KR20240015003A - A conjugate, composition and method for noncovalent antibody catenation that increases antigen-binding avidity of an antibody in proportion to the density of a target antigen - Google Patents

A conjugate, composition and method for noncovalent antibody catenation that increases antigen-binding avidity of an antibody in proportion to the density of a target antigen Download PDF

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Abstract

항체 또는 이의 단편의 중쇄 또는 경쇄의 C-말단에 동종이량체를 형성할 수 있는 단백질을 융합시킨 컨쥬게이트, 이를 포함하는 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물 및 이를 이용한 항체-항원 결합력 증진 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 컨쥬게이트를 이용한 질환의 치료 또는 진단에 관한 것이다.A conjugate in which a protein capable of forming a homodimer is fused to the C-terminus of the heavy or light chain of an antibody or fragment thereof, a composition for enhancing antibody-antigen binding comprising the same, and a method for enhancing antibody-antigen binding using the same. It's about. Additionally, it relates to treatment or diagnosis of diseases using the conjugate.

Description

표적 항원의 밀도에 비례하여 항원-항체 결합력을 증가시키는 비공유적 항체 연결을 위한 컨쥬게이트, 조성물 및 방법 {A conjugate, composition and method for noncovalent antibody catenation that increases antigen-binding avidity of an antibody in proportion to the density of a target antigen}{A conjugate, composition and method for noncovalent antibody catenation that increases antigen-binding avidity of an antibody in proportion to the density of the target antigen density of a target antigen}

항체 또는 이의 단편의 중쇄 또는 경쇄의 C-말단에 동종이량체를 형성할 수 있는 단백질을 융합시킨 컨쥬게이트, 이를 포함하는 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물 및 이를 이용한 항체-항원 결합력 증진 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 컨쥬게이트를 이용한 질환의 치료 또는 진단에 관한 것이다.A conjugate in which a protein capable of forming a homodimer is fused to the C-terminus of the heavy or light chain of an antibody or fragment thereof, a composition for enhancing antibody-antigen binding comprising the same, and a method for enhancing antibody-antigen binding using the same. It's about. Additionally, it relates to treatment or diagnosis of diseases using the conjugate.

면역글로불린 G (IgG) 항체는 진단 및 치료에 널리 사용되는 생물학적 제제이다. IgG 항체는 2개의 전장(full length) 경쇄 및 2개의 전장 중쇄를 가지며, 구체적으로는 중쇄(~50kDa) 1개 카피와 경쇄(~25kDa) 1개 카피로 구성된 이종이량체(heterodimer)를 구성하며, 이종이량체 2개가 Y 자형으로 배열된 동종이량체(homodimer) 형태이다. 중쇄 2개의 C-말단 도메인은 동종이량체 형태의 Fc (fragment crystallizable) 영역을 구성하고, 중쇄 2개의 N-말단 도메인은 각각 경쇄와 함께 Y자형에서 2개의 팔(arm)을 형성하는 Fab (antigen-binding fragment) 영역을 구성한다. Fab은 항원에 결합하는 부위인 CDR (complementarity determining region)을 포함하며, 이 항체-항원 결합은 항원이 동족 파트너에 결합하는 것을 방지하거나 수용체-매개 엔도사이토시스에 의해 세포 표면에서 항원 분자를 제거할 수 있다. Fc는 FcRn (neonatal Fc receptor)에 대한 결합을 통해 긴 반감기를 가능하게 하고 이펙터 면역 세포 상의 Fcγ 수용체 또는 보체 인자 C1의 C1q에 대한 결합을 통해 이펙터 기능을 발휘함으로써 항체 분자가 결합된 세포를 사멸시킬 수 있다. 이와 같이 IgG 항체는 표적 항원에 대한 높은 특이성, 낮은 면역원성 및 긴 혈청 반감기와 같은, 진단 또는 치료 제제로 사용하기에 바람직한 특성을 가지고 있으므로, 대부분의 진단 또는 치료용 항체는 IgG 형태이다.Immunoglobulin G (IgG) antibodies are biological agents widely used in diagnosis and treatment. IgG antibodies have two full-length light chains and two full-length heavy chains, and specifically form a heterodimer consisting of one copy of the heavy chain (~50 kDa) and one copy of the light chain (~25 kDa). , It is a homodimer in which two heterodimers are arranged in a Y shape. The C-terminal domains of the two heavy chains constitute the Fc (fragment crystallizable) region in the form of a homodimer, and the N-terminal domains of the two heavy chains each form a Fab (antigen) arm that forms two arms in a Y shape together with the light chain. -binding fragment) Configures the area. Fab contains a complementarity determining region (CDR), which is the region that binds to the antigen, and this antibody-antigen binding prevents the antigen from binding to its cognate partner or removes the antigen molecule from the cell surface by receptor-mediated endocytosis. You can. Fc enables a long half-life through binding to FcRn (neonatal Fc receptor) and exerts its effector function through binding to C1q of complement factor C1 or the Fcγ receptor on effector immune cells, causing the cell to which the antibody molecule is bound to be killed. You can. As such, IgG antibodies have desirable properties for use as diagnostic or therapeutic agents, such as high specificity for target antigens, low immunogenicity, and long serum half-life, so most diagnostic or therapeutic antibodies are in the form of IgG.

일반적으로 진단 및 치료용 항체는 낮은 나노몰 수준의 높은 항원 결합 친화도(K D < 10 nM)를 나타내어야 한다. 그러나, 치료 용도로 개발되는 단일클론항체(mAbs)는 불충분한 항원 결합 친화도를 비롯한 다양한 이유로 인한 표적 항원의 불충분한 차단으로 인해 중등도 (moderate)의 제한된 효과를 나타내는 경우가 많다. In general, antibodies for diagnostic and therapeutic use must exhibit high antigen binding affinity ( K D < 10 nM) at low nanomolar levels. However, monoclonal antibodies (mAbs) developed for therapeutic use often show limited, moderate effectiveness due to insufficient blocking of target antigens for various reasons, including insufficient antigen binding affinity.

따라서, 항체의 항원 결합 친화도 수준을 높이기 위한 기술의 개발이 요구된다.Therefore, the development of technology to increase the level of antigen binding affinity of antibodies is required.

미국특허공개 US 2016-0115214 A1 (2016.04.28)US Patent Publication US 2016-0115214 A1 (2016.04.28)

본 발명은 IgG 타입 항체 또는 이의 단편의 중쇄의 C-말단 2개 또는 경쇄의 C-말단 2개에 각각 동종이량체를 형성할 수 있는 단백질을 융합시켜, 항원이 존재하는 표적 표면에서 항체의 항원에 대한 실질적 결합력을 고유 결합력 (intrinsic binding affinity)에 비해 획기적으로 증대시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention fuses a protein capable of forming a homodimer to the two C-termini of the heavy chain or the two C-termini of the light chain of an IgG type antibody or a fragment thereof, to form an antigen of the antibody on the target surface where the antigen is present. This relates to a technology that can dramatically increase the actual binding affinity to , compared to the intrinsic binding affinity.

이에, 본원의 일 예는 항체 또는 이의 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 동종이량체를 형성할 수 있는 단백질을 융합시킨 컨쥬게이트를 제공한다.Accordingly, an example of the present application provides a conjugate in which a protein capable of forming a homodimer is fused to the two heavy chain C-termini or the two light chain C-termini of an antibody or fragment thereof.

본원의 다른 예는 상기 컨쥬게이트를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물을 제공한다.Another example of the present application provides a composition for enhancing antibody-antigen binding, including the conjugate.

본원의 다른 예는 상기 컨쥬게이트를, 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 항원들이 존재하는 표적 표면에 처리하는 단계를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키는 방법을 제공한다.Another example of the present application provides a method of enhancing antibody-antigen binding, including the step of treating the conjugate on a target surface where antigens to which the antibody included in the conjugate specifically binds exist.

본원의 다른 예는 컨쥬게이트를 샌드위치 면역분석의 2차 항체로서 포함하는, 샌드위치 면역분석용 바이오센서를 제공한다.Another example herein provides a biosensor for a sandwich immunoassay, comprising a conjugate as a secondary antibody in the sandwich immunoassay.

본원의 다른 예는 상기 컨쥬게이트를 포함하는, 질환의 치료 또는 진단용 조성물을 제공한다.Another example of the present application provides a composition for treating or diagnosing a disease, including the conjugate.

본원의 다른 예는 상기 컨쥬게이트를 이용한 질환의 치료 또는 진단 방법을 제공한다.Another example of the present application provides a method of treating or diagnosing a disease using the conjugate.

개관survey

본 발명자들은 IgG의 고유한 이량체성 구조(dimeric structure)를 고려하여, 중쇄 2개의 C-말단 도메인 각각에 또는 경쇄 2개의 C-말단 도메인 각각에 동종이량체 형성 단백질(본원에서 '카테네이터(catenator)'라고도 함)을 융합시켜 표적 항원 분자가 풍부한 표면에서 항체 분자 간의 가역적 연결 (본원에서 '카테네이션(catenation'이라고도 함)을 유도함으로써, 항체의 항원 총결합력(antigen-binding avidity)을 크게 향상시키는 방법을 고안하였다. 결합 친화도의 이러한 향상은, 이량체의 한 서브유닛이 표적에 결합하면 다른 서브유닛의 표적에 대한 대한 검색 공간이 제한되는 "근접 효과(proximity effect)"에서 발생한다. Considering the unique dimeric structure of IgG, the present inventors proposed a homodimer forming protein (herein referred to as a 'catenator') to each of the two C-terminal domains of the heavy chain or to each of the two C-terminal domains of the light chain. ), thereby significantly improving the total antigen-binding avidity of the antibody by inducing a reversible linkage (also called 'catenation' herein) between antibody molecules on a surface rich in target antigen molecules. This improvement in binding affinity arises from the “proximity effect,” in which binding of one subunit of a dimer to a target limits the search space for the target of other subunits.

보다 구체적으로, IgG의 전체적인 이량체 구조로 인해, 중쇄 2개의 C-말단 도메인 각각에 또는 경쇄 2개의 C-말단 도메인 각각에 동종이량체 형성 단백질(카테네이터)이 융합된 이들 항체는, 하나의 항체 분자 내에서가 아닌, 두 개의 항체 분자 간에 동종이량체가 형성되는 경우, arm-in-arm 방식으로 연결될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 매우 낮은 동종이량체화 친화성(homodimerization affinity)를 갖는 카테네이터를 항체의 중쇄 또는 경쇄의 2개의 C-말단에 각각 융합시킨다면, 용액 중에서는 카테네이터가 단량체 상태로 남아있지만, 표적 항원 분자가 풍부한 세포 표면에서는 근접 효과에 의해 카테네이터들이 동종이량체를 형성하여, 융합된 항체 분자들 간에 카테네이션(연결)이 형성될 것으로 가정하였다. 하나의 항체 분자 안에서(intramolecular) 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되지 않는 이유는, 중쇄 2개의 C-말단 도메인 또는 경쇄 2개의 C-말단 도메인은 서로 멀리 떨어져 있는 물리적 제한이 있는 상태이므로(예를 들어, 도 1a 왼쪽 참조: 중쇄 2개의 C-말단 도메인은 약 23 Å 떨어져 있음), 매우 낮은 동종이량체화 친화성을 갖는 카테네이터들을 융합시킬 경우 결합력이 약하여 서로 만나더라도 해리된 상태로 존재하기 때문이다. 반면, 항체 분자들 사이에는(intermolecular) 이러한 물리적 제한이 없기 때문에 근접한 항체 분자들의 카테네이터들이 만나 동종이량체를 형성할 수 있다(도 1a 오른쪽 참조). 특히, 항원의 개수가 많은 표적 표면에서는 항원-항체 간의 결합으로 인해 카테네이터-융합된 항체의 국소 농도가 증가하여 카테네이터의 농도 또한 증가하므로, 근접 효과로 인해 카테네이터 간의 동종이량체 형성이 증가하여 결과적으로 표적 표면에서 항체 분자들이 서로 손을 맞잡은 형태로 사슬처럼 길게 연결(카테네이션)될 수 있다(도 1b 및 도 1c 참조). 즉, 표적 표면이 아닌 용액 중에서는 카테네이터-융합된 항체들이 연결되지 않다가, 항원이 많은 표적 표면에서는 연결될 수 있는 것이다. 이렇게 연결이 되면 카테네이터-융합된 항체가 항원으로부터 해리되는 속도가 낮아지고 항원 결합 부위의 실질적 결합력 (effective binding affinity)은 증대될 수 있다.More specifically, due to the overall dimeric structure of IgG, these antibodies, which have a homodimer-forming protein (catenator) fused to each of the two C-terminal domains of the heavy chain or to each of the two C-terminal domains of the light chain, have one When a homodimer is formed between two antibody molecules rather than within the antibody molecule, they can be linked in an arm-in-arm fashion. Accordingly, in the present invention, if a catheter with very low homodimerization affinity is fused to the two C-termini of the heavy or light chain of an antibody, the catheter remains in a monomeric state in solution. It was assumed that on the cell surface rich in target antigen molecules, catenators would form homodimers due to the proximity effect, forming catenations (links) between fused antibody molecules. The reason why homodimers do not form between catheters intramolecularly in an antibody molecule is because the C-terminal domains of the two heavy chains or the C-terminal domains of the two light chains are physically constrained to be far apart from each other (e.g. For example, see Figure 1a left: the C-terminal domains of the two heavy chains are separated by approximately 23 Å), and when fusion of catheters with very low homodimerization affinities occurs, the binding affinity is weak and they remain dissociated even when they meet. Because it does. On the other hand, since there are no such physical restrictions between antibody molecules (intermolecular), the catheters of adjacent antibody molecules can meet to form a homodimer (see right of Figure 1a). In particular, on target surfaces with a large number of antigens, the local concentration of catheter-fused antibodies increases due to the binding between antigens and antibodies, which also increases the concentration of catheters, thereby increasing the formation of homodimers between catheters due to the proximity effect. As a result, antibody molecules on the target surface can be linked together (catenation) in a long chain like a chain holding hands (see Figures 1b and 1c). In other words, catheter-fused antibodies are not linked in a solution that is not a target surface, but can be linked to a target surface containing many antigens. When connected in this way, the rate at which the catheter-fused antibody dissociates from the antigen can be lowered and the effective binding affinity of the antigen binding site can be increased.

본원에서는 이를 검증하기 위한 열역학적 시뮬레이션 결과, 매우 낮은 동종이량체화 친화도 (예를 들어, 0.1 μM 내지 500 μM 의 해리 상수)를 가진 카테네이터가 나노몰 수준의 항원 총결합력을 피코몰 수준으로 증가시킬 수 있으며 그 증가 수준은 항원의 밀도에 크게 의존하는 것을 확인하였다(도 2 내지 도 8 참조). 또한, 항원 분자를 바이오센서 팁에 고정시킨 개념 증명 실험에서는, 4종류의 항체의 C-말단에 동종이량체화 친화도가 약한 카테네이터를 융합시킨 결과 항원 총결합력이 고유 결합 결합력보다 적어도 210배 내지 5,120배 향상됨을 확인하였다(도 9 내지 도 12 참조). 나아가, 암 세포주를 사용하여 카테네이트화된 항체의 특성을 분석한 결과, 항체-카테네이터의 항원에 대한 결합력은 항원의 밀도에 비례하여 증가하며, 항원을 더 많이 발현하는 암 세포에 선택적으로 결합하는 능력이 있음을 확인하였다(도 13 내지 도 15 참조).As a result of thermodynamic simulations to verify this herein, catheters with very low homodimerization affinities (e.g., dissociation constants of 0.1 μM to 500 μM) increase the total antigen binding capacity from nanomolar levels to picomolar levels. It was confirmed that the level of increase was greatly dependent on the density of the antigen (see Figures 2 to 8). Additionally, in a proof-of-concept experiment in which antigen molecules were immobilized on a biosensor tip, a catheter with weak homodimerization affinity was fused to the C-terminus of four types of antibodies, and the total antigen binding force was at least 210 times higher than the intrinsic binding force. It was confirmed that it was improved by 5,120 times (see FIGS. 9 to 12). Furthermore, as a result of analyzing the characteristics of catenated antibodies using cancer cell lines, the binding ability of the antibody-catenator to antigen increases in proportion to the density of the antigen, and binds selectively to cancer cells that express more antigen. It was confirmed that it has the ability (see FIGS. 13 to 15).

따라서 이러한 분자간 동종이량체화에 의해 유도된 항체 카테네이션이, 표적 표면에서 항체의 항원에 대한 총결합력(avidity)을 현저하게 향상시킴으로써, 희소한 바이오마커의 검출 및 표적 항암 요법을 포함하여 많은 항체 응용 분야에 적용될 수 있는, 간단하고도 강력하며 일반적인 접근법이 될 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, antibody catenation induced by this intermolecular homodimerization significantly improves the overall avidity of the antibody to the antigen on the target surface, thereby enabling many antibodies, including the detection of rare biomarkers and targeted anticancer therapy. The present invention was completed by confirming that it can be a simple, powerful, and general approach that can be applied to application fields.

본 발명의 한 측면에 따라, (i) 항체 또는 이의 단편, 및 (ii) 상기 항체 또는 이의 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 융합된 카테네이터 폴리펩타이드를 포함하는 컨쥬게이트를 제공하며, 바람직하게는 상기 카테네이터 폴리펩타이드는 하기 조건을 충족하는 폴리펩타이드를 말한다:According to one aspect of the invention, comprising (i) an antibody or fragment thereof, and (ii) a catenator polypeptide fused to either the two heavy chain C-termini or the two light chain C-termini, respectively, of the antibody or fragment. Provided is a conjugate, preferably the catenator polypeptide refers to a polypeptide that satisfies the following conditions:

(a) 동종이량체(homodimer)를 형성할 수 있음;(a) capable of forming homodimers;

(b) 동종이량체 형성의 해리 상수 (dissociation constant; K D)가 0.1 μM 내지 500 μM 임;(b) the dissociation constant ( K D ) of homodimer formation is 0.1 μM to 500 μM;

(c) 분자량이 3 kDa 내지 20 kDa 임; 및(c) molecular weight is 3 kDa to 20 kDa; and

(d) 상기 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되어 컨쥬게이트 분자들을 서로 연결시킬 수 있음.(d) On the surface where target antigens to which the antibody specifically binds exist, homodimers may be formed between the catheters included in two or more of the conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 컨쥬게이트를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물을 제공하며, 상기 조성물은, 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a composition for enhancing antibody-antigen binding ability is provided, comprising the conjugate, wherein the composition is provided on a surface where target antigens to which the antibody included in the conjugate specifically binds are present. In this, a homodimer is formed between the catheters included in two or more of the conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other, thereby suppressing dissociation of the antibody.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 컨쥬게이트를, 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 항원들이 존재하는 표적 표면에 처리하는 단계를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a method is provided for enhancing antibody-antigen binding, comprising the step of treating the conjugate on a target surface where antigens to which the antibody contained in the conjugate specifically binds exist, , the method is characterized in that a homodimer is formed between the catheters included in two or more of the conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other, thereby suppressing dissociation of the antibody.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 컨쥬게이트를 샌드위치 면역분석의 2차 항체로서 포함하는, 샌드위치 면역분석용 바이오센서를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a biosensor for sandwich immunoassay is provided, comprising the conjugate as a secondary antibody in sandwich immunoassay.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 컨쥬게이트를 포함하는, 질환의 치료 또는 진단용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a composition for treating or diagnosing a disease comprising the conjugate is provided.

본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 컨쥬게이트를 이용한 질환의 치료 또는 진단 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a method for treating or diagnosing a disease using the conjugate is provided.

이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서(청구범위를 포함) 에서 "포함하다(comprise, comprises)", "포함되는(comprised)" 또는 "포함하는(comprising)"의 용어가 사용되는 경우, 이들은 기재된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 특정하는 것으로 해석되지만, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 이들의 그룹의 존재를 배제하지는 않는 것으로 해석되어야 한다.When the terms “comprise, comprises,” “comprised,” or “comprising” are used in this specification (including the claims), they refer to the described features, integers, steps or elements. It should be interpreted as specifying the presence of an element, but not excluding the presence of one or more other features, integers, steps, elements or groups thereof.

본 명세서에서 문헌, 법령, 재료, 장치, 및 물품 등에 관한 설명은, 단지 본 발명에 대한 맥락을 제공하기 위한 목적으로만 포함된다. 이들의 전부 또는 일부가 종래 기술 기반의 일부를 형성한다거나 본 출원의 각각의 청구항에 대한 우선일 전에 본 발명이 속한 분야에서 통상적인 일반 지식이었던 것을 제시하거나 나타내는 것은 아니다.Descriptions of documents, laws, materials, devices, and articles in this specification are included solely for the purpose of providing context for the present invention. They do not suggest or indicate that all or any part of them forms part of the prior art base or that was common general knowledge in the field to which the present invention pertains prior to the priority date of each claim of this application.

동종이량체 형성 단백질 (카테네이터)Homodimer-forming protein (catheter)

본원에서 용어 "동종이량체(homodimer)"는 2개의 동일한 단량체 단백질이 상호작용하여 하나의 복합체(complex)를 형성한 것을 의미한다. 반면, 용어 "이종이량체(heterodimer)"는 2개의 상이한 단량체 단백질이 상호작용에 의해 하나의 복합체(complex)를 형성한 것을 의미한다.As used herein, the term “homodimer” refers to two identical monomeric proteins interacting to form a complex. On the other hand, the term “heterodimer” means that two different monomeric proteins interact to form a complex.

용어 "동종이량체(homodimer) 형성 단백질"은 동종이량체를 형성할 수 있는 단량체 단백질을 말하며, 본원에서는 이들이 동종이량체 형성에 의하여 항체 분자들을 연결하는데 사용되므로, "카테네이터(catenator)", "카테네이터 폴리펩타이드" 또는 "연결자"라고도 명명된다.The term “homodimer forming protein” refers to a monomeric protein capable of forming homodimers, and herein, as they are used to link antibody molecules by forming homodimers, “catenator”; Also called “catenator polypeptide” or “linker”.

본원에서 카테네이터는 적어도 하기 조건을 충족하는 것이다:A catheter herein is one that satisfies at least the following conditions:

(a) 동종이량체(homodimer)를 형성할 수 있음;(a) capable of forming homodimers;

(b) 동종이량체 형성의 해리 상수 (dissociation constant; K D)가 0.1 μM 내지 500 μM 임;(b) the dissociation constant ( K D ) of homodimer formation is 0.1 μM to 500 μM;

(c) 분자량이 3 kDa 내지 20 kDa 임; 및(c) molecular weight is 3 kDa to 20 kDa; and

(d) 상기 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되어 컨쥬게이트 분자들을 서로 연결시킬 수 있음.(d) On the surface where target antigens to which the antibody specifically binds exist, homodimers may be formed between the catheters included in two or more of the conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other.

조건 (a)는, 본원의 주요 기술적 사상이, 각 항체에 융합된 카테네이터 분자 간의 동종이량체 형성에 의하여 사슬처럼 길게 연결된 카테네이트화된 항체를 형성하고, 이를 통해 항체의 표적 항원에 대한 총결합력을 높이는 것이 데서 비롯된 것으로, 본원의 카테네이터는 생리적 조건 하에서 서로 근접하게 존재하는 경우 동종이량체를 형성할 수 있어야 한다.Condition (a) is that the main technical idea of the present application is to form a long chain-like catenated antibody by forming a homodimer between the catenator molecules fused to each antibody, thereby forming a catenated antibody that is linked to a long chain. The goal is to increase the binding force, and the catheters herein must be able to form homodimers when present in close proximity to each other under physiological conditions.

조건 (b)는 카테네이터가 낮은 동종이량체화 친화성(homodimerization affinity)을 가져야 함을 의미한다. 본원에서 카테네이터는 항체의 중쇄 또는 경쇄의 C-말단에 융합된다. 전형적으로 IgG형 항체는 2개의 중쇄와 2개의 경쇄로 구성되므로, 항체에는 2개의 중쇄 C-말단과 2개의 경쇄 C-말단이 존재한다. 따라서, 본원에서 카테네이터는 2개의 중쇄 C-말단에 각각 융합되거나, 2개의 경쇄 C-말단에 각각 융합될 수 있으므로, 하나의 항체에는 적어도 2개의 카테네이터가 존재할 수 있다. 그런데, 카테네이터들의 동종이량체 형성에 의하여 항체 분자들을 연결하고자 하는 본원의 목적상, 하나의 항체 분자 안에서(intramolecular) 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되는 것을 방지하고, 항체 분자들 사이에서(intermolecular) 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성될 필요가 있다. 중쇄 2개의 C-말단 도메인 또는 경쇄 2개의 C-말단 도메인은 서로 멀리 떨어져 있는 물리적 제한이 있는 상태임을 고려하면, 카테네이터들이 충분히 낮은 동종이량체화 친화성을 갖는다면 물리적 제한으로 인해 하나의 항체 분자 안에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 용액(예를 들어, 혈액) 중에서는 카테네이터가 단량체 상태로 남아있지만 (즉, 항체-카테네이터의 융합 상태 그대로 남아있지만), 표적 항원 분자가 풍부한 세포 표면에서는 근접 효과에 의해 카테네이터들이 동종이량체를 형성하여, 융합된 항체 분자들 간에 카테네이션(연결)이 형성될 수 있다.Condition (b) means that the catheter must have low homodimerization affinity. The catheter herein is fused to the C-terminus of the heavy or light chain of the antibody. Typically, an IgG-type antibody consists of two heavy chains and two light chains, so the antibody has two heavy chain C-termini and two light chain C-termini. Accordingly, the catheters herein may be fused to the C-termini of two heavy chains, respectively, or to the C-termini of two light chains, respectively, so that at least two catheters may be present in one antibody. However, for the purpose of the present application to connect antibody molecules by forming homodimers of catheters, the formation of homodimers between catheters within one antibody molecule (intramolecular) is prevented and between antibody molecules ( Intermolecular) homodimers need to be formed between catheters. Considering that the two C-terminal domains of the heavy chain or the two C-terminal domains of the light chain are physically constrained to be far apart from each other, if the catenators have sufficiently low homodimerization affinities, the physical constraints will allow them to form a single antibody. It can prevent the formation of homodimers between catheters within the molecule. Therefore, although in solution (e.g., blood) the catheters remain monomeric (i.e., remain in the antibody-cathenator fusion state), on the cell surface rich in target antigen molecules, the proximity effect causes the catheters to By forming homodimers, catenation (linkage) can be formed between fused antibody molecules.

이에, 카테네이터의 동종이량체 형성의 해리 상수 (K D)가 0.1 μM 이상 및 500 μM 이하이면, 항체의 중쇄 2개의 C-말단 도메인 또는 경쇄 2개의 C-말단 도메인의 물리적 거리를 고려했을 때 항체 분자 내 카테네이션을 방지하기에 충분히 낮은 동종이량체화 친화성을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 카테네이터의 동종이량체 형성의 해리 상수 (K D)는 0.1 μM 이상, 1 μM 이상, 10 μM 이상, 20 μM 이상, 30 μM 이상, 40 μM 이상, 50 μM 이상, 60 μM 이상, 70 μM 이상, 80 μM 이상, 90 μM 이상 또는 100 μM 이상일 수 있고, 500 μM 이하, 400 μM 이하, 300 μM 이하 또는 200 μM 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Accordingly, if the dissociation constant ( K D ) of homodimer formation of the catheter is 0.1 μM or more and 500 μM or less, considering the physical distance between the two C-terminal domains of the heavy chain or the C-terminal domains of the two light chains of the antibody The antibody may be considered to have a sufficiently low homodimerization affinity to prevent catenation within the molecule. For example, the dissociation constant ( K D ) of homodimer formation of a catheter is 0.1 μM or higher, 1 μM or higher, 10 μM or higher, 20 μM or higher, 30 μM or higher, 40 μM or higher, 50 μM or higher, or 60 μM or higher. , may be 70 μM or more, 80 μM or more, 90 μM or more, or 100 μM or more, and may be 500 μM or less, 400 μM or less, 300 μM or less, or 200 μM or less, but is not limited thereto.

용어 "친화성"은 두 에이전트의 가역적 결합을 위한 평형 상수를 말하며 해리상수(K D)로서 표현된다. 친화성은 당업계에 알려진 임의의 방법을 이용하여 측정될 수 있다. 그러한 방법은 예를 들어, 형광 활성화된 세포 분류(FACS), 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance)(SPR, 예를 들어, 비아코어(Biacore), 프로테온), 생물층 간섭계(biolayer interferometry)(BLI, 예를 들어, 옥테트(Octet)), 동력학 배제 분석(kinetics exclusion assay)(예를 들어, 킨엑스에이(KinExA)), 분리가능 비드(예를 들어, 자기 비드), 항원 패닝(antigen panning), 및/또는 ELISA 를 포함한다. 구체적 항체의 결합 친화성은 결합 친화성을 분석하기 위하여 사용되는 방법에 따라 변할 것임이 당업계에 알려져있다.The term “affinity” refers to the equilibrium constant for the reversible association of two agents and is expressed as the dissociation constant ( K D ). Affinity can be measured using any method known in the art. Such methods include, for example, fluorescence activated cell sorting (FACS), surface plasmon resonance (SPR, e.g. Biacore, Proteon), biolayer interferometry (BLI) , e.g., Octet), kinetics exclusion assay (e.g., KinExA), separable beads (e.g., magnetic beads), antigen panning ), and/or ELISA. It is known in the art that the binding affinity of a specific antibody will vary depending on the method used to analyze binding affinity.

조건 (c)는 카테네이터가 면역원성을 일으키지 않고 항체의 물성에 실질적으로 영향을 주지 않도록 크기가 작은 것이 바람직함을 의미한다. 이러한 측면에서, 분자량이 3 kDa 이상 및 20 kDa 이하이면 카테네이터로서의 기능을 발휘하면서도 면역원성을 일으키거나 항체의 물성에 영향을 주지 않도록 충분히 작은 크기를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 카테네이터의 분자량은 3 kDa 이상, 4 kDa 이상, 5 kDa 이상, 6 kDa 이상 또는 7 kDa 이상일 수 있고, 20 kDa 이하, 19 kDa 이하, 18 kDa 이하, 17 kDa 이하, 16 kDa 이하, 15 kDa 이하, 14 kDa 이하, 13 kDa 이하, 12 kDa 이하, 11 kDa 이하, 또는 10 kDa 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Condition (c) means that the size of the catheter is preferably small so that it does not cause immunogenicity and does not substantially affect the physical properties of the antibody. In this respect, if the molecular weight is 3 kDa or more and 20 kDa or less, it can be considered to have a sufficiently small size not to cause immunogenicity or affect the physical properties of the antibody while still functioning as a catheter. For example, the molecular weight of the catheter may be 3 kDa or greater, 4 kDa or greater, 5 kDa or greater, 6 kDa or greater, or 7 kDa or greater, 20 kDa or less, 19 kDa or less, 18 kDa or less, 17 kDa or less, 16 kDa or less. , may be 15 kDa or less, 14 kDa or less, 13 kDa or less, 12 kDa or less, 11 kDa or less, or 10 kDa or less, but is not limited thereto.

조건 (d)는 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 항원-항체 간의 결합으로 인해 카테네이터-융합된 항체의 국소 농도가 증가하여 카테네이터의 농도 또한 증가하므로, 근접 효과로 인해 카테네이터 간의 동종이량체 형성이 증가하여 결과적으로 표적 표면에서 항체 분자들이 서로 손을 맞잡은 형태로 사슬처럼 길게 연결(카테네이션)될 수 있고, 이로써 항체의 해리가 억제되어 항체의 항원 총결합력이 크게 증가하는 것과 관련된다.Condition (d) is that on the surface where the target antigens to which the antibody specifically binds exist, the local concentration of the catheter-fused antibody increases due to the binding between the antigen and the antibody, and the concentration of the catheter also increases, resulting in a proximity effect. This increases the formation of homodimers between catheters, resulting in antibody molecules joining hands together on the target surface to form a long chain (catenation), which inhibits dissociation of antibodies and increases the total antigen-binding capacity of antibodies. It is associated with a large increase.

용어 "표면"은 내부 또는 외부, 수직 또는 수평에 관계없이, 또한 생체 내(in vivo) 또는 생체 외(in vitro)에 관계없이, 임의의 물체 또는 물건의 임의의 표면을 의미한다. 예를 들어, 표면은 세포 등 생물학적 재료의 표면 또는 지지체의 표면일 수 있다. 예를 들어, 표면은 표적 항원을 발현하는 세포의 표면 (예를 들어, 종양 항원을 발현하는 암세포의 표면) 또는 질환 진단의 표적 바이오마커를 발현하는 세포의 표면 (예를 들어, 표적 바이오마커 단백질을 발현하는 세포의 표면)일 수 있다. 다른 예로, 표면은 반응 용기 또는 지지체의 표면, 예를 들어 금속, 플라스틱, 유리 또는 세라믹 성분의 지지체 또는 중합체성 또는 탄성 지지체의 표면일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The term “surface” means any surface of any object or article, whether internal or external, vertical or horizontal, and whether in vivo or in vitro. For example, the surface may be the surface of a biological material such as cells or the surface of a support. For example, the surface may be the surface of a cell expressing a target antigen (e.g., the surface of a cancer cell expressing a tumor antigen) or the surface of a cell expressing a target biomarker for disease diagnosis (e.g., a target biomarker protein). It may be the surface of a cell expressing . As another example, the surface may be, but is not limited to, the surface of a reaction vessel or a support, such as a support made of metal, plastic, glass or ceramic components, or a polymeric or elastic support.

본원의 일 실시예에서는 상기 조건들을 충족하는 카테네이터로서, 사람의 케모카인 단백질인 SDF-1α(Stroma cell-derived factor-1α)의 8-67번째 아미노산 잔기로 구성된 폴리펩타이드 (서열번호 1; 분자량 8 kDa, 동종이량체화 K D 140μM), SLy1 (SH3 domain-containing protein expressed in lymphocytes 1)의 254-316번째 아미노산 잔기로 구성된 SAM 도메인 (Sterile Alpha Motif domain) (서열번호 2, 분자량 7.4 kDa, 동종이량체화 K D 117μM), 본 발명자들이 de novo 설계한 coiled-coil 형태의 단백질로 HomoCC (homodimeric coiled-coil)로 명명한 폴리펩타이드 (서열번호 3; 분자량 8.7 kDa, 동종이량체화 K D 7.6 μM)를 사용하였으나, 이는 대표적인 예시에 해당할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present application, a catenator that satisfies the above conditions is a polypeptide (SEQ ID NO: 1; molecular weight 8) consisting of amino acid residues 8 to 67 of SDF-1α (Stroma cell-derived factor-1α), a human chemokine protein. kDa, homodimerization K D 140μM), SAM domain (Sterile Alpha Motif domain) consisting of amino acid residues 254-316 of SLy1 (SH3 domain-containing protein expressed in lymphocytes 1) (SEQ ID NO. 2, molecular weight 7.4 kDa, homologous Dimerization K D 117μM), a coiled-coil protein designed de novo by the present inventors, a polypeptide named HomoCC (homodimeric coiled-coil) (SEQ ID NO: 3; molecular weight 8.7 kDa, homodimerization K D 7.6) μM) was used, but this is only a representative example and the scope of the present invention is not limited thereto.

카테네이터catheter 아미노산 서열 (서열번호)Amino acid sequence (SEQ ID NO) SDF-1α (8-67)SDF-1α (8-67) RCPCRFFESHVARANVKHLKILNTPACALQIVARLKNNNEQVCIDPKLKWIQEYLEKALN (서열번호 1)RCPCRFFESHVARANVKHLKILNTPACALQIVARLKNNNEQVCIDPKLKWIQEYLEKALN (SEQ ID NO: 1) SLy1 (254-316)SLy1 (254-316) KTLHELLERIGLEEHTSTLLLNGYQTLEDFKELRETHLNELNIMDPQHRAKLLTAAELLLDYD (서열번호 2)KTLHELLERIGLEEHTTSTLLLNGYQTLEDFKELRETHLNELNIMDPQHRAKLLTAAELLLDYD (SEQ ID NO: 2) HomoCCHomoCC DEEQRKVVEEDLKVLEHLRRVVERKEHLVRDAYEETFDDQQREVVREKLKVLEHLEKVIERDRHLSSRPGL (서열번호 3)DEEQRKVVEEDLKVLEHLRRVVERKEHLVRDAYEETFDDQQREVVREKLKVLEHLEKVIERDRHLSSRPGL (SEQ ID NO: 3)

항체 또는 이의 단편Antibody or fragment thereof

본원에서, 용어 "항체"는 특정 항원 또는 에피토프에 특이적으로 결합하는 단백질을 총칭하는 것으로서 가장 넓은 의미로 사용되며, 면역계 내에서 항원의 자극에 의하여 만들어지는 단백질 또는 이를 화학적 합성 또는 재조합적으로 제조한 단백질일 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는 원하는 생물학적 활성을 나타내는 한 단일클론 항체 (전장 단일클론 항체 포함), 다클론 항체, 다중특이성 항체 (예, 이중특이성 항체), 합성 항체 (또는 항체 모방체라고도 함), 키메라 항체, 인간화 항체, 인간 항체, 또는 항체 융합체 단백질(또는 항체 접합체라고도 함)을 포괄한다. 또한, 항체는 치료용 항체 또는 진단용 항체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As used herein, the term “antibody” is used in the broadest sense to refer to proteins that specifically bind to a specific antigen or epitope, and is a protein produced by stimulation of an antigen within the immune system or produced chemically or recombinantly. It may be one protein, and its type is not particularly limited. Specifically, monoclonal antibodies (including full-length monoclonal antibodies), polyclonal antibodies, multispecific antibodies (e.g., bispecific antibodies), synthetic antibodies (also called antibody mimetics), chimeric antibodies, and humanized antibodies, as long as they exhibit the desired biological activity. It encompasses antibodies, human antibodies, or antibody fusion proteins (also called antibody conjugates). Additionally, the antibody may be a therapeutic antibody or a diagnostic antibody, but is not limited thereto.

용어 "단일클론 항체"는 실질적으로 동질인 항체 집단에서 수득한 단일 분자 조성의 항체 분자를 말하며, 특정 에피토프에 대해 단일 결합 특이성 및 친화도를 나타낸다. 용어 "다클론 항체"는 동일한 항원의 상이한 에피토프에 결합하는 2개 이상의 단일클론항체가 포함된 항체 혼합물을 의미하며, 복수의 에피토프에 반응할 수 있다. 용어 "키메라항체"는 비-인간 유래 항체의 가변영역과 인간 항체의 불변영역을 재조합 시킨 항체로서, 비-인간 항체에 비하여 면역 반응이 크게 개선된 항체이다. 용어 "인간화 항체"는 비-인간 유래 항체의 CDR 서열의 전부 또는 일부를 인간 항체에 이식시킨 형태의 항체를 의미하며, 그 예로 생쥐 단일클론항체의 CDRs를 인간 항체 유래의 Framework region(FR)과 재조합시켜 인간화 가변영역을 제조하고 이를 바람직한 인간 항체의 불변영역과 재조합시켜 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 용어 "인간 항체"는 비-인간 동물 유래 부분이 전혀 없는 항체를 말한다. 일반적으로 인간 항체는 CDR 영역과 FR 영역을 포함하는 가변 영역 및 불변 영역이 모두 인간 생식계열 면역글로불린 서열에서 유래한 항체를 말이다.The term “monoclonal antibody” refers to an antibody molecule of single molecular composition obtained from a substantially homogeneous population of antibodies and exhibits a single binding specificity and affinity for a particular epitope. The term “polyclonal antibody” refers to an antibody mixture containing two or more monoclonal antibodies that bind to different epitopes of the same antigen and can react with multiple epitopes. The term “chimeric antibody” refers to an antibody in which the variable region of a non-human antibody and the constant region of a human antibody are recombined, and the immune response is greatly improved compared to a non-human antibody. The term “humanized antibody” refers to an antibody in which all or part of the CDR sequence of a non-human antibody is transplanted into a human antibody. For example, the CDRs of a mouse monoclonal antibody are combined with the Framework region (FR) of a human antibody. A humanized variable region can be produced by recombination and then recombined with the constant region of a desired human antibody, but is not limited thereto. The term “human antibody” refers to an antibody that is completely free of non-human animal derived portions. In general, human antibodies are antibodies in which both the variable and constant regions, including the CDR region and the FR region, are derived from human germline immunoglobulin sequences.

완전한 항체(예컨대, IgG형)는 2개의 전장(full length) 경쇄 및 2개의 전장 중쇄를 가지는 구조이며, 각각 중쇄 1개 카피와 경쇄 1개 카피로 구성된 이종이량체(heterodimer)가 Y 자형으로 배열된 동종이량체(homodimer)이다. 각각의 경쇄는 중쇄와 이황화 결합으로 연결되어 있다. 항체의 불변 영역은 중쇄 불변 영역과 경쇄 불변 영역으로 나뉘어지며, 중쇄 불변 영역은 감마(γ), 뮤(μ), 알파(α), 델타(δ) 또는 엡실론(ε) 타입을 가지고, 서브클래스로 감마1(γ1), 감마2(γ2), 감마3(γ3), 감마4(γ4), 알파1(α1) 또는 알파2(α2)를 가진다. 경쇄의 불변 영역은 카파(κ) 및 람다(λ) 타입을 가진다.A complete antibody (e.g., IgG type) is structured with two full-length light chains and two full-length heavy chains, and heterodimers, each consisting of one copy of the heavy chain and one copy of the light chain, are arranged in a Y shape. It is a homodimer. Each light chain is connected to the heavy chain by disulfide bonds. The constant region of an 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), or epsilon (ε) types, and is classified into subclasses. It has gamma 1 (γ1), gamma 2 (γ2), gamma 3 (γ3), gamma 4 (γ4), alpha 1 (α1), or alpha 2 (α2). The constant region of the light chain has kappa (κ) and lambda (λ) types.

용어, "중쇄(heavy chain)"는 항원에 특이성을 부여하기 위해 충분한 가변영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변영역 도메인 VH 및 3개의 불변 영역 도메인 CH1, CH2 및 CH3과 힌지(hinge)를 포함하는 전장 중쇄 및 이의 단편을 모두 포함하는 의미로 해석된다. The term "heavy chain" refers to a variable region domain V H containing an amino acid sequence with sufficient variable region sequence to confer specificity to an antigen and three constant region domains C H1 , C H2 and C H3 and a hinge ( It is interpreted to include both the full-length heavy chain including the hinge and fragments thereof.

용어 "경쇄(light chain)"는 항원에 특이성을 부여하기 위한 충분한 가변영역 서열을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 가변영역 도메인 VL 및 불변 영역 도메인 CL을 포함하는 전장 경쇄 및 이의 단편을 모두 포함하는 의미로 해석된다.The term "light chain" includes both a full-length light chain and fragments thereof comprising a variable region domain V L and a constant region domain C L comprising an amino acid sequence with sufficient variable region sequence to confer specificity to an antigen. interpreted as meaning.

용어 "상보성 결정 영역 (Complementarity-determining regions, CDR)"은, 항체의 가변 영역 중에서 항원과의 결합 특이성 또는 결합 친화도를 부여하는 부위를 말한다. 일반적으로 중쇄 가변 영역에 3개의 CDR(CDR-H1, CDR-H2, CDR-H3)이 존재하고, 경쇄 가변 영역에 3개의 CDR(CDR-L1, CDR-L2, CDR-L3)이 존재한다. 상기 CDR은 항체 또는 이의 단편이 항원 또는 에피토프에 결합하는 데 있어서 주요한 접촉 잔기를 제공할 수 있다. "프레임워크 영역(Framework region, FR)" 은 중쇄 및 경쇄의 가변 영역의 비-CDR 부분을 말하며, 일반적으로 중쇄 가변 영역에 4개의 FR(FR-H1, FR-H2, FR-H3 및 FR-H4)이 존재하고, 경쇄 가변 영역에는 4개의 FR(FR-L1, FR-L2, FR-L3 및 FR-L4)이 존재한다. 주어진 CDR 또는 FR의 정확한 아미노산 서열 경계는 카바트(Kabat) 넘버링 체계, 코티아(Chothia) 넘버링 체계, 콘택트(Contact) 넘버링 체계, IMGT 넘버링 체계, Aho 넘버링 체계, AbM 넘버링 체계 등 다수의 잘 알려진 체계 중 어느 하나를 사용하여 용이하게 결정될 수 있다. The term “complementarity-determining regions (CDR)” refers to a region in the variable region of an antibody that confers binding specificity or binding affinity to an antigen. Generally, three CDRs (CDR-H1, CDR-H2, CDR-H3) exist in the heavy chain variable region, and three CDRs (CDR-L1, CDR-L2, CDR-L3) exist in the light chain variable region. The CDR may provide key contact residues for the antibody or fragment thereof to bind to the antigen or epitope. “Framework region (FR)” refers to the non-CDR portion of the variable regions of the heavy and light chains, typically containing four FRs in the heavy chain variable region (FR-H1, FR-H2, FR-H3, and FR- H4), and there are four FRs (FR-L1, FR-L2, FR-L3 and FR-L4) in the light chain variable region. The exact amino acid sequence boundaries of a given CDR or FR can be determined using a number of well-known systems, including the Kabat numbering system, Chothia numbering system, Contact numbering system, IMGT numbering system, Aho numbering system, and AbM numbering system. It can be easily determined using any one of the following.

용어 "가변 영역(variable region)"은 항체를 항원에 결합시키는데 관여하는 항체 중쇄 또는 경쇄의 도메인을 지칭한다. 중쇄 가변(VH) 영역 및 경쇄 가변(VL) 영역은 일반적으로 유사한 구조를 가지며, 각각의 도메인은 4개의 보존된 프레임워크 영역(FR) 및 3개의 CDR을 포함한다.The term “variable region” refers to the domain of an antibody heavy or light chain that is involved in binding the antibody to antigen. The heavy chain variable (VH) and light chain variable (VL) regions have generally similar structures, with each domain containing four conserved framework regions (FR) and three CDRs.

용어 “항체의 단편”은 항체의 전장 쇄에 존재하는 아미노산 중 적어도 일부가 결여된, 항체의 임의의 단편을 말한다. 본 발명의 목적상, 항체의 단편은 항체 고유의 동종이량체 형태를 유지하는 단편일 수 있으며, 예를 들어 Fc 또는 F(ab')2 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The term “fragment of an antibody” refers to any fragment of an antibody that lacks at least some of the amino acids present in the full-length chain of the antibody. For the purposes of the present invention, the fragment of an antibody may be a fragment that maintains the original homodimeric form of the antibody, for example, Fc or F(ab') 2 , but is not limited thereto.

F(ab')2 는 일반적으로 항체를 단백질 분해효소인 펩신으로 절단하여 생성되는 단편 중 항원 결합 부위를 포함하는 단편으로, 경쇄 VL 및 VH 도메인과 중쇄 CL 및 CH1 도메인으로 구성된 이종이량체 형태의 Fab 2개가 힌지 영역에서 이황화결합에 의해 연결된 동종이량체 형태이다. Fc 는 중쇄 CH2 및 CH3 도메인으로 구성된 중쇄 단편의 이량체 형태를 나타내며, 경우에 따라 힌지(hinge) 부분을 포함하기도 한다.F(ab') 2 is a fragment containing the antigen-binding site among the fragments generally produced by cleaving an antibody with the proteolytic enzyme pepsin, and is a heterodimer composed of light chain VL and VH domains and heavy chain C L and C H1 domains. It is a homodimer in which two types of Fab are connected by a disulfide bond in the hinge region. Fc represents a dimeric form of the heavy chain fragment consisting of heavy chain C H2 and C H3 domains, and in some cases also includes a hinge region.

본원의 항체 또는 이의 단편은 중쇄의 C-말단 2개 또는 경쇄의 C-말단 2개에 각각 동종이량체를 형성할 수 있는 단백질(카테네이터)을 융합시켜, 표적 항원이 존재하는 표면에서 항체 분자의 가역적 연결(카테네이션)을 유도함으로써 항체의 항원에 대한 실질적 결합력을 고유 결합력 (intrinsic binding affinity)에 비해 획기적으로 증대시킬 수 있다. 따라서 이러한 기술적 사상은 항체의 고유의 동종이량체 구조가 전부 또는 일부 유지되는 항체 또는 이의 단편을 이용하는 다양한 항체 분야에 적용가능하며, 그 중 몇 가지를 예시하면 다음과 같다The antibody or fragment thereof of the present application fuses a protein (catenator) capable of forming a homodimer to the two C-termini of the heavy chain or the two C-termini of the light chain, respectively, to form an antibody molecule on the surface where the target antigen is present. By inducing reversible linkage (catenation), the actual binding affinity of the antibody to the antigen can be dramatically increased compared to the intrinsic binding affinity. Therefore, this technical idea is applicable to various antibody fields using antibodies or fragments thereof that maintain all or part of the antibody's unique homodimer structure, some examples of which are as follows.

항체-약물 접합체(Antibody-drug conjugate, ADC)Antibody-drug conjugate (ADC)

용어 "항체-약물 접합체(antibody-drug conjugate, ADC)"는 치료학적 활성 물질 또는 활성 약제학적 성분(API)에 항체를 공유결합시켜, 항체에 의해 표적화되는 결합 표적에 대해 약물이 약리학적 기능을 발휘하도록 한 것이다. 치료학적 활성 물질 또는 활성 약제학적 성분은 악성 세포 또는 암 세포를 사멸시킬 수 있는 세포 독소이거나, 항생제, 핵산분해효소와 같은 효소 및 방사선 핵종 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 치료학적 활성 물질 또는 활성 약제학적 성분의 공유결합적 부착은 이들을 라이신 또는 시스테인 잔기에 커플링시키는 표준 화학 링커를 사용하여 비-부위 특이적인 방식으로 수행될 수 있거나, 바람직하게는 접합은 부위-특이적인 방식으로 수행될 수 있는데 이는 접합 부위 및 생성될 ADC의 약물 대 항체 비(drug-to-antibody ratio, DAR)를 완전히 조절하도록 한다.The term “antibody-drug conjugate (ADC)” refers to the covalent attachment of an antibody to a therapeutically active substance or active pharmaceutical ingredient (API), so that the drug exerts its pharmacological function against the binding target targeted by the antibody. It was made to work. Therapeutically active substances or active pharmaceutical ingredients may be cytotoxins capable of killing malignant cells or cancer cells, antibiotics, enzymes such as nucleases, and radionuclides, but are not limited thereto. Covalent attachment of the therapeutically active substance or active pharmaceutical ingredient can be carried out in a non-site-specific manner using standard chemical linkers that couple them to lysine or cysteine residues, or preferably the conjugation is site-specific. This can be performed in a flexible manner, allowing full control of the conjugation site and drug-to-antibody ratio (DAR) of the resulting ADC.

용어 "세포 독소" 및 "세포 독성제"는 세포의 기능을 억제 또는 방지하거나, 및/또는 세포의 파괴(세포 사멸)를 야기하거나 및/또는 항-증식 효과를 나타내는 임의의 분자를 말한다. ADC의 세포 독소 또는 세포 독성제는 또한 ADC의 "페이로드(payload)"로도 당업계에서 불리는 것이 이해될 것이다. 세포독성제의 많은 부류가 ADC 분자에서 잠재적 유용성을 가진 것으로 당업계에 알려져 있으며 본원에 개시된 ADC에서 사용될 수 있다. 그러한 세포독성제의 부류는 마이크로튜불린(microtubulin) 구조 형성 억제제, 유사분열(meiosis) 억제제, 토포아이소머라아제(topoisomerase) 억제제 또는 DNA 인터컬레이터(DNA intercalators)를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 구체적인 세포독성제의 예는 메이탄시노이드(maytansinoid), 오리스타틴(auristatin), 돌라스타틴(dolastatin), 트리코테센(trichothecene), CC-1065 약물(NSC 298223), 칼리케아미신(calicheamicin), 에네딘(enediynes), 탁산(taxane), 안트라시클린(anthracycline), 메토트렉세이트(methotrexate), 아드리아마이신(adriamycin), 빈데신(vindesine), 빈카 알카로이드(vinca alkaloid), 독소루비신(doxorubicin), 멜팔란(melphalan), 미토마이신 C(mitomycin C), 클로람부실(chlorambucil), 다우노루비신(daunorubicin), 다우노마이신(daunomycin), 에토포시드(etoposide), 테니포시드(teniposide), 카르미노마이신(carminomycin), 아미노프테린(aminopterin), 닥티노마이신(dactinomycin), 블레오마이신(bleomycin), 에스페라미신(esperamicin), 5-플루오로우라실(5-fluorouracil), 멜팔란(melphalan),질소머스타드(메클로에타민 염산염)[nitrogen mustar(mechlorethamine HCL)], 시스-백금 및 그 동족체, 시스플라틴(cisplatin), CPT-11, 독소루비신(doxorubicin), 도세탁셀(docetaxel)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.The terms “cytotoxin” and “cytotoxic agent” refer to any molecule that inhibits or prevents the function of cells, and/or causes destruction of cells (apoptosis) and/or exhibits an anti-proliferative effect. It will be appreciated that the cytotoxin or cytotoxic agent of the ADC is also referred to in the art as the “payload” of the ADC. Many classes of cytotoxic agents are known in the art to have potential utility in ADC molecules and can be used in the ADCs disclosed herein. Classes of such cytotoxic agents include, but are not limited to, microtubulin structure formation inhibitors, mitosis inhibitors, topoisomerase inhibitors, or DNA intercalators. Examples of specific cytotoxic agents include maytansinoid, auristatin, dolastatin, trichothecene, CC-1065 drug (NSC 298223), calicheamicin, enediynes, taxane, anthracycline, methotrexate, adriamycin, vindesine, vinca alkaloid, doxorubicin, melphalan ), mitomycin C, chlorambucil, daunorubicin, daunomycin, etoposide, teniposide, carminomycin ), aminopterin, dactinomycin, bleomycin, esperamicin, 5-fluorouracil, melphalan, nitrogen mustard (methyl Including, but not limited to, chlorethamine hydrochloride (nitrogen mustar (mechlorethamine HCL)), cis-platinum and its analogues, cisplatin, CPT-11, doxorubicin, and docetaxel.

본원에서 항체-약물 접합체의 “항체”에 대해서는 전술한 바와 같은 항체에 대한 구성이 적용될 수 있으며, 항체 또는 그 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 표적 항원들이 존재하는 표면에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성됨으로써 항체-약물 접합체들을 서로 연결시킴으로써 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 항체-약물 접합체의 약리학적 기능을 개선시킬 수 있다(도 1d 참고).As for the “antibody” of the antibody-drug conjugate herein, the configuration for the antibody as described above may be applied, and the two C-termini of the heavy chain or the two C-termini of the light chain of the antibody or fragment thereof may each contain a categorical antibody as described above. Since the catheter can be fused, homodimers are formed between the catheters on the surface where the target antigens exist, thereby enhancing the antibody-antigen binding force by connecting the antibody-drug conjugates to each other, thereby improving the pharmacological properties of the antibody-drug conjugate. Function can be improved (see Figure 1d).

다중특이성(multispecific) 항체multispecific antibodies

용어 "다중특이성" 항체는 적어도 2개가 상이한 항원 또는 동일 항원의 상이한 에피토프에 결합하는 2개 이상의 항원-결합 부위를 갖는 항체를 의미한다. 예를 들어, "이중특이성" 항체는 2개의 상이한 항원-결합 특이성을 갖는 항체를 말하고, "삼중특이성" 항체는 3개의 상이한 항원-결합 특이성을 갖는 항체를 말한다. The term “multispecific” antibody refers to an antibody that has two or more antigen-binding sites, at least two of which bind to different antigens or different epitopes of the same antigen. For example, a “bispecific” antibody refers to an antibody with two different antigen-binding specificities, and a “trispecific” antibody refers to an antibody with three different antigen-binding specificities.

다중특이성 항체는 2 이상의 항체를 어떻게 조합하느냐에 따라 다양한 형식(format)을 가질 수 있는데, 본원의 목적상, 다중특이성 항체는 동종이량체(homodimer) 혹은 이종이량체(heterodimer)의 Fc 영역을 공통적 기반으로 가지는, IgG 유사 형식의 구조인 것이 바람직하다.Multispecific antibodies can have various formats depending on how two or more antibodies are combined. For the purposes of this application, multispecific antibodies have the Fc region of a homodimer or heterodimer as a common basis. It is preferable that it has an IgG-like structure.

구체적으로, 다중특이성 항체의 Fc 영역은 동종이량체(homodimer) 혹은 이종이량체(heterodimer)일 수 있다. 일반적으로 Fc 영역의 동종이량체화는 항체 불변영역의 마지막 도메인(IgG의 경우 CH3 도메인) 간의 비공유결합 및 힌지 영역 간의 이황화결합에 의해 유도된다. 이종이량체 Fc 영역은, 자연발생적인 항체 동형이량화에 기여를 하는 불변영역의 마지막 도메인간의 특정 비공유결합을 통해 이종이량화가 선호되고 동형이량화가 비선호되거나 배척되는 결합을 가지도록 엔지니어링함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 유전자 조작을 통해 각기 다른 두 개의 Ig 항체 중쇄의 CH3 도메인에 돌연변이를 유도하여, 두 개의 중쇄가 자연발생적 항체와 구조가 매우 유사하고, 서열에 있어 최소한의 편차를 가지면서 이종이량체를 형성하도록 유도할 수 있다. 이와 관련된 기술로는, 제넨텍사의 놉-인투-홀(knob-into-hole) 기술, 자임웍스사의 ZW1, 젠코어사의 HA-TF, EMD 세로노사의 SEEDbody 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Specifically, the Fc region of a multispecific antibody may be a homodimer or heterodimer. In general, homodimerization of the Fc region is induced by non-covalent bonds between the last domains of the antibody constant region (CH3 domain in the case of IgG) and disulfide bonds between the hinge regions. Heterodimeric Fc regions are prepared by engineering them to have a binding that favors heterodimerization and disfavors or excludes homodimerization through specific non-covalent bonds between the last domains of the constant region, which contribute to naturally occurring antibody homodimerization. can do. For example, by inducing mutations in the CH3 domains of two different Ig antibody heavy chains through genetic manipulation, the two heavy chains have a structure very similar to that of a naturally occurring antibody and have minimal differences in sequence, forming a heterodimer. can be induced to form. Technologies related to this include, but are not limited to, Genentech's knob-into-hole technology, Zymeworks' ZW1, Gencore's HA-TF, and EMD Serono's SEEDbody. .

Fc 기반의 다중특이성 항체는 좌우 대칭형 구조 또는 비대칭형 구조일 수 있다. 대칭형의 Fc 기반의 다중특이성 항체는 주로 IgG의 경쇄나 중쇄의 N-말단이나 C-말단에 상이한 항원특이성을 가진 가변부위(Fv)나 scFv 부분이 항원결합부위로서 추가되어 있어 전형적인 IgG 보다 더 커지게 된다. Fv나 scFv를 대신하여 도메인 항체(domain antibodies) 또는 대안적 결합 스캐폴드 분자(alternative binding scaffold molecules)들이 사용되기도 한다. 비대칭형의 Fc 기반의 다중특이성 항체는 이종이량체(heterodimer)의 Fc 영역을 기반으로 하는 것으로 전형적인 IgG 와 모양과 크기는 유사하나 두 개의 Fab 팔이 Fc 각기 다른 항원을 인식할 수 있다. Fc-based multispecific antibodies may have a bilaterally symmetrical or asymmetric structure. Symmetric Fc-based multispecific antibodies mainly have a variable region (Fv) or scFv portion with different antigen specificity added to the N-terminus or C-terminus of the light or heavy chain of IgG as an antigen-binding site, making them larger than typical IgGs. You lose. Domain antibodies or alternative binding scaffold molecules may be used instead of Fv or scFv. Asymmetric Fc-based multispecific antibodies are based on the Fc region of a heterodimer and are similar in shape and size to typical IgG, but the two Fab arms can recognize different Fc antigens.

본원에서 다중특이성 항체는, 전술한 바와 같이, 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 표적 항원들이 존재하는 표면에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성됨으로써 다중특이성 항체들을 서로 연결시킴으로써 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 다중특이성 항체의 약리학적 기능을 개선시킬 수 있다.As described above, the multispecific antibody herein can be fused to the two C-termini of the heavy chain or the two C-termini of the light chain, respectively, to the catheter as described above, so that the catheter can be separated between the catheters on the surface where the target antigens are present. By forming a homodimer, the antibody-antigen binding force can be improved by linking multispecific antibodies to each other, thereby improving the pharmacological function of the multispecific antibody.

특히, 본원에서 다중특이성 항체가 이종이량체(heterodimer)의 Fc 영역을 기반으로 하는 경우, Fc 영역의 두 개의 카피 각각의 C-말단에 융합하는 카테네이터는 서로 동일하거나 서로 상이한 폴리펩타이드일 수 있다.In particular, when the multispecific antibody herein is based on the Fc region of a heterodimer, the catenators fused to the C-terminus of each of the two copies of the Fc region may be the same or different polypeptides. .

약물-Fc 단편 결합체Drug-Fc fragment conjugate

본원에서 용어 "캐리어"란 약물에 결합하여, 생리활성 폴리펩타이드의 생리활성을 증가 또는 감소시키거나 이의 생체내 안정성을 증가시키는 물질을 말한다. 당업계에는 면역글로불린의 Fc 영역이 약물의 캐리어로서 사용될 수 있음이 알려져 있다. As used herein, the term “carrier” refers to a substance that binds to a drug and increases or decreases the physiological activity of a bioactive polypeptide or increases its in vivo stability. It is known in the art that the Fc region of immunoglobulin can be used as a carrier for drugs.

"약물"은 인간이나 동물에게 투여될 경우 치료적 활성을 나타내는 물질을 의미하며, 폴리펩타이드, 화합물, 추출물, 핵산 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 약물은 바람직하게는, 폴리펩타이드 약물일 수 있다. Fc 단편과 연결가능한 폴리펩타이드 약물로는, 호르몬류(장호르몬, 성장호르몬 방출 호르몬, 성장호르몬 방출 펩타이드 등), 인터페론류(인터페론-α, -β, -γ 등), 인터루킨류, 성장인자류, 과립구 콜로니 자극인자(G-CSF), 과립구-마크로파지 콜로니 자극인자(GM-CSF), 글루카콘-유사 펩타이드류 (GLP-1등), 적혈구 생성인자, 효소 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 폴리펩타이드 약물의 천연형과 실질적으로 동등하거나 증가된 기능, 구조, 활성 또는 안정성을 갖는 한, 임의의 유도체 또는 유도체도 본 발명의 폴리펩타이드 약물의 범위에 포함된다. “Drug” means a substance that exhibits therapeutic activity when administered to humans or animals, and includes, but is not limited to, polypeptides, compounds, extracts, nucleic acids, etc. The drug may preferably be a polypeptide drug. Polypeptide drugs that can be linked to the Fc fragment include hormones (intestinal hormones, growth hormone-releasing hormones, growth hormone-releasing peptides, etc.), interferons (interferons-α, -β, -γ, etc.), interleukins, and growth factors. , granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), glucone-like peptides (GLP-1, etc.), erythropoietin, enzymes, etc., but are not limited to these. No. Additionally, any derivative or derivative is also included in the scope of the polypeptide drug of the present invention, as long as it has substantially the same or increased function, structure, activity or stability as the natural form of the polypeptide drug.

폴리펩타이드 약물 외에도 다양한 약물들이 Fc 단편과 연결 가능하며, 테트라사이클린, 미노사이클린, 독시사이클린, 오플록사신, 레보플록사신, 시프로플록사신, 클라리스로마이신, 에리쓰로마이신, 세파클러, 세포탁심, 이미페넴, 페니실린, 겐타마이신, 스트렙토마이신, 반코마이신 등의 유도체 및 혼합물에서 선택되는 항생제; 메토트렉세이트, 카보플라틴, 탁솔, 시스플라틴, 5-플루오로우라실, 독소루비신, 에트포사이드, 파클리탁셀, 캄토테신, 사이토신 아라비노스 등의 유도체 및 혼합물에서 선택되는 항암제; 인도메타신, 이부프로펜, 케토프로펜, 피록시캄, 플루비프로펜, 디클로페낙 등의 유도체 및 혼합물에서 선택되는 소염제; 아시콜로버, 로바빈 등의 유도체 및 혼합물에서 선택되는 항바이러스제; 및 케토코나졸, 이트라코나졸, 플루코나졸, 암포테리신-B, 그리세오풀빈 등의 유도체 및 혼합물에서 선택되는 항균제 등을 예시할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In addition to polypeptide drugs, various drugs can be linked to the Fc fragment, including tetracycline, minocycline, doxycycline, ofloxacin, levofloxacin, ciprofloxacin, clarithromycin, erythromycin, cefaclor, cefotaxime, imipenem, penicillin, and gentamicin. , antibiotics selected from derivatives and mixtures of streptomycin, vancomycin, etc.; Anticancer agents selected from derivatives and mixtures such as methotrexate, carboplatin, taxol, cisplatin, 5-fluorouracil, doxorubicin, etposide, paclitaxel, camptothecin, and cytosine arabinose; Anti-inflammatory agents selected from derivatives and mixtures of indomethacin, ibuprofen, ketoprofen, piroxicam, flubiprofen, diclofenac, etc.; Antiviral agents selected from derivatives and mixtures such as acyclovir, lobavin, etc.; and antibacterial agents selected from derivatives and mixtures such as ketoconazole, itraconazole, fluconazole, amphotericin-B, and griseofulvin, but are not limited thereto.

일반적으로 Fc 영역은 중쇄 CH2 및 CH3 도메인으로 구성된 중쇄 단편의 이량체 형태이며, 경우에 따라 힌지(hinge) 부분을 포함하기도 한다. 본 발명의 Fc 단편은 천연형과 실질적으로 동등하거나 향상된 효과를 갖는 한, 면역글로불린의 중쇄와 경쇄 가변영역만을 제외하고, 일부 또는 전체 중쇄 불변영역 1(CH1) 및/또는 경쇄 불변영역 1(CL1)을 포함한 확장된 Fc 영역일 수 있다. 또한, CH2 및/또는 CH3에 해당하는 아미노산 서열 중 일부가 제거된 영역일 수도 있다. 또한, 본 발명에서 Fc 단편은 천연형 아미노산 서열뿐만 아니라 이의 서열 유도체(mutant)를 포함한다. 아미노산 서열 유도체란 천연 아미노산 서열중의 하나 이상의 아미노산 잔기가 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합에 의하여 상이한 서열을 가지는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에서 Fc 단편은 천연형 당쇄, 천연형에 비해 증가된 당쇄, 천연형에 비해 감소한 당쇄 또는 당쇄가 제거된 형태일 수 있다.In general, the Fc region is a dimeric form of a heavy chain fragment consisting of heavy chain C H2 and C H3 domains, and in some cases also includes a hinge region. The Fc fragment of the present invention, as long as it has substantially the same or improved effect as the native type, excludes only the heavy and light chain variable regions of immunoglobulin, and includes part or all of the heavy chain constant region 1 (C H1 ) and/or light chain constant region 1 ( It may be an extended Fc region including C L1 ). Additionally, it may be a region in which part of the amino acid sequence corresponding to C H2 and/or C H3 has been removed. Additionally, in the present invention, the Fc fragment includes not only the native amino acid sequence but also its sequence derivative (mutant). Amino acid sequence derivative means that one or more amino acid residues in the natural amino acid sequence have a different sequence due to deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof. Additionally, in the present invention, the Fc fragment may be in the form of a native sugar chain, an increased sugar chain compared to the native type, a decreased sugar chain compared to the native type, or a form in which the sugar chain has been removed.

본원에서 Fc 단편은 펩타이드 결합을 통해 생리활성 폴리펩타이드에 융합되거나, 펩타이드성 링커 또는 비-펩타이드성 링커를 통해 생리활성 폴리펩타이드에 결합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The Fc fragment herein may be fused to a bioactive polypeptide via a peptide bond, or may be linked to a bioactive polypeptide via a peptide linker or a non-peptide linker, but is not limited thereto.

본원에서 Fc 단편은 동종이량체(homodimer) 혹은 이종이량체(heterodimer)일 수 있다. 일반적으로 Fc 단편의 동종이량체화는 항체 불변영역의 마지막 도메인(IgG의 경우 CH3 도메인) 간의 비공유결합 및 힌지 영역 간의 이황화결합에 의해 유도된다. Fc 단편의 이종이량체는, 자연발생적인 항체 동형이량화에 기여를 하는 불변영역의 마지막 도메인간의 특정 비공유결합을 통해 이종이량화가 선호되고 동형이량화가 비선호되거나 배척되는 결합을 가지도록 엔지니어링함으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 유전자 조작을 통해 각기 다른 두 개의 Ig 항체 중쇄의 CH3 도메인에 돌연변이를 유도하여, 두 개의 중쇄가 자연발생적 항체와 구조가 매우 유사하고, 서열에 있어 최소한의 편차를 가지면서 이종이량체를 형성하도록 유도할 수 있다. 이와 관련된 기술로는, 제넨텍사의 놉-인투-홀(knob-into-hole) 기술, 자임웍스사의 ZW1, 젠코어사의 HA-TF, EMD 세로노사의 SEEDbody 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The Fc fragment herein may be a homodimer or a heterodimer. In general, homodimerization of Fc fragments is induced by non-covalent bonds between the last domains of the antibody constant region (CH3 domain for IgG) and disulfide bonds between the hinge regions. Heterodimers of the Fc fragment are engineered to have a binding that favors heterodimerization and disfavors or excludes homodimerization through specific non-covalent bonds between the last domains of the constant region, which contribute to naturally occurring antibody homodimerization. It can be manufactured. For example, by inducing mutations in the CH3 domains of two different Ig antibody heavy chains through genetic manipulation, the two heavy chains have a structure very similar to that of a naturally occurring antibody and have minimal differences in sequence, forming a heterodimer. can be induced to form. Technologies related to this include, but are not limited to, Genentech's knob-into-hole technology, Zymeworks' ZW1, Gencore's HA-TF, and EMD Serono's SEEDbody. .

본원에서 약물-Fc 결합체는 약물은 Fc 영역의 두 개의 카피의 N-말단 중 어느 하나 또는 둘 모두에 결합될 수 있다. In the drug-Fc conjugate herein, the drug may be bound to either or both of the N-termini of the two copies of the Fc region.

또한, 본원에서 약물-Fc 결합체 Fc 의 C-말단 2개에는 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 표적 항원들이 존재하는 표면에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성됨으로써 약물-Fc 결합체들을 서로 연결시킴으로써 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 약물-Fc 결합체의 약리학적 기능을 개선시킬 수 있다 (도 1e 참조).In addition, the above-mentioned catheters can be fused to the two C-termini of the drug-Fc conjugate Fc, so that homodimers are formed between the catheters on the surface where the target antigens are present, thereby forming the drug-Fc conjugate. By linking them together, the antibody-antigen binding ability can be improved, thereby improving the pharmacological function of the drug-Fc conjugate (see Figure 1e).

특히, 본원에서 약물-Fc 단편 결합체가 이종이량체(heterodimer)의 Fc 영역을 기반으로 하는 경우, Fc 영역의 두 개의 카피 각각의 C-말단에 융합하는 카테네이터는 서로 동일하거나 서로 상이한 폴리펩타이드일 수 있다.In particular, when the drug-Fc fragment conjugate herein is based on the Fc region of a heterodimer, the catenators fused to the C-terminus of each of the two copies of the Fc region may be polypeptides that are the same or different from each other. You can.

치료용 항체therapeutic antibodies

용어 "치료용 항체"는 질환의 치료시에 사용되는 항체를 지칭한다. 치료용 항체는 다양한 작용 메카니즘을 가질 수 있다. 치료용 항체는 표적과 결합하고 이의 정상적인 기능을 중화시킬 수 있다. 예를 들어, 암 세포의 생존에 필요한 단백질의 활성을 차단하는 단일클론 항체는 암 세포의 사멸을 야기한다. 또 다른 치료용 단일클론 항체는 표적과 결합하고 이것의 정상적인 기능을 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 단일클론 항체는 세포상의 단백질에 결합하여 세포자살 신호를 촉발할 수 있다. 마지막으로, 단일클론 항체가 질환에 걸린 조직에서만 발현되는 표적에 결합하는 경우에는 독성 페이로드(payload) (유효 작용제), 예컨대 화학요법제 또는 방사능 작용제를 단일클론 항체에 접합시켜서, 질환에 걸린 조직에 독성 페이로드를 특이적으로 전달하여 건강한 조직에 대한 해를 감소시키는 작용제를 생성할 수 있다.The term “therapeutic antibody” refers to an antibody used in the treatment of a disease. Therapeutic antibodies can have a variety of mechanisms of action. Therapeutic antibodies can bind to their target and neutralize its normal function. For example, monoclonal antibodies that block the activity of proteins necessary for the survival of cancer cells cause cancer cell death. Another therapeutic monoclonal antibody can bind to its target and activate its normal function. For example, monoclonal antibodies can bind to proteins on cells and trigger apoptosis signals. Finally, if the monoclonal antibody binds to a target expressed only in the diseased tissue, a toxic payload (effective agent), such as a chemotherapeutic agent or radioactive agent, may be conjugated to the monoclonal antibody to It is possible to create agents that specifically deliver toxic payloads to reduce harm to healthy tissue.

치료용 항체는 다양한 질환, 예를 들어, 암(예를 들어, 혈액암 및 고형암), 면역질환, 신경계 질환, 혈관 질환, 또는 감염성 질환 등의 치료를 위해 사용되는 항체일 수 있다. 이러한 항체에 대한 항원은, 종양 항원, 예컨대 종양-관련 항원(Tumor-associated antigen; TAA), 종양-특이적 항원(Tumor-specific antigen; TSA) 또는 종양유래 신생항원(neoantigen); 감염원의 항원, 예컨대 바이러스, 박테리아, 기생충, 또는 진균에서 유래한 항원; 자가면역을 유발하는 것으로 공지되어 있거나 또는 의심되는 자가 항원; 또는 알레르기를 유발하는 것으로 공지되어 있거나 또는 의심되는 알레르기 유발 항원 (알레르겐)에서 유래한 펩티드일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Therapeutic antibodies may be antibodies used for the treatment of various diseases, such as cancer (eg, hematological cancer and solid cancer), immune disease, neurological disease, vascular disease, or infectious disease. Antigens for these antibodies include tumor antigens, such as tumor-associated antigen (TAA), tumor-specific antigen (TSA), or tumor-derived neoantigens; Antigens of infectious agents, such as those derived from viruses, bacteria, parasites, or fungi; Self-antigens known or suspected to cause autoimmunity; Alternatively, it may be a peptide derived from an allergen (allergen) known or suspected to cause allergy, but is not limited thereto.

예를 들어, 이러한 항체는 ALK, 부착 관련 키나제 수용체(예, Axl), 또는 ERBB 수용체(예, EGFR, ERBB2, ERBB3, ERBB4), 또는 에리트로포이에틴-생성 간세포(EPH) 수용체(예, EphA1, EphA2, EphA3, EphA4, EphA5, EphA6,EphA7, EphA8, EphB1, EphB2, EphB3, EphB4, EphB5, EphB6), 또는 섬유아세포 성장 인자(FGF) 수용체(예,FGFR1, FGFR2, FGFR3, FGFR4, FGFR5), 또는 Fgr 또는 IGF1R 또는 인슐린 수용체, 또는 LTK, 또는 M-CSFR, 또는MUSK, 또는 혈소판-유도 성장 인자(PDGF) 수용체(예, PDGFR-A, PDGFR-B), 또는 RET, 또는 ROR1, 또는 ROR2, 또는 ROS, 또는 RYK, 또는 혈관 내피 성장 인자(VEGF) 수용체(예, VEGFR1/FLT1, VEGFR2/FLK1, VEGF3), 또는 면역글로불린-유사 및 EGF-유사 영역을 갖는 티로신 키나제(TIE) 수용체(예, TIE-1, TIE-2/TEK), 또는 Tec, 또는TYRO10, 또는 인슐린-유사 성장 인자(IGF) 수용체(예, INS-R, IGF-IR, IR-R), 또는 디스코이딘 도메인(Discoidin Domain)(DD) 수용체(예, DDR1, DDR2), 또는 c-Met(MET)에 대한 수용체, 또는 수용체 디오리진 난타이스(recepteur d'origine nantais)(RON, 대식세포 자극 1 수용체로도 알려져 있음), 또는 Flt3(핀(fins)-관련티로신 키나제 3), 또는 콜로니 자극 인자 1(CSF 1) 수용체, 또는 c-kit에 대한 수용체(KIT 또는 SCFR), 또는인슐린 수용체 관련(IRR) 수용체, 또는 CD19, 또는 CD20, 또는 HLA-DR, 또는 CD33, 또는 CD52, 또는 G250, 또는 GD3, 또는 PSMA, 또는 CD56, 또는 CEA, 또는 루이스(Lewis) Y 항원, 또는 IL-6 수용체에 대한 항체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, such antibodies may be directed to ALK, adhesion-related kinase receptor (e.g., Axl), or ERBB receptor (e.g., EGFR, ERBB2, ERBB3, ERBB4), or erythropoietin-producing hepatocyte (EPH) receptor (e.g., EphA1, EphA2, EphA3, EphA4, EphA5, EphA6, EphA7, EphA8, EphB1, EphB2, EphB3, EphB4, EphB5, EphB6), or fibroblast growth factor (FGF) receptors (e.g., FGFR1, FGFR2, FGFR3, FGFR4, FGFR5), or Fgr, or IGF1R, or insulin receptor, or LTK, or M-CSFR, or MUSK, or platelet-derived growth factor (PDGF) receptor (e.g., PDGFR-A, PDGFR-B), or RET, or ROR1, or ROR2, or ROS, or RYK, or vascular endothelial growth factor (VEGF) receptors (e.g., VEGFR1/FLT1, VEGFR2/FLK1, VEGF3), or tyrosine kinase (TIE) receptors with immunoglobulin-like and EGF-like domains (e.g., TIE-1, TIE-2/TEK), or Tec, or TYRO10, or insulin-like growth factor (IGF) receptor (e.g., INS-R, IGF-IR, IR-R), or Discoidin Domain )(DD) receptors (e.g., DDR1, DDR2), or receptor for c-Met (MET), or receptor d'origine nantais (RON, also known as macrophage stimulating 1 receptor) , or Flt3 (fins-related tyrosine kinase 3), or colony-stimulating factor 1 (CSF 1) receptor, or receptor for c-kit (KIT or SCFR), or insulin receptor-related (IRR) receptor, or CD19 , or CD20, or HLA-DR, or CD33, or CD52, or G250, or GD3, or PSMA, or CD56, or CEA, or Lewis Y antigen, or IL-6 receptor, It is not limited to this.

본원에서 치료용 항체에 대해서는 전술한 바와 같은 항체에 대한 구성이 적용될 수 있으며, 항체 또는 그 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 표적 항원들이 존재하는 표면에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성됨으로써 치료용 항체를 서로 연결시킴으로써 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 치료용 항체의 약리학적 기능을 개선시킬 수 있다.For the therapeutic antibody herein, the configuration for the antibody as described above may be applied, and the catheter as described above may be fused to the two C-termini of the heavy chain or the two C-termini of the light chain, respectively, of the antibody or its fragment. Therefore, homodimers are formed between catheters on the surface where target antigens are present, thereby linking the therapeutic antibodies to each other, thereby enhancing the antibody-antigen binding force, thereby improving the pharmacological function of the therapeutic antibody.

또한, 본원에서 치료용 항체는 바이러스 항원에 대한 항체일 수 있으며, 표면 상에 여러 카피의 표적 항원을 갖는 바이러스에서, 항체-카테네이터는 바이러스 표면의 표적 항원에 대한 항체-항원 결합력을 증진시킴으로서 바이러스 중화 활성을 크게 향상시킬 수 있다.In addition, the therapeutic antibody herein may be an antibody against a viral antigen, and in viruses with multiple copies of target antigen on the surface, the antibody-cathenator promotes antibody-antigen binding to the target antigen on the surface of the virus, thereby Neutralization activity can be greatly improved.

진단용 항체diagnostic antibodies

용어 "진단용 항체"는 질환에 대한 진단 시약으로서 사용되는 항체를 지칭한다. 진단용 항체는 특정 질환과 특이적으로 관련이 있거나 특정 질환에서 증가된 발현을 나타내는 표적 바이오마커에 결합할 수 있다. 진단용 항체는, 예를 들어 환자로부터의 생물학적 샘플 중의 표적 검출 또는 또는 환자 내 질환 부위, 예컨대 종양의 진단 영상화에 사용될 수 있다. The term “diagnostic antibody” refers to an antibody used as a diagnostic reagent for a disease. Diagnostic antibodies may bind to target biomarkers that are specifically associated with a particular disease or show increased expression in a particular disease. Diagnostic antibodies can be used, for example, for target detection in a biological sample from a patient or for diagnostic imaging of a disease site, such as a tumor, within a patient.

본원에서 진단용 항체에 대해서는 전술한 바와 같은 항체에 대한 구성이 적용될 수 있으며, 항체 또는 그 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 표적 항원들이 존재하는 표면에서 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성됨으로써 진단용 항체를 서로 연결시킴으로써 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 생물학적 샘플 중의 표적 바이오마커를 쉽게 검출할 수 있다.For the diagnostic antibody herein, the configuration for the antibody as described above may be applied, and the catheter as described above may be fused to the two heavy chain C-termini or the two light chain C-termini of the antibody or its fragment, respectively. , Homodimers are formed between catheters on the surface where target antigens are present, thereby linking diagnostic antibodies to each other, thereby improving antibody-antigen binding, making it possible to easily detect target biomarkers in biological samples.

특히, 본원의 기술은 표적 세포 상에 바이오마커가 매우 적은 수로 존재하여, 이를 검출하기 위하여 특히 높은 결합 친화력의 검출 항체가 필요한 경우에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.In particular, the technology of the present application may be useful in cases where a very small number of biomarkers exist on target cells and a detection antibody with particularly high binding affinity is needed to detect them.

다른 예로, 본원의 기술은 샌드위치 타입 바이오센서의 2차 항체에 적용될 수 있다. 용어 "샌드위치 분석(sandwich assay)"은 항원의 서로 다른 부위에 결합하는 두 개 이상의 항체를 이용하는 면역학적 분석을 말한다. 예를 들어, 분석은 전형적으로 포획 항체 및 검출 항체를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "포획 항체(capture antibody)"는 항원이 지지체에 잘 결합하도록 지지체에 결합된다. 여기에 생물학적 시료를 처리시, 시료에 표적 바이오마커(항원)가 포함된 경우 바이오마커(항원)가 포획 항체에 결합하여 항원-항체 복합체가 형성된다. 그후 바이오마커(항원)의 다른 부위에 결합하는 2차 항체(secondary antibody)를 첨가하면 상기 항원-항체 복합체의 항원과 반응하므로 시료 내 바이오마커(항원)의 존재 여부를 쉽게 검출할 수 있다.As another example, the technology herein can be applied to the secondary antibody of a sandwich-type biosensor. The term “sandwich assay” refers to an immunological assay that uses two or more antibodies that bind to different sites on an antigen. For example, the assay typically includes a capture antibody and a detection antibody. As used herein, the term “capture antibody” refers to an antigen bound to a support so that it binds well to the support. When processing a biological sample, if the sample contains a target biomarker (antigen), the biomarker (antigen) binds to the capture antibody to form an antigen-antibody complex. Afterwards, if a secondary antibody that binds to another part of the biomarker (antigen) is added, it reacts with the antigen of the antigen-antibody complex, making it possible to easily detect the presence of the biomarker (antigen) in the sample.

2차 항체는 결합된 항원의 검출 및/또는 정량화를 용이하게 하도록 하나 이상의 검출 가능한 표지와 결합될 수 있다. 이러한 표지는 형광 물질, 비오틴 모이어티 및/또는 효소를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 효소는 호스래디쉬 퍼옥시다제(HRP)와 같은 퍼옥시다아제(peroxidase), 알칼라인 포스파타아제(alkaline phosphatase) 등을 포함하고, 형광 물질은 FITC, RITC 등을 포함하고, 그 외 방사성 동위원소 표지, 라텍스 비드 표지, 콜로이드 표지, 비오틴 표지 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The secondary antibody may be coupled with one or more detectable labels to facilitate detection and/or quantification of bound antigen. Such labels may include, but are not limited to, fluorescent substances, biotin moieties, and/or enzymes. For example, enzymes include peroxidase such as horseradish peroxidase (HRP), alkaline phosphatase, etc., and fluorescent substances include FITC, RITC, etc., and other radioactive substances. Isotope labeling, latex bead labeling, colloid labeling, biotin labeling, etc. can be used, but are not limited thereto.

본원의 기술은 샌드위치 타입 바이오센서의 2차 항체에 적용되어, 그 항체 또는 그 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 전술한 바와 같은 카테네이터가 융합될 수 있어, 면역학적 진단용 지지체 표면에서 포획 항체에 결합된 항원에 대한 2차 항체의 항체-항원 결합력을 증진시킬 수 있고, 이로써 시료 내 바이오마커(항원)의 검출 민감도를 크게 향상시킬 수 있다.The technology of the present application can be applied to the secondary antibody of a sandwich type biosensor, and the catheter as described above can be fused to the two heavy chain C-termini or the two light chain C-termini of the antibody or its fragment, respectively, resulting in immunity. The antibody-antigen binding ability of the secondary antibody to the antigen bound to the capture antibody on the surface of the support for medical diagnosis can be improved, thereby greatly improving the detection sensitivity of biomarkers (antigens) in the sample.

링커linker

한편, 본원의 컨쥬게이트의 다른 예는, 카테네이터 폴리펩타이드가 링커를 통해 항체 또는 이의 단편에 연결된 것일 수 있다.Meanwhile, another example of the conjugate herein may be one in which a catheter polypeptide is connected to an antibody or a fragment thereof through a linker.

용어 "링커"는 둘 이상의 성분을 함께 연결 또는 커플링 또는 결합시키는 분자 또는 원자 군을 말한다. 링커는 수용성 및/또는 가요성 링커(flexible linker)일 수 있다. 링커는 수용해도를 증가 또는 감소시키거나, 연결하는 두 성분 사이의 거리를 증가시켜 유연성을 부여하거나 안정성을 높이는 등의 부가적인 기능을 가질 수는 있으나, 면역원성을 유발하거나 컨쥬게이트의 활성에 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다.The term “linker” refers to a molecule or group of atoms that connects, couples, or joins two or more components together. The linker may be a water-soluble and/or flexible linker. Linkers may have additional functions such as increasing or decreasing water solubility, increasing the distance between the two connecting components, providing flexibility, or increasing stability, but they can also cause immunogenicity or affect the activity of the conjugate. It is desirable not to affect .

바람직한 구현예로, 링커는 펩티드 링커일 수 있고, 1 내지 10개, 또는 2 내지 10개 아미노산, 예컨대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 초과 (예컨대 20개 이하)의 아미노산 길이, 예컨대 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20개 아미노산 길이일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일예로, 펩티드 링커는, 중성 아미노산(보다 구체적으로, Gly, Ser, Ala, Thr 또는 이들 4가지 아미노산의 조합)으로 구성된 것일 수 있다. 예를 들어, (GS)n, (G2S)n, (G3S)n, (G4S)n, Gn, LE, SSGG 또는 GGGGSGGGGG (여기서, G는 Gly, S는 Ser, L 은 Leu, E는 Glu, n은 적어도 1의 정수이다)일 수 있고, 예를 들어, GS, GGGGS, LE, SSGG, GG, GGGGG 또는 GGGGSGGGGG 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In a preferred embodiment, the linker may be a peptide linker and contains 1 to 10, or 2 to 10 amino acids, such as 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more ( It may be, but is not limited to, a length of 20 amino acids or less, such as 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, or 20 amino acids. For example, the peptide linker may be composed of neutral amino acids (more specifically, Gly, Ser, Ala, Thr, or a combination of these four amino acids). For example, (GS) n , (G 2 S) n , (G 3 S) n , (G 4 S) n , G n , LE, SSGG or GGGGSGGGGG (where G is Gly, S is Ser, L may be Leu, E may be Glu, and n may be an integer of at least 1), for example, GS, GGGGS, LE, SSGG, GG, GGGGG, or GGGGSGGGGG, but is not limited thereto.

제조 방법Manufacturing method

본원의 컨쥬게이트는, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 재조합적 방법에 의하여 발현 및 정제하여 수득할 수 있다. 따라서, 본 발명은 컨쥬게이트의 발현 및 정제를 위하여, 컨쥬게이트를 코딩하는 핵산분자를 포함하는 발현 벡터, 및, 이로 형질전환된 세포를 또한 제공한다.The conjugate of the present application is not limited thereto, but can preferably be obtained by expression and purification by recombinant methods. Accordingly, the present invention also provides an expression vector containing a nucleic acid molecule encoding the conjugate, and cells transformed therewith, for expression and purification of the conjugate.

본원의 다른 예는, 상기 핵산 분자를 포함하는 발현 벡터에 관한 것이다.Another example herein relates to an expression vector containing the above nucleic acid molecule.

용어, "발현 벡터"는 목적 단백질을 코딩하는 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 핵산 구조물을 말한다. 일 구현예로, 발현 벡터는 2 이상의 목적 단백질을 암호화하는 선형 또는 원형, 또는 단일 가닥 또는 이중 가닥의 DNA, cDNA, RNA 등일 수 있다. 발현 벡터는 숙주를 형질전환, 형질감염 또는 트랜스펙션시키는데 사용할 수 있는 벡터의 일부를 이룰 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 그 자체로 인비트로에서 전사 및/또는 번역될 수 있다.The term “expression vector” refers to a nucleic acid construct operably linked to express a gene insert encoding a protein of interest. In one embodiment, the expression vector may be linear or circular, or single-stranded or double-stranded DNA, cDNA, RNA, etc., encoding two or more target proteins. An expression vector may form part of a vector that can be used to transform, transfect or transfect a host, but is not limited thereto, and may itself be transcribed and/or translated in vitro.

용어, "작동가능하게 연결된"은 핵산 서열간의 결합이 기능적으로 연관되어 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 코딩 서열(예, 목적 단백질을 코딩하는 서열)은 이의 복제, 전사 및/또는 번역이 가능하도록 적절한 조절 요소들과 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 코딩 서열은 프로모터가 그 코딩 서열의 전사를 추진할 수 있는 경우 프로모터에 작동가능하게 연결되는 것이다. 조절 요소들은 이것이 올바르게 기능하기만 한다면 코딩 서열에 인접할 필요가 없다. 예를 들어 번역되지 않지만 전사되는 개재 서열이 프로모터 서열과 코딩 서열 사이에 존재할 수 있으며, 프로모터 서열은 여전히 코딩 서열에 "작동가능하게 연결된" 것으로 간주될 수 있다.The term “operably linked” means that the linkage between nucleic acid sequences is functionally related. For example, a coding sequence (e.g., a sequence encoding a protein of interest) can be operably linked with appropriate regulatory elements to enable replication, transcription and/or translation thereof. For example, a coding sequence is operably linked to a promoter if the promoter is capable of driving transcription of the coding sequence. Regulatory elements do not need to be adjacent to the coding sequence as long as they function correctly. For example, intervening sequences that are not translated but are transcribed may exist between the promoter sequence and the coding sequence, and the promoter sequence may still be considered “operably linked” to the coding sequence.

발현 벡터 내의 각 구성요소는 서로 작동 가능하게 연결되어야 하며, 이들 구성요소 서열의 연결은 편리한 제한 효소 부위에서 라이게이션(연결)에 의해 수행될 수 있고, 그러한 부위가 존재하지 않는 경우, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터(oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용하여 수행될 수 있다.Each component within the expression vector must be operably linked to each other, and linking of these component sequences can be accomplished by ligation at convenient restriction enzyme sites or, if such sites do not exist, by conventional methods. It can be performed using a synthetic oligonucleotide adapter or linker according to.

발현 벡터는, 해당 유전자가 선택된 숙주 내에서 발현될 수 있도록 하는 전사 및 해독 발현 조절 서열을 포함할 수 있다. 발현 조절 서열로는, 전사를 실시하기 위한 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 및/또는 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 목적 단백질을 코딩하는 핵산 서열의 일부로 간주되며, 유전자 작제물이 투여되었을 때 개체에서 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다.Expression vectors may contain transcriptional and translational expression control sequences that allow the gene to be expressed in the selected host. Expression control sequences may include promoters to effect transcription, optional operator sequences to regulate such transcription, and/or sequences to regulate termination of transcription and translation. Initiation codons and stop codons are generally considered to be part of the nucleic acid sequence encoding the protein of interest, must be functional in the subject when the genetic construct is administered, and must be in frame with the coding sequence.

예를 들어, 프로모터는 전사조절인자들이 결합하는 DNA 염기서열 부위를 의미하며, 본 발명의 목적상 유전자 발현율을 높이기 위하여 강력하고 안정적인 유전자 발현을 유도할 수 있는 프로모터를 사용할 수 있다.For example, a promoter refers to a DNA sequence region where transcription regulators bind, and for the purpose of the present invention, a promoter capable of inducing strong and stable gene expression can be used to increase the gene expression rate.

프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 프로모터는 이에 제한되지는 않으나, 아데노바이러스의 초기 및 후기 프로모터들, 원숭이 바이러스 40(SV40), 마우스 유방 종양 바이러스(MMTV) 프로모터, HIV의 긴 말단 반복부(LTR) 프로모터, 몰로니 바이러스, 시토메갈로바이러스(CMV) 프로모터, 엡스타인 바이러스(EBV) 프로모터, 로우스 사코마 바이러스(RSV) 프로모터, RNA 폴리머라제 ±프로모터, T3 및 T7 프로모터들, 파지 람다의 주요 오퍼레이터 및 프로모터 영역 등을 예시할 수 있다. Promoters can be constitutive or inducible. Promoters include, but are not limited to, the early and late promoters of adenovirus, simian virus 40 (SV40), mouse mammary tumor virus (MMTV) promoter, long terminal repeat (LTR) promoter of HIV, Moloney virus, cytomegalo. Examples include virus (CMV) promoter, Epstein virus (EBV) promoter, Roux Sarcoma virus (RSV) promoter, RNA polymerase ± promoter, T3 and T7 promoters, main operator and promoter region of phage lambda, etc.

그 외에, 발현 벡터는 어댑터 또는 링커, 인핸서, 선별 마커(예컨대, 항생제 내성 마커), 복제가능단위, polyA 서열, 정제용 태그 또는 원핵세포 또는 진핵 세포 또는 이들의 바이러스의 유전자의 발현을 조절하는 것으로 알려진 구성과 유도의 기타 다른 서열 및 이들의 여러 조합을 등을 적절하게 포함할 수 있다.In addition, expression vectors include adapters or linkers, enhancers, selection markers (e.g., antibiotic resistance markers), replicable units, polyA sequences, tags for purification, or those that regulate the expression of genes in prokaryotic cells or eukaryotic cells or their viruses. Other sequences of known composition and derivation and various combinations thereof may be included as appropriate.

발현 벡터는 플라스미드, 바이러스 벡터, 박테리오파지 벡터, 코즈미드 벡터, 등 다양한 형태의 벡터를 사용할 수 있다.Expression vectors can be of various types, such as plasmids, viral vectors, bacteriophage vectors, cosmid vectors, etc.

본원의 다른 예는, 상기 발현 벡터로 형질전환된 세포에 관한 것이다.Another example herein relates to cells transformed with the expression vector.

본 발명에서 형질전환된 세포는 상기 발현 벡터를 안정되면서 연속적으로 클로닝 또는 발현시킬 수 있는 숙주 세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주 세포도 이용할 수 있으며, 원핵 세포로는, E. coli, 예를 들어 E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있으며, 진핵 세포에 형질 전환시키는 경우에는 숙주 세포로서, 효모(Saccharomyce cerevisiae), 곤충 세포, 식물 세포 및 동물 세포, 예를 들어, CHO 세포주 (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS-7, 293, HepG2, 3T3, RIN 및 MDCK 세포주 등이 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the transformed cell can be any host cell known in the art that can stably and continuously clone or express the expression vector, and prokaryotic cells include E. coli, for example. Bacillus genus strains such as E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli , and Enterobacteriaceae strains such as Salmonella Typhimurium, Serratia marcescens, and various Pseudomonas species, and when transformed into eukaryotic cells, yeast (Saccharomyce cerevisiae), insect cells, plant cells, and animal cells as host cells. , for example, CHO cell line (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS-7, 293, HepG2, 3T3, RIN and MDCK cell lines, etc. may be used, but are not limited thereto.

발현 벡터를 세포에 도입하는 것은, 당 분야에서 공지된 바와 같이 적합한 표준 기술, 예들 들어, 전기천공법(electroporation), 전기주입법(electroinjection), 미세주입법(microinjection), 인산칼슘공동-침전법(calcium phosphate co-precipitation), 염화캄슘/염화루비듐법, 레트로바이러스 감염(retroviral infection), DEAE-덱스트란(DEAE-dextran), 양이온 리포좀(cationic liposome)법, 폴리에틸렌 글리콜 침전법(polyethylene glycol-mediated uptake), 유전자총(gene gun) 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때 원형의 구조물을 적절한 제한효소로 절단하여 선형의 형태로 도입할 수 있다.Introducing expression vectors into cells can be accomplished using suitable standard techniques, such as electroporation, electroinjection, microinjection, and calcium phosphate co-precipitation, as known in the art. phosphate co-precipitation), calcium chloride/rubidium chloride method, retroviral infection, DEAE-dextran, cationic liposome method, polyethylene glycol-mediated uptake. , gene guns, etc. may be used, but are not limited thereto. At this time, the circular structure can be cut with an appropriate restriction enzyme and introduced into a linear form.

상기 형질전환된 세포를 선별하는 방법은 선택 표지에 의해 발현되는 표현형을 이용하여, 당업계에 널리 알려진 방법에 따라 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 선택 표지가 특정 항생제 내성 유전자인 경우에는, 상기 항생제가 함유된 배지에서 형질전환체를 배양함으로써 형질전환체를 용이하게 선별할 수 있다.The method of selecting the transformed cells can be easily performed according to methods widely known in the art, using the phenotype expressed by the selection marker. For example, when the selection marker is a specific antibiotic resistance gene, the transformant can be easily selected by culturing the transformant in a medium containing the antibiotic.

형질 전환된 세포의 배양은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 형질 전환된 세포를 배양 배지에 접종하여 배양을 실시한 다음, 세포 밀도가 일정 수준에 도달한 시점에서 IPTG를 배지에 첨가하여 단백질 발현을 유도하고 배양함으로써, 세포 내 또는 배지로 분비된 단백질을 얻을 수 있다.Cultivation of transformed cells can be performed through various methods known in the art. For example, transformed cells are inoculated into a culture medium and cultured, and then when the cell density reaches a certain level, IPTG is added to the medium to induce protein expression and cultured, thereby causing protein secretion into the cells or into the medium. You can get protein.

세포 내 또는 배지로 분비된 단백질은 당업계에 공지된 다양한 정제 방법에 따라 정제된 형태로 얻을 수 있으나, 바람직하게는 친화성 태그를 이용한 친화성 크래마토그래피를 통해 정제할 수 있다. 예를 들어, 컨쥬게이트가 GST에 융합된 경우에는 글루타티온이 결합된 레진 칼럼, His에 융합된 경우에는 IMAC(immobilized Metal Affinity Chromatography)을 이용하여 원하는 단백질을 용이하게 얻을 수 있다.Proteins secreted into cells or into the medium can be obtained in purified form according to various purification methods known in the art, but are preferably purified through affinity chromatography using an affinity tag. For example, if the conjugate is fused to GST, the desired protein can be easily obtained using a resin column to which glutathione is bound, and if the conjugate is fused to His, using IMAC (immobilized Metal Affinity Chromatography).

조성물 및 방법Compositions and Methods

다른 측면에서, 본 발명은 전술한 바와 같은 컨쥬게이트를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물을 제공하며, 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention provides a composition for enhancing antibody-antigen binding, comprising the conjugate as described above, wherein the antibody included in the conjugate specifically binds to a surface where target antigens are present, A homodimer is formed between the catheters included in two or more conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other, thereby suppressing dissociation of the antibody.

다른 측면에서, 본 발명은 전술한 바와 같은 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 항원들이 존재하는 표적 표면에 처리하는 단계를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키는 방법을 제공하며, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention provides a method for enhancing antibody-antigen binding, comprising the step of treating the target surface where antigens to which the antibody contained in the above-described conjugate specifically binds are present, 2 The conjugate molecules are connected to each other by forming homodimers between the catheters included in the above conjugate molecules, thereby suppressing dissociation of the antibody.

용어 “항원-항체 결합력”은 항체의 항원 총결합력(antigen-binding avidity)을 포함하는 의미이다. 항체의 총결합력(avidity)은, 항원-항체 결합 시 한 개의 항원에 존재하는 다수의 항원 결정기들과 한 개의 항체에 존재하는 여러 개의 결합부위 간의 결합력의 합, 또는 항원과 항체간 결합의 전체적인 강도를 말한다. 상기 항원-항체 결합력은 당업계에 공지된 임의의 방법을 이용하여 측정될 수 있다. 그러한 방법은 예를 들어, 형광 활성화된 세포 분류(FACS), 표면 플라즈몬 공명(예를 들어, 비아코어(Biacore), 프로테온), 생물층 간섭계(biolayer interferometry)(BLI, 예를 들어, 옥테트(Octet)), 동력학 배제 분석(kinetics exclusion assay)(예를 들어, 킨엑스에이(KinExA)), 분리가능 비드(예를 들어, 자기 비드), 항원 패닝(antigen panning), 및/또는 ELISA 를 포함한다. The term “antigen-antibody avidity” is meant to include the total antigen-binding avidity of an antibody. The total avidity of an antibody is the sum of the avidity between multiple antigenic determinants present on one antigen and multiple binding sites present on one antibody during antigen-antibody binding, or the overall strength of the binding between the antigen and the antibody. says The antigen-antibody binding force can be measured using any method known in the art. Such methods include, for example, fluorescence activated cell sorting (FACS), surface plasmon resonance (e.g. Biacore, Proteon), biolayer interferometry (BLI, e.g. Octet) (Octet), kinetics exclusion assay (e.g., KinExA), separable beads (e.g., magnetic beads), antigen panning, and/or ELISA. Includes.

본원의 항체가 치료용 항체인 경우, 조성물의 투여는, 질병을 예방하거나, 또는 질병 상태의 발병 또는 진행을 저해하거나, 중지시키거나, 지연시키거나, 또는 증상을 호전시키거나 이롭게 변경시킬 수 있다.If the antibody herein is a therapeutic antibody, administration of the composition may prevent disease, or inhibit, stop, or delay the onset or progression of a disease state, or improve or beneficially alter symptoms. .

용어 "유효량"은 인간을 비롯한 개체에게 투여하였을 때, 원하는 결과를 달성하는데 충분한 양, 예를 들어 질병을 치료 또는 예방하는데 효과적인 양을 의미한다. 유효량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 질환의 중증도, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 투여량 또는 치료 용법은 당업자들이 이해하는 바와 같이 최적의 치료 반응을 제공하도록 조정할 수 있다.The term “effective amount” refers to an amount sufficient to achieve a desired result when administered to an individual, including humans, for example, an amount effective in treating or preventing a disease. The effective amount may vary depending on various factors such as formulation method, administration method, patient's age, weight, sex, severity of disease, food, administration time, administration route, excretion rate, and response sensitivity. Dosages or treatment regimens may be adjusted to provide optimal therapeutic response, as will be understood by those skilled in the art.

본원의 조성물은 약학적으로 허용되는 담체, 희석제, 및 부형제 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제와 함께 제공될 수 있다.The composition herein may be provided with one or more additives selected from the group consisting of pharmaceutically acceptable carriers, diluents, and excipients.

상기 약학적으로 허용되는 담체는, 제제화에 통상적으로 이용되는 것으로서, 예를 들면, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘, 미네랄 오일 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 성물은 상기 성분들 이외에 약학적 조성물 제조에 통상적으로 사용되는 희석제, 부형제, 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기에 예시된 것들을 비롯하여 본 발명에 적합한 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 최신판]에 상세히 기재되어 있다.The pharmaceutically acceptable carriers are those commonly used in formulations, for example, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, gum acacia, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, fines. It may be one or more selected from the group consisting of crystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, etc. , but is not limited to this. In addition to the above ingredients, the ingredient may further include one or more selected from the group consisting of diluents, excipients, lubricants, wetting agents, sweeteners, flavoring agents, emulsifiers, suspending agents, preservatives, etc. commonly used in the manufacture of pharmaceutical compositions. . Pharmaceutically acceptable carriers and formulations suitable for the present invention, including those exemplified above, are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences, current edition.

조성물은 경구 또는 비경구로 투여될 수 있다. 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 내피 투여, 국소 투여, 비내 투여, 안구내 투여, 척수내 투여, 수막강내 투여, 두개내 투여, 선조체내 투여 등으로 투여할 수 있다.The composition can be administered orally or parenterally. In case of parenteral administration, intravenous injection, subcutaneous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, endothelial administration, topical administration, intranasal administration, intraocular administration, intrathecal administration, intrathecal administration, intracranial administration, intrastriatal administration, etc. It can be administered.

일부 구현예에서 조성물은 멸균 액체 제제로서, 예를 들어, 등장성 수용액, 현탁액, 에멀젼, 분산액 또는 점성 조성물로 제공될 수 있으며, 이는 일부 측면에서 선택된 pH로 완충될 수 있다. 액체 제제는 일반적으로 겔, 다른 점성 조성물 및 고체 조성물보다 제조가 보다 용이하다. 또한, 액체 조성물은 특히 주사에 의해 투여하기가 편리하다. 다른 한편으로, 점성 조성물은 특정 조직과의 보다 긴 접촉 기간을 제공하기 위해 적절한 점도 범위 내에서 제형화될 수 있다. 액체 또는 점성 조성물은 예를 들어, 물, 식염수, 인산 완충 식염수, 폴리올(예를 들어, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 액상 폴리에틸렌 글리콜) 및 이의 적합한 혼합물을 함유하는 용매 또는 분산 배지일 수 있는 담체를 포함할 수 있다.In some embodiments, the composition may be presented as a sterile liquid formulation, for example, as an isotonic aqueous solution, suspension, emulsion, dispersion, or viscous composition, which in some aspects may be buffered to a selected pH. Liquid formulations are generally easier to prepare than gels, other viscous compositions, and solid compositions. Additionally, liquid compositions are particularly convenient to administer by injection. On the other hand, viscous compositions can be formulated within an appropriate viscosity range to provide a longer period of contact with a particular tissue. Liquid or viscous compositions may comprise a carrier, which may be, for example, a solvent or dispersion medium containing water, saline, phosphate buffered saline, polyols (e.g., glycerol, propylene glycol, liquid polyethylene glycol) and suitable mixtures thereof. You can.

멸균 주사용 용액은 적합한 담체, 희석제 또는 멸균수, 생리식염수, 포도당, 덱스트로스 등과 같은 부형제와의 혼화제와 같은 용매에 결합 분자를 통합함으로써 제조될 수 있다. 조성물은 또한 동결 건조될 수 있다. 조성물은 투여 경로 및 원하는 제조 경로에 따라 습윤제, 분산제 또는 유화제(예를 들어, 메틸셀룰로오스), pH 완충제, 겔화 또는 점도 향상 첨가제, 방부제, 향미제, 색소 등과 같은 보조 물질을 함유할 수 있다. Sterile injectable solutions can be prepared by incorporating the binding molecule in a solvent such as a suitable carrier, diluent, or admixture with excipients such as sterile water, saline, glucose, dextrose, etc. The composition may also be freeze-dried. The composition may contain auxiliary substances such as wetting agents, dispersing agents or emulsifying agents (e.g., methylcellulose), pH buffering agents, gelling or viscosity enhancing additives, preservatives, flavoring agents, colorants, etc., depending on the route of administration and desired manufacturing route.

항균 방부제, 항산화제, 킬레이트화제 및 완충액을 포함한 조성물의 안정성 및 멸균성을 향상시키는 다양한 첨가제를 첨가할 수 있다. 미생물의 작용의 예방은 다양한 항균 및 항진균제, 예를 들어 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 소르브산 등에 의해 보장될 수 있다. 주사용 약학적 형태의 장기간 흡수는 흡수를 지연시키는 제제, 예를 들어, 알루미늄 모노스테아레이트 및 젤라틴의 사용에 의해 초래될 수 있다.Various additives can be added to improve the stability and sterilization of the composition, including antibacterial preservatives, antioxidants, chelating agents, and buffers. Prevention of the action of microorganisms can be ensured by various antibacterial and antifungal agents, such as parabens, chlorobutanol, phenol, sorbic acid, etc. Prolonged absorption of injectable pharmaceutical forms may be brought about by the use of agents that delay absorption, such as aluminum monostearate and gelatin.

도 1. 카테네이터의 융합에 의한 표적세포의 표면에서 항체 카테네이션의 개념.
(a) 카테네이터 융합 항체의 분자 모델. ROSETTA 소프트웨어를 사용하여 Fc와 카테네이터 사이의 유연한 링커(Gly-Gly-Ser)를 모델링하였다. 카테네이터는 4개의 나선형 역평행 코일을 형성하는 α-나선형 헤어핀 구조이다(PDB: 1ROP). Fc의 구조는 IgG1 항체(PDB: 1IGY)에서 파생되었고 Fab의 구조는 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 수용체 결합 부위에 대한 항체(PDB: 6XE1)를 참조하였다.
(b) 항체의 중쇄 2개의 C-말단 각각에 카테네이터를 융합시킨 경우 항체 연결에 의한 해리율 감소. 인접한 catAb-항원 복합체는 서로 연결될 수 있고 catAb 분자가 더 많이 연결될수록 잘 해리되지 않는다. 항원에 대한 총결합력은 catAb의 해리율이 감소함에 따라 증가한다.
(c) 항체의 경쇄 2개의 C-말단 각각에 카테네이터를 융합시킨 경우 항체 연결에 의한 해리율 감소.
(d) 항체-약물 접합체(Antibody-drug conjugate, ADC)에 포함된 항체의 중쇄 2개의 C-말단 각각에 카테네이터를 융합시킨 경우 항체 연결에 의한 해리율 감소.
(e) 치료 단백질에 공유결합된 Fc 단편의 2개의 C-말단 각각에 카테네이터를 융합시킨 경우 항체 연결에 의한 해리율 감소.
도 2. 동종이량체를 형성하는 카테네이터의 예
SDF-1α(8-67), Sly1(254-316), HomoCC의 3차원 모델링 구조와 각 동종이량체의 (K D)카테네이터 값.
도 3. 카테네이터 융합 항체의 결합 역학을 시뮬레이션하기 위한 ABM.
(a) (왼쪽) 각 결합 부위는 2개의 항원 분자(2Ag)로 구성된다. (오른쪽) 회색 원들은 카테네이터에 의해 샘플링된 구를 나타내고, V overlap은 인접한 구 사이의 겹치는 부피를 의미한다. 두 catAb 분자 간의 연결은 V overlap에서만 가능하다.
(b) ABM 모델의 세 가지 규칙. (왼쪽) catAb-2Ag 결합은 [catAb]/K D와 같은 상대적 확률에 의해 결정된다. (중간) 인접한 catAb-2Ag 복합체 사이의 연결은 (K D)Catenator와 복합체 사이 거리인 d에 의해 변화하는 상대적 확률인 f(d)/(K D)Catenator에 의해 결정된다. (오른쪽) 결합된 catAb 분자는 표면으로부터 분리되지 않는다고 가정하였다.
(c) 시뮬레이션에는 결합 부위, 항체, 카테네이터에 대한 매개변수를 결정해줘야 한다. MCMC 샘플링을 통해 대상 표면의 결합 부위 상태가 ABM 규칙에 따라 반복적으로 업데이트된 후 샘플링된다. 결합 점유율과 유효 해리 상수를 결정하기 위해 충분한 수의 샘플링 결과를 수집한다.
도 4. 균일한 국소 밀도 근사치를 사용한 f(d) 계산.
(a) 두 개의 카테네이터가 이량체화되는 전방 카테네이션 비율은 도달 길이(L)에 의해 정의된 구에 균일하게 분포된 것으로 가정되는 카테네이터의 유효 농도 사이의 체적 중첩(V(d))에 비례한다. V(d)는 두 개의 인접한 catAb-2Ag 복합체 사이의 거리(d)와 도달 길이에 따라 달라진다.
(b) 표시된 도달 길이(L)에 대해 계산된 d의 함수로서 f(d)의 플롯을 나타낸다.
도 5. ( K D ) catenator 에 따른 결합 부위 점유율과 ( K D ) eff 값 시뮬레이션.
(왼쪽) 결합 부위 점유율. 결합 부위의 정사각형 배열에 대해 시뮬레이션을 수행하였다. 변수 값은 각각 K D=10-8 M, [catAb]=10-9 M, (도달 거리)=7 nm, (결합 부위 간 간격)=12 nm, (총 결합 부위 수)=98이었다. 각 (K D)catenator값에 대한 1024회의 MCMC 시뮬레이션의 평균값과 표준편차는 파란색으로 표시되고, 데이터는 대표실행값들(주황색)의 산점도로 표시된다.
(오른쪽) 유효 해리 상수. 왼쪽에 표시된 데이터는 (K D)eff값으로 변환되었다. 점선은 카테네이터가 없는 동일한 항체에 대한 K D값을 나타낸다. (K D)eff의 감소율과 동일하다고 볼 수 있는 유효 총결합력의 최대 증가율은 70.6이다.
도 6. 결합 부위의 다양한 배열에 대한 시뮬레이션.
(a) 균일하고 분포하고 있는 결합 부위 비교. 결합 부위의 3가지 다른 배열이 상단에 표시되어있다. 검은색 점은 결합 부위를 나타내고, 회색 선은 카테네이터에 의해 연결 가능한 쌍을 나타낸다. 빨간색 원과 파란색 선은 각각 주어진 결합 부위에 대한 카테네이션의 최대 범위와 연결 수를 나타낸다. (K D)catenator에 따른 결합 부위 점유율과 (K D)eff는 하단에 표시되었다. 각 (K D)catenator 값에 대한 1024번의 시행을 샘플링하고 그 결과를 나타내었다. 변수는 K D=10-8 M, [catAb]= 10-9 M, 도달 거리= 7 nm, 결합 부위 간 간격= 12 nm였으며, 총 결합 부위의 수는 정사각형 배열의 경우 98개, 육각형과 삼각형 배열의 경우 102개였다. 오른쪽의 숫자는 각 배열에 대한 유효 총결합력의 최대 증가율이다.
(b) 무작위로 분포된 결합 부위에 대한 비교. 결합 부위 밀도(ρ)가 다른 결합 부위의 3개의 무작위 배열이 상단에 표시되었다. 시뮬레이션을 위한 표면적은 5,760 nm2이었다. 시뮬레이션 조건은 (A)와 동일하다. (K D)catenator에 따른 결합 부위 점유율과 (K D)eff는 (A)에서와 동일하게 구성되었다.
도 7. 무작위로 분포된 고밀도 결합 부위에 대한 시뮬레이션.
표시된 밀도에서 각 (K D)카테네이터 값에 대해 1024번의 시험을 샘플링하고 결과를 플롯하였다. 변수는 K D = 10-8 M, [catAb]= 10-9 M, 도달 길이= 7 nm, 결합 부위 사이의 간격= 12 nm, 표면적= 5,760 nm2였다. 효과적인 총결합력의 최대 증가 정도(maximum fold enhancement) 및 (K D)카테네이터 은 하단에 표로 정리하였다.
도 8. (K D ) eff 및 결합 부위 점유에 대한 고유 항원 결합 가능성([ cat Ab]/ K D ) 의 영향.
(a) 결합 점유 및 (b) [catAb]/KD에 대한 [catAb]/K D에 대한 유효 해리 상수(KD)eff = 1.0, 0.3, 0.1, 0.03, 0.01. 시뮬레이션은 도 5와 같이 결합 부위의 정사각형 배열로 수행되었다. 변수 파라미터에 대한 설정 값은 [catAb]= 10-9 M, 도달 길이= 7 nm, 결합 부위 사이의 간격 = 12 nm 및 총 결합 부위의 수 = 98 였다. 1024번의 MCMC 시뮬레이션의 평균 결합 점유율을 플롯하였다. (K D)카테네이터는 3mM에서 30nM까지 설정하였다. 항체의 항원 총결합력은 광범위한 [catAb]/K D에 걸쳐 실질적으로 향상되었다.
도 9. BLI결과는 카테네이션 효과에 의한 총결합력을 보여준다(I).
표시되어 있는 표적 단백질을 센서팁에 붙임으로써 결합 역학을 측정하였다. 표시된 것처럼 다양한 항체 농도로 수행하였다. 실험 그래프와 피팅 곡선은 각각 빨간색과 검은색으로 표시하였다. 그래프 피팅의 경우 1:1 결합으로 가정하였다.
(a) 고친화성 항체. N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙은 HER2의 엑토도메인에 대해 2.1 nM의 K D값을 나타내었다.
(b) 저친화성 항체. glCV30은 SARS-CoV-2의 RBD에 대해 51.2 nM의 K D값을 나타내었다. SDF-1α가 융합된 항체들은 모두 기계의 측정 한계로 인해 K D < 10 pM로 표시되었다. 실험은 3회 반복되었으며 대표 그래프를 표시하였다.
도 10. BLI결과는 카테네이션 효과에 의한 총결합력을 보여준다(II).
BLI를 사용하여 결합 역학을 측정하였다. 표시된 것처럼 다양한 항체 농도로 수행하였다. 실험 그래프와 피팅 곡선은 각각 빨간색과 검은색으로 표시하였다. 그래프 피팅의 경우 1:1 결합으로 가정하였다.
트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(L) 과 트라스투주맙(N30A/H91A)-HomoCC(H)을 센서팁 상에 고정된 HER 엑토도메인과 반응시켰다. 이 두 종류의 항체-카테네이터 모두 기계의 측정 한계로 인해 K D < 10 pM로 표시되었다. 실험은 3회 반복되었으며 대표 그래프를 표시하였다.
도 11. BLI결과는 카테네이션 효과에 의한 총결합력을 보여준다(III).
BLI를 사용하여 결합 역학을 측정하였다. 표시된 것처럼 다양한 항체 농도로 수행하였다. 실험 그래프와 피팅 곡선은 각각 빨간색과 검은색으로 표시하였다. 그래프 피팅의 경우 1:1 결합으로 가정하였다. 오비누투주맙, 오비누투주맙(F101B), 또는 오비누투주맙(F101A)-SDF-1α(8-67)(H)을 센서팁 상에 고정된 CD20과 반응시켰다.
도 12. BLI결과는 카테네이션 효과에 의한 총결합력을 보여준다(IV).
BLI를 사용하여 결합 역학을 측정하였다. 표시된 것처럼 다양한 항체 농도로 수행하였다. 실험 그래프와 피팅 곡선은 각각 빨간색과 검은색으로 표시하였다. 그래프 피팅의 경우 1:1 결합으로 가정하였다.
(위) HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A) 또는 SLy1(254-316)(H)-HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67)(H)을 센서팁 상에 고정된 HER 엑토도메인과 반응시켰다.
(아래) 이종이량체성 Fc (Heterodimeric Fc)를 갖고 서로 다른 2개의 카테네이터를 갖는 항체가 표적 표면에서 카네테이션되는 양상을 나타낸 그림이다.
도 13. 항체 카테네이션은 HER2 발현 수준에 비례하여 유방암 세포에 대한 결합력을 증가시킨다.
mScarlet 형광 단백질을 항체의 경쇄 C-말단에 융합하여 형광 현미경 검사를 실시하였다.
(왼쪽 위) 표시된 4개의 유방 세포주가 서로 다른 수준에서 HER2를 발현함을 보여주는 웨스턴 블롯팅 분석 결과이다.
(왼쪽 아래) 세포를 2개의 분리된 웰에 시딩하고, Ab(트라스투주맙(N30A/H91A)) 또는 catAb(트라스투주맙 (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H))를 공초점 이미징 직전에 웰에 첨가하였다.
(오른쪽) 항체를 첨가한 후 30분 후에 공초점 이미지를 얻었다.
도 14. 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) 은 HER2 발현 수준이 낮은 MCF-7 세포보다 HER2 발현 수준이 높은 BT-474 세포에 우선적으로 결합한다.
GFP 형광 단백질을 항체의 경쇄 C-말단에 융합하여 형광 현미경 검사를 실시하였다.
(왼쪽 위) 표시된 4개의 유방 세포주가 서로 다른 수준에서 HER2를 발현함을 보여주는 웨스턴 블롯팅 분석 결과이다. MCF-7 세포는 BT-474 세포보다 HER2를 발현 수준이 낮다.
(왼쪽 아래) 표시된 2개의 세포주를 별도로 시딩하고 Ab(트라스투주맙(N30A/H91A)) 또는 catAb(트라스투주맙 (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H))를 포함하는 배지를 두 세포주 각 웰 모두에 접근할 수 있도록 공초점 이미징 직전에 첨가하였다.
(오른쪽) 항체를 첨가한 후 30분 후에 공초점 이미지를 얻었다.
도 15. 항체 카테네이션은 su-DHL-5 cell에 결합하지 않는 모 항체 (mother antibody)를 결합하도록 전환한다.
mScarlet 형광 단백질을 항체의 경쇄 C-말단에 융합하여 FACS(fluorescence assisted cell sorting) 분석을 실시하였다.
(왼쪽) CD20의 다양한 발현 수준을 보여주는 FACS 분석 결과를 나타낸다.
(오른쪽) 오비누투주맙 또는 오비누투주맙(F101A)-SDF-1α(8-67)(H) 을 100 nM 농도로 su-DHL-5 세포에 첨가하였다. V1R 영역은 세포에 대한 항체 결합을 나타낸다.
도 16. glCV30에 대한 카테네이터 융합은 바이러스 중화 활성을 크게 향상시킨다.
(왼쪽) SARS-CoV-2 스파이크 단백질로 슈도타이핑된 수포성구내염바이러스(VSV)의 중화. 3개의 항체(CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α(8-67)) 각각을 순차적으로 희석하여 Wuhan-Hu-1 균주의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 포함하는 rVSV-ΔG-Luc에 첨가하였다. 혼합물을 HEK293T-hACE2 세포와 함께 인큐베이션하고 루시퍼라제 활성을 측정하였다.
(오른쪽) 95% 신뢰 구간의 기하 평균 역가 (GMT) 값이 오른쪽에 표시되어 있으며, 이는 각각 CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α의 IC50 값 0.25, 3.22 및 0.21 μg/ml에 해당한다.
Figure 1. Concept of antibody catenation on the surface of target cells by fusion of catheters.
(a) Molecular model of catheter fusion antibody. The flexible linker (Gly-Gly-Ser) between Fc and the catheter was modeled using ROSETTA software. The catheter is an α-helical hairpin structure that forms four helical antiparallel coils (PDB: 1ROP). The structure of Fc was derived from the IgG1 antibody (PDB: 1IGY), and the structure of Fab was referenced to the antibody against the receptor binding site of the SARS-CoV-2 spike protein (PDB: 6XE1).
(b) Reduction in dissociation rate due to antibody ligation when a catheter is fused to each of the C-termini of the two heavy chains of the antibody. Adjacent cat Ab-antigen complexes can be linked to each other, and the more cat Ab molecules are linked, the less likely they are to dissociate. The total binding capacity to antigen increases as the dissociation rate of cat Ab decreases.
(c) Reduction in dissociation rate due to antibody ligation when a catheter is fused to each of the C-termini of the two light chains of the antibody.
(d) When a catenator is fused to each of the C-termini of the two heavy chains of an antibody contained in an antibody-drug conjugate (ADC), the dissociation rate due to antibody ligation is reduced.
(e) Reduced dissociation rate by antibody ligation when a catheter is fused to each of the two C-termini of the Fc fragment covalently linked to the therapeutic protein.
Figure 2. Example of a catheter forming a homodimer.
Three-dimensional modeling structures of SDF-1α(8-67), Sly1(254-316), and HomoCC and ( K D ) catenator values of each homodimer.
Figure 3. ABM for simulating the binding dynamics of catheter fusion antibodies.
(a) ( Left ) Each binding site consists of two antigen molecules (2Ag). ( Right ) Gray circles represent spheres sampled by the catheter, and V overlap means the overlapping volume between adjacent spheres. Connection between two cat Ab molecules is possible only at V overlap .
(b) Three rules of the ABM model. ( Left ) cat Ab-2Ag binding is determined by the relative probability equal to [ cat Ab]/ K D. ( Middle ) The connection between adjacent cat Ab-2Ag complexes is determined by the relative probability f (d)/( K D ) Catenator , which changes with d, the distance between the ( K D ) Catenator and the complex. ( Right ) It was assumed that bound catAb molecules do not dissociate from the surface.
(c) Simulation requires determining parameters for the binding site, antibody, and catheter. Through MCMC sampling, the state of the binding site on the target surface is repeatedly updated according to the ABM rules and then sampled. Collect a sufficient number of sampling results to determine binding occupancy and effective dissociation constants.
Figure 4. Calculation of f(d) using the uniform local density approximation.
(a) The forward catenation rate at which two catheters dimerize is a function of the volume overlap ( V(d) ) between the effective concentrations of the catheters, which are assumed to be uniformly distributed in a sphere defined by their reach length (L). It is proportional. V(d) depends on the distance (d) between two adjacent cat Ab-2Ag complexes and the length of reach.
(b) Shows a plot of f(d) as a function of d calculated for the indicated reach length (L).
Figure 5. Simulation of binding site occupancy and ( K D ) eff value according to ( K D ) catenator .
( Left ) Binding site occupancy. Simulations were performed for a square arrangement of the binding site. The variable values were K D = 10 -8 M, [ cat Ab] = 10 -9 M, (reaching distance) = 7 nm, (spacing between binding sites) = 12 nm, (total number of binding sites) = 98, respectively. The mean value and standard deviation of 1024 MCMC simulations for each ( K D ) catenator value are shown in blue, and the data is shown as a scatter plot of representative runs (orange).
( Right ) Effective dissociation constant. Data shown on the left were converted to (KD ) eff values. The dotted line represents the K D value for the same antibody without catheter. ( K D ) The maximum increase rate of the effective total bond force, which can be considered equal to the decrease rate of eff , is 70.6.
Figure 6. Simulation of various configurations of binding sites.
(a) Comparison of uniformly distributed binding sites. Three different configurations of the binding site are shown at the top. Black dots represent binding sites, and gray lines represent pairs that can be connected by catheters. Red circles and blue lines represent the maximum extent of catenation and number of connections for a given binding site, respectively. ( K D ) Binding site occupancy and ( K D ) eff according to catenator are shown at the bottom. We sampled 1024 trials for each ( K D ) catenator value and presented the results. The parameters were K D = 10 -8 M, [ cat Ab] = 10 -9 M, reach = 7 nm, spacing between binding sites = 12 nm, and the total number of binding sites was 98 for the square arrangement, hexagonal and In the case of a triangular array, there were 102. The number on the right is the maximum increase rate of the effective total bonding force for each arrangement.
(b) Comparison of randomly distributed binding sites. Three random arrangements of binding sites with different binding site densities (ρ) are shown at the top. The surface area for simulation was 5,760 nm 2 . Simulation conditions are the same as (A). ( K D ) Binding site occupancy and ( K D ) eff according to the catenator were constructed the same as in (A).
Figure 7. Simulation for randomly distributed high-density binding sites.
1024 trials were sampled for each ( K D ) catheter value at the indicated density and the results were plotted. The parameters were K D = 10 -8 M, [ cat Ab] = 10 -9 M, reach = 7 nm, spacing between binding sites = 12 nm, and surface area = 5,760 nm 2 . The maximum fold enhancement of the effective total binding force and ( K D ) catheter are tabulated at the bottom.
Figure 8. Effect of native antigen binding potential ([ cat Ab]/ K D ) on (K D ) eff and binding site occupancy .
(a) Bond occupancy and (b) effective dissociation constant (K D ) for [ cat Ab]/K D for [ cat Ab]/ K D eff = 1.0, 0.3, 0.1, 0.03, 0.01. Simulations were performed with a square arrangement of binding sites as shown in Figure 5. Set values for the variable parameters were [ cat Ab] = 10 -9 M, reach length = 7 nm, spacing between binding sites = 12 nm, and total number of binding sites = 98. The average bond occupancy rate of 1024 MCMC simulations was plotted. ( K D ) Catheter was set from 3mM to 30nM. The total antigen binding capacity of the antibody was substantially improved over a wide range of [ cat Ab]/ K D.
Figure 9. BLI results show the total binding force due to the catenation effect (I).
Binding dynamics were measured by attaching the indicated target protein to the sensor tip. Performed with various antibody concentrations as indicated. The experimental graph and fitting curve are shown in red and black, respectively. In the case of graph fitting, a 1:1 combination was assumed.
(a) High affinity antibody. N30A/H91A mutant trastuzumab showed a K D value of 2.1 nM against the ectodomain of HER2.
(b) Low-affinity antibody. glCV30 showed a K D value of 51.2 nM against the RBD of SARS-CoV-2. All antibodies fused to SDF-1α were expressed as K D < 10 pM due to measurement limitations of the machine. The experiment was repeated three times and a representative graph is shown.
Figure 10. BLI results show the total binding force due to the catenation effect (II).
Binding kinetics were measured using BLI. Performed with various antibody concentrations as indicated. The experimental graph and fitting curve are shown in red and black, respectively. In the case of graph fitting, a 1:1 combination was assumed.
Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (L) and Trastuzumab (N30A/H91A)-HomoCC (H) were reacted with the HER ectodomain immobilized on the sensor tip. Both types of antibody-cathenators were expressed as K D < 10 pM due to the measurement limitations of the instrument. The experiment was repeated three times and a representative graph is shown.
Figure 11. BLI results show the total binding force due to the catenation effect (III).
Binding kinetics were measured using BLI. Performed with various antibody concentrations as indicated. The experimental graph and fitting curve are shown in red and black, respectively. In the case of graph fitting, a 1:1 combination was assumed. Obinutuzumab, obinutuzumab (F101B), or obinutuzumab (F101A)-SDF-1α(8-67) (H) was reacted with CD20 immobilized on the sensor tip.
Figure 12. BLI results show the total binding force due to the catenation effect (IV).
Binding kinetics were measured using BLI. Performed with various antibody concentrations as indicated. The experimental graph and fitting curve are shown in red and black, respectively. In the case of graph fitting, a 1:1 combination was assumed.
(Top) HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A) or SLy1(254-316) (H) -HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67) (H) on the sensor tip. It was reacted with the HER ectodomain immobilized on .
(Bottom) This is a diagram showing how an antibody with heterodimeric Fc and two different catheters is channelized on the target surface.
Figure 13. Antibody catenation increases binding to breast cancer cells proportional to HER2 expression level.
Fluorescence microscopy was performed by fusing mScarlet fluorescent protein to the light chain C-terminus of the antibody.
(Top left) Western blotting analysis results showing that the four indicated breast cell lines express HER2 at different levels.
(Bottom left) Cells were seeded in two separate wells and incubated with Ab(Trastuzumab(N30A/H91A)) or cat Ab(Trastuzumab(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) ) was added to the wells immediately before confocal imaging.
(Right) Confocal images were obtained 30 minutes after adding the antibody.
Figure 14. Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) preferentially binds to BT-474 cells with high HER2 expression level rather than MCF-7 cells with low HER2 expression level.
GFP fluorescent protein was fused to the light chain C-terminus of the antibody and fluorescence microscopy was performed.
(Top left) Western blotting analysis results showing that the four indicated breast cell lines express HER2 at different levels. MCF-7 cells express lower levels of HER2 than BT-474 cells.
(Bottom left) The two indicated cell lines were seeded separately and loaded with Ab (trastuzumab(N30A/H91A)) or cat Ab (trastuzumab(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) ). The medium was added immediately before confocal imaging to allow access to each well of both cell lines.
(Right) Confocal images were obtained 30 minutes after adding the antibody.
Figure 15. Antibody catenation converts the mother antibody that does not bind to su-DHL-5 cells to bind.
FACS (fluorescence assisted cell sorting) analysis was performed by fusing mScarlet fluorescent protein to the light chain C-terminus of the antibody.
(Left) Shows FACS analysis results showing various expression levels of CD20.
(Right) Obinutuzumab or obinutuzumab (F101A)-SDF-1α(8-67) (H) was added to su-DHL-5 cells at a concentration of 100 nM. The V1R region represents antibody binding to cells.
Figure 16. Catenator fusion to glCV30 significantly improves virus neutralizing activity.
(Left) Neutralization of vesicular stomatitis virus (VSV) pseudotyped with the SARS-CoV-2 spike protein. Each of the three antibodies (CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α(8-67)) was serially diluted and added to rVSV-ΔG-Luc containing the SARS-CoV-2 spike protein of the Wuhan-Hu-1 strain. . The mixture was incubated with HEK293T-hACE2 cells and luciferase activity was measured.
(Right) Geometric mean titer (GMT) values with 95% confidence intervals are shown on the right, corresponding to IC50 values of 0.25, 3.22, and 0.21 μg/ml for CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α, respectively.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다. 아래 기재된 실시예들은 발명의 본질적인 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변형될 수 있음은 당업자들에게 있어 자명하다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, these are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples. It is obvious to those skilled in the art that the embodiments described below can be modified without departing from the essential gist of the invention.

실시예 1. MCMC (Markov Chain Monte-Carlo) 시뮬레이션Example 1. MCMC (Markov Chain Monte-Carlo) simulation

본 시뮬레이션은 '표적 표면', 'K D (항체-항원 상호작용에 대한)', ' (K D)catenator (카테네이터-카테네이터 상호작용에 대한)', 'f(d) (카테네이터의 유효 국소 농도)'와 같은 사양들과 함께 하단에 명시된 3단계로 수행되었다. 항체와 카테네이터를 융합한 단백질을 항체-카테네이터(catAb)로 명명한다. 모든 시뮬레이션에서 catAb의 수는 결합 부위의 수보다 월등히 많았기 때문에, 유리 catAb의 농도는 전체 catAb의 농도와 동일하다고 가정하였다(유리 catAb + 항원 결합 catAb). 시뮬레이션 파라미터의 설정 값은 표 2에 나와 있다.This simulation consists of 'target surface', ' K D (for antibody-antigen interaction)', '( K D ) catenator (for catheter-catheter interaction)', and ' f(d) (of catheter). It was carried out in three steps specified below with specifications such as 'effective local concentration'. A protein that is a fusion of an antibody and a catheter is named antibody-catenator ( cat Ab). Because the number of cat Abs was much greater than the number of binding sites in all simulations, the concentration of free cat Ab was assumed to be the same as the concentration of total cat Ab (free cat Ab + antigen-bound cat Ab). The setting values of simulation parameters are listed in Table 2.

파라미터parameter 설명explanation value catcat Ab의 사양Specification of Ab KK DD 항체의 해리 상수dissociation constant of antibody 10 nM10 nM (K D)catenator ( K D ) catenator 카테네이터의 해리 상수Dissociation constant of catheter 10 nM-10 mM10nM-10mM [catAb][ cat Ab] 항체 농도antibody concentration 1 nM1 nM ll 가요성 링커(flexible linker)의 길이Length of flexible linker 6 nm6 nm cc 카테네이터의 길이length of catheter 2 nm2nm LL 도달 길이(Reach length) (l+c/2) Reach length ( l+c/2) 7 nm7nm 타겟 표면의 사양Specification of target surface Ntotal_binding_sites
(도 4,5)
N total_binding_sites
(Figures 4,5)
항체=결합 부위의 수Antibody = number of binding sites 98 - 10298 - 102
연결 수(Connectivity number)
(도 4,5)
Connectivity number
(Figures 4,5)
가능한 연결(catenation)의 수Number of possible catenations 3 (Hexagonal)
4 (Square)
6 (Triangular)
3 (Hexagonal)
4 (Square)
6 (Triangular)
d (도 4,5) d (Figures 4,5) 인접한 결합 부위 간의 거리Distance between adjacent binding sites 12 nm12nm Lsurface (도 5)L surface (Figure 5) 타겟 표면의 표면적surface area of target surface 40 nm2 40 nm 2 결합 부위 밀도(도 5)Binding site density (Figure 5) 결합 부위의 표면 밀도Surface density of binding site 0.5-4.0
(per 12x12 nm2)
0.5-4.0
(per 12x12 nm 2 )
시뮬레이션의 사양Specifications of Simulation Updates/MCMC stepUpdates/MCMC step 한 MCMC 단계의 업데이트 수Number of updates in one MCMC step 30,000-100,00030,000-100,000 샘플링 크기sampling size 파라미터 세트의 샘플링 수Number of samples in parameter set 1,0241,024

1단계: 개시 단계Stage 1: Initiation Stage

1. 지정된 3D 표적 표면은 표면의 특정 위치에 결합 부위를 할당하여 구현된다.1. A designated 3D target surface is implemented by assigning binding sites to specific locations on the surface.

2. 각 결합 부위는 비어 있도록 설정된다.2. Each binding site is set to be empty.

2단계: 확률적 업데이트 단계Step 2: Probabilistic update step

다음 하위 단계(1-3)들은 열역학적 평형을 이루기에 충분한 시간 동안 반복된다.The following substeps (1-3) are repeated for a sufficient time to achieve thermodynamic equilibrium.

1. 임의의 결합 부위 BS 1 은 표적 표면으로부터 선택된다.1. Any binding site BS 1 is selected from the target surface.

2. BS 1 의 결합 상태를 업데이트한다.2. Update the combined status of BS 1 .

만일 BS 1 이 비어 있다면, 결합 상태를 max(1, )의 수용 확률이 있는 '점유 상태'로 변경한다.If BS 1 is empty, set the combined state to max(1, ) changes to ‘occupied status’ with an acceptance probability of .

만일 BS 1 이 점유되어 있다면, 결합 상태를 max(1, )의 수용 확률이 있는 '비어 있는 상태'로 변경한다. If BS 1 is occupied, set the combined state to max(1, ) changes to an ‘empty state’ with an acceptance probability of

3. BS 1 바로 옆에 위치하고 있는 점유된 결합 부위 BS 2 가 선택되고, 그 (BS 1 , BS 2 ) 쌍의 카테네이션 상태가 업데이트 된다.3. BS 1 The occupied binding site BS 2 located immediately next to it is selected, and ( BS 1 , BS 2 ) The pair's catenation status is updated.

만일 (BS 1 , BS 2 )가 카테네이션 되어있지 않고, BS 1 BS 2 모두 결합되지 않은 카테네이터를 갖고 있다면, 그것의 결합 상태는 max(1, )의 수용 확률을 가진 '카테네이션 상태'로 변경된다.If ( BS 1 , BS 2 ) is not catheterized, BS 1 and BS 2 If you have a catheter that is not all bound, its bound state is max(1, ) is changed to a 'catenation state' with an acceptance probability of ).

만일 (BS 1 , BS 2 )가 카테네이션 되어 있다면, 그것의 결합 상태는 max(1, )의 수용 확률을 가진 '카테네이션 되지 않은 상태'로 변경된다.If ( BS 1 , BS 2 ) is catenated, its combined state is max(1, ) is changed to a ‘non-catenated state’ with an acceptance probability of ).

3단계. 샘플 추출 단계Step 3. Sample extraction steps

1. 업데이트 단계가 끝나고, 표적 표면의 최종 상태가 기록된다.1. At the end of the update phase, the final state of the target surface is recorded.

2. 점유된 결합 부위와 비어 있는 결합 부위의 총 개수를 세어 준다.2. Count the total number of occupied and empty binding sites.

모델 시스템과 시뮬레이션 코드는 각각 MATLAB과 Github에서 확인할 수 있다 (https://github.com/JinyeopSong/Antibody_ThermoCalc_JY). 자세한 설명은 Readme에서 확인할 수 있다.The model system and simulation code can be found in MATLAB and Github, respectively ( https://github.com/JinyeopSong/Antibody_ThermoCalc_JY ). Detailed explanations can be found in Readme.

실시예 2. 일반 항체와 카테네이터가 컨쥬게이션된 항체의 제조Example 2. Preparation of antibody conjugated with general antibody and catheter

2-1. 카테네이터의 선별2-1. Selection of catheters

서로 다른 3 종의 동종이량체-형성 단백질을 카테네이터로 사용하였다. 하나는 사람의 케모카인 단백질인 SDF-1α(Stroma cell-derived factor-1α)의 8-67번째 아미노산 잔기로 구성된 폴리펩타이드로서 (Ryu et al., 2007) full-length 단백질에서 신호전달 기능을 갖는 N-말단 7개를 제거한 형태이며, 크기가 작고(Mr= 8 kDa), 동종이량체화(homodimerization) 결합력이 140 μM로서 매우 낮다 (Veldkamp et al., 2005). 다른 하나는 SLy1 (SH3 domain-containing protein expressed in lymphocytes 1)의 254-316번째 아미노산 잔기로 구성된 SAM 도메인 (Sterile Alpha Motif domain)이며, 크기가 작고(Mr = 7.4 kDa), 약하게 동종이량체를 형성한다 (K D= 117 μM) (Kukuk et al., 2019). 나머지 하나는 본 발명자들이 de novo 설계한 coiled-coil 형태의 단백질로, HomoCC (homodimeric coiled-coil)로 명명하였다. HomoCC는 크기가 작고(Mr = 8.7 kDa), 동종이량체화(homodimerization) 결합력이 140 μM로서 매우 낮다 (도 2).Three different types of homodimer-forming proteins were used as catheters. One is a polypeptide composed of amino acid residues 8 to 67 of SDF-1α (Stroma cell-derived factor-1α), a human chemokine protein (Ryu et al., 2007), which has a signal transduction function in the full-length protein. -It is a form with the 7 terminals removed, is small in size ( Mr = 8 kDa), and has a very low homodimerization binding force of 140 μM (Veldkamp et al., 2005). The other is the SAM domain (Sterile Alpha Motif domain) composed of amino acid residues 254-316 of SLy1 (SH3 domain-containing protein expressed in lymphocytes 1), is small in size (Mr = 7.4 kDa), and weakly forms homodimers. ( K D = 117 μM) (Kukuk et al., 2019). The remaining one was a coiled-coil protein designed de novo by the present inventors and was named HomoCC (homodimeric coiled-coil). HomoCC is small in size (Mr = 8.7 kDa) and has a very low homodimerization binding force of 140 μM (Figure 2).

2-2. 항체-카테네이터(2-2. Antibody-catheter ( catcat Ab)의 제조Preparation of Ab)

서로 다른 항체 4종과 카테네이터 3종을 조합하여 항체-카테네이터(catAb) 6종을 제조하였다 (표 3)Six types of antibody-catheter ( cat Ab) were prepared by combining four different antibodies and three types of catheters (Table 3)

항원antigen 항체antibody 항체-카테네이터Antibody - Catheter 융합 단백질fusion protein 카테네이터catheter 링커
펩타이드
linker
peptide
RBDRBD glCV30glCV30 glCV30-SDF-1α(8-67)(H) glCV30-SDF-1α(8-67) (H) HC-CHC-C SDF-1α(8-67)SDF-1α(8-67) GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS HER2HER2 트라스투주맙(N30A/H91A)Trastuzumab (N30A/H91A) 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H) Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) HC-CHC-C SDF-1α(8-67)SDF-1α(8-67) GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS HER2HER2 트라스투주맙(N30A/H91A)Trastuzumab (N30A/H91A) 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(L) Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (L) LC-CLC-C SDF-1α(8-67)SDF-1α(8-67) GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS HER2HER2 트라스투주맙(N30A/H91A)Trastuzumab (N30A/H91A) 트라스투주맙(N30A/H91A)-HomoCC(H) Trastuzumab (N30A/H91A)-HomoCC (H) HC-CHC-C HomoCCHomoCC GGGSGGGS HER2HER2 HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)HetFc_Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A) SLy1(254-316)(H)- HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67)(H) SLy1(254-316) (H) - HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67) (H) HC-CHC-C Sly1(254-316),
SDF-1α(8-67)
Sly1(254-316);
SDF-1α(8-67)
GGGGS GGGGS GGGGSGGGGS GGGGS GGGGS
CD20CD20 오비누투주맙(F101A)Obinutuzumab (F101A) 오비누투주맙(F101A)-SDF-1α(8-67)(H) Obinutuzumab (F101A)-SDF-1α(8-67) (H) HC-CHC-C SDF-1α(8-67)SDF-1α(8-67) GGGGSGGGGSGGGGSGGGGS - RBD: SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 수용체-결합 도메인(Receptor-binding domain)
- HER2: 인간 ERBB2
- CD20: Cluster of differentiation 20
- 트라스투주맙(N30A/H91A): N30A 및 H91A 돌연변이를 가진 트라스투주맙 (Slaga et al., 2018)
- HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A): 이종이량체성(Heterodimeric) Fc를 갖는 트라스투주맙 (N30A/H91A/Y100A)
- glCV30: SARS-CoV-2 RBD에 대한 항체 (Hurlburt, et al. (2020) Nat Commun 11, 5413)
- (H): 중쇄에 융합함; (L): 경쇄에 융합함
- SDF-1α(8-67): Stroma cell-derived factor-1α, 잔기 8-67
- HomoCC: De novo 설계된 동종이량체 코일드-코일(homodimeric coiled-coil)
- SLy1(254-316): SH3 domain-containing protein expressed in lymphocytes 1, 잔기 254-316
(= SAM domain; Sterile Alpha Motif domain) (Kukuk et al., 2019)
- HC-C: 중쇄의 C-말단; LC-C: 경쇄의 C-말단
G: 글라이신; S: 세린
- RBD: Receptor-binding domain of SARS-CoV-2 spike protein
- HER2: human ERBB2
- CD20: Cluster of differentiation 20
- Trastuzumab (N30A/H91A): Trastuzumab with N30A and H91A mutations (Slaga et al., 2018)
- HetFc_Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A): Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A) with heterodimeric Fc
- glCV30: antibody against SARS-CoV-2 RBD (Hurlburt, et al. (2020) Nat Commun 11, 5413)
- (H) : fused to heavy chain; (L) : fused to light chain
- SDF-1α(8-67): Stroma cell-derived factor-1α, residues 8-67
- HomoCC: De novo designed homodimeric coiled-coil
- SLy1(254-316): S H3 domain-containing protein expressed in ly mphocytes 1 , residues 254-316
(= SAM domain; S terile A lpha M otif domain) (Kukuk et al., 2019)
- HC-C: C-terminus of the heavy chain; LC-C: C-terminus of light chain
G: glycine; S: serine

구체적으로, IDT사를 통해 glCV30의 중쇄 가변 영역(VH)과 경쇄 가변 영역(VL)을 인코딩하는 각 DNA 절편을 합성한 후, Invitrogen사에서 얻은 PCEP4 벡터에 클로닝하였다. 감마 중쇄의 CH1-CH2-CH3의 DNA 절편과 카파 경쇄의 경쇄 불변 영역은 중쇄 가변 영역과 경쇄 가변 영역에 삽입되었고, 클로닝된 벡터는 각각 glCV30 Hc와 glCV30 Lc라고 명명하였다. SDF-1 α(8-67)를 인코딩하는 DNA 절편은 IDT사에서 합성되었고, 해당 절편을 glCV 30 Hc에 있는 glCV30의 CH3 뒤에 (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)2 링커 서열과 함께 삽입하여 glCV30-SDF-1α(8-67) Hc 벡터를 클로닝하였다. 항체 생산을 위해 Macherey-Nagel사의 NucleoBond Xtra Midi 키트를 이용하여 3가지의 벡터들을 증폭하였다. glCV30 Hc와 glCV30 Lc 벡터 조합 혹은 glCV30-SDF-1α Hc와 glCV30 Lc 벡터 조합을 Gibco사의 ExpiCHO-S 세포에 주입하였다. 벡터를 트랜스펙션한 후, 세포들을 Gibco사의 ExpiCHO 발현 배양액에 10일 동안 배양하였다.Specifically, each DNA fragment encoding the heavy chain variable region (VH) and light chain variable region (VL) of glCV30 was synthesized by IDT and then cloned into the PCEP4 vector obtained by Invitrogen. The DNA fragment of C H1 -C H2 -C H3 of the gamma heavy chain and the light chain constant region of the kappa light chain were inserted into the heavy chain variable region and the light chain variable region, and the cloned vectors were named glCV30 Hc and glCV30 Lc, respectively. The DNA fragment encoding SDF-1 α(8-67) was synthesized by IDT, and the fragment was linked with a (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 2 linker sequence after the C H3 of glCV30 in glCV 30 Hc. The glCV30-SDF-1α(8-67) Hc vector was cloned by insertion. For antibody production, three vectors were amplified using Macherey-Nagel's NucleoBond Xtra Midi kit. The glCV30 Hc and glCV30 Lc vector combination or the glCV30-SDF-1α Hc and glCV30 Lc vector combination was injected into Gibco's ExpiCHO-S cells. After transfection of the vector, the cells were cultured in Gibco's ExpiCHO expression medium for 10 days.

4℃에서 원심분리를 수행하여 상층액을 얻은 후, Millipore사의 0.45 μm 필터로 여과하였다. 그리고 150 mM NaCl, 20 mM Na2HPO4, pH 7.0으로 구성된 완충액을 1:1로 섞어서 희석시킨 후, Sino Biological사의 Protein A 레진을 담은 개방형 관컬럼에 흘려주어서 결합시켰다. 레진에 결합한 항체를 용출하기 위해서 0.1 M glycine, pH 3.0으로 구성된 완충액을 관컬럼에 흘려주었고, 1M Tris-HCl, pH 8.5로 구성된 완충액을 이용하여 용출된 용액을 중화하였다. Cytiva사의 HiLoad 26/60 Superdex 200 컬럼을 이용한 젤여과크로마토그래피를 수행하여 항체의 순도가 더 높게 정제하였다. 젤여과크로마토그래피를 수행할 때 20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl로 구성된 완충액을 이용하여 컬럼을 동질화하였다.Centrifugation was performed at 4°C to obtain the supernatant, which was then filtered using a 0.45 μm filter from Millipore. Then, a buffer solution consisting of 150mM NaCl, 20mM Na 2 HPO 4 , pH 7.0 was mixed and diluted 1:1, and then poured into an open tube column containing Sino Biological's Protein A resin for binding. To elute the antibody bound to the resin, a buffer solution consisting of 0.1 M glycine, pH 3.0 was flowed through the tube column, and the eluted solution was neutralized using a buffer solution consisting of 1M Tris-HCl, pH 8.5. The antibody was purified to a higher purity by performing gel filtration chromatography using Cytiva's HiLoad 26/60 Superdex 200 column. When performing gel filtration chromatography, the column was homogenized using a buffer solution consisting of 20mM Tris-HCl (pH 7.5) and 150mM NaCl.

CV30을 준비하기 위해 glCV30 Hc에 F27V, T28I 돌연변이를 가하여 CV 30 Hc 벡터를 클로닝하였다. 트렌스펙션에 CV30 Hc와 glCV30 Lc를 이용한 것을 제외한 단백질 생산, 정제과정은 glCV30에 이용된 방식과 전반적으로 동일하다.To prepare CV30, F27V and T28I mutations were added to glCV30 Hc and the CV 30 Hc vector was cloned. Except for using CV30 Hc and glCV30 Lc for transfection, the protein production and purification process is generally the same as that used for glCV30.

일반 트라스투주맙(Trastuzumab)과 SDF-1α(8-67) 또는 HomoCC 또는 SLy1(254-316)이 컨쥬게이션된 트라스투주맙 (Trastuzumab-SDF-1α(8-67)(H), Trastuzumab-SDF-1α(8-67)(L), Trastuzumab-HomoCC(H), Trastuzumab-Sly1(254-316)(H))를 준비하기 위해, IDT사를 통해 트라스투주맙의 중쇄가변영역(VH)과 경쇄가변영역(VL), HomoCC, Sly1(254-316)이 인코딩된 DNA 절편을 합성하였다. 각 트라스투주맙의 경쇄에 N30A/H91A 돌연변이를 가하였다. 상기의 클로닝, 단백질 생산, 정제 과정은 glCV30와 glCV30-SDF-1α(8-67)에 이용된 방식과 전반적으로 동일하다. 단, 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(L)의 경우에는 SDF-1α(8-67)를 Trastuzumab Lc 말단에 (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)2 링커와 함께 클로닝하였다. HomoCC를 카테네이터로 사용한 경우 링커서열 Gly-Gly-Gly-Ser를 이용했다.Ordinary Trastuzumab and SDF-1α(8-67) or Trastuzumab conjugated with HomoCC or SLy1(254-316) (Trastuzumab-SDF-1α(8-67) (H) , Trastuzumab-SDF To prepare -1α(8-67) (L) , Trastuzumab-HomoCC (H) , and Trastuzumab-Sly1(254-316) (H) ), the heavy chain variable region (VH) of trastuzumab was obtained through IDT. DNA fragments encoding the light chain variable region (VL), HomoCC, and Sly1 (254-316) were synthesized. N30A/H91A mutations were added to the light chain of each trastuzumab. The above cloning, protein production, and purification processes are generally the same as those used for glCV30 and glCV30-SDF-1α (8-67). However, in the case of Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (L) , SDF-1α(8-67) is added to the end of Trastuzumab Lc (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 2 Cloned with linker. When HomoCC was used as a catheter, the linker sequence Gly-Gly-Gly-Ser was used.

HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)(H)을 준비하기 위해 Heteromeric Fc (PDB: 5DI8)을 참고하여 하나의 항체 중쇄 CH3에 T366W, 다른 한 중쇄의 CH에 T366S, L358V, Y407A 돌연변이를 가하였다. 카테네이터를 연결한 링커의 서열은 (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser)3이다. 이 외의 클로닝, 단백질 생산, 정제과정은 glCV30에 이용된 방식과 전반적으로 동일하다.To prepare HetFc_Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A) (H), refer to Heteromeric Fc (PDB: 5DI8) and add T366W to CH3 of one antibody heavy chain and T366S, L358V, and Y407A mutations to CH3 of the other heavy chain. It was added. The sequence of the linker connecting the catheters is (Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 3 . Other cloning, protein production, and purification processes are generally the same as those used for glCV30.

일반 오비누투주맙(Obinutuzumab)과 SDF-1α(8-67)이 컨쥬게이션된 오비누투주맙(Obinutuzumab-SDF-1α(8-67)(H))를 준비하기 위해, IDT사를 통해 오비누투주맙의 중쇄가변영역(VH)과 경쇄가변영역(VL)이 인코딩된 DNA 절편을 합성하였다. 오비누투주맙의 중쇄에 F101A 돌연변이를 가하였다. 상기의 클로닝, 단백질 생산, 정제 과정은 glCV30와 glCV30-SDF-1α(8-67)(H)에 이용된 방식과 전반적으로 동일하다.In order to prepare Obinutuzumab-SDF-1α(8-67) (H) , which is a conjugate of regular Obinutuzumab and SDF-1α(8-67), Obinutuzumab was obtained through IDT. DNA fragments encoding the heavy chain variable region (VH) and light chain variable region (VL) of binutuzumab were synthesized. The F101A mutation was added to the heavy chain of obinutuzumab. The above cloning, protein production, and purification processes are generally the same as those used for glCV30 and glCV30-SDF-1α(8-67) (H) .

실시예 3. 생체층 간섭측정(Bio-layer interferometry, BLI)Example 3. Bio-layer interferometry (BLI)

해리 상수를 측정하기 위해 Sartorius사의 Octet R8을 이용하여 BLI 실험을 수행하였다. 바이오티닐화 SARS-CoV-2 RBD (Acrobio system), 바이오티닐화 Her2/ERBB2 (Sino Biological) 및 바이오티닐화 CD20 (ACRO biosystems)를 Sartorius사의 스트렙타비딘 바이오센서팁에 120초동안 붙여주었다. 기준선은 센서팁을 60초 동안 Sartorius사의 Kinetics Buffer에 담가 둬서 결정했다. 서로 다른 농도의 항체 검체는 240초의 결합 단계와 720초의 해리 단계를 거쳤다. 모든 반응은 Kinetics Buffer에서 수행되었다. 결합 반응은 Sartorius사의 Octet Data Analysis 10.0 소프트웨어로 분석하여 운동 매개 변수를 계산하였다.To measure the dissociation constant, a BLI experiment was performed using Sartorius' Octet R8. Biotinylated SARS-CoV-2 RBD (Acrobio system), biotinylated Her2/ERBB2 (Sino Biological), and biotinylated CD20 (ACRO biosystems) were attached to Sartorius' streptavidin biosensor tip for 120 seconds. The baseline was determined by immersing the sensor tip in Sartorius' Kinetics Buffer for 60 seconds. Antibody samples of different concentrations went through an association step of 240 seconds and a dissociation step of 720 seconds. All reactions were performed in Kinetics Buffer. The binding reaction was analyzed using Sartorius' Octet Data Analysis 10.0 software, and kinetic parameters were calculated.

실시예 4. 세포주 분석Example 4. Cell line analysis

유방암 세포주 MDA-MB-231(ATCC), MCF-7(ATCC), SK-BR-3(ATCC) 및 BT474(ATCC)의 HER 발현 수준을 웨스턴 블롯팅으로 확인하였다. 각 세포를 2개의 분리된 웰에 시딩하고, mScarlet 또는 GFP 형광 단백질을 경쇄 C-말단에 융합한 트라스투주맙(N30A/H91A)과 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H)을 각각 농도별로 첨가하고 30분 후에 공초점 현미경으로 분석하였다. 림프종 세포주인 su-DHL-5(DSMZ)은 부유세포이기 때문에 공초점 현미경이 아닌 FACS (fluorescence assisted cell sorting) 방법으로 항체의 세포 결합 활성을 분석하였다.HER expression levels in breast cancer cell lines MDA-MB-231 (ATCC), MCF-7 (ATCC), SK-BR-3 (ATCC), and BT474 (ATCC) were confirmed by Western blotting. Each cell was seeded in two separate wells, and trastuzumab(N30A/H91A) with mScarlet or GFP fluorescent protein fused to the light chain C-terminus and trastuzumab(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) were seeded in two separate wells. ) (H) was added at each concentration and analyzed with a confocal microscope 30 minutes later. Because the lymphoma cell line su-DHL-5 (DSMZ) is a suspended cell, the cell-binding activity of the antibody was analyzed using FACS (fluorescence assisted cell sorting) rather than confocal microscopy.

실시예 5. 바이러스 중화 활성 분석Example 5. Virus neutralization activity analysis

Wuhan-Hu-1 균주의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질로 슈도타이핑된 수포성구내염바이러스 (vesicular stomatitis virus, VSV)를 제조하기 위해, 미리 10cm 접시에 3x106 세포로 밤새 플레이팅된 HEK293T 세포를, C-말단 18개 잔기가 결실된 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질을 코딩하는 15㎍ 플라스미드로 인산칼슘을 사용하여 형질감염시켰다. 형질감염 24시간 후, 스파이크 단백질을 발현하는 세포를, G 유전자가 루시퍼라제 유전자로 대체된 재조합 VSV (rVSV-ΔG-Luc)로 1시간 동안 감염시켰다. 세포를 Dulbecco's phosphate-buffered saline으로 3회 세척하고, 10% FBS가 포함된 동일한 배지 7-10mL를 첨가했다. 감염 후 24~48시간에 배양 배지를 수확하고, 0.45μm 필터로 여과한 다음, Wuhan-Hu-1 균주의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질로 슈도타이핑된 VSV (rVSV-ΔG-Luc)를 수득하였다. 이를 중화 분석을 위해 -80℃에 보관하였다.To prepare vesicular stomatitis virus (VSV) pseudotyped with the SARS-CoV-2 spike protein of the Wuhan-Hu-1 strain, HEK293T cells were previously plated overnight at 3x10 cells in a 10 cm dish, 15 μg plasmid encoding the spike protein of SARS-CoV-2 with the C-terminal 18 residues deleted was transfected using calcium phosphate. 24 hours after transfection, cells expressing the spike protein were infected for 1 hour with recombinant VSV in which the G gene was replaced by the luciferase gene (rVSV-ΔG-Luc). Cells were washed three times with Dulbecco's phosphate-buffered saline, and 7-10 mL of the same medium containing 10% FBS was added. Culture medium was harvested 24 to 48 hours after infection, filtered through a 0.45 μm filter, and VSV (rVSV-ΔG-Luc) pseudotyped with the SARS-CoV-2 spike protein of the Wuhan-Hu-1 strain was obtained. . It was stored at -80°C for neutralization analysis.

3개의 항체(CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α(8-67)) 각각을 순차적으로 희석하여 Wuhan-Hu-1 균주의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 포함하는 rVSV-ΔG-Luc에 첨가하고, 그 혼합물을 HEK293T-hACE2 세포와 함께 인큐베이션하고 루시퍼라제 활성을 측정하고 IC50 값을 구하였다.Each of the three antibodies (CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α(8-67)) was serially diluted and added to rVSV-ΔG-Luc containing the SARS-CoV-2 spike protein of the Wuhan-Hu-1 strain; , the mixture was incubated with HEK293T-hACE2 cells, the luciferase activity was measured, and the IC 50 value was determined.

실험결과Experiment result

1. 표적 표면에서의 항체 카테네이션 개념1. Concept of antibody catenation on the target surface

본 개념은 (i) IgG형 항체의 고유한 이량체 구조와 (ii) 표적 세포 표면에서 발생하는 근접 효과(proximity effect)로부터 고안되었다. IgG의 구조에서 Fc 영역은 동종이량체를 형성하는 2개의 중쇄의 불변 영역(CH2, CH3)으로 구성되어 있으며, 2개의 C말단은 서로 반대 방향을 향해 23 Å 정도 떨어져 있다 (도 1a, 왼쪽). 이러한 구조적 특징을 기반으로 연결 링커의 길이와 동종이량체의 친화력을 조절하여 중쇄 혹은 경쇄 C말단에 융합되어 있는 동종이량체 단백질이 항체 분자 내에서 동종이량체를 형성하는 것을 방지할 수 있다. 대신 항체 분자간 동종이량체는 형성될 수 있기 때문에, 항체 분자간 카테네이션을 초래할 수 있다(도 1a, 오른쪽). 항체와 동종이량체 단백질을 융합한 단백질을 항체-카테네이터(catAb)로 지정한다. 항체-항원 결합 상호작용으로 인해 표면에서 catAb의 국소 농도가 증가하므로, 표적 항원이 과발현된 세포 표면에서 catAb에 대한 근접 효과가 기대된다. 요약하자면 카테네이터 분자간 동종이량체 형성은 사슬처럼 길게 연결된 카테네이트화된 항체를 형성한다(도 1b, c). catAb의 효과적인 항원 결합 친화력은 카테네이션에 의해 증가하며 그 증가 정도는 얼마나 카테네이션 되느냐에 따라 달라진다. 친화력이 약한 동종이량체 단백질을 융합시킴으로써 IgG형 항체의 표적 항원에 대한 총결합력(antigen-binding avidity)을 높일 수 있을 것이다.This concept was designed from (i) the unique dimeric structure of IgG-type antibodies and (ii) the proximity effect that occurs on the target cell surface. In the structure of IgG, the Fc region consists of the constant regions (C H2 , C H3 ) of two heavy chains that form a homodimer, and the two C termini face in opposite directions and are separated by about 23 Å (Figure 1a, left). Based on these structural features, the length of the connecting linker and the affinity of the homodimer can be adjusted to prevent the homodimeric protein fused to the C-terminus of the heavy or light chain from forming a homodimer within the antibody molecule. Instead, homodimers between antibody molecules can form, resulting in catenation between antibody molecules (Figure 1a, right). A protein that is a fusion of an antibody and a homodimeric protein is designated as an antibody-catenator ( cat Ab). Because the local concentration of cat Ab on the surface increases due to antibody-antigen binding interactions, a proximity effect for cat Ab is expected on the surface of cells overexpressing the target antigen. In summary, the formation of catenator intermolecular homodimers forms long chain-like catenated antibodies (Figure 1b, c). The effective antigen-binding affinity of cat Ab increases with catenation, and the degree of increase varies depending on the degree of catenation. By fusing homodimeric proteins with weak affinity, the total binding avidity (antigen-binding avidity) of an IgG-type antibody to the target antigen can be increased.

2. 2. catcat Ab의 양상을 예측하기 위한 에이전트-기반 모델링 (Agent-based modeling, ABM)Agent-based modeling (ABM) to predict Ab behavior

ABM은 통계 물리학과 생물 과학을 포함한 다양한 연구 분야에서 이용하는 계산 모델링 접근법이다. 이 기법을 이용하여 시스템을 구성하는 에이전트의 미시적 행동을 결정하는 규칙을 정의하여 복잡한 시스템의 거시적 행동을 이해할 수 있다.ABM is a computational modeling approach used in a variety of research fields, including statistical physics and biological sciences. This technique can be used to understand the macroscopic behavior of complex systems by defining rules that determine the microscopic behavior of the agents that make up the system.

표적 항원 표면에서의 catAb 분자 양상을 시뮬레이션하기 위한 ABM을 구성했다. 복잡성을 피하기 위해 각 결합 부위는 2개의 항원 분자쌍(2Ag)이며, catAb는 결합 부위와 1:1로 2가 상호작용을 하여 점유 결합 부위(catAb-2Ag)를 형성한다고 가정했다(도 3a, 왼쪽). 인접한 2개의 catAb-2Ag 복합체 사이에서 카테네이션이 일어나려면, 인접한 두 복합체의 거리(d)가 l+c/2로 정의된 도달 길이(L)와 링커 길이(l)의 합과 카테네이터 길이(c)의 절반보다 가까워야 한다(도 3a, 오른쪽). 따라서 여러 매개변수가 표적 표면에서의 카테네이션에 영향을 준다. 본 ABM 모델에서 대상 표면에서의 가능한 모든 결합 부위를 ABM 수식화에서 개별 에이전트로 간주했고, 각 결합 부위는 주기적 경계 조건을 가진 3차원(3D) 표면의 고정 위치에 할당된다. ABM은 3가지 규칙을 통해 목표 표면에서 catAb 분자의 양상을 결정한다. 첫 번째 규칙은 내재적인 항체-항원 결합에 관한 것이다. 비어있는 결합 부위는 2가 상호작용을 통해 하나의 자유 catAb에 결합하여 점유된 결합 부위를 형성한다. 결합된 catAb는 점유된 결합 부위에서 분리될 수 있으며 결합 부위를 점유되지 않은 상태로 놔둔다. 점유된 결합 부위와 점유되지 않은 결합 부위의 평형 상태는 카테네이터의 영향을 제외한 항체의 고유 총결합력(avidity)에 의해 결정된다. 결합 부위에서 비점유상태에 대한 점유상태의 상대적 확률(내재적인 항원 결합 확률)을 [catAb-2Ag]/[2Ag]으로 정의할 수 있으므로 [catAb]/K D로 나타낼 수 있다. 여기서 [catAb]는 catAb의 농도이고 K D는 2가의 catAb-2Ag 상호작용에 대한 해리 상수이다(도 3b, 왼쪽). 두 번째 규칙은 카테네이션에 대한 것이다. 표적 표면에 있는 한 쌍의 catAb-2Ag 복합체는 카테네이터 간의 분자간 동종이량체 형성에 의해 연결될 수 있다(도 3b, 중간). d만큼 떨어진 한 쌍의 catAb-2Ag 복합체(도 3a, 오른쪽)의 경우, 비카테네이션 상태에 대한 카테네이션 상태의 상대적 확률은 순방향 반응속도(카테네이션)와 역방향 반응속도(디카테네이션)의 비율과 같다. 순방향 반응속도(R catenation)와 역방향 반응속도(R decatenation)의 계산식은 다음과 같다:An ABM was constructed to simulate the appearance of cat Ab molecules on the target antigen surface. To avoid complexity, we assumed that each binding site is a pair of two antigen molecules (2Ag), and that cat Ab interacts 1:1 bivalently with the binding site to form an occupied binding site ( cat Ab-2Ag) (Figure 3a, left). For catenation to occur between two adjacent cat Ab-2Ag complexes, the distance (d) between the two adjacent complexes is the sum of the reach length (L) and the linker length (l), defined as l+c/2, and the catenator length. It should be closer than half of (c) (Figure 3a, right). Therefore, several parameters affect catenation at the target surface. In this ABM model, all possible binding sites on the target surface are considered as individual agents in the ABM formulation, and each binding site is assigned to a fixed location on a three-dimensional (3D) surface with periodic boundary conditions. ABM determines the behavior of cat Ab molecules on the target surface through three rules. The first rule concerns intrinsic antibody-antigen binding. The empty binding site binds to one free cat Ab through a bivalent interaction to form an occupied binding site. Bound cat Ab can dissociate from the occupied binding site, leaving the binding site unoccupied. The equilibrium state of occupied and unoccupied binding sites is determined by the total intrinsic avidity of the antibody excluding the influence of the catheter. The relative probability of an occupied state to an unoccupied state at the binding site (intrinsic antigen binding probability) can be defined as [ cat Ab-2Ag]/[2Ag] and thus can be expressed as [ cat Ab]/ K D. where [ cat Ab] is the concentration of cat Ab and K D is the dissociation constant for the bivalent cat Ab-2Ag interaction (Figure 3b, left). The second rule is about catenation. A pair of cat Ab-2Ag complexes on the target surface can be linked by the formation of intermolecular homodimers between the catheters (Figure 3B, middle). For a pair of cat Ab-2Ag complexes separated by d (Figure 3a, right), the relative probability of the catenated state relative to the uncategorized state is the ratio of the forward kinetics (catenation) and the reverse kinetics (decateration). It is the same as the ratio. The formulas for calculating the forward reaction rate ( R catenation ) and reverse reaction rate ( R decatenation ) are as follows:

k fk r은 각각 순방향과 역방향에 대한 반응상수이다. 는 아보가드로수, V sphere는 카테네이터가 위치할 수 있는 타원형 공간의 부피, V overlap (d)는 두 카테네이터가 접촉하여 동종이량체를 형성할 수 있는 공간의 부피를 의미한다(도 3a, 오른쪽). 순방향 반응속도를 추정할 때 카테네이터는 V sphere를 균일하게 샘플링하는 것으로 가정하였다. R catenation/R decatenation로 정의된 상대적 확률은 아래와 같이 표현된다: k f and k r are the reaction constants for the forward and reverse directions, respectively. is Avogadro's number, V sphere is the volume of the oval space where the catheter can be located, and V overlap (d) means the volume of the space where two catheters can contact to form a homodimer (Figure 3a, right) ). When estimating the forward reaction rate, the catheter was assumed to uniformly sample the V sphere . The relative probability, defined as R catenation / R decatenation , is expressed as:

따라서 상대적 가능성은 d에 대한 함수이며 용액 안의 카테네이터의 해리상수인 (K D)catenator에 반비례한다. 함수 f(d)V overlap (d)에서 카테네이터의 국소적인 유효농도로 볼 수 있다. 예상대로 f(d)와 상대적 가능성은 카테네이터가 도달할 수 있는 길이에 크게 영향을 받으며 catAb-catAb거리에 의해 제한된다(도 4a,b). 마지막으로 세번째 규칙은 연결된 항체가 결합 부위에서 해리되는 것이 허용되지 않는다고 가정하는 제한적 해리에 대한 것이다. 카테네이션된 항체의 경우 결합 부위 가까이에 있는 해리된 항체를 붙들고 있기 때문에 곧바로 해리된 항체가 결합 부위에 재결합하도록 한다. 이러한 가정에 따라 항체 분자는 그 카테네이터가 근처의 catAb-2Ag 복합체와의 동종이량체화에 관여하지 않은 경우에만 결합 부위에서 해리될 수 있다(도 3b, 오른쪽).Therefore, the relative probability is a function of d and is inversely proportional to ( K D ) catenator , which is the dissociation constant of the catenator in solution. The function f(d) can be viewed as the local effective concentration of the catheter in V overlap (d) . As expected, f(d) and relative probability are strongly influenced by the length that the catheter can reach and are limited by the cat Ab- cat Ab distance (Figure 4a,b). Finally, the third rule is for limited dissociation, which assumes that the linked antibody is not allowed to dissociate from the binding site. In the case of a catenated antibody, it holds the dissociated antibody near the binding site, allowing the dissociated antibody to immediately rebind to the binding site. According to this assumption, an antibody molecule can dissociate from its binding site only if its catheter is not involved in homodimerization with a nearby cat Ab-2Ag complex (Figure 3b, right).

3. 시뮬레이션은 항원에 대한 총결합력(avidity)을 상당히 향상시킨다.3. Simulation significantly improves the overall avidity for antigen.

가정된 규칙에 따라 우리는 MCMC 샘플링 방법(Hooten and Wikle, 2010)을 이용하여 3차원 표면에서 catAb와 2Ag 사이의 결합 상호작용에 대한 항체 카테네이션의 효과를 시뮬레이션하였다. 우리의 샘플링 절차는 세 단계로 구성된다(도 3c). 첫 번째 단계는 개시단계로, 각 부위에 대한 좌표를 지정하여 항체 결합 부위를 갖는 대상 표면을 정의한다. 결합 부위들의 집합은 서로 등거리 혹는 랜덤하게 위치하며, 결합 부위 간 거리나 결합 부위 수를 변수로 설정하였다. 다음 단계는 MCMC 확률적 업데이트 단계이다. 매 반복작업에서, 결합 부위는 표적 표면에서 무작위로 선택되고 선택된 결합 부위 상태(점유 여부)가 변경될 확률은 Metropolis-Hasting 알고리즘(Hastings WK (1970) Monte-Carlo Sampling Methods Using Markov Chains and Their Applications. Biometrika 57(1):97-109; Grazzini J, Richiardi MG, & Tsionas M (2017) Bayesian estimation of agent-based models. J Econ Dyn Control 77:26-47)에 의해 계산된다. 그런 다음 해당 위치의 'on' 혹은 'off' 상태가 계산된 확률로 업데이트된다. 따라서, 카테네이션 상태는 각 업데이트 단계에 대해 확률적으로 업데이트된다. 다음 샘플링 단계에서 점유된 결합 부위의 총 수가 계산된다. 이는 결합 부위 점유 여부와 항원에 대한 총결합력을 통계적으로 분석하기 위해 다중 시뮬레이션 실행을 통해 수집된다. 결합 부위 점유율은 1024개 이상의 MCMC 샘플링을 위해 수집된 점유 결합 부위 수의 평균값이다. 각 시뮬레이션에 대하여 항체 카테네이션 효과를 고려하여 평균 결합 점유율과 유효 해리 상수((K D)eff)를 계산하였다.Following the assumed rules, we simulated the effect of antibody catenation on the binding interaction between cat Ab and 2Ag on a three-dimensional surface using the MCMC sampling method (Hooten and Wikle, 2010). Our sampling procedure consists of three steps (Figure 3c). The first step is the initiation step, which defines the target surface with the antibody binding site by specifying the coordinates for each site. The set of binding sites is located equidistant from each other or randomly, and the distance between binding sites or the number of binding sites is set as a variable. The next step is the MCMC probabilistic update step. In each iteration, a binding site is randomly selected from the target surface and the probability that the selected binding site state (occupied or not) will change is calculated using the Metropolis-Hasting algorithm (Hastings WK (1970) Monte-Carlo Sampling Methods Using Markov Chains and Their Applications). Biometrika 57(1):97-109;Grazzini J, Richiardi MG, & Tsionas M (2017) Bayesian estimation of agent-based models. J Econ Dyn Control 77:26-47. The 'on' or 'off' status of that location is then updated with the calculated probability. Therefore, the catenation state is updated probabilistically for each update step. In the next sampling step, the total number of occupied binding sites is calculated. This is collected through multiple simulation runs to statistically analyze binding site occupancy and total binding capacity to the antigen. Binding site occupancy is the average of the number of occupied binding sites collected for sampling over 1024 MCMCs. For each simulation, the average binding occupancy rate and effective dissociation constant (( K D ) eff ) were calculated considering the antibody catenation effect.

카테네이터의 동종이량체화는 결합 부위가 3D 표면에 어떻게 분포되어 있는지에 영향을 받기 때문에, 결합 부위의 다양한 배열에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션에서는 (K D)catenator가 주요 변수였으며 다른 매개 변수는 상수로 설정되었다. 우선 정사각형 격자를 형성하는 결합 부위를 시뮬레이션하였다. 이를 통해 catAb가 S자 형태로 결합 부위 점유율이 증가하는 것을 발견하였고, 낮은 결합 친화력을 갖고 있는 카테네이터에 의해 포화상태까지 증가할 수 있음을 확인하였다. 예를 들어, ~1μM의 (K D)catenator를 갖고 있는 catAb는 카테네이터가 없는 동일한 항체와 비교하였을 때, 항원에 대한 유효 결합력의 ~70배 향상(=(K D)eff의 감소)을 나타냈다(도 5). 다양한 시뮬레이션 설정 간 비교 방법으로써 결합 부위 점유율의 반치 향상을 가능하게 하는 (K D)catenator로 정의되는 ‘(K D)catenator,50’을 이용하였다(도 5).Since the homodimerization of the catheter is affected by how the binding sites are distributed on the 3D surface, simulations were performed for various arrangements of the binding sites. In the simulation, the ( KD ) catenator was the main variable and other parameters were set as constants. First, the binding site forming a square lattice was simulated. Through this, it was discovered that the cat Ab binding site occupancy increases in an S-shape, and it was confirmed that it can increase to saturation by a catheter with low binding affinity. For example, a cat Ab with ~1 μM of ( K D ) catenator shows ~70-fold improvement in effective binding to antigen (= reduction in ( K D ) eff ) compared to the same antibody without catenator. shown (Figure 5). As a method of comparison between various simulation settings, '( K D ) catenator ,50 ', defined as ( K D ) catenator, which enables half-maximum improvement of binding site occupancy, was used (Figure 5).

4. 결합 부위의 다양한 배열에 대한 시뮬레이션 비교4. Comparison of simulations for different configurations of binding sites

다음으로 결합 부위의 다양한 규칙적인 배열과 무작위로 분포된 결합 부위에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 규칙적으로 분포된 결합 부위의 패턴에 따라, 주어진 결합 부위에 대한 가능한 카테네이션 수는 다르다. 결합 부위의 육각형, 정사각형, 삼각형 배열에 대해 각각 3, 4, 6으로 연결 수를 지정하였다(도 6a). 이 3가지 배열은 각각 다르지만 카테네이터에 의한 결합 부위 점유율이나 항원 유효 결합력과 유사한 향상 경향을 보였다(도 6a). 예상대로 연결 수가 증가할수록 낮은 (K D)catenator,50 배열이 나타난다. (K D)catenator,50은 결합 부위의 육각형, 정사각형, 삼각형 배열에 대해 각각 8.0, 9.2, 12.2 μM이었다. 시뮬레이션은 연결 수가 증가함에 따라 삼각형, 정사각형, 육각형 배열에 대해 각각 최대 41배, 73배, 93배의 유효 결합력 증가를 보였다(도 6a). 따라서 분포 패턴에 관계없이 표적 표면이 98개 결합 부위만을 포함하는 시뮬레이션 조건에서 항원에 대한 유효 결합력은 적어도 51배까지 증가할 수 있다.Next, simulations were performed for various regular arrangements of binding sites and randomly distributed binding sites. Depending on the pattern of regularly distributed binding sites, the number of possible catenations for a given binding site varies. The number of connections was designated as 3, 4, and 6 for the hexagonal, square, and triangular arrangement of the binding site, respectively (Figure 6a). Although these three arrangements were different, they showed similar improvement trends in binding site occupancy and antigen effective binding capacity by the catheter (Figure 6a). As expected, as the number of connections increases, low ( K D ) catenator,50 arrays appear. ( K D ) catenator,50 was 8.0, 9.2, and 12.2 μM for the hexagonal, square, and triangular arrangement of the binding site, respectively. Simulations showed that as the number of connections increased, the effective binding force increased by up to 41-, 73-, and 93-fold for triangular, square, and hexagonal arrays, respectively (Figure 6a). Therefore, regardless of the distribution pattern, under simulation conditions where the target surface contains only 98 binding sites, the effective binding affinity to the antigen can be increased by at least 51-fold.

세포 표면의 표적 항원 분포와 관련된 3D 표면에 무작위로 분포된 결합 부위의 경우, 결합 부위 밀도(ρ)를 단위 면적(도달거리인 7 nm의 제곱) 당 결합 부위의 개수로 설정하였다(도 6b). 시뮬레이션에서 총 표면적은 5,760 nm2이고 결합 부위의 수는 각각 1.47, 2.94, 4.41, 8.82, 11.76의 ρ에 따라 15, 30, 45, 90, 120이었다. 더 조밀한 결합 부위는 주어진 결합 부위에 대한 연결 수를 증가시킨다. 예상대로 시뮬레이션은 결합 부위 밀도가 높을수록 결합 부위 포화도가 더 높고 항원에 대한 유효 결합력이 훨씬 더 크게 증가한다는 것을 보여주었다. 최대 향상 범위는 15(ρ=1.47)에서 1,062(ρ=11.76) 사이다. 마찬가지로 다양한 (K D)catenator,50 수치들이 확인되었다. 예를 들어, 11.76의 ρ에서 4.2x10-6 M이고 1.47의 ρ에서 74x10-6 M이 확인되었다(도 6b). 카테네이션 효과를 발휘하기 시작하는 개시(K D)catenator와 최대 포화도 또한 매우 다양하였다. 따라서 catenation 효과는 결합 부위 밀도에 민감하게 영향을 받는 반면, 결합 부위의 일반적인 배열에서는 실무적(all-or-none) 카테네이션 효과가 관찰된다(도 6b). 특히 항원 결합력의 카테네이션에 의한 향상 효과는 결합 부위 밀도가 높은 상황(p> 4.41)에서 (K D)catenator 값에 의해 민감하게 영향을 받았다(도 6b). 무작위로 분포된 결합 부위의 밀도를 추가로 증가시키면 훨씬 더 큰 향상이 관찰되었다. Her2가 과발현 되어있는 유방암세포의 표면에 있는 Her2 수용체의 밀도의 약 200분의 1에 해당되는 58.8의 ρ에서 최대 29,000배까지 향상된다(도 7). 그리고 본 시뮬레이션은 고밀도에서 무작위로 분포된 결합 부위가 catAb의 항원에 대한 유효 결합력을 극적으로 향상시킨다는 것을 보여준다. [catAb]에 대한 K D의 효과를 추정하기 위해 다른 [catAb]/K D 값에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. [catAb]/K D를 0.01에서 1.0으로 변경하면 항원 결합력이 85배에서 900배까지 향상되었으며, 이는 카테네이션 효과가 광범위한 K D 값에 대해 효과가 있음을 시사한다(도 8a,b).For binding sites randomly distributed on the 3D surface relative to the target antigen distribution on the cell surface, the binding site density (ρ) was set as the number of binding sites per unit area (square of the reach of 7 nm) (Figure 6b). . In the simulation, the total surface area was 5,760 nm 2 and the number of binding sites was 15, 30, 45, 90, and 120, with ρ of 1.47, 2.94, 4.41, 8.82, and 11.76, respectively. A more compact binding site increases the number of connections for a given binding site. As expected, the simulations showed that higher binding site densities resulted in higher binding site saturation and a much larger increase in effective avidity for antigen. The maximum improvement ranges from 15 (ρ = 1.47) to 1,062 (ρ = 11.76). Likewise, various ( K D ) catenator,50 values were confirmed. For example, at a ρ of 11.76 it was 4.2x10 -6 M and at a ρ of 1.47 it was 74x10 -6 M (Figure 6b). The onset ( K D ) at which catenators begin to exert their catenating effect and the maximum saturation were also highly variable. Therefore, while the catenation effect is sensitively affected by the binding site density, an all-or-none catenation effect is observed in the general arrangement of the binding sites (Figure 6b). In particular, the improvement effect of antigen binding ability by catenation was sensitively affected by the ( K D ) catenator value in situations where the binding site density was high (p > 4.41) (Fig. 6b). Even greater improvements were observed by further increasing the density of randomly distributed binding sites. At a ρ of 58.8, which is about 1/200th of the density of Her2 receptors on the surface of breast cancer cells in which Her2 is overexpressed, it is improved up to 29,000 times (Figure 7). And this simulation shows that randomly distributed binding sites at high density dramatically improve the effective binding ability of cat Ab to the antigen. To estimate the effect of K D on [ cat Ab], simulations were performed for different [ cat Ab]/ K D values. Changing [ cat Ab]/ K D from 0.01 to 1.0 improved antigen binding capacity from 85- to 900-fold, suggesting that the catenation effect is effective over a wide range of K D values (Figure 8a,b).

5. 개념 증명 실험5. Proof-of-concept experiment

실험적 검증을 위해 SDF-1α(8-67), Sly1(254-316) 및 HomoCC 를 카테네이터로 선별하였다. 이들은 크기가 작고(분자량 20 kDa 이하) 낮은 친화력의 동종이량체를 형성하는 단백질(K D 0.1 μM 이상)이기 때문에, ~40 Å 길이의 링커에 의해 항체에 융합된 이 단백질이 분자내에서 동종이량체를 형성하지 못한다. 카테네이터와의 융합으로 인해 항원에 대한 항체의 실질적 결합력이 얼마나 향상되는지를, 즉 항원에 대한 항체 자체의 K D 값과 catAb의 실질적 해리 상수 ((K D)eff) 값을 측정 비교하기 위해 생체층 간섭측정 (BLI) 실험을 수행하였다. 4종의 항체 (트라스투주맙(N30A/H91A), HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A), glCV30, 오비누투주맙(F101A)) 및 3종의 카테네이터 (SDF-1α(8-67), SLy1(254-316), HomoCC)에 대하여, 그리고 카테네이터의 두 가지 융합 위치 (중쇄 C-말단 또는 경쇄 C-말단)에 대해 분석하였다. 분석 방법은 표적 항원을 바이오센서팁에 고정시키고 항체 또는 항체-연결자를 반응시키고 둘 간의 결합과 해리 과정의 kinetics curve를 얻고 이로부터 결합력(해리 상수)를 얻는 것이다.For experimental verification, SDF-1α(8-67), Sly1(254-316), and HomoCC were selected as catheters. Because these are proteins that are small in size (molecular weight 20 kDa or less) and form low-affinity homodimers ( K D 0.1 μM or more), these proteins fused to antibodies by a ~40 Å long linker are homologous within the molecule. It does not form monomers. To measure and compare how much the actual binding ability of the antibody to the antigen is improved due to fusion with the catheter, that is, the K D value of the antibody itself to the antigen and the actual dissociation constant (( K D ) eff ) value of the cat Ab. Biolayer interferometry (BLI) experiments were performed. 4 types of antibodies (Trastuzumab (N30A/H91A), HetFc_Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A), glCV30, obinutuzumab (F101A)) and 3 types of catheters (SDF-1α(8- 67), SLy1(254-316), HomoCC), and the two fusion sites of the catheter (heavy chain C-terminus or light chain C-terminus). The analysis method is to immobilize the target antigen on a biosensor tip, react with an antibody or antibody-linker, obtain the kinetics curve of the binding and dissociation process between the two, and obtain the binding force (dissociation constant) from this.

5-1. 트라스투주맙(N30A/H91A) 또는 glCV30에 SDF-1α(8-67)를 중쇄 C-말단에 융합한 경우 (도 9a,b)5-1. When SDF-1α (8-67) was fused to the heavy chain C-terminus of trastuzumab (N30A/H91A) or glCV30 (Figure 9a,b)

SDF-1α(8-67)는 10개 잔기 연결 링커(GGGGSGGGGS)를 사용하여 2종류의 항체에 융합되었다. 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2) 스파이크 단백질의 수용체 결합 도메인(RBD)에 결합하는 glCV30와 Her2 단백질에 결합하는 트라스투주맙 항체이다. 트라스투주맙의 경우 경쇄에 N30A와 H91A 돌연변이가 도입되어 있어서, Fab 부위가 353nM의 K D로 HER2의 엑토도메인에 결합한다(Slaga et al., 2018). glCV30 또한 유사한 결합 친화도로 RBD에 결합한다(K D=407nM) (Hurlburt, et al. (2020) Nat Commun 11, 5413). BLI를 이용하여 SDF-1α(8-67)가 융합된 N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙과 glCV-SDF-1α(8-67) 그리고 변형이 가해지지 않은 각각의 모항체를 생산하였다. 각각에 대한 모항체인 N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙과 glCV30는 각각 2.1nM와 51.2nM의 K D값을 갖는다(도 9a,b). SDF-1α(8-67)-융합 항체들은 모항체와 유사한 결합 양상을 보였다. 모항체 N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙과 SDF-1α(8-67)가 중쇄 C-말단에 융합된 N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙의 결합 속도 상수(k as)는 각각 1.5x105 Ms-1와 3.1x105 Ms-1이었다. 유사하게 glCV30와 glCV30-SDF-1α(H)k as는 각각 25.0x104 Ms-1와 5.0x104 Ms-1이었다. 그러나 모항체와 SDF-1α가 융합된 항체는 상당히 다른 해리 양상을 보였다. N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙의 경우, 모항체는 3.1x10-4 Ms-1였던 것에 반해 SDF-1α(8-67)가 융합된 항체는 1.0x10-7 Ms-1 미만이었다. glCV30의 경우, 모항체는 1.3x10-4 Ms-1였던 것에 반해 SDF-1α(8-67)가 융합된 항체는 1.0x10-7 Ms-1 미만이었다(도 9a,b). 이러한 관찰된 역학은 융합된 SDF-1α가 항체의 결합에 영향을 미치지 않을 것이며 고농도의 용액 속에서 SDF-1α가 융합된 항체 분자들이 카테네이션하기 때문에 해리하는 것을 억제할 것이라는 예상과 일치한다. 결과적으로, SDF-1α가 융합된 N30A/H91A 돌연변이 트라스투주맙은 10 pM 미만의 K D를 나타내어 모항체에 비해 210배 이상의 높은 총결합력을 나타냈고 glCV30의 경우에는 SDF-1α의 융합으로 인해 총결합력이 5120배 증가하였다. 다시 말해 친화력이 강하지 않은 동종이량체 형성 단백질을 융합시켜줌으로써 두자릿수 nM의 총결합력이 pM의 총결합력까지 향상되는 효과를 얻을 수 있었다.SDF-1α(8-67) was fused to two types of antibodies using a 10-residue linker (GGGGSGGGGS). It is a trastuzumab antibody that binds to glCV30 and Her2 proteins, which bind to the receptor binding domain (RBD) of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike protein. In the case of trastuzumab, the N30A and H91A mutations are introduced into the light chain, so the Fab region binds to the ectodomain of HER2 with a K D of 353 nM (Slaga et al., 2018). glCV30 also binds to RBD with similar binding affinity ( K D =407nM) (Hurlburt, et al. (2020) Nat Commun 11, 5413). Using BLI, N30A/H91A mutant trastuzumab and glCV-SDF-1α(8-67) fused to SDF-1α(8-67) and unmodified parent antibodies were produced. The parent antibodies for each, N30A/H91A mutant trastuzumab and glCV30, had K D values of 2.1 nM and 51.2 nM, respectively (Fig. 9a,b). SDF-1α(8-67)-fusion antibodies showed binding patterns similar to those of the parent antibody. The binding rate constants ( k a s) of the parent antibody N30A/H91A mutant trastuzumab and N30A/H91A mutant trastuzumab fused to the heavy chain C-terminus of SDF-1α(8-67) are 1.5x10 5 Ms -1, respectively. and 3.1x10 5 Ms -1 . Similarly, the k a s of glCV30 and glCV30-SDF-1α (H) were 25.0x10 4 Ms -1 and 5.0x10 4 Ms -1 , respectively. However, the antibody fused with the parent antibody and SDF-1α showed a significantly different dissociation pattern. In the case of N30A/H91A mutant trastuzumab, the parent antibody was 3.1x10 -4 Ms -1 , whereas the SDF-1α(8-67) fused antibody was less than 1.0x10 -7 Ms -1 . In the case of glCV30, the parent antibody was 1.3x10 -4 Ms -1 , whereas the SDF-1α(8-67) fused antibody was less than 1.0x10 -7 Ms -1 (FIGS. 9a,b). These observed dynamics are consistent with the expectation that fused SDF-1α will not affect antibody binding and that in high concentration solutions, SDF-1α will inhibit the dissociation of fused antibody molecules due to catenation. As a result, the N30A/H91A mutant trastuzumab fused with SDF-1α showed a K D of less than 10 pM, showing a total binding capacity more than 210 times higher than that of the parent antibody, and in the case of glCV30, the total binding capacity was higher due to the fusion of SDF-1α. The binding force increased 5120 times. In other words, by fusing homodimer-forming proteins that do not have a strong affinity, the effect of improving the total binding force from double-digit nM to pM was achieved.

5-2. 트라스투주맙(N30A/H91A)에 SDF-1α(8-67)를 경쇄 C-말단에 융합한 경우 (도 10a)5-2. When SDF-1α (8-67) was fused to the light chain C-terminus of trastuzumab (N30A/H91A) (Figure 10a)

이 경우에도 dissociation phase에서 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(L)의 해리가 관찰되지 않았으며, 따라서 그 결합력 ((K D)eff < 10 pM)은 트라스투주맙 (N30A/H91A)의 결합력 (K D = 2.1 nM)에 비해 적어도 210배 증가하였다 (도 10a).In this case as well, dissociation of Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (L) was not observed in the dissociation phase, and therefore its binding capacity (( K D ) eff < 10 pM) It increased at least 210-fold compared to the binding affinity of Zumab (N30A/H91A) ( K D = 2.1 nM) (FIG. 10a).

5-3. 트라스투주맙(N30A/H91A)에 HomoCC를 중쇄 C-말단에 융합한 경우 (도 10b)5-3. When HomoCC was fused to the heavy chain C-terminus of trastuzumab (N30A/H91A) (Figure 10b)

이 경우에도 dissociation phase에서 트라스투주맙(N30A/H91A)-HomoCC(H)의 결합력 ((K D)eff < 10 pM)은 트라스투주맙(N30A/H91A)의 결합력 (K D = 2.1 nM)에 비해 적어도 210배 증가하였다 (도 10b).Even in this case, in the dissociation phase, the binding affinity of Trastuzumab (N30A/H91A)-HomoCC (H) (( K D ) eff < 10 pM) is lower than that of Trastuzumab (N30A/H91A) ( K D = 2.1 nM). It increased at least 210 times compared to (FIG. 10b).

5-4. 오비누투주맙(F101A)에 SDF-1α(8-67)를 중쇄 C-말단에 융합한 경우 (도 11)5-4. When SDF-1α (8-67) was fused to the heavy chain C-terminus of obinutuzumab (F101A) (Figure 11)

항-림프종양 항체인 오비누투주맙(Kumar et al., 2020, Mφssner et al., 2010)은 이의 표적 항원인 CD20에 대해 강한 결합력 (K D= 0.18 nM)을 보이는 반면, 오비누투주맙(F101A)은 BLI로 측정할 수 없을 만큼 매우 약한 결합력을 보인다. F101A 돌연변이가 결합력에 심각한 영향을 주었기 때문이다. 그러나, 이 돌연변이 항체를 오비누투주맙(F101A)-SDF-1α(8-67)(H) 형태로 만들면 그 결합력이 폭증한다 ((K D)eff = 2.09 nM) (도 11).Obinutuzumab, an anti-lymphoma antibody (Kumar et al., 2020, Mϕssner et al., 2010), shows strong binding affinity ( K D = 0.18 nM) to its target antigen, CD20, whereas obinutuzumab (F101A) shows a binding force so weak that it cannot be measured by BLI. This is because the F101A mutation seriously affected binding ability. However, when this mutant antibody is made in the form of obinutuzumab (F101A)-SDF-1α(8-67) (H), its binding affinity increases dramatically (( K D ) eff = 2.09 nM) (FIG. 11).

5-5. 이종이량체성 Fc를 갖는 트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)의 중쇄 C-말단에 SDF-1α(8-67)와 SLy1(254-316)을 각각 융합한 경우 (도 12)5-5. When SDF-1α (8-67) and SLy1 (254-316) were fused to the heavy chain C-terminus of trastuzumab (N30A/H91A/Y100A) with heterodimeric Fc (Figure 12)

야생형 Fc는 동종이량체를 형성하는데 이중특이성 항체 (bispecific antibody)를 만들기 위해 이종이량체성 Fc (Heterodimeric Fc)를 만들기 위한 시도가 있었으며 중쇄의 CH3 도메인에 knobs-into-holes type의 돌연변이 (knob: T366W; hole: T366S, L358V, Y407A)를 도입한 KH/KH-1 쌍이 이종이량체를 잘 형성하는 것으로 보고되었다 (Leaver-Fay et al., 2016). 본 발명자들은 이 이종이량체성 Fc에 트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)의 Fab이 달린 형태의 항체 (HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A))를 제조하였고 또한 KH Fc에 SLy1(254-316)를, KH-1 Fc에 SDF-1α(8-67)를 각각 융합한 항체-카테네이터 (SLy1(254-316)(H)-HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67)(H))를 제조하였다. HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A)의 HER2에 대한 결합력은 매우 약하나 (K D= 243 nM), 이에 비해 SLy1(254-316)(H)-HetFc_트라스투주맙(N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α(8-67)(H)의 결합력은 약 300배 증가하였다 ((K D)eff = 0.83 nM) (도 12). 이 결과는 이중 항체 형태의 항체도 카테네이터를 융합시켜 항원에 대한 결합력을 증폭할 수 있음을 보여준다.Wild-type Fc forms a homodimer, and attempts were made to create heterodimeric Fc to make a bispecific antibody, and a knobs-into-holes type mutation (knob) was added to the C H3 domain of the heavy chain. : T366W; hole: T366S, L358V , Y407A) was reported to form a heterodimer well (Leaver-Fay et al., 2016). The present inventors prepared an antibody (HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A)) in which the Fab of Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A) is attached to this heterodimeric Fc and also binds SLy1(254-316) to KH Fc. , antibody-catenator (SLy1(254-316) (H) -HetFc_Trastuzumab (N30A/H91A/Y100A)-SDF-1α fused to KH -1 Fc and SDF-1α(8-67), respectively. (8-67) (H) ) was prepared. The binding affinity of HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A) to HER2 is very weak ( K D = 243 nM), but in comparison, SLy1(254-316) (H) -HetFc_Trastuzumab(N30A/H91A/Y100A)-SDF The binding force of -1α(8-67) (H) increased approximately 300 times (( K D ) eff = 0.83 nM) (FIG. 12). This result shows that even antibodies in the form of double antibodies can amplify their binding force to antigens by fusing a catheter.

이상의 결과를 종합하면, 항체 카테네이션은 항체의 종류에 관계없이, 그리고 카테테니터의 융합 위치에 관계없이 항원에 대한 항체의 실질적 결합력을 수백-수천배 증가시킬 수 있는 방법이다. 또한 실질적 결합력의 향상은 카테네이터의 종류에도 무관함을 보임으로서 이 방법은 특정 IgG 항체에 국한하지 않고 모든 IgG 항체에 적용 가능한 방법이라고 할 수 있다. In summary, antibody catenation is a method that can increase the actual binding capacity of an antibody to an antigen hundreds to thousands of times, regardless of the type of antibody and regardless of the fusion position of the catheter. In addition, since the improvement in actual binding ability is shown to be independent of the type of catheter, this method is not limited to specific IgG antibodies and can be said to be applicable to all IgG antibodies.

6. 암 세포에서 항체-카테네이터의 결합력 증폭 확인6. Confirmation of amplification of antibody-catenator binding force in cancer cells

카테네이트화된 항체의 특성을 암세포를 사용하여 분석하였다. 항체-카테네이터의 항원에 대한 결합력은 항원의 밀도에 비례하여 증가한다. 일반적으로 세포 표면에 위치하는 항암 표적 분자들은 정상 세포에서 보다 암세포에서 상대적으로 많이 발현되기 때문에 항체-카테네이터는 항원의 수, 즉 항원의 밀도가 낮은 정상세포의 표면보다는 그 밀도가 높은 암세포의 표면에 더 잘 결합할 것이다. 이를 실증하기 위해 표면에 부착하여 생장하는 유방암 세포주와 부유 상태로 생장하는 혈액암 세포주에 대해 실험을 수행하였다.The properties of catenated antibodies were analyzed using cancer cells. The binding force of the antibody-cathenator to the antigen increases in proportion to the density of the antigen. In general, anticancer target molecules located on the cell surface are expressed in relatively greater quantities in cancer cells than in normal cells, so the antibody-catenator is more sensitive to the number of antigens, that is, the surface of cancer cells with a high density of antigens rather than the surface of normal cells with a low density of antigens. will combine better. To demonstrate this, experiments were performed on a breast cancer cell line that grew attached to a surface and a blood cancer cell line that grew in suspension.

6-1. 카테네이트화된 항체의 유방암 세포주에 대한 결합력 증강(도 13)6-1. Enhanced binding of catenated antibodies to breast cancer cell lines (Figure 13)

표적 항원 HER2의 발현이 서로 다른 유방암 세포주 4종에 트라스투주맙(N30A/H91A)과 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H)을 각각 처리한 결과, 트라스투주맙(N30A/H91A)에 비해 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H)가 훨씬 잘 결합하며, 결합 정도는 HER2의 발현 정도에 비례하여 증가하였다(도 13).As a result of treating four types of breast cancer cell lines with different expression of the target antigen HER2 with Trastuzumab (N30A/H91A) and Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) , Trastuzumab Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) binds much better than zumab (N30A/H91A), and the degree of binding increases in proportion to the expression level of HER2 (Figure 13) .

6-2. 항체 카테네이션에 의한 유방암 세포주에 대한 선택적 결합력(도 14)6-2. Selective binding ability to breast cancer cell lines by antibody catenation (Figure 14)

표적 항원 HER2의 발현이 서로 다른 2개의 유방암 세포주 MCF-7과 BT-474에 (도 14, 왼쪽 위) 트라스투주맙(N30A/H91A)을 처리하였을 때에는 예상했던 대로 MCF-7에 비해 HER2의 발현 정도가 더 높은 BT-474에 트라스투주맙(N30A/H91A) 항체가 좀 더 잘 결합함을 볼 수 있었다. 같은 농도로 트라스투주맙(N30A/H91A)-SDF-1α(8-67)(H)을 처리한 결과, 이 카테네이트화된 항체는 카테네이트화되지 않은 항체에 비해 BT-474 세포에 훨씬 더 강력하고 신속하게 결합하였다. 하지만 MCF-7 세포에는 그 결합을 관찰할 수 없을 정도였다 (도 14). 즉, 카테네이트화된 항체는 표적 항원의 밀도가 서로 다른 세포에 동시에 접근 가능하여도 항원의 밀도가 높은 세포에 선택적으로 결합하는 성질을 갖는다. 이 결과는 항체-카테네이터가 정상세포에는 결합하지 않고 암세포에는 결합하는 능력이 있음을 예시한다.When trastuzumab (N30A/H91A) was treated with two breast cancer cell lines, MCF-7 and BT-474 (Figure 14, top left), which have different expression of the target antigen HER2, the expression of HER2 was higher than that of MCF-7, as expected. It was seen that the trastuzumab (N30A/H91A) antibody bound better to BT-474, which had a higher degree of binding. When treated with Trastuzumab (N30A/H91A)-SDF-1α(8-67) (H) at the same concentration, this catenated antibody inhibited BT-474 cells significantly better than the non-catenated antibody. It came together strongly and quickly. However, the binding could not be observed in MCF-7 cells (Figure 14). In other words, catenated antibodies have the property of selectively binding to cells with high antigen density even though they can simultaneously access cells with different target antigen densities. This result demonstrates that the antibody-catenator has the ability to bind to cancer cells but not to normal cells.

6-3. 카테네이트화된 항체의 혈액암 세포주에 대한 결합력 증강(도 15)6-3. Enhanced binding of catenated antibodies to blood cancer cell lines (Figure 15)

림프종 세포주인 su-DHL-5은 부유세포이기 때문에 공초점 현미경이 아닌 FACS (fluorescence assisted cell sorting) 방법으로 항체의 세포 결합 활성을 분석하였다. 오비누투주맙(F101A) 항체는 CD20에 대한 결합력이 매우 낮아 su-DHL-5 세포에 대한 결합을 보이지 않는 반면, 여기에 카테네이션시킨 오비누투주맙(F101A)-SDF-1α(8-67)(H) 항체는 낮은 농도에서도 (100 nM) 전체의 37%가 DHL-5 세포에 결합함을 보여주었다(도 15).Because su-DHL-5, a lymphoma cell line, is a suspended cell, the cell-binding activity of the antibody was analyzed using FACS (fluorescence assisted cell sorting) rather than confocal microscopy. Obinutuzumab (F101A) antibody has very low binding affinity to CD20 and does not show binding to su-DHL-5 cells, whereas obinutuzumab (F101A)-SDF-1α (8-67) catenalated here ) (H) Even at a low concentration (100 nM), 37% of the total antibody was shown to bind to DHL-5 cells (FIG. 15).

7. 항체-카테네이터의 바이러스 중화 활성 증가 확인7. Confirmation of increased virus neutralizing activity of antibody-catheter

SARS-CoV-2 스파이크 단백질로 슈도타이핑된 수포성구내염바이러스 (vesicular stomatitis virus, VSV)를 사용하여 CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α(8-67)의 SARS-CoV-2 중화 활성을 비교하였다. 이 바이러스는 glCV30-SDF-1α (8-67) 분자가 연결될 수 있는 외피에 스파이크 단백질의 여러 복사본을 가지고 있다. 3개의 항체 (CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α(8-67)) 각각을 순차적으로 희석하여 Wuhan-Hu-1 균주의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 포함하는 rVSV-ΔG-Luc에 첨가하고, 그 혼합물을 HEK293T-hACE2 세포와 함께 인큐베이션하고 루시퍼라제 활성을 측정하였다.The SARS-CoV-2 neutralizing activity of CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α(8-67) was compared using vesicular stomatitis virus (VSV) pseudotyped with the SARS-CoV-2 spike protein. . This virus has multiple copies of the spike protein on its envelope to which glCV30-SDF-1α (8-67) molecules can attach. Each of the three antibodies (CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α(8-67)) was serially diluted and added to rVSV-ΔG-Luc containing the SARS-CoV-2 spike protein of the Wuhan-Hu-1 strain; , the mixture was incubated with HEK293T-hACE2 cells and the luciferase activity was measured.

그 결과, 도 16에 나타난 바와 같이, CV30, glCV30 및 glCV30-SDF-1α은 각각 IC50 값이 0.25, 3.22 및 0.21 μg/ml 이었다. 즉, glCV30 (3.22 μg/ml의 IC50)과 비교하여 glCV30-SDF-1α(8-67) (0.21μg/ml의 IC50)는 ~15배 더 낮은 IC50 값을 나타냈다. 또한, glCV30-SDF-1α(8-67) (0.21μg/ml의 IC50)의 이러한 중화 효능은 glCV30의 항원 결합력을 증가시킨 CV30의 중화능력 (0.25μg/ml의 IC50)과 유사하였다. CV30의 해리상수는, BLI를 통해 측정시, glCV30-SDF-1α와 유사하게 10 pM 이하이다. 이러한 결과는 항원에 대한 결합력이 약한 항체를 카테네이터를 융합하여 강력한 항체로 전환할 수 있음을 입증한다.As a result, as shown in Figure 16, CV30, glCV30, and glCV30-SDF-1α had IC 50 values of 0.25, 3.22, and 0.21 μg/ml, respectively. That is, compared to glCV30 (IC 50 of 3.22 μg/ml), glCV30-SDF-1α(8-67) (IC 50 of 0.21 μg/ml) showed ~15-fold lower IC 50 value. In addition, this neutralizing efficacy of glCV30-SDF-1α(8-67) (IC 50 of 0.21 μg/ml) was similar to the neutralizing ability of CV30 (IC 50 of 0.25 μg/ml), which increased the antigen-binding capacity of glCV30. The dissociation constant of CV30, when measured through BLI, is 10 pM or less, similar to glCV30-SDF-1α. These results demonstrate that an antibody with weak binding to an antigen can be converted into a strong antibody by fusing the catheter.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as including the meaning and scope of the patent claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the equivalent concept thereof are included in the scope of the present invention.

Claims (12)

(i) 항체 또는 이의 단편, 및 (ii) 상기 항체 또는 이의 단편의 중쇄 C-말단 2개 또는 경쇄 C-말단 2개에 각각 융합된 카테네이터 폴리펩타이드를 포함하는 컨쥬게이트로서,
상기 카테네이터 폴리펩타이드는 하기 조건을 충족하는 것인, 컨쥬게이트:
(a) 동종이량체(homodimer)를 형성할 수 있음;
(b) 동종이량체 형성의 해리 상수 (dissociation constant; K D)가 0.1 μM 내지 500 μM 임;
(c) 분자량이 3 kDa 내지 20 kDa 임; 및
(d) 상기 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체가 형성되어 컨쥬게이트 분자들을 서로 연결시킬 수 있음.
A conjugate comprising (i) an antibody or fragment thereof, and (ii) a catenator polypeptide fused to two heavy chain C-termini or two light chain C-termini, respectively, of the antibody or fragment,
A conjugate wherein the catenator polypeptide satisfies the following conditions:
(a) capable of forming homodimers;
(b) the dissociation constant ( K D ) of homodimer formation is 0.1 μM to 500 μM;
(c) molecular weight is 3 kDa to 20 kDa; and
(d) On the surface where target antigens to which the antibody specifically binds exist, homodimers may be formed between the catheters included in two or more of the conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other.
제1항에 있어서,
상기 카테네이터 폴리펩타이드가 링커를 통해 항체 또는 이의 단편에 연결된 것인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the catheter polypeptide is connected to an antibody or a fragment thereof through a linker.
제1항에 있어서,
상기 카테네이터 폴리펩타이드가 서열번호 1, 서열번호 2 또는 서열번호 3의 폴리펩타이드인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the catenator polypeptide is a polypeptide of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, or SEQ ID NO: 3.
제1항에 있어서,
상기 항체가 IgG 타입의 항체인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the antibody is an IgG type antibody.
제1항에 있어서,
상기 항체가 치료용 항체, 진단용 항체, 단일클론 항체, 키메라 항체, 인간화 항체, 또는 인간 항체인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the antibody is a therapeutic antibody, diagnostic antibody, monoclonal antibody, chimeric antibody, humanized antibody, or human antibody.
제1항에 있어서,
상기 항체가 항체-약물 접합체(Antibody-drug conjugate, ADC)의 항체인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the antibody is an antibody of an antibody-drug conjugate (ADC).
제1항에 있어서,
상기 항체가 다중특이성(multispecific) 항체인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the antibody is a multispecific antibody.
제1항에 있어서,
상기 항체의 단편이 Fc 또는 F(ab')2 인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the fragment of the antibody is Fc or F(ab') 2 .
제8항에 있어서,
상기 항체의 단편이 약물-Fc 단편 결합체의 Fc 단편인, 컨쥬게이트.
According to clause 8,
A conjugate wherein the fragment of the antibody is an Fc fragment of a drug-Fc fragment conjugate.
제1항에 있어서,
상기 항체가 샌드위치 면역분석의 2차 항체인, 컨쥬게이트.
According to paragraph 1,
A conjugate wherein the antibody is a secondary antibody in a sandwich immunoassay.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 컨쥬게이트를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키기 위한 조성물로서,
컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 표적 항원들이 존재하는 표면에서, 2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
A composition for enhancing antibody-antigen binding, comprising the conjugate of any one of claims 1 to 10,
On the surface where the target antigens to which the antibody contained in the conjugate specifically binds exist, a homodimer is formed between the catheters contained in two or more of the conjugate molecules, and the conjugate molecules are connected to each other. , A composition characterized in that dissociation of antibodies is thereby inhibited.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 컨쥬게이트를, 컨쥬게이트에 포함된 항체가 특이적으로 결합하는 항원들이 존재하는 표적 표면에 처리하는 단계를 포함하는, 항체-항원 결합력을 증진시키는 방법으로서,
2 이상의 상기 컨쥬게이트 분자에 각각 포함된 카테네이터들 간에 동종이량체(homodimer)가 형성되어 컨쥬게이트 분자들이 서로 연결되고, 이로써 항체의 해리가 억제되는 것을 특징으로 하는 방법.
A method for enhancing antibody-antigen binding, comprising the step of treating the conjugate of any one of claims 1 to 10 on a target surface where antigens to which the antibody contained in the conjugate specifically binds exist. ,
A method characterized in that a homodimer is formed between the catheters included in two or more conjugate molecules, thereby linking the conjugate molecules to each other, thereby suppressing dissociation of the antibody.
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160115214A1 (en) 2011-06-01 2016-04-28 Jyant Technologies, Inc. Chemokine-immunoglobulin fusion polypeptides, compositions, method of making and use thereof

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