TW201636043A - 治療骨髓發育不良症候群及含鐵胚血球性貧血（ｓｉｄｅｒｏｂｌａｓｔｉｃ ａｎｅｍｉａｓ）之方法 - Google Patents

治療骨髓發育不良症候群及含鐵胚血球性貧血（ｓｉｄｅｒｏｂｌａｓｔｉｃ ａｎｅｍｉａｓ）之方法 Download PDF

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Abstract

在某些態樣中，本發明提供用於增加脊椎動物(包括齧齒類及靈長類，及特定言之人類)之紅血球及/或血紅素含量之組合物及方法。在一些實施例中，本發明組合物可用於治療或預防含鐵胚血球性貧血及骨髓發育不良症候群或一或多種與含鐵胚血球性貧血及骨髓發育不良症候群相關聯之併發症。

Description

治療骨髓發育不良症候群及含鐵胚血球性貧血(SIDEROBLASTIC ANEMIAS)之方法 相關申請案
本申請案主張2014年12月3日申請之美國臨時申請案序號62/086,977、2014年12月5日申請之美國臨時申請案序號62/088,087及2015年4月30日申請之美國臨時申請案序號62/155,395之優先權。前述申請案各自之揭示內容全部以引用的方式併入本文中。
本發明係關於治療血液細胞組分(包括紅血球、嗜中性白血球及血小板)之產生失調。血細胞生成係在產後生活期間自主要位於骨髓、脾或淋巴結之自我更新造血幹細胞形成血液細胞組分。血液細胞可區分為屬於淋巴細胞譜系、骨髓細胞譜系或紅血球譜系。藉由稱為淋巴細胞生成的過程，常見淋巴系祖細胞產生T細胞、B細胞、自然殺手細胞及樹突細胞。藉由稱為骨髓細胞生成的過程，常見骨髓系祖細胞產生巨噬細胞、顆粒性白血球(嗜鹼性粒細胞、嗜中性白血球、嗜酸性粒細胞及肥大細胞)及血栓細胞(血小板)。最後，藉由稱為紅血球生成的過程，紅血球系祖細胞產生紅血球(red blood cell)(RBC，紅血球(erythrocyte))。
產後紅血球生成主要發生在骨髓及脾紅體中。各種信號傳遞路徑之協同作用控制細胞增殖、分化、存活及死亡之平衡。在標準條件 下，紅血球係以維持身體內恆定紅血球質量之速率產生，且可響應各種刺激(包括氧張力或組織需求增加或下降)而增加或減少產量。紅血球生成過程始於形成譜系定型前體細胞，並透過一系列不同前體細胞類型繼續進行。紅血球生成之最後階段作為網織紅血球出現，釋放於血流中，並失去其粒線體及核糖體，同時呈現成熟紅血球之形態。血液中提高含量之網織紅血球或提高網織紅血球：紅血球比率指示紅血球產生率增加。成熟紅血球(RBC)負責脊椎動物循環系統中之氧氣運輸。紅血球含高濃度血紅素，一種在相對高氧分壓(pO2)下結合至肺中氧，並將氧遞送至身體pO2相對低之區域之蛋白質。
紅血球生成素(EPO)被廣泛視為脊椎動物中產後紅血球生成之重要正調控劑。EPO調控針對組織氧張力減小(缺氧)及低紅血球含量或低血紅素含量之代償性紅血球生成反應。在人類中，高EPO含量藉由刺激骨髓及脾中生成紅血球系祖細胞促進形成紅血球。在小鼠中，EPO主要增強脾中之紅血球生成。
EPO之效果係藉由屬於細胞介素受體超家族之細胞表面受體介導。人類EPO受體基因編碼483個胺基酸的跨膜蛋白；然而，據信活性EPO受體係作為多聚體複合物存在，即使不存在配體(參見美國專利案第6,319,499號)。哺乳動物細胞中表現之選殖全長EPO受體以類似於紅血球系祖細胞上天然受體之親和力結合EPO。EPO結合至其受體導致構象變化，從而激活受體，並產生生物效應，包括不成熟成紅細胞增殖增加、不成熟成紅細胞分化增加、及紅血球系祖細胞凋亡減少[參見例如Liboi等人(1993)Proc Natl Acad Sci USA 90：11351-11355；Koury等人(1990)Science 248：378-381]。
醫生使用各種形式之重組EPO來增加各種臨床情境下(特定言之在治療貧血時)之紅血球含量。貧血係寬泛定義之病況，特徵為血液中之血紅素或紅血球低於正常含量。在一些情形下，貧血係由紅血球 之生產或存活之原發性病症(例如骨髓發育不良症候群)引起。更常見地，貧血繼發於其他系統疾病[參見例如Weatherall & Provan(2000)Lancet 355,1169-1175]。貧血可由紅血球生產率下降或消耗速率增加或者因出血而失去紅血球造成。貧血可由各種病症導致，包括(例如)急性或慢性腎衰竭或末期腎病、化療治療、骨髓發育不良症候群、類風溼性關節炎及骨髓移植。
用EPO治療通常導致健康人類之血紅素在數週內升高約1至3g/dL。當投與至貧血個體時，此治療方案通常使血紅素及紅血球含量大幅增加，且導致生活品質改良及延長存活期。然而，EPO並非一貫有效，且許多個體甚至以高劑量亦係難以治療[參見例如Horl等人(2000)Nephrol Dial Transplant 15,43-50]。例如，超過50%癌症患者對EPO反應不足，且約10%末期腎病患者對EPO具有低反應性[參見例如，Glaspy等人(1997)J Clin Oncol 15,1218-1234；Demetri等人(1998)J Clin Oncol 16,3412-3425]。雖然耐受EPO之分子機制尚不明瞭，但若干因素(包括發炎、缺鐵及維生素缺乏、透析不充分、鋁中毒及副甲狀腺機能亢進)可預示治療反應不佳。此外，最新證據表明，較高劑量之EPO在一些患者群體中可能與心血管發病率、腫瘤生長及死亡率風險增加相關聯[參見例如，Krapf等人，(2009)Clin J Am Soc Nephrol 4：470-480；Glaspy(2009)Annu Rev Med 60：181-192]。因此，已推薦以容許患者避免紅血球輸注之最低劑量投與EPO基治療化合物(例如，紅血球生成素-刺激劑，ESA)[參見例如，Jelkmann等人(2008)Crit Rev Oncol.Hematol 67：39-61]。
以遺傳及後天形式發生之含鐵胚血球性貧血之特徵在於骨髓中存在「環形含鐵胚血球」。此等獨特的紅血球前體(成紅細胞)可藉由存在核周鐵質沉著顆粒而識別，此等顆粒係藉由以普魯士藍進行組織染色而展現，且指示粒線體中存在病理性鐵沉積物[參見例如，Mufti 等人(2008)Haematologica 93：1712-1717；Bottomley等人(2014)Hematol Oncol Clin N Am 28：653-670]。後天含鐵胚血球性貧血最常出現在骨髓發育不良症候群(MDS)之情境中，MDS係一組異質性造血幹細胞病症，在美國預計每年影響30,000至40,000名患者[Bejar等人(2014)Blood 124：2793-2803]。此等病症之特徵在於無效造血、異常「發育不良」細胞形態及具有選殖進化為急性骨髓性白血病之潛力。如下文所述，MDS遺傳基礎之最新進展具有大幅改良其診斷及治療之潛力。
針對MDS、含鐵胚血球性貧血及彼等病症之併發症之有效療法存在巨大未滿足需求。MDS患者子組中內源性EPO含量通常有所升高，因此暗示此等患者中EPO之有效性有所減弱。據估算，少於10%之MDS患者有利地響應EPO[Estey(2003)Curr Opin Hematol 10,60-67]，而最近的綜合分析發現，EPO反應率介於30%至60%之間，端視研究而定[Moyo等人(2008)Ann Hematol 87：527-536]。與其他MDS患者相比，彼等具有環形含鐵胚血球者發展急性骨髓性白血病之風險實質上較低，且因此將從抗貧血治療劑受益較長時間，該等治療劑不會加劇全身鐵負擔，相反，有助於減少頻繁出現在此等患者中之鐵沉積[參見例如，Temraz等人2014,Crit Rev Oncol Hematol 91：64-73]。
因此，本發明之一目標係提供用本文所揭示ActRII抗拮劑治療MDS及含鐵胚血球性貧血患者之方法，且特定言之引導選擇最有可能因治療而展現紅血球、嗜中性白血球及其他血液細胞之治療益處增加之MDS患者。
在某種程度上，本發明提供用一或多種ActRII拮抗劑治療MDS及含鐵胚血球性貧血，尤其治療或預防一或多種MDS併發症或亞型(包括特徵為骨髓中存在含鐵胚血球之MDS患者)之方法。在某種程度 上，本發明提供用一或多種ActRII拮抗劑治療或預防與SF3B1之生殖細胞系或體細胞突變有關之病症或病症併發症(諸如骨髓發育不良症候群(MDS)、慢性淋巴球性白血病(CLL)及急性骨髓性白血病(AML))以及乳癌、胰臟癌、胃癌、前列腺癌及葡萄膜黑色素瘤之方法。在某些態樣中，該病症可係在具有針對SF3B1突變呈測試陽性之骨髓細胞之個體中，尤其係骨髓發育不良症候群、CLL及AML。視情況地，SF3B1基因中之突變係在外顯子、內含子或5’或3’非轉譯區中。視情況地，SF3B1中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生變化或不會導致胺基酸序列發生變化。視情況地，SF3B1基因中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸發生選自以下變化之變化：K182E、E491G、R590K、E592K、R625C、R625G、N626D、N626S、H662Y、T663A、K666M、K666Q、K666R、Q670E、G676D、V701I、I704N、I704V、G740R、A744P、D781G、A1188V、N619K、N626H、N626Y、R630S、I704T、G740E、K741N、G742D、D894G、Q903R、R1041H、I1241T、G347V、E622D、Y623C、R625H、R625L、H662D、H662Q、T663I、K666E、K666N、K666T、K700E及V701F。
本發明ActRII拮抗劑包括(例如)可抑制ActRII受體(例如，ActRIIA及/或ActRIIB受體)介導之訊號轉導路徑激活之製劑(例如，經由細胞間媒介體(諸如SMAD 1、2、3、5及/或8)激活信號轉導)；可抑制一或多種ActRII配體(例如，活化素(activin)A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、BMP6、BMP7、Nodal等)(例如)結合及/或激活ActRII受體之製劑；抑制ActRII配體及/或ActRII受體之表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)之製劑；及可抑制ActRII信號傳遞路徑之一或多種細胞間媒介體(例如，SMAD 1、2、3、5及/或8)之製劑。
特定言之，本發明提供使用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑之組合治療或預防一或多種MDS及含鐵胚血球性貧血之併發症(包括(例如)貧血、嗜中性白血球減少症、脾腫大、輸血需求、發展急性骨髓性白血病、鐵沉積及鐵沉積併發症，其中有充血性心力衰竭、心律失常、心肌梗塞、其他形式之心臟疾病、糖尿病、呼吸困難、肝臟疾病及鐵螯合療法之不利影響)，及作為其他實例，增加有此需要之個體中之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體中之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。
特定言之，本發明提供使用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑組合治療或預防MDS亞型之併發症之方法，包括骨髓中成紅細胞之數目有所增加(細胞過多)之MDS患者；在含鐵胚血球佔骨髓中紅血球系前體之百分比超過1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%之MDS患者中；在患有難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)之MDS患者中；在患有難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)之MDS患者中；在患有難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)之MDS患者中；在患有難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)之MDS患者中；在SF3B1、SRSF2、DNMT3A、TET2或SETBP1具有體細胞突變之MDS患者中；在ASXL1或ZRSR2無體細胞突變之MDS患者中；在患有鐵沉積之MDS患者中；及在患有嗜中性白血球減少症之MDS患者 中。
亦特定言之，本發明提供使用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑組合治療或預防含鐵胚血球性貧血之併發症之方法，包括難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；與酗酒有關之含鐵胚血球性貧血；藥物誘發之含鐵胚血球性貧血；因銅缺乏(鋅中毒)所造成之含鐵胚血球性貧血；因體溫過低所造成之含鐵胚血球性貧血；X-連鎖含鐵胚血球性貧血(XLSA)；SLC25A38缺乏症；穀氧還蛋白5缺乏症；紅血球生成性原卟啉症；X-連鎖含鐵胚血球性貧血伴共濟失調(XLSA/A)；含鐵胚血球性貧血伴B細胞免疫缺乏症、發燒及發育遲滯(SIFD)；皮爾森骨髓-胰臟症候群；肌病、乳酸性酸中毒及含鐵胚血球性貧血(MLASA)；硫胺反應性巨型紅血球性貧血(TRMA)；及原因不明之症候群型/非症候群型含鐵胚血球性貧血。
在某些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之較佳ActRII拮抗劑係結合及/或抑制GDF11及/或GDF8之製劑(例如，抑制GDF11-及/或GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導(諸如SMAD 2/3信號傳遞)激活之製劑)。此等製劑統稱為GDF-ActRII拮抗劑。視情況地，此等GDF-ActRII拮抗劑可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、BMP6、BMP7及Nodal中之一或多者。因此，在一些實施例中，本發明提供使用一或多種ActRII拮抗劑(包括(例如)可溶性ActRIIA多肽、可溶性ActRIIB多肽、GDF陷阱多肽、抗-ActRIIA抗體、抗-ActRIIB抗體、抗-ActRII配體抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-活化素A抗體、抗-活化素B抗體、抗-活化素AB抗體、抗-活化素C抗體、抗-活化素E抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體及抗-Nodal抗體)、ActRIIA之小分子抑制劑、 ActRIIB之小分子抑制劑、一或多種ActRII配體(例如，活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、BMP6、BMP7、Nodal等)之小分子抑制劑、ActRIIA之核苷酸抑制劑(基於核苷酸之抑制劑)、ActRIIB之核苷酸抑制劑、一或多種ActRII配體(例如，活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、BMP6、BMP7、Nodal等)之核苷酸抑制劑或其組合)來增加有此需要之個體之紅血球含量及/或血紅素含量、治療或預防有此需要之個體之貧血、治療有此需要之個體之含鐵胚血球性貧血或MDS、或治療有此需要之個體之一或多種含鐵胚血球性貧血或MDS併發症，及作為其他實例，增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。在某些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之ActRII拮抗劑實質上不結合及/或抑制活化素A(例如，活化素A-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。
在某種程度上，本發明證實，包含結合並抑制GDF11活性(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞)之變異體胞外(可溶性)ActRIIB結構域之ActRII拮抗劑可用於增加活體內紅血球含量、治療因各種病況/病症造成之貧血、及治療含鐵胚血球性貧血或MDS。因此，在某些實施例中，欲根據本文所揭示方法(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵 胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症等之方法)使用之較佳ActRII拮抗劑係結合及/或抑制GDF11(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)之可溶性ActRII多肽(例如，可溶性ActRIIA或ActRIIB多肽)。雖然可溶性ActRIIA及可溶性ActRIIB ActRII拮抗劑可通過不同於GDF11拮抗作用之機制影響紅血球形成及/或形態，但儘管如此，本發明證實可基於GDF11拮抗作用或ActRII拮抗作用或兩者，針對本文所揭示方法選擇期望治療劑。視情況地，此可溶性ActRII多肽拮抗劑可進一步結合及/或抑制GDF8(例如，抑制GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。在一些實施例中，結合及/或抑制GDF11及/或GDF8之本發明可溶性ActRIIA及ActRIIB多肽可進一步結合及/或抑制一或多種選自以下之其他ActRII配體：活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal。
在某些態樣中，本發明提供GDF陷阱，其係變異體ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)，包括具有胺基-及羧基-末端截短及/或其他序列改變(一或多個胺基酸取代、添加、缺失或其組合)之ActRII多肽。視情況地，本發明GDF陷阱可經設計以優先拮抗ActRII受體之一或多種配體，諸如GDF8(亦稱為肌肉生長抑制素)、GDF11、Nodal、BMP6及BMP7(亦稱為OP-1)。如本文所揭示，GDF陷阱之實例包括一組衍生自ActRIIB且針對活化素(尤其活化素A)之親和力大大減小之變異體。此等變異體對紅血球呈現期望效果，同時減輕對其他組織之影響。此等變異體之實例包括彼等在對應SEQ ID NO：1之位置79之位置上具有酸性胺基酸[例如，天冬胺酸(D)或麩胺酸(E)]者。在 某些實施例中，欲根據本文所揭示方法(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症等之方法)使用之較佳GDF陷阱結合及/或抑制GDF11。視情況地，此等GDF陷阱可進一步結合及/或抑制GDF8。在一些實施例中，結合及/或抑制GDF11及/或GDF8之GDF陷阱可進一步結合及/或抑制一或多種其他ActRII配體(例如活化素B、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal)。在一些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之GDF陷阱實質上不結合及/或抑制活化素A(例如，活化素A-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。在某些實施例中，GDF陷阱多肽包含含(由或基本上由)SEQ ID NO：36、37、41、44、45、50或51之胺基酸序列及至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%與前述任一者相同之多肽(組成)之胺基酸序列。在其他實施例中，GDF陷阱多肽包含含(由或基本上由)SEQ ID NO：2、3、4、5、6、10、11、22、26、28、29、31或49之胺基酸序列及至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%與前述任一者相同之多肽(組成)之胺基酸序列。在其他實施例中，GDF陷阱多肽包含含SEQ ID NO：2、3、4、5、6、29、31或49之胺基酸序列及至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%與前述任一者相同之多肽之胺基酸序列，其中對應SEQ ID NO：1、4或50中79之位置係酸性胺基酸。GDF陷阱可包括天然ActRII多肽之功能片段，諸如一個包含選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、9、10、11或49之序列或者缺少C-末端1、2、3、4、5或10至15個胺基酸及缺 少N-末端1、2、3、4或5個胺基酸之SEQ ID NO：2、5、10、11或49之序列之至少10、20或30個胺基酸之片段。較佳多肽將相對於SEQ ID NO：2或5在N-末端包含2至5個胺基酸之截短及在C-末端包含不超過3個胺基酸之截短。用於此製劑中之較佳GDF陷阱由(或基本上由)SEQ ID NO：36之胺基酸序列組成。
視情況地，含經改變ActRII配體結合結構域之GDF陷阱之活化素A結合Kd對GDF11及/或GDF8結合Kd之比率相比於野生型配體結合結構域之該比率大至少2-、5-、10-、20、50-、100-或甚至1000-倍。視情況地，含經改變配體結合結構域之GDF陷阱之抑制活化素A之IC50對抑制GDF11及/或GDF8之IC50之比率相比於野生型ActRII配體結合結構域大至少2-、5-、10-、20、25-、50-、100-或甚至1000-倍。視情況地，含經改變配體結合結構域之GDF陷阱抑制GDF11及/或GDF8之IC50比抑制活化素A之IC50小至少2、5、10、20、50或甚至100倍。此等GDF類型可係包含免疫球蛋白Fc結構域(野生型或突變型)之融合蛋白質。在某些情形下，主體可溶性GDF陷阱係GDF8及/或GDF11之拮抗劑(抑制劑)。
在某些態樣中，本發明提供GDF陷阱，其係含經改變配體結合(例如，GDF11-結合)結構域之可溶性ActRIIB多肽。具有經改變配體結合結構域之GDF陷阱可在人類ActRIIB之胺基酸殘基如E37、E39、R40、K55、R56、Y60、A64、K74、W78、L79、D80、F82及F101(編號係就SEQ ID NO：1而言)上包含(例如)一或多個突變。視情況地，相對於ActRIIB受體之野生型配體結合結構域，該經改變配體結合結構域針對配體(諸如GDF8/GDF11)之選擇性可有所增加。為了說明，本文證實可相對於活化素增加經改變配體結合結構域針對GDF11(及因此可推測GDF8)之選擇性之此等突變為K74Y、K74F、K74I、L79D、L79E及D80I。以下突變具有相反效果，增加活化素結合對 GDF11之比率：D54A、K55A、L79A及F82A。可藉由納入「尾部」區域或可推測之未結構化連接子區域亦及藉由使用K74A突變增加總體(GDF11及活化素)結合活性。起到導致配體結合親和力總體下降之其他突變包括：R40A、E37A、R56A、W78A、D80K、D80R、D80A、D80G、D80F、D80M及D80N。可組合突變以達成所需效果。例如，許多影響GDF11：活化素結合比率之突變對配體結合具有總體不利效果，且因此此等突變可與通常增加配體結合之突變組合，以產生具有配體選擇性之改良結合蛋白質。在一示例性實施例中，GDF陷阱係ActRIIB多肽，其包含L79D或L79E突變，視情況與其他胺基酸取代、添加或缺失組合。
在某些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之ActRII拮抗劑係ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽。一般而言，此等ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽係可溶性多肽，其包含衍生自SEQ ID NO：1、4或49之ActRIIB序列之部分/結構域，特定言之衍生自SEQ ID NO：1、4或49之ActRIIB序列之細胞外配體結合部分/結構域。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸21-29中任一者(例如，21、22、23、24、25、26、27、28或29)[視情況開始於SEQ ID NO：1或4之22-25(例如，22、23、24或25)]並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸109-134中任一者(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-29中任一者(例如，20、21、22、23、24、25、26、27、28或29)[視情況開始於SEQ ID NO：1或4之22-25(例如，22、23、24或25)]並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸109-133中任一者(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、 118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-24中任一者(例如，20、21、22、23或24)[視情況開始於SEQ ID NO：1或4之22-25(例如，22、23、24或25)]並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸109-133中任一者(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸21-24中任一者(例如，21、22、23或24)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸109-134中任一者(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-24中任一者(例如，20、21、22、23或24)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸118-133中任一者(例如，118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸21-24中任一者(例如，21、22、23或24)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸118-134中任一者(例如，118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-24中任一者(例如，20、21、22、23或24)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸128-133中任一者(例如，128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或39之胺基酸20-24中任一者(例如，20、21、22、23或24)並結束於SEQ ID NO：1或39之胺基酸128-133中任一者(例如，128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸21-29中任一者(例如，21、22、23、24、25、26、27、28或29)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸118-134中任一者(例如，118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-29中任一者(例如，20、21、22、23、24、25、26、27、28或29)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸118-133中任一者(例如，118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132或133)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸21-29中任一者(例如，21、22、23、24、25、26、27、28或29)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸128-134中任一者(例如，128、129、130、131、132、133或134)之序列。在一些實施例中，衍生自ActRIIB之部分對應開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸20-29中任一者(例如，20、21、22、23、24、25、26、27、28或29)並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸128-133中任一者(例如，128、129、130、131、132或133)之序列。出乎意料地，開始於SEQ ID NO：1或4之22-25(例如，22、23、24或25)之ActRIIB及基於ActRIIB之GDF陷阱構築體之活性程度大於具有人類ActRIIB之全細胞外結構域之蛋白質。在一較佳實施例中，ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽包含(由或基本上由)開始於SEQ ID NO：1或4之胺基酸位置25並結束於SEQ ID NO：1或4之胺基酸位置131之胺基酸序列(組成)。前述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽均可作為同型二聚體產生。前述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽均可進一步包含含IgG重鏈恆定區(諸如Fc結構域)之異種部分。上述任何基於 ActRIIB之GDF陷阱多肽均可在對應SEQ ID NO：1之位置79之位置上包含酸性胺基酸，視情況與就SEQ ID NO：1而言之一或多個其他胺基酸取代、缺失或插入組合。上述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制活化素(例如，活化素A、活化素B、活化素C或活化素AB)介導之信號傳遞。上述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制GDF11及/或GDF8介導之信號傳遞。視情況地，上述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制活化素B、活化素C或活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中一或多者之信號傳遞。
涵蓋其他ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，諸如以下。包含至少80%(例如，85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%)與SEQ ID NO：1或4之胺基酸29-109之序列相同之胺基酸序列之ActRIIB多肽或GDF陷阱多肽，其中對應SEQ ID NO：1之64之位置係R或K，且其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在基於細胞之分析中抑制活化素、GDF8及/或GDF11介導之信號傳遞。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中至少一個就SEQ ID NO：1或4之序列而言之改變係位於配體結合口袋之外。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中至少一個就SEQ ID NO：1或4之序列而言之改變係位於配體結合口袋內之保留改變。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中至少一個就SEQ ID NO：1或4之序列而言之改變係位於一或多個選自由K74、R40、Q53、K55、F82及L79組成之群之位置處之改變。
涵蓋其他ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，諸如以下。包含至少80%(例如，85%、90%、95%、96%、97%、98%、99% 或100%)與SEQ ID NO：1或4之胺基酸29-109之序列相同之胺基酸序列之ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，且其中該蛋白質在不同於ActRIIB之內源性N-X-S/T序列之位置上及在配體結合口袋外之位置上包含至少一個N-X-S/T序列。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在對應SEQ ID NO：1或4之位置24之位置上包含N，且在對應SEQ ID NO：1或4之位置26之位置上包含S或T，且其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在基於細胞之分析中抑制活化素、GDF8及/或GDF11介導之信號傳遞。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在對應SEQ ID NO：1或4之位置64之位置上包含R或K。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在對應SEQ ID NO：1或4之位置79之位置上包含D或E，且其中該ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽在基於細胞之分析中抑制活化素、GDF8及/或GDF11介導之信號傳遞。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中至少一個就SEQ ID NO：1或4之序列而言之改變係位於配體結合口袋內之保留改變。如上所述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中至少一個就SEQ ID NO：1或4之序列而言之改變係位於一或多個選自由K74、R40、Q53、K55、F82及L79組成之群之位置處之改變。上述ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽，其中ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽係進一步包含一或多個異種部分之融合蛋白質。上述任何ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽或其融合蛋白質均可作為同型二聚體產生。上述任何ActRIIB融合蛋白質或基於ActRIIB之GDF陷阱融合蛋白質均可具有含IgG重鏈恆定區(諸如Fc結構域)之異種部分。
在某些實施例中，根據本文所揭示方法使用之一較佳ActRIIB多肽包含含(由或基本上由)SEQ ID NO：2、3、5、6、29、31或49之胺基酸序列及至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%與前述任一者相同之多肽(組成)之胺基酸序列。ActRIIB多肽可包括天然ActRIIB多肽之功能片段，諸如一個包含選自SEQ ID NO：2、3、5、6、29、31或49之序列或者缺少C-末端1、2、3、4、5或10至15個胺基酸及缺少N-末端1、2、3、4或5個胺基酸之SEQ ID NO：2或5之序列之至少10、20或30個胺基酸之片段。一較佳多肽將相對於SEQ ID NO：2或5在N-末端包含2至5個胺基酸之截短及在C-末端包含不超過3個胺基酸之截短。根據本文所述方法使用之一較佳GDF陷阱由(或基本上由)SEQ ID NO：29之胺基酸序列組成。
活性(例如，配體結合)ActRIIA多肽之通式係一種包含開始於SEQ ID NO：9之胺基酸30並結束於胺基酸110之多肽之通式。因此，本發明ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱可包含(由或基本上由)至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：9之胺基酸30-110相同之多肽(組成)。視情況地，本發明ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱多肽包含(由或基本上由)至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：9之胺基酸12-82相同之多肽(組成)，該多肽視情況分別開始於介於SEQ ID NO：9之1-5(例如，1、2、3、4或5)或3-5(例如，3、4或5)之位置處並結束於介於110-116(例如，110、111、112、113、114、115或116)或110-115(例如，110、111、112、113、114或115)之位置處，且在配體結合口袋中包含不超過1、2、5、10或15個保留胺基酸變化，及就SEQ ID NO：9而言在配體結合口袋中之位置40、53、55、74、79及/或82處包含一或多個非保留改變。前述任何ActRIIA多肽或ActRIIA-基GDF陷阱多肽均可作為同型二聚體產生。前述任何ActRIIA多肽或ActRIIA- 基GDF陷阱多肽均可進一步包含含IgG重鏈恆定區(諸如Fc結構域)之異種部分。上述任何ActRIIA多肽或ActRIIA-基GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制活化素(例如，活化素A、活化素B、活化素C或活化素AB)介導之信號傳遞。上述任何ActRIIA多肽或ActRIIA-基GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制GDF11及/或GDF8介導之信號傳遞。視情況地，上述任何ActRIIA多肽或ActRIIA-基GDF陷阱多肽(包括其同型二聚體及/或融合蛋白質)均可在基於細胞之分析中結合及/或抑制活化素B、活化素C或活化素E、GDF7及Nodal中一或多者之信號傳遞。
在某些實施例中，根據本文所揭示方法使用之較佳ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱多肽包含含(由或基本上由)SEQ ID NO：9、10、22、26或28之胺基酸序列及至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%與前述任一者相同之多肽(組成)之胺基酸序列。ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱多肽可包括天然ActRIIA多肽之功能片段，諸如一個包含選自SEQ ID NO：9、10、22、26或28之序列或者缺少C-末端1、2、3、4、10或10至15個胺基酸及缺少N-末端1、2、3、4或5個胺基酸之SEQ ID NO：10之序列之至少10、20或30個胺基酸之片段。一較佳多肽將就SEQ ID NO：10而言在N-末端包含2至5個胺基酸之截短及在C-末端包含不超過3個胺基酸之截短。本文所述方法中使用之一較佳ActRIIA多肽由(或基本上由)SEQ ID NO：26或28之胺基酸序列組成。
本發明ActRII多肽(例如ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽可相對於天然ActRII多肽在ActRII多肽之胺基酸序列中(例如，在配體結合結構域中)包括一或多個變化(例如，胺基酸添加、缺失、取代或其組合)。胺基酸序列中之變化可(例如)改變哺乳動物、昆蟲或其他真 核細胞中產生之多肽之糖基化或者相對於天然ActRII多肽改變多肽之蛋白水解裂解。
視情況地，本發明ActRII多肽(例如ActRIIA或ActRIIB多肽)及GDF陷阱多肽包含一或多個選自以下之修飾胺基酸殘基：糖基化胺基酸、聚乙二醇化胺基酸、法呢基化胺基酸、乙醯化胺基酸、生物素化胺基酸、共軛至脂質部分之胺基酸及共軛至有機衍生劑之胺基酸。
在一些實施例中，本發明ActRII多肽(例如ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽可係融合蛋白質，其具有ActRII多肽或GDF陷阱多肽(例如，ActRII受體之配體結合結構域，視情況具有一或多種序列變化)作為一個結構域及一或多個提供期望性質(諸如藥代動力學得到改良、純化較容易、靶向特定組織等)之其他異種結構域。例如，融合蛋白質之結構域可改善以下一或多者：活體內穩定性、活體內半衰期、攝取/投與、組織定位或分佈、形成蛋白質複合物、融合蛋白質之多聚化及/或純化。ActRII多肽及GDF陷阱融合蛋白質可包括免疫球蛋白Fc結構域(野生型或突變型)或血清白蛋白。在某些實施例中，ActRII多肽及GDF陷阱融合蛋白質包含位於Fc結構域與ActRII或GDF陷阱結構域間之相對未結構化連接子。此未結構化連接子可對應ActRII或GDF陷阱之細胞外結構域之C末端之大約15個胺基酸的未結構化區域(「尾部」)，或其可係相對無二級結構之3至5、15、20、30、50或更多個胺基酸之人造序列。連接子可富含甘胺酸及脯胺酸殘基，且可(例如)包含蘇胺酸/絲胺酸及甘胺酸之重複序列[例如，TG4(SEQ ID NO：52)、TG3(SEQ ID NO：53)或SG4(SEQ ID NO：54)單一序列(singlet)或重複序列]或連續三個甘胺酸。融合蛋白質可包含純化序列，諸如抗原決定基標記、FLAG標記、聚組胺酸序列及GST融合。在某些實施例中，ActRII融合蛋白質或GDF陷阱融合物包含引導序列。引導序列可為天然ActRII引導序列(例如，天然ActRIIA或ActRIIB 引導序列)或異種引導序列。在某些實施例中，引導序列係組織纖維蛋白溶酶原活化因子(TPA)引導序列。在一些實施例中，ActRII融合蛋白質或GDF陷阱融合蛋白質包含如式A-B-C中所述胺基酸序列。B部分係如本文所述之N-及C末端截短之ActRII或GDF陷阱多肽。A及C部分可獨立地為零個、一個或超過一個胺基酸，且A及C部分均係與B異種。A及/或C部分可經由連接子序列附接至B部分。
視情況地，欲根據本文所揭示之方法使用之ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽(包括其變異體及融合蛋白質)以小於10微莫耳、小於1微莫耳、小於100奈莫耳、小於10奈莫耳或小於1奈莫耳之Kd結合一或多種ActRIIB配體(例如，活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、BMP6、BMP7及/或Nodal)。視情況地，此等ActRII多肽或GDF陷阱多肽抑制ActRII信號傳遞，諸如由ActRII配體觸發之ActRIIA及ActRIIB細胞間信號轉導事件(例如，SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)。
在某些態樣中，本發明提供醫藥製劑，其包含本發明ActRII拮抗劑(例如，ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱多肽)及醫藥上可接受的載劑。醫藥製劑亦可包含一或多種其他化合物，諸如用於治療本文所述病症或病況之化合物(例如，會增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之其他化合物)。較佳地，本發明醫藥製劑實質上不含熱原。一般而言，ActRIIA多肽、ActRIIB多肽或GDF陷阱多肽較佳在哺乳動物細胞系中表現，其適當地介導多肽之天然糖 基化，以減少患者中不利免疫反應之可能性。已成功使用人類及CHO細胞系，且預期其他常見哺乳動物表現載體將係有用。在一些實施例中，ActRIIA多肽、ActRIIB多肽及GDF陷阱多肽經糖基化，且具有可自哺乳動物細胞(較佳CHO細胞)獲得之糖基化模式。在某些實施例中，本發明提供包裝藥品，其包含本文所述醫藥製劑及標記在以下一或多者中之用途：增加哺乳動物(較佳人類)之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防哺乳動物(較佳人類)之貧血，治療哺乳動物(較佳人類)之含鐵胚血球性貧血或MDS，及/或治療或預防哺乳動物(較佳人類)之一或多種含鐵胚血球性貧血或MDS併發症(例如，貧血、血管阻塞危機等)或者治療或預防哺乳動物(較佳人類)之與SF3B1突變有關之病症。
在某些態樣中，本發明提供編碼ActRII多肽(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽之核酸。單離之多核苷酸可包含針對諸如本文所述可溶性ActRII多肽或GDF陷阱多肽之編碼序列。例如，單離之核酸可包括編碼ActRII多肽或GDF陷阱(其包含ActRII多肽之具有一或多種序列變化之細胞外結構域(例如，配體結合結構域))之序列，及除編碼位於跨膜結構域或細胞質結構域內或位於細胞外結構域與跨膜結構域或細胞質結構域間之終止密碼子以外將編碼ActRII多肽之部分或全部跨膜結構域及/或細胞質結構域之序列。例如，編碼GDF陷阱之單離之多核苷酸可包含全長ActRII多核苷酸序列，諸如SEQ ID NO：1、4或9或具有一或多種變異或部分截短版本，該單離多核苷酸另外包含至少六百個核苷酸之轉錄終止密碼子，其係在3’-末端之前或其他位置使得多核苷酸轉譯得到視情況融合至全長ActRII之截短部分之細胞外結構域。本文所揭示之核酸可以操作方式連結至表現啟動子，且本發明提供經此等重組多核苷酸轉形之細胞。較佳地，該細胞係哺乳動物細胞，諸如CHO細胞。
在某些態樣中，本發明提供製造ActRII多肽或GDF陷阱之方法。此方法可包括在適宜細胞(諸如中國倉鼠卵巢(CHO)細胞)中表現本文所揭示之任何核酸(例如，SEQ ID NO：8、13、27、32、39、42、46或48)。此方法可包括：a)在適合表現GDF陷阱多肽之條件下培養細胞，其中該細胞經GDF陷阱表現構築體轉形；及b)回收由此表現之GDF陷阱多肽。GDF陷阱多肽可利用任何熟知用於自細胞培養物獲得蛋白質之技術作為粗製、部分純化或高度純化溶離份回收。
在某些態樣中，本發明係關於會拮抗ActRII活性(例如，抑制ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)之抗體或抗體組合。特定言之，本發明提供利用抗體ActRII拮抗劑或抗體ActRII拮抗劑組合來(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。
在某些實施例中，一種本發明較佳抗體ActRII拮抗劑係會結合及/或抑制至少GDF11之活性(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)之抗體或抗體組合。視情況地，該抗體或抗體組合進一步結合及/或抑制GDF8之活性(例如，GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)，特定言之在具有針對GDF11及GDF8兩者之結合親和力之多特異性抗體之情形下或在一或多種抗-GDF11抗體與一或多種抗-GDF8抗體之組合之情境中。視情況地，本發明抗體或抗體組合實質上不結合及/或抑制活化素A之活性(例如，活化素A-介導之ActRIIA或 ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。在一些實施例中，會結合及/或抑制GDF11及/或GDF8之活性之本發明抗體或抗體組合進一步結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中一或多者之活性(例如，ActRIIA或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞激活)，特定言之在具有針對多種ActRII配體之結合親和性之多特異性抗體之情形下或在組合多種抗體(各抗體具有針對不同ActRII配體之結合親和性)之情境中。
在某種程度上，本發明證實ActRII拮抗劑可與EPO受體活化劑組合使用(諸如在相同時間或不同時間投與，但通常以實現重疊藥理效果之方式投與)，以增加紅血球含量(紅血球生成)，或作為實例治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症。在某種程度上，本發明證實GDF陷阱可與EPO受體活化劑組合投與，以協同地增加患者中(尤其含鐵胚血球性貧血或MDS患者中)紅血球之形成。因此，此組合治療之效果可顯著大於ActRII拮抗劑及EPO受體活化劑以其各別劑量分別投與時之效果總和。在某些實施例中，協合作用可係有利，因為使得可以較低劑量之EPO受體活化劑獲得靶紅血球含量，從而避免與較高之EPO受體活化程度有關之潛在不利效果或其他問題。因此，在某些實施例中，本發明方法(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵 胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法)包括給有此需要之患者投與一或多種ActRII拮抗劑(例如，ActRIIA多肽、ActRIIB多肽及/或GDF陷阱多肽)與一或多種EPO受體活化劑之組合。
EPO受體活化劑可藉由直接接觸及激活EPO受體來刺激紅血球生成。在某些實施例中，EPO受體活化劑係一類基於天然EPO之165個胺基酸序列之化合物之一者，且通常稱為紅血球生成刺激劑(ESA)，其實例為依泊汀α、依泊汀β、依泊汀δ及依泊汀ω。在其他實施例中，ESA包括EPO蛋白質(SEP)及具有賦予期望藥物動力學性質(延長循環半衰期)之非肽修飾之EPO衍生物，其實例為達貝泊汀α及甲氧基-聚乙二醇依泊汀β。在某些實施例中，EPO受體活化劑可為不併入EPO多肽主鏈或通常不歸為ESA之EPO受體促效劑。此EPO受體促效劑可包括(但不限於)EPO之肽及非肽擬似物、靶向EPO受體之促效抗體、含EPO擬似結構域之融合蛋白質及紅血球生成素受體延長期限制促效劑(EREDLA)。
在某些實施例中，EPO受體活化劑可藉由提高內源性EPO之產量間接刺激紅血球生成，而不會接觸EPO受體本身。例如，缺氧可誘導轉錄因子(HIF)係EPO基因表現之內源性刺激劑，該基因表現在常氧條件下受到細胞調節機制抑制(不穩定)。在某種程度上，本發明藉由使用GDF陷阱與具有HIF穩定性之間接EPO受體活化劑(諸如脯胺醯羥化酶抑制劑)之組合治療增加患者之紅血球生成。
在某些情形下，當針對此等其他治療適應症投與GDF陷阱多肽時，可能需要監測投與ActRII拮抗劑期間對紅血球之影響，或測定或調整ActRII拮抗劑之用量，以減少對紅血球之非期望影響。例如，紅 血球含量、血紅素含量或血球比容值之增加可導致血壓增加。
圖1顯示人類ActRIIA之細胞外結構域(SEQ ID NO：56)與人類ActRIIB之細胞外結構域(SEQ ID NO：2)之比對，該等細胞外結構域具有以框圖指示之直接接觸配體的本文基於多個ActRIIB及ActRIIA晶體結構之綜合分析推導出之殘基。
圖2顯示各種脊椎動物ActRIIB蛋白與人類ActRIIA(SEQ ID NO：57-64)之多重序列比對。
圖3顯示CHO細胞中表現之ActRIIA-hFc之純化。藉由粒度分級管柱(上圖)及考馬斯染色SDS-PAGE(下圖)(左圖：分子量標準品；右圖：ActRIIA-hFc)將蛋白質純化為在肉眼觀察時呈界限分明單峰。
圖4顯示ActRIIA-hFc結合至活化素及GDF-11，其係藉由BiacoreTM分析測量。
圖5顯示ActRIIA-hFc對雌性非人類靈長類(NHP)中紅血球計數之影響。在第0天、第7天、第14天及第21天用安慰劑或1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg之ActRIIA-hFc治療雌性石蟹獼猴(四組，每組五隻猴)。圖5A顯示紅血球(RBC)計數。圖5B顯示血紅素含量。統計顯著性係相對於各治療組之基線。在第57天時，各組中留下兩隻猴。
圖6顯示ActRIIA-hFc對雄性非人類靈長類中紅血球計數之影響。在第0天、第7天、第14天及第21天用安慰劑或1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg之ActRIIA-hFc治療雄性石蟹獼猴(四組，每組五隻猴)。圖6A顯示紅血球(RBC)計數。圖6B顯示血紅素含量。統計顯著性係相對於各治療組之基線。在第57天時，各組中留下兩隻猴。
圖7顯示ActRIIA-hFc對雌性非人類靈長類中網織紅血球計數之影響。在第0天、第7天、第14天及第21天用安慰劑或1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg之ActRIIA-hFc治療石蟹獼猴(四組，每組五隻猴)。 圖7A顯示絕對網織紅血球計數。圖7B顯示網織紅血球相對於RBC之百分比。統計顯著性係相對於各組之基線。在第57天時，各組中留下兩隻猴。
圖8顯示ActRIIA-hFc對雄性非人類靈長類中網織紅血球計數之影響。在第0天、第7天、第14天及第21天用安慰劑或1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg之ActRIIA-hFc治療石蟹獼猴(四組，每組五隻猴)。圖8A顯示絕對網織紅血球計數。圖8B顯示網織紅血球相對於RBC之百分比。統計顯著性係相對於各組之基線。在第57天時，各組中留下兩隻猴。
圖9顯示實例5中所述人類臨床試驗結果，其中ActRIIA-hFc之曲線下面積(AUC)及所投與劑量具有線性相關性，無論ActRIIA-hFc係靜脈內(IV)或皮下(SC)投與。
圖10顯示IV或SC投與之患者中ActRIIA-hFc之血清含量比較。
圖11顯示響應不同劑量程度之ActRIIA-hFc之骨鹼性磷酸酶(BAP)含量。BAP係合成代謝骨生長之標記物。
圖12描繪與實例5中所述人類臨床試驗之血球比容值之基線相比之中值變化。ActRIIA-hFc係以所示劑量經靜脈內(IV)投與。
圖13描繪與實例5中所述人類臨床試驗之血紅素含量之基線相比之中值變化。ActRIIA-hFc係以所示劑量經靜脈內(IV)投與。
圖14描繪與實例5中所述人類臨床試驗之RBC(紅血球)計數之基線相比之中值變化。ActRIIA-hFc係以所示劑量經靜脈內(IV)投與。
圖15描繪與實例5中所述人類臨床試驗之網織紅血球計數之基線相比之中值變化。ActRIIA-hFc係以所示劑量經靜脈內(IV)投與。
圖16顯示GDF陷阱ActRIIB(L79D 20-134)-hFc之完整胺基酸序列(SEQ ID NO：38)，其包括TPA引導序列(加雙下劃線)、ActRIIB細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基20-134；加下劃線)及hFc結構域。天然 序列中位置79處取代之天冬胺酸加雙下劃線並突出顯示，如藉由測序顯示為成熟融合蛋白質中N-末端殘基之甘胺酸。
圖17顯示編碼ActRIIB(L79D 20-134)-hFc之核苷酸序列。SEQ ID NO：39對應正義鏈，且SEQ ID NO：40對應反義鏈。TPA引導序列(核苷酸1-66)係加雙下劃線，且ActRIIB細胞外結構域(核苷酸76-420)係加下劃線。
圖18顯示截短GDF陷阱ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之完整胺基酸序列(SEQ ID NO：41)，其包括TPA引導序列(加雙下劃線)、截短ActRIIB細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基25-131；加下劃線)及hFc結構域。天然序列中位置79處取代之天冬胺酸加雙下劃線並突出顯示，如藉由測序顯示為成熟融合蛋白質中N-末端殘基之麩胺酸。
圖19顯示編碼ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之核苷酸序列。SEQ ID NO：42對應正義鏈，且SEQ ID NO：43對應反義鏈。TPA引導序列(核苷酸1-66)係加雙下劃線，且截短ActRIIB細胞外結構域(核苷酸76-396)係加下劃線。亦顯示ActRIIB細胞外結構域之胺基酸序列(SEQ ID NO：1中之殘基25-131)。
圖20顯示無引導序列之截短GDF陷阱ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之胺基酸序列(SEQ ID NO：44)。截短ActRIIB細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基25-131)係加下劃線。天然序列中位置79處取代之天冬胺酸加雙下劃線並突出顯示，如藉由測序顯示為成熟融合蛋白質中N-末端殘基之麩胺酸。
圖21顯示無引導序列、hFc結構域及連接子之截短GDF陷阱ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之胺基酸序列(SEQ ID NO：45)。天然序列中位置79處取代之天冬胺酸加下劃線並突出顯示，如藉由測序顯示為成熟融合蛋白質中N-末端殘基之麩胺酸。
圖22顯示編碼ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之替代性核苷酸序列。 SEQ ID NO：46對應正義鏈，且SEQ ID NO：47對應反義鏈。TPA引導序列(核苷酸1-66)係加雙下劃線，截短ActRIIB細胞外結構域(核苷酸76-396)係加下劃線，且細胞外結構域之野生型核苷酸序列之取代係加雙下劃線並突出顯示(與圖19之SEQ ID NO：42相比)。亦顯示ActRIIB細胞外結構域之胺基酸序列(SEQ ID NO：1中之殘基25-131)。
圖23顯示圖22中所示替代性核苷酸序列(SEQ ID NO：46)之核苷酸76-396(SEQ ID NO：48)。圖22中所指示之相同核苷酸取代在此處亦加下劃線並突出顯示。SEQ ID NO：48僅編碼具有L79D取代之截短ActRIIB細胞外結構域(對應SEQ ID NO：1中之殘基25-131)，例如ActRIIB(L79D 25-131)。
圖24顯示用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc(灰色)或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(黑色)治療對與石蟹獼猴中基線相比之紅血球濃度之絕對變化之影響。VEH=媒劑。數據係平均值±SEM。n=4-8/組。
圖25顯示用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc(灰色)或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(黑色)治療對與石蟹獼猴中基線相比之血球比容之絕對變化之影響。VEH=媒劑。數據係平均值±SEM。n=4-8/組。
圖26顯示用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc(灰色)或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(黑色)治療對與石蟹獼猴中基線相比之血紅素濃度之絕對變化之影響。VEH=媒劑。數據係平均值±SEM。n=4-8/組。
圖27顯示用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc(灰色)或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(黑色)治療對與石蟹獼猴中基線相比之循環網織紅血球濃度之絕對變化之影響。VEH=媒劑。數據係平均值±SEM。n=4-8/組。
圖28顯示用紅血球生成素(EPO)及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc組合治療72小時對小鼠血球比容之影響。數據係平均值±SEM(n=4/組)，且彼此顯著不同之平均值(p<0.05，非成對t值檢驗法)係以不同字母 命名。組合治療使血球比容相比媒劑增加23%，其係大於EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc單獨效果之總和之協同增加。
圖29顯示用EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc組合治療72小時對小鼠血紅素濃度之影響。數據係平均值±SEM(n=4/組)，且彼此顯著不同之平均值(p<0.05)係以不同字母命名。組合治療使血紅素濃度相比媒劑增加23%，其亦係協同效果。
圖30顯示用EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc組合治療72小時對小鼠紅血球濃度之影響。數據係平均值±SEM(n=4/組)，且彼此顯著不同之平均值(p<0.05)係以不同字母命名。組合治療使紅血球濃度相比媒劑增加20%，其亦係協同效果。
圖31顯示用EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc組合治療72小時對小鼠脾中紅血球生成前體細胞數量之影響。數據係平均值±SEM(n=4/組)，且彼此顯著不同之平均值(p<0.01)係以不同字母命名。而EPO單獨在以犧牲晚期前體成熟為代價使嗜鹼性成紅細胞(BasoE)數量急劇增加，組合治療以更小但仍顯著程度使BasoE增加，同時支持晚期前體成熟不減少。
圖32顯示GDF陷阱可在小鼠MDS模型之多個疾病嚴重性階段緩和無效紅血球生成及改善貧血。(A)用媒劑(Tris-緩衝鹽水，TBS，n=5)治療之野生型(Wt)小鼠、用TBS(n=5)治療之MDS小鼠及用ActRIIB(L79D 25-131)-mFc(RAP-536，10mg/kg，n=6)治療之MDS小鼠之RBC數量及血紅素濃度(上部)及骨髓中造血前體之形態學例舉(下部)，所有小鼠每週治療兩次，持續8週，在約6個月大(早期)時結束。*P<0.05，**P<0.01，對經TBS治療之MDS小鼠；###P<0.001對野生型小鼠。(B)與圖A中用RAP-536(10mg/kg，每週兩次，n=5)或TBS(n=4)治療之MDS小鼠相同終點，治療持續7週，在約12個月大(晚期)時結束。*P<0.05，對經TBS治療之MDS小鼠。數據係平均 值±SEM。
1.概述
轉形生長因子-β(TGF-β)超家族包含各種共用共有序列元件及結構基元之生長因子。已知此等蛋白對脊椎動物及非脊椎動物中大量細胞類型具有生物作用。該超家族之成員在胚胎發育過程中對模式形成及組織特化執行重要功能，且可影響各種分化過程，包括脂肪生成、肌細胞生成、軟骨生成、心臟發生、血細胞生成、神經生成及上皮細胞分化。藉由操縱TGF-β家族之成員之活性，通常可在生物體中引起顯著生理變化。例如，皮埃蒙特(Piedmontese)及比利時(Belgian)藍牛品種攜帶GDF8(亦稱為肌肉生長抑制素)基因中之功能喪失型突變，其導致肌肉質量顯著增加[參見例如，Grobet等人(1997)Nat Genet.17(1)：71-4]。此外，在人類中，GDF8之非活性對偶基因與肌肉質量增加及據報導之超常力量有關[參見例如，Schuelke等人(2004)N Engl J Med,350：2682-8]。
TGF-β信號係通過I型及II型絲胺酸/蘇胺酸激酶受體之雜聚複合物介導，該等複合物在配體刺激後使下游SMAD蛋白質(例如，SMAD蛋白1、2、3、5及8)磷酸化並活化[參見例如，Massagué(2000)Nat.Rev.Mol.Cell Biol.1：169-178]。此等I型及II型受體係跨膜蛋白，由具有富半胱胺酸區之配體結合細胞外結構域、跨膜結構域及具有預期絲胺酸/蘇胺酸特異性之細胞質結構域組成。I型受體係信號傳遞所必需。II型受體係結合配體及激活I型受體所需。I及II型活化素受體在配體結合後形成穩定複合物，從而導致I型受體被II型受體磷酸化。
兩種相關II型受體(ActRII)ActRIIA及ActRIIB已確定為活化素之II型受體[參見例如，Mathews及Vale(1991)Cell 65：973-982；及Attisano等人(1992)Cell 68：97-108]。除活化素以外，ActRIIA及 ActRIIB可與若干種其他TGF-β家族蛋白(包括(例如)BMP6、BMP7、Nodal、GDF8及GDF11)發生生化相互作用[參見例如，Yamashita等人(1995)J.Cell Biol.130：217-226；Lee及McPherron(2001)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 98：9306-9311；Yeo及Whitman(2001)Mol.Cell 7：949-957；及Oh等人(2002)Genes Dev.16：2749-54]。ALK4係活化素(尤其活化素A)之主要I型受體，且ALK-7亦可充當其他活化素(尤其活化素B)之受體。在某些實施例中，本發明係關於藉助一或多種本文所揭示之抑制劑(尤其可拮抗活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、GDF11及/或GDF8中之一或多者之抑制劑)拮抗ActRII受體之配體(亦稱為ActRII配體)。
活化素係二聚多肽生長因子，屬於TGF-β超家族。有三種主要活化素形式(A、B及AB)，其係兩個緊密聯繫之β亞單位之同/異二聚體(分別為βAβA、βBβB及βAβB)。人類基因組亦編碼活化素C及活化素E，其主要在肝中變現，且亦已知含βC或βE之異二聚體形式。
在TGF-β超家族中，活化素係獨特多功能因子，可刺激卵巢及胎盤細胞中產生激素、支持神經元細胞生存、積極或消極地影響細胞週期進程(端視細胞類型而定)及至少誘導兩棲類胚胎中之中胚層分化[DePaolo等人(1991)Proc Soc Ep Biol Med.198：500-512；Dyson等人(1997)Curr Biol.7：81-84；及Woodruff(1998)Biochem Pharmacol.55：953-963]。此外，發現單離自受刺激人類單核細胞白血病細胞之紅血球系分化因子(EDF)與活化素A相同[Murata等人(1988)PNAS,85：2434]。已表明，活化素A促進骨髓中之紅血球生成。在若干種組織中，活化素信號傳遞係藉由其相關異二聚體抑制素拮抗。例如，在促卵泡激素(FSH)自垂體釋放期間，活化素促進FSH分泌及合成，而抑制素阻止FSH分泌及合成。可調節活化素生物活性及/或結合活化素之其他蛋白質包括卵泡抑素(FS)、卵泡抑素相關蛋白(FSRP，亦稱為 FLRG或FSTL3)及α2-巨球蛋白。
如本文所述，結合「活化素A」之製劑係特異性結合βA亞單位之製劑，無論在單離βA亞單位之情境中或是作為二聚體複合物(例如，βAβA同二聚體或βAβB異二聚體)。在異二聚體複合物(例如，βAβB異二聚體)之情形下，結合「活化素A」之製劑對存在於βA亞單位中之抗原決定基具有特異性，但不結合存在於該複合物之非βA亞單位(例如，該複合物之βB亞單位)中之抗原決定基。類似地，本文所揭示拮抗(抑制)「活化素A」之製劑係抑制一或多種由βA亞單位介導之活性之製劑，無論在單離βA亞單位之情境中或是作為二聚體複合物(例如，βAβA同二聚體或βAβB異二聚體)。在βAβB異二聚體之情形下，抑制「活化素A」之製劑特異性地抑制βA亞單位之一或多種活性，但不抑制該複合物之非βA亞單位(例如，該複合物之βB亞單位)之活性。此原則亦適用於結合及/或抑制「活化素B」、「活化素C」及「活化素E」之製劑。本文所揭示拮抗「活化素AB」之製劑係抑制βA亞單位介導之一或多種活性及βB亞單位介導之一或多種活性之製劑。
在早期胚胎發生中，Nodal蛋白在中胚層及內胚層誘導及形成、以及軸向結構(諸如心臟及胃)之後續組織化中發揮作用。已證實，背部組織在脊椎動物胚胎發育中主要促進脊索及脊索前板之軸向結構，同時其募集周圍細胞形成非軸向胚胎結構。Nodal似乎透過I型及II型受體以及細胞內效應子(稱為SMAD蛋白)發信號。研究支持ActRIIA及ActRIIB充當Nodal之II型受體之理念[參見例如，Sakuma等人(2002)Genes Cells.2002,7：401-12]。已顯示，Nodal配體與其輔助因子(例如，cripto)相互作用以激活活化素I型及II型受體，其使SMAD2磷酸化。Nodal蛋白參與許多對早期脊椎動物胚胎至關重要之事件，包括中胚層形成、前部模式化(anterior patterning)及左-右軸特化。實驗證據已證實，Nodal信號傳遞激活pAR3-Lux，其係先前顯示特異性響應 活化素及TGF-β之螢光素酶報告基因。然而，Nodal無法誘導pTlx2-Lux，其係一種特異性響應骨形態形成蛋白之報告基因。最近結果提供直接生化證據，Nodal信號傳遞係藉由活化素-TGF-β路徑SMAD、SMAD2及SMAD3介導。其他證據已顯示，細胞外cripto蛋白係Nodal信號傳遞所需，從而使其區別於活化素或TGF-β信號傳遞。
生長及分化因子-8(GDF8)亦稱為肌肉生長抑制素。GDF8係骨骼肌質量之負調控劑。GDF8在發育及成人骨骼肌中高度表現。轉殖基因小鼠中GDF8無效突變之特徵在於骨骼肌之顯著肥大及增生[McPherron等人，Nature(1997)387：83-90]。骨骼肌質量之類似增長在牛GDF8之天然突變係明顯[參見例如，Ashmore等人(1974)Growth,38：501-507；Swatland及Kieffer(1994)J.Anim.Sci.38：752-757；McPherron及Lee(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94：12457-12461；及Kambadur等人(1997)Genome Res.7：910-915]，且在人類中引人注目[參見例如，Schuelke等人(2004)N Engl J Med 350：2682-8]。研究亦顯示，人類中與HIV感染有關之肌肉消瘦伴隨著GDF8蛋白表現之增加[參見例如，Gonzalez-Cadavid等人(1998)PNAS 95：14938-43]。此外，GDF8可調節肌肉特異性酶(例如，肌酸激酶)之產量及調節成肌細胞增殖[參見例如國際專利申請公開案第WO 00/43781號]。GDF8原肽可以非共價方式結合至成熟GDF8結構域二聚體，從而使其生物活性失活[參見例如，Miyazono等人(1988)J.Biol.Chem.,263：6407-6415；Wakefield等人(1988)J.Biol.Chem.,263：7646-7654；及Brown等人(1990)Growth Factors,3：35-43]。結合至GDF8或結構相關蛋白並抑制其生物活性之其他蛋白質包括卵泡抑素及潛在卵泡抑素相關蛋白[參見例如，Gamer等人(1999)Dev.Biol.,208：222-232]。
生長及分化因子-11(GDF11)(亦稱為BMP11)係分泌蛋白[McPherron等人(1999)Nat.Genet.22：260-264]。GDF11在小鼠發育過 程中表現於尾芽、肢芽、上顎及下顎弓及背根神經節中[參見例如，Nakashima等人(1999)Mech.Dev.80：185-189]。GDF11在中胚層及神經組織模式化中起獨特作用[參見例如，Gamer等人(1999)Dev Biol.,208：222-32]。已顯示，GDF11係形成雞肢體時軟骨生成及肌細胞生成之負調控劑[參見例如，Gamer等人(2001)Dev Biol.229：407-20]。肌肉中GDF11表現亦暗示其在以與GDF8類似方式調節肌肉生長方面之作用。此外，腦中GDF11表現暗示GDF11亦可具有與神經系統功能相關之活性。有趣地，發現GDF11可抑制嗅覺上皮中之神經生成[參見例如，Wu等人(2003)Neuron.37：197-207]。
眾所周知，骨形態形成蛋白(BMP7)(亦稱為成骨蛋白-1(OP-1))可誘導軟骨及骨形成。此外，BMP7調控眾多生理過程。例如，BMP7可係造成上皮骨生成現象之骨生成誘導因子。亦發現，BMP7在鈣調節及骨內穩態方面起作用。如同活化素，BMP7結合至II型受體ActRIIA及ActRIIB。然而，BMP7及活化素將不同I型受體補充於雜聚受體複合物中。觀察到主要BMP7 I型受體係ALK2，而活化素僅結合至ALK4(ActRIIB)。BMP7及活化素引發不同生物反應，且激活不同SMAD路徑[參見例如，Macias-Silva等人(1998)J Biol Chem.273：25628-36]。
如本文所證實，ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)可用於增加活體內紅血球含量。在某些實例中，顯示GDF陷阱多肽(具體言之變異體ActRIIB多肽)之特徵在於與野生型(未修飾)ActRII多肽之對應樣本相比之獨特生物性質。此GDF陷阱之部分特徵在於實質上喪失針對活化素A之結合親和力，且因此拮抗活化素A活性之能力顯著降低，但保持結合並抑制GDF11之近野生型程度。在活體內，GDF陷阱在增加紅血球含量之有效性強於野生型ActRIIB多肽，且在各種貧血模型中具有有益效果。應注意，血細胞生成係複雜過程，受到各種 因素調節，包括紅血球生成素、G-CSF及鐵體內平衡。術語「增加紅血球含量」及「促進紅血球形成」係指臨床上可觀測之度量，諸如血球比容、紅血球計數及血紅素測量值，且就藉以發生此等變化之機制而言，其等規定係中性。
因此，本發明資料表明，觀測到之ActRII多肽生物活性(就紅血球含量而言)不依賴於活化素A抑制。然而，應注意，未修飾ActRIIB多肽(保持活化素A結合)仍展現增加活體內紅血球之能力。此外，保持活化素A抑制之ActRIIB或ActRIIA多肽在一些應用中可能比針對活化素A之結合親和力減小之GDF陷阱更為理想，在此等應用中，希望紅血球含量之增加較為溫和，及/或某種程度之脫靶活性係可接受的(甚至係理想的)。
因此，本發明方法一般係關於一或多種本文所述ActRII拮抗劑視情況與一或多種支持療法組合來增加有此需要之個體之紅血球形成、治療或預防有此需要之個體之貧血、治療骨髓發育不良症候群、治療有此需要之個體之含鐵胚血球性貧血及治療一或多種含鐵胚血球性貧血或骨髓發育不良症候群併發症(例如，貧血、輸血需求、鐵沉積、嗜中性白血球減少症、脾腫大、進展為急性骨髓性白血病)、及視情況在具有環形含鐵胚血球及/或在骨髓細胞中具有一或多個SF3B1基因突變之患者子群中之用途。另一個確定為尤其有可能響應ActRII拮抗劑之患者子群係先前用EPO療法或其他EPO受體活化劑療法治療失敗之患者。
如本文所證明，所述ActRII拮抗劑可與EPO受體活化劑組合使用或用於用EPO受體活化劑治療失敗之患者中。EPO係參與紅血球系祖細胞生長並成熟得到紅血球中之糖蛋白激素。EPO係在胎兒期由肝產生及在成年時由腎產生。EPO產量減少(通常因腎衰竭出現在成人中)導致貧血。已通過基於自轉染EPO基因之宿主細胞表現及分泌蛋白質 之基因改造技術生產EPO。投與此重組EPO已有效治療貧血。例如，Eschbach等人(1987,N Engl J Med 316：73)描述EPO校正由慢性腎衰竭引起之貧血之用途。
EPO之效果係通過其結合並激活屬於細胞介素受體超家族並命名為EPO受體之細胞表面受體而介導。已選殖並表現人類及鼠科EPO受體[參見例如，D’Andrea等人(1989)Cell 57：277；Jones等人(1990)Blood 76：31；Winkelman等人(1990)Blood 76：24；及美國專利案第5,278,065號]。人類EPO受體基因編碼483個胺基酸之跨膜蛋白質，其包含約224個胺基酸之細胞外結構域，且展現與鼠科EPO受體約82%胺基酸序列一致性(參見例如，美國專利案第6,319,499號)。哺乳動物細胞中表現之選殖全長EPO受體(66-72kDa)以類似於紅血球系祖細胞上天然受體之親和力結合EPO(KD=100-300nM)。因此，據信，此形式包含主要EPO結合決定子，且被稱為EPO受體。藉由以其他緊密聯繫之細胞介素受體模擬，據信EPO受體在結合促效劑後二聚化。儘管如此，EPO受體之詳細結構(其可係多聚體複合物)，且其特異性活化機制並未完全理解(參見例如美國專利案第6,319,499號)。
激活EPO受體產生幾種生物效應。此等效應包括不成熟成紅細胞增殖增加、不成熟成紅細胞分化增加、及紅血球系祖細胞凋亡減少[參見例如Liboi等人(1993)Proc Natl Acad Sci USA 90：11351-11355；Koury等人(1990)Science 248：378-381]。介導增殖及分化之EPO受體信號轉導路徑似乎不同[參見例如，Noguchi等人(1988)Mol Cell Biol 8：2604；Patel等人(1992)J Biol Chem,267：21300；及Liboi等人(1993)Proc Natl Acad Sci USA 90：11351-11355]。一些結果暗示，介導分化信號可能需要輔助蛋白[參見例如，Chiba等人(1993)Nature 362：646；及Chiba等人(1993)Proc Natl Acad Sci USA 90：11593]。然而，就輔助蛋白在分化中之作用而言存在爭議，因為組成型活化形式之受體可刺 激增殖及分化[參見例如，Pharr等人(1993)Proc Natl Acad Sci USA 90：938]。
EPO受體活化劑包括小分子紅血球生成刺激劑(ESA)及EPO基化合物。前者之實例係共價鍵聯至聚乙二醇之二聚肽基促效劑(專屬名稱HematideTM及Omontys®)，其已在健康志願者及具有慢性腎病及內源性抗-EPO抗體之患者中顯示紅血球生成-刺激性質[參見例如，Stead等人(2006)Blood 108：1830-1834；及Macdougall等人(2009)N Engl J Med 361：1848-1855]。其他實例包括非肽基ESA[參見例如，Qureshi等人(1999)Proc Natl Acad Sci USA 96：12156-12161]。
EPO受體活化劑亦包括可藉由提高內源性EPO之產量間接刺激紅血球生成，而不會接觸EPO受體本身之化合物。例如，缺氧可誘導轉錄因子(HIF)係EPO基因表現之內源性刺激劑，該基因表現在常氧條件下受到細胞調節機制抑制。因此，正在研究HIF脯胺醯羥化酶之抑制劑之活體內EPO誘導活性。EPO受體之其他間接活化劑包括GATA-2轉錄因子之抑制劑[參見例如，Nakano等人(2004)Blood 104：4300-4307]，其補充抑制EPO基因表現；及造血細胞磷酸酶(HCP或SHP-1)之抑制劑，其充當EPO受體信號轉導之負調控劑[參見例如，Klingmuller等人(1995)Cell 80：729-738]。
如本文所述，具有環形含鐵胚血球之患者可能尤其適合用ActRII拮抗劑治療。含鐵胚血球性貧血可大致分為先天性(遺傳性)及後天性形式，其可進一步如表1中所示細分。
MDS代表成人之後天性骨髓衰竭症候群之最常見類別。雖然從生物學角度來看MDS日益得到很好理解，但病理學見解加深尚未轉化為大多數罹患此等病症之患者之高效或治癒性療法。MDS中細胞分化日益衰竭與演化成繼發性急性骨髓性白血病(AML)有關，WHO當前將AML定義為血液或骨髓中具有至少20%骨髓胚細胞，或存在幾種AML-定義核型異常中之一者，而不論芽細胞比例如何[參見例如，Vardiman等人(2009)Blood 114：937-951]。在MDS患者中，多達30%最終診斷為AML。由於構成MDS之生物學異質性轉化為眾多臨床結果 變化形式，已開發出預後分類表來預測MDS自然進程及給患者提供建議[Zeidan等人(2013)Curr Hematol Malig Rep 8：351-360]。國際預後評分系統(IPSS)係一種此種分類之實例，其根據風險狀況給患者分類，範圍為低(5.7年之生存期中位數)至中間1(3.5年之生存期中位數)至中間2(1.2年之生存期中位數)至高(0.4年之生存期中位數)。亦可使用稱為IPSS-R之替代性系統給患者分級。從患者角度來看，預後有助於界定疾病嚴重性並設定其有可能如何影響患者之期望。從醫生角度來看，預後提供以可用於協助直接療法之方式給疾病分期之手段。值得注意地，此等表格通常不會將患者合併症考慮在內，且意不在預測就具體療法而言之臨床效益。
已提出其他MDS分類系統來協助適當治療及管理MDS患者。分類法在幾十年內已有所發展，納入在理解此等複雜症候群方面之進展。在1982年已提出MDS之法國-美國-英國(FAB)分類表[Bennett等人(1982)Br J Haematol 51：189-199]，並作為2001年由WHO建立之修正分類系統之基礎。如下表2中所概述，當前WHO分類版本(於2008年修訂)係基於(1)骨髓胚細胞在骨髓及外周血液中之百分比，(2)發育不良之類型及程度，(3)環形含鐵胚血球之存在，及(4)細胞遺傳異常之存在。因此，環形含鐵胚血球係RARS之特徵，但亦可存在於其他MDS亞型中[參見例如，Juneja等人(1983)J Clin Pathol 36：566-569；Malcovati等人(2013)Best Pract Res Clin Haematol 26：377-385]。端視MDS亞型而定，可出現貧血，例如存在或不存在環形含鐵胚血球，單獨或組合異常低嗜中性白血球數量(嗜中性白血球減少症)、低血小板數量(血小板減少症)或高血小板含量(血小板增多症)。當前將與顯著血小板增多症相關聯之難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS-T)納入WHO分類法(表2)之MDS腫瘤未分類(MDS-U)組中之臨時入口。將RARS-T定義為伴隨以下之貧血：發育不良性無效紅血球生成且環形 含鐵胚血球15%之紅血球系前體，外周血液中無芽細胞且骨髓中<5%，及血小板計數450 x 109/L之血小板增多症[Malcovati等人(2013)Best Pract Res Clin Haematol 26：377-385]。由於免疫系統受損，嗜中性白血球減少症患者可能具有嚴重感染甚至敗血症風險，且因此治療此病狀係重要的。血小板減少症患者的內出血風險增加，且端視其嚴重性而定，其亦可有益於治療此病狀。
在本發明之一實施例中，ActRII拮抗劑可用於治療患者之貧血，包括MDS患者或含鐵胚血球性貧血患者，在該等患者中，超過1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%之紅血球系前體係環形含鐵胚血球，例如在難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)、與顯著血小板增多症相關聯之RARS(RARS-T)或難治性血細胞減少症伴多系發育不良(RCMD，在環形含鐵胚血球係顯著之患者中之亦稱為RCMD-RS)中。
貧血常出現在MDS中。約80%之MDS患者存在貧血，且其中很大比例在其疾病進程期間依賴輸血[Steensma等人(2006)Mayo Clin Proc 81：104-130]。一些MDS亞型之特徵為「無效紅血球生成」，其中儘管早期紅血球系祖細胞響應組織缺氧進行EPO刺激過度增殖，但晚期紅血球系前體細胞之分化(成熟作用)受損。因此，無效紅血球生成之關鍵徵兆係儘管內源性EPO含量升高，但持續貧血。無效紅血球生成常出現在MDS之RARS亞型而非RAEB亞型中，其特徵為骨髓紅細胞增殖相對低下[Cazzola等人(1982)Br J Haematol 50：55-62]。在RARS中，海帕西啶(hepcidin)(鐵體內平衡之關鍵調節劑)之循環含量比RAEB低約一個數量級[Santini等人(2011)PLoS One 6：e23109]。由於低含量之海帕西啶促進鐵吸收，諸如RARS及地中海貧血症之病症中 測得海帕西啶之不恰當低含量被認為導致甚至在不輸血之情形下在此等病症中觀察到之鐵沉積。
長期輸注紅血球減輕貧血，但會將患者曝露至多種風險，包括感染性疾病、過敏或溶血性反應及鐵沉積惡化[Rawn(2008)Curr Opin Anaesthesiol 21：664-668；Özcan等人(2013)Expert Rev Hematol 6：165-189]。隨著全身鐵含量增加，身體增加用於鐵儲存之鐵蛋白產量，並減少轉鐵蛋白受體產量以減少鐵進入細胞。當循環轉鐵蛋白之鐵結合能力過度時，鐵係作為非轉鐵蛋白結合鐵(NTBI)見於血漿中。在MDS中，低風險亞型中之非轉鐵蛋白結合鐵含量高於高風險亞型，且在RARS中最高[Santini等人(2011)PLoS One 6：e23109]。因為無法自身體主動分泌鐵，所以其最初在網狀內皮巨噬細胞中累積，並隨後主要沉積於心臟、肝臟及內分泌腺體之實質細胞中[Siah等人(2006)Clin Biochem Rev 27：5-16]。在鐵沉積之條件下，非轉鐵蛋白結合鐵變成其氧化還原活性形式(稱為不穩定血漿鐵)，其被轉運至細胞中，在細胞中，其促進形成反應性氧物質。此等高毒性分子不利地影響血細胞生成，且尤其損傷心臟、肝臟及內分泌組織。
MDS患者群體主要由患有共存病狀(包括心臟衰竭、感染、出血及肝硬化傾向)之老年人組成，且鐵沉積可使此等預先存在病狀迅速惡化。與具有發展AML之高風險之MDS患者相比，處於低或中間1風險之患者因為其預期壽命較長可能更易於鐵沉積。出於此等原因，減少鐵負擔之鐵螯合療法在低-或中間-1風險MDS亞型患者中被認為係可取，該等患者預期壽命長，且預期接受超過20次RBC輸注[Temraz等人(2014)Crit Rev Oncol Hematol 91：64-73]。
在過去幾年中，新穎測序技術已識別許多MDS中復發突變之基因。表3中顯示此等以類別分類之基因之2013年清單。一或多個此等突變可見於幾乎所有MDS患者，且已知所涉及基因之性質提高對 MDS發展及進化之理解，但尚未對治療造成影響。對MDS患者樣本實施全基因組測序已識別一類全新的編碼mRNA剪接(剪接體)因子之癌症相關基因。MDS中識別之第一個此類基因係SF3B1，其在RARS患者中突變尤為頻繁[Papaemmanuil等人(2011)N Engl J Med 365：1384-1395]。其他主要突變基因類別係表觀遺傳(DNA甲基化)調節子、轉錄因子及信號傳遞分子[Cazzola等人(2013)Blood 122：4021-4034；Bejar等人(2014)Blood 124：2793-2803]。此等突變在MDS患者中共同出現之程度似乎隨基因類型而變化。例如，約50%之MDS患者具有十種迄今為止識別之編碼突變剪接因子之基因中之一種，但此等突變基因極少同時出現在相同患者中[Bejar等人(2014)Blood 124：2793-2803]。因此，此等突變基因很少係相同個體之冗餘標記。編碼突變表觀遺傳調節子之基因相互間及與突變剪接因子基因更頻繁地共同出現在相同患者中。如本文所揭示，突變基因(諸如彼等表3中所列者)之差異出現提供基因特徵，其可協助預測哪個MDS或含鐵胚血球性貧血患者有可能在治療上響應或不響應ActRII拮抗劑。
在表3中所列基因中，編碼剪接因子3B1之基因(SF3B1)最近被認為在MDS中起關鍵作用，尤其在RARS、RARS-T及RCMD-RS亞型中[Malcovati等人(2011)Blood 118：6239-6246；Dolatshad等人(2014)Leukemia doi：10.1038/leu.2014.331 epub在出版前]。SF3B1中之體細胞突變亦出現在血液癌症(包括慢性淋巴球性白血病(CLL)及急性骨髓性白血病(AML))以及乳癌、胰臟癌、胃癌、前列腺癌及葡萄膜黑色素瘤中[Malcovati等人(2011)Blood 118：6239-6246；Wang等人(2011)N Engl J Med 365：2497-2506；The Cancer Genome Atlas Network(2012)Nature 490：61-70；Biankin等人(2012)Nature 491：399-405；Chesnais等人(2012)Oncotarget 3：1284-1293；Furney等人(2013)Cancer Discov 3：1122-1129；Je等人(2013)Int J Cancer 133：260-266]。已在臨床樣品中或在曝露至高濃度普拉二烯內酯(pladienolide)之細胞系中識別SF3B1突變譜(許多集中在蛋白質之少數位點上)[Webb等人(2013)Drug Discov Today 18：43-49]。MDS中識別之SF3B1突變包括(例如)K182E、E491G、R590K、E592K、R625C、R625G、N626D、N626S、H662Y、T663A、K666M、K666Q、K666R、Q670E、G676D、V701I、I704N、I704V、G740R、A744P、D781G及A1188V。癌症中識別之SF3B1突變包括(例如)N619K、N626H、N626Y、R630S、I704T、G740E、K741N、G742D、D894G、Q903R、R1041H及I1241T。最後，見於MDS及癌症兩者中之SF3B1突變包括(例如)G347V、E622D、Y623C、R625H、R625L、H662D、H662Q、T663I、K666E、K666N、K666T、K700E及V701F。
在本發明上下文及在使用各術語之特定上下文中，用於本說明書中之術語通常具有其在此項技術中之尋常含義。下文或本說明書其他地方論述某些術語，以在描述本發明組合物及方法及如何製造及使用其等時為操作者提供額外指導。術語之任何使用範圍或含義將從使用其之特定上下文顯而易見。
在所有語法形式及拼寫變異體中，「同源的」係指兩種具有「共同進化起源」之蛋白質間之關係，包括來自同種生物中超家族之蛋白質以及來自不同種生物之同源蛋白質。此等蛋白質(及其編碼核酸)具有序列同源性，此係由其序列相似性所反映，無論係就一致性百分比而言或是就特定殘基或基序及保留位置之存在而言。
在其所有語法形式中，術語「序列相似性」係指可能共用或可能不共用共同進化起源之核酸或胺基酸序列間之一致性或對應程度。
然而，在常見用法及在本申請案中，當術語「同源的」經副詞如「高度地」修飾時，可表示序列相似性，且可係關於或可不關於共同進化起源。
相對於參考多肽(或核苷酸)序列之「序列一致性百分比(%)」係定義為：在比對該等序列及引入間隙(若需要)以達到最大序列一致性百分比後，且不將任何保留取代視為序列一致性之一部分，候選序列中與參考多肽(或核苷酸)序列中胺基酸殘基(或核酸)相同之胺基酸殘基(或核酸)之百分比。為了測定胺基酸序列一致性百分比，可以各種此項技術內之方式實現比對，例如，利用可公開獲得之電腦軟體，例如BLAST、BLAST-2、ALIGN或Megalign(DNASTAR)軟體。熟習此項技術者可測定比對序列之適宜參數，包括實現所比較序列之全部長度之最大比對所需之任何算法。然而，出於本文之目的，胺基酸(核酸)序列一致性%值係使用序列比較電腦程式ALIGN-2生成。ALIGN-2序列比對電腦程式係由Genentech,Inc.授權，且源代碼已用用戶文檔在U.S.Copyright Office,Washington D.C.,20559歸檔，其係以U.S.Copyright註冊號TXU510087註冊。ALIGN-2程式可自Genentech,Inc.,South San Francisco,Calif.公開獲得，或可自源代碼編譯。ALIGN-2程式應經編譯用於UNIX操作系統(包括數位V4.0D)上。所有序列比較參數均由ALIGN-2程式設定，且不會變化。
如本文中所使用，「實質上不結合X」意指製劑針對「X」之KD大於約10-7、10-6、10-5、10-4或更大(例如，藉由用以測定KD之分析法無法檢測到結合)。
2.ActRII拮抗劑
本文所提供資料證實，ActRII之拮抗劑(抑制劑)(例如，ActRIIA及/或ActRIIB SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞之抑制劑)可用於增加活體內紅血球含量及為患者提供其他益處。特定言之，本文顯示 此等ActRII拮抗劑可有效治療各種貧血以及MDS及含鐵胚血球性貧血之各種併發症(例如，病症/病狀)。因此，本發明在某種程度上提供可單獨或與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]組合使用的各種ActRII拮抗劑，以增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症。
在某些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之較佳ActRII拮抗劑係GDF-ActRII拮抗劑(例如，GDF-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞之拮抗劑)，尤其GDF11-及GDF8-介導之ActRII信號傳遞。在一些實施例中，本發明之較佳ActRII拮抗劑係可溶性ActRII多肽(例如，可溶性ActRIIA及ActRIIB多肽)及GDF陷阱多肽，諸如ActRIIA-Fc融合蛋白質、ActRIIB-Fc融合蛋白質及GDF陷阱-Fc融合蛋白質。
雖然本發明之可溶性ActRII多肽及GDF陷阱多肽可透過不同於GDF(例如GDF11及/或GDF8)拮抗作用之機制[例如，GDF11及/或GDF8抑制作用可係製劑抑制一系列其他製劑(包括(可能)TGF-β超家族之其他成員(例如，活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal)之活性的傾向的指示器且此等集體抑制可導致對(例如)血細胞生成之所需效果]影響紅血球含量及/或MDS及含鐵胚血球性貧血之各種併發症，預期其他類型GDF-ActRII拮抗劑係可用，包括例如抑制GDF11、GDF8、ActRIIA及/或ActRIIB中之一或多者之產生之抗- GDF11抗體；抗-GDF8抗體；抗-活化素A、B、C及E抗體、抗-ActRIIA抗體；抗-ActRIIB抗體；抗-ActRIIA/IIB抗體、反義RNAi或核酶核酸；及GDF11、GDF8、ActRIIA及/或ActRIIB中之一或多者之其他抑制劑(例如，小分子抑制劑)，尤其破壞GDF11-及/或GDF8-ActRIIA結合及/或GDF11-及/或GDF8-ActRIIB結合之製劑以及抑制GDF11、GDF8、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之表現之製劑。視情況地，本發明GDF-ActRII拮抗劑可結合及/或抑制其他ActRII配體之活性(或表現)，其他ActRII配體包括(例如)活化素A、活化素AB、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal。視情況地，本發明GDF-ActRII拮抗劑可與會結合及/或抑制一或多種其他ActRII配體之活性(或表現)的至少一種其他ActRII拮抗劑組合使用，其他ActRII配體包括(例如)活化素A、活化素AB、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal。在一些實施例中，欲根據本文所揭示方法使用之ActRII拮抗劑實質上不結合及/或抑制活化素A(例如，活化素A-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。
A. ActRII多肽及GDF陷阱
於某些態樣中，本發明係關於ActRII多肽。特定言之，本發明提供單獨使用ActRII拮抗劑或組合使用ActRII拮抗劑與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]，以(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤) 及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。如本文所使用，術語「ActRII」係指II型活化素受體家族。此家族包括IIA型活化素受體及IIB型活化素受體兩者。
如本文所使用，術語「ActRIIB」係指來自任何物種之IIB型活化素受體(ActRIIB)蛋白質家族及藉由突變誘發或其他修飾衍生自此等ActRIIB蛋白質之變異體。本文提及ActRIIB應理解為指代當前識別形式中之任一者。ActRIIB家族成員通常係跨膜蛋白，由含富半胱胺酸區之配體結合細胞外結構域、跨膜結構域及具有預期絲胺酸/蘇胺酸激酶活性之細胞質結構域組成。
術語「ActRIIB多肽」包括含ActRIIB家族成員之任何天然多肽之多肽及其任何保留有用活性之變異體(包括突變體、片段、融合物及肽擬似形式)。本發明各處及國際專利申請公開案第WO 2006/012627號(其全文以引用的方式併入本文中)中提供此等變異體ActRIIA多肽之實例。視情況地，本發明ActRIIB多肽可用於增加個體之紅血球含量。除非另有明確指示，否則本文所述所有ActRIIB相關多肽之胺基酸編號均基於下文提供之人類ActRIIB前體蛋白質序列(SEQ ID NO：1)之編號。
人類ActRIIB前體蛋白質序列係如下： (SEQ ID NO：1)
信號肽係以單下劃線指示；細胞外結構域係以加粗字體指示；及潛在內源性N-連接糖基化位點係以指示。
經加工之可溶性(細胞外)人類ActRIIB多肽序列係如下： (SEQ ID NO：2)。
在一些實施例中，可產生在N-末端具有「SGR...」序列之蛋白質。細胞外結構域之C-末端「尾巴」係由單下劃線指示。具有「尾巴」缺失(△15序列)之序列係如下： (SEQ ID NO：3)。
文獻中亦報導了SEQ ID NO：1之位置64上具有丙胺酸之ActRIIB 形式(A64)[參見例如，Hilden等人(1994)Blood,83(8)：2163-2170]。申請者已確定，包含具有A64取代之ActRIIB之細胞外結構域的ActRIIB-Fc融合蛋白質針對活化素及GDF11之親和力相對低。相反，位置64上具有精胺酸(R64)之相同ActRIIB-Fc融合蛋白質針對活化素及GDF11之親和力在低奈莫耳至高皮莫耳範圍內。因此，在本發明中，將具有R64之序列用作人類ActRIIB之「野生型」參考序列。
位置64上具有丙胺酸之ActRIIB形式係如下： (SEQ ID NO：4)。
信號肽係以單下劃線指示，且細胞外結構域係以加粗字體指示。
替代性A64形式之經加工之可溶性(細胞外)ActRIIB多肽序列係如下： (SEQ ID NO：5)。
在一些實施例中，可產生在N-末端具有「SGR...」序列之蛋白質。細胞外結構域之C-末端「尾巴」係由單下劃線指示。具有「尾巴」缺失(△15序列)之序列係如下： (SEQ ID NO：6)。
下文顯示編碼人類ActRIIB前體蛋白質之核酸序列(SEQ ID NO：7)，其係由基因庫參考序列NM_001106.3之核苷酸25-1560組成，其編碼ActRIIB前體之胺基酸1-513。如所示之序列在位置64提供精胺酸，且可經修飾轉而提供丙胺酸。信號序列係加下劃線。
(SEQ ID NO：7)。
編碼經加工之可溶性(細胞外)人類ActRIIB多肽之核酸序列係如下(SEQ ID NO：8)。如所示之序列在位置64提供精胺酸，且可經修飾轉而提供丙胺酸。
(SEQ ID NO：8)。
於某些實施例中，本發明係關於ActRIIA多肽。如本文所使用，術語「ActRIIA」係指來自任何物種之IIA型活化素受體(ActRIIA)蛋白質家族及藉由突變誘發或其他修飾衍生自此等ActRIIA蛋白質之變異體。本文提及ActRIIA應理解為指代當前識別形式中之任一者。ActRIIA家族成員通常係跨膜蛋白，由含富半胱胺酸區之配體結合細 胞外結構域、跨膜結構域及具有預期絲胺酸/蘇胺酸激酶活性之細胞質結構域組成。
術語「ActRIIA多肽」包括含ActRIIA家族成員之任何天然多肽之多肽及其保留有用活性之任何變異體(包括突變體、片段、融合物及肽擬似形式)。本發明各處及國際專利申請公開案第WO 2006/012627號(其全文以引用的方式併人本文中)中提供此等變異體ActRIIA多肽之實例。視情況地，本發明ActRIIA可用於增加個體之紅血球含量。除非另有明確指示，否則本文所述所有ActRIIA相關多肽之胺基酸編號均基於下文提供之人類ActRIIA前體蛋白質序列(SEQ ID NO：9)之編號。
人類ActRIIA前體蛋白質序列係如下： (SEQ ID NO：9)
信號肽係以單下劃線指示；細胞外結構域係以加粗字體指示；及潛在內源性N-連接糖基化位點係以指示。
經加工之可溶性(細胞外)人類ActRIIA多肽序列係如下： (SEQ ID NO：10)。
細胞外結構域之C-末端「尾巴」係由單下劃線指示。具有「尾巴」缺失(△15序列)之序列係如下： (SEQ ID NO：11)。
下文顯示編碼人類ActRIIA前體蛋白質之核酸序列(SEQ ID NO：12)，其依照基因庫參考序列NM_001616.4之核苷酸159-1700。信號序列係加下劃線。
(SEQ ID NO：12)
編碼經加工之可溶性(細胞外)人類ActRIIA多肽之核酸序列係如下： (SEQ ID NO：13)。
圖1中顯示人類ActRIIB可溶性細胞外結構域與人類ActRIIA可溶性細胞外結構域之胺基酸序列之比對。此比對指示據信直接接觸ActRII配體之兩種受體內之胺基酸殘基。圖2描繪各種脊椎動物ActRIIB蛋白質與人類ActRIIB之多重序列比對。從此等比對結果，可預測配體結合結構域內對正常ActRII-配體活性具有重要性之關鍵胺基酸位置，及預測有可能容忍取代而不會顯著改變正常ActRII-配體結合活性之胺基酸位置。
在其他態樣中，本發明係關於GDF陷阱多肽(亦稱為「GDF陷阱」)，其可(例如)單獨使用或與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]組合使用，以(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防有此需要之個體之一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨 髓性淋巴瘤)。
在一些實施例中，本發明GDF陷阱係可溶性變異體ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)，其可在ActRII多肽(例如，「野生型」ActRII多肽)之細胞外結構域(亦稱為配體結合結構域)包含一或多個突變(例如，胺基酸添加、缺失、取代及其組合)，以使得變異體ActRII多肽相比對應野生型ActRII多肽具有一或多種經改變配體結合活性。在較佳實施例，本發明GDF陷阱多肽保留至少一種與對應野生型ActRII多肽(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)類似之活性。例如，GDF陷阱可結合及/或抑制(例如，拮抗)一或多種ActRII配體之功能(例如，抑制ActRII配體介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞路徑激活)。在一些實施例中，本發明GDF陷阱結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、Nodal、GDF8、GDF11、BMP6及/或BMP7中之一或多者)。
在某些實施例中，本發明GDF陷阱多肽具有針對一或多種特異性ActRII配體(例如，GDF8、GDF11、BMP6、Nodal及/或BMP7)之升高的結合親和力。在其他實施例中，本發明GDF陷阱多肽具有針對一或多種特異性ActRII配體(例如，活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C及/或活化素E)之降低的結合親和力。在還有其他實施例中，本發明GDF陷阱多肽具有針對一或多種特異性ActRII配體之升高的結合親和力且針對一或多種不同/其他ActRII配體之降低的結合親和力。因此，本發明提供具有針對一或多種ActRII配體之經改變結合特異性之GDF陷阱多肽。
在某些較佳實施例中，例如與野生型ActRII多肽相比，本發明GDF陷阱經設計以優先結合及拮抗GDF11及/或GDF8(亦稱為肌肉生長抑制素)。視情況地，此等GDF11及/或GDF8-結合陷阱可進一步結 合及/或拮抗Nodal、GDF8、GDF11、BMP6及/或BMP7中之一或多者。視情況地，此等GDF11及/或GDF8-結合陷阱可進一步結合及/或拮抗活化素B、活化素C、活化素E、Nodal、GDF8、GDF11、BMP6及/或BMP7中之一或多者。視情況地，此等GDF11及/或GDF8-結合陷阱可進一步結合及/或拮抗活化素A、活化素A/B、活化素B、活化素C、活化素E、Nodal、GDF8、GDF11、BMP6及/或BMP7中之一或多者。在某些實施例中，例如與野生型ActRII多肽相比，本發明GDF陷阱針對活化素(例如，活化素A、活化素A/B、活化素B、活化素C、活化素E)之結合親和力有所減小。在某些較佳實施例中，本發明GDF陷阱多肽針對活化素A之結合親和力有所減小。
例如，本發明提供相對於活化素A優先結合及/或拮抗GDF8/GDF11之GDF陷阱多肽。如本發明之實例所證實，與保留針對活化素A之高結合親和力之ActRII多肽相比，此等GDF陷阱多肽係活體內紅血球生成之更強效活化劑。此外，此等非活化素A結合GDF陷阱多肽證實對其他組織之效果下降。因此，此等GDF陷阱可用於增加個體之紅血球含量，同時減輕與結合/拮抗活化素A有關之潛在脫靶效應。然而，此等選擇性GDF陷阱多肽在一些應用中可能較不令人滿意，此等應用係其中治療效果可能需要紅血球含量之增加較為溫和，及其中一定程度脫靶效應係可接受(或甚至令人滿意)之應用。
ActRIIB蛋白之胺基酸殘基(例如，E39、K55、Y60、K74、W78、L79、D80及F101)係在ActRIIB配體結合口袋，且協助介導結合其配體，包括例如活化素A、GDF11及GDF8。因此，本發明提供含ActRIIB受體之經改變配體結合結構域(例如，GDF8/GDF11-結合結構域)之GDF陷阱多肽，其在彼等胺基酸殘基上包含一或多個突變。
視情況地，相對於ActRIIB受體之野生型配體結合結構域，該經改變配體結合結構域針對配體(諸如GDF11及/或GDF8)之選擇性可有 所增加。為了說明，可選擇經改變配體結合結構域針對GDF11及/或GDF8之選擇性相比於一或多種活化素(活化素A、活化素B、活化素AB及/或活化素A)(尤其活化素A)增加之一或多個突變。視情況地，經改變配體結合結構域針對活化素結合之Kd對針對GDF11及/或GDF8結合之Kd之比率相對於野生型配體結合結構域之該比率大至少2-、5-、10-、20-、50-、100-或甚至1000-倍。視情況地，經改變配體結合結構域之抑制活化素之IC50對抑制GDF11及/或GDF8之IC50之比率相比於野生型配體結合結構域大至少2-、5-、10-、20、50-、100-或甚至1000-倍。視情況地，經改變配體結合結構域抑制GDF11及/或GDF8之IC50比抑制活化素之IC50小至少2-、5-、10-、20-、50-、100-或甚至1000-倍。
作為一具體實例，ActRIIB之配體結合結構域之帶正電胺基酸殘基Asp(D80)可突變為不同胺基酸殘基，以產生優先結合GDF8而非活化素之GDF陷阱多肽。較佳地，就SEQ ID NO：1而言之D80殘基變成選自由下列組成之群之胺基酸殘基：不帶電胺基酸殘基、帶負電胺基酸殘基及疏水性胺基酸殘基。作為另一具體實例，可改變SEQ ID NO：1之疏水性胺基酸殘基L79，以賦予經改變活化素-GDF11/GDF8結合性質。例如，L79P取代減弱GDF11結合之程度大於活化素結合。相反，以酸性胺基酸替換L79[天冬胺酸或麩胺酸；L79D或L79E取代]大大減弱活化素A結合親和力，同時保留GDF11結合親和力。在示例性實施例中，本文所述方法利用GDF陷阱多肽，其係在對應SEQ ID NO：1之位置79之位置上包含酸性胺基酸(例如，D或E)視情況與一或多個其他胺基酸取代、添加或缺失組合的變異體ActRIIB多肽。
如熟習此項技藝者所明瞭，大多數本文所述突變、變異體或修飾可在核酸層級上進行，或在一些情形下藉由轉譯後修飾或化學合成進行。此等技術係此項技術中所熟知，且本文描述其中一些。
在某些實施例中，本發明係關於ActRII多肽(ActRIIA及ActRIIB多肽)，其係可溶性ActRII多肽。如本文所述，術語「可溶性ActRII多肽」通常係指含ActRII蛋白之細胞外結構域之多肽。如本文所使用，術語「可溶性ActRII多肽」包括ActRII蛋白之任何天然細胞外結構域及其任何保留有用活性之變異體(包括突變體、片段及肽擬似形式)(例如，如本文所述之GDF陷阱多肽)。可溶性ActRII多肽之其他實例除ActRII之細胞外結構域或GDF陷阱蛋白以外包含信號序列。例如，信號序列可為ActRIIA或ActRIIB蛋白之天然信號序列或另一蛋白之信號序列，包括(例如)組織纖維蛋白溶酶原活化因子(TPA)信號序列或蜜蜂蜂毒肽(HBM)信號序列。
在某種程度上，本發明識別可用作在本文所述方法範圍內生成及使用之ActRIIA多肽、ActRIIB多肽及GDF陷阱多肽之導引之ActRII多肽之功能活性部分及變異體。
此項技術中已經表徵ActRII蛋白之結構及功能特性，尤其配體結合性[參見例如，Attisano等人(1992)Cell 68(1)：97-108；Greenwald等人(1999)Nature Structural Biology 6(1)：18-22；Allendorph等人(2006)PNAS 103(20：7643-7648；Thompson等人(2003)The EMBO Journal 22(7)：1555-1566；及美國專利案第7,709,605號、第7,612,041號及第7,842,663號]。
例如，Attisano等人證實ActRIIB細胞外結構域之C-末端之脯胺酸節缺失降低受體對活化素之親和力。相對於含脯胺酸節區域及完整近膜結構域之ActRIIB(20-134)-Fc，含所提供SEQ ID NO：1之胺基酸20-119之ActRIIB-Fc融合蛋白「ActRIIB(20-119)-Fc」減少結合至GDF-11及活化素(參見例如美國專利案第7,842,663號)。然而，ActRIIB(20-129)-Fc蛋白保留類似於野生型但稍微有所減弱之活性，即使脯胺酸節區域受到破壞。因此，預期終止於胺基酸134、133、132、131、 130及129(就所提供SEQ ID NO：1而言)之ActRIIB細胞外結構域全部具有活性，但終止於134或133處之構築體活性可能最大。類似地，預期殘基129-134(就SEQ ID NO：1而言)中任一處之突變均不會大幅改變配體結合親和性。支持此觀點的是，P129及P130(就SEQ ID NO：1而言)之突變不會實質上降低配體結合。因此，本發明ActRIIB多肽或基於ActRIIB之GDF陷阱多肽可最早在胺基酸109終止(最後係半胱胺酸)，然而，預期終止於109與119處或之間(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、118或119)之形式之配體結合有所減少。胺基酸119(就所提供SEQ ID NO：1而言)保留性差，且因此容易改變或截短。終止於128(就所提供SEQ ID NO：1而言)或更遲之ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱當保留配體結合活性。就SEQ ID NO：1而言終止於119與127處或之間(例如，119、120、121、122、123、124、125、126或127)之ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱將具有中等結合能力。此等形式中之任一者可係使用所需的，端視臨床或實驗環境而定。
在ActRIIB之N-末端，預期開始於胺基酸29或更早(就所提供SEQ ID NO：1而言)之蛋白質將保留配體結合活性。胺基酸29代表初始半胱胺酸。位置24(就所提供SEQ ID NO：1而言)上之丙胺酸至天冬醯胺突變引入N-連接糖基化序列，但實質上不會影響配體結合(參見例如，美國專利案第7,842,663號)。此確認信號裂解肽與半胱胺酸交聯區域間之區域(對應胺基酸20-29)中之突變耐受性良好。特定言之，開始於位置20、21、22、23及24(就所提供SEQ ID NO：1而言)之ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱當保留一般配體結合活性，且預期開始於位置25、26、27、28及29(就所提供SEQ ID NO：1而言)之ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱亦保留配體結合活性。出乎意料地，本文及(例如)美國專利案第7,842,663號中所示資料證實開始於22、23、24 或25之ActRIIB構築體將具有最大活性。
總之，ActRIIB之活性部分(例如配體結合活性)包含SEQ ID NO：1之胺基酸29-109。因此，本發明ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱可(例如)包含至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與ActRIIB之開始於對應SEQ ID NO：1之胺基酸20-29(例如，開始於胺基酸20、21、22、23、24、25、26、27、28或29)之殘基處並結束於對應SEQ ID NO：1之胺基酸109-134(例如，終止於胺基酸109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134處)之位置上之一部分相同之胺基酸序列。在一些實施例中，本發明基於ActRIIB之GDF陷阱多肽不含SEQ ID NO：1之胺基酸29-109或不由其組成。其他實例包括開始於SEQ ID NO：1之位置20-29(例如，位置20、21、22、23、24、25、26、27、28或29)或21-29(例如，位置21、22、23、24、25、26、27、28或29)並結束於位置119-134(例如，119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)、119-133(例如，119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132或133)、129-134(例如，129、130、131、132、133或134)或129-133(例如，129、130、131、132或133)之多肽。其他實例包括開始於SEQ ID NO：1之位置20-24(例如，20、21、22、23或24)、21-24(例如，21、22、23或24)、或22-25(例如，位置22、22、23或25)並結束於位置109-134(例如，109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)、119-134(例如，119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133或134)或129-134(例如，129、130、131、132、133或134)之構築體。 亦涵蓋於此等範圍內之變異體，尤其彼等與SEQ ID NO：1之對應部分具有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%一致性者。在一些實施例中，ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱包含具有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：1之胺基酸殘基25-131相同之胺基酸序列之多肽。在某些實施例中，基於ActRIIB之GDF陷阱多肽不含SEQ ID NO：1之胺基酸25-131或不由其組成。
本發明包括圖1中所示複雜ActRIIB結構之分析結果，其證實配體結合口袋部分係由殘基Y31、N33、N35、L38至T41、E47、E50、Q53至K55、L57、H58、Y60、S62、K74、W78至N83、Y85、R87、A92及E94至F101界定。在此等位置上，預期保留突變將具有耐受性，但K74A突變具有良好耐受性，R40A、K55A、F82A及位置L79上之突變亦然。R40在爪蟾中為K，表明此位置上之鹼性胺基酸將具有耐受性。Q53在牛ActRIIB中為R，且在爪蟾ActRIIB中為K，且因此此位置上將耐受包括R、K、Q、N及H在內之胺基酸。因此，本發明ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽之通式係一個包含至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：1之胺基酸29-109(視情況開始於介於20-24(例如，20、21、22、23或24)或22-25(例如，22、23、24或25)之位置並結束於介於129-134(例如，129、130、131、132、133或134)之位置，且在配體結合口袋中包含不超過1、2、5、10或15個保留胺基酸變化及在配體結合口袋之位置40、53、55、74、79及/或82處具有零、一或多個非保留變化)相同之胺基酸序列之通式。結合口袋外之位點(其可變性可能尤其具有良好耐受性)包括細胞外結構域之胺基及羧基末端(如上所述)及位置42-46及65-73(就SEQ ID NO：1而言)。位置65上之天冬醯胺至丙胺酸變化(N65A)實際上提高A64背景中之配體結合，且因此預期不會對 R64背景中之配體結合產生有害影響(參見例如，美國專利案第7,842,663號)。此變化有可能消除A64背景中N65處之糖基化，因此證實此區域有可能耐受顯著變化。雖然R64A變化之耐受性不佳，但R64K耐受性良好，且因此位置64處可耐受另一鹼性殘基，諸如H(參見例如，美國專利案第7,842,663號)。
幾乎所有脊椎動物之ActRIIB均極為保留，其中大片細胞外結構域完全保留。許多結合ActRIIB之配體亦高度保留。因此，各種脊椎動物生物之ActRIIB序列之比對可深入探討可改變之殘基。因此，可根據本發明方法使用之人類ActRIIB變異體多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱可包括位於另一脊椎動物ActRIIB序列對應位置之一或多個胺基酸，或可包括類似於人類或其他脊椎動物序列之殘基。以下實例說明此定義活性ActRIIB變異體之方法。L46在爪蟾ActRIIB中為纈胺酸，且因此此位置可變化，且視情況可變成另一疏水性殘基(諸如V、I或F)或非極性殘基(諸如A)。E52在爪蟾中為K，表明此位點可耐受多種變化，包括極性殘基，諸如E、D、K、R、H、S、T、P、G、Y及可能A。T93在爪蟾中為K，表明此位置耐受眾多結構變化，其中以極性殘基較有利，諸如S、K、R、E、D、H、G、P、G及Y。F108在爪蟾中為Y，且應可耐受Y或其他疏水性基團，諸如I、V或L。E111在爪蟾中為K，表明此位置將耐受帶電殘基，包括D、R、K及H以及Q及N。R112在爪蟾中為K，表明此位置耐受鹼性殘基，包括R及H。位置119處之A保留性相對不佳，且在嚙齒類中表現為P，且在爪蟾中表現為V，因此此位置當耐受基本上任何胺基酸。
先前已證實，添加另一N-連接糖基化位點(N-X-S/T)相對於ActRIIB(R64)-Fc形式具有良好耐受性(參見例如，美國專利案第7,842,663號)。因此，通常可在圖1之本發明ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱中定義之配體結合口袋外之位置上引入N-X-S/T序 列。尤其適用於引入非內源性N-X-S/T序列之位點包括胺基酸20-29、20-24、22-25、109-134、120-134或129-134(就SEQ ID NO：1而言)。亦可將N-X-S/T序列引入ActRIIB序列與Fc結構域或其他融合組分間之連接子中。此位點之引入係在最小努力下，隨預先存在之S或T，將N引入正確位置，或將S或T引入對應於預先存在之N之位置。因此，將產生N-連接糖基化位點之期望變化為A24N、R64N、S67N(可與N65A變化組合)、E105N、R112N、G120N、E123N、P129N、A132N、R112S及R112T(就SEQ ID NO：1而言)。預期進行糖基化之任何S可變成T，而不會產生免疫原性位點，因為糖基化作用提供保護。同樣，預期進行糖基化之任何T可變成S。因此，涵蓋變化S67T及S44T(就SEQ ID NO：1而言)。同樣，在A24N變異體中，可使用S26T變化。因此，本發明ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱多肽可係具有一或多個如上所述其他非內源性N-連接糖基化共有序列之變異體。
本文所述變化可以各種方式組合。此外，本文所述突變誘發程式結果表明，ActRIIB中存在通常有益於保留之胺基酸位置。就SEQ ID NO：1而言，此等位置包括位置64(鹼性胺基酸)、位置80(酸性或疏水性胺基酸)、位置78(疏水性，且特定言之色胺酸)、位置37(酸性，且特定言之天冬胺酸或麩胺酸)、位置56(鹼性胺基酸)、位置60(疏水性胺基酸，特定言之苯丙胺酸或酪胺酸)。因此，在本文所揭示ActRIIB多肽及基於ActRIIB之GDF陷阱中，本發明提供可能係保留之胺基酸框架。其他宜為保留之位置係如下：位置52(酸性胺基酸)、位置55(鹼性胺基酸)、位置81(酸性)、98(極性或帶電，特定言之E、D、R或K)，所有位置均係就SEQ ID NO：1而言。
活性(例如，配體結合)ActRIIA多肽之通式係一種包含開始於SEQ ID NO：9之胺基酸30並結束於胺基酸110之多肽之通式。因此，本發明ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱可包含至少80%、85%、 90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：9之胺基酸30-110相同之多肽。在一些實施例中，本發明ActRIIA-基GDF陷阱不含SEQ ID NO：9之胺基酸30-110或不由其組成。視情況地，本發明ActRIIA多肽及ActRIIA-基GDF陷阱多肽包含至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%與SEQ ID NO：9之胺基酸12-82相同之多肽，該多肽視情況分別開始於介於1-5(例如，1、2、3、4或5)或3-5(例如，3、4或5)之位置處並結束於介於110-116(例如，110、111、112、113、114、115或116)或110-115(例如，110、111、112、113、114或115)之位置處，且在配體結合口袋中包含不超過1、2、5、10或15個保留胺基酸變化，及就SEQ ID NO：9而言在配體結合口袋中之位置40、53、55、74、79及/或82處包含一或多個非保留改變。
在某些實施例中，本發明ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)及GDF陷阱多肽之功能活性片段可藉由篩選由編碼ActRII多肽或GDF陷阱多肽之對應核酸片段(例如，SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、46及48)重組產生之多肽獲得。此外，可利用此項技術中已知之技術(諸如習知梅裏菲爾德(Merrifield)固相f-Moc或t-Boc化學)以化學方式合成片段。可(重組或藉由化學合成)產生片段，並測試以識別彼等可充當ActRII受體及/或一或多種ActRII配體(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal)之拮抗劑(抑制劑)之肽基片段。
在一些實施例中，本發明ActRIIA多肽係含至少75%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26及28之胺基酸序列相同之胺基酸序列之多肽。在某些實施例中，ActRIIA多肽包含至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26及28之胺基酸序列相同之胺基酸序列。在某些實施例中，ActRIIA多 肽基本上由(或由)至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26及28之胺基酸序列相同之胺基酸序列組成。
在一些實施例中，本發明ActRIIB多肽係含至少75%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、31及49之胺基酸序列相同之胺基酸序列之多肽。在某些實施例中，ActRIIB多肽包含至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、31及49之胺基酸序列相同之胺基酸序列。在某些實施例中，ActRIIB多肽基本上由(或由)至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、31及49之胺基酸序列相同之胺基酸序列組成。
在一些實施例中，本發明GDF陷阱多肽係含至少75%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、30、31、36、37、38、41、44、45、49、50及51之胺基酸序列相同之胺基酸序列之變異體ActRIIB多肽。在某些實施例中，GDF陷阱多肽包含至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、31、36、37、38、41、44、45、49、50及51之胺基酸序列相同之胺基酸序列。在某些實施例中，GDF陷阱多肽包含至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29、31、36、37、38、41、44、45、49、50及51之胺基酸序列相同之胺基酸序列，其中對應SEQ ID NO：1、4或49之L79之位置係酸性胺基酸(D或E胺基酸殘基)。在某些實施例中，GDF陷阱多肽基本上由(或由)至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：36、37、38、41、44、45、50及51之胺基酸序列相同之胺基酸序列組成。在某些實施例中，GDF陷阱多肽不含選自SEQ ID NO：1、2、3、4、5、6、29及31之胺基酸序列或由其組成。
在一些實施例中，本發明GDF陷阱多肽係含至少75%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26、28、29及31之胺基酸序列相同之胺基酸序列之變異體ActRIIA多肽。在某些實施例中，GDF陷阱多肽包含至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26、28、29及31之胺基酸序列相同之胺基酸序列。在某些實施例中，GDF陷阱多肽基本上由(或由)至少80%、85%、90%、95%、97%、98%、99%或100%與選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26、28、29及31之胺基酸序列相同之胺基酸序列組成。在某些實施例中，GDF陷阱多肽不含選自SEQ ID NO：9、10、11、22、26、28、29及31之胺基酸序列或由其組成。
在一些實施例中，本發明涵蓋出於改善療效或穩定性(例如，存放期及對活體內蛋白質降解之耐性)之目的藉由修飾ActRII多肽(例如ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱之結構製備功能變異體。可藉由胺基酸取代、缺失、添加或其組合產生變異體。例如，可合理地預期，單獨用異白胺酸或纈胺酸置換白胺酸，用榖胺酸置換天冬胺酸，用絲胺酸置換蘇胺酸，或類似地用結構相關胺基酸置換胺基酸(例如，保留突變)將不會對所得分子之生物活性具有重大影響。保留置換係彼等發生在側鏈相關之胺基酸家族內者。本發明多肽之胺基酸序列變化是否產生功能同系物可藉由評估變異體多肽相比於未經修飾或野生型多肽在細胞中以類似於野生型多肽方式產生之反應、或結合一或多種配體(諸如GDF11、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF8、BMP6及BMP7)之能力輕易判定。
在某些實施例中，本發明涵蓋本發明ActRII多肽及GDF陷阱多肽為改變多肽之糖基化作用之特異性突變。此等突變可經選擇，以引入或消除一或多個糖基化位點，諸如O-連接或N-連接糖基化位點。天冬醯胺-連接糖基化識別位點通常包含藉由適宜細胞糖基化酶特異性識 別之三肽序列天冬醯胺-X-蘇胺酸或天冬醯胺-X-絲胺酸(其中「X」係任何胺基酸)。亦可藉由在多肽序列上添加一或多個絲胺酸或蘇胺酸殘基或經該等取代進行改變(提供O-連接糖基化位點)。糖基化識別位點之第一或第三胺基酸位置之一者或二者處之各種胺基酸取代或缺失(及/或第二位置處之胺基酸缺失)導致經修飾三肽序列非糖基化。另一增加多肽上碳水化合物部分數量之方式係以化學或酶促方式將糖苷偶合至多肽。端視所用偶合模式，糖可附接至(a)精胺酸及組胺酸；(b)游離羧基；(c)游離巰基，諸如半胱胺酸之彼等；(d)游離羥基，諸如絲胺酸、蘇胺酸或羥脯胺酸之彼等；(e)芳族殘基，諸如苯丙胺酸、酪胺酸或色胺酸之彼等；或(f)麩胺醯胺之醯胺基。可藉由化學及/或酶促方式移除存在於多肽上之一或多個碳水化合物部分。化學去糖基化可涉及(例如)將多肽曝露至化合物三氟甲磺酸或等效化合物。此處理導致連接糖(N-乙醯葡萄糖胺或N-乙醯半乳糖胺)除外的大多數或所有糖裂解，同時使胺基酸序列保持完整。多肽上碳水化合物部分之酶促裂解可藉由使用如由Thotakura等人[Meth.Enzymol.(1987)138：350]描述之各種內切及外切糖苷酶實現。可視情況調整多肽序列，端視所用表現系統之類型而定，因為哺乳動物、酵母、昆蟲及植物細胞可能全部引入可受到多肽胺基酸序列影響之不同醣基化模式。一般而言，用於人類之本發明ActRII多肽及GDF陷阱多肽可在提供適當糖基化之哺乳動物細胞系(諸如HEK293或CHO細胞系)中表現，但預期亦可使用其他哺乳動物表現細胞系。
本發明進一步涵蓋一種產生突變體，特定言之本發明ActRII多肽及GDF陷阱多肽之組合突變體組、以及截短突變體之方法。組合突變體池(Pool)特別可用於識別ActRII及GDF陷阱序列。篩選此等組合集合庫之目的可係產生(例如)具有經改變性質(諸如經改變藥物動力學或經改變配體結合性)之多肽變異體。下文提供各種篩選分析法，且可 使用此等分析法評估變異體。例如，可針對結合ActRII受體、阻止ActRII配體(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP7、BMP6及/或Nodal)結合ActRII多肽、或干擾ActRII配體引起之信號傳遞之能力篩選ActRII多肽及GDF陷阱多肽。
可在基於細胞之分析或活體內分析中測試ActRII多肽及GDF陷阱多肽之活性。例如，可評估ActRII多肽及GDF陷阱多肽對參與血細胞生成之基因之表現之影響。視需要，此評估可在一或多種重組ActRII配體蛋白(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP7、BMP6及/或Nodal)存在下進行，且細胞可經轉染以產生ActRII多肽或GDF陷阱多肽及視情況之ActRII配體。同樣，可將ActRII多肽或GDF陷阱多肽投與至小鼠或其他動物，且可利用技術上公認之方法評估一或多種血液測量值，諸如RBC計數、血紅素或網織紅血球計數。
可產生相對於參考ActRII多肽或GDF陷阱多肽效力選擇性或一般上升之組合衍生變異體。當由重組DNA構築體表現時，此等變異體可用於基因療法方案中。同樣，突變誘發可產生細胞內半衰期與對應未經修飾之ActRII多肽或GDF陷阱多肽大不相同之變異體。例如，經改變蛋白質可相對於會破壞未經修飾之多肽或以其他方式使其失活之蛋白質降解或其他細胞過程呈現更佳或更差穩定性。可使用此等變異體及編碼其之基因，藉由調節多肽半衰期來改變ActRII多肽或GDF陷阱多肽含量。例如，短半衰期可產生較瞬時生物效應，且當作為可誘導表現系統之一部分時，可容許更嚴格控制細胞內之重組ActRII多肽或GDF陷阱多肽含量。在Fc融合蛋白質中，可在連接子(若有的話)及/或Fc部分進行突變以改變該蛋白質之半衰期。
可藉由編碼各自包含可能ActRII或GDF陷阱序列之至少一部分之 多肽集合庫之簡併(degenerate)基因集合庫凡是產生組合集合庫。例如，合成寡核苷酸混合物可以酶促方式拼接成基因序列，以使得編碼可能ActRII或GDF陷阱多肽之核苷酸序列之簡併組可作為個別多肽表現，或作為一組較大融合蛋白質表現(例如，就噬菌體展示而言)。
有許多可藉以自簡併寡核苷酸序列產生可能同系物集合庫之方式。可在自動化DNA合成儀中進行簡併基因序列之化學合成，且合成基因隨後可拼接成適宜表現載體。此項技術中熟知簡併寡核苷酸之合成。參見例如，Narang,SA(1983)Tetrahedron 39：3；Itakura等人(1981)Recombinant DNA,Proc.3rd Cleveland Sympos.Macromolecules，編輯AG Walton,Amsterdam：Elsevier第273-289頁；Itakura等人(1984)Annu.Rev.Biochem.53：323；Itakura等人(1984)Science 198：1056；Ike等人(1983)Nucleic Acid Res.11：477。已將此等技術用於其他蛋白質之定向進化。參見例如，Scott等人，(1990)Science 249：386-390；Roberts等人(1992)PNAS USA 89：2429-2433；Devlin等人(1990)Science 249：404-406；Cwirla等人，(1990)PNAS USA 87：6378-6382；及美國專利案號：5,223,409、5,198,346及5,096,815。
或者，可使用其他形式之突變誘發產生組合集合庫。例如，藉由利用(例如)丙胺酸掃描突變誘發[參見例如，Ruf等人(1994)Biochemistry 33：1565-1572；Wang等人(1994)J.Biol.Chem.269：3095-3099；Balint等人(1993)Gene 137：109-118；Grodberg等人(1993)Eur.J.Biochem.218：597-601；Nagashima等人(1993)J.Biol.Chem.268：2888-2892；Lowman等人(1991)Biochemistry 30：10832-10838；及Cunningham等人(1989)Science 244：1081-1085]，藉由連接子掃描突變誘發[參見例如，Gustin等人(1993)Virology 193：653-660；及Brown等人(1992)Mol.Cell Biol.12：2644-2652；McKnight等人(1982)Science 232：316]，藉由飽和突變誘發[參見例如，Meyers等人(1986)Science 232：613]；藉由PCR突變誘發[參見例如，Leung等人(1989)Method Cell Mol Biol 1：11-19]；或藉由隨機突變誘發，包括化學突變誘發[參見例如，Miller等人(1992)A Short Course in Bacterial Genetics,CSHL Press,Cold Spring Harbor,NY；及Greener等人(1994)Strategies in Mol Biol 7：32-34]篩選，可自集合庫產生並分離本發明ActRII多肽或GDF陷阱多肽。連接子掃描突變誘發(尤其在組合設定中)係一種用於識別ActRII多肽之截短(生物活性)形式之具吸引力方法。
此項技術中已知眾多用於篩選藉由點突變及截短製成之組合集合庫之基因產物，及就此而言用於篩選具有一定性質之基因產物之cDNA集合庫之技術。此等技術通常將可適合於迅速篩選由本發明ActRII多肽或GDF陷阱多肽之組合突變誘發所產生之基因集合庫。篩選大基因集合庫最廣為使用之技術通常包括將基因集合庫選殖於可複製表現載體中，用所得載體集合庫使適宜細胞轉形，並在其中檢測所需活性有助於相對簡單單離編碼檢測到產物之基因之載體之條件下表現組合基因。較佳分析法包括ActRII配體(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP7、BMP6及/或Nodal)結合分析及/或ActRII配體介導之細胞信號傳遞分析。
在某些實施例中，本發明ActRII多肽或GDF陷阱多肽可進一步包括除ActRII(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽中天然存在之任何修飾以外之轉譯後修飾。此等修飾包括(但不限於)乙醯化、羧化、糖基化、磷酸化、脂化及醯化。因此，ActRII多肽或GDF陷阱多肽可包含非胺基酸成分，諸如聚乙二醇、脂質、多糖或單糖及磷酸酯。此等非胺基酸成分對配體陷阱多肽功能之影響可如本文針對其他ActRII或GDF陷阱變異體所述進行測試。當本發明多肽係在細胞中藉由裂解多肽之新生形式產生時，轉譯後加工對校正蛋白質折疊及/或 功能亦具有重要性。不同細胞(例如，CHO、HeLa、MDCK、293、WI38、NIH-3T3或HEK293)具有針對此等轉譯後活動之特定細胞機器及特性機制，且可經選擇以確保ActRII多肽或GDF陷阱多肽之正確修飾及加工。
在某些態樣中，本發明ActRII多肽或GDF陷阱多肽包括具有ActRII多肽(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)或GDF陷阱多肽之至少一部分(結構域)及一或多個異種部分(結構域)之融合蛋白質。此等融合結構域之熟知實例包括(但不限於)多組胺酸、Glu-Glu、穀胱甘肽S-轉移酶(GST)、硫氧還蛋白、蛋白質A、蛋白質G、免疫球蛋白重鏈恆定區(Fc)、麥芽糖結合蛋白(MBP)或人類血清白蛋白。融合結構域可經選擇，以賦予所需性質。例如，一些融合結構域尤其可用於藉由親和力層析單離融合蛋白質。為了進行親和力純化，使用親和力層析之相關基質，諸如穀胱甘肽-、澱粉酶-及鎳-或鈷-結合樹脂。此等基質中有許多可以「套組」形式獲得，諸如Pharmacia GST純化系統及可與(HIS6)融合搭檔聯用之QIAcxpressTM系統(Qiagen)。作為另一實例，融合結構域可經選擇，以便於檢測配體陷阱多肽。此等檢測結構域之實例包括各種螢光蛋白質(例如，GFP)及「抗原決定基標記」，其通常係可獲得特異性抗體之短肽序列。特異性單株抗體之熟知抗原決定基標記很容易獲得，包括FLAG、流感病毒血球凝集素(HA)及c-myc標記。在一些情形下，融合蛋白質具有蛋白酶裂解位點，諸如針對Xa因子或凝血酶之位點，其容許相關蛋白酶部分消化融合蛋白質，並從而由此釋放重組蛋白。然後釋放的蛋白質可藉由後續層析分離從融合結構域單離。在某些較佳實施例中，ActRII多肽或GDF陷阱多肽與在活體內使多肽穩定之結構域(「穩定(stabilizer)」結構域)融合。所謂「穩定」意指增加血清半衰期之任何事件，無論其原因係破壞減少、腎臟清除率降低或其他藥物動力學效應。已知與免疫球蛋白之Fc部分 融合可賦予眾多蛋白質所需藥物動力學性質。同樣，融合至人類血清白蛋白可賦予所需性質。其他可選擇之融合結構域類型包括多聚化(例如，二聚化、四聚化)結構域及功能域(其賦予其他生物功能，諸如進一步刺激肌肉生長)。
在某些實施例中，本發明提供含以下IgG1 Fc結構域序列之ActRII或GDF陷阱融合蛋白質： (SEQ ID NO：14)。
在其他實施例中，本發明提供含以下IgG1 Fc結構域變異體之ActRII或GDF陷阱融合蛋白質： (SEQ ID NO：64)。
在還有其他實施例中，本發明提供含以下IgG1 Fc結構域變異體之ActRII或GDF陷阱融合蛋白質： (SEQ ID NO：15)。
視情況地，IgG1 Fc結構域在諸如Asp-265、離胺酸322及Asn-434之殘基處具有一或多個突變。在某些情形下，具有此等突變中之一或多者(例如，Asp-265突變)之突變體IgG1 Fc結構域結合Fcγ受體之能力相對於野生型Fc結構域有所下降。在其他情形下，具有此等突變中之一或多者(例如，Asn-434突變)之突變體Fc結構域結合MHC I類相關Fc-受體(FcRN)之能力相對於野生型IgG1 Fc結構域有所下降。
在某些其他實施例中，本發明提供含IgG2 Fc結構域變異體之ActRII或GDF陷阱融合蛋白質，其包括以下： (SEQ ID NO：65)。
應理解，融合蛋白質之不同成分可以任何符合所需功能性之方式排列。例如，ActRII多肽結構域或GDF陷阱多肽結構域可置於異種結構域之C-末端，或者可將異種結構域置於ActRII多肽結構域或GDF陷阱多肽結構域之C-末端。ActRII多肽結構域或GDF陷阱多肽結構域及異種結構域在融合蛋白質中無需毗鄰，且可在結構域之C-或N-末端或者結構域之間包含其他結構域或胺基酸序列。
例如，ActRII或GDF陷阱融合蛋白質可包含如式A-B-C中所述胺基酸序列。B部分對應ActRII多肽結構域或GDF陷阱多肽結構域。A及C部分可獨立地為零個、一個或超過一個胺基酸，且A及C部分在存在時係與B異種。A及/或C部分可經由連接子序列附接至B部分。示例性連接子包括短多肽連接子，諸如2-10、2-5、2-4、2-3個甘胺酸殘基，諸如例如Gly-Gly-Gly連接子。上文描述其他適宜連接子[例如，TGGG連接子(SEQ ID NO：53)]。在某些實施例中，ActRII或GDF陷阱融合蛋白質包括如式A-B-C中所述之胺基酸序列，其中A係引導(信號)序列，B由ActRII或GDF多肽結構域組成，且C係改善活體內穩定性、活體內半衰期、攝取/投與、組織定位或分佈、形成蛋白質複合物及/或純化中之一或多者之多肽部分。在某些實施例中，ActRII或GDF陷阱融合蛋白質包括如式A-B-C中所述之胺基酸序列，其中A係TPA引導序列，B由ActRII或GDF多肽結構域組成，且C係免疫球蛋白Fc結構域。較佳融合蛋白質包含SEQ ID NO：22、26、29、31、36、38、41、44及51中任一者中所述之胺基酸序列。
在某些實施例中，本發明ActRII多肽或GDF陷阱多肽包含一或多種能夠使多肽穩定之修飾。例如，此等修飾改善多肽之活體外半衰 期、改善多肽之循環半衰期及/或減少多肽之蛋白質降解。此等穩定修飾包括(但不限於)融合蛋白質(包括(例如)含ActRII多肽結構域或GDF陷阱多肽結構域及穩定結構域之融合蛋白質)、糖基化位點之修飾(包括(例如)向本發明多肽添加糖基化位點)、碳水化合物部分之修飾(包括(例如)移除本發明多肽之碳水化合物部分)。如本文所使用，術語「穩定結構域」不僅指融合蛋白質情形下之融合結構域(例如，免疫球蛋白Fc結構域)，而且包括非蛋白修飾如碳水化合物部分或非蛋白部分，如聚乙二醇。
在較佳實施例中，根據本文所述方法使用之ActRII多肽及GDF陷阱係單離多肽。如本文所使用，單離蛋白質或多肽係自其天然環境之組分分離者。在一些實施例中，將本發明多肽純化至大於95%、96%、97%、98%或99%純度，其係藉由(例如)電泳(例如，SDS-PAGE、等電焦聚(IEF)、毛細電泳法)或層析(例如，離子交換或反相HPLC)測得。此項技術中熟知評估抗體純度之方法[參見例如，Flatman等人，(2007)J.Chromatogr.B 848：79-87]。
在某些實施例中，本發明ActRII多肽及GDF陷阱可藉由各種相關技術已知之技術產生。例如，本發明多肽可利用標準蛋白質化學技術合成，諸如彼等於Bodansky,M.Principles of Peptide Synthesis,Springer Verlag,Berlin(1993)及Grant G.A.(編輯)，Synthetic Peptides：A User's Guide,W.H.Freeman and Company,New York(1992)中所述者。此外，自動化肽合成儀可在市面上購得(參見例如，Advanced ChemTech型號396；Milligen/Biosearch 9600)。或者，如此項技術中所熟知，本發明多肽(包括其片段或變異體)可利用各種表現系統[例如，大腸桿菌(E.coli)、中國倉鼠卵巢(CHO)細胞、COS細胞、桿狀病毒]重組產生。在另一實施例中，本發明之經修飾或未經修飾多肽可藉由利用(例如)蛋白酶(例如胰蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶、胃蛋白酶或成對鹼性胺基酸轉化酶(PACE))消化重組產生之全長ActRII或GDF陷阱多肽產生。可利用電腦分析(利用市售軟體，例如MacVector、Omega、PCGene，Molecular Simulation,Inc.)識別蛋白酶裂解位點。或者，可由重組產生之全長ActRII或GDF陷阱多肽，利用化學裂解(例如，溴化氰、羥胺等)產生此等多肽。
本文所揭示之任何ActRII多肽(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)可與一或多種其他本發明ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防貧血，治療MDS或含鐵胚血球性貧血，治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症)。例如，本文所揭示之ActRII多肽可與以下物質組合使用：i)一或多種本文所揭示之其他ActRII多肽；ii)一或多種本文所揭示之GDF陷阱；iii)一或多種本文所揭示之ActRII拮抗劑抗體(例如，抗活化素A抗體、抗活化素B抗體、抗活化素C抗體、抗活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體及/或抗-ActRIIB抗體)；iv)一或多種本文所揭示之小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)；v)本文所揭示之多核苷酸ActRII拮抗劑中之一或多者(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；vi)一或多種本文所揭示之卵泡抑素多肽；及/或vii)一或多種本文所揭示之FLRG多肽。
類似地，本文所揭示之任何GDF陷阱可與一或多種其他本發明ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果(例如，增加有此需要之患者之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防貧血，治療MDS或含鐵胚血球 性貧血，治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症)。例如，本文所揭示之GDF陷阱可與以下物質組合使用：i)一或多種本文所揭示之其他GDF陷阱；ii)一或多種本文所揭示之ActRII多肽(例如，ActRIIA或ActRIIB多肽)；iii)一或多種本文所揭示之ActRII拮抗劑抗體(例如，抗活化素A抗體、抗活化素B抗體、抗活化素C抗體、抗活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體及/或抗-ActRIIB抗體)；iv)一或多種本文所揭示之小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)；v)本文所揭示之多核苷酸ActRII拮抗劑中之一或多者(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；vi)一或多種本文所揭示之卵泡抑素多肽；及/或vii)一或多種本文所揭示之FLRG多肽。
B.編碼ActRII多肽及GDF陷阱之核酸
在某些實施例中，本發明提供編碼本文所揭示之ActRII多肽及GDF陷阱多肽(包括其片段、功能變異體及融合蛋白質)之單離及/或重組核酸。例如，SEQ ID NO：12編碼天然人類ActRIIA前體多肽，而SEQ ID NO：13編碼ActRIIA之經加工細胞外結構域。此外，SEQ ID NO：7編碼天然人類ActRIIB前體多肽(上述R64變異體)，而SEQ ID NO：8編碼ActRIIB之經加工細胞外結構域(上述R64變異體)。主體核酸可係單股或雙股。此等核酸可係DNA或RNA分子。此等核酸可用於(例如)製造本發明ActRII-基配體陷阱多肽之方法中。
如本文所使用，單離核酸係指自其天然環境組分分離之核酸分子。單離核酸包括含於通常含核酸分子之細胞中之核酸分子，但該核 酸分子存在於染色體外或位於不同於其天然染色體位置之染色體位置上。
在某些實施例中，編碼本發明ActRII多肽及GDF陷阱之核酸應理解為包括SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48中任一者之變異體之核酸。變異體核苷酸序列包括差異為一或多個核苷酸取代、添加或缺失之序列，包括對偶基因變異體，且因此將包括不同於以SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48中任一者中所指定之核苷酸序列之編碼序列。
在某些實施例中，本發明ActRII多肽及GDF陷阱係由至少80%、85%、90%、95%、97%、98%或99%與SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48相同之單離或重組核酸序列所編碼。在一些實施例中，本發明GDF陷阱並非由包含(或由)對應SEQ ID NO：7、8、12、13、27及32中任一者之任一核苷酸序列(組成)之核酸序列編碼。一般技術者將知曉，至少80%、85%、90%、95%、97%、98%或99%與與SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、42、47及48互補之序列相同之核酸序列及其變異體亦在本發明範圍內。在其他實施例中，本發明核酸序列可係單離、重組及/或與異種核苷酸序列融合、或在DNA集合庫中。
在其他實施例中，本發明核酸亦包括在高度嚴格條件下與SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48中所指定之核苷酸序列、SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48之互補序列、或其片段雜交之核苷酸序列。如上所述，一般技術者將容易理解，促進DNA雜交之適當嚴格條件可有所不同。一般技術者將容易理解，促進DNA雜交之適當嚴格條件可有所不同。例如，可先在約45℃下以6.0 x氯化鈉/檸檬酸鈉(SSC)進行雜交，接著在約50℃下以2.0 x SSC清洗。例如，清洗步驟中之鹽濃度可 選自在50℃下約2.0 x SSC之低度嚴格至50℃下約0.2 x SSC之高度嚴格。此外，清洗步驟中之溫度可自在室溫約22℃下之低度嚴格條件增加至在約65℃下之高度嚴格條件。溫度及鹽均可變化，或者溫度或鹽濃度保持恆定，轉而改變其他變量。在一實施例中，本發明提供在6 x SSC及室溫之低度嚴格條件雜交之核酸，隨後在室溫下以2 x SSC清洗。
不同於SEQ ID NO：7、8、12、13、27、32、39、40、42、43、46、47及48中所述核酸之單離核酸由於遺傳密碼之簡併性亦落於本發明範圍內。例如，許多胺基酸係由超過一個三聯體指定。指定相同胺基酸之密碼子或同義碼(例如，CAU及CAC係組胺酸之同義碼)可導致「沉默」突變，其不會影響蛋白質之胺基酸序列。然而，預期導致主體蛋白質胺基酸序列變化之DNA序列多型性將存在於哺乳動物細胞中。熟習此項技術者將知曉，編碼特定蛋白質之核酸之一或多個核苷酸之此等變化(至多約3-5%之核苷酸)可由於天然對偶基因變化而存在於既定物種之個體中。任何及所有此等核苷酸變化及所得胺基酸多型性係在本發明範圍內。
在某些實施例中，本發明重組核酸可以操作方式連接至表現構築體中之一或多個調節核苷酸序列。調節核苷酸序列通常將適合表現用宿主細胞。此項技術中已知各種宿主細胞之許多類型之適宜表現載體及適宜調節序列。通常，該等一或多個調節核苷酸序列可包括(但不限於)啟動子序列、引導或信號序列、核糖體結合位點、轉錄起始及終止序列、轉譯起始及終止序列及增強子或活化因子序列。本發明涵蓋如此項技術中已知之組成型或誘導型啟動子。啟動子可係天然啟動子或組合超過一種啟動子之元件之雜合啟動子。表現構築體可存在於細胞之離合染色小體上，諸如質體，或者表現構築體可插人染色體中。在一些實施例中，表現載體包含可篩選標記基因，以容許篩選轉 形宿主細胞。可篩選標記基因係此項技術中所熟知，且將隨所用宿主細胞而變化。
在本發明之某些態樣中，主體核酸係提供於包含編碼ActRII多肽或GDF陷阱之核苷酸序列之表現載體中，且以操作方式連接至至少一個調節序列。調節序列係技術上公認的，且經選擇以指導ActRII或GDF陷阱多肽之表現。因此，術語調節序列包括啟動子、增強子及其他表現控制元件。示例性調節序列係描述於Goeddel；Gene Expression Technology：Methods in Enzymology,Academic Press,San Diego,CA(1990)中。例如，眾多控制DNA序列表現之表現控制序列中之任一者在以操作方式連接至其時可用於此等載體中，以表現編碼ActRII或GDF陷阱多肽之DNA序列。此等可用表現控制序列包括(例如)SV40之早期及晚期啟動子、tet增強子、腺病毒或巨大細胞病毒即刻早期啟動子、RSV啟動子、lac系統、trp系統、TAC或TRC系統、表現受到T7RNA聚合酶指導之T7啟動子、噬菌體λ之主要操縱子及啟動子區、fd外殼蛋白之控制區、3-磷酸甘油酸激酶或其他糖酵解酶之啟動子、酸性磷酸酶之啟動子(例如Pho5)、酵母α-匹配因子之啟動子、桿狀病毒系統之多角體(polyhedron)啟動子及其他已知控制原核細胞或真核細胞或其病毒之基因表現之序列、及其各種組合。應理解，表現載體之設計可取決於諸如以下因素：待轉形之宿主細胞之選擇及/或欲表現之蛋白質類型。此外，亦應考慮載體複本數量、控制複本數量之能力及由該載體編碼之任何其他蛋白質(諸如抗生素標記)之表現。
本發明重組核酸可藉由將選殖基因或其一部分拼接至適合在原核細胞、真核細胞(酵母、鳥類、昆蟲或哺乳動物)或兩者中表現之載體中而產生。用於產生重組ActRII或GDF陷阱多肽之表現媒介體包括質體及其他載體。例如，適宜載體包括以下類型之質體：用於在原核細胞(諸如大腸桿菌)中表現之pBR322-衍生質體、pEMBL-衍生質體、 pEX-衍生質體、pBTac-衍生質體及pUC-衍生質體。
一些哺乳動物表現載體包含促進載體在細菌中傳播之原核生物序列以及一或多個在真核細胞中表現之真核轉錄單元。pcDNAI/amp、pcDNAI/neo、pRc/CMV、pSV2gpt、pSV2neo、pSV2-dhfr、pTk2、pRSVneo、pMSG、pSVT7、pko-neo及pHyg衍生載體係適合轉染真核細胞之哺乳動物表現載體之實例。此等載體中有一些經來自細菌質體(諸如pBR322)之序列修飾，以促進在原核細胞及真核細胞兩者中之複製及耐藥性篩選。或者，病毒如牛乳突狀瘤病毒之衍生物(BPV-1)或艾司坦-巴爾(Epstein-Barr)病毒之衍生物(pHEBo、pREP-所衍生及p205)可用於在真核細胞中瞬時表現蛋白質。其他病毒(包括逆轉錄病毒)表現系統之實例可見於下文基因療法遞送系統之描述中。用於製備質體及宿主生物之轉形之各種方法係此項技術中所熟知。就其他適用於原核細胞及真核細胞兩者之表現系統以及一般重組程序而言，請參見例如Molecular Cloning A Laboratory Manual，第3版，Sambrook、Fritsch及Maniatis編(Cold Spring Harbor Laboratory Press,2001)。在一些情形下，期望藉由使用桿狀病毒表現系統來表現重組多肽。此等桿狀病毒表現系統之實例包括pVL-衍生載體(諸如pVL1392、pVL1393及pVL941)、pAcUW-衍生載體(諸如pAcUW1)及pBlueBac-衍生載體(諸如含ß-gal之pBlueBac III)。
在一較佳實施例中，載體將設計用於在CHO細胞中產生主體ActRII或GDF陷阱多肽，諸如Pcmv-Script載體(Stratagene,La Jolla,Calif.)、pcDNA4載體(Invitrogen,Carlsbad,Calif.)及pCI-neo載體(Promega,Madison,Wisc.)。如將顯而易見，主體基因構築體可用於在於培養物中傳播之細胞中造成主體ActRII多肽表現，(例如)以產生用於純化之蛋白質，包括融合蛋白質或變異體蛋白質。
本發明亦係關於一種轉染重組基因之宿主細胞，該重組基因包 含對應主體ActRII或GDF陷阱多肽中之一或多者之編碼序列。宿主細胞可為任何原核細胞或真核細胞。例如，本發明ActRII或GDF陷阱多肽可在細菌細胞如大腸桿菌、昆蟲細胞(例如，利用桿狀病毒表現系統)、酵母或哺乳動物細胞[例如中國倉鼠卵巢(CHO)細胞系]中表現。熟習此項技術者已知其他適宜宿主細胞。
因此，本發明進一步係關於產生主體ActRII及GDF陷阱多肽之方法。例如，轉染編碼ActRII或GDF陷阱多肽之表現載體之宿主細胞可在適合條件下經培養，以容許表現ActRII或GDF陷阱多肽。多肽可被分泌並自細胞及含該多肽之培養基混合物單離離。或者，ActRII或GDF陷阱多肽可保留在細胞質內或細胞膜部分(membrane fraction)，收穫、裂解細胞並單離蛋白質。細胞培養物包括宿主細胞、培養基及其他副產物。相關技術中熟知適用於細胞培養之培養基。主體多肽可利用此項技術中已知用於純化蛋白質之技術自細胞培養基、宿主細胞或兩者單離，該等技術包括離子交換層析、凝膠過濾層析、超過濾、電泳、藉助針對ActRII或GDF陷阱多肽之特定抗原決定基具有特異性之抗體進行免疫親和純化、及藉助結合融合至ActRII或GDF陷阱多肽之結構域之製劑進行親和力純化(例如，蛋白質A管柱可用於純化ActRII-Fc或GDF Trap-Fc融合蛋白質)。在一些實施例中，ActRII或GDF陷阱多肽係含便於其純化之結構域之融合蛋白質。
在一些實施例中，純化係藉由一系列管柱層析步驟實現，包括(例如)以下依任何順序之三者或更多者：蛋白質A層析、Q瓊脂糖層析、苯基瓊脂糖層析、尺寸排除層析及陽離子交換層析。可藉助病毒過濾及緩衝液交換完成純化。可將ActRII-Fc或GDF陷阱-Fc蛋白質純化至由尺寸排除層析測定>90%、>95%、>96%、>98%或>99%之純度及由SDS PAGE測定>90%、>95%、>96%、>98%或>99%之純度。目標純度應足以在哺乳動物系統(尤其非人類靈長類、嚙齒類(小鼠)及人 類)中達到所需結果。
在另一實施例中，編碼純化引導序列(諸如位於重組ActRII或GDF陷阱多肽之期望部分之N-末端處之聚-(His)/腸激酶裂解位點序列)之融合基因可容許藉由親和層析，利用Ni2+金屬樹脂純化所表現融合蛋白質。隨後可藉由用腸激酶處理移除純化引導序列，以提供經純化之ActRII或GDF陷阱多肽。參見例如，Hochuli等人(1987)J.Chromatography 411：177；及Janknecht等人(1991)PNAS USA 88：8972。
製備融合基因之技術係眾所周知。本質上，按照習知技術，採用拼接用平端或交錯端，限制酶消化以提供適宜末端，視需要補平黏性末端，鹼性磷酸酶處理以避免非期望接合，並酶促拼接，來進行編碼不同多肽序列之各種DNA片段接合。在另一實施例中，融合基因可藉由習知技術合成，包括自動化DNA合成儀。或者，可利用在兩個連續基因片段之間產生互補突出端之錨定引物進行基因片段之PCR擴增，隨後可使其退火以產生嵌合基因序列。參見例如，Current Protocols in Molecular Biology，編輯Ausubel等人，John Wiley & Sons：1992。
C.抗體拮抗劑
在某些態樣中，本發明係關於會拮抗ActRII活性(例如，抑制ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)之抗體或抗體組合。此等抗體可結合並抑制一或多種配體(例如，GDF8、GDF11、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7或Nodal)或者一或多種受體(例如，ActRIIA、ActRIIB、ALK4、ALK5)。特定言之，本發明提供單獨利用抗體ActRII拮抗劑或抗體ActRII拮抗劑組合或者其與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G- CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]之組合來(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。
在某些實施例中，一本發明較佳抗體ActRII拮抗劑係會結合及/或抑制至少GDF11之活性(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)之抗體或抗體組合。視情況地，該抗體或抗體組合進一步結合及/或抑制GDF8之活性(例如，GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)，特定言之在具有針對GDF11及GDF8兩者之結合親和性之多特異性抗體之情形下或在一或多種抗-GDF11抗體與一或多種抗-GDF8抗體之組合之情境中。視情況地，本發明抗體或抗體組合實質上不結合及/或抑制活化素A之活性(例如，活化素A-介導之ActRIIA或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。在一些實施例中，會結合及/或抑制GDF11及/或GDF8之活性之本發明抗體或抗體組合進一步結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中一或多者之活性(例如，ActRIIA或ActRIIB SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞激活)，特定言之在具有針對多種ActRII配體之結合親和性之多特異性抗體之情形下或在多種抗體組合(各抗體具有針對不同ActRII配體之結合親和性)之情境中。
在某些態樣中，本發明ActRII拮抗劑係會結合及/或抑制至少GDF8之活性(例如，GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)之抗體或抗體組合。視情況地，該抗體或 抗體組合進一步結合及/或抑制GDF11之活性(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)，特定言之在具有針對GDF8及GDF11之結合親和性之多特異性抗體之情形下或在一或多種抗-GDF8抗體與一或多種抗-GDF11抗體之組合之情境中。視情況地，本發明抗體或抗體組合實質上不結合及/或抑制活化素A之活性(例如，活化素A-介導之ActRIIA或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。在一些實施例中，會結合及/或抑制GDF8及/或GDF11之活性之本發明抗體或抗體組合進一步結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中一或多者之活性(例如，ActRIIA或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞激活)，特定言之在具有針對多種ActRII配體之結合親和性之多特異性抗體之情形下或在組合多種抗體(各抗體具有針對不同ActRII配體之結合親和性)之情境中。
在另一態樣中，本發明ActRII拮抗劑係會結合及/或抑制ActRII受體(例如，ActRIIA或ActRIIB受體)之活性之抗體或抗體組合。在較佳實施例中，本發明抗-ActRII受體抗體(例如抗-ActRIIA或抗-ActRIIB受體抗體)或抗體組合結合ActRII受體並阻止至少GDF11結合及/或激活ActRII受體(例如，GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。視情況地，本發明抗-ActRII受體抗體或抗體組合進一步阻止GDF8結合及/或激活ActRII受體。視情況地，本發明抗-ActRII受體抗體或抗體組合實質上不抑制活化素A結合及/或激活ActRII受體。在一些實施例中，會結合ActRII受體並阻止GDF11及/或GDF8結合及/或激活ActRII受體之本發明抗-ActRII受體抗體或抗體組合進一步阻止活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中之一或多者結合及/或激活ActRII受體。
術語抗體在本文中係以最廣泛意義上使用，且涵蓋各種抗體結構，包括(但不限於)單株抗體、多株抗體、多特異性抗體(例如，雙特異性抗體)及抗體片段，只要其展現所需抗原結合活性即可。抗體片段係指不同於完整抗體之分子，其包含完整抗體之將抗原結合至該完整抗體所結合之處之一部分。抗原片段之實例包括(但不限於)Fv、Fab、Fab'、Fab'-SH、F(ab')2；雙功能抗體；線抗體；單鏈抗體分子(例如，scFv)；及抗體片段所形成之多特異性抗體。參見例如，Hudson等人(2003)Nat.Med.9：129-134；Plückthun，在The Pharmacology of Monoclonal Antibodies，第113卷，Rosenburg及Moore編輯，(Springer-Verlag,New York)，第269-315頁(1994)中；WO 93/16185；及美國專利案第5,571,894號、第5,587,458號及第5,869,046號。本文所揭示之抗體可係多株抗體或單株抗體。在某些實施例中，本發明抗體包含與之附接並能被檢測到之標記(例如，該標記可係放射性同位素、螢光化合物、酶或酶輔助因子)。在較佳實施例中，本發明抗體係單離抗體。
雙功能抗體係具有兩個抗原結合位點之抗體片段，其可係二價或具雙特異性。參見例如，EP 404,097；WO 1993/01161；Hudson等人(2003)Nat.Med.9：129-134(2003)；及Hollinger等人(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90：6444-6448。三功能抗體及四功能抗體亦描述於Hudson等人(2003)Nat.Med.9：129-134中。
單域抗體係含抗體之所有或部分重鏈可變結構域或者所有或部分輕鏈可變結構域之抗體片段。在某些實施例中，單域抗體係人類單域抗體。參見例如美國專利案第6,248,516號。
抗體片段可由各種技術製備，包括(但不限於)蛋白水解消化完整抗體及藉由重組宿主細胞(例如，大腸桿菌或噬菌體)產生，如本文所述。
本文抗體可係任何類別。抗體類別係指重鏈所具有之恆定域或恆定區之類型。存在五大類抗體：IgA、IgD、IgE、IgG及IgM，且此等抗體中有幾種可進一步劃分成亞類(同型物)，例如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1及IgA2。對應不同類別之免疫球蛋白之重鏈恆定域被稱為α、δ、ε、γ及μ。
一般而言，用於本文所揭示方法中之抗體特異性結合其靶抗原，較佳以高親和力結合。親和力可表示為KD值，且反映內在結合親和力(例如，具有最小親和效應)。通常，結合親和力係在活體外測量，在無細胞或細胞相關聯環境中。此項技術中已知之許多分析(包括彼等本文所揭示者)中之任一者均可用於獲得結合親和力測量值，包括(例如)表面電漿共振(BiacoreTM分析)、放射性標記抗原結合分析(RIA)及ELISA。在一些實施例中，本發明抗體以至少1x10-7或更強、1x10-8或更強、1x10-9或更強、1x10-10或更強、1x10-11或更強、1x10-12或更強、1x10-13或更強或者1x10-14或更強之KD結合至其靶抗原(例如，GDF11、GDF8、ActRIIA、ActRIIB等)。
在某些實施例中，KD係藉由RIA進行測量，使用受關注抗體之Fab變異體及其靶抗原，如以下分析所述。藉由在系列滴定濃度的未標記抗原存在下，用最小濃度的放射性標記抗原(例如，125I-標記)使Fab平衡，接著以經抗Fab抗體塗佈之滴定盤捕獲經結合之抗原，來測量Fab針對抗原之溶液-結合親和力(參見，例如Chen等人(1999)J.Mol.Biol.293：865-881]。為建立分析條件，用捕獲抗-Fab抗體(例如，來自Cappel Labs)塗佈(例如，過夜)多孔盤(例如，來自Thermo Scientific之MICROTITER®)，隨後較佳在室溫(約23℃)下用牛血清白蛋白阻斷。在非吸附盤中，將放射性標記抗原與受關注Fab之連續稀釋液混合[例如，與Presta等人，(1997)Cancer Res.57：4593-4599中之抗-VEGF抗體、Fab-12之評估一致]。接著將受關注Fab培育，較佳過 夜，但培育可持續較長時間(例如，約65小時)，以確達到平衡。此後，將該等混合物轉移至培育用捕獲盤，較佳在室溫下培育約1小時。然後移除溶液，並清洗該盤數次，較佳用聚山梨醇酯20及PBS混合物清洗。當盤已經乾燥時，添加閃爍劑(例如，來自Packard之MICROSCINT®)，並在γ計數器(例如，來自Packard之TOPCOUNT®)上對盤進行計數。
根據另一實施例，KD係利用表面電漿共振試驗，利用(例如)具有以約10反應單位(RU)之固定抗原CM5晶片之BIACORE®2000或BIACORE®3000(Biacore,Inc.,Piscataway,N.J.)進行測量。簡而言之，根據供應商指示，以N-乙基-N’-(3-二甲胺基丙基)-碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC)及N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)使羧甲基化葡聚糖生物感測器晶片(CM5,Biacore,Inc.)活化。例如，以10mM乙酸鈉，pH 4.8將抗原稀釋至5μg/ml(約0.2μM)，接著以5μl/分鐘之流速注射，以達到約10反應單位(RU)之偶聯蛋白。在注射抗原後，注射1M乙醇胺，以阻斷未反應基團。為得到動力學測量值，以約25μl/min之流速注入溶於PBS及0.05%聚山梨醇酯20(TWEEN-20®)表面活性劑(PBST)之Fab兩倍連續稀釋液(0.78nM至500nM)。締合速率(kon)及解離速率(koff)係利用(例如)簡單一對一朗繆爾(Langmuir)結合模型(BIACORE®評估軟體版本3.2)藉由同時擬合締合及解離感應圖進行計算。平衡解離常數(KD)係計算為比例koff/kon[參見例如，Chen等人，(1999)J.Mol.Biol.293：865-881]。如果藉由以上表面電漿共振試驗得知締合速率超過例如106 M-1 s-1，則可藉由利用螢光淬滅技術來測定締合速率，該技術測量在如於分光計(諸如配備停流之(stop-flow equipped)分光光度計(Aviv Instruments)或具有攪拌光析管之8000-系列SLM-AMINCO®分光光度計(ThermoSpectronic))中測量之遞增濃度之抗原存在下，含於PBS之20nM抗-抗原抗體(Fab形式)之螢光發射強度(例如，激發=295 nm；發射=340nm，16nm帶通)之增加或減少。
如本文所使用，抗-GDF11抗體通常係指能以足夠親和力結合GDF11之抗體，以使得該抗體可在靶向GDF11時用作診斷劑及/或治療劑。在某些實施例中，抗-GDF11抗體結合無關非GDF11蛋白之程度小於該抗體結合GDF11之程度之約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或小於1%，其係藉由(例如)放射免疫分析(RIA)測量。在某些實施例中，抗-GDF11抗體結合GDF11之抗原決定基，其在不同物種之GDF11間係保留。在某些較佳實施例中，本發明抗-GDF11抗體係可抑制GDF11活性之拮抗劑抗體。例如，本發明抗-GDF11抗體可抑制GDF11結合同族受體(例如，ActRIIA或ActRIIB受體)及/或抑制GDF11-介導之同族受體之信號轉導(激活)，諸如ActRIIA及/或ActRIIB受體介導之SMAD2/3信號傳遞。在一些實施例中，本發明抗-GDF11抗體實質上不結合及/或抑制活化素A之活性。應注意，GDF11與GDF8具有高度序列同源性，且因此結合及/或GDF11之抗體在某些情形下亦可結合及/或抑制GDF8。
抗-GDF8抗體係指能以足夠親和力結合GDF8之抗體，以使得該抗體可在靶向GDF8時用作診斷劑及/或治療劑。在某些實施例中，抗-GDF8抗體結合無關非GDF8蛋白之程度小於該抗體結合GDF8之程度之約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或小於1%，其係藉由(例如)放射免疫分析(RIA)測量。在某些實施例中，抗-GDF8抗體結合GDF8之抗原決定基，其在不同物種之GDF8間係保留。在較佳實施例中，本發明抗-GDF8抗體係可抑制GDF8活性之拮抗劑抗體。例如，本發明抗-GDF8抗體可抑制GDF8結合同族受體(例如，ActRIIA或ActRIIB受體)及/或抑制GDF8-介導之同族受體之信號轉導(激活)，諸如ActRIIA及/或ActRIIB受體介導之SMAD2/3信號傳遞。在一些實施例中，本發明抗-GDF8抗體實質上不結合及/或抑制活化素A之活性。 應注意，GDF8與GDF11具有高度序列同源性，且因此結合及/或GDF8之抗體在許多情形下亦可結合及/或抑制GDF11。
抗-ActRIIA抗體係指能以足夠親和力結合ActRIIA之抗體，以使得該抗體可在靶向ActRIIA時用作診斷劑及/或治療劑。在某些實施例中，抗-ActRIIA抗體結合無關非ActRIIA蛋白之程度小於該抗體結合ActRIIA之程度之約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或小於1%，其係藉由(例如)放射免疫分析(RIA)測量。在某些實施例中，抗-ActRIIA抗體結合ActRIIA之抗原決定基，其在不同物種之ActRIIA間係保留。在較佳實施例中，本發明抗ActRIIA抗體係可抑制ActRIIA活性之拮抗劑抗體。例如，本發明抗-ActRIIA抗體可抑制一或多種選自活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、活化素A、BMP6及BMP7之ActRIIA配體結合ActRIIA受體及/或抑制此等配體中之一者激活ActRIIA信號傳遞(例如，SMAD2/3及/或SMAD 1/5/8 ActRIIA信號傳遞)。在較佳實施例中，本發明抗-ActRIIA抗體抑制GDF11結合ActRIIA受體及/或抑制GDF11激活ActRIIA信號傳遞。視情況地，本發明抗-ActRIIA抗體進一步抑制GDF8結合ActRIIA受體及/或抑制GDF8激活ActRIIA信號傳遞。視情況地，本發明抗-ActRIIA抗體實質上不抑制活化素A結合ActRIIA受體及/或實質上不抑制活化素A介導之ActRIIA信號傳遞激活。在一些實施例中，會抑制GDF11及/或GDF8結合及/或激活ActRIIA受體之本發明抗-ActRIIA抗體進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、活化素A、GDF8、BMP6及BMP7中之一或多者結合及/或激活ActRIIA受體。
抗-ActRIIB抗體係指能以足夠親和力結合ActRIIB之抗體，以使得該抗體可在靶向ActRIIB時用作診斷劑及/或治療劑。在某些實施例中，抗-ActRIIB抗體結合無關非ActRIIB蛋白之程度小於該抗體結合 ActRIIB之程度之約10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%或小於1%，其係藉由(例如)放射免疫分析(RIA)測量。在某些實施例中，抗-ActRIIB抗體結合ActRIIB之抗原決定基，其在不同物種之ActRIIB間係保留。在較佳實施例中，本發明抗ActRIIB抗體係可抑制ActRIIB活性之拮抗劑抗體。例如，本發明抗-ActRIIB抗體可抑制一或多種選自活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF11、GDF8、活化素A、BMP6及BMP7之ActRIIB配體結合ActRIIB受體及/或抑制此等配體中之一者激活ActRIIB信號傳遞(例如，SMAD2/3及/或SMAD 1/5/8 ActRIIB信號傳遞)。在較佳實施例中，本發明抗-ActRIIB抗體抑制GDF11結合ActRIIB受體及/或抑制GDF11激活ActRIIB信號傳遞。視情況地，本發明抗-ActRIIB抗體進一步抑制GDF8結合ActRIIB受體及/或抑制GDF8激活ActRIIB信號傳遞。視情況地，本發明抗-ActRIIB抗體實質上不抑制活化素A結合ActRIIB受體及/或實質上不抑制活化素A介導之ActRIIB信號傳遞激活。在一些實施例中，抑制GDF11及/或GDF8結合及/或激活ActRIIB受體之本發明抗-ActRIIB抗體進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、活化素A、GDF8、BMP6及BMP7中之一或多者結合及/或激活ActRIIB受體。
人類GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、GDF8、BMP6、BMP7、ActRIIB及ActRIIA之核酸及胺基酸序列係此項技術中所熟知，且因此按照本發明使用之抗體拮抗劑通常可藉由熟練技術人員基於此項技術中之知識及本文所提供之教示製備。
在某些實施例中，本文提供之抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)係嵌合抗體。嵌合抗體係指其中重鏈及/或輕鏈之一部分係衍生自特定來源或物種，而該 重鏈及/或輕鏈之剩餘部分係衍生自不同來源或物種之抗體。某些嵌合抗體係描述在(例如)美國專利案第4,816,567號；及Morrison等人，(1984)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,81：6851-6855中。在一些實施例中，嵌合抗體包含非人類可變區(例如，衍生自小鼠、大鼠、倉鼠、兔或非人類靈長類如猴之可變區)及人類恆定區。在一些實施例中，嵌合抗體係其中類別或子類已經自親本抗體之類別發生變化之「類別轉換」抗體。一般而言，嵌合抗體包括其抗原結合片段。
在某些實施例中，本文提供之嵌合抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)係人源化抗體。人源化抗體係指包含如下部分之嵌合抗體：源自非人類高變區(HVR)之胺基酸殘基、及源自人類框架區(FR)之胺基酸殘基。在某些實施例中，人源化抗體將包括實質上所有至少一個及通常兩個可變域，其中所有或實質上所有HVR(例如，CDR)對應非人類抗體之HVR，且所有或實質上所有FR對應人類抗體之FR。人源化抗體視需要可包含源自人類抗體之抗體恆定區中之至少一部分。「人源化形式」之抗體(例如非人類抗體)係指經人源化之抗體。
人源化抗體及其製造方法例如在Almagro及Fransson(2008)Front.BioSci.13：1619-1633中評審，且在以下中進一步描述：(例如)Riechmann等人，(1988)Nature 332：323-329；Queen等人(1989)Proc.Nat'l Acad.Sci.USA 86：10029-10033；美國專利案第5,821,337號、第7,527,791號、第6,982,321號及第7,087,409號；Kashmiri等人，(2005)Methods 36：25-34[描述SDR(a-CDR)接枝]；Padlan,Mol.Immunol.(1991)28：489-498(描述「表面重塑」)；Dall'Acqua等人(2005)Methods 36：43-60(描述「FR改組」)；Osbourn等人(2005)Methods 36：61-68；及Klimka等人Br.J.Cancer(2000)83：252-260(描述FR改組之「導向選擇」方法)。
可用於人源化之人類框架區包括(但不限於)：利用「最適(best-fit)」方法篩選之框架區[參見例如，Sims等人(1993)J.Immunol.151：2296]；衍生自輕鏈或重鏈可變區之特定子群之人類抗體之共有序列之框架區[參見例如，Carter等人(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89：4285；及Presta等人(1993)J.Immunol.,151：2623]；人類成熟(體細胞突變)框架區或人類生殖系框架區[參見例如，Almagro及Fransson(2008)Front.BioSci.13：1619-1633]；及衍生自篩選FR集合庫之框架區[參見例如，Baca等人，(1997)J.Biol.Chem.272：10678-10684；及Rosok等人，(1996)J.Biol.Chem.271：22611-22618]。
在某些實施例中，本文提供之抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)係人類抗體。可利用各種此項技藝中已知之技術製造人類抗體。人類抗體一般描述在van Dijk及van de Winkel(2001)Curr.Opin.Pharmacol.5：368-74及Lonberg(2008)Curr.Opin.Immunol.20：450-459中。
人類抗體可藉由將免疫原(例如，GDF11多肽、GDF8多肽、ActRIIA多肽或ActRIIB多肽)投與至經修飾以響應抗原挑戰產生完整人類抗體或具有人類可變區之完整抗體之轉殖基因動物而製備。此等動物通常包含所有或一部分人類免疫球蛋白基因座，其置換內源性免疫球蛋白基因座，或其存在於染色體外或隨機整合至動物染色體中。在此等轉殖基因動物中，內源性免疫球蛋白基因座通常已失活。為評審用於自轉殖基因動物獲得人類抗體之方法，參見例如Lonberg(2005)Nat.Biotechnol.23：1117-1125；美國專利案第6,075,181號及第6,150,584號(描述XENOMOUSETM技術)；美國專利案第5,770,429號(描述HuMab®技術)；美國專利案第7,041,870號(描述K-M MOUSE®技術)；及美國專利申請公開案第2007/0061900號(描述VelociMouse®技術)。來自由此等動物產生之完整抗體之人類可變區可藉由(例如)與不 同人類恆定區組合進行進一步修飾。
本文所提供之人類抗體亦可藉由融合瘤基方法製備。已描述用於生產人類單株抗體之人類骨髓瘤及小鼠-人類異質性骨髓瘤細胞系[參見例如，Kozbor J.Immunol.,(1984)133：3001；Brodeur等人(1987)Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications，第51-63頁，Marcel Dekker,Inc.,New York；及Boerner等人(1991)J.Immunol.,147：86]。Li等人，(2006)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,103：3557-3562中亦描述經由人類B細胞融合瘤技術產生之人類抗體。其他方法包括彼等描述在(例如)美國專利案第7,189,826號(描述自融合瘤細胞系生產單株人類IgM抗體)及Ni,Xiandai Mianyixue(2006)26(4)：265-268(2006)(描述人類-人類融合瘤)中者。人類融合瘤技術(Trioma技術)亦描述於Vollmers及Brandlein(2005)Histol.H1stopathol.,20(3)：927-937(2005)及Vollmers及Brandlein(2005)Methods Find Exp.Clin.Pharmacol.,27(3)：185-91中。
本文提供之人類抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-活化素B抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)亦可藉由單離選自人類衍生之噬菌體展示集合庫之Fv純系可變域序列產生。然後可將此等可變域序列與所需人類恆定域組合。本文描述用於自抗體集合庫篩選人類抗體之技術。
例如，本發明抗體可藉由針對具有所需活性之抗體篩選組合集合庫而單離。此項技術中已知各種用於產生噬菌體展示集合庫及針對具有所需結合特性之抗體篩選此等集合庫之方法。例如Hoogenboom等人(2001)Methods in Molecular Biology 178：1-37，O'Brien等人編輯，Human Press,Totowa,N.J.中評審此等方法，並在(例如)McCafferty等人(1991)Nature 348：552-554；Clackson等人，(1991)Nature 352：624-628；Marks等人(1992)J.Mol.Biol.222：581-597； Marks及Bradbury(2003)in Methods in Molecular Biology 248：161-175,Lo編輯，Human Press,Totowa,N.J.；Sidhu等人(2004)J.Mol.Biol.338(2)：299-310；Lee等人(2004)J.Mol.Biol.340(5)：1073-1093；Fellouse(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 101(34)：12467-12472；及Lee等人(2004)J.Immunol.Methods 284(1-2)：119-132中進一步描述。
在某些噬菌體展示方法中，VH及VL基因之譜系係分開由聚合酶鏈式反應(PCR)選殖，並在噬菌體集合庫中隨機重組，其然後可如Winter等人(1994)Ann.Rev.Immunol.,12：433-455中所述篩選抗原結合噬菌體。噬菌體通常展示抗體片段，呈單鏈Fv(scFv)片段或Fab片段。來自免疫源之集合庫提供針對免疫原(例如，GDF11、活化素B、ActRIIA或ActRIIB)之高親和力抗體，而無需構建融合瘤。或者，可選殖天然譜系(例如，來自人類)，以針對眾多非自身及自身抗原提供單一抗體來源，而無任何免疫作用，如Griffiths等人(1993)EMBO J,12：725-734所述。最後，天然集合庫亦可藉由自幹細胞選殖非重排V-基因片段及使用含隨機序列之PCR引物來編碼高度可變CDR3區及完成活體外重排來合成得到，如Hoogenboom及Winter(1992)J.Mol.Biol.,227：381-388所述。描述人類抗體噬菌體集合庫之專利公開案包括(例如)：美國專利案第5,750,373號及美國專利公開案第2005/0079574號、第2005/0119455號、第2005/0266000號、第2007/0117126號、第2007/0160598號、第2007/0237764號、第2007/0292936號及第2009/0002360號。
在某些實施例中，本文所提供抗體係多特異性抗體，例如雙特異性抗體。多特異性抗體(通常為單株抗體)具有針對在一種或更多種(例如，兩種、三種、四種、五種、六種或更多種)抗原上之至少兩種不同抗原決定基(例如，兩種、三種、四種、五種或六種或更多種)的結合特異性。
在某些實施例中，本發明多特異性抗體包含兩種或更多種結合特異性，其中至少一種結合特異性係針對GDF11抗原決定基，且視情況一或多種其他結合特異性係針對不同ActRII配體(例如，GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、活化素BMP6、BMP7及/或Nodal)及/或ActRII受體(例如，ActRIIA及/或ActRIIB受體)上之抗原決定基。在某些實施例中，多特異性抗體可結合GDF11之兩種或更多種抗原決定基。較佳地，部分具有針對GDF11抗原決定基之結合親和性之本發明多特異性抗體可用於抑制GDF11活性(例如，結合及/或激活ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力)，及視情況抑制一或多種不同ActRII配體(例如，GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal)及/或ActRII受體(例如，ActRIIA或ActRIIB受體)之活性。在某些較佳實施例中，會結合及/或抑制GDF11之本發明多特異性抗體進一步結合及/或抑制至少GDF8。視情況地，會結合及/或抑制GDF11之本發明多特異性抗體實質上不結合及/或實質上不抑制活化素A。在一些實施例中，會結合及/或抑制GDF11及GDD8之本發明多特異性抗體進一步結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal中之一或多者。
在某些實施例中，本發明多特異性抗體包含兩種或更多種結合特異性，其中至少一種結合特異性係針對GDF8抗原決定基，且視情況一或多種其他結合特異性係針對不同ActRII配體(例如，GDF11、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、活化素BMP6、BMP7及/或Nodal)及/或ActRII受體(例如，ActRIIA及/或ActRIIB受體)上之抗原決定基。在某些實施例中，多特異性抗體可結合GDF8之兩種或更多種抗原決定基。較佳地，部分具有針對GDF8抗原決定基之結合親和性之本發明多特異性抗體可用於抑制GDF8活性(例如，結合 及/或激活ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力)，及視情況抑制一或多種不同ActRII配體(例如，GDF11、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal)及/或ActRII受體(例如，ActRIIA或ActRIIB受體)之活性。在某些較佳實施例中，會結合及/或抑制GDF8之本發明多特異性抗體進一步結合及/或抑制至少GDF11。視情況地，會結合及/或抑制GDF8之本發明多特異性抗體實質上不結合及/或實質上不抑制活化素A。在一些實施例中，會結合及/或抑制GDF8及GDD11之本發明多特異性抗體進一步結合及/或抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及/或Nodal中之一或多者。
本文亦包括具有至少三個或更多個功能抗原結合位點之工程化抗體，包括「章魚抗體」(參見例如，US 2006/0025576A1)。
在某些實施例中，本文揭示之抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-活化素B抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)係單株抗體。單株抗體係指得自實質上同種抗體之群體之抗體，亦即，除了例如含天然生成的突變或在生產單株抗體製劑期間產生之可能變異體抗體之外，構成該群體之個別抗體係相同及/或結合相同抗原決定基，此等變異體通常係少量存在。與通常包括針對不同抗原決定基之不同抗體之多株抗體製劑不同的是，單株抗體製劑之每一單株抗體係針對抗原上之單一抗原決定基。因此，修飾語「單株」意指係自實質上同種抗體群體得到之抗體的性質，而並不應視為需以任何特定方法生產該抗體。例如，欲根據本發明使用之單株抗體可藉由各種技術製造，包括(但不限於)融合瘤方法、重組DNA方法、噬菌體展示方法及利用含所有或部分人類免疫球蛋白基因座之轉殖基因動物之方法，本文描述此等方法及其他製造單株抗體之示例性方法。
例如，藉由使用衍生自GDF11或GDF8之免疫原，抗蛋白/抗肽抗 血清或單株抗體可藉由標準方案製造[參見例如，Harlow及Lane所編Antibodies：A Laboratory Manual(1988)，Cold Spring Harbor Press]。哺乳動物(諸如小鼠、倉鼠或兔)可用免疫原形式之GDF11或GDF8多肽進行免疫，其係能引發抗體反應之抗原性片段或融合蛋白質。賦予蛋白質或肽免疫原性之技術包括結合至載體或此項技術中所熟知之其他技術。GDF11或GDF8多肽之免疫原性部分可在佐劑存在下投與。免疫化進程可藉由檢測血漿或血清中抗體效價而監測。作為抗原之免疫原可使用標準ELISA或其他免疫分析法來評估抗體生產量及/或結合親和力程度。
用GDF11或GDF8之抗原性製劑使動物免疫後，可獲得抗血清，且若需要可自血清單離出多株抗體。為生產單株抗體，可收集經免疫動物之抗體生產細胞(淋巴細胞)，並藉由標準體細胞融合程序與永生化細胞(諸如骨髓瘤細胞)融合來產生融合瘤細胞。此等技術係此項技術中所熟知，且包括(例如)融合瘤技術[參見例如，Kohler及Milstein(1975)Nature,256：495-497]、人類B細胞融合瘤技術[參見例如，Kozbar等人(1983)Immunology Today,4：72]及用於生產人類單株抗體之EBV-融合瘤技術[Cole等人(1985)Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy,Alan R.Liss,Inc.第77-96頁]。融合瘤細胞可以免疫化學方式篩選，以生產與GDF11或GDF8多肽進行特異性免疫反應之抗體，並自含此等融合瘤細胞之培養物中單離單株抗體。
在某些實施例中，可將一或多種胺基酸修飾引入本文所提供抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗活化素B抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)之Fc區，從而產生Fc-區變異體。Fc-區變異體可包含在一或多個胺基酸位置上包含胺基酸修飾(例如，取代、缺失及/或添加)之人類Fc-區序列(例如，人類IgG1、IgG2、IgG3或IgG4 Fc區)。
例如，本發明涵蓋具有一些但非所有效應子功能之抗體變異 體，此使其成為其中抗體活體內半衰期係重要的，但某些效應子功能[例如，補體依賴性細胞毒性(CDC)及抗體依賴性細胞毒性(ADCC)]係不必要或有害之應用之期望候選物。可進行活體外及/或活體內細胞毒性分析，以確認CDC及/或ADCC活性之下降/耗盡。例如，可進行Fc受體(FcR)結合分析，以確保抗體缺少FcγR結合(因此有可能缺少ADCC活性)，但保留FcRn結合能力。介導ADCC、NK細胞之初代細胞僅會表現FcγRIII，而單核細胞會表現FcγRI、FcγRII及FcγRIII。造血細胞上之FcR表現概述於(例如)Ravetch及Kinet(1991)Annu.Rev.Immunol.9：457-492中。評估受關注分子之ADCC活性之活體外分析之非限制性實例描述於美國專利案第5,500,362號；Hellstrom,I.等人(1986)Proc.Nat'l Acad.Sci.USA 83：7059-7063；Hellstrom,I.等人(1985)Proc.Nat'l Acad.Sci.USA 82：1499-1502；美國專利案第5,821,337號；及Bruggemann,M.等人(1987)J.Exp.Med.166：1351-1361中。或者，可採用非放射性分析方法(例如，ACTITM，用於流式細胞術之非放射性細胞毒性分析；CellTechnology,Inc.Mountain View,Calif.；及CytoTox 96®非放射性細胞毒性分析，Promega,Madison,Wis.)。此等分析之有用效應子細胞包括外周血液單核細胞(PBMC)及自然殺手(NK)細胞。或者或另外，可以評估活體內受關注分子之ADCC活性，例如，在動物模型中，諸如Clynes等人，(1998)Proc.Nat'l Acad.Sci.USA 95：652-656中所揭示者。亦可進行C1q結合分析，以確認抗體無法結合C1q，且因此缺少CDC活性[參見例如，WO 2006/029879及WO 2005/100402中之C1q及C3c結合ELISA]。為評估補體活化作用，可進行CDC分析[參見例如，Gazzano-Santoro等人(1996)J.Immunol.Methods 202：163；Cragg,M.S.等人(2003)Blood 101：1045-1052；及Cragg,M.S及M.J.Glennie(2004)Blood 103：2738-2743]。亦可利用此項技術中已知之方法測定FcRn結合及活 體內清除率/半衰期[參見例如，Petkova,S.B.等人(2006)Int.Immunol.18(12)：1759-1769]。
效應子功能下降之本發明抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗活化素B抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)包括彼等具有Fc區殘基238、265、269、270、297、327及329中一或多者之取代者(美國專利案第6,737,056號)。此等Fc突變體包括在胺基酸位置265、269、270、297及327中之兩者或更多者上具有取代之Fc突變體，包括所謂「DANA」Fc突變體，其殘基265及297取代為丙胺酸(美國專利案第7,332,581號)。
在某些實施例中，期望產生半胱胺酸工程化抗體，例如「thioMAb」，其中抗體之一或多個殘基經半胱胺酸殘基取代。在特定實施例中，經取代之殘基出現在該抗體之可接近位點。藉由用半胱胺酸取代彼等殘基，從而反應性巰基位於該抗體之可接近位點，且可用於將該抗體結合至其他部分，諸如藥物部分或連接子藥物部分，以產生免疫結合物，如本文進一步所述。在某些實施例中，以下殘基中之任一者或多者可經半胱胺酸取代：輕鏈之V205(Kabat編號)；重鏈之A118(EU編號)；及重鏈Fc區之S400(EU編號)。半胱胺酸工程化抗體可如(例如)美國專利案第7,521,541號中所述生產。
此外，用於篩選抗體以識別所需抗體之技術可影響所得抗體之性質。例如，若欲使用抗體來結合溶液中之抗原，則宜測試溶液結合性。可採用各種不同技術來測試抗體與抗原間之相互作用，以識別尤其所需抗體。此等技術包括ELISA、表面電漿共振結合分析(例如，BiacoreTM結合分析，Biacore AB,Uppsala,Sweden)、夾心分析(例如，IGEN International,Inc.,Gaithersburg,Maryland之順磁性珠粒系統)、西方墨點法、免疫沈澱分析及免疫組織化學法。
在某些實施例中，涵蓋本文所提供抗體及/或結合多肽之胺基酸 序列變異體。例如，希望改良抗體及/或結合多肽之結合親和力及/或其他生物學性質。抗體及/或結合多肽之胺基酸序列變異體可藉由將適宜修飾引入編碼該抗體及/或結合多肽之核苷酸序列中，或藉由肽合成法製備。此等修飾包括(例如)缺失及/或插入及/或取代抗體及/或結合多肽之胺基酸序列內之殘基。可進行缺失、插入及取代之任何組合，以得到最終構築體，只要最終構築體具有所需特性，例如靶結合性(GDF11、GDF8、ActRIIA及/或ActRIIB結合性)。
可在HVR中作出改變(例如，取代)，(例如)以改良抗體親和性。此等改變可在HVR「熱點(hotspot)」，亦即在體細胞成熟過程期間經歷高頻率突變之密碼子編碼之殘基(參見例如，Chowdhury(2008)Methods Mol.Biol.207：179-196(2008))、及/或SDR(a-CDR)中進行，其中測試所得變異體VH或VL之結合親和性。此項技術中已描述構建及重新選擇二級集合庫之親和力成熟作用[參見例如，Hoogenboom等人，Methods in Molecular Biology 178：1-37，O'Brien等人編，Human Press,Totowa,N.J.,(2001)]。在親和力成熟作用之一些實施例中，藉由各種方法(例如，易錯PCR、鏈改組或寡核苷酸定點突變)將多樣性引入選擇用於成熟之可變基因中。然後創建二級集合庫。然後對該集合庫進行篩選，以識別具有所需親和力之任何抗體變異體。另一引入多樣性之方法涉及HVR定向方法，其中使若干個HVR殘基(例如，一次4-6個殘基)隨機化。可以特異性地識別抗原結合中涉及之HVR殘基，例如，使用丙胺酸掃描突變誘發或建模。特別地，通常靶向CDR-H3及CDR-L3。
在某些實施例中，取代、插入或缺失可發生在一或多個HVR內，只要此等改變實質上不降低抗體結合抗原之能力。例如，實質上不降低結合親和力之保留性改變(例如，如本文所提供之保留性取代)可在HVR中進行。此等改變可在HVR「熱點」或SDR之外。在上文提 供之變異體VH及VL序列之某些實施例中，各HVR係未經改變，或含不超過一個、兩個或三個胺基酸取代。
一種識別可被靶向突變誘發之抗體及/或結合多肽之殘基或區域之有效方法被稱為「丙胺酸掃描突變誘發」，如Cunningham及Wells(1989)Science,244：1081-1085中所述。在此方法中，識別某一殘基或靶殘基組(例如，帶電殘基，諸如arg、asp、his、lys及glu)，並用中性或帶負電胺基酸(例如，丙胺酸或聚丙胺酸)置換，以確定該抗體或結合多肽與抗原之相互作用是否受到影響。可在表現出針對初始取代之功能敏感性之胺基酸位置處引入其他取代。或者或另外，抗原-抗體複合物之晶體結構可用於識別抗體與抗原間之接觸點。可作為取代候選對象靶向或消除此等接觸殘基及相鄰殘基。可篩選變異體以確定其是否包含所需性質。
胺基酸序列插入物包括胺基端及/或羧基端融合物，長度範圍為一個殘基至包含上百或更多個殘基的多肽，及單一個或複數個胺基酸殘基之序列內插入物。末端插入物之實例包括具有N-端甲硫胺醯基殘基之抗體。抗體分子之其他插入變異體包括抗體之N-或C-端與(例如ADEPT之)酶或可增加抗體血清半衰期之多肽之融合物。
在某些實施例中，本文所提供之抗體及/或結合多肽可經進一步修飾以包含其他此項技藝中已知且輕易可得之非蛋白部分。適合使抗體及/或結合多肽衍生化之部分包括(但不限於)水溶性聚合物。水溶性聚合物之非限制性實例包括(但不限於)，聚乙二醇(PEG)、乙二醇/丙二醇之共聚物、羧甲基纖維素、葡聚糖、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚-1,3-二氧環戊烷、聚-1,3,6-三噁烷、乙烯/馬來酸酐共聚物、聚胺基酸(均聚物或無規共聚物)及葡聚糖或聚(n-乙烯基吡咯啶酮)聚乙二醇、聚丙二醇均聚物、聚環氧丙烷/環氧乙烷共聚物、聚氧乙烯多元醇(例如，甘油)、聚乙烯醇及其混合物。聚乙二醇丙醛因其在水中 之穩定性而在製造中具有益處。聚合物可具有任何分子量，且可以具有支鏈或無支鏈。與抗體及/或結合多肽附接之聚合物數目可能有所不同，且若附接超過一個聚合物，則其可係相同或不同分子。一般而言，決定用於衍生化之聚合物之數目及/或類型係考量下列因素，包括(但不限於)抗體及/或結合多肽欲改良之特定性質或功能，而不論該抗體衍生物及/或結合多肽衍生物是否會用於所定義條件下之療法中。
本文所揭示之任何ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-活化素A抗體、抗-活化素B抗體、抗-活化素C抗體、抗-活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體及/或抗-ActRIIB抗體)可與本發明之一或多種其他ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果。例如，本文所揭示之ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-活化素B抗體、抗-活化素C抗體、抗-活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)可與以下組合使用：i)本文所揭示之一或多種其他ActRII拮抗劑抗體，ii)本文所揭示之一或多種ActRII多肽(，例如，ActRIIA及/或ActRIIB多肽)，iii)本文所揭示之一或多種GDF陷阱；iv)本文所揭示之一或多種小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中之一或多者之小分子拮抗劑)；v)本文所揭示之一或多種多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；vi)本文所揭示之一或多種卵泡抑素多肽；及/或vii)本文所揭示之一或多種FLRG多肽。
D.小分子拮抗劑
在另一態樣中，本發明係關於會拮抗ActRII活性(例如，抑制ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)之小分子或小分子組合。特定言之，本發明提供單獨利用ActRII之小分子拮抗劑或抗體拮抗劑組合或者其與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]之組合來(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。
在一些實施例中，一本發明之較佳ActRII拮抗劑係直接或間接抑制至少GDF11活性之小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合。視情況地，此小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步直接或間接抑制GDF8。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不抑制活化素A活性。在一些實施例中，直接或間接抑制GDF11及/或GDF8活性之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合進一步直接或間接抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之活性。
在某些實施例中，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合係GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之間接抑制劑。例如，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可抑制至少GDF11之表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)。視情況地，此小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步抑制GDF8之表現。視情況地，本 發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不抑制活化素A之表現。在一些實施例中，會抑制GDF11及/或GDF8之表現之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之表現。
在其他實施例中，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合係GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之直接抑制劑。例如，一較佳本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合直接結合並抑制至少GDF11活性(例如，抑制GDF11結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制GDF11-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步結合並抑制GDF8活性(例如，抑制GDF8結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制GDF8-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不結合或抑制活化素A活性(例如，抑制活化素A結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制活化素A-介導之ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號路徑激活)。在一些實施例中，會結合並抑制GDF11及/或GDF8活性之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合進一步結合並抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之活性。
在一些實施例中，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合直接結合並抑制至少GDF8活性(例如，抑制GDF8結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制GDF8-介導激活ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞)。視情況地，本發明小分子拮抗劑或 小分子拮抗劑組合可進一步結合並抑制GDF11活性(例如，抑制GDF11結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制GDF11-介導激活ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞)。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不結合或抑制活化素A活性(例如，抑制活化素A結合ActRIIA及/或ActRIIB受體之能力；抑制活化素A-介導激活ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，SMAD 2/3信號傳導)。在一些實施例中，結合並抑制GDF8及/或GDF11活性之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合進一步結合並抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之活性。
在一些實施例中，本發明之小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合直接結合並抑制至少ActRIIA活性(例如，ActRII配體介導之ActRIIA信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。例如，一較佳本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合結合ActRIIA受體並抑制至少GDF11結合及/或激活ActRIIA受體。視情況地，此小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步抑制GDF8結合及/或激活ActRIIA受體。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不抑制活化素A結合及/或激活ActRIIA受體。在一些實施例中，會抑制GDF11及/或GDF8結合及/或激活ActRIIA受體之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中之一或多者結合及/或激活ActRIIA受體。
在一些實施例中，本發明之小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合直接結合並抑制至少ActRIIB活性(例如，ActRII配體介導之ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3信號傳遞激活)。例如，一較佳本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合結合ActRIIB受體並抑制至少GDF11結合 及/或激活ActRIIB受體。視情況地，此小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合可進一步抑制GDF8結合及/或激活ActRIIB受體。視情況地，本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合實質上不抑制活化素A結合及/或激活ActRIIB受體。在一些實施例中，會抑制GDF11及/或GDF8結合及/或激活ActRIIB受體之本發明小分子拮抗劑或小分子拮抗劑組合進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7及Nodal中之一或多者結合及/或激活ActRIIB受體。
可利用已知方法識別並以化學方式合成本發明之結合有機小分子拮抗劑(參見例如，PCT公開案第WO 00/00823號及第WO 00/39585號)。一般而言，本發明之小分子拮抗劑之大小通常小於約2000道爾頓，或者大小小於約1500、750、500、250或200道爾頓，其中能將此等有機小分子(較佳特異性地)結合至如本文所述之多肽(例如，GDF11、GDF8、ActRIIA及ActRIIB)。此等小分子拮抗劑可在不需過度實驗下利用熟知技術來識別。就此而言，應注意，此項技術中熟知用於篩選有機小分子集合庫得到能結合多肽標靶之分子之技術(參見例如，國際專利公開案第WO00/00823號及第WO00/39585號)。
本發明之結合有機小分子可係(例如)醛、酮、肟、腙、縮胺基脲、卡巴肼、一級胺、二級胺、三級胺、N-取代肼、肼、醯肼、醇、醚、硫醇、硫醚、二硫化物、羧酸、酯、醯胺、脲、胺基甲酸酯、碳酸酯、縮酮、硫縮酮、縮醛、硫縮醛、芳基鹵化物、磺酸芳基酯、烷基鹵化物、磺酸烷基酯、芳族化合物、雜環化合物、苯胺、烯烴、炔烴、二醇、胺基醇、噁唑啶、噁唑啉、四氫噻唑、二氫噻唑、烯胺、磺醯胺、環氧化物、氮丙啶、異氰酸酯、磺醯氯、重氮化合物及醯基氯。
本文所揭示之任何小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、 BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)可與一或多種其他本發明ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防貧血，治療MDS或含鐵胚血球性貧血，治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症)。例如，本文所揭示之小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)可與以下組合使用：i)本文所揭示之一或多種其他小分子ActRII拮抗劑，ii)本文所揭示之一或多種ActRII多肽(例如，ActRIIA及/或ActRIIB多肽)，iii)本文所揭示之一或多種GDF陷阱；iv)本文所揭示之一或多種ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-活化素B抗體、抗-活化素C抗體、抗-活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)；v)本文所揭示之一或多種多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；vi)本文所揭示之一或多種卵泡抑素多肽；及/或vii)本文所揭示之一或多種FLRG多肽。
E.拮抗劑多核苷酸
在另一態樣中，本發明係關於會拮抗ActRII活性(例如，抑制ActRIIA及/或ActRIIB信號轉導，諸如SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)之多核苷酸或多核苷酸組合。特定言之，本發明提供單獨利用多核苷酸ActRII拮抗劑或多核苷酸ActRII拮抗劑組合或者其與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]之組合來(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要 之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症之方法。
在一些實施例中，本發明多核苷酸ActRII拮抗劑或多核苷酸ActRII拮抗劑組合可用於抑制GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB中一或多者之活性及/或表現。在某些較佳實施例中，本發明多核苷酸ActRII拮抗劑或多核苷酸ActRII拮抗劑組合係GDF-ActRII拮抗劑。
在一些實施例中，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合抑制至少GDF11之活性及/或表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)。視情況地，此多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制GDF8之活性及/或表現。視情況地，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合實質上不抑制活化素A之活性及/或表現。在一些實施例中，抑制GDF11及/或GDF8之活性及/或表現之本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之活性及或表現。
在一些實施例中，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合抑制至少GDF8之活性及/或表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)。視情況地，此多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制GDF11之活性及/或表現。視情況地，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合實質上不抑制活化素A之活性及/或表現。在一 些實施例中，會抑制GDF8及/或GDF11之活性及/或表現之本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之活性及或表現。
在一些實施例中，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合抑制至少ActRIIA之活性及/或表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)。視情況地，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合實質上不抑制活化素A之活性及/或表現。在一些實施例中，會抑制ActRIIA之活性及/或表現之本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal及/或ActRIIB中一或多者之活性及或表現。
在一些實施例中，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合抑制至少ActRIIB之活性及/或表現(例如，轉錄、轉譯、細胞分泌或其組合)。視情況地，本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合實質上不抑制活化素A之活性及/或表現。在一些實施例中，會抑制ActRIIB之活性及/或表現之本發明多核苷酸拮抗劑或多核苷酸拮抗劑組合可進一步抑制活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal及/或ActRIIA中一或多者之活性及或表現。
本發明多核苷酸拮抗劑可係反義核酸、RNAi分子[例如，小分子干擾RNA(siRNA)、小髮夾RNA(shRNA)、微RNA(miRNA)]、適體及/或核糖酶(ribozyme)。人類GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB之核酸及胺基酸序列係此項技術中所已知，且因此按照本發明方法使用之多核苷酸拮抗劑通常可藉由熟練技術人員基於此項技術中之知識及本文 所提供之教示製備。
例如，反義技術可用於透過反義DNA或RNA或透過形成三重螺旋來控制基因表現。例如，在Okano(1991)J.Neurochem.56：560；0ligodeoxynucleotides as Antisense Inhibitors of Gene Expression,CRC Press,Boca Raton,Fla.(1988)中論述反義技術。例如，在Cooney等人(1988)Science 241：456；及Dervan等人，(1991)Science 251：1300中論述三重螺旋形成。該等方法係基於將多核苷酸結合至互補DNA或RNA。在一些實施例中，反義核酸包含與本文所揭示基因(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB)之RNA轉錄物之至少一部分互補的單股RNA或DNA序列。然而，絕對互補性雖然較佳，但是非所需。
本文稱作「與RNA之至少一部分互補之」序列意指互補性足以能與RNA雜交，從而形成穩定雙螺旋之序列；在本文所揭示之基因(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB)之雙股反義核酸之情形下，因此可測試雙螺旋DNA之單股，或可分析三螺旋形成。雜交能力將取決於互補程度及反義核酸之長度兩者。通常，雜交核酸越大，與RNA之鹼基錯配越多，其可包含並仍形成穩定雙螺旋(或視情況可能形成三螺旋)。熟習此項技術者可藉由標準程序確定錯配容忍程度，進而確定雜交複合物之熔點。
與信使(message)5'端互補之多核苷酸(例如，上至且包括AUG起始密碼子的5'-未轉譯序列)抑制轉譯之效率應最高。然而，已顯示，與mRNA之3'未轉譯序列互補之序列亦有效抑制mRNA轉譯[參見例如，Wagner,R.,(1994)Nature 372：333-335]。因此，與本發明基因(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、 BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB)之5'-或3'-未轉譯非編碼區互補之寡核苷酸可用於反義方法中以抑制內源性mRNA之轉譯。與mRNA之5'-未轉譯區互補之多核苷酸應包括AUG起始密碼子之互補序列(complement)。與mRNA編碼區互補之反義多核苷酸係較不有效之轉譯抑制劑，但可根據本發明方法使用。無論經設計與本發明mRNA(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB mRNA)之5'-未轉譯、3'-未轉譯區或者編碼區雜交，反義核酸之長度應為至少六個核苷酸，且較佳係長度介於6至約50個核苷酸之寡核苷酸。在特定態樣中，寡核苷酸係至少10個核苷酸、至少17個核苷酸、至少25個核苷酸或至少50個核苷酸。
在一實施例中，本發明反義核酸(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA或ActRIIB反義核酸)係在細胞內藉由外源性序列轉錄產生。例如，載體或其部分經轉錄，從而產生本發明基因之反義核酸(RNA)。此載體將包含編碼所需反義核酸之序列。此載體仍可保留游離基因(episomal)或整合至染色體，只要其可轉錄產生所需反義RNA。此等載體可藉由此項技術中之標準重組DNA技術方法構建。載體可係此項技術中已知用於在脊椎動物細胞中複製及表現之質粒體、病毒或其他。編碼本發明所需基因之序列或其片段之表現可藉助此項技術中已知之任何啟動子在脊椎動物(較佳人類)細胞中起作用。此等啟動子可係誘導型或組成型。此等啟動子包括(但不限於)SV40早期啟動子區[參見例如，Benoist及Chambon(1981)Nature 29：304-310]、含於勞氏肉瘤病毒之3'長末端重複序列中之啟動子[參見例如，Yamamoto等人(1980)Cell 22：787-797]、單純皰疹病毒胸苷啟動子[參見例如，Wagner等人(1981)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A。78：1441-1445]及金屬 硫蛋白基因之調節序列[參見例如，Brinster等人(1982)Nature 296：39-42]。
在一些實施例中，多核苷酸拮抗劑係靶向以下一或多者之表現之干擾RNA或RNAi分子：GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB。RNAi係指會干擾靶mRNA之表現之RNA的表現。具體言之，RNAi經由透過siRNA(小分子干擾RNA)與特異性mRNA相互作用而使靶基因沉默。然後靶向ds RNA複合物的細胞降解。siRNA分子係長度為10至50個核苷酸之雙股RNA雙螺旋，其干擾靶基因之表現，其係充分互補(例如，與該基因至少80%相同)。在一些實施例中，siRNA分子包含至少85、90、95、96、97、98、99或100%與靶基因之核苷酸序列相同之核苷酸序列。
其他RNAi分子包括短髮夾RNA(shRNA)；及短干擾髮夾及微RNA(miRNA)。shRNA分子包含來自經由環連接之靶基因之正義及反義序列。shRNA自細胞核轉運至細胞質中，且其連同mRNA一起降解。Pol III或U6啟動子可用於表現RNAi之RNA。Paddison等人[Genes & Dev.(2002)16：948-958,2002]已使用折疊成髮夾之小RNA分子作為實現RNAi的方式。因此，此等短髮夾RNA(shRNA)分子亦有利地用於本文所述方法中。功能性shRNA之莖及環之長度有所不同；莖長度可介於約25至約30nt之範圍內之任何值，且環大小可介於4至約25nt之範圍內，而不會影響沉默活性。雖然不希望受任何特定理論之約束，但據信，此等shRNA類似於DICER核糖核酸酶之雙股RNA(dsRNA)產物，且在任何情形下具有相同的抑制特異性基因表現之能力。shRNA可由慢病毒載體表現。miRNA係長度約10至70個核苷酸之單股RNA，其起初係作為前-miRNA轉錄，前-miRNA之特徵為「莖-環」結構，且其隨後在經由RISC進一步加工後加工成成熟miRNA。
介導RNAi之分子(包括(但不限於)siRNA)可如下產生：在活體外藉由化學合成(Hohjoh,FEBS Lett 521：195-199,2002)、水解dsRNA(Yang等人，Proc Natl Acad Sci USA 99：9942-9947,2002)、藉助T7 RNA聚合酶進行活體外轉錄(Donzeet等人，Nucleic Acids Res 30：e46,2002；Yu等人，Proc Natl Acad Sci USA 99：6047-6052,2002)及利用核酸酶(諸如大腸桿菌核糖核酸酶III)水解雙股RNA(Yang等人，Proc Natl Acad Sci USA 99：9942-9947,2002)。
根據另一態樣，本發明提供多核苷酸拮抗劑，包括(但不限於)誘餌DNA、雙股DNA、單股DNA、複合DNA、封裝DNA、病毒DNA、質粒體DNA、裸RNA、封裝RNA、病毒RNA、雙股RNA、能產生RNA干擾之分子或其組合。
在一些實施例中，本發明多核苷酸拮抗劑係適體。適體係核酸分子，包括雙股DNA及單股RNA分子，其結合並形成三級結構，該結構特異性結合靶分子，諸如GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB多肽。此項技術中熟知適體之生產及治療用途。參見例如美國專利案第5,475,096號。關於適體之其他資訊可見於美國專利申請公開案第20060148748號。核酸適體係利用此項技術中已知之方法，例如經由配體指數富集的系統進化(SELEX)方法篩選。SELEX係一種用於以高特異性結合靶分子之核酸分子之活體外進化之方法，如(例如)美國專利案第5,475,096號、第5,580,737號、第5,567,588號、第5,707,796號、第5,763,177號、第6,011,577號及第6,699,843號中所述。另一識別適體之篩選方法描述於美國專利案第5,270,163號中。SELEX方法係基於核酸形成各種二維及三維結構之能力，以及充當具有事實上任何化合物(無論係單體或聚合體，包括其他核酸分子及多肽)之配體(形成特異性結合對)之核苷酸單體內可獲得之化學多面性。任何大小或組 成之分子均可充當標靶。SELEX方法涉及自候選寡核苷酸混合物篩選及利用相同一般篩選方案逐步重複結合、分選(partitioning)及擴增，以達到所需結合親和力及選擇性。自核酸混合物(其可包含隨機序列片段)開始，SELEX方法包括以下步驟：在有利於結合之條件下使該混合物與標靶接觸；自彼等特異性結合至靶分子之核酸分選未結合核酸；使核酸-靶複合物解離；使自該核酸-靶複合物解離之核酸擴增，得到核酸之富配體混合物。視需要從頭至尾重複結合、分選、解離及擴增之步驟儘可能多個循環，以得到針對靶分子之高特異性高親和力核酸配體。
通常，此等結合分子係分別投與至動物[參見例如，O'Connor(1991)J.Neurochem.56：560]，但此等結合分子亦可由宿主細胞攝取並活體內表現之多核苷酸進行活體內表現[參見例如，Oligodeoxynucleotides as Antisense Inhibitors of Gene Expression,CRC Press,Boca Raton,Fla.(1988)]。
本文所揭示之任何多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)可與一或多種其他本發明ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防貧血，治療MDS或含鐵胚血球性貧血，治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症)。例如，本文所揭示之多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)可與以下組合使用：i)本文所揭示之一或多種其他多核苷酸ActRII拮抗劑，ii)本文所揭示之一或多種ActRII多肽(例如，ActRIIA及/或ActRIIB多肽)，iii)本文所揭示之一或多種GDF 陷阱；iv)本文所揭示之一或多種ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗-活化素B抗體、抗-活化素C抗體、抗-活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)；v)本文所揭示之一或多種小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)；vi)本文所揭示之一或多種卵泡抑素多肽；及/或vii)本文所揭示之一或多種FLRG多肽。
F.其他拮抗劑
在其他態樣中，根據本文所揭示之方法使用之製劑係卵泡抑素多肽，其可單獨使用或與一或多種紅血球生成刺激劑(例如，EPO)或其他支持療法[例如，造血生長因子(例如，G-CSF或GM-CSF)、輸注紅血球或全血、鐵螯合療法]組合使用，以(例如)增加有此需要之個體之紅血球含量、治療或預防有此需要之個體之貧血(包括(例如)減輕輸血負擔)、治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血、及/或治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症(例如，貧血、輸血需求、嗜中性白血球減少症、鐵沉積、急性心肌梗塞、肝臟衰竭、肝腫大、脾腫大、進展為急性骨髓性淋巴瘤)及或治療或預防有此需要之個體之與SF3B1突變有關之病症。術語「卵泡抑素多肽」包括含卵泡抑素之任何天然多肽之多肽及其保留有用活性之任何變異體(包括突變體、片段、融合物及肽擬似形式)，且進一步包括卵泡抑素之任何功能單體或多聚體。在某些較佳實施例中，本發明卵泡抑素多肽結合並抑制活化素活性，尤其活化素A(例如，活化素介導之ActRIIA及/或ActRIIB SMAD 2/3信號傳遞激活)。保留活化素結合性質之卵泡抑素多肽變異體可基於先前關於卵泡抑素與活化素相互作用之研究而識別。例如，WO2008/030367揭示證明對活化素結合具有重要性之特異性卵泡抑素 結構域(「FSD」)。如下文SEQ ID NO：18-20中所示，卵泡抑素N-末端結構域(「FSND」SEQ ID NO：18)、FSD2(SEQ ID NO：20)及較小範圍之FSD1(SEQ ID NO：19)代表對活化素結合具有重要性之卵泡抑素內之示例性結構域。此外，用於製造及測試多肽集合庫之方法係描述在上文ActRII多肽之情境中，且此等方法亦關於製造及測試卵泡抑素變異體。卵泡抑素多肽包括衍生自任何已知卵泡抑素序列之多肽，該多肽具有至少約80%與卵泡抑素多肽序列相同之序列，及視情況至少85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或更大一致性。卵泡抑素多肽之實例包括成熟卵泡抑素多肽或人類卵泡抑素前體多肽(SEQ ID NO：16)之較短同功異型物或其他變異體，如(例如)WO2005/025601中所述。
人類卵泡抑素前體多肽同功異型物FST344係如下： (SEQ ID NO：16；NCBI參考標號NP_037541.1)。
信號肽係加下劃線；上文亦加下劃線者係最後27個殘基，其代表C-端延伸，其將此卵泡抑素同功異型物與下文所示較短卵泡抑素同功異型物FST317區別開來。
人類卵泡抑素前體多肽同功異型物FST317係如下： (SEQ ID NO：17；NCBI參考標號NP_006341.1)。
信號肽係加下劃線。
卵泡抑素N-末端結構域(FSND)序列係如下：GNCWLRQAKNGRCQVLYKTELSKEECCSTGRLSTSWTEEDVNDNTLFKWMIFNGGAPNCIPCK(SEQ ID NO：18；FSND)。
FSD1及FSD2序列係如下：ETCENVDCGPGKKCRMNKKNKPRCV(SEQ ID NO：19；FSD1)
KTCRDVFCPGSSTCVVDQTNNAYCVT(SEQ ID NO：20；FSD2)。
在其他態樣中，根據本文所揭示方法使用之製劑係類卵泡抑素相關基因(FLRG)，亦稱為卵泡抑素-相關蛋白3(FSTL3)。術語「FLRG多肽」包括含FLRG之任何天然多肽之多肽及其保留有用活性之任何變異體(包括突變體、片段、融合物及肽擬似形式)。在某些較佳實施例中，本發明FLRG多肽結合並抑制活化素活性，尤其活化素A(例如，活化素介導之ActRIIA及/或ActRIIB SMAD 2/3信號傳遞激活)。FLRG多肽之保留活化素結合性質之變異體可利用常規方法識別，以分析FLRG與活化素相互作用(參見例如，US 6,537,966)。此外，用於製造 及測試多肽集合庫之方法係描述在上文ActRII多肽之情境中，且此等方法亦涉及製造及測試FLRG變異體。FLRG多肽包括衍生自任何已知FLRG序列之多肽，其具有至少約80%與FLRG多肽序列相同之序列，及視情況至少85%、90%、95%、97%、99%或更大之一致性。
人類FLRG前體(卵泡抑素-相關蛋白3前體)多肽係如下： (SEQ ID NO：21；NCBI參考標號NP_005851.1)。
信號肽係加下劃線。
在某些實施例中，卵泡抑素多肽及FLRG多肽之功能變異體或修飾形式包括融合蛋白質，其具有卵泡抑素多肽或FLRG多肽之至少一部分及一或多個融合結構域，諸如例如有助於多肽之單離、檢測、穩定化或多聚化之結構域。上文提及ActRII多肽時詳細論述適宜融合結構域。在一些實施例中，本發明拮抗劑係融合蛋白質，其包含融合至Fc結構域之卵泡抑素多肽之活化素結合部分。在另一實施例中，本發明拮抗劑係融合蛋白質，其包含融合至Fc結構域之FLRG多肽之活化素結合部分。
本文所揭示之任何卵泡抑素多肽可與一或多種其他本發明ActRII 拮抗劑組合，以達成所需效果(例如，增加有此需要之個體之紅血球含量及/或血紅素，治療或預防貧血，治療MDS或含鐵胚血球性貧血，治療或預防一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症)。例如，本文所揭示之卵泡抑素多肽可與以下物質組合使用：i)一或多種本文所揭示之其他卵泡抑素多肽；ii)一或多種本文所揭示之ActRII多肽(例如，ActRIIA及/或ActRIIB多肽)；iii)一或多種本文所揭示之GDF陷阱；iv)一或多種本文所揭示之ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗活化素B抗體、抗活化素C抗體、抗活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)；v)一或多種本文所揭示之小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)；vi)一或多種本文所揭示之多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；及/或一或多種本文所揭示之FLRG多肽。
類似地，本文所揭示之任何FLRG多肽可與一或多種其他本發明ActRII拮抗劑組合，以達成所需效果。例如，本文所揭示之FLRG多肽可與以下物質組合使用：i)一或多種本文所揭示之其他FLRG多肽；ii)一或多種本文所揭示之ActRII多肽(例如，ActRIIA及/或ActRIIB多肽)；iii)一或多種本文所揭示之GDF陷阱；iv)一或多種本文所揭示之ActRII拮抗劑抗體(例如，抗-GDF11抗體、抗活化素B抗體、抗活化素C抗體、抗活化素E抗體、抗-GDF11抗體、抗-GDF8抗體、抗-BMP6抗體、抗-BMP7抗體、抗-ActRIIA抗體或抗-ActRIIB抗體)；v)一或多種本文所揭示之小分子ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、 BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之小分子拮抗劑)；vi)一或多種本文所揭示之多核苷酸ActRII拮抗劑(例如，GDF11、GDF8、活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、活化素E、BMP6、BMP7、Nodal、ActRIIA及/或ActRIIB中一或多者之多核苷酸拮抗劑)；及/或一或多種本文所揭示之卵泡抑素多肽。
3.篩選分析
在某些態樣中，本發明係關於使用主體ActRII多肽(例如，ActRIIA及ActRIIB多肽)及GDF陷阱多肽來識別作為ActRIIB多肽之促效劑或拮抗劑之化合物(製劑)。可測試透過此篩選識別之化合物，以評估其調節活體內或活體外紅血球、血紅素及/或網織紅血球含量之能力。可在(例如)動物模型中測試此等化合物。
有許多用來篩選治療劑以藉由靶向ActRII信號傳遞(例如，ActRIIA及/或ActRIIB SMAD 2/3及/或SMAD 1/5/8信號傳遞)增加紅血球或血紅素含量之方法。在某些實施例中，可對化合物進行高通量篩選，以識別擾亂ActRII-介導之對所選細胞系之效應之製劑。在某些實施例中，進行分析，以篩選並識別特異性抑制或減少ActRII多肽或GDF陷阱多肽結合其結合搭檔如ActRII配體(例如，活化素A、活化素B、活化素AB、活化素C、Nodal、GDF8、GDF11或BMP7)之化合物。或者，可使用該分析法來識別可增加ActRII多肽或GDF陷阱多肽結合其結合搭檔如ActRII配體之化合物。在另一實施例中，該等化合物可藉由其與ActRII多肽或GDF陷阱多肽相互作用之能力進行識別。
各種分析形式均將滿足需求，且按照本發明，熟習此項技術者將理解彼等本文並未明確描述者。如本文所述，本發明測試化合物(製劑)可藉由任何組合化學方法產生。或者，主體化合物可係活體內或活體外合成之天然生物分子。欲測試充當組織生長調節劑之能力之化合物(製劑)可(例如)藉由細菌、酵母、植物或其他生物產生(例如天 然產物)、以化學方式產生(例如，小分子，包括肽擬似物)或以重組方式產生。本發明涵蓋之測試化合物包括非肽基有機分子、肽、多肽、肽擬似物、糖、激素及核酸分子。在某些實施例中，測試製劑係分子量小於約2,000道爾頓之有機小分子。
本發明測試化合物可作為單一、離散實體提供，或以較複雜之集合庫提供，諸如藉由組合化學法製造者。此等集合庫可包括(例如)醇、烷基鹵化物、胺、醯胺、酯、醛、醚及其他類別之有機化合物。測試化合物可以單離形式或作為化合物混合物提供至測試系統，特別係在初始篩選步驟時。視情況地，該等化合物可視情況經其他化合物衍生化，且具有有助於單離該等化合物之衍生化基團。衍生化基團之非限制性實例包括生物素、螢光素、毛地黃毒苷、綠螢光蛋白、同位素、聚組胺酸、磁性珠粒、穀胱甘肽S-轉移酶(GST)、光可活化交聯劑或其任何組合。
在許多測試化合物及天然萃取物集合庫之藥物篩選程式中，宜進行高通量分析，以最大限度增加既定時間內調查之化合物數量。在無細胞系統中進行之分析(諸如可用純化或半純化蛋白質衍生)通常較佳作為「初級」篩選，因為可以生產其等，以允許快速開發，且相對容易檢測測試化合物所介導之分子標靶中之改變。此外，測試化合物之細胞毒性或生物可利用度之效應通常在活體外系統中被忽略，而該分析主要聚焦於藥物對分子標靶之效應，其可在ActRII多肽或GDF陷阱多肽與其結合搭檔(例如，ActRII配體)間之結合親和力之改變中表現出。
僅為闡述，在本發明之示例性篩選分析中，視情況用於分析之目的，受關注化合物與單離及純化ActRIIB多肽(其通常能結合ActRIIB配體)接觸。然後向該化合物與ActRIIB多肽之混合物添加含ActRIIB配體(例如，GDF11)之組合物。對ActRIIB/ActRIIB配體複合 物之檢測及定量為測定化合物抑制(或加強)ActRIIB多肽與其結合蛋白質間之複合物形成之效力提供手段。化合物之效力可藉由自利用各種濃度之測試化合物獲得之資料生成劑量-反應曲線評估。此外，亦可進行對照分析，以提供供用於比較之基線。例如，在對照分子中，將單離及純化ActRIIB配體添加至含ActRIIB多肽之組合物，並在無測試化合物存在下量化ActRIIB/ActRIIB配體複合物之形成。應理解，一般而言，反應物之混合次序可有所不同，且可同時混合。此外，可使用細胞萃取物及溶解物替代純化蛋白質得到適宜無細胞分析系統。
ActRII多肽或GDF陷阱多肽與其結合蛋白質間之複合物形成可藉由各種技術檢測。例如，複合物形成之調節可利用(例如)可檢測標記蛋白(諸如經放射性標記(例如，32P、35S、14C或3H)、螢光標記(例如，FITC)或酶標記之ActRII多肽或GDF陷阱多肽及/或其結合蛋白質)，藉由免疫分析或層析檢測加以量化。
在某些實施例中，本發明涵蓋使用螢光偏振分析及螢光共振能量轉移(FRET)分析來直接或間接測量ActRII多肽或GDF陷阱多肽與其結合蛋白質間之相互作用程度。另外，其他檢測模式(諸如彼等基於光波導(參見例如，PCT公開案WO 96/26432及美國專利案第5,677,196號)、表面電漿共振(SPR)、表面電荷感測器及表面力感測器者)可與本發明之許多實施例相容。
此外，本發明涵蓋使用相互作用陷阱分析(亦稱為「雙雜交分析」)來識別會破壞或增強ActRII多肽或GDF陷阱多肽與其結合搭檔間之相互作用之製劑。參見例如美國專利案第5,283,317號；Zervos等人(1993)Cell 72：223-232；Madura等人(1993)J Biol Chem 268：12046-12054；Bartel等人(1993)Biotechniques 14：920-924；及Iwabuchi等人(1993)Oncogene 8：1693-1696)。在一特定實施例中，本發明涵蓋使用反向雙雜交系統來識別會解離ActRII多肽或GDF陷阱與其結合蛋白質 間之相互作用之化合物(例如，小分子或肽)[參見例如，Vidal及Legrain,(1999)Nucleic Acids Res 27：919-29；Vidal及Legrain,(1999)Trends Biotechnol 17：374-81；及美國專利案第5,525,490號；第5,955,280號；及第5,965,368號]。
在某些實施例中，主體化合物係藉由其與ActRII多肽或GDF陷阱多肽相互作用之能力進行識別。化合物與ActRII多肽或GDF陷阱多肽間之相互作用可係共價或非共價。例如，可在蛋白質層級下，利用活體外生化方法(包括光交聯、放射性標記配體結合及親和層析)識別此相互作用[參見例如，Jakoby WB等人(1974)Methods in Enzymology 46：1]。在某些情形下，可在基於機制之分析中篩選化合物，諸如檢測會結合ActRII多肽或GDF陷阱多肽之化合物之分析。此可包括固相或液相結合法。或者，編碼ActRII多肽或GDF陷阱多肽之基因可使用報導子系統(例如，β-半乳糖苷酶、螢光素酶或綠螢光蛋白)轉染進入細胞中，並較佳藉由高通量篩選對集合庫進行篩選，或用該集合庫之個別成員進行篩選。可使用其他基於機制之結合性分析；例如檢測自由能變化之結合性分析。結合分析法可使用固定在孔、珠粒或晶片上之標靶進行，或使用固定化之抗體捕捉，或者藉由毛細管電泳法解析。已結合之化合物通常可使用比色終點或螢光或表面電漿共振檢測。
4.示例性治療用途
在某些態樣中，本發明提供用一或多種ActRII拮抗劑治療MDS及含鐵胚血球性貧血，尤其治療或預防一或多種MDS亞型或併發症之方法，其包括治療特徵為存在環形含鐵胚血球及/或基因SF3B1中之一或多個突變之MDS患者。特定言之，本發明提供利用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑組合來治療或預防一或多種MDS及含鐵胚血球性貧血併發症之方法，該等併發症包括(例如)貧血、嗜中性白血球減少症、脾 腫大、需要輸血、急性骨髓性白血病之發展、鐵沉積、及鐵沉積併發症，其中有充血性心力衰竭、心律失常、心肌梗塞、其他形式之心臟疾病、糖尿病、呼吸困難、肝臟疾病及鐵螯合療法之不利影響。
特定言之，本發明提供使用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑組合治療或預防貧血或MDS亞型之其他併發症之方法，包括骨髓中成紅細胞之數目有所升高(細胞過多)之MDS患者；在骨髓中具有超過1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%含鐵胚血球之MDS患者中；在患有難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)之MDS患者中；在患有難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)之MDS患者中；在患有難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)之MDS患者中；在患有難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)之MDS患者中；在SF3B1、SRSF2、DNMT3A或TET2具有體細胞突變之MDS患者中；在ASXL1或ZRSR2無體細胞突變之MDS患者中；在患有鐵沉積之MDS患者中；及在患有嗜中性白血球減少症之MDS患者中。
亦特定言之，本發明提供使用ActRII拮抗劑或ActRII拮抗劑組合治療或預防貧血或含鐵胚血球性貧血之其他併發症之方法，包括(但不限於)難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；與酗酒有關之含鐵胚血球性貧血；藥物誘發之含鐵胚血球性貧血；因銅缺乏(鋅中毒)所造成之含鐵胚血球性貧血；因體溫過低所造成之含鐵胚血球性貧血；X-連鎖含鐵胚血球性貧血(XLSA)；SLC25A38缺乏症；穀氧還蛋白5缺乏症；紅血球生成性原卟啉症；X-連鎖含鐵胚血球性貧血伴共濟失調 (XLSA/A)；含鐵胚血球性貧血伴B細胞免疫缺乏症、發燒及發育遲滯(SIFD)；皮爾森骨髓-胰臟症候群；肌病、乳酸性酸中毒及含鐵胚血球性貧血(MLASA)；硫胺反應性巨型紅血球性貧血(TRMA)；及原因不明之症候群型/非症候群型含鐵胚血球性貧血。
在某些態樣中，本發明提供治療或預防與SF3B1中之生殖細胞系或體細胞突變有關之病症或病症併發症(諸如骨髓發育不良症候群、慢性淋巴球性白血病(CLL)及急性骨髓性白血病(AML)以及乳癌、胰臟癌、胃癌、前列腺癌及葡萄膜黑色素瘤)之方法。在某些態樣中，該病症可係在具有針對SF3B1突變呈測試陽性之骨髓細胞之個體中，尤其係骨髓發育不良症候群、CLL及AML。視情況地，SF3B1基因中之突變係在外顯子、內含子或5’或3’非轉譯區中。視情況地，SF3B1中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生變化或不會導致胺基酸序列發生變化。視情況地，SF3B1基因中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸發生選自以下變化之變化：K182E、E491G、R590K、E592K、R625C、R625G、N626D、N626S、H662Y、T663A、K666M、K666Q、K666R、Q670E、G676D、V701I、I704N、I704V、G740R、A744P、D781G、A1188V、N619K、N626H、N626Y、R630S、I704T、G740E、K741N、G742D、D894G、Q903R、R1041H、I1241T、G347V、E622D、Y623C、R625H、R625L、H662D、H662Q、T663I、K666E、K666N、K666T、K700E及V701F。
如本文所使用，「預防」病症或病狀之治療劑係指統計樣本中相對於未治療對照樣本減少所治療樣本中之該病症或病狀之發生，或相對於未治療對照樣本延遲該病症或病狀之一或多種症狀之發作或減輕其嚴重度之化合物。
如本文所使用之術語「治療」包括一旦形成病狀就改善或消除 該病狀。在任一情形下，預防或治療可由內科醫師或其他健康照護提供者提供之診斷以及投與治療劑之預期結果辨別。
一般而言，治療或預防如本發明中所述之疾病或病狀係藉由投與一或多種有效量之本發明ActRII拮抗劑(例如，ActRIIA及/或ActRIIB拮抗劑)而達成。製劑之有效量係指在必要劑量及時間段下有效達到所需的治療或預防結果之用量。本發明製劑之「治療有效量」可根據以下因素而有所不同，諸如個體之疾病狀態、年齡、性別及體重，及該製劑在個體中引發所需反應之能力。「預防有效量」係指在必要劑量及時間段下可有效達到所需的預防結果之用量。
骨髓發育不良症候群(MDS)係眾多血液學病症之集合，特徵在於無效產生骨髓血細胞且具有轉化為急性骨髓性白血病之風險。在MDS患者中，造血幹細胞不會成熟為健康紅血球、白血球或血小板。MDS病症包括(例如)難治性貧血、難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)、難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)、與顯著血小板增多症相關聯之難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS-T)、難治性貧血伴過量芽細胞(RAEB-1)、難治性貧血伴過量芽細胞轉化(RAEB-2)、難治性血細胞減少症伴多系發育不良(RCMD)、MDS未分類(MDS-U)及與孤立5q染色體異常相關之骨髓發育不良症候群[具有del(5q)之MDS]。
同種異體幹細胞移植係唯一已知用於MDS之潛在治癒性療法。然而，僅有少數患者經歷此手術，因為年齡大、醫療合併症及適宜幹細胞供者之可獲得性有限。即使針對彼等進入同種異體幹細胞移植之患者而言，治療相關發病率及死亡率，包括急性及慢性移植物抗宿主病及高復發率有損長期無疾病存活期[Zeidan等人(2013)Blood Rev 27：243-259]。為此，大多數MDS患者仍勉強維持非治癒性目的的治療模式。治療係基於預測急性骨髓性白血病之存活期或進展之預後因 素。較低風險之MDS患者之存活期介於幾個月至超過十年之間，且彼等患者中大多數死於與MDS併發症直接相關之原因[Dayyani等人(2010)Cancer 116：2174-2179]。因此，較低風險之患者之治療策略適用於具體患者之狀況，包括血細胞減少症之嚴重性及類型及預期存活期。較低風險之患者具有多種治療選擇，包括用以下治療：生長因子、在del(5q)症候群之情形下來那度胺(lenalidomide)，沙利度胺(thalidomide)、泊馬度胺(pomalidomide)、低甲基化藥物如阿扎胞苷(azacitidine)或地西他賓(decitabine)、及潛在研究藥物。相比之下，不能夠進行同種異體幹細胞移植之較高風險之MDS患者通常用低甲基化藥物、密集化療或研究藥物治療[Garcia-Manero等人(2011)29：516-523]。
因為MDS表現為造血細胞之數量及品質之不可逆缺乏，大多數MDS患者罹患慢性貧血。約80%至90%之MDS患者在其疾病過程中發展出貧血，其中至少40%變得依賴RBC輸注[Santini(2011)Oncologist 16：35-42；Malcovati等人(2005)J Clin Oncol 23：7594-7603；Leitch (2011)Blood Rev 25：17-31]。較高風險MDS組中之患者(根據IPSS分類)甚至更有可能變得依賴輸血；例如，在一項研究中，相對39%之低風險患者，79%之高風險類別患者需要長期輸血來治療或預防嚴重貧血[Öscan等人(2013)Expert Rev Hematol 6：165-189]。低血紅素含量導致腦及周邊器官氧合不良；結果，MDS患者通常罹患嗜睡症、心理警覺性下降、身體虛弱及注意力不集中。此等症狀與健康相關生活品質下降有關。此外，血紅素臨限值獨立地與MDS之顯著發病率及死亡率有關。在血紅素含量分別低於8g/dL及9g/dL之女性及男性患者中，發病率及死亡率之風險增加，主要因為心血管併發症風險增加[Malcovati等人(2011)Haematologica 96：1433-1440]。低血紅素含量及依賴紅血球輸注已與MDS患者之心血管結果較差及死亡率增加相關， 此表示有充分理由積極治療MDS中之貧血[Goldberg等人(2010)J Clin Oncol 28：2847-2852；Leitch(2011)Blood Rev 25：17-31；Oliva等人(2011)Am J Blood Res 1：160-166；Özcan等人(2013)Expert Rev Hematol 6：165-189]。
MDS患者需要輸血及/或單獨用紅血球生成生長因子(例如，ESA，如EPO)或組合群落刺激因子[例如，粒細胞群落刺激因子(G-CSF)之類似物如非格司亭(filgrastim)或顆粒球巨噬細胞群落刺激因子(GM-GSF)之類似物如沙格司亭(sargramostim)]一起治療，以增加紅血球含量。輸注頻率取決於疾病程度及合併症之存在。已知長期輸血會增加血紅素含量，其進而改良腦及周邊組織氧合作用，從而改良身體活動及心理警覺性。然而，許多MDS患者因使用此等療法而出現副作用。例如，頻繁接受紅血球輸注之患者可因鐵累積及生成毒性反應性氧物質而造成組織及器官損傷。因此，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑組合可用於治療MDS或含鐵胚血球性貧血患者。在某些實施例中，罹患MDS或含鐵胚血球貧血之患者可利用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑組合來治療。在其他實施例中，罹患MDS或含鐵胚血球性貧血之患者可利用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)與一或多種其他用於治療MDS之治療劑之組合來治療，此等治療劑包括(例如)，ESA；G-CSF類似物，包括非格司亭；GM-CSF類似物，包括沙格司亭；來那度胺；沙利度胺；泊馬度胺、低甲基化藥物，包括阿扎胞苷及地西他賓；鐵螯合劑，包括去鐵胺(deferoxamine)及去鐵斯若(deferasirox)；血小板生成素擬似物，包括羅米司亭(romiplostim)及伊屈潑帕 (eltrombopag)；化療劑，僅包括阿糖胞苷(cytarabine)(ara-C)或其與伊達比星(idarubicin)、拓撲替康(topotecan)或氟達拉濱(fludarabine)之組合；免疫抑制劑，包括抗胸腺細胞球蛋白、阿倫單抗(alemtuzumab)及環孢黴素(cyclosporine)；組蛋白脫乙醯酶抑制劑(HDAC抑制劑)，包括伏立諾他(vorinostat)、丙戊酸、苯丁酸鹽、恩替諾特(entinostat)、MGCD0103及其他I類細胞核HDAC抑制劑、II類非細胞核HDAC抑制劑；泛HDAC抑制劑；及同功異型物特異性HDAC抑制劑；法尼基轉移酶抑制劑，包括替吡法尼(tipifarnib)及洛那法尼(lonafarnib)；腫瘤壞死因子-α(TNF-α)抑制劑，包括依那西普(etanercept)或英利昔單抗(infliximab)；穀胱甘肽-S-轉移酶(GST)P1-1抑制劑，包括依扎斯塔(ezatiostat)；及CD33抑制劑，包括吉妥單抗(gemtuzumab ozogamicin)。
本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合可用於增加貧血(MDS或含鐵胚血球性貧血)患者之紅血球含量、血紅素含量及/或血球比容值。當監測人類之血紅素及/或血球比容值時，小於適宜年齡及性別類別之正常值之值可指示貧血，但要考慮個體差異。例如，為10-12.5g/dl及通常為約11.0g/dl的血紅素含量視為在健康成人之正常範圍內，但就治療而言，更低之目標值可引起較少心血管副作用。參見例如，Jacobs等人(2000)Nephrol Dial Transplant 15,15-19。或者，血球比容值(細胞佔血液樣品之體積百分比)可用作貧血之量度。健康個體之血球比容值範圍為：就成年男性而言為約41-51%，且就成年女性而言為35-45%。在某些實施例中，患者可用目的在於使該患者恢復至紅血球、血紅素及/或血球比容之目標值或者容許減少或消除紅血球輸注，同時維持可接受之紅血球、血紅素及/或血球比容值之給藥方案治療。 因為血紅素及血球比容值因人而異，最佳地，血紅素及/或血球比容之目標值可針對各患者進行個性化。
嗜中性白血球減少症表示循環粒細胞含量異常低之病狀，且見於約40%之MDS患者中[Steensma等人(2006)Mayo Clin Proc 81：104-130]。嗜中性白血球減少症患者之常見陳述病苦包括疲勞及頻繁細菌感染，特別係皮膚細菌感染。然而，嗜中性白血球減少症亦可導致MDS患者發生嚴重併發症，且感染係MDS相關死亡之最常見病因。就嚴重嗜中性白血球減少患者而言，用粒細胞群落刺激因子(非格司亭)治療可幫助將嗜中性白血球計數保持在1×109/L以上[Akhtari(2011)Oncology(Williston Park)25：480-486]，但骨髓生長因子並不明顯改變病史，且可能僅增加功能缺陷嗜中性白血球產量，缺乏殺菌能力[Dayyani等人(2010)Cancer 116：2174-2179；Steensma(2011)Semin Oncol 38：635-647]。未證實避孕抗生素在MDS患者中發揮作用，且不推薦用於與MDS相關之嗜中性白血球減少症患者。然而，MDS患者之嗜中性白血球減少性發熱應視為醫療緊急事故，需要立即投與經驗廣效抗生素，且通常需要住院[Barzi等人(2010)Cleve Clin J Med 77：37-44]。在一些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法如G-CSF或GM-CSF療法組合可用於治療MDS患者之嗜中性白血球減少症。本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法如G-CSF或GM-CSF療法組合可用於減少MDS患者之粒細胞輸注頻率。
頻繁接受紅血球或全血輸注之MDS或含鐵胚血球性貧血患者易於發展輸血性鐵沉積，其可部分解釋為何MDS之輸血依賴性與存活可 能性降低有關。儘管如此，在輸血依賴性MDS患者中使用鐵螯合療法仍有爭議，因為回顧及註冊資料表明，螯合患者可能壽命比非螯合患者長，但沒有前瞻性隨機化試驗資料證實螯合作用有發病率或死亡率益處，且當前獲批製劑不方便(去鐵胺(deferroxamine))或昂貴且許多患者之耐受性差(去鐵斯若)[Steensma等人(2013)Best Pract Res Clin Haematol 26：431-444；Lyons等人(2014)Leuk Res 38：149-154]。
在一些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合可用於預防或逆轉MDS或含鐵胚血球性貧血患者之鐵沉積併發症。在某些態樣中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合可用於預防或逆轉鐵沉積之心血管併發症，包括(例如)心輸出量增加、心臟肥大、心肌症、左心室肥厚、急性心肌梗塞、心律不整及充血性心力衰竭。在某些態樣中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法可用於減少肝鐵含量及/或預防或逆轉鐵沉積之肝臟併發症，包括(例如)肝臟腫大(肝腫大)、肝纖維化(瘢痕組織增加)及肝硬化(大面積瘢痕形成(extensive scarring))。在某些態樣中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合可用於預防或逆轉鐵沉積之內分泌併發症，包括(例如)糖尿病。
在某些態樣中，本發明之ActRII拮抗劑可與一或多種其他製劑[例如，ESA；G-CSF類似物，包括非格司亭；GM-CSF類似物，包括 沙格司亭；來那度胺；沙利度胺；泊馬度胺、低甲基化藥物，包括阿扎胞苷及地西他賓；鐵螯合劑，包括去鐵胺及去鐵斯若；血小板生成素擬似物，包括羅米司亭及伊屈潑帕；化療劑，僅包括阿糖胞苷(ara-C)或其與伊達比星、拓撲替康或氟達拉濱之組合；免疫抑制劑，包括抗胸腺細胞球蛋白、阿倫單抗及環孢黴素；組蛋白脫乙醯酶抑制劑(HDAC抑制劑)，包括伏立諾他、丙戊酸、苯丁酸鹽、恩替諾特、MGCD0103及其他I類細胞核HDAC抑制劑、II類非細胞核HDAC抑制劑；pan HDAC抑制劑；及同功異型物特異性HDAC抑制劑；法尼基轉移酶抑制劑，包括替吡法尼及洛那法尼；腫瘤壞死因子-α(TNF-α)抑制劑，包括依那西普或英利昔單抗；穀胱甘肽-S-轉移酶(GST)P1-1抑制劑，包括依扎斯塔；及CD33抑制劑，包括吉妥單抗]或支持療法[例如，紅血球輸注、粒細胞輸注、血栓細胞(血小板)輸注]組合投與至有此需要之個體，以治療MDS及含鐵胚血球性貧血或者一或多種MDS及含鐵胚血球性貧血併發症。
如本文所使用，「與...組合」或「聯合投與」係指使得其他療法(例如，第二、第三、第四等)在體內仍起作用之任何形式之投與(例如，多種化合物在患者內同時有效，其可包括彼等化合物之協同效應)。有效性可能與製劑在血液、血清或血漿中之可測量濃度並不相關。例如，不同治療化合物可在相同調配物中或在不同調配物中(同時或依次且基於不同時間表)投與。因此，接受此治療之個體可受益於不同療法之組合效果。本發明之一或多種GDF11及/或活化素B拮抗劑(視情況地，GDF8、活化素A、活化素C、活化素E及BMP6中一或多者之其他拮抗劑)可與一或多種其他額外製劑或支持療法同時投與、在其之前投與或在其之後投與。一般而言，各治療劑將以某一劑量及/或基於針對特定製劑確定之時間表投與。某一方案中欲採用之特定組合將考慮本發明拮抗劑與療法之相容性及/或欲達成之所需治 療效果。
在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱、抗體等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法的組合可與輸注紅血球或全血組合來治療MDS或含鐵胚血球性貧血患者之貧血。在頻繁接受全血或紅血球輸注之患者中，鐵體內平衡之正常機制可能不堪重負，最終導致鐵在重要組織(諸如心臟、肝臟及內分泌腺)中之毒性及可能致命累積。常規紅血球輸注需要接觸各種供體單元之血液，且因此同種異體免疫風險較高。血管通路困難、鐵螯合之利用率及其投藥順服性、及高成本係為何限制紅血球輸注次數係有益之部分原因。在一些實施例中，本發明方法涉及藉由投與本發明ActRII拮抗劑及一或多次血細胞輸注之組合治療有此需要之個體之MDS或含鐵胚血球性貧血。在一些實施例中，本發明方法涉及藉由投與本發明ActRII拮抗劑及一或多次紅血球輸注之組合治療或預防有此需要之個體之一或多種MDS或含鐵胚血球性貧血併發症。在一些實施例中，用一或多種本發明ActRII拮抗劑治療可有效降低MDS或含鐵胚血球性貧血患者之輸血需求，例如減少有效治療MDS或含鐵胚血球性貧血或者一或多種其併發症所需之輸血頻率及/或輸血量。
在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱、抗體等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法的組合可與一或多種鐵螯合分子組合來促進尿液及/或糞便中之鐵排洩及從而預防或逆轉MDS或含鐵胚血球性貧血患者之組織鐵沉積。有效鐵螯合劑當可選擇性結合及中和三價鐵，非轉鐵蛋白結合鐵之氧化形式，其可能佔透過催化產生羥基自由基及氧化產物之大多數鐵毒性[參見例如，Esposito等人(2003)Blood 102：2670-2677]。此等製劑結構各異，但所有製劑 皆具有可與個別鐵原子以1：1(六齒製劑)、2：1(三齒)或3：1(雙齒)之化學計量形成中和八面體配位複合物之氧或氮供體原子[Kalinowski等人(2005)Pharmacol Rev 57：547-583]。一般而言，有效鐵螯合劑亦係具有相對低分子量(例如，小於700道爾頓)，在水及脂質中之溶解度可以接近受影響組織。鐵螯合分子之具體實例包括去鐵胺(一種需要每日非經腸投與之細菌源性六齒製劑)及口服活性合成劑去鐵酮(雙齒)及去鐵斯若(三齒)。由同一天投與兩種鐵螯合劑組成之組合療法在對螯合單一療法無反應之患者中及克服患者單獨使用去鐵胺之順服性差問題方面具有前景[Cao等人(2011)Pediatr Rep 3(2)：e17；及Galanello等人(2010)Ann NY Acad Sci 1202：79-86]。
本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合可用於增加MDS或含鐵胚血球性貧血患者之紅血球含量、血紅素含量及/或血球比容值。當觀察人類之血紅素及/或血球比容值時，小於適宜年齡及性別類別之正常值之值可指示貧血，但要考慮個體差異。例如，為10-12.5g/dl及通常為約11.0g/dl的血紅素含量視為在健康成人之正常範圍內，但就治療而言，更低之目標值可引起較少心血管副作用。參見例如，Jacobs等人(2000)Nephrol Dial Transplant 15,15-19。或者，血球比容值(細胞佔血液樣品之體積百分比)可用作貧血之量度。健康個體之血球比容值範圍為：就成年男性而言為約41-51%，且就成年女性而言為35-45%。在某些實施例中，患者可用目的在於使該患者恢復至紅血球、血紅素及/或血球比容之目標值之給藥方案治療。因為血紅素及血球比容值因人而異，最佳地，血紅素及/或血球比容之目標值可針對各患者進行個性化。
本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、 ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)可與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合治療貧血。將一些MDS患者之次優紅血球生成素反應視為用ESA治療MDS相關貧血之一種生物理論基礎[Greenberg等人(2011)J Natl Compr Canc Netw 9：30-56；Santini(2012)Semin Hematol 49：295-303]。儘管FDA未批准用於MDS相關貧血，但ESA臨床應用廣泛，且係MDS之最常用療法[Casadevall等人(2004)Blood 104：321-327；Greenberg等人(2009)Blood 114：2393-2400]。分析2001年與2005年間之連鎖SEER-醫療保險資料發現，62%之MDS醫療保險受益人接受ESA[Davidoff等人(2013)Leuk Res 37：675-680]。Greenberg等人(2009)Blood 114：2393-2400]。一些臨床前及臨床研究表明，粒細胞群落刺激因子(G-CSF)與ESA具有協同效果，且在最初或在缺少對單獨ESA療法反應之情形下可嘗試小劑量G-CSF來改良一些患者(特別係彼等患有RARS者)之紅血球系反應[Negrin等人(1996)Blood 87：4076-4081]。此外，低風險MDS及較低血清EPO含量(<200-500mU/mL)之患者及彼等具有較低RBC輸注需求(<2單位/月)者用ESA達成紅血球系反應之可能性較高[Hellstrom-Lindberg等人(2003)Br J Haematol 120：1037-1046；Park等人(2008)111：574-582]。因此，一或多種本發明ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)可與粒細胞群落刺激因子(例如，非格司亭)或粒細胞巨噬細胞群落刺激因子(例如，沙格司亭)組合治療貧血。
在某些實施例中，本發明提供藉由向個體投與治療有效量之一或多種本發明之ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)及EPO受體活化劑來治療或預防有此需要之個體之貧血之方法。在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多 肽、GDF陷阱等)可與EPO受體活化劑組合使用來減少此等活化劑在易於受到ESA之不利影響之患者中所需之劑量。此等方法可用於患者之治療性及預防性治療。
本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)可與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合使用來達成紅血球，尤其在較低劑量範圍下之增加。此可有益於減少已知脫靶效應及與高劑量EPO受體活化劑相關之風險。ESA之主要不利影響包括(例如)血球比容或血紅素含量過度增加及紅血球增多症。血球比容值升高可導致高血壓(更特定言之高血壓惡化)及血管血栓形成。ESA之其他不利影響(已報導，其中一些與高血壓有關)係頭痛、流感樣症候群、分流血管阻塞、心肌梗塞及因血栓形成、血壓過高性腦病及紅血球發育不全引起之腦驚厥。參見例如，Singibarti(1994)J.Clin Investig 72(suppl 6),S36-S43；Horl等人(2000)Nephrol Dial Transplant 15(suppl 4),51-56；Delanty等人(1997)Neurology 49,686-689；及Bunn(2002)N Engl J Med 346(7),522-523)。
只要本發明拮抗劑藉由不同於ESA的機制起作用，此等拮抗劑即可用於增加對ESA或其他EPO受體活化劑反應不佳之患者之紅血球及血紅素含量。例如，本發明ActRII拮抗劑可有益於患者，其中投與正常至增加(>300IU/kg/週)劑量之ESA不會導致血紅素含量增加至目標值。在所有類型之貧血中均可發現對ESA反應不足之患者，但尤其頻繁地在癌症患者及晚期腎病患者中觀察到較高數量之非反應者。對ESA反應不足可能係固有(constitutive)(在首次用ESA治療之後觀察到)或後天獲得(在用ESA重複治療後觀察到)。
來那度胺係一種經批准用於具有del5q及輸血依賴性貧血之較低風險MDS患者之沙利度胺衍生物。泊馬度胺係另一種沙利度胺衍生 物。美國批准來那度胺係基於2期試驗結果，其中在約三分之二之研究患者中達成輸血非依賴性，且平均輸血非依賴性持續時間為2.2年[List等人(2006)N Engl J Med 355：1456-1465]。隨後亦在歐洲獲得批准[Giagounidis等人(2014)Eur J Haematol 93：429-438]，來那度胺被視為具有del5q及貧血之較低風險MDS患者之一線治療。在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合，可與來那度胺組合使用來治療MDS患者。
DNA甲基化異常係MDS之不良預後特徵[Shen等人(2010)J Clin Oncol 28：605-613]。阿扎胞苷及地西他賓係兩種具有DNA低甲基化活性且當前用於治療主要具有高風險MDS之患者之製劑[Kantarjian等人(2007)Cancer 109：1133-1137；Fenaux等人(2009)Lancet Oncol 10：223-232]。因為不確定其治療效果下之機制，所以此等製劑有時根據其化學結構(氮雜核苷)或已知活體外活性(DNA甲基轉移酶抑制劑)分類。雖然阿扎胞苷及地西他賓在較低風險MDS中方面之治療經驗較少，但研究表明，氮雜胞苷(azacytidine)及地西他賓可在30%至40%之具有較低風險MDS之ESA耐藥性患者中產生紅血球系反應[Lyons等人(2009)J Clin Oncol 27：1850-1856]。亦在血小板減少患者中觀察到血小板反應。基於此等結果，美國批准阿扎胞苷及地西他賓用於治療具有血球減少症狀之較低風險MDS。在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合，可與阿扎胞苷、地西他賓或另一種DNA甲基轉移酶抑制劑組合使用來治療MDS患者。
約35%至45%之MDS患者中出現血小板減少症，此等患者可能抱 怨容易挫傷或小黏膜皮膚頻繁出血，且可展現紫癜或瘀點[Steensma等人(2006)Mayo Clin Proc 81：104-130]。在較極端情形下，胃腸出血或顱內出血風險可能增加。就血小板減少患者而言，當血小板含量降至低於10,000個血小板/μL時，通常指示需要輸注血小板[Slichter(2007)Hematology Am Soc Hematol Educ Program 2007：172-178]。支持性使用血小板輸注係暫時，且不總是有效，此係因為長期輸血依賴性MDS患者之敏化作用頻率。在MDS療法中，有相當興趣來使用具有血小板生成活性之生長因子。羅米司亭及伊屈潑帕係美國批准用於特發性血小板減少性紫癜患者之凝血擬似劑，且羅米司亭正在MDS患者中進行廣泛研究[Kantarjian等人(2010)J Clin Oncol 28：437-444；Santini(2012)Semin Hematol 49：295-303]。當用作單一製劑時，羅米司亭可顯著提高約50%之具有血小板減少症之較低風險MDS患者之血小板計數。然而，可在15%患者中觀察到骨髓芽細胞百分比短暫增加，有時增加至大於20%，此與MDS中芽細胞上血小板生成素受體之存在相一致。羅米司亭亦可顯著減少接受阿扎胞苷、地西他賓或來那度胺、沙利度胺或泊馬度胺之MDS患者的血小板減少症及/或血小板輸注，且可成為彼等治療之重要輔助劑[Kantarjian等人(2010)Blood 116：3163-3170]。伊屈潑帕亦正在MDS中進行開發。在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合，可與凝血擬似劑如羅米司亭或伊屈潑帕組合使用來治療MDS或含鐵胚血球性貧血患者。
在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合，可與海帕西啶、海帕西啶類似物或海帕西啶受體活化劑組合使用來治療MDS或含鐵胚血球 性貧血患者，尤其與鐵沉積相關之併發症。循環多肽主要在肝臟中產生，海帕西啶藉助其誘導鐵轉運蛋白降解之能力被視為鐵機制之主要調節劑，鐵轉運蛋白係一種位於腸上皮細胞、肝細胞及巨噬細胞上之鐵輸出蛋白。廣義上而言，海帕西啶減少細胞內鐵之可利用性，所以海帕西啶、海帕西啶類似物或海帕西啶受體活化劑可有益於治療MDS或含鐵胚血球性貧血患者，尤其與鐵沉積相關之併發症。
MDS之研究藥物正在開發中。此等藥物包括組蛋白脫乙醯酶之單藥抑制劑、p38MAPK抑制劑、穀胱甘肽S-轉移酶π抑制劑及滿足免疫抑制基療法之標準之患者的阿倫單抗[Garcia-Manero等人(2011)J Clin Oncol 29：516-523]。例如，用併入抗胸腺細胞球蛋白或阿倫單抗之免疫抑制療法治療之MDS患者中報導高反應率[Sloand等人(2010)J Clin Oncol 28：5166-5173]。然而，此等患者通常較年輕，具有正常核型之頻率總體上高於MDS患者，其限制彼等結果之普遍性。研究療法包括(例如)組蛋白脫乙醯酶抑制劑(HDAC抑制劑)，包括伏立諾他、丙戊酸、苯丁酸鹽、恩替諾特、MGCD0103及其他I類細胞核HDAC抑制劑、II類非細胞核HDAC抑制劑、泛HDAC抑制劑及同功異型物特異性HDAC抑制劑；法尼基轉移酶抑制劑，包括替吡法尼及洛那法尼；腫瘤壞死因子-α(TNF-α)抑制劑，包括依那西普或英利昔單抗；穀胱甘肽-S-轉移酶(GST)P1-1抑制劑，包括依扎斯塔；及CD33抑制劑，包括吉妥單抗。在某些實施例中，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑及/或一或多種其他療法組合，可與此等研究療法中之一或多者組合用於MDS。
越來越多的證據表明，組合使用具有不同作用機制之MDS治療劑實質上有益於減少副作用、提高總體存活期及延遲進展為急性骨髓性白血病。多項研究表明，當與傳統單一療法相比時，組合各種具有 非重疊作用機制及毒性之藥物可顯著益於MDS患者。各種與生長因子、DNA甲基轉移酶抑制劑、組蛋白脫乙醯酶抑制劑及免疫抑制劑治療之組合療法提供令人鼓舞之資料[Ornstein等人(2012)Int J Hematol 95：26-33]。因此，本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)，視情況與EPO受體活化劑組合，可用於增加額外用兩種或更多種製劑之組合治療之MDS患者之紅血球數量，此等製劑包括(但不限於)生長因子、DNA甲基轉移酶抑制劑、組蛋白脫乙醯酶抑制劑或免疫抑制劑治療。
在某些實施例中，本發明提供用於藉由測量患者中之一或多種血液學參數來管理已用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療、或作為欲用其治療之候選者之患者之方法。血液學參數可用於評估作為欲用本發明拮抗劑治療之候選者之患者之適宜劑量，監測治療期間之血液學參數，評估是否調整用本發明之一或多種拮抗劑治療期間之劑量，及/或評估本發明之一或多種拮抗劑之適宜維持劑量。若一或多個血液學參數在正常範圍以外，可減少、延遲或終止本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)給藥。
可根據本文所提供方法測量之血液學參數包括(例如)利用技術上公認之方法測量之紅血球含量、血壓、鐵儲量及見於體液中與紅血球含量增加相關之其他製劑。此等參數可利用患者之血液樣品進行測定。紅血球含量、血紅素含量及/或血球比容值之增加可導致血壓增加。
在一實施例中，若作為欲用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療之候選者之患者之一或多個血液學參數在正常範圍以外或在正常 範圍之上端，則可延遲開始投與本發明之一或多種拮抗劑，直至血液學參數自然或經由治療干預回到正常或可接受程度。例如，若候選患者患有高血壓或係高血壓前期，則該患者可用降血壓藥治療，以降低該患者之血壓。可使用任何適用於個別患者病狀之降血壓藥，包括(例如)利尿劑、腎上腺髓質素抑制劑(包括α阻斷劑及β阻斷劑)、血管舒張劑、鈣離子通道阻斷劑、血管收縮素轉化酶(ACE)抑制劑或血管收縮素II受體阻斷劑。或者可利用飲食及運動方案治療血壓。類似地，若候選患者之鐵儲量低於正常或在正常之下端，則可用適宜飲食方案及/或鐵補充劑治療患者，直至患者之鐵儲量回到正常或可接受程度。就高於正常紅血球含量及/或血紅素含量之患者而言，可延遲投與本發明之一或多種拮抗劑，直至該等含量回到正常或可接受程度。
在某些實施例中，若作為欲用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療之候選者之患者之一或多個血液學參數在正常範圍以外或在正常範圍之上端，則可不延遲開始投與。然而，本發明之一或多種拮抗劑之劑量或用藥頻率可設定為將降低因投與本發明之一或多種拮抗劑引起血液學參數出現不可接受增加之風險之量。或者，可針對患者開發組合本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)與解決血液學參數非所需程度之治療劑之治療方案。例如，若患者具有高血壓，則治療方案可設計為包括投與本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)及降血壓藥。就具有低於所需鐵儲量之患者而言，可開發包括本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)及鐵補充劑之治療方案。
在一實施例中，可針對作為欲用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療之候選者之患者建立一或多種血液學參數之基線參數，並基於基線值建立該患者之適宜給藥方案。或者，基於患者病史建立之基線參數可用於告知用於患者之適宜拮抗劑給藥方案。例如，若健康患者之既定基線血壓讀數高於所限定之正常範圍，則無必要在用本發明之一或多種拮抗劑治療之前將患者血壓降到對於一般群體而言視為正常之範圍內。患者之一或多種血液學參數在用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療前之基線值亦可用作監測血液學參數在用本發明之一或多種拮抗劑治療期間之任何變化之相關比較值。
在某些實施例中，測量用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)治療之患者中之一或多種血液學參數。血液學參數可用於監測治療期間之患者，且允許調整或終止投與本發明之一或多種拮抗劑或另外投與另一治療劑。例如，若投與本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)導致血壓、紅血球含量或血紅素含量增加、或鐵儲量減少，則可減少本發明之一或多種拮抗劑之劑量之用量或頻率，以減少本發明之一或多種拮抗劑對一或多種血液學參數之影響。若投與本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)導致一或多種血液學參數發生對患者不利之變化，則可暫時終止投與本發明之一或多種拮抗劑直至該(等)血液學參數回到可接受程度或永久終止。類似地，若一或多種血液學參數在減少投與本發明之一或多種拮抗劑之劑量及頻率後未進入可接受範圍內，則可終止給藥。作為替代或除此以外，減少或終止投與本發明之一或多 種拮抗劑，患者可服用解決該(等)血液學參數之非所需程度之其他治療劑，諸如例如降血壓藥或鐵補充劑。例如，若用本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)進行治療之患者具有升高之血壓，則可以相同程度繼續本發明之一或多種拮抗劑用藥，並將降血壓藥加入治療方案中，可減少本發明之一或多種拮抗劑用藥(用量及/或頻率)，並將降血壓藥加入治療方案中，或者可終止本發明之一或多種拮抗劑用藥，且可用降血壓藥治療該患者。
6.醫藥組合物
在某些態樣中，可單獨投與本發明之一或多種ActRII拮抗劑(例如，GDF-ActRII拮抗劑、ActRIIA多肽、ActRIIB多肽、GDF陷阱等)或作為醫藥調配物(亦稱為治療組合物或醫藥組合物)之組分投與。醫藥調配物係指形式使得其中所含活性成分(例如本發明製劑)之生物活性有效，且不含對將投與該調配物之個體具有不可接受毒性之其他組分之製劑。主體化合物可以用於人類或獸藥中的任何便利方式來調配用於投與。例如，本發明之一或多種製劑可以醫藥上可接受的載劑調配。醫藥上可接受的載劑係指醫藥調配物中除活性成分以外之成分，其通常對個體無毒性。醫藥上可接受的載劑包括(但不限於)緩衝劑、賦形劑、穩定劑及/或防腐劑。一般而言，用於本發明中之醫藥調配物在投與至個體時係呈不含熱原、生理上可接受的形式。不同於彼等本文所述者之治療有效劑(其可視情況包含在如本文所述之調配物中)可與主體製劑組合在本發明方法中投與。
通常，化合物將非經腸投與[例如，藉由靜脈內(I.V.)注射、動脈內注射、骨內注射、肌肉內注射、鞘內注射、皮下注射或皮內注射]。適合非經腸投與之醫藥組合物可包含一或多種本發明製劑與一或多種醫藥上可接受的無菌等滲水溶液或非水溶液、分散液、懸浮液 或乳液、或可在剛好使用前復水得到無菌可注射溶液或分散液之無菌粉末之組合。可注射溶液或分散液可包含抗氧化劑、緩衝劑、抑菌劑、懸浮劑、增稠劑或致使調配物與預期接受者血液等滲之溶質。可用於本發明醫藥調配物中之適宜水性及非水性載劑之實例包括水、乙醇、多元醇(例如，甘油、丙二醇、聚乙二醇等)、植物油(例如，橄欖油)、可注射有機酯(例如，油酸乙酯)及其適宜混合物。適度流動性之維持方法為(例如)藉由使用塗佈材料(卵磷脂)、若為分散液則藉由維持所需之粒度、及藉由使用界面活性劑。
在一些實施例中，本發明治療方法包括全身、或局部自植入物或裝置投與醫藥組合物。另外，醫藥組合物可經封裝或以供遞送形式注射至靶組織位點(例如，骨髓或肌肉)。在某些實施例中，本發明組合物可包括能將一或多種本發明製劑遞送至靶組織位點(例如，骨髓或肌肉)，為發育組織提供結構且最佳能被再吸入體內之基質。例如，該基質可緩慢釋放一或多種本發明製劑。此等基質可由當前用於其他植入醫療應用之材料形成。
基質材料之選擇可基於以下中之一或多者：生物相容性、可生物降解性、機械性質、外形(cosmetic appearance)及界面性質。主體組合物之特定應用將界定適宜調配物。用於組合物之可能基質可為可生物降解及化學上限定之硫酸鈣、磷酸三鈣、羥磷灰石、聚乳酸及聚酸酐。其他可能材料係可生物降解及生物學上充分定義者，包括例如骨或真皮膠原。其他基質係由純淨蛋白質或細胞外基質組分組成。其他可能基質係不可生物降解及化學上限定者，包括例如燒結羥磷灰石、生物玻璃、鋁酸鹽或其他陶瓷。基質可由上述任何類型材料之組合組成，包括例如聚乳酸及羥磷灰石或膠原及磷酸三鈣。生物陶瓷可改變組成(例如，鈣-鋁酸鹽-磷酸鹽)並加工改變孔徑、粒徑、顆粒形狀及可生物降解性中之一或多者。
在某些實施例中，本發明醫藥組合物可經口投與，例如呈膠囊、扁囊劑、丸劑、錠劑、口含錠(利用調味基料(flavored basis)，諸如蔗糖及阿拉伯膠或黃蓍膠)、粉劑、粒劑、含於水性或非水性液體之溶液或懸浮液、水包油或油包水液體乳液、或酏劑或糖漿、或片劑(利用惰性基質，諸如明膠及甘油或蔗糖及阿拉伯膠)及/或漱口水，各者包含預定量之本發明化合物及視情況之一或多種其他活性成分。本發明化合物及視情況之一或多種其他活性成分亦可為作為大丸劑、舐劑或糊劑投與。
在用於經口投與之固體劑型(例如，膠囊、錠劑、丸劑、糖錠、粉劑及粒劑)中，本發明之一或多種化合物可與一或多種醫藥上可接受的載劑混合，載劑包括(例如)檸檬酸鈉、磷酸二鈣、填充劑或增量劑(例如，澱粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇及矽酸)、黏結劑(例如，羧甲基纖維素、藻酸鹽、明膠、聚乙烯吡咯啶酮、蔗糖及阿拉伯膠)、保濕劑(例如甘油)、崩解劑(例如，瓊脂-瓊脂、碳酸鈣、馬鈴薯或木薯澱粉、海藻酸、矽酸鹽及碳酸鈉)、溶液阻滯劑(例如，石蠟)、吸收促進劑(例如，四級銨化合物)、潤濕劑(例如，十六烷醇及單硬脂酸甘油酯)、吸附劑(例如，高嶺土及膨潤土)、潤滑劑(例如，滑石、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、固體聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉)、著色劑及其混合物。在膠囊、錠劑及丸劑之情形下，醫藥調配物(組合物)亦可包含緩衝劑。類似類型之固體組合物亦可用作軟及硬填充型明膠膠囊中之填料，該等膠囊使用包括例如乳糖(lactose或milk sugar)及高分子量聚乙二醇之一或多種賦形劑。
用於口服投與醫藥組合物之液體劑型可包括醫藥上可接受的乳液、微乳液、溶液、懸浮液、糖漿及酏劑。除活性成分以外，液體劑型可包含此項技術中常用之惰性稀釋劑，包括(例如)水或其他溶劑、增溶劑及/或乳化劑[例如，乙醇、異丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苄 醇、苯甲酸芐酯、丙二醇或1,3-丁二醇、油(例如，棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄欖油、蓖麻油及芝麻油)、甘油、四氫呋喃醇、聚乙二醇、山梨醇酐之脂肪酸酯及其混合物]。除惰性稀釋劑以外，口服調配物亦可包含佐劑，包括(例如)潤濕劑、乳化劑及懸浮劑、甜味劑、調味劑、著色劑、香味劑、防腐劑及其組合。
除活性化合物以外，懸浮液可包含懸浮劑，包括(例如)乙氧基化異十八醇、聚氧乙烯山梨醇、山梨醇酐酯、微晶纖維素、偏氫氧化鋁、膨潤土、瓊脂-瓊脂、黃蓍膠及其組合。
可藉由納入各種抗細菌劑及抗真菌劑(包括(例如)對羥基苯甲酸酯、氯丁醇及苯酚山梨酸)確保防止微生物作用及/或生長。
在某些實施例中，可能希望將等滲劑(包括(例如)糖、或氯化鈉)包含在組合物中。此外，可藉由納入可延遲吸收之製劑(包括(例如)單硬脂酸鋁及明膠)來延長可注射醫藥形式的吸收。
應理解，劑量方案將由主治醫師考量各種會改變本發明之一或多種製劑之作用之因素來確定。各種因素包括(但不限於)患者之紅血球計數、血紅素含量、所需靶紅血球計數、患者年齡、患者性別、患者飲食、可有助於抑制紅血球含量之任何疾病之嚴重性、投與時間及其他臨床因素。添加其他已知活性劑至最終組合物亦可影響劑量。可藉由定期評估紅血球含量、血紅素含量、網織紅血球及造血過程之其他指示劑中之一或多者來監測進展。
在某些實施例中，本發明亦提供用於活體內產生本發明之一或多種製劑之基因療法。此療法將藉由將該製劑序列引入具有一或多種如上文所列病症之細胞或組織中來達成其治療效果。例如，可藉由重組表現載體(諸如，嵌合病毒或膠態分散系統)遞送製劑序列。本發明之一或多種製劑序列之較佳治療遞送方法係使用靶向脂質體。
如本文所教示之可用於基因療法之各種病毒載體包括腺病毒、 皰疹病毒、牛痘病毒或RNA病毒(例如，逆轉錄病毒)。逆轉錄病毒載體可為鼠類或鳥類逆轉錄病毒之衍生物。可插入單個外源基因之逆轉錄病毒載體之實例包括(但不限於)：莫洛尼鼠類白血病病毒(MoMuLV)、哈唯(Harvey)鼠類肉瘤病毒(HaMuSV)、鼠類乳腺腫瘤病毒(MuMTV)及勞斯肉瘤病毒(RSV)。許多其他逆轉錄病毒載體可併入多種基因。所有此等載體可轉移或併入可選擇標記之基因，從而可識別並生成轉導細胞。逆轉錄病毒載體可藉由附接例如糖、糖脂或蛋白質而成為標靶特異性。使用抗體實現較佳靶向作用。熟習此項技術者將暸解，可將特異性多核苷酸序列插入逆轉錄病毒基因組中或附接至病毒套膜，以容許靶向特異性遞送含本發明之一或多種製劑之逆轉錄病毒載體。
或者，可藉由習知磷酸鈣轉染使組織培養細胞直接轉染編碼逆轉錄病毒結構基因(gag、pol及env)之質粒體。然後此等細胞轉染含受關注基因之載體質粒體。所得細胞將逆轉錄病毒載體釋放於培養基中。
本發明之一或多種製劑之另一靶向遞送系統係膠態分散系統。膠態分散系統包括(例如)大分子複合物、奈米膠囊、微球體、珠粒及基於脂質之系統，包括水包油乳液、膠束、混合膠束及脂質體。在某些實施例中，本發明之較佳膠態系統係脂質體。脂質體係可用作活體外及活體內遞送媒介體之人造膜泡。可將RNA、DNA及完整病素粒子封裝在水性內部中，並以生物活性形式遞送至細胞中[參見例如，Fraley等人(1981)Trends Biochem.Sci.,6：77]。此項技術中已知利用脂質體媒介體進行高效基因轉移之方法[參見例如，Mannino等人(1988)Biotechniques,6：682,1988]。
脂質體之組成通常係磷脂之組合，其可包含類固醇(例如膽固醇)。脂質體之物理特性取決於pH、離子強度及二價陽離子之存在。 亦可使用其他磷脂或其他脂質，包括例如磷脂醯化合物(例如，磷脂醯甘油、磷脂醯膽鹼、磷脂醯絲胺酸、磷脂醯乙醇胺、神經鞘脂質、腦脂質或神經節苷脂)、蛋磷脂酰膽鹼、二棕櫚醯基磷脂醯膽鹼及二硬脂醯基磷脂醯膽鹼。脂質體之靶向基於(例如)器官特異性、細胞特異性及細胞器特異性亦可行，且係此項技術中所已知。
實例
現在大體上描述本發明，參考以下實例將更容易理解本發明，包括實例之目的僅在於說明本發明之某些實施例及實施例，且意不在於限制本發明。
實例1：ActRIIa-Fc融合蛋白質
申請者構築可溶性ActIIA融合蛋白質，其具有融合至人類或小鼠Fc結構域之人類ActIIa之細胞外結構域，其間具有最小連接子。構築體分別稱為ActRIIA-hFc及ActRIIA-mFc。
下文顯示純化自CHO細胞系之ActRIIA-hFc(SEQ ID NO：22)：
ActRIIA-hFc及ActRIIA-mFc蛋白係在CHO細胞系中表現。考量三種不同引導序列：
(i)蜜蜂布魯士菌素(mellitin)(HBML)：MKFLVNVALVFMVVYISYIYA(SEQ ID NO：23)
(ii)組織纖維蛋白溶酶原活化因子(TPA)：MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP(SEQ ID NO：24)
(iii)天然：MGAAAKLAFAVFLISCSSGA(SEQ ID NO：25)。
所選形式採用TPA引導序列，且具有以下未加工胺基酸序列： (SEQ ID NO：26)。
此多肽係由以下核酸序列編碼： (SEQ ID NO：27)。
ActRIIA-hFc及ActRIIA-mFc皆非常適合重組表現。如圖3中所示，將蛋白質純化為呈界限分明之蛋白質單峰。N-端測序顯示單一序列-ILGRSETQE(SEQ ID NO：34)。純化可藉由一系列管柱層析步驟實現，包括(例如)以下依任何順序之三者或更多者：蛋白質A層析、Q瓊脂糖層析、苯基瓊脂糖層析、尺寸排除層析及陽離子交換層析。可藉助病毒過濾及緩衝液交換完成純化。將ActRIIA-hFc蛋白質純化至由尺寸排除層析測定>98%及由SDS PAGE測定>95%之純度。
ActRIIA-hFc及ActRIIA-mFc顯示針對配體(尤其活化素A)之高親和力。利用標準胺偶聯程序將GDF-11或活化素A固定於BiacoreTM CM5晶片上。將ActRIIA-hFc及ActRIIA-mFc蛋白質負載至系統上，並測量結合性。ActRIIA-hFc以5 x 10-12之解離常數(KD)結合至活化素，及以9.96 x 10-9之KD結合至GDF11。參見圖4。ActRIIA-mFc行為類似。
在藥物動力學研究中，ActRIIA-hFc極為穩定。以1mg/kg、3mg/kg或10mg/kg之ActRIIA-hFc蛋白質給大鼠用藥，並在24、48、72、144及168小時時測量該蛋白質之血漿含量。在一項獨立研究中，以1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg給大鼠用藥。在大鼠中，ActRIIA-hFc具有11-14天之血清半衰期，且藥物之循環含量在兩週後頗高(就初始投與1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg而言，分別為11μg/ml、110μg/ml或304μg/ml)。在石蟹獼猴中，血漿半衰期實質上大於14天，且就初始投與1mg/kg、10mg/kg或30mg/kg而言，藥物之循環含量分別為25μg/ml、304μg/ml或1440μg/ml。
實例2：ActRIIA-hFc蛋白質之表徵
ActRIIA-hFc融合蛋白質係在由利用SEQ ID NO：9之組織纖維蛋白溶酶原引導序列之pAID4載體(SV40 ori/增強子、CMV啟動子)穩定轉染之CHO-DUKX B11細胞中表現。該如上文在實例1中所述進行純化之蛋白質具有SEQ ID NO：22之序列。Fc部分係人類IgG1 Fc序列，如SEQ ID NO：22中所示。蛋白質分析顯示，ActRIIA-hFc融合蛋白質係形成為具有二硫鍵之同型二聚體。
CHO-細胞所表現之物質針對活化素B配體之親和力高於人類293細胞中所表現之ActRIIa-hFc融合蛋白質之報導結果[參見，del Re等人(2004)J Biol Chem.279(51)：53126-53135]。此外，使用TPA引導序列之產量高於其他引導序列，且不同於用天然引導序列表現之ActRIIA-Fc，提供高純度N-端序列。使用天然引導序列得到兩大類ActRIIA-Fc，各者具有不同N-端序列。
實例3.ActRIIA-hFc增加非人類靈長類之紅血球含量
該研究採用四個各自具有五隻雄性及五隻雌性石蟹獼猴之小組，其中三隻/性別/組計畫在第29天時終止，且兩隻/性別/組計畫在第57天時終止。各動物在第1、8、15及22天時經由靜脈內(IV)注射來 投與媒劑(第1組)或以1、10或30mg/kg(分別為第2、3及4組)之劑量靜的ActRIIA-Fc。劑量體積維持在3mL/kg。在第一次投與之前兩天及在第一次投與後之第15、29及57天(針對剩餘的兩隻動物)評估紅血球含量之多個量度。
ActRIIA-hFc在所有劑量程度下及整個研究的時間點下導致雄性及雌性動物之平均紅血球參數[紅血球計數(RBC)、血紅素(HGB)及血球比容(HCT)]出現統計學上顯著之增加，伴隨著絕對及相對網織紅血球計數(ARTC；RTC)之提升。參見圖5-8。
相對於治療組在基線下之平均值計算各治療組之統計顯著性。
值得注意地，紅血球計數及血紅素含量之增加幅度大致上相當於針對紅血球生成素所報導之效應。與用紅血球生成素相比，用ActRIIA-Fc出現此等效應之速度更快。
使用大鼠及小鼠觀察到類似結果。
實例4：ActRIIA-hFc增加人類患者之紅血球含量及骨形成標記物
在隨機，雙盲，安慰劑對照研究中，將實例1中所述之ActRIIA-hFc融合蛋白質投與至人類個體，開展該研究主要目的在於評估該蛋白質在健康停經後女性中之安全性。將四十八名個體隨機分成6人群組，接受單次劑量之ActRIIA-hFc或安慰劑(5活性：1安慰劑)。劑量程度範圍為0.01至3.0mg/kg靜脈內(IV)及0.03至0.1mg/kg皮下(SC)。所有個體追蹤120天。除藥物動力學(PK)分析以外，亦藉由測量骨形成及再吸收之生化標記物及FSH含量評估ActRIIA-hFc之生物活性。
為尋找潛在變化，仔細檢查所有個體在研究過程中之血紅素及RBC數量，並與基線含量作比較。比較相同時間內之血小板計數作為對照。隨著時間推移，血小板計數與基線值相比並無臨床顯著變化。
ActRIIA-hFc之藥物動力學(PK)分析顯示隨劑量之線性譜，且平 均半衰期為約25-32天。ActRIIA-hFc之曲線下面積(AUC)與劑量呈線性相關，且SC用藥後之吸收基本上完全。參見圖9及10。此等資料指示，SC係一種所需之給藥途徑，因為其為藥物提供等效生物利用度及半衰期，同時避免與最初幾天IV給藥有關之藥物血清濃度驟增(參見圖10)。ActRIIA-hFc導致骨特異性鹼性磷酸酶(BAP，其為合成代謝骨生長之標記物)之血清含量出現迅速持久之劑量依賴性增加，及導致C-端1型膠原末端肽及抗酒石酸鹽酸性磷酸酶5b(二者為骨再吸收之標記物)含量出現劑量依賴性下降。其他標記物如P1NP顯示不確定結果。BAP含量在最高藥物劑量下顯示近飽和效應，表明針對此合成代謝骨生物標記物之半最大效應可在0.3mg/kg之劑量下實現，增加範圍上至3mg/kg。計算為藥物之藥效動力學效應與藥物AUC之關係，EC50為51,465(天*ng/ml)(參見圖11)。此等骨生物標記物變化在最高測試劑量程度下維持約120天。血清FSH含量亦存在劑量依賴性降低，此與抑制活化素相一致。
總之，在研究之第一週內，在0.01及0.03mg/kg組中，無論IV或SC給藥，血紅素存在極小非藥物相關減少，此可能與研究靜脈切開術有關。0.1mg/kg SC及IV血紅素結果在第8-15天時係穩定或小幅增加。在0.3mg/kg IV劑量程度下，早在第2天即看到HGB含量明顯增加，且通常在第15-29天達到峰值，在安慰劑治療個體中未見到此情形。在1.0mg/kg IV劑量及3.0mg/kg IV劑量下，觀察到血紅素響應單次劑量平均增加超過1g/dl，同時RBC計數及血球比容相應增加。此等血液學參數在給藥後第約60天達到峰值，且在第120天時大幅下降。此表明，若以小於120天之間隔(亦即在回到基線之前)進行，則目的在於增加紅血球含量之給藥可能更為有效，其中以90天或更短或者60天或更短之給藥間隔可為宜。就血液學變化之概述而言，參見圖12-15。
總之，ActRIIA-hFc對紅血球計數及網織紅血球計數顯示劑量依賴性效應。
實例5：用ActRIIA-hFc治療貧血患者
設計用多個劑量之ActRIIA-hFc，以0.1mg/kg、0.3mg/kg及1.0mg/kg之三個劑量程度治療患者之臨床研究，每30天進行給藥。試驗中之正常健康個體顯示血紅素及血球比容增加，此與實例4中報導之I期臨床試驗所見之增加相一致，但在一些情形下，血紅素(Hg)及血球比容(Hct)提高至超過正常範圍。血紅素含量約為7.5g/dL之貧血患者亦接受以1mg/kg程度的兩劑，導致兩個月後之血紅素含量為約10.5g/dL。患者之貧血係小紅血球性貧血，據信係由慢性缺鐵症所引起。
已進一步證實，ActRIIA-Fc融合蛋白質有效增加各種貧血模型(包括(例如)化療誘導之貧血及與慢性腎病有關之貧血)中之紅血球含量(參見例如，美國專利申請公開案第2010/0028331號)。
實例6：替代性ActRIIA-Fc蛋白質
可根據本發明方法使用之各種ActRIIA變異體係描述在作為WO2006/012627公開之國際專利申請案中(參見例如，第55-58頁)，其全文以引用的方式併入本文中。替代性構築體可缺失C-端尾巴(ActRIIA之細胞外結構域之最後15個胺基酸)。下文呈現此構築體之序列(Fc部分加下劃線)(SEQ ID NO：28)：
實例7：產生ActRIIB-Fc融合蛋白質
申請者構築可溶性ActIIB融合蛋白質，其具有融合至人類或小鼠Fc結構域之人類ActIIB之細胞外結構域，其間具有最小連接子(三個甘胺酸胺基酸)。構築體分別稱為ActRIIB-hFc及ActRIIB-mFc。
下文顯示純化自CHO細胞系之ActRIIB-hFc(SEQ ID NO：29)：
ActRIIB-hFc及ActRIIB-mFc蛋白係在CHO細胞系中表現。考量三種不同引導序列：
(i)蜜蜂布魯士菌素(HBML)：MKFLVNVALVFMVVYISYIYA(SEQ ID NO：23)
(ii)組織纖維蛋白溶酶原活化因子(TPA)：MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP(SEQ ID NO：24)
(iii)天然：MGAAAKLAFAVFLISCSSGA(SEQ ID NO：30)。
所選形式採用TPA引導序列，且具有以下未加工胺基酸序列(SEQ ID NO：31)：
此多肽係由以下核酸序列(SEQ ID NO：32)編碼：
CHO細胞所產生之物質之N-端測序顯示主要序列-GRGEAE(SEQ ID NO：33)。值得注意地，文獻中報導之其他構築體以-SGR...序列開始。
純化可藉由一系列管柱層析步驟實現，包括(例如)以下依任何順序之三者或更多者：蛋白質A層析、Q瓊脂糖層析、苯基瓊脂糖層析、尺寸排除層析及陽離子交換層析。可藉助病毒過濾及緩衝液交換完成純化。
ActRIIB-Fc融合蛋白質亦在HEK293細胞及COS細胞中表現。雖然來自所有細胞系及合理培養條件之物質提供具有活體內肌肉塑造活性之蛋白質，但觀察到效力存在差異性，此可能與細胞系篩選及/或培養條件有關。
申請者在ActRIIB之細胞外結構域中產生一系列突變，並產生細胞外ActRIIB與Fc結構域之間之呈可溶性融合蛋白質之此等突變蛋白質。背景ActRIIB-Fc融合蛋白質具有SEQ ID NO：29之序列。
將各種突變(包括N-及C-端截短)引入背景ActRIIB-Fc蛋白質中。基於實例1中提供之資料，預期，若用TPA引導序列表現，則此等構築體將缺少N-端絲胺酸。藉由PCR突變誘發在ActRIIB細胞外結構域中產生突變。PCR後，透過Qiagen管柱純化片段，用SfoI及AgeI消 化，並進行凝膠純化。將此等片段拼接至表現載體pAID4中(參見WO2006/012627)，以使得在拼接後其與人類IgG1產生融合嵌合體。在轉形至大腸桿菌DH5 α後，挑選群落，並單離DNA。就鼠科構築體(mFc)而言，用鼠科IgG2a取代人類IgG1。驗證所有突變體之序列。
所有突變體皆係藉由瞬時轉染在HEK293T細胞中產生。總之，在500ml旋轉器中，將HEK293T細胞設定為6x105個細胞/ml，含於Freestyle(Invitrogen)培養基中，體積為250ml，並生長過夜。第二天，用DNA：PEI(1：1)複合物以0.5ug/ml之最終DNA濃度處理此等細胞。4小時後，添加250ml培養基，及使細胞生長7天。藉由使細胞離心沉降收穫條件培養基，並濃縮。
利用各種技術純化突變體，包括(例如)蛋白質A管柱及用低pH(3.0)甘胺酸緩衝液溶離。中和後，用PBS對此等突變體透析。
亦在CHO細胞中藉由類似方法產生突變體。在WO 2008/097541及WO 2006/012627(以引用的方式併入本文中)中所述之結合分析及/或生物分析中測試突變體。在一些情形下，用條件培養基而非純化蛋白質進行分析。ActRIIB之其他變化形式係描述於美國專利案第7,842,663號中。
實例8：ActRIIB-Fc刺激非人類靈長類之紅血球生成
將石蟹獼猴分成七組(6隻/性別/組)，並在9個月時間內作為皮下注射劑以0.6、3或15mg/kg之劑量投與ActRIIB(20-134)-hFc，每2週一次或每4週一次。如同經ActRIIB(20-134)-hFc-處理之動物一般，對照組(6隻/性別/組)接受相同劑量體積(0.5ml/kg/劑)之媒劑。監測動物之一般臨床病理學參數(例如，血液學、臨床化學、凝血及尿液分析)之變化。在開始給藥之前及在第59、143、199、227天及第267天(就每4週給藥一次之小組而言)或第281天(就每2週給藥一次之小組而言)評估血液學、凝血及臨床化學參數(包括鐵參數、脂肪酶及澱粉酶)。第 267/281天之評估係在投與最後劑量2週後進行。
在雄性及雌性猴中，投與ActRIIB(20-134)-hFc導致血液學參數發生無害、劑量相關變化。此等變化包括紅血球計數、網織紅血球計數及紅血球分佈寬度增加及平均紅血球體積、平均紅血球血紅素及血小板計數降低。在雄性中，所有劑量程度下之RBC計數皆增加，且增加幅度通常可比較，不論ActRIIB(20-134)-hFc係每2週一次或每4週一次進行投與。平均RBC計數在第59天與第267/281間之所有時間點下皆增加(例外情況係在第281天時，第2組雄性[0.6mg/kg，每2週一次]之RBC計數並未增加)。在雌性中，在3mg/kg下每2週一次時RBC計數增加，且變化出現在第143與281天之間；在15mg/kg下每4週一次時，平均RBC計數在第59與267天之間增加。
此等效應與ActRIIB(20-134)-hFc對刺激紅血球生成之正面效應一致。
實例9：產生GDF陷阱
申請者如下構築GDF陷阱。將具有ActRIIB之經修飾細胞外結構域之多肽(具有L79D取代之SEQ ID NO：1之胺基酸20-134)(活化素A結合性相對於GDF11及/或肌肉生長抑制素大大降低(由於SEQ ID NO：1之位置79處之白胺酸至天冬胺酸取代之結果))融合至人類或小鼠Fc結構域，其間具有最小連接子(三個甘胺酸胺基酸)。構築體分別稱為ActRIIB(L79D 20-134)-hFc及ActRIIB(L79D 20-134)-mFc。位置79上具有麩胺酸而非天冬胺酸之替代性形式表現類似(L79E)。亦產生就下文SEQ ID NO：36而言之位置226上具有丙胺酸而非纈胺酸之替代性形式，且其在所有測試態樣中表現相當。位置79(就SEQ ID NO：1而言、或相對於SEQ ID NO：36之位置60)上之天冬胺酸在下文中以 者示。相對於SEQ ID NO：36之位置226上之纈胺酸在下文中亦以指示。
下文顯示純化自CHO細胞系之GDF陷阱ActRIIB(L79D 20-134)-hFc(SEQ ID NO：36)。
GDF陷阱之ActRIIB-衍生部分具有下文所列之胺基酸序列(SEQ ID NO：37)，且該部分可作為單體使用或作為作為單體、二聚體或較高階複合物之非-Fc融合蛋白質使用。
(SEQ ID NO：37)
GDF陷阱蛋白質係在CHO細胞系中表現。考量三種不同引導序列：
(i)蜜蜂布魯士菌素(HBML)：MKFLVNVALVFMVVYISYIYA(SEQ ID NO：23)
(ii)組織纖維蛋白溶酶原活化因子(TPA)：MDAMKRGLCCVLLLCGAVFVSP(SEQ ID NO：24)
(iii)天然：MTAPWVALALLWGSLCAGS(SEQ ID NO：30)。
所選形式採用TPA引導序列，且具有以下未加工胺基酸序列： (SEQ ID NO：38)
此多肽係由以下核酸序列(SEQ ID NO：39)編碼：
純化可藉由一系列管柱層析步驟實現，包括(例如)以下依任何順序之三者或更多者：蛋白質A層析、Q瓊脂糖層析、苯基瓊脂糖層析、尺寸排除層析及陽離子交換層析。可藉助病毒過濾及緩衝液交換完成純化。在純化方案之一實例中，使細胞培養基通過蛋白質A管柱，在150mM Tris/NaCl(pH 8.0)中清洗，然後在50mM Tris/NaCl(pH 8.0)中清洗，並用0.1M甘胺酸pH 3.0溶離。將低pH溶離液保持在室溫下30分鐘作為病毒清除步驟。然後中和溶離液，並通過Q-瓊脂糖離子交換管柱，及在50mM Tris pH 8.0、50mM NaCl中清洗，並在50mM Tris pH 8.0中溶離，其中NaCl濃度在150mM與300mM之間。然後將溶離液變成進入50mM Tris pH 8.0、1.1M硫酸銨中，並通過苯基瓊脂糖管柱，清洗及在50mM Tris pH 8.0中溶離，其中硫酸銨介於150與300mM之間。對溶離液進行透析，並過濾備用。
其他GDF陷阱(ActRIIB-Fc融合蛋白質經修飾以降低活化素A結合性相對於肌肉生長抑制素或GDF11結合性之比率)係描述於WO 2008/097541及WO 2006/012627中，其等以引用之方式併入本文中。
實例10：關於GDF-11-及活化素-介導之信號傳遞之生物分析
使用A-204報導子基因分析來評估ActRIIB-Fc蛋白及GDF陷阱對GDF-11及活化素A介導之信號傳遞之影響。細胞系：人類橫紋肌肉瘤(衍生自肌肉)。報導子載體：pGL3(CAGA)12(描述於Dennler等人，1998,EMBO 17：3091-3100中)。CAGA12基元係存在於TGF-β應答基因(例如，PAI-1基因)，所以此載體通常用於經由SMAD2及3進行信號傳遞之因子。
第1天：將A-204細胞分裂至48-孔盤中。
第2天：用10ug pGL3(CAGA)12或pGL3(CAGA)12(10ug)+pRLCMV(1μg)及Fugene轉染A-204細胞。
第3天：添加因子(稀釋於培養基+0.1% BSA中)。在添加至細胞之前，抑制劑需與因子預先培育1小時。六小時後，用PBS沖洗細胞並裂解。
隨後進行螢光素酶分析。在無任何抑制劑存在下，活化素A顯示以10倍刺激報導子基因表現，且ED50為約2ng/ml。GDF-11：16倍刺激，ED50：約1.5ng/ml。
在此分析中，ActRIIB(20-134)係活化素A、GDF-8及GDF-11活性之強效抑制劑。如下文所述，此分析中亦測試ActRIIB變異體。
實施例11：ActRIIB-Fc變異體、基於細胞之活性
在如上所述之基於細胞之分析中測試ActRIIB-Fc蛋白質及GDF陷阱之活性。結果概述於下表中。一些變異體係以不同C端截短構築體進行測試。如上所述，五個或十五個胺基酸之截短導致活性下降。GDF陷阱(L79D及L79E變異體)實質上喪失活化素A抑制能力，同時保留GDF-11之大多數野生型抑制能力。
可溶性ActRIIB-Fc結合GDF11及活化素A：
+ 活性差(大致為1x10-6 KI)
++ 中等活性(大致為1x10-7 KI)
+++ 良好(野生型)活性(大致為1x10-8 KI)
++++ 大於野生型活性
已在大鼠中評估幾個變異體之血清半衰期。ActRIIB(20-134)-Fc具有約70小時之血清半衰期。ActRIIB(A24N 20-134)-Fc具有約100-150小時之血清半衰期。A24N變異體在基於細胞之分析(上)及活體內分析(下)中之活性相當於野生型分子。加上較長半衰期，此意味著隨著時間推移，A24N變異體每單位蛋白質產生之效應將大於野生型分子。A24N變異體及上文測試之任何其他變異體可與GDF陷阱分子(L79D或L79E變異體)組合。
實例12：GDF-11及活化素A結合。
在BiacoreTM分析中測試某些ActRIIB-Fc蛋白質及GDF陷阱與配體之結合。
利用抗-hFc抗體將ActRIIB-Fc變異體或野生型蛋白質捕獲至系統上。注射配體，及流經所捕獲受體蛋白質。結果概述於下表中。
配體結合特異性IIB變異體。
此等無細胞分析中所獲得資料證實基於細胞之分析資料，證明A24N變異體保留類似於ActRIIB(20-134)-hFc分子之配體結合活性，且L79D或L79E分子保留肌肉生長抑制素及GDF11結合性，但顯示對活化素A之結合性顯著下降(不可定量)。
已產生及測試其他變異體，如WO2006/012627中所報導(其全文以引用的方式併入本文中)。參見例如第59-60頁，利用偶聯至裝置之配體及使受體流經所偶聯之配體。值得注意地，K74Y、K74F、K74I(及可推測之在K74上之其他疏水性取代，諸如K74L)及D80I導致活化素A(ActA)結合性對GDF11結合性之比率相對於野生型K74分子下降。下文重製就此等變異體而言之資料表格：
可溶性ActRIIB-Fc變異體結合GDF11及活化素A(Biacore TM 分析)
* 未觀察到結合
-- <1/5 WT結合
- 約1/2 WT結合
+ WT
++ 結合增加<2x
+++ 結合增加約5x
++++ 結合增加約10x
+++++ 結合增加約40x
實例13：GDF陷阱使活體內紅血球含量增加
將十二週齡大雄性C57BL/6NTac小鼠分配至兩個治療組中之一者(N=10)。小鼠係如下給藥：藉由皮下注射(SC)媒劑或變異體ActRIIB多肽(「GDF陷阱」)[ActRIIB(L79D 20-134)-hFc]，10mg/kg，每週兩次，持續4週。在研究終止時，藉由心臟穿刺將全血收集於含EDTA之試管中，並利用HM2血液學分析儀(Abaxis,Inc)分析細胞分佈。
小組分配
與媒劑對照相比，用GDF陷阱處理對白血球(WBC)之數量無統計上顯著之影響。與對照相比，經處理組中之紅血球(RBC)數量有所增加(參見下表)。由於額外紅血球之故，血紅素含量(HGB)及血球比容(HCT)亦有所增加。經處理動物中之紅血球之平均寬度(RDWc)較高，表明不成熟紅血球池增加。因此，用GDF陷阱處理導致紅血球增加， 對白血球群體無可區分效果。
血液學結果
實例14：就增加活體內紅血球含量而言，GDF陷阱優於ActRIIB-Fc。
將十九週齡大雄性C57BL/6NTac小鼠隨機分配至三個小組中之一者。小鼠係如下給藥：藉由皮下注射媒劑(10mM Tris-緩衝鹽水，TBS)、野生型ActRIIB(20-134)-mFc或GDF陷阱ActRIIB(L79D 20-134)-hFc，每週兩次，持續三週。在基線時及給藥三週後藉由頰部取血收集血液，並利用血液學分析儀(HM2，Abaxis,Inc.)分析細胞分佈。
與媒劑對照相比，用ActRIIB-Fc或GDF陷阱處理對白血球(WBC)之數量無顯著影響。與對照或野生型構築體相比，用GDF陷阱處理之小鼠中之紅血球計數(RBC)、血球比容(HCT)及血紅素含量均有所提升(參見下表)。因此，在直接比較中，GDF陷阱促進紅血球增加，其增加程度顯著大於野生型ActRIIB-Fc蛋白質。事實上，在此試驗中，野生型ActRIIB-Fc蛋白質不會導致紅血球發生統計上顯著之增加，此表明需要更長時間或更高劑量方能顯示此效應。
給藥三週後之血液學結果
實例15：產生具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱
如實例9中所述，藉由將TPA引導序列之N端融合至含白胺酸至天冬胺酸取代(在SEQ ID NO：1中之殘基79)之ActRIIB細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基20-134)及將人類Fc結構域之C端與最小連接子(三個甘胺酸殘基)融合產生稱為ActRIIB(L79D 20-134)-hFc之GDF陷阱(圖16)。對應此融合蛋白質之核苷酸序列係顯示於圖17中。
藉由將TPA引導序列之N端融合至含白胺酸至天冬胺酸取代(在SEQ ID NO：1中之殘基79)之截短細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基25-131)及將人類Fc結構域之C端與最小連接子(三個甘胺酸殘基)融合產生稱為ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱(圖18)。對應此融合蛋白質之核苷酸序列係顯示於圖19中。
實例16：由具有雙截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱的選擇性配體結合
在活體外用BiacoreTM儀器評估GDF陷阱及其他ActRIIB-hFc蛋白質對幾種配體之親和性。結果概述於下表中。藉由穩態親和性擬合獲得Kd值，因為複合物極為迅速締合及解離，其阻止精確測定kon及 koff。
ActRIIB-hFc變異體之配體選擇性：
具有截短細胞外結構域之GDF陷阱(ActRIIB(L79D 25-131)-hFc)之配體選擇性等於或超過較長變異體(ActRIIB(L79D 20-134)-hFc)所示者，與缺少L79D取代之ActRIIB-hFc對應體相比，明顯喪失活化素A結合性，部分喪失活化素B結合性，及幾乎完全保留GDF11結合性。應注意，單獨截短(無L79D取代)不會改變對此處所示配體之選擇性[比較ActRIIB(L79 25-131)-hFc與ActRIIB(L79 20-134)-hFc]。
實例17：用替代性核苷酸序列產生ActRIIB(L79D 25-131)-hFc
為產生ActRIIB(L79D 25-131)-hFc，將天然位置79(SEQ ID NO：1)上具有天冬胺酸取代且具有N端及C端截短之人類ActRIIB細胞外結構域(SEQ ID NO：1中之殘基25-131)之N端與TPA引導序列而非天然ActRIIB引導序列融合，並經由最小連接子(三個甘胺酸殘基)將其C端與人類Fc結構域融合在一起(圖18)。圖19中顯示一個編碼此融合蛋白質之核苷酸序列(SEQ ID NO：42)，且圖22中顯示一個編碼恰好相同融合蛋白質之替代性核苷酸序列(SEQ ID NO：46)。利用實例9中所述方法表現及純化此蛋白質。
實例18：具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱增加小鼠之 紅血球系祖細胞之增殖
對ActRIIB(L79D 25-131)-hFc進行評估，以測定其對紅血球系祖細胞增殖之影響。在第1天及第4天用ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(10mg/kg，s.c.，n=6)或媒劑(TBS；n=6)處理雄性C57BL/6小鼠(8週齡大)，然後在第8天實施安樂死，以收集脾臟、脛骨、股骨及血液。單離脾臟及骨髓之細胞，稀釋於含5%胎牛血清之伊斯考夫氏(Iscove’s)改良杜貝卡氏(Dulbecco’s)培養基中，懸浮於專用甲基纖維素基培養基，並培養2天或12天，以評估群落形成祖細胞分別在群落形成單位-紅血球系(CFU-E)及爆裂形成單位-紅血球系(BFU-E)階段之含量。用於測定BFU-E之甲基纖維素基培養基(MethoCult M3434,Stem Cell Technologies)包括重組鼠科幹細胞因子、介白素-3及介白素-6，其等不存在於用於測定CFU-E之甲基纖維素培養基(MethoCult M3334,Stem Cell Technologies)中，但兩種培養基除其他成分以外皆包含紅血球生成素。就BFU-E及CFU-E二者而言，在衍生自各組織樣品之重複培養盤中測定群落數量，且結果之統計分析係基於每處理組之小鼠數量。
來自用ActRIIB(L79D 25-131)-hFc處理之小鼠之脾臟衍生培養物之CFU-E群落數量為來自對照小鼠之對應培養物之兩倍(P<0.05)，而BFU-E群落之數量不隨活體內處理而顯著不同。來自骨髓培養物之CFU-E或BFU-E群落數量亦不隨處理而顯著不同。如預期地，與對照相比，在用ActRIIB(L79D 25-131)-hFc處理之小鼠中，在安樂死時，脾臟衍生培養物中之CFU-E群落數量增加係伴隨著紅血球含量(增加11.6%)、血紅素濃度(增加12%)及血球比容值(增加11.6%)之高度顯著(P<0.001)變化。此等結果表明，活體內投與具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱可刺激紅血球系祖細胞增殖，作為其總體效果之一部分，以增加紅血球含量。
已進一步證實，GDF陷阱融合蛋白質有效增加各種貧血模型(包括(例如)化療誘導之貧血、腎切除術誘導之貧血及失血性貧血)中之紅血球含量(參見例如，國際專利申請公開案第WO 2010/019261號)。
實例19：具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱增加非人類靈長類之紅血球之含量
評估兩種GDF陷阱(ActRIIB(L79D 20-134)-hFc及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc)刺激石蟹獼猴中產生紅血球之能力。在第1及8天以皮下方式用GDF陷阱(10mg/kg；n=4隻雄性/4隻雌性)或媒劑(n=2隻雄性/2隻雌性)處理猴子。在第1(處理前基線)、3、8、15、29及44天收集血液樣品，並分析紅血球含量(圖24)、血球比容(圖25)、血紅素含量(圖26)及網織紅血球含量(圖27)。在所有處理後時間點下，經媒劑處理猴子之紅血球、血球比容及血紅素含量顯示下降，此為重複取血樣之預期效果。相比之下，用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc處理在第一處理後時間點(第3天)時便使此等參數增加，並在研究持續期間將其等維持在實質上升高含量(圖24-26)。重要的是，與媒劑相比，用ActRIIB(L79D 20-134)-hFc或ActRIIB(L79D 25-131)-hFc處理之猴子之網織紅血球含量在第8、15及29天實質上增加(圖27)。此結果證明，GDF陷阱處理增加紅血球前體之產量，從而導致紅血球含量升高。
總之，此等資料證明，截短GDF陷阱及全長變異體可用作GDF11及潛在有關配體之選擇性拮抗劑，以增加活體內紅血球形成。
實例20：衍生自ActRIIB5之GDF陷阱
其他人已經報導ActRIIB之替代可溶性形式(名為ActRIIB5)，其中外顯子4(包括ActRIIB跨膜結構域)經不同C端序列置換(參見例如，WO 2007/053775)。
無引導序列之天然人類ActRIIB5之序列係如下： (SEQ ID NO：49)。
可如針對構築變異體ActRIIB5(L79D)所述在天然位置79(加下劃線)上進行白胺酸至天冬胺酸取代或其他酸性取代，其具有以下序列： (SEQ ID NO：50)。
此變異體可用TGGG連接子(單下劃線)連接至人類Fc( )，以產生具有以下序列之人類ActRIIB5(L79D)-hFc融合蛋白質： (SEQ ID NO：51)。
此構築體可在CHO細胞中表現。
實例21：用EPO及具有截短ActRIIB細胞外結構域之GDF陷阱組合處理小鼠之效果
EPO藉由增加紅血球系前體增殖來誘導形成紅血球，而GDF陷阱可以補足或增強EPO效果之方式潛在地實現紅血球之形成。因此，申請者研究EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc組合治療對紅血球生成參數之影響。給雄性C57BL/6小鼠(9週齡大)單次i.p.注射單獨重組人類EPO(依泊汀α，1800單位/kg)、單獨ActRIIB(L79D 25-131)-hFc(10mg/kg)、EPO及ActRIIB兩者(L79D 25-131)-hFc或媒劑(Tris-緩衝鹽水)。給藥72h後對小鼠實施安樂死，以收集血液、脾臟及股骨。
處理脾臟及股骨，以得到紅血球系前體細胞進行流式細胞術分析。移除後，在含5%胎牛血清之伊斯考夫氏改良杜貝卡氏培養基中將脾臟切碎，並藉由以推桿自1-mL無菌注射器推壓通過70-μm細胞過濾器機械分離。清除股骨之任何殘留肌肉或結締組織，並修整末端以允許藉由以含5%胎牛血清之伊斯考夫氏改良杜貝卡氏培養基，經由連接至3-mL注射器之21號針頭沖洗剩餘骨幹(shaft)來收集骨髓。對細胞懸浮液離心(2000rpm，持續10min)，並將細胞小球再懸浮於含5%胎牛血清之PBS中。將各組織之細胞(106)與抗小鼠IgG培育在一起，以阻斷非特異性結合，然後與抗小鼠細胞表面標記物CD71(轉鐵蛋白受體)及Ter119(與細胞表面血型糖蛋白A相關之抗原)之螢光標記抗體培育在一起，清洗並藉由流式細胞術分析。藉由以碘化丙錠反向染色排除樣品中之死細胞用於分析。藉由CD71標記(其在分化期間降低)及Ter119標記(其在自原成紅細胞期開始的紅血球系終末分化期間增加) 之程度評估脾臟或骨髓中之紅血球系分化(Socolovsky等人，2001,Blood 98：3261-3273；Ying等人，2006,Blood 108：123-133)。因此，如所述使用流式細胞術來測定原成紅細胞(CD71高Ter119低)、嗜鹼性成紅細胞(CD71高Ter119高)、多染性+正染性成紅細胞(CD71中Ter119高)及晚正染性成紅細胞+網織紅血球(CD71低Ter119高)之數量。
EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之組合治療導致紅血球出乎意料地激增。在此實驗之72-h時間框內，與媒劑相比，單獨使用EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc皆不會使血球比容顯著增加，而兩種製劑之組合治療導致血球比容增加近25%，結果係出乎意料地協同，亦即大於其單獨效果之總和(圖28)。此類協同作用通常視作個別製劑透過不同細胞機制發揮作用之證據。亦觀察到血紅素濃度(圖29)及紅血球濃度(圖30)之類似結果，各自亦藉由組合治療而協同地增加。
紅血球系前體含量之分析顯示較複雜模式。在小鼠中，脾臟被認為係負責可誘導(「應力」)紅血球生成之主要器官。在72h時對脾臟組織之流式細胞術分析顯示，相比於媒劑，EPO顯著地改變紅血球生成前體分佈，在以犧牲晚期前體(晚期正染性成紅細胞+網織紅血球)為代價下使嗜鹼性成紅細胞增加超過170%，晚期前體下降超過三分之一(圖31)。重要的是，相比於媒劑，組合治療顯著增加嗜鹼性成紅細胞，但程度不及單獨使用EPO，同時支持不減少晚期前體之成熟化(圖31)。因此，用EPO及ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之組合治療透過均衡增強前體增殖及成熟而增加紅血球生成。與脾臟相比，組合治療後骨髓中之前體細胞分佈與單獨使用EPO後並無明顯區別。申請者自脾臟前體分佈預測，若實驗延長超過72h，則組合治療將導致網織紅血球含量增加，且將伴隨成熟紅血球含量持續升高。
總之，此等調查結果證明，具有截短ActIIB細胞外結構域之GDF陷阱可與EPO組合投與，以使活體內紅血球形成協同增加。透過互補 但未定義機制發揮作用，GDF陷阱可減輕單獨使用EPO受體活化劑之強烈增殖效果，且還允許以較低劑量之EPO受體活化劑達到紅血球目標值，從而避免潛在不利影響或與較高程度之EPO受體激活相關之其他問題。
實例22：GDF陷阱對MDS小鼠模型之無效紅血球生成及貧血之影響
申請者研究GDF陷阱ActRIIB(L79D 25-131)-mFc(RAP-536)在MDS之NUP98-HOXD13小鼠模型中之影響，該模型之特徵在於前體成熟未遂(abortive)及無效造血。在此模型中，疾病嚴重性隨著年齡加劇，最終在大多數小鼠中進展為急性骨髓性白血病，且其具有約14個月之平均壽命。自約4個月大開始，此等小鼠出現貧血、白血球減少症、無效紅血球生成及細胞正常至細胞過多之骨髓[Lin等人(2005)Blood 106：287-295]。為監測長期投與之影響，用RAP-536(10mg/kg，s.c.)或媒劑治療MDS小鼠，每週兩次，自4個月大開始，且持續7個月，同時在基線及完整血球計數分析後每月一次地收集血液樣品(50μL)。如預期地，與野生型小鼠相比，6個月大MDS小鼠發展成嚴重貧血(圖32A)，且骨髓分析顯示，與年齡相匹配之FVB野生型小鼠相比，MDS小鼠之紅血球系前體數量增加(圖32A)及較低的骨髓系/紅血球系(M/E)比率[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]，此指示無效紅血球生成。在6個月大MDS小鼠中，用RAP-536治療顯著增加RBC計數(增加16.9%)及血紅素濃度(增加12.5%)(圖32A)，減少骨髓中之紅血球系前體細胞計數(圖32A)，並使M/E比率回歸野生型小鼠之正常M/E比率[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]。
在12個月大之MDS小鼠中，與媒劑相比，RAP-536治療顯著增加RBC計數(增加18.3%)及血紅素含量(增加13.0%)(圖32B)，減少紅血球系前體細胞計數(圖32B)及提高M：E比率[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]。RAP-536治療不會影響骨髓系前體之絕對數量。流式細胞術證實，RAP-536治療減少兩個年齡大之MDS小鼠之紅血球系增生。用RAP-536治療MDS小鼠(持續7個月)之時程分析顯示，RBC數量在研究持續期間持續升高[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]。總之，此等結果表明，用GDF陷阱治療改善MDS小鼠之貧血、紅血球系增生及無效紅血球生成，不論疾病嚴重性如何。
實例23：治療上對GDF陷阱具有反應之MDS患者的細胞學及基因特徵
正在研發含經修飾IIB類活化素受體及IgG Fc之重組融合蛋白質[ActRIIB(L79D 25-131)-hFc，亦稱為魯帕色普(luspatercept)或ACE-536]用於治療因無效紅血球生成(諸如骨髓發育不良症候群(MDS))而引起之貧血。MDS患者通常具有升高EPO含量，且可能對紅血球生成刺激劑(ESA)無反應或難以用其治療。亦顯示，MDS患者具有升高之GDF11血清含量[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]，且骨髓中之Smad 2/3信號傳遞增加[Zhou等人(2008)Blood 112：3434-3443]。ActRIIB(L79D 25-131)-hFc結合TGFβ超家族中之配體(包括GDF11)，抑制Smad2/3信號傳遞，及經由不同於ESA之機制促進晚期紅血球系分化。在小鼠MDS模型中，鼠科形式ActRIIB(L79D 25-131)-mFc減少Smad2信號傳遞，增加血紅素(Hb)含量，及減少骨髓紅血球系增生[Suragani等人(2014)Nat Med 20：408-414]。在健康志願者研究中，ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之耐受性良好，且增加Hb含量[Attie等人(2014)Am J Hematol 89：766-770]。
申請者正在進行不間斷2期多中心開放標籤劑量探索研究，以評估ActRIIB(L79D 25-131)-hFc對具有低或Int-1風險MDS，且具有高輸血負擔(HTB，定義為在基線之前4單位RBC/8週)或低輸血負擔(LTB，定義為在基線之前<4單位RBC/8週)之患者之貧血之效應。研 究結果包括紅血球系反應(LTB患者之Hb增加，或HTB患者之輸血負擔減輕)、安全性、耐受性、藥物動力學及藥效動力學生物標記物。納入標準包括：低或Int-1風險MDS，年齡18歲，貧血(定義為HTB患者或LTB患者之基線Hb<10.0g/dL)，EPO>500U/L或者對ESA無反應/難以用其治療，先前未使用阿扎胞苷或地西他賓，及當前未用ESA、粒細胞群落刺激因子(G-CSF)、粒細胞-巨噬細胞群落刺激因子(GM-CSF)或來那度胺、沙利度胺或泊馬度胺治療。在劑量遞增期中，ActRIIB(L79D 25-131)-hFc係藉由皮下注射，每3週一次投與至七個連續群組(n=3-6)中，劑量程度為0.125、0.25、0.5、0.75、1.0、1.33及1.75mg/kg，至多5劑，加上3個月隨訪期。
26位患者之資料可用(七位LTB/19位HTB)。年齡中位數為71歲(範圍：27-88歲)，50%為女性，54%先前接受EPO療法，且15%先前使用來那度胺。根據WHO亞型之患者分類如下：15% RARS、46% RCMD-RS、15% RCMD、15% RAEB-1(包括兩位具有15%環形含鐵胚血球之患者)及8%del(5q)。LTB患者(n=7)之平均(SD)基線Hgb為9.1(0.4)g/dL。在治療前8週內輸注之平均(SD)單位RBC：就LTB患者而言為0.9(1.1)單位，且就HTB患者而言為6.3(2.4)單位。與基線相比，七位LTB患者中有兩位在8週內之平均Hb增加1.5g/dL。在0.125(n=1)、0.25(n=1)、0.75(n=3)及1.75(n=2)mg/kg劑量組中，LTB患者之平均最大Hb增加分別係0.8、1.0、2.2及3.5g/dL。在研究期間，七位LTB患者中有六位達到RBC輸血非依賴性(RBC-TI)8週。介於0.75mg/kg至1.75mg/kg之劑量程度被認為係活性劑量。在活性劑量組的五位患者中，有四位(80%)達到預先指定之終點：Hgb增加1.5g/dl，持續2週。兩位患者(40%)達到HI-E反應[國際工作小組；Cheson等人(2000)Blood 96：3671-3674；Cheson等人(2006)Blood 108：419-425]，其定義為LTB患者之Hgb增加1.5g/dl，持續8週。 在HTB患者中，HI-E反應係定義為，與研究開始前8週相比，8週時間內輸血負擔減少輸注至少四單位之紅血球。在活性劑量組中，5/12(42%)HTB患者達到預先指定之終點：與治療前8週相比，治療期間8週間隔內輸注之RBC單位減少4 RBC單位或減少50%，且相同患者(5/12，42%)達到HI-E反應；在活性劑量組中，3/12(25%)之HTB患者在研究期間達到RBC-TI8週。投與研究藥物後，在一些患者中觀察到嗜中性白血球計數之增加。最終，ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之耐受性總體良好。至今尚未報導相關嚴重不良事件。不管因果關係如何，最頻繁不良事件為：腹瀉(n=4，1/2級)、骨痛、疲勞、肌肉痙攣、肌痛及鼻咽炎(各自n=3，1/2級)。
骨髓穿刺液評估證明，活性劑量組(0.75至1.75mg/kg)中存在環形含鐵胚血球(若15%之紅血球系前體呈現環形含鐵胚血球形態，則認為係陽性)與對ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之反應性間之關聯性。LTB及HTB患者中之總體反應率(利用上述HI-E標準)為7/17(41%)。在基線時為環形含鐵胚血球陽性之患者中，7/13(54%)患者達到HI-E反應，且值得注意地，四位在基線時環形含鐵胚血球陰性患者中無一達到HI-E反應。
亦評估患者之骨髓穿刺液中21種已知具有與MDS相關之突變(主要為體細胞突變)之不同基因中的突變之存在。自骨髓穿刺液單離基因組DNA，藉由聚合酶鏈式反應擴增21種基因之選定編碼區，並利用新一代測序法測定此等區域之DNA序列(骨髓系分子分佈21種基因面板，Genoptix,Inc.,Carlsbad,CA)。此分析檢查激活之信號傳遞基因(KIT、JAK2、NRAS、CBL及MPL)、轉錄因子(RUNX1、ETV6)、表觀遺傳基因(IDH1、IDH2、TET2、DNMT3A、EZH2、ASXL1及SETBP1)、RNA剪切基因(SF3B1、U2AF1、ZRSR2及SRSF2)及腫瘤抑制因子/其他(TP53、NPM1、PHF6)。SF3B1之分析結果特異性靶向外 顯子13-16。在所評估之21種MDS相關基因中，與無應答患者相比，應答患者之骨髓細胞中更頻繁地檢測到SF3B1之突變。下表中顯示此等患者中檢測到之個別SF3B1突變。有時，相同突變出現在多個患者中。
在具有SF3B1突變之患者中，在活性劑量組中，6/9(67%)達到HI-E反應，包括所有三位達到輸血非依賴性超過8週之患者。在無SF3B1突變之患者中，僅1/8(13%)達到HI-E反應。常在具有環形含鐵胚血球之MDS患者中觀察到SF3B1之突變，且其與無效紅血球生成相關。
如上所呈現，正在進行之臨床試驗之初步分析在隨後分析中得到確認，隨後分析可獲得44位患者之資料(15位LTB/29位HTB)。年齡中位數為71歲(範圍：27-88歲)，43%為女性，61%先前接受EPO療法，且21%先前使用來那度胺。LTB患者(n=15)之平均基線Hgb為9.0(範圍：6.8-10.1)g/dL。在治療前8週內輸注之平均單位RBC：就6位接受輸血之LTB患者而言為2(範圍2-2)單位，且就HTB患者而言為6(範圍：4-14)單位。介於0.75mg/kg至1.75mg/kg之劑量程度被認為係活性劑量。在35位LTB及HTB患者中，在活性劑量組中，22位(63%)實現預先指定之終點：就LTB患者而言，Hgb增加1.5g/dl，持續2週，且就HTB患者而言，在8週內輸血減少4單位或減少50%。在活性劑量組中，19/35患者(54%)達到HI-E反應[國際工作小組；Cheson等人(2000)Blood 96：3671-3674；Cheson等人(2006)Blood 108：419-425]，在LTB患者中，HI-E反應係定義為Hgb增加1.5g/dl，持續8 週，且在HTB患者中，其係定義為與治療前8週相比，治療期間8週間隔內輸注之RBC單位減少4RBC單位或減少50%。在具有基線輸血之活性劑量組中，10/28(36%)患者實現輸血非依賴性，持續至少8週之時間。骨髓穿刺液評估證明，活性劑量組(0.75-1.75mg/kg)中存在環形含鐵胚血球(若15%之紅血球系前體呈現環形含鐵胚血球形態，則認為係陽性)或SF3B1基因之突變與對ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之反應性間之關聯性。LTB及HTB患者之總體反應率(利用上述HI-E標準)為19/35(54%)。在基線時為環形含鐵胚血球陽性之患者中，19/30(63%)患者達到HI-E反應，且值得注意地，四位在基線時為環形含鐵胚血球陰性患者中無一達到HI-E反應。在基線時為SF3B1突變陽性之患者中，16/22(73%)患者達到HI-E反應，且值得注意地，僅3/13(23%)在基線時為SF3B1突變陰性患者達到HI-E反應。最終，ActRIIB(L79D 25-131)-hFc之耐受性總體良好。不管因果關係如何，最頻繁不良事件為：腹瀉、鼻咽炎、肌痛、骨痛、支氣管炎、頭痛及肌肉痙攣。報導了兩例可能相關之嚴重不良事件(SAE)：3級肌肉疼痛；一般狀況3級惡化。報導了一例芽細胞計數增加之可能相關非嚴重3級不良事件。
在後續擴展期進行進一步資料評估，且總體上確認以上結果。總之，在活性劑量組中，24/49患者(49%)達到HI-E反應，在具有低-輸血負擔(LTB)之患者中其定義為：血紅素濃度增加1.5g/dL，持續8週，且在具有高-輸血負擔(HTB)之患者中其定義為：與治療前8週相比，治療期間8週間隔內所輸注之RBC單位減少4RBC單位或減少50%。在具有基線輸血之活性劑量組中，14/40患者(35%)實現輸血非依賴性，持續至少8週之時間。
亦評估活性劑量組中之患者在某些體細胞基因突變存在下之反應率。與無應答患者相比，在來自應答患者之骨髓細胞中更頻繁地檢 測到SF3B1之突變。在具有SF3B1突變之活性劑量組中，18/30患者(60%)達到HI-E反應，而僅6/19未檢測到此基因突變之此等患者(32%)達到HI-E反應。下表中顯示此等患者中檢測到之個別SF3B1突變。有時，相同突變出現在多個患者中。
類似地，與無應答患者相比，在活性劑量組中，在來自應答患者之骨髓細胞中更頻繁地檢測到DNMT3A之突變。在具有DNMT3A突變之活性劑量組中，7/11患者(64%)達到HI-E反應，而僅17/38未檢測到此基因突變之此等患者(45%)達到HI-E反應。下表中顯示此等患者中檢測到之個別DNMT3A突變(IVS係指內含子突變，且X指示形成過早終止密碼子)。
類似地，與無應答患者相比，在活性劑量組中，在來自應答患者之骨髓細胞中更頻繁地檢測到TET2之突變。在具有TET2突變之活 性劑量組中，11/20患者(55%)達到HI-E反應，而僅13/29未檢測到此基因突變之此等患者(45%)達到HI-E反應。下表中顯示此等患者中檢測到之個別TET2突變(不包括已知多型性)。
在來自應答患者之骨髓細胞中檢測到之其他基因之突變之頻率與來自無應答患者之細胞類似。例如，在具有ASXL1突變之活性劑量 組中，4/8患者(50%)達到HI-E反應，而類似百分比之未檢測到此基因突變之此等患者(20/41，49%)達到HI-E反應。
此等結果表明，與具有<15%環形含鐵胚血球及/或無SF3B1突變之MDS患者相比，具有15%環形含鐵胚血球(及患有其他形式含鐵胚血球性貧血之患者)及/或至少一個SF3B1突變之MDS患者更有可能治療上對ActRIIB(L79D 25-131)-hFc反應。類似地，與具有<15%環形含鐵胚血球及/或無DNMT3A或TET2突變之MDS患者相比，具有15%環形含鐵胚血球(及患有其他形式含鐵胚血球性貧血之患者)及/或至少一個DNMT3A或TET2突變之患者更有可能治療上對ActRIIB(L79D 25-131)-hFc反應。基於此等資料，預期選擇性治療任何此等患者子群大大增加用ActRII抑制劑治療之效益/風險比。
以引用之方式併入
本文所提及之所有公開案及專利案之全文係以引用的方式併入文中，其程度就好像個別公開案或專利案特定地且個別地以引用的方式併入一般。
雖然已討論主題之具體實施例，但以上說明書係說明性而非限制性。熟習此項技術者在評審本說明書及下文專利申請範圍後將知曉許多變化形式。本發明之完整範圍當參考專利申請範圍、連同其等效項之完整範圍、及說明書、連同此等變化形式來確定。

Claims (84)

  1. 一種治療或預防有此需要之個體之含鐵胚血球性貧血及/或一或多種含鐵胚血球性貧血併發症之方法，該方法包括向該個體投與ActRII拮抗劑。
  2. 如請求項1之方法，其中該含鐵胚血球性貧血或含鐵胚血球性貧血併發症係選自以下之一或多者：難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；與酗酒相關聯之含鐵胚血球性貧血；藥物誘發之含鐵胚血球性貧血；因銅缺乏或鋅中毒所造成之含鐵胚血球性貧血；因體溫過低所造成之含鐵胚血球性貧血；X-連鎖含鐵胚血球性貧血(XLSA)；SLC25A38缺乏症；穀氧還蛋白5缺乏症；紅血球生成性原卟啉症；X-連鎖含鐵胚血球性貧血伴共濟失調(XLSA/A)；含鐵胚血球性貧血伴B細胞免疫缺乏症、發燒及發育遲滯(SIFD)；皮爾森骨髓-胰臟症候群；肌病、乳酸性酸中毒及含鐵胚血球性貧血(MLASA)；硫胺反應性巨型紅血球性貧血(TRMA)；及原因不明之症候群型/非症候群型含鐵胚血球性貧血。
  3. 如請求項1之方法，其中該含鐵胚血球性貧血係MDS，其中5%至15%之紅血球系前體細胞係環形含鐵胚血球。
  4. 如請求項3之方法，其中該個體患有選自以下之MDS亞型：MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；MDS伴難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)；MDS伴難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；SF3B1、 SRSF2、DNMT3A及TET2中之一或多者中具有體細胞突變之MDS；ASXL1或ZRSR2中沒有體細胞突變之MDS；MDS伴鐵沉積；及MDS伴嗜中性白血球減少症。
  5. 如請求項3或4之方法，其中該個體具有選自以下之國際預後評分系統(IPSS)得分：低、中間1或中間2。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該個體之含鐵胚血球佔骨髓紅血球系前體之百分比為至少5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該個體具有針對SF3B1基因中之突變呈測試陽性之骨髓細胞，視情況地，該SF3B1基因中之突變係在外顯子、內含子或5’或3’非轉譯區中，視情況地，SF3B1中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生變化或不導致胺基酸序列發生變化，且視情況地，該SF3B1基因中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生選自以下變化之變化：K182E、E491G、R590K、E592K、R625C、R625G、N626D、N626S、H662Y、T663A、K666M、K666Q、K666R、Q670E、G676D、V701I、I704N、I704V、G740R、A744P、D781G、A1188V、N619K、N626H、N626Y、R630S、I704T、G740E、K741N、G742D、D894G、Q903R、R1041H、I1241T、G347V、E622D、Y623C、R625H、R625L、H662D、H662Q、T663I、K666E、K666N、K666T、K700E及V701F。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中該個體先前已經過一或多種EPO受體促效劑治療。
  9. 如請求項8之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑之反應不 足。
  10. 如請求項8之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑不再有反應。
  11. 如請求項8至10中任一項之方法，其中該EPO受體促效劑係EPO。
  12. 一種治療或預防有此需要之個體之骨髓病症之方法，該方法包括向該個體投與ActRII拮抗劑，其中該個體具有針對SF3B1突變呈測試陽性之骨髓細胞，視情況地，該SF3B1基因中之突變係在外顯子、內含子或5’或3’非轉譯區中，視情況地，SF3B1中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生變化或不導致胺基酸序列發生變化，且視情況地，該SF3B1基因中之突變導致該基因編碼之蛋白質之胺基酸序列發生選自以下變化之變化：K182E、E491G、R590K、E592K、R625C、R625G、N626D、N626S、H662Y、T663A、K666M、K666Q、K666R、Q670E、G676D、V701I、I704N、I704V、G740R、A744P、D781G、A1188V、N619K、N626H、N626Y、R630S、I704T、G740E、K741N、G742D、D894G、Q903R、R1041H、I1241T、G347V、E622D、Y623C、R625H、R625L、H662D、H662Q、T663I、K666E、K666N、K666T、K700E及V701F。
  13. 如請求項12之方法，其中該個體患有選自以下之病症：含鐵胚血球性貧血、慢性淋巴球性白血病(CLL)及急性骨髓性白血病(AML)。
  14. 如請求項13之方法，其中投與該ActRII拮抗劑可治療或預防一或多種含鐵胚血球性貧血併發症。
  15. 如請求項13或14之方法，其中所述含鐵胚血球性貧血或含鐵胚血球性貧血併發症係選自以下之一或多者：難治性貧血伴環形 含鐵胚血球(RARS)；難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；與酗酒相關聯之含鐵胚血球性貧血；藥物誘發之含鐵胚血球性貧血；因銅缺乏(鋅中毒)所造成之含鐵胚血球性貧血；因體溫過低所造成之含鐵胚血球性貧血；X-連鎖含鐵胚血球性貧血(XLSA)；SLC25A38缺乏症；穀氧還蛋白5缺乏症；紅血球生成性原卟啉症；X-連鎖含鐵胚血球性貧血伴共濟失調(XLSA/A)；含鐵胚血球性貧血伴B細胞免疫缺乏症、發燒及發育遲滯(SIFD)；皮爾森骨髓-胰臟症候群；肌病、乳酸性酸中毒及含鐵胚血球性貧血(MLASA)；硫胺反應性巨型紅血球性貧血(TRMA)；及原因不明之症候群型/非症候群型含鐵胚血球性貧血。
  16. 如請求項12之方法，其中該個體患有MDS。
  17. 如請求項16之方法，其中該個體具有含鐵胚血球。
  18. 如請求項16或17之方法，其中該個體患有選自以下之MDS亞型：MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；MDS伴難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)；MDS伴難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；SF3B1、SRSF2、DNMT3A及TET2中之一或多者中具有體細胞突變之MDS；ASXL1或ZRSR2中沒有體細胞突變之MDS；MDS伴鐵沉積；及MDS伴嗜中性白血球減少症。
  19. 如請求項16至18中任一項之方法，其中該個體具有選自以下之國際預後評分系統(IPSS)得分：低、中間1或中間2。
  20. 如請求項12至15及17至19中任一項之方法，其中該個體之含鐵胚血球佔其骨髓中骨髓紅血球系前體之百分比為至少5%、6%、 7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%。
  21. 如請求項12至20中任一項之方法，其中該個體先前已經過一或多種EPO受體促效劑治療。
  22. 如請求項21之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑之反應不足。
  23. 如請求項21之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑不再有反應。
  24. 如請求項21至23中任一項之方法，其中該EPO受體促效劑係EPO。
  25. 一種治療或預防有此需要之個體之MDS之方法，該方法包括向該個體投與ActRII拮抗劑，其中該個體先前已經過EPO受體促效劑治療。
  26. 如請求項25之方法，其中該個體患有選自以下之MDS亞型：MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球(RARS)；MDS伴難治性貧血伴環形含鐵胚血球及血小板增多症(RARS-T)；MDS伴難治性血細胞減少症伴單系發育不良(RCUD)；MDS伴難治性血細胞減少症伴多系發育不良及環形含鐵胚血球(RCMD-RS)；SF3B1、SRSF2、DNMT3A及TET2中之一或多者中具有體細胞突變之MDS；ASXL1或ZRSR2中沒有體細胞突變之MDS；MDS伴鐵沉積；及MDS伴嗜中性白血球減少症。
  27. 如請求項25或26之方法，其中該個體具有選自以下之國際預後評分系統(IPSS)得分：低、中間1或中間2。
  28. 如請求項25至27中任一項之方法，其中該個體具有含鐵胚血球。
  29. 如請求項28之方法，其中該個體之含鐵胚血球佔其骨髓中骨髓紅血球系前體之百分比為至少5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%。
  30. 如請求項25至29中任一項之方法，其中該個體具有針對SF3B1基因中之突變呈測試陽性之骨髓細胞。
  31. 如請求項25至30中任一項之方法，其中該個體先前已經過一或多種EPO受體促效劑治療。
  32. 如請求項31之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑之反應不足。
  33. 如請求項31之方法，其中該個體對該EPO受體促效劑不再有反應。
  34. 如請求項31至33中任一項之方法，其中該EPO受體促效劑係EPO。
  35. 如請求項1至34中任一項之方法，其中該治療使紅血球含量增加。
  36. 如請求項1至35中任一項之方法，其中該個體在開始ActRII拮抗劑治療前已投與一或多種血細胞輸注。
  37. 如請求項1至36中任一項之方法，其中該治療使血細胞輸注負擔減小。
  38. 如請求項37之方法，其中該治療使4至8週之血細胞輸注相對於在開始該ActRII拮抗劑治療前的相等時間減少超過50%。
  39. 如請求項1至38中任一項之方法，其中該治療降低鐵沉積。
  40. 如請求項1至39中任一項之方法，其中該治療使肝鐵含量減小。
  41. 如請求項1至40中任一項之方法，其中該治療使嗜中性白血球含 量增加。
  42. 如請求項1至41中任一項之方法，其中該治療延遲轉化為急性骨髓性白血病(AML)。
  43. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係ActRIIA多肽。
  44. 如請求項43之方法，其中該ActRIIA多肽係選自：a)含SEQ ID NO：10之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：10之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；b)含SEQ ID NO：11之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：11之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；c)含SEQ ID NO：22之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：22之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；d)含SEQ ID NO：28之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：28之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；及e)含與SEQ ID NO：9之胺基酸30-110相同之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：9之胺基酸30-110序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  45. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係ActRIIB多肽。
  46. 如請求項45之方法，其中該ActRIIB多肽係選自：a)含與SEQ ID NO：1之胺基酸29-109相同之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：1之胺基酸29-109序列至少80%、85%、90%、95%、 96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；b)含與SEQ ID NO：1之胺基酸25-131相同之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：1之胺基酸25-131序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；c)含SEQ ID NO：2之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：2之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；d)含SEQ ID NO：3之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：3之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；及e)含SEQ ID NO：29之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：29之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  47. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係GDF陷阱多肽。
  48. 如請求項47之方法，其中該GDF陷阱多肽係選自：a)含與SEQ ID NO：1之胺基酸29-109相同之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：1之胺基酸29-109序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；b)含與SEQ ID NO：1之胺基酸25-131相同之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：1之胺基酸25-131序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；c)含SEQ ID NO：2之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：2之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；d)含SEQ ID NO：3之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：3之胺基酸 序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；e)含SEQ ID NO：36之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：36之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；f)含SEQ ID NO：37之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：27之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；g)含SEQ ID NO：41之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：41之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；h)含SEQ ID NO：44之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：44之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；及i)含SEQ ID NO：45之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：45之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  49. 如請求項47或48之方法，其中該GDF陷阱包含就SEQ ID NO：1而言在位置79上的酸性胺基酸。
  50. 如請求項43至49中任一項之方法，其中該多肽為融合蛋白質，其除ActRIIA、ActRIIB或GDF陷阱多肽結構域以外另包含一或多個會改善以下一或多者之異種多肽結構域：活體內半衰期、活體外半衰期、投與、組織定位或分佈、形成蛋白質複合物及純化。
  51. 如請求項50之方法，其中該融合蛋白質包含選自以下之異種多肽結構域：免疫球蛋白Fc結構域及血清白蛋白。
  52. 如請求項51之方法，其中該免疫球蛋白Fc結構域係IgG1 Fc結構域。
  53. 如請求項51之方法，其中該免疫球蛋白Fc結構域包含選自SEQ ID NO：15或16之胺基酸序列。
  54. 如請求項50至53中任一項之方法，其中該融合蛋白質進一步包含位於該ActRIIA、ActRIIB或陷阱多肽結構域與該免疫球蛋白Fc結構域間之連接子結構域。
  55. 如請求項54之方法，其中該連接子結構域係TGGG連接子。
  56. 如請求項50之方法，其中該多肽係ActRIIA-Fc融合蛋白質，其包含選自以下之多肽：a)含SEQ ID NO：22之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：22之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；及b)含SEQ ID NO：28之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：28之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  57. 如請求項50之方法，其中該多肽係ActRIIB-Fc融合蛋白質，其包含含SEQ ID NO：29之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：29之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  58. 如請求項50之方法，其中該多肽係GDF陷阱-Fc融合蛋白質，其包含選自以下之多肽：a)含SEQ ID NO：36之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：36之胺基酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽；及b)含SEQ ID NO：41之胺基酸序列或含與SEQ ID NO：41之胺基 酸序列至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%相同之胺基酸序列之多肽。
  59. 如請求項58之方法，其中該GDF陷阱-Fc融合蛋白質包含就SEQ ID NO：1而言在位置79上的酸性胺基酸。
  60. 如請求項43至59中任一項之方法，其中該多肽包含一或多種選自以下之胺基酸修飾：糖基化胺基酸、聚乙二醇化胺基酸、法呢基化胺基酸、乙醯化胺基酸、生物素化胺基酸、共軛至脂質部分之胺基酸及共軛至有機衍生劑之胺基酸。
  61. 如請求項60之方法，其中該多肽係經糖基化，且具有哺乳動物糖基化模式。
  62. 如請求項61之方法，其中該多肽係經糖基化，且具有可自中國倉鼠卵巢細胞系獲得之糖基化模式。
  63. 如請求項43至62中任一項之方法，其中該多肽結合至GDF11。
  64. 如請求項43至63中任一項之方法，其中該多肽結合至GDF8。
  65. 如請求項43至64中任一項之方法，其中該多肽結合至活化素(activin)。
  66. 如請求項65之方法，其中該多肽結合至活化素A。
  67. 如請求項65之方法，其中該多肽結合至活化素B。
  68. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係抗-GDF11抗體。
  69. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係抗-GDF8抗體。
  70. 如請求項1至42中任一項之方法，其中該ActRII拮抗劑係至少結合至GDF11之多特異性抗體。
  71. 如請求項70之方法，其中該多特異性抗體進一步結合至GDF8。
  72. 如請求項70或72之方法，其中該多特異性抗體進一步結合至以 下之一或多者：活化素A、活化素B、活化素C、活化素E、BMP7、Nodal、ActRIIA及ActRIIB。
  73. 如請求項70至72中任一項之方法，其中該抗體係雙特異性抗體。
  74. 如請求項73之方法，其中該雙特異性抗體結合至GDF11及GDF8。
  75. 如請求項68至74中任一項之方法，其中該抗體為嵌合抗體、人源化抗體或人類抗體。
  76. 如請求項68至75中任一項之方法，其中該抗體係單鏈抗體、F(ab’)2片段、單股雙功能抗體、串聯單股Fv片段、串聯單股雙功能抗體、或含單股雙功能抗體及免疫球蛋白重鏈恆定區之至少一部分之融合蛋白質。
  77. 如請求項1至76中任一項之方法，其中該方法進一步包括投與一或多種針對含鐵胚血球性貧血之支持療法。
  78. 如請求項1至76中任一項之方法，其中該方法進一步包括投與一或多種針對MDS之支持療法。
  79. 如請求項77或78之方法，其中該支持療法係輸注以下之一或多者：紅血球、粒細胞及血栓細胞。
  80. 如請求項77至79中任一項之方法，其中該支持療法包括投與一種鐵螯合劑或多種鐵螯合劑。
  81. 如請求項80之方法，其中該鐵螯合劑或多種鐵螯合劑係選自：a)去鐵胺(deferoxamine)(亦稱為去鐵胺(desferrioxamine)B、去鐵敏(desferoxamine)B、DFO-B、DFOA、DFB或甲磺酸去鐵胺(desferal))；b)去鐵酮(亦稱為奧貝安可(Ferriprox))；及c)去鐵斯若(deferasirox)(亦稱為雙-羥苯基-三唑、ICL670或 ExjadeTM)。
  82. 如請求項77至81中任一項之方法，其中該支持療法包括投與EPO受體活化劑。
  83. 如請求項82之方法，其中該EPO受體活化劑係選自：EPO、依泊汀(epoetin)α、依泊汀β(NeoRecormon)、依泊汀δ(Dynepo)、依泊汀ω、達貝泊汀(darbepoetin)α(Aranesp)、甲氧基-聚乙二醇依泊汀β(Micera)及紅血球生成性合成蛋白(SEP)。
  84. 如請求項77至83中任一項之方法，其中該支持療法包括投與一或多種選自以下之製劑：G-CSF類似物(例如，非格司亭(filgrastim))、GM-CSF類似物(例如，沙格司亭(sargramostim))、鐵螯合劑(例如，去鐵胺(deferoxamine)及/或去鐵斯若(deferasirox))、海帕西啶(hepcidin)或海帕西啶受體活化劑、來那度胺(lenalidomide)、沙利度胺(thalidomide)、泊馬度胺(pomalidomide)、阿扎胞苷(azacitidine)、地西他賓(decitabine)、抗胸腺細胞球蛋白及凝血擬似劑(例如，羅米司亭(romiplostim)或伊屈潑帕(eltrombopag))、組蛋白脫乙醯酶抑制劑、p38MAPK抑制劑、穀胱甘肽S-轉移酶π抑制劑、阿倫單抗(alemtuzumab)、DNA甲基轉移酶抑制劑、組蛋白脫乙醯酶抑制劑。
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