RU2355703C2 - Single-strand recombinant t-cell receptors - Google Patents

Single-strand recombinant t-cell receptors Download PDF

Info

Publication number
RU2355703C2
RU2355703C2 RU2005114004/13A RU2005114004A RU2355703C2 RU 2355703 C2 RU2355703 C2 RU 2355703C2 RU 2005114004/13 A RU2005114004/13 A RU 2005114004/13A RU 2005114004 A RU2005114004 A RU 2005114004A RU 2355703 C2 RU2355703 C2 RU 2355703C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tcr
chain
exon
sequence
extracellular
Prior art date
Application number
RU2005114004/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005114004A (en
Inventor
Бент Карстен ЯКОБСЕН (GB)
Бент Карстен Якобсен
Мейр ГЛИК (US)
Мейр ГЛИК
Original Assignee
Медиджен Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB0223399A external-priority patent/GB0223399D0/en
Priority claimed from GB0302604A external-priority patent/GB0302604D0/en
Application filed by Медиджен Лимитед filed Critical Медиджен Лимитед
Publication of RU2005114004A publication Critical patent/RU2005114004A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2355703C2 publication Critical patent/RU2355703C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: present invention relates to biotechnology. Description is given of a single-strand T-cell receptor (scTCR), containing an α segment, formed by a sequence of a variable region in a TCR chain, joined with the N end of the extracellular sequence with constant region in the TCR chain, a β segment, formed by a sequence of the variable region of the α TCR chain, joined with the N end of the extracellular sequence with constant region of the β TCR chain, and a linker sequence, joining the C end of the α segment with the N end of the β segment, or vice versa. Extracellular sequences of constant regions of α and β segments are joined by a disulphide bond. Extracellular sequences of constant regions can correspond to constant regions of α and β chains of native TCR, cut-off at their C ends such that, cysteic residues, which form the inter-chain native disulphide bond of the TCR, are excluded, or extracellular sequences of constant regions which are in the α and β segments, can correspond to constant regions of α and β chains of native TCR, in which cysteic residues, which form the native inter-chain disulphide bond, are replaced by another amino acid residue, or there is no uncoupled cysteic residue, which is in the β chain of the native TCR. This invention makes available a new class of alpha/beta analogues of scTCR, in which there is a disulphide bond between residues of a single amino acid, contributing to stability of the bond between the alpha and beta regions of the molecule.
EFFECT: such TCR are suitable for screening or for therapeutic purposes.
3 cl, 14 dwg, 3 ex

Description

Настоящее изобретение относится к одноцепочечным Т-клеточным рецепторам (TCR).The present invention relates to single chain T cell receptors (TCR).

Как описывается, например, в Международной заявке WO 99/120, TCR опосредуют распознавание Т клетками специфических комплексов пептидов главного комплекса гистосовместимости (ГКГ, МНС) и, в качестве таковых, играют существенную роль в функционировании иммунной системы на клеточном уровне.As described, for example, in International Application WO 99/120, TCRs mediate the recognition by T cells of specific complexes of peptides of the major histocompatibility complex (MHC, MHC) and, as such, play a significant role in the functioning of the immune system at the cellular level.

Антитела и TCR - это только два типа молекул, которые распознают антигены специфическим образом, и, следовательно, TCR является единственным рецептором для антигенов конкретных пептидов, присутствующих в МНС, причем чужеродный пептид очень часто является единственным признаком аномальности клетки. Т-клеточное распознавание происходит, когда Т клетка и антиген-презентирующая клетка (АРС) находятся в непосредственном физическом контакте, и инициируется лигированием антигенспецифических TCR с рМНС комплексами.Antibodies and TCR are only two types of molecules that recognize antigens in a specific way, and therefore, TCR is the only receptor for the antigens of specific peptides present in MHCs, and a foreign peptide is very often the only sign of abnormality in a cell. T-cell recognition occurs when the T cell and antigen-presenting cell (APC) are in direct physical contact, and is initiated by ligation of antigen-specific TCR with pMHC complexes.

Нативный TCR представляет собой гетеродимерный белок клеточной поверхности, относящийся к суперсемейству иммуноглобулинов, который ассоциируется с инвариантными белками комплекса CD3, участвующего в опосредовании сигнальной трансдукции. TCR существует в αβ и γδ формах, которые сходны по структуре, но имеют совершенно различные анатомические расположения и, возможно, функции. Лиганды МНС класса I и класса II также являются белками суперсемейства иммуноглобулинов, но различающимися по специфической антигенной презентации, с высокополиморфным сайтом связывания пептида, который позволяет им презентировать различные наборы (матрицы) коротких пептидных фрагментов на клеточной поверхности АРС (антиген-презентирующей клетки).Native TCR is a cell surface heterodimeric protein related to the immunoglobulin superfamily that is associated with invariant proteins of the CD3 complex involved in the mediation of signal transduction. TCR exists in αβ and γδ forms, which are similar in structure but have completely different anatomical locations and, possibly, functions. MHC class I and class II ligands are also proteins of the immunoglobulin superfamily, but differing in specific antigenic presentation, with a highly polymorphic peptide binding site that allows them to present different sets (matrices) of short peptide fragments on the cell surface of APC (antigen-presenting cells).

Известно, что два других класса белков способны функционировать как TCR лиганды. (1) CD1 антигены представляют собой I - родственные молекулы МНС класса, гены которых локализованы на хромосоме, отличной от хромосомы классических антигенов МНС класса I и класса II. Молекулы CD1 способны презентировать пептидные и не пептидные (например, липидные, гликолипидные) частицы Т клеткам способом, аналогичным способам презентации обычных комплексов класса I и класса II. См., например, (Barclay et al, (1997) The Leucocyte Antigen Factsbook 2nd Edition, Acadmeic Press) и (Bauer (1997) Eur J Immunol 27 (6) 1366-1373)). (2) Бактериальные суперантигены представляют собой растворимые токсины, способные связываться как с молекулами класса II МНС, так и с субпопуляцией TCR. (Fraser (1989) Nature 339221-223). Многие суперантигены проявляют специфичность в отношении одного или двух V бета сегментов, тогда как в случае других наблюдается более беспорядочное (менее избирательное) связывание. Во всяком случае (при любом событии) суперантигены способны проявлять повышенный иммунный ответ за счет их способности стимулировать субпопуляции Т клеток "поликлональным образом".Two other classes of proteins are known to function as TCR ligands. (1) CD1 antigens are I - related MHC class molecules, the genes of which are localized on a chromosome other than the chromosome of the classical MHC class I antigens of class I and class II. CD1 molecules are capable of presenting peptide and non-peptide (e.g. lipid, glycolipid) T particles to cells in a manner analogous to the methods for presenting conventional Class I and Class II complexes. See, for example, (Barclay et al, (1997) The Leucocyte Antigen Factsbook 2 nd Edition, Acadmeic Press) and (Bauer (1997) Eur J Immunol 27 (6) 1366-1373)). (2) Bacterial superantigens are soluble toxins capable of binding to both MHC class II molecules and a TCR subpopulation. (Fraser (1989) Nature 339221-223). Many superantigens exhibit specificity for one or two V beta segments, while in the case of others, more random (less selective) binding is observed. In any case (at any event), superantigens are able to exhibit an increased immune response due to their ability to stimulate subpopulations of T cells in a "polyclonal manner."

Внеклеточная часть нативного гетеродимерного αβTCR состоит из двух полипептидов, каждый из которых имеет мембранный проксимальный константный домен и мембранный дистальный вариабельный домен (см. Фигуру 1). Каждый из константного и вариабельного доменов включает внутрицепную дисульфидную связь. Вариабельные домены содержат высокополиморфные петли, аналогичные гипервариабельным областям (CDR) антител. CDR3 Т-клеточного рецептора (TCR) взаимодействует с пептидами, презентированными МНС, а CDR 1 и 2 взаимодействуют с пептидом и МНС. Многообразие TCR последовательностей возникает за счет соматической реаранжировки связанных вариабельного (V), дополнительного (D), соединительного (J) и константного генов. Функциональные полипептиды α цепи образуются реаранжировкой V-J-С областей, тогда как β цепи состоят из V-D-J-С областей. Внеклеточный константный домен содержит мембранную проксимальную область и область иммуноглобулина. Существует единственный константный домен α цепи, известный как TRAC, и два различных β константных домена, известных как TRBC1 и TRBC2 (номенклатура IMGT). Имеется четыре аминокислотных замены между этими β константными доменами, три из которых находятся в доменах, используемых для продуцирования одноцепочечных TCR по данному изобретению. Все эти замены находятся в экзоне 1 TRBC1 и TRBC2: N4K5→K4N5 и F37→Y (номенклатура IMGT, разности TRBC1→TRBC2), конечная аминокислотная замена находится между двумя константными областями β цепи TCR в экзоне 3 TRBC1 и TRBC2: V1→E. Протяженность каждого из TCR внеклеточных доменов является до некоторой степени переменчивой. Однако специалист в данной области техники определит положение границ домена, пользуясь ссылкой на The Т Cell Receptor Facts Book, Lefranc & Lefranc, Publ. Academic Press 2001,The extracellular portion of the native heterodimeric αβTCR consists of two polypeptides, each of which has a proximal membrane constant domain and a membrane distal variable domain (see Figure 1). Each of the constant and variable domains includes an intrachain disulfide bond. Variable domains contain highly polymorphic loops similar to the hypervariable regions (CDRs) of antibodies. T cell receptor CDR3 (TCR) interacts with peptides presented by MHC, and CDR 1 and 2 interact with peptide and MHC. The variety of TCR sequences arises from the somatic rearrangement of linked variable (V), additional (D), connective (J) and constant genes. Functional polypeptides of the α chain are formed by rearranging the VJ-C regions, while the β chains are composed of VDJ-C regions. The extracellular constant domain contains a proximal membrane region and an immunoglobulin region. There is a single constant domain of the α chain, known as TRAC, and two different β constant domains, known as TRBC1 and TRBC2 (IMGT nomenclature). There are four amino acid substitutions between these β constant domains, three of which are in the domains used to produce single chain TCRs of the present invention. All these substitutions are located in exon 1 of TRBC1 and TRBC2: N 4 K 5 → K 4 N 5 and F 37 → Y (nomenclature IMGT, differences TRBC1 → TRBC2), the final amino acid substitution is located between two constant regions of the β TCR chain in exon 3 of TRBC1 and TRBC2: V 1 → E. The extent of each of the TCR extracellular domains is somewhat variable. However, one skilled in the art will determine the position of domain boundaries using the reference to The T Cell Receptor Facts Book, Lefranc & Lefranc, Publ. Academic Press 2001,

Одноцепочечные TCR (Т-клеточные рецепторы)Single Chain TCR (T Cell Receptors)

Одноцепочечные TCR (scTCR) представляют собой искусственные конструкции, состоящие из единственной аминокислотной цепи (тяжа, нити), которые, подобно нативным гетеродермическим TCR, связываются с МНС-пептидными комплексами. К сожалению, попытки получить функциональные альфа/бета аналоги scTCR простым связыванием альфа и бета цепей таким образом, чтобы они обе экспрессировались в единой открытой рамке считывания, оказались неудачными, по-видимому, из-за естественной неустойчивости объединения альфа- и бета растворимых доменов.Single chain TCRs (scTCRs) are artificial constructs consisting of a single amino acid chain (strand, strand) that, like native heterodermic TCRs, bind to MHC peptide complexes. Unfortunately, attempts to obtain functional alpha / beta analogues of scTCR by simply linking alpha and beta chains so that they are both expressed in a single open reading frame have been unsuccessful, apparently due to the natural instability of the combination of alpha and beta soluble domains.

Поэтому для получения scTCR требуются специальные методы с применением различных усечений любой или обеих альфа и бета цепей. По-видимому, эти форматы применимы только к очень ограниченному кругу scTCR последовательностей. Soo Hoo et al (1992) PNAS. 89 (10): 4759-63 сообщают об экспрессии мышиного TCR в одноцепочечном формате с помощью клона 2С Т клеток при использовании усеченной бета и альфа цепи, связанной с линкером из 25 аминокислот, и экспрессии бактериального периплазматического белка (см. также Schodin et al (1996) Mol. Immunol. 33 (9): 819-29). Такой дизайн также образует основу для m6 одноцепочечного TCR, о котором сообщают Holler et al (2000) PNAS. 97 (10): 5387-92, который образуется из 2С scTCR и связывается с тем же Н2-Ld - рестриктированным аллоэпитопом. Shusta et al, (2000) Nature Biotechnology 18: 754-759, сообщают о применении одноцепочечных 2 С TCR конструкций в экспериментах по визуализации дрожжей, в результате которых получают мутантные TCR с повышенной термической стабильностью и растворимостью. В этом сообщении также продемонстрирована способность этих визуализированных 2С TCR селективно связываться с клетками, экспрессирующими родственный им рМНС. Khandekar et al (1997) J. Biol. Chem. 272 (51): 32190-7 описывают такой же дизайн для мышиного D 10 TCR, однако этот scTCR слит с МВР и экспрессируется в бактериальной цитоплазме (см. также Hare et al (1999) Nat. Struct. Biol. 6 (6): 574-81). Hilyard et al (1994) PNAS. 91 (19): 9057-61 описывают человеческий scTCR, специфический в отношении матриксного белка вируса гриппа-HLA- А2, полученный с применением дизайна Vα-линкер-Vβ и экспрессированный в бактериальной периплазме.Therefore, to obtain scTCR, special methods are required using various truncations of either or both alpha and beta chains. Apparently, these formats are applicable only to a very limited range of scTCR sequences. Soo Hoo et al (1992) PNAS. 89 (10): 4759-63 report the expression of murine TCR in single chain format using a clone of 2C T cells using truncated beta and alpha chains linked to a 25 amino acid linker and expression of a bacterial periplasmic protein (see also Schodin et al ( 1996) Mol. Immunol. 33 (9): 819-29). This design also forms the basis for the m6 single chain TCR reported by Holler et al (2000) PNAS. 97 (10): 5387-92, which is formed from 2C scTCR and binds to the same H2-Ld - restricted alloepitope. Shusta et al, (2000) Nature Biotechnology 18: 754-759, report the use of single chain 2 C TCR constructs in yeast imaging experiments that produce mutant TCRs with enhanced thermal stability and solubility. This post also demonstrated the ability of these visualized 2C TCRs to selectively bind to cells expressing their related pMHC. Khandekar et al (1997) J. Biol. Chem. 272 (51): 32190-7 describe the same design for mouse D 10 TCR, however, this scTCR is fused to MBP and expressed in bacterial cytoplasm (see also Hare et al (1999) Nat. Struct. Biol. 6 (6): 574-81). Hilyard et al (1994) PNAS. 91 (19): 9057-61 describe human scTCR specific for the influenza virus-HLA-A2 matrix protein obtained using the Vα-linker-Vβ design and expressed in bacterial periplasm.

Chung et al (1994) PNAS. 91 (26) 12654-8 сообщают о получении человеческого scTCR с применением дизайна Vα - линкер - Vβ - Сβ и экспрессии на поверхности клеточной линии млекопитающих. Это сообщение не содержит никаких ссылок на специфическое связывание TCR в отношении пептида - HLA. Plaksin et al (1997) J. Immunol. 158 (5): 2218-27 описывают подобный дизайн Vα- линкер- Vβ- Cβ для получения мышиного scTCR, специфического в отношений эпитопа ВИЧ sp120-H-2Dd. Этот scTCR экспрессируется в виде бактериальных тел включения и вновь скручивается in vitro.Chung et al (1994) PNAS. 91 (26) 12654-8 report the production of human scTCR using the Vα-linker-Vβ-Cβ design and expression on the surface of a mammalian cell line. This message does not contain any reference to specific TCR binding with respect to the peptide - HLA. Plaksin et al (1997) J. Immunol. 158 (5): 2218-27 describe a similar design of a Vα-linker-Vβ-Cβ to produce murine scTCR specific for the HIV epitope sp120-H-2D d . This scTCR is expressed as bacterial inclusion bodies and is again twisted in vitro.

Терапевтическое применениеTherapeutic application

Существует необходимость в нацеливании частиц, способных локализоваться на клетках (конъюгирование частиц с клетками), пораженных (-ми) болезненным процессом. Такие нацеленные частицы можно использовать либо для непосредственного блокирования "ошибочно направленного" действия иммунной системы, ответственного за аутоиммунное заболевание, либо в качестве средства доставки цитотоксических агентов к раковым клеткам.There is a need to target particles that can localize on cells (conjugation of particles to cells) affected by the disease process. Such targeted particles can be used either to directly block the “erroneously directed” action of the immune system responsible for an autoimmune disease, or as a means of delivering cytotoxic agents to cancer cells.

В идеале молекулы, пригодные для такого применения, должны обладать специфическим сродством к клеточному маркеру, непосредственно участвующему в релевантном болезненном процессе. Для этой цели можно использовать антитела.Ideally, molecules suitable for such an application should have a specific affinity for a cell marker directly involved in a relevant disease process. For this purpose, antibodies can be used.

Применение для скринингаScreening Application

Ряд важных клеточных взаимодействий и клеточных ответов (реакций), включающих TCR-опосредованный иммунный синапс, регулируется контактами между рецепторами клеточной поверхности и лигандами, находящимися на поверхности других клеток. Эти типы специфических молекулярных контактов являются решающими для правильной биохимической регуляции в человеческом организме и поэтому изучаются очень интенсивно. Во многих случаях целью таких исследований является разработка способа модулирования клеточных ответов для предупреждения заболевания или с ним.A number of important cellular interactions and cellular responses (reactions), including TCR-mediated immune synapse, are regulated by contacts between cell surface receptors and ligands located on the surface of other cells. These types of specific molecular contacts are crucial for proper biochemical regulation in the human body and are therefore being studied very intensively. In many cases, the goal of such studies is to develop a method for modulating cellular responses to prevent or with disease.

Следовательно, методы, с помощью которых можно идентифицировать соединения, связывающиеся с некоторой степенью специфичности с человеческим рецептором или с молекулами лиганда, важны, так как ведут к открытию и разработке новых способов лечения заболевания. В частности, соединения, которые вмешиваются во взаимодействия рецептор - лиганд, можно применять непосредственно в качестве терапевтических агентов или носителей.Therefore, the methods by which it is possible to identify compounds that bind to a certain degree of specificity with the human receptor or with ligand molecules are important, since they lead to the discovery and development of new methods of treating the disease. In particular, compounds that interfere with receptor-ligand interactions can be used directly as therapeutic agents or carriers.

Успехи комбинаторной химии, позволяющие сравнительно легко и недорого получать очень большие библиотеки соединений, резко повысили количество тестируемых соединений. В настоящее время ограничения программ скрининга наиболее часто вызваны природой методов анализа, которые можно применять, получением подходящих молекул рецептора и лиганда и тем, насколько эти методы анализа можно адаптировать к высокопродуктивным методам скрининга.Advances in combinatorial chemistry, which made it possible to obtain very large libraries of compounds relatively easily and inexpensively, dramatically increased the number of tested compounds. Currently, the limitations of screening programs are most often caused by the nature of the analysis methods that can be applied, by the preparation of suitable receptor and ligand molecules and how these analysis methods can be adapted to highly productive screening methods.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Данное изобретение делает доступным новый класс альфа/бета - аналогов scTCR, которые характеризуются присутствием дисульфидной связи между остатками единичной аминокислотной цепи, причем эта связь вносит вклад в стабильность соединения между альфа и бета областями молекулы. Такие TCR пригодны для скрининга или для целей терапии.The present invention makes available a new class of alpha / beta analogs of scTCR, which are characterized by the presence of a disulfide bond between residues of a single amino acid chain, this bond contributing to the stability of the compound between the alpha and beta regions of the molecule. Such TCRs are suitable for screening or therapy purposes.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение охватывает одноцепочечный Т-клеточный рецептор (scTCR), содержащий α сегмент, составленный последовательностью вариабельной области α цепи TCR, слитой с N концом внеклеточной последовательности константной области α цепи TCR, β сегмент, составленный последовательностью вариабельной области β цепи TCR, слитой с N концом внеклеточной последовательности константной области β цепи TCR, и линкерную последовательность, связывающую С-конец α сегмента с N- концом β сегмента, или наоборот, причем внеклеточные последовательности константной области α или β сегментов связаны дисульфидной связью, а протяженность линкерной последовательности и положение дисульфидной связи таковы, что последовательности вариабельных областей α и β сегментов взаимно ориентированы относительно друг друга практически как в нативных αβ Т-клеточных рецепторах.The present invention encompasses a single-stranded T cell receptor (scTCR) comprising an α segment composed of the variable region of the TCR chain α region fused to the N end of the extracellular sequence of the TCR α chain region constant region, a β segment composed of the sequence of the variable region of the TCR chain β fused to N the end of the extracellular sequence of the constant region β of the TCR chain, and the linker sequence linking the C-terminus of the α segment to the N-terminus of the β segment, or vice versa, the extracellular sequences of the constant region of the α or β segments are linked by a disulfide bond, and the length of the linker sequence and the position of the disulfide bond are such that the sequences of the variable regions of the α and β segments are mutually oriented relative to each other almost as in native αβ T-cell receptors.

В scTCR по изобретению требование, чтобы последовательности вариабельных областей α и β сегментов были взаимно ориентированы относительно друг друга практически как в нативных αβ Т-клеточных рецепторах, проверяют, убеждаясь, что молекула связывается с релевантным TCR лигандом (комплекс рМНС, комплекс CD1-антигена, комплекс суперантигена или комплекс суперантигена/МНС) - если он связывается, тогда условие выполняется. Взаимодействие с комплексами рМНС можно измерять на приборе BIAcore 3000™ или BIAcore 2000™. В Примере 3 по данному описанию или в Международной заявке WO 099/6120 соответственно дано подробное описание методов, необходимых для анализа связывания TCR с МНС- пептидными комплексами. Эти методы одинаково применимы к изучению взаимодействий TCR/CD1 и TCR/суперантиген. Для того чтобы применить эти методы к исследованию взаимодействий TCR/CD1, требуются растворимые формы CD1, получение которых описано в (Bauer (1997) Eur J Immunol 27 (6) 1366-1373).In the scTCR according to the invention, the requirement that the sequences of the variable regions of the α and β segments are mutually oriented relative to each other practically as in native αβ T-cell receptors is checked, making sure that the molecule binds to the relevant TCR ligand (pMHC complex, CD1-antigen complex, superantigen complex or superantigen / MHC complex) - if it binds, then the condition is met. Interaction with rMHC complexes can be measured on a BIAcore 3000 ™ or BIAcore 2000 ™ instrument. Example 3, as described or in International Application WO 099/6120, respectively, provides a detailed description of the methods necessary for the analysis of TCR binding to MHC peptide complexes. These methods are equally applicable to the study of the interactions of TCR / CD1 and TCR / superantigen. In order to apply these methods to the study of TCR / CD1 interactions, soluble forms of CD1 are required, the preparation of which is described in (Bauer (1997) Eur J Immunol 27 (6) 1366-1373).

α и β Сегментыα and β Segments

Внеклеточные последовательности константных областей α и β сегментов, предпочтительно, соответствуют внеклеточным последовательностям константных областей человеческого TCR, то же относится к последовательностям вариабельных областей, присутствующих в α и β сегментах. Однако соотношение между такими последовательностями на уровне аминокислот не обязательно составляет 1:1. Приемлемы усечение N- или С-конца и/или аминокислотная делеция и/или замена в сравнении с соответствующими человеческими последовательностями, при условии, что общим результатом являются такая же взаимная ориентация последовательностей вариабельных доменов α и β сегментов, что и в нативных αβ Т-клеточных рецепторах, и сохранение функциональности связывания пептид - МНС. В частности, вследствие того, что внеклеточные последовательности константных областей в α и β сегментах не находятся в непосредственном контакте с комплексом МНС, с которым связывается scTCR, они могут быть короче, чем внеклеточные последовательности константного домена нативных TCR, или могут содержать замены или делеции по сравнению с внеклеточными последовательностями константного домена нативных TCR.The extracellular sequences of the constant regions of the α and β segments preferably correspond to the extracellular sequences of the constant regions of the human TCR, the same applies to the sequences of the variable regions present in the α and β segments. However, the ratio between such sequences at the amino acid level is not necessarily 1: 1. Truncation of the N- or C-terminus and / or amino acid deletion and / or substitution is acceptable in comparison with the corresponding human sequences, provided that the common result is the same mutual orientation of the sequences of the variable domains of α and β segments as in native αβ T- cell receptors, and the preservation of peptide-MHC binding functionality. In particular, due to the fact that the extracellular sequences of constant regions in the α and β segments are not in direct contact with the MHC complex to which scTCR binds, they may be shorter than the extracellular sequences of the constant domain of native TCR, or may contain substitutions or deletions compared with extracellular sequences of the constant domain of native TCR.

Внеклеточная последовательность константной области в α сегменте может включать последовательность, соответствующую внеклеточному константному Ig домену α цепи TCR, и/или внеклеточная последовательность константной области в β сегменте может включать последовательность, соответствующую внеклеточному константному Ig домену β цепи TCR.The extracellular sequence of the constant region in the α segment may include a sequence corresponding to the extracellular constant Ig domain of the α TCR chain, and / or the extracellular sequence of the constant region in the β segment may include a sequence corresponding to the extracellular constant Ig domain of the TCR β chain.

В одном варианте изобретения α сегмент соответствует практически всей вариабельной области α цепи TCR, слитой с N-концом практически всего внеклеточного домена константной области α цепи TCR; и/или β сегмент соответствует практически всему внеклеточному домену константной области β цепи TCR.In one embodiment of the invention, the α segment corresponds to substantially the entire variable region of the α chain of the TCR fused to the N-terminus of almost the entire extracellular domain of the constant region of the α region of the TCR chain; and / or β segment corresponds to almost the entire extracellular domain of the constant region β of the TCR chain.

В другом варианте изобретения внеклеточные последовательности константной области в α и β сегментах соответствуют константным областям α и β цепей нативного TCR, усеченным по С-концам таким образом, что исключаются цистеиновые остатки, которые образуют межцепную дисульфидную связь TCR. Или же эти цистеиновые остатки можно заменить на другой аминокислотный остаток, такой как серии или аланин, так что утрачивается (делегируется) нативная дисульфидная связь. Кроме того, нативная β цепь TCR содержит неспаренный цистеиновый остаток и этот остаток можно удалить (делегировать) из β последовательности scTCR по изобретению или заменить на не- цистеиновый остаток в этой последовательности.In another embodiment, extracellular constant region sequences in the α and β segments correspond to the constant regions of α and β of the native TCR chains truncated at the C-ends so that cysteine residues that form the TCR interchain disulfide bond are excluded. Or, these cysteine residues can be replaced by another amino acid residue, such as a series or alanine, so that the native disulfide bond is lost (delegated). In addition, the native TCR β chain contains an unpaired cysteine residue and this residue can be removed (delegated) from the β scTCR sequence of the invention or replaced with a non-cysteine residue in this sequence.

В одном особом варианте изобретения последовательности вариабельной области α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, могут вместе соответствовать функциональному вариабельному домену первого TCR, а внеклеточные последовательности константной области α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, могут соответствовать внеклеточным последовательностям константной области α и β цепей второго TCR, при этом первый и второй TCR принадлежат к одному и тому же виду. Таким образом, последовательности вариабельных областей α и β цепей, присутствующие в α и β сегментах, могут соответствовать последовательностям вариабельных областей α и β цепей первого человеческого TCR, a внеклеточные последовательности константной области α и β цепей могут соответствовать внеклеточным последовательностям константной области α и β цепей второго человеческого TCR. Например, внеклеточные последовательности константной области А6 Tax sTCR можно использовать в качестве остова, по которому могут быть слиты гетерологические вариабельные домены.In one particular embodiment of the invention, the variable region sequences of the α and β TCR chains present in the α and β segments may together correspond to the functional variable domain of the first TCR, and the extracellular sequences of the constant region of the α and β TCR chains present in the α and β segments may correspond extracellular sequences of the constant region α and β of the chains of the second TCR, while the first and second TCR belong to the same species. Thus, the sequences of the variable regions of α and β chains present in the α and β segments can correspond to the sequences of the variable regions of α and β chains of the first human TCR, and the extracellular sequences of the constant region of α and β chains can correspond to the extracellular sequences of the constant region of α and β chains second human TCR. For example, the extracellular sequences of the constant region A6 Tax sTCR can be used as a backbone along which heterologous variable domains can be fused.

В другом варианте изобретения последовательности вариабельной области α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, могут вместе соответствовать функциональному вариабельному домену первого TCR, а внеклеточные последовательности константной области α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, могут соответствовать внеклеточным последовательностям константной области α и β цепей второго TCR, при этом первый и второй TCR принадлежат к разным видам. В этом варианте изобретения предпочтительно, чтобы последовательности вариабельных областей α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, вместе соответствовали функциональному вариабельному домену человеческого TCR, a внеклеточные последовательности константной области α и β цепей TCR, присутствующие в α и β сегментах, соответствовали внеклеточным последовательностям константной области α и β цепей мышиного TCR. Такие варианты настоящего изобретения имеют то преимущество, что scTCR содержат последовательности константных областей не человеческого происхождения, которые, по-видимому, являются иммуногенными и, вероятно, таким образом, они повышают общий иммунный ответ на TCR, локализуясь на его клетках-мишенях. Таким образом, можно повысить иммунный ответ на аберрантные клетки, такие как раковые клетки.In another embodiment of the invention, the variable region sequences of the α and β TCR chains present in the α and β segments may together correspond to the functional variable domain of the first TCR, and the extracellular sequences of the constant region of the α and β TCR chains present in the α and β segments may correspond to extracellular sequences of the constant region α and β of the chains of the second TCR, while the first and second TCR belong to different types. In this embodiment of the invention, it is preferable that the variable region sequences of the α and β TCR chains present in the α and β segments together correspond to the functional variable domain of the human TCR, and the extracellular sequences of the constant region of the α and β TCR chains present in the α and β segments correspond extracellular sequences of the constant region of α and β chains of murine TCR. Such embodiments of the present invention have the advantage that scTCRs contain sequences of constant regions of non-human origin that are likely to be immunogenic and are likely to thereby increase the overall immune response to TCR localized on its target cells. Thus, it is possible to enhance the immune response to aberrant cells, such as cancer cells.

ЛинкерLinker

В настоящем изобретении линкерная последовательность связывает α и β сегменты с образованием единой полипептидной цепи. Линкерная последовательность может, например, иметь формулу - Р-АА-Р-, где Р обозначает пролин, а АА обозначает аминокислотную последовательность, в которой аминокислоты представляют собой глицин и серин.In the present invention, the linker sequence binds the α and β segments to form a single polypeptide chain. The linker sequence may, for example, have the formula —P-AA-P-, where P is proline and AA is the amino acid sequence in which the amino acids are glycine and serine.

Для того чтобы scTCR связывался с МНС-пептидным комплексом, α и β сегменты должны соединяться таким образом, чтобы последовательности вариабельных областей этих сегментов были ориентированы для этого связывания. Следовательно, линкер должен иметь длину, достаточную для того, чтобы заполнить расстояние между С-концом α сегмента и N-концом β сегмента, или наоборот. С другой стороны, следует избегать избыточной длины, иначе в этом случае конец линкера в N-концевой последовательности вариабельной области блокирует или ослабляет связывание scTCR с целевым комплексом пептид - МНС.In order for scTCR to bind to the MHC peptide complex, the α and β segments must be connected so that the variable region sequences of these segments are oriented for this binding. Therefore, the linker must have a length sufficient to fill the distance between the C-end of the α segment and the N-end of the β segment, or vice versa. On the other hand, excess length should be avoided, otherwise in this case the end of the linker in the N-terminal sequence of the variable region blocks or weakens the binding of scTCR to the target peptide-MHC complex.

Например, в том случае, когда внеклеточные последовательности константной области, присутствующие в α и β сегментах, соответствуют константным областям α и β цепей нативного TCR, усеченным по С концам таким образом, что цистеиновые остатки, которые образуют нативную межцепную дисульфидную связь TCR, исключаются, а линкерная последовательность связывает С-конец α сегмента с N-концом β сегмента, линкер может состоять из 26-41, например, 29, 30, 31 или 32 аминокислот, а конкретный линкер имеет формулу - PGGG-(SGGGG)5-Р-, где Р обозначает пролин, G обозначает глицин, a S обозначает серин.For example, in the case where the extracellular sequences of the constant region present in the α and β segments correspond to the constant regions of α and β of the native TCR chains truncated at the C ends so that cysteine residues that form the native TCR interchain disulfide bond are excluded, and the linker sequence connects the C-end of the α segment with the N-end of the β segment, the linker may consist of 26-41, for example, 29, 30, 31 or 32 amino acids, and the particular linker has the formula PGGG- (SGGGG) 5 -P- where P is proline, G is gly Ying, a S represents serine.

Дисульфидная связьDisulfide bond

Основным характерным признаком scTCR по настоящему изобретению является дисульфидная связь между внеклеточными последовательностями α и β сегментов. Эта связь может соответствовать нативной межцепной дисульфидной связи, имеющейся в нативных димерных αβ TCR, или может не иметь аналога в нативных TCR, располагаясь между цистеиновыми остатками, специфически введенными во внеклеточные последовательности константных областей α и β сегментов. В некоторых случаях как нативная, так и не нативная дисульфидная связь может быть желательна в присутствующих scTCR.The main characteristic of scTCR of the present invention is the disulfide bond between the extracellular sequences of the α and β segments. This bond may correspond to the native interchain disulfide bond present in native dimeric αβ TCR, or may not have an analogue in native TCR, located between cysteine residues specifically introduced into the extracellular sequences of the constant regions of α and β segments. In some cases, both native and non-native disulfide bonds may be desirable in the present scTCR.

Положение дисульфидной связи подчиняется требованию, что последовательности α и β сегментов взаимно ориентированы практически так, как в нативных αβ Т-клеточных рецепторах.The position of the disulfide bond obeys the requirement that the sequences of the α and β segments are mutually oriented practically as in the native αβ T-cell receptors.

Дисульфидная связь может образовываться при мутации не- цистеиновых остатков на α и β сегментах в цистеин, что побуждает к образованию связи между мутаитными остатками. Предпочтительными являются остатки, соответствующие β-углеродные атомы которых в нативном TCR находятся на расстоянии, примерно, 6 Å (0.6 нм) или менее, предпочтительно, в интервале 3.5 Å (0.35 нм) - 5.9 Å (0.59 нм), так что между цистеиновыми остатками, введенными на место нативных остатков, может образовываться дисульфидная связь. Предпочтительными сайтами, в которые могут быть введены цистеиновые остатки, образующие дисульфидную связь, являются следующие остатки в экзоне 1 TRAC*01 для α цепи TCR и TRBC1*01 или TRBC2*01 для β цепи TCR:A disulfide bond can be formed upon mutation of non-cysteine residues on the α and β segments into cysteine, which leads to the formation of a bond between the mutate residues. Residues are preferred whose corresponding β-carbon atoms in the native TCR are at a distance of about 6 Å (0.6 nm) or less, preferably in the range of 3.5 Å (0.35 nm) to 5.9 Å (0.59 nm), so that between cysteine residues introduced in place of native residues may form a disulfide bond. Preferred sites at which cysteine residues forming a disulfide bond can be introduced are the following residues in exon 1 of TRAC * 01 for the TCR α chain and TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01 for the TCR β chain:

α цепь TCRα TCR chain α цепь TCRα TCR chain Расстояние между нативными β углеродными атомами (нм)The distance between native β carbon atoms (nm) Thr 48Thr 48 Ser 57Ser 57 0.4730.473 Thr 45Thr 45 Ser 77Ser 77 0.5330.533 Tyr 10Tyr 10 Ser 17Ser 17 0.3590.359 Thr 45Thr 45 Asp 59Asp 59 0.5600.560 Ser 15Ser 15 Glu 15Glu 15 0.590.59

Теперь, когда идентифицированы остатки в человеческих TCR, которые можно заменить на цистеиновые остатки для образования новой межцепной дисульфидной связи в scTCR по данному изобретению, специалисты в данной области техники смогут таким же образом осуществить мутации в TCR других видов, чтобы получить scTCR этих видов. Для последовательностей человеческого происхождения специалисту в данной области техники требуется лишь поискать следующие мотивы в соответствующих цепях TCR для идентификации остатка, который следует заменить (выделенный остаток представляет собой остаток, заменяемый на цистеин).Now that residues in human TCR have been identified that can be replaced with cysteine residues to form a new interchain disulfide bond in the scTCR of this invention, those skilled in the art will be able to mutate other types of TCR in the same way to obtain scTCR of these species. For sequences of human origin, one skilled in the art only needs to search for the following motifs in the corresponding TCR chains to identify the residue to be replaced (the highlighted residue is a cysteine-substituted residue).

α Цепь Thr 48:α Thr 48 chain: DSDVYITDKTVLDMRSMDFK (аминокислоты 39-58 экзона 1 гена ТРАС*01)DSDVYITDKTVLDMRSMDFK (amino acids 39-58 of exon 1 of the TRAC * 01 gene) α Цепь Thr 45:α Thr 45 chain: QSKDSDVYITDKTVLDMRSM (аминокислоты 36-55 экзона 1 гена ТКАС*01)QSKDSDVYITDKTVLDMRSM (amino acids 36-55 of exon 1 of the gene TKAS * 01) α Цепь Tyr 10:α Tyr 10 chain: DIQNPDPAVYQLRDSKSSDK (аминокислоты 1-20 экзона 1 гена ТКАС*01)DIQNPDPAVYQLRDSKSSDK (amino acids 1-20 exon 1 of the gene TKAS * 01) α Цепь Ser 15:α Chain Ser 15: DPAVYQLRDSKSSDKSVCLF (аминокислоты 6-25 экзона 1 гена ТКАС*01)DPAVYQLRDSKSSDKSVCLF (amino acids 6-25 exon 1 of the gene TKAS * 01) β Цепь Ser 57:β Chain Ser 57: NGKEVHSGVSTDPQPLKEQP (аминокислоты 48-67 экзона 1 генов TRBC1*01 & TRBC2*01)NGKEVHSGVSTDPQPLKEQP (amino acids 48-67 of exon 1 of the TRBC1 * 01 & TRBC2 * 01 genes) β Цепь Ser 77:β Chain Ser 77: ALNDSRYALSSRLRVSATFW (аминокислоты 68-87 экзона 1 генов TRBC1*01 & TRBC2*01)ALNDSRYALSSRLRVSATFW (amino acids 68-87 of exon 1 of the TRBC1 * 01 & TRBC2 * 01 genes) β Цепь Ser 17:β Chain Ser 17: PPEVAVFEPSEAEISHTQKA (аминокислоты 8-27 экзона 1 генов TRBC1*01 & TRBC2*01)PPEVAVFEPSEAEISHTQKA (amino acids 8-27 of exon 1 of the TRBC1 * 01 & TRBC2 * 01 genes) β Цепь Asp 59:β Asp 59 chain: KEVHSGVSTDPQPLKEQPAL (аминокислоты 50-69 экзона 1 генов TRBC1*01 & TRBC2*01)KEVHSGVSTDPQPLKEQPAL (amino acids 50-69 exon 1 of the TRBC1 * 01 & TRBC2 * 01 genes) β Цепь Glu 15:β Chain Glu 15: VFPPEVAVFEPSEAEISHTQ (аминокислоты 6-25 экзона 1 генов TRBC1*01 & TRBC2*01)VFPPEVAVFEPSEAEISHTQ (amino acids 6-25 of exon 1 of the TRBC1 * 01 & TRBC2 * 01 genes)

В других видах цепи TCR могут не содержать области, которая на 100% идентична вышеприведенным мотивам. Однако специалист в данной области техники способен использовать вышеприведенные мотивы для идентификации эквивалентной части α или β цепи TCR и, следовательно, остаток, который следует заменить на цистеин. Для этого можно использовать методы выравнивания последовательностей. Например, ClustalW, доступный в Интернете на сайте European Bioinformatics Institute (http://www.ebi.ac.uk/index.html), можно использовать для сравнения вышеприведенных мотивов с последовательностью цепи конкретного TCR, чтобы локализировать релевантный участок TCR последовательности для мутации.In other types of chains, TCRs may not contain a region that is 100% identical to the above motifs. However, one skilled in the art is able to use the above motifs to identify the equivalent portion of the α or β chain of the TCR and, therefore, the residue that should be replaced with cysteine. To do this, you can use sequence alignment methods. For example, ClustalW, available online at the European Bioinformatics Institute website (http://www.ebi.ac.uk/index.html), can be used to compare the above motifs with a specific TCR chain sequence to localize a relevant portion of the TCR sequence for mutation .

В объем настоящего изобретения входят αβ аналоги scTCR, а также scTCR других млекопитающих, включая, но без ограничения, мышь, крысу, свинью, козу и овцу. Также настоящее изобретение включает обсуждавшиеся выше химерные человеческие/не человеческие scTCR. Как упоминается выше, специалист в данной области техники сможет определить сайты, эквивалентные вышеописанным сайтам последовательностей человеческого происхождения, в которые можно ввести цистеиновые остатки с образованием межцепной дисульфидной связи. Например, ниже показаны аминокислотные последовательности мышиных Сα и Сβ растворимых доменов вместе с мотивами, показывающими мышиные остатки, эквивалентные остаткам последовательностей человеческого происхождения, упомянутым выше, которые могут заменяться на цистеиновые остатки с целью образования TCR межцепной дисульфидной связи (в которой релевантные остатки выделены (заштрихованы)):The scope of the present invention includes αβ analogs of scTCR, as well as scTCR of other mammals, including, but not limited to, mouse, rat, pig, goat and sheep. Also, the present invention includes the chimeric human / non-human scTCRs discussed above. As mentioned above, one skilled in the art will be able to determine sites equivalent to the above-described sites of sequences of human origin into which cysteine residues can be introduced to form an interchain disulfide bond. For example, the amino acid sequences of murine Cα and Cβ soluble domains are shown below along with motifs showing murine residues equivalent to the residues of human origin mentioned above that can be replaced with cysteine residues to form a TCR interchain disulfide bond (in which the relevant residues are highlighted (shaded) )):

Мышиный Сα растворимый домен:Mouse Cα soluble domain:

PYIQNPEPAVYQLKDPRSQDSTLCLFTDFDSQINVPKTMESGTFITDKTVLDMKPYIQNPEPAVYQLKDPRSQDSTLCLFTDFDSQINVPKTMESGTFITDKTVLDMK

AMDSKSNGAIAWSNQTSFTCQDIFKETNATYPSSDVPAMDSKSNGAIAWSNQTSFTCQDIFKETNATYPSSDVP

Мышиный Сβ растворимый домен:Mouse Cβ soluble domain:

EDLRNVTPPKVSLFEPSKAEIANKQKATLVCLARGFFPDHVELSWWVNGREVEDLRNVTPPKVSLFEPSKAEIANKQKATLVCLARGFFPDHVELSWWVNGREV

HSGVSTDPQAYKESNYSYCLSSRLRVSATFWHNPRNHFRCQVQFHGLSEEDKHSGVSTDPQAYKESNYSYCLSSRLRVSATFWHNPRNHFRCQVQFHGLSEEDK

WPTGSPKPVTQNISAEAWGRADWPTGSPKPVTQNISAEAWGRAD

Мышиный эквивалент человеческой α цепи Thr 48: ESGTFITDKTVLDMKAMDSKThe mouse equivalent of the human α chain of Thr 48: ESGTFITDKTVLDMKAMDSK

Мышиный эквивалент человеческой α цепи Thr 45: KTMESGTFITDKTVLDMKAMThe mouse equivalent of the human α chain of Thr 45: KTMESGTFITDKTVLDMKAM

Мышиный эквивалент человеческой α цепи Tyr 10: YIQNPEPAVYQLKDPRSQDSMouse equivalent of Tyr 10 human α chain: YIQNPEPAVYQLKDPRSQDS

Мышиный эквивалент человеческой α цепи Ser 15: AVYQLKDPRSQDSTLCLFTDThe mouse equivalent of the human α chain Ser 15: AVYQLKDPRSQDSTLCLFTD

Мышиный эквивалент человеческой α цепи Ser 57: NGREVHSGVSTDPQAYKESNMouse equivalent of human α chain Ser 57: NGREVHSGVSTDPQAYKESN

Мышиный эквивалент человеческой β цепи Ser 77: KESNYSYCLSSRLRVSATFWMouse equivalent of human β chain Ser 77: KESNYSYCLSSRLRVSATFW

Мышиный эквивалент человеческой β цепи Ser 17: PPKVSLFEPSKAEIANKQKAThe mouse equivalent of human β chain Ser 17: PPKVSLFEPSKAEIANKQKA

Мышиный эквивалент человеческой β цепи Asp 59: REVHSGVSTDPQAYKESNYSThe mouse equivalent of human β chain Asp 59: REVHSGVSTDPQAYKESNYS

Мышиный эквивалент человеческой β цепи Glu 15: VTPPKVSLFEPSKAEIANKQThe mouse equivalent of human β chain Glu 15: VTPPKVSLFEPSKAEIANKQ

Как обсуждается выше, А6Тах sTCR внеклеточные константные области можно использовать в качестве каркаса, по которому могут быть слиты гетерологические вариабельные домены. Предпочтительно, чтобы гетерологические последовательности вариабельной области были связаны с последовательностями константной области в любой точке между дисульфидной связью и N-концами последовательностей константной области. В случае последовательностей α и β константных областей А6 Tax TCR дисульфидная связь может образовываться между цистеиновыми остатками, введенными в аминокислотные положения 158 и 172 соответственно. Следовательно, предпочтительно, когда точки присоединения гетерологической последовательности вариабельной области α и β цепей находится между остатками 159 и 173 и N-концом последовательностей α и β константных областей соответственно.As discussed above, A6Tax sTCR extracellular constant regions can be used as a framework through which heterologous variable domains can be fused. Preferably, the heterologous variable region sequences are linked to constant region sequences at any point between the disulfide bond and the N-ends of the constant region sequences. In the case of sequences of α and β constant regions of the A6 Tax TCR, a disulfide bond may form between cysteine residues introduced at amino acid positions 158 and 172, respectively. Therefore, it is preferable when the attachment points of the heterologous sequence of the variable region of the α and β chains are between residues 159 and 173 and the N-terminus of the sequences of α and β constant regions, respectively.

Дополнительные аспектыAdditional aspects

scTCR (который, предпочтительно, является человеческим) по настоящему изобретению может быть получен в практически чистой форме или в виде очищенного или выделенного препарата. Например, его можно получать практически не содержащим другие белки.The scTCR (which is preferably human) of the present invention can be obtained in substantially pure form or as a purified or isolated preparation. For example, it can be obtained practically free of other proteins.

Многие scTCR по настоящему изобретению можно получать в виде поливалентного комплекса. Так, настоящее изобретение в одном аспекте включает поливалентный комплекс Т-клеточного рецептора (TCR), который содержит множество растворимых Т-клеточных рецепторов по данному описанию. Предпочтительно, каждый из множества растворимых TCR является идентичным другим TCR.Many scTCRs of the present invention can be prepared as a multivalent complex. Thus, the present invention in one aspect includes a multivalent T-cell receptor complex (TCR), which contains many soluble T-cell receptors as described. Preferably, each of the plurality of soluble TCRs is identical to the other TCRs.

В поливалентном комплексе по настоящему изобретению scTCR могут быть в виде мультимеров и/или могут присутствовать на липидном бислое, например, липосомы, либо могут быть ассоциированы с этим бислоем.In the polyvalent complex of the present invention, scTCRs may be in the form of multimers and / or may be present on the lipid bilayer, for example liposomes, or may be associated with this bilayer.

В своей простейшей форме поливалентный комплекс scTCR по данному изобретению содержит мультимер из двух, или трех, или четырех, или более молекул Т-клеточных рецепторов, ассоциированных (например, связанных ковалентной или другой связью) друг с другом, предпочтительно, с помощью линкерной молекулы. Подходящие линкерные молекулы включают, но без ограничения, молекулы мульти(поли)валентного связывания (такие как авидин, стрептавидин, нейтравидин (neutravidin) и экстравидин), которые имеют четыре сайта связывания с биотином). Так, биотинилированные молекулы TCR могут образовывать мультимеры Т-клеточных рецепторов, имеющие множество TCR сайтов связывания. Число TCR молекул в мультимере зависит от количества TCR, связанных с числом линкерных молекул, применяемых для получения мультимера, и также от присутствия или отсутствия любых других биотинилированных молекул. Предпочтительными мультимерами являются димерные, гримерные или тетрамерные TCR комплексы.In its simplest form, the multivalent scTCR complex of the invention comprises a multimer of two, or three, or four, or more T cell receptor molecules associated (e.g., linked by a covalent or other bond) with each other, preferably using a linker molecule. Suitable linker molecules include, but are not limited to, multi (poly) valence binding molecules (such as avidin, streptavidin, neutravidin and extravidin), which have four biotin binding sites). Thus, biotinylated TCR molecules can form multimers of T-cell receptors having many TCR binding sites. The number of TCR molecules in a multimer depends on the number of TCRs associated with the number of linker molecules used to produce the multimer, and also on the presence or absence of any other biotinylated molecules. Preferred multimers are dimeric, makeup or tetrameric TCR complexes.

Структуры, намного более длинные, чем тетрамеры TCR, можно использовать для слежения или нацеливания клеток, экспрессирующих специфический МНС-пептидный комплекс. Предпочтительно, структуры имеют в диаметре от 10 нм до 10 мкм. Каждая структура может визуализировать множество scTCR молекул на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы две или более молекулы TCR на структуре смогли связываться одновременно с двумя или более МНС-пептидными комплексами на клетке и, тем самым, повысить авидность мультимерной связующей частицы по отношению к клетке.Structures much longer than TCR tetramers can be used to track or target cells expressing a specific MHC peptide complex. Preferably, the structures have a diameter of from 10 nm to 10 μm. Each structure can visualize many scTCR molecules at a sufficient distance from each other so that two or more TCR molecules on the structure can bind simultaneously to two or more MHC peptide complexes on the cell and, thereby, increase the avidity of the multimeric binding particle with respect to the cell.

Подходящие структуры для применения по изобретению, для образования комплексов с одним или более scTCR, включают мембранные структуры, такие как липосомы и твердые структуры, которые, предпочтительно, представляют собой, частицы, такие как гранулы (бусы, шарики, сферы), например латексные гранулы. Также пригодны другие структуры, на которые сверху могут быть нанесены молекулы Т-клеточного рецептора. Предпочтительно, структуры покрыты скорее мультимерами Т-клеточного рецептора, нежели индивидуальными молекулами Т-клеточного рецептора.Suitable structures for use according to the invention for complexing with one or more scTCRs include membrane structures such as liposomes and solid structures, which are preferably particles, such as granules (beads, beads, spheres), for example latex granules . Other structures are also suitable on which T-cell receptor molecules can be applied on top. Preferably, the structures are coated with multimers of the T cell receptor rather than with individual T cell receptor molecules.

В случае липосом молекулы Т-клеточных рецепторов или их мультимеры могут связываться с мембраной или иным образом ассоциироваться с ней. Специалистам в данной области техники хорошо известны методы связывания или ассоциации с мембраной.In the case of liposomes, T cell receptor molecules or their multimers can bind to the membrane or otherwise associate with it. Methods of binding or association with a membrane are well known to those skilled in the art.

В мультивалентный scTCR комплекс по настоящему изобретению можно включать метку или другую частицу, такую как токсическая или терапевтическая частица. Например, метку или другую частицу можно включать в смешанную мультимерную молекулу. Примером такой мультимерной молекулы является тетрамер, содержащий три молекулы scTCR и одну молекулу пероксидазы. Этого можно достичь, смешивая TCR и фермент в молярном соотношении 3:1 для получения тетрамерных комплексов и отделяя нужный комплекс от любых комплексов, не содержащих корректное соотношение молекул. Эти смешанные молекулы могут содержать любые комбинации молекул при условии, что пространственные затруднения не угрожают или практически не угрожают заданной функции молекул. Позиционирование сайтов связывания на молекуле стрептавидина пригодно для смешанных тетрамеров, так как пространственные затруднения, по-видимому, отсутствуют.A multivalent scTCR complex of the present invention may include a label or other particle, such as a toxic or therapeutic particle. For example, a label or other particle may be included in a mixed multimeric molecule. An example of such a multimeric molecule is a tetramer containing three scTCR molecules and one peroxidase molecule. This can be achieved by mixing TCR and the enzyme in a molar ratio of 3: 1 to obtain tetrameric complexes and separating the desired complex from any complexes that do not contain the correct ratio of molecules. These mixed molecules can contain any combination of molecules, provided that spatial difficulties do not threaten or practically do not threaten the desired function of the molecules. The positioning of the binding sites on the streptavidin molecule is suitable for mixed tetramers, since there are apparently no spatial difficulties.

В другом аспекте изобретение включает способ детектирования МНС-пептидных комплексов, включающий:In another aspect, the invention includes a method for detecting MHC peptide complexes, comprising:

а. получение scTCR по настоящему изобретениюbut. obtaining scTCR of the present invention

б. контактирование scTCR с МНС-пептидными комплексами; иb. contacting scTCR with MHC peptide complexes; and

детектирование связывания scTCR с МНС-пептидными комплексами.detection of scTCR binding to MHC peptide complexes.

Терапевтическое применениеTherapeutic application

scTCR (или его мультивалентный комплекс) по настоящему изобретению может альтернативно или дополнительно ассоциироваться с (например, за счет ковалентного или иного связывания) терапевтическим агентом, который может представлять собой, например, токсическую частицу для киллинга клеток, или иммуностимулятор, такой как интерлейкин или цитокин. Мультивалентный scTCR комплекс по настоящему изобретению может иметь повышенную связывающую способность в отношении TCR лиганда, такого как комплекс рМНС или молекула CD1, по сравнению с немультимерным гетеродимером Т-клеточного рецептора. Так, мультивалентные scTCR комплексы по изобретению особенно применимы для слежения за клетками или нацеливания клеток, презентирующих конкретные антигены in vitro или in vivo, и также применимы в качестве интермедиатов для получения других мультивалентных TCR комплексов, применяющихся для тех же целей. Следовательно, scTCR или мультивалентный scTCR комплекс можно получать в виде фармацевтически приемлемого препарата для применения in vivo.The scTCR (or its multivalent complex) of the present invention can alternatively or additionally be associated with (for example, by covalent or other binding) a therapeutic agent, which may be, for example, a toxic particle for cell killing, or an immunostimulant such as interleukin or cytokine . The multivalent scTCR complex of the present invention may have increased TCR ligand binding ability, such as a pMHC complex or a CD1 molecule, as compared to the non-multimeric T cell receptor heterodimer. Thus, the multivalent scTCR complexes of the invention are particularly useful for monitoring cells or targeting cells presenting specific antigens in vitro or in vivo, and are also useful as intermediates for the preparation of other multivalent TCR complexes that are used for the same purpose. Therefore, scTCR or multivalent scTCR complex can be obtained in the form of a pharmaceutically acceptable preparation for in vivo use.

Данное изобретение также включает способ доставки терапевтического агента к клетке-мишени, и этот метод заключается в контактировании потенциальных клеток-мишеней с scTCR или мультивалентным scTCR комплексом по изобретению в условиях, допускающих связывание scTCR или мультивалентного scTCR комплекса с клеткой-мишенью, причем указанный scTCR или мультивалентный scTCR комплекс является специфическим в отношении комплексов МНС-пептид и содержит ассоциированный с ним терапевтический агент.The invention also includes a method for delivering a therapeutic agent to a target cell, and this method comprises contacting potential target cells with a scTCR or multivalent scTCR complex of the invention under conditions allowing binding of the scTCR or multivalent scTCR complex to the target cell, said scTCR or the multivalent scTCR complex is specific for MHC-peptide complexes and contains an associated therapeutic agent.

В частности, растворимый scTCR или мультивалентный scTCR комплекс можно использовать для доставки терапевтических агентов к клеткам (к расположению клеток), презентирующим конкретный ген. Это может применяться во многих ситуациях, в частности, против опухолей. Терапевтический агент можно доставлять таким образом, что при этом его действие проявляется локально, но не только в отношении клетки, с которой он связывается. Так, один особый способ рассматривает (намечает) противоопухолевые молекулы, связанные с Т-клеточными рецепторами, или мультивалентные scTCR комплексы, специфические в отношении опухолевых антигенов.In particular, a soluble scTCR or multivalent scTCR complex can be used to deliver therapeutic agents to cells (to the location of cells) presenting a particular gene. This can be used in many situations, particularly against tumors. The therapeutic agent can be delivered in such a way that its effect is shown locally, but not only in relation to the cell with which it binds. So, one particular method considers (outlines) antitumor molecules associated with T-cell receptors, or multivalent scTCR complexes specific for tumor antigens.

Многие терапевтические антигены можно использовать для такого применения, например, радиоактивные соединения, ферменты (например, перфорин) или химиотерапевтические агенты (например, цисплатин). Чтобы гарантировать, что токсические эффекты осуществляются в заданном месте, токсин внутри липосомы можно связывать со стрептавидином таким образом, что соединение высвобождается медленно. Это предупреждает повреждения в организме в процессе транспорта и гарантирует, что токсин оказывает максимальное действие после связывания scTCR с релевантной антиген-презентирующими клетками.Many therapeutic antigens can be used for such applications, for example, radioactive compounds, enzymes (eg, perforin), or chemotherapeutic agents (eg, cisplatin). To ensure that toxic effects occur at a given site, the toxin inside the liposome can be coupled to streptavidin so that the compound is released slowly. This prevents damage to the body during transport and ensures that the toxin exerts its maximum effect after scTCR binds to relevant antigen-presenting cells.

Другие подходящие терапевтические агенты включают:Other suitable therapeutic agents include:

- цитотоксические низкомолекулярные агенты (цитотоксические агенты - малые молекулы), например соединения, способные убивать клетки млекопитающих, имеющие молекулярную массу менее 700 Да. Такие соединения могут также содержать токсические металлы, способные оказывать цитотоксический эффект. Кроме того, следует понимать, что эти низкомолекулярные цитотоксические агенты также включают пролекарства, т.е. соединения, которые распадаются или превращаются в физиологических условиях с выделением цитотоксических агентов. Примеры таких агентов включают цисплатин, производные майтанзина, рахелмицин (рейчелмицин, rachelmycin), калихеамицин, доцетаксел, этопозид, гемцитабин, ифосфамид, иринотекан, мелфалан, митоксантрон, "сорфимер" (sorfimer) натрий фотофрин II, темозолмид, топотекан, триметреат (trimetreate) глюкуронат, ауристатин Е, винкристин и доксорубицин;- cytotoxic low molecular weight agents (cytotoxic agents are small molecules), for example compounds capable of killing mammalian cells having a molecular weight of less than 700 Da. Such compounds may also contain toxic metals capable of exerting a cytotoxic effect. In addition, it should be understood that these low molecular weight cytotoxic agents also include prodrugs, i.e. compounds that decompose or transform under physiological conditions with the release of cytotoxic agents. Examples of such agents include cisplatin, maytansine derivatives, rachelmycin (rachelmycin, rachelmycin), calicheamicin, docetaxel, etoposide, gemcitabine, ifosfamide, irinotecan, melphalan, mitoxantrone, sorfimer, sodium trimetremetrefetremetrinfetrite II, trimetremetremetrin II, glucuronate, auristatin E, vincristine and doxorubicin;

- пептидные цитотоксины, т.е. белки или их фрагменты, способные убивать клетки млекопитающих. Примеры включают рицин, дифтерийный токсин, бактериальный экзотоксин А псевдомонад, ДНК-азу и РНК-азу;- peptide cytotoxins, i.e. proteins or fragments thereof capable of killing mammalian cells. Examples include ricin, diphtheria toxin, bacterial exotoxin A pseudomonas, DNAase and RNAase;

- радионуклиды, т.е. нестабильные изотопы элементов, которые распадаются с конкурентной эмиссией одной или более α или β частиц или γ-лучей. Примеры включают йод 131, рений 186, индий 111, иттрий 90, висмут 210 и 213, актиний 225 и астатин 213;- radionuclides, i.e. unstable isotopes of elements that decay with the competitive emission of one or more α or β particles or γ-rays. Examples include iodine 131, rhenium 186, indium 111, yttrium 90, bismuth 210 and 213, sea anemone 225 and astatin 213;

- пролекарства, такие как направляемые антителом ферментные пролекарства;- prodrugs, such as antibody-directed enzyme prodrugs;

- иммуностимуляторы, т.е. частицы, которые стимулируют иммунный ответ. Примеры включают цитокины, такие как IL-2, хемокины, такие как IL8, фактор тромбоцитов - 4, белок - стимулятор роста меланомы и т.д., антитела или их фрагменты, активаторы комплемента, домены ксеногенных белков, домены аллогенных белков, домены вирусных/бактериальных белков и вирусные/бактериальные пептиды.- immunostimulants, i.e. particles that stimulate the immune response. Examples include cytokines such as IL-2, chemokines such as IL8, platelet factor 4, protein - melanoma growth stimulator, etc., antibodies or fragments thereof, complement activators, xenogenic protein domains, allogeneic protein domains, viral domains / bacterial proteins and viral / bacterial peptides.

Растворимые scTCR или поливалентные комплексы scTCR по изобретению могут быть связаны с ферментом, способным превращать пролекарство в лекарственное соединение. Это позволяет превращать пролекарство в лекарственное соединение лишь в месте, где оно необходимо (т.е. нацеленном с помощью scTCR).The soluble scTCR or multivalent scTCR complexes of the invention can be linked to an enzyme capable of converting a prodrug into a drug compound. This allows the prodrug to be converted to a drug compound only at the place where it is needed (i.e., targeted by scTCR).

Примеры подходящих мишеней МНС-пептид для scTCR по изобретению включают, но без ограничения, вирусные эпитопы, такие как эпитопы HTLV - 1 (например, пептид Tax, разрезанный с помощью рестриктазы HLA - A2; HTLV - 1, ассоциированный с лейкозом), эпитопы ВИЧ, эпитопы EBV (вируса Эпштейна - Барр, ЭБВ), эпитопы CMV (питомегаловируса); эпитопы меланомы (например, эпитоп MAGE, разрезанный рестриктазой HLA - A1) и другие специфические в отношении рака эпитопы (например, антиген G250, ассоциированный с раком почки, разрезанный рестриктазой HLA - A2); и эпитопы, ассоциированные с аутоиммунными нарушениями, такими как ревматоидный артрит. Другие рМНС-мишени, ассоциированные с заболеваниями, пригодные для применения по данному изобретению, перечислены в HLA Factbook (Barklay (Ed) Academic Press), идентифицированы также многие другие.Examples of suitable MHC peptide targets for scTCRs of the invention include, but are not limited to, viral epitopes such as HTLV-1 epitopes (e.g., Tax peptide cut with HLA-A2 restriction enzyme; HTLV-1 associated with leukemia), HIV epitopes , epitopes of EBV (Epstein-Barr virus, EBV), epitopes of CMV (pitomegalovirus); melanoma epitopes (for example, the MAGE epitope cut with the restriction enzyme HLA-A1) and other cancer-specific epitopes (for example, the G250 antigen associated with kidney cancer, cut with the restriction enzyme HLA-A2); and epitopes associated with autoimmune disorders, such as rheumatoid arthritis. Other disease-associated pMHC targets suitable for use in the invention are listed in the HLA Factbook (Barklay (Ed) Academic Press), and many others have been identified.

Доставка лекарственных веществ с локализацией (локализирующая) за счет специфичности scTCR потенциально может увеличить число способов лечения заболеваний.Localized drug delivery (localizing) due to the specificity of scTCR can potentially increase the number of treatments for diseases.

Лечение вирусных заболеваний, для которых существуют лекарственные средства, например ВИЧ, SIV (вирус иммунодефицита у обезьян), EBV (ЭБВ), CMV, станет более эффективным, если лекарственное вещество высвобождается или активируется в непосредственной близости от инфицированных клеток. При раке локализация вблизи опухолей или метастаз повысит эффект токсинов или иммуностимуляторов. При аутоиммунных заболеваниях иммуносупрессоры (иммунодепрессанты) могут высвобождаться медленно, оказывая более локальное действие в течение более длительного промежутка времени при минимальном влиянии на общий иммунитет субъекта. Для предупреждения отторжения трансплантата действие иммуносупрессоров можно оптимизировать таким же образом. Для доставки вакцин антиген вакцин можно локализовать вблизи антиген-презентирующих клеток, тем самым повышая эффективность антигена. Метод также можно применять для целей получения изображения (визуализации).The treatment of viral diseases for which drugs are available, such as HIV, SIV (monkey immunodeficiency virus), EBV (EBV), CMV, will become more effective if the drug is released or activated in close proximity to infected cells. In cancer, localization near tumors or metastases will increase the effect of toxins or immunostimulants. In autoimmune diseases, immunosuppressants (immunosuppressants) can be released slowly, exerting a more local effect over a longer period of time with minimal impact on the overall immunity of the subject. To prevent transplant rejection, the effect of immunosuppressants can be optimized in the same way. For vaccine delivery, vaccine antigen can be localized near antigen-presenting cells, thereby increasing antigen efficacy. The method can also be used for image acquisition (visualization).

scTCR по настоящему изобретению можно использовать для модуляции Т-клеточной активации путем связывания со специфическими лигандами, такими как рМНС, и тем самым подавляя Т-клеточную активацию. Аутоиммунные заболевания, включающие опосредованное Т клетками воспаление и/или поражение тканей, поддаются такому способу лечения, например диабет типа I. Для такого применения требуется знание специфического пептидного эпитопа, предоставляемого релевантным рМНС.The scTCRs of the present invention can be used to modulate T cell activation by binding to specific ligands, such as rMHC, and thereby suppress T cell activation. Autoimmune diseases, including T cell-mediated inflammation and / or tissue damage, are susceptible to such a treatment method, for example, type I diabetes. For this application, knowledge of the specific peptide epitope provided by the relevant rMNC is required.

Лекарственные вещества по данному изобретению, как правило, поставляются как часть стерильной фармацевтической композиции, которая обычно содержит фармацевтически приемлемый носитель. Эта фармацевтическая композиция может находиться в любой подходящей форме (в зависимости от нужного метода введения ее пациенту). Она может поставляться в виде разовой (однократной) лекарственной формы, как правило, она поставляется в плотно закрытом контейнере и может быть частью набора. Такой набор обычно (хотя не обязательно) включает инструкции для пользования. Он может включать множество разовых лекарственных форм.The medicaments of this invention are typically supplied as part of a sterile pharmaceutical composition, which typically contains a pharmaceutically acceptable carrier. This pharmaceutical composition may be in any suitable form (depending on the desired method of administration to the patient). It can be delivered in the form of a single (single) dosage form, as a rule, it is delivered in a tightly closed container and can be part of a kit. Such a set usually (although not necessarily) includes instructions for use. It may include many single dosage forms.

Фармацевтическую композицию можно приспособить для введения любым подходящим методом, например пероральным (включая трансбуккальный или подъязычный), ректальным, назальным, местным (включая трансбуккальный, подъязычный или чрескожный (трансдермальный)), вагинальным или парентеральным (включая подкожный, внутримышечный, внутривенный или внутрикожный (интрадермальный)) методом. Такие композиции можно приготовить любым методом, известным в технике фармации, например, смешивая активный ингредиент с носителем (носителями) или эксципиентом (эксципиентами) в стерильных условиях.The pharmaceutical composition can be adapted for administration by any suitable method, for example, oral (including buccal or sublingual), rectal, nasal, local (including buccal, sublingual or transdermal (transdermal)), vaginal or parenteral (including subcutaneous, intramuscular, intravenous or intradermal ( )) method. Such compositions can be prepared by any method known in the art of pharmacy, for example, by mixing the active ingredient with a carrier (s) or an excipient (excipients) under sterile conditions.

Применение для скринингаScreening Application

scTCR по настоящему изобретению можно применять в методах скрининга, предназначенных для идентификации модуляторов, включая ингибиторы, опосредованного TCR клеточного иммунного синапса.The scTCRs of the present invention can be used in screening methods for identifying modulators, including TCR-mediated inhibitors of the cellular immune synapse.

Системы гомогенного амплифицированного за счет эффекта близости люминесцентного анализа (Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay), такие как AlphaScreen™, основаны на применении "донорных" и "акцепторных" сфер (гранул, бус), покрытых слоем гидрогеля, с которым могут быть связаны рецептор и белки лиганда. Взаимодействие между этими молекулами рецептора и лиганда приводит к сближению сфер. Когда эти сферы подвергаются лазерному облучению, фотосенсибилизатор в "донорной" сфере переводит обычный кислород в более возбужденное синглетное состояние. Молекулы синглетного кислорода диффундируют и реагируют с хемилюминесцентной меткой на сфере "акцептора", что дополнительно активирует флуорофоры в той же сфере. Флуорофоры затем излучают свет с длиной волны 520-620 нм, это является сигналом того, что произошло взаимодействие рецептора с лигандом. Присутствие ингибитора взаимодействия рецептор-лиганд ведет к ослаблению сигнала.Systems of homogeneous amplified due to the proximity luminescent analysis (Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay), such as AlphaScreen ™, are based on the use of "donor" and "acceptor" spheres (granules, beads) coated with a layer of hydrogel to which the receptor and ligand proteins. The interaction between these molecules of the receptor and ligand leads to the convergence of the spheres. When these spheres are subjected to laser irradiation, the photosensitizer in the "donor" sphere transfers ordinary oxygen to a more excited singlet state. Molecules of singlet oxygen diffuse and react with a chemiluminescent label on the "acceptor" sphere, which additionally activates fluorophores in the same sphere. The fluorophores then emit light with a wavelength of 520-620 nm, this is a signal that the interaction of the receptor with the ligand has occurred. The presence of an inhibitor of the receptor-ligand interaction leads to a weakening of the signal.

Метод поверхностного плазменного резонанса (SPR) представляет собой метод анализа оптического интерфейса, в котором один партнер связывания (обычно рецептор) иммобилизуется на "чипе" (сенсорной поверхности), а детектируют связывание другого связывающего партнера (обычно лиганда), который является растворимым и вынужден "стекать" с чипа ("переливаться" через чип). Связывание лиганда приводит к повышению концентрации белка близ поверхности чипа, что вызывает изменение показателя преломления в этой области. Поверхность чипа составлена таким образом, что изменение показателя преломления можно обнаружить с помощью поверхностного плазменного резонанса, оптического явления, при котором свет, падающий под определенным углом на тонкую металлическую пленку, дает отраженный луч меньшей интенсивности вследствие резонансного возбуждения волн с осциллирующей поверхностной плотностью заряда (поверхностные плазмоны). Резонанс очень чувствителен к изменениям показателя преломления на дальней стороне пленки металла, и это представляет собой сигнал, который используют для обнаружения связывания между иммобилизованным и растворимым белками. Системы, которые делают возможным удобное применение SPR детекции молекулярных взаимодействий и анализ данных, являются доступными. Примерами являются установки Iasys™ (Fisons) и Biacore™.Surface Plasma Resonance Imaging (SPR) is an optical interface analysis method in which one binding partner (usually a receptor) is immobilized on a “chip” (sensory surface) and the binding of another binding partner (usually a ligand) that is soluble and forced is detected " drain "from the chip (" overflow "through the chip). Ligand binding leads to an increase in protein concentration near the surface of the chip, which causes a change in the refractive index in this region. The surface of the chip is composed in such a way that a change in the refractive index can be detected using surface plasma resonance, an optical phenomenon in which light incident at a certain angle on a thin metal film gives a reflected beam of lower intensity due to resonant excitation of waves with oscillating surface charge density (surface plasmons). Resonance is very sensitive to changes in the refractive index on the far side of the metal film, and this is a signal that is used to detect binding between immobilized and soluble proteins. Systems that enable convenient application of SPR molecular interaction detection and data analysis are available. Examples are Iasys ™ (Fisons) and Biacore ™ installations.

Другие методы анализа оптического интерфейса включают флуоресценцию полного внутреннего отражения (TIFR), резонансное зеркало (RM) и оптический сенсор (optical grating coupler sensor, GCS) и более подробно обсуждаются в обзоре Woodbury and Venton (J. Chromatog. В. 725 113-137 (1999)). Метод сцинтилляций при сближении (SPA) используют для скрининга библиотек соединений на ингибиторы низкоаффинного взаимодействия между CD28 и В7 (величина Kd, вероятно, в области 4 мкМ (Van der Merwe et al J. Exp. Med. 185: 393-403 (1997), Jehn et al. Anal Biochem 165(2) 287-93 (1998). SPA представляет собой радиоактивный метод анализа, использующий эмиссию бета-частиц из некоторых радиоактивных изотопов, которые переносят энергию на сцинтиллятор, иммобилизованный на поверхности индикатора. Короткий интервал бета-частиц в растворе гарантирует, что сцинтилляция происходит только тогда, когда бета-частицы излучаются в непосредственной близости к сцинтиллятору. При применении для обнаружения белок-белковых взаимодействий один партнер взаимодействия метят радиоизотопом, тогда как другой либо связан с гранулами (сферами, бусами), содержащими сцинтиллятор, либо иммобилизован на поверхности вместе со сцинтиллятором. Если анализ можно осуществить оптимальным образом, радиоизотоп помещают достаточно близко к сцинтиллятору для того, чтобы фотонная эмиссия активировалась только тогда, когда происходит процесс связывания двух белков.Other optical interface analysis techniques include total internal reflection fluorescence (TIFR), resonance mirror (RM), and optical grating coupler sensor (GCS), and are discussed in more detail in Woodbury and Venton (J. Chromatog. B. 725 113-137). (1999)). The proximity scintillation method (SPA) is used to screen libraries of compounds for inhibitors of low affinity interaction between CD28 and B7 (K d value, probably in the region of 4 μM (Van der Merwe et al J. Exp. Med. 185: 393-403 (1997 ), Jehn et al. Anal Biochem 165 (2) 287-93 (1998). SPA is a radioactive analysis method using the emission of beta particles from certain radioactive isotopes that transfer energy to a scintillator immobilized on the surface of the indicator. Short beta interval -particles in solution ensures that scintillation occurs only if when beta particles are emitted in the immediate vicinity of the scintillator.When used to detect protein-protein interactions, one interaction partner is labeled with a radioisotope, while the other is either bound to granules (spheres, beads) containing a scintillator or immobilized on the surface together with a scintillator. the analysis can be carried out in an optimal way, the radioisotope is placed close enough to the scintillator so that photon emission is activated only when the binding of x proteins.

Другим аспектом изобретения является способ идентификации ингибитора взаимодействия между scTCR и лигандом TCR, выбранным из МНС-пептидных комплексов, комплексов CD1-антигена, суперантигенов и комплексов МНС-пептид/суперантиген, заключающийся в контактировании scTCR с партнером связывания scTCR-лиганд в присутствии или в отсутствие тестируемого соединения и в определении, уменьшает ли присутствие тестируемого соединения связывание scTCR с лигандом, причем такое уменьшение принимают как идентифицирующее ингибитор.Another aspect of the invention is a method for identifying an inhibitor of the interaction between scTCR and a TCR ligand selected from MHC peptide complexes, CD1 antigen complexes, superantigens and MHC peptide / superantigen complexes, which comprises contacting scTCR with a scTCR ligand binding partner in the presence or absence of of the test compound and in determining whether the presence of the test compound reduces the binding of scTCR to the ligand, such a decrease being taken as an identifying inhibitor.

Конечным аспектом изобретения является способ идентификации потенциального ингибитора взаимодействия между scTCR и лигандом TCR, выбранным из МНС-пептидных комплексов, комплексов CD1-антигена, суперантигенов и комплексов МНС-пептид/суперантиген, заключающийся в контактировании scTCR или scTCR-лигандсвязывающего партнера с тестируемым соединением и в определении, действительно ли тестируемое соединение связывается с scTCR и/или с лигандом, причем такое уменьшение принимают как идентифицирующее потенциальный ингибитор.A final aspect of the invention is a method for identifying a potential inhibitor of the interaction between scTCR and a TCR ligand selected from MHC peptide complexes, CD1 antigen complexes, superantigens and MHC peptide / superantigen complexes, which comprises contacting the scTCR or scTCR ligand binding partner with the test compound and determining whether a test compound actually binds to scTCR and / or a ligand, such a decrease being taken as identifying a potential inhibitor.

Этот аспект изобретения может найти применение, в частности, в анализах с участием оптического интерфейса (межповерхностный оптический анализ), таких как анализы, проводимые с применением системы BIAcore™.This aspect of the invention may find application, in particular, in assays involving an optical interface (inter-surface optical analysis), such as assays performed using a BIAcore ™ system.

Предпочтительные признаки каждого аспекта изобретения применимы для любого другого аспекта с соответствующими изменениями. Документы предыдущей техники, упоминаемые в данном описании, вводятся наиболее во всей полноте, допускаемой законодательством.Preferred features of each aspect of the invention are applicable to any other aspect, with corresponding changes. Documents of the prior art referred to in this description are introduced in the most fully permitted by law.

ПримерыExamples

Далее изобретение описывается с помощью нижеприведенных примеров, которые никоим образом не ограничивают объем изобретения.The invention is further described using the examples below, which in no way limit the scope of the invention.

Приводятся ссылки на следующие прилагающиеся рисунки, где:Links are made to the following accompanying drawings, where:

На Фигурах 1a и 1b соответственно показаны нуклеотидные последовательности α и β цепей растворимого А6 TCR, мутировавшего таким образом, чтобы ввести цистеиновые кодоны;Figures 1a and 1b respectively show the nucleotide sequences of the α and β chains of soluble A6 TCR mutated in such a way as to introduce cysteine codons;

На Фигуре 2а показана внеклеточная аминокислотная последовательность α цепи А6 TCR, включающая мутацию T48→С (подчеркнута), использованную для получения новой дисульфидной межцепной связи, а на Фигуре 2b показана внеклеточная аминокислотная последовательность β цепи А6 TCR, включающая мутацию S57→С (подчеркнута), использованную для получения новой дисульфидной межцепной связи;Figure 2a shows the extracellular amino acid sequence of the α chain A6 TCR, including the mutation T 48 → C (underlined), used to obtain a new disulfide interchain, and Figure 2b shows the extracellular amino acid sequence of β chain A6 TCR, including the mutation S 57 → C ( underlined) used to obtain a new disulfide interchain;

На Фигуре 3 показаны ДНК и аминокислотная последовательность линкера Gly/Ser (30- мер)Figure 3 shows the DNA and amino acid sequence of the Gly / Ser linker (30mer)

На Фигуре 4 суммарно показана стратегия клонирования, применяемая для получения scDiS А6 TCR.Figure 4 summarizes the cloning strategy used to obtain scDiS A6 TCR.

На Фигуре 5 показана последовательность ДНК scDiS A6TCR.Figure 5 shows the scDiS A6TCR DNA sequence.

На Фигуре 5b показана аминокислотная последовательность scDiS A6TCR.Figure 5b shows the amino acid sequence of scDiS A6TCR.

На Фигуре 6 иллюстрируется элюция scDiS A6 TCR белка с ионообменной колонки POROS 50HQ в градиенте Nad 0-500 мМ, как изображено прямой линией;Figure 6 illustrates the elution of scDiS A6 TCR protein from a POROS 50HQ ion exchange column in a Nad gradient of 0-500 mM, as shown by a straight line;

На Фигуре 7 показаны результаты электрофореза как в восстанавливающем SDS-PAGE (окрашен Кумасси) и в невосстанавливающем SDS-PAGE (окрашен Кумасси) геле для фракций А15, В10, В9 и В3, отбираемых с колонки, проиллюстрированных на Фигуре 6. Четко видно, что фракции В9 и В 10 содержат белок, соответствующий ожидаемому размеру scDiS А6 TCR.Figure 7 shows the results of electrophoresis in both reducing SDS-PAGE (Coomassie stained) and non-reducing SDS-PAGE (Coomassie stained) gel for fractions A15, B10, B9 and B3, taken from the column illustrated in Figure 6. It is clearly seen that fractions B9 and B 10 contain a protein corresponding to the expected scDiS A6 TCR size.

На Фигуре 8 иллюстрируется элюция scDiS A6 TCR с колонки Superdex 200 для гель-фильтрации для фракций В 10-В7, отобранных с ионообменной колонки, показанных на Фигуре 6;Figure 8 illustrates elution of scDiS A6 TCR from a Superdex 200 gel filtration column for fractions B 10-B7 sampled from the ion exchange columns shown in Figure 6;

На Фигуре 9 показаны результаты электрофореза как в восстанавливающем SDS-PAGE (окрашен Кумасси) и в невосстанавливающем SDS-PAGE (окрашен Кумасси) геле для фракций В8, В7, В3 и В2, отбираемых с колонки для гель-фильтрации, как проиллюстрировано на Фигуре 8. Четко видно, что фракция В7 содержит белок, соответствующий ожидаемому размеру scDiS A6 TCR.Figure 9 shows the results of electrophoresis in both reducing SDS-PAGE (Coomassie stained) and non-reducing SDS-PAGE (Coomassie stained) gel for fractions B8, B7, B3 and B2, taken from the gel filtration column, as illustrated in Figure 8 It is clearly seen that fraction B7 contains a protein corresponding to the expected scDiS A6 TCR size.

На Фигуре 10 показан результат конечной гель-фильтрации в буфер BIAcore концентрированных фракций В9-В6, отобранных с колонки для гель-фильтрации, как показано на Фигуре 8. scDiS А6 TCR выходит в виде одного основного пика.Figure 10 shows the result of the final gel filtration into the BIAcore buffer of concentrated fractions B9-B6 taken from the gel filtration column, as shown in Figure 8. scDiS A6 TCR emerges as one main peak.

На Фигуре 11 приведены данные BIAcore для связывания scDiS A6 TCR с HLA-А2Тах;Figure 11 shows BIAcore data for binding of scDiS A6 TCR to HLA-A2Tax;

Пример 1 - Дизайн праймеров и мутагенеза α и β цепей A6 Tax TCR с целью введения цистеиновых остатков, необходимых для образования новой межцепной дисульфидной связиExample 1 - Design of primers and mutagenesis of α and β chains of A6 Tax TCR to introduce cysteine residues necessary for the formation of a new interchain disulfide bond

Для осуществления мутации треонина 48 экзона 1 A6 Tax в TRAC*01 в цистеин создают следующие праймеры (мутация показана строчными буквами):To mutate the threonine 48 exon 1 A6 Tax in TRAC * 01, the following primers are created in cysteine (mutation is shown in lower case):

5' - С АСА GAC ААА tgT GTG СТА GAC AT5 '- With ACA GAC AAA tgT GTG STA GAC AT

5' - АТ GTC TAG САС Аса ТТТ GTC TGT G5 '- AT GTC TAG CAC Asa TTT GTC TGT G

Для осуществления мутации серина 57 экзона 1 А6 Tax как в TRBC1*01, так и and в TRBC2*01 в цистеин создают следующие праймеры (мутация показана строчными буквами):To carry out the mutation of serine 57 of exon 1 A6 Tax both in TRBC1 * 01 and and in TRBC2 * 01, the following primers are created in cysteine (the mutation is shown in lowercase letters):

5' - С AGT GGG GTC tGC АСА GAC СС5 '- With AGT GGG GTC tGC ACA GAC SS

5' - GG GTC TGT GCa GAC CCC ACT G5 '- GG GTC TGT GCa GAC CCC ACT G

PCR (ПЦР) мутагенез:PCR (PCR) mutagenesis:

Мутацию плазмид экспрессии, содержащих гены α или β цепи А6 Tax TCR осуществляют с применением праймеров α цепи и праймеров β цепи соответственно следующим образом. 100 нг смешивают с 5 мкл 10 мМ dNTP, 25 мкл буфера 10х Pfu (Stratagene), 10 ед. Pfu полимеразы (Stratagene) и конечный объем доводят до 240 мкл, добавляя Н2O. 48 мкл этой смеси дополняют праймерами, разведенными до конечной концентрации 0.2 мкМ в 50 мкл конечного объема реакционной смеси. После начальной стадии денатурации 30 секунд при 95°С реакционную смесь подвергают 15 циклам денатурации (95°С, 30 сек.), отжига (55°С, 60 сек.) и элонгации (73°С, 8 мин.) на приборе Hybaid PCR для экспресс - ПЦР. Затем продукт расщепляют в течение 5 часов при 37°С с помощью 10 Единиц рестриктазы DpnI (New England Biolabs). 10 мкл расщепленной реакционной смеси трансформируют в XL1 - Голубые бактерии и выращивают в течение 18 часов при 37°С. Отбирают единичную колонию и выращивают в течение ночи в 5 мл TYP + ампициллин (16 г/л Бакто-Триптон, 16 г/л дрожжевой экстракт, 5 г/л Nad, 2.5 г/л K2HPO4, 100 мг/л ампициллина). Плазмидную ДНК очищают на минипрепаративной колонке Qiagen в соответствии с рекомендациями производителя и последовательность подтверждают автоматическим секвенированием на установке Department of Biochemistry (отделения биохимии), oxford University). Соответствующие мутантные нуклеотидная и аминокислотная последовательности представлены на Фигурах 1а и 2а для α цепи и на Фигурах 1b и 2b для β цепи.Mutation of expression plasmids containing the α or β genes of the A6 Tax TCR chain is carried out using α chain primers and β chain primers, respectively, as follows. 100 ng is mixed with 5 μl of 10 mM dNTP, 25 μl of 10x Pfu buffer (Stratagene), 10 units. Pfu polymerase (Stratagene) and the final volume were adjusted to 240 μl by adding H 2 O. 48 μl of this mixture was supplemented with primers diluted to a final concentration of 0.2 μM in 50 μl of the final volume of the reaction mixture. After the initial denaturation step of 30 seconds at 95 ° C, the reaction mixture is subjected to 15 cycles of denaturation (95 ° C, 30 sec.), Annealing (55 ° C, 60 sec.) And elongation (73 ° C, 8 min.) On a Hybaid device PCR for express PCR. The product is then digested for 5 hours at 37 ° C. using 10 DpnI restriction units (New England Biolabs). 10 μl of the digested reaction mixture was transformed into XL1 - Blue bacteria and grown for 18 hours at 37 ° C. A single colony was selected and grown overnight in 5 ml of TYP + ampicillin (16 g / L Bacto-Trypton, 16 g / L yeast extract, 5 g / L Nad, 2.5 g / L K 2 HPO 4 , 100 mg / L ampicillin ) Plasmid DNA was purified on a Qiagen mini-preparative column according to the manufacturer's recommendations and the sequence was confirmed by automatic sequencing at the Department of Biochemistry, Oxford University). The corresponding mutant nucleotide and amino acid sequences are shown in Figures 1a and 2a for the α chain and in Figures 1b and 2b for the β chain.

Пример 2 - Дизайн, экспрессия и тестирование одноцепочечного А6 TCR, вводящего новую дисульфидную межцепную связь.Example 2 - Design, expression and testing of a single-chain A6 TCR introducing a new disulfide interchain.

Векторы экспрессии, содержащие последовательности ДНК α и β цепей мутантного А6 TCR, вводящие дополнительные цистеиновые остатки, необходимые для образования новой дисульфидной связи, полученные в Примере 1 и показанные на Фигурах 1а и 1b, используют как основу для получения одноцепочечного А6 TCR за исключением того, что удаляют стоп-кодон (ТАА) на конце последовательности α цепи следующим образом:Expression vectors containing the DNA sequences of the α and β chains of mutant A6 TCR, introducing additional cysteine residues necessary for the formation of a new disulfide bond, obtained in Example 1 and shown in Figures 1a and 1b, are used as the basis for obtaining single-stranded A6 TCR except that remove the stop codon (TAA) at the end of the sequence α chain as follows:

scDiS А6 TCR содержит линкерную последовательность из 30 аминокислот между С-концом α цепи TCR и N- концом β цепи. На Фигуре 3 показаны последовательность ДНК и аминокислотная последовательность этого линкера. Стратегия клонирования, примененная для получения scDiS A6 TCR, суммарно показана на Фигуре 4.scDiS A6 TCR contains a 30 amino acid linker sequence between the C-terminus of the TCR α chain and the N-terminus of the β chain. Figure 3 shows the DNA sequence and amino acid sequence of this linker. The cloning strategy applied to obtain scDiS A6 TCR is summarized in Figure 4.

Коротко говоря, альфа и бета цепи А6 ds (двухцепочечного) TCR амплифицируют методом ПЦР, используя праймеры, содержащие сайты рестрикции, как показано на Фигуре 4, т.е.:Briefly, the alpha and beta chains of A6 ds (double-stranded) TCR are amplified by PCR using primers containing restriction sites as shown in Figure 4, i.e.:

Альфа 5': ccaaggccatatgcagaaggaagtggagcagaactctAlpha 5 ': ccaaggccatatgcagaaggaagtggagcagaactct

Альфа 3' праймер: ttgggcccgccggatccgcccccgggggaactttctgggctggggAlpha 3 'Primer: ttgggcccgccggatccgcccccgggggaactttctgggctgggg

Бета 5' праймер: tcccccgggggcggatccggcgggcccaacgctggtgtactcagBeta 5 'Primer: tcccccgggggcggatccggcgggcccaacgctggtgtactcag

Бета 3' праймер: gggaagcttagtctgctctaccccaggcctcgBeta 3 'Primer: gggaagcttagtctgctctaccccaggcctcg

Два фрагмента, полученные таким образом, сшивают с помощью ПЦР (PCR), применяя 5' альфа и 3' бета праймеры для образования одноцепочечного TCR, с коротким линкером, содержащим сайты Xmal- BamHI- Apal. Этот фрагмент клонируют в pGMT7. Затем, полноразмерный линкер вводят в виде инсерции в две стадии, сначала вводят фрагмент 42 п.о., используя сайты Xmal и BamHI:The two fragments thus obtained are crosslinked by PCR using 5 'alpha and 3' beta primers to form a single chain TCR, with a short linker containing Xmal-BamHI-Apal sites. This fragment is cloned into pGMT7. Then, a full-sized linker is introduced as an insertion in two stages, first a 42 bp fragment is introduced using the Xmal and BamHI sites:

5' - СС GGG GGT GGC ТСТ GGC GGT GGC GGT TCA GGC GGT GGC G -3'5 '- SS GGG GGT GGC TST GGC GGT GGC GGT TCA GGC GGT GGC G -3'

3' - С ССА CCG AGA CCG ССА CCG ССА AGT CCG ССА CCG ССТ АС -5'3 '- With CCA CCG AGA CCG CCA CCG CCA AGT CCG CCA CCG CCT AC -5'

Во-вторых, фрагмент 48 п.о. встраивают, используя сайты BamHI и Apal для создания линкера 90 п.о. между 3' концом альфа цепи и 5' концом бета цепи. Фрагмент 48 п.о. получают PCR элонгацией смеси следующих олигомеров:Secondly, a fragment of 48 bp embed using the BamHI and Apal sites to create a 90 bp linker between the 3 'end of the alpha chain and the 5' end of the beta chain. Fragment 48 bp receive PCR by elongation of a mixture of the following oligomers:

5' - GC GGA ТСС GGC GGT GGC GGT TCG GGT GGC GGT GGC ТС - 3'5 '- GC GGA TCC GGC GGT GGC GGT TCG GGT GGC GGT GGC TC - 3'

3' - ССА AGC ССА CCG ССА CCG AGT CCG ССА CCG CCC GGG TG - 5'3 '- CCA AGC CCA CCG CCA CCG AGT CCG CCA CCG CCC GGG TG - 5'

Продукт этого удлинения расщепляют с помощью BamHI и ApaI и лигируют в расщепленную плазмиду, содержащую фрагмент линкера 42 п.о.The product of this extension was digested with BamHI and ApaI and ligated into a digested plasmid containing a 42 bp linker fragment.

Полная последовательность ДНК и полная аминокислотная последовательность scDiS А6 TCR показаны на Фигурах 5а и 5b соответственно.The complete DNA sequence and the complete amino acid sequence of scDiS A6 TCR are shown in Figures 5a and 5b, respectively.

Экспрессия А6 TCR:Expression A6 TCR:

Плазмиду экспрессии, содержащую одноцепочечный связанный дисульфидной связью А6 TCR, трансформируют в штамм E.coli BL21pLysS и одиночные резистентные к ампициллину колонии выращивают при 37°С в среде TYP (ампициллин 100 мкг/мл) до оптической плотности OD600 0.4 перед тем, как индуцировать экспрессию белка с помощью 0.5 mM IPTG. Клетки собирают через три часа после индукции центрифугированием в течение 30 минут при 4000 об/мин в центрифуге Beckman J-6B. Клеточный осадок ресуспендируют в буфере, содержащем 50 мМ Tris - HCl, 25% (вес/об) сахарозы, 1 мМ NaEDTA, 0.1% (вес/об) NaAzide (NaN3), 10 мМ DTT, pH 8.0. После стадии замораживания-оттаивания в течение ночи ресуспендированные клетки подвергают ультрафильтрации в виде 1-минутных "пучков импульсов" в течение 10 минут на ультразвуковом дезинтеграторе Milsonix XL2020, используя стандартные зонды диаметром 12 мм. Осадок (пеллеты) тел включения регенерируют центрифугированием в течение 30 мин при скорости 13000 об/мин на центрифуге Beckman J2- 21. Затем трижды отмывают детергентом для удаления клеточного дебриса и компонентов мембраны. Каждый раз пеллеты тел включения гомогенизируют в буфере Triton (50 мМ Tris - HCl, 0.5% Triton - X100, 200 мМ NaCl, 10 мМ NaEDTA, 0.1% (вес/об) NaAzide, 2 мМ DTT, pH 8.0) перед тем, как осадить центрифугированием в течение 15 минут при 13000 об/мин на центрифуге Beckman J2-21. Детергент и соль удаляют затем аналогичной отмывкой в следующем буфере: 50 мМ Tris - HCl, 1 мМ NaEDTA, 0.1% (вес/об) NaAzide, 2 мМ DTT, pH 8.0. Наконец, тельца включения делят на аликвоты по 30 мг и замораживают при -70°С. Выход белка тел включения количественно определяют солюбилизацией с помощью 6М гуанидин - HCl и измерением связыванием с красителем по методу Бредфорд (PerBio).An expression plasmid containing single-stranded A6 TCR disulfide bond was transformed into E. coli strain BL21pLysS and single ampicillin-resistant colonies were grown at 37 ° C in TYP medium (ampicillin 100 μg / ml) to an optical density of OD 600 0.4 before induction protein expression using 0.5 mM IPTG. Cells are harvested three hours after induction by centrifugation for 30 minutes at 4000 rpm in a Beckman J-6B centrifuge. The cell pellet was resuspended in buffer containing 50 mM Tris-HCl, 25% (w / v) sucrose, 1 mM NaEDTA, 0.1% (w / v) NaAzide (NaN 3 ), 10 mM DTT, pH 8.0. After the freeze-thaw stage during the night, the resuspended cells are ultrafiltered as 1-minute “pulse beams” for 10 minutes on a Milsonix XL2020 ultrasonic disintegrator using standard 12 mm probes. The precipitate (pellets) of the inclusion bodies is regenerated by centrifugation for 30 min at a speed of 13000 rpm on a Beckman J2-21 centrifuge. Then, they are washed three times with detergent to remove cell debris and membrane components. Each time, inclusion body pellets are homogenized in Triton buffer (50 mM Tris-HCl, 0.5% Triton-X100, 200 mM NaCl, 10 mM NaEDTA, 0.1% (w / v) NaAzide, 2 mM DTT, pH 8.0) before sediment by centrifugation for 15 minutes at 13,000 rpm in a Beckman J2-21 centrifuge. The detergent and salt are then removed by similar washing in the following buffer: 50 mM Tris-HCl, 1 mM NaEDTA, 0.1% (w / v) NaAzide, 2 mM DTT, pH 8.0. Finally, inclusion bodies are divided into 30 mg aliquots and frozen at -70 ° C. The protein yield of inclusion bodies is quantified by solubilization with 6M guanidine-HCl and measurement of binding to the dye by the Bradford method (PerBio).

Около 15 мг солюбилизированной цепи тел включения оттаивают из замороженных исходных растворов. Тела включения разводят до конечной концентрации 5 мг/мл в 6М растворе гуанидина и DTT (2 М исходный раствор) прибавляют до конечной концентрации 10 мМ. Смесь инкубируют при 37°С в течение 30 мин. Готовят 1 литр следующего буфера для рефолдинга: 100 мМ Трис pH 8.5, 400 мМ L - аргинина, 2 мМ EDTA, 5 мМ восстановленного глутатиона, 0.5 мМ окисленного глутатиона, 5 М мочевины, 0.2 мм PMSF и энергично перемешивают при 5°С±3°С. Редокс пару (пару окислитель - восстановитель) (2-меркаптоэтиламин и цистамин (до конечных концентраций 6.6 мМ и 3.7 мМ, соответственно) прибавляют, примерно, за 5 минут перед добавлением денатурированных цепей TCR. Затем белок оставляют раскручиваться (рефолдинг) в течение 5 часов ±15 минут при перемешивании при температуре 5°С±3°С. Затем продукт, полученный при рефолдинге, дважды диализуют, сначала против 10 литров 100 мМ мочевины, потом против 10 литров 100 мМ мочевины, 10 мМ Tris (Трис) pH 8.0. Обе стадии, как рефолдинг, так и диализ, проводят при 6-8°С.About 15 mg of the solubilized chain of inclusion bodies is thawed from frozen stock solutions. The inclusion bodies are diluted to a final concentration of 5 mg / ml in a 6M guanidine solution and DTT (2 M stock solution) is added to a final concentration of 10 mM. The mixture was incubated at 37 ° C for 30 minutes. Prepare 1 liter of the following refolding buffer: 100 mM Tris pH 8.5, 400 mM L - arginine, 2 mM EDTA, 5 mM reduced glutathione, 0.5 mM oxidized glutathione, 5 M urea, 0.2 mm PMSF and vigorously stirred at 5 ° C ± 3 ° C. Redox steam (an oxidizing-reducing agent pair) (2-mercaptoethylamine and cystamine (to final concentrations of 6.6 mm and 3.7 mm, respectively) is added approximately 5 minutes before adding denatured TCR chains. Then the protein is allowed to unwind (refolding) for 5 hours ± 15 minutes with stirring at a temperature of 5 ° C ± 3 ° C. Then the product obtained by refolding is dialyzed twice, first against 10 liters of 100 mm urea, then against 10 liters of 100 mm urea, 10 mm Tris (Tris) pH 8.0. Both stages, both refolding and dialysis, are carried out at 6-8 ° C.

scTCR отделяют от продуктов разложения и примесей, нанося диализованный продукт рефолдинга на анионообменную колонку POROS 50HQ и элюируя связанный белок в градиенте 0-500 мМ NaCl в 50 объемах колонки, используя очиститель Akta (Pharmacia), как показано на фигуре 6. Фракции, соответствующие пикам, хранят при 4°С и перед тем, как собрать и концентрировать, анализируют SDS-РАСЕ с окрашиванием Кумасси (Фигура 7). Затем sTCR очищают и характеризуют, используя колонку для гель-фильтрации (гель-хроматографии) Superdex 200HR (Фигура 8), предварительно уравновешенную буфером HBS-ЕР (10 мМ HEPES pH 7.4, 150 мМ NaCl, 3.5 мМ EDTA, 0.05% Нонидет Р40). Фракции, соответствующие пикам, хранят при 4°С и перед тем, как собрать и концентрировать, анализируют SDS-РАСЕ с окрашиванием Кумасси (Фигура 9). Наконец, концентрированные (упаренные) фракции В9-В6 пускают снова на колонку для гель-хроматографии, чтобы получить очищенный белок в буфере BIAcore (Фигура 10). Объединяют фракции, соответствующие пику с примерной молекулярной массой 50 кДа. Этот пул упаривают перед тем, как характеризовать методом поверхностного плазменного резонанса на приборе BIAcore.scTCRs are separated from degradation products and impurities by applying the dialyzed refolding product to a POROS 50HQ anion exchange column and eluting the bound protein in a gradient of 0-500 mM NaCl in 50 column volumes using an Akta purifier (Pharmacia) as shown in Figure 6. Peak Fractions , stored at 4 ° C and before collecting and concentrating, analyze SDS-PACE with Coomassie staining (Figure 7). Then, sTCRs were purified and characterized using a Superdex 200HR gel filtration column (Figure 8), previously equilibrated with HBS-EP buffer (10 mM HEPES pH 7.4, 150 mM NaCl, 3.5 mM EDTA, 0.05% Nonidet P40) . The fractions corresponding to the peaks were stored at 4 ° C and before collecting and concentrating, analyze SDS-PACE with Coomassie staining (Figure 9). Finally, the concentrated (one-off) fractions of B9-B6 were run again on a gel chromatography column to obtain purified protein in BIAcore buffer (Figure 10). Combine the fractions corresponding to the peak with an approximate molecular weight of 50 kDa. This pool was evaporated before being characterized by surface plasma resonance on a BIAcore instrument.

Пример 3 - Характеристика связывания scTCR с HLA-A2 Tax методом поверхностного плазменного резонанса с биосенсором BiacoreExample 3 - Characterization of the binding of scTCR to HLA-A2 Tax by surface plasma resonance with a Biacore biosensor

Для анализа связывания А6 scTCR с лигандом пептид-МНС (HLA- A2 Tax) используют биосенсор поверхностного плазмонного резонанса (BIAcore 3000™). Этот анализ становится более простым, когда получают одиночные комплексы рМНС (описанные ниже), полуориентированная иммобилизация которых на поверхности связывания, покрытой пленкой стрептавидина, делает возможным тестирование связывания с растворимым Т-клеточным рецептором до четырех различных рМНС (иммобилизованных на различных проточных кюветах) одновременно. Инъекция комплекса HLA вручную позволяет легко устанавливать точный уровень иммобилизованных молекул класса А.To analyze the binding of A6 scTCR to the peptide-MHC ligand (HLA-A2 Tax), a surface plasmon resonance biosensor (BIAcore 3000 ™) is used. This analysis becomes simpler when single rMHC complexes (described below) are obtained, the semi-oriented immobilization of which on a binding surface coated with a streptavidin film makes it possible to test binding to a soluble T-cell receptor of up to four different rMHCs (immobilized on different flow cells) simultaneously. Manually injecting the HLA complex makes it easy to establish the exact level of immobilized Class A molecules.

Такие иммобилизованные комплексы способны связывать как Т-клеточные рецепторы, так и корецептор CD8αα, каждый из которых можно инъецировать в растворимой фазе.Such immobilized complexes are capable of binding both T-cell receptors and the CD8αα coreceptor, each of which can be injected in the soluble phase.

Биотинилированные HLA-A2 - Tax комплексы класса I подвергают рефолдингу in vitro, используя экспрессированные тела включения, содержащие составные из субъединиц белки и синтетический пептид, с последующими очисткой и in vitro ферментативным биотинилированием (O'Callaghan et al. (1999) Anal. Biochem. 266: 9-15). Тяжелую цепь HLA экспрессируют с С-концевой биотиновой меткой, она заменяет трансмембранный и цитоплазматический домены белка в соответствующей конструкции. Легкую цепь HLA или β2-микроглобулин также экспрессируют в виде тел включения в Е. coli при использовании соответствующей конструкции, уровень составляет ~500 мг/литр бактериальной культуры.Class I biotinylated HLA-A2-Tax complexes are refolded in vitro using expressed inclusion bodies containing subunit proteins and a synthetic peptide, followed by purification and in vitro enzymatic biotinylation (O'Callaghan et al. (1999) Anal. Biochem. 266: 9-15). The HLA heavy chain is expressed with a C-terminal biotin tag; it replaces the transmembrane and cytoplasmic domains of the protein in the corresponding construct. The HLA light chain or β2-microglobulin is also expressed as inclusion bodies in E. coli using an appropriate construct, the level is ~ 500 mg / liter of bacterial culture.

Клетки Е. coli лизируют и тела включения очищают до примерной степени чистоты 80%. Белок тел включения денатурируют в растворе 6 М гуанидин - HCl, 50 мМ Tris рН 8.1, 100 мМ NaCl, 10 мМ DTT, 10 мМ EDTA и подвергают рефолдингу при концентрации 30 мг/литр тяжелой цепи, 30 мг/литр β2m в 0,4 М L - Аргинин - HCl, 100 мМ Tris рН 8.1, 3.7 мМ цистеамина, 4 мг/мл пептида (например, tax 11-19), добавляя единичный импульс денатурированного белка в буфер для рефолдинга при <5°С. Рефолдинг оставляют до завершения при 4°С, по меньшей мере, на 1 час.E. coli cells are lysed and inclusion bodies are purified to approximately 80% purity. Protein of inclusion bodies is denatured in a solution of 6 M guanidine - HCl, 50 mM Tris pH 8.1, 100 mM NaCl, 10 mM DTT, 10 mM EDTA and refolded at a concentration of 30 mg / liter heavy chain, 30 mg / liter β2m in 0.4 M L - Arginine - HCl, 100 mM Tris pH 8.1, 3.7 mM cysteamine, 4 mg / ml peptide (e.g. tax 11-19), adding a single denatured protein pulse to the refolding buffer at <5 ° C. Refolding is left to completion at 4 ° C. for at least 1 hour.

Буфер заменяют буфером для диализа - 10 объемов 10 мМ Tris рН 8.1. Для достаточного восстановления ионной силы раствора необходимо два раза заменять буфер. Затем раствор белка фильтруют через 1.5 мкм фильтр из ацетата целлюлозы и наносят на анионообменную колонку POROS 50HQ (объем насадки (носителя) 8 мл). Белок элюируют в линейном градиенте 0-500 мМ NaCl. HLA- A2- пептидный комплекс элюируют, примерно, при 250 мМ NaCl и фракции, соответствующие пику, собирают, прибавляют коктейль ингибиторов протеаз (Calbiochem) и фракции охлаждают льдом.The buffer is replaced with dialysis buffer - 10 volumes of 10 mm Tris pH 8.1. To sufficiently restore the ionic strength of the solution, it is necessary to replace the buffer two times. Then the protein solution is filtered through a 1.5 μm cellulose acetate filter and applied to a POROS 50HQ anion exchange column (8 ml volume of the nozzle (carrier)). The protein is eluted in a linear gradient of 0-500 mM NaCl. The HLA-A2 peptide complex was eluted at about 250 mM NaCl and the peak fractions were collected, a protease inhibitor cocktail (Calbiochem) was added, and the fractions were ice-cooled.

Буферы для комплексов HLA, меченных биотиновой меткой, заменяют на 10 мМ Tris рН 8.1, 5 мМ NaCl, используя колонку Pharmacia для быстрого удаления солей, уравновешенную в том же буфере. Сразу же после элюции фракции, содержащие белок, охлаждают льдом и прибавляют коктейль ингибиторов протеаз (Calbiochem). Затем добавляют реагенты для биотинилирования: 1 мМ биотина, 5 мМ АТР (забуференный до рН 8), 7.5 мМ MgCl2 и 5 мкг/мл фермента BirA (очищенного по O'Callaghan et at. (1999) Anal. Biochem. 266: 9-15). Затем смесь инкубируют при комнатной температуре в течение ночи.Buffers for biotin-labeled HLA complexes are replaced with 10 mM Tris pH 8.1, 5 mM NaCl using a Pharmacia column for fast salt removal, equilibrated in the same buffer. Immediately after elution, the fractions containing the protein are ice-cooled and a protease inhibitor cocktail (Calbiochem) is added. Biotinylation reagents are then added: 1 mM Biotin, 5 mM ATP (buffered to pH 8), 7.5 mM MgCl 2, and 5 μg / ml BirA enzyme (purified by O'Callaghan et at. (1999) Anal. Biochem. 266: 9 -fifteen). The mixture was then incubated at room temperature overnight.

Биотинилированные комплексы HLA очищают методом гель-хроматографии. Предварительно колонку Pharmacia Superdex 75 HR 10/30 уравновешивают профильтрованным PBS и 1 мл биотинилированной реакционной смеси наносят на колонку и вымывают PBS со скоростью 0.5 мл/мин. Биотинилированные комплексы HLA выходят в виде одного пика (примерно, 15 мл). Собирают фракции, содержащие белок, охлаждают их льдом и добавляют коктейль ингибиторов протеаз. Концентрацию белка определяют методом связывания с Кумасси (PerBio) и аликвоты биотинилированных комплексов HLA хранят в замороженном виде при - 20°С. Стрептавидин иммобилизуют стандартными методами связывания с амином.HLA biotinylated complexes are purified by gel chromatography. The Pharmacia Superdex 75 HR 10/30 column was pre-equilibrated with filtered PBS and 1 ml of the biotinylated reaction mixture was applied to the column and washed with PBS at a rate of 0.5 ml / min. Biotinylated HLA complexes emerge as a single peak (approximately 15 ml). The fractions containing protein are collected, cooled with ice, and a cocktail of protease inhibitors is added. Protein concentration is determined by binding to Coomassie (PerBio) and aliquots of biotinylated HLA complexes are stored frozen at -20 ° C. Streptavidin is immobilized by standard amine binding methods.

Взаимодействие между А6 Tax scTCR, содержащим новую межцепную связь, и его комплексом лиганд/МНС или нерелевантной комбинацией HLA-пептид, получение которой описано выше, анализируют с помощью биосенсора BIAcore 3000™ поверхностного плазмонного резонанса (SPR). Метод SPR измеряет изменения показателей преломления, выраженные в единицах отклика (RU), близ сенсорной поверхности в малой проточной кювете, принцип, который можно использовать для обнаружения взаимодействия рецептор - лиганд и для анализа их аффинности и кинетических параметров. Проточные кюветы для зондов готовят иммобилизацией отдельных комплексов HLA-пептид в раздельных проточных кюветах путем связывания между биотином, сшитым по β2m, и стрептавидином, химически связанным с активированной поверхностью проточных кювет. Затем анализ осуществляют, пропуская scTCR через поверхности различных проточных кювет с постоянной скоростью, измеряя при этом SPR отклик. Введение (инъекции) растворимого sTCR в комплекс пептид-HLA с постоянной скоростью потока и в различных концентрациях используют для определения фонового (базового) резонанса. Величины этих контрольных измерений вычитают из величин, полученных со специфическим комплексом пептид-HLA, и используют для расчета аффинности связывания, выражаемой в виде константы диссоциации, Kd (Price & Dwek, Principles and Problems in Physical Chemistry for Biochemists (2nd Edition) 1979, Clarendon Press, Oxford).The interaction between the A6 Tax scTCR containing the new interchain and its ligand / MHC complex or the irrelevant HLA-peptide combination, the preparation of which is described above, is analyzed using a BIAcore 3000 ™ surface plasmon resonance (SPR) biosensor. The SPR method measures changes in refractive indices, expressed in response units (RU), near the sensory surface in a small flow cell, a principle that can be used to detect receptor-ligand interactions and to analyze their affinity and kinetic parameters. Flowing cuvettes for probes are prepared by immobilizing individual HLA-peptide complexes in separate flowing cuvettes by binding between biotin crosslinked at β2m and streptavidin chemically bonded to the activated surface of the flowing cuvettes. Then the analysis is carried out by passing scTCR through the surfaces of various flow cells with a constant speed, while measuring the SPR response. The introduction (injection) of soluble sTCR into the peptide-HLA complex at a constant flow rate and at various concentrations is used to determine the background (baseline) resonance. The values of these control measurements are subtracted from the values obtained with the specific peptide-HLA complex and are used to calculate the binding affinity expressed as the dissociation constant, Kd (Price & Dwek, Principles and Problems in Physical Chemistry for Biochemists (2 nd Edition) 1979, Clarendon Press, Oxford).

BIAcore анализ scDiS A6 TCR показывает, что эта молекула специфически связывается с родственным лигандом (HLA-A2 Tax) с kd 12.4±1.62 мкМ.BIAcore analysis of scDiS A6 TCR shows that this molecule specifically binds to the related ligand (HLA-A2 Tax) with a kd of 12.4 ± 1.62 μM.

Claims (3)

1. Одноцепочечный Т-клеточный рецептор (scTCR), содержащий
α сегмент, образованный последовательностью вариабельной области а цепи TCR, соединенной с N-концом внеклеточной последовательности константной области α цепи TCR,
β сегмент, образованный последовательностью вариабельной области β цепи TCR, соединенной с N-концом внеклеточной последовательности константной области β цепи TCR, и
линкерную последовательность, связывающую С конец α сегмента с N концом β сегмента, или наоборот,
при этом:
внеклеточные последовательности константных областей α и β сегментов связаны дисульфидной связью, которая связывает цистеиновые остатки, являющиеся заменами остатков, выбранных из группы, включающей
Thr 48 экзона 1 TRAC*01 и Ser 15 экзона 1 TRBC1*01 или TRBC2*01;
Thr 45 экзона 1 TRAC*01 и Ser 77 экзона 1 TRBC1*01 или TRBC2*01;
Tyr 10 экзона 1 TRAC*01 и Ser 17 экзона 1 TRBC1*01 или TRBC2*01;
Thr 45 экзона 1 TRAC*01 и Asp 59 экзона 1 TRBC1*01 или TRBC2*01;
и
Ser 15 экзона 1 TRAC*01 и Glu 15 экзона 1 TRBC1*01 или TRBC2*01;
причем расстояние между β углеродными атомами этих замен в соответствующих последовательностях внеклеточных константных lg доменов α и β цепей TCR составляет менее 0.6 нм,
при этом возможно, что внеклеточные последовательности константных областей, имеющиеся в α и β сегментах, соответствуют константным областям α и β цепей нативного TCR, усеченным по их С-концам таким образом, что цистеиновые остатки, которые образуют межцепную нативную дисульфидную связь TCR, исключаются, или
внеклеточные последовательности константных областей, имеющиеся в α и β сегментах, соответствуют константным областям α и β цепей нативного TCR, в которых цистеиновые остатки, которые образуют нативную межцепную дисульфидную связь, заменяются на другой аминокислотный остаток, или
отсутствует неспаренный цистеиновый остаток, имеющийся в β цепи нативного TCR.
1. Single-stranded T-cell receptor (scTCR) containing
the α segment formed by the sequence of the variable region a of the TCR chain connected to the N-end of the extracellular sequence of the constant region of the α region of the TCR,
β segment formed by the sequence of the variable region β of the TCR chain connected to the N-terminus of the extracellular sequence of the constant region β of the TCR chain, and
a linker sequence linking the C end of the α segment to the N end of the β segment, or vice versa
wherein:
extracellular sequences of the constant regions of the α and β segments are linked by a disulfide bond, which binds cysteine residues, which are substitutions of residues selected from the group including
Thr 48 exon 1 TRAC * 01 and Ser 15 exon 1 TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01;
Thr 45 exon 1 TRAC * 01 and Ser 77 exon 1 TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01;
Tyr 10 exon 1 TRAC * 01 and Ser 17 exon 1 TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01;
Thr 45 exon 1 TRAC * 01 and Asp 59 exon 1 TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01;
and
Ser 15 exon 1 TRAC * 01 and Glu 15 exon 1 TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01;
moreover, the distance between the β carbon atoms of these substitutions in the corresponding sequences of the extracellular constant lg domains of the α and β domains of the TCR chains is less than 0.6 nm,
it is possible that the extracellular sequences of constant regions present in the α and β segments correspond to the constant regions of α and β of the native TCR chains truncated at their C-ends so that cysteine residues that form the interchain native TCR disulfide bond are excluded, or
extracellular sequences of constant regions present in the α and β segments correspond to the constant regions of α and β of the native TCR chains in which the cysteine residues that form the native interchain disulfide bond are replaced with another amino acid residue, or
there is no unpaired cysteine residue present in the β chain of native TCR.
2. scTCR по п.1, отличающийся тем, что внеклеточная последовательность константного домена α сегмента включает последовательность, соответствующую TRAC*01, а β сегмент включает последовательность, соответствующую TRBC1*01 или TRBC2*01, и указанная не нативная дисульфидная связь находится между цистеиновыми остатками, заменившими Thr 48 экзона 1 TRAC*01 и Ser 57 экзона 1 TRBC1*01 или TPBC2*01.2. scTCR according to claim 1, characterized in that the extracellular sequence of the constant domain of the α segment includes a sequence corresponding to TRAC * 01, and the β segment includes a sequence corresponding to TRBC1 * 01 or TRBC2 * 01, and said non-native disulfide bond is between cysteine residues that replaced Thr 48 of exon 1 TRAC * 01 and Ser 57 of exon 1 TRBC1 * 01 or TPBC2 * 01. 3. scTCR по п.1 или 2, который связывается ковалентной связью с терапевтическим агентом. 3. scTCR according to claim 1 or 2, which binds covalently to a therapeutic agent.
RU2005114004/13A 2002-10-09 2003-10-03 Single-strand recombinant t-cell receptors RU2355703C2 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0223399A GB0223399D0 (en) 2002-10-09 2002-10-09 Receptors
GB0223399.7 2002-10-09
GB0302604.4 2003-02-05
GB0302604A GB0302604D0 (en) 2003-02-05 2003-02-05 Receptors
GB0304064.9 2003-02-22
US47578403P 2003-06-05 2003-06-05
US60/475,784 2003-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005114004A RU2005114004A (en) 2005-12-10
RU2355703C2 true RU2355703C2 (en) 2009-05-20

Family

ID=35868598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114004/13A RU2355703C2 (en) 2002-10-09 2003-10-03 Single-strand recombinant t-cell receptors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2355703C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569186C2 (en) * 2009-06-04 2015-11-20 Новартис Аг METHOD FOR IDENTIFYING SITES FOR IgG CONJUGATIONS
RU2645256C2 (en) * 2013-06-26 2018-02-19 Гуандун Сянсюэ Лайф Сайенсис, Лтд. High-stable t-cell receptor and method for its obtaining and application
RU2744046C2 (en) * 2014-03-05 2021-03-02 Отолус Лимитед CHIMERIC ANTIGEN RECEPTOR (CAR) WITH ANTIGEN-BINDING DOMAINS TO THE T-CELL RECEPTOR β- CONSTANT REGION
US11286289B2 (en) 2016-04-08 2022-03-29 Adaptimmune Limited T cell receptors
RU2775394C2 (en) * 2015-12-22 2022-06-30 Иммунокор Лимитед T-cell receptors specific relatively to complex of tumor antigen ny-eso-1/hla-a*02
US11434293B2 (en) 2017-06-09 2022-09-06 Autolus Limited Anti TRBC1 antigen binding domains
US11885806B2 (en) 2014-03-05 2024-01-30 Autolus Limited Method for depleting malignant T-cells

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2569186C2 (en) * 2009-06-04 2015-11-20 Новартис Аг METHOD FOR IDENTIFYING SITES FOR IgG CONJUGATIONS
RU2645256C2 (en) * 2013-06-26 2018-02-19 Гуандун Сянсюэ Лайф Сайенсис, Лтд. High-stable t-cell receptor and method for its obtaining and application
RU2744046C2 (en) * 2014-03-05 2021-03-02 Отолус Лимитед CHIMERIC ANTIGEN RECEPTOR (CAR) WITH ANTIGEN-BINDING DOMAINS TO THE T-CELL RECEPTOR β- CONSTANT REGION
US11885806B2 (en) 2014-03-05 2024-01-30 Autolus Limited Method for depleting malignant T-cells
US11885807B2 (en) 2014-03-05 2024-01-30 Autolus Limited Method for depleting malignant T-cells
RU2775394C2 (en) * 2015-12-22 2022-06-30 Иммунокор Лимитед T-cell receptors specific relatively to complex of tumor antigen ny-eso-1/hla-a*02
US11286289B2 (en) 2016-04-08 2022-03-29 Adaptimmune Limited T cell receptors
US11572400B1 (en) 2016-04-08 2023-02-07 Adaptimmune Limited T cell receptors
US11725040B2 (en) 2016-04-08 2023-08-15 Adaptimmune Limited T cell receptors
US11434293B2 (en) 2017-06-09 2022-09-06 Autolus Limited Anti TRBC1 antigen binding domains
US11440961B2 (en) 2017-06-09 2022-09-13 Autolus Limited Anti TRBC1 antigen binding domains
RU2791327C2 (en) * 2017-06-09 2023-03-07 Отолус Лимитед Anti-trbc1 antigen-binding domain

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005114004A (en) 2005-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4436319B2 (en) Single-chain recombinant T cell receptor
AU2003254443B2 (en) Modified soluble T cell receptor
JP5885220B2 (en) High affinity HIV cell receptor
US20060135418A1 (en) Receptors
KR20160058767A (en) T cell receptors
JP2008520227A (en) Soluble bifunctional protein
RU2355703C2 (en) Single-strand recombinant t-cell receptors
US20090208447A1 (en) Polypeptides
US11851469B2 (en) Soluble heterodimeric T cell receptor, and preparation method and use thereof
CN100338217C (en) Single chain recombinant t cell receptors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091004

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110810

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140423