WO2022211558A1 - 사스-코로나바이러스-2 스파이크 단백질의 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자 - Google Patents

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WO2022211558A1
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sars
coronavirus
mutation
amino acid
spike protein
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배진수
김철민
이지헌
서지민
김민수
심은영
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(주)셀트리온
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    • G01N2333/165—Coronaviridae, e.g. avian infectious bronchitis virus

Definitions

  • the present invention relates to a SARS-coronavirus-2 neutralizing binding molecule that binds to an epitope of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • Coronavirus refers to viruses belonging to the family Coronaviridae and is generally found not only in birds but also in various mammals including humans. Coronavirus is a virus that causes respiratory diseases of various severity, from the common cold to fatal pneumonia. Viruses belonging to the coronavirus family generally have a single-stranded infectious and positive sense RNA genome with a length of 27-32 kb, a cap at the 5th end of the genome, and a poly A tail at the 3rd end. Coronaviruses have an envelope, and major outer membrane proteins such as the spike (S) protein and the envelope (E) protein exist. The spike protein is involved in virus infection and pathogenicity, such as neutralizing antibody induction, receptor binding, and membrane fusion, and the envelope (E) protein is involved in the morphogenesis of virus particles and when the virus is released out of the cell after infection.
  • S spike
  • E envelope
  • coronavirus Seven types of coronavirus are known to cause disease in humans, of which three types of infection can cause even more severe or fatal pneumonia in humans.
  • the three types that are lethal to humans are SARS-CoV, which was identified as the cause of the severe acute respiratory syndrome in 2003, which was a worldwide problem, and the Middle East respiratory syndrome (Middle East) in 2012.
  • MERS-CoV identified as the cause of Respiratory Syndrome, a novel coronavirus first identified in Wuhan, China in late 2019 and identified as the cause of coronavirus infection 2019 (COVID-19, COVID-19) , and SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2).
  • SARS-coronavirus severe acute respiratory syndrome coronavirus
  • SARS-CoV severe acute respiratory syndrome coronavirus
  • SARS-CoV severe acute respiratory syndrome coronavirus
  • Middle East Respiratory syndrome coronavirus has a single positive-stranded RNA genome, and the genes are arranged in the order of RNA polymerization gene, structural protein gene, envelope protein, membrane protein, and nucleocapsid protein. have.
  • the virus that causes Middle East Respiratory Syndrome is a coronavirus similar to the virus that causes severe acute respiratory syndrome (SARS).
  • SARS severe acute respiratory syndrome
  • NSAIDs nonsteroidal anti-inflammatory drugs
  • acetaminophen or ibuprofen are administered to relieve fever and muscle pain.
  • SARS-coronavirus-2 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2
  • SARS-CoV-2 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2
  • SARS-CoV-2 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2
  • SARS-CoV-2 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2
  • SARS-CoV-2 may have mild to severe symptoms such as fever, cough, shortness of breath, and diarrhea. People with complications or diseases and the elderly are more likely to die.
  • coronavirus disease 2019 2019 (COVID-19)
  • the treatment effect is expected by administering the existing treatment to the patient.
  • Antiviral agents favipiravir, remdesivir, and galidesivir, which are Ebola treatment or treatment candidates, and ribavirin, a hepatitis C treatment are being used as COVID-19 treatments.
  • the antimalarial drug Chloroquine has been shown to have a therapeutic effect on COVID-19 and is undergoing public clinical trials.
  • hepatitis C treatment ribavirin can have severe side effects such as anemia, and the antiviral drug interferon is also recommended to be used with caution due to concerns about various side effects.
  • the Corona 19 Central Clinical Task Force prepared the treatment principle for Corona 19 on February 13, 2020, and as the first treatment, AIDS treatment Kaletra, malaria treatment chloroquine and hydroxychloroquine ( Hydroxychloroquine) is recommended, and ribavirin and interferon are not recommended as first-line treatment due to concerns about side effects. It was judged that symptoms would improve even if antiviral drugs were not administered to mild or young patients and 10 days after the onset of the onset.
  • the Korea Centers for Disease Control and Prevention announced that i) Corona 19 could spread like influenza for a long time and would be included in the surveillance system like influenza, ii) Coronaviruses that are prevalent among humans (4 types) ) is also prevalent in winter and spring, leaving open the possibility that COVID-19 may become indigenous (2020.2.17).
  • Rapid diagnostic test is called by various names such as immunochromatographic analysis and rapid kit analysis, and the main component is immunochromatography including a support, a sample pad, a conjugate pad, a signal detection pad, and an absorption pad.
  • an analysis method by strip a user can simply detect an analyte from a biological or chemical sample in 2-30 minutes with a sample of 1-100 microliters without special skills or equipment.
  • Rapid diagnostic test is a method that can qualitatively and quantitatively test an analyte in a short time by using the property of specific attachment of biological or chemical substances to each other.
  • An immunochromatography kit in which the same immunochromatographic strip is mounted inside a plastic housing is used. When simply using an immunochromatographic strip, a separate container for the sample is required, but the immunochromatography kit built into the housing directly puts the sample into the inlet prepared in the housing, so it is easy to use because there is no need for a separate test container.
  • the rapid diagnostic test is one of the most advanced analysis kits among the detection methods developed until recently in terms of simplicity and speed, and is useful for diagnosing various disease-causing substances such as antigens or antibodies of infectious pathogens, cancer factors, and cardiac markers.
  • an immunochromatographic strip or an immunochromatographic kit comprising the same, using samples such as human or animal whole blood, plasma, serum, tears, saliva, urine, runny nose, and body fluid, SARS, MERS , influenza virus, avian influenza virus, rotavirus, hepatitis A, hepatitis B, hepatitis C, AIDS, syphilis, chlamydia, malaria, typhoid, gastric ulcer causative bacteria, tuberculosis, dengue fever, leprosy, etc. can be quickly tested and diagnosed.
  • samples such as human or animal whole blood, plasma, serum, tears, saliva, urine, runny nose, and body fluid, SARS, MERS , influenza virus, avian influenza virus, rotavirus, hepatitis A, hepatitis B, hepatitis C, AIDS, syphilis, chlamydia, malaria, typhoid, gastric ulcer causative bacteria, tuber
  • the present applicant developed an antibody capable of neutralizing viruses belonging to coronaviruses such as SARS or MERS, as well as COVID-19 wild-type and mutant viruses, and completed the present invention.
  • SARS-coronavirus-2 SARS-CoV-2
  • SARS-CoV SARS-coronavirus
  • MERS-CoV Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus
  • SARS-coronavirus-2 binds to a specific epitope in the Receptor Binding Domain (RBD) of the spike protein (S protein) of SARS-CoV-2 to provide a neutralizing binding molecule.
  • RBD Receptor Binding Domain
  • S protein spike protein
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide an immunoconjugate in which one or more tags are additionally bound to the binding molecule.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a nucleic acid molecule encoding the binding molecule.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide an expression vector into which the nucleic acid molecule is inserted.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a cell line transformed with the expression vector.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a composition for diagnosing, preventing or treating a disease caused by a coronavirus comprising the binding molecule.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a kit for diagnosing, preventing or treating a disease caused by a coronavirus comprising the binding molecule.
  • Another problem to be solved by the present invention is diagnosis, prevention or to provide a treatment method.
  • S protein spike protein
  • RBD Receptor Binding Domain
  • S protein spike protein
  • RBD Receptor Binding Domain
  • the present invention is SARS-coronavirus-2 that binds to an epitope in the Receptor Binding Domain (RBD) of a spike protein (S protein) of SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2)
  • RBD Receptor Binding Domain
  • S protein spike protein
  • SARS-CoV-2 SARS-CoV-2
  • the epitope of the binding molecule is at amino acid positions 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500 of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • 501, 502, and 505 are provided.
  • epitope of the binding molecule is amino acid positions 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 and 504 of the SARS-coronavirus-2 spike protein. It may further comprise one or more amino acid residues selected from the group consisting of.
  • the position of the epitope amino acid in the RBD of the SARS-coronavirus-2 spike protein is numbered from the N-terminus of the SARS-CoV-2 spike protein (NCBI Accession No.: YP_009724390.1, SEQ ID NO: 1521) (signal) numbering starting with peptide).
  • the epitope of the binding molecule comprises amino acid residues at amino acid positions 473, 475, 476, 487, 498, 500, 501 and 502 of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • the epitope of the binding molecule may further include amino acid residues at amino acid positions 417, 453, 455, 456, 486, 489, 496, 498 and 505 of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • the epitope of the binding molecule is at amino acid positions 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 and 504 of the SARS-coronavirus-2 spike protein. It may further comprise amino acid residues.
  • the binding molecule of the present invention is a binding molecule that recognizes or binds to the above-described epitope, and includes the binding molecules described in Table 1 and/or Table 2 below, or binding molecules derived therefrom. .
  • the binding molecule of the present invention is a binding molecule that recognizes or binds to the above-mentioned epitope, and a binding molecule other than one or more of the binding molecules described in Table 1 and/or Table 2 below.
  • the binding molecule may be any one selected from the binding molecules of Table 1. In one embodiment of the present invention, the binding molecule is No. 32 binding molecules. In Table 1 below, No. means the number of each binding molecule.
  • the CDRs of the variable region were determined by a conventional method according to the system devised by Kabat et al. (Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest (5th), National Institutes of Health, Bethesda, MD. (1991)]). Although the Kabat method was used for CDR numbering used in the present invention, binding molecules comprising CDRs determined according to other methods such as the IMGT method, Chothia method, AbM method and the like are also included in the present invention.
  • the binding molecule may be any one selected from the binding molecules of Table 2. In one embodiment of the present invention, the binding molecule is No. 32 binding molecules. In Table 2 below, No. means the number of each binding molecule.
  • the epitope of the binding molecule is a conformational epitope.
  • the binding molecule according to the present invention is preferably 1.0*10 -8 M or less, more preferably 1.0*10 -9 M or less, to the RBD of the SARS-coronavirus-2 spike protein, More preferably, it may bind with a binding affinity (K D ) of 1.0*10 -10 M or less, but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the binding molecule according to the present invention exhibits a very high binding affinity with a binding affinity (K D ) of 1*10 -9 M or less to the RBD of the SARS-coronavirus-2 spike protein. It was.
  • the binding molecule according to the present invention has a monomer ratio (%) according to Size Exclusion Chromatography (SEC-HPLC) of preferably 97% or more, more preferably 98% or more, more preferably 99% or more, but is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the binding molecule according to the present invention showed a very high purity with a monomer ratio (%) of 99.87% according to SEC-HPLC.
  • SEC-HPLC Size Exclusion Chromatography
  • the purity ratio of Intact IgG in a non-reduced condition through capillary electrophoresis is preferably 85% or more. , more preferably 86% or more, more preferably 87% or more, more preferably 88% or more, even more preferably 89% or more, but is not limited thereto.
  • the binding molecule according to the present invention showed very high purity with a purity ratio of Intact IgG of 89% under non-reducing conditions through CE.
  • the binding molecule according to the present invention has an antibody heavy chain / light chain combination ratio (Sum of Heavy & Light Chain) under reduced conditions through capillary electrophoresis (CE).
  • CE capillary electrophoresis
  • the binding molecule according to the present invention showed a very high purity with an antibody heavy chain/light chain combination ratio of 99% under reducing conditions through CE.
  • the binding molecule according to the present invention is SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) of the spike protein RBD (Receptor Binding Domain) and ACE2 (Angiotensin-converting enzyme 2) of the target cell It can inhibit receptor binding.
  • SARS-CoV-2 SARS-coronavirus-2
  • RBD Receptor Binding Domain
  • ACE2 Angiotensin-converting enzyme 2
  • the binding molecule according to the present invention is SARS-coronavirus-2 2 (SARS-CoV-2), preferably a spike protein of SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2), More preferably, it can compete with any one binding molecule selected from the group consisting of the binding molecules of Table 1 for binding of the RBD (Receptor Binding Domain) of the spike protein of SARS-CoV-2. have.
  • the binding molecule may compete with any one binding molecule selected from the group consisting of binding molecules of Table 2 for binding of the RBD of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • the binding molecule according to the present invention comprises a light chain variable region comprising the CDR1 region of SEQ ID NO: 187, the CDR2 region of SEQ ID NO: 188, and the CDR3 region of SEQ ID NO: 189; and a heavy chain variable region comprising a CDR1 region of SEQ ID NO: 190, a CDR2 region of SEQ ID NO: 191, and a CDR3 region of SEQ ID NO: 192.
  • the binding molecule according to the present invention comprises a light chain variable region of the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 1203; and a heavy chain variable region of the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 1204.
  • SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) spike protein of the present invention may consist of or include the sequence of SEQ ID NO: 1521, derivatives thereof and / or variants.
  • the binding molecule according to the present invention may be an antibody or an antigen-binding fragment thereof.
  • the binding molecule may be a scFv fragment, an scFv-Fc fragment, a Fab fragment, an Fv fragment, a diabody, a chimeric antibody, a humanized antibody, or a human antibody, but is not limited thereto.
  • One embodiment of the present invention provides an scFv-Fc that binds to the SARS-CoV-2 S protein.
  • another embodiment of the present invention provides a fully human antibody (Full IgG) that binds to the SARS-CoV-2 S protein.
  • 'antibody' is used in the broadest sense, specifically, an intact monoclonal antibody, a polyclonal antibody, a multispecific antibody formed from two or more intact antibodies (eg, a bispecific antibody), and the purpose antibody fragments that exhibit biological activity.
  • Antibodies are proteins produced by the immune system that are capable of recognizing and binding to specific antigens. In terms of their structure, antibodies typically have a Y-shaped protein consisting of four amino acid chains (two heavy chains and two light chains). Each antibody mainly has two regions: a variable region and a constant region. The variable region located in the distal portion of the arm of Y binds and interacts with the target antigen.
  • variable region comprises a complementarity determining region (CDR) that recognizes and binds a specific binding site on a specific antigen.
  • CDR complementarity determining region
  • the constant region located at the tail of Y is recognized and interacted with by the immune system.
  • Target antigens have multiple binding sites, called epitopes, that are generally recognized by CDRs on multiple antibodies. Each antibody that specifically binds to a different epitope has a different structure. Thus, an antigen may have more than one corresponding antibody.
  • the binding molecule according to the invention comprises a functional variant of said binding molecule.
  • a variant according to the present invention can compete with a binding molecule of the present invention for specific binding to SARS-CoV-2 or its S protein.
  • it is regarded as a functional variant of the binding molecule of the present invention if it has the ability to neutralize SARS-CoV-2.
  • the functional variant includes, but is not limited to, derivatives that are substantially similar in primary structural sequence.
  • the functional variant includes in vitro or in vivo modification, modification by chemical and/or biochemical agents.
  • the functional variant is not found in the parental monoclonal antibody of the present invention.
  • modifications include, for example, acetylation, acylation, covalent bonding of nucleotides or nucleotide derivatives, covalent bonding of lipids or lipid derivatives, crosslinking, disulfide bond formation, glycosylation, hydroxylation, methylation, oxidation, pegylation, proteolysis. or phosphorylation and the like.
  • the functional variant may be an antibody comprising an amino acid sequence optionally containing one or more amino acid substitutions, insertions, deletions or combinations thereof compared to the amino acid sequence of the parent antibody.
  • the 'parent antibody' refers to an antibody that does not contain mutations.
  • the functional variant may include a truncated form of the amino acid sequence at one or more of the amino terminus or the carboxy terminus.
  • a functional variant of the present invention may have the same, different, higher or lower binding affinity compared to the parent antibody of the present invention, but still be able to bind SARS-CoV-2 or its S protein.
  • the amino acid sequence of a variable region including, but not limited to, a framework structure, a hypervariable region, in particular a complementarity-determining region (CDR) of a light or heavy chain may be modified.
  • a light or heavy chain region comprises three hypervariable regions, comprising three CDR regions, and a more conserved region, namely a framework region (FR).
  • a hypervariable region comprises amino acid residues from a CDR and amino acid residues from a hypervariable loop.
  • Functional variants within the scope of the present invention include about 50%-99%, about 60%-99%, about 80%-99%, about 90%-99%, about 95%-99%, or about 97%-99% amino acid sequence identity.
  • Gap or Bestfit known to those skilled in the art among computer algorithms may be used to optimally align the amino acid sequences to be compared and to define similar or identical amino acid residues.
  • the functional variant may be obtained by changing the parent antibody or a part thereof by a known molecular biological method including PCR method, mutagenesis using oligomeric nucleotides, etc. and partial mutagenesis, or by organic synthesis method.
  • a known molecular biological method including PCR method, mutagenesis using oligomeric nucleotides, etc. and partial mutagenesis, or by organic synthesis method.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the World Health Organization classifies SARS-coronavirus-2 into six types based on amino acid changes due to genetic sequence differences. First, it was classified into S and L types, then again into L, V, and G types, and as G was divided into GH and GR, it was classified into a total of six types: S, L, V, G, GH, and GR. At the beginning of the COVID-19 outbreak, types S and V were prevalent in Asia including Wuhan, China, and then different types were found for each continent. Among them, it has been reported that the GH type is likely to have high transmission power.
  • type G viruses in which amino acid 614 of the spike protein, which plays an important role in virus invasion, was changed from aspartic acid (D) to glycine (G), has increased rapidly in Europe and the United States since March, and is now almost It appears in most areas.
  • the neutralizing binding molecule of the present invention is S-type (amino acid at position 614 of the S protein is D), G-type (the amino acid at position 614 of the S protein is G) based on the SARS-CoV-2 virus amino acid mutation. ), V-type, L-type, GH-type, or GR-type strains may exhibit neutralizing ability, but are not limited to this strain.
  • SARS-CoV-2 virus type S is a BetaCoV/Korea/KCDC03/2020 strain, but is not limited thereto.
  • Examples of the SARS-CoV-2 virus type G include, but are not limited to, hCoV-19/South Korea/KUMC17/2020 and hCoV-19/South Korea/KCDC9481/2020 strains.
  • An example of the SARS-CoV-2 virus type V is hCoV-19/Korea/KCDC31/2020 strain, but is not limited thereto.
  • An example of the SARS-CoV-2 virus type L is hCoV-19/South Korea/KNIH04/2020 strain, but is not limited thereto.
  • An example of the SARS-CoV-2 virus type GH is hCoV-19/Korea/KCDC10847/2020 strain, but is not limited thereto.
  • SARS-CoV-2 virus type GR is hCoV-19/South Korea/KUMC17/2020 strain, but is not limited thereto.
  • the neutralizing binding molecule of the present invention exhibited excellent neutralizing ability even in a mutant virus in which D614G mutation occurred at amino acid position 614 of the spike protein S1 region of SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2).
  • the neutralizing binding molecule of the present invention is a mutant protein A435S, F342L, G476S, N354D, V367F, and/or W436R of the surface protein (RBD) of SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2). Including those exhibiting excellent bonding strength.
  • the neutralizing binding molecule of the present invention is a SARS-coronavirus-2 strain isolated to date, for example, UNKNOWN-LR757996 strain (Strain), SARS-CoV-2/Hu of unknown date and place of isolation. /DP/Kng/19-027 strain; Wuhan-Hu-1 strain isolated from China in December 2019; BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-01/2019 strain first isolated in China on December 23, 2019; BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-02/2019 strain, BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-03/2019 strain, BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-04/2019 strain, WIV02 isolated on December 30, 2019 in China strain, WIV04 strain, WIV05 strain, WIV06 strain, WIV07 strain; 2019-nCoV/Japan/TY/WK-521/2020 strain isolated from Japan in January 2020, 2019-nCoV/Japan/TY/WK-501/2020 strain, 2019-nCoV/Japan/TY/TY/S
  • the binding molecule has the ability to neutralize a mutant virus in which the SARS-coronavirus-2 spike protein is mutated. In one embodiment of the present invention, the binding molecule has the ability to neutralize a mutant virus having a mutation in a region other than the RBD region of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • the binding molecule has the ability to neutralize SARS-coronavirus-2 S type, L type, V type, G type, GH type and/or GR type, but is not limited thereto.
  • the binding molecule has the ability to neutralize a mutant virus having a D614G mutation at amino acid position 614 of the SARS-coronavirus-2 spike protein.
  • the neutralizing binding molecule of the present invention has the ability to neutralize any one or more mutant viruses selected from the group consisting of the following 1) to 64), but is not limited to this mutant virus:
  • the neutralizing binding molecule of the present invention may have neutralizing ability to any one or more mutant viruses selected from the group consisting of the following 1) to 64), but is not limited to this mutant virus:
  • SARS-Coronavirus-2 mutant virus having L452R mutation or L452Q mutation at amino acid position 452 of the spike protein;
  • SARS-coronavirus-2 mutant virus having N501Y mutation, N501T mutation or N501F mutation at amino acid position 501 of the spike protein;
  • the present invention provides an immunoconjugate in which one or more tags are additionally bound to the binding molecule according to the present invention.
  • a drug may be further attached to the binding molecule.
  • the binding molecule according to the present invention may be used in the form of an antibody-drug conjugate to which a drug is bound.
  • ADCs antibody-drug conjugates
  • immunoconjugates for local delivery of drugs allows for targeted delivery of the drug moiety to infected cells, which when administered unconjugated to normal cells as well. This is because unacceptable levels of toxicity can result. Maximal efficacy and minimal toxicity of ADCs can be improved by increasing drug-connectivity and drug-releasing properties, as well as selectivity of polyclonal and monoclonal antibodies (mAbs).
  • the invention provides a nucleic acid molecule encoding a binding molecule according to the invention.
  • the nucleic acid molecule of the present invention includes all nucleic acid molecules in which the amino acid sequence of the antibody provided in the present invention is translated into a polynucleotide sequence as known to those skilled in the art. Therefore, in the present invention, various polynucleotide sequences can be prepared by an open reading frame (ORF), and these can be included in the nucleic acid molecule of the present invention.
  • ORF open reading frame
  • the present invention provides an expression vector into which a nucleic acid molecule according to the present invention is inserted.
  • the expression vector Celltrion's own expression vector, MarEx vector (refer to Korean Patent Registration No.
  • pCDNA vectors F, R1, RP1, Col, pBR322, ToL, Ti vector; cosmid; phage such as lambda, lambdoid, M13, Mu, p1 P22, Q ⁇ , T-even, T2, T3, T7;
  • An expression vector selected from any one selected from the group consisting of plant viruses may be used, but the present invention is not limited thereto, and all expression vectors known to those skilled in the art can be used in the present invention.
  • introducing a vector into a host cell it can be carried out by calcium phosphate transfection, viral infection, DEAE-dextran controlled transfection, lipofectamine transfection, or electroporation, but is not limited thereto, and expression used by those skilled in the art.
  • An introduction method suitable for the vector and host cell can be selected and used.
  • the vector contains one or more selectable markers, but is not limited thereto, and a vector that does not contain a selectable marker may be used to select according to whether a product is produced.
  • the selection of the selection marker is selected by the host cell of interest, and the present invention is not limited thereto since it uses a method already known to those skilled in the art.
  • a tag sequence may be inserted into an expression vector and fused.
  • the tag includes, but is not limited to, a hexa-histidine tag, a hemagglutinin tag, a myc tag, or a flag tag. All tags facilitating purification known to those skilled in the art are of the present invention available in
  • the present invention provides a cell line transformed with the expression vector according to the present invention.
  • a cell line in which the expression vector is transformed into a host cell to produce a binding molecule having neutralizing ability by binding to SARS-CoV-2.
  • the cell line is selected from the group consisting of CHO cells, F2N cells, COS cells, BHK cells, Bowes melanoma cells, HeLa cells, 911 cells, HT1080 cells, A549 cells, HEK 293 cells and HEK293T cells. It may be any one selected, but is not limited thereto, and any cell that can be used as a mammalian host cell known to those skilled in the art can be used.
  • the present invention provides a composition for diagnosing, preventing or treating a disease caused by a coronavirus comprising the binding molecule according to the present invention.
  • the disease caused by the coronavirus may be coronavirus infection 2019 (COVID-19), severe acute respiratory syndrome, or Middle East Respiratory Syndrome, but is limited thereto not.
  • the composition of the present invention may include a pharmaceutically acceptable excipient in addition to the binding molecule.
  • the pharmaceutically acceptable excipient is an excipient well known to those skilled in the art.
  • the description of the binding molecule is applied as it is.
  • the composition for diagnosis, prevention or treatment of SARS-coronavirus infection is SARS-coronavirus-2 (SARSCoV-2), preferably SARS-coronavirus -2 (SARS-CoV-2) spike protein, more preferably SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) of the spike protein RBD (Receptor Binding Domain) and ACE2 (Angiotensin-converting enzyme2) of the target cell ) may be for inhibiting receptor binding.
  • SARS-coronavirus-2 SARS-coronavirus-2
  • SARS-CoV-2 SARS-coronavirus-2
  • SARS-CoV-2 SARS-coronavirus-2
  • SARS-CoV-2 spike protein
  • RBD Receptor Binding Domain
  • ACE2 Angiotensin-converting enzyme2
  • the composition for diagnosis, prevention or treatment of SARS-coronavirus infection (COVID-19) is SARS-coronavirus-2 (SARSCoV-2), preferably SARS-coronavirus -2 (SARS-CoV-2) spike protein, more preferably SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) to the RBD (Receptor Binding Domain) binding of the spike protein consisting of the binding molecules of Table 1 It may be for competition with any one binding molecule selected from the group.
  • the composition for diagnosis, prevention or treatment of SARS-coronavirus infection (COVID-19) according to the present invention is the binding of Table 2 to the RBD binding of the SARS-coronavirus-2 spike protein It may be for competition with any one binding molecule selected from the group consisting of molecules.
  • the composition of the present invention may further include at least one other therapeutic agent or diagnostic agent.
  • it may further include a binding molecule that binds to a nucleocapsid protein (N protein) on the surface of SARS-CoV-2 together with the binding molecule.
  • N protein nucleocapsid protein
  • interferon, anti-S protein monoclonal antibody, anti-S protein polyclonal antibody, nucleoside analog, DNA polymerase inhibitor, siRNA agent or therapeutic vaccine may be further used as an antiviral drug together with the binding molecule may include
  • the composition comprising the binding molecule of the present invention is a sterile injection solution, a lyophilized formulation, a pre-filled syringe solution, an oral formulation, and an external formulation according to a conventional method, respectively. Or it may be formulated in the form of a suppository, etc., but is not limited thereto.
  • SARS-CoV-2 infection and diseases caused by SARS-CoV-2 infection can be prevented or treated by administering the composition of the present invention to mammals including humans.
  • the dosage of the binding molecule eg, antibody
  • the subject to be treated the severity of the disease or condition, the rate of administration, and the judgment of the prescribing physician.
  • the present invention is SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) on the surface of the spike protein (Spike protein, S protein) immunochromatographic analysis comprising a binding molecule that binds strips are provided.
  • the strip for immunochromatographic analysis may further include a binding molecule that binds to the nucleocapsid protein (N protein) of the coronavirus.
  • Said coronavirus is SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2), human coronavirus 229E (HCoV-229E), human coronavirus OC43 (HCoV-OC43), severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), It may be any one selected from the group consisting of human coronavirus NL63 (HCoV-NL63), human coronavirus HKU1 and Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV), but is not limited thereto.
  • the strip for immunochromatographic analysis is
  • a sample pad for receiving a sample to be analyzed and having a buffer input unit and a sample input unit;
  • a signal detection pad including a signal detection unit for detecting the presence of coronavirus in the sample and a control unit for checking whether the sample has moved to the absorbent pad regardless of the presence or absence of an analyte;
  • the strip according to the present invention contains a binding molecule that binds to a spike protein (S protein) on the surface of SARS-CoV-2 to the conjugate pad and the signal detection pad, respectively.
  • S protein spike protein
  • the SARS-CoV-2 S protein binding molecule included in the conjugate pad and the signal detection pad may be the same or different.
  • the SARS-CoV-2 S protein binding molecule included in the conjugate pad and the signal detection pad may be a binding molecule comprising the above-described sequence.
  • the binding molecules contained in the conjugate pad may be labeled with metal particles, latex particles, fluorescent substances, or enzymes.
  • the metal particles may be gold particles.
  • the gold particles may be colloidal gold particles, but is not limited thereto.
  • the binding molecule of the present invention may be detectably labeled on the conjugate pad of the strip for immunochromatographic analysis according to the present invention.
  • the various methods available for labeling biomolecules are well known to those skilled in the art and are contemplated within the scope of the present invention.
  • examples of the types of labels that can be used in the present invention include enzymes, radioactive isotopes, colloidal metals, fluorescent compounds, chemiluminescent compounds and bioluminescent compounds.
  • markers include fluorescent substances (eg, fluorescein, rhodamine, Texas red, etc.), enzymes (eg, horseradish peroxidase, ⁇ -galactosidase, alkaline phosphatase), radioactive isotopes (eg, 32P or 125I), biotin, digoxigenin, colloidal metals, chemiluminescent or bioluminescent compounds (eg, dioxetane, luminol or acridinium).
  • labeling methods such as covalent bonding of enzymes or biotinyl groups, iodination, phosphorylation, and biotinylation are well known in the art.
  • Detection methods include, but are not limited to, autoradiography, fluorescence microscopy, direct and indirect enzymatic reactions, and the like.
  • Commonly used detection assays include radioisotope or non-radioactive isotope methods. These include, among others, Western blotting, overlay-assay, Radioimmuno Assay (RIA) and ImmuneRadioimmunometric Assay (IRMA), Enzyme Immuno Assay (EIA), Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA), Fluorescent Immuno Assay (FIA) and Chemioluminescent Immunoassay (CLIA). Assay).
  • the detection may be read by visual, optical, electrochemical, or electrical conductivity, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a kit for diagnosis of SARS-coronavirus infection (COVID-19), comprising the strip for immunochromatographic analysis.
  • COVID-19 SARS-coronavirus infection
  • the diagnostic kit of the present invention can be used to detect the presence or absence of SARS-CoV-2 by contacting a sample with the binding molecule and then checking the reaction.
  • the sample may be any one selected from the group consisting of sputum, saliva, blood, sweat, lung cells, lung tissue mucus, respiratory tissue, and saliva, but is not limited thereto, and is not limited thereto. Sample preparation is possible in this way.
  • the present invention provides a method for detecting SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) using the diagnostic kit.
  • the present invention provides a method for diagnosing SARS-coronavirus infection (COVID-19) using the diagnostic kit.
  • the present invention provides a kit for diagnosing, preventing or treating a disease caused by a coronavirus comprising the binding molecule according to the present invention.
  • the disease caused by the coronavirus may be coronavirus infection 2019 (COVID-19), severe acute respiratory syndrome, or Middle East Respiratory Syndrome, but is limited thereto not.
  • the diagnostic kit of the present invention may be used to detect the presence or absence of a coronavirus by contacting a sample with the binding molecule and then confirming a reaction.
  • the coronavirus may be SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2), SARS-coronavirus (SARS-CoV), or Middle East Respiratory Syndrome coronavirus (MERS-CoV), but is not limited thereto.
  • the sample may be any one selected from the group consisting of sputum, saliva, blood, sweat, lung cells, lung tissue mucus, respiratory tissue, and saliva, but is not limited thereto, and is not limited thereto. Sample preparation is possible in this way.
  • It provides a kit for diagnosis, prevention or treatment of diseases caused by coronavirus, including.
  • the kit container may contain a solid carrier.
  • Antibodies of the invention may be attached to a solid carrier, which may be porous or non-porous, planar or non-planar.
  • the present invention provides a diagnosis, prevention or treatment of a disease caused by a coronavirus, comprising administering the composition in a therapeutically effective amount to a subject having a disease caused by the coronavirus provide a way
  • the disease caused by the coronavirus may be coronavirus infection 2019 (COVID-19), severe acute respiratory syndrome, or Middle East Respiratory Syndrome, but is limited thereto not.
  • the diagnosis, prevention, or treatment method may further comprise administering an anti-viral drug, a virus entry inhibitor or a virus adhesion inhibitor.
  • the present invention provides a method for screening a binding molecule for diagnosis, prevention or treatment of a disease caused by SARS-coronavirus infection.
  • the present invention confirms whether or not the SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) spike protein (S protein) binds to an epitope in the RBD (Receptor Binding Domain).
  • SARS-CoV-2 SARS-CoV-2
  • S protein spike protein
  • SARS- A method of screening a binding molecule for diagnosis, prevention or treatment of a disease caused by infection wherein the epitope of the binding molecule is at amino acid positions 417, 453, 455 of the SARS-coronavirus-2 spike protein, one or more amino acid residues selected from the group consisting of 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, and 505, said epitope and binding molecule
  • the binding molecule is determined as a candidate material for diagnosis, prevention or treatment of a disease caused by SARS-coronavirus infection.
  • epitope of the binding molecule is amino acid positions 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 and 504 of the SARS-coronavirus-2 spike protein. It may further include one or more amino acid residues selected from the group consisting of
  • the present invention provides a method for producing a binding molecule for diagnosis, prevention or treatment of a disease caused by SARS-coronavirus infection.
  • the present invention confirms whether or not binding to an epitope in RBD (Receptor Binding Domain) of a spike protein (S protein) of SARS-CoV-2
  • RBD Receptor Binding Domain
  • S protein spike protein
  • it provides a method, characterized in that the binding molecule is determined as a candidate material for diagnosis, prevention or treatment of
  • the epitope of the binding molecule is amino acid positions 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 and 504 of the SARS-coronavirus-2 spike protein. It may further comprise one or more amino acid residues selected from the group consisting of.
  • the 'binding molecule' is applied as it is in all contents related to the binding molecule described above in the present specification.
  • binding molecule refers to an intact immunoglobulin, including monoclonal antibodies, such as chimeric, humanized or human monoclonal antibodies, or antigen-binding, which is an immunoglobulin that binds to an antigen. Includes fragments. For example, it refers to variable domains, enzymes, receptors, and proteins containing immunoglobulin fragments that compete with intact immunoglobulins for binding to the spike protein of SARS-CoV-2. Regardless of structure, the antigen-binding fragment binds to the same antigen recognized by the intact immunoglobulin.
  • the antigen-binding fragment comprises at least two contiguous groups of the amino acid sequence of the antibody, at least 20 contiguous amino acid residues, at least 25 contiguous amino acid residues, at least 30 contiguous amino acid residues, at least 35 contiguous amino acid residues, 40 at least 50 contiguous amino acid residues, at least 60 contiguous amino acid residues, at least 70 contiguous amino acid residues, at least 80 contiguous amino acid residues, at least 90 contiguous amino acid residues, at least 100 contiguous amino acid residues, 125 a peptide or polypeptide comprising an amino acid sequence of at least 150 contiguous amino acid residues, at least 150 contiguous amino acid residues, at least 175 contiguous amino acid residues, at least 200 contiguous amino acid residues, or at least 250 contiguous amino acid residues.
  • the term "antigen-binding fragment” refers in particular to Fab, F(ab'), F(ab')2, Fv, dAb, Fd, complementarity determining region (CDR) fragment, single-chain antibody (scFv) , bivalent single-chain antibodies, single-chain phage antibodies, diabodies, triabodies, tetrabodies, polypeptides containing one or more fragments of an immunoglobulin sufficient to bind a particular antigen to the polypeptide. etc.
  • the fragment may be produced synthetically or by enzymatic or chemical degradation of complete immunoglobulin, or may be genetically engineered by recombinant DNA technology.
  • the fragment generation method refers to a production method well known in the art.
  • the term "pharmaceutically acceptable excipient” refers to an inert substance that is combined into an active molecule such as a drug, agent or antibody to prepare an acceptable or convenient dosage form.
  • the pharmaceutically acceptable excipient is an excipient that is non-toxic, or at least toxic at the dose and concentration used, acceptable for its intended use to the recipient, and includes a drug, agent or binding agent. It is compatible with the other ingredients of the formulation.
  • the term "therapeutically effective amount” refers to an amount of the binding molecule of the present invention effective for prophylaxis or treatment before or after exposure to SARS-CoV-2.
  • the binding molecule of the present invention is SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2) wild-type and future mutant viruses, as well as SARS-CoV, which infects humans and causes fatal diseases, Middle East Respiratory It has excellent binding ability to various coronavirus species that are likely to infect humans, including syndrome coronavirus (MERS-CoV), and exhibits an excellent neutralizing effect, so diagnosis, prevention or treatment of diseases caused by coronavirus very useful for
  • FIG. 1 is a No. 1 according to an embodiment of the present invention. 32 Shows the results of evaluation of the mechanism of action of the antibody by performing Biolayer interference (BLI) analysis using Octet.
  • BLI Biolayer interference
  • Figure 2a is a result of evaluating the average body weight of each group every day for 6 days before and after SARS-CoV-2 virus infection in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 2b is a result of measuring the virus titer of the lung tissue of the mouse using Vero cells after SARS-CoV-2 virus inoculation during a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 2c is a result of measuring the virus titer of the nasal wash of the mouse using Vero cells after SARS-CoV-2 virus inoculation during a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 3a is a result of evaluating the average body weight of each group every day for 7 days from the date of infection with a beta mutant strain of SARS-CoV-2 virus in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 3b is a result of measuring the virus titer of the lung tissue of the mouse using Vero cells after inoculation of a beta mutant strain of SARS-CoV-2 virus in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 3c is a result of measuring the viral titer of the nasal wash of the mouse using Vero cells after inoculation of a beta mutant strain of SARS-CoV-2 virus in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 4a is a result of evaluating the average body weight of each group every day for 11 days from the date of infection with the SARS-CoV-2 virus delta mutant in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 4b is the result of measuring the virus titer of the lung tissue of the mouse using Vero cells after inoculation of a delta mutant strain of SARS-CoV-2 virus in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • Figure 4c is a result of measuring the virus titer of the nasal wash of the mouse using Vero cells after inoculation of a delta mutant strain of SARS-CoV-2 virus in a mouse animal experiment using the binding molecule of the present invention.
  • 5 is a No. 5 according to an embodiment of the present invention. 32 The crystal structure of each space group of the antibody is shown.
  • FIG. 6 shows ACE2 binding on SARS-CoV-2 RBD and No. 6 according to an embodiment of the present invention. 32 shows the superimpose structure of the antibody.
  • Figure 7a shows the binding site of ACE2 on SARS-CoV-2 RBD. No. according to an embodiment of the present invention. 32 Amino acid residues to which the antibody and ACE2 bind simultaneously are indicated in red.
  • Figure 7b shows the SARS-CoV-2 RBD epitope of the No.32 antibody according to an embodiment of the present invention. No. Amino acid residues to which 32 and ACE2 bind at the same time are indicated in red.
  • Example 1 Isolation of PBMCs from the blood of patients recovering from SARS-CoV-2
  • the blood donors were people who were confirmed to have been infected with SARS-CoV-2 in 2020 and no longer had the virus detected through treatment. .
  • PBMCs peripheral blood mononuclear cells
  • variable regions of the light and heavy chains of the antibody are amplified by PCR (polymerase chain reaction) method using high fidelity Taq polymerase (Roche) and degenerative primer set (IDT) from the synthesized cDNA. did.
  • variable region fragments of the separated light and heavy chains are linked as one sequence in a random combination, they are made into scFv-type genes by the overlap PCR method, amplified, cut with restriction enzymes, and then subjected to 1% agarose gel electrophoresis and scFv was isolated using a gel extraction kit (Qiagen) method.
  • the phage vector was also digested with the same restriction enzyme and separated, mixed with the scFv gene, added with T4 DNA ligase (New England Biolab), and reacted at 16° C. for more than 12 hours.
  • the reaction solution was mixed with ER2738 competent cells and transformed by electroporation. Transformed ER2738 was cultured with VCSM13 helper phage (Agilent Technologies) after shaking culture and cultured for more than 12 hours.
  • the phage library culture solution prepared in Example 2 was centrifuged to remove host cells, 4% PEG and 0.5 M NaCl were added thereto, centrifuged to settle the phage, and the supernatant was removed.
  • the precipitated phage was diluted in 1% BSA/TBS to obtain a phage library, and then various SARS-CoV-2 Spike proteins (S1, S2, S1+S2), SARS-CoV spike proteins or MERS-CoV spike proteins were analyzed. ScFv-phages having binding ability to SARS-CoV-2, SARS-CoV or MERS-CoV spike proteins were isolated by independently performing panning through association and dissociation reactions.
  • a phage library was placed on an ELISA plate to which the S2 (S2 domain) region (residues S686 to P1213 on S glycoprotein), a part of the SARS-CoV-2 S protein, was bound, and reacted at room temperature for 2 hours. .
  • ER2738 After the neutralized scFv-phage was infected with ER2738, a helper phage was added and cultured to be used for the next panning. A portion of the infected ER2738 was smeared on LB plates before adding auxiliary phages, and colonies were obtained the next day.
  • Colonies formed for each panning were put into a culture solution contained in a 96-well deep well plate (Axygen) and cultured with shaking. The culture medium was centrifuged to remove host cells, and a supernatant containing scFv-phages was prepared.
  • the prepared scFv-phage supernatant was diluted 1:1 with 6% BSA/PBS, and then put into each well of a 96-well microtiter plate in which SARS-CoV-2 S proteins were adsorbed and blocked and placed at 37°C for 2 hours. been in politics for a while.
  • Each well was washed three times with PBS containing 0.05% Tween 20, then HRP (mustard peroxidase, horseradish peroxidase)-labeled anti-M13 antibody was added thereto, and then left at 37°C for 1 hour.
  • the scFv-phage selected in Example 3 was then cultured by shaking the colonies to obtain DNA, and then the sequence of the antibody variable region was analyzed. Among them, the selected scFv-phages were cloned into a vector in the form of an scFv antibody fragment (scFv-Fc) in order to evaluate the expression ability in a candidate antibody animal cell line, except for duplicated clones as an amino acid sequence. After transfection and expression in CHO cells using a transfection reagent, the scFv-Fc antibody fragment was transferred to the Korean isolate SARS-CoV-2 virus (betaCoV/Korea/KCDC/2020 NCCP43326) using the culture medium. was evaluated by CPE (Cytopathic effect) measurement method.
  • CPE Cytopathic effect
  • the CPE measurement method was performed by diluting the antibody sample, mixing it with the same amount of 100TCID50 virus, reacting at 37°C for 30 minutes, and then infecting the VERO.E6 cell line to check live cells. After culturing for 4 days in an incubator at 37° C., 5% CO 2 , the neutralizing ability of the antibody fragment sample was evaluated by analyzing the living cells. Antibody neutralizing ability (%) was expressed as 100% if both wells were analyzed independently of one concentration and if both cells were alive, 50% indicates that only one well was alive, and 0% indicates that both wells are not alive. indicates.
  • Example 5 Evaluation of the binding affinity of the antibody after conversion to a fully human antibody (Full IgG)
  • the antibodies selected for neutralizing ability identified as antibody fragments (scFv-Fc) in Example 4 were converted into fully human antibodies (Full IgG), and an antibody culture medium was prepared according to the method of Example 4, and SARS in fully human antibodies -CoV-2 was evaluated for binding to RBD. It was evaluated by performing Biolayer interference (BLI) analysis using Octet. As a result of the analysis, 11 types of fully human antibodies were confirmed to have excellent binding ability to SARS-CoV-2 virus surface protein (RBD) as shown in Table 4 below. No. in Table 4 below refers to the same binding molecule as the No. of each binding molecule shown in Tables 1 and 2.
  • SARS-CoV-1 and MERS-CoV viruses were evaluated for the selected antibodies by reflecting the antibody characteristics such as antibody expression rate.
  • SARS-CoV-2 spikes D614 and D614G and 20 types of SARS-CoV-2 spike mutated pseudoviruses were tested to confirm the neutralizing ability of the No.32 + No.54 antibody cocktail.
  • the SARS-CoV-2 spike mutated pseudovirus is a part of the epitope of the CT-P59 (Regdanvimab) antibody and the paper (A. Baum et al., Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018, Korber et al. al., 2020, Cell 182, 812-827) was prepared with reference to the mutated virus.
  • the amount of the mutant pseudovirus was fixed at 1.73*10 7 copies, and the neutralization ability test was performed on the mutant virus by diluting it 3 times at the highest concentration of 1000 ng/mL of antibody in 10 steps. ability was confirmed.
  • No. 32, No. 54 Antibodies were No. 1 and 2 in Table 1.
  • the SARS-CoV-2 spike mutated pseudovirus is a part of the epitope of the CT-P59 (Regdanvimab) antibody and the paper (A. Baum et al., Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018, Korber et al. al., 2020, Cell 182, 812-827) was prepared with reference to the mutated virus.
  • the amount of pseudo mutant virus was fixed at 1.73*10 7 copies, and the neutralization ability test was performed on the mutant virus by diluting 3 times with the highest antibody concentration of 1000 ng/mL in 10 steps. As a result, neutralization as shown in [Table 7] ability was confirmed.
  • the SARS-CoV-2 spike mutant pseudovirus has some positions and papers among epitopes of the CT-P59 (Regdanvimab) antibody (A. Baum et al., Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018., Korber et al., 2020, Cell 182, 812-827., Wang et al., 2021, doi: 10.1038/s41586-021-03398-2.) was prepared with reference to the mutated virus.
  • the amount of the mutated pseudovirus was fixed at 1.73*10 7 copies, and the neutralizing ability test was performed on the mutant virus by diluting 3 times to the highest concentration of 100 ng/mL or 1000 ng/ml or 1 mg/ml of antibody in 10 steps, Neutralizing ability was confirmed as shown in [Table 8] below.
  • each mutation position is numbered from the N-terminus of the coronavirus spike protein (NCBI ACCESSION number: YP_009724390.1, SEQ ID NO: 1521).
  • NCBI ACCESSION number: YP_009724390.1, SEQ ID NO: 1521 are respectively as shown in Reference Table A below.
  • Octet analysis was performed on the binding (No.32 and No.54 antibodies) and mechanism of action (No.32 antibody) to the SARS-CoV-2 RBD mutant protein of the antibody (full IgG) selected through Examples 5 and 6 and evaluated.
  • SARS-CoV-2 virus can initiate infection of human cells by binding surface protein (RBD) to human receptor (ACE2). Therefore, No. 32
  • the mechanism of action of the antibody (Full IgG) was evaluated by performing Biolayer interference (BLI) analysis using Octet. As a result of the analysis, as shown in [Table 9], it has excellent binding ability to the mutant protein of SARS-CoV-2 virus surface protein (RBD), and as shown in [Fig. 1], SARS-CoV-2 surface protein (RBD) and human receptor ( ACE2) binding is No. 32 It was confirmed that it was completely inhibited by the antibody (Full IgG).
  • the group consisted of non-infected group, infected group and administered group (CT-P59 1 mg/kg or 10 mg/kg, No. 32 antibody 1 mg/kg or 10 mg/kg, No. 54 antibody 1 mg/kg or 10 mg/kg kg, No. 32 antibody and No. 54 antibody cocktail 1 mg/kg or 10 mg/kg) were composed of a total of 10 groups, the non-infected group consisted of 3 animals, and the infected and administered groups consisted of 6 mice per group. Each group was inoculated into the nasal cavity with 1 * 10 5 PFU/ 50 ⁇ L of SARS-CoV-2 virus (NMC-nCoV02) 24 hours after administration of DPBS or 1 mg/kg or 10 mg/kg of each administered antibody and observed for up to 6 days.
  • CT-P59 1 mg/kg or 10 mg/kg
  • No. 54 antibody 1 mg/kg or 10 mg/kg kg No. 32 antibody and No. 54 antibody cocktail 1 mg/kg or 10 mg
  • the viral titers of the nasal wash as measured by plaque assay are as follows. On the 3rd day, there was no difference in prophylaxis between the low-dose (1 mg/kg) groups. No. 32 Antibodies and No. 54 Only the antibody cocktail group showed no virus detection on the 6th day, showing the best prophylaxis compared to the low dose (1 mg/kg), and the high dose (10 mg/kg) had the preventive effect in all administration groups on the 6th day. was confirmed. (Fig. 2c)
  • CT-P59 using TG mouse (B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J from The Jackson Laboratory), an animal model naturally infected with SARS-CoV-2 virus and showing clinical symptoms and lesions similar to humans.
  • Antibodies and No. In order to evaluate the in vivo therapeutic ability of 32 (CT-P63) antibody when administered alone or in combination, the experiment was conducted as follows. In this specification, No. 32 antibody and CT-P63 antibody refer to the same antibody.
  • the group composition consisted of infection control group and administration group (CT-P59 antibody 20 mg/kg, No. 32 antibody 20 mg/kg or 40 mg/kg, cocktail 20 mg of CT-P59 antibody and No. 32 antibody in a 1:1 ratio. /kg or 40mg/kg) was composed of a total of 6 groups, and the control group and administration group consisted of 10 and 8 mice, respectively.
  • 1*10 4 PFU/30 ⁇ l of beta-type SARS-CoV-2 virus (hCoV-19/Korea/KDCA55905/2021) (B.1.351) was infected through nasal inoculation and 8 hours later, formulation buffer or antibody was administered to the maximum It was observed for 6 days.
  • mice were sacrificed on the 3rd and 6th days after virus inoculation to obtain lung tissue and nasal wash, and Vero cells were The virus titer of each tissue was measured by using a plaque assay.
  • the results of viral titers in the lungs as determined by plaque assay are as follows. In the case of the control group, the virus was detected until the 6th day after the virus inoculation, but the virus was not detected from the 3rd day after the inoculation in all administration groups. (Fig. 3b)
  • the viral titers of the nasal wash as measured by plaque assay are as follows. Virus titer showed a significant decrease compared to the control group in all groups on the 3rd day after virus inoculation, especially CT-P59 antibody 20 mg/kg, No. 32 No virus was detected in the group receiving 40 mg/kg of antibody and 40 mg/kg of cocktail antibody. On the 6th day, no virus was detected in any administration group, so CT-P59 antibody, No. The therapeutic ability of the 32 antibody and cocktail antibody was confirmed. (Fig. 3c)
  • CT-P59 using TG mouse (B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J from The Jackson Laboratory), an animal model naturally infected with SARS-CoV-2 virus and showing clinical symptoms and lesions similar to humans. Antibodies and No.
  • TG mouse B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J from The Jackson Laboratory
  • SARS-CoV-2 virus showing clinical symptoms and lesions similar to humans.
  • Antibodies and No In order to evaluate the in vivo therapeutic ability of 32 (CT-P63) antibody when administered alone or in combination, the experiment was conducted as follows.
  • the group composition consisted of infection control group and administration group (CT-P59 antibody 5 mg/kg, No. 32 antibody 10 mg/kg, cocktail antibody 7.5 mg/kg or 15 with CT-P59 antibody and No. 32 antibody mixed in a 1:2 ratio. mg/kg) consisted of a total of 5 groups, and 11 animals per group. 1*10 4 PFU/30 ⁇ l of delta SARS-CoV-2 virus (hCoV-19/Korea119861/KDCA/2021) (B.1.617.2) was infected through nasal inoculation, and formulation buffer or antibody was administered 8 hours later. did.
  • the body weight of each group was evaluated daily before and after virus inoculation until the 10th day, and in order to measure the virus titer in the tissues, 4 mice were sacrificed on the 3rd and 6th days after virus inoculation to obtain lung tissue and nasal wash. and the virus titer of each tissue was measured by performing plaque assay using Vero cells.
  • the results of viral titers in the lungs as determined by plaque assay are as follows. In the case of the control group, the virus was detected until the 6th day after virus inoculation, but the virus titer showed a significant decrease in all administration groups. In particular, no virus was detected from the 3rd day in all administration groups except for the CT-P59 antibody 5 mg/kg group. (Fig. 4b)
  • the CT-P59 antibody and No. The therapeutic ability of the 32 antibody or cocktail antibody was confirmed as follows.
  • virus was observed in all subjects on the 3rd day after virus inoculation, but the virus titer was measured in only one individual on the 6th day.
  • Virus titers of all administration groups significantly decreased compared to the control group on the 3rd day after virus inoculation.
  • Virus titer was not detected from the 3rd day in the remaining administration groups except for the CT-P59 antibody 5 mg/kg, and the virus was not detected in the CT-P59 antibody 5 mg/kg group also from the 6th day after virus inoculation (Fig. 4c).
  • Example 9 No. 32 Determination of binding site of antibody (Full IgG) with receptor binding domain (RBD) of SARS-CoV-2 spike protein
  • the expression vector was transfected into CHO cells using Lipofectamine LTX (Invitrogen), and selected under SFM4CHO serum-free medium (HyClone) and 400 nM methotrexate (MTX; Yuhan).
  • SFM4CHO serum-free medium HyClone
  • MTX nM methotrexate
  • a clone stably expressing the SARS-CoV-2 RBD protein was selected and the SARS-CoV-2 RBD protein was mass-produced through fed-batch culture. Specifically, BalanCD CHO Feed 4 medium (Irvine) and glucose were added at 3, 5, and 7 days of culture using SFM4CHO as a basal medium, and the culture medium was recovered by centrifugation on the 9th day of culture.
  • the SARS-CoV-2 RBD protein in the culture medium was purified by metal affinity chromatography (Ni-NTA agarose column; Qiagen Cat No. 30210). Purified RBD was concentrated using VIVASPIN 30 Membrane 5,000 MWCO PES (Sartorius, Cat No. VS2012) to a concentration of 8.7 mg/ml with 10 mM Tris-HCl (pH8.0), 150 mM NaCl buffer.
  • the reaction solution removes Fc by separating the Fab and Fc parts using Mabselect SuRe column (GE Healthcare Cat No. 17-5438-03), and VIVASPIN 30 Membrane 5,000 MWCO PES (Sartorius, Cat No. VS2012) using 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl buffer at a concentration of 6.1 mg/ml No. The 32 Fab fragment was concentrated.
  • Crystals capable of X-ray diffraction analysis were prepared by using the floating droplet vapor diffusion method at 20 °C in 0.4 uL of No. 32 Fab/RBD complex, 0.4 uL of 0.2M calcium acetate in the same volume, 8% (wt/vol) PEG MME 550, and 8% PEG 20K precipitation solution were mixed for one week through crystal optimization. Crystals having two different spatial groups, monoclinic and orthorhombic, were obtained in one crystal solution.
  • the crystals were immersed in the same precipitation solution with 12% glycerol and placed in a 100 Kelvin nitrogen gas stream.
  • the X-ray diffraction data set was collected using a 0.9796 ⁇ X-ray wavelength at the Pohang Accelerator Laboratory (PAL) beamline BL-5C in Korea.
  • the data set was processed with the XDS program package, and No.
  • the structure of the two complexes of 32 Fab/RBD was determined by the Molecular Replacement method of the Phaser program.
  • the SARS-CoV-2 RBD/CB6 composite structure (PDB code, 7C01) was used as a search model, and the model construction was performed with the Coot program.
  • the RBD-binding sites cover the solvent access surface area of 789.5 ⁇ 2 and the surface area of 216.8 ⁇ 2 , respectively.
  • 17 amino acid residues of the three complementarity-determining region (CDR) regions of the heavy chain are bound to 22 amino acid residues of the RBD based on a distance cut-off of 4.5 ⁇ .
  • All three complementarity determining sites of the heavy chain are involved in strong association with RBD by forming hydrophobic interactions with 15 hydrogen bonds containing several aromatic residues in the center of the ACE2 binding surface.

Abstract

본 발명은 사스-코로나바이러스-2 S 단백질의 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자에 관한 것이다. 본 발명의 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 야생형 및 향후 발생 가능한 변이 바이러스뿐만 아니라, 인간에게 감염되어 치명적인 질병을 유발하는 사스-코로나바이러스(SARS-CoV), 중동호흡기증후군 코로나바이러스 (MERS-CoV) 등을 포함한 인간에게 감염 가능성이 있는 다양한 코로나바이러스 종에 대한 우수한 결합 능력을 가지고, 우수한 중화 효과를 나타내므로, 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환에 대한 진단, 예방 또는 치료에 매우 유용하다.

Description

사스-코로나바이러스-2 스파이크 단백질의 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자
본 발명은 사스-코로나바이러스-2 스파이크 단백질의 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자에 관한 것이다.
코로나바이러스(Coronavirus)는 코로나바이러스 과(Family Coronaviridae)에 속하는 바이러스들을 지칭하며 일반적으로 조류뿐만 아니라 사람을 포함한 다양한 포유류에서도 발견된다. 코로나바이러스는 그 종이 다양하고, 바이러스의 특성과 숙주에 따라서 호흡기와 소화기 감염병을 모두 유발하는 것으로 알려져 있으며, 일반 감기부터 치명적인 폐렴에 이르기까지 다양한 중증도의 호흡기 질환을 유발하는 바이러스이다. 코로나바이러스 과에 속하는 바이러스는 일반적으로 27~32kb 길이를 가진 단일 가닥의 감염성 있는 양성 (positive sense) RNA 게놈을 가지며 게놈의 5번 말단에 cap, 3번 말단에 poly A tail이 존재한다. 코로나바이러스는 피막(Envelope)을 가지고 있으며 스파이크 (Spike, S) 단백질과 피막 (Envelope, E) 단백질과 같은 주요 외막(outer membrane) 단백질들이 존재한다. 스파이크 단백질은 중화 항체 유도, 수용체 결합, 막 융합 등 바이러스의 감염과 병원성에 관여하고 피막 (E) 단백질은 바이러스 입자의 형태 형성과 바이러스가 감염 후 세포 밖으로 방출할 때에 관여한다.
코로나바이러스 중 7개 유형은 인간에게 질병을 유발하는 것으로 알려져 있고, 이중 3개 유형의 감염은 인간에게 훨씬 더 중증 혹은 치명적인 폐렴의 원인이 될 수 있다. 인간에게 치명적인 3가지 유형은 전 세계적으로 문제시 되었던 2003년 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome)의 발병 원인으로 확인된 사스-코로나바이러스 (SARS-CoV), 2012년에 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)의 원인으로 확인된 메르스-코로나바이러스 (MERS-CoV), 2019년 후반에 중국 우한 지역에서 처음 확인되어 코로나바이러스 감염증 2019 (코로나-19, COVID-19)의 원인으로 밝혀진 신종 코로나바이러스, 사스-코로나바이러스-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)가 있다.
사스-코로나바이러스(severe acute respiratory syndrome coronavirus, SARS-CoV)는 다른 코로나바이러스처럼 원형구조의 외피에 둘러싸여 있고 표면에 왕관 모양의 돌기 (스파이크 단백질)을 가지고 있는 구조다. 사스-코로나바이러스로 인해 발병한 중증 급성 호흡기 증후군은 중국에서 처음 발견되었고, 2003년 중반까지 세계적으로 8,000건 이상의 사례와 800건 이상의 사망을 초래하였다. 현재까지 사스-코로나바이러스의 인체감염증을 치료할 수 있는 항바이러스 약제는 없다. 다만 발병 초기에는 ribavirin을 사용하며, 감염 조직에서 면역 매개 손상을 억제하기위해 고농도 스테로이드를 사용할 수 있다.
메르스-코로나바이러스 (Middle East Respiratory syndrome coronavirus, MERS-CoV)는 단일 양성 가닥 RNA 유전체를 가지고있으며, 유전자는 RNA 중합 유전자, 구조단백질 유전자, 외피단백질, 막단밸질, 뉴클레오캡시드 단백질 순으로 배열되어 있다. 중동 호흡기 증후군 (MERS) 유발하는 바이러스는 중증 급성 호흡기 증후군 (SARS)을 유발하는 바이러스와 유사한 코로나바이러스다. 메르스에 대해서도 특정한 치료는 없고, 발열과 근육통 완화를 위해 아세트아미노펜 또는 이부프로펜과 같은 비스테로이드성 항염증제 (NSAID)를 투여한다.
사스-코로나바이러스-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)는 유전적 배열(DNA sequencing)상 전도 기능(Positive sense) 단일 가닥 RNA(single-stranded RNA) 코로나바이러스로서, 인간에게 전염성이 있고 코로나바이러스감염증-19(coronavirus disease 2019, COVID-19)의 원인이다. COVID-19의 최초 발생지는 중국 후베이성의 우한시이다.
SARS-CoV-2에 감염된 사람들은 열, 기침, 호흡 곤란, 설사와 같이 경증에서 중증의 증상을 보일 수 있다. 합병증이나 병을 가진 사람들, 노인은 사망할 가능성이 크다.
특히 심장질환 및 당뇨병 등의 기저질환 보유자가 감염에 더 취약하며, 합병증이나 장기 손상 등을 겪기 때문에 조기 발견과 치료가 매우 중요하다. 2019년 12월 8일부터 2020년 3월 20일 현재까지 245,550명의 환자가 발생하였고, 그 중 10,049명이 사망하여 치사율은 4.09%에 달한다(WHO). 현재까지 한국을 포함한 177개국에서 발생하였다.
현재 코로나바이러스감염증-19(coronavirus disease 2019, COVID-19)의 치료제는 없고, 기존 치료제를 환자에게 투여하여 치료 효과를 기대하고 있는 실정이다. 에볼라 치료제 혹은 치료 후보 물질인 항바이러스제 파비피라비르(favipiravir), 렘데시비르 (remdesivir), 갈리데시비어 (galidesivir)와 C형 간염치료제인 리바비린 (ribavirin) 등을 COVID-19 치료제로 사용하고 있다. 또한, 말라리아치료제 클로로퀸 (Chloroquine)도 COVID-19에 치료 효과를 보이는 것으로 나타나 공개 임상시험 진행 중에 있다. 그러나 C형 간염 치료제인 리바비린은 빈혈과 같은 부작용이 심할 수 있고, 항바이러스제인 인터페론 (interferon)도 여러 가지부작용을 우려하여 주의해서 사용할 것을 권고하고 있다.
비록 이러한 약물들이 코로나19 환자 치료에 활용되어 효과를 보고 있지만, 아직 어떠한 근거에서 효과를 내는지는 아직 명확히 입증되지 않았다. 중국에서 코로나19 회복 환자의 현장을 주입하는 혈장 요법을 시행하여 중증 환자의 치료에 효과를 보였다고 발표하였으나, 치료 효과가 불분명하고 불확실성이 크다.
한국의 경우, 코로나19 중앙임상 TF(테스크포스)가 2020년 2월 13일 코로나19의 치료 원칙을 마련하여, 1차 치료제로 에이즈 치료제인 칼레트라 (Kaletra), 말라리아치료제인 클로로퀸과 하이드록시클로로퀸(Hydroxychloroquine)을 권하며, 리바비린과 인터페론은 부작용을 우려해 1차 치료제로 권하지 않기로 발표했다. 경증이거나 젊은 환자, 발병 10일이 지난 경우에는 항바이러스제를 투여하지 않아도 증상이 호전된다고 판단하고, 고령자, 기저질환자, 중증 환자에게는 항바이러스 치료제를 투여하기로 합의했다.
미국 CDC는 i) 코로나19가 계절성 유행 바이러스가 아닌 메르스처럼 토착화되어 감염을 일으킬 수 있다고 발표하였고, ii) 바이러스가 올해 또는 내년 어느 시점에 커뮤니티로 전파, 코로나 바이러스가 실제 커뮤니티에 잠복되어 있다는 증거는 없으나, 데이터 기반으로 결론을 내릴 수 있도록 감시강화 필요성을 언급하였다(2020.2.13).
한국 질병관리본부(현, 질병관리청)는 i) 코로나19도 인플루엔자처럼 장기적으로 유행할 수 있다고 판단하여, 인플루엔자와 같이 감시 체계에 포함하겠다고 발표하였고, ii) 사람 사이에 유행하는 코로나바이러스(4종)도 겨울~봄에 유행하고 있어서 코로나19도 토착화될 수 있다는 가능성을 열어두고 있다(2020.2.17).
사스나 메르스와는 다르게 코로나19의 세계적 유행 (pandemic) 현실화에 대한 우려가 있지만 봄 이후 (4월) 소강 상태가 될 가능성도 있어, 추이를 보며 신중하게 접근하는 전문가들이 많다. 아직 코로나19에 대한 정보 부족으로 전문가들도 추후 전개 양상에 대해서는 의견이 분분하나, 단시일 내에 해결되리라 전망하는 전문가는 거의 없다. 코로나19의 유행 양상과 특징이 정확히 분석되고 이번 코로나19로 인한 위기 상황이 얼마나 지속되는지에 영향을 받겠지만, 무증상 감염자가 전세계에 퍼지게 될 경우 풍토병화 될 가능성에 대한 우려가 있다. 중국 및 국내에서의 토착화를 통한 국내 코로나19 재발병 가능성에 대한 대응책 마련이 시급하다.
또한, 최근 코로나19 확진자가 미국에서만 하루 5만명 넘게 발생되고 있으며, 전 세계에서는 하루 20만명 정도의 확진자가 발생하고 있는 것은 바이러스의 변이 때문이라는 것이 학계의 의견이다. 코로나 바이러스가 전염성이 강한 쪽으로 변이하고, 스파이크 단백질에서 변이가 일어나고 있다는 연구 결과들이 나오면서 우려를 증폭시키고 있으며, 스파이크 단백질과 같은 바이러스 감염에 중요한 부분에서 변이가 일어난다면 이는 백신 및 치료제 개발에도 영향을 줄 수 있다. SARS-CoV-2 에 대한 다양한 변이 바이러스가 보고됨에 따라서 야생형뿐만 아니라 변이 바이러스에 대응할 수 있는 방법 마련이 시급하다.
신속진단검사(Rapid diagnostic test, RDT)는 면역크로마토그래피 분석, 래피드 키트 분석 등 다양한 명칭으로 불리며, 주된 구성이 지지체, 검체패드, 컨쥬게이트 패드, 신호검출패드, 및 흡수패드를 포함하는 면역 크로마토그래피 스트립에 의한 분석방법으로서, 사용자가 생물학적 또는 화학적 샘플로부터 분석 물질을 특별한 기술이나 장비 없이 1-100 마이크로 리터의 샘플로 2-30분 사이에서 간단하게 검출할 수 있다. 신속진단검사는 생물학적 물질 또는 화학적 물질이 서로 특이적으로 부착하는 성질을 이용하여 분석 물질을 단시간에 정성 및 정량적으로 검사할 수 있는 방법으로, 신속진단검사는 단순히 면역 크로마토그래피 스트립을 사용하거나, 이와 같은 면역 크로마토그래피 스트립을 플라스틱 하우징 내부에 장착한 형태의 면역 크로마토그래피 키트가 사용된다. 단순히 면역 크로마토그래피 스트립을 사용할 때는 시료를 담은 용기가 별도로 필요하지만 하우징에 내장된 면역 크로마토그래피 키트는 하우징에 준비된 투입구에 시료를 직접 투입함으로서 별도의 실험용기가 필요 없어 사용하기 간편하다.
신속진단검사는 간편성 및 신속성 측면에서 최근까지 개발된 검출 방법 중 가장 진보된 분석 키트 중 하나로서 감염성 병원체의 항원 또는 항체, 암 인자, 심장 마커 등 다양한 질병원인 물질을 진단하는데 유용하게 사용한다.
이와 같은 면역크로마토그래피 스트립 또는 이를 포함하는 면역크로마토그래피 키트를 이용한 분석을 통해, 사람 또는 동물의 전혈, 혈장, 혈청, 눈물, 침, 소변, 콧물, 체액 등의 검체를 이용하여, 사스, 메르스, 인플루엔자바이러스, 조류독감 바이러스, 로타 바이러스, A형 간염, B형 간염, C형 간염, 에이즈, 매독, 클라미디아, 말라리아, 장티프스, 위궤양 원인균, 결핵, 뎅기열, 나병 등의 원인 병원체 및 항체의 유무 등을 신속하게 검사 및 진단할 수 있다.
SARS-CoV-2 또는 재유행 가능성이 있는 SARS-CoV, MERS-CoV 를 포함한 코로나바이러스에 대해 특이적인 예방제, 치료제, 또는 진단용 키트가 없기때문에 이에 따라, 본 발명자들은 추후 발생 가능성이 있는 변이 바이러스 및 코로나바이러스에 대응 가능한 치료 항체를 개발하고자 하였다.
이에, 본 출원인은 연구를 거듭한 결과 코로나19 야생형과 변이형 바이러스뿐만 아니라, 사스 혹은 메르스 등 코로나바이러스에 속하는 바이러스를 중화시킬 수 있는 항체를 개발하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명자들은 상기 문제점을 해결하고자 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 야생형 및 향후 발생 가능한 변이 바이러스뿐만 아니라, 인간에게 감염되어 치명적인 질병을 유발하는 사스-코로나바이러스(SARS-CoV), 중동호흡기증후군 코로나바이러스 (MERS-CoV) 등을 포함한 인간에게 감염 가능성이 있는 다양한 코로나바이러스 종에 대한 결합 능력을 갖는 결합 분자를 개발하였고, 이 결합 분자가 우수한 결합력 및/또는 중화 효력을 가짐을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 특정 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 결합 분자에 추가적으로 하나 이상의 태그가 결합된 이뮤노컨쥬게이트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 결합 분자를 암호화하는 핵산 분자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 핵산 분자가 삽입된 발현 벡터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 발현 벡터로 형질전환된 세포주를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 키트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환을 가진 대상에 상기 조성물을 치료학적으로 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함하는, 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 선별하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하고자, 본 발명은 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자로서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하는 결합 분자를 제공한다. 여기서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD 내 에피토프 아미노산 위치는 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질(NCBI Accession No.: YP_009724390.1, 서열번호 1521)의 N 말단부터 numbering 한 것이다(signal peptide 부터 시작하여 numbering).
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 473, 475, 476, 487, 498, 500, 501 및 502의 아미노산 잔기(residue)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 486, 489, 496, 498 및 505의 아미노산 잔기(residue)를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504의 아미노산 잔기를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 결합 분자는 상술한 에피토프를 인식하거나 이에 결합하는 결합 분자로써, 하기 표 1 및/또는 표 2에 기재된 결합 분자나, 이로부터 유도된 결합 분자를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예에서, 본 발명의 결합 분자는 상술한 에피토프를 인식하거나 이에 결합하는 결합 분자로써, 하기 표 1 및/또는 표 2에 기재된 결합 분자 중 하나 이상을 제외한 결합 분자를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 표 1의 결합 분자로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 표 1의 No. 32 결합 분자일 수 있다. 하기 표 1에서 No.는 각 결합 분자의 번호를 의미한다.
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본 발명에 있어서, 가변영역의 CDR은 Kabat 등에 의해 고안된 시스템에 따라 통상적인 방법으로 결정되었다(문헌[Kabat et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest(5th), National Institutes of Health, Bethesda, MD. (1991)] 참조). 본 발명에 사용된 CDR 넘버링은 Kabat 방법을 사용했지만, 이외에 IMGT 방법, Chothia 방법, AbM 방법 등 다른 방법에 따라 결정된 CDR을 포함하는 결합 분자도 본 발명에 포함된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 표 2의 결합 분자로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 표 1의 No. 32 결합 분자일 수 있다. 하기 표 2에서 No.는 각 결합 분자의 번호를 의미한다.
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본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자의 에피토프는 구조 에피토프(conformational epitope)이다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD에 바람직하게는 1.0*10-8M 이하, 더욱 바람직하게는 1.0*10-9M 이하, 더욱 바람직하게는 1.0*10-10M 이하의 결합친화도(KD)로 결합할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD에 1*10-9 M 이하의 결합 친화도(KD)로 매우 높은 결합 친화도를 나타내었다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합분자는 크기 배제 크로마토그래피법(Size Exclusion Chromatography, SEC-HPLC)에 따른 monomer 비율(%)이 바람직하게는 97% 이상, 더욱 바람직하게는 98% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 SEC-HPLC에 따른 monomer 비율(%)이 99.87%로 매우 높은 순도를 보여주었다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합분자는 모세관 전기영동 분석 (Capillary Electrophoresis, CE)을 통한 비환원 조건 (Non-reduced condition)에서의 Intact IgG의 순도 비율이 바람직하게는 85% 이상, 더욱 바람직하게는 86% 이상, 더욱 바람직하게는 87% 이상, 더욱 바람직하게는 88% 이상, 더욱 바람직하게는 89% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 CE를 통한 비환원 조건에서의 Intact IgG의 순도 비율이 89%로 매우 높은 순도를 보여주었다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합분자는 모세관 전기영동 분석 (Capillary Electrophoresis, CE)을 통한 환원 조건 (Reduced condition)에서의 항체 중쇄/경쇄합 비율 (Sum of Heavy & Light Chain)이 바람직하게는 95% 이상, 더욱 바람직하게는 96% 이상, 더욱 바람직하게는 97% 이상, 더욱 바람직하게는 98% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 CE를 통한 환원 조건에서의 항체 중쇄/경쇄합 비율이 99%로 매우 높은 순도를 보여주었다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질의 RBD(Receptor Binding Domain)와 표적 세포의 ACE2(Angiotensin-converting enzyme 2) 수용체의 결합을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2 2(SARS-CoV-2), 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질, 더욱 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질의 RBD(Receptor Binding Domain)의 결합에 표 1의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD의 결합에 표 2의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 서열번호 187의 CDR1 영역, 서열번호 188의 CDR2 영역, 및 서열번호 189의 CDR3 영역을 포함하는 경쇄 가변영역; 및 서열번호 190의 CDR1 영역, 서열번호 191의 CDR2 영역, 및 서열번호 192의 CDR3 영역을 포함하는 중쇄 가변영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 서열번호 1203의 폴리펩티드 서열의 경쇄 가변영역; 및 서열번호 1204의 폴리펩티드 서열의 중쇄 가변영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein, S 단백질)은 서열번호 1521의 서열로 구성되거나, 이를 포함하는 것일 수 있으며, 이들의 유도체 및/또는 변이체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 항체 또는 그것의 항원 결합 단편일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 scFv 절편, scFv-Fc 절편, Fab 절편, Fv 절편, 디아바디(diabody), 키메라 항체, 인간화 항체 또는 인간 항체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예는 SARS-CoV-2 S 단백질에 결합하는 scFv-Fc를 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 SARS-CoV-2 S 단백질에 결합하는 완전한 인간 항체(Full IgG)를 제공한다.
본 명세서에서 '항체'는 최대한 넓은 의미로 사용되며, 구체적으로 온전한(intact) 단일클론 항체, 다클론 항체, 2종 이상의 온전한 항체로부터 형성된 다중특이성 항체(예를 들어, 이중특이성 항체), 및 목적하는 생물학적 활성을 나타내는 항체 단편을 포함한다. 항체는 특이적인 항원을 인식하고 결합할 수 있는 면역계에 의하여 생성되는 단백질이다. 그 구조적인 면에서, 항체는 통상적으로 4개의 아미노산 쇄(2개의 중쇄 및 2개의 경쇄)로 이루어진 Y-형상의 단백질을 가진다. 각각의 항체는 주로 가변 영역 및 불변 영역의 2개의 영역을 가진다. Y의 팔의 말단 부분에 위치한 가변 영역은 표적 항원에 결합하고 상호작용한다. 상기 가변 영역은 특정 항원 상의 특이적 결합 부위를 인식하고 결합하는 상보성 결정 영역(CDR)을 포함한다. Y의 꼬리 부분에 위치한 불변 영역은 면역계에 의하여 인식되고 상호작용한다. 표적 항원은 일반적으로 다수의 항체 상의 CDR에 의하여 인식되는, 에피토프라고 하는 다수의 결합 부위를 가지고 있다. 상이한 에피토프에 특이적으로 결합하는 각각의 항체는 상이한 구조를 가진다. 그러므로 한 항원은 하나 이상의 상응하는 항체를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 결합 분자는 상기 결합 분자의 기능적 변이체를 포함한다. 본 발명에 따른 변이체는 SARS-CoV-2 또는 이것의 S 단백질에 특이적으로 결합하기 위해 본 발명의 결합 분자와 경쟁할 수있다. 본 발명에 있어, SARS-CoV-2에 중화 능력을 보유한다면 본 발명의 결합 분자의 기능적 변이체로 간주된다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 기능적 변이체는 1차 구조적 서열이 실질적으로 유사한 유도체를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 기능적 변이체는 생체외(in vitro) 또는 생체내(in vivo) 변형, 화학약품 및/또는 생화학 약품에 의한 변형을 포함한다. 본 발명의 일 구체예에 있어, 상기 기능적 변이체는 본원 발명의 부모 단일클론 항체에서는 발견되지 않는다. 이와 같은 변형으로는 예를 들어 아세틸화, 아실화, 뉴클레오티드 또는 뉴클레오티드 유도체의 공유 결합, 지질 또는 지질 유도체의 공유 결합, 가교, 이황화 결합 형성, 글리코실화, 수산화, 메틸화, 산화, 페길화, 단백질 분해 또는 인산화 등이 포함된다. 본 발명에 있어, 상기 기능적 변이체는 선택적으로 부모 항체의 아미노산 서열과 비교하여 하나 이상의 아미노산의 치환, 삽입, 결실 또는 그들의 조합을 함유하는 아미노산 서열을 포함하는 항체일 수 있다. 본 발명에서, '부모 항체'는 변이가 포함되지 않은 항체를 의미한다. 더욱이, 본 발명에 있어, 상기 기능적 변이체는 아미노 말단 또는 카르복시 말단 중 하나 이상에서 아미노산 서열의 절단체(truncated form)를 포함할 수 있다. 본 발명에 있어, 본 발명의 기능적 변이체는 본 발명의 부모 항체와 비교하여 동일하거나 다르거나, 더 높거나 낮은 결합 친화력을 가질 수 있지만, 여전히 SARS-CoV-2 또는 이것의 S 단백질에 결합할 수 있다. 일 예로, 골격구조, 초가변(Hypervariable) 영역, 특히 경쇄 또는 중쇄의 상보성 결정 영역(Complementarity-determining region, CDR)을 포함하나 이에 한정되지 않는 가변 영역의 아미노산 서열이 변형될 수 있다. 일반적으로 경쇄 또는 중쇄 영역은 3개의 CDR 영역을 포함하는, 3개의 초가변 영역 및 더욱 보존된 영역, 즉 골격 영역(FR)을 포함한다. 일반적으로 초가변 영역은 CDR로부터의 아미노산 잔기와 초가변 루프로부터의 아미노산 잔기를 포함한다. 본 발명의 범위에 속하는 기능적 변이체는 본 발명의 부모 항체와 약 50%~99%, 약 60%~99%, 약 80%~99%, 약 90%~99%, 약 95%~99%, 또는 약 97%~99% 아미노산 서열 동질성을 가질 수 있다. 본 발명에 있어, 비교될 아미노산 서열을 최적으로 배열하고 유사하거나 또는 동일한 아미노산 잔기를 정의하기 위해 컴퓨터 알고리즘 중 당업자에게 알려진 Gap 또는 Bestfit를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 기능적 변이체는 부모 항체 또는 그것의 일부를 PCR 방법, 올리고머 뉴클레오티드 등을 이용한 돌연변이 생성 및 부분 돌연변이 생성을 포함하는 공지의 분자생물학적 방법에 의해 변화시키거나 유기 합성 방법으로 얻을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
세계보건기구(WHO)는 사스-코로나바이러스-2를 유전자 염기서열 차이로 인한 아미노산 변화를 기준으로 6개 유형으로 분류하고 있다. 먼저 S, L 유형으로 분류되었다가 다시 L, V, G 유형으로 나뉘고 G가 GH와 GR로 나뉘면서 S, L, V, G, GH, GR 의 총 6개 유형으로 분류하고 있다. COVID-19 발생 초기에 중국 우한을 비롯한 아시아 지역에는 S와 V 유형이 유행하였고, 이후 대륙별로 서로 다른 유형이 발견되었다. 이 중 GH 유형이 전파력이 높게 나타날 가능성이 있다고 보고된 바 있다. 국내의 경우 코로나바이러스 감염증 환자에서 채취한 유전자를 분류한 결과, 대부분은 유럽과 미국에서 유행한 G형의 변종인 GH형인 것으로 나타났고, 이 유형은 바이러스 전파력이 높은 것으로 알려져 있다. 이 중 바이러스의 세포 내 침입 시 중요한 역할을 하는 스파이크 단백질의 614번 아미노산을 아스파트산 (D)에서 글리신 (G)로 바뀐 G형의 바이러스는 3월 이후 유럽과 미국에서 급격히 증가해 현재는 거의 대부분 지역에서 나타나고 있다. 최근 보고된 바에 따르면 70여개 넘는 코로나바이러스 변이가 발생한 것으로 확인되었고, 전파력이 증가된 변이가 8개 (D614G 등), 중화항체를 회피하는 변이가 10개 (A841V 등), 혈장치료 효과가 낮은 변이 17개 (I472V 등)가 확인되었다.
일 구체예로, 본 발명의 중화 결합 분자는 SARS-CoV-2 바이러스 아미노산 변이 기준으로 S형(S 단백질의 614번 위치의 아미노산이 D), G형(S 단백질의 614번 위치의 아미노산이 G), V형, L형, GH형 또는 GR형 등의 strain에 중화능을 나타낼 수 있으나, 이 strain에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 S형의 일 예로는 BetaCoV/Korea/KCDC03/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 G형의 일 예로는 hCoV-19/South Korea/KUMC17/2020, hCoV-19/South Korea/KCDC9481/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 V형의 일 예로는 hCoV-19/Korea/KCDC31/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 L형의 일 예로는 hCoV-19/South Korea/KNIH04/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 GH형의 일 예로는 hCoV-19/Korea/KCDC10847/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 상기 SARS-CoV-2 바이러스 GR형의 일 예로는 hCoV-19/South Korea/KUMC17/2020 균주가 있으나, 이 균주에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 본 발명의 중화 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질 S1 부위의 614번 아미노산 위치에서 D614G 변이가 일어난 변이 바이러스에도 우수한 중화능을 나타내었다. 일 실시예로, 본 발명의 중화 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 표면 단백질 (RBD)의 변이 단백질 A435S, F342L, G476S, N354D, V367F, 및/또는 W436R에 대해 우수한 결합력을 나타내는 것을 포함한다.
일 구체예로, 본 발명의 중화 결합 분자는 현재까지 단리된 사스-코로나바이러스-2 균주, 예를 들어 단리 일시와 장소를 알 수 없는 UNKNOWN-LR757996 균주(Strain), SARS-CoV-2/Hu/DP/Kng/19-027 균주; 2019년 12월 중국에서 단리된 Wuhan-Hu-1 균주; 2019년 12월 23일 최초로 중국에서 단리된 BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-01/2019 균주; 2019년 12월 30일 중국에서 단리된 BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-02/2019 균주, BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-03/2019 균주, BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-04/2019 균주, WIV02 균주, WIV04 균주, WIV05 균주, WIV06 균주, WIV07 균주; 2020년 1월 일본에서 단리된 2019-nCoV/Japan/TY/WK-521/2020 균주, 2019-nCoV/Japan/TY/WK-501/2020 균주, 2019-nCoV/Japan/TY/WK-012/2020 균주, 2019-nCoV/Japan/KY/V-029/2020 균주; 2020년 1월 대한민국에서 단리된 SNU01 균주; 대한민국에서 단리된 BetaCoV/Korea/KCDC03/2020 균주; 2020년 1월 1일 중국에서 단리된 BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-05/2020 균주; 2020년 1월 2일 중국에서 단리된 2019-nCoV WHU02 균주, 2019-nCoV WHU01 균주; 2020년 1월 8일 중국에서 단리된 SARS-CoV-2/WH-09/human/2020/CHN 균주; 2020년 1월 10일 중국에서 단리된 2019-nCoV_HKU-SZ-002a_2020 균주; 2020년 1월 11일 중국에서 단리된 2019-nCoV_HKU-SZ-005b_2020 균주; 2020년 1월 17일 중국에서 단리된 SARS-CoV-2/Yunnan-01/human/2020/CHN 균주; 2020년 1월 19일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-WA1/2020 균주; 2020년 1월 20일 중국에서 단리된 HZ-1 균주; 2020년 1월 21일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-IL1/2020 균주; 2020년 1월 22일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA2/2020 균주, 2019-nCoV/USA-AZ1/2020 균주; 2020년 1월 23일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA1/2020 균주; 2020년 1월 25일 호주에서 단리된 Australia/VIC01/2020 균주; 2020년 1월 25일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-WA1-F6/2020 균주, 2019-nCoV/USA-WA1-A12/2020 균주; 2020년 1월 27일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA6/2020 균주; 2020년 1월 28일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-IL2/2020 균주; 2020년 1월 29일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-MA1/2020 균주, 2019-nCoV/USA-CA5/2020 균주, 2019-nCoV/USA-CA4/2020 균주, 2019-nCoV/USA-CA3/2020 균주; 2020년 1월 29일 핀란드에서 단리된 nCoV-FIN-29-Jan-2020 균주; 2020년 1월 29일 중국에서 단리된 SARS-CoV-2/IQTC02/human/2020/CHN 균주; 2020년 1월 31일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-WI1/2020 균주; 2020년 1월 31일 타이완에서 단리된 SARS-CoV-2/NTU01/2020/TWN 균주; 2020년 2월 5일 타이완에서 단리된 SARS-CoV-2/NTU02/2020/TWN 균주; 2020년 2월 6일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA7/2020 균주; 2020년 2월 7일 스웨덴에서 단리된 SARS-CoV-2/01/human/2020/SWE 균주; 2020년 2월 10일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA8/2020 균주; 2020년 2월 11일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-TX1/2020 균주; 2020년 2월 23일 미국에서 단리된 2019-nCoV/USA-CA9/2020 균주; 2020년 2월 28일 브라질에서 단리된 SARS-CoV-2/SP02/human/2020/BRA 균주; 단리 일시와 장소를 알 수 없는 UNKNOWN-LR757995, UNKNOWN-LR757997, UNKNOWN-LR757998, SARS-CoV-2/Hu/DP/Kng/19-020; 2020년 1월 일본에서 단리된 2019-nCoV/Japan/AI/I-004/2020; 2020년 1월 13일 네팔에서 단리된 SARS0CoV-2/61-TW/human/2020/ NPL; 2020년 2월 5일 중국에서 단리된 SARS-CoV-2/IQTC01/human/2020/CHN 균주; 대한민국에서 단리된 hCoV-19/South Korea/KUMC17/2020 균주와 향후 단리될 사스-코로나바이러스-2 균주에 대하여 중화 가능하나, 이들 균주에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질에 돌연변이가 생긴 변이 바이러스에 중화능이 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD 영역 이외의 부위에 돌연변이가 생긴 변이 바이러스에 중화능이 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2 S형, L형, V형, G형, GH형 및/또는 GR형에 중화능이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 614번 아미노산 위치에서 D614G 변이가 생긴 변이 바이러스에 중화능이 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 중화 결합 분자는 하기 1) 내지 64)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 변이 바이러스에 중화능이 있으나, 이 변이 바이러스에 한정되는 것은 아니다:
1) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 69번 및 70번 아미노산 위치 중 하나 이상에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
2) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 80번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
3) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 222번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
4) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 234번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
5) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 337번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
6) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 338번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
7) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 341번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
8) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 342번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
9) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 344번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
10) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 348번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
11) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 352번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
12) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 354번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
13) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 359번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
14) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 367번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
15) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 370번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
16) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 372번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
17) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 377번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
18) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 378번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
19) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 384번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
20) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 385번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
21) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 393번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
22) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 395번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
23) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 405번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
24) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 406번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
25) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 408번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
26) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 409번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
27) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 414번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
28) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 417번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
29) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 420번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
30) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 435번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
31) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 436번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
32) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 439번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
33) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 440번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
34) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 444번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
35) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 445번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
36) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 446번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
37) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 447번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
38) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 449번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
39) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 450번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
40) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 452번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
41) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 453번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
42) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 455번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
43) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 456번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
44) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 460번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
45) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 473번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
46) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 475번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
47) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 476번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
48) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 477번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
49) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 478번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
50) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 484번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
51) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 486번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
52) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 489번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
53) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 490번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
54) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 493번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
55) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 494번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
56) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 496번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
57) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 498번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
58) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 501번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
59) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 614번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
60) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 677번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
61) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 681번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
62) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 685번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스;
63) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 701번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스; 및
64) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 1176번 아미노산 위치에서 변이가 생긴 변이 바이러스.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 중화 결합 분자는 하기 1) 내지 64)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 변이 바이러스에 중화능이 있을 수 있으나, 이 변이 바이러스에 한정되는 것은 아니다:
1) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 69번 및 70번 아미노산 위치에서 HV69-70del 변이가 생긴 변이 바이러스;
2) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 80번 아미노산 위치에서 D80A 변이가 생긴 변이 바이러스;
3) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 222번 아미노산 위치에서 A222V 변이가 생긴 변이 바이러스;
4) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 234번 아미노산 위치에서 N234Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
5) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 337번 아미노산 위치에서 P337S 변이가 생긴 변이 바이러스;
6) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 338번 아미노산 위치에서 F338L 변이가 생긴 변이 바이러스;
7) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 341번 아미노산 위치에서 V341I 변이가 생긴 변이 바이러스;
8) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 342번 아미노산 위치에서 F342L 변이가 생긴 변이 바이러스;
9) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 344번 아미노산 위치에서 A344S 변이가 생긴 변이 바이러스;
10) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 348번 아미노산 위치에서 A348S 변이가 생긴 변이 바이러스;
11) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 352번 아미노산 위치에서 A352S 변이가 생긴 변이 바이러스;
12) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 354번 아미노산 위치에서 N354D 변이가 생긴 변이 바이러스;
13) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 359번 아미노산 위치에서 S359N 변이가 생긴 변이 바이러스;
14) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 367번 아미노산 위치에서 V367F 변이가 생긴 변이 바이러스;
15) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 370번 아미노산 위치에서 N370S 변이가 생긴 변이 바이러스;
16) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 372번 아미노산 위치에서 A372V 변이, A372S 변이 또는 A372T 변이가 생긴 변이 바이러스;
17) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 377번 아미노산 위치에서 F377L 변이가 생긴 변이 바이러스;
18) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 378번 아미노산 위치에서 K378R 변이 또는 K378N 변이가 생긴 변이 바이러스;
19) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 384번 아미노산 위치에서 P384L 변이가 생긴 변이 바이러스;
20) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 385번 아미노산 위치에서 T385A 변이가 생긴 변이 바이러스;
21) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 393번 아미노산 위치에서 T393P 변이가 생긴 변이 바이러스;
22) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 395번 아미노산 위치에서 V395I 변이가 생긴 변이 바이러스;
23) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 405번 아미노산 위치에서 D405V 변이가 생긴 변이 바이러스;
24) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 406번 아미노산 위치에서 E406Q 변이 또는 E406W 변이가 생긴 변이 바이러스;
25) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 408번 아미노산 위치에서 R408I 변이가 생긴 변이 바이러스;
26) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 409번 아미노산 위치에서 Q409E 변이가 생긴 변이 바이러스;
27) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 414번 아미노산 위치에서 Q414A 변이, Q414E 변이, 또는 Q414R이 생긴 변이 바이러스;
28) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 417번 아미노산 위치에서 K417N 변이, K417T 변이, K417E 변이, 또는 K417R 변이가 생긴 변이 바이러스;
29) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 420번 아미노산 위치에서 D420N 변이가 생긴 변이 바이러스;
30) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 435번 아미노산 위치에서 A435S 변이가 생긴 변이 바이러스;
31) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 436번 아미노산 위치에서 W436R 변이가 생긴 변이 바이러스;
32) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 439번 아미노산 위치에서 N439K 변이가 생긴 변이 바이러스;
33) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 440번 아미노산 위치에서 N440D 변이가 생긴 변이 바이러스;
34) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 444번 아미노산 위치에서 K444Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
35) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 445번 아미노산 위치에서 V445A 변이가 생긴 변이 바이러스;
36) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 446번 아미노산 위치에서 G446V 변이가 생긴 변이 바이러스;
37) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 447번 아미노산 위치에서 G447R 변이가 생긴 변이 바이러스;
38) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 449번 아미노산 위치에서 Y449N 변이가 생긴 변이 바이러스;
39) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 450번 아미노산 위치에서 N450S 변이가 생긴 변이 바이러스;
40) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 452번 아미노산 위치에서 L452R 변이 또는 L452Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
41) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 453번 아미노산 위치에서 Y453F 변이가 생긴 변이 바이러스;
42) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 455번 아미노산 위치에서 L455F 변이가 생긴 변이 바이러스;
43) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 456번 아미노산 위치에서 F456L 변이가 생긴 변이 바이러스;
44) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 460번 아미노산 위치에서 N460T 변이가 생긴 변이 바이러스;
45) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 473번 아미노산 위치에서 Y473F 변이가 생긴 변이 바이러스;
46) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 475번 아미노산 위치에서 A475V 변이가 생긴 변이 바이러스;
47) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 476번 아미노산 위치에서 G476S 변이가 생긴 변이 바이러스;
48) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 477번 아미노산 위치에서 S477N 변이가 생긴 변이 바이러스;
49) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 478번 아미노산 위치에서 T478K 변이가 생긴 변이 바이러스;
50) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 484번 아미노산 위치에서 E484K 변이, E484G 변이 또는 E484Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
51) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 486번 아미노산 위치에서 F486V 변이, F486I 변이, F486S 변이 또는 F486L 변이가 생긴 변이 바이러스;
52) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 489번 아미노산 위치에서 Y489H 변이가 생긴 변이 바이러스;
53) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 490번 아미노산 위치에서 F490S 변이가 생긴 변이 바이러스;
54) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 493번 아미노산 위치에서 Q493K 변이, Q493R 변이, Q493M 변이, Q493Y 변이 또는 Q493A 변이가 생긴 변이 바이러스;
55) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 494번 아미노산 위치에서 S494P 변이, S494Q 변이 또는 S494L 변이가 생긴 변이 바이러스;
56) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 496번 아미노산 위치에서 G496D 변이가 생긴 변이 바이러스;
57) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 498번 아미노산 위치에서 Q498H 변이가 생긴 변이 바이러스;
58) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 501번 아미노산 위치에서 N501Y 변이, N501T 변이 또는 N501F 변이가 생긴 변이 바이러스;
59) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 614번 아미노산 위치에서 D614G 변이가 생긴 변이 바이러스;
60) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 677번 아미노산 위치에서 Q677H 변이가 생긴 변이 바이러스;
61) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 681번 아미노산 위치에서 P681H 변이 또는 P681R 변이가 생긴 변이 바이러스;
62) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 685번 아미노산 위치에서 R685H 변이가 생긴 변이 바이러스;
63) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 701번 아미노산 위치에서 A701V 변이가 생긴 변이 바이러스; 및
64) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 1176번 아미노산 위치에서 V1176F 변이가 생긴 변이 바이러스.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 결합 분자에 추가적으로 하나 이상의 태그가 결합된 이뮤노컨쥬게이트(immunoconjugate)를 제공한다. 일 구체예에서, 상기 결합 분자에 약물이 추가로 부착될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 결합 분자는 약제가 결합된 항체-약물 접합체(conjugate)의 형태로 사용될 수 있다. 약물을 국소 전달하기 위해 항체-약물 접합체(ADC), 즉 면역접합체를 사용하게 되면 상기 약물 모이어티를 감염된 세포에 표적화 전달할 수 있는데, 상기 약물 작용제를 접합시키지 않은 채로 투여하게 되면, 정상 세포에 대해서도 허용될 수 없는 수준의 독성이 야기될 수 있기 때문이다. 약물-연결성 및 약물-방출성 뿐만 아니라 폴리클로날 및 모노클로날 항체(mAb)의 선택성을 높임으로써 ADC의 최대 효능과 최소 독성을 개선할 수 있다.
약물 모이어티를 항체에 부착시키는, 즉 공유 결합을 통하여 연결시키는 통상적인 수단으로는, 일반적으로 약물 모이어티가 항체 상의 수 많은 부위에 부착되는 불균질한 분자 혼합물이 유발된다. 예를 들어, 세포독성 약물을 전형적으로, 종종 항체의 수 많은 리신 잔기를 통하여 항체와 접합시켜 불균질한 항체-약물 접합체 혼합물을 생성킬 수 있다. 반응 조건에 따라서, 이러한 불균질한 혼합물은 전형적으로, 약물 모이어티에 부착된 항체 분포도가 0 내지 약 8 이상이다. 또한, 특별한 정수 비의 약물 모이어티 대 항체를 수반한 접합체의 각 아군은, 약물 모이어티가 항체 상의 각종 부위에 부착되는 잠재적으로 불균질한 혼합물이다. 항체는 크고, 복잡하며 구조적으로 다양한 생체 분자이고, 종종 많은 반응성 관능기를 갖고 있다. 링커 시약 및 약물-링커 중간체와의 반응성은 pH, 농도, 염 농도 및 조용매와 같은 요인들에 의해 좌우된다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 결합 분자를 암호화하는 핵산 분자를 제공한다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명의 핵산 분자는 본 발명에서 제공하는 항체의 아미노산 서열을 당업자에게 알려진 바와 같이 폴리뉴클레오티드 서열로 번역된 핵산 분자 모두를 포함한다. 그러므로 본 발명에 있어 ORF(open reading frame)에 의한 다양한 폴리뉴클레오티드 서열이 제조될 수 있으며, 이들은 본 발명의 핵산 분자에 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 핵산 분자가 삽입된 발현 벡터를 제공한다. 본 발명에 있어, 상기 발현 벡터로는 셀트리온 고유의 발현 벡터인 MarEx 벡터(한국특허등록 제10-1076602호 참조) 및 상업적으로 널리 사용되는 pCDNA 벡터, F, R1, RP1, Col, pBR322, ToL, Ti 벡터; 코스미드; 람다, 람도이드(lambdoid), M13, Mu, p1 P22, Qμ, T-even, T2, T3, T7 등의 파아지; 식물 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나에서 선택된 발현 벡터를 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 당업자에게 발현 벡터로 알려진 모든 발현 벡터는 본 발명에 사용 가능하며, 발현 벡터를 선택할 때에는 목적으로 하는 숙주 세포의 성질에 따른다. 숙주세포로의 벡터 도입시 인산칼슘 트랜스펙션, 바이러스 감염, DEAE-덱스트란 조절 트랜스펙션, 리포펙타민 트랜스펙션 또는 전기천공법에 의해 수행될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 당업자는 사용하는 발현 벡터 및 숙주 세포에 알맞은 도입 방법을 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 벡터는 하나 이상의 선별 마커를 함유하나 이에 한정되지 않으며, 선별 마커를 포함하지 않은 벡터도 이용하여 생산물 생산 여부에 따라 선별이 가능하다. 선별 마커의 선택은 목적하는 숙주 세포에 의해 선택되며, 이는 이미 당업자에게 알려진 방법을 이용하므로 본 발명은 이에 제한을 두지 않는다.
본 발명에 있어, 본 발명의 결합 분자의 정제를 용이하게 하기 위하여 태그 서열을 발현 벡터 상에 삽입하여 융합시킬 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 있어, 상기 태그로는 헥사-히스티딘 태그, 헤마글루티닌 태그, myc 태그 또는 flag 태그를 포함하나 이에 한정되지 않으며, 당업자에게 알려진 정제를 용이하게 하는 태그는 모두 본 발명에서 이용 가능하다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 발현 벡터로 형질전환된 세포주를 제공한다. 본 발명의 일 구체예로서, 상기 발현 벡터가 숙주 세포에 형질전환되어, SARS-CoV-2에 결합하여 중화 능력을 가지는 결합 분자를 생산하는 세포주를 제공한다. 본 발명에 있어서, 상기 세포주는 CHO 세포, F2N 세포, COS 세포, BHK 세포, 바우스(Bowes) 흑색종 세포, HeLa 세포, 911 세포, HT1080 세포, A549 세포, HEK 293 세포 및 HEK293T 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 알려진 포유동물 숙주세포로 사용 가능한 세포는 모두 이용 가능하다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다. 여기서, 상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 조성물은 상기 결합 분자 이외에 약제학적으로 허용 가능한 부형제를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 약제학적으로 허용 가능한 부형제는 당업자에게 이미 잘 알려져 있는 부형제다.
본 발명의 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 조성물은, 상기 결합 분자에 대한 설명이 그대로 적용된다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 사스-코로나바이러스 감염증(COVID-19)의 진단, 예방 또는 치료용 조성물은 사스-코로나바이러스-2(SARSCoV-2), 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질, 더욱 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질의 RBD(Receptor Binding Domain)와 표적 세포의 ACE2(Angiotensin-converting enzyme2) 수용체의 결합을 억제하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 사스-코로나바이러스 감염증(COVID-19)의 진단, 예방 또는 치료용 조성물은 사스-코로나바이러스-2(SARSCoV-2), 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질, 더욱 바람직하게는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질의 RBD(Receptor Binding Domain)의 결합에 표 1의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁하기 위한 것일 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명에 따른 사스-코로나바이러스 감염증(COVID-19)의 진단, 예방 또는 치료용 조성물은, 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD의 결합에 표 2의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁하기 위한 것일 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명의 조성물은 추가로 적어도 하나의 다른 치료제 또는 진단제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 결합 분자와 함께 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 표면의 N 단백질(Nucleocapsid protein, N protein)에 결합하는 결합 분자를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 결합 분자와 함께 인터페론, 항-S 단백질 단일클론 항체, 항-S 단백질 폴리클로날 항체, 뉴클레오시드 유사체, DNA 폴리머라제 저해제, siRNA 제제 또는 치료백신을 항바이러스 약물로서 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명의 결합 분자를 포함하는 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 멸균 주사용액, 동결건조(lyophilized) 제형, 사전 충전식 주사(pre-filled syringe) 용액제, 경구형 제형, 외용제 또는 좌제 등의 형태로 제형화할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어, 본 발명의 조성물을 인간을 포함하는 포유동물에게 투여함으로써 SARS-CoV-2 감염 및 SARS-CoV-2 감염에 의해 유발되는 질병을 예방 또는 치료할 수 있다. 이때, 상기 결합 분자(예, 항체)의 투여량은 처리되는 대상, 질병 또는 상태의 심각도, 투여의 속도 및 처방 의사의 판단에 따른다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예로, 본 발명은 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 표면의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)에 결합하는 결합 분자를 포함하는 면역크로마토그래피 분석용 스트립을 제공한다. 상기 면역크로마토그래피 분석용 스트립은 코로나바이러스의 뉴클레오캡시드 단백질(Nucleocapsid protein, N protein)에 결합하는 결합 분자를 추가로 포함할 수 있다. 상기 코로나바이러스는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2), 인간 코로나바이러스 229E (HCoV-229E), 인간 코로나바이러스 OC43 (HCoV-OC43), 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 (SARS-CoV), 인간 코로나바이러스 NL63 (HCoV-NL63), 인간 코로나바이러스 HKU1 및 중동호흡기증후군 코로나바이러스 (MERS-CoV)로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어, 상기 면역크로마토그래피 분석용 스트립은
i) 지지체;
ii) 분석하고자 하는 검체를 수용하고 버퍼 투입부 및 검체 투입부를 구비하는 검체 패드;
iii) 상기 검체 패드에서 유입된 검체에 함유되어 있는 코로나바이러스와 특이적으로 결합하는 결합 분자를 함유하는, 컨쥬게이트 패드;
iv) 상기 검체에 코로나바이러스가 존재하는지 여부를 검출하는 신호검출부와 분석 물질의 존재 유무와 관계없이 검체가 흡수 패드로 이동하였는지 여부를 확인하는 대조부를 포함하는 신호 검출 패드; 및
v) 신호 검출 반응이 종료된 검체를 흡수하는 흡수 패드
를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명에 따른 스트립은 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 표면의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)에 결합하는 결합 분자를 컨쥬게이트 패드 및 신호 검출 패드에 각각 포함할 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 컨쥬게이트 패드와 신호 검출 패드에 포함된 SARS-CoV-2 S 단백질 결합 분자는 동일하거나, 다를 수 있다. 또한, 본 발명에 있어, 상기 컨쥬게이트 패드와 신호 검출 패드에 포함된 SARS-CoV-2 S 단백질 결합 분자는 앞서 상술한 서열을 포함하는 결합 분자일 수 있다.
본 발명에 따른 면역크로마토그래피 분석용 스트립에 있어서, 상기 컨쥬게이트 패드에 함유된 결합 분자는 금속 입자, 라텍스 입자, 형광물질 또는 효소로 라벨링될 수 있다. 일 예로서, 상기 금속 입자는 금 입자일 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 금 입자는 금 콜로이드 입자 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 상세히, 본 발명에 따른 면역크로마토그래피 분석용 스트립의 컨쥬게이트 패드에 본 발명의 결합 분자는 검출 가능하게 표식될 수 있다. 생분자들을 표식시키는데 사용 가능한 다양한 방법들이 당업자에게 잘 알려져 있고, 본 발명의 범주 내에서 고려된다. 본 발명에 있어, 본 발명에서 사용될 수 있는 표식 종류의 예로는 효소, 방사성 동위원소, 콜로이드금속, 형광 화합물, 화학발광 화합물 및 생발광 화합물이 있다. 통상적으로 사용되는 표식들은 형광물질(가령, 플루레신, 로다민, 텍사스 레드 등), 효소(가령, 고추냉이 퍼옥시다아제, β-갈락토시다아제, 알칼리포스파타 아제), 방사성 동위원소(가령, 32P 또는 125I), 바이오틴, 디곡시게닌, 콜로이드 금속, 화학발광 또는 생발광 화합물(가령, 디옥세탄, 루미놀 또는 아크리디늄)을 포함한다. 본 발명에 있어, 효소 또는 바이오티닐기의 공유 결합법, 요오드화법, 인산화법, 바이오틴화법 등과 같은 표식 방법들이 당 분야에 잘 알려져 있다. 검출 방법들로는 오토라디오그래피, 형광 현미경, 직접 및 간접 효소반응 등이 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 통상적으로 사용되는 검출 분석법으로는 방사성 동위원소 또는 비-방사성 동위원소 방법이 있다. 이들은 그 중에서도 웨스턴블롯팅, 오버레이-분석법, RIA(Radioimmuno Assay) 및 IRMA(ImmuneRadioimmunometric Assay), EIA(Enzyme Immuno Assay), ELISA(Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay), FIA(Fluorescent Immuno Assay) 및 CLIA(Chemioluminescent Immune Assay)이 있다.
본 발명에 따른 면역크로마토그래피 분석용 스트립에 있어서, 상기 검출은 육안, 광학, 전기화학, 또는 전기전도도에 의해 판독할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예로, 본 발명은 상기 면역크로마토그래피 분석용 스트립을 포함하는, 사스-코로나바이러스 감염증(COVID-19)의 진단용 키트를 제공한다.
본 발명에 있어, 본 발명의 진단용 키트는 샘플과 상기 결합 분자를 접촉시킨 후, 반응을 확인하여 SARS-CoV-2의 존재 여부를 검출하는 데 사용될 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 샘플은 대상의 가래, 침, 혈액, 땀, 폐 세포, 폐 조직의 점액, 호흡기 조직 및 타액으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 당업자에게 알려진 통상적인 방법으로 샘플 준비가 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예로, 본 발명은 상기 진단용 키트를 이용하여 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)를 검출하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예로, 본 발명은 상기 진단용 키트를 이용하여 사스-코로나바이러스 감염증(COVID-19)을 진단하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 키트를 제공한다. 여기서, 상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어, 본 발명의 진단용 키트는 샘플과 상기 결합 분자를 접촉시킨 후, 반응을 확인하여 코로나바이러스의 존재 여부를 검출하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 상기 코로나바이러스는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2), 사스-코로나바이러스(SARS-CoV), 중동호흡기증후군 코로나바이러스(MERS-CoV)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어, 상기 샘플은 대상의 가래, 침, 혈액, 땀, 폐 세포, 폐 조직의 점액, 호흡기 조직 및 타액으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 당업자에게 알려진 통상적인 방법으로 샘플 준비가 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 일 구체예는
a) 상기 결합 분자; 및
b) 용기
를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 키트를 제공한다.
본 발명의 진단, 예방 또는 치료용 키트에 있어서, 키트 용기에는 고체 담체가 포함될 수 있다. 본 발명의 항체는 고체 담체에 부착될 수 있고, 이와 같은 고체 담체는 다공성 또는 비다공성, 평면 또는 비평면일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환을 가진 대상에 상기 조성물을 치료학적으로 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함하는, 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료 방법을 제공한다. 여기서, 상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 구체예에서, 상기 진단, 예방, 또는 치료 방법은 항-바이러스 약물, 바이러스 진입 억제제 또는 바이러스 부착 억제제를 투여하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 선별하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 구체예에서, 본 발명은 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 선별하는 방법으로서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하고, 상기 에피토프 및 결합 분자가 결합을 보이는 경우 상기 결합 분자를 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 후보 물질로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. 여기서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함할 수 있다.여기서 '결합 분자'는, 본 명세서에서 상술한 결합 분자 관련 일체의 내용이 그대로 적용된다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명은 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 생산하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 구체예에서,본 발명은 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 생산하는 방법으로서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하고, 상기 에피토프 및 결합 분자가 결합을 보이는 경우 상기 결합 분자를 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 후보 물질로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. 여기서, 상기 결합 분자의 에피토프는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함할 수 있다. 여기서 '결합 분자'는, 본 명세서에서 상술한 결합 분자 관련 일체의 내용이 그대로 적용된다.
이하 본 발명에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의한다.
본 발명에 있어, 용어 "결합 분자"는 키메라, 인간화 또는 인간 단일클론 항체와 같은 단일클론 항체를 포함하는 온전한(intact) 이뮤노글로불린(immunoglobulin), 또는 항원에 결합하는 이뮤노글로불린인 항원-결합 단편을 포함한다. 예를 들면 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질(spike protein)과 결합에 있어서, 온전한(intact) 이뮤노글로불린과 경쟁하는 이뮤노글로불린 단편을 포함하는 가변성 도메인, 효소, 수용체, 단백질을 뜻한다. 구조와는 상관없이 항원-결합 단편은 온전한(intact) 이뮤노글로불린에 의해 인식된 동일한 항원과 결합된다. 본 발명에 있어, 상기 항원-결합 단편은 항체의 아미노산 서열의 2개 이상의 연속기, 20개 이상의 연속 아미노산 잔기, 25개 이상의 연속 아미노산 잔기, 30개 이상의 연속 아미노산 잔기, 35개 이상의 연속 아미노산 잔기, 40개 이상의 연속 아미노산 잔기, 50개 이상의 연속 아미노산 잔기, 60개 이상의 연속 아미노산 잔기, 70개 이상의 연속 아미노산 잔기, 80개 이상의 연속 아미노산 잔기, 90개 이상의 연속 아미노산 잔기, 100개 이상의 연속 아미노산 잔기, 125개 이상의 연속 아미노산 잔기, 150개 이상의 연속 아미노산 잔기, 175개 이상 연속 아미노산 잔기, 200개 이상의 연속 아미노산 잔기, 또는 250개 이상의 연속 아미노산 잔기의 아미노산 서열을 포함하는 펩티드 또는 폴리펩티드를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어, 용어 "항원-결합 단편"은 특히 Fab, F(ab'), F(ab')2, Fv, dAb, Fd, 상보성 결정 영역(CDR) 단편, 단일-쇄 항체(scFv), 2가(bivalent) 단일-쇄 항체, 단일-쇄 파지 항체, 디아바디(diabody), 트리아바디, 테트라바디, 폴리펩티드로의 특정 항원에 결합하기에 충분한 이뮤노글로불린의 하나 이상의 단편을 함유하는 폴리펩티드 등을 포함한다. 본 발명에 있어, 상기 단편은 합성으로 또는 완전한 이뮤노글로불린의 효소적 또는 화학적 분해에 의해 생성되거나, 재조합 DNA 기술에 의해 유전공학적으로 생성될 수 있다. 본 발명에 있어, 상기 단편 생성 방법은 당업계에 잘 알려져 있는 생성 방법을 의미한다.
본 발명에 있어, 용어 "약제학적으로 허용 가능한 부형제"는 용인 가능한 또는 편리한 투약 형태를 제조하기 위한 약물, 제제 또는 항체와 같은 활성 분자로 조합되는 불활성 물질을 의미한다. 본 발명에 있어, 상기 약제학적으로 허용 가능한 부형제는 비독성이거나, 적어도 독성이 사용된 용량 및 농도에서 수용자에게 이의 의도된 용도를 위해 허용될 수 있는 부형제이고, 약물, 제제 또는 결합 분제를 포함하는 제형의 다른 성분과 양립할 수 있다.
본 발명에 있어, 용어 "치료학적으로 유효한 양"은 SARS-CoV-2의 노출 전 또는 노출 후에 예방 또는 치료에 유효한 본 발명의 결합 분자의 양을 나타낸다.
본원에 기재된 상기 각 특징들은 조합되어 사용될 수 있으며, 상기 각 특징들이 특허청구범위의 서로 다른 종속항에 기재된다는 사실은 이들이 조합되어 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다.
본 발명의 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2) 야생형 및 향후 발생 가능한 변이 바이러스뿐만 아니라, 인간에게 감염되어 치명적인 질병을 유발하는 사스-코로나바이러스(SARS-CoV), 중동호흡기증후군 코로나바이러스 (MERS-CoV) 등을 포함한 인간에게 감염 가능성이 있는 다양한 코로나바이러스 종에 대한 우수한 결합 능력을 가지고, 우수한 중화 효과를 나타내므로, 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환에 대한 진단, 예방 또는 치료에 매우 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 No. 32 항체의 작용 기전 (mechanism of action)을 Octet을 이용하여 Biolayer interference (BLI) 분석을 진행하여 평가한 결과를 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스 감염 전 및 후 6일 동안 매일 각 군의 평균 체중을 평가한 결과이다.
도 2b는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 폐 조직의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 2c는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 비강세척액의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 3a는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 베타변이주 감염일로부터 7일 동안 매일 각 군의 평균 체중을 평가한 결과이다.
도 3b는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 베타변이주 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 폐 조직의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 3c는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 베타변이주 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 비강세척액의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 4a는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 델타변이주 감염일로부터 11일 동안 매일 각 군의 평균 체중을 평가한 결과이다.
도 4b는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 델타변이주 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 폐 조직의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 4c는 본 발명의 결합 분자를 이용한 마우스 동물 실험 중 SARS-CoV-2 바이러스의 델타변이주 접종 후 Vero 세포를 이용하여 마우스의 비강세척액의 바이러스 역가를 측정한 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 No. 32 항체의 공간 그룹별 결정 구조를 나타낸 것이다.
도 6는 SARS-CoV-2 RBD 상의 ACE2 결합과 본 발명의 일 실시예에 따른 No. 32 항체의 슈퍼임포즈 구조를 나타낸 것이다.
도 7a는 SARS-CoV-2 RBD 상 ACE2의 결합 위치를 나타낸 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 No. 32 항체와 ACE2가 동시에 결합하는 아미노산 잔기는 붉은 색으로 표기하였다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 No.32 항체의 SARS-CoV-2 RBD 에피토프를 나타낸 것이다. No. 32와 ACE2가 동시에 결합하는 아미노산 잔기는 붉은 색으로 표기하였다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예들은 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예에 의해 한정되지 않는다. 본 발명에서 인용된 문헌 및 본 출원인이 기출원한 한국출원 제10-2021-0097373호 및 PCT국제출원 PCT/KR2021/009567은 본 발명의 명세서에 참조로서 통합된다.
실시예 1: SARS-CoV-2 회복 환자의 혈액으로부터 PBMC 분리
혈액의 공여자는 2020년 SARS-CoV-2에 감염되었음을 확진 받고 치료를 통하여 더 이상 바이러스가 검출되지 않은 사람들을 대상으로 하였으며 공여자 선정과 채혈 과정은 임상시험심사 위원회(IRB)의 승인을 받고 이루어졌다. 공여자 선정 후 약 30㎖의 전혈을 채혈하여 Ficoll-PaqueTM PLUS(GE Healthcare) 방법을 사용하여 PBMC(peripheral blood mononuclear cell)를 분리하였다. 분리된 PBMC는 인산 완충용액으로 2회 세척한 후, 냉동 배지(RPMI:FBS:DMSO = 5:4:1)로 1*107cells/㎖ 농도로 맞추어 액체 질소 탱크(Liquid Nitrogen Tank)에 보관하였다.
실시예 2: 항체 디스플레이된 파아지 라이브러리(phage library) 제작
실시예 1 에서 분리한 PBMC에서 Trizol Reagent(Invitrogen)를 이용하여 전체 RNA를 추출한 후 the SuperScriptTM III First-Strand cDNA synthesis system(Invitrogen, USA)을 이용하여 cDNA를 합성하였다.
합성된 cDNA로부터 항체 라이브러리의 제작은 선행문헌을 참고하였다(Barbas C. et. al. Phage display a laboratory manual. 2001. CSHL Press). 간단히 기술하면 합성된 cDNA로부터 High fidelity Taq polymerase(Roche)와 디제너레이티브 프라이머 세트(degenerative primer set)(IDT)을 이용하여 항체의 경쇄와 중쇄의 가변 영역을 PCR(polymerase chain reaction) 방법으로 증폭하였다. 분리된 경쇄와 중쇄의 가변영역 절편들이 무작위 조합으로 하나의 서열로서 연결되도록 overlap PCR 방법으로 scFv 형태의 유전자로 만들어 증폭한 후 제한 효소로 절단하고 1% 아가로스 겔 전기영동(agarose gel electrophoresis)과 gel extraction kit(Qiagen) 방법을 사용하여 scFv를 분리하였다. 파아지 벡터도 동일한 제한 효소로 절단하고 분리한 뒤 상기 scFv 유전자와 섞고 T4 DNA ligase(New England Biolab)를 넣은 후 16℃에서 12시간 이상 반응하였다. 반응액을 ER2738 수용성 세포(competent cell)과 섞고 전기천공(electroporation) 방법으로 형질 전환하였다. 형질 전환된 ER2738은 진탕 배양 후 VCSM13 helper phage(Agilent Technologies)를 넣고 12시간 이상 배양하였다.
실시예 3: 파아지 효소 면역분석을 이용한 선별
실시예 2 에서 제작한 파아지 라이브러리 배양액을 원심 분리하여 숙주세포를 제거한 뒤 4% PEG와 0.5M NaCl을 넣고 원심 분리하여 파아지를 침강 시키고 상층액을 제거하였다. 침강된 파아지를 1% BSA/TBS 에 희석하여 파아지 라이브러리를 얻고, 이후 다양한 SARS-CoV-2 Spike 단백질 (S1, S2, S1+S2), SARS-CoV spike 단백질 혹은 MERS-CoV spike 단백질들에 대한 결합 및 해리 반응으로 패닝(panning)을 독립적으로 진행하여 SARS-CoV-2, SARS-CoV 혹은 MERS-CoV spike 단백질에 대한 결합 능력을 갖는 scFv-파아지를 분리하였다. 예를 들어, SARS-CoV-2 S 단백질의 한 부분인 S2 (S2 domain) 영역(residues S686 to P1213 on S glycoprotein)이 결합된 ELISA 플레이트(plate)에 파아지 라이브러리를 넣고 상온에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응액을 제거한 뒤 ELISA 플레이트를 0.05% tween 20이 포함된 PBS로 세척한 뒤 60㎕ 의 0.1M glycine-HCl(pH 2.2)를 넣어 항원에 결합한 scFv-파아지를 떼어내고 2M Tris(pH 9.1)를 이용하여 중화 하였다. 중화된 scFv-파아지는 ER2738에 감염시킨 뒤 보조(helper) 파아지를 넣고 배양하여 다음 번 패닝에 사용하였다. 감염시킨 ER2738의 일부는 보조 파아지를 넣기 전에 LB 플레이트에 도말하여 다음날 콜로니(colony)를 얻었다.
각 패닝 마다 형성된 콜로니는 96-well deep well plate(Axygen)에 담긴 배양액에 넣어 진탕 배양하고 OD600이 0.7 이상의 값이 되었을 때 보조 파아지를 넣은 후 37℃에서 12시간 이상 진탕 배양하였다. 배양액을 원심 분리하여 숙주세포를 제거하고 scFv-파아지를 포함하는 상등액을 준비하였다.
준비된 scFv-파아지 상등액을 6% BSA/PBS 와 1:1 희석한 뒤 SARS-CoV-2 S 단백질들을 흡착 후 블로킹(blocking)한 96-웰 마이크로타이터 플레이트의 각 웰에 넣고 37℃에서 2시간 동안 정치하였다. 각 웰을 0.05% Tween 20가 포함된 PBS로 3회 세척한 뒤 HRP(겨자무과산화효소, horseradish peroxidase)가 표지 된 항 M13 항체를 넣고 37℃에서 1시간 동안 정치하였다. 각 웰을 0.05% Tween 20가 포함된 PBS로 3회 세척한 뒤 ABTS(2,2'-Azinobis [3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid]-diammonium salt)를 넣고 405nm 에서의 흡광도를 측정하여 SARS-CoV-2 S 항원 단백질에 대한 결합력을 갖는 scFv-파아지를 선별하였다.
실시예 4: scFv-Fc 항체 분절의 SARS-CoV-2 중화능 평가
실시예 3에서 선별된 scFv-파아지는 이후 콜로니를 진탕 배양하여 DNA를 얻은 다음 항체 가변영역에 대한 서열을 분석하였다. 이 중에서 아미노산 서열로서 중복된 클론을 제외하고 선정된 scFv-파아지를 후보 항체 동물 세포 주에서의 발현 능력을 평가하기 위하여 scFv 항체 분절(scFv-Fc) 형태로 벡터에 클로닝하였다. 형질도입 시약(Transfection reagent)을 이용하여 CHO 세포에 형질 감염시켜 발현시킨 후 그 배양액을 이용하여 scFv-Fc 항체 분절을 한국 분리종 SARS-CoV-2 바이러스 (betaCoV/Korea/KCDC/2020 NCCP43326)에 대하여 CPE(Cytopathic effect)측정법으로 평가하였다.
CPE 측정법은 항체 시료를 희석한 뒤 각각 동량의 100TCID50 바이러스와 혼합하여 37℃에서 30분 동안 반응시킨 뒤 VERO.E6 세포주에 감염시켜 살아있는 세포를 확인하는 방법으로 수행하였다. 37℃, 5% CO2 인큐베이터(incubator)에서 4일간 배양한 뒤 살아있는 세포를 분석하여 항체 분절 시료의 중화능을 평가하였다. 항체 중화능 (%)는 하나의 농도에 독립적으로 두 well을 분석한 결과 세포가 모두 살아 있으면 100%로 표기하였으며, 50%는 한 well만 살아 있을 경우, 0%는 두 well 모두 살아 있지 않음을 나타낸다.
분석 결과, [표 3]에서와 같이 중화능을 갖는 항체 분절이 확인 되었다. 하기 표 3에서의 No.는 표 1 및 2 에 기재된 각 결합 분자의 No.와 동일한 결합 분자를 지칭한다. 하기 [표 3]에서 양성 대조군 항체는 셀트리온의 CT-P59 코로나19 중화항체이다(한국등록특허공보 제10-2205028호에 개시되는 항체 No.139)
No. scFv-Fc 희석 농도 μg/ml
2 1 0.5 0.25 0.125
2 0 0 50 0 0
3 50 0 0 0 0
12 50 0 0 0 0
15 0 0 0 50 0
16 50 0 0 0 0
18 50 0 0 0 0
19 50 0 0 0 0
20 100 100 100 100 100
22 0 50 0 0 0
23 50 0 0 0 0
24 100 100 100 0 0
26 0 0 50 50 0
31 50 0 0 0 0
32 100 100 100 100 100
33 50 50 0 0 0
34 100 100 100 50 0
37 50 50 50 50 0
43 100 0 0 0 0
45 100 50 50 50 0
48 100 100 100 100 100
50 0 50 0 0 0
51 50 0 0 0 0
53 50 50 50 0 0
54 100 100 100 100 100
55 0 0 50 0 0
56 0 0 50 50 0
59 50 50 0 0 0
60 50 50 0 0 0
61 100 100 100 50 0
66 50 50 50 0 0
69 50 0 0 0 0
74 50 0 0 0 0
75 50 50 0 0 0
76 100 50 0 0 0
81 100 100 100 100 100
82 50 0 0 0 0
83 50 0 0 0 0
85 50 0 0 0 0
86 50 0 0 0 0
87 50 50 50 0 0
93 50 50 50 0 0
94 100 0 0 0 0
95 100 0 0 0 0
96 100 0 0 0 0
98 50 50 0 0 0
102 100 0 0 0 0
103 0 0 100 100 50
104 100 100 50 0 0
108 0 50 0 0 0
양성 대조군 항체 100 100 100 100 100
실시예 5: 완전 인간 항체(Full IgG)로 전환 후 항체의 결합력 평가
실시예 4에서 항체 분절(scFv-Fc)로 확인된 중화능으로 선정된 항체들을 완전 인간 항체(Full IgG)로 변환하고, 실시예 4의 방법으로 항체 배양액을 준비하여, 완전 인간 항체에서의 SARS-CoV-2 RBD와의 결합력을 평가하였다. Octet을 이용하여 Biolayer interference (BLI) 분석을 진행하여 평가하였다. 분석 결과, 완전 인간 항체 11종은 하기 [표 4]와 같이 SARS-CoV-2 바이러스 표면 단백질 (RBD)에 대해서 우수한 결합력을 가지는 것이 확인 되었다. 하기 [표 4]에서의 No.는 표 1, 표 2에 기재된 각 결합 분자의 No.와 동일한 결합 분자를 지칭한다.
No. KD (M)
32 1.47E-10
33 4.31E-11
34 1.85E-10
37 5.70E-11
45 7.08E-11
48 1.84E-10
53 3.39E-09
54 3.13E-11
59 4.96E-11
61 2.26E-11
81 4.28E-11
실시예 6 : 완전 인간 항체(Full IgG)의 중화능 평가
6-1. 완전 인간 항체(Full IgG)의 중화능 평가(1)
항체 발현율 등 항체 특성을 반영하여 선별된 항체에 대하여 SARS-CoV-1과 MERS-CoV 바이러스에 대하여 중화능을 평가 진행하였다.
분석 결과, 하기 [표 5]에서와 같이 중화능이 확인 되었다. 하기 [표 5]에서 No.는 표 1, 표 2에 기재된 각 결합 분자의 No.와 동일한 결합 분자를 지칭한다. 하기 [표 5]에서 SARS-CoV-1 분석의 양성 대조군 항체는 CR3022이며(Xiaolong Tian et al., Emerg Microbes Infect. 2020 Feb 17;9(1):382-385), MERS-CoV 양성 대조군 항체는 셀트리온의 CT-P38 메르스 중화항체이다(한국공개특허공보 제10-2019-0093114호).
No. MERS-CoV SARS-CoV-1
IC50(ng/ml) IC50 (ng/ml)
2 6682.3 4001.4
59 >10000 6729.5
95 9690.8 >10000
102 >10000 2314.7
103 8132.8 >10000
32 8377.7 >10000
CT-P59 8125.1 >10000
CR3022 >10000 6843.6
CT-P38 51.8 >10000
6-2. 완전 인간 항체(Full IgG)의 SARS-CoV-2 슈도변이바이러스에 대한 중화능 평가(1)
SARS-CoV-2 spike D614와 D614G 그리고 제작한 20종의 SARS-CoV-2 spike 변이 슈도바이러스에 대해 No.32 + No.54 항체 칵테일의 중화능 여부를 확인하는 시험을 진행하였다. 상기 SARS-CoV-2 spike 변이 슈도바이러스는 CT-P59(Regdanvimab) 항체의 에피토프 중 일부 위치와 논문(A. Baum et al.,Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018, Korber et al., 2020, Cell 182, 812-827)에 발표된 변이 바이러스를 참고하여 제작하였다. 변이슈도바이러스의 양을 1.73*107 copies로 고정하고, 항체 1000 ng/mL 최고 농도로 3배씩 10단계로 희석하여 변이바이러스에 대한 중화능 시험을 수행한 결과, 하기 [표 6]와 같이 중화능이 확인 되었다.
No. SARS-CoV-2 변이 pseudovirus Backbone Vector IC50 (ng/mL)
1 D614 - 5.229
2 S494P D614 13.42
3 R685H D614 5.046
4 S494P+R685H D614 2.676
5 E484K D614 13.63
6 Q493K D614 10.15
7 F490S D614 13.25
8 Y449N D614 12.55
9 L455F D614 6.989
10 F456L D614 3.056
11 L452R D614 25.73
12 E406Q D614 15.11
13 K444Q D614 8.646
14 V445A D614 7.124
15 N234Q D614 70.01
16 A475V D614 7.35
17 D614G - 6.723
18 S477N D614G 4.659
19 A222V D614G 6.404
20 V1176F D614G 9.035
21 N439K D614G 6.225
22 Y453F D614G 8.515
6-3. 완전 인간 항체(Full IgG)의 SARS-CoV-2 슈도변이바이러스에 대한 중화능 평가(2)
SARS-CoV-2의 변이 슈도 바이러스 15종에 대해 No.32 항체, No.54 항체의 중화능 여부를 확인하는 시험을 진행하였다. 여기서, No. 32, No. 54 항체는 표 1, 표 2에 기재된 No. 32, No. 54 결합 분자를 각각 지칭한다. 상기 SARS-CoV-2 spike 변이 슈도바이러스는 CT-P59(Regdanvimab) 항체의 에피토프 중 일부 위치와 논문(A. Baum et al.,Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018, Korber et al., 2020, Cell 182, 812-827)에 발표된 변이 바이러스를 참고하여 제작하였다. 슈도변이바이러스의 양을 1.73*107 copies로 고정하고, 항체 1000 ng/mL 최고 농도로 3배씩 10단계로 희석하여 변이바이러스에 대한 중화능 시험을 수행한 결과, 하기 [표 7]과 같이 중화능이 확인 되었다.
No. SARS-CoV-2 변이 pseudovirus IC50 (ng/ml)
No.32 No.54
1 D614G 7 100
2 K417N+E484K+N501Y 10 2870
3 501Y.V2 60 2180
4 D614 or G614 3.25 12.84
5 K417N 1 4.817
6 E484K 5.9 >1000
7 L452R 3.39 >1000
8 Y449N 2.14 21.9
9 L455F 7.52 8.87
10 F456L 2.4 2.15
11 Q493K 5.62 9.92
12 S494P 6.29 5.85
13 E406Q 3.26 1.71
14 F490S 6.08 12
15 K417T 0.91 7.08
6-4. No.32 항체의 SARS-CoV-2 슈도변이바이러스에 대한 중화능 평가(3)
SARS-CoV-2 spike D614G 그리고 제작한 42종의 SARS-CoV-2 spike 변이 슈도바이러스에 대해 No.32 항체의 중화능 여부를 확인하는 시험을 진행하였다. 상기 SARS-CoV-2 spike 변이 슈도 바이러스는 CT-P59(Regdanvimab) 항체의 에피토프 중 일부 위치와 논문(A. Baum et al., Science, 2020 Aug 21;369(6506):1014-1018., Korber et al., 2020, Cell 182, 812-827., Wang et al.,2021, doi: 10.1038/s41586-021-03398-2.)에 발표된 변이 바이러스를 참고하여 제작하였다. 변이슈도바이러스의 양을 1.73*107 copies로 고정하고, 항체 100 ng/mL 또는 1000ng/ml 또는 1mg/ml 최고 농도로 3배씩 10단계로 희석하여 변이바이러스에 대한 중화능 시험을 수행한 결과, 하기 [표 8]과 같이 중화능이 확인 되었다.
하기 표 11에서, 각 변이 위치는 코로나바이러스 스파이크 단백질 (NCBI ACCESSION 번호: YP_009724390.1, 서열번호 1521)의 N 말단부터 넘버링(numbering) 한 것이다. 또한, 영국 변이 501Y.V1 (B.1.1.7), 남아공 변이 501Y.V2 (B.1.351), 브라질 변이 501Y.V3 (P.1), 캘리포니아 변이 (B.1.429), 뉴욕 변이 (B.1.525), 뉴욕 변이 (B.1.526), 뮤 변이(B.1.621), 오미크론 변이(B.1.1.529)의 위치는 각각 하기 참고 표 A에 나타낸 바와 같다.
No. SARS-CoV-2 변이 pseudovirus Backbone Vector IC50 (ng/ml)
1 D614G - 4.813
2 Q493R D614G 4.941
3 K417E D614G 1.133
4 G446V D614G 5.019
5 G476S D614G 6.036
6 F486V D614G 4.222
7 E406W D614G 7.836
8 N440D D614G 4.248
9 P681H D614G 3.011
10 K417N D614G 1.344
11 A701V D614G 4.139
12 D80A D614G 2.657
13 K417N+E484K+N501Y D614G 2.71
14 Q493M D614G 4.785
15 F486I D614G 3.18
16 Y489H D614G 8.358
17 N501Y D614G 4.838
18 HV69-70 del D614G 4.156
19 HV69-70del + N501Y D614G 4.633
20 N501T D614G 2.568
21 N501F D614G 5.952
22 Q677H D614G 4.84
23 Q498H D614G 2.558
24 N460T D614G 16.71
25 F486S D614G 2.275
26 F486L D614G 2.366
27 T478K D614G 2.575
28 K417T D614G 0.977
29 Q493Y D614G 1.124
30 Q493A D614G 5.745
31 A372V D614G 2.441
32 P384L D614G 4.404
33 S494L D614G 5.132
34 501Y.V3 (P.1) D614G 1.71
35 501Y.V2 (B.1.351) D614G 3.272
36 B.1.526 D614G 3.53
37 E484Q+L452R+P681R D614G 8.264
38 영국 (B.1.1.7) D614G 4.853
39 캘리포니아 (B.1.429) D614G 5.864
40 뉴욕 (B.1.525) D614G 5.569
41 G447R D614G 6.555
42 D420N D614G -
43 Y473F D614G 5.248
44 S494Q D614G 2.756
45 E484G D614G 3.556
46 L452R+T478K+P681R D614G 5.324
47 G496D D614G 3.616
48 N450S D614G 0.505
49 K417R D614G 3.461
50 L452Q+F490S D614G 3.68
51 L452R+T478K+K417N D614G 1.19
52 D614 - 4.342
53 S477N D614G 4.561
54 S494P D614G 6.49
55 Y453F D614G 4.422
56 N439K D614G 5.352
57 A222V D614G 4.721
58 N234Q D614G 41.54
59 K444Q D614G 7.543
60 R685H D614G 3.697
61 Y449N D614G 10.13
62 L455F D614G 10.59
63 Q493K D614G 0.491
64 E406Q D614G 4.185
65 V445A D614G 4.679
66 L452R D614G 8.781
67 E484K D614G 2.155
68 A475V D614G 3.518
69 S494P+R685H D614G 2.056
70 F490S D614G 8.458
71 V1176F D614G 3.585
72 B.1.621 (Mu) D614G 12.18
73 B.1.1.529 (Omicron) D614G 22
[참고 표 A]
Figure PCTKR2022004669-appb-img-000015
실시예 7. 완전 인간 항체(Full IgG)의 항체 결합 특성 및 작용 기전 평가
실시예 5, 6을 통하여 선정된 항체 (full IgG)의 SARS-CoV-2 RBD 변이 단백질에 대한 결합 (No.32와 No.54 항체) 및 작용 기전 (No.32 항체)을 Octet 분석을 진행하여 평가하였다.
SARS-CoV-2 바이러스는 표면 단백질 (RBD)를 인간 수용체 (ACE2)에 결합시켜 인체 세포에의 감염을 시작할 수 있다. 따라서, No. 32 항체(Full IgG)의 작용 기전 (mechanism of action)을 Octet을 이용하여 Biolayer interference (BLI) 분석을 진행하여 평가하였다. 분석 결과, [표 9]와 같이 SARS-CoV-2 바이러스 표면 단백질 (RBD)의 변이 단백질에 대해서도 우수한 결합력을 가지며, [도 1]과 같이 SARS-CoV-2 표면 단백질 (RBD)와 인간 수용체 (ACE2)의 결합이 No. 32 항체(Full IgG)에 의해 완전하게 억제되는 것이 확인되었다.
No. RBD type KD (M) kon(1/Ms) kdis(1/s)
54 WT 1.33E-10 8.15E+05 1.08E-04
32+54 WT 2.74E-10 3.72E+05 1.02E-04
32+54 S494P 1.99E-10 4.14E+05 8.22E-05
32+54 K417N 1.60E-10 4.62E+05 7.39E-05
32+54 E484K 6.90E-10 2.48E+05 1.71E-04
32+54 N501Y 2.35E-10 4.13E+05 9.68E-05
32 WT 1.32E-10 7.79E+05 1.03E-04
32 P337S 1.30E-10 6.98E+05 9.08E-05
32 F338L 1.15E-10 6.96E+05 8.00E-05
32 V341I 1.05E-10 7.33E+05 7.68E-05
32 F342L 1.97E-10 6.91E+05 1.36E-04
32 A344S 1.22E-10 7.38E+05 9.01E-05
32 A348S 1.19E-10 7.13E+05 8.49E-05
32 A352S 1.08E-10 7.93E+05 8.52E-05
32 N354D 1.33E-10 7.40E+05 9.85E-05
32 S359N 1.09E-10 8.34E+05 9.13E-05
32 V367F 1.25E-10 7.85E+05 9.83E-05
32 N370S 6.36E-11 8.49E+05 5.40E-05
32 A372S 5.48E-11 8.93E+05 4.89E-05
32 A372T 5.37E-11 8.73E+05 4.69E-05
32 F377L 5.79E-11 8.67E+05 5.02E-05
32 K378R 9.76E-11 7.14E+05 6.97E-05
32 K378N 1.07E-10 7.03E+05 7.55E-05
32 P384L 9.93E-11 7.46E+05 7.41E-05
32 T385A 1.15E-10 6.79E+05 7.79E-05
32 T393P 9.60E-11 7.82E+05 7.51E-05
32 V395I 8.72E-11 7.77E+05 6.78E-05
32 E406Q 2.88E-10 4.96E+05 1.43E-04
32 R408I 1.11E-10 7.35E+05 8.17E-05
32 Q409E 1.23E-10 7.00E+05 8.61E-05
32 D405V, Q414A 1.74E-10 7.21E+05 1.25E-04
32 Q414E 1.03E-10 7.50E+05 7.72E-05
32 Q414R 1.39E-10 6.20E+05 8.59E-05
32 K417N 1.44E-10 7.38E+05 1.06E-04
32 K417N & E484K & N501Y 2.32E-10 5.12E+05 1.19E-04
32 K417T & E484K & N501Y 1.34E-10 6.01E+05 8.05E-05
32 A435S 1.88E-10 7.17E+05 1.35E-04
32 W436R 1.83E-10 8.16E+05 1.49E-04
32 N439K 1.65E-10 7.92E+05 1.30E-04
32 L452R 1.99E-10 5.24E+05 1.04E-04
32 L452R, E484Q 1.27E-10 7.42E+05 9.43E-05
32 L452R, T478K 1.96E-10 5.96E+05 1.17E-04
32 Y453F 1.51E-10 6.67E+05 1.01E-04
32 S477N 1.48E-10 6.60E+05 9.79E-05
32 E484K (Acro) 1.50E-10 7.24E+05 1.08E-04
32 S494P 8.64E-11 8.10E+05 6.99E-05
32 N501Y 1.51E-10 6.51E+05 9.81E-05
실시예 8. 동물실험을 통한 완전 인간 항체(Full IgG)의 SARS-CoV-2 바이러스 중화능 평가
8-1. 마우스 예방능 평가 실험
SARS-CoV-2 바이러스에 자연 감염되며 인간과 유사한 임상 증상 및 병변을 보이는 동물 모델인 TG마우스(B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J [Stock No: 034860 | K18-hACE2] from The Jackson Laboratory)를 이용하여, No. 32 및 No. 54 항체의 생체 내 예방능을 평가하기 위하여 다음과 같이 실험을 진행하였다.
군 구성은 비감염군, 감염군 및 투여군 (CT-P59 1 mg/kg 또는 10 mg/kg, No. 32 항체 1 mg/kg 또는 10 mg/kg, No. 54 항체 1 mg/kg 또는 10 mg/kg, No. 32 항체와 No. 54 항체 칵테일 1 mg/kg 또는 10 mg/kg) 총 10군으로 구성하였으며, 비감염군은 3마리, 감염군 및 투여군은 군당 6마리로 구성하였다. 각 군은 DPBS 혹은 각 투여 항체 1 mg/kg 또는 10 mg/kg 투여 후 24시간 뒤 SARS-CoV-2 바이러스(NMC-nCoV02) 1 * 105 PFU/ 50 μL를 비강에 접종하여 최대 6일간 관찰하였다. 추가적으로, 바이러스 접종 전 및 후 6일 동안 매일 각 군의 개체 별 체중을 평가하였다. 조직 내 바이러스 역가를 측정하기 위해 바이러스 접종 후 3일째와 6일째 마우스를 희생시켜 폐조직과 비강세척액을 확보하였고, Vero 세포를 이용한 플라크 분석 (Plaque assay)을 하여 각 조직의 바이러스 역가를 측정하였다.
그 결과, No. 32 항체 (1, 10 mg/kg)와 No. 54 항체 (10 mg/kg)는 CT-P59 대비 체중 변화 상 열등하지 않은 결과를 보였다. No. 54 항체 저용량 (1 mg/kg)은 CT-P59와 No. 32 항체 대비 체중 변화 상 유의적으로 낮은 결과를 보였다. (도 2a)
플라크 분석으로 측정한 폐의 바이러스 역가 결과는 다음과 같다. No. 32 항체 고용량 (10 mg/kg)과 No. 32 항체와 No. 54 항체 칵테일 고용량 (10 mg/kg)은 3일째부터 바이러스가 검출되지 않아 가장 좋은 예방능을 보였고, 6일째에서는 모든 항체 투여군에서 예방능 효과를 보였다. (도 2b)
또한, 플라크 분석으로 측정한 비강세척액의 바이러스 역가는 다음과 같다. 3일째에서는 저용량 (1 mg/kg) 군들 간의 예방능 차이가 보이지 않았다. No. 32 항체와 No. 54 항체 칵테일 그룹만이 6일째에 바이러스가 검출이 되지 않아 낮은 투여 용량 (1 mg/kg) 비교에서 가장 좋은 예방능을 보였고, 고용량 (10 mg/kg)은 6일 째 모든 투여 그룹에서 예방 효과를 확인하였다. (도 2c)
8-2. 마우스 치료능 평가 실험 (베타 변이주 B.1.351 접종)
SARS-CoV-2 바이러스에 자연 감염되며 인간과 유사한 임상 증상 및 병변을 보이는 동물 모델인 TG마우스 (B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J from The Jackson Laboratory)를 이용하여, CT-P59 항체와 No. 32 (CT-P63) 항체를 각각 단독 투여 또는 병용투여 시 생체 내 치료능을 평가하기 위하여 다음과 같이 실험을 진행하였다. 본 명세서에서, No. 32 항체와 CT-P63 항체는 동일한 항체를 지칭한다.
군 구성은 감염대조군 및 투여군 (CT-P59 항체 20 mg/kg, No. 32 항체 20 mg/kg 또는 40 mg/kg, CT-P59 항체와 No. 32 항체를 1:1 비율로 섞은 칵테일 20 mg/kg 또는 40mg/kg) 총 6군으로 구성하였으며, 대조군과 투여군은 군당 각각 10마리와 8마리로 구성되었다. 1*104 PFU/30μl의 베타형 SARS-CoV-2 바이러스 (hCoV-19/Korea/KDCA55905/2021)(B.1.351)를 비강 접종을 통해 감염시키고 8시간 뒤 formulation buffer 혹은 항체를 투여하여 최대 6일간 관찰하였다. 바이러스 접종일로부터 6일 까지 매일 각 군의 개체 별 체중을 평가하였으며, 조직 내 바이러스 역가를 측정하기 위해 바이러스 접종 후 3일째와 6일째 마우스를 희생시켜 폐조직과 비강세척액을 확보하였고, Vero 세포를 이용한 플라크 분석 (Plaque assay)을 하여 각 조직의 바이러스 역가를 측정하였다.
그 결과, 감염 후 3일째부터 대조군 대비하여 투여군에서 통계적으로 유의한 체중 감소 방어 효과가 확인 되었으며, 투여군 동물들은 대조군 동물에 비해 체중 감소가 지연되었다. (도 3a)
플라크 분석으로 측정한 폐의 바이러스 역가 결과는 다음과 같다. 대조군의 경우 바이러스 접종 후 6일째까지 바이러스가 검출되었으나, 모든 투여군에서 접종 후 3일 째부터 바이러스가 검출되지 않았다. (도 3b)
또한, 플라크 분석으로 측정한 비강세척액의 바이러스 역가는 다음과 같다. 바이러스 역가는 바이러스 접종 후 3일째에 모든 군에서 대조군 대비 유의미한 감소를 보였으며, 특히 CT-P59 항체 20 mg/kg, No. 32 항체 40mg/kg와 칵테일 항체 40 mg/kg를 투여 받은 군에서는 바이러스가 검출되지 않았다. 6일째에는 모든 투여군에서 바이러스가 검출되지 않음으로써 CT-P59 항체, No. 32 항체 그리고 칵테일 항체의 치료능을 확인하였다. (도 3c)
8-3. 마우스 치료능 평가 실험 (델타 변이주 B.1.617.2 접종)
SARS-CoV-2 바이러스에 자연 감염되며 인간과 유사한 임상 증상 및 병변을 보이는 동물 모델인 TG마우스 (B6.Cg-Tg(K18-ACE2)2Prlmn/J from The Jackson Laboratory)를 이용하여, CT-P59 항체와 No. 32 (CT-P63) 항체를 각각 단독 투여 또는 병용투여 시 생체 내 치료능을 평가하기 위하여 다음과 같이 실험을 진행하였다.
군 구성은 감염대조군 및 투여군 (CT-P59 항체 5 mg/kg, No. 32 항체 10 mg/kg, CT-P59 항체와 No. 32 항체를 1:2 비율로 섞은 칵테일 항체 7.5 mg/kg 또는 15 mg/kg) 총 5군으로 구성하였으며, 군당 11마리로 구성하였다. 1*104 PFU/30μl의 델타형 SARS-CoV-2 바이러스 (hCoV-19/Korea119861/KDCA/2021)(B.1.617.2)를 비강 접종을 통해 감염시키고 8시간 뒤 formulation buffer 혹은 항체를 투여하였다. 바이러 스 접종 전 및 후 10일째까지 매일 각 군의 개체 별 체중을 평가하였으며, 조직 내 바이러스 역가를 측정하기 위해 바이러스 접종 후 3일째와 6일째 마우스를 4마리씩 희생시켜 폐조직과 비강세척액을 확보하였고, Vero 세포를 이용한 플라크 분석 (Plaque assay)을 하여 각 조직의 바이러스 역가를 측정하였다.
그 결과, 대조군 동물에서 바이러스 접종 후 5일째 2마리, 6일째 2마리 에서 체중이 30% 이상 감소되어 폐사로 간주되었다. 7일째부터는 1 마리의 결과가 보고되었으나, 8일째 1마리가 폐사함으로써 8일째부터 0%의 생존율을 보였다. 반면, 투여군의 경우 바이러스 접종 후 1일째와 5일째부터 7일째까지 대조군 대비하여 통계적으로 유의한 체중 감소 방어 효과가 확인 되었다. (도 4a)
플라크 분석으로 측정한 폐의 바이러스 역가 결과는 다음과 같다. 대조군의 경우 바이러스 접종 후 6일째까지 바이러스가 검출되었으나, 모든 투여군에서 바이러스 역가는 유의성 있는 감소를 보였다. 특히 CT-P59 항체 5 mg/kg 군을 제외한 모든 투여군에서 3일 째부터 바이러스가 검출되지 않았다. (도 4b)
또한, 플라크 분석으로 측정한 비강세척액의 바이러스 역가를 확인함으로써 CT-P59 항체와 No. 32 항체 또는 칵테일 항체의 치료능을 다음과 같이 확인하였다. 대조군의 경우 바이러스 접종 후 3일째에는 모든 개체에서 바이러스가 관찰되었으나, 6일째에는 한 마리 개체에서만 바이러스 역가가 측정되었다. 모든 투여군의 바이러스 역가는 바이러스 접종 후 3일째 대조군 대비 유의성 있게 감소하였다. CT-P59 항체 5 mg/kg 를 제외한 나머지 투여군에서 3일째부터 바이러스역가가 검출되지 않았고, CT-P59 항체 5 mg/kg 군에서 또한 바이러스 접종 후 6일째부터 바이러스가 검출되지 않았다.(도 4c)
실시예 9: No. 32 항체(Full IgG)의 SARS-CoV-2 스파이크 단백질의 리셉터 결합 도메인(RBD)과의 결합부위 결정
본 발명의 No. 32 항체(Full IgG)가 SARS-CoV-2 RBD에 결합하는 부위를 결정하기 위하여 X선 회절분석법을 이용하여 항체 분절이 RBD 단백질 상에 결합하는 아미노산 서열을 분석하였다. No. 32 - SARS-CoV-2 RBD 복합체의 결정은 두 개의 서로 다른 공간 그룹 결정(단사정계, 사방정계)이 형성 되었으며, 각 공간 그룹 결정을 이용하여 두 개의 3차원 구조를 규명하였다. 각 다른 공간 그룹에서 생성된 결정 상태의 3차원 구조를 확인해 본 결과 공간 그룹과 관계 없이 No. 32 fab 분절은 SARS-CoV-2 RBD 와 동일하게 결합하고 있음을 확인할 수 있다. (도 5)
9-1: 재조합 SARS-CoV-2 RBD 단백질의 발현
X선 회절 분석에 사용하기 위한 재조합 SARS-CoV-2 RBD 단백질을 생산하기 위하여 'Wuhan-Hu-1'(BetaCoV/Wuhan-Hu-1/2019) 코로나바이러스 스파이크 단백질 (NCBI ACCESSION 번호: YP_009724390.1, 서열번호 1521) 의 RBD 부분 (아미노산 잔기 319번에서 536번)에 C말단 부위에 8개의 히스티딘 잔기를 추가한 DNA 서열을 MarEx 벡터에 클로닝 하였다.
상기 발현 벡터를 Lipofectamine LTX (Invitrogen) 를 이용하여 CHO 세포에 transfection 하고, SFM4CHO 무혈청 배지 (HyClone) 및 400 nM methotrexate (MTX; Yuhan) 하에서 선별하였다. SARS-CoV-2 RBD 단백질을 안정적으로 발현하는 클론을 선정하여 유가식 배양을 통해 SARS-CoV-2 RBD 단백질을 대량 생산하였다. 구체적으로, SFM4CHO를 기본 배지로 하여 배양 3, 5, 7일 시점에 BalanCD CHO Feed 4 배지 (Irvine) 및 글루코스를 첨가하고, 배양 9일째 원심분리하여 배양액을 회수하였다.
Metal affinity chromatography (Ni-NTA agarose column; Qiagen Cat No. 30210) 방법으로 배양액 내의 SARS-CoV-2 RBD 단백질을 정제하였다. 정제된 RBD는 VIVASPIN 30 Membrane 5,000 MWCO PES (Sartorius, Cat No.VS2012) 을 사용하여 10 mM Tris-HCl (pH8.0), 150 mM NaCl 버퍼로 8.7 mg/ml 농도로 RBD를 농축하였다.
9-2: 항체 분절의 정제
No. 32 항체를 정제수를 이용하여 2.0 mg/mL 농도로 희석을 한 다음 2X digestin 버퍼 (200mM Tris-HCl (pH 7.4), 4mM EDTA) 와 최종 1mM L-cysteine 을 첨가하여 Papain (Roche, REF#:10108014001)과 100:1의 비율로 혼합한 후 37℃에서 1시간동안 효소반응을 진행하였다. 이 후 Antipain dihydrochloride (Sigma, Cat. No.11004646001) 1mg/mL 을 100: 1 비율로 추가하고 다시 37℃에서 45분간 반응을 시켰다.
반응액은 Mabselect SuRe column (GE Healthcare Cat No. 17-5438-03)을 이용하여 Fab과 Fc 부분을 분리함으로써 Fc를 제거하고, VIVASPIN 30 Membrane 5,000 MWCO PES (Sartorius, Cat No.VS2012) 을 사용하여 10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 150 mM NaCl 버퍼로 6.1 mg/ml 농도로 No. 32 Fab 분절을 농축하였다.
9-3: 항체 분절과 SARS-CoV-2 RBD 단백질의 동시-결정화
No. 32 항체의 Fab 분절과 SARS-CoV-2 RBD 복합체를 만들기 위해 정제된 RBD 와 No. 32 Fab 을 1:1.1 몰비율로 혼합하였다. 여분의 No. 32 항체의 Fab은 10mM 10mM Tris-HCl (pH 8.0), 150mM NaCl 버퍼를 이용하여 HiLoad 16/600 Superdex 200 (GE Healthcare: 28989335)을 평형화 시킨 다음 결합하고 있지 않는 여분의 No. 32 Fab 을 제거하였다. No. 32 Fab/ RBD 복합체는 10mg/mL으로 농축을 하고 결정화에 이용하였다.
X-선 회절 분석이 가능한 결정은 20℃에서 부유 방울 증기 확산법을 이용하여 0.4 uL의 No. 32 Fab/RBD 복합체와 0.4 uL 동일한 부피의 0.2M 칼슘 아세테이트, 8% (wt/vol) PEG MME 550, 8% PEG 20K 조성의 침전용액을 혼합한 조건에서 일주일 동안 결정 최적화를 통해 생성 되었다. 하나의 결정 용액에 단사정계, 사방정계 두 개의 서로 다른 공간 그룹을 가지는 결정을 확보 하였다.
9-4: X선 회절 분석법
X-선 데이터 수집을 위해 12% glycerol 을 첨가한 동일한 침전 용액에 결정을 담궜다가 100캘빈 질소 가스 스트림에 넣었다. X-선 회절 데이터 세트는 대한민국 포항 가속기 연구소 (PAL: Pohang Accelerator Laboratory) 빔라인 BL-5C 에서 0.9796Å X-선 파장을 이용하여 데이터 수집하였다. 데이터 세트는 XDS 프로그램 패키지로 처리를 하였고, No. 32 Fab/ RBD 의 두 개의 복합체 구조는 복합체 구조는 Phaser 프로그램의 몰레큘라 리플레이스먼트(Molecular Replacement) 방법으로 결정하였다. 몰레큘라 리플레이스먼트(Molecular Replacement) 진행 시 SARS-CoV-2 RBD/CB6 복합 구조(PDB코드, 7C01)를 검색 모델로 사용하였고, 모델 구축은 Coot 프로그램으로 진행하였다. 모델 전반에 걸쳐 2Fo-Fc 전자 밀도는 잘 정의되었고 구조의 정교화 및 보정은 Phenix 패키지를 사용하여 수행하였다. X-선 회절 및 구조 보정 통계는 [표 10]에 기록을 하였다. (데이터 수집과 보정 통계)
[표 10]
[규칙 제91조에 의한 정정 25.04.2022]　
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9-5: 구조 데이터의 평가와 분석
No. 32 Fab/ SARS-CoV-2 RBD 복합체 구조는 단사정계, 사방정계에서 두 가지 다른 공간그룹 결정이 생성되었다. 단사정계 결정은 3.23Å 해상도로 비대칭 결정 단위 내에 4개의 No. 32 Fab/ SARS-CoV-2 RBD 복합체를 포함하고 있고, 사방정계 결정은 3.2Å 해상도로 비대칭 결정 단위 내에 2개의 No. 32 Fab/ SARS-CoV-2 RBD 복합체를 포함하고 있다. SARS-CoV-2 RBD 상의 ACE2 결합 표면은 No. 32 항체의 에피토프와 겹치고 있음을 확인할 수 있다 (도 6). No. 32 항체의 중쇄와 경쇄 부분에서 RBD와 상호결합하는 부위는 각각 용매 접근 표면적 789.5Å2과 216.8Å2 표면 부위를 각각 감싸고 있다. 대부분의 상호 작용은 거리 cut-off 를 4.5Å 기준으로 중쇄의 3개의 상보성결정부위 (CDR: complementarity-determining region) 부분의 아미노산 잔기 17개가 RBD의 22개 아미노산 잔기와 결합하고 있다. 중쇄의 세 가지 상보성결정부위는 모두 ACE2 결합 표면의 중앙에 여러 방향족 잔기가 포함된 15개의 수소 결합과 소수성 상호작용을 형성함으로써 RBD와의 강한 연관성에 관여한다.
No.32 항체가 RBD와 ACE2 사이의 상호작용을 차단하는 구조적 근거를 추가로 분석하기 위해 No.32/RBD의 복합체 구조를 기존에 규명되어 있는 RBD-ACE2 구조(PDB:6LZG) 에 슈퍼임포즈 (superimpose) 하여 추가 분석을 하였고, 두 RBD 구조에서 Cα 평균 제곱 편차의 값은 0.38Å로 RBD 구조의 전체적 형태를 변화시키지 않음을 확인하였다. 슈퍼임포즈 한 구조를 통해 No.32의 경쇄 부분은 ACE2 단백질과 완전히 겹치는 반면, 중쇄는 ACE2 수용체와 부분적으로 겹친다는 것을 보여준다(도 6). 슈퍼임포즈 구조에서 분석한 결과, No.32 는 및 ACE2 의 RBD 결합 표면 영역 사이에 상당한 겹침이 있음을 확인할 수 있다 (도 6). ACE2와 상호작용하는 21개의 RBD 아미노산 잔기 중 4.5Å의 거리 cut-off 를 적용할 때 17개의 아미노산 잔기가 No.32와 공통적으로 결합에 관여함을 알 수 있다. 도 7a 와 도 7b에서는 SARS-CoV-2 RBD 상에 ACE2 가 결합하는 위치와 No.32 항체가 결합하는 부위를 RBD 상에 각각 표현하였고, ACE2와 No. 32가 동시에 결합하고 있는 아미노산 잔기는 빨간색 글자로 표기하였다. 이러한 결과로 봐서 No.32 항체는 ACE2와 RBD의 결합을 직접적으로 저해할 수 있다는 것을 보여주며, SARS-CoV-2 RBD의 No. 32 항체의 에피토프는 ACE2 와 RBD 결합을 완전히 저해하는 에피토프로 볼 수 있다.
구조 데이터 분석을 통한 EPITOPE 와 PARATOPE 정보는 [표 11], [표 12]에 기재하였다. ACE2 결합하는 RBD 의 위치는 [표 13]에 기재하였다. [표 11], [표 12]에서, SARS-CoV-2 RBD EPITOPE 아미노산 위치는 SARS-CoV-2의 스파이크 단백질(NCBI Accession No.: YP_009724390.1, 서열번호 1521)의 N 말단부터 numbering 한 것이다(signal peptide 부터 시작하여 numbering). [표 11], [표 12]에서, No. 32의 중쇄, 경쇄 의 PARATOPE 아미노산 위치는 No. 32 항체의 중쇄, 경쇄 가변부 서열의 N 말단부터 numbering 한 것이다(즉, No. 32 항체의 중쇄, 경쇄 가변부 서열의 N 말단에서 첫 번째 아미노산을 1로 함).
[표 11]
No. 32 EPITOPE 및 PARATOPE 정보 (단사정계 결정구조) : CHAIN (D,E,F)
[규칙 제91조에 의한 정정 25.04.2022]　
Figure PCTKR2022004669-appb-img-000017
[표 12]
No. 32 EPITOPE 및 PARATOPE 정보 (사방정계 결정구조) : CHAIN (B,C,D)
[규칙 제91조에 의한 정정 25.04.2022]　
Figure PCTKR2022004669-appb-img-000018
[표 13]
SARS-CoV-2 RBD 와 상호결합하는 ACE2 아미노산 잔기
[규칙 제91조에 의한 정정 25.04.2022]　
Figure PCTKR2022004669-appb-img-000019

Claims (34)

  1. 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자로서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하는
    결합 분자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 473, 475, 476, 487, 498, 500, 501 및 502의 아미노산 잔기(residue)를 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 486, 489, 496, 498 및 505의 아미노산 잔기(residue)를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504의 아미노산 잔기를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는 구조 에피토프(conformational epitope)임을 특징으로 하는 결합 분자.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 1*10-9 M 이하의 결합 친화도(KD)를 가짐을 특징으로 하는 결합 분자.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합분자는 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질의 RBD(Receptor Binding Domain)와 표적 세포의 ACE2(Angiotensin-converting enzyme 2) 수용체의 결합을 억제함을 특징으로 하는 결합 분자.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD의 결합에 표 1의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 RBD의 결합에 표 2의 결합 분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 결합 분자와 경쟁함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는
    서열번호 187의 CDR1 영역, 서열번호 188의 CDR2 영역, 및 서열번호 189의 CDR3 영역을 포함하는 경쇄 가변영역; 및
    서열번호 190의 CDR1 영역, 서열번호 191의 CDR2 영역, 및 서열번호 192의 CDR3 영역을 포함하는 중쇄 가변영역
    을 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는
    서열번호 1203의 폴리펩티드 서열의 경쇄 가변영역; 및
    서열번호 1204의 폴리펩티드 서열의 중쇄 가변영역
    을 포함함을 특징으로 하는, 결합 분자.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질은 서열번호 1521의 폴리펩티드 서열을 포함함을 특징으로 하는 결합 분자.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 항체 또는 그것의 항원 결합 단편임을 특징으로 하는 결합 분자.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 scFv 절편, scFv-Fc 절편, Fab 절편, Fv 절편, 디아바디(diabody), 키메라 항체, 인간화 항체 또는 인간 항체임을 특징으로 하는, 결합 분자.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질에 돌연변이가 생긴 변이 바이러스에 중화능이 있음을 특징으로 하는, 결합 분자.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 사스-코로나바이러스-2 S형, L형, V형, G형, GH형 또는 GR형에 중화능이 있음을 특징으로 하는, 결합 분자.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합 분자는 하기 1) 내지 64)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 변이 바이러스에 중화능이 있음을 특징으로 하는, 결합 분자:
    1) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 69번 및 70번 아미노산 위치에서 HV69-70del 변이가 생긴 변이 바이러스;
    2) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 80번 아미노산 위치에서 D80A 변이가 생긴 변이 바이러스;
    3) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 222번 아미노산 위치에서 A222V 변이가 생긴 변이 바이러스;
    4) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 234번 아미노산 위치에서 N234Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
    5) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 337번 아미노산 위치에서 P337S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    6) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 338번 아미노산 위치에서 F338L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    7) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 341번 아미노산 위치에서 V341I 변이가 생긴 변이 바이러스;
    8) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 342번 아미노산 위치에서 F342L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    9) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 344번 아미노산 위치에서 A344S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    10) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 348번 아미노산 위치에서 A348S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    11) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 352번 아미노산 위치에서 A352S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    12) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 354번 아미노산 위치에서 N354D 변이가 생긴 변이 바이러스;
    13) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 359번 아미노산 위치에서 S359N 변이가 생긴 변이 바이러스;
    14) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 367번 아미노산 위치에서 V367F 변이가 생긴 변이 바이러스;
    15) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 370번 아미노산 위치에서 N370S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    16) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 372번 아미노산 위치에서 A372V 변이, A372S 변이 또는 A372T 변이가 생긴 변이 바이러스;
    17) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 377번 아미노산 위치에서 F377L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    18) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 378번 아미노산 위치에서 K378R 변이 또는 K378N 변이가 생긴 변이 바이러스;
    19) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 384번 아미노산 위치에서 P384L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    20) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 385번 아미노산 위치에서 T385A 변이가 생긴 변이 바이러스;
    21) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 393번 아미노산 위치에서 T393P 변이가 생긴 변이 바이러스;
    22) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 395번 아미노산 위치에서 V395I 변이가 생긴 변이 바이러스;
    23) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 405번 아미노산 위치에서 D405V 변이가 생긴 변이 바이러스;
    24) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 406번 아미노산 위치에서 E406Q 변이 또는 E406W 변이가 생긴 변이 바이러스;
    25) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 408번 아미노산 위치에서 R408I 변이가 생긴 변이 바이러스;
    26) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 409번 아미노산 위치에서 Q409E 변이가 생긴 변이 바이러스;
    27) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 414번 아미노산 위치에서 Q414A 변이, Q414E 변이, 또는 Q414R 변이가 생긴 변이 바이러스;
    28) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 417번 아미노산 위치에서 K417N 변이, K417T 변이, K417E 변이, 또는 K417R 변이가 생긴 변이 바이러스;
    29) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 420번 아미노산 위치에서 D420N 변이가 생긴 변이 바이러스;
    30) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 435번 아미노산 위치에서 A435S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    31) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 436번 아미노산 위치에서 W436R 변이가 생긴 변이 바이러스;
    32) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 439번 아미노산 위치에서 N439K 변이가 생긴 변이 바이러스;
    33) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 440번 아미노산 위치에서 N440D 변이가 생긴 변이 바이러스;
    34) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 444번 아미노산 위치에서 K444Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
    35) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 445번 아미노산 위치에서 V445A 변이가 생긴 변이 바이러스;
    36) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 446번 아미노산 위치에서 G446V 변이가 생긴 변이 바이러스;
    37) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 447번 아미노산 위치에서 G447R 변이가 생긴 변이 바이러스;
    38) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 449번 아미노산 위치에서 Y449N 변이가 생긴 변이 바이러스;
    39) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 450번 아미노산 위치에서 N450S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    40) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 452번 아미노산 위치에서 L452R 변이 또는 L452Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
    41) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 453번 아미노산 위치에서 Y453F 변이가 생긴 변이 바이러스;
    42) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 455번 아미노산 위치에서 L455F 변이가 생긴 변이 바이러스;
    43) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 456번 아미노산 위치에서 F456L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    44) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 460번 아미노산 위치에서 N460T 변이가 생긴 변이 바이러스;
    45) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 473번 아미노산 위치에서 Y473F 변이가 생긴 변이 바이러스;
    46) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 475번 아미노산 위치에서 A475V 변이가 생긴 변이 바이러스;
    47) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 476번 아미노산 위치에서 G476S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    48) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 477번 아미노산 위치에서 S477N 변이가 생긴 변이 바이러스;
    49) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 478번 아미노산 위치에서 T478K 변이가 생긴 변이 바이러스;
    50) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 484번 아미노산 위치에서 E484K 변이, E484G 변이 또는 E484Q 변이가 생긴 변이 바이러스;
    51) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 486번 아미노산 위치에서 F486V 변이, F486I 변이, F486S 변이 또는 F486L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    52) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 489번 아미노산 위치에서 Y489H 변이가 생긴 변이 바이러스;
    53) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 490번 아미노산 위치에서 F490S 변이가 생긴 변이 바이러스;
    54) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 493번 아미노산 위치에서 Q493K 변이, Q493R 변이, Q493M 변이, Q493Y 변이 또는 Q493A 변이가 생긴 변이 바이러스;
    55) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 494번 아미노산 위치에서 S494P 변이, S494Q 변이 또는 S494L 변이가 생긴 변이 바이러스;
    56) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 496번 아미노산 위치에서 G496D 변이가 생긴 변이 바이러스;
    57) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 498번 아미노산 위치에서 Q498H 변이가 생긴 변이 바이러스;
    58) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 501번 아미노산 위치에서 N501Y 변이, N501T 변이 또는 N501F 변이가 생긴 변이 바이러스;
    59) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 614번 아미노산 위치에서 D614G 변이가 생긴 변이 바이러스;
    60) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 677번 아미노산 위치에서 Q677H 변이가 생긴 변이 바이러스;
    61) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 681번 아미노산 위치에서 P681H 변이 또는 P681R 변이가 생긴 변이 바이러스;
    62) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 685번 아미노산 위치에서 R685H 변이가 생긴 변이 바이러스;
    63) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 701번 아미노산 위치에서 A701V 변이가 생긴 변이 바이러스; 및
    64) 사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 1176번 아미노산 위치에서 V1176F 변이가 생긴 변이 바이러스.
  19. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합 분자에 추가적으로 하나 이상의 태그가 결합된 이뮤노컨쥬게이트.
  20. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합 분자를 암호화하는 핵산 분자.
  21. 제20항의 핵산 분자가 삽입된 발현 벡터.
  22. 제21항의 발현 벡터로 형질전환된 세포주.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 세포주는 CHO 세포, F2N 세포, COS 세포, BHK 세포, 바우스(Bowes) 흑색종 세포, HeLa 세포, 911 세포, HT1080 세포, A549 세포, HEK 293 세포 및 HEK293T 세포로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 세포주.
  24. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 조성물.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)임을 특징으로 하는, 조성물.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 조성물은 멸균 주사용액, 동결건조(lyophilized) 제형, 사전 충전식 주사(pre-filled syringe) 용액제, 경구형 제형, 외용제 또는 좌제임을 특징으로 하는 조성물.
  27. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 결합 분자를 포함하는 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 키트.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)임을 특징으로 하는, 키트.
  29. 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환을 가진 대상에 제24항 또는 제26항의 조성물을 치료학적으로 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함하는, 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 코로나바이러스로 인하여 발생하는 질환은 코로나바이러스 감염증 2019 (COVID-19), 중증 급성 호흡기 증후군 (Severe acute respiratory syndrome), 또는 중동 호흡기 증후군 (Middle East Respiratory Syndrome)임을 특징으로 하는, 진단, 예방 또는 치료 방법.
  31. 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 선별하는 방법으로서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하고,
    상기 에피토프 및 결합 분자가 결합을 보이는 경우 상기 결합 분자를 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 후보 물질로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 방법.
  33. 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)의 스파이크 단백질(Spike protein, S protein)의 RBD(Receptor Binding Domain) 내 에피토프와의 결합 여부를 확인하여, 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 결합 분자를 생산하는 방법으로서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 417, 453, 455, 456, 473, 475, 476, 486, 487, 489, 493, 496, 498, 500, 501, 502, 및 505로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기(residue)를 포함하고,
    상기 에피토프 및 결합 분자가 결합을 보이는 경우 상기 결합 분자를 사스-코로나바이러스 감염증으로 인하여 발생하는 질환의 진단, 예방 또는 치료용 후보 물질로 판단하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 결합 분자의 에피토프는
    사스-코로나바이러스-2의 스파이크 단백질의 아미노산 위치 403, 405, 415, 416, 420, 421, 457, 458, 459, 460, 474, 477, 478, 495 및 504로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산 잔기를 추가로 포함함을 특징으로 하는, 방법.
PCT/KR2022/004669 2021-04-01 2022-03-31 사스-코로나바이러스-2 스파이크 단백질의 에피토프에 결합하는 사스-코로나바이러스-2 중화 결합 분자 WO2022211558A1 (ko)

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