WO2016182064A1 - 多重抗原結合分子融合体、医薬組成物、線状エピトープの同定方法、および多重抗原結合分子融合体の製造方法 - Google Patents
多重抗原結合分子融合体、医薬組成物、線状エピトープの同定方法、および多重抗原結合分子融合体の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
また、CD3ε部分タンパク質をリンカーで抗CD3ε抗体(OKT3)に結合させ、CD3ε結合活性をマスクし、プロテアーゼによるリンカーの切断によりCD3ε結合活性を回復させる分子が報告されている(特許文献5)。
[1]アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域と、癌抗原を認識する癌抗原結合領域とを有する多重抗原結合分子(α)、癌組織特異的プロテアーゼの標的配列からなるポリペプチドを有する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)、および、アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有するマスキング分子(γ)を含み、前記多重抗原結合分子(α)と前記マスキング分子(γ)とが前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して結合している、多重抗原結合分子融合体。
[2]前記免疫細胞抗原結合領域が、前記アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原以外に少なくとも1種の免疫細胞抗原を認識する、[1]に記載の多重抗原結合分子融合体。
[3]前記免疫細胞抗原結合領域が、2以上の免疫細胞抗原を同時には認識し得ない、[2]に記載の多重抗原結合分子融合体。
[4]前記多重抗原結合分子(α)が、抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片であり、前記癌抗原結合領域と前記免疫細胞抗原結合領域とが別々のFv領域により形成されている、[1]乃至[3]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体。
[5]前記抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片における軽鎖が、いずれも同じアミノ酸配列を有する、[4]に記載の多重抗原結合分子融合体。
[6]前記抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片がさらにFc領域を有し、前記Fc領域がFcγ受容体を認識する機能を欠損するように改変されている、[4]または[5]に記載の多重抗原結合分子融合体。
[7]前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が、前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の重鎖N末端または軽鎖N末端に融合している、[4]乃至[6]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体。
[8]前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)と前記マスキング分子(γ)とが直鎖状の融合ポリペプチドであり、前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の重鎖N末端に融合している場合には、前記融合ポリペプチドのアミノ酸数は11以上65以下であり、前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の軽鎖N末端に融合している場合には、前記融合ポリペプチドのアミノ酸数は16以上65以下である、[7]に記載の多重抗原結合分子融合体。
[9]前記標的配列がアミノ酸配列PLGLAG(配列番号:9)である、[1]乃至[8]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体。
[10][1]乃至[9]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体および薬学的に許容される担体を含有する、医薬組成物。
[11]癌治療用である、[10]に記載の医薬組成物。
[12][10]または[11]に記載の医薬組成物を患者に投与する工程を含む、癌の治療方法。
[13]免疫細胞抗原と前記免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域とのタンパク質複合体を用いたタンパク質立体構造解析のデータに基づき、前記免疫細胞抗原に含まれ、かつ、前記免疫細胞抗原結合領域により認識される線状エピトープを同定する工程を有する、線状エピトープの同定方法。
[14]癌抗原を認識する癌抗原結合領域および免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域を有する多重抗原結合分子(α)に、線状エピトープを、前記癌抗原を発現する癌組織で特異的に発現するプロテアーゼにより切断され得る領域を有する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して融合した融合タンパク質を発現する工程を有する、多重抗原結合分子融合体の製造方法。
[15]癌の治療において使用するための、[1]乃至[9]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体または[10]もしくは[11]に記載の医薬組成物。
[16]抗癌剤の製造における、[1]乃至[9]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体または[10]もしくは[11]に記載の医薬組成物の使用。
[17][1]乃至[9]のいずれかに記載の多重抗原結合分子融合体または[10]もしくは[11]に記載の医薬組成物を使用する工程を含む、抗癌剤の製造方法。
また、「抗原結合領域」とは、分子中に存在し、抗原を認識できる領域を意味する。抗原結合領域は、ポリペプチドから形成されるものであってもよく、ポリペプチドを除く低分子化合物により形成されるものであってもよい。「免疫細胞抗原結合領域」は、免疫細胞が特異的に発現する抗原を認識でき、「癌抗原結合領域」は、癌抗原を認識できる。
また、「マスキング効果」とは、マスキング分子が抗原結合領域に結合することにより、該抗原結合領域が対象の抗原に結合するのを妨げる効果を意味する。
また、「線状ペプチド」とは、高次構造を形成しない、または、高次構造を形成してもαへリックス構造やβシート構造、ループ、ターンなどの二次構造を形成するが、三次構造や四次構造を形成しないポリペプチドを意味する。「線状エピトープ」とは、抗原中の部分線状ペプチドであり、抗原結合領域により認識されるものを意味する。
本明細書において、「重鎖」は「H鎖」と称することがあり、「軽鎖」は「L鎖」と称することがある。
アラニン:Ala:A アルギニン:Arg:R アスパラギン:Asn:N アスパラギン酸:Asp:D システイン:Cys:C グルタミン:Gln:Q グルタミン酸:Glu:E グリシン:Gly:G ヒスチジン:His:H イソロイシン:Ile:I ロイシン:Leu:L リジン:Lys:K メチオニン:Met:M フェニルアラニン:Phe:F プロリン:Pro:P セリン:Ser:S スレオニン:Thr:T トリプトファン:Trp:W チロシン:Tyr:Y バリン:Val:V
本発明の多重抗原結合分子融合体は、多重抗原結合分子(α)、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)およびマスキング分子(γ)を含む。
該多重抗原結合分子融合体は、多重抗原結合分子(α)とマスキング分子(γ)とが癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して結合している。
多重抗原結合分子(α)と癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)との結合、および癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)とマスキング分子(γ)との結合の種類は、特に限定されない。好適な結合の種類は、ペプチド結合である。
以下、本発明の多重抗原結合分子融合体の各構成について詳述する。
本発明の多重抗原結合分子(α)は、免疫細胞抗原結合領域と癌抗原結合領域とを有する。すなわち、多重抗原結合分子(α)は、同一分子内に免疫細胞抗原結合領域と癌抗原結合領域とを有しているものであり、同一分子内に少なくとも一つの免疫細胞抗原結合領域と一つの癌抗原結合領域とを有しているものであれば、特に限定されない。
多重抗原結合分子(α)の一態様としては、同一分子内に一つの免疫細胞抗原結合領域と一つの癌抗原結合領域とを有しているものが挙げられる。具体的には、二重特異性抗体が挙げられる。
多重抗原結合分子(α)の他の態様としては、例えば、DART技術を用いたもの(国際公開第2012/162067号)、Dual-Fab技術を用いたもの(PCT/JP2014/079785)、2+1 IgG Crossfab技術を用いたもの(国際公開第2013/026833号)、BiTE技術を用いたもの等(Spiess C et al., Mol Immunol (2015) 67 (2) 95-106)が挙げられる。
免疫細胞抗原結合領域は、アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原を認識する。「アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原を認識する」とは、アミノ酸配列QDGNEを欠失させた場合に、該抗原への結合活性が低下する、または失われることを意味する。
結合活性の低下は、例えば、FACS、ELISAフォーマット、ALPHAスクリーン(Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay)や表面プラズモン共鳴(SPR)現象を利用したBIACORE法等、周知の方法によって確認することができる。アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原からアミノ酸配列QDGNEを欠失させた場合に、欠失させる前の抗原に比べ、50%以下、好ましくは45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、20%以下、15%以下、特に好ましくは10%以下、9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、1%以下の結合活性を示すことをいう。
アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドを有する抗原は、全体がヒトCD3εの部分ポリペプチドであることが好ましい。さらに、該ヒトCD3εの部分ポリペプチドは、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有するヒトCD3ε部分ポリペプチドであることが好ましい。該アミノ酸配列QDGNEをN末端に有するヒトCD3ε部分ポリペプチドは、カニクイザルCD3εの対応する部分ポリペプチドとの相同性が高い領域であることが好ましい。該相同性は90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、100%であることが最も好ましい。相同性が高ければ、カニクイザルを用いた非臨床毒性試験で使用した多重抗原結合分子融合体を臨床試験でそのまま用いても、カニクイザルを用いた非臨床毒性試験で得られた試験結果が臨床試験の結果を反映しやすくなる。
アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原は、化学修飾されていてもよい。化学修飾は公知の修飾でよい。化学修飾としては、例えば、アセチル化、アルキル化、ピログルタミル化等が挙げられる。中でも、アミノ酸配列QDGNE中のQがピログルタミル化されていることが好ましい。
該作製方法により得られた抗体は、そのまま免疫細胞抗原結合領域に用いてもよく、得られた抗体のうちFv領域のみを用いてもよく、該Fv領域が一本鎖(「sc」とも称する。)で抗原を認識し得る場合には、該一本鎖のみを用いてもよい。また、Fv領域を含むFab領域を用いてもよい。
パンニングにより免疫細胞抗原結合領域の免疫細胞抗原との結合活性を向上させることもできる。免疫細胞抗原結合領域の免疫細胞抗原との結合活性は、表面プラズモン共鳴(SPR)法(例えばBiacoreT200を用いる)等を用いた結合アッセイのデータから算出される。結合活性はKD(M)で示され、KD(M)が小さいほど結合活性が高いことを意味する。KD(M)は、10-6より小さいことが好ましく、10-7より小さいことがより好ましい。
該scFvのほかに、PCT/JP2014/079785で開示されているCE115等が挙げられる。CE115の作製方法は、後述する参考実施例1で示す。
本発明における免疫細胞抗原結合領域は、アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドを有する抗原に加えて該抗原以外に少なくとも1種の免疫細胞抗原を認識するものであることが好ましい。
具体的なT細胞表面分子としては、CD3、T細胞レセプターが挙げられる。ただし、CD3の場合には、アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドを有しない分子である。T細胞表面分子は、アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドを有しない限り、例えば、ヒトCD3の場合、ヒトCD3を構成するγ鎖、δ鎖またはε鎖配列に存在するエピトープであればいずれのエピトープに結合するものであってもよい。
T細胞表面分子以外の具体的な免疫細胞抗原としては、Fcγ受容体、TLR、レクチン、IgA、免疫チェックポイント分子、TNFスーパーファミリー分子、TNF受容体スーパーファミリー分子、NK受容体分子等が挙げられる。
(i)第1の抗原または第2の抗原に結合する抗体の可変領域の少なくとも1つのアミノ酸が改変された抗原結合分子であって、該改変された可変領域のアミノ酸の少なくとも1つが互いに異なる可変領域を含む抗原結合分子のライブラリーを作製する工程、
(ii)作製されたライブラリーの中から、第1の抗原および第2の抗原に対して結合活性を有するが、当該第1の抗原および第2の抗原と同時には結合しない可変領域を含む抗原結合分子を選択する工程、
(iii)工程(ii)で選択された抗原結合分子の該可変領域をコードする核酸を含む宿主細胞を培養して、第1の抗原と第2の抗原に結合することができるが該第1の抗原と第2の抗原とが同時には結合しない抗体の可変領域を含む、免疫細胞抗原結合領域を発現させる工程、ならびに
(iv)前記宿主細胞培養物から抗原結合分子を回収する工程。
(v)作製されたライブラリーの中から、第1の抗原および第2の抗原に対して結合活性を有するが、それぞれ異なる細胞上で発現している第1の抗原と第2の抗原に同時には結合しない可変領域を含む抗原結合分子を選択する工程。
癌抗原結合領域は、癌抗原を認識する。該領域の機能の一つとして、癌抗原を認識することにより癌組織に多重抗原結合分子融合体を高濃度に存在させることが挙げられる。
癌抗原結合領域は、癌抗原を認識し得るものであれば特に限定されない。すなわち、癌抗原結合領域は、癌抗原を認識する抗体のFv等のポリペプチドであってもよく、葉酸等のポリペプチド以外の低分子化合物であってもよい。低分子化合物である場合には、多重抗原結合分子(α)を製造する際、癌抗原結合領域を免疫細胞抗原結合領域に結合する工程を要する。したがって、細胞に発現するだけで多重抗原結合分子(α)を産生でき、製造効率を高めることができる点から、癌抗原結合領域はポリペプチドであることが好ましい。
癌抗原としては、具体的には、グリピカン3(GPC3)、ALK受容体(プレイオトロフィン受容体)、プレイオトロフィン、KS 1/4膵臓癌抗原、卵巣癌抗原(CA125)、前立腺酸リン酸、前立腺特異的抗原(PSA)、メラノーマ関連抗原p97、メラノーマ抗原gp75、高分子量メラノーマ抗原(HMW-MAA)、前立腺特異的膜抗原、癌性胚抗原(CEA)、多型上皮ムチン抗原、ヒト乳脂肪球抗原、CEA、TAG-72、CO17-1A、GICA 19-9、CTA-1およびLEAなどの結腸直腸腫瘍関連抗原、バーキットリンパ腫抗原-38.13、CD19、ヒトBリンパ腫抗原-CD20、CD33、ガングリオシドGD2、ガングリオシドGD3、ガングリオシドGM2およびガングリオシドGM3などのメラノーマ特異的抗原、腫瘍特異的移植型細胞表面抗原(TSTA)、T抗原、DNA腫瘍ウイルスおよびRNA腫瘍ウイルスのエンベロープ抗原などのウイルスにより誘導される腫瘍抗原、結腸のCEA、5T4癌胎児トロホブラスト糖タンパク質および膀胱腫瘍癌胎児抗原などの癌胎児抗原α-フェトプロテイン、ヒト肺癌抗原L6およびL20などの分化抗原、線維肉腫の抗原、ヒト白血病T細胞抗原-Gp37、新生糖タンパク質、スフィンゴ脂質、EGFR(上皮増殖因子受容体)などの乳癌抗原、NY-BR-16、NY-BR-16およびHER2抗原(p185HER2)、多型上皮ムチン(PEM)、悪性ヒトリンパ球抗原-APO-1、胎児赤血球に認められるI抗原などの分化抗原、成人赤血球に認められる初期内胚葉I抗原、移植前の胚、胃癌に認められるI(Ma)、乳腺上皮に認められるM18、M39、骨髄細胞に認められるSSEA-1、VEP8、VEP9、Myl、VIM-D5、結腸直腸癌に認められるD156-22、TRA-1-85(血液群H)、精巣および卵巣癌に認められるSCP-1、結腸癌に認められるC14、肺癌に認められるF3、胃癌に認められるAH6、Yハプテン、胚性癌細胞に認められるLey、TL5(血液群A)、A431細胞に認められるEGFR 、膵臓癌に認められるE1シリーズ(血液群B)、胚性癌細胞に認められるFC10.2、胃癌抗原、腺癌に認められるCO-514(血液群Lea)、腺癌に認められるNS-10、CO-43(血液群Leb)、A431細胞のEGFR に認められるG49、結腸癌に認められるMH2(血液群ALeb/Ley)、結腸癌に認められる19.9、胃癌ムチン、骨髄細胞に認められるT5A7、メラノーマに認められるR24、胚性癌細胞に認められる4.2、GD3、D1.1、OFA-1、GM2、OFA-2、GD2、およびM1:22:25:8ならびに4~8細胞段階の胚に認められるSSEA-3およびSSEA-4、皮下T細胞リンパ腫抗原、MART-1抗原、シアリルTn(STn)抗原、結腸癌抗原NY-CO-45、肺癌抗原NY-LU-12変異体A、腺癌抗原ART1、腫瘍随伴性関連脳-精巣癌抗原(癌神経抗原MA2、腫瘍随伴性神経抗原)、神経癌腹部抗原2(NOVA2)、血液細胞癌抗原遺伝子520、腫瘍関連抗原CO-029、腫瘍関連抗原MAGE-C1(癌/精巣抗原CT7)、MAGE-B1(MAGE-XP抗原)、MAGE-B2(DAM6)、MAGE-2、MAGE-4a、MAGE-4bおよびMAGE-X2、癌-精巣抗原(NY-EOS-1)、YKL-40および上記ポリペプチドのいずれかの断片またはこれらに対して修飾された構造等(前記の修飾リン酸基や糖鎖等)、EpCAM、EREG、CA19-9、CA15-3、シリアルSSEA-1(SLX)、HER2、PSMA、CEA、CLEC12A等が挙げられる。中でも、GPC3、EGFR、p185HER2が好ましく、GPC3がより好ましい。
また、癌抗原は、これら例示したような癌細胞が直接発現する抗原の他、癌細胞が発現するものでないが、癌組織の内部または近傍に存在し、癌細胞の増殖や転移を促進するような抗原であってもよい。
該作製方法により得られた抗体は、そのまま癌抗原結合領域に用いてもよく、得られた抗体のうちFv領域のみを用いてもよく、該Fv領域が一本鎖で抗原を認識し得る場合には、該一本鎖のみを用いてもよい。また、Fv領域を含むFab領域を用いてもよい。
具体的な抗体の作製方法は、上述した免疫細胞抗原結合領域における具体的な抗体の作製方法と同様にして行うことができる。
また、免疫細胞抗原結合領域の免疫細胞抗原との結合活性と同様に、癌抗原結合領域の癌抗原との結合活性はパンニングにより向上させることができる。免疫細胞抗原結合領域の免疫細胞抗原との結合活性は、表面プラズモン共鳴(SPR)法(例えばBiacoreT200を用いる)を用いた結合アッセイのデータから算出される。結合活性はKD(M)で示され、KD(M)が小さいほど結合活性が高いことを意味する。KD(M)は、10-6より小さいことが好ましく、10-7より小さいことがより好ましく、10-8より小さいことがさらに好ましい。
多重抗原結合分子(α)の一の態様としては、例えば、抗体および抗体断片ならびにこれらの融合体や複合体等が挙げられる。
また、抗体は、抗原の種類、抗体の由来などは限定されず、いかなる抗体でもよい。抗体の由来としては、特に限定されないが、ヒト抗体、マウス抗体、ラット抗体、ウサギ抗体などを挙げることができる。
(1)H鎖CH3領域に含まれるアミノ酸残基であって、EUナンバリング356位および439位のアミノ酸残基、
(2)H鎖CH3領域に含まれるアミノ酸残基であって、EUナンバリング357位および370位のアミノ酸残基、
(3)H鎖CH3領域に含まれるアミノ酸残基であって、EUナンバリング399位および409位のアミノ酸残基。
(a)グルタミン酸(E)、アスパラギン酸(D)、
(b)リジン(K)、アルギニン(R)、ヒスチジン(H)。
改変に供するアミノ酸残基としては、上述した抗体の可変領域または抗体の定常領域のアミノ酸残基に限られない。当業者であれば、ポリペプチド変異体または異種多量体について、市販のソフトウェアを用いたホモロジーモデリング等により、界面を形成するアミノ酸残基を見出すことができ、会合を制御するように、該部位のアミノ酸残基を改変に供することが可能である。
同一ポリペプチド鎖上にコードされるVLとVHとは、その間のリンカーが短いため単鎖可変領域フラグメントを形成することができず、二量体化することにより、2つの抗原結合部位を形成する。
[VL]リンカー[VH]リンカー[VH]リンカー[VL]
[VH]リンカー[VL]リンカー[VL]リンカー[VH]
[VH]リンカー[VH]リンカー[VL]リンカー[VL]
[VL]リンカー[VL]リンカー[VH]リンカー[VH]
[VL]リンカー[VH]リンカー[VL]リンカー[VH]
Ser
Gly・Ser
Gly・Gly・Ser
Ser・Gly・Gly
Gly・Gly・Gly・Ser(配列番号:1)
Ser・Gly・Gly・Gly(配列番号:2)
Gly・Gly・Gly・Gly・Ser(配列番号:3)
Ser・Gly・Gly・Gly・Gly(配列番号:4)
Gly・Gly・Gly・Gly・Gly・Ser(配列番号:5)
Ser・Gly・Gly・Gly・Gly・Gly(配列番号:6)
Gly・Gly・Gly・Gly・Gly・Gly・Ser(配列番号:7)
Ser・Gly・Gly・Gly・Gly・Gly・Gly(配列番号:8)
(Gly・Gly・Gly・Gly・Ser(配列番号:3))n
(Ser・Gly・Gly・Gly・Gly(配列番号:4))n
[nは1以上の整数である]等を挙げることができる。但し、ペプチドリンカーの長さや配列は目的に応じて当業者が適宜選択することができる。
4つの抗体可変領域を結合する場合には、通常、3つのリンカーが必要となるが、全て同じリンカーを用いてもよいし、異なるリンカーを用いてもよい。
Fc領域としては、例えば、天然型IgG由来のFc領域であってもよく、天然型IgG由来のFc領域に人工的な変異が加えられたFc領域であってもよい。
ここで、天然型IgGとは、天然に見出されるIgGと同一のアミノ酸配列を包含し、免疫グロブリンガンマ遺伝子により実質的にコードされる抗体のクラスに属するポリペプチドを意味する。例えば天然型ヒトIgGとは天然型ヒトIgG1、天然型ヒトIgG2、天然型ヒトIgG3、天然型ヒトIgG4などを意味する。天然型IgGにはそれから自然に生じる変異体等も含まれる。該変異体としては、例えば、遺伝子多型による複数のアロタイプ配列が挙げられる(Sequences of proteins of immunological interest, NIH Publication No.91-3242)。特にヒトIgG1の配列としては、EUナンバリング356-358番目のアミノ酸配列がDELであってもEEMであってもよい。
ALPHAスクリーンは、ドナーとアクセプターの2つのビーズを使用するALPHAテクノロジーによって下記の原理に基づいて実施される。ドナービーズに結合した分子が、アクセプタービーズに結合した分子と生物学的に相互作用し、2つのビーズが近接した状態の時にのみ、発光シグナルを検出される。レーザーによって励起されたドナービーズ内のフォトセンシタイザーは、周辺の酸素を励起状態の一重項酸素に変換する。一重項酸素はドナービーズ周辺に拡散し、近接しているアクセプタービーズに到達するとビーズ内の化学発光反応を引き起こし、最終的に光が放出される。ドナービーズに結合した分子とアクセプタービーズに結合した分子が相互作用しないときは、ドナービーズの産生する一重項酸素がアクセプタービーズに到達しないため、化学発光反応は起きない。
対照のFc領域としては、例えば、上述の天然型IgG由来のFc領域が挙げられる。また、被験Fc領域がある特定のアイソタイプ抗体のFc領域の変異体である場合には、当該特定のアイソタイプ抗体のFc領域を対照のFc領域として用いることによって、当該変異体がFcγ受容体を認識する機能を欠損しているか否かが検証される。
このようにして、Fcγ受容体を認識する機能を欠損していることが検証されたFc領域が適宜抗体断片に用いられる。
抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片における軽鎖は、いずれも同じアミノ酸配列を有することが好ましい。抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片における軽鎖が、いずれも同じアミノ酸配列を有することにより、重鎖と軽鎖の組み合わせ数が少なくなるため、製造の際に望まない組み合わせの抗体または抗体断片を除去する工程を容易にすることができる。そのため、多重抗原結合分子融合体の製造の効率化が図れる。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、癌組織特異的プロテアーゼの標的配列からなるポリペプチドを有する。癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、癌組織特異的プロテアーゼの標的配列のみからなっていてもよく、標的配列のほかにペプチドリンカーを融合したものであってもよい。そのようなペプチドリンカーとしては、上述の可変領域を結合するリンカーと同じものが挙げられる。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、癌組織において癌組織特異的プロテアーゼにより加水分解される。癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が加水分解されると、マスキング分子(γ)が多重抗原結合分子(α)から遊離できる状態になる。マスキング分子(γ)が多重抗原結合分子(α)から遊離すると、該多重抗原結合分子(α)中の免疫細胞抗原結合領域は免疫細胞に結合できるようになる。
また、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、マスキング分子(γ)が多重抗原結合分子(α)中の免疫細胞抗原結合領域をマスクできるようにするためのスペーサーとしての機能を有する。
癌組織特異的プロテアーゼとしては、例えば、国際公開第2013/128194号、国際公開第2010/081173号、国際公開第2009/025846号等で開示される癌組織に特異的に発現するプロテアーゼが挙げられる。限定して解釈されるものではないが、具体的なプロテアーゼとしては、システインプロテアーゼ(カテプシンファミリーB、L、Sなどを含む)、アスパルチルプロテアーゼ(カテプシンD、E、K、O等)、セリンプロテアーゼ(カテプシンAおよびG、トロンビン、プラスミン、ウロキナーゼ(uPA)、組織プラスミノーゲン活性化因子(tPA)を含む)、メタロプロテアーゼ(膜結合型(MMP14-17およびMMP24-25)および分泌型(MMP1-13およびMMP18-23およびMMP26-28)の両方を含むメタロプロテアーゼ(MMP1-28)、プロテアーゼのAディスインテグリンおよびメタロプロテアーゼ(ADAM)、Aディスインテグリンまたはトロンボスポンジンモチーフを有するメタロプロテアーゼ(ADAMTS))、CD10(CALLA)、ならびに前立腺特異的抗原(PSA)等が挙げられる。
また、癌組織特異的プロテアーゼは、癌細胞の細胞膜に結合しているものでもよく、細胞膜に結合しておらず細胞外に分泌されるものでもよい。癌組織特異的プロテアーゼが癌細胞の細胞膜に結合していない場合、免疫細胞による細胞傷害が癌細胞に特異的であるためには、癌組織特異的プロテアーゼは癌組織の内部または近傍に存在するものであることが好ましい。本明細書で「癌組織の近傍」とは、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が切断されて、多重抗原結合分子(α)が免疫細胞をリクルートして癌細胞を傷害する範囲内であることを意味する。ただし、できるだけ正常細胞を傷害しない範囲であることが好ましい。
癌組織特異的プロテアーゼは、1種単独でもよく、2種以上が組み合せられてもよい。癌組織特異的プロテアーゼの種類数は、治療対象の癌種を考慮して、当業者が適宜設定することができる。
標的配列は、副作用低減の点から、治療対象の癌組織においてより特異的に発現している癌組織特異的プロテアーゼにより、高い特異性で加水分解されるアミノ酸配列であることが好ましい。
具体的な標的配列としては、例えば、国際公開第2013/128194号、国際公開第2010/081173号、国際公開第2009/025846号等で開示されている上記で例示した癌組織に特異的に発現するプロテアーゼによって特異的に加水分解される標的配列が挙げられる。また、標的配列は、Nature Biotechnology 19, 661 - 667 (2001)に記載のような当業者公知の方法で同定したものを用いてもよい。
標的配列は、上述のように、好適な癌組織特異的プロテアーゼであるMMP-2により特異的に加水分解されるアミノ酸配列であることが好ましい。MMP-2により特異的に加水分解されるアミノ酸配列の中でも、以下のアミノ酸配列(配列番号:9)であることが好ましい。
PLGLAG(配列番号:9)
多重抗原結合分子(α)が多重特異性抗体であり、癌抗原結合領域と免疫細胞抗原結合領域とが別々のFv領域により形成されている場合には、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、免疫細胞抗原結合領域を形成する側のFv領域(Fab領域)の重鎖N末端または軽鎖N末端に融合していることが好ましい(図3参照。図中、それぞれを「重鎖N末端融合体」または「軽鎖N末端融合体」と呼ぶ)。癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が免疫細胞抗原結合領域を形成する側のFv領域の重鎖N末端または軽鎖N末端に融合していることにより、多重抗原結合分子(α)の作製後癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を結合する工程が必要なくなるため、多重抗原結合分子融合体の製造効率が優れたものとなる。また、後述する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)とマスキング分子(γ)のアミノ酸長が設定しやすくなる。
マスキング分子(γ)は、アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドを有する。アミノ酸配列QDGNEからなるポリペプチドは、ヒトCD3εに由来するヒトCD3εの部分ペプチドである。
マスキング分子(γ)は、多重抗原結合分子融合体中で、多重抗原結合分子(α)の免疫細胞抗原結合領域をマスクすることにより、該免疫細胞抗原結合領域が免疫細胞抗原と結合するのを防ぐ機能を有する。マスキング分子(γ)による免疫細胞抗原結合領域のマスキングは、多重抗原結合分子融合体間で生じて、多重抗原結合分子融合体が複合体を形成している状態であってもよい。その状態でも、当該機能は発揮され得る。
癌組織では、該癌組織で発現する癌組織特異的プロテアーゼにより上述の癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が切断される。そうすると、マスキング分子(γ)は多重抗原結合分子(α)から遊離できる状態になる。マスキング分子(γ)が多重抗原結合分子融合体から遊離すると、多重抗原結合分子(α)の免疫細胞抗原結合領域は免疫細胞抗原と結合することができるようになる。
一方、正常組織では、癌組織特異的プロテアーゼが発現していないか発現していても濃度が低く、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が切断されにくい環境にあるため、マスキング分子(γ)は多重抗原結合分子(α)から遊離できず、免疫細胞抗原結合領域に対するマスキング効果が維持される。すなわち、正常組織では、マスキング分子(γ)が癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して多重抗原結合分子(α)に結合していることによって免疫細胞抗原結合領域がマスクされ、免疫細胞がリクルートされにくいことから、多重抗原結合分子(α)による副作用が低減される。
マスキング分子(γ)の安定性をより向上させる点およびCD3γやCD3δとの結合によるマスキング効果の減弱をより防ぐ点から、マスキング分子(γ)は、アミノ酸配列QDGNE以外のアミノ酸配列を有していないことが好ましい。
アミノ酸配列QDGNE以外のアミノ酸配列を有する場合、マスキング分子(γ)は、ヒトCD3εの部分ポリペプチドであることが好ましい。マスキング分子(γ)の安定性をより向上させる点およびCD3γやCD3δとの結合によるマスキング効果の減弱をより防ぐ点から、ヒトCD3εの部分ポリペプチドは、免疫細胞抗原結合領域が結合し得る線状ペプチド(線状エピトープ)であることが好ましい。また、線状ペプチドとすることにより、多重抗原結合分子融合体の分子量を抑えることができ、投与量を抑え、患者の負担を軽減できる。
ヒトCD3εの部分ポリペプチドは、具体的には、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有し、アミノ酸数が30以下のヒトCD3ε部分ポリペプチドであることが好ましく、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有し、アミノ酸数が25以下のヒトCD3ε部分ポリペプチドであることがより好ましく、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有し、アミノ酸数が20以下のヒトCD3ε部分ポリペプチドであることがさらに好ましく、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有し、アミノ酸数が15以下のヒトCD3ε部分ポリペプチドであることが特に好ましく、アミノ酸配列QDGNEをN末端に有し、アミノ酸数が10以下のヒトCD3ε部分ポリペプチドであることが最も好ましい。
マスキング分子(γ)は、化学修飾されていてもよい。化学修飾は公知の修飾でよい。化学修飾としては、例えば、アセチル化、アルキル化、ピログルタミル化等が挙げられる。中でも、アミノ酸配列QDGNE中のQがピログルタミル化されていることが好ましい。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)とマスキング分子(γ)とが直鎖状の融合ポリペプチドである場合、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)とマスキング分子(γ)の合計のアミノ酸長は、マスキング分子(γ)による免疫細胞抗原結合領域のマスキング効果が充分に得られるように最適化され得る。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が免疫細胞抗原結合領域を形成するFv領域の重鎖N末端に融合している場合(図3の上図)には、融合ポリペプチドのアミノ酸数は11以上65以下であることが好ましく、14以上27以下であることがより好ましく、17以上20以下であることが最も好ましい。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が免疫細胞抗原結合領域を形成するFv領域の軽鎖N末端に融合している場合(図3の下図)には、融合ポリペプチドのアミノ酸数は16以上65以下であることが好ましく、17以上30以下であることがより好ましく、19以上25以下であることが最も好ましい。
多重抗原結合分子融合体の製造方法としては、多重抗原結合分子(α)、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)およびマスキング分子(γ)をそれぞれ作製し、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)に、多重抗原結合分子(α)およびマスキング分子(γ)を結合する方法が挙げられる。
該方法における結合の種類は、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)と、多重抗原結合分子(α)およびマスキング分子(γ)とが化学結合していれば、特に限定されない。化学結合の中でも共有結合が好ましく、さらに該共有結合がペプチド結合により形成されていることが好ましい。
真核細胞が宿主細胞として使用される場合、動物細胞、植物細胞または真菌細胞が適宜使用され得る。具体的には、動物細胞としては、次のような細胞が例示され得る。
(1)哺乳類細胞、:CHO(Chinese hamster ovary cell line)、COS(Monkey kidney cell line)、ミエローマ(Sp2/O、NS0等)、BHK (baby hamster kidney cell line)、HEK293(human embryonic kidney cell line with sheared adenovirus (Ad)5 DNA)、PER.C6 cell (human embryonic retinal cell line transformed with the Adenovirus Type 5 (Ad5) E1A and E1B genes)、Hela、Vero、など(Current Protocols in Protein Science (May, 2001, Unit 5.9, Table 5.9.1))
(2)両生類細胞:アフリカツメガエル卵母細胞など
(3)昆虫細胞:sf9、sf21、Tn5など
また、多重抗原結合分子融合体は大腸菌(mAbs 2012 Mar-Apr; 4(2): 217-225.)や酵母(国際公開第2000/023579号)でも作製することができる。大腸菌で作製した多重抗原結合分子融合体は糖鎖が付加されていない。一方、酵母で作製した多重抗原結合分子融合体は糖鎖が付加される。
発現ベクターは、宿主細胞の種類に応じて、当業者により適宜選択され得る。
本発明の医薬組成物は、上述の多重抗原結合分子融合体および薬学的に許容される担体を含有する。医薬組成物は、上述の多重抗原結合分子融合体および薬学的に許容される担体を含有させて、公知の方法で製剤化することが可能である。
例えば、水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る溶液との無菌性溶液、または懸濁液剤の注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、薬理学上許容される担体もしくは媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤などと適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することが考えられる。具体的には、軽質無水ケイ酸、乳糖、結晶セルロース、マンニトール、デンプン、カルメロースカルシウム、カルメロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアセタールジエチルアミノアセテート、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、中鎖脂肪酸トリグリセライド、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油60、白糖、カルボキシメチルセルロース、コーンスターチ、無機塩類等を担体として挙げることができる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な容量が得られるようにするものである。
投与は好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。
また、本発明の医薬組成物によれば、該医薬組成物を患者に投与する工程を含む癌の治療方法を提供できる。
本発明の線状エピトープの同定方法は、免疫細胞抗原と前記免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域とのタンパク質複合体を用いたタンパク質立体構造解析のデータに基づき、前記免疫細胞抗原に含まれ、かつ、前記免疫細胞抗原結合領域により認識される線状エピトープを同定する工程を有する。
免疫細胞抗原結合領域は、その種類によっては、免疫細胞抗原中の線状ペプチド部分を認識する場合もあれば、より高次構造を形成したポリペプチドの該高次構造部分を認識する場合もある。本発明の線状エピトープの同定方法は、免疫細胞抗原結合領域が免疫細胞抗原中の線状ペプチド部分を認識する場合であって、該免疫細胞抗原結合領域が結合し得る線状ペプチドを同定する方法である。
同定された線状ペプチドは、高次構造の形成を要しないマスキング分子(γ)として有用である。該線状ペプチドは、高次構造の形成を要しないため、マスキング効果を安定的に発揮できる。
本発明の多重抗原結合分子融合体の製造方法は、癌抗原を認識する癌抗原結合領域および免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域を有する多重抗原結合分子(α)に、線状エピトープ(例えば、上述の線状エピトープの同定方法により同定された線状エピトープ)を、前記癌抗原を発現する癌組織で特異的に発現するプロテアーゼにより切断され得る領域を有する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して融合した融合タンパク質を発現する工程を有する。
多重抗原結合分子(α)および癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、上述の「A.多重抗原結合分子融合体」におけるものと同様である。
線状エピトープは、本明細書における定義を満たしていればよく、特に限定されない。
線状エピトープは、上述の線状エピトープの同定方法により同定された線状エピトープであってもよく、種々の抗原の部分ペプチドを用いて、ELISA、質量分析、ファージライブラリー等を行うような、公知のエピトープマッピングで同定されたものでよい。線状エピトープは、免疫細胞抗原と免疫細胞抗原結合領域との結合状態が詳細かつより正確に解析できることによって最小単位のエピトープが得られる点、また、最小単位のエピトープが得られることによって高次構造の形成を要しないマスキング効果を安定的に発揮できる多重抗原結合分子融合体が得られる点から、上述の線状エピトープの同定方法により同定された線状エピトープであることが好ましい。
本発明の多重抗原結合分子融合体は、癌組織の内部または近傍に存在するプロテアーゼにより特異的に活性化され、T細胞等の免疫細胞を癌細胞にリクルートすることができる。そのため、癌抗原とCD3とを認識する多重抗原結合分子において、優れた副作用の低減効果が得られる。
本発明の多重抗原結合分子融合体においては、アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有するマスキング分子が用いられる。該マスキング分子は、少なくともアミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有していればよく、国際公開第2013/128194号に開示されるマスキング分子よりも分子量が小さいため、製造しやすい。また、マスキング分子の分子量を小さくできるのに伴い、多重抗原結合分子融合体の分子量を小さくできるため、投与量を抑え、患者の負担を軽減できる。
一方、本発明の多重抗原結合分子融合体中のマスキング分子は、少なくともアミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有していればよいため、安定性とマスキング効果に優れる。
一方、本発明の免疫細胞抗原結合領域が認識する抗原中のアミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)は、ヒトとカニクイザルで同じである。そのため、カニクイザルを用いた非臨床毒性試験で得られた試験結果が臨床試験の結果を反映しやすくなる。
また、本明細書に記載の1または複数の態様を任意に組み合わせたものも、当業者の技術常識に基づいて技術的に矛盾しない限り、本発明に含まれることが当業者には当然に理解される。
「プロテアーゼで活性化される抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子融合体のコンセプト」
抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子は、その強力な細胞傷害活性から有望な抗がん剤の分子フォーマットとして期待されているが、一方で癌抗原が正常組織にわずかでも発現している場合、その正常組織に対しても傷害活性を発揮してしまう可能性があるため、副作用が少ない安全性により優れた抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子が望まれている。この際、抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子を誘導体化し、プロテアーゼによって活性化される抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子融合体を作製することができれば、副作用が少ない安全性により優れた抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子を容易に作製することが可能である(図2)。
また、プロテアーゼで活性化される抗癌抗原/抗CD3多重抗原結合分子融合体は、さらに副作用が少ない安全性に優れたものとするため、以下の3つの構造的特徴を有することが好ましい。第一は、抗CD3抗体の結合活性を阻害するマスキング分子(γ)が、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して抗CD3抗体可変領域の重鎖N末端あるいは軽鎖N末端に接続されているという特徴である。第二は、マスキング分子(γ)は抗CD3抗体の天然エピトープ配列からなり、免疫原性の観点から非天然配列を含まず、種間(例えば、ヒトとカニクイザル間)で対応するアミノ酸配列の相同性が高いという特徴である。第三は、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が癌組織の内部または近傍において高濃度で存在するプロテアーゼによって切断される標的配列を含むという特徴である。
1-1.ヒトCD3、カニクイザルCD3発現細胞免疫ラットを用いたハイブリドーマの作製
SDラット(雌、免疫開始時6週齢、日本チャールス・リバー)に、ヒトCD3εγまたはカニクイザルCD3εγ発現Ba/F3細胞を以下の通り免疫した。初回免疫時を0日目とすると、0日目にフロイント完全アジュバント(Difco)とともに、5 x 107個のヒトCD3εγ発現Ba/F3細胞を腹腔内投与した。14日目にフロイント不完全アジュバント(Difco)とともに5 x 107個のカニクイザルCD3εγ発現Ba/F3細胞を腹腔内投与し、その後、1週間おきに4回5 x 107個のヒトまたはカニクイザルCD3εγ発現Ba/F3細胞を交互に腹腔内投与した。CD3εγの最終投与1週間後に(49日目)、ブーストとしてヒトCD3εγ発現Ba/F3細胞を静脈内投与し、その3日後に、ラットの脾臓細胞とマウスミエローマ細胞SP2/0とを、PEG1500(Roche Diagnostics)を用いた常法に従い細胞融合した。融合細胞、すなわちハイブリドーマは、10% FBSを含むRPMI1640培地 (以下、10%FBS/RPMI1640と称す)にて培養した。
ハイブリドーマ細胞から、RNeasy Mini Kits(QIAGEN)を用いてトータルRNAを抽出し、SMART RACE cDNA Amplification Kit(BD Biosciences)によりcDNAを合成した。作製したcDNAを用いて、PCRにより、抗体の可変領域遺伝子をクローニングベクターに挿入した。各DNA断片の塩基配列は、BigDye Terminator Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)を用い、DNAシークエンサーABI PRISM 3700 DNA Sequencer(Applied Biosystems)にて、添付説明書記載の方法に従い決定した。CE115 H鎖可変領域およびCE115 L鎖可変領域のCDR、FRの決定はKabat numberingに従って行った。
アミノ酸置換の導入はQuikChange Site-Directed Mutagenesis Kit(Stratagene)、PCRまたはIn fusion Advantage PCR cloning kit (TAKARA)等を用いて当業者公知の方法で行い、発現ベクターを構築した。得られた発現ベクターの塩基配列は当業者公知の方法で決定した。作製したプラスミドをヒト胎児腎癌細胞由来HEK293H株(Invitrogen)、またはFreeStyle293細胞(Invitrogen社)に、一過性に導入し、抗体の発現を行った。得られた培養上清から、rProtein A Sepharose(登録商標) Fast Flow(GEヘルスケア)を用いて当業者公知の方法で、抗体を精製した。精製抗体濃度は、分光光度計を用いて280 nmでの吸光度を測定し、得られた値からPACE法により算出された吸光係数を用いて抗体濃度を算出した(Protein Science 1995 ; 4 : 2411-2423)。
重鎖(可変領域(配列番号:12)、定常領域(配列番号:38))と軽鎖(可変領域(配列番号:13)、定常領域(配列番号:36))とKn010G3(配列番号:37)からなる抗CD3抗体は参考実施例1の方法でOne arm抗体として発現・調製された。得られたOne arm抗体から、papain protease(Roche Applied Science)による切断処理とプロテインA担体カラムによるFcフラグメントの除去、陽イオン交換カラムならびにゲル濾過カラムによる精製を、当業者公知の手法でおこない、抗CD3抗体のFabフラグメントが調製された。
得られた抗CD3抗体のFabフラグメントは限外濾過により濃縮され、蒸気拡散法を用いて、200mM Potassium Sulfate、20% PEG3350のリザーバー条件下、20℃に静置することで結晶が得られた。本結晶を用いて、既知のFabフラグメントの結晶構造をもとに、当業者公知の方法によりX線結晶構造解析をおこなうことで、分解能25-2.12Åの回折強度データに対し、抗CD3抗体のFabフラグメント単体の結晶構造が得られ、その結晶学的信頼度因子R値ならびにFree R値は、それぞれ、22.21%と26.28%となった。
XDGNEEMGGITQTPY (X: L-ピログルタミン酸)(配列番号:14)
を2 mMになるよう加えたサンプルから、蒸気拡散法を用いて、100mM MES緩衝液pH7.0、0.91% PEG3350、1.0M Sodium citrate tribasic dihydrate のリザーバー条件下、20℃に静置することで結晶が得られた。本結晶を用いて、上記の抗CD3抗体のFabフラグメント単体の結晶構造をもとに、当業者公知の方法によりX線結晶構造解析をおこなうことで、分解能25-3.5Åの回折強度データに対し、抗CD3抗体のFabフラグメントとエピトープペプチドの複合体の結晶構造が得られ、その結晶学的信頼度因子R値ならびにFree R値は、それぞれ、18.55%と26.53%となった。
まず、得られたFabフラグメントとエピトープペプチドの複合体の結晶構造をもとに、重鎖N末端とエピトープペプチド5残基目のGluのC末端にそれぞれGlyを付加したモデル、ならびに、軽鎖N末端とエピトープペプチドの5残基目のGluのC末端にそれぞれGlyを付加した2つのモデルを作成した。
次に、両モデルに対してprotonate 3D機能により水素原子を付加、力場としてAMBER10:EHTを, solvationはR-fieldを指定し、Linker modeler機能を用いて、1から60残基の長さを探索範囲としてProtein Data Bankデータベースに対してサンプリングを行い、付加したGly同士をリンクするための、Glyリンカーの探索をおこなった。
また、同エピトープ配列と抗CD3抗体の軽鎖N末端を接続する場合(図3の下図)、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)とマスキング分子(γ)のアミノ酸長は、16アミノ酸以上65アミノ酸以下、より好ましくは17アミノ酸から30アミノ酸、さらに好ましくは、19アミノ酸から25アミノ酸、が適切であると推定された。
以下の表1に示すように、参考実施例1で作製したヒト化抗CD3抗体の重鎖N末端にマスキング分子(γ)と癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を融合した抗CD3抗体誘導体を作製する。なお、表1で用いられる癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)は、MMP-2の標的配列を有しており(国際公開第2010/081173号、国際公開第2009/025846号)、長さの異なるペプチドである。該標的配列はMMP-9によっても切断されることが知られている(Integr Biol (Camb). 2009 Jun; 1(5-6): 371-381.)。
参考実施例2の方法に従い、抗CD3抗体を作製した。具体的には、まず、重鎖可変領域(配列番号:10)とpE22Hh(配列番号:35)とを融合したポリペプチドの動物細胞発現用の発現ベクター、軽鎖可変領域(配列番号:11)とKappa鎖(配列番号:36)とを融合したポリペプチドの動物細胞発現用の発現ベクター、および、重鎖定常領域のヒンジ部からC末端側(Kn0101G3(配列番号:37))の動物細胞発現用の発現ベクターを用いて、これらのポリペプチドを細胞に共発現させ、One arm抗体として抗CD3抗体を産生させた。次いで、培養上清から、抗CD3抗体を精製した。
抗CD3抗体とヒトCD3の結合評価は、BiacoreT200を用いて行った。具体的には、CM4チップにストレプトアビジンを介してビオチン化CD3ペプチドを結合させ、作製した抗体をアナライトとして流し、37℃で結合アフィニティーを解析した。
以下の表3に、結合評価の結果を示す。
参考実施例3-1.CD3結合を増強する方法
国際公開第2015/068847号に記載した抗CD3抗体由来の抗体ライブラリー(Dual Fab Library)を利用する方法として、CD3への結合が増大した抗体を得る方法が考えられる。一般に、結合力を増強する方法(Affinity maturation)は、取得された抗体配列に対して部位特異的変異法によってアミノ酸を改変して結合力を測定する方法と、Phage displayをはじめとするIn vitro display法を用いる方法が挙げられる。In vitro display法では、取得された配列に対してError prone PCR法等によって変異が導入された多種類の抗体配列をライブラリーとして、結合力が強い配列を選択する。
CD3への結合が、従来の抗CD3抗体(例えば、上述のテンプレート配列を有するCD3結合抗体)の場合の80%以上であるアミノ酸を選定したDual Fab Libraryを用いることで、CD3への結合が強い配列を効率よく見つけられると考えられる。
国際公開第2015/068847号で開示したDual Fab libraryからヒトCD3に対して結合するFabドメイン(抗体断片)を同定した。抗原として、ビオチン標識されたCD3ペプチドを用いて、ヒトCD3に対して結合能をもつ抗体断片の濃縮を行った。
構築されたファージディスプレイ用ファージミドを保持した大腸菌からファージ産生が行われた。ファージ産生が行われた大腸菌の培養液に2.5 M NaCl/10%PEGを添加することによって沈殿させたファージの集団をTBSにて希釈することによってファージライブラリー液が得られた。次に、ファージライブラリー液に終濃度4%BSAとなるようにBSAが添加された。パンニング方法として、一般的な方法である磁気ビーズに固定化した抗原を用いたパンニング方法が参照された(J. Immunol. Methods. (2008) 332 (1-2), 2-9、J. Immunol. Methods. (2001) 247 (1-2), 191-203、Biotechnol. Prog. (2002) 18 (2) 212-20、Mol. Cell Proteomics (2003) 2 (2), 61-9)。磁気ビーズとして、NeutrAvidin coated beads(Sera-Mag SpeedBeads NeutrAvidin-coated)もしくはStreptavidin coated beads(Dynabeads M-280 Streptavidin)が用いられた。
参考実施例3-2で得られたCD3結合能をもつ抗体断片の集団はFabドメインのみで構成される。そこで、IgG型(FabおよびFcの結合体)へ変換を行った。CD3結合能をもつ抗体断片を有する大腸菌からDual Fab LibraryのH鎖に特異的に結合するプライマーを用いて、PCRによってVH断片を増幅した。増幅したVH断片は参考実施例2の方法でF760mnP17(配列番号:39)が組み込まれた動物細胞発現用のプラスミドに組み込まれた。具体的には、重鎖としてAN121H-F760mnP17(配列番号:40)、L鎖としてGLS3000(配列番号:13)とKappa配列(配列番号:36)を連結した配列(配列番号:25)を採用し、参考実施例1に従って発現精製が行われた。この抗体をAN121と呼ぶ。
参考実施例で調製された抗体のCD3εδヘテロダイマーに対する結合を表面プラズモン法(SPR法)で評価した。
CD3εδヘテロダイマーは以下の方法で調製した。まず、CD3εの細胞外ドメインをコードする遺伝子の3'末端にFactor Xa切断サイトをコードする遺伝子とEU numbering 349番目がCys, 366番目がTrpとなっているヒト免疫グロブリン(IgG1)のヒンジ領域よりもC末端のアミノ酸をコードする遺伝子を融合し、さらにTEV protease切断サイトとBAPタグ配列をコードする遺伝子を融合した遺伝子(配列番号:41をコードする遺伝子)を動物細胞発現ベクターに挿入した。つぎにCD3δの細胞外ドメインをコードする遺伝子の3'末端にFactor Xa切断サイトをコードする遺伝子とEU numbering356番目がCys, 366番目がSer, 368番目がAla, 407番目がValとなっているヒト免疫グロブリン(IgG1)のヒンジ領域よりもC末端をコードする遺伝子を融合し、さらにFlagタグ配列をコードする遺伝子を融合した遺伝子(配列番号:42をコードする遺伝子)を動物細胞発現ベクターに挿入した。参考実施例2と同様に、配列番号:41をコードする遺伝子と配列番号:42をコードする遺伝子を持った動物細胞発現ベクターをFreeStyle293細胞(Invitrogen)に導入した。導入後プロトコルに従って37℃で振とう培養し、5日後に上清を回収した。上清からProteinAカラム(Eshmuno A (Merck))を用いて、抗体の定常領域(特にFc)が融合しているCD3εδヘテロダイマーを得た。さらにヘテロダイマーを取得する目的でAnti-FLAG M2カラム(Sigma)を用いて、抗体の定常領域が融合しているCD3εδヘテロダイマーを分画した。引き続き、ゲル濾過クロマトグラフィー(Superdex200、GE Healthcare)を実施して目的のCD3εδヘテロダイマーを分取した。
参考実施例1に記載の重鎖可変領域(配列番号:10)と軽鎖可変領域(配列番号:11)を可変領域として含むラット抗CD3抗体、当業者公知の方法で軽鎖をヒト化した重鎖可変領域(配列番号:12)と軽鎖可変領域(配列番号:13)を可変領域として含むラット抗CD3抗体とヒト抗CD3抗体の組み合わせ、当業者公知の方法でヒト化した重鎖可変領域(配列番号:12)と軽鎖可変領域(配列番号:13)を可変領域として含むヒト化抗CD3抗体、および重鎖可変領域(配列番号:43)と軽鎖可変領域(配列番号:13)を可変領域として含むAN121のCD3εδヘテロダイマーへの結合活性を測定した。重鎖可変領域は定常領域としてのF760mnP17(配列番号:39)と融合し、軽鎖可変領域は定常領域としてのKappa鎖(配列番号:36)と融合して、参考実施例2の方法に従って抗体を発現させた。
CD3εδヘテロダイマーへの結合活性はBiacoreT200を用いて評価した。具体的には、CM3 chipにProteinGを当業者公知の方法で固定化し、固定化されたProteinGへ評価したい抗体を結合させた。その後、4000, 1000, 250, 62.5, 15.6, 3.9nMに調製したCD3εδヘテロダイマーを結合させ、シングルサイクルカイネティクスモードで結合を評価した。測定は、20mM ACES, 150mM NaCl, pH7.4の条件で、37℃で実施した。その結果を表4に示す。
癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介したマスキング分子(γ)の付加によりCD3εへの結合がマスキングされた抗CD3抗体誘導体と、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を持たない切断を受けないリンカーを用いてマスキング分子(γ)を付加した抗CD3抗体誘導体(表5に示す)とを参考実施例2の方法に従い、作製した。癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)として、国際公開第2013/163631号に報告されている配列(LSGRSDNH:配列番号:47)を用いた。対照として、実施例3に示したMMP-2の切断配列(PLGLAG:配列番号:106)やGlyとSerで構成されるリンカーペプチドを癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)の部位に挿入した配列も作製した。具体的には、まず、重鎖可変領域とpE22Hh(配列番号:35)とを融合したポリペプチドの動物細胞発現用の発現ベクター、軽鎖可変領域とKappa鎖(配列番号:36)とを融合したポリペプチドの動物細胞発現用の発現ベクター、および、重鎖定常領域のヒンジ部からC末端側(Kn010(配列番号:48))の動物細胞発現用の発現ベクターを用いて、これらのポリペプチドを細胞に共発現させ、One arm抗体として抗CD3抗体を産生させた。次いで、培養上清から、抗CD3抗体を精製した。または、重鎖定常領域としてF760mnP17(配列番号:39)を重鎖可変領域に連結し、軽鎖全長と共に発現させてTWO arm抗体として抗CD3抗体を産生させ、培養上清から抗CD3抗体を精製した。
実施例6で調製された抗体をプロテアーゼで処理し、CD3εへの結合がマスキングされた抗CD3抗体誘導体がCD3εに結合するか評価した。参考実施例2に示した方法で抗体を取得し、取得した抗体5μgに対して終濃度25nMとなるようにuPA(Recombinant Human u-Plasminogen Activator , R&D systems)を加え、PBS中で37℃、16時間から20時間反応させた。
実施例7ではuPAを用いて切断を実施したが、当該配列はマトリプターゼでも切断されることが分かっている。そこで、実施例7で調製した検体がマトリプターゼでも切断され、CD3に対して結合するか評価した。抗体は実施例7の方法で調製され、その後3μgの抗体に対してヒトMT-SP1(Matriptase/ST14 Catalytic Domain, R&D systems)を終濃度50nMで添加した。添加後37℃で22時間保温した後、実施例7と同じ方法で結合活性を評価した。その結果を図9に示す。図9に示したように、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を含まない抗体はプロテアーゼを加えた場合(プロテアーゼ処理あり)とプロテアーゼを加えていない場合(プロテアーゼ未処理)で結合活性が変動しなかった。一方で、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を含む抗体は、プロテアーゼ処理によってCD3εへの結合が顕著に上昇した。具体的には、重鎖に癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)をつなげた場合には、hCE115HAuPA04に示されるように、マスキング分子(γ)が7アミノ酸からなり、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)がGGGSの繰り返しで構成されるGSリンカーとuPAによって切断される配列を含みかつGGGSペプチド配列で重鎖N末端に接続されている場合に切断前後で結合活性が最も変化した。一方で、20アミノ酸(hCE115HAuPA20)や27アミノ酸(hCE115HAuPA27)にすると、マスキング分子(γ)が7アミノ酸であった場合(hCE115HAuPA04)と比べて、プロテアーゼ処理による結合活性の上昇率は低下した。また、軽鎖に癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)をつなげた場合も同様に、GLSuPA04に示されるように、マスキング分子(γ)が7アミノ酸からなり、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)がGGGSの繰り返しで構成されるGSリンカーとuPAによって切断される配列を含みかつGGGSペプチド配列で重鎖N末端に接続されている場合に切断前後で結合活性が最も変化した。一方でマスキング分子(γ)を20アミノ酸(GLSuPA20)や27アミノ酸(GLSuPA27)にすると、マスキング分子(γ)が7アミノ酸であった場合(GLSuPA04)と比べて、プロテアーゼ処理による結合活性の上昇率は低下した。この結果は実施例7で示された結果と同様であり、切断を行うためのプロテーゼはuPAに限らず他のプロテアーゼでもよいことが示された。
実施例7および8では国際公開第2013/163631号に報告されている配列(LSGRSDNH:配列番号:47)を用い、uPAまたはマトリプターゼ(MT-SP1)を用いて切断を実施した。次に、実施例3に示すようにMMP-2によって切断される配列を用いた場合に、uPAやMT-SP1と同様に結合活性がプロテアーゼ処理によって上昇するか検討した。実施例7と同様の方法で抗体を調製した。
実施例7~9で、CD3εへの結合がマスクされた抗体は、プロテアーゼで処理することによってCD3εへの結合が顕著に上昇することが示された。次に、抗体のプロテアーゼ処理によってCD3の活性を誘導できるか評価した。SK-HEP1細胞にGPC3を強制発現させたSK-pca-60細胞を標的細胞とし、NFAT-RE-luc2-Jurkat細胞(Promega)をエフェクター細胞とした。NFAT-RE-luc2-Jurkat細胞(Promega)はヒト白血病T細胞株に由来し、CD3活性化に伴いNFATに応答してルシフェラーゼを発現するように改変された細胞である。参考実施例2の方法に従って、表7に示す抗CD3抗体とGCH065-F760mnN17(重鎖配列番号:112、軽鎖配列番号:113)を調製した。さらに二重特異性抗体とするために、精製したそれぞれのホモ体を当業者公知の手法(国際公開第2015/046467号)を用いて目的の片方のFabドメインがGPC3、もう片方のFabドメインがCD3に結合する二重特異性抗体を得た。二重特異性抗体は、XX/YY//ZZと表記され、XXは抗CD3抗体の重鎖可変領域を、YYは抗CD3抗体の軽鎖可変領域を、ZZは抗GPC3抗体を表す。その後、実施例7と同様にプロテアーゼで処理した。プロテアーゼ処理は、抗体に対して終濃度25nMとなるようにuPA(Recombinant Human u-Plasminogen Activator , R&D systems)を加え、PBS中で37℃、12時間以上反応させた。また、プロテアーゼ未処理の抗体もプロテアーゼ処理と同様に37℃で同じ時間保温した。
本発明によれば、マスキング分子(γ)は、癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して多重抗原結合分子(α)に結合していることにより、正常組織には免疫細胞をリクルートしにくくなることから、多重抗原結合分子(α)による副作用を低減する効果を有するため、本発明の多重抗原結合分子融合体は特に医薬品に有用である。
Claims (14)
- アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域と、癌抗原を認識する癌抗原結合領域とを有する多重抗原結合分子(α)、
癌組織特異的プロテアーゼの標的配列からなるポリペプチドを有する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)、および、
アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有するマスキング分子(γ)を含み、
前記多重抗原結合分子(α)と前記マスキング分子(γ)とが前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して結合している、多重抗原結合分子融合体。 - 前記免疫細胞抗原結合領域が、前記アミノ酸配列QDGNE(配列番号:15)からなるポリペプチドを有する抗原以外に少なくとも1種の免疫細胞抗原を認識する、請求項1に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記免疫細胞抗原結合領域が、2以上の免疫細胞抗原を同時には認識し得ない、請求項2に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記多重抗原結合分子(α)が、抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片であり、前記癌抗原結合領域と前記免疫細胞抗原結合領域とが別々のFv領域により形成されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片における軽鎖が、いずれも同じアミノ酸配列を有する、請求項4に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記抗体または少なくとも2つのFv領域を有する抗体断片がさらにFc領域を有し、前記Fc領域がFcγ受容体を認識する機能を欠損するように改変されている、請求項4または5に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が、前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の重鎖N末端または軽鎖N末端に融合している、請求項4乃至6のいずれか一項に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)と前記マスキング分子(γ)とが直鎖状の融合ポリペプチドであり、
前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の重鎖N末端に融合している場合には、前記融合ポリペプチドのアミノ酸数は11以上65以下であり、
前記癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)が前記免疫細胞抗原結合領域を形成する前記Fv領域の軽鎖N末端に融合している場合には、前記融合ポリペプチドのアミノ酸数は16以上65以下である、請求項7に記載の多重抗原結合分子融合体。 - 前記標的配列がアミノ酸配列PLGLAG(配列番号:9)である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の多重抗原結合分子融合体。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の多重抗原結合分子融合体および薬学的に許容される担体を含有する、医薬組成物。
- 癌治療用である、請求項10に記載の医薬組成物。
- 請求項10または11に記載の医薬組成物を患者に投与する工程を含む、癌の治療方法。
- 免疫細胞抗原と前記免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域とのタンパク質複合体を用いたタンパク質立体構造解析のデータに基づき、前記免疫細胞抗原に含まれ、かつ、前記免疫細胞抗原結合領域により認識される線状エピトープを同定する工程を有する、線状エピトープの同定方法。
- 癌抗原を認識する癌抗原結合領域および免疫細胞抗原を認識する免疫細胞抗原結合領域を有する多重抗原結合分子(α)に、線状エピトープを、前記癌抗原を発現する癌組織で特異的に発現するプロテアーゼにより切断され得る領域を有する癌組織特異的プロテアーゼ切断性リンカー(β)を介して融合した融合タンパク質を発現する工程を有する、多重抗原結合分子融合体の製造方法。
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