KR20180116204A - Endosomal escape motif enabling antibody to escape from endosomes and uses thereof - Google Patents

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KR20180116204A
KR20180116204A KR1020180124391A KR20180124391A KR20180116204A KR 20180116204 A KR20180116204 A KR 20180116204A KR 1020180124391 A KR1020180124391 A KR 1020180124391A KR 20180124391 A KR20180124391 A KR 20180124391A KR 20180116204 A KR20180116204 A KR 20180116204A
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Abstract

The present invention relates to endo-escape structural motifs imparting endosomal escape ability to an antibody and to uses thereof. More specifically, the present invention relates to the endo-escape structural motifs imparting endosomal escape ability to a cytosol-penetrating antibody (Cytotransmab), a light chain variable region and/or a heavy chain variable region comprising the endo-escape structural motifs, an antibody comprising the light chain variable region and/or the heavy chain variable region, a pharmaceutical composition for treatment, prevention or diagnosis of cancer comprising the antibody, and a method for producing the antibody having enhanced endo-escape ability.

Description

항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 엔도좀 탈출 구조 모티프 및 이의 활용{Endosomal escape motif enabling antibody to escape from endosomes and uses thereof}Endosomal escape motif enabling antibody to escape from endosomes and uses thereof {Endosomal escape motif enabling antibody to escape from endosomes and uses thereof}

본 발명은 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 엔도좀 탈출 구조 모티프 및 이의 활용에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 세포질 침투 항체(Cytosol-penetrating antibody, Cytotransmab)에 엔도좀 탈출능을 부여하는 엔도좀 탈출 구조 모티프, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 경쇄가변영역 및/또는 중쇄가변영역, 상기 경쇄가변영역 및/또는 중쇄가변영역을 포함하는 항체, 상기 항체를 포함하는 암의 치료, 예방 또는 진단용 약제학적 조성물, 및 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an endosomes escape structure motif and its utilization that gives the endosomes escape ability to the antibody. In more detail, the present invention provides an endosomes escape structure motif to give endosomes escape ability to a cytosol-penetrating antibody (Cytotransmab), a light chain variable region including the endosomes escape structure motif and/or heavy chain variable It relates to a region, an antibody comprising the light chain variable region and/or the heavy chain variable region, a pharmaceutical composition for treatment, prevention or diagnosis of cancer comprising the antibody, and a method of producing an antibody with improved endosomes escape ability.

기존 항체는 큰 사이즈와 친수성 특징으로 살아있는 세포 내부로 직접 침투하지 못한다. 따라서, 기존의 대부분의 항체는 세포 외로 분비된 단백질 또는 세포막 단백질을 특이적으로 표적하고 있다. 일반적 항체와 고분자 바이오 의약품은 소수성인 세포막 통과가 불가능하여 세포질 내부의 다양한 질병관련 물질과 결합 및 저해하지 못하는 한계가 있다. 일반적으로 세포의 생장, 특이적 억제 등과 같은 기작 연구를 위한 실험에서 사용되는 세포 내부 물질과 특이적 결합하는 상업적 항체들은 살아있는 세포에 대해서 직접 처리하지 못하고, 세포 내부 물질과 결합하기 위해서는 양친매성 글리코사이드인 사포닌(saponin)을 이용한 세포막 투과화(permeabilization) 과정을 통해 세포막에 천공을 형성하기 위한 전처리 과정이 요구된다.Existing antibodies cannot penetrate directly into living cells due to their large size and hydrophilicity. Therefore, most of the existing antibodies specifically target proteins or cell membrane proteins secreted to the outside of cells. General antibodies and high molecular biopharmaceuticals have limitations in that they cannot bind to and inhibit various disease-related substances inside the cytoplasm because they cannot pass through hydrophobic cell membranes. In general, commercial antibodies that specifically bind to intracellular substances used in experiments for the study of mechanisms such as cell growth and specific inhibition cannot be directly processed on living cells, and in order to bind with intracellular substances, amphiphilic glycosides A pretreatment process is required to form a perforation in the cell membrane through a cell membrane permeabilization process using saponin.

항체는 타겟 단백질에 고특이성, 고친화도를 가지며 결합하는 특징으로 세포막 또는 세포 외로 분비된 단백질에 표적으로 많은 치료용 항체가 개발되어 왔다. 세포막 단백질을 표적하는 항체는 세포막 단백질에 결합한 후, 막수용체 단백질 내재화(receptor-mediated endocytosis)를 통해 엔도좀 경로(endosomal pathway)로 세포내부로 들어갈 수 있는데, 처음에 초기 엔도좀(early endosome)으로 가서 여러 경로를 거친다. 구체적으로, 1) 대부분의 항체는 초기 엔도좀에서 말기 엔도좀(late endosome)을 거쳐, 라이소좀(lysosome)에 융합되어, 산성조건과 단백질 가수분해 효소에 의해 완전 파괴되는 경로로 가고, 2) 일부 항체는 초기 엔도좀 산성조건에서 FcRn(neonatal Fc receptor)수용체와 결합하여 재순환 엔도좀(recycling endosome)경로를 거쳐 다시 세포 밖으로 나가는 경로를 거칠 수 있다. 따라서 대부분의 항체는 타겟 막단백질과 강한 결합으로 라이소좀 경로를 거쳐서 대부분 파괴된다. 상기 엔도좀 경로에서 엔도좀이 성숙화 되면서 내부가 수소펌프(proton pump)에 의해 점차 산성화가 일어나는데, 초기 엔도좀의 pH는 5.5-6.5, 말기 엔도좀 pH는 5.0-6.0, 라이소좀의 pH는 3.5-4.5이며, 또한 엔도좀 내부에서 많은 단백질 가수분해 효소가 활성화 되어, 외부에서 내재화된 단백질들이 엔도좀 내부에서 파괴된다. 따라서 항체가 수용체에 의한 세포내 내재화 후에 엔도좀 경로를 따라 이동할 때, 라이소좀으로 가기 전에 초기 또는 말기 엔도좀에서 탈출해서 세포질로 위치하기 위해서는 타겟 막단백질과 분리되고 엔도좀에 천공을 만들어 탈출해야 한다.Antibodies have high specificity, high affinity, and bind to a target protein, and many therapeutic antibodies have been developed as targets for proteins secreted to cell membranes or extracellularly. Antibodies targeting cell membrane proteins can bind to cell membrane proteins and then enter the inner cell through the endosomal pathway through receptor-mediated endocytosis, initially as early endosomes. Go and go through several routes. Specifically, 1) most of the antibodies go from the initial endosome to the late endosome, fused to the lysosome, and go to a path that is completely destroyed by acidic conditions and proteolytic enzymes, and 2) Some antibodies bind to the FcRn (neonatal Fc receptor) receptor in an initial endosome acidic condition, and may go through a pathway that goes out of the cell again through a recycling endosome pathway. Therefore, most of the antibodies are destroyed through the lysosome pathway by strong binding to the target membrane protein. As the endosomes mature in the endosome pathway, the inside is gradually acidified by a proton pump.The pH of the initial endosome is 5.5-6.5, the pH of the end endosome is 5.0-6.0, and the pH of the lysosome is 3.5. -4.5, and many proteolytic enzymes are activated inside the endosome, and proteins internalized from the outside are destroyed inside the endosome. Therefore, when the antibody moves along the endosome pathway after intracellular internalization by the receptor, before going to the lysosome, it must escape from the target membrane protein and escape by making a perforation in the endosome in order to escape from the early or late endosome and locate it in the cytoplasm. do.

세포 내부에 있는 자연계에 존재하는 물질 중 바이러스 및 독소 등은 세포내재화(Endocytosis)를 통하여 능동적으로 살아있는 세포 내부로 침투한다고 알려져 있다. 세포내재화에 의해 세포 내부로 침투한 물질이 세포질에서 활성을 나타내기 위해서는 엔도좀에서 세포질로 탈출하는 과정, “엔도좀 탈출 (endosomal escape)”,이 필수적이다. 아직까지 엔도좀 탈출 기작(endosomal escape mechanism)에 대한 명확히 밝혀져 있지 않지만 현재까지 엔도좀 탈출 기작에 대한 가설로는 크게 3가지가 있다. 첫 번째 가설은 엔도좀 막에 천공을 형성하는 기작으로서 엔도좀막에 양이온 양친매성 펩타이드(Cationic amphiphilic peptides)와 같은 물질이 음전하의 세포 이중 지질막에 결합하여 내부 응력(internal stress) 또는 내막 수축을 일으켜 결과적으로 원통형의 구멍(barrel-stave pore) 또는 도넛형의 통로(toroidal channel)를 형성한다는 것이며 (Jenssen et al., 2006), 천공 형성 기작(Pore formation mechanism) 이라고 불린다. 두 번째 가설은 양성자 스펀지 효과(Proton sponge effect) 에 의하여 엔도좀이 터지는 기작으로 양성자화 아민기(protonated amine group)에 의해 아민기를 가진 물질이 높은 완충 효과를 통해 엔도좀의 삼투압 증가로 엔도좀막이 붕괴될 수 있다는 것이다 (Lin and Engbersen, 2008). 세 번째 가설은 중성에서 친수성 코일 모양을 유지하지만 엔도좀과 같은 산성에서는 소수성 나선형 구조로 변형되는 특정 모티프가 엔도좀막과의 융합을 통해, 모티프가 포함된 바이러스 및 톡신이 엔도좀을 탈출한다는 가설이 있으며, 지질막 융합 기작(Membrane fusion mechanism)이라고 명명하였다. 상기 3 가지 가설이 바이러스 단백질 및 식물/박테리아 유래 독소 단백질의 세포내재화 후, 엔도좀 탈출 기작으로 제안되어 있지만, 항체에서 이와 같은 엔도좀 탈출 기작을 구체적으로 규명한 바 없다.It is known that viruses and toxins among the substances present in the natural system inside cells actively penetrate into living cells through endocytosis. In order for a substance that has penetrated into the cell by intracellular internalization to exhibit activity in the cytoplasm, the process of escaping from the endosome to the cytoplasm, “endosomal escape”, is essential. Although the endosomal escape mechanism is not yet clearly identified, there are three main hypotheses about the endosomal escape mechanism so far. The first hypothesis is the mechanism of forming perforations in the endosome membrane, and substances such as cationic amphiphilic peptides in the endosome membrane bind to the double lipid membrane of negatively charged cells, resulting in internal stress or contraction of the inner membrane. As a result, it forms a barrel-stave pore or a toroidal channel (Jenssen et al., 2006), and is called a pore formation mechanism. The second hypothesis is a mechanism in which endosomes burst by the proton sponge effect. Substances with amine groups by protonated amine groups increase the osmotic pressure of the endosomes through a high buffering effect. It can collapse (Lin and Engbersen, 2008). The third hypothesis maintains the shape of a hydrophilic coil at neutral, but in acids such as endosomes, a specific motif that transforms into a hydrophobic helical structure is fused with the endosomes membrane, and the hypothesis that viruses and toxins containing the motif escape the endosomes. It was named as a lipid membrane fusion mechanism. The three hypotheses have been proposed as endosomes escape mechanisms after intracellularization of viral proteins and plant/bacteria-derived toxin proteins, but such endosomes escape mechanisms have not been specifically elucidated in antibodies.

위와 같은 엔도좀 탈출 기작에서 공통적으로 관찰되는 현상은 엔도좀 및 라이소좀 환경인 pH가 낮은 산성 pH 조건에서 엔도좀 탈출이 일어난다는 점이다. pH에 따라 기능이 변화하는 단백질의 경우, pH에 따라 구조가 변화하는 특성을 가진다. 이러한 변화를 일으키는 현상은 탄포드 트랜지션(Tanford transition) 이라고 명명하였다 (Qin et al., 1998). 중성 pH 조건에서 음전하를 띠는 아미노산 (아스파라긴산(Aspartic acid, D), 글루타민산(Glutamic acid, E)) 과 소수성 아미노산 (메티오닌(Methionine, M), 류신(Leucine, L), 이소류신(Isoleucine, I)) 은 상호작용이 없으나, pH가 낮아짐에 따라 음전하를 띠는 아미노산의 곁가지 (side chain)의 카르복실산 (carboxyl acids, COO-)이 수소화되어 (protonation) 소수성을 띠고, 이어 주변의 소수성 아미노산과 소수성 상호작용(Hydrophobic interaction)을 할 수 있게 된다. 그 결과, 두 아미노산 간의 거리가 가까워지게 되며, 전체적인 단백질의 구조 및 기능이 변화한다. 한 예로, 질소 수송 효소인 Nitrophorin 4는 중성 수소이온 농도조건에서 개방형 구조를 갖지만, pH가 낮아짐에 따라, 아스파라긴산과 류신의 소수성 상호작용에 의해 폐쇄형 구조로 변화함에 따라 질소 수송 기능을 수행하게 된다 (Di Russo et al., 2012). 하지만 현재까지 상기 pH 의존적 구조 변화가 항체에서는 밝혀져 있지 않으며, 특히 세포내재화를 하는 항체에서는 보고된 바 없다.The phenomenon commonly observed in the above endosomes escape mechanism is that endosomes escape occurs under acidic pH conditions with low pH, which is an environment of endosomes and lysosomes. In the case of a protein whose function changes according to pH, its structure changes according to pH. The phenomenon that causes this change was called the Tanford transition (Qin et al., 1998). Negatively charged amino acids (aspartic acid (D), glutamic acid (E)) and hydrophobic amino acids (methionine (M), leucine (L), isoleucine (I)) under neutral pH conditions ) Has no interaction, but as the pH decreases, the carboxyl acids (COO-) of the negatively charged amino acids are hydrogenated (protonation) and become hydrophobic. Hydrophobic interaction becomes possible. As a result, the distance between the two amino acids becomes close, and the overall structure and function of the protein changes. For example, Nitrophorin 4, a nitrogen transport enzyme, has an open structure under neutral hydrogen ion concentration conditions, but performs a nitrogen transport function as it changes to a closed structure due to a hydrophobic interaction between aspartic acid and leucine as the pH decreases. (Di Russo et al., 2012). However, until now, the pH-dependent structural change has not been found in antibodies, and in particular, has not been reported in antibodies that undergo intracellular internalization.

선행문헌Prior literature

1. 대한민국 공개특허 10-2012-00264081. Republic of Korea Patent Publication 10-2012-0026408

이에 본 발명자들은 세포내부로 침투 및 세포질에 분포하는 완전 이뮤노글로불린(immunoglobulin) 형태의 세포질 침투 항체(Cytotransmab)의 엔도좀 탈출 기작에 대하여 연구하던 중, 항체 내에 위치하여 상기 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는데 결정적인 역할을 하는 특정 영역이 존재함을 규명하였으며, 이를 바탕으로 항체의 엔도좀 탈출능을 현저히 향상시킬 수 있는 엔도좀 탈출 구조 모티프(Endosomal escape motif)를 개발하고, 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors were studying the endosomes escape mechanism of the cytoplasmic penetration antibody (Cytotransmab) in the form of a complete immunoglobulin that penetrates into the cell and distributes in the cytoplasm. It was found that there is a specific region that plays a decisive role in imparting an endosomes, and based on this, an endosomes escape structure motif capable of remarkably improving the endosomes escape ability of an antibody was developed, and the present invention was completed. .

따라서, 본 발명은 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하기 위한 엔도좀 탈출 구조 모티프, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 경쇄가변영역 및/또는 중쇄가변영역, 상기 경쇄가변영역 및/또는 중쇄가변영역을 포함하는 항체, 상기 항체를 포함하는 암의 치료, 예방 또는 진단용 약제학적 조성물, 및 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Therefore, the present invention is a light chain variable region and / or heavy chain variable region, the light chain variable region and / or heavy chain variable region including the endosomes escape structure motif, the endosomes escape structure motif for imparting endosomes escape ability to the antibody. An object comprising an antibody, a pharmaceutical composition for treating, preventing or diagnosing cancer comprising the antibody, and a method for producing an antibody having improved endosomes escape ability.

본 명세서에서 사용된 용어 “엔도좀 탈출능”은 세포내재화를 통해서 능동적으로 살아있는 세포에 침투한 후 세포질에 위치하기 위하여 엔도좀을 벗어나는 능력을 의미하고, 용어 “엔도좀 탈출 구조 모티프(Endosomal escape motif)”는 산성 수소이온농도에 반응하여 구조 변화가 일어남으로써 내재화된 완전한 이뮤노글로불린 형태의 세포질 침투 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 영역을 의미한다. The term “endosome escape ability” as used herein refers to the ability to escape endosomes to be located in the cytoplasm after actively infiltrating living cells through intracellular internalization, and the term “endosome escape structure motif )” refers to a region that imparts endosomes escape ability to an internalized complete immunoglobulin-type cytoplasmic infiltrating antibody by a structural change in response to an acidic hydrogen ion concentration.

본 명세서에서 사용된 용어 "아미노산"은 광의적인 개념에서 자연적으로 발생하는 L α-아미노산 또는 그것의 잔기(residue)뿐만 아니라, 더불어 D-아미노산 및 화학적으로 변형된(chemically modified) 아미노산을 포함한다. 예를 들면, 상기한 아미노산 모방체 및 유사물을 포함하며, 본 발명에서 상기 모방체 및 유사물은 기능적 등가물을 포함할 수 있다. 본 발명에서 제공하는 모든 아미노산 서열은 카바트(Kabat) 번호를 이용하여 나타내었다. The term "amino acid" as used herein, in a broad sense, includes naturally occurring L α-amino acids or their residues, as well as D-amino acids and chemically modified amino acids. For example, it includes the amino acid mimics and analogs described above, and in the present invention, the mimics and analogs may include functional equivalents. All amino acid sequences provided by the present invention are shown using Kabat numbers.

본 명세서에서 사용된 용어 “완전한 이뮤노글로불린 형태의 항체”는 2개의 전장(full length) 경쇄 및 2개의 전장 중쇄를 가지는 구조를 가지는 것으로, 각각의 경쇄는 중쇄와 이황화 결합(disulfide bond, SS-bond) 항체의 불변 영역은 중쇄 불변 영역과 경쇄 불변 영역으로 나뉘어지며, 중쇄 불변 영역은 감마(γ), 뮤(μ), 알파(α), 델타(δ) 및 엡실론(ε) 타입을 가지고, 서브클래스로 감마1(γ1), 감마2(γ2), 감마3(γ3), 감마4(γ4), 알파1(α1) 및 알파2(α2)를 가진다. 경쇄의 불변 영역은 카파(κ) 및 람다(λ) 타입을 가진다. The term "complete immunoglobulin type antibody" as used herein has a structure having two full-length light chains and two full-length heavy chains, and each light chain has a heavy chain and a disulfide bond (SS- bond) The constant region of the antibody is divided into a heavy chain constant region and a light chain constant region, and the heavy chain constant region has gamma (γ), mu (μ), alpha (α), delta (δ) and epsilon (ε) types, Subclasses include gamma 1 (γ1), gamma 2 (γ2), gamma 3 (γ3), gamma 4 (γ4), alpha 1 (α1) and alpha 2 (α2). The constant region of the light chain has kappa (κ) and lambda (λ) types.

본 명세서에서 사용된 용어 "중쇄(heavy chain)"는 항원에 특이성을 부여하기 위해 충분한 가변 영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변 영역 도메인 VH 및 3 개의 불변 영역 도메인 CH1, CH2 및 CH3를 포함하는 전장 중쇄 및 이의 단편을 모두 포함한다. As used herein, the term "heavy chain" includes a variable region domain VH and three constant region domains CH1, CH2 and CH3 comprising an amino acid sequence having a sufficient variable region sequence to confer specificity on the antigen. It includes both full-length heavy chains and fragments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어 "경쇄(light chain)"는 항원에 특이성을 부여하기 위한 충분한 가변영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변 영역 도메인 VL 및 불변 영역 도메인 CL을 포함하는 전장 경쇄 및 이의 단편을 모두 포함한다. The term "light chain" as used herein refers to a full-length light chain and fragments thereof comprising a variable region domain VL and a constant region domain CL comprising an amino acid sequence having a sufficient variable region sequence to impart specificity to an antigen. All inclusive.

1. One. 엔도좀Endosome 탈출 구조 모티프 Escape structure motif

본 발명의 일 구현예에 따르면, According to an embodiment of the present invention,

항체의 경쇄가변영역, 중쇄가변영역, 또는 경쇄 및 중쇄가변영역의 CDR3(Complementarity determining region-3)에 위치하여 항체가 세포내로 내재한 후에 엔도좀 탈출능을 부여하기 위한 하기의 아미노산 서열을 포함하는 엔도좀 탈출 구조 모티프(Endosomal escape motif)가 개시된다. It is located in the light chain variable region, the heavy chain variable region, or the CDR3 (Complementarity determining region-3) of the light and heavy chain variable regions of the antibody, and contains the following amino acid sequence for imparting endosomes escape ability after the antibody is internalized into the cell. Endosomal escape motif (Endosomal escape motif) is disclosed.

-X1-X2-X3--X1-X2-X3-

(상기 식에서, (In the above formula,

X1, X2 및 X3는 독립적으로 Phenylalanine(F), Tyrosine(Y), Histidine(H), 또는 Tryptophan(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 X1, X2 및 X3 중 하나 이상은 Tryptophan(W)을 포함한다) X1, X2 and X3 are independently selected from the group consisting of Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Histidine (H), or Tryptophan (W), but at least one of X1, X2 and X3 is Tryptophan (W). Include)

본 발명에 따른 엔도좀 탈출 구조 모티프에 있어서, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프는 경쇄가변영역, 중쇄가변영역 또는 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역에 위치할 수 있다. 본 발명에 따른 엔도좀 탈출 구조 모티프에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 WWH, WYW, YWW, WYH 또는 YWH 아미노산으로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 X1-X2-X3는 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산에 위치할 수 있다. 상기 X1-X2-X3는 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산에 위치할 수 있다. 또한, 상기 X1-X2-X3는 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산, 및 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산에 위치할 수 있다.In the endosomes escape structure motif according to the present invention, the endosomes escape structure motif may be located in a light chain variable region, a heavy chain variable region or a light chain variable region and a heavy chain variable region. In the endosomes escape structure motif according to the present invention, the X1-X2-X3 may be made of WWH, WYW, YWW, WYH or YWH amino acids. More specifically, X1-X2-X3 may be located at amino acids 92, 93, and 94 from the N-terminus of the light chain variable region. The X1-X2-X3 may be located at amino acids 96, 97, and 98 from the N terminal of the heavy chain variable region. In addition, X1-X2-X3 may be located at amino acids 92, 93, and 94 from the N-terminus of the light chain variable region, and at amino acids 96, 97, and 98 from the N-terminus of the heavy chain variable region.

본 발명에 따른 엔도좀 탈출 구조 모티프에 있어서, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프는 경쇄가변영역에 위치하고, 상기 CDR3는 QQYWWHMYT(서열번호 1), QQYWYWMYT(서열번호 2), QQYYWWMYT(서열번호 3), QQYWYHMYT(서열번호 4) ? QQYYWHMYT(서열번호 5) 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the endosomes escape structure motif according to the present invention, the endosomes escape structure motif is located in the light chain variable region, the CDR3 is QQYWWHMYT (SEQ ID NO: 1), QQYWYWMYT (SEQ ID NO: 2), QQYYWWMYT (SEQ ID NO: 3), QQYWYHMYT (SEQ ID NO: 4)? It may include an amino acid sequence selected from the group consisting of QQYYWHMYT (SEQ ID NO: 5).

본 발명에 따른 엔도좀 탈출 구조 모티프에 있어서, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프는 중쇄가변영역에 위치하고, 상기 CDR3는 GWYWMDL(서열번호 6), GWYWFDL(서열번호 7), GWYWGFDL(서열번호 8) 및 YWYWMDL(서열번호 9)로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the endosomes escape structure motif according to the present invention, the endosomes escape structure motif is located in the heavy chain variable region, and the CDR3 is GWYWMDL (SEQ ID NO: 6), GWYWFDL (SEQ ID NO: 7), GWYWGFDL (SEQ ID NO: 8) and YWYWMDL It may include an amino acid sequence selected from the group consisting of (SEQ ID NO: 9).

본 발명에 따른 엔도좀 탈출 구조 모티프에 있어서, 상기 엔도좀 탈출 구조 모티프는 산성 수소이온농도에서 세포질 침투 항체의 표면으로 돌출됨으로써 엔도좀 세포막에 천공, 보다 구체적으로 일시적이고 가역적인 천공을 형성할 수 있다. In the endosomes escape structure motif according to the present invention, the endosomes escape structure motif protrudes from the surface of the cytoplasmic penetration antibody at an acidic hydrogen ion concentration to perforate the endosomes cell membrane, more specifically to form a temporary and reversible perforation. have.

2. 2. 경쇄가변영역Light chain variable region 및/또는 And/or 중쇄가변영역Heavy chain variable region

(1) 경쇄가변영역(1) light chain variable region

본 발명의 다른 구현예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,

CDR3(Complementarity determining region-3)에 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하여 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 경쇄가변영역이 개시된다. 상기 경쇄가변영역은:A light chain variable region that imparts endosomes escape capability to an antibody is disclosed, including an endosomes escape structure motif in CDR3 (Complementarity determining region-3). The light chain variable region is:

i) 서열번호 10의 CDR1, i) CDR1 of SEQ ID NO: 10,

ii) 서열번호 11의 CDR2, 및 ii) CDR2 of SEQ ID NO: 11, and

iii) 하기의 아미노산 서열을 포함하는 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 CDR3를 포함할 수 있다. iii) may include a CDR3 comprising an endosomes escape structure motif comprising the following amino acid sequence.

-X1-X2-X3--X1-X2-X3-

(상기 식에서, (In the above formula,

X1, X2 및 X3는 독립적으로 Phenylalanine(F), Tyrosine(Y), Histidine(H), 또는 Tryptophan(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 X1, X2 및 X3 중 하나 이상은 Tryptophan(W)을 포함한다) X1, X2 and X3 are independently selected from the group consisting of Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Histidine (H), or Tryptophan (W), but at least one of X1, X2 and X3 is Tryptophan (W). Include)

본 발명에 따른 경쇄가변영역에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 WWH, WYW, YWW, WYH 또는 YWH 아미노산으로 이루어질 수 있다. 상기 X1-X2-X3는 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산에 위치할 수 있다. In the light chain variable region according to the present invention, X1-X2-X3 may be composed of WWH, WYW, YWW, WYH or YWH amino acids. The X1-X2-X3 may be located at amino acids 92, 93, and 94 from the N terminal of the light chain variable region.

본 발명에 따른 경쇄가변영역에 있어서, 상기 CDR3는 QQYWWHMYT(서열번호 1), QQYWYWMYT(서열번호 2), QQYYWWMYT(서열번호 3), QQYWYHMYT(서열번호 4) 및 QQYYWHMYT(서열번호 5)로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the light chain variable region according to the present invention, the CDR3 is a group consisting of QQYWWHMYT (SEQ ID NO: 1), QQYWYWMYT (SEQ ID NO: 2), QQYYWWMYT (SEQ ID NO: 3), QQYWYHMYT (SEQ ID NO: 4) and QQYYWHMYT (SEQ ID NO: 5). It may include an amino acid sequence selected from.

본 발명에 따른 경쇄가변영역에 있어서, 상기 경쇄가변영역은 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조 변화를 유도하는 구조 변환 유도부로서, N 말단으로부터 1번째 아미노산(a1) 및 상기 1번째 아미노산과 상호작용하는 95번째 아미노산(a95)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 a1은 Aspartate(D) 또는 Glutamate(E)이고, 상기 a95는 Methionine(M), Leucine(L) 또는 Isoleucine(I)일 수 있다. 상기 구조 변환 유도부에서 상기 a1과 a95의 거리는 엔도좀 내부 수소이온농도에 따라 변화하고, 그에 따라 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조를 변화시킬 수 있다. In the light chain variable region according to the present invention, the light chain variable region is a structural transformation inducing part that induces a structural change of an endosome escape structural motif, and the first amino acid (a1) from the N-terminus and 95 interacts with the first amino acid. May further include the th amino acid (a95). A1 may be Aspartate (D) or Glutamate (E), and a95 may be Methionine (M), Leucine (L) or Isoleucine (I). The distance between a1 and a95 in the structure conversion induction part changes according to the hydrogen ion concentration inside the endosome, and accordingly, the structure of the endosome escape structure motif may be changed.

본 발명에 따른 경쇄가변영역에 있어서, 상기 경쇄가변영역은 서열번호 14 내지 18로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the light chain variable region according to the present invention, the light chain variable region may include an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 14 to 18.

(2) 중쇄가변영역(2) heavy chain variable region

본 발명의 다른 구현예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,

CDR3(Complementarity determining region-3)에 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하여 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 중쇄가변영역이 개시된다. 상기 경쇄가변영역은:A heavy chain variable region is disclosed that includes an endosomes escape structure motif in CDR3 (Complementarity determining region-3) and imparts endosomes escape ability to an antibody. The light chain variable region is:

i) 서열번호 12의 CDR1, i) CDR1 of SEQ ID NO: 12,

ii) 서열번호 13의 CDR2, 및 ii) CDR2 of SEQ ID NO: 13, and

iii) 하기의 아미노산 서열을 포함하는 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함할 수 있다. iii) It may contain an endosomes escape structure motif comprising the following amino acid sequence.

-X1-X2-X3--X1-X2-X3-

(상기 식에서, (In the above formula,

X1, X2 및 X3는 독립적으로 Phenylalanine(F), Tyrosine(Y), Histidine(H), 또는 Tryptophan(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 X1, X2 및 X3 중 하나 이상은 Tryptophan(W)을 포함한다) X1, X2 and X3 are independently selected from the group consisting of Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Histidine (H), or Tryptophan (W), but at least one of X1, X2 and X3 is Tryptophan (W). Include)

본 발명에 따른 중쇄가변영역에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 WWH, WYW, YWW, WYH 또는 YWH 아미노산으로 이루어질 수 있다. 상기 X1-X2-X3는 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산에 위치할 수 있다. In the heavy chain variable region according to the present invention, X1-X2-X3 may be composed of WWH, WYW, YWW, WYH or YWH amino acids. The X1-X2-X3 may be located at amino acids 96, 97, and 98 from the N terminal of the heavy chain variable region.

본 발명에 따른 중쇄가변영역에 있어서, 상기 CDR3는 GWYWMDL(서열번호 6), GWYWFDL(서열번호 7), GWYWGFDL(서열번호 8) 및 YWYWMDL(서열번호 9)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the heavy chain variable region according to the present invention, the CDR3 contains an amino acid sequence selected from the group consisting of GWYWMDL (SEQ ID NO: 6), GWYWFDL (SEQ ID NO: 7), GWYWGFDL (SEQ ID NO: 8) and YWYWMDL (SEQ ID NO: 9). can do.

본 발명에 따른 중쇄가변영역에 있어서, 상기 중쇄가변영역은 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조 변화를 유도하는 구조 변환 유도부로서, N 말단으로부터 1번째 아미노산(a1) 및 상기 1번째 아미노산과 상호작용하는 102번째 아미노산(a102)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 a1은 Aspartate(D) 또는 Glutamate(E)이고, 상기 a102는 Methionine(M), Leucine(L) 또는 Isoleucine(I)일 수 있다. 상기 구조 변환 유도부에서 상기 a1과 a102의 거리는 엔도좀 내부 수소이온농도에 따라 변화하고, 그에 따라 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조를 변화시킬 수 있다. In the heavy chain variable region according to the present invention, the heavy chain variable region is a structural transformation inducing portion that induces a structural change of an endosome escape structure motif, and the first amino acid (a1) from the N-terminus and 102 interacts with the first amino acid. May further include the second amino acid (a102). A1 may be Aspartate (D) or Glutamate (E), and a102 may be Methionine (M), Leucine (L) or Isoleucine (I). The distance between a1 and a102 in the structure conversion induction part changes according to the hydrogen ion concentration inside the endosome, and accordingly, the structure of the endosome escape structure motif may be changed.

본 발명에 따른 중쇄가변영역에 있어서, 상기 중쇄가변영역은 서열번호 19 내지 22으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the heavy chain variable region according to the present invention, the heavy chain variable region may include an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 19 to 22.

(3) 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역(3) Light chain variable region and heavy chain variable region

CDR3(Complementarity determining region-3)에 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하여 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역이 개시된다. A light chain variable region and a heavy chain variable region are disclosed, including an endosomes escape structure motif in CDR3 (Complementarity determining region-3), which imparts endosomes escape ability to an antibody.

상기 경쇄가변영역은 서열번호 10의 CDR1, 서열번호 11의 CDR2, 및 서열번호 1 내지 5로 이루어진 군으로부터 선택되는 CDR3를 포함하고, The light chain variable region includes CDR1 of SEQ ID NO: 10, CDR2 of SEQ ID NO: 11, and CDR3 selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1 to 5,

상기 중쇄가변영역은 서열번호 12의 CDR1, 서열번호 13의 CDR2, 및 서열번호 6 내지 9으로 이루어진 군으로부터 선택되는 CDR3를 포함할 수 있다. The heavy chain variable region may include CDR1 of SEQ ID NO: 12, CDR2 of SEQ ID NO: 13, and CDR3 selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 6 to 9.

본 발명에 따른 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역에 있어서, 상기 경쇄가변영역은 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조 변화를 유도하는 구조 변환 유도부로서, N 말단으로부터 1번째 아미노산(a1) 및 상기 1번째 아미노산과 상호작용하는 95번째 아미노산(a95)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 a1은 Aspartate(D) 또는 Glutamate(E)이고, 상기 a95는 Methionine(M), Leucine(L) 또는 Isoleucine(I)일 수 있다. 상기 구조 변환 유도부에서 상기 a1과 a95의 거리는 엔도좀 내부 수소이온농도에 따라 변화하고, 그에 따라 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조를 변화시킬 수 있다. 상기 경쇄가변영역은 서열번호 14 내지 18로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the light chain variable region and the heavy chain variable region according to the present invention, the light chain variable region is a structural transformation inducing part that induces a structural change of an endosome escape structure motif, and the first amino acid (a1) and the first amino acid from the N-terminus It may further include an interacting 95th amino acid (a95). A1 may be Aspartate (D) or Glutamate (E), and a95 may be Methionine (M), Leucine (L) or Isoleucine (I). The distance between a1 and a95 in the structure conversion induction part changes according to the hydrogen ion concentration inside the endosome, and accordingly, the structure of the endosome escape structure motif may be changed. The light chain variable region may include an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 14 to 18.

본 발명에 따른 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역에 있어서, 상기 중쇄가변영역은 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조 변화를 유도하는 구조 변환 유도부로서, N 말단으로부터 1번째 아미노산(a1) 및 상기 1번째 아미노산과 상호작용하는 102번째 아미노산(a102)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 a1은 Aspartate(D) 또는 Glutamate(E)이고, 상기 a102는 Methionine(M), Leucine(L) 또는 Isoleucine(I)일 수 있다. 상기 구조 변환 유도부에서 상기 a1과 a102의 거리는 엔도좀 내부 수소이온농도에 따라 변화하고, 그에 따라 엔도좀 탈출 구조 모티프의 구조를 변화시킬 수 있다. 상기 중쇄가변영역은 서열번호 19 내지 22으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the light chain variable region and the heavy chain variable region according to the present invention, the heavy chain variable region is a structure conversion inducing part that induces a structural change of an endosome escape structure motif, and the first amino acid (a1) and the first amino acid from the N-terminus It may further include an interacting 102 th amino acid (a102). A1 may be Aspartate (D) or Glutamate (E), and a102 may be Methionine (M), Leucine (L) or Isoleucine (I). The distance between a1 and a102 in the structure conversion induction part changes according to the hydrogen ion concentration inside the endosome, and accordingly, the structure of the endosome escape structure motif may be changed. The heavy chain variable region may include an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 19 to 22.

3. 3. 엔도좀Endosome 탈출능이Escape ability 향상된 항체 Improved antibody

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면,According to another embodiment of the present invention,

CDR3(Complementarity determining region-3)에 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하여 항체에 엔도좀 탈출능을 부여하는 경쇄가변영역, 중쇄가변영역, 또는 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역이 포함된 항체가 개시된다. An antibody comprising a light chain variable region, a heavy chain variable region, or a light chain variable region and a heavy chain variable region, which imparts endosome escape capability to the antibody, including an endosome escape structure motif in CDR3 (Complementarity determining region-3) is disclosed.

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체에 있어서, 상기 항체는 완전 이뮤노글로불린 형태의 항체 또는 이의 절편일 수 있다. 상기 항체는 마우스, 키메릭, 인간, 또는 인간화된 항체일 수 있다. 또한, 상기 항체는 IgG, IgM, IgA, IgD 또는 IgE일 수 있으며, 예를 들면, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgM, IgE, IgA1, IgA5, 또는 IgD 타입일 수 있으며, 가장 바람직하게는 IgG 타입의 단일클론항체일 수 있다.In the antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention, the antibody may be a complete immunoglobulin type antibody or fragment thereof. The antibody may be a mouse, chimeric, human, or humanized antibody. In addition, the antibody may be IgG, IgM, IgA, IgD or IgE, for example, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgM, IgE, IgA1, IgA5, or IgD type, most preferably IgG It may be a type of monoclonal antibody.

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체에 있어서, 상기 항체는 세포 내재화를 통해 침투한 후 엔도좀 탈출에 의해 세포질에 위치하는 것일 수 있다. 상기 항체는 세포질, 핵, 미토콘드리아, 소포체 또는 세포내 고분자를 표적으로 할 수 있다. 상기 세포내 고분자는 단백질, 기질, DNA 또는 RNA일 수 있다. 상기 단백질은 세포 성장, 세포 증식, 세포 주기, DNA 수리, DAN 보전, 전사, 복제, 번역 또는 세포내 이동의 제어와 관련된 것일 수 있다. 상기 단백질은 인산기, 카르복실산기, 메틸기, 설페이트기, 지질, 수산기 또는 아미드기로 변형 또는 활성화될 수 있다. In the antibody having improved endosomes escape ability according to the present invention, the antibody may be located in the cytoplasm by endosomes escape after infiltrating through cell internalization. The antibody can target cytoplasm, nucleus, mitochondria, endoplasmic reticulum or intracellular polymers. The intracellular polymer may be a protein, a substrate, DNA or RNA. The protein may be related to cell growth, cell proliferation, cell cycle, DNA repair, DAN conservation, transcription, replication, translation, or control of intracellular migration. The protein may be modified or activated with a phosphoric acid group, a carboxylic acid group, a methyl group, a sulfate group, a lipid, a hydroxyl group or an amide group.

4. 암의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물4. Pharmaceutical composition for preventing or treating cancer

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체; 및An antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention; And

상기 항체에 융합된 펩타이드, 단백질, 소분자 약물, 나노입자 및 리포좀으로 이루어진 군으로부터 선택된 생체활성분자를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물이 개시된다. A pharmaceutical composition for preventing or treating cancer comprising a bioactive molecule selected from the group consisting of peptides, proteins, small molecule drugs, nanoparticles, and liposomes fused to the antibody is disclosed.

본 발명에서 사용된 용어 “융합”은 기능 또는 구조가 다르거나 같은 두 분자를 일체화하는 것으로, 상기 단백질, 소분자 약물, 나노입자 또는 리포좀에 상기 종양 침투성 펩타이드가 결합할 수 있는 모든 물리, 화학적 또는 생물학적 방법에 의한 융합일 수 있다. 상기 융합은 바람직하게는 연결자 펩타이드에 의할 수 있으며, 이 연결자 펩타이드는 본 발명의 항체 경쇄 가변 영역, 항체, 또는 이의 절편의 다양한 위치에서 상기 생체 활성 분자와의 융합을 중계할 수 있다. The term "fusion" used in the present invention is the integration of two molecules having the same function or structure as the same or different, and any physical, chemical or biological that the tumor-penetrating peptide can bind to the protein, small molecule drug, nanoparticle, or liposome. It may be fusion by a method. The fusion may be preferably by a linker peptide, which may relay fusion with the bioactive molecule at various positions of the antibody light chain variable region, antibody, or fragment thereof of the present invention.

본 발명에 따른 암의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 있어서, 상기 암은 편평상피세포암, 소세포폐암, 비소세포폐암, 폐의 선암, 폐의 편평상피암, 복막암, 피부암, 피부 또는 안구내 흑색종, 직장암, 항문부근암, 식도암, 소장암, 내분비선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 간세포암, 위장암, 췌장암, 교아종, 경부암, 난소암, 간암, 방광암, 간종양, 유방암, 결장암, 대장암, 자궁내막 또는 자궁암, 침샘암, 신장암, 간암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 간암 및 두경부암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition for preventing or treating cancer according to the present invention, the cancer is squamous cell carcinoma, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, adenocarcinoma of the lung, squamous cell carcinoma of the lung, peritoneal cancer, skin cancer, skin or intraocular black Tumor, rectal cancer, anal cancer, esophageal cancer, small intestine cancer, endocrine adenocarcinoma, parathyroid cancer, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, chronic or acute leukemia, lymphocytic lymphoma, hepatocellular carcinoma, gastrointestinal cancer, pancreatic cancer, glioblastoma, cervical cancer, ovary It may be selected from the group consisting of cancer, liver cancer, bladder cancer, liver tumor, breast cancer, colon cancer, colon cancer, endometrial or uterine cancer, salivary gland cancer, kidney cancer, liver cancer, prostate cancer, vulvar cancer, thyroid cancer, liver cancer, and head and neck cancer. .

5. 암의 진단용 약제학적 조성물5. Pharmaceutical composition for diagnosis of cancer

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체; 및An antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention; And

상기 항체에 융합된 펩타이드, 단백질, 소분자 약물, 나노입자 및 리포좀으로 이루어진 군으로부터 선택된 생체활성분자를 포함하는 암의 진단용 약제학적 조성물이 개시된다. A pharmaceutical composition for diagnosis of cancer comprising a bioactive molecule selected from the group consisting of peptides, proteins, small molecule drugs, nanoparticles, and liposomes fused to the antibody is disclosed.

본 명세서에서 사용된 용어 "진단"은 병태 생리의 존재 또는 특징을 확인하는 것을 의미한다. 본 발명에서의 진단은 암의 발병 여부 및 경과를 확인하는 것이다.As used herein, the term “diagnosis” refers to ascertaining the presence or characteristics of a pathophysiology. The diagnosis in the present invention is to confirm the onset and course of cancer.

본 발명에 따른 암의 진단용 약제학적 조성물에 있어서, 상기 세포질 침투 항체는 영상을 통하여 암을 진단하기 위하여 분자 영상용 형광체, 형광 단백질 또는 기타 영상용 물질과 결합할 수 있다. 상기 형광체는 플루오레신 (fluorescein), 보디피 (BODYPY), 테트라메틸로드아민 (Trtramethylrhodamine), 알렉사 (Alexa), 시아닌 (Cyanine), 알로피코시아닌 (allopicocyanine) 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 형광 단백질은 Dronpa 단백질, 형광 발색 유전자(EGFP), 적색 형광 단백질(red fluorescent protein, DsRFP) 또는 근적외선 형광을 나타내는 시아닌 형광체인 Cy5.5를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기타 영상용 물질은 산화철 또는 방사성 동위원소를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the pharmaceutical composition for diagnosis of cancer according to the present invention, the cytoplasmic penetration antibody may be combined with a molecular imaging phosphor, a fluorescent protein, or other imaging material in order to diagnose cancer through an image. The phosphor may include fluorescein, BODYPY, tetramethylrhodamine, Alexa, cyanine, allopicocyanine, or derivatives thereof. , But is not limited thereto. The fluorescent protein may include, but is not limited to, a Dronpa protein, a fluorescent gene (EGFP), a red fluorescent protein (DsRFP), or a cyanine fluorescent substance that exhibits near-infrared fluorescence, but is not limited thereto. The other imaging material may include iron oxide or a radioactive isotope, but is not limited thereto.

6. 6. 엔도좀Endosome 탈출능이Escape ability 향상된 항체의 제조 방법 Methods of making improved antibodies

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, According to another embodiment of the present invention,

항체의 CDR3에 하기의 아미노산 서열을 포함하는 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 CDR3를 이식(grafting)하는 단계를 포함하는, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법이 개시된다. Disclosed is a method of producing an antibody with improved endosomes escape ability, comprising the step of grafting a CDR3 comprising an endosomes escape structure motif comprising the following amino acid sequence to the CDR3 of the antibody.

-X1-X2-X3--X1-X2-X3-

(상기 식에서, (In the above formula,

X1, X2 및 X3는 독립적으로 Phenylalanine(F), Tyrosine(Y), Histidine(H), 또는 Tryptophan(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 X1, X2 및 X3 중 하나 이상은 Tryptophan(W)을 포함한다) X1, X2 and X3 are independently selected from the group consisting of Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Histidine (H), or Tryptophan (W), but at least one of X1, X2 and X3 is Tryptophan (W). Include)

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 WWH, WYW, YWW, WYH 또는 YWH 아미노산으로 이루어질 수 있다. In the method for producing an antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention, the X1-X2-X3 may be composed of WWH, WYW, YWW, WYH or YWH amino acids.

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산에 위치할 수 있다. 상기 CDR3는 QQYWWHMYT(서열번호 1), QQYWYWMYT(서열번호 2), QQYYWWMYT(서열번호 3), QQYWYHMYT(서열번호 4) 및 QQYYWHMYT(서열번호 5)로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the method for producing an antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention, X1-X2-X3 may be located at amino acids 92, 93 and 94 from the N-terminus of the light chain variable region. The CDR3 may include an amino acid sequence selected from the group consisting of QQYWWHMYT (SEQ ID NO: 1), QQYWYWMYT (SEQ ID NO: 2), QQYYWWMYT (SEQ ID NO: 3), QQYWYHMYT (SEQ ID NO: 4) and QQYYWHMYT (SEQ ID NO: 5). .

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법에 있어서, 상기 X1-X2-X3는 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산에 위치할 수 있다. 상기 CDR3는 GWYWMDL(서열번호 6), GWYWFDL(서열번호 7), GWYWGFDL(서열번호 8) 및 YWYWMDL(서열번호 9)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. In the method for producing an antibody with improved endosomes escape according to the present invention, the X1-X2-X3 may be located at amino acids 96, 97 and 98 from the N-terminus of the heavy chain variable region. The CDR3 may include an amino acid sequence selected from the group consisting of GWYWMDL (SEQ ID NO: 6), GWYWFDL (SEQ ID NO: 7), GWYWGFDL (SEQ ID NO: 8) and YWYWMDL (SEQ ID NO: 9).

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체의 제조 방법에 있어서, 상기 엔도좀 탈출능이 향상된 항체는 서열번호 23 내지 28로 이루어진 군으로부터 선택되는 경쇄가변영역을 포함할 수 있다. In the method for producing an antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention, the antibody with improved endosomes escape ability may include a light chain variable region selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 23 to 28.

본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체는 생체활성분자를 특별한 외부 단백질 전달 시스템을 사용함이 없이 높은 효율로 특정 세포내부로 침투시켜 세포질에 분포시킴으로써 의약품 개발 및 제조뿐만 아니라 기초 의과학 연구 분야에 유용하게 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체는 현재 소분자 약물을 이용한 질병 치료에 표적물질로 분류되고 있는 세포질 내에 존재하면서 단백질과 단백질 사이에 넓고 평평한 표면을 통해 구조복합성 상호작용을 이루는 종양 및 질환 관련 인자에 대한 치료 및 진단에 높은 효과를 기대할 수 있다. The antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention penetrates into a specific cell with high efficiency without using a special external protein delivery system and distributes it in the cytoplasm, making it useful not only for drug development and manufacturing, but also for basic medical science research fields. Can be used. More specifically, the antibody with improved endosomes escape ability according to the present invention exists in the cytoplasm, which is currently classified as a target material for disease treatment using small molecule drugs, and forms a structural complex interaction between the protein and the protein through a wide and flat surface. And it can be expected a high effect in the treatment and diagnosis of disease-related factors.

도 1은 세포 안으로 유입된 cytransmab TMab4 또는 세포 침투 펩타이드 TAT의 수송과정과 안정도를 관찰하기 위해 펄스 추적 실험(pulse-chase)을 진행하여 공초점 현미경(confocal microscopy)으로 관찰한 결과이다.
도 2는 pH에 따라 세포막을 통과하여 Cytotransmab이 유입될 수 있는지, 또한,다른 물질의 세포막 통과를 유도할 수 있는지 항체를 직접 형광표지하여 Ramos 세포주에서 공초점 현미경을 통해 확인한 결과이다.
도 3a는 pH에 따른 Cytotransmab에 의해 막투과능이 없는 트립판 블루(trypan blue)를 천공으로 획득 가능한지 Ramos 세포주에서 광학현미경을 통해 확인한 결과이다.
도 3b는 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 4a는 pH 5.5 조건에서 Cytotransmab 에 의해 생성된 세포막 천공이 일시적이며, 가역적인 현상인지 광학현미경을 통해 확인한 결과이다.
도 4b는 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 5는 pH에 따른 Cytotransmab과 대조군 항체 adalimumab의 세포막 결합을 유세포분석기(FACS)로 분석한 결과이다.
도 6은 pH에 따른 Cytotransmab과 대조군 항체 adalimumab의 세포막 지질 플립-플랍 유도능을 유세포분석기(FACS)로 분석한 결과이다.
도 7은 상기 실험들을 통하여 예상한 Cytotransmab 의 천공 형성 모델을 나타낸 모식도이다.
도 8은 Cytotransmab의 경쇄가변영역(VL) 의 WAM 모델링 구조를 기반으로 pH에 따른 Cytotransmab의 구조적 변화를 예측하여 구조적 변화에 관여하는 아미노산 및 구조적 변화에 의해 노출되는 아미노산을 나타낸 도이다.
도 9a는 산성 pH에서 Cytotransmab의 구조적 변화를 유도에 관여하는 경쇄가변영역(VL) 1번째 아미노산 아스파라긴산, 95번째 아미노산 메티오닌을 각각 알라닌, 글루탐산, 류신으로 치환한 돌연변이들의 세포질 침투능을 공초점 현미경을 통해 확인한 결과이다.
도 9b는 산성 pH에서 Cytotransmab의 구조적 변화를 유도에 관여하는 경쇄가변영역(VL) 1번째 아미노산 아스파라긴산, 95번째 아미노산 메티오닌을 각각 알라닌, 글루탐산, 류신으로 치환한 돌연변이들에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 10은 경쇄가변영역(VL) 의 CDR3 의 아미노산들 중 엔도좀 탈출에 관여할 가능성이 있는 아미노산들을 각각 알라닌으로 치환한 돌연변이들에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 11a는 Cytotransmab 엔도좀 탈출능 향상 기대 돌연변이의 정제 후 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 통해서 분석한 것이다.
도 11b는 Cytotransmab 엔도좀 탈출능 향상 기대 돌연변이의 세포질 침투능이 유지되는지 공초점 현미경을 통해 관찰한 결과이다.
도 12는 pH에 따른 Cytotransmab 야생형 및 엔도좀 탈출능 향상 기대 돌연변이에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 13a는 Cytotransmab 야생형 또는 엔도좀 탈출능 향상 돌연변이TMab4-WYW의 세포질로의 이동을 calcein을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰한 결과이다.
도 13b는 도 12a 의 공초점 현미경 사진의 calcein 형광을 정량한 막대그래프이다.
도 14a는 트립토판과 반대되는 성질을 가진 아미노산인 아르기닌, 이소류신 및 글라이신으로 각각 치환한 돌연변이의 세포막 결합을 유세포분석기(FACS)로 분석한 그래프이다.
도 14b는 트립토판과 반대되는 성질을 가진 아미노산인 아르기닌, 이소류신 및 글라이신으로 각각 치환한 돌연변이에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적 비교한 그래프이다.
도 14c는 트립토판과 반대되는 성질을 가진 아미노산인 아르기닌, 이소류신 및 글라이신으로 각각 치환한 돌연변이의 세포질로의 이동을 calcein을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰하고 공초점 현미경 사진의 calcein 형광을 정량한 막대그래프이다.
도 15a는 엔도좀 탈출능을 제거한 경쇄가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능 모티프 도입 중쇄가변영역을 가진 Cytotransmab 구축을 설명한 모식도이다.
도 15b는 엔도좀 탈출능을 제거한 경쇄가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능 모티프 도입 중쇄가변영역을 가진 Cytotransmab에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적으로 비교한 그래프이다.
도 16은 cytotransmab 이 세포질에 위치하는 경우 개선된 분할 녹색 형광split 단백질의 상보적인 결합에 의한 GFP 형광이 관찰되는 과정을 그린 모식도이다.
도 16은 GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 의 정제 후 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 통해서 분석한 것이다.
도 17a는 GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 야생형 및 엔도좀 탈출능 향상 돌연변이의 개선된 분할 녹색 형광 단백질의 상보적인 결합에 의한 GFP 형광을 공초점 현미경을 통해 관찰한 결과이다.
도 17b는 도 20a 의 공초점 현미경 사진의 GFP 형광을 정량한 그래프이다.
도 18a는 트립토판과 반대되는 성질을 가진 아미노산인 아르기닌, 이소류신 및 글라이신으로 각각 치환한 돌연변이의 세포막 결합을 유세포분석기(FACS)로 분석한 그래프이다.
도 19a은 엔도좀 탈출능 향상된 돌연변이의 활성을 확인하기 위해, 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 구축을 설명한 모식도이다.
도 19b은 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 의 정제 후 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 통해서 분석한 것이다.
도 19c은 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 과 세포질에 위치한 세포골격인 튜블린과의 중첩 여부를 공초점 현미경으로 확인한 결과이다.
도 20a은 엔도좀 탈출능 향상된 돌연변이의 활성을 확인하기 위해, 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 구축을 설명한 모식도이다.
도 20b는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 의 정제 후 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 통해서 분석한 것이다.
도 20c는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 와 세포내 활성화된 H-RAS G12V 돌연변이와의 중첩 여부를 공초점 현미경으로 확인한 결과이다.
도 21a는 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 구축을 설명한 모식도이다.
도 21b는 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 HSPG 결합능 및 세포질 침투능이 감소 혹은 제거되었는지 형광 현미경을 통해 관찰한 결과이다.
도 21c는 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적으로 비교한 그래프이다.
도 22a는 K-RAS 돌연변이체 K-RAS G12D의 GTP가 결합된 형태와 GDP가 결합된 형태에서의 친화도를 측정하기 위한 ELISA를 수행한 결과이다.
도 22b는 RGD10 펩타이드 융합한 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 구축을 설명한 모식도이다.
도 22c는 RGD10 펩타이드 융합한 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab와 세포내 활성화된 H-RAS G12V 돌연변이와의 중첩 여부를 공초점 현미경으로 확인한 결과이다.
도 23a는 개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체 구축을 설명한 모식도이다.
도 23b는 개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체의 세포질로의 이동을 칼세인을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰하고 공초점 현미경 사진의 칼세인 형광을 정량한 막대그래프이다.
도 23c는 개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적으로 비교한 그래프이다.
1 is a result of observation with a confocal microscopy by performing a pulse-chase experiment to observe the transport process and stability of cytransmab TMab4 or cell-penetrating peptide TAT introduced into cells.
2 is a result of confirming through a confocal microscope in a Ramos cell line by directly fluorescently labeling an antibody whether Cytotransmab can be introduced through the cell membrane according to the pH, and whether it can induce the passage of other substances through the cell membrane.
3A is a result of confirming through an optical microscope in a Ramos cell line whether trypan blue without membrane permeability can be obtained by perforation by Cytotransmab according to pH.
3B is a graph for quantitative comparison of the number of cells obtaining trypan blue.
Figure 4a is a result of confirming through an optical microscope whether the perforation of the cell membrane produced by Cytotransmab under the condition of pH 5.5 is a temporary and reversible phenomenon.
4B is a graph for quantitative comparison of the number of cells obtaining trypan blue.
5 is a result of analyzing the cell membrane binding of Cytotransmab and the control antibody adalimumab according to pH by flow cytometry (FACS).
6 is a result of analyzing the cell membrane lipid flip-flop induction ability of Cytotransmab and the control antibody adalimumab according to pH by flow cytometry (FACS).
7 is a schematic diagram showing a perforation model of Cytotransmab predicted through the above experiments.
8 is a diagram showing amino acids involved in structural changes and amino acids exposed by structural changes by predicting structural changes of Cytotransmab according to pH based on the WAM modeling structure of the light chain variable region (VL) of Cytotransmab.
Figure 9a is a light chain variable region (VL) involved in inducing the structural change of Cytotransmab at acidic pH, 1st amino acid aspartic acid, 95th amino acid methionine substituted with alanine, glutamic acid, leucine, respectively, through a confocal microscope. This is the result of confirmation.
Figure 9b is a light chain variable region (VL) involved in inducing the structural change of Cytotransmab at acidic pH, 1st amino acid aspartic acid, 95th amino acid methionine, respectively, alanine, glutamic acid, trypan blue according to the pH of the mutations substituted with leucine It is a graph that quantitatively compares the number of obtained cells.
FIG. 10 is a quantitative comparison of the number of cells obtaining trypan blue according to pH by mutations in which amino acids that may be involved in endosome escape among amino acids of the CDR3 of the light chain variable region (VL) are replaced with alanine, respectively. It is a graph.
Figure 11a is a Cytotransmab endosomes after the purification of the expected to improve the escape performance of the mutation was analyzed through 12% SDS-PAGE in reducing or non-reducing conditions.
Figure 11b is a result of observing through a confocal microscope whether the cytoplasmic penetration ability of the expected mutant to improve Cytotransmab endosomes escape ability is maintained.
12 is a graph quantitatively comparing the number of cells that obtained trypan blue according to pH by the expected mutation of Cytotransmab wild type and endosomes escape ability improvement according to pH according to pH.
13A is a result of observing the migration of Cytotransmab wild-type or endosomes escape ability enhancing mutant TMab4-WYW to the cytoplasm with a confocal microscope using calcein.
13B is a bar graph quantifying calcein fluorescence of the confocal micrograph of FIG. 12A.
Figure 14a is a graph analyzed by flow cytometry (FACS) to the cell membrane binding of the mutations respectively substituted with arginine, isoleucine, and glycine, which are amino acids having properties opposite to tryptophan.
14B is a graph quantitatively comparing the number of cells obtaining trypan blue according to pH by mutations respectively substituted with arginine, isoleucine, and glycine, which are amino acids having properties opposite to tryptophan.
14C is a bar graph showing the migration of the mutants substituted with arginine, isoleucine, and glycine, which are amino acids having properties opposite to tryptophan, to the cytoplasm using calcein using a confocal microscope, and quantifying calcein fluorescence in the confocal micrograph. to be.
Figure 15a is a schematic diagram illustrating the construction of Cytotransmab having a light chain variable region from which the endosomes escape ability has been removed and a heavy chain variable region introduced with an improved endosomes escape ability motif.
Figure 15b is a graph quantitatively comparing the number of cells obtaining trypan blue according to pH by Cytotransmab having a light chain variable region from which endosomes escape ability has been removed and a heavy chain variable region introduced with an improved endosomes escape ability motif.
16 is a schematic diagram illustrating a process in which GFP fluorescence is observed due to complementary binding of the improved split green fluorescent split protein when cytotransmab is located in the cytoplasm.
FIG. 16 is an analysis of GFP11-SBP2 fused cytotransmab through 12% SDS-PAGE in reducing or non-reducing conditions after purification.
17A is a result of observing GFP fluorescence through a confocal microscope by complementary binding of the improved split green fluorescent protein of the GFP11-SBP2 fused cytotransmab wild-type and the endosomes escape ability-enhancing mutation.
17B is a graph quantifying GFP fluorescence of the confocal micrograph of FIG. 20A.
Figure 18a is a graph analyzed by flow cytometry (FACS) to the cell membrane binding of the mutations respectively substituted with arginine, isoleucine and glycine, which are amino acids having properties opposite to tryptophan.
Figure 19a is a schematic diagram illustrating the construction of a complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab in order to confirm the activity of the enhanced mutation endosomes escape ability.
19B is an analysis of the complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab through 12% SDS-PAGE under reducing or non-reducing conditions after purification.
FIG. 19C is a result of confirming whether or not overlapping of the complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab and tubulin, a cytoskeleton located in the cytoplasm, with a confocal microscope.
Figure 20a is a schematic diagram illustrating the construction of a complete IgG form of anti-RAS iMab in order to confirm the activity of the enhanced mutation endosomes escape ability.
FIG. 20B is an analysis of complete IgG form of anti-RAS iMab through 12% SDS-PAGE under reducing or non-reducing conditions after purification.
Figure 20c is a result of confirming the overlap of the complete IgG form of anti-RAS iMab and the intracellular activated H-RAS G12V mutation with a confocal microscope.
Figure 21a is a schematic diagram illustrating the construction of an anti-RAS iMab in the form of a complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape capability.
Figure 21b is a result of observing through a fluorescence microscope whether the HSPG binding ability and cytoplasmic penetration ability of the anti-RAS iMab in the form of a complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability is reduced or eliminated.
Figure 21c is a graph quantitatively comparing the number of cells obtained trypan blue according to the pH by a complete IgG form of anti-RAS iMab containing a monoclonal antibody skeleton that has been given improved endosomes escape ability.
22A is a result of performing ELISA for measuring the affinity of the K-RAS mutant K-RAS G12D in the GTP-bound form and the GDP-bound form.
Figure 22b is a schematic diagram illustrating the construction of an anti-RAS iMab in the form of a complete IgG comprising a monoclonal antibody backbone with improved endosomes escape ability fused with RGD10 peptide.
Figure 22c is a result of confirming with a confocal microscope whether the anti-RAS iMab in the form of a complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability fused with RGD10 peptide and the intracellular activated H-RAS G12V mutation to be.
Figure 23a is a schematic diagram illustrating the construction of a complete IgG-type cytoplasmic penetration antibody including a heavy chain variable region introduced with an improved endosomes escape motif and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton that has an improved endosomes escape ability.
Figure 23b is a complete IgG-type cytoplasmic penetrating antibody including a heavy chain variable region with an improved endosomes escape motif and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton that has improved endosomes escape ability to transfer to the cytoplasm. Using a confocal microscope, it is a histogram that quantifies the calcein fluorescence of the confocal micrograph.
Figure 23c is a trypan blue according to pH by a fully IgG-type cytoplasmic penetrating antibody comprising an improved endosomes escape motif-introduced heavy chain variable region and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton that gives improved endosomes escape ability. It is a graph that quantitatively compares the number of acquired cells.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

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실시예Example 1. One. CytotransmabCytotransmab TMab4의TMab4 발현 및 정제 Expression and purification

완전 IgG 형태의 단일클론항체 형태로 생산하기 위한 중쇄 발현벡터를 구축하기 위해 5' 말단에 분비 시그널 펩타이드를 코딩하는 DNA가 융합된 항체의 중쇄가변영역(인간화 hT0 VH)과 중쇄불변영역(CH1-hinge-CH2-CH3)를 포함하는 중쇄를 코딩하는 DNA를 각각 pcDNA3.4(Invitrogen) 벡터에 NotI/HindIII로 클로닝하였다. 또한 경쇄를 발현하는 벡터를 구축하기 위해 5' 말단에 분비 시그널 펩타이드를 코딩하는 DNA가 융합된 세포질 침투 경쇄가변영역(hT4 VL)과 경쇄불변영역(CL)을 포함하는 경쇄를 코딩하는 DNA를 각각 pcDNA3.4 (Invitrogen) 벡터에 NotI/HindIII로 클로닝하였다.In order to construct a heavy chain expression vector for production in the form of a complete IgG type monoclonal antibody, the heavy chain variable region (humanized hT0 VH) and the heavy chain constant region (CH1-) of the antibody are fused with DNA encoding the secretion signal peptide at the 5'end. The DNA encoding the heavy chain containing hinge-CH2-CH3) was cloned into pcDNA3.4 (Invitrogen) vector as NotI/HindIII, respectively. In addition, in order to construct a vector expressing the light chain, DNA encoding a light chain including a cytoplasmic penetrating light chain variable region (hT4 VL) and a light chain constant region (CL) in which DNA encoding a secretion signal peptide is fused at the 5'end is respectively included. The pcDNA3.4 (Invitrogen) vector was cloned as NotI/HindIII.

상기 경쇄 및 중쇄 발현 벡터를 일시적 트랜스펙션(transient transfection)을 이용하여 단백질을 발현 및 정제를 수행하였다. 진탕 플라스크에서, 무혈청 FreeStyle 293 발현 배지(Invitrogen)에서 부유 성장하는 HEK293-F 세포(Invitrogen)를 플라스미드 및 폴리에틸렌이민(Polyethylenimine, PEI) (Polyscience)의 혼합물로 트랜스펙션하였다. 진탕 플라스크(Corning)에 200mL 트랜스펙션 시, HEK293-F 세포를 2 × 106 세포/ml의 밀도로 배지 100ml에 파종하여, 150 rpm, 8 % CO2에서 배양하였다. 각각의 단일클론항체 생산하기 위해 알맞은 중쇄와 경쇄 플라스미드를 10ml FreeStyle 293 발현 배지 (Invitrogen)에 중쇄 125μg, 경쇄 125μg 총 250μg (2.5 μg/ml)으로 희석하여, PEI 750 μg (7.5 μg/ml)을 희석한 10ml의 배지와 혼합하여 실온에서 10분 동안 반응시켰다. 그 후, 반응시킨 혼합배지를 앞서 100ml로 파종한 세포에 넣어 4시간 동안 150 rpm, 8% CO2에서 배양 후, 나머지 100 ml의 FreeStyle 293 발현 배지를 추가하여 6일동안 배양하였다. 표준 프로토콜을 참조하여 채취한 세포 배양 상등액으로부터 단백질을 정제하였다. 단백질 A 세파로오스 컬럼 (Protein A Sepharose column) (GE healthcare)에 항체를 적용하고 PBS (pH 7.4)로 세척하였다. 0.1 M 글라이신 완충액을 이용하여 pH 3.0에서 항체를 용리한 후 1M Tris 완충액을 이용하여 샘플을 즉시 중화하였다. 용리한 항체 분획은 투석방법을 통해 PBS (pH 7.4)로 완충액을 교환하며 농축을 진행했다. 정제된 단백질은 280nm 파장에서 흡광도와 흡광계수를 이용하여 정량화하였다. The light chain and heavy chain expression vectors were expressed and purified using transient transfection. In a shake flask, HEK293-F cells (Invitrogen) suspended in serum-free FreeStyle 293 expression medium (Invitrogen) were transfected with a mixture of plasmid and polyethyleneimine (Polyethylenimine, PEI) (Polyscience). Upon 200 mL transfection into a shake flask (Corning), HEK293-F cells were seeded in 100 ml of medium at a density of 2 × 10 6 cells/ml, and cultured at 150 rpm and 8% CO 2. For the production of each monoclonal antibody, the heavy and light chain plasmids were diluted in 10ml FreeStyle 293 expression medium (Invitrogen) with 125μg of heavy chain and 125μg of light chain with a total of 250μg (2.5 μg/ml), and 750 μg (7.5 μg/ml) of PEI. It was mixed with 10 ml of diluted medium and reacted at room temperature for 10 minutes. Thereafter, the reacted mixed medium was put into the cells seeded at 100 ml and incubated at 150 rpm and 8% CO 2 for 4 hours, and then the remaining 100 ml of FreeStyle 293 expression medium was added and cultured for 6 days. Protein was purified from the cell culture supernatant collected by referring to the standard protocol. The antibody was applied to a Protein A Sepharose column (GE healthcare) and washed with PBS (pH 7.4). After eluting the antibody at pH 3.0 using 0.1 M glycine buffer, the sample was immediately neutralized using 1 M Tris buffer. The eluted antibody fraction was concentrated by exchanging the buffer solution with PBS (pH 7.4) through a dialysis method. The purified protein was quantified using absorbance and extinction coefficient at a wavelength of 280 nm.

실시예Example 2. 2. CytotransmabCytotransmab TMab4의TMab4 세포내재화 후 After intracellularization 트래피킹Trafficking 확인 Confirm

24 웰 플레이트에 커버슬립을 넣고 각 웰 당 2.5 x 104개의 HeLa 세포를 10 % FBS가 포함된 배지 0.5 ml로 넣어 12시간 동안 5 % CO2, 37 도 조건에서 배양하였다. 세포가 안정화 되면, pcDNA3.4-flag-rab11를 일시적 트랜스펙션(transient transfection) 하였다. 일시적 트랜스펙션의 효율을 최대화하기 위하여 Opti-MEM media(Gibco)을 사용하였다. 일시적 트랜스펙션할 500 ng의 pcDNA3.4-flag-rab11를 튜브 상에서 Opti-MEM media 50 ㎕, Lipofectamine 2000(Invitrogen, USA) 2㎕와 함께 20분 동안 상온에서 반응시킨 후 각 웰에 첨가하였다. 추가적으로 항생제가 없는 DMEM media 450㎕ 을 넣고 6시간 동안 37도, 5% CO2에서 배양 후, 10% FBS가 포함된 DMEM 배지 500 ㎕로 교환한 후, 24시간 동안 배양하였다. 그 후 각 웰에 새로운 배지 0.5 ml에 TMab4 3 μM을 37 도에서 30분 처리 후, 빠르게 PBS로 세 번 세척하고 배지를 첨가하여 0시간, 2시간, 6시간 37 도 조건에서 배양하였다. 그 다음, 배지를 제거하고 PBS로 세척한 후, 약산성용액(200mM glycine, 150mM NaCl pH 2.5)으로 세포 표면에 붙은 단백질들을 제거하였다. PBS 세척 후, 4% 파라포름알데히드 첨가 후 25 도 조건으로 10분간 세포를 고정하였다. 이후 PBS로 세척하고, PBS에 0.1% 사포닌, 0.1% 아지드화 나트륨, 1% BSA가 첨가되어있는 완충액으로 25 도, 10분간 배양하여 세포막에 구멍을 형성하는 과정을 거쳤다. 다시 PBS로 세척 후, 비특이적 결합을 억제하기 위해 PBS에 2% BSA가 첨가된 완충액으로 25 도에서 1시간 동안 반응시켰다. 그 다음, FITC(녹색형광) 또는 TRITC(적색형광)이 결합되어있는 인간 Fc를 특이적으로 인지하는 항체 (Sigma)로 염색하였다. Rab5은 초기 엔도좀의 마커인 rab5을 표지하는 anti-rab5. 리사이클링 엔도좀의 마커인 rab11의 flag-tag을 표지하는 anti-flag 항체들을 25 도에서 1시간 반응시키고, TRITC(적색형광) 또는 FITC(녹색형광)이 연결된 이차 항체를 25도에서 1시간 반응시켰다. 말기 엔도좀과 라이소좀은 세포 고정하기 30분전에, LysoTracker® Red DND-99 1mM을 배양중인 세포에 직접 처리하였다. 그리고 Hoechst33342를 이용하여 핵을 염색(청색형광)하여 공초점 현미경으로 관찰하였다. 그 결과 TMab4는 TAT과 달리, 2시간까지 초기 엔도좀에 위치한 다음, 라이소좀 또는 리사이클링 엔도좀으로 수송되지 않는다는 것이 확인되었다(도 1).Coverslip was placed in a 24-well plate, and 2.5 x 10 4 HeLa cells per well were added to 0.5 ml of a medium containing 10% FBS, and cultured under the conditions of 5% CO 2 and 37 degrees for 12 hours. When the cells were stabilized, pcDNA3.4-flag-rab11 was transiently transfected. Opti-MEM media (Gibco) was used to maximize the efficiency of transient transfection. 500 ng of pcDNA3.4-flag-rab11 to be transiently transfected was reacted with 50 µl of Opti-MEM media and 2 µl of Lipofectamine 2000 (Invitrogen, USA) on a tube at room temperature for 20 minutes, and then added to each well. In addition, 450 µl of antibiotic-free DMEM media was added and incubated at 37°C and 5% CO2 for 6 hours, exchanged for 500 µl of DMEM medium containing 10% FBS, and cultured for 24 hours. Thereafter, each well was treated with 3 μM of TMab4 in 0.5 ml of a new medium at 37° C. for 30 minutes, then rapidly washed three times with PBS, and cultured at 37° C. for 0 hours, 2 hours, and 6 hours by adding the medium. Then, the medium was removed, washed with PBS, and then proteins attached to the cell surface were removed with a weakly acidic solution (200mM glycine, 150mM NaCl pH 2.5). After washing with PBS, 4% paraformaldehyde was added, and the cells were fixed for 10 minutes at 25°C. After washing with PBS, 0.1% saponin, 0.1% sodium azide, and 1% BSA were added to PBS and incubated for 25 degrees for 10 minutes in a buffer solution to form a hole in the cell membrane. After washing with PBS again, the reaction was performed for 1 hour at 25 degrees in a buffer solution to which 2% BSA was added to PBS to inhibit non-specific binding. Then, FITC (green fluorescence) or TRITC (red fluorescence) was stained with an antibody (Sigma) that specifically recognizes the bound human Fc. Rab5 is an anti-rab5 that labels rab5, a marker of early endosomes. Anti-flag antibodies that label the flag-tag of rab11, a marker of the recycling endosome, were reacted for 1 hour at 25 degrees, and a secondary antibody to which TRITC (red fluorescence) or FITC (green fluorescence) was linked was reacted at 25 degrees for 1 hour. . Endosomes and lysosomes were directly treated with LysoTracker® Red DND-99 1mM 30 minutes before cell fixation. Then, the nuclei were stained (blue fluorescence) using Hoechst33342 and observed with a confocal microscope. As a result, it was confirmed that, unlike TAT, TMab4 was located in the initial endosomes up to 2 hours and then was not transported to lysosomes or recycling endosomes (FIG. 1).

실시예Example 3. pH에 따른 3. According to pH CytotransmabCytotransmab TMab4의TMab4 엔도좀Endosome 탈출에 의한 항체 유입 확인 Confirmation of antibody inflow by escape

초기 엔도좀의 내부 인지질층과 유사하다고 알려져 있는 Ramos 세포주의 세포막 외부 인지질층을 이용하여 Cytotransmab TMab4의 엔도좀 탈출에 의한 세포질로의 유입을 확인하였다. 24 웰 플레이트에, 커버슬립을 넣고 부유세포인 Ramos를 플레이트에 부착시키기 위해 0.01% poly-L-lysine 용액을 200 ㎕ 넣고 25 도 조건에서 20분 반응시킨다. PBS 로 세척 후, 각 웰 당 5 x 104개의 Ramos 세포를 10 % FBS가 포함된 배지 0.5 ml로 넣어 37 도 조건에서 30분 배양하였다. 세포 부착을 확인하고 pH 7.4 버퍼(HBSS(Welgene), 50 mM HEPES pH 7.4), pH 5.5 버퍼 (HBSS(Welgene), 50 mM MES pH 5.5) 200 ㎕에 PBS 및 형광 시약인 DyLight-488으로 직접 표지한 TMab4 10 μM 및 표지하지 않은 TMab4 10 μM 와 DyLight-488으로 직접 표지한 대조군 항체 adalimumab 2 μM 을 넣어 37 도 조건에서 2시간 배양한 후, 실시예 2와 마찬가지의 방법을 사용하여 공초점 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, pH 5.5 조건에서 DyLight-488으로 직접 표지한 TMab4의 형광이 관찰되었으며, pH 5.5 조건에서 TMab4와 DyLight-488으로 직접 표지한 adalimumab을 처리한 세포에서 녹색 FITC 형광이 관찰됨을 확인하였다. 또한, TMab4가 산성 pH에서 세포막을 통과하여 유입되며, 자기 자신이 아니라 다른 물질 역시 같이 유입시킬 수 있음을 확인하였다(도 2). Using the outer phospholipid layer of the cell membrane of the Ramos cell line, which is known to be similar to the inner phospholipid layer of the initial endosome, the inflow of Cytotransmab TMab4 into the cytoplasm by the escape of the endosome was confirmed. In a 24-well plate, a coverslip was placed, and 200 μl of a 0.01% poly-L-lysine solution was added to attach the floating cells, Ramos, to the plate, and reacted for 20 minutes at 25°C. After washing with PBS, 5 x 10 4 Ramos cells per well were added to 0.5 ml of a medium containing 10% FBS and incubated for 30 minutes at 37°C. Confirm cell adhesion and label directly with PBS and fluorescent reagent DyLight-488 in 200 µl of pH 7.4 buffer (HBSS (Welgene), 50 mM HEPES pH 7.4), pH 5.5 buffer (HBSS (Welgene), 50 mM MES pH 5.5) After adding 10 μM of one TMab4 and 10 μM of unlabeled TMab4 and 2 μM of the control antibody adalimumab directly labeled with DyLight-488, and incubating for 2 hours at 37°C, using a confocal microscope using the same method as in Example 2. Observed. As a result, it was confirmed that fluorescence of TMab4 directly labeled with DyLight-488 was observed under pH 5.5 condition, and green FITC fluorescence was observed in cells treated with adalimumab directly labeled with TMab4 and DyLight-488 under pH 5.5 condition. In addition, it was confirmed that TMab4 flows through the cell membrane at an acidic pH, and other substances, not itself, can also be introduced (FIG. 2).

실시예Example 4. pH에 따른 4. According to pH CytotransmabCytotransmab TMab4의TMab4 통과에 의한 세포막 형태 확인 Confirmation of cell membrane morphology by passage

상기 실시예 3과 마찬가지의 방법을 이용하여 pH에 따른 Cytotransmab에 의해 막투과능이 없는 트립판 블루(trypan blue) 확인 실험을 진행하여, 이를 광학현미경으로 관찰하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, pH 5.5 조건에서만, TMab4를 첨가한 세포에서 농도에 비례하여 트립판 블루가 획득됨으로써 TMab4가 세포막을 통과하는 경우 천공이 형성됨이 확인되었다(도 3).Using the same method as in Example 3, an experiment to confirm trypan blue without membrane permeability was conducted by Cytotransmab according to pH, observed with an optical microscope, and the number of cells obtaining trypan blue was determined. It was quantified (a total of 400 or more cells were counted and the average value was shown). As a result, it was confirmed that trypan blue was obtained in proportion to the concentration in the cells to which TMab4 was added only under the pH 5.5 condition, so that when TMab4 passed through the cell membrane, a perforation was formed (FIG. 3).

상기 TMab4에 의해 형성된 천공이 일시적이며, 가역적인 현상 인지 여부를 확인하기 위하여 상기 세포를 회복시간을 갖도록 한 후, 이를 광학현미경으로 관찰하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, pH 5.5 조건에서 TMab4를 첨가한 세포에서 트립판 블루 획득이 관찰되었지만 배지에서 회복시간을 가진 세포의 경우, 트립판 블루 획득이 일어나지 않았다. 이로써, TMab4에 의한 천공 형성은 일시적이며, 가역적인 현상임이 확인되었다(도 4). In order to check whether the perforation formed by TMab4 was a temporary and reversible phenomenon, the cells were allowed to have a recovery time, and then the cells were observed with an optical microscope, and the number of cells obtaining trypan blue was quantified (a total of 400 Count the number of cells or more and represent the average value). As a result, trypan blue acquisition was observed in the cells to which TMab4 was added under the condition of pH 5.5, but in the case of cells having a recovery time in the medium, trypan blue acquisition did not occur. Accordingly, it was confirmed that the puncture formation by TMab4 is a temporary and reversible phenomenon (FIG. 4).

또한, 상기 TMab4의 막 결합 및 지질막 플립-플랍 기작을 확인하기 위하여, TMab4와 대조군 항체 adalimumab를 FITC(녹색형광)이 연결된 인간 Fc를 특이적 인지하는 항체 및 FITC(녹색형광)이 연결된 Annexin-V와 반응시킨 후, 유세포분석기(FACS)로 분석하였다. 그 결과, pH 5.5 조건에서 TMab4 만 세포막에 결합하였으며(도 5), pH 5.5 조건에서 TMab4 만 Annexin-V가 결합함으로써 세포막 지질 플립-플랍이 일어났음이 확인되었다(도 6). In addition, in order to confirm the membrane binding and lipid membrane flip-flop mechanism of the TMab4, TMab4 and the control antibody adalimumab, an antibody specifically recognizing human Fc to which FITC (green fluorescence) is linked, and Annexin-V to which FITC (green fluorescence) is linked After reacting with, it was analyzed by flow cytometry (FACS). As a result, it was confirmed that only TMab4 was bound to the cell membrane under pH 5.5 condition (FIG. 5), and that only TMab4 was bound to Annexin-V under pH 5.5 condition, resulting in cell membrane lipid flip-flop (FIG. 6).

본 실시예를 통해 예상되는 Cytotransmab TMab4의 천공 형성 모델을 도 7에 나타내었다. Fig. 7 shows a model for forming a perforation of Cytotransmab TMab4 expected through this example.

실시예Example 5. pH 의존적 5. pH dependent CytotransmabCytotransmab TMab4의TMab4 구조 변화 확인 Checking for structural changes

(1) pH에 따른 Cytotransmab TMab4의 구조 변화 예측 모델(1) Prediction model for structural change of Cytotransmab TMab4 according to pH

상기 실시예 4에 따른 pH에 따른 Cytotransmab의 세포막 통과 여부가 탄포드 트랜지션(Tanford transition)에 의한 pH 의존적인 Cytotransmab의 구조의 변화로 야기된 것인지 여부를 알아보았다. 아스파라긴산(D) 및 글루타민산(E)과 같은 아미노산은 pH가 감소함에 따라 양성자 첨가되어 음전하를 잃고 소수성을 띠게 되며, 소수성을 띠게 된 아스파라긴산(D) 및 글루타민산(E)은 본래 소수성을 띠고 있는 아미노산과의 상호작용이 증가하게 되는데 이러한 현상을 탄포드 트랜지션이라 한다(Qin et al., 1998). It was investigated whether the passage of the cell membrane of Cytotransmab according to the pH according to Example 4 was caused by a change in the structure of the pH-dependent Cytotransmab due to the Tanford transition. Amino acids such as aspartic acid (D) and glutamic acid (E) are protonated as the pH decreases, thereby losing a negative charge and becoming hydrophobic, and aspartic acid (D) and glutamic acid (E), which have become hydrophobic, are naturally hydrophobic amino acids and There is an increase in the interaction of the two, which is called the Tanford transition (Qin et al., 1998).

세포질 침투 경쇄가변영역인 hT4 VL 구조를 통해서 탄포드 트랜지션를 나타낼 수 있는 아미노산을 조사한 후, 그 중에서 두 아미노산의 곁사슬 간 거리가 7~8 Å 미만인 N 말단으로부터 1 번째, 95 번째 아미노산 쌍이 탄포드 트랜지션 효과를 나타낼 수 있는 후보로 선정하였다. 상기 95 번째 아미노산은 세포질 침투 경쇄가변영역인 hT4 VL 고유의 서열인 CDR-L3에 존재하는 아미노산이며, 1 번째 아미노산과 상호작용에 의해 CDR-L3 고리 구조의 변화를 유도할 수 있는 가능성을 확인하였다. 상기 Cytotransmab의 경쇄가변영역(VL) 의 WAM 모델링 구조를 기반으로 pH에 따른 Cytotransmab의 구조적 변화를 예측하여 구조적 변화에 관여하는 아미노산 및 구조적 변화에 의해 노출되는 아미노산을 도 8에 나타내었다. After examining amino acids capable of representing Tanford transition through the hT4 VL structure, which is a cytoplasmic penetrating light chain variable region, among them, the first and 95th amino acid pairs from the N-terminus where the distance between the side chains of the two amino acids is less than 7-8 Å have the effect of the Tanford transition. Was selected as a candidate capable of representing. The 95th amino acid is an amino acid present in CDR-L3, a sequence specific to hT4 VL, which is a cytoplasmic light chain variable region, and the possibility of inducing a change in the CDR-L3 ring structure by interaction with the first amino acid was confirmed. . Based on the WAM modeling structure of the light chain variable region (VL) of Cytotransmab, the structural change of Cytotransmab is predicted according to pH, and amino acids involved in the structural change and amino acids exposed by the structural change are shown in FIG. 8.

(2) 탄포드 트랜지션 효과를 나타내는 아미노산 쌍에 의한 엔도좀 탈출 확인(2) Confirmation of escape of endosomes by amino acid pairs showing Tanford transition effect

상기 1 번째 및 95 번째 아미노산 쌍에 의한 pH 의존적 구조 변화 유도 및 그로 인한 엔도좀 탈출 여부를 확인하기 위하여 알라닌(A), 및 상기 아미노산과 유사한 성질을 가지는 글루타민산(E) 또는 류신(L)과 치환한 돌연변이를 하기의 표 1과 같이 구축하였다. Substitution with alanine (A) and glutamic acid (E) or leucine (L) having properties similar to those of the amino acid in order to confirm the induction of pH-dependent structural change by the 1st and 95th amino acid pairs and thereby escape of the endosomes. One mutation was constructed as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

그 다음, 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 HEK293F 세포주에서 발현 및 정제한 후, pH에 따른 세포막 통과에 의한 상기 돌연변이를 갖는 항체의 유입 여부를 트립판 블루 확인 실험을 통해 관찰하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, TMab4-D1A 및 TMab4-M95A 돌연변이는 TMab4와 달리 트립판 블루 획득이 거의 일어나지 않았으며, TMab4-D1E 및 TMab4-M95L 돌연변이는 TMab4와 유사한 정도의 트립판 블루 획득이 관찰되었다. 이로써, 엔도좀 탈출에 1 번째 아미노산과 95 번째 아미노산이 중요한 역할을 하고 있음이 확인되었다(도 9). Then, after expression and purification in the HEK293F cell line in the same manner as in Example 1, the introduction of the antibody having the mutation by passage through the cell membrane according to pH was observed through a trypan blue confirmation experiment, and trypan blue was observed. The number of acquired cells was quantified (a total of 400 or more cells were counted and the average value was shown). As a result, TMab4-D1A and TMab4-M95A mutations rarely obtained trypan blue unlike TMab4, and TMab4-D1E and TMab4-M95L mutations obtained trypan blue similar to TMab4. As a result, it was confirmed that the first amino acid and the 95th amino acid play an important role in the escape of the endosomes (FIG. 9).

(3) (3) CytotransmabCytotransmab of 엔도좀Endosome 탈출능에To escape ability 기여하는 아미노산 및 모티프 탐색 Search for contributing amino acids and motifs

상기 CDR3 고리 구조의 변화에 따른 엔도좀 탈출을 확인하기 위해 CDR3를 구성하는 아미노산 중 표면으로 노출될 가능성을 보이는 아미노산을 선별하여 이를 각각 알라닌(A) 치환한 하기의 표 2와 같이 구축하고 상기와 동일한 방법을 이용하여 돌연변이를 갖는 항체의 유입을 트립판 블루 확인 실험을 통해 관찰하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄).In order to confirm the escape of the endosomes according to the change in the CDR3 ring structure, amino acids showing the possibility of being exposed to the surface were selected among amino acids constituting the CDR3, and each was constructed as shown in Table 2 below in which alanine (A) was substituted. Using the same method, the influx of an antibody having a mutation was observed through a trypan blue confirmation experiment, and the number of cells obtaining trypan blue was quantified (a total of 400 or more cells were counted and an average value was indicated).

[표 2][Table 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

그 결과, TMab4-Y92A, TMab4-Y93A 및 TMab4-H94A 돌연변이는 TMab4와 비교하여 트립판 블루 획득이 유의적으로 감소하였으며 특히, TMab4-AAA 돌연변이는 트립판 블루 획득이 거의 일어나지 않았다. 반면, TMab4-Y91A 및 TMab4-Y96A은 TMab4와 유사한 정도의 트립판 블루 획득이 관찰되었다. 이로써, 엔도좀 탈출에 92, 93, 및 94 번째 아미노산가 크게 기여하고 있음이 확인되었다(도 10).As a result, TMab4-Y92A, TMab4-Y93A, and TMab4-H94A mutations significantly decreased trypan blue acquisition compared to TMab4, and in particular, TMab4-AAA mutation hardly caused trypan blue acquisition. On the other hand, TMab4-Y91A and TMab4-Y96A obtained trypan blue similar to TMab4 was observed. As a result, it was confirmed that the 92, 93, and 94 th amino acids greatly contributed to the escape of the endosomes (FIG. 10).

실시예Example 6. 6. 엔도좀Endosome 탈출능이Escape ability 향상된 Improved 경쇄가변영역을Light chain variable region 갖는 Having Cytotransmab의Cytotransmab 제조 Produce

상기 실시예 4를 통해 확인된 92 번째 타이로신(Y), 93 번째 타이로신(Y) 및 94 번째 히스티딘(H) 아미노산에 대한 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH, TMab4-YWH, TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG 돌연변이를 제작하고, 상기 실시예 4와 마찬가지의 방법을 이용하여 상기 돌연변이를 포함하는 항체의 엔도좀 탈출 여부를 확인하였다. TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH, TMab4-YWH for the 92 th tyrosine (Y), 93 th tyrosine (Y) and 94 th histidine (H) amino acids identified in Example 4 , TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG mutations were prepared, and it was confirmed whether or not the antibody containing the mutation escaped endosomes using the same method as in Example 4.

(1) TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이(1) TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations

[표 3][Table 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 정제 후 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 통해서 분석한 결과, 비환원성 조건에서 약 150 kDa의 분자량을 가졌으며, 환원성 조건에서 중쇄 50 kDa의 분자량 및 경쇄 25 kDa의 분자량을 갖는 것으로 나타났다(도 11a). 이로써, 상기 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab가 용액 상태에서 단일체 존재하며, 비자연적 이황화 결합을 통해 이중체 또는 올리고머를 형성하지 않음이 확인되었다.After purification of Cytotransmab containing the TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations, analysis by 12% SDS-PAGE under reducing or non-reducing conditions, about It had a molecular weight of 150 kDa, and was found to have a molecular weight of 50 kDa of a heavy chain and a molecular weight of 25 kDa of a light chain under reducing conditions (FIG. 11A). Thus, the TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations containing Cytotransmab exists in a single body in solution, and does not form a duplex or oligomer through a non-natural disulfide bond. Confirmed.

상기 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 세포질 침투능을 실시예 2와 마찬가지의 방법을 이용하여 공초점 현미경을 통해 관찰한 결과, 상기 5가지 돌연변이에서 모두 세포질 침투능이 유지되는 것으로 확인되었다(도 11b).The cytoplasmic penetration ability of Cytotransmab containing the TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations was observed through a confocal microscope using the same method as in Example 2. It was confirmed that the cytoplasmic penetration ability was maintained in all of the branch mutations (FIG. 11B).

상기 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 pH 의존성 엔도좀 탈출능을 확인하기 위하여 실시예 5와 마찬가지의 방법을 이용하여 트립판 블루 확인 실험을 수행하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, 5 가지 돌연변이 중 TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH은 트립판 블루 획득 비율이 증가하였으며, 그 중 TMab4-WYW는 pH 의존적인 트립판 블루 획득이 일어남을 확인하였다(도 12). 따라서, 야생형의 세포질 침투능이 유지되면서, pH 의존적 트립판 블루 획득이 증가한 TMab4-WYW를 최종 클론으로 선정하였다.To confirm the pH-dependent endosomes escape ability of Cytotransmab containing the TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations, trypan blue was confirmed using the same method as in Example 5 The experiment was performed and the number of cells obtaining trypan blue was quantified (a total of 400 or more cells were counted and the average value was indicated). As a result, among the five mutations, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH increased the trypan blue acquisition rate, of which TMab4-WYW was confirmed that pH-dependent trypan blue acquisition occurred. (Fig. 12). Therefore, TMab4-WYW, which had increased pH-dependent trypan blue acquisition while maintaining the wild-type cytoplasmic penetration ability, was selected as the final clone.

또한, 상기 최종 클론으로 선정된 TMab4-WYW의 세포질로의 이동을 실시예 2와 마찬가지의 방법을 이용하여 calcein을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰하고 Image J sofrtware(National Institutes of Health, USA)를 이용하여 정량화하였다(각 조건에서 세포 20개를 각각 지정한 후 얻은 형광의 평균값을 나타냄). 그 결과, 상기 TMab4-WYW는 TMab4 에 비해 더 낮은 농도에서도 강한 강도의 녹색 calcein 형광이 관찰됨을 확인하였다(도 13). In addition, the migration of TMab4-WYW selected as the final clone to the cytoplasm was observed with a confocal microscope using calcein using the same method as in Example 2, and Image J sofrtware (National Institutes of Health, USA) was used. And quantified (represents the average value of fluorescence obtained after designating 20 cells in each condition). As a result, it was confirmed that the TMab4-WYW showed strong intensity of green calcein fluorescence even at a lower concentration than TMab4 (FIG. 13).

(2) TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG 돌연변이(2) TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG mutations

[표 4][Table 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 세포막 결합이 pH에 따라 발생하는지 여부를 확인하기 위하여 실시예 3과 마찬가지의 방법을 이용하여 수행한 후 유세포분석기(FACS)로 관찰하였다. 그 결과, pH 5.5 조건에서 TMab4만 세포막에 결합한다는 것이 확인되었다(도 14a).In order to determine whether the cell membrane binding of Cytotransmab containing the TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG mutations occurs according to pH, the same method as in Example 3 was used, and then flow cytometry (FACS) was used. Observed. As a result, it was confirmed that only TMab4 binds to the cell membrane under the condition of pH 5.5 (FIG. 14A).

상기 TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 pH 의존성 엔도좀 탈출능을 확인하기 위하여 실시예 5와 마찬가지의 방법을 이용하여 트립판 블루 확인 실험을 수행하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량화하고 TMab4-WYW와 비교하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, TMab4-WYW에 비해 TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG는 트립판 블루 획득이 감소하는 것으로 확인되었다(도 14b). To confirm the pH-dependent endosome escape ability of Cytotransmab containing the TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG mutations, a trypan blue confirmation experiment was performed using the same method as in Example 5, and trypan blue was used. The number of cells obtained was quantified and compared with TMab4-WYW (a total of 400 or more cells were counted and the average value was shown). As a result, it was confirmed that TMab4-RYR, TMab4-IYI, and TMab4-GYG decreased trypan blue acquisition compared to TMab4-WYW (FIG. 14B).

또한, 상기 TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 세포질로의 이동을 실시예 2와 마찬가지의 방법을 이용하여 calcein을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰하고 이를 TMab4-WYW와 비교하였다. 그 결과, TMab4-RYR, TMab4-IYI 및 TMab4-GYG를 처리한 세포에서는 세포질에 퍼져있는 녹색 calcein 형광의 세기가 TMab4-WYW를 처리한 세포에 비하여 약한 것으로 확인되었다(도 14c). 이로써, 92, 93 및 94 번째 아미노산을 트립토판(W)으로 치환하는 경우 엔도좀 탈출능이 향상될 수 있음이 입증되었다. 상기 TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH 및 TMab4-YWH 돌연변이를 포함하는 Cytotransmab의 아미노산 서열을 서열번호 14 내지 18에 나타내었다. In addition, the migration of Cytotransmab containing the TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG mutations to the cytoplasm was observed with a confocal microscope using calcein using the same method as in Example 2. Compared. As a result, it was confirmed that in the cells treated with TMab4-RYR, TMab4-IYI and TMab4-GYG, the intensity of green calcein fluorescence spread across the cytoplasm was weaker than that of the cells treated with TMab4-WYW (FIG. 14C). Accordingly, it was proved that the endosomes escape ability can be improved when the 92, 93 and 94 th amino acids are substituted with tryptophan (W). The amino acid sequences of Cytotransmab containing the TMab4-WWH, TMab4-WYW, TMab4-YWW, TMab4-WYH and TMab4-YWH mutations are shown in SEQ ID NOs: 14 to 18.

실시예Example 7. 7. 엔도좀Endosome 탈출능이Escape ability 향상된 Improved 중쇄가변영역을Heavy chain variable region 갖는 Having Cytotransmab의Cytotransmab 제조 Produce

(1) 엔도좀 탈출 구조 모티프 영역의 확인(1) Confirmation of endosomes escape structure motif region

상기 실시예 5와 마찬가지로 중쇄가변영역의 서열 및 구조를 통해서 탄포드 트랜지션를 나타낼 수 있는 아미노산을 조사하고, N 말단으로부터 1 번째 아미노산 및 CDR3에 위치하는 102 번째 아미노산 쌍이 탄포드 트랜지션 효과를 나타낼 수 있는 후보로 선정한 후, 상기 실시예 6과 마찬가지의 방법을 이용하여 96 번째, 97 번째 및 98 번째 아미노산이 엔도좀 탈출 구조 모티프 영역임을 확인하였다. 한편, 야생형 중쇄가변영역의 CDR3 의 아미노산 개수는 11개이며, 구조 상 표면 쪽으로 고리의 중심부가 많이 노출되어 있어, pH 의존적인 현상의 발생이 용이하도록 CDR3의 아미노산 개수를 7 또는 8개로 실험을 진행하였다. As in Example 5, an amino acid capable of representing the Tanford transition was investigated through the sequence and structure of the heavy chain variable region, and the first amino acid from the N-terminus and the 102nd amino acid pair located in CDR3 were candidates that could exhibit the Tanford transition effect. After selecting as, it was confirmed that the 96th, 97th, and 98th amino acids were endosomes escape structure motif regions using the same method as in Example 6. On the other hand, the number of amino acids in the CDR3 of the wild-type heavy chain variable region is 11, and since the center of the ring is exposed to the surface of the structure, the number of amino acids in the CDR3 is 7 or 8 to facilitate the occurrence of a pH-dependent phenomenon. I did.

(2) Cytotransmab의 엔도좀 탈출능 확인(2) Confirmation of endosomes escape ability of Cytotransmab

상기 실시예 6에서 최종 선정한 TMab4-WYW의 중쇄가변영역에서의 엔도좀 탈출능을 확인하기 위하여, 경쇄가변영역에서 엔도좀 탈출 구조 모티프가 제거된 TMab4-AAA를 제조하고, 중쇄가변영역의 96 번째, 97 번째 및 98 번째 아미노산을 WYW로 치환하여 치환하여 Cytotransmab TMab4-HW1-AAA, TMab4-HW2-AAA, TMab4-HW3-AAA및 TMab4-HW4-AAA를 제작하였다(도 15a). In order to confirm the endosomes escape ability in the heavy chain variable region of TMab4-WYW finally selected in Example 6, TMab4-AAA from which the endosomes escape structure motif was removed from the light chain variable region was prepared, and the 96 th of the heavy chain variable region , Cytotransmab TMab4-HW1-AAA, TMab4-HW2-AAA, TMab4-HW3-AAA and TMab4-HW4-AAA were prepared by substituting WYW for 97 th and 98 th amino acids (FIG. 15A).

[표 5][Table 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 TMab4-HW1-AAA(HT0-HW1 VH), TMab4-HW2-AAA(HT0-HW2 VH), TMab4-HW3-AAA(HT0-HW3 VH), 및 TMab4-HW4-AAA(HT0-HW4 VH)의 세포질 침투능을 트립판 블루 확인 실험을 수행하고 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 (총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값을 나타냄). 그 결과, TMab4-HW1-AAA, TMab4-HW2-AAA, TMab4-HW3-AAA, 및 TMab4-HW4-AAA 돌연변이 모두 pH 5.5에서 트립판 블루 획득이 관찰되었다(도 15b). 따라서, 개선된 엔도좀 탈출 구조 모티프를 중쇄가변영역에 부여하여도 엔도좀 탈출이 가능하며, 최종적으로 세포질 내부에 위치할 수 있음이 입증되었다. Of the TMab4-HW1-AAA (HT0-HW1 VH), TMab4-HW2-AAA (HT0-HW2 VH), TMab4-HW3-AAA (HT0-HW3 VH), and TMab4-HW4-AAA (HT0-HW4 VH) Trypan blue confirmation experiment was performed to determine the cytoplasmic penetration ability, and the number of cells that obtained trypan blue was counted (a total of 400 or more cells were counted and the average value was indicated). As a result, TMab4-HW1-AAA, TMab4-HW2-AAA, TMab4-HW3-AAA, and TMab4-HW4-AAA mutants all observed trypan blue acquisition at pH 5.5 (FIG. 15B). Therefore, it was proved that endosomes escape is possible even if the improved endosomes escape structure motif is given to the heavy chain variable region, and can be finally located inside the cytoplasm.

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실험예Experimental example 1. One. GFP11GFP11 -- SBP2SBP2 융합된 Fused Cytotransmab의Cytotransmab 세포질 위치에 따른 According to the cytoplasmic location GFPGFP 형광 확인 Fluorescence confirmation

Cytotransmab 이 세포질에 위치하는 경우 개선된 분할 녹색 형광단백질의 상보적인 결합에 의한 GFP 형광이 관찰되는 과정을 그린 모식도를 도 16에 나타내었다. 구체적으로는, cytotransmab 이 세포질에 위치한다는 것을 직접적으로 확인하기 위해 개선된 분할 녹색 형광 단백질의 상보적 시스템을 사용하였다. 녹색형광단백질인 GFP를 1-10번, 11번 조각으로 나누게 되면 형광을 띠는 특성이 제거되고, 만약 두 조각의 거리가 가까워져 결합한다면, 형광을 띠는 특성을 회복할 수 있다(Cabantous et al., 2005). 이러한 특성을 이용하여 GFP 1-10번 조각은 세포질에 발현시키고, GFP 11번 조각은 cytotransmab 의 중쇄 C-말단에 융합시켰다. 또한, GFP 단편간의 상보적인 결합을 보완하기 위하여, 높은 친화도를 가지는 스트렙타비딘(Streptavidin) 과 스트렙타비딘-결합 펩타이드 2 (SBP2)를 각각 GFP 단편에 융합하였다. 따라서, GFP 형광이 관찰된다는 것은 cytotransmab 이 세포질에 위치한다는 것을 반증한다.Fig. 16 shows a schematic diagram illustrating a process in which GFP fluorescence is observed due to the complementary binding of the improved split green fluorescent protein when Cytotransmab is located in the cytoplasm. Specifically, a complementary system of improved split green fluorescent protein was used to directly confirm that cytotransmab is located in the cytoplasm. When the green fluorescent protein GFP is divided into 1-10 and 11 fragments, the fluorescent property is removed, and if the distance between the two fragments is close and combined, the fluorescent property can be restored (Cabantous et al. ., 2005). Using this characteristic, GFP fragments 1-10 were expressed in the cytoplasm, and GFP fragments 11 were fused to the C-terminus of the heavy chain of cytotransmab. In addition, in order to complement the complementary binding between GFP fragments, streptavidin and streptavidin-binding peptide 2 (SBP2) having high affinity were fused to GFP fragments, respectively. Thus, the observation of GFP fluorescence disprove that cytotransmab is located in the cytoplasm.

(1) GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 의 발현 및 정제(1) Expression and purification of GFP11-SBP2 fused cytotransmab

GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 의 동물세포 발현을 위해 GFP11-SBP2를 중쇄 C-말단에 GGGGS 3개의 링커를 사용하여 유전공학적으로 융합하였다. 그 다음 상기 세포질 침투 경쇄와 엔도좀 탈출능 향상 세포질 침투 경쇄를 코딩하고 있는 동물발현벡터와 GFP11-SBP2가 융합된 중쇄가 코딩된 동물 발현 벡터를 HEK293F 단백질 발현 세포에 동시에 일시적 트랜스펙션(transient transfection)을 하였다. GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 의 정제는 상기 실시예 1와 동일하게 진행하고, 환원성 또는 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE 결과를 도 17에 나타내었다. For the expression of GFP11-SBP2 fused cytotransmab in animal cells, GFP11-SBP2 was genetically fused to the C-terminus of the heavy chain using three GGGGS linkers. Then, the animal expression vector encoding the cytoplasmic penetrating light chain and the endosomes escape ability enhancement cytoplasmic penetrating light chain and the animal expression vector encoding the heavy chain fused with GFP11-SBP2 were simultaneously transient transfection into HEK293F protein-expressing cells. ). Purification of the GFP11-SBP2 fused cytotransmab was performed in the same manner as in Example 1, and the 12% SDS-PAGE result in reducing or non-reducing conditions is shown in FIG. 17.

그 결과, 비환원성 조건에서 약 150 kDa의 분자량을 확인하였으며, 환원성 조건에서 중쇄 50 kDa의 분자량 및 경쇄 25 kDa의 분자량을 나타내었다. 이는 발현 정제된 GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab 이 용액상태에서 단일체로 존재하며, 비자연적 이황화 결합을 통해 이중체 또는 올리고머를 형성하지 않음을 보여준다.As a result, a molecular weight of about 150 kDa was confirmed under non-reducing conditions, and a molecular weight of 50 kDa of a heavy chain and a molecular weight of 25 kDa of a light chain were shown under reducing conditions. This shows that the expression-purified GFP11-SBP2 fused cytotransmab exists as a monolith in a solution state, and does not form duplexes or oligomers through unnatural disulfide bonds.

(2) GFP11-SBP2 융합된 cytotransmab의 세포질 위치에 따른 GFP 형광 확인(2) GFP fluorescence confirmation according to the cytoplasmic location of GFP11-SBP2 fused cytotransmab

상기 실시예 2와 동일하게 SA-GFP1-10을 안정적으로 발현하는 형질전환된 HeLa 세포주를 준비하여 세포가 안정화되면, PBS, TMab4-GFP11-SBP2, TMab4-WYW-GFP11-SBP2 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.6, 3.2 μM을 37 도에서 6시간 동안 배양하였다. 상기 실시예 2와 같은 방법을 통해 PBS와 약산성 용액으로 세척 후, 세포 고정하였다. 그리고 Hoechst33342를 이용하여 핵을 염색(청색형광)하여 공초점 현미경으로 관찰하고, 이를 정량화하였다(각 조건에서 세포 20개를 각각 지정한 후 얻은 형광의 평균값을 나타냄). 그 결과, TMab4-WYW는 TMab4 에 비해 더 낮은 농도에서도 강한 강도의 녹색 GFP 형광이 관찰됨을 확인하였다(도 18).When the cells are stabilized by preparing a transformed HeLa cell line stably expressing SA-GFP1-10 as in Example 2, PBS, TMab4-GFP11-SBP2, TMab4-WYW-GFP11-SBP2 0.2, 0.4, 0.6 , 0.8, 1.6, 3.2 μM were incubated at 37 degrees for 6 hours. After washing with PBS and a weakly acidic solution through the same method as in Example 2, the cells were fixed. Then, the nuclei were stained (blue fluorescence) using Hoechst33342 and observed with a confocal microscope, and this was quantified (represents the average value of fluorescence obtained after designating 20 cells in each condition). As a result, it was confirmed that the strong intensity of green GFP fluorescence was observed in TMab4-WYW even at a lower concentration than TMab4 (FIG. 18).

또한, 세포질 내부에 위치하는 GFP11-SBP2 융합된 완전 IgG 형태의 cytotransmab과 엔도좀 탈출능 향상된 cytotransmab 의 세포질 내 농도와 엔도좀 탈출 효율을 비교하여 하기의 표 6에 나타내었다. In addition, GFP11-SBP2 located inside the cytoplasm of the complete IgG form of the fused cytotransmab and endosomes escape function improved cytotransmab in the cytoplasm concentration and endosomes escape efficiency are compared and shown in Table 6 below.

[표 6][Table 6]

Figure pat00006
Figure pat00006

실험예Experimental example 2. 완전 2. Complete IgGIgG 형태의 항- Form of anti- 튜블린Tubulin Cytotransmab의Cytotransmab 세포 내부 단백질의 표적 능력 확인 Confirmation of target ability of intracellular protein

(1) 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab의 제작(1) Construction of complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab

도 19a에 나타낸 모식도와 같이 재조합 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab를 제작하였다. 완전 IgG 형태의 항-튜블린 세포질 침투 단일클론항체의 동물세포 발현을 위하여 상기 실시예 1와 같이 5' 말단에 분비 시그널펩타이드를 코딩하는 DNA가 융합되며 세포골격인 튜블린에 특이적 결합하는 중쇄가변영역과 중쇄불변영역(CH1-hinge-CH2-CH3)를 포함하는 중쇄를 코딩하는 DNA를 pcDNA3.4(Invitrogen) 벡터에 NotI/HindIII로 클로닝하였다. 그 다음, 상기 TMab4-WYW를 코딩하고 있는 동물발현벡터와 구축된 튜블린에 특이적 결합하는 중쇄가변영역을 포함하는 중쇄가 코딩된 동물 발현 벡터를 HEK293F 단백질 발현 세포에 동시에 일시적 트랜스펙션(transient transfection)을 하였다. 그 다음, 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 의 정제를 상기 실시예 1와 동일하게 진행하고, 정제 후 환원성 및 비환원성 조건에 12 % SDS-PAGE를 분석하였다. 그 결과, 비환원성 조건에서 약 150 kDa의 분자량을 갖는 것으로 나타났으며, 환원성 조건에서 중쇄 50 kDa의 분자량 및 경쇄 25 kDa의 분자량을 갖는 것으로 확인되었다(도 19b). 이로써, 발현 정제된 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 가 용액상태에서 단일체로 존재하며, 비자연적 이황화 결합을 통해 이중체 또는 올리고머를 형성하지 않음이 확인되었다. As shown in the schematic diagram shown in Fig. 19a, a complete IgG type anti-tubulin Cytotransmab containing a recombinant endosome escape structure motif was constructed. A heavy chain that specifically binds to tubulin, a cytoskeleton, is fused with DNA encoding a secretion signal peptide at the 5'end as in Example 1 for the expression of a complete IgG-type anti-tubulin cytoplasmic infiltrating monoclonal antibody in animal cells. DNA encoding a heavy chain containing a variable region and a heavy chain constant region (CH1-hinge-CH2-CH3) was cloned into pcDNA3.4 (Invitrogen) vector as NotI/HindIII. Then, the animal expression vector encoding the TMab4-WYW and the animal expression vector encoding the heavy chain including the heavy chain variable region that specifically binds to the constructed tubulin were simultaneously transiently transfected into HEK293F protein-expressing cells. transfection). Then, purification of the complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab was performed in the same manner as in Example 1, and after purification, 12% SDS-PAGE was analyzed under reducing and non-reducing conditions. As a result, it was found to have a molecular weight of about 150 kDa under non-reducing conditions, and it was confirmed that it had a molecular weight of 50 kDa of heavy chain and 25 kDa of light chain under reducing conditions (FIG. 19B). Accordingly, it was confirmed that the expression-purified complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab exists as a monolith in a solution state, and does not form a duplex or oligomer through an unnatural disulfide bond.

(2) 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab 의 세포골격 튜블린과 특이적 결합 확인(2) Confirmation of specific binding to cytoskeleton tubulin of complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab

완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab과 세포질에 위치한 세포골격인 튜블린과의 중첩 여부를 공초점 현미경을 이용하여 확인하였다. 그 결과, 적색형광의 튜블린이 위치하는 세포질 부분에 녹색형광의 TuT4-WYW가 섬유 모양으로 중첩된 반면, TuT4는 중첩되지 않은 것으로 관찰되었다(도 19c). 이로써, 세포내의 세포골격 튜블린과 완전 IgG 형태의 항-튜블린 Cytotransmab가 특이적으로 결합하고 있음이 입증되었다.It was confirmed by using a confocal microscope whether the anti-tubulin Cytotransmab in the complete IgG form and the tubulin, a cytoskeleton located in the cytoplasm, overlap. As a result, it was observed that the green fluorescent TuT4-WYW was overlapped in a fibrous shape on the cytoplasm where the red fluorescent tubulin was located, whereas the TuT4 did not overlap (FIG. 19C). As a result, it was demonstrated that intracellular cytoskeleton tubulin and the complete IgG form of anti-tubulin Cytotransmab specifically bind.

실험예Experimental example 3. 완전 3. Complete IgGIgG 형태의 항-RAS Form of anti-RAS iMab의iMab 세포 내부 단백질의 표적 능력 확인 Confirmation of target ability of intracellular protein

(1) 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 제작(1) Preparation of complete IgG form of anti-RAS iMab

도 20(a)에 나타낸 모식도와 같이 재조합 엔도좀 탈출 구조 모티프를 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab을 제작하였다. 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 동물세포 발현을 위해 상기 실시예 5와 같이 5' 말단에 분비 시그널펩타이드를 코딩하는 DNA가 융합되며 중쇄가변영역 의존적으로 GTP가 결합된 K-RAS에 특이적 결합하는 중쇄가변영역(RT11 VH)과 중쇄불변영역 (CH1-hinge-CH2-CH3)를 포함하는 중쇄를 코딩하는 DNA를 각각 pcDNA3.4 (Invitrogen) 벡터에 NotI/HindIII로 클로닝하였다. 이후 상기 TMab4-WYW를 코딩하고 있는 동물발현벡터와 구축된 GTP가 결합된 K-RAS에 특이적 결합하는 중쇄가변영역을 포함하는 중쇄가 코딩된 동물 발현 벡터를 HEK293F 단백질 발현 세포에 동시에 일시적 트랜스펙션(transient transfection)을 하였다. 그 다음, 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 정제를 상기 실시예 1와 동일하게 진행하고, 정제 후 환원성 및 비환원성 조건에서 12 % SDS-PAGE를 분석하였다. 그 결과, 비환원성 조건에서 약 150 kDa의 분자량을 갖는 것으로 나타났으나, 환원성 조건에서 중쇄 50 kDa의 분자량 및 경쇄 25 kDa의 분자량을 갖는 것으로 확인되었다. 이로써, 발현 정제된 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 이 용액상태에서 단일체로 존재하며, 비자연적 이황화 결합을 통해 이중체 또는 올리고머를 형성하지 않음이 확인되었다(도 20b). As shown in Fig. 20 (a), a complete IgG form of anti-RAS iMab containing a recombinant endosome escape structure motif was prepared. For the expression of complete IgG-type anti-RAS iMab in animal cells, as in Example 5, DNA encoding a secretion signal peptide is fused at the 5'end, and specific binding to K-RAS to which GTP is bound in a heavy chain variable region DNA encoding the heavy chain including the heavy chain variable region (RT11 VH) and the heavy chain constant region (CH1-hinge-CH2-CH3) were cloned into pcDNA3.4 (Invitrogen) vector as NotI/HindIII, respectively. Thereafter, the animal expression vector encoding the TMab4-WYW and the heavy chain-encoded animal expression vector containing a heavy chain variable region that specifically binds to K-RAS to which the constructed GTP is bound were simultaneously transiently transfected into HEK293F protein-expressing cells. Transient transfection was performed. Next, purification of the complete IgG form of anti-RAS iMab was performed in the same manner as in Example 1, and after purification, 12% SDS-PAGE was analyzed under reducing and non-reducing conditions. As a result, it was found to have a molecular weight of about 150 kDa under non-reducing conditions, but it was confirmed to have a molecular weight of 50 kDa of heavy chain and a molecular weight of 25 kDa of light chain under reducing conditions. Accordingly, it was confirmed that the expression-purified complete IgG form of anti-RAS iMab exists as a monolith in solution, and does not form a duplex or oligomer through an unnatural disulfide bond (FIG. 20B).

(2) 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 의 세포내의 GTP가 결합된 K-RAS와 특이적 결합 확인(2) Confirmation of specific binding to GTP-bound K-RAS of complete IgG form of anti-RAS iMab

완전 IgG 형태의 항-RAS iMab와 세포내 활성화된 H-RAS G12V 돌연변이와의 중첩 여부를 공초점 현미경을 이용하여 확인하였다. 그 결과, 적색형광의 활성화된 RAS가 위치하는 세포내막 부분에 녹색형광의 RT11 및 RT11-WYW가 중첩된 반면, TMab4는 중첩되지 않았다(도 20c). 이로써, 세포내의 활성화된 RAS와 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 가 특이적으로 결합하고 있음이 입증되었다. Whether or not overlapping of the complete IgG form of anti-RAS iMab with the intracellular activated H-RAS G12V mutation was confirmed using a confocal microscope. As a result, while the green fluorescent RT11 and RT11-WYW overlapped on the inner cell membrane where the red fluorescent activated RAS is located, TMab4 did not overlap (FIG. 20C). As a result, it was proved that the activated RAS in the cell and the anti-RAS iMab in the complete IgG form were specifically binding.

실험예Experimental example 4. 개선된 4. Improved 엔도좀Endosome 탈출 구조 모티프가 이식(grafting)된 The escape structure motif is grafted 단일클론항체의Of monoclonal antibodies 엔도좀Endosome 탈출능Escape ability 확인 Confirm

현재 시판되고 있는 단일클론항체 중 세포 표면 수용체, 특히 세포 내제화가 일어나는 세포 표면 수용체를 표적하는 단일클론항체의 종류는 매우 많다. 이러한 항체들은 세포 내제화된 이후, 항원과의 결합이 끊어지지 않고, 엔도좀 탈출능이 없기 때문에 세포질로 이동하지 못하고 다시 세포 밖으로 내뱉어진다. 따라서, 세포 내제화가 일어나는 수용체 표적 항체에 엔도좀 탈출능을 부여할 수 있게 되면 지금보다 더 넓은 범위로 응용이 가능하다는 장점이 있다. Among the monoclonal antibodies currently on the market, there are many types of monoclonal antibodies that target cell surface receptors, particularly cell surface receptors where cell internalization occurs. After these antibodies are internalized into the cell, their binding to the antigen is not broken, and because they do not have the ability to escape endosomes, they cannot move to the cytoplasm and are spit out again. Therefore, if the endosomes escape ability can be given to the receptor target antibody in which cell internalization occurs, there is an advantage that it can be applied in a wider range than now.

개선된 엔도좀 탈출능 모티프를 부여하기 위하여, 세포 내제화가 일어나는 수용체 표적 항체의 경쇄가변영역의 서열과 cytotransmab의 경쇄가변영역의 서열를 비교하여, 1번째 아미노산이 음전하를 띠며, CDR3 고리 구조에 영향을 줄 수 있는 골격에 위치하는 주요 아미노산이 동일한 후보 경쇄가변영역 서열을 정리하였다. 후보 경쇄가변영역의 CDR3 를 cytotransmab 의 CDR3로 이식(grafting)하는 돌연변이를 하기의 표 7과 같이 구축하였다. 본 돌연변이를 구축할 때, 개선된 엔도좀 탈출능 모티프에 의하여 감소한 단백질 발현 수율을 높이기 위하여 87 번째 아미노산 타이로신(Tyrosine)을 페닐알라닌(Phenylalanine)으로 치환하였다. 페닐알라닌은 중쇄가변영역의 골격에 위치하는 아로마틱 고리를 가진 아미노산 및 소수성 아미노산과의 상호작용이 용이하여, 경쇄가변영역과 중쇄가변영역의 인터페이스를 강화할 수 있는 아미노산이다.In order to give an improved endosomes escape ability motif, the sequence of the light chain variable region of the receptor target antibody in which cell internalization takes place and the sequence of the light chain variable region of cytotransmab are compared, and the first amino acid is negatively charged and affects the CDR3 ring structure. Candidate light chain variable region sequences having the same main amino acids located in the backbone that can be given are summarized. A mutation for grafting the CDR3 of the candidate light chain variable region into the CDR3 of cytotransmab was constructed as shown in Table 7 below. When constructing this mutation, the 87th amino acid tyrosine was substituted with phenylalanine in order to increase the protein expression yield reduced by the improved endosomes escape ability motif. Phenylalanine is an amino acid that can enhance the interface between the light chain variable region and the heavy chain variable region by facilitating interaction with an amino acid having an aromatic ring and a hydrophobic amino acid located in the backbone of the heavy chain variable region.

[표 7][Table 7]

Figure pat00007
Figure pat00007

(1) 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 제작(1) Preparation of complete IgG form of anti-RAS iMab

개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 구축을 설명한 모식도를 도 21a에 나타내었다. 상기 실시예 1과 동일하게, 경쇄가변영역 클로닝 진행하여 GTP가 결합된 K-RAS에 특이적 결합하는 중쇄가변영역을 포함하는 중쇄가 코딩된 동물 발현 벡터를 HEK293F 단백질 발현 세포에 동시에 일시적 트랜스펙션(transient transfection)을 하였다. 그 다음, 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 정제는 상기 실시예 1와 동일하게 진행하였다.A schematic diagram illustrating the construction of a complete IgG form of anti-RAS iMab containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape capability is shown in FIG. 21A. In the same manner as in Example 1, the light chain variable region was cloned, and a heavy chain-encoded animal expression vector containing a heavy chain variable region specifically binding to GTP-bound K-RAS was simultaneously transiently transfected into HEK293F protein-expressing cells. (transient transfection) was performed. Then, purification of the complete IgG form of anti-RAS iMab was carried out in the same manner as in Example 1.

(2) 단일클론항체 골격에 개선된 엔도좀 탈출능 모티프 부여 가능 확인(2) Confirmation that improved endosomes escape ability motif can be given to the skeleton of monoclonal antibody

상기 실시예 2와 동일하게 HeLa 세포주를 준비하여 세포가 안정화되면, PBS, RT11-WYW, RT11-Neci, RT11-Nimo, RT11-Pani, RT11-Pert, RT11-Lumr, RT11-Emib 1 μM을 37 도에서 6시간 동안 배양했다. 상기 실시예 2와 같은 방법을 통해 PBS와 약산성 용액으로 세척 후, 세포 고정, 세포 천공, 블로킹 과정을 거쳤다. TMab4는 FITC(녹색형광)이 연결된 인간 Fc를 특이적 인지하는 항체로 염색하였다. 그리고 Hoechst33342를 이용하여 핵을 염색(청색형광)하여 공초점 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 6가지 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab에서 모두 세포 내부에서의 형광이 관찰되지 않았다(도 21b).When the cells are stabilized by preparing a HeLa cell line in the same manner as in Example 2, PBS, RT11-WYW, RT11-Neci, RT11-Nimo, RT11-Pani, RT11-Pert, RT11-Lumr, RT11-Emib 1 μM were added to 37 Incubated for 6 hours in degrees. After washing with PBS and a weakly acidic solution through the same method as in Example 2, cell fixation, cell perforation, and blocking were performed. TMab4 was stained with an antibody that specifically recognizes human Fc to which FITC (green fluorescence) is linked. Then, the nuclei were stained (blue fluorescence) using Hoechst33342 and observed with a confocal microscope. As a result, in all of the anti-RAS iMab in the form of a complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability was not observed in all of the cells (Fig. 21b).

또한, 상기 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적으로 비교하였다(총 400개 이상의 세포 수를 세어 평균값으로 나타냄). 그 결과, RT11-Pert 를 제외한 5가지 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 의 경우 RT11-WYW 와 유사한 트립판 블루 획득이 관찰하였다(도 21c).In addition, the number of cells that obtained trypan blue according to pH by a complete IgG form of anti-RAS iMab containing a monoclonal antibody skeleton that gave the improved endosomes escape ability was quantitatively compared (total of 400 or more cells Counted and expressed as an average value). As a result, in the case of a complete IgG form of anti-RAS iMab containing a monoclonal antibody skeleton with five improved endosomes, except for RT11-Pert, a trypan blue acquisition similar to that of RT11-WYW was observed (FIG. 21c ). .

실험예Experimental example 5. 개선된 5. Improved 엔도좀Endosome 탈출능Escape ability 부여한 Granted 단일클론항체Monoclonal antibody 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS Anti-RAS in the form of a complete IgG containing the skeleton iMabiMab of GTP가GTP 결합된Combined K-RAS와 특이적 결합 유지 확인 Confirmation of maintenance of specific binding with K-RAS

(1) K-RAS 돌연변이체 K-RAS G12D의 GTP가 결합된 형태와 GDP가 결합된 형태에서의 친화도 측정(1) Affinity measurement in the combined form of GTP and GDP of the K-RAS mutant K-RAS G12D

표적분자 K-RAS G12D의 GTP가 결합된 형태와 GDP가 결합된 형태를 96 웰 EIA/RIA 플레이트 (COSTAR Corning)에 1시간동안 37 도에서 결합시킨 후 0.1 % PBST (0.1 % Tween20, pH 7.4, 137 mM NaCl, 12mM phosphate, 2.7 mM KCl) (SIGMA)로 10분간 3회 씻어낸다. 5% PBSS (5% Skim milk, pH7.4, 137 mM NaCl, 12mM phosphate, 2.7 mM KCl) (SIGMA)로 1시간 동안 결합한 후 0.1% PBST로 10분간 3회 씻어낸다. 이후 IgG 형태의 단일클론항체 RT11-WYW, RT11-Neci, RT11-Nimo, RT11-Pani, RT11-Pert, RT11-Lumr, RT11-Emib 를 결합시킨 후 0.1 % PBST로 10분간 3회 씻어낸다. 표지항체로 염소유래 AP가 접합된 항-인간 항체(alkaline phosphatase-conjugated anti-human mAb) (SIGMA)로 결합시킨다. pNPP(p-nitrophenyl palmitate) (Sigma)로 반응시켜 405 nm 흡광도를 정량하였다. K-RAS 돌연변이에 대해서 친화도 분석 결과 RT11-Nimo를 제외한 5가지 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 의 경우 RT11-WYW 와 친화도 차이를 보였고, 음성 대조군으로 사용된 GDP가 결합된 K-RAS들에는 모든 클론이 결합하지 않았다(도 22a)The GTP-bound form of the target molecule K-RAS G12D and the GDP-bound form were bound to a 96-well EIA/RIA plate (COSTAR Corning) at 37°C for 1 hour, followed by 0.1% PBST (0.1% Tween20, pH 7.4, Wash three times for 10 minutes with 137 mM NaCl, 12 mM phosphate, 2.7 mM KCl) (SIGMA). Combined with 5% PBSS (5% Skim milk, pH 7.4, 137 mM NaCl, 12 mM phosphate, 2.7 mM KCl) (SIGMA) for 1 hour, and then washed 3 times with 0.1% PBST for 10 minutes. Subsequently, IgG-type monoclonal antibodies RT11-WYW, RT11-Neci, RT11-Nimo, RT11-Pani, RT11-Pert, RT11-Lumr, RT11-Emib were combined and washed 3 times for 10 minutes with 0.1% PBST. It binds with an anti-human antibody (alkaline phosphatase-conjugated anti-human mAb) (SIGMA) conjugated with goat-derived AP as a labeling antibody. By reacting with pNPP (p-nitrophenyl palmitate) (Sigma), absorbance at 405 nm was quantified. As a result of affinity analysis for the K-RAS mutation, the complete IgG form of anti-RAS iMab containing a monoclonal antibody skeleton with five improved endosomes, except for RT11-Nimo, showed a difference in affinity with RT11-WYW. , All clones did not bind to the GDP-bound K-RAS used as a negative control (FIG. 22A)

(2) RGD10 펩타이드 융합한 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab의 제작(2) Preparation of anti-RAS iMab in the form of complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability by fusion with RGD10 peptide

개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab은 세포 침투능이 제거되었기 때문에 세포 침투가 가능하도록 신생혈관세포 및 다양한 종양에서 과발현되는 인테그린(Integrin αvβ3)에 특이성을 갖는 RGD10 펩타이드를 경쇄 N-말단에 GGGGS 2 개의 링커를 사용하여 유전공학적으로 융합하였다. RGD10 펩타이드의 경우, RGD4C 펩타이드와 유사한 친화도를 가지고 있지만 두 개의 시스테인에 의한 하나의 이황화결합만 존재하며, 유전공학적 융합이 가능하다는 특징이 있다. 또한, 발현 수율, 엔도좀 탈출능, Ras에 대한 친화도 분석 실험 결과를 기반으로, 우수한 후보 항체인 RT11-Pani, RT11-Neci 의 경쇄가변영역의 N-말단에 RGD10 펩타이드를 융합하였다(도 22b). Anti-RAS iMab in the form of complete IgG containing a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability has been removed from the ability to penetrate cells, so it is specific to integrin αvβ3, which is overexpressed in neovascular cells and various tumors to enable cell penetration. The RGD10 peptide having a light chain was fused genetically using two linkers of GGGGS at the N-terminus. In the case of RGD10 peptide, it has similar affinity to RGD4C peptide, but only one disulfide bond by two cysteines exists, and genetic engineering fusion is possible. In addition, based on the expression yield, endosomes escape ability, affinity analysis experiment results for Ras, RGD10 peptide was fused to the N-terminus of the light chain variable region of excellent candidate antibodies RT11-Pani and RT11-Neci (Fig. 22b ).

그 다음, 24 웰 플레이트에 SW480 세포주를 각각 웰 당 2x104개를 0.5ml에 희석하여 12시간, 37도, 5% CO2 조건에서 배양한 후, RT11-i-WYW, RT11-i-Neci, RT11-i-Pani 1 μM을 처리하여 37 도, 12시간 배양하였다. 이후 상기 실시예 2와 동일한 조건으로 항체와 핵을 표지하고, Ras 표지 항체를 1 시간, 37도 조건에서 반응 후, 이차 항체로 염색하여 공초점 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 적색형광의 활성화된 RAS가 위치하는 세포내막 부분에 녹색형광의 RT11-i-WYW, RT11-i-Neci, RT11-i-Pani 가 중첩하였다. 상기 실험 결과로 세포내의 활성화된 RAS와 개선된 엔도좀 탈출능 부여한 단일클론항체 골격을 포함하는 완전 IgG 형태의 항-RAS iMab 가 특이적으로 결합하는 것을 확인하였다(도 22c).Then, 2x104 cells per well were diluted in 0.5ml of each of the SW480 cell lines in a 24-well plate and incubated for 12 hours, 37 degrees, 5% CO2, and then RT11-i-WYW, RT11-i-Neci, RT11- 1 μM of i-Pani was treated and cultured at 37 degrees for 12 hours. Thereafter, the antibody and the nucleus were labeled under the same conditions as in Example 2, and the Ras-labeled antibody was reacted at 37°C for 1 hour, followed by staining with a secondary antibody and observed with a confocal microscope. As a result, the green fluorescent RT11-i-WYW, RT11-i-Neci, and RT11-i-Pani overlapped with the red fluorescent activated RAS. As a result of the above experiment, it was confirmed that the anti-RAS iMab in the form of a complete IgG containing the activated RAS in the cell and the monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape ability was specifically bound (FIG. 22C).

실험예 6. 개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체의 엔도좀 탈출능 향상 확인. Experimental Example 6. Improved a little escape motif introduced into the heavy chain variable region and the improved performance endosomes escape the endosome given of a monoclonal antibody having a light chain variable region framework full IgG form of the cellular penetration antibody comprising an endo Confirmation of improvement in escape ability .

(1) 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체의 제작(1) Preparation of complete IgG-type cytoplasmic infiltrating antibody

개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체 구축을 설명한 모식도를 도 23a에 나타내었다. 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여, 개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역을 포함하는 중쇄와 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 경쇄가 코딩된 동물 발현 벡터를 HEK293F 단백질 발현 세포에 동시에 일시적 트랜스펙션 (transient transfection) 하였다. 이후 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체의 정제는 실시예 1와 동일하게 진행하였다.A schematic diagram illustrating the construction of a fully IgG-type cytoplasmic infiltrating antibody including a heavy chain variable region introduced with an improved endosomes escape motif and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton with improved endosomes escape capability is shown in FIG.23a. Using the same method as in Example 1, an animal encoded with a light chain including a heavy chain including an improved endosomes escape motif introduced heavy chain variable region and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton imparting improved endosomes escape ability The expression vector was transiently transfected into HEK293F protein-expressing cells at the same time. Thereafter, purification of the complete IgG-type cytoplasmic penetration antibody was performed in the same manner as in Example 1.

(2) 엔도좀 탈출능 확인(2) Endosome escape ability check

*개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체의 세포질로의 이동을 칼세인을 이용하여 공초점 현미경으로 관찰하고 공초점 현미경 사진의 칼세인 형광을 정량화하였다. 그 결과, TMab4-HW1-ep41를 각 농도별로 처리한 세포에서는 세포질에 퍼져있는 녹색 칼세인 형광이 TMab4-ep41를 처리한 세포에 비하여 세기가 강하였다(도 23b).*Improved endosomes escape motif introduced heavy chain variable region and a light chain variable region with a monoclonal antibody skeleton that gives improved endosomes escape ability, using calcein to move the cytoplasmic infiltrating antibody in the form of complete IgG into the cytoplasm. Observation with a confocal microscope and calcein fluorescence in the confocal micrograph was quantified. As a result, in the cells treated with TMab4-HW1-ep41 at each concentration, the intensity of green calcein fluorescence spreading in the cytoplasm was stronger than that of the cells treated with TMab4-ep41 (FIG. 23B).

개선된 엔도좀 탈출 모티프 도입 중쇄 가변영역과 개선된 엔도좀 탈출능을 부여한 단일클론항체 골격을 가지는 경쇄 가변영역을 포함하는 완전 IgG 형태의 세포질 침투 항체에 의한 pH에 따른 트립판 블루를 획득한 세포의 수를 정량적으로 비교하였다. 그 결과, TMab4-HW1-ep41 의 경우, TMab4-ep41에 대비하여 농도 의존적으로 트립판 블루 획득이 증가하였음을 관찰하였다(도 23c).Cells that obtained trypan blue according to pH by a fully IgG-type cytoplasmic penetrating antibody including a heavy chain variable region introduced with an improved endosomes escape motif and a light chain variable region having a monoclonal antibody skeleton that gave improved endosomes escape ability. The number of were compared quantitatively. As a result, in the case of TMab4-HW1-ep41, it was observed that the trypan blue acquisition increased in a concentration-dependent manner compared to TMab4-ep41 (FIG. 23C).

따라서, 엔도좀 탈출 모티프를 중쇄 가변영역과 경쇄 가변영역에 각각 도입하였을 때, 경쇄 가변영역에만 엔도좀 탈출 모티프가 존재하는 경우에 비하여 엔도좀 탈출능이 향상되었다.Therefore, when the endosomes escape motif was introduced into the heavy chain variable region and the light chain variable region, respectively, the endosomes escape ability was improved compared to the case where the endosomes escape motif was present only in the light chain variable region.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the above description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

<110> AJOU UNIVERSITY INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Endosomal escape motif enabling antibody to escape from endosomes and uses thereof <130> 241 <160> 28 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 9 <212> PRT <213> VL CDR3 <400> 1 Gln Gln Tyr Trp Trp His Met Tyr Thr 1 5 <210> 2 <211> 9 <212> PRT <213> VL CDR3 <400> 2 Gln Gln Tyr Trp Tyr Trp Met Tyr Thr 1 5 <210> 3 <211> 9 <212> PRT <213> VL CDR3 <400> 3 Gln Gln Tyr Tyr Trp Trp Met Tyr Thr 1 5 <210> 4 <211> 9 <212> PRT <213> VL CDR3 <400> 4 Gln Gln Tyr Trp Tyr His Met Tyr Thr 1 5 <210> 5 <211> 9 <212> PRT <213> VL CDR3 <400> 5 Gln Gln Tyr Tyr Trp His Met Tyr Thr 1 5 <210> 6 <211> 7 <212> PRT <213> VH CDR3 <400> 6 Gly Trp Tyr Trp Met Asp Leu 1 5 <210> 7 <211> 7 <212> PRT <213> VH CDR3 <400> 7 Gly Trp Tyr Trp Phe Asp Leu 1 5 <210> 8 <211> 8 <212> PRT <213> VH CDR3 <400> 8 Gly Trp Tyr Trp Gly Phe Asp Leu 1 5 <210> 9 <211> 7 <212> PRT <213> VH CDR3 <400> 9 Tyr Trp Tyr Trp Met Asp Leu 1 5 <210> 10 <211> 17 <212> PRT <213> VL CDR1 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Ile Pro Ala Arg Phe Ser Gly 50 55 60 Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Leu Thr Ile Ser Ser Leu Glu Pro 65 70 75 80 Glu Asp Phe Ala Val Tyr Phe Cys Gln Gln Tyr Trp Tyr Trp Met Tyr 85 90 95 Thr Phe Gly Gln Gly Thr Lys Ala Glu Ile Lys Arg 100 105 <210> 24 <211> 108 <212> PRT <213> Pani-WYW VL <400> 24 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 Gln Ala Ser Gln Asp Ile Ser Asn Tyr 20 25 30 Leu Asn Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile 35 40 45 Tyr Asp Ala Ser Asn Leu Glu Thr Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser Gly 50 55 60 Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Phe Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro 65 70 75 80 Glu Asp Ile Ala Thr Tyr Phe Cys Gln Gln Tyr Trp Tyr Trp Met Tyr 85 90 95 Thr Phe Gly Gly Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys Arg 100 105 <210> 25 <211> 114 <212> PRT <213> Lumr-WYW VL <400> 25 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 Lys Ser Ser Gln Ser Val Leu Asn Ser 20 25 30 Gly Asn Gln Lys Asn Tyr Leu Thr Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Gln 35 40 45 Ala Pro Lys Leu Leu Ile Tyr Trp Ala Ser Thr Arg Glu Ser Gly Val 50 55 60 Pro Asp Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Leu Thr 65 70 75 80 Ile Ser Ser Leu Gln Ala Glu Asp Val Ala Val Tyr Phe Cys Gln Gln 85 90 95 Tyr Trp Tyr Trp Met Tyr Thr Phe Gly Gln Gly Thr Lys Leu Glu Ile 100 105 110 Lys Arg <210> 26 <211> 113 <212> PRT <213> Nimo-WYW VL <400> 26 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 Arg Ser Ser Gln Asn Ile Val His Ser 20 25 30 Asn Gly Asn Thr Tyr Leu Asp Trp Tyr Gln Gln Thr Pro Gly Lys Ala 35 40 45 Pro Lys Leu Leu Ile Tyr Lys Val Ser Asn Arg Phe Ser Gly Val Pro 50 55 60 Ser Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Phe Thr Ile 65 70 75 80 Ser Ser Leu Gln Pro Glu Asp Ile Ala Thr Tyr Phe Cys Gln Gln Tyr 85 90 95 Trp Tyr Trp Met Tyr Thr Phe Gly Gln Gly Thr Lys Leu Gln Ile Thr 100 105 110 Arg <210> 27 <211> 109 <212> PRT <213> Emib-WYW VL <400> 27 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 Ser Val Ser Ser Ser Val Ser Ser Ile 20 25 30 Tyr Leu His Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu 35 40 45 Ile Tyr Ser Thr Ser Asn Leu Ala Ser Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser 50 55 60 Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln 65 70 75 80 Pro Glu Asp Phe Ala Thr Tyr Phe Cys Gln Gln Tyr Trp Tyr Trp Met 85 90 95 Tyr Thr Phe Gly Gly Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys Arg 100 105 <210> 28 <211> 108 <212> PRT <213> Pert-WYW VL <400> 28 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 Lys Ala Ser Gln Asp Val Ser Ile Gly 20 25 30 Val Ala Trp Tyr Gln Gln Lys Pro Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile 35 40 45 Tyr Ser Ala Ser Tyr Arg Tyr Thr Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser Gly 50 55 60 Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro 65 70 75 80 Glu Asp Phe Ala Thr Tyr Phe Cys Gln Gln Tyr Trp Tyr Trp Met Tyr 85 90 95 Thr Phe Gly Gln Gly Thr Lys Val Glu Ile Lys Arg 100 105

Claims (13)

항체의 CDR3(Complementarity determining region-3)에 위치하여 항체가 항체 자체의 세포내재화(endocytosis) 능력에 의해 세포내로 내재한 후에, 엔도좀 탈출능을 부여하기 위한 하기의 아미노산 서열을 포함하는 엔도좀 탈출 구조 모티프(endosomal escape motif)를 포함하는 경쇄가변영역 또는 중쇄가변영역.
-X1-X2-X3-
(상기 식에서, X1, X2 및 X3는 독립적으로 Phenylalanine(F), Tyrosine(Y), Histidine(H), 또는 Tryptophan(W)으로 이루어진 군으로부터 선택되되, 상기 X1, X2 및 X3 중 하나 이상은 Tryptophan(W)을 포함한다.)
The antibody is located in CDR3 (Complementarity determining region-3) of the antibody. After the antibody is intracellularly introduced into the cell by the endocytosis ability of the antibody itself, endosomal escape including the following amino acid sequence for imparting endosomal elimination ability A light chain variable region or heavy chain variable region comprising an endosomal escape motif.
-X1-X2-X3-
Wherein X1, X2 and X3 are independently selected from the group consisting of Phenylalanine (F), Tyrosine (Y), Histidine (H) or Tryptophan (W), wherein at least one of X1, X2 and X3 is selected from the group consisting of Tryptophan (W).
제1항에 있어서,
상기 엔도좀 탈출 구조 모티프인 X1-X2-X3는 WWH, WYW, YWW, WYH 또는 YWH 아미노산으로 이루어진 것을 특징으로 하는 경쇄가변영역 또는 중쇄가변영역.
The method according to claim 1,
Wherein the endosomal cleavage structure motif X1-X2-X3 comprises a WWH, WYW, YWW, WYH or YWH amino acid.
제1항에 있어서,
상기 엔도좀 탈출 구조 모티프 X1-X2-X3는 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산, 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산, 및 경쇄가변영역의 N 말단으로부터 92, 93 및 94 번째 아미노산 및 중쇄가변영역의 N 말단으로부터 96, 97 및 98 번째 아미노산에 위치하는 것을 특징으로 하는 경쇄가변영역 또는 중쇄가변영역.
(단, 상기 아미노산 위치는 카바트(Kabat) 번호에 따름)
The method according to claim 1,
The endosomal escape sequence motif X1-X2-X3 is derived from the N-terminus of the light chain variable region, the 92,93, and 94 amino acids, the N-terminus of the heavy chain variable region, the 96,97 and 98 amino acids, and the N-terminus of the light chain variable region 92, 93 and 94 amino acids and the 96, 97 and 98 amino acids from the N terminus of the heavy chain variable region.
(Provided that the amino acid position is according to the Kabat number)
제1항에 있어서,
상기 CDR3는 QQYWWHMYT(서열번호 1), QQYWYWMYT(서열번호 2), QQYYWWMYT(서열번호 3), QQYWYHMYT(서열번호 4), QQYYWHMYT(서열번호 5), GWYWMDL(서열번호 6), GWYWFDL(서열번호 7), GWYWGFDL(서열번호 8) 및 YWYWMDL(서열번호 9)로 이루어진 군으로부터 선택되는 아미노산 서열을 포함하는 것을 특징으로 하는 경쇄가변영역 또는 중쇄가변영역.
The method according to claim 1,
(SEQ ID NO: 1), QQYWYWMYT (SEQ ID NO: 2), QQYYWWMYT (SEQ ID NO: 3), QQYWYHMYT (SEQ ID NO: 4), QQYYWHMYT (SEQ ID NO: 5), GWYWMDL (SEQ ID NO: 6), GWYWFDL ), GWYWGFDL (SEQ ID NO: 8) and YWYWMDL (SEQ ID NO: 9).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 경쇄가변영역, 또는 중쇄가변영역,또는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 경쇄가변영역 및 중쇄가변영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편.
A light chain variable region according to any one of claims 1 to 4 or a heavy chain variable region or a light chain variable region according to any one of claims 1 to 4 and a heavy chain variable region An endothelium-derived antibody or fragment thereof.
제5항에 있어서,
상기 항체는 마우스, 키메릭, 인간, 또는 인간화된 항체인 것을 특징으로 하는 것인, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편.
6. The method of claim 5,
Wherein the antibody is a mouse, chimeric, human, or humanized antibody.
제5항에 있어서,
상기 항체는 IgG, IgM, IgA, IgD 또는 IgE인 것을 특징으로 하는 것인, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편.
6. The method of claim 5,
Wherein the antibody is an IgG, IgM, IgA, IgD or IgE antibody or fragment thereof.
제5항에 있어서,
상기 항체는 세포 내재화를 통해 침투한 후 엔도좀 탈출에 의해 세포질에 위치하는 것인, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편.
6. The method of claim 5,
Wherein the antibody is located in the cytoplasm by intrusion of endosomes after intracellularization, or an antibody or fragment thereof having enhanced endosomal elimination capability.
제5항에 있어서,
상기 항체는 세포질, 핵, 미토콘드리아, 소포체 또는 세포내 고분자를 표적으로 하는 것인, 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편.
6. The method of claim 5,
Wherein said antibody targets cytoplasm, nucleus, mitochondria, endoplasmic reticulum, or intracellular polymer, or an endo-escape enhancing antibody or fragment thereof.
제5항에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편, 및
상기 항체에 융합된 펩타이드, 단백질, 소분자 약물, 나노입자 및 리포좀으로 이루어진 군으로부터 선택된 생체활성분자를 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
An antibody or fragment thereof having enhanced endo-escape ability according to claim 5, and
A biologically active molecule selected from the group consisting of peptides, proteins, small molecule drugs, nanoparticles and liposomes fused to said antibody.
제10항에 있어서,
상기 암은 편평상피세포암, 소세포폐암, 비소세포폐암, 폐의 선암, 폐의 편평상피암, 복막암, 피부암, 피부 또는 안구내 흑색종, 직장암, 항문부근암, 식도암, 소장암, 내분비선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 간세포암, 위장암, 췌장암, 교아종, 경부암, 난소암, 간암, 방광암, 간종양, 유방암, 결장암, 대장암, 자궁내막 또는 자궁암, 침샘암, 신장암, 간암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 간암 및 두경부암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것인, 암의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
11. The method of claim 10,
The cancer is selected from the group consisting of squamous cell carcinoma, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma of the lung, peritoneal cancer, skin cancer, skin or intraocular melanoma, rectal cancer, Pancreatic cancer, glioblastoma, cervical cancer, ovarian cancer, liver cancer, bladder cancer, hepatoma, breast cancer, colon cancer, colon cancer, colon cancer, colon cancer, pancreatic cancer, pancreatic cancer, pancreatic cancer, adenocarcinoma, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, chronic or acute leukemia, lymphocytic lymphoma, Wherein the cancer is selected from the group consisting of endometrium or uterine cancer, salivary gland cancer, kidney cancer, liver cancer, prostate cancer, mucin cancer, thyroid cancer, liver cancer and head and neck cancer.
제5항에 따른 엔도좀 탈출능이 향상된 항체 또는 이의 단편, 및
상기 항체에 융합된 펩타이드, 단백질, 소분자 약물, 나노입자 및 리포좀으로 이루어진 군으로부터 선택된 생체활성분자를 포함하는 암의 진단용 약제학적 조성물.
An antibody or fragment thereof having enhanced endo-escape ability according to claim 5, and
A biologically active molecule selected from the group consisting of peptides, proteins, small molecule drugs, nanoparticles and liposomes fused to said antibody.
제12항에 있어서,
상기 암은 편평상피세포암, 소세포폐암, 비소세포폐암, 폐의 선암, 폐의 편평상피암, 복막암, 피부암, 피부 또는 안구내 흑색종, 직장암, 항문부근암, 식도암, 소장암, 내분비선암, 부갑상선암, 부신암, 연조직 육종, 요도암, 만성 또는 급성 백혈병, 림프구 림프종, 간세포암, 위장암, 췌장암, 교아종, 경부암, 난소암, 간암, 방광암, 간종양, 유방암, 결장암, 대장암, 자궁내막 또는 자궁암, 침샘암, 신장암, 간암, 전립선암, 음문암, 갑상선암, 간암 및 두경부암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것인, 암의 진단용 약제학적 조성물.
13. The method of claim 12,
The cancer is selected from the group consisting of squamous cell carcinoma, small cell lung cancer, non-small cell lung cancer, lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma of the lung, peritoneal cancer, skin cancer, skin or intraocular melanoma, rectal cancer, Pancreatic cancer, glioblastoma, cervical cancer, ovarian cancer, liver cancer, bladder cancer, hepatoma, breast cancer, colon cancer, colon cancer, colon cancer, colon cancer, pancreatic cancer, pancreatic cancer, pancreatic cancer, adenocarcinoma, adrenal cancer, soft tissue sarcoma, urethral cancer, chronic or acute leukemia, lymphocytic lymphoma, Endometrium or uterine cancer, salivary gland cancer, renal cancer, liver cancer, prostate cancer, mucin cancer, thyroid cancer, liver cancer, and head and neck cancer.
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