KR20240008997A - 사스-코로나 바이러스 2 중화 항체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편에 관한 것이다. 본 발명의 중화 항체는 사스-코로나 바이러스 2 및 이의 변이 바이러스 (예를 들어, 델타변이, 오미크론변이 등)에 대한 저해 효능을 갖는 바, 사스-코로나 바이러스 2 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

사스-코로나 바이러스 2 중화 항체 {Antibodies neutralizing SARS-CoV2}
본 발명은 사스-코로나 바이러스 2 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편에 관한 것이다.
세기별 주기로 발생하던 전염병이 21세기 들어서 지난 20년 동안 사스, 신종플루, 메르스, 에볼라 그리고 코로나19까지 다섯 차례나 발생하였으며, 전문가들은 신종 감염병 발생주기가 과거 10년 보다 짧아져, 3년 이내로 단축될 것으로 전망하고 있다(Zhou, P. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature 579, 270-273 (2020).
특히, 코로나19 및 이의 바이러스 변이에 대해 주요국들은 초기 방역에 실패하며 감염병 대응체계에서 문제점이 노출되었으며, 미국 및 주요 유럽 국가들에서 높은 사망자 수와 치명률을 기록하였다. 2020년 전 세계적으로 확산된 코로나19로 인한 잠재적인 경제적 손실이 작게는 5조8,000억달러(약 7,130조원)에서 많게는 8조8,000억달러(1경원)에 달할 것으로 추정되고 있으며, 이중 아시아가 최대 2조5,000억달러의 손실을 기록해 전 세계 손실액의 약 30%를 차지하게 될 것으로 분석되고 있다 (아시아개발은행(ADB) 2020년 발표 https://m.newspim.com/news/view/20200515000682).
코로나19 또는 SARS-CoV2는 초기 중국 우한시에서 발생된 형태로부터 지속적인 변이(알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론 등)가 발생되고 있으며, 2022년 현재 전파력이 더욱 증강된 오미크론의 새로운 변이인 BA.2(스텔스 오미크론), BA.2.12.1, BA.4 및 BA.5 등이 발생하며 인류를 위협하고 있다.
하지만, 상기 알파 및 델타변이와 더불어, 오미크론변이 바이러스에까지 중화능을 갖는 항체의 개발은 더딘 실정이며, 이에 대한 시장의 요구가 급증하고 있는 상황이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
이에 본 발명자들은 델타변이, 오미크론변이 등을 포함하는 다양한 코로나변이바이러스에 대한 저해 효능을 갖는 항체를 개발하고자 예의 노력을 하였다. 상기 노력의 결과, 유사한 CDR 서열을 갖는 16개의 항체 후보군을 선별하였으며, 이 중 일부의 항체는 델타변이 뿐만 아니라 오미크론변이에까지 탁월한 중화효능을 나타낸다는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은, 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 벡터를 포함하는 세포를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 약제학적 유효량을 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 치료용도(for use in therapy)를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 진단용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편으로서,
상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3과 중쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3를 포함하며,
상기 경쇄 CDR1은 하기 일반식 1; 경쇄 CDR2는 하기 일반식 2; 경쇄 CDR3은 하기 일반식 3; 중쇄 CDR1은 하기 일반식 4; 중쇄 CDR2는 하기 일반식 5; 및 중쇄 CDR3은 하기 일반식 6, 일반식 7 또는 일반식 8의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 제공한다:
일반식 1
X11-G-S-S-S-N-I-G-X12-X13-X14-V-X15
(상기 일반식 1에서, X11은 S 또는 T이며; X12는 S 또는 N이며; X13은 N 또는 T이며; X14는 Y, D, A, N, T 또는 S이며; X15는 S, T, Y 또는 N이다.);
일반식 2
X21-X22-X23-X24
(상기 일반식 2에서, X21은 S, A 또는 D이며; X22는 D 또는 N이며; X23은 N 또는 S이며; X24는 N, K, H 또는 Q이다.);
일반식 3
X31-X32-W-D-X33-S-L-X34-X35
(상기 일반식 3에서, X31은 A 또는 G이며; X32는 T, A, 또는 S이며; X33은 A, Y 또는 D이며; X34는 S 또는 N이며; X35는 A 또는 G이다.);
일반식 4
X41-Y-X42-M-S
(상기 일반식 4에서, X41은 N, D 또는 G이며; X42는 A, S, Y 또는 D이다.);
일반식 5
X51-I-X52-X53-X54-X55-X56-X57-X58-X59
(상기 일반식 5에서, X51은 W, A, G, E, V, M 또는 L이며; X52는 Y 또는 S이며; X53은 S, H, Y 또는 P이며; X54는 N, D, S, H 또는 G이며; X55는 D, S, G 또는 N이며; X56은 G 또는 S이며; X57은 N 또는 S이며; X58은 N, K, T 또는 I이며; X59는 존재하지 않거나 T이다.);
일반식 6
X601-X602-X603-X604-X605-X606-X607-X608-X609-X610-X611-X612-X613-X614-D-A-M-D-V
(상기 일반식 6에서, X601은 R 또는 K이며; X602는 F, V 또는 A이며; X603은 P, T 또는 I이며; X604는 V, G 또는 L이며; X605는 P, T 또는 R이며; X606은 S 또는 C이며; X607은 W, H 또는 I이며; X608은 R, S 또는 P이며; X609는 N, G 또는 L이며; X610은 T, S 또는 G이며; X611은 W 또는 C이며; X612는 S 또는 Y이며; X613은 S 또는 Y이며; X614는 Y, S 또는 A이다.);
일반식 7
X701-X702-X703-X704-X705-X706-X707-X708-X709-X710-F-D-V
(상기 일반식 7에서, X701은 R 또는 K이며; X702는 D 또는 G이며; X703은 P, A 또는 V이며, X704는 F, W 또는 P이며; X705는 P, T 또는 E이며; X706은 G, L 또는 I이며; X707은 R, H 또는 A이며; X708은 S 또는 P이며; X709는 S, F 또는 P이며; X710은 N, S 또는 R이다.);
일반식 8
X81-X82-X83-X84-X85-F-D-Y
(상기 일반식 8에서, X81은 R 또는 K이며; X82는 P, D, Y, F, N, S 또는 G이며; X83은 K, F, G, Q, D, L, H, P, A 또는 T이며; X84는 T, G, N, W, P 또는 F이며; X85는 S, P, T, D, V, G 또는 W이다.).
본 명세서에서 용어 "항체(antibody)"는 면역학적으로 특정 항원과 반응성을 갖는 면역글로불린 분자를 포함하는, 항원을 특이적으로 인식하는 수용체 역할을 하는 단백질 분자를 의미하며 다클론항체 및 단클론항체를 모두 포함한다.
항체는 완전한 전장(full-length) 항체 형태뿐만 아니라 항체 분자의 항원 결합 단편(항체 단편)을 포함한다. 완전한 항체는 2개의 전체 길이의 경쇄 및 2개의 전체 길이의 중쇄를 가지는 구조로서 각각의 경쇄는 중쇄와 이황화 결합으로 연결되어 있다. 중쇄 불변영역은 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 불변영역은 카파(kappa, κ) 및 람다(lambda, λ) 타입을 가진다.
본 명세서에서 용어 "항체의 항원 결합 단편"은 전체 항체 분자 내에서 항원을 특이적으로 인식하고 항원-항체 결합 기능을 보유하는 단편을 의미하며, 단일-도메인 항체(sdAb), 단일쇄 항체(scFv), Fab, F(ab'), F(ab')2 및 Fv 등을 포함한다. 단편의 예로는, VL, VH, Cκ (또는 CL) 및 CH1 도메인으로 구성된 1가 단편(Fab 단편); 힌지 영역에서 이황화물 브릿지에 의해 연결된 2개의 Fab 단편을 포함하는 2가 단편(F(ab')2 단편); VH 및 CH1 도메인으로 구성된 Fd 단편; 항체의 하나의 암(arm)의 VL 및 VH 도메인, 및 이황화물-연결된 Fv(sdFv)로 구성된 Fv 단편; VH 도메인으로 구성된 dAb 단편; 및 분리된 상보성 결정 영역(CDR) 또는 링커에 의해 선택적으로 이어질 수 있는 둘 이상의 분리된 CDR의 조합을 포함한다. 또한, scFv는 VL과 VH 영역이 쌍을 이루어 1가 분자를 형성한 단일 단백질 사슬을 이루도록 링커에 의해 이어질 수 있다. 이러한 단일쇄 항체도 항체의 단편에 포함된다. 또한, 상기 항체 또는 항체의 단편은 2개의 중쇄 분자와 2개의 경쇄 분자를 포함하는 테트라머 항체; 항체 경쇄 모노머; 항체 중쇄 모노머; 항체 경쇄 다이머, 항체 중쇄 다이머; 인트라바디; 1가 항체; 낙타 항체; 및 단일-도메인 항체(sdAb)를 포함한다.
Fv는 중쇄 가변영역 및 경쇄 가변영역만을 가지고 있는 최소의 항체조각으로 Fv 단편을 생성하는 재조합 기술은 PCT 국제 공개특허출원 WO 88/10649, WO 88/106630, WO 88/07085, WO 88/07086 및 WO 88/09344에 개시되어 있다. 이중쇄 Fv(two-chain Fv)는 비공유 결합으로 중쇄 가변영역과 경쇄 가변영역이 연결되어 있고 단쇄 Fv(single-chain Fv)는 일반적으로 펩타이드 링커를 통하여 중쇄의 가변영역과 단쇄의 가변영역이 공유결합으로 연결되거나 또는 C-말단에서 바로 연결되어 있어서 이중쇄 Fv와 같이 다이머와 같은 구조를 이룰 수 있다. 이러한 항체 단편은 단백질 가수분해 효소를 이용해서 얻을 수 있고(예를 들어, 전체 항체를 파파인으로 제한 절단하면 Fab를 얻을 수 있고 펩신으로 절단하면 F(ab')2 단편을 얻을 수 있다), 유전자 재조합 기술을 통하여 제작할 수도 있다.
본 명세서에서 용어 "중쇄"는 항원에 특이성을 부여하기 위한 충분한 가변영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변영역 도메인 VH 및 3개의 불변영역 도메인 CH1, CH2 및 CH3을 포함하는 전체길이 중쇄 및 이의 단편을 모두 의미한다. 또한, 본 명세서 용어 "경쇄"는 항원에 특이성을 부여하기 위한 충분한 가변영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변영역 도메인 VL 및 불변영역 도메인 Cκ (또는 CL)를 포함하는 전체길이 경쇄 및 이의 단편을 모두 의미한다.
본 명세서에서, 용어 "CDR(complementarity determining region)"은 면역글로블린의 중쇄 및 경쇄의 고가변 영역(hypervariable region)의 아미노산 서열을 의미한다(Kabat et al. Sequences of Proteins of Immunological Interest, 4th Ed., U.S. Department of Health and Human Services, National Institutes of Health (1987)). 중쇄(HCDR1, HCDR2 및 HCDR3) 및 경쇄(LCDR1, LCDR2 및 LCDR3)에는 각각 3개의 CDR이 포함되어 있으며, 이들 CDR은 항체가 항원 또는 에피토프에 결합하는 데 있어서 주요한 접촉 잔기를 제공한다. 상기 CDR은 프레임워크 영역(FR)이라고 명명된 더 보존된 영역들에 산재된다. 각 VH 및 VL은 3개의 CDR과 4개의 FR로 이루어지며, 이들은 FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3 및 FR4 순서로 아미노-말단에서 카복시-말단으로 배열된다.
본 발명의 항체 또는 항체 단편의 범위에는 CDR 영역에 보존적 아미노산 치환을 갖는 변이체가 포함된다. 예를 들면, 항체의 결합 친화도 외에 반감기, 생체 적합성 기타 생물학적 특성을 보다 개선시키기 위하여 항체의 아미노산 서열에 추가적인 변화를 줄 수 있다. 이러한 생물학적 균등 활성을 갖는 변이를 고려한다면, 본 발명의 항체 또는 이를 코딩하는 핵산 분자는 서열목록에 기재된 서열과 실질적인 동일성(substantial identity)을 나타내는 서열도 포함하는 것으로 해석된다. 상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 60%의 상동성, 일 특정예에 따르면 70%의 상동성, 다른 특정예에 따르면 80%의 상동성, 또 다른 특정예에 따르면 90%의 상동성을 나타내는 서열을 의미한다. 서열비교를 위한 얼라인먼트 방법은 당업계에 공지되어 있다. 얼라인먼트에 대한 다양한 방법 및 알고리즘은 Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. (1981) 2:482 Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. (1970) 48:443; Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. (1988) 24: 307-31; Higgins and Sharp, Gene (1988) 73:237-44; Higgins and Sharp, CABIOS (1989) 5:151-3; Corpet et al. Nuc. Acids Res. (1988) 16:10881-90; Huang et al. Comp. Appl. BioSci. (1992) 8:155-65 및 Pearson et al. Meth. Mol. Biol. (1994) 24:307-31에 개시되어 있다.
코로나바이러스는 일반적으로 조류와 포유류에서 감기 증상을 뷰발하는 원인체로 알려져 있다. 과거에는 중증 급성 호흡기 중후군(SARS) 및 중동 호흡기 증후군(MERS)가 코로나바이러스로 인해 유행하였으며, 최근에는 중국 우한시에서 발생한 코로나바이러스감염증-19(신종코로나바이러스)로 인해 다시 주목받고 있다.
COVID-19의 원인 바이러스는 코로나바이러스의 변종인 SARS-CoV 2이다. 기존의 코로나바이러스와는 다르게 SARS-CoV 2는 호흡기 상피세포에 접촉하기 위한 외부장치인 '스파이크'에 변이가 있다.
상기 변이 바이러스는 알파, 베타, 감마, 델타, 오미크론, 람다, 뮤 등 현재 과거 또는 유행이 되었거나, 향후 유행할 가능성이 있는 다양한 변이 바이러스를 포함하며, 바람직하게는 델타변이 또는 오미크론변이 바이러스인 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 변이 바이러스는 오미크론변이 바이러스인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR1은 X14 및 X15가 S 또는 T인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR2는 X21이 A 또는 D이며; X22가 D이며; X24가 N, H 또는 Q인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR3은 X32가 A이며; X33은 D이며; X34는 S인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR1은 X42가 A, Y 또는 D인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR2는 X51이 G 또는 L이며; X53이 H, Y 또는 P이며; X54가 N 또는 G이며; X55가 S, G 또는 N이며; X58이 K, T 또는 N인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR3은 상기 일반식 7의 아미노산 서열로 표시되며, X702는 D이며; X703은 P 또는 A이며, X704는 F 또는 W이며; X705는 P 또는 T이며; X706은 G 또는 L이며; X707은 R 또는 H이며; X709는 S 또는 F이며; X710은 N 또는 S인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR3은 상기 일반식 8의 아미노산 서열로 표시되며, X81은 K이며; X82는 Y이며; X83은 Q 이며; X84는 W이며; X85는 D인 것이다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3과 중쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3를 포함하며, 하기의 아미노산 서열로 표시되는 것이다:
(1) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 9, 경쇄 CDR2는 서열번호 20, 경쇄 CDR3은 서열번호 28, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 48 및 중쇄 CDR3은 서열번호 64;
(2) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 10, 경쇄 CDR2는 서열번호 21, 경쇄 CDR3은 서열번호 29, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 49 및 중쇄 CDR3은 서열번호 65;
(3) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 50 및 중쇄 CDR3은 서열번호 66;
(4) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 51 및 중쇄 CDR3은 서열번호 67;
(5) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 12, 경쇄 CDR2는 서열번호 23, 경쇄 CDR3은 서열번호 31, 중쇄 CDR1은 서열번호 43, 중쇄 CDR2는 서열번호 52 및 중쇄 CDR3은 서열번호 68;
(6) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 13, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 32, 중쇄 CDR1은 서열번호 43, 중쇄 CDR2는 서열번호 53 및 중쇄 CDR3은 서열번호 69;
(7) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 14, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 33, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 54 및 중쇄 CDR3은 서열번호 70;
(8) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 34, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 55 및 중쇄 CDR3은 서열번호 71;
(9) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 35, 중쇄 CDR1은 서열번호 44, 중쇄 CDR2는 서열번호 56 및 중쇄 CDR3은 서열번호 72;
(10) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 15, 경쇄 CDR2는 서열번호 25, 경쇄 CDR3은 서열번호 36, 중쇄 CDR1은 서열번호 45, 중쇄 CDR2는 서열번호 57 및 중쇄 CDR3은 서열번호 73;
(11) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 58 및 중쇄 CDR3은 서열번호 74;
(12) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 16, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 37, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 59 및 중쇄 CDR3은 서열번호 75;
(13) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 46, 중쇄 CDR2는 서열번호 60 및 중쇄 CDR3은 서열번호 76;
(14) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 17, 경쇄 CDR2는 서열번호 26, 경쇄 CDR3은 서열번호 38, 중쇄 CDR1은 서열번호 46, 중쇄 CDR2는 서열번호 61 및 중쇄 CDR3은 서열번호 77;
(15) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 18, 경쇄 CDR2는 서열번호 27, 경쇄 CDR3은 서열번호 39, 중쇄 CDR1은 서열번호 47, 중쇄 CDR2는 서열번호 62 및 중쇄 CDR3은 서열번호 78; 또는
(16) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 19, 경쇄 CDR2는 서열번호 23, 경쇄 CDR3은 서열번호 40, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 63 및 중쇄 CDR3은 서열번호 79.
본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 FR1, FR2, FR3 및 FR4및/또는 중쇄 FR1, FR2, FR3 및 FR4를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현에에 따르면, 상기 상기 경쇄 FR1은 서열번호 1, 경쇄 FR2는 서열번호 2, 경쇄 FR3은 서열번호 3, 경쇄 FR4는 서열번호 4, 중쇄 FR1은 서열번호 5, 중쇄 FR2는 서열번호 6, 중쇄 FR3은 서열번호 7 및 중쇄 FR4는 서열번호 8의 아미노산 서열로 표시될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자를 제공한다.
본 명세서에서 용어 "핵산 분자"는 DNA(gDNA 및 cDNA) 그리고 RNA 분자를 포괄적으로 포함하는 의미를 가지며, 핵산 분자에서 기본 구성단위인 뉴클레오타이드는 자연의 뉴클레오타이드뿐만 아니라, 당 또는 염기 부위가 변형된 유사체(analogue)도 포함한다(Scheit, Nucleotide Analogs, John Wiley, New York(1980); Uhlman 및 Peyman, Chemical Reviews, (1990) 90:543-584). 본 발명의 중쇄 및 경쇄 가변영역을 코딩하는 핵산 분자의 서열은 변형될 수 있다. 상기 변형은 뉴클레오타이드의 추가, 결실, 또는 비보존적 치환 또는 보존적 치환을 포함한다.
본 발명의 핵산 분자는 상기한 뉴클레오타이드 서열에 대하여 실질적인 동일성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열도 포함하는 것으로 해석된다. 상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인 된 서열을 분석한 경우에, 최소 80%의 상동성, 일 특정예에서는 최소 90%의 상동성, 다른 특정예에서는 최소 95%의 상동성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자를 포함하는 벡터를 제공한다.
본 명세서에서 용어 "벡터"는 상기 폴리뉴클레오타이드(핵산) 서열을 복제할 수 있는 세포로의 도입을 위해서 폴리뉴클레오타이드 서열을 삽입할 수 있는 전달체를 의미한다. 폴리뉴클레오타이드 서열은 외생(Exogenous) 또는 이종(Heterologous)일 수 있다. 벡터로서는 플라스미드, 코스미드 벡터 및 바이러스 벡터(레트로바이러스, 아데노바이러스 및 아데노-부속 바이러스 벡터 등)를 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 당업자는 표준적인 재조합 기술에 의해 벡터를 구축할 수 있다(Maniatis, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, N.Y., 1988; 및 Ausubel et al., In: Current Protocols in Molecular Biology, John, Wiley & Sons, Inc, NY, 1994 등).
본 명세서에서 용어 "발현 벡터"는 전사되는 유전자 산물 중 적어도 일부분을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열을 포함한 벡터를 의미한다. 일부의 경우에는 그 후 RNA 분자가 단백질, 폴리펩타이드, 또는 펩타이드로 번역된다. 발현 벡터에는 다양한 조절서열을 포함할 수 있다. 전사 및 번역을 조절하는 조절서열과 함께 벡터 및 발현 벡터에는 또 다른 기능도 제공하는 핵산 서열도 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 벡터를 포함하는 세포를 제공한다.
본 명세서에서 용어 "세포"는 진핵세포 및 원핵세포를 포함하며, 상기 벡터를 복제할 수 있거나 벡터에 의해 코딩되는 유전자를 발현할 수 있는 임의의 형질 전환 가능한 세포를 의미한다. 세포는 상기 벡터에 의해 형질감염(Transfected), 형질도입(Transduced) 또는 형질전환(Transformed) 될 수 있으며, 이는 외생의 폴리뉴클레오타이드(핵산분자)가 숙주세포 내에 전달되거나 도입되는 과정을 의미한다. 본 명세서에서 용어 "형질전환"은 상기 형질감염(Transfected) 및 형질도입(Transduced)을 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명의(숙주)세포는 제한되지 않으나, 바람직하게는 곤충세포 또는 포유동물 세포, 보다 바람직하게는 곤충세포의 경우 Sf9, 포유동물 세포의 경우 HEK293 세포, HeLa 세포, ARPE-19 세포, RPE-1 세포, HepG2 세포, Hep3B 세포, Huh-7 세포, C8D1a 세포, Neuro2A 세포, CHO 세포, MES13 세포, BHK-21 세포, COS7 세포, COP5 세포, A549 세포, MCF-7 세포, HC70 세포, HCC1428 세포, BT-549 세포,PC3 세포, LNCaP 세포, Capan-1 세포, Panc-1 세포, MIA PaCa-2 세포, SW480 세포, HCT166 세포, LoVo 세포, A172 세포, MKN-45 세포, MKN-74 세포, Kato-III 세포, NCI-N87 세포, HT-144 세포, SK-MEL-2 세포, SH-SY5Y 세포, C6 세포, HT-22 세포, PC-12 세포, NIH3T3 세포 등을 이용할 수 있다.
본 발명의 숙주세포는 바람직하게는 단리된 숙주세포이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 약제학적 유효량을 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 치료용도(for use in therapy)를 제공한다.
상기 치료용도는 바람직하게는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 치료용도인 것이다.
본 명세서에서 용어 "예방"은 질환 또는 질병을 보유하고 있다고 진단된 적은 없으나, 이러한 질환 또는 질병에 걸릴 가능성이 있는 대상체에서 질환 또는 질병의 발생을 억제하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 용어 "치료"는 (a) 질환, 질병 또는 증상의 발전의 억제; (b) 질환, 질병 또는 증상의 경감; 또는 (c) 질환, 질병 또는 증상을 제거하는 것을 의미한다. 본 발명의 조성물은 그 자체로 바이러스 감염 치료용 조성물이 될 수도 있고, 혹은 다른 약리성분과 함께 투여되어 이의 치료 반응성을 향상시키는 치료 보조제로 적용될 수도 있다. 이에, 본 명세서에서 용어 "치료" 또는 "치료제"는 "치료 보조" 또는 "치료 보조제"의 의미를 포함한다.
본 명세서에서 용어 "투여" 또는 "투여하다"는 본 발명의 조성물의 치료적 유효량을 대상체에 직접적으로 투여함으로써 대상체의 체내에서 동일한 양이 형성되도록 하는 것을 말한다.
본 발명에서 용어 "약제학적 유효량" 또는 "치료적 유효량"은 본 발명의 약제학적 조성물을 투여하고자 하는 개체에게 조성물 내의 약리성분이 치료적 또는 예방적 효과를 제공하기에 충분한 정도로 함유된 조성물의 함량을 의미하며, 이에 "예방적 유효량"을 포함하는 의미이다.
본 명세서에서 용어 "대상체"는 제한없이 인간, 마우스, 래트, 기니아 피그, 개, 고양이, 말, 소, 돼지, 원숭이, 침팬지, 비비 또는 붉은털 원숭이를 포함한다. 구체적으로는, 본 발명의 대상체는 인간이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 약학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 포함한다.
본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물은 통상의 방법에 따라 다양한 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 예컨대, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽 등의 경구형 제형으로 제형화할 수 있고, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 항 바이러스 활성을 가진 공지의 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 바람직하게는 비경구 투여이며, 예컨대, 정맥 내 주입, 경피 투여, 피하 주입, 근육 내 주입, 유리체 내 주입(intravitreal injection), 망막 하 주입(subretinal injection), 맥락막위공간 주입(suprachoroidal injection), 점안 투여(eye drop administration), 뇌실 내 주입(intracerebroventricular injection), 척추강 내 주입(intrathecal injection), 양막 내 주입 (intraamniotic injection), 동맥 내 주입 (intraarterial injection), 관절강 내 주입 (intraarticular injection), 심장 내 주입 (intracardiac injection), 음경해면체 내 주입 (intracavernous injection), 뇌 내 주입 (intracerebral injection), 뇌수조 주입 (intracisternal injection), 관상 내 주입 (intracoronary injection), 두개 내 주입 (intracranial injection), 경막 내 주입 (intradural injection), 경막 외 주입 (epidural injection), 해마 내 주입 (intrahippocampal injection), 비강 내 주입 (intranasal injection), 골강 내 주입 (intraosseous injection), 복강 내 주입 (intraperitoneal injection), 흉강 내 주입 (intrapleural injection), 척수 내 주입 (intraspinal injection), 흉곽 내 주입 (intrathoracic injection), 흉선 내 주입 (intrathymic injection), 자궁 내 주입 (intrauterine injection), 질 내 주입 (intravaginal injection), 심실 내 주입 (intraventricular injection), 방광 내 주입 (intravesical injection), 결막 하 주입 (subconjunctival injection) , 종양 내 주입 (intratumoral injection), 국소 주입 및 복강 주입(intraperitoneal injection) 등으로 투여할 수 있다.
상기 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 상기 약제학적 조성물의 제제화 방법, 투여 방식, 투여 시간 및/또는 투여 경로 등에 의해 다양해질 수 있으며, 상기 약제학적 조성물의 투여로 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 투여 대상이 되는 개체의 종류, 연령, 체중, 일반적인 건강 상태, 질병의 증세나 정도, 성별, 식이, 배설, 해당 개체에 동시 또는 이시에 함께 사용되는 약물 기타 조성물의 성분 등을 비롯한 여러 인자 및 의약 분야에서 잘 알려진 유사 인자에 따라 다양해질 수 있으며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 목적하는 치료에 효과적인 투여량을 용이하게 결정하고 처방할 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물의 투여 경로 및 투여 방식은 각각 독립적일 수 있으며, 그 방식에 있어 특별히 제한되지 아니하며, 목적하는 해당 부위에 상기 약학적 조성물이 도달할 수 있는 한 임의의 투여 경로 및 투여 방식에 따를 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 본 발명의 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 진단용 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 항체 또는 그의 항원결합 단편과 대상이 되는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대해서는 이미 상술하였으므로, 과도한 중복을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
본 명세서에서 용어 "진단"은 특정 질환에 대한 개체의 감수성(susceptibility)의 판정, 특정 질환을 현재 개체가 가지고 있는 지 여부의 판정, 및 특정 질환에 걸린 한 객체의 예후(prognosis)의 판정을 포함한다.
사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 특이적으로 결합하는 본 발명의 항체는 생물학적 시료 내 바이러스의 존재를 정확하게 판정할 수 있으며, 치료 전략을 조기에 수립하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
본 명세서에서 용어 "진단용 조성물"은 대상체의 바이러스 감염 여부를 판단하기 위해 본 발명의 항체를 포함하는 통합적인 혼합물(mixture) 또는 장비(device)를 의미하며, 이에 "진단용 키트"로 표현될 수도 있다.
본 명세서에서 용어 "생물학적 시료"란 조직, 세포, 전혈, 혈청, 혈장, 타액, 비강 분비물, 뇨, 림프액, 척수액, 조직 부검 시료(뇌, 피부, 림프절, 척수 등), 세포 배양 상등액, 파열된 진핵세포 및 세균 발현계를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
생물학적 시료에서 바이러스의 검출은, 비색법(colormetric method), 전기화학법(electrochemical method), 형광법(fluorimetric method), 발광법(luminometry), 입자계수법(particle counting method), 육안측정법(visual assessment) 또는 섬광계수법(scintillation counting method)을 이용한 항원-항체 복합체 형성의 검출을 통하여 수행할 수 있다. 본 명세서에서 용어 "검출"은 항원-항체 복합체의 형성 여부를 판정하기 위한 일련의 과정을 의미한다. 검출은 효소, 형광물, 리간드, 발광물, 미소입자 또는 방사성 동위원소를 포함하는 다양한 표지체를 사용하여 실시할 수 있다.
검출 표지체로서 사용되는 효소는 예를 들어 아세틸콜린에스테라제, 알칼라인 포스파타제, β-D-갈락토시다제, 호스래디쉬 퍼옥시다제 및 β-라타마제를 포함하며, 형광물로는 플루오레세인, Eu3+, Eu3+ 킬레이트 또는 크립테이트 등을 포함하고, 리간드로는 바이오틴 유도체 등을 포함하며, 발광물로는 아크리디늄 에스테르 및 이소루미놀 유도체 등을 포함하고, 미소입자로는 콜로이드 금 및 착색된 라텍스 등을 포함하며, 방사성 동위원소로는 57Co, 3H, 125I 및 125I-볼톤(Bonton) 헌터(Hunter) 시약 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 항원-항체 복합체를 효소면역흡착법(ELISA)을 이용하여 검출할 수 있다. 본 발명의 항체는 검출 표지를 가질 수 있으며, 검출표지를 가지지 않을 경우는 본 발명의 항체를 포획할 수 있고 검출 표지를 가지는 또 다른 항체를 처리하여 확인할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(i) 본 발명은 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 제공한다.
(ii) 본 발명의 중화 항체는 사스-코로나 바이러스 2 및 이의 변이 바이러스 (예를 들어, 델타변이, 오미크론변이 등)에 대한 저해 효능을 갖는 바, 사스-코로나 바이러스 2 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 바이오패닝을 이용한 항체후보군 선별 과정에 대한 모식도를 나타낸다.
도 2는 ELISA분석법을 통한 SARS-CoV2 변이바이러스 중화항체 후보군 선별 결과를 나타낸다.
도 3은 ELISA 기법을 이용한 13개의 중화항체 후보군의 항원(SARS-CoV2, B1.617.2 and B.1.1.529)에 따른 결합능 확인 결과이다.
도 4는 antibody-antigen protein thermal shift analysis (PTS)를 통해 선별된 SKAI-DS10, DS63 및 DS84 항체의 Delta 변이 및 omicron 변이의 RBD 항원에 대한 결합능력을 측정한 결과이다.
도 5는 선별된 항체의 중화능검증을 위한 슈도바이러스 시스템 제작방법에 대한 모식도이다.
도 6은 슈도바이러스를 이용한 중화항체 후보군의 중화능 검증 결과를 나타낸다.
도 7은 3종의 항체 후보군의 슈도바이러스에서의 농도별 중화효능 검증 (EC50 및 EC90) 결과를 나타낸다.
도 8은 바이러스 변이에 따른 중화항체 별 EC50 및 EC90 농도를 나타낸다.
도 9는 SARS-CoV2 surrogate virus neutralization test kit를 이용한 중화효능 검증 및 Antibody-dependent-enhancement(ADE) 검증 결과를 나타낸다.
도 10은 Surface plasmon response 분석을 통한 SKAI-DS84번 항체의 affinity 검증 결과를 나타낸다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
1. 바이오패닝을 이용한 항체후보군 선별
코로나바이러스-19 변이바이러스를 저해하는 중화항체의 개발은 phage-display 기술을 이용하였고 이화여자대학교에서 제공받은 1 X 1010 scFv에 HA tag 이 결합된 형태의 OPAL항체 라이브러리를 사용해 바이오패닝을 진행하였다. 상기 라이브러리를 ER2537(New England Biolabs)에 형질전환시키고 50 ㎍/ml 카르베니실린 및 helper phage를 함유하는 SB배지(Difcotm)에서 37℃, 14시간 동안 배양하였다. SARS-CoV-2-B.1.617.2(델타변이) RBD에 결합하는 scFv를 스크리닝하기 위해 바이오패닝을 수행하였다. SARS-CoV-2 델타변이 RBD는 에폭시 자석 비드와 결합시키고 scFv가 발현된 phage와 배양하였다. 이후 SARS-CoV-2 델타변이 RBD 와 결합된 phage를 용리(elution)후 새로운 ER2537 세포로 감염시켰다. 같은 과정을 통해 바이오패닝 5회 반복하여 진행했으며 ELISA를 통해 항체 후보물질을 선별하였다(도 1).
2. ELISA분석법을 통한 SARS-CoV2 변이바이러스 중화항체 후보군 선별
다섯 번의 바이오패닝 결과 4~5라운드에서 SARS-CoV2 및 델타변이의 S단백질, RBD 단백질(Genscript)에서 모두 scFv가 결합하고 항체 diversity 가 recovery 되는 것을 확인하였다. 4~5라운드에서 recovery된 400개의 개별의 콜로니를 취하여 scFv를 각각 발현하고 SARS-CoV2 RBD, 델타변이 RBD 및 오미크론변이 RBD 항원을 이용해 400개의 개별의 scFv의 결합 정도를 ELISA 분석법으로 확인하였다. 최종적으로 후보항체 선별은 delta RBD O.D값 (빨강)/ SARS-CoV2 RBD O.D450 (파랑) 값으로 환산하여 O.D값 15이상의 개별 콜로니만 선별 하였다 (도 2). 결과적으로 16개의 중화항체 후보가 선별되었고 유전자 분석을 통해 light chain 및 heavy chain의 CDR1, CDR2 그리고 CDR3 항체서열을 확인하였다(표 1 및 2).
SARS-CoV2 변이바이러스 중화항체의 light chain variable region
light chain variable region
Serial FR1: CDR1: FR2: CDR2: FR3: CDR3: FR4:
SKAI-DS1 QSVLTQPPSASGTPGRRVTISC
(SEQ ID NO: 1)
TGSSSNIGS NYVS
(SEQ ID NO: 9)
WYQQLPGTAPKLLIY
(SEQ ID NO: 2)
SDSN
(SEQ ID NO: 20)
RPSGVPDRFSGSKSGT
SASLAISGLRS
EDEADYYC
(SEQ ID NO: 3)
GTWDASLSG
(SEQ ID NO: 28)
YVFGGGTK
LTVL(SEQ ID NO: 4)
SKAI-DS3 QSVLTQPPSASGTPGQRVTISC TGSSSNIGSNDVT(SEQ ID NO: 10) WYQQLPGTAPKLLIY ADSK
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SARS-CoV2 변이바이러스 중화항체의 heavy chain variable region
heavy chain variable region
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3. SARS-CoV2 변이바이러스 중화항체 제작
인간 IgG 중화항체로 변환을 위해 확인된 16개의 SARS-CoV2 변이바이러스 RBD와 결합을 하는 scFv 서열을 human IgG two vector 시스템 (Antibody design Labs)에 삽입하였다. IgG변환 방법은 제한효소 부위를 포함하는 정방향 및 역방향 프라이머를 사용하여 항체유전자 결합부위를 증폭했다. VH 프라이머는 5' 말단에서 BspE1 및 3' 말단에서 Bsa1에 대한 제한 부위를 갖도록 설계되었고, VL의 경우, BssH11 및 BsmB1 제한 부위가 각각 5' 및 3' 말단에 설계되었다. 증폭된 VH 단편은 two vector 시스템 중 하나인 TGEC-HC 벡터(Antibody design Labs)의 클로닝 부위에 삽입하고, VL 도메인의 경우 TGEX-LC 벡터(Antibody design Labs)의 클로닝 사이트에 삽입하였다. 모든 제한효소는 new england biolabs사의 제품을 사용하였다. 플라스미드 증폭은 Escherichia coli DH5α-competent cell을 사용하였고 모든 단일클론항체 후보군은 제한효소 맵핑과 DNA 시퀀싱(Macrogen, Korea)통해 확인하였다. 클로닝된 두 개의 중쇄 및 경쇄 IgG 플라스미드를 ExpiCHO 세포로 동시에 형질감염(Transfection)시켰다. 각각 15 ug의 중쇄 및 경쇄 인간 IgG 플라스미드를 ExpifectamineTM CHO (thermofisher)과 혼합하여 준비하고 6 x 106 cells/ml로 준비된 세포에 복합체를 공동 형질감염시켰다. 다음날 ExpifectamineTM CHO enhancer와 ExpiCHOTM media (Thermofisher)를 추가하였다. 세포 생존율이 약 75%(형질감염 후 약 7일째)일 때 세포를 수확하였다. 생성된 항체를 정제하기위해 protein A resin (Amicogen)에 사용하여 단일클론항체를 정제하였다. 인간 IgG 정제를 위해 단백질 A agarose 수지와 친화성 크로마토그래피 컬럼(Bio-rad)을 사용하였다. 생성된 항체와 protein A resin 1 ml를 혼합하여 4℃에서 6시간 동안 배양하고 이 혼합물을 친화성 크로마토그래피 컬럼에 넣은 뒤 0.1 M 글리신 HCl 완충액(pH 2.7)을 이용해 용출시켰다. 마지막으로 100 Kda cutoff amicon (Merckmillipore)을 이용하여 정제된 항체를 농축하였다.
16개의 scFv 항체 후보군 중 인간IgG 중화항체는 13개가 생산되었다. 13개의 중화항체 후보군(1 μg/ml)은 SARS-CoV2 RBD, delta RBD 그리고 omicron변이(22년 1월 우세종)의 RBD 항원(Genscript)을 이용해 ELISA 방식을 통해 항체의 결합능력을 확인해보았다. 그 결과 SARS-CoV2 RBD에 결합하는 항체는 10종, delta변이 RBD에 결합하는 항체 9종, 오미크론에 결합하는 항체 3종이 확인되었으며 3종류의 항원 모두 결합하는 항체는 SKAI-DS63, SKAI-DS84, SKAI-DS95으로 확인 확인되었다(도 3). SARS-CoV2 및 delta변이 2종의 항원에서 결합능이 가장 좋은 SKAI-DS10과 3종의 항원에 모두 결합력이 평균이상인 SKAI-DS63 및 SKAI-DS84를 실험군으로, 양성대조군으로는 일라이릴리의 밤라니비맙 (Research only, ProteoGenix)과 R&D system의 MAB10540을 사용하였고 음성대조군은 인간IgG를 사용하여 추가 실험을 수행하였다.
4. antibody-antigen protein thermal shift analysis (PTS)
선별된 SKAI-DS10, DS63 및 DS84 항체는 Delta 변이 및 omicron 변이의 RBD 항원을 이용해 antibody-antigen protein thermal shift analysis (PTS)를 통해 항체 결합능력을 재검증 하였다. protein thermal shift의 원리는 항원-항체 결합에서 시간별로 온도를 증가시켰을 때 항원-항체가 해리되는 온도(Tm)값을 측정하여 항원과 항체의 결합능력을 확인하는 검증법이다. 그 결과 Delta RBD 항원과의 3종의 항체 모두 잘 결합하는 것으로 확인하였지만, omicron 변이 RBD와 3종의 항체 결합능력에서는 DS10<DS63<DS83 순으로 높은 온도에서 항원-항체가 해리되는 것을 확인하였다. 결과적으로 DS84의 경우 현재 우세종인 omicron 변이 바이러스의 RBD와 강력한 결합력을 갖는 것을 확인하였다(도 4).
5. 슈도바이러스 시스템을 이용한 중화능 검증
선별된 중화항체 후보군의 중화능 검증을 위해 슈도바이러스 시스템을 구축하였다(도 5). 팩키징플라스미드 (psPAX2), Transgene 플라스미드 (pLenti-sffv-NanoLuc-PGK-RFP-T2A-PURO) 및 SARS-CoV2 S 단백질을 발현하는 플라스미드를 HEK293T 세포의 동시 형질감염(co-transfection) 하여 72시간뒤 바이러스를 수확 후 Takara사의 lentivirus concentrator를 이용해 30~50배 농축하였다. 이후 후보항체와 슈도바이러스를 37도에서 1시간동안 배양 후 ACE2-Huh7.5 세포에 감염시켰다. 24시간 뒤 바이러스가 포함된 배지는 제거하고 10% FBS가 함유된 새로운 배지를 넣고 72시간동안 37도에서 배양하였다. 72시간 뒤 항체의 세포독성평가를 위해 WST 분석을 하고 같은 세포에서 프로메가사의 nanoluc-glo를 통해 nano-루시퍼라제의 활성을 평가하였다(중화능 효과가 높을수록 루시퍼라제 활성도가 낮음).
앞선 ELISA 결과에서 1 μg/ml 농도의 13종 후보항체가 항원에 결합하는 능력을 확인했다(도 6). 본 데이터에서는 ELISA 결과와 비례하여 항원-항체 결합능에 따른 중화능 효능을 보이는지 확인하기 위해 1 μg/ml 농도에서 13종 후보항체를 검증하였다. 그 결과, 도 3에서와 마찬가지로 84번 항체가 가장 좋은 오미크론변이에 대한 중화능을 보였으며 다음 63번 및 10번은 SARS-CoV2 및 델타 변이에서만 중화능을 보였다. 따라서, 본 발명자들은 WT(우한종)와 델타변이에서 가장 강력한 중화능을 보이는 10번 항체, WT, 델타변이 및 오미크론변이 모두 중화하는 64번 및 84번 항체를 실험군으로 선정하였다. 3종의 항체 모두 슈도바이러스에서 중화능을 농도별로(dose-dependent) 검증하였다.
우한종, 델타변이 및 오미크론변이의 슈도바이러스에 10, 63 그리고 84 항체를 각각 농도별로 처리한 뒤 72시간 배양 후 나노루시퍼레이즈 측정을 통해 중화능을 검증하였다(도 7). 그 결과 오미크론 중화능이 가장 좋은 항체는 84번 및 63번 항체 순서로 결과가 나왔으며 10번 항체의 경우 오미크론 변이에 중화능이 존재 하지 않았다. 84번 항체의 오미크론변이 저해정도는 EC50 = 0.16 μg/ml 및 EC90 = 8 μg/ml으로 나타났으며, 63번의 항체의 경우 EC50 = 7.2 μg/ml 및 EC90 = 112 μg/m 수준으로 확인되었다. 또 우한종 중화 효능은 10번과 63번 항체가 EC50 = 0.0004 μg/ml 및 EC90 = 0.0012~0.0015 μg/ml 수준으로 확인되었으며, 84번 항체는 우한종에서 중화능 수준인 EC50 = 0.002 μg/ml 및 EC90=0.3μg/ml으로 보다 낮은 중화능을 보였다. 마지막으로 델타변이에서는 10번 항체의 경우 EC50 = 0.003 μg/ml 및 EC90 = 7.3 μg/m, 63번 항체는 EC50 = 0.007 μg/ml 및 EC90 = 5.2μ g/ml 그리고 84번 항체는 EC50 = 0.09 g/ml 및 EC90 = 1.5 μg/ml 수준의 중화능을 확인하였다(도 8). 대조군으로는 밤라니비맙을 사용하였다. 밤라니비맙의 경우 우한종에서만 중화능을 보였다(도 8).
6. neutralization test kit를 이용한 중화능 검증
슈도바이러스에서 검증한 중화능 효능을 재차 검증하기 위해 genscript사의 SARS-CoV2 surrogate virus neutralization test kit를 이용해 중화능을 추가 검증하였다. 그 결과 84항체와 63번항체 순서로 강력한 중화 효능을 보였으며 10번항체와 대조군인 밤라니비맙의 경우 오미크론변이 중화능을 보이지 않는 것으로 확인하였다. 결과적으로 슈도바이러스 중화능 검증과 비슷한 결과가 도출되어 84번 항체의 오미크론변이 중화능 검증을 뒷받침하였다(도 9).
7. Antibody-dependent-enhancement(ADE) 검증
항체에 FcγRII-dependent에 의한 Antibody-dependent-enhancement(ADE) 영향을 확인하기 위해 RAJI 세포(ATCC, CCL-86)에서 3종의 항체 모두 ADE를 확인한 결과 항체의 농도를 증가시켜도 슈도바이러스의 감염을 확인하지 못했으며, 더 나아가 항체 농도가 증가함에 따라 RAJI 세포에서의 바이러스 감염 또한 줄어드는 것으로 확인하였다. 따라서 3종의 항체 모두 ADE 효과는 나타나지 않았다.
8. 항체의 affinity 검증
본 발명자들은 오미크론변이에 중화도가 가장 높은 SKAI-DS84번 항체를 후보항체로 선정하였고 항체의 결합력(affinity)를 측정하였다. SKAI-DS84 항체와 invivogen에서 구입한 omicron RBD BA.1 그리고 BA.2 (스텔스오미크론) 항원과의 항원-항체의 affinity는 biacore T200 장비를 이용하여 확인하였다. Omicron RBD BA.1 및 BA.2는 RBD site에서 4개의 유전자 서열이 다름을 확인하였다. Affinity 측정 결과 SKAI-DS84 항체와 omicron RBD BA.1 항원사이에 affinity 값(Kd)는 5.12 X 10-9 M값을 확인하였고, 더 나아가 omicron BA.2에서의 affinity 값을 확인한 결과 8.63 X 10-9 M이 확인되었다(도 10). 따라서 SKAI-DS84 항체의 경우 omicron RBD에 강력한 결합력을 보이는 것으로 확인하였다 (BA.1 과 BA.2의 RBD mutation sequence: S371F, T376A, D405N, R408S).
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (19)

  1. 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스에 대한 중화 항체 또는 이의 항원 결합 단편으로서,
    상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3과 중쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3를 포함하며,
    상기 경쇄 CDR1은 하기 일반식 1; 경쇄 CDR2는 하기 일반식 2; 경쇄 CDR3은 하기 일반식 3; 중쇄 CDR1은 하기 일반식 4; 중쇄 CDR2는 하기 일반식 5; 및 중쇄 CDR3은 하기 일반식 6, 일반식 7 또는 일반식 8의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편:
    일반식 1
    X11-G-S-S-S-N-I-G-X12-X13-X14-V-X15
    (상기 일반식 1에서, X11은 S 또는 T이며; X12는 S 또는 N이며; X13은 N 또는 T이며; X14는 Y, D, A, N, T 또는 S이며; X15는 S, T, Y 또는 N이다.);
    일반식 2
    X21-X22-X23-X24
    (상기 일반식 2에서, X21은 S, A 또는 D이며; X22는 D 또는 N이며; X23은 N 또는 S이며; X24는 N, K, H 또는 Q이다.);
    일반식 3
    X31-X32-W-D-X33-S-L-X34-X35
    (상기 일반식 3에서, X31은 A 또는 G이며; X32는 T, A, 또는 S이며; X33은 A, Y 또는 D이며; X34는 S 또는 N이며; X35는 A 또는 G이다.);
    일반식 4
    X41-Y-X42-M-S
    (상기 일반식 4에서, X41은 N, D 또는 G이며; X42는 A, S, Y 또는 D이다.);
    일반식 5
    X51-I-X52-X53-X54-X55-X56-X57-X58-X59
    (상기 일반식 5에서, X51은 W, A, G, E, V, M 또는 L이며; X52는 Y 또는 S이며; X53은 S, H, Y 또는 P이며; X54는 N, D, S, H 또는 G이며; X55는 D, S, G 또는 N이며; X56은 G 또는 S이며; X57은 N 또는 S이며; X58은 N, K, T 또는 I이며; X59는 존재하지 않거나 T이다.);
    일반식 6
    X601-X602-X603-X604-X605-X606-X607-X608-X609-X610-X611-X612-X613-X614-D-A-M-D-V
    (상기 일반식 6에서, X601은 R 또는 K이며; X602는 F, V 또는 A이며; X603은 P, T 또는 I이며; X604는 V, G 또는 L이며; X605는 P, T 또는 R이며; X606은 S 또는 C이며; X607은 W, H 또는 I이며; X608은 R, S 또는 P이며; X609는 N, G 또는 L이며; X610은 T, S 또는 G이며; X611은 W 또는 C이며; X612는 S 또는 Y이며; X613은 S 또는 Y이며; X614는 Y, S 또는 A이다.);
    일반식 7
    X701-X702-X703-X704-X705-X706-X707-X708-X709-X710-F-D-V
    (상기 일반식 7에서, X701은 R 또는 K이며; X702는 D 또는 G이며; X703은 P, A 또는 V이며, X704는 F, W 또는 P이며; X705는 P, T 또는 E이며; X706은 G, L 또는 I이며; X707은 R, H 또는 A이며; X708은 S 또는 P이며; X709는 S, F 또는 P이며; X710은 N, S 또는 R이다.);
    일반식 8
    X81-X82-X83-X84-X85-F-D-Y
    (상기 일반식 8에서, X81은 R 또는 K이며; X82는 P, D, Y, F, N, S 또는 G이며; X83은 K, F, G, Q, D, L, H, P, A 또는 T이며; X84는 T, G, N, W, P 또는 F이며; X85는 S, P, T, D, V, G 또는 W이다.).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변이 바이러스는 델타변이 또는 오미크론변이 바이러스인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 변이 바이러스는 오미크론변이 바이러스인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR1은 X14 및 X15가 S 또는 T인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR2는 X21이 A 또는 D이며; X22가 D이며; X24가 N, H 또는 Q인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 경쇄 CDR3은 X32가 A이며; X33은 D이며; X34는 S인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR1은 X42가 A, Y 또는 D인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR2는 X51이 G 또는 L이며; X53이 H, Y 또는 P이며; X54가 N 또는 G이며; X55가 S, G 또는 N이며; X58이 K, T 또는 N인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR3은 상기 일반식 7의 아미노산 서열로 표시되며, X702는 D이며; X703은 P 또는 A이며, X704는 F 또는 W이며; X705는 P 또는 T이며; X706은 G 또는 L이며; X707은 R 또는 H이며; X709는 S 또는 F이며; X710은 N 또는 S인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편의 중쇄 CDR3은 상기 일반식 8의 아미노산 서열로 표시되며, X81은 K이며; X82는 Y이며; X83은 Q 이며; X84는 W이며; X85는 D인 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3과 중쇄 CDR1, CDR2 및 CDR3를 포함하며, 하기의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편:
    (1) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 9, 경쇄 CDR2는 서열번호 20, 경쇄 CDR3은 서열번호 28, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 48 및 중쇄 CDR3은 서열번호 64;
    (2) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 10, 경쇄 CDR2는 서열번호 21, 경쇄 CDR3은 서열번호 29, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 49 및 중쇄 CDR3은 서열번호 65;
    (3) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 50 및 중쇄 CDR3은 서열번호 66;
    (4) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 51 및 중쇄 CDR3은 서열번호 67;
    (5) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 12, 경쇄 CDR2는 서열번호 23, 경쇄 CDR3은 서열번호 31, 중쇄 CDR1은 서열번호 43, 중쇄 CDR2는 서열번호 52 및 중쇄 CDR3은 서열번호 68;
    (6) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 13, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 32, 중쇄 CDR1은 서열번호 43, 중쇄 CDR2는 서열번호 53 및 중쇄 CDR3은 서열번호 69;
    (7) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 14, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 33, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 54 및 중쇄 CDR3은 서열번호 70;
    (8) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 34, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 55 및 중쇄 CDR3은 서열번호 71;
    (9) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 35, 중쇄 CDR1은 서열번호 44, 중쇄 CDR2는 서열번호 56 및 중쇄 CDR3은 서열번호 72;
    (10) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 15, 경쇄 CDR2는 서열번호 25, 경쇄 CDR3은 서열번호 36, 중쇄 CDR1은 서열번호 45, 중쇄 CDR2는 서열번호 57 및 중쇄 CDR3은 서열번호 73;
    (11) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 42, 중쇄 CDR2는 서열번호 58 및 중쇄 CDR3은 서열번호 74;
    (12) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 16, 경쇄 CDR2는 서열번호 24, 경쇄 CDR3은 서열번호 37, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 59 및 중쇄 CDR3은 서열번호 75;
    (13) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 11, 경쇄 CDR2는 서열번호 22, 경쇄 CDR3은 서열번호 30, 중쇄 CDR1은 서열번호 46, 중쇄 CDR2는 서열번호 60 및 중쇄 CDR3은 서열번호 76;
    (14) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 17, 경쇄 CDR2는 서열번호 26, 경쇄 CDR3은 서열번호 38, 중쇄 CDR1은 서열번호 46, 중쇄 CDR2는 서열번호 61 및 중쇄 CDR3은 서열번호 77;
    (15) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 18, 경쇄 CDR2는 서열번호 27, 경쇄 CDR3은 서열번호 39, 중쇄 CDR1은 서열번호 47, 중쇄 CDR2는 서열번호 62 및 중쇄 CDR3은 서열번호 78; 또는
    (16) 상기 경쇄 CDR1은 서열번호 19, 경쇄 CDR2는 서열번호 23, 경쇄 CDR3은 서열번호 40, 중쇄 CDR1은 서열번호 41, 중쇄 CDR2는 서열번호 63 및 중쇄 CDR3은 서열번호 79.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편은 경쇄 FR1, FR2, FR3 및 FR4와 중쇄 FR1, FR2, FR3 및 FR4를 포함하며, 상기 경쇄 FR1은 서열번호 1, 경쇄 FR2는 서열번호 2, 경쇄 FR3은 서열번호 3, 경쇄 FR4는 서열번호 4, 중쇄 FR1은 서열번호 5, 중쇄 FR2는 서열번호 6, 중쇄 FR3은 서열번호 7 및 중쇄 FR4는 서열번호 8의 아미노산 서열로 표시되는 것을 특징으로 하는, 항체 또는 이의 항원 결합 단편.
  13. 제 1 항의 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자.
  14. 제 13 항의 핵산분자를 포함하는 벡터.
  15. 제 14 항의 벡터를 포함하는 세포.
  16. 제 1 항의 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  17. 제 1 항의 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 약제학적 유효량을 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 예방 또는 치료방법.
  18. 제 1 항의 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터의 치료용도(for use in therapy).
  19. 제 1 항의 항체 또는 이의 항원 결합 단편, 상기 항체 또는 이의 항원 결합 단편을 코딩하는 핵산분자, 또는 상기 핵산분자를 포함하는 벡터를 유효성분으로 포함하는 사스-코로나 바이러스 2(SARS-CoV2) 또는 이의 변이 바이러스 감염의 진단용 조성물.
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