 다른 3개의 뉴클레오티드를 허용하는 "소프트" 코돈이다.
카파 LC를 갖는 다수의 대표적인 항체의 구조 분석에서는 CDR1이 가장 넓은 범위의 형태를 갖는 것으로 나타나는데, 이는 루프 길이 변동 (위치 24와 34 사이의 11-17개 잔기)의 결과인 것으로 여겨진다. 따라서, 상이한 CDR-L1 길이 (11-16개 길이)가 라이브러리에 포함되었다. 천연 CDR-L3도 길이가 달라지는데 (위치 89-96 사이의 7-10개 잔기 길이), 이는 라이브러리 설계가 반영된 것이다 (8-10개 길이; 도 4).
도 1은 경쇄 천연 다양성 및 실제 라이브러리 설계의 비교를 나타낸 것이다. 돌연변이유발 생성물을 라이브러리 당 하나의 반응내로 풀링(pooling)하고, KO7 헬퍼 파지를 보충한 이. 콜라이 SS320 세포 내로 전기천공시킨 다음, 밤새 30℃에서 성장시켰다 (문헌 [Lee et al., J. Mol. Biol. 340:1073, 2004]). 약 1011개 세포 및 약 5-10 μg DNA를 각 전기천공 반응에 사용하였다. 라이브러리 파지를 정제하였다 (문헌 [Sidhu et al., J. Mol. Biol. 338:299, 2004]). 형질전환체의 개수는 109 내지 1010개 범위였다. 파지의 표면 위 무손상 Fab 또는 scFv의 표시 수준을, 각 라이브러리로부터 무작위로 선별된 96개의 클론을 항-gD 항체에 결합하는 그들의 능력에 대해 시험하는 ELISA 결합 검정으로 측정하였다. 표시 수준은 5-25％ 범위였다 (도 2). 항체를 표시하는 클론의 25％는 HER2 결합을 유지하였다. 대략 150개의 표시 클론을 서열분석하여 설계 다양성과 비교한 실제 라이브러리 다양성을 검사하였다. 기능적으로 표시된 라이브러리 구성원의 일부 (약 30％)는 불완전한 돌연변이유발 (CDR-1 내 주형 정지 코돈은 발현된 scFv에서 이 CDR의 100％ 돌연변이를 보장하였음)에 기인하여 허셉틴(등록상표) 항체 CDR-L2 및/또는 CDR-L3 서열을 유지하였다. 이들은 실제 라이브러리 다양성의 서열 분석으로부터 배제하였다. 무작위화된 위치의 대부분에서, 표시 클론의 파지 전시 라이브러리의 다양성은 설계된 다양성으로부터 유의하게 벗어나지 않았다 (p>0.05, 승산비 시험). Val이 Ile에 비해 약간 과-제시된 것으로 발견된 CDR-L1의 위치 29 (p=0.005) 및 Gly 및 Ser이 각각 Ala 및 Tyr보다 우세했던 CDR-L2의 위치 51 및 53 (p<0.01)은 예외였다.
실시예 2. 라이브러리 성능의 평가
라이브러리 분류 및 스크리닝
라이브러리는 다양한 단백질 항원에 특이적으로 결합한 항체가 4 내지 5회의 분류 라운드 후에 단리될 수 있을 때 기능적인 것으로 간주되었다. 다수의 단백질 표적이 라이브러리 패닝(panning)에 대해 기능적 고정을 허용하는 것으로 알려져 있으며, 특이적 항체는 승인된 파지-전시 라이브러리로부터 생성되었다 (문헌 [Fellouse et al., 2005]) (문헌 [Lee et al., 2004a]). 각 세트의 라이브러리를 평가하기 위하여, 본 발명자들은 선별을 위한 이들 표적의 서브세트를 선택하였다 (도 2). 라이브러리를 포획 표적으로서 항-gD 항체 또는 단백질 L을 갖는 결합 선별의 초기 라운드에 적용하여 Fab/scFv 유전자가 결실된 클론을 제거한 데 이어, 4-5회의 항원 선별 라운드를 수행하였다. 별법으로는, 항-gD 또는 단백질 L로의 예비-선별 없이 이들을 표적 결합 선별에 직접 적용하였다. NUNC 96-웰 맥시소프 플레이트를 밤새 항원 (5 μg/ml)으로 코팅하고, 1시간 동안 교대 차단제로 차단하였다 (도 7). 1013개 파지/ml의 파지 용액을 제1 선별 주기에서 코팅된 이뮤노플레이트에 첨가하였다. 파지 농도는 각 선별 라운드에서 감소하였다. 고정된 항원에 결합시키기 위하여 이뮤노플레이트 위에서 파지 용액을 인큐베이션한 후, 플레이트를 PBS, 0.5％ 트윈 20로 반복적으로 세척하였다. 엄격도를 증가시키기 위하여, 각 선별 라운드에서 인큐베이션 시간은 감소시키고 (제1 라운드에 대하여 4시간, 제2 라운드에 대하여 3시간, 제3 라운드에 대하여 3시간, 제4 라운드에 대하여 2시간, 제5 라운드에 대하여 1.75시간), 세척 횟수는 증가시켰다 (도 7). 결합된 파지를 0.1 M HCl로 30분 동안 용리시키고, 용리액을 1.0 M 트리스 염기로 중화시켰다. 항원-코팅된 이뮤노플레이트 웰 당 파지의 회수율을 계산하여 코팅된 항원이 없는 차단된 웰의 회수율과 비교함으로써, 표적 항원에 특이적으로 결합된 Fab 또는 scFv를 표시하는 파지 클론의 풍부도를 연구하였다 (도 7). 용리된 파지를 이. 콜라이 중에서 증폭시켜 추가 선별 라운드에서 사용하였다. 라운드 4 및 5로부터의 무작위 클론을 스크리닝을 위해 선별하여, 표적 및 항-gD에 대한 결합을 비-특이적 결합을 점검하기 위한 비-관련 단백질 (BSA)의 결합과 비교하는 파지 ELISA를 사용하여 분석하였다. 항-gD 항체 및 표적에는 결합하지만 비-특이적 단백질에는 결합하지 않는 클론을 특이적 양성으로 간주하였다. 라이브러리 L1/L3, L1/L4, L1/L2/L3-A, L1/L2/L3-B_1 및 L1/L2/L3-B_2는 임의의 특이적 양성 클론을 산출하지 않은 반면, 라이브러리 L1/L2/L3-C 및 L1/L2/L3+L4-D는 표적 항원에 대한 특이적 항체의 단리를 가능하게 하였다.
예를 들면, 라운드 4로부터의 무작위 클론을, 개별적으로 증폭된 클론의 표적 및 HER2에 대한 결합을 비-표적 단백질 (BSA)의 결합과 비교함으로써 결합 특이성을 시험하는 파지 ELISA를 사용하여 분석하였다. HER2 결합을 유지한 파지 클론을 풍부하게 하기 위하여, VEGF 또는 DR5 선별의 제3 및 제4 라운드로부터 용리된 파지를 증폭시켜 HER2 코팅된 웰 상에서 또 다른 선별 라운드에 적용하였다. 양성 클론의 VL 및 VH 영역을 PCR에 의해 증폭시켜 서열분석하였다.
hFC, hVEGF 및 hDR5-lf에 대한 적중률은 각각 63, 77 및 85％였다. 기재된 바와 같이 양성 클론의 VL 영역을 PCR에 의해 증폭시켜 서열분석하였다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). 양성 특이적 결합체의 DNA 서열 분석은 51％ (hFC), 55％ (hVEGF) 및 6.1％ (hDR5-lf)의 독특한 클론의 백분율을 드러냈다. 독특한 hVEGF 결합 클론의 서열을 도 8에 요약하였다.
hVEGF 결합 클론의 조합된 플레이트 및 용액 선별
4회의 분류 라운드 후 hVEGF 결합 클론의 높은 다양성이 관찰되었다. 고 친화도 hVEGF 결합 클론을 확인하기 위하여, 제4 플레이트 기반 분류 후에, 용액 기반 선별 접근법을 취하였다. 50 nM 비오티닐화 hVEGF를 고정된 항원 상에서 제4 선별 라운드로부터 증식시킨 파지와 함께 인큐베이션하였다. 실온에서 교반하면서 2시간 인큐베이션한 후에, hVEGF-결합 파지를 뉴트라비딘-코팅 및 차단된 이뮤노플레이트 상에 포획한 데 이어 반복 세척하였다. 파지 클론을 이전에 기재된 바와 같이 용리시키고, 스크리닝하고, 서열분석하였다. 최종 용액 선별 단계로부터의 hVEGF 결합 클론의 서열을 도 9에 나타내었다.
라이브러리 L1/L2/L3-C 및 L1/L2/L3+L4-D로부터의 이중특이적 클론 단리
라이브러리 L1/L2/L3-C 및 L1/L2/L3+L4-D에 대한 라이브러리 주형은 Her2에 고 친화도로 결합하는 hu4D5 항체로부터 변형시킨 scFv 단편이었다. CDR 영역의 알라닌-스캔 돌연변이유발에 의한, HER2 결합에 대한 hu4D5-5의 기능적 파라토프의 맵핑으로, 중쇄 잔기는 대부분의 결합 자유 에너지에 기여하는 반면, 개별적인 경쇄 잔기는 보다 덜한 정도로 기여하는 것으로 나타났다 (문헌 [Kelley and O'Connell, 1993]). 인간 Her2-ECD와의 복합체에서의 허셉틴(등록상표) 항체 Fab의 원자 구조 분석은, 경쇄는 항원과 접촉시키는 데 관여하고, 중쇄는 항원과의 구조적 경계면을 대부분 제공함을 증명하였다 (문헌 [Cho et al., Nature 421:756, 2003]). 본 발명자들은 허셉틴(등록상표) 항체 주형을 기반으로 구축된 기능적 경쇄 라이브러리의 일부 구성원이 HER2 결합 능력을 유지하는 것을 관찰하였다. 기능적 라이브러리 L1/L2/L3-C 및 L1/L2/L3+L4-D로부터, Her2 뿐만 아니라 제2 항원에도 결합할 수 있는 이중특이적 scFv 단편을 단리하기 위한 시도에서, 2가지 전략이 적용되었다. 한 접근법에서는, 이전에 기재된 표적 항원 선별로부터의 양성 클론을 ELISA에 의해서 HER2 결합을 유지한 것에 대해 스크리닝하였다. Her2에 결합할 수 있는 특이적 양성 클론의 백분율은 제2 항원 특이성에 따라 달라졌다. 61개의 독특한 hFc 특이적 양성 클론 중에서 오직 1개의 클론만 Her2에 여전히 결합하였고 (1.6％), 41개의 독특한 hVEGF 결합 클론 중에서 30개가 Her2에 여전히 결합하였으며 (73％), 5개의 독특한 hDR5 결합체 중에서 2개가 Her2에 여전히 결합하였다 (40％). 또한, 선별-기반 접근법을 취하여 hVEGF 및 hDR5 결합 항체의 풀로부터 Her2 결합체를 선별함으로써 이중특이적 항체를 단리하였다. 2×1013개 파지/ml를 Her2 코팅 (5 μg/ml) 및 BSA-차단된 맥시소프 이뮤노플레이트 상에서 1시간 동안 인큐베이션함으로써 표적 항원 분류의 라운드 4로부터의 용리액을 추가 선별 라운드에 적용하였다. 이전에 기재된 바와 같이, 플레이트를 PBS, 0.5％ 트윈 20로 15회 세척하고, 결합된 파지를 용리시켰다. 무작위 클론을 선별하여 Her2, 항-gD 및 표적 결합에 대해 분석하고, 비-관련 단백질 (BSA)에 대한 비-특이적 결합과 비교하였다. 시험된 192개의 클론은 모두 특이적 양성인 것으로 확인되었고, 이전에 기재된 바와 같이 서열분석하였다. 서열분석은 94개의 독특한 서열을 드러냈다. 요약하면, 이 방법은 시험된 94개의 독특한 클론 중 94개의 Her2/hVEGF 이중특이적 클론을 생성시켰다 (100％) (도 8). 둘 다의 단리 전략으로부터 단리된 독특한 hVEGF/Her2 이중특이적 항체 모두의 서열을 도 10aa 내지 10bb에 요약하였다. Her2에 대한 검출가능한 결합을 모두 상실한 단리된 클론의 서열은 도 11에 나타내었다. 이중의 특이성을 갖는 클론 중에서는, 거의 모두가 허셉틴(등록상표) 항체 CDR-L3를 유지함으로써, CDR-L3를 유지하는 것이 HER2 결합을 유지하는 데 중요한 것으로 여겨졌다. hDR5의 경우, 7개의 독특한 Her2-결합 클론 중 2개가 이중특이적이었다 (29％, 12개 클론 서열분석). 이중 특이적 클론 중 하나는 CDR-L3 내에 일부 상동인 변화를 가졌다.
hVEGF 결합 클론의 고-처리량 특성화
96-웰 포맷의 고-처리량 단일 스팟 경쟁적 ELISA (문헌 [Sidhu et al., 2004])를 사용하여, hVEGF에 대한 고 친화도 클론에 대해 스크리닝하고, VEGFR1-차단 프로파일을 연구하였다. 간단하게는, 맥시소프 이뮤노플레이트를 밤새 4℃에서 2 μg/ml hVEGF109로 코팅하고, 1％ (w/v) BSA로 1시간 동안 차단하였다. 이. 콜라이 XL1-블루 중 파지미드 클론을 카르베니실린 및 M13-KO7 헬퍼 파지를 보충한 150 μl의 2YT 브로쓰 중에서 성장시키고; 배양물을 96-웰 포맷 내에서 교반하면서 밤새 37℃에서 성장시켰다. 파지를 함유한 배양 상등액을 친화도 스크린을 위해 100 nM hVEGF109 첨가의 존재 또는 부재 하에 PBST (0.05％ 트윈 20 및 0.5％ (w/v) BSA를 함유한 PBS)로 5배 희석하였다. 수용체 차단 스크린을 위하여, hVEGF 코팅된 웰을 5배 희석 파지 상등액의 첨가 전에 VEGFR1 도메인 1-3 (D1-3) 및 VEGFR1 도메인 2 (D2)의 존재 또는 부재 하에 인큐베이션하였다 (문헌 [Liang et al., 2006]; [Wiesmann et al., 1997]). 1시간 동안 실온 (RT)에서 인큐베이션한 후, 혼합물을 hVEGF109로 코팅된 플레이트로 옮기고 10분 동안 인큐베이션하였다. 플레이트를 PBT (0.05％ 트윈 20를 함유한 PBS)로 세척하고, PBST로 1 nM까지 5000배 희석한 항-M13 항체 양고추냉이 퍼옥시다제 접합체와 함께 30분 동안 인큐베이션하였다. 플레이트를 세척하고, TMB 기질로 대략 5분 동안 전개시키고, 1.0 M H3PO4로 켄칭시키고, 450 nm에서 분광광도측정 방식으로 판독하였다. 단일-스팟 친화도 검정에서, 용액-상 hVEGF109의 부재 하 흡광도에 대한 용액-상 hVEGF109의 존재 하 흡광도의 비율을 친화도의 지표로 사용하였다. 낮은 비율은 대부분의 Fab-파지가 초기 인큐베이션 단계에서 용액-상 hVEGF109에 결합함으로써 고정된 hVEGF109에 의한 포획에 이용 불가능함을 시사할 것이다. 최초 41개 독특한 클론의 고-처리량 친화도 검정 결과를 도 12에 요약하였다. 유사하게, 차단 검정에 대하여, 낮은 비율은 hVEGF109에 대한 클론의 결합이 hVEGF109 - VEGFR1 상호작용에 의해 차단됨을 시사하고, 이는 일부 클론이 각각의 VEGF 수용체 단편을 갖는 VEGF 상에 중복되는 결합 부위 (에피토프)를 가지며 (도 13a 및 13b) 이들 클론은 차단 항체를 표시하는 것으로 여겨짐을 나타낸다.
이중특이적 hVEGF/Her2 클론의 고-처리량 특성화
이전 섹션에 기재된 것과 동일한 원리를 적용하여, 추가 특성화를 위해 hVEGF 및 Her2에 대한 고 친화도를 갖는 클론의 단리를 가능하게 할 수 있었다 (도 14a). 맥시소프 이뮤노플레이트를 밤새 4℃에서 2 μg/ml hVEGF109 및 Her2-ECD로 코팅한 데 이어, 1％ (w/v) BSA로 1시간 동안 차단함으로써, hVEGF 및 Her2에 대한 고 친화도의 클론에 대해 스크리닝하기 위하여, 고-처리량 단일 지점 경쟁적 ELISA를 사용하였다. 이전의 단일 스팟 ELISA 스크린에서 이중특이적인 것으로 확인된 파지 클론을 이전에 기재된 바와 같이 성장시키고, 20 nM Her2-ECD 및 50 nM hVEGF 첨가의 존재 및 부재 하에 인큐베이션하였다. 1시간 동안 실온에서 인큐베이션한 후, 용액을 코팅된 이뮤노플레이트에 적용하고, 결합 신호를 기록하여 이전 섹션에 기재된 바와 같이 분석하였다. hVEGF 및 Her2 둘 다에 대한 낮은 비율을 갖는 클론을 추가 특성화를 위해 선별하였다. 단일 스팟 경쟁적 ELISA에서 가장 낮은 신호 비율을 발생시켰던 hVEGF-특이적 및 hVEGF/Her2 이중특이적 파지 클론, 뿐만 아니라 초기 단일 스팟 ELISA 스크린으로부터의 DR5-결합 및 DR5/Her2 이중특이적 파지 클론, 및 조합된 플레이트 및 용액 선별로부터의 VEGF 결합 클론을 경쟁적 ELISA에 의한 친화도 측정을 위해 선별하였다. 파지 클론을 밤새 30℃에서 카르베니실린 및 KO7 헬퍼 파지로 보충한 2YT 배양액 25 mL 중에서 성장시킴으로써 단일 콜로니로부터 증식시켰다. PEG/NaCl 중 침전에 의해 정제한 파지를 먼저 PBST로 계단 희석하고, 항원-코팅 플레이트에 대한 결합에 대해 시험하였다. 50-70％ 포화 신호를 부여하는 희석을 용액 결합 검정에서 사용하였으며, 여기서 파지를 먼저 1 내지 2시간 동안 항원의 농도를 증가시키면서 인큐베이션한 다음, 10-15분 동안 항원-코팅 플레이트로 옮겨 결합되지 않은 파지를 포획하였다. 파지의 50％를 고정된 항원에 대한 결합으로부터 억제하는 용액-결합 단계에서의 항원의 농도로서 IC50를 계산하였다 (문헌 [Lee et al., 2004a]). 도 14b는 IC50를 플레이트 분류 전략으로부터 분석된 hVEGF 결합 클론에 대해 계산하는 곡선을 도시한 것이다. IC50 값은 22 nM 내지 1 μM 초과의 범위였다 (도 14b). 조합된 플레이트 및 용액 기반 선별에 의해 단리된 hVEGF 결합체에 대한 IC50 값은 41 nM 내지 226 nM 범위였다 (도 9). DR5-결합 클론의 IC50 값은 20 nM 내지 1 μM 초과의 범위였다. hVEGF/Her2 이중특이적 클론에 대한 IC50 값은 도 15에 요약하였다.
실시예 3. 경쇄 라이브러리로부터의 항체의 특성화
scFv의 Fab로의 전환
파지 상에 전시된 scFv'2의 전환이 라이브러리로부터의 결합 클론의 친화도에 영향을 주는지를 시험하기 위하여, 2개의 클론 (3-7 항 hVEGF 및 4-1 항-hDR5)을 Fab로의 전환에 대해 선택하여 파지 상에 전시하였다. 선별된 hVEGF 및 DR5 scFv 단편에 대한 파지미드 DNA의 VL 영역을, CDR-L1을 암호화하는 영역의 DNA 상류 (EcoRV) 및 CDR-L3를 암호화화는 영역의 하류 (KpnI)를 절단하는 제한 효소로 소화시켰다. 소화된 DNA 단편을, M13 유전자-3 마이너 코트 단백질의 C-말단 도메인에 융합시킴으로써, Fab hu4D5의 파지 전시를 위해 설계된, 유사하게 소화시킨 벡터 (pAP2009)에 결찰하였다 (문헌 [Lee et al., 2004b]). 생성된 이중 시스트론성 파지미드는 C-말단에서 에피토프 (gD) 태그에 융합된 경쇄, 및 알칼리성 포스파타제 프로모터의 제어 하에 M13 마이너 코트 단백질에 대한 유전자 (p3)에 C-말단 융합된 중쇄 (VH 및 CH1)를 함유한다. 제1 오픈 리딩 프레임은 stII 분비 신호에 이어, 3-7 항-hVEGF 및 4-1 항-hDR5 scFv'2의 CDR로 대체된 CDR을 갖는 Fab4D5 경쇄, 뒤이어 gD-태그 에피토프로 이루어진 폴리펩티드를 암호화하였다. 제2 오픈 리딩 프레임은 stII 분비 신호, Fab4D5 중쇄, 앰버 (TAG) 정지 코돈, Gly/Ser 링커 서열, 및 g3 단백질 (cP3)의 c-말단 도메인으로 이루어진 융합 폴리펩티드를 암호화하였다. M13-KO7으로 공동-감염시킨 이. 콜라이 XL-1 블루에서의 발현은 3-7 및 4-1 scFv'2의 Fab 버전을 표시하는 M13 박테리오파지를 생성시켰다. 경쟁적 파지 ELISA를 사용하여, hVEGF 및 hDR5에 대한 파지-전시 scFv 및 Fab의 친화도를 IC50 값으로 추정하였다. 2가지 상이한 포맷으로부터의 데이터를 잘 조화시켰다 (데이터는 나타내지 않음).
M13 박테리오파지의 표면 상 bH1 Fab의 전시를 가능하게 하기 위하여, 플라스미드 pAP2009를 bH1Fab를 암호화하도록 변형시켰다. bH1 Fab의 버전들을 LC 및 HC 라이브러리 각각에 대한 3개의 LC CDR 또는 3개의 HC CDR 중에 정지 코돈 (TAA)을 함유하는 라이브러리 주형으로 사용하였다. 분리된 중쇄 및 경쇄 알라닌 및 상동체 스캐닝 라이브러리를 이전에 기재된 바와 같이 구축하였다 (문헌 [Vajdos et al., J. Mol. Biol. 320:415, 2002]). 변성은 1×105 내지 1×108 범위였고, 실제 라이브러리 크기는 6×109 내지 4×1010 범위였다. 라이브러리를 상기 기재된 바와 같이 구축하였다. 고정된 표적 (VEGF, HER2-ECD, 단백질 L 또는 항-gD mIgG) 상에서 2 내지 3회의 선별 라운드를 수행하였다 (문헌 [Vajdos et al., J. Mol. Biol. 320:415, 2002]). 표적 결합 클론을 표적 결합에 대한 파지 ELISA에 의해 스크리닝한 데 이어, DNA 서열분석 및 서열 정렬하여 각 위치에서의 야생형/돌연변이 비율을 계산하였다. VEGF 및 HER2 결합 클론의 대략 100개의 독특한 서열의 서열 분석으로부터의 비율을 100개 초과의 항-gD 결합 클론의 서열로부터 계산된 비율로 나누어 Fwt/mut 값을 산출함으로써 표시 및 단백질 폴딩 효과에 대해 보정하였다. Fab 중쇄만이 파지 코트에 융합되기 때문에, 경쇄에 융합된 gD 태그의 파지 전시는 적당한 폴딩 및 경쇄 및 중쇄의 결합을 시사한다. 일관적으로, Fab의 경쇄 상 비-선형 에피토프에 대한 단백질 L 결합 또한 gD 태그 선별에서와 유사한 야생형/돌연변이 비율을 생성시켰다. Fwt/mut 값은 바즈도스(Vajdos) 등의 문헌 [J. Mol. Biol. 320:415, 2002]에 기재된 바와 같이 화학식 ΔΔG = RTln(Ka,wt/Ka,mut) = RTln(Fwt/mut)을 사용하여 ΔΔG로 전환시켰다.
라이브러리 결합체의 유리된 인간 Fab 및 IgG로서의 발현
항체의 친화도, 특이성 및 다른 특성을 정확하게 측정하기 위하여, 경쟁 ELISA 실험에서 최고 친화도를 나타낸 각각의 특이성 군으로부터의 대표적인 클론을 유리된 Fab 및 hIgG로서의 발현에 대해 선별하였다 (도 16). 경쇄 및 중쇄의 가변 도메인을 이. 콜라이에서의 Fab 발현 또는 포유동물 세포에서의 일시적인 인간 IgG 발현에 대해 이전에 설계된 벡터 내로 클로닝하였다 (문헌 [Lee et al., 2004a]). 기재된 바와 같이 30℃에서 26시간 동안 완전 C.R.A.P. 매질 중에서 형질전환된 34B8 이. 콜라이 세포를 성장시킴으로써 Fab 단백질을 생성시켰다 (문헌 [Presta et al., 1997]). 293 세포의 일시적인 형질감염에 의해 hIgG가 발현되었고, hIgG를 단백질 A 친화도 크로마토그래피로 정제하였다 (문헌 [Fuh et al., J. Biol. Chem. 273:11197, 1998]). 1 L의 이. 콜라이 배양물을 단백질 G 친화도 크로마토그래피로 정제하였다. 컬럼을 PBS로 세척하고, Fab 단백질을 100 mM 아세트산으로 용리시키고, PBS에 대해 투석시켰다. 4 L의 이. 콜라이 배양물을 이전에 기재된 바와 같이 단백질 A 친화도 컬럼에 이어 양이온 교환 크로마토그래피 상에서 정제하였다 (문헌 [Muller et al., 1998]). 단백질 농도를 분광광도측정 방식으로 측정하였다. 소규모 교반 플라스크 성장으로부터 정제된 Fab에 대한 최종 수율은 전형적으로 0.8 내지 15 mg/l였다. IgG 생성 수율은 소규모 배양에서 6.7 내지 60 mg/l로 중간 내지 높은 정도였다 (도 17). 정제된 단백질을 먼저 크기 배제 크로마토그래피 및 광 산란을 사용하여 특성화함으로써 단백질이 유의한 수준의 단백질 응집을 나타내지 않도록 (5％ 미만) 보장하였다.
간단하게는, 발현된 Fab 및 hIgG를 그들 각각의 항원(들)에의 결합에 대하여 ELISA에 의해 스크리닝하였다. 하나를 제외한 모든 변이체가 그들의 동족 항원(들)에 결합하는 것이 발견되었다. 클론 4-6은 Fab 및 hIgG로 전환될 때 hDR5 결합 능력을 상실하였다. 보다 짧은 형태의 hVEGF109에 대하여 발생시킨 선별된 항-VEGF 클론을 표준 ELISA (H3, H4_N, H4_D hIgG) 및 경쟁적 ELISA (bH1, 3-1, 3-6, 3-7 hIgG)를 사용하여, hVEGF165에 대한 결합에 대해 시험하였다. G6 hIgG (문헌 [Fuh et al., 2006])를 양성 대조군으로 사용하였다 (도 18a 및 18b). 예상한 바와 같이, 모든 클론이 hVEGF165에 결합하였다.
단백질 응집의 정도를 연구하기 위하여, 선별된 클론을 정제된 Fab 및 IgG로서 크기-배제 크로마토그래피 (SEC)에 이어 광 산란 (LS) 분석에 의해 분석하였다. 샘플을 PBS 중에서 0.5 mg/ml (hIgG) 및 1 mg/ml (Fab)의 농도로 분석하였다. 주어진 농도에서 모든 샘플에 대해 최대 5％의 응집이 관찰되었는데 (도 17), 이는 본 발명자들이 다른 파지-전시 유도 항체에 대하여 이전에 관찰했던 범위 내였다. 클론 3-6 및 3-7은 예상된 시점에 나오지 않았는데, 이는 이들 재포맷된 IgG 및 Fab가 수지와의 비-특이적 상호작용 및/또는 응집을 나타냄을 시사하였다 (데이터는 나타내지 않음). 이들 클론은 추가 분석을 받을 클론 세트로부터 제거하였다.
교차-반응성 및 비-특이적 결합을 제외시키기 위하여, 본 발명자들은 표준 ELISA 검정에서 전체 세포 용해물, 동족 항원 및 상동체를 비롯한 고정된 단백질 표적의 패널에 대한, 선별된 hIgG의 고 농도 (100 nM)에서의 결합을 연구하였다. 항원에 더하여, 본 발명자들은 hVEGF의 뮤린 버전을 고정시켜 항-hVEGF 클론의 교차-종 반응성을 시험하였다. 구체적으로는, 단백질의 패널을 맥시소프 플레이트 상에 고정시키고, PBS 중에서 1％ BSA로 1시간 동안 차단하였다. hIgG (또는 Fab)를 PBST로 100 또는 500 nM의 농도까지 희석하고, 코팅된 플레이트로 옮겼다. 1시간 인큐베이션 후에, 플레이트를 세척하고 HRP-접합 단백질 A와 함께 인큐베이션하였다. 결합 신호를 대략 5분 동안 TMB 기질의 첨가에 의해 전개시키고, 1 M H3PO4로 켄칭시키고, A450에서 분광광도측정 방식으로 판독하였다. 시험된 hIgG는 그들의 항원(들)에 특이적으로 결합하였다. 클론 bH1 및 3-1은 뮤린 VEGF (mVEGF)에 대해 교차-반응성을 나타내었다 (도 19).
이중특이적 항체 bH1, H3 (항-hVEGF/Her2) 및 D1 (항-hDR5/Her2)가 그들의 동족 항원에 동시에 결합할 수 있는지, 또는 항원이 항체 결합에 대해 경쟁하는지를 시험하기 위하여, hVEGF 및 hDR5를 2 μg/ml의 농도로 고정시켰다. 고정된 농도의 hIgG를 Her2-ECD의 계단 희석물과 함께 인큐베이션한 데 이어, 고정된 항원 상에 포획시켰다. 각 경우에, Her2-ECD 결합은 다른 항원에 대한 결합과 경쟁함이 발견되었다 (도 20).
IgG 및 Fab (즉, 라이브러리로부터 단리된 항-hVEGF 및 항-hVEGF/Her2 Fab 및 IgG)의 친화도를 정확하게 측정하고, 실시간으로 결합 프로파일을 연구하기 위하여, 본 발명자들은 연구된 분석물질에 따라 40-300의 반응 단위 (RU)에서 고정된 hVEGF, mVEGF, DR5 및 Her2-ECD CM5 센서 칩을 갖는 비아코어™-3000 (스웨덴 웁살라 소재 비아코어) 기계 상에서의 표면 플라스몬 공명 (SPR) 검정을 사용하였다. 고정은 문헌에 기재된 바와 같이 수행하였다 (문헌 [Chen et al., 1999]). 2가 IgG 분석물질의 친화성 효과를 최소화하기 위하여, 이들 경우에는 센서 칩 상에 낮은 밀도의 리간드를 표적화하였다. 추정된 KD (경쟁 ELISA 실험을 기초로 함)의 대략 10배 이하 내지 10배 이상의 농도 범위로 농도를 증가시킨 샘플을 22-30 μl/분으로 주입하고, 기준 유세포로부터 RU를 감함으로써 결합 반응을 보정하였다. 또한, 반응을 이중 참조하여, 샘플 완충제 (0.05％ 트윈 20를 함유한 PBS)와 함께 주입된 리간드-접합 유세포로부터 RU를 감함으로써 기기적 변동에 대해 표준화하였다. Fab의 반응속도 분석을 위하여, 1:1 랭뮤어 결합 모델을 사용하여 k 온 및 k 오프 를 계산하였다. 필요한 경우 (높은 분석물질 농도에서), 물질-전달 제한이 있는 1:1 랭뮤어 결합 모델을 적용하였다. IgG 분석물질에 대해서는, 물질-전달 제한이 있거나 없는 2가 분석물질 결합 모델을 사용하였다 (비아코어 평가 소프트웨어 3.2). H3 hIgG, H4_N Fab 및 H4_D hIgG의 경우, 반응속도 결합 모델에 대한 반응의 적합성은 만족스럽지 못하였다. 그러므로, 정상 상태 결합 분석을 적용하여, 여기서 평형 반응을 분석물질 농도에 대하여 플로팅하였다. KD는 EC50로서 추정하였다. 비아코어 결합 분석의 요약은 도 21에 나타내었다. hVEGF 결합 항체 3-1, 3-6 및 3-7의 친화도는 나노 몰 범위인 것으로 발견되었다. 분석된 이중특이적 항체 (bH1, H3, H4_N, H4_D)는 hVEGF에 대하여 낮은 마이크로몰 내지 마이크로몰 친화도를 나타내었다. 반면에, Her2에 대한 친화도는 8-59 nM (Fab) 범위였다.
항-hVEGF 결합체 bH1, H3 및 H4_N의 경쇄가 결합된 중쇄의 서열과 독립적으로 hVEGF에 결합할 수 있는지를 측정하기 위하여, 경쇄 가변 도메인을 2C4 Fab 발현 벡터 pJB0524 내로 클로닝함으로써 2C4 경쇄 가변 도메인을 대체하여, 경쇄 가변 도메인을 항-Her2 2C4 Fab 상에 접합시켰다. Fab를 이전에 기재된 바와 같이 발현시켰다. bH1/2C4 및 H3/2C4 키메라 Fab는 검출가능한 수준으로 발현되지 않았다. H4_N/2C4 키메라 Fab 단백질을 단리시키고, hVEGF (bH1 본래의 특이성) 및 Her2 (bH1, 2C4 본래의 특이성)에 대한 결합에 대하여 시험하였다. 표준 ELISA 결합 검정에 의해 hVEGF 및 Her2에 대한 결합은 검출되지 않았다 (도 22). 결과는 항원 결합에 bH1의 중쇄가 요구됨을 시사한다.
항-hVEGF 에피토프의 비교
hVEGF 상에 항-hVEGF 항체의 에피토프를 대략적으로 맵핑하려는 시도로서, 본 발명자들은 이들 신규하게 단리된 항-VEGF 항체의, 공지의 결합 부위를 갖는 다른 hVEGF 결합 항체 및 VEGF 수용체와 경쟁하는 능력을 연구하였다 (문헌 [Fuh et al., 2006]; [Muller et al., 1998]; [Wiesmann et al., 1997]). 검정은 경쟁적 ELISA 포맷으로 행하였으며, 여기서 VEGFR1 (Flt) 도메인 1-3 및 항-hVEGF 항체 아바스틴(등록상표) (IgG), B20-4.1 (IgG), G6 (Fab) 및 KDR 도메인 1-7 Fc 융합 단백질을 맥시소프 이뮤노플레이트에 2 μg/ml로 고정시켰다. 용액 경쟁 결합 검정은 정제된 IgG 단백질의 계단 희석물과 평형인 비오티닐화 VEGF를 사용하였고, 결합되지 않은 비오틴-VEGF를 맥시소프 플레이트 상에 코팅시킨 고정된 Fab 또는 IgG로 포획하여 스트렙타비딘-접합 HRP로 검출하였다 (문헌 [Lee et al., J. Mol. Biol. 340:1073, 2004]). 다른 hVEGF-결합 항체 또는 hVEGF-수용체에 대한 결합으로부터 hVEGF를 차단하는 항체는 중복된 에피토프를 공유하는 것으로 여겨졌다. 고 농도 (μM)의 이중특이적 hVEGF/Her2-결합 항체 bH1은, 그것의 수용체 VEGFR1 및 VEGFR2에 대한 hVEGF 결합의 완전한 차단을 가능하게 함으로써, bH1 에피토프가 VEGFR1 (도 23) 및 VEGFR2 (도 23)와 충분하게 중복됨을 시사하였다. 또한, bH1은 B20-4.1에 대한 hVEGF 결합을 차단하였다 (도 24). H3, H4_N 및 H4_D 또한 수용체 둘 다에 대한 hVEGF-결합을 차단하였는데, 이는 bH1과 유사한 에피토프를 가리킨다 (도 23). 불완전한 차단 프로파일은 그들의 hVEGF에 대한 상대적으로 낮은 친화도의 결과인 것으로 여겨졌다 (도 21). 반면에, 3-1은 최대 농도 (0.5 μM)에서도 VEGFR1에 대한 결합으로부터 hVEGF를 차단하지 않았다 (도 23). 또한, 본 발명자들은 아바스틴(등록상표) 항체의 3-1 hIgG 차단을 검출할 수 없었다 (도 25). 그러나, 3-1 hIgG는 VEGFR2 (KDR) (도 23) 뿐만 아니라 B20-4.1 (도 24)에 대한 hVEGF 결합도 차단하였다. 이들 결과는 3-1이 다른 항체와 비교하여 독특한 에피토프를 가짐을 시사한다.
실시예 4. 항-hVEGF/Her2 이중-특이적 항체인 bH1의 구조-기능 연구
bH1의 2개의 항원인 VEGF 및 HER2과 bH1 상호작용의 특성을 규명하기 위하여, 구조적 및 기능적 연구를 수행하였다. 허셉틴(등록상표) 항체 및 bH1는 CDR-L1 (V29NTA32 대 I29PRSISGY32; 서열 번호 35 및 36) 및 CDR-L2 (S50ASF53 대 W50GSY53; 서열 번호 37 및 38)에서 다르다. bH1 항-VEGF/Her2는 그의 이중 특이적 특성에 기초하는 구조적 특성, 및 VEGF 및 Her2에 대한 그의 상대적으로 높은 친화도 때문에 대표로서 선택되었다. VEGF 및 Her2에 대한 기능적 및 구조적 에피토프를 연구하기 위하여, 본 발명자들은 VEGF109 및 hHer2의 세포외 도메인을 갖는 복합체로 bH1 Fab를 결정화하고, X-선 결정학으로 2개의 복합체의 구조를 풀었다. 또한, 본 발명자는, 문헌에 기재된 바와 같이(문헌 [Vajdos et al., 2002]), 조합형 파지 전시 라이브러리를 이용하여 알라닌 및 상동체 샷건 스캐닝 분석을 수행하였다.
bH1 Fab 발현, 정제, 결정화 및 데이터 수집
문헌에서 이전에 기재된 바와 같이(문헌 [Christinger et al., 1996]), 잔기 8 내지 109로 이루어진 인간 VEGF의 수용체-결합 부분을 발현시키고, 리폴딩시키고, 정제하였다. 문헌에서 이전에 기재된 바와 같이(문헌 [Franklin et al., 2004]; [Hudziak and Ullrich, 1991]), Her2의 세포외 도메인의 잔기 1 내지 624를 발현시키고, 정제하였다.
대규모 bH1 Fab 제조의 경우, 전체 세포 펠렛을 10 L의 이. 콜라이 발효물로부터 수득하였다. 220 g의 세포 덩어리(cell paste)를 1 L PBS, 25 mM EDTA, 1 mM PMSF에 융해시켰다. 혼합물을 균질화시키고, 이어서 마이크로플로다이저에 2회 통과시켰다. 이어서, 현탁물을 12k에서 250 ml 분취량으로 90분 동안 원심분리하였다. 이어서, 단백질을 PBS로 평형화시킨 단백질 G 컬럼 (25 ml)에 5 ml/분으로 로딩하였다. 상기 컬럼을 평형 완충제로 세척하고, 이어서 0.58％ 아세트산으로 용출시켰다. 분획물을 SDS PAGE로 분석하였다 (데이터는 나타내지 않음). bH1 Fab을 함유한 분획물을 풀링(pooling)하고, 이어서 20 mM MES (pH 5.5)로 평형화시킨 50 ml 양이온 교환 SP 세파로스 컬럼 (파마시아(Pharmacia))에 로딩하였다. Fab를 평형 완충제 중 염화나트륨 구배로 용출시켰다. 구배는 0.5 M NaCl, 20 mM MES (pH 5.5)에 대해 선형이었다. Fab를 함유한 분획물을 SDS-PAGE로 확인하고(데이터는 나타내지 않음), 풀링하였다. bH1 Fab를 대략 0.5 M의 NaCl 농도에서 용출시켰다. A280를 측정하여 Fab 농도를 결정하였다. bH1 Fab에 대한 최종 수율은 67 mg/l 발효기 성장이었다.
정제된 bH1 Fab와 VEGF 또는 Her2 ECD를 2:1 몰비로 혼합함으로써 복합체를 수득하고, VEGF-Fab 복합체의 경우 25 mM 트리스-HCl (pH 7.5) 및 0.3 M 염화나트륨 중에서, Her2 ECD-Fab 복합체의 경우 25 mM 트리스-HCl (pH 8) 및 0.15 M 염화나트륨 중에서 크기-배제 크로마토그래피 (SP-200, 파마시아)로 정제하였다. 생성된 복합체의 조성물을 SDS PAGE로 확인하였다 (데이터는 나타내지 않음). 단백질 복합체를 농축시켜서 결정화 실험에 사용하였다. bH1-VEGF 복합체의 경우, 19℃에서의 증기 확산 방법을 이용하는 초기 현적 실험에서는 1주간 14개의 상이한 상태의 작은 등정형 결정이었다. bH1-Her2 복합체의 결정은 1주간 4개의 상태로 보였다. 하나의 상태의 결정을 각 경우에 추가 최적화를 위해 선택하였다.
bH1 Fab-VEGF (8-109)의 결정화를 위해, 동일 용량의 단백질 복합체 용액 (10.6 mg/ml 단백질, 300 mM NaCl, 25 mM 트리스-HCl (pH 7.5)) 및 0.15 M D, L 말산 (pH 7.0), 20％ PEG3350를 함유한 결정화 완충제를 혼합하고, 19℃에서 평형화시켰다. 24시간 후에 세포 치수가 a=100.6, b=198.0, c=77.7인 스페이스 그룹 C2221에 속하는 큰 결정이 나타났다. 이 결정 형태는 비대칭 단위의 1 Fab 및 1 VEGF 단량체를 함유하였다. 데이터 수집 전에, 결정을 인공 모액 중 5％, 10％ 및 15％ 글리세롤을 함유한 액적 사이에 이동시켜 초저온-보호한 다음 액체 질소 중에서 급속 냉동시켰다. 데이터는 어드밴스드 라이트 소스(Advanced Light Source; 버클리(Berkeley))의 빔선 5.0.1에서 2.6 Å에 대해 수집하였다.
단백질 용액 (11 mg/ml, 25 mM 트리스 (pH 8) 및 150 mM 염화나트륨)과 25％ w/v PEG2000, 0.1 M MES (pH 6.5)을 함유한 결정화 완충제를 혼합하여 bH1 Fab-Her2(1-624)의 결정을 수득하였다. 12시간 후에 세포 치수가 a=62.3, b=115.1, c=208.2인 스페이스 그룹 P212121에 속하는 결정이 나타났다. 상기 결정은 비대칭 단위의 하나의 Her2-Fab 복합체를 함유하였다. 데이터 수집 전에, 결정을 초저온-보호제(cryo-protectant)로서 20％ 에틸렌 글리콜을 가진 액체 질소 중에서 급속 냉동시켰다. 데이터는 어드밴스드 라이트 소스 (버클리)의 빔선 5.0.1에서 2.9 Å에 대해 수집하였다.
데이터 처리, 구조 결정 및 정련
덴조 앤드 슐레팩(Denzo and Scalepack; Otwinowski, 1997)을 이용하여 데이터를 처리하였다. bH1 Fab 복합체의 구조를 페이저(Phaser) (문헌 [L. C. Storoni, 2004; Read, 2001])로 풀었다. 상기 VEGF-Fab 복합체 (2FJG)로부터의 VEGF 및 허셉틴(등록상표) 항체 Fab-Her2 복합체 (1N8Z)의 가변 도메인 VL/VH 또는 불변 도메인 CH1/CL를 함유한 Fab 단편의 좌표를 이용하여 bH1-Fab-VEGF(8-109) 복합체를 풀었다. bH1-Her2 구조를 풀 때에, Her2-Fab 복합체 1N8Z 유래의 Her2의 단편 및 허셉틴(등록상표) 항체 Fab의 가변 도메인을 서치 모델로서 사용하였다. bH1 Fab의 불변 도메인은 서치 모델 (1N8Z)로서 허셉틴(등록상표) 항체 Fab 불변 부분을 이용하여 찾을 수 없어서, 허셉틴(등록상표) 항체 Fab-Her2 복합체 구조로 수동으로 유도하여 도킹해야만 했다. 모델 제작 및 정련은 각각 프로그램 레프맥(programs Refmac; Collaborative Computational Project, 1994) 및 쿠트(Coot; Emsley and Cowtan, 2004)를 이용하여 수행하였다. 몰프로비티(MolProbity; Lovell et al., Protenins 50:437 (2003))를 이용하여 입체 화학 파라미터를 분석하였다. 구조는 Fab-VEGF-복합체의 경우 Rvalue=0.22 및 Rfree=0.27으로, Fab-Her2-복합체의 경우 Rvalue=0.25 및 Rfree=0.31으로 정련되었다. VEGF 뿐만 아니라 Her2-ECD를 갖는 복합체 중의 bH1 Fab의 결정 구조를 모델링하였다. 특정 bH1 Fab 잔기는 항원의 4.5, 4.0 및 3.5 Å 이내에 존재하였다. 동일 항체에 대한 2개의 항원에 대하여 2개의 파라토프 (항원과의 접촉을 차단하는 항체 상의 영역)를 유의하게 오버랩핑시켜서, 경쇄 및 중쇄 둘다의 잔기를 항원 둘다와의 결합에 연관시켰다. bH1는 아바스틴(등록상표) 항체로서 VEGF 상의 유사한 에피토프와 결합하고, bH1는 허셉틴(등록상표) 항체로서 본질적으로 동일한 에피토프 상의 Her2와 결합한다.
HER2의 세포외 도메인 (ECD) (잔기 1-624) 및 VEGF 수용체-결합 도메인 (잔기 8-109)와 결합하는 bH1 Fab의 결정 구조는 각각 2.9 Å 및 2.6 Å 해상도 (도 26 및 표 3)에서 측정되었다. 도 26은 허셉틴(등록상표) 항체/HER2 복합체와 중첩된 bH1 Fab/HER2 결정 구조 및 bH1 Fab/VEGF 복합체의 결정 구조를 나타낸다.
bH1/HER2 복합체에서, Fab는 허셉틴(등록상표) 항체와 유사한 방식으로 HER2의 도메인 IV과 결합한다 (문헌 [Cho et al., Nature 421:756, 2003]); 2개의 복합체는 2.3 Å의 Cα 위치의 제곱근평균제곱편차 (r.m.s.d.)와 중첩된다. VEGF 복합체에서, bH1는 다른 VEGF 항체의 VEGF 수용체 VEGFR1 및 VEGFR2의 결합 부위와 오버랩핑하는 에피토프를 인식한다 (문헌 [Wiesmann et al., Cell 91:695, 1997]; [Muller et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:7192, 1997]). 결과적으로, VEGF의 수용체와 결합하는 VEGF의 bH1 차단이 관찰되었다 (도 27). 도 27에 도시한 데이터의 경우, 비오틴화된 인간 VEGF165는 IgG의 증가 농도 (x-축)로 평형화시켰다. 비결합 hVEGF165는 고정화된 VEGFR2-ECD Fc 융합에 포획되어 분광광도계로 검출하였다 (450 nm에서의 광학 밀도, y-축).
도 28에 도시한 바와 같이, bH1 상의 VEGF 및 HER2에 대한 결합 부위는 광범위하게 오버랩핑된다. HER2와 관계하는 14개의 잔기 중 12개는 또한 VEGF와 접촉한다. 둘다의 결합 부위는 HC 뿐만 아니라 LC로부터의 CDR 잔기를 포함한다. HER2 복합체의 경우, LC 및 HC CDR은 대략 동일한 항원 접촉 영역 (각각 53％ 및 47％)을 제공하는 한편, VEGF 복합체의 경우, LC CDR은 매몰된 표면의 거의 70％을 제공한다 (도 29). 허셉틴(등록상표) 항체 및 bH1 상의 HER2 결합 부위는 유사하고, 오로지 허셉틴(등록상표) 항체 서열이 bH1에서 보존되지 않은 CDR-L1 및 CDR-L2 영역만 상이하다 (도 28). 도 28에서, bH1 또는 허셉틴(등록상표) 항체 Fab 표면의 잔기는 VEGF 또는 HER2에 의해 매몰된 정도에 따라 음영화되어 있다 (농음영 및 흰색 글자 >75 ％ 매몰, 중간 음영 및 흰색 글자 50-75％ 매몰, 담음영 및 흑색 글자 25-49％ 매몰). bH1 및 허셉틴(등록상표) 항체 사이에서 하선 잔기는 상이하다. 백색 점선은 경쇄 및 중쇄의 구분을 나타낸다.
[표 3]
Figure 112011023860735-pct00006
Rsyma=Σ I-<I> ΣI. <I>는 독특한 반사의 대칭-관련 관찰의 평균 강도이다.
R 인자b= Σ F0-Fc ΣI F0. Rfree는 모든 정련물로부터 제외된 5％의 반사를 제외하고는 R로서 계산되었다.
괄호 안의 * 값은 가장 높은 해상도 쉘의 값을 나타낸다.
HER2와의 복합체 중 bH1 Fab의 입체형태는 VEGF-결합된 Fab (r.m.s.d.= 0.7Å, Cα)의 입체형태와 현저하게 유사하였다. bH1 Fab 구조 둘다의 CDR은 서로 잘 중첩되고, 모 허셉틴(등록상표) 항체 Fv 및 bH1 Fv (HER2) r.m.s.d.= 0.6Å, 허셉틴(등록상표) 항체 Fv 및 bH1 Fv (VEGF) r.m.s.d.= 1.2Å와 중첩된다. CDR-L1은 예외이며, 2개의 복합체 구조에서 상당히 다르다; 편차는 4.6 Å이다 (잔기 27-32의 Cα). 도 30은 VEGF에 결합된 bH1 Fab의 CDR 입체형태가 CDR-L1을 제외하고는 HER2-결합된 bH1 및 허셉틴(등록상표) 항체와 현저하게 유사하다. 도 30은 VEGF-결합된 bH1 (농음영), HER2-결합된 bH1 (백색) 및 HER2-결합된 허셉틴(등록상표) 항체 (담음영)의 튜브로서 CDR 루프의 중첩이다. CDR-L1 루프는 2개의 bH1 구조에서 현저히 상이한 입체형태를 나타낸다 (bH1 잔기 27-32의 경우 r.m.s.d.Cα=4.6) (도 31). HER2 복합체에서, CDR-L1은 항원 상호작용과 최소한으로 관련이 있으며, 루프 중 일부 (잔기 28-30b)는 유연한 것으로 보인다. VEGF 결합의 경우에, 전체 루프는 익히 구조화되어 있으며, VEGF에 의해 매몰된 표면 영역 26％에 기여한다.
CDR-L1의 2개의 잔기인 Ile30c 및 Tyr32는, 상이한 입체형태를 가지며, HER2 또는 VEGF과의 bH1 결합에 상이한 역할을 한다. HER2 복합체에서, Ile30c의 측쇄는 CDR-L1 및 CDR-L3 잔기에 의해 형성된 소수성 코어에 매몰된다. VEGF 복합체에서, 상기 측쇄는 VEGF과의 소수성 접촉을 형성한다. Tyr32의 Cα는 2개의 구조에서 동일한 위치 내에 존재하지만, 그의 측쇄는 약 130 °회전되어 있다. HER2 복합체의 경우 Tyr32는 수용체에 대해 패킹되는 한편, VEGF 복합체의 경우 Ile29와 함께 측쇄는 소수성 코어를 형성하고 CDR-L1 및 CDR-L3의 입체형태를 지지한다. CDR-L1 입체형태는 Tyr32 및 LC 프레임워크 잔기 Gly72 간의 수소 결합에 의해 추가로 안정화된다. 상기 구조적 분석은 알라닌 또는 페닐알라닌에 대한 돌연변이가 허용되지 않을 때 Tyr32가 VEGF 결합에 있어서 중요하다는 것을 확증한다. VEGF 결합과는 달리, Tyr32의 알라닌으로의 돌연변이 (허셉틴(등록상표) 항체 잔기에 대해 뒤)는 HER2 결합에 대해 바람직하다. 상기 2개의 복합체의 중첩은 VEGF가 이의 HER2 결합 상태에서 CDR-L1의 Tyr32와 충돌할 것으로 나타났다 (도 31). 도 31에서, 잔기 Tyr32, Ile30c, Ile29 및 Gly72의 측쇄는 막대로서 나타낸다. 평균보다 더 높은 온도 인자를 갖는 잔기는 더 어두운 음영으로 나타냈다 (잔기 28-30b). Tyr32와 Gly72 간의 수소 결합은 점선으로 나타냈다.
상기 결과는 CDR-L1을 재배열하는 능력이 bH1의 이중-특이성에 필요하다는 것을 나타낸다. CDR-L1의 유사한 입체형태학적 유연성은 천연 항체의 항원 인식에 있어서 역할을 하는 것으로 나타났다 (문헌 [Jimenez et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:92, 2003]; [Mylvaganam et al., J. Mol. Biol. 281:301, 1998]). 도 26, 28, 30, 31 및 32는 PYMOL (캘리포니아주 샌 카를로스 소재의 델라노 사이언티픽(DeLano Scientfic))을 이용하여 결정 구조 좌표 (PDB 코드, 3BDY, 3BE1, 1N8Z)로부터 생성하였다.
bH1 샷건 스캐닝
bH1Fab의 항원-결합 부위를 연구하기 위하여, 파지-전시된 Fab 라이브러리를 이용하여 샷건 스캐닝 조합 돌연변이유발을 수행하였다 (문헌 [Vajdos et al., J. Mol. Biol. 320:415, 2002]; [Weiss et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97:8950, 2000]). 기능적 클론을 단리하기 위해 항원 (hVEGF 및 Her2-ECD)에 대한 결합 선별을 행한 다음 DNA 서열 분석하여 각각의 다양한 위치에서 야생형/돌연변이 비율을 계산하였다 (문헌 [Vajdos et al., 2002]). 이어서, 상기 비율을 이용하여 VEGF 및 Her2 결합에 대한 각각의 스캐닝한 측쇄를 결정하였다. 이 결과는 VEGF 및 Her2 결합에 대한 기능적 파라토프의 맵핑을 가능하게 하였다.
bH1 샷건 라이브러리 설계
CDR 내의 용매 노출된 잔기는 파지-전시된 라이브러리를 이용하여 스캐닝하였으며, 상기 라이브러리에서 야생형 잔기는 알라닌 또는 야생형 (알라닌 스캔) 또는 상동체 잔기 또는 야생형 (상동체 스캔)으로 달라졌다. 유전자 코드의 특성은 라이브러리에 포함되는 특정한 다른 치환, 또한 Wt/알라닌 또는 Wt/상동체 잔기를 요구한다 (도 33). 별도로 중쇄 및 경쇄 알라닌 및 상동체 스캐닝 라이브러리를 구축하였다. 이 라이브러리를 도 34에 기재하였다. 축퇴(degeneracy)는 1.3x105 내지 1.3x108에 이르며, 실제 라이브러리 크기는 6x109 내지 4x1010이었다.
샷건 스캐닝 라이브러리의 구축
상기에서 주지한 바와 같이, M13 박테리오파지 (M13 유전자-3 소수 외피 단백질의 C-말단 도메인과 융합된 파지 상에 hu4D5Fab를 전시하기 위해 디자인된 이전에 기재된 플라스미드 AP2009)의 표면 상의 bH1 Fab의 전시를 위해서는, 표준 분자 생물학 기술을 이용하여 bH1Fab을 암호화하도록 변형시켰다. 경쇄의 C-말단은 에피토프 (gD) 표지를 함유하였다. bH1 Fab의 "정지 주형" 버전이 라이브러리 주형으로서 사용하였다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). 경쇄 알라닌 및 상동체 스캐닝 라이브러리는 CDR-L1, CDR-L2 및 CDR-L3 내에 정지 코돈을 가지며, 중쇄 알라닌 및 상동체 라이브러리는 각각의 중쇄 CDR 내에 정지 코돈을 함유하였다. 각 정지 주형에 대해 쿤켈 돌연변이유발 (Kunkel et al., 1987)을 이용하여 라이브러리를 이전에 기재한 방법 (문헌 [Sidhu et al., 2004])으로 제작하였다.
라이브러리 선별
NUNC 96-웰 맥시소르프(Maxisorp) 이뮤노플레이트를 5 μg/ml 포획 표적 (hVEGF109 , Her2-ECD 또는 항-gD mIgG)으로 코팅하고, PBS 중 1 ％ BSA (w/v)로 차단하였다. 상기 라이브러리로부터의 파지는, 상기 기재된 바와 같이 (문헌 [Lee et al., 2004a]), KO7 헬퍼 파지 (NEB)와 함께 증식시켰다. 라이브러리 파지 용액을 1013 파지 입자/ml의 농도로 코팅된 플레이트에 첨가하고, 1 내지 2시간 동안 실온에서 인큐베이션하였다. 상기 플레이트를 PBST로 8회 세척한 다음 결합된 파지를 0.1 M HCl로 30분 동안 용출시켰다. 선별의 각 횟수 후의 증균(enrichment)은 이전에 기재된 바와 같이 측정되었다. 표적 선별 2회 후에, 50 내지 1000배의 증균이, hVEGF에 대해 분류된 LC-Ala 및 LC-Hom (5 내지 10배의 증균이 나타났음)을 제외하고는, 모든 라이브러리에서 관찰되었다. 50 내지 1000배의 증균를 나타내는 각 라이브러리로부터의 수많은 랜덤 클론이 상기된 바와 같이 서열분석으로 선별되었다 (문헌 [Sidhu et al., 2004]). 라이브러리 LC-Ala를 파지 ELISA에서 hVEGF 결합에 대해 스크리닝하였다 (문헌 [Sidhu et al., 2000]). BSA로 코팅된 대조군 플레이트에 비해 적어도 2배 이상의 신호로 hVEGF ELISA 신호를 나타내는 클론을 서열분석하기 위해 선별하였다. LC-Hom 라이브러리를 hVEGF에 대해 1회 추가 횟수의 선별을 행한 다음 VEGF-결합 클론의 파지 ELISA 스크리닝 및 서열분석을 행하였다.
DNA 서열 분석
상이한 표적 선별에 의해 각 라이브러리로부터 고품질의 서열을 번역하여 정렬하였다 (데이터는 나타내지 않음). 각 라이브러리로부터의 서열 개수를 하기 표 4에 요약하였다.
[표 4]
Figure 112011023860735-pct00007
Wt/Mut 비율은 각각의 다양한 위치에서 계산하고 (도 35 및 도 36), 이어서 문헌에 기재된 바와 같이(문헌 [Vajdos et al., 2002]) 표적 선별로부터의 비율을 디스플레이 선별로부터 비율로 나누어 전시에 대해 보정한, 상기 열거된 바와 같은 (도 35 및 도 36) Fwt/mut 값을 계산하였다. 1 초과의 Fwt/mut 값은 Wt가 상기 위치에서 바람직하다는 것을 나타내고, 1 미만의 Fwt/mut 값은 돌연변이가 바람직하다는 것을 나타낸다. 5 초과의 Fwt/mut는 항원 결합에 있어서 그의 역할이 중요함을 나타낸다. 각각의 스캐닝한 CDR 잔기의 중요성은 도 37a 내지 37d에 나타나 있다. 이 결과는 중쇄 및 경쇄 둘다로부터의 잔기가 둘 모두의 항원 (Her2 및 hVEGF) 결합의 결합에 효과적으로 기여한다는 것을 입증하였다. Her2 결합에 대한 bH1 경쇄 및 중쇄 잔기의 영향을 그의 모 항체 hu4D5의 영향과 비교하였다 (문헌 [Kelley and O'Connell, 1993]) (도 38).
도 39aa 내지 도 39bc는 VEGF 및 HER2와의 결합에 대해 bH1 Fab의 샷건 알라닌- 및 상동체 스캐닝을 나타낸다. 알라닌 (m1)의 돌연변이, 또는 부가 돌연변이 (m2, m3; 샷건-알라닌 코돈의 제한 때문)의 효과, 또는 상동체 아미노산 (m4)에 대한 효과를 인간 VEGF (도 39aa 내지 도 39ac) 또는 HER2 (도 39ba 내지 도 39bc)에 대한 클론 결합 사이에서 야생형 및 돌연변이 (wt/mut)의 발생 비율로서 계산하였다. 오로지 야생형 잔기만이 나타난 경우에, 그 비율은 야생형 수보다 큰 ">"로서 나타내었다. 아미노산 치환 (m1 내지 m4)의 동일성은 F 값에 대해 윗첨자로서 나타낸다. 야생형 잔기가 알라닌인 경우, 이는 글리신으로 치환되었다 (m1). "*"는 VEGF 또는 HER2 복합체 형성에 대해 매몰된 bH1 잔기의 정도를 나타낸다 (*매몰된 접근용이한 영역의 25-49％, **매몰된 접근용이한 영역의 50-75％, ***매몰된 접근용이한 영역의 75％ 이상).
고에너지 상호작용에 상당히 기여하는 잔기는 구조적 결합 부위의 서브셋트를 제공하는 기능적 파라토프를 생성한다. 항원 접촉 부위 사이의 광범위한 오버랩핑과는 대조적으로, 2개의 기능적 파라토프는 제한된 오버랩을 나타낸다 (도 32 및 40). 특히, 샷건 스캐닝 돌연변이유발을 기준으로 하여, ΔΔG 값 (y-축, kcal/mol)은 VEGF (도 40a) 또는 HER2 (도 40b) 결합에 대해 알라닌 (흑색 막대) 또는 상동체 아미노산 (백색 막대)에 대한 각 돌연변이에 대해 그래프화하였다. "†"는 돌연변이가 상기 위치에서 관찰되지 않을 때의 하한을 나타낸다. "*"는 VEGF 또는 HER2 복합체 형성시에 매몰된 bH1 잔기 표면 영역의 정도를 나타낸다. (*25-49％ 매몰, **50-75％, ***>75％). VEGF 결합 상호작용은 중심부 거점으로서 CDR-L1의 Tyr32 및 CDR-L3의 His91과 LC CDR에 의해 주로 매개된다 (ΔΔGwt/ala >1.5 kcal/mol). HER2 결합은 HC CDR에 의해 주로 제공된다. 도 32는 bH1 및 허셉틴(등록상표) 항체 잔기가 Fab 표면의 기능적 중요성을 기초로 하여 Fab 표면에 음영을 넣은 결정 구조를 나타낸다 (농음영 및 흰색 글자, ΔΔG ≥ 1.5 kcal/mol; 중간 음영 및 흑색 글자, 1 ≤ ΔΔG <1.5 kcal/mol; 담음영 및 흑색 글자, 알라닌 돌연변이 0.5 ≤ ΔΔG <1 kcal/mol). 흑색 점선은 도 28에서 접촉 영역을 나타낸다. 백색 점선은 경쇄 및 중쇄의 분할을 나타낸다.
VEGF 결합 및 HER2 결합의 경우, 기능적 파라토프 잔기는 2개의 쇄의 상승작용을 나타내는 HC 및 LC에 따라 나누어진다. CDR-H3의 Trp95는 2개의 상호작용에 대한 오로지 통상적인 거점 잔기이다 (ΔΔGwt/ala>1.5 kcal/mol). 주지한 바와 같이, VEGF 결합 상호작용는 LC CDR에 의해 주로 매개되는 반면, HER2 결합은 HC CDR에 의해 우세한다. 허셉틴(등록상표) 항체와 비교하여, 더 약한 HER2 결합 친화도 (300 배)와의 bH1는 HER2 결합에 대한 동일한 코어 스팟 잔기 (Arg50, Trp95 및 Tyr100a)를 보유하는 한편, 말초 잔기의 중요성이 재분배된다 (도 32). 종합적으로, hu4D5/Her2 결합에 기여하는 중쇄 중 대부분의 중요한 측쇄는 여전히 bH1/Her2 결합에 중요하다 (ΔΔG>1.5 kcal/mol). 약간의 변화가 있다. 경쇄 잔기는 보다 더 셔플링되어 - 어떤 잔기는 덜 중요하고, 어떤 잔기는 더 중요하게 된다. 종합적으로, 기능적 부위는 bH1-VEGF 및 bH1-Her2 복합체의 결정 구조로부터 구조적 인터페이스의 일부이다.
요약하면, bH1의 2개의 구조적으로 관련되지 않은 큰 단백질과의 상호작용은 bH1 잔기의 별개의 세트의 참여가 각 항원과의 고에너지 상호작용으로 특징된다. 2개의 상이한 항원에 대해 2개의 광범위하게 오버랩핑되는 결합 부위의 대부분이 단일 입체형태를 나타내기 때문에, 하나의 CDR 루프 (L1)의 유연성은 HER2 및 VEGF 둘 모두의 조절을 촉진시킨다. 상기 메카니즘은 관련되지 않는 작은 헵텐 또는 펩티드와 결합하는 다중-특이적 항체에서 관찰되는 분자 다재다능성을 암시한다. 이전 연구는, 단일 항체 입체형태의 공간적으로 떨어진 영역의 작은 리간드의 차측위법 (문헌 [Sethi et al., 면역성 24:429, 2006]) 또는 항원 결합 부위의 다중 기존 입체형태 (문헌 [James et al., Science 299:1362, 2003])에 의한 매개된 다중-특이성을 설명한다. 항원 인식에 있어서 항원 분자의 다재다능은 제한된 LC 돌연변이가 어떻게 2개의 관련되지 않은 단백질 항원과 결합하는 항체를 생성시키지에 추가로 집중된다.
bH1 친화도 성숙
bH1의 VEGF-결합 친화도가, 구조적 및 기능적 결과를 이용할 수 있기 전에, 경쇄 서열의 최적화에 의해 증가될 수 있는지의 여부를 조사하려는 시도에서, h4D542 Fab(bH1 Fab와 밀접하게 닮은 것으로 추정됨)의 결정 구조에 기초하여 고도의 용매-접근용이한 위치의 CDR 잔기가 다양하게 되도록 라이브러리를 구축하였다 (문헌 [Eigenbrot et al., 2001]). 표적화 잔기는 야생형 또는 수가지의 상동체 잔기로 변할 수 있다 (도 34). 라이브러리는 "샷건 스캐닝 라이브러리의 구축" 섹션에 기재된 바와 같이 구축되었다. 용액-기반 선별 방법을 이용하여 상기한 바와 같이 고도의 친화성 VEGF-결합제를 선별하였다. 용액-기반 선별을 2회 수행하였다. 비오틴화된 VEGF의 농도를 제1회 50 nM에서 제2회 20 nM로 줄임으로써 각 횟수의 선별시에 엄격도를 증가시켰다. 최종 횟수의 선별로부터 138개의 클론을 서열분석하였다. 대부분의 클론이 독특한 것으로 밝혀졌다. 고정화된 VEGF (8-109), 항-gD 항체 및 Her2-ECD와의 하이-쓰루풋(high-throughput) ELISA 분석을 이용하여 VEGF, Her2-ECD 및 항-gD mIgG와는 결합하지만 BSA와는 결합하지 않는 클론을 동정하였다. VEGF-ELISA 결합 신호를 항-gD ELISA 신호로 표준화하여 VEGF 결합 클론의 상대적 친화도를 평가하였다. 고도의 VEGF/항-gD 비율을 갖는 클론이 추가의 특성규명을 위해 선별되었다. VEGF 및 Her2에 대해 선별된 클론의 친화도는 상기한 바와 같은 파지-전시된 Fab로서 경쟁 ELISA에 의해 평가하였다. bH1 변이체는 모 bH1 클론에 비해 증가된VEGF 결합-친화도를 나타냈다. 흥미롭게도, Her2에 대해 친화도-기반 선별을 수행하지 않았지만, 특정 클론은 Her2 결합에 대해 약간 증진된 IC50 값을 가졌다. 이는 Her2 결합 능력에 유의하게 영향을 미치지 않으면서 VEGF 결합에 대해 bH1 클론을 친화적 성숙이 가능하다는 것을 나타낸다. 모 bH1 클론에 비해 감소된 Her2 결합 친화도를 나타내는 특정 VEGF-친화도 향상된 클론이 있다. 이러한 결과는, bH1-Her2 복합체 구조 및 샷건 알라닌 스캐닝 분석을 기초로 하여 중쇄가 결합 에너지에 주로 기여한다는 사실에도 불구하고, 경쇄가 bH1의 Her2과의 결합 능력에 활발하게 기여한다는 것을 나타낸다. 특징규명된 클론의 서열 및 IC50 값은 도 41에 요약되어 있다. 대부분의 서열이 독특하다는 발견은 이들 변이체의 경쇄 서열이 VEGF 결합에 대해 아직 완전히 최적화되지 않고 추가의 선별 횟수에 의해 추가의 친화도-증가 bH1 클론이 가능하다는 것을 제안한다.
표 5에서 나타낸 바와 같이, 2개의 항원에 대한 단일 Fab의 유의한 친화도 향상은 달성가능하고 일반적으로 이용가능하다. 예를 들면, 인간 VEGF에 대한 KD는 250 (bH1; IgG)에서 41 (bH1-81; IgG) 또는 16 nM (bH1-44; IgG)로 증가하고, HER2에 대한 KD는 21 (bH1; IgG)에서 7 (bH1-81; IgG) 또는 1 nM (bH1-44; IgG)로 증가하였다.
돌연변이를 bH1의 HC 및 LC CDR로 도입시킴으로써 친화도를 향상시켰다. 본원에 기재된 VEGF 및 HER2에 대한 기능적 파라토프에 대한 정보를 기초로 하여 위치를 선택하였다. bH1 변이체를 본원에 기재된 바와 같은 파지 전시 라이브러리의 선별 및 스크리닝에 의해 2 단계로 단리하였다. 친화도 향상된 클론 bh1-81를 상기 경쇄 상동체 샷건 스캔 라이브러리의 친화도-기반 선별에 의해 단리하였다. 제2 단계에서, 가장 높은 친화도 클론 (bH1-44)을 bH1-81의 잔기를 랜덤화시켜 라이브러리로부터 단리하였다. 특히, 각 위치에서 약 50％ 야생형 및 50％의 모든 다른 19개 아미노산을 암호화하는(문헌 [Gallop et al., Journal of Medicinal Chimistry 37:1233, 1994]) bH1-81의 HC 및 LC의 부위를 램덤화하도록 올리고뉴클레오티드를 설계하였다 (표 5).
bH1 친화도-향상된 변이체의 KD (표 5)를 Fab 단편 및 IgG 항체에 대해 측정하였다. Fab 단편 및 IgG 항체는 본원에 기재된 바와 같이 각각 이. 콜라이 및 293 세포에서 발현시켜서 정제하였다. 문헌 [Lee et al., J. Mol. Biol. 340:1073, 2004]에 기재된 바와 같이, 비아코어3000으로 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 측정을 행하여 Fab 단편 및 IgG 항체의 결합 친화도를 측정하였다. 1가 Fab 단편으로서 항체의 친화도를 연구하기 위하여, 항원 (hVEGF109, 뮤린 VEGF102 및 HER2 ECD)을 비아코어 CM5 칩 상에 저밀도로 고정화시켰다. Fab 단편의 계단 희석물을 고정화된 항원 및 SPR에 의해 측정된 결합 반응물과 접촉시켰다. 1:1 랭뮤어 결합 모델을 이용하여 k 온 , k 오프 및 KD를 계산하였다. IgG 항체의 KD를 결정하기 위하여, IgG를 고정화된 항-Fc 항체에 의해 비아코어 CM5 칩 상에 포획하여 hVEGF109, 뮤린 VEGF102 및 HER2-ECD의 계단 희석물에 노출시켰다. HER2의 경우에 단순 1;1 랭뮤어 결합 모델을 이용하여 KD를 결정한 반면, VEGF는 2가 분석물 모델이 필요하였다. 모든 실험은 30℃에서 수행하였다.
표 5에 볼드체로 랜덤화 위치를 나타내었고, bH1, bH1-81 및 bH1-44의 CDR 서열 (서열 번호 1 내지 9 및 39 내지 41) 및 이들의 친화도 (표면 플라즈몬 공명에 의해 결정됨)가 요약되어 있다.
[표 5]
Figure 112011023860735-pct00008
인간 VEGF109, 뮤린 VEGF102 및 HER2 ECD에 대한 항체의 1가 친화도를 비아코어에 의해 측정하였다. 표 5는 각 결합 상호작용에 대한 대표적인 해리 상수 (Kd)를 나타낸다. bH1 변이체가 용액 경쟁 실험에서 유사한 친화도로 전장 단백질 (VEGF165) 및 VEGF109와 결합하기 때문에, VEGF의 수용체-결합 단편 (VEGF109)을 비아코어 실험에서 사용하였다 (데이터는 나타내지 않음). 상이한 분석 포맷 및 평가 모델을 이용하여 본원에서 기재된 바와 같이 Fab 단편/IgG 항체에 대한 Kd를 계산하였다. 상이한 분석/평가 포맷은 개별 상호작용에 대해 일치하는 해리 상수를 산출하였다.
실시예 5. 세포 분석에서의 IgG 활성 분석
bH1 및 3-1 항체가 인간 제대 정맥 내피 (HUVEC) 세포의 hVEGF165 유도 증식을 억제할 수 있는지의 여부를 측정하기 위하여, 이들을 증식 분석으로 시험하였다. 인간 제대 정맥 내피 세포 (HUVEC) (뉴저지주 이스트 러더퍼드 소재의 캠브렉스(Cambrex))를 성장시켜서 상기한 바와 같이 분석하였다 (문헌 [Fuh et al., J. Biol. Chem. 273:11197, 1998]). 대략 4000개의 HUVEC를 96-웰 세포 배양 플레이트 내의 각 웰에 플레이팅하고, 1.0％ (v/v) 소 태아 혈청 (분석 배지)을 보충한 둘베코 변형 이글(Dulbecco's modified Eagle's)/F-12 배지 (1:1)에서 18시간 동안 인큐베이션하였다. 이어서, 준최대의 DNA 합성, 및 항-VEGF 항체 (예를 들면, bH1)의 농도 증가를 자극하는 VEGF 수준으로 최초 적정된 VEGF (0.2 nM 최종 농도)의 고정량을 함유한 새 분석 배지를 상기 세포에 첨가하였다. 37℃에서 18시간 동안 인큐베이션한 후에, 세포를 [3H]티미딘 0.5 μCi/웰로 24시간 펄스하고, 수확하여 탑카운트 마이크로플레이트 신틸레이션 카운터(TopCount Microplate Scintillation counter)로 카운팅하였다. 이 결과는 3-1 및 bH1 둘다가 hVEGF 유도 신호전달 및 후속의 증식을 방지함으로써 HUVEC 세포의 VEGF-유도성 성장을 억제할 수 있다는 것을 입증한다. 아바스틴(등록상표) 항체 (항-VEGF)를 양성 대조군으로 사용하고, 허셉틴(등록상표) 항체를 음성 대조군으로서 사용하였다 (도 42).
포유동물 세포 상에 발현된 Her2에 대한 이중-특이적 항-Her2/VEGF 항체의 결합을 연구하기 위하여, NR6 섬유모세포 세포 과-발현 Her2 (NR6-Her2)에 대한 bH1 및 bH3 항체의 결합을 유세포 분석기(Flow Cytometry)로 연구하였다. 100만개의 NR6-Her2 세포를 100 μg/ml Fab 및 IgG와 함께 1시간 동안 인큐베이션한 다음 Alexa488-접합된 뮤린 항-인간 IgG 항체와 함께 1시간 동안 인큐베이션하였다. 음성 대조군으로서, 비-발현 NR6 세포에 대한 Fab 및 IgG 결합을 연구하였다. 도 43에서 입증된 바와 같이, bH1 및 bH3는 Fab 및 IgG의 경우 NR6 세포에 대해 Her2와 특이적으로 결합한다.
도 44는 VEGF 또는 HER2에 대한 bH1의 경우의 경쟁적 결합 실험 결과를 나타낸다. bH1의 감소된 친화도로 인하여 허셉틴(등록상표) 항체보다 낮은 효율이지만, bH1의 300 nM의 친화도와 일치하는 200 nM의 IC50으로 bH1는 인간 제대 정맥 내피 세포 (HUVEC)의 VEGF 유도 증식 및 5일 후에 HER2-발현 유방암 세포주 BT474의 증식을 억제한다 (도 45). 허셉틴(등록상표) IgG 항체 및 베바시주맙 (항-VEGF)은 대조군으로 사용하였다. 도 45에 나타낸 바와 같이, bH1-81 및 bH1-44 항체는 HUVEC 세포의 VEGF-유도성 증식 및 BT474 세포의 성장을 bH1 보다 더 큰 정도로 억제하였다. bH1 변이체의 증가된 효능은 그의 상대적 친화도와 상관관계가 있다. 가장 높은 친화도 변이체인 bH1-44는 각각 베바시주맙 또는 허셉틴(등록상표) 항체와 유사한 효능으로 HUVEC 및 BT474 세포의 성장을 억제하였다.
이러한 실험을 수행하기 위해, VEGF-자극된 HUVEC를 증가하는 농도의 인간 IgG로 처리하여 인큐베이션 2일 후에 증식 억제를 문헌 [Liang et al., J. Biol. Chem. 281:951, 2006]에 기재된 바와 같이 측정하였다. 10％ FBS를 보충한 RPMI 배지에서 유방암 세포 BT474를 배양하였다. 분석을 위해, 세포를 96-웰 플레이트 내로 웰 당 104개씩 플레이팅하여 밤새 (18시간) 37℃에서 인큐베이션하였다. 증가 농도의 인간 IgG를 상기 세포에 첨가하였다. 이어서, 세포를 37℃에서 5일 동안 인큐베이션한 다음, 제작자의 지시에 따라 10％ 알라마르블루(AlamarBlue; 캘리포니아주 카마릴로 소재의 바이오소스 인터내셔날(Biosource International))를 첨가하였다. 6시간 후에 형광 신호를 측정함으로써 HER2 발현 세포의 증식의 항체-의존성 억제를 측정하였다.
실시예 6. 결합 특이성의 분석
LC 라이브러리로부터 유래된 항체의 결합 특이성을 측정하였다. 다양한 고정화 정제 단백질 또는 동족 항원을 포함하는 세포 용해물에 결합하는 IgG를 ELISA에 의해 분석하였다. 항원을 고정화시키고 15 μg/mL의 농도에서 hIgG와 함께 1시간 동안 인큐베이션하였다. 결합된 IgG를 분광광도계로 검출하였다 (450 nm에서의 광학 밀도 ; y-축; 도 46). 분석에 포함된 단백질은 하기와 같다(도 46의 좌측 내지 우측): 혈관 내피 성장 인자 A (VEGF), 뮤린 혈관 내피 성장 인자 (뮤린 VEGF), 혈관 내피 성장 인자 C, (hVEGF-C), 혈관 내피 성장 인자 D, (hVEGF-D), HER2 세포외 도메인 (HER2 ECD), 표피 성장 인자 수용체 세포외 도메인 (hEGFR), ErbB3/HER3 세포외 도메인 (HER3 ECD), 인간 사멸 수용체 5 (hDR5), 소 혈청 알부민 (BSA), 카세인, 소 태아 혈청 (FBS), 뉴트라비딘(Neutravidin), 5％ 밀크, hVEGF-A 또는 HER2 ECD를 가한 마우스 섬유모세포 세포 용해물 및 마우스 섬유모세포 세포 용해물. 도 46에서, 에러 막대는 2회 반복 실험의 표준 편차 평균 (SEM)을 나타낸다. 항체 bH3, 3-1, bD1, bD2, 4-1 및 4-5는 뮤린 VEGF, HER3 ECD, 뉴트라비딘, 5％ 밀크, hVEGF-A를 가한 세포 용해물, 및 HER2 ECD를 가한 세포 용해물과의 결합에 대해서는 시험하지 않았다.
VEGF 수용체에 결합하는 VEGF를 차단하는 다양한 항체의 능력 (아바스틴(등록상표) 항체, 허셉틴(등록상표) 항체, bH1, bH3, bH4, bH1-81 및 bH1-44)을 또한 측정하였다 (도 47). 비오틴화된 인간 VEGF165 (도 47a) 또는 뮤린 VEGF164 (도 47b)을 IgG의 증가 농도 (x-축)로 평형화시켰다. 결합하지 않은 VEGF를 고정화된 인간 VEGFR2-ECD Fc 융합 단백질 상에서 포획하고, 분광광도계로 검출하였다 (450 nm에서의 광학 밀도, y-축). VEGFR1과 유사한 억제가 또한 관찰되었다. 항-VEGF 항체는 VEGF와 VEGF 수용체의 결합을 차단하였다.
항원 VEGF 및 HER2는 용액 중에서 bH1-44 이중-특이적 IgG 항체와의 결합에 대해 경쟁하는 것으로 나타났다 (도 48). 0.1 nM의 농도에서 인간 bH1-44 IgG 항체는 HER2 ECD의 증가 농도의 존재하에 0.1 nM 비오틴화된 인간 VEGF165와 함께 인큐베이션하였다. 스트렙타비딘-HRP으로 검출하는 고정화된 항-인간 Fc 및 bH1-44-결합된 비오틴-VEGF에 의해 bH1-44를 포획하였다. HER2 상의 비-오버랩핑되는 에피토프와 결합하는 뮤린 항-HER2 항체에 이어 HRP-접합된 염소 항-마우스 IgG를 이용하여 포획된 bH1-44에 결합된 HER2 ECD를 검출하였다 (도 48a). 0.2 nM 농도의 인간 bH1-44 IgG를 인간 VEGF165의 증가 농도의 존재하에 0.6 nM 비오틴화된 HER2와 함게 인큐베이션하였다. 스트렙타비딘-HRP으로 검출되는 고정화된 항-인간 Fc 및 bH1-44-결합된 비오틴-HER2로 bH1-44를 포획하였다 (도 48b).
세포에 대한 bH1 및 bH1-44의 특이적 결합을 FACS (형광 표지 세포 분리; 도 49)를 이용하여 또한 검출하였다. 이중-특이적 항체 (bH1 및 bH1-44)는 HER2 발현 마우스 섬유모세포 (NR6) 세포와 결합하지만 (도 49b), HER2 음성 NR6 세포와는 결합하지 않았다 (도 49a). 0.5 내지 1 X 106개의 세포를 15 μg/mL hIgG와 함께 얼음 상에서 1시간 동안 인큐베이션하였다. 2차 형광 PE 접합된 염소-항-인간 IgG를 이용하여 세포에 결합한 1차 항체를 검출하였다. FACS 칼리부어 유세포 분석기(Calibur flow cytometer)를 이용하여 세포를 분석하였다. 래트 neu (HER2의 래트 오르토로그(ortholog))로 트랜스펙션시킨 마우스 섬유모세포 세포와 어떠한 결합도 검출되지 않았기 때문에, bH1 및 bH1-44는 HER2의 래트 오르토로그와는 교차 반응하지 않았다.
bH1 항체 변이체 bH1-81 및 bH1-44의 특이성을 추가로 특징규명하기 위하여, 면역침전 실험을 행하자, bH1 항체 변이체가 마우스 섬유모세포 (NR6) 용해물로부터 VEGF 또는 HER2를 특이적으로 면역침전시켰지만, 다른 단백질은 그렇지 않은 것으로 나타났다 (도 50). NR6 세포는 비-특이적으로 비오틴화되고, 용해되고, 세포 막 단백질 세제 가용화되었다. 5 내지 10 X 106개의 세포/mL의 NR6 세포에 상응하는 세포 용해물, 0.1 μg/mL 비오틴화된 VEGF165를 가한 NR6 세포, 또는 HER2 과발현 NR6 세포를 15 μg/mL 항체와 함께 인큐베이션하였다. 단백질 A-코팅된 세파로스 비드를 이용하여 상기 항체를 포획하여, 결합된 단백질을 용출시켰다. 용출된 단백질을 SDS-PAGE에 의해 분리하였다. 대략 25 내지 50,000개의 세포에 상응하는 세포 용해물 및 대략 0.12 내지 0.25 X 106개의 세포로부터의 면역침전물을 겔에 로딩하였다. 스트렙타비딘-HRP을 이용하여 웨스턴 블랏팅에 의해 포획된 비오틴화 단백질을 검출하였다.
실시예 7. 생체내 검정 중의 IgG 활성 분석
시험관내의 상기 항체의 이중 활성이 생체내의 상응하는 활성으로 번역되느지의 여부를 평가하기 위하여, 본 발명자는 항-VEGF 항체 (Colo205, 결장직장암 세포주) 또는 허셉틴(등록상표) 항체 (BT474M1, 유방암 세포주)에 의한 처리에 반응하는 것으로 알려진 마우스 이종이식 종양 모델을 채용하였다. 특히, Colo205 이종이식은 nu/nu 마우스에서 사용하고, BT474M1 이종이식은 베이지 누드 XID 마우스에서 사용하였다. 모든 동물 연구는 미국 실험 동물 관리 평가 인증 협회(American Association for Accreditation of Laboratory Animal Care) 및 제네테크 동물 실험 윤리 위원회 (Genentech Institutional Animal Care and Use Committee)의 가이드라인에 따랐다.
특히, BT474M1 (사내) 및 Colo205 (버지니아주 머내서스 소재의 ATCC) 세포를 RPMI 배지/10％ 소 태아혈청 중에서 배양하였다. 행크 완충 염 용액 (HBSS)과 매트리겔(matrigel) (1:1) 혼합물 중에 현탁된 5 x 106 BT474M1 세포를 에스트라디올 펠렛으로 이식된 할런 베이지 누드 XID 마우스 (인디애나주 인디아나폴리스)의 유방 지방 패드에 피하 주사하였다. Colo205 이종이식의 경우, HBSS 중 5 x 106 Colo205 세포를 찰스 리버 nu/nu 마우스 (캘리포니아주 홀리스터)에 피하 주사하였다. 평균 종양 크기가 약 200 mm3에 이르면, 이 마우스를 8마리 마우스 (BT474M1) 또는 10마리 마우스 (Colo205)씩 7개 군으로 랜덤하게 그룹핑하였다. 항체를 1주에 1회 복막내 투여하였다. 종양 크기를 1주에 2회 측정하였다. 체적을 V=0.5ab2(a는 종양의 가장 큰 치수이고, b는 a에 수직 치수임)로 계산하였다. 통계적 평가는 일원 분석에 이어 양측 스튜던트 t 검정(two-tailed student t test)을 이용하였다. 다중 비교 (Bonferroni)에 따른 알파 수준의 조정은 본 발명자의 결론의 유의성을 변경시키지 않았다. 부분 관해 (partial response; PR)은 V0와 비교하여 종양 체적에서 50 내지 99％ 감소 반응으로서 정의된다. 제1 및 제3 처리후 7일째 혈청 샘플을 수집하였다. ELISA를 이용하여 인간 항체 농도를 측정하였다. 던키(Donkey) 항-인간 IgG Fc를 면역 플레이트 상에 고정화시켰다. 혈청 희석물 및 항체 표준물을 2시간 동안 상기 플레이트 상에서 인큐베이션하였다. 결합된 항체를 호스라디쉬 퍼옥시다제 접합된 염소 항-인간 IgG Fc에 이어 TMB 기질/1M 인산에 의해 검출하였다. 플레이트를 450/620 nm에서 판독하였다. 4-파라미터 알고리즘을 이용하여 샘플 농도를 측정하였다.
bH1-44 처리군을 항-VEGF (B20-4.1) (문헌 [Liang et al., J. Biol. Chem. 281:951, 2006]), 허셉틴(등록상표) 항체, 또는 조합물 (허셉틴(등록상표) 항체 + 항-VEGF)으로 처리한 군과 비교하여, bH1-44 항체가 VEGF 및 HER2 매개 종양 성장을 억제할 수 있다는 것을 추가로 규명하였다. 모든 군에서, 정상 약동학을 나타내면서, 처리 개시 후에 7일간 고수준으로(ELISA로 평가함) Colo205 이종이식으로부터의 혈청에는 항체가 존재하였다 (표 6).
[표 6]
Figure 112011023860735-pct00009
10 mg/kg으로 1주간 투여된 bH1-44는, 대조군 항체 (p<0.0001, n=10)와 비교하여 항-VEGF (10 mg/kg/주)으로서 유사한 효능으로 Colo205 종양 성장을 억제한 반면, 허셉틴(등록상표) 항체는 Colo205 성장에 어떠한 효과도 없었다 (p=0.12, n=10). 예상한 바와 같이, 조합물 처리는 항-VEGF 단독과 유사한 효능을 나타냈다. 10 및 20 mg/kg/주로 투여된 bH1-44 항체는 용량-의존성 반응을 산출하였다. BT474M1 모델에서, 유의한 종양 성장 억제가 bH1-44 항체로 처리된 마우스 군에서 관찰되었다 (10 mg/kg/주, p = 0.0005, n = 8 및 20 mg/kg/주, p = 0.0001, n = 7). 허셉틴(등록상표) 항체 또는 허셉틴(등록상표)/항VEGF 조합물을 투여한 군과 유사하게, bH1-44 항체로 처리한 종양의 절반 이상이 초기 체적에서 50％ 초과로 퇴행한 것으로 나타났다 (즉, 부분 관해, 도 51). 한편, 항-VEGF 단독은 대조군과 비교하여 BT474M1에 중간 정도의 성장 억제 효과를 나타냈고 (p=0.06, n=7), 부분 관해는 나타나지 않았다. 따라서, 이중-특이적 bH1-44 항체는 생체내에서 종양 성장에 중요한 2개의 별개의 메카니즘을 억제하는 것으로 나타났다.
상기 결과는 생체내에서 종양 성장에 중요한 2개의 메카니즘을 억제하는 bH1 항체의 친화도-향상된 변이체 (예를 들면, bH1-44 및 bH1-81)의 가능성을 나타낸다.
실시예 8. bH1 및 bH1-44에 대한 VEGF 및 HER2 결합 계면의 특징 분석
bH1 및 bH1-44의 구조적 특징을 추가로 비교하기 위해, 이들 항체에 대한 VEGF 및 HER2의 결합 계면을 규명하였다. 결정 구조 좌표 3BDY (bH1/VEGF) 및 3BE1 (bH1/HER2)에 기초하여 표 7에 열거된 구조상 접촉점을 규명하였다. 결합 계면은 XSAE 프로그램을 이용하여 계산하였다. 이 프로그램은 계면을 극성, 소수성, 및 혼합형으로 정의하였다. 표 7은 총 표면적의 25% 초과가 HER2 또는 VEGF의 결합시 매몰되는 bH1 잔기를 열거한다. 표 7은 또한 bH1 잔기의 4.5Å 이내에 있는 VEGF 및 HER2 잔기를 열거한다. 결정 구조의 좌표 3BDY, 3BE1, 및 1N8Z (PDB)에 기초하여 IMOL을 사용하여, 복합체 형성시 매몰되는 각 잔기의 표면적을 계산하였다. 표 11에 보고된 극성 및 소수성 계면 면적은 극성 계면 면적 및 혼합형의 절반을 반영한다. 보고된 소수성 계면 면적은 소수성 면적 및 혼합형의 절반으로 이루어져 있다.
결정 구조 및 알라닌 스캐닝 결과는, bH1이 HER2에 대해 허셉틴(등록상표) 항체와 동일한 결합 에피토프를 보유하는 것을 보여주었다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]). HER2와의 복합체 중의 허셉틴(등록상표) Fab의 결정 구조는 bH1/HER2 복합체와 만족스럽게 중첩된다 (r.m.s.d: 0.8 Å) (문헌 [Bostrom et al., 2009]; [Cho et al., 2003]). 나아가, 알라닌 스캐닝 돌연변이유발에 기초하여 총 결합 에너지의 10% 초과에 기여하는 허셉틴(등록상표) 항체 잔기가 보존되어 있으며, 이들 중 다수는 또한 bH1 및 bH1-44의 결합 거점의 일부이다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]; [Kelley and O'Connell, 1993]) (표 14, 도 62). bH1/VEGF 및 bH1/HER2 간의 계면은 각각 1506 Å2 및 1579 Å2를 매몰시키며, 주로 소수성이다 (각각 60% 및 63%). 허셉틴(등록상표)/HER2 결합 계면은 크기 및 조성이 bH1/HER2 계면 (1524 Å2, 60% 소수성, 표 11)과 유사하며, 또한 형태적 상보성이 높은 것이 특징이다 (표 8) (문헌 [Bostrom et al., 2009]).
[표 7]
Figure 112011023860735-pct00010
항체 및 항원 간의 형태적 상보성 (표 8에 Sc로 표시됨)은 문헌에 기재된 바와 같이 측정하였다 (문헌 [Lawrence et al., 1993]). 허셉틴(등록상표) 항체 및 HER2 간의 상보성과 유사한, bH1/VEGF 및 bH1/HER2 복합체의 높은 형태적 상보성은 보고된 항체-항원 복합체의 범위 내에 있다 (Sc ~ 0.64 내지 0.68; 문헌 [Lawrence et al., 1993]). VEGF-결합 입체구조 중의 bH1에 대한 HER2의 중첩 또는 HER2-결합 형태 중의 bH1에 대한 VEGF의 중첩은, 항체를 관련없는 항원과 병치시 관찰되는 것과 같은, 형태적 상보성이 거의 없는 것을 나타낸다. (Sc ~ 0.35; 문헌 [Lawrence et al., 1993]). 이 결과는 bH1가 상기 두 상이한 항원을 수용하기 위해 재배열되는 정도를 나타낸다.
[표 8]
Figure 112011023860735-pct00011
파지-전시된 bH1의 항체 라이브러리로부터 고친화도 변이체 bH1-44를 선별하여 bH1의 친화도를 향상시켰다. 샷건 알라닌 스캐닝 돌연변이유발을 실시한 결과, bH1-44에서 bH1의 항원 결합 거점이 보존되어 있는 것으로 나타났다 (표 9A 내지 9B, 10, 및 14). bH1-44에 대한 샷건 알라닌 스캐닝 돌연변이유발은 bH1에 대한 샷건 알라닌 스캐닝 돌연변이유발에 대해 상기 기재한 기술을 이용하여 실시하였다.
표 9A 내지 9B에서, VEGF (표 9A) 또는 HER2 (표 9B) 결합성 클론에 있어서 알라닌으로의 돌연변이 (m1), 또는 추가의 돌연변이 (m2, m3; 샷건 코돈의 제한점에 기인함), 또는 상동 아미노산으로의 돌연변이 (m4)의 효과는 야생형 (wt) 또는 wt/mut의 출현 비율로 계산된다. wt가 알라닌이었을 경우, 이는 글리신으로 치환되었다 (m1). wt/mut 비율을 디스플레이 선별로부터의 wt/mut 비율로 나누어 단백질 폴딩/발현 효과에 대해 보정하여 F 값을 구한다. 디스플레이 선별은, 항체 경쇄의 비-선형 에피토프에 결합하는 단백질 L에 결합하는 클론을 선별함으로써 독립적으로 수행되었다. Fab 중쇄만이 파지 코트 단백질 (p3)에 융합되므로, 단백질 L 결합은 경쇄 및 중쇄의 적절한 폴딩 및 회합을 시사한다.
표 10에서는, 결정 구조에서 VEGF 및/또는 HER2에 접촉하는 bH1 및 bH1-44의 항체 잔기가 열거되어 있다. 고에너지 결합 거점은 상호작용의 총 결합 에너지의 대략 10%를 초과하는 ΔΔGwt/ala를 일으키는 항체 잔기로 정의된다.
표 11에 있는 데이터는 bH1/VEGF, bH1/HER2, 및 허셉틴(등록상표)/HER2 복합체 간 결합 계면의 극성 및 크기가 유사한 것을 나타낸다. 각 계면의 극성은 XSAE를 이용하여 분석되었다. 표 11에 기재된 모든 수는, 달리 언급하지 않는 한, Å2 단위의 면적을 나타낸다.
[표 9A]
Figure 112011023860735-pct00012
Figure 112011023860735-pct00013

[표 9B]
Figure 112011023860735-pct00014
Figure 112011023860735-pct00015

[표 10]
Figure 112011023860735-pct00016
Figure 112011023860735-pct00017

[표 11]
Figure 112011023860735-pct00018

HER2/VEGF 이중 특이적 bH1-44 항체는 허셉틴(등록상표) 항체의 HER2 결합 반응 속도를 유지함
고정화 VEGF 또는 HER2에 대한 bH1 및 그의 Fab 변형체의 결합 반응속도를 조사하기 위해 표면 플라즈몬 공명을 실시하였다 (표 12). 비아코어 3000을 이용하여 SPR 기반 검정을 실시하였다. VEGF109 및 HER2 세포외 도메인을 Rmax가 50 내지 150 RU 범위가 되도록 하는 밀도로 CM5 칩 상에 고정화하였다. 0.05% 트윈(Tween)20이 함유된 PBS 중의 Fab의 계단 희석물을 30 ㎕/분으로 주사하였다. 이 결합 반응에 대해서 블랭크 유동 세포로부터의 반응을 차감하고 완충제 효과에 대해 표준화하여 보정하였다. 1:1 랭뮤어 핏팅 모델을 이용하여 ka (결합속도(onrate)) 및 kd (해리속도(offrate))를 추정하였다. KD 값은 ka 및 kd의 비율로부터 측정하였다.
bH1 Fab/VEGF 상호작용의 특징은 비교적 높은 결합속도 (k온=3.7x104) 및 신속한 해리속도 (k오프=0.013)이며, 이는 중간 정도인 300 nM의 KD를 산출한다. bH1/HER2 상호작용의 친화도 (KD = 26 nM, k온=9.6x104, k오프=2.4x10-3)는 결합속도가 더 느리고 해리속도가 더 빠른 허셉틴(등록상표)/HER2 상호작용 (KD = 0.5 nM, k온=7.1x105, k오프=3.5x10-4)보다 52배 더 낮다. 친화도가 향상된 이 bH1 변형체 bH1-81 및 bH1-44는 VEGF 및 HER2 상호작용의 결합속도 및 해리속도 모두에 있어 향상을 나타내었다. 고친화도 클론인 bH1-44는 허셉틴(등록상표)과 유사한 친화도로 HER2에 결합한다 (KD=0.2 nM, 표 12).
표 12는 30℃에서 비아코어를 이용한 표면 플라즈몬 공명 측정으로 측정한 bH1 변형체 및 허셉틴(등록상표) 항체의 반응속도 프로파일을 나타낸다. 이 실험에서, Fab를 고정화 VEGF 또는 HER2에 결합시켰고, 1:1 랭뮤어 결합 핏팅 모델을 이용하여 결합속도 (ka), 해리속도 (kd), 및 해리 상수 (KD)를 측정하였다. bH1-44 항체는 HER2에 대해 허셉틴(등록상표) 항체와 유사한 반응속도 프로파일 및 친화도를 갖는다. VEGF 또는 HER2에 대한 결합성을 상실한 상기 두 이중 돌연변이체 (bH1-44 I29A + Y32A 및 bH1-44 R50A + R58A)는 나머지 항원에 대한 반응속도 프로파일 및 친화도는 보유하였다.
[표 12]
Figure 112011023860735-pct00019

이중 특이적 항체는 유사한 열역학적 특성으로 HER2 및 VEGF와 상호작용함
등온 적정 열량측정법 (ITC)을 이용하여, bH1 Fab 변형체 및 상기 두 항원, VEGF (VEGF의 수용체 결합 도메인, VEGF8-109) 및 HER2 세포외 도메인 (ECD) 간의 상호작용에 있어서의 엔탈피 (ΔH) 및 엔트로피 (ΔS) 변화를 또한 측정하였다 (도 59a 내지 59f, 도 60, 표 13).
문헌 [Starovasnik et al., 1999]에 기재된 바와 같이, VP-ITC 적정 열량계 (마이크로칼 인코포레이티드 (Microcal Inc.))로 Fab와 인간 VEGF109 및 HER2의 세포외 도메인 간의 상호작용에 대한 미세열량법적 측정을 실시하였다. 단백질 용액을 포스페이트-완충 식염수 내로 광범위하게 투석시켰다. 완충제 조성의 차이로 인한 혼합 열 효과를 최소화하기 위해 동일 용기에 항원 및 Fab를 투석시켰다. 100 내지 220 μM 농도의 Fab를 10 내지 22 μM 농도의 항원 용액 (HER2-ECD 또는 VEGF109) 내로 적정하였다. 이 항원 농도는 정확한 엔탈피 측정을 위해서 필요했지만, 결합 친화도가 높은 경우에는 KD의 측정을 불가능하게 하였다. 15회 또는 20회 주사를 실시하여 항체가 2배 과량이 되도록 하였다. 반응 열을 측정하고, Fab 희석 열을 차감하여, ΔH를 계산하였다.
표면 플라즈몬 공명으로 측정한 해리 상수 (KD) (표 12)를 이용하여, 하기 식에 따라 결합 자유 에너지 (ΔG)를 계산하였다.
ΔG = RT ln (KD)
결합시 엔트로피 변화 (ΔS)는 이하의 식에 따라 계산하였다.
ΔS = (ΔH-ΔG)/T (식 중, T는 온도 (K)임).
ΔCp를 측정하기 위해, 20 내지 37℃ 범위의 상이한 온도에서 상기 기재한 바와 같이 미세열량법적 측정을 실시하였다. ΔH를 온도의 함수로서 그래프화하여 선형 회귀를 이용하여 ΔCp를 측정하였다 (도 62).
이중 특이적 항체인 bH1과 그의 두 항원인 VEGF 및 HER2 중 하나와의 상호작용을 먼저 특징분석하였다. VEGF 및 HER2에 대한 bH1의 결합은 유사한 열역학적 특성을 나타내었다 (표 13). pH 7.4의 PBS 중에서 30℃에서 측정한 두 상호작용은 모두 발열성이며 (ΔH: VEGF 및 HER2에 있어서 각각 -2.4 및 -2.4 kcal/mol, 표 13, 도 60), 여기서 고도로 유리한 엔트로피 변화가 결합 에너지에 기여한다 (-TΔS: VEGF 및 HER2에 있어서 각각 -6.6 및 -7.9 kcal/mol, 표 13, 도 60).
표 13은 kcal/mol 단위의 ΔG (결합 자유 에너지), ΔS (엔트로피 변화), 및 ΔH (엔탈피 변화)를 나타낸다. 나타낸 친화도는 30℃에서 비아코어에 의한 반응속도 분석을 이용하여 적어도 2가지의 독립적 실험으로 측정한 것이다. ΔH는 ITC를 이용하여 측정하였으며, 2 또는 3가지의 독립적인 측정값의 평균, 이어서 표준 편차로 나타나 있다. ΔG 및 ΔS는 상기 기재한 바와 같이 계산하였다.
고친화도 변형체인 bH1-81 및 bH1-44는 bH1과 유사한 열역학적 프로파일을 나타내었다. 이들의 VEGF 및 HER2와의 상호작용도 또한 유리한 엔탈피 및 엔트로피를 특징으로 하였다 (표 13, 도 60). VEGF 상호작용에 있어서, 친화도 향상은 유의미하게 더 유리한 엔탈피 변화 (30℃에서의 ΔH: bH1-44에 있어서는 -7.1 kcal/mol인 반면 bH1에 있어서는 -2.4 kcal/mol) 및 약간 덜 호의적인 엔트로피 변화 (30℃에서의 -TΔS: bH1-44에 있어서는 -6.6인 반면 bH1에 있어서는 -4.7, 표 13, 도 60)와 관련되었다. HER2에 대한 친화도 향상도 또한 더 유리한 엔탈피 변화 (ΔH = -5.3 대 -2.4 kcal/mol, 30℃, 표 13, 도 60)와 관련되었다.
[표 13]
Figure 112011023860735-pct00020
bH1-44 및 허셉틴(등록상표)은 상이한 열역학으로 HER2와 상호작용함
상기 이중 특이적 항체와 달리, HER2/허셉틴(등록상표) 상호작용은 임의의 유의미한 엔트로피 변화를 동반하지 않은 (-TΔS =-0.3 kcal/mol, 도 60, 표 13) 매우 유리한 엔탈피 변화 (ΔH = -13.6 kcal/mol)를 특징으로 한다 (문헌 [Kelley et al., 1992]). bH1-44가 허셉틴(등록상표)과 유사한 친화도로 HER2와 상호작용하지만, 결합 자유 에너지는 더 큰 엔트로피 성분 (-TΔS= -8.1 kcal/mol, 30℃) 및 더 작은 엔탈피 성분 (ΔH=-5.3 kcal/mol, 30℃)으로 구성되어 있다. 이 독특한 열역학적 특성은, 친화도, 반응속도, 및 다수의 고에너지 거점 잔기를 비롯한, 허셉틴(등록상표)과 bH1-44 간의 HER2 결합 특징에서의 다수의 유사성과 대조를 이룬다. HER2에 대한 총 결합 에너지의 10% 초과에 기여하는 허셉틴(등록상표)의 거점 잔기가 bH1 및 bH1-44의 거점 잔기와 유사하긴 하지만, 일부 명백한 차이점이 존재한다.
표 14는 알라닌 스캐닝 돌연변이유발로 측정된 HER2 결합에 대한 bH1, bH1-44, 및 허셉틴(등록상표) 항체 거점을 보여준다. 이 돌연변이유발은 문헌 [Kelley et al., 1993]에 기재된 바와 같이 수행되었다. 표 14에 있는 수는 잔기가 알라닌으로 돌연변이될 때의 결합 자유 에너지의 변화 (ΔΔGwt-mut)를 나타낸다. 표 14에서 거점 잔기는 음영처리되어 있으며, 이는 총 결합 자유 에너지 (ΔG)의 10% 이상인 ΔΔG로 정의된다.
잔기 LC-Thr94, HC-Tyr33, HC-Asp98은 bH1 내 서열에서 보존되어 있으나, HER2 결합에서의 이들의 기능은 상이하다 (표 14, 도 61). 따라서, VEGF 결합을 이루는 허셉틴(등록상표)의 항원-결합 부위에서의 돌연변이는 HER2와의 상호작용에 영향을 미치는, 항원-결합 부위에 대한 일부 근본적인 변화를 만든 것으로 보인다. 상기 이중 특이적 항체는 HER2에 대해 허셉틴(등록상표)과 동등한 고친화도를 산출하는 상이한 HER2 인식 전략을 이용함으로써, 도입된 돌연변이를 순응시킨다. 흥미로운 점은, bH1-44의 LC-Ser94를 제외하고는, HER2에 대한 친화도를 bH1과 비교하여 100배 초과로 향상시킨 돌연변이는 결합 거점의 일부가 아니지만, 기존의 상호작용을 최적화하는 것으로 보인다는 점이다.
이중 특이적 상호작용에서의 큰 음의 열 용량
이중 특이적 상호작용의 원동력이 되는 공통의 고에너지 및 이들이 단일특이적 모 허셉틴(등록상표)에서의 고에너지와 어떻게 구별되는지를 더욱 이해하기 위해, 일련의 실험을 실시하여, bH1-44와 VEGF 또는 HER2 간의 상호작용, 및 허셉틴(등록상표)과 HER2와의 상호작용인 3가지 Fab/항원 상호작용을 연구하였다. 20℃ 내지 37℃ 범위의 여러 온도에서의 결합 엔탈피 (ΔH)를 측정하여 이중 특이적 상호작용의 열 용량을 측정하였다 (ΔT=17℃, 도 62, 표 15). 열 용량 (ΔCp)은 ΔH 및 온도 (T)의 함수로서, 이하의 식으로 기술될 수 있다.
ΔCp=δ(ΔH)/δT
ΔCp는 선형 회귀를 이용하여 ΔH의 온도에 대한 함수의 기울기로부터 추정되었다 (도 62, 표 15). bH1-44의 ΔCp는 VEGF와의 상호작용에 대해서는 -400 cal/molK로 측정되었고, HER2와의 상호작용에 대해서는 -440 cal/molK로 측정되었다. 큰 음의 열 용량은 문헌에 이전에 기재된 바와 같이 소수성 효과의 중요성을 시사하는 것이며 (문헌 [Kauzmann, 1959]), 이는 상기 두 복합체의 구조상 계면의 소수성 성질 측면과 부합된다 (표 11). 허셉틴(등록상표)/HER2에 있어서의 ΔCp는 이전에 유사한 온도 간격에서 -370 cal/molK로 측정되었는데 (문헌 [Kelley et al., 1992]), 이는 bH1-44/HER2의 ΔCp보다는 작지만, 여전히 HER2 결합에서 소수성 효과의 중요한 역할을 시사한다.
결합 자유 에너지의 총 엔트로피 변화 (ΔS)는, 결합 표면의 탈용매화와 관련된 엔트로피 변화 (ΔSSOLV), 회전 및 병진 자유도의 상실로부터의 엔트로피 변화 (ΔSRT), 및 상호작용 분자의 입체배열 및 입체구조 역학에서의 변화로 인한 엔트로피 변화 (ΔSCONF)의 3가지 원천의 엔트로피 변화의 합이다 (문헌 [Murphy et al., 1994]).
(1) ΔSTOT=ΔSSOLV+ΔSRT+ΔSCONF
전형적으로는, ΔSSOLV만이 양의 값이며, ΔSRT 및 ΔSCONF는 모두 음의 값이다. 두 분자의 결합에 대한 크래틱 (cratic) 엔트로피 항인 ΔSRT는 문헌에 기재된 바와 같이 -8 cal/K몰로 추정할 수 있다 (문헌 [Murphy et al., 1994]). ΔSSOLV는 무극성 표면 구역의 매몰로 인한 소수성 효과에 의해 우세하게 되는 것으로 추정할 수 있으며, 이하의 ΔCp의 함수로서 기술될 수 있다.
(2) ΔSSOLV= ΔCp ln(T/T*), T*=385 K
ΔSCONF는 따라서 이하로서 추정될 수 있다.
(3) ΔSCONF = ΔSTOT - ΔSRT - ΔSSOLV
식 (3)에 따라, ΔSSOLV는 bH1-44/VEGF에 대해서는 96 calmol-1K-1로, bH1-44/HER2에 대해서는 105 calmol-1K-1로, 및 허셉틴(등록상표)/HER2에 대해서는 89 calmol-1K-1로 추정된다 (표 15). 이에 따라, ΔSCONF는 bH1-44/VEGF에 대해서는 -72 calmol-1K-1로, bH1-44/HER2에 대해서는 -70 calmol-1K-1로, 및 허셉틴(등록상표)/HER2에 대해서는 -80 calmol-1K-1로 추정된다 (표 15).
모 허셉틴(등록상표)과 비교하여 이중 특이적 Fab의 전체적인 구조적 안정성을 조사하기 위해, 시차 주사 열량법 (DSC)을 이용한 열 변성 실험을 수행하였다. 열 변성 실험은 마이크로칼 인코포레이티드 사의 시차 주사 열량계 상에서 수행하였다. Fab를 10 mM 아세트산나트륨 (pH 5), 150 mM 염화나트륨에 대해 투석하였다. 이 용액을 0.5 mg/ml의 농도로 조정하고, 1℃/분의 속도로 95℃까지 가열하였다. 용융 프로파일을 기준점 보정 및 표준화하였다. 제조업자에 의해 공급된 소프트웨어를 이용하여 용융 온도 (TM)를 측정하였다. 예상대로, Fab 중 어느 것도 가역적 열 변성 프로파일을 나타내지 않았다 (문헌 [Kelley et al., 1992]) (데이터는 나타내지 않음). 이중 특이적 변형체의 TM (bH1, bH1-81 및 bH1-44에 있어서 각각 77.2℃, 75.6℃ 및 74.3℃, 표 16)은 허셉틴(등록상표)의 TM (82.5℃)보다 더 낮지만, 높은 편이며, 다른 치료학적 항체에 대해 보고된 범위 내에 있다 (문헌 [Garber and Demarest, 2007]).
VEGF에 대해서만 또는 HER2에 대해서만 높은 친화도를 갖는 bH1 변형체의 결합 반응속도 및 열역학
흥미롭게도, 상기 이중 특이적 항체는 공통된 VEGF/HER2 결합 부위의 전적으로 상이한 영역으로부터 결합 에너지의 대부분을 이끌어낸다. 이러한 데이터는 나머지 결합 특이성에 영향을 미치지 않으면서 이중 특이적 항체의 VEGF 또는 HER2 결합 기능을 선택적으로 파괴할 수 있음을 보여준다. 구조적 연구는 VEGF 및 HER2에 대한 bH1 상의 구조적 파라토프가 상당히 중첩되는 것을 시사하였지만, bH1 및 bH1-44에 대한 샷건 알라닌 돌연변이유발 결과, VEGF 및 HER2 상호작용은 중첩되는 부분이 거의 없는 특유한 2가지의 CDR 잔기 세트에 의해 매개되는 것으로 나타났다 (도 54 및 57, 표 9A, 9B, 및 10). bH1 및 bH1-44에 대한 샷건 알라닌 스캐닝은 일부 CDR 잔기가 VEGF 또는 HER2 중 하나에의 결합에 있어 배타적으로 중요함을 시사하였는데 (도 54 및 57, 표 9A, 9B, 및 10), 여기에는 LC-Ile29, LC-Tyr32 (VEGF 결합에 중요함), 및 HC-Arg50, HC-Arg58 (HER2 결합에 중요함)(도 54 및 57, 표 9 및 10)이 포함된다. 각각의 상호작용에서 이들 잔기의 측쇄의 독자적인 중요성을 확인하기 위해, bH1-44 (LC-Ile29, LC-Tyr32, HC-Arg50, HC-Arg58) 또는 허셉틴(등록상표) (HC-Arg50, HC-Arg58) 스캐폴드에서 각각의 잔기를, 개별적으로 또는 조합하여 알라닌으로 돌연변이시키고, 해당 돌연변이체를 Fab 및 IgG로서 발현시켰다.
중쇄를 통해 geneIII의 N-말단에 융합된 bH1-44 또는 허셉틴(등록상표) Fab를 코딩한 벡터를 쿤켈 돌연변이유발에서 주형으로 이용하였다 (문헌 [Kunkel et al., 1987]). 선택한 위치에서 원하는 알라닌 돌연변이가 도입되도록 올리고뉴클레오티드를 설계하였다. Fab 알라닌 돌연변이체를 파지로서 발현시키고, 경쟁 ELISA로 결합을 확인하였다 (도 58). 이어서 중쇄 및 경쇄 가변 도메인을 Fab 및 IgG 발현 벡터 내로 클로닝하고, Fab 및 IgG를 문헌에 기재된 바와 같이 발현시키고, 정제하였다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]). SDS-PAGE로 올바른 단백질 크기를 확인하였다 (도 65). 크기 배제 크로마토그래피 결과, 응집 수준은 5% 미만이었다.
경쟁 ELISA 및/또는 비아코어를 이용하여 상기 두 항원에 대한 결합을 조사하였다. bH1-44 스캐폴드 내 모든 단일 알라닌 돌연변이는 결합을 다양한 정도로 손상시켰다 (데이터는 나타내지 않음). 가장 놀라운 단일 돌연변이는 LC-Y32A로서, 이는 VEGF 결합은 유의미하게 파괴한 반면 HER2 결합 친화도 및 반응속도는 유지시켰다 (표 12, 도 58, 및 도 63). 이중 돌연변이 I29A+Y32A (LC) 또는 R50A+R58A (HC)는 각각, VEGF 또는 HER2에 대한 결합을 거의 완전히 파괴한 반면, 나머지 항원에 대한 결합 친화도 및 반응속도는 유지시켰다 (표 12, 도 58, 및 도 63). 허셉틴(등록상표) 스캐폴드에서의 알라닌 돌연변이 HC-R50A, HC-R58A도 또한 HER2에 대한 결합을 다양한 정도로 파괴하였지만, 이중 돌연변이체 HC R50A+R58A는 검출가능한 HER2 결합을 나타내지 않았다 (표 12).
다음으로, 이중 돌연변이체의 열역학적 파라미터를 분석하고, bH1-44의 경우의 값과 비교하였다. bH1-44 돌연변이체 LC-I29A+Y32A 및 HC-R50A+R58A의, 각각 HER2 또는 VEGF에 대한 결합 자유 에너지는 엔탈피 및 엔트로피의 유리한 기여로부터 생성되며 (VEGF에 있어서 ΔH=-7.7 및 -TΔS=-3.9, HER2에 있어서 ΔH=-6.4 및 -TΔS=-7.6, 표 13, 도 60), 이는 30℃에서 측정한 bH1-44와 거의 비슷하다 (표 13, 도 60). 따라서, 상기 이중 돌연변이체는 bH1-44와 동일한 열역학적 및 반응속도 프로파일을 나타내었다.
특이성-변경 잔기의 기능에 대한 구조적 기초
다음으로, VEGF 또는 HER2와의 복합체에서 결합 결정인자들의 특이적 상호작용을 규명하기 위해 각 항원 복합체에서의 bH1의 결정 구조를 분석하였다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]) (도 64). 분석 결과는 어떻게 하여 2가지 특이성-결정 잔기의 돌연변이가 다른 항원에 대한 친화도, 반응속도 및 결합 열역학에 영향을 미치지 않으면서 하나의 항원에 대한 결합능을 파괴하는지를 설명해 주었다. bH1의 CDR-L1은 허셉틴(등록상표)에서의 서열 변화의 대다수를 포함하며, VEGF 결합에 중요하다. bH1의 CDR-L1의 입체구조는 상기 두 복합체 구조에서 현저히 상이하며; 평균 편차는 4.6 Å이다 (잔기 27 내지 32의 Cα). 이와 대조적으로, VEGF와의 복합체에서의 bH1 Fab의 전체적인 입체구조는 HER2-결합 Fab의 전체적인 입체구조와 매우 유사하다 (398개 골격 원자에 있어서 r.m.s.d.= 0.7 Å, Cα). CDR-L1 루프는 VEGF에 의해 매몰된 표면적의 26%를 차지하는 반면, 이 루프는 HER2 파라토프의 주변부에 위치하여, HER2 접촉에는 최소한으로 관여한다.
상기 두 복합체의 중첩은, VEGF가 HER2-결합 입체구조 내에서 Tyr32 및 CDR-L1의 인접한 잔기와 겹쳐진다는 것을 시사하였다. Tyr32의 주쇄 Cα 원자는 상기 두 구조에서 동일한 위치에 존재하지만, 이의 측쇄는 약 130˚로 회전되어 있다. VEGF 복합체에서, Tyr32 및 Ile29는 VEGF 결합에 필요한 CDR-L1의 입체구조를 가능하게 함에 있어 구조적 역할을 하는 것으로 보인다. Tyr32의 Ala 또는 Phe로의 돌연변이는 VEGF 결합에서 용인되지 않는다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]). Tyr32의 측쇄가 HER2에 향해 있지만, 생산성 있는 항원 접촉에 관여하는 것으로 보이지는 않는다. Ile29는 HER2로부터 멀리 떨어져 있으며, 그의 측쇄는 용매에 노출되어 있고, Ile29 및 Tyr32의 Ala로의 돌연변이는, HER2 결합에 있어 만족스럽게 용인된다.
[표 14]
Figure 112011023860735-pct00021
[표 15]
Figure 112011023860735-pct00022

[표 16]
Figure 112011023860735-pct00023
bH1/HER2 복합체에서 HER2 결합에 독자적으로 중요한 잔기의 구조를 또한 조사하였다. Arg50 및 Arg58의 측쇄는 bH1-HER2 구조 내에서 HER2 상의 산성 잔기 (Glu558 및 Asp560)에 대항하여 채워져 있다 (도 64). Lys 및 Ala로의 돌연변이가 파괴적인 바, 이 상호작용은 고도로 측쇄-특이적인 것으로 보인다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]). 그러나, VEGF 구조에서, Arg50 및 Arg58은 용매에 노출되어 있으며, VEGF로부터 멀리 떨어져 있어, Ala 또는 Lys로의 돌연변이는 만족스럽게 용인된다 (문헌 [Bostrom et al., 2009]).
인용된 참조문헌:
Figure 112011023860735-pct00024
Figure 112011023860735-pct00025
Figure 112011023860735-pct00026
Figure 112011023860735-pct00027
Figure 112011023860735-pct00028
본 명세서에서 인용 또는 언급된 모든 특허, 특허 출원, 특허 출원 공개공보, 및 여타의 공개물은, 각각의 독립적인 특허, 특허 출원, 특허 출원 공개공보, 또는 공개물이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 본원에 참조로 포함된다.
SEQUENCE LISTING <110> Bostrom, Jenny M Fuh, Germaine <120> MULTISPECIFIC ANTIBODIES <130> 50474/018WO2 <150> US 61/190,856 <151> 2008-09-03 <160> 85 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 1 Asn Ile Ala Lys Thr Ile Ser Gly Tyr 1 5 <210> 2 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 2 Trp Gly Ser Phe Leu Tyr 1 5 <210> 3 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Syntheitc Peptide <400> 3 His Tyr Ser Ser Pro Pro 1 5 <210> 4 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 4 Asn Ile Lys Asp Thr Tyr 1 5 <210> 5 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 5 Arg Ile Tyr Pro Thr Asn Gly Tyr Thr Arg 1 5 10 <210> 6 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 6 Trp Gly Gly Asp Gly Phe Tyr Ala Met Asp 1 5 10 <210> 7 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> 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Ala Ser Thr Lys Gly Pro Ser Val 115 120 125 Phe Pro Leu Ala Pro Ser Ser Lys Ser Thr Ser Gly Gly Thr Ala Ala 130 135 140 Leu Gly Cys Leu Val Lys Asp Tyr Phe Pro Glu Pro Val Thr Val Ser 145 150 155 160 Trp Asn Ser Gly Ala Leu Thr Ser Gly Val His Thr Phe Pro Ala Val 165 170 175 Leu Gln Ser Ser Gly Leu Tyr Ser Leu Ser Ser Val Val Thr Val Pro 180 185 190 Ser Ser Ser Leu Gly Thr Gln Thr Tyr Ile Cys Asn Val Asn His Lys 195 200 205 Pro Ser Asn Thr Lys Val Asp Lys Lys Val Glu Pro Lys Ser Cys Asp 210 215 220 Lys Thr His 225 <210> 12 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 12 Asp Val Asn Thr Ala Val 1 5 <210> 13 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 13 Ser Ala Ser Phe 1 <210> 14 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 14 His Tyr Thr Thr 1 <210> 15 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 15 Asn Val Trp Asp Trp Val 1 5 <210> 16 <211> 4 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misc_feature <222> (1)..(2) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> g and t present in equimolar ratios <220> <221> misc_feature <222> (10)..(11) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (12)..(12) <223> g and t present in equimolar ratios <400> 28 nnkgsttccn nk 12 <210> 29 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> misc_feature <222> (10)..(11) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (12)..(12) <223> g and t present in equimolar ratios <400> 29 tgggsttccn nk 12 <210> 30 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <400> 30 kgggsttcct mt 12 <210> 31 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(2) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> g and t present in equimolar ratios <400> 31 nnkgsttcct mt 12 <210> 32 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> g present at 70%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (2)..(2) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 70%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 70% <220> <221> misc_feature <222> (7)..(8) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (9)..(9) <223> g and t present in equimolar ratios <220> <221> misc_feature <222> (10)..(11) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (12)..(12) <223> g and t present in equimolar ratios <400> 32 nnnrttnnkn nktacsta 18 <210> 33 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Formula Sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> g present at 70%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (2)..(2) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 70%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 70% <220> <221> misc_feature <222> (7)..(8) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (9)..(9) <223> g and t present in equimolar ratios <220> <221> misc_feature <222> (10)..(11) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (12)..(12) <223> g and t present in equimolar ratios <400> 33 nnnrttnnkn nkdggsta 18 <210> 34 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> misc_feature <222> (1)..(1) <223> g present at 70%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (2)..(2) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 70%, and c present at 10% <220> <221> misc_feature <222> (3)..(3) <223> g present at 10%, t present at 10%, a present at 10%, and c present at 70% <220> <221> misc_feature <222> (7)..(8) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (9)..(9) <223> g and t present in equimolar ratios <220> <221> misc_feature <222> (10)..(11) <223> n is a, c, g, or t <220> <221> misc_feature <222> (12)..(12) <223> g and t present in equimolar ratios <220> <221> misc_feature <222> (13)..(13) <223> n is a, c, g, or t <400> 34 nnnrttnnkn nknmtsta 18 <210> 35 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 35 Val Asn Thr Ala 1 <210> 36 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 36 Ile Pro Arg Ser Ile Ser Gly Tyr 1 5 <210> 37 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Syntheitc peptide <400> 37 Ser Ala Ser Phe 1 <210> 38 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 38 Trp Gly Ser Tyr 1 <210> 39 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 39 Asp Ile Pro Arg Ser Ile Ser Gly Tyr 1 5 <210> 40 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 40 Trp Gly Ser Tyr Leu Tyr 1 5 <210> 41 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 41 His Tyr Thr Thr Pro Pro 1 5 <210> 42 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 42 Gln Val Gln Leu Val Gln Ser Gly Ala Glu Val Lys Lys Pro Gly Ala 1 5 10 15 Ser Val Lys Val Ser Cys Lys Ala Ser Gly Tyr Thr Phe Thr 20 25 30 <210> 43 <211> 14 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 43 Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly Gln Gly Leu Glu Trp Met Gly 1 5 10 <210> 44 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 44 Arg Val Thr Ile Thr Ala Asp Thr Ser Thr Ser Thr Ala Tyr Met Glu 1 5 10 15 Leu Ser Ser Leu Arg Ser Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala Arg 20 25 30 <210> 45 <211> 11 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 45 Trp Gly Gln Gly Thr Leu Val Thr Val Ser Ser 1 5 10 <210> 46 <211> 25 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 46 Gln Val Gln Leu Val Gln Ser Gly Ala Glu Val Lys Lys Pro Gly Ala 1 5 10 15 Ser Val Lys Val Ser Cys Lys Ala Ser 20 25 <210> 47 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 47 Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly Gln Gly Leu Glu Trp Met 1 5 10 <210> 48 <211> 31 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 48 Arg Val Thr Ile Thr Ala Asp Thr Ser Thr Ser Thr Ala Tyr Met Glu 1 5 10 15 Leu Ser Ser Leu Arg Ser Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala 20 25 30 <210> 49 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 49 Arg Val Thr Ile Thr Ala Asp Thr Ser Thr Ser Thr Ala Tyr Met Glu 1 5 10 15 Leu Ser Ser Leu Arg Ser Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 50 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 50 Gln Val Gln Leu Gln Glu Ser Gly Pro Gly Leu Val Lys Pro Ser Gln 1 5 10 15 Thr Leu Ser Leu Thr Cys Thr Val Ser Gly Gly Ser Val Ser 20 25 30 <210> 51 <211> 14 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 51 Trp Ile Arg Gln Pro Pro Gly Lys Gly Leu Glu Trp Ile Gly 1 5 10 <210> 52 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 52 Arg Val Thr Ile Ser Val Asp Thr Ser Lys Asn Gln Phe Ser Leu Lys 1 5 10 15 Leu Ser Ser Val Thr Ala Ala Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala Arg 20 25 30 <210> 53 <211> 25 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 53 Gln Val Gln Leu Gln Glu Ser Gly Pro Gly Leu Val Lys Pro Ser Gln 1 5 10 15 Thr Leu Ser Leu Thr Cys Thr Val Ser 20 25 <210> 54 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 54 Trp Ile Arg Gln Pro Pro Gly Lys Gly Leu Glu Trp Ile 1 5 10 <210> 55 <211> 31 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Syntheitic peptide <400> 55 Arg Val Thr Ile Ser Val Asp Thr Ser Lys Asn Gln Phe Ser Leu Lys 1 5 10 15 Leu Ser Ser Val Thr Ala Ala Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala 20 25 30 <210> 56 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 56 Arg Val Thr Ile Ser Val Asp Thr Ser Lys Asn Gln Phe Ser Leu Lys 1 5 10 15 Leu Ser Ser Val Thr Ala Ala Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 57 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Syntheitc peptide <400> 57 Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Pro Gly Gly 1 5 10 15 Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly Phe Thr Phe Ser 20 25 30 <210> 58 <211> 14 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 58 Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly Lys Gly Leu Glu Trp Val Ser 1 5 10 <210> 59 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 59 Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ser Lys Asn Thr Leu Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala Arg 20 25 30 <210> 60 <211> 25 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 60 Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Pro Gly Gly 1 5 10 15 Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser 20 25 <210> 61 <211> 13 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 61 Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly Lys Gly Leu Glu Trp Val 1 5 10 <210> 62 <211> 31 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 62 Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ser Lys Asn Thr Leu Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala 20 25 30 <210> 63 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 63 Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ser Lys Asn Thr Leu Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 64 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 64 Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Pro Gly Gly 1 5 10 15 Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly Phe Asn Ile Lys 20 25 30 <210> 65 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 65 Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ser Arg 20 25 30 <210> 66 <211> 31 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 66 Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ser 20 25 30 <210> 67 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 67 Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala Arg 20 25 30 <210> 68 <211> 31 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 68 Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys Ala 20 25 30 <210> 69 <211> 30 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 69 Arg Phe Thr Ile Ser Ala Asp Thr Ser Lys Asn Thr Ala Tyr Leu Gln 1 5 10 15 Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 70 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 70 Asp Ile Gln Met Thr Gln Ser Pro Ser Ser Leu Ser Ala Ser Val Gly 1 5 10 15 Asp Arg Val Thr Ile Thr Cys 20 <210> 71 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 71 Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile Tyr 1 5 10 15 <210> 72 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 72 Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr 1 5 10 15 Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro Glu Asp Phe Ala Thr Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 73 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 73 Phe Gly Gln Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys 1 5 10 <210> 74 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 74 Asp Ile Val Met Thr Gln Ser Pro Leu Ser Leu Pro Val Thr Pro Gly 1 5 10 15 Glu Pro Ala Ser Ile Ser Cys 20 <210> 75 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 75 Trp Tyr Leu Gln Lys Pro Gly Gln Ser Pro Gln Leu Leu Ile Tyr 1 5 10 15 <210> 76 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 76 Gly Val Pro Asp Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr 1 5 10 15 Leu Lys Ile Ser Arg Val Glu Ala Glu Asp Val Gly Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 77 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 77 Glu Ile Val Leu Thr Gln Ser Pro Gly Thr Leu Ser Leu Ser Pro Gly 1 5 10 15 Glu Arg Ala Thr Leu Ser Cys 20 <210> 78 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 78 Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Gln Ala Pro Arg Leu Leu Ile Tyr 1 5 10 15 <210> 79 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 79 Gly Ile Pro Asp Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr 1 5 10 15 Leu Thr Ile Ser Arg Leu Glu Pro Glu Asp Phe Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 80 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 80 Asp Ile Val Met Thr Gln Ser Pro Asp Ser Leu Ala Val Ser Leu Gly 1 5 10 15 Glu Arg Ala Thr Ile Asn Cys 20 <210> 81 <211> 15 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic construct <400> 81 Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Gln Pro Pro Lys Leu Leu Ile Tyr 1 5 10 15 <210> 82 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic peptide <400> 82 Gly Val Pro Asp Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr 1 5 10 15 Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Ala Glu Asp Val Ala Val Tyr Tyr Cys 20 25 30 <210> 83 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> MISC_FEATURE <222> (1)..(1) <223> Xaa is any amino acid except Asp <220> <221> MISC_FEATURE <222> (3)..(3) <223> Xaa is any amino acid except Pro <220> <221> MISC_FEATURE <222> (4)..(4) <223> Xaa is any amino acid except Arg <220> <221> MISC_FEATURE <222> (5)..(5) <223> Xaa is any amino acid except Ser <220> <221> MISC_FEATURE <222> (6)..(9) <223> Xaa is any amino acid <400> 83 Xaa Ile Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Tyr 1 5 10 <210> 84 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic formula sequence <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(9) <223> Xaa is any amino acid <400> 84 Arg Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Arg 1 5 10 <210> 85 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Synthetic Formula sequence <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(4) <223> Xaa is any amino acid <220> <221> MISC_FEATURE <222> (5)..(5) <223> Xaa is any amino acid except Thr <220> <221> MISC_FEATURE <222> (6)..(6) <223> Xaa is any amino acid except Asn <220> <221> MISC_FEATURE <222> (7)..(9) <223> Xaa is any amino acid <400> 85 Arg Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Xaa Arg 1 5 10

Claims (85)

  1. (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고;
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나; 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하는
    6개의 초가변 영역 (HVR) 서열을 포함하며, 인간 표피 성장 인자 수용체 2 (HER2) 및 혈관 내피 성장 인자 (VEGF)에 특이적으로 결합하는, 단리된 항체.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 인간 및 뮤린 VEGF에 150 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하거나;
    (b) 대조군과 비교하여 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제하거나; 또는
    (c) VEGF 수용체 2 (VEGFR2)에 대한 VEGF의 결합을 억제하는
    항체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인간 및 뮤린 VEGF에 150 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하며, 대조군과 비교하여 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제하는 항체.
  4. 제3항에 있어서, 인간 및 뮤린 VEGF에 36 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 1 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하는 항체.
  5. 인간 VEGF에 58 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 6 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하며, 대조군과 비교하여 VEGF-유도성 세포 증식 및 HER2 발현 세포의 증식을 억제하는, 제1항 또는 제2항의 항체의 단리된 항체 단편.
  6. 제5항에 있어서, (a) 인간 및 뮤린 VEGF에 33 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 0.7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하거나, 또는 (b) Fab 단편인 단리된 항체 단편.
  7. 제5항에 있어서, (a) 인간 및 뮤린 VEGF에 33 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, HER2에 0.7 nM 또는 그보다 더 강한 Kd로 결합하고, (b) Fab 단편인 단리된 항체 단편.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모노클로날 항체 또는 IgG 항체인 항체.
  9. 제8항에 있어서, 모노클로날 항체 및 IgG 항체인 항체.
  10. (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고;
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나; 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는
    HVR 서열을 추가로 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는, 제1항 또는 제2항의 항체의 단편.
  11. 제10항에 있어서,
    (a) 인간 또는 뮤린 VEGF에 나노 몰 친화도로 결합하거나;
    (b) HER2에 나노 몰 친화도로 결합하거나; 또는
    (c) Fab 단편 또는 단일 쇄 가변 단편 (scFv)인 단편.
  12. 제11항에 있어서, 인간 및 뮤린 VEGF에 나노 몰 친화도로 결합하는 단편.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프레임워크 서열의 적어도 일부분이 인간 공통 프레임워크 서열인 항체.
  14. 제1항 또는 제2항의 항체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드.
  15. (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고,
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나, 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하는
    6개의 HVR 서열을 포함하는 폴리펩티드를 코딩하며, 여기서 상기 폴리펩티드는 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 것인 폴리뉴클레오티드.
  16. (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고,
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나, 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하는
    6개의 HVR 서열을 포함하는 폴리펩티드.
  17. 제1항 또는 제2항의 항체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하거나; 또는
    (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고,
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나, 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하는
    6개의 HVR 서열을 포함하는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하며, 여기서 상기 폴리펩티드는 HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 것인 벡터.
  18. 제17항에 있어서, 발현 벡터인 벡터.
  19. 제17항의 벡터를 포함하는 숙주 세포.
  20. 제19항에 있어서, 원핵세포, 진핵세포, 또는 포유동물 세포인 숙주 세포.
  21. 제1항 또는 제2항의 항체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하거나; 또는
    (i) 서열 NIAKTISGY (서열 1)을 포함하는 HVR-L1,
    (ii) 서열 WGSFLY (서열 2)을 포함하는 HVR-L2, 및
    (iii) 서열 HYSSPP (서열 3)을 포함하는 HVR-L3을 포함하고,
    (a) (iv) 서열 NIKDTY (서열 4)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPTNGYTR (서열 5)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WGGDGFYAMD (서열 6)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하거나, 또는
    (b) (iv) 서열 NISGTY (서열 7)을 포함하는 HVR-H1,
    (v) 서열 RIYPSEGYTR (서열 8)을 포함하는 HVR-H2, 및
    (vi) 서열 WVGVGFYAMD (서열 9)을 포함하는 HVR-H3을 포함하는 HVR 서열을 추가로 포함하는
    6개의 HVR 서열을 포함하며, HER2 및 VEGF에 특이적으로 결합하는 항체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 포함하는 숙주 세포를 배양하고, 상기 항체를 회수하는 것을 포함하는, 제1항 또는 제2항의 항체를 제조하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 숙주 세포가 원핵세포, 진핵세포, 또는 포유동물 세포인 방법.
  23. 제1항 또는 제2항의 항체를 포함하는, 대상체에서 (a) 종양, (b) 자가면역 질환, 또는 (c) HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환을 치료하기 위한 제약 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 상기 종양이 결장직장 종양, 유방암, 폐암, 신세포 암종, 신경교종, 교아세포종, 또는 난소암인 제약 조성물.
  25. 제23항에 있어서, 추가의 항암 요법을 추가로 포함하는 제약 조성물.
  26. 제1항 또는 제2항의 항체 및 추가의 항암 요법을 포함하는 제약 조성물이며, 상기 추가의 항암 요법이 또 다른 항체 또는 항체 단편, 화학요법제, 세포독성제, 항혈관신생제, 면역억제제, 전구약물, 사이토킨, 사이토킨 길항제, 세포독성 방사선요법, 코르티코스테로이드, 항구토제, 암 백신, 진통제, 또는 성장-억제제를 포함하는 것인,
    대상체에서 (a) 종양, (b) 자가면역 질환, 또는 (c) HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환을 치료하기 위한 제약 조성물.
  27. 제1항 또는 제2항의 항체 및 추가의 항암 요법을 포함하는 제약 조성물이며,
    상기 추가의 항암 요법이 또 다른 항체 또는 항체 단편, 화학요법제, 세포독성제, 항혈관신생제, 면역억제제, 전구약물, 사이토킨, 사이토킨 길항제, 세포독성 방사선요법, 코르티코스테로이드, 항구토제, 암 백신, 진통제, 또는 성장-억제제를 포함하고,
    상기 추가의 항암 요법이 제1항 또는 제2항의 항체의 투여 전 또는 투여 후에 투여되거나, 또는 상기 추가의 항암 요법이 제1항 또는 제2항의 항체와 동시에 투여되는 것인,
    대상체에서 (a) 종양, (b) 자가면역 질환, 또는 (c) HER2의 비정상적 활성화를 수반하는 비-악성 질환을 치료하기 위한 제약 조성물.
  28. 제23항에 있어서, 대상체가 인간인 제약 조성물.
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