CN102197051A - Il-22、il-17 和il-1家族细胞因子在自身免疫疾病中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了利用IL-1同种型检测炎性疾病的方法。还提供了利用抗IL-1抗体治疗炎性疾病的方法。并且提供了利用抗IL-1抗体和抗IL-22抗体、抗IL-17抗体或者抗TNFα抗体中的至少一种来治疗炎性疾病的方法。
Description
本申请与2008年8月28日提交的美国临时申请61/092,743以及2008年10月27日提交的美国临时申请61/193,087相关,为了任何目的,这两份申请通过引用并入本文。
领域
提供了利用IL-1异构体检测炎性疾病的方法。还提供了利用抗IL-1抗体治疗炎性疾病的方法。并且提供了利用抗IL-1抗体和抗IL-22抗体、抗IL-17抗体或者抗TNFα抗体中的至少一种来治疗炎性疾病的方法。
背景
经典的白介素-1(IL-1)家族细胞因子IL-1α、IL-1β和IL-18在炎症中有重要作用。通过在DNA数据库中检索IL-1同源体鉴定到几种IL-1家族细胞因子的新成员。IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9可由角质细胞产生,在发炎的皮肤中被上调。IL-22(Th17细胞来源的促炎细胞因子)作用于角质细胞并诱导抗菌肽和促炎细胞因子的基因表达。
白介素22(IL-22)是II型细胞因子中白介素10(IL-10)样亚群的成员(Renauld,J.-C.Nature Reviews Immunology 3,667-76(2003))。该亚群的成员(即IL-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-24和IL-26)被认为具有保守的6个α-螺旋的结构和功能单元,该单元也是干扰素所具有的(Renauld et al.NatureReviews Immunology 3,667-76(2003)和Langer et al.Cytokine & Growth FactorReviews 15,33-48(2004))。IL-22由活化的辅助T(Th)17CD4+淋巴细胞以及单核细胞所产生,其表达高度依赖于IL-23(Liang,S.C.et al.Journal ofExperimental Medicine 203,2271-9(2006)和Zheng,Y.et al.Nature 445,648-51(2007))。已知IL-22虽然仅作用于非免疫细胞,但能调节局部组织炎症,在粘膜免疫***以及自身免疫疾病中观察到的炎症失调中有重要作用(Wolk,K.et al.Immunity 21,241-54(2004);Wolk et al.,Cytokine & Growth FactorReviews 17,367-80(2006);Wolk et al.Journal of Immunology 168,5397-402(2002);Pan et al.Cellular & Molecular Immunology 1,43-9(2004);Zenewicz et al.Immunity 27,647-59(2007);Aujla,S.J.et al.Nature Medicine14,275-81(2008);以及Zheng,Y.et al.Nature Medicine 14,282-89(2008))。近年临床和临床前研究强烈暗示Th17细胞和IL-22在人的皮肤自身免疫疾病-银屑病发展中的活性(Zheng et al.Nature 445,648-51(2007);Nickoloff et al.Nature Medicine 13,242-244(2007);Zaba et al.Journal of ExperimentalMedicine 204,3183-94(2007);Ma et al.Journal of Clinical Investigation inpress(2008);Lowes et al.Nature 445,866-73(2007);和Wolk et al.EuropeanJournal of Immunology 36,1309-23(2006)。给予IL-22显示能够诱发银屑病皮损所特有的皮肤角质形成细胞增生以及由此造成的表皮增厚(Boniface et al.Journal of Immunology 174,3695-702(2005))。此外,给予IL-22显示诱导了角质形成细胞的基因表达,似乎参与免疫细胞的召集和银屑病组织炎症的持续(Wolk et al.European Journal of Immunology 36,1309-23(2006);Boniface etal.Journal of Immunology 174,3695-702(2005);和Sa et al.Journal ofImmunology 178,2229-40(2007)[误编为J Immunol.2007Jun 1;178(11):7487])。
IL-9或ConA能够上调T细胞中的IL-22表达(Dumoutier L.et al.(2000)Proc Nail Acad Sci USA 97(18):10144-9)。进一步研究显示在应答LPS给药时IL-22mRNA的体内表达被诱导,并且IL-22对指示急性期反应的参数有调节作用(Dumoutier L.et al.(2000)supra;Pittman D.et al.(2001)Genes andImmunity 2:172)。综合起来,这些观察结果表明IL-22在炎症中发挥重要作用(Kotenko S.V.(2002)Cytokine & Growth Factor Reviews 13(3):223-40)。
IL-22的细胞表面受体据信是由IL-22受体(IL-22R)和IL-22受体2(IL-10R2)亚基构成的受体复合体,这两个亚基均是II型细胞因子受体家族(CRF2)的成员(Xie M.H.et al.(2000)J Biol Chem 275(40):31335-9;KotenkoS.V.et al.(2001)J Biol Chem 276(4):2725-32)。CRF2成员是IFNα/β、IFNγ;凝血因子VIIa;IL-10和IL-10相关蛋白IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26;以及近期鉴定的IFN样细胞因子IL-28和IL-29的受体(Kotenko S.V.(2002)Cytokine & Growth Factor Reviews 13(3):223-40;Kotenko,S.V.et al.(2000)Oncogene 19(21):2557-65;Sheppard,P.et al.(2003)Nature Immunology4(1):63-8;Kotenko,S.V.et al.(2003)Nature Immunology 4(1):69-77)。IL-22受体复合体的每个亚基或者链位于多种组织的上皮细胞和某些成纤维细胞(Wolk et al.Journal of Immunology 168,5397-402(2002);Xie et al.Journal ofBiological Chemistry 275,31335-9(2000);Kotenko et al.Journal of BiologicalChemistry 276,2725-32(2001);Ikeuchi et al.Arthritis & Rheumatism 52,1037-46(2005);Andoh et al.Gastroenterology 129,969-84(2005))。IL-22受体复合体的两个链还在许多器官中组成型表达,来源于这些器官的上皮细胞已被证实在体外对IL-22应答(Kotenko S.V.(2002)Cytokine & Growth FactorReviews 13(3):223-40)。
虽然IL-22R和IL-10R2亚基分别参与其他II型细胞因子的不同受体复合体的形成,这两个亚基一起形成的单个受体复合体是IL-22特异的。IL-22被认为首先与IL-22R的胞外结构域(ECD)结合(Logsdon et al.Journal ofInterfron & Cytokine Research 22,1099-112(2002)和Li et al.InternationalImmunopharmacology 4,693-708(2004))。根据提议IL-22R诱导了IL-22的构象变化,因此IL-10R2能够结合到IL-22/IL-22R表面(Li et al.InternationalImmunopharmacology 4,693-708(2004)和Logsdon et al.Journal of MolecularBiology 342,503-14(2004))。这样得到的IL-22/IL-22R/IL-10R2复合体(异源三聚体或者该三聚体的多聚体)经由JAK/STAT和MAPK(例如ERK)信号传导途径发送信号到细胞内(Dumoutier et al.Journal of Immunology 164,1814-9(2000).Dumoutier et al.Proceedings of the National Academy of Sciences of theUnited States of America 97,10144-9(2000);和Lejeune et al.Journal ofBiological Chemtstry 277,33676-82(2002))。IL-22诱导JAK/STAT3和MAPK(例如ERK)途径,以及其他MAPK途径中间体的激活(Dumoutier L.et al.(2000)同前;Xie M.H.et al.(2000)同前;Dumoutier L.et al.(2000)J Immunol164(4):1814-9;Kotenko S.V.et al.(2001)J Biol Chem 276(4):2725-32;Lejeune,D.et al.(2002)J Biol Chem 277(37):33676-82)。
利用生物素化的细胞因子和受体胞外结构域(ECD)Fc融合二聚体在基于ELISA的模式中表征了IL-22R和IL-10R2之间的相互作用。参见例如美国已公开专利申请2005-0042220。IL-22显示出对IL-22R的ECD有可测量的亲和力,对单独IL-10R2没有可检测到的亲和力。IL-22还显示出对以Fc异源二聚体递呈的IL-22R/IL-10R2ECD有大得多的亲和力。IL-10R2似乎结合到IL-22和IL-22R之间的关联所形成的表面上,表明IL-10R2ECD进一步稳定了IL-22在其细胞因子受体复合体内的连接。参见例如美国已公开专利申请2005-0042220。
除了与IL-22受体复合体结合,IL-22还能够结合IL-22结合蛋白(IL-22BP),该蛋白是IL-22特异的分泌性“受体”,并且与IL-22R的胞外结构域(ECD)有33%一级序列同一性(Dumoutier,L.,Lejeune,D.,Colau,D.&Renauld,J.C.Cloning and characterization of IL-22binding protein,a naturalantagonist of IL-10-related T cell-derived inducible factor/IL-22.Journal ofImmunology 166,7090-5(2001))。虽然还未能在体外具体鉴定到IL-22BP的细胞表面形式,已有显示IL-22BP能够作为诱饵受体并阻断IL-22到胞内的信号传导(Dumoutier et al.Journal of Immunology 166,7090-5(2001)和Xu et al.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America98,9511-6(2001))。
中和抗IL-22抗体已被制备,并就其结合特异性、亲和力和IL-22中和能力进行了表征。参见例如美国已公开专利申请2005-0042220。在小鼠胶原诱导的关节炎(CIA)模型中体内给予IL-22显示诱发急性期反应参数,而给予中和抗IL-22抗体显示降低了IL-22活性并改善发炎症状。参见例如美国已公开专利申请2005-0042220。此外,显示发炎区域内IL-22mRNA的表达被上调。相应地,IL-22拮抗剂,象例如中和抗IL-22抗体及其片段可以用于体内诱导免疫抑制,这类拮抗剂提供了很有潜力的治疗各种炎性和/或自身免疫疾病的措施。
Th17细胞的界定是根据它们表达IL-17A和IL-17F的能力(Aggarwal et al.,J.Biol.Chem.,(2003)278:1910-14;Langrish et al.,J.Exp.Med.,(2005)201:233-40;Harrington et al.,Nat.Immunol.,(2005)6:1123-32;Park et al.,Nat.Immunol.,(2005)6:1133-41;Veldhoen et al.,Immunity,(2006)24:179-89;Mangan et al.,Nature,(2006)441:231-34;Bettelli et al.,Nature,(2006)441:235-38)。Th17细胞分化是在有促炎细胞因子,尤其是IL-6以及IL-1β和TNF-α的情况下,由TGF-β信号传导引发。相反,Th17细胞的维持和存活依赖于IL-23,后者是由IL-12p40和IL-23p19亚基构成的IL-12家族成员。在多种小鼠疾病和感染模型中,IL-23缺陷小鼠产生显著减少的IL-17(Langrish et al.,J.Exp.Med.,(2005)201:233-40;Murphy et al.,J.Exp.Med.,(2003)198:1951-57;Happel et al.,J.Exp.Med.,(2005)202:761-69;Khader etal.,J.Immunol.,(2005)175:788-95)。因此,Th17分化由TGF-β和促炎细胞因子引发,随后由IL-23来维持。
IL-17家族由5个家族成员构成-IL-17A、IL-17B、IL-17C、IL-17D、IL-17E(IL-25)和IL-17F-这些成员之间有17到55%的相对同源性(Aggarwalet al.,Cytokine Growth Factor Rev.,(2003)14:155-74;Kolls et al.,Immunity,(2004)21:467-76)。IL-17家族成员的表达非常多元化。IL-17A和IL-17F同源性最高(55%),在人1号染色体上彼此相邻。IL-17A和IL-17F mRNA在Th17细胞中比在Th1或Th2细胞中表达水平更高。而IL-17B、IL-17C和IL-17D主要在非淋巴组织中表达。IL-17E(IL-25)在Th2细胞中表达(Fort et al.,Immunity,(2001)15:985-95)。除了IL-17A和IL-17F,TNF-α、IL-6和GM-CSF还被鉴定为能够由IL-23诱导的基因,可能由Th17细胞表达(Langrish et al.,J.Exp.Med.,(2005)201:233-40;Infante-Duarte et al.,J.Immunol.,(2000)165:6107-15)。但是,因为Th1细胞可以表达TNF-α,Th2细胞可以表达IL-6和GM-CSF,IL-6、TNF-α和GM-CSF不局限于Th17谱系。相反,人们认为Th17细胞以谱系特异的方式产生IL-17A和IL-17F。
CD4效应细胞亚群参与许多不同疾病。某些情况中,它们的活性对生物体是有用的。但在另一些疾病中,它们的活性是不需要的或者甚至是有害的。在CD4效应细胞群体中鉴定引起特定病理的细胞亚群就能够在避免不必要地抑制其他CD4效应细胞的情况下对这些细胞进行针对性的调节。同样地,了解细胞亚群所产生的细胞因子以及这些细胞因子如何相互作用是开发综合疗法来改善涉及这些细胞因子的疾病的管理的前提条件。
IL-22还是一种Th17细胞因子,可以与IL-17A或IL-17F共同作用,在某些情况中协同作用。参见美国已公开专利申请20080031882。此外,IL-22已显示可以被IL-23诱导。Id.
概述
某些实施方案中提供了检测炎性疾病的方法。某些实施方案中,所述鉴定炎性疾病的方法包括鉴定患者中(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种上调,其中IL-1的至少一种同种型是IL-1F6、IL-1F8或IL-1F9。某些实施方案中,实施炎性疾病是银屑病、狼疮或关节炎。某些实施方案中,(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种上调是通过检测mRNA水平确定的。某些实施方案中,(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种上调是通过检测蛋白质水平确定的。某些实施方案中,检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少两种上调是通过检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种的蛋白质水平以及检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种的mRNA水平来确定的。可以将患者中(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种的表达与对照样品中的表达水平进行比较,如果与对照样品的表达相比,IL-1的至少一种同种型或IL-1Rrp2的表达提高表明患者中存在炎性疾病。
某些实施方案中提供了治疗IL-22相关疾病的方法。某些实施方案中,治疗IL-22相关疾病的方法包括将IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9至少之一的至少一种抑制剂给予患有所述IL-22相关疾病的患者。某些实施方案中,所述至少一种抑制剂是抗IL-1F6抗体。某些实施方案中,所述至少一种抑制剂是抗IL-1F8抗体。某些实施方案中,所述至少一种抑制剂是抗IL-1F9抗体。某些实施方案中,所述至少一种抑制剂是抗IL-1Rrp2抗体。
某些实施方案中提供了治疗IL-1相关疾病的方法。某些实施方案中,治疗IL-1相关疾病的方法包括将IL-22的抑制剂给予患有所述IL-1相关疾病的患者。某些实施方案中,所述IL-22的抑制剂是抗IL-22抗体。
某些实施方案中提供了治疗炎性疾病的方法。某些实施方案中,治疗炎性疾病的方法包括将(a)(i)抗IL-1F6抗体、(ii)抗IL-1F8抗体、(iii)抗IL-1F9抗体和(iv)抗IL-1Rrp2抗体中的至少一种,和(b)抗IL-22抗体或IL-22拮抗剂的组合给予患有炎性疾病的患者。某些实施方案中,治疗炎性疾病的方法包括给予患有所述炎性疾病的患者抗IL-1抗体(比如抗IL-1F6抗体、抗IL-1F8抗体或抗IL-1F9抗体),以及抗IL-17A抗体或IL-17A拮抗剂。某些实施方案中,治疗炎性疾病的方法包括将(a)(i)抗IL-1F6抗体、(ii)抗IL-1F8抗体、(iii)抗IL-1F9抗体和(iv)抗IL-1Rrp2抗体中的至少一种;(b)抗IL-22抗体或IL-22拮抗剂;和(c)抗IL-17A抗体或IL-17A拮抗剂的组合给予患有炎性疾病的患者。在其他实施方案中,治疗炎性疾病的方法包括将(a)(i)抗IL-1F6抗体、(ii)抗IL-1F8抗体、(iii)抗IL-1F9抗体和(iv)抗IL-1Rrp2抗体中的至少一种,和(b)抗IL-TNFα抗体或TNFα拮抗剂的组合给予患有炎性疾病的患者。某些实施方案中,所述炎性疾病是银屑病、狼疮或关节炎。
某些实施方案中提供了确定治疗剂治疗、减轻、预防和/或改善受试对象中炎性疾病的药效的方法。某些实施方案中,确定治疗剂药效的方法包括检测与对照样本的基因表达水平相比,受试对象中的基因表达水平,其中所检测的基因表达是IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9、IL-1Rrp中至少一种的基因表达;并且其中与对照相比,受试对象中基因表达水平较低表明治疗剂在治疗、减轻、预防和/或改善受试对象中炎性疾病的药效。
附图简述
图1显示在银屑病样小鼠耳组织中IL-1细胞因子IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9以及它们的受体IL-1Rrp2表达增加。通过被动转移(adaptive transfer)野生型CD4+CD25-CD45RBhiT细胞在scid/scid小鼠中诱发银屑病(Pso.),而对照(Cont.)小鼠接受盐水注射。注射后70天采小鼠耳。图1(a)和(c)显示了通过定量RT-PCR评估的IL-1细胞因子及其受体IL-1Rrp2的转录水平。Y轴表示假设每个细胞有1000拷贝GAPDH mRNA,与管家基因GAPDH相比,指定基因的相对mRNA拷贝数。统计分析使用未配对的双尾t检验。“*”表示统计意义上的显著性(p<0.001)。图1(b)显示通过其各自抗体(R&D systems)在western印迹中检测到的各个耳样品中的抗IL-1F6和α-肌动蛋白。
图2显示***性IL-22中和后,银屑病样小鼠耳组织中IL-1细胞因子表达下降。CD4+CD25-CD45RBhiT细胞受体小鼠(n=5)每周一次,共11周经腹膜内被给予16mg/kg的IL-22(IL22-104,Wyeth,实心符号)或同种型对照(空心圆圈)抗体。最后一次处理后48小时,收集小鼠耳,评估指定基因的转录拷贝,并显示为相对GAPDH的相对表达。“*”表示统计意义上的显著性(p<0.01)。
图3显示用IL-22处理过的小鼠耳中IL-1细胞因子及其受体IL-1Rrp2的表达增加。给BALB/c小鼠(n=4)耳经皮内以20ul总体积注射500ng重组小鼠IL-22(BD Biosciences)或盐水,隔天注射,共两周。最后一次处理后6小时,收集小鼠耳,评估指定基因的转录水平,并显示为相对GAPDH的相对表达。“*”表示统计意义上的显著性(p<0.1).
图4显示在用指定量重组人IL-22处理48小时后,原代人角质形成细胞中IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9及其受体IL-1Rrp2的转录水平。从细胞裂解物中纯化RNA,评估指定基因的转录拷贝,并显示为相对GAPDH的相对表达。图4(a)和4(b)中的数据代表独立试验。
图5显示IL-22协同IL-17A诱导人原代角质形成细胞中IL-1同种型基因表达。在未进行处理、仅有200ng/ml重组人IL-22(Wyeth)、仅有20ng/ml重组人IL-17A(Wyeth),或者200ng/ml IL-22和20ng/ml IL-17A处理48小时后收集细胞。图5(a)和5(c)显示细胞裂解物中IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的转录水平。图5(b)显示利用抗各自蛋白的抗体(R&D systems)通过western印迹评估的细胞裂解物中IL-1F9和α-肌动蛋白的蛋白水平。
图6显示银屑病患者的配对非皮损和皮损皮肤样品中IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9及其受体IL-1Rrp2的转录水平。从冷冻的组织切片中纯化RNA,并通过定量RT-PCR评估基因表达。图6(a)显示每组中指定基因转录产物的平均拷贝数±标准差(n=11)。每个图中显示的p值表示统计学显著性。图6(b)和6(c)显示来自各个患者的非皮损和皮损皮肤样品中的基因表达。
图7显示IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9,以及Thl7细胞因子IL-22和IL-17A之间的线性基因表达相关性。将来自人患者皮损皮肤活切片的IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9以及受体IL-1IL-1Rrp2的转录拷贝对同一组织样品中的IL-22和ILl7A转录拷贝做图。图7(a)银屑病皮损中IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9,与IL-22或IL-17A的基因表达之间存在正相关。每个图中还显示了R平方和P值。图7(b)显示银屑病皮肤皮损中受体IL-1Rrp2的基因表达与IL-22或IL-17A之间没有相关性。每个图中还显示了R平方和P值。
图8总结了人银屑病皮损中IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9,与其他促炎生物标记物之间的基因表达相关性。统计学分析使用双尾Pearson检验,置信区间为95%。p<0.05时认为有显著相关性。
图9显示了胶原诱导关节炎小鼠白细胞中检测到的IL-1F8和IL-1F9基因表达增加。DBA1小鼠用乳化在CFA中的200ng牛II型胶原蛋白(Chondrex)经皮内免疫接种。第21天,所有小鼠接受200ng在IFA中的胶原蛋白的强化剂量。第35天,处死小鼠,采集血液进行基因表达分析。使用QIAGENblood mini kit(QIAGEN)从白细胞中纯化RNA,IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的mRNA水平通过RT-PCR评估。对每组IL-1F8和IL-1F9的相对转录产物拷贝±标准差(n=5)做图。IL-1F6mRNA水平低于检测极限。图9中的数据显示了两个独立试验中的一个。
图10显示在银屑病样小鼠的白细胞中检测到IL-1F6和IL-1F9基因表达增加。如图1所述在小鼠中诱发银屑病。被动T细胞转移后第70天采集小鼠血,按照对图9的描述进行基因表达分析。对每组IL-1F6、IL-1F9和受体IL-1Rrp2的相对转录产物拷贝±标准差(n=5)做图。IL-1F8mRNA水平低于检测极限。图10中的数据显示了两个独立试验中的一个。
图11显示在狼疮易感NZBWF/1小鼠的白细胞中检测到受体IL-1Rrp2、IL-1F6和IL-1F9细胞因子基因转录产物增加。从10周和7个月大的NZBWF/1株小鼠采血,该株小鼠是自发发生狼疮的基因易感型。10周龄非自发发生狼疮易感的未处理C57BL/6小鼠作为对照。对每组IL-1F6、IL-1F9和受体IL-1Rrp2的相对转录产物拷贝±标准差(n=5)做图。IL-1F8mRNA水平低于检测极限。图11中的数据显示了两个独立试验中的一个。
图12显示了人IL-22核苷酸序列和人IL-22氨基酸序列。
图13显示了小鼠IL-22核苷酸序列和小鼠IL-22氨基酸序列。
图14显示了人IL-1F6核苷酸序列和人IL-1F6氨基酸序列。
图15显示了人IL-1F8核苷酸序列和人IL-1F8氨基酸序列。
图16显示了人IL-1F9核苷酸序列和人IL-1F9氨基酸序列。
图17显示了人IL-1Rrp2核苷酸序列和人IL-1Rrp2氨基酸序列。
图18显示了人IL-17A mRNA核苷酸序列和人IL-17A氨基酸序列。
图19显示了与20ng/ml TNF-α以及IL-22(200ng/ml)和TNF-α(20ng/ml)的组合温育48小时后,角质形成细胞中IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9表达增加的倍数。集合来自3个供体的数据并对平均值±SD做图。
图20显示了与指定浓度的IL-12在有或没有20ng/ml IFN-γ的情况下温育48小时后,角质形成细胞中IL-1F8和IL-1F9表达增加的倍数。没有检测IL-1F6表达增加的倍数。集合来自5个供体的数据并对平均值±SD做图。
图21显示了与20ng/ml IL-17A、20ng/ml IFN-γ或者两者的组合温育小时后,角质形成细胞中IL-1F8表达增加的倍数。集合来自3个供体的数据并对平均值±SD做图。
图22显示了与200ng/ml IL-21、或者200ng/ml IL-21和200ng/ml IL-22的组合温育48小时后,角质形成细胞中IL-1F8和IL-1F9相对GAPDH的表达。图中显示了来自2个供体的数据。
图23显示了与IL-22(200ng/ml)、IL-17A(20ng/ml)、IL-22(200ng/ml)+IL-17A(20ng/ml)、IL-12(200ng/ml)、IFN-γ(20ng/ml)、或者IL-12(200ng/ml)+IFN-γ(20ng/ml)温育48小时后,角质形成细胞中il1a和il1b表达增加的倍数。集合来自5个供体的数据并对平均值±SD做图。
图24显示了与1000ng/ml IL-1F6、F8和F9,或者与IL-17A(20ng/ml)、IFN-γ(20ng/ml)或TNF-α(20ng/ml)组合温育72小时后,角质形成细胞中IL1α(a)、IL1β(b)、IL-1F6(c)和IL-1F9(d)表达增加的倍数。图中显示了来自一个供体的数据。
图25显示了与单独1000ng/ml IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9,或者与IL-17A(20ng/ml)、IFN-γ(20ng/ml)或TNF-α(20ng/ml)组合温育6小时或72小时后,角质形成细胞中saa1/2(a)、serpin e1(b)、plau(c)、plat(d)、tnfa(e)和H6(f)表达的增加倍数。图中显示了来自一个供体的数据。
图26显示了与单独1000ng/ml IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9,或者与IL-17A(20ng/ml)、IFN-γ(20ng/ml)或TNF-α(20ng/ml)组合温育72小时后,角质形成细胞中s100a7和def4相对GAPDH的表达((a)和(c)),或者s100a7和def4基因表达的增长倍数((b)和(d))。图中显示了来自一个供体的数据。
某些实施方案的详细描述
除非另有定义,本文使用的所有技术和科学名词与本领域技术人员通常理解的意义相同。尽管与本文描述相类似或等同的方法和材料可以用于权利要求的实施或测试,以下描述了合适的方法和材料。文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均通过引用全文并入本文。有冲突的情况中,由本说明书包括定义在内来决定。此外,这些材料、方法和实例仅用于说明并非意在限制。
为了更易于理解本发明,首先定义一些名词。其他定义贯穿在详细描述中。除非给出具体定义,与本文相关的术语、实验程序和技术、文中描述的分析化学、有机合成化学以及医学和药物化学均是本领域公知和常用的。化学合成、化学分析、药物制备、成剂、递送以及患者的治疗均可以采用标准技术。
本发明申请中除非特别另外指出,单数的使用包括复数。本申请中除非另外说明,使用“或者”意味着“和/或”。在多项从属权利要求的语境中,使用“或”是指在前面一个以上独立或从属权利要求中择一。此外,使用名词“包括”(“including”以及诸如“includes”和“included的其他形式)不是用来限制。还有,除非另外特别说明,诸如“元件”或“成分”的名词既涵盖包含一个单位的元件和成分,也涵盖包含一个以上亚单位的元件和成分。
根据以下详细描述和权利要求,其他特征和优势是显而易见的。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-22,特别是人IL-22的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-22抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-22相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群(Sjogren’s syndrome)、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病(Crohn’s disease)、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-22相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“白介素-22”或“IL-22”是指能够结合IL-22R和/或IL-22R和IL-10R2受体复合体的(可以是哺乳动物的)II型细胞因子,其具有以下特征中的至少一种:(1)天然哺乳动物IL-22多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQ ID NO:1(人)或SEQ ID NO:3(小鼠)所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列或其氨基酸34-179(人)或者SEQ IDNO:3(小鼠)所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-22核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:2或核苷酸71到610(人),或者SEQ ID NO:4(小鼠)或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列或其核苷酸71-610(人)或者SEQ ID NO:4(小鼠)所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-22核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:2(人)或SEQ ID NO:4(小鼠)或其片段)的简并序列;或者(6)与前述核苷酸序列之一在严紧条件,例如高严紧条件下杂交的核苷酸序列。IL-22可以结合来源于哺乳动物(例如人或小鼠)的IL-22R和/或受体复合体IL-22R和IL-10R2。
人IL-22cDNA于1999年4月28日按照布达佩斯条约保存在美国典型培养物保藏中心(10801University Boulevard,Manassas,Virginia,U.S.A.20110-2209),被给予登录号ATCC 207231。
短语“IL-22活性”或“IL-22相关活性”是指IL-22多肽,例如成熟IL-22多肽(例如哺乳动物的,例如分别具有如SEQ ID NO:2和4所示氨基酸序列的人或小鼠IL-22)的一或多种生物活性,所述活性包括但不限于(1)与IL-22受体(例如优选来源于哺乳动物,例如小鼠或人的IL-22R或IL-10R2或其复合体)相互作用,例如与之结合;(2)与一或多种信号传导分子关联;(3)刺激蛋白激酶(例如JAK/STAT3、ERK和MAPK)的磷酸化和/或活化;(4)调节(例如刺激或降低)IL-22应答细胞(例如来自例如肾、肝、结肠、小肠、甲状腺、胰、皮肤的上皮细胞)的增值、分化、效应细胞功能、溶细胞活性、细胞因子或趋化因子分泌,和/或存活;(5)调节急性期反应的至少一个参数,例如代谢、肝脏、造血(例如贫血、血小板升高)或神经内分泌变化;或者变化(例如急性期蛋白的增加或降低,例如纤维蛋白原和/或血清淀粉样蛋白A的增加,或者白蛋白的降低);和/或(6)调节炎症状态的至少一个参数,例如调节细胞因子介导的促炎作用(例如,发烧和/或***素合成,例如PGE2的合成)、调节细胞免疫反应、调节细胞因子、趋化因子(例如GRO1)或淋巴因子的产生和/或分泌(例如促炎细胞因子的产生和/或分泌)。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-1F6,特别是人IL-1F6的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-1F6抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-1F6相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-1F6相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“IL-1F6”是指具有以下特征中的至少一种的IL-1细胞因子:(1)天然哺乳动物IL-1F6多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQID NO:6所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:6所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-1F6核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:5或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与如SEQ ID NO:5所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-1F6核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:5或其片段)的简并序列;或者(6)与SEQ ID NO:5在严紧条件,例如高度严紧条件下杂交的核苷酸序列。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-1F8,特别是人IL-1F8的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-1F8抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-1F8相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-1F8相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“IL-1F8”是指具有以下特征中的至少一种的IL-1细胞因子:(1)天然哺乳动物IL-1F8多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQID NO:8所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:8所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-1F8核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:7或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与如SEQ ID NO:7所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-1F8核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:7或其片段)的简并序列;或者(6)与SEQ ID NO:7在严紧条件,例如高度严紧条件下杂交的核苷酸序列。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-1F9,特别是人IL-1F9的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-1F9抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-1F9相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-1F9相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“IL-1F9”是指具有以下特征中的至少一种的IL-1细胞因子:(1)天然哺乳动物IL-1F9多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQID NO:10所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:10所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-1F9核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:9或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与如SEQ ID NO:9所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-1F9核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:9或其片段)的简并序列;或者(6)与SEQ ID NO:9在严紧条件,例如高度严紧条件下杂交的核苷酸序列。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-1Rrp2,特别是人IL-1Rrp2的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-1Rrp2抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-1Rrp2相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-1Rrp2相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“IL-1Rrp2”是指具有以下特征中的至少一种的IL-1细胞因子受体(白介素1受体样2):(1)天然哺乳动物IL-1Rrp2多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQ ID NO:12所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:12所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-1Rrp2核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:11或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与如SEQ ID NO:11所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-1Rrp2核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:11或其片段)的简并序列;或者(6)与SEQ ID NO:11在严紧条件,例如高度严紧条件下杂交的核苷酸序列。
本申请至少部分提供了能够以高亲和力和特异性结合IL-17A,特别是人IL-17A的抗体和抗原结合片段。某些实施方案中,抗IL-17A抗体或其片段可以用于诊断、治疗或预防IL-17A相关疾病和/或炎性疾病,例如自身免疫疾病,例如关节炎(包括类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎、狼疮相关关节炎或者强直性脊柱炎)、硬皮病、***性红斑狼疮、HIV、修格兰氏症候群、血管炎、多发性硬化症、自身免疫性甲状腺炎、皮炎(包括异位性皮炎和湿疹性皮炎)、重症肌无力、炎性肠病(IBD)、克罗恩病、结肠炎、糖尿病(I型);例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如,肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)的炎性状况;心血管障碍,例如胆固醇代谢障碍、氧自由基损伤、局部缺血;伤口愈合相关的疾病;呼吸障碍,例如哮喘和COPD(例如,囊性纤维化);急性炎性状况(例如内毒素血症、脓毒症和败血症、中毒性休克综合征和感染性疾病);移植排斥和过敏。在一个实施方案中,所述IL-17A相关疾病是关节炎性疾病,例如选自类风湿关节炎、幼年型类风湿关节炎、骨关节炎、银屑病性关节炎或者强直性脊柱炎中的一或多种疾病;呼吸障碍(例如哮喘、慢性阻塞性肺病COPD);或者例如皮肤(例如银屑病)、心血管***(例如动脉粥样硬化)、神经***(例如阿尔兹海默氏病)、肝(例如肝炎)、肾(例如肾炎)和胰脏(例如胰腺炎)、以及胃肠器官(例如结肠炎、克罗恩病和IBD)的炎性状况。
名词“IL-17A”是指具有以下特征中的至少一种的IL-17细胞因子:(1)天然哺乳动物IL-17A多肽(全长或成熟形式)的氨基酸序列或其片段,例如如SEQ ID NO:14所示的氨基酸序列或其片段;(2)与SEQ ID NO:14所示的氨基酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列;(3)由天然哺乳动物IL-17A核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:13或其片段)编码的氨基酸序列;(4)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列与如SEQ ID NO:13所示的核苷酸序列或其片段基本相同,例如至少85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同;(5)由这样的核苷酸序列编码的氨基酸序列,所述核苷酸序列是天然IL-17A核苷酸序列或其片段(例如SEQ ID NO:13或其片段)的简并序列;或者(6)与SEQ ID NO:13在严紧条件,例如高度严紧条件下杂交的核苷酸序列。
名词“细胞因子活性”(无论是泛指还是用于具体细胞因子,比如但不限于IL-22、IL-17A、IL-1F6、IL-1F8或IL-1F9)是指由于细胞因子与它在细胞上的受体结合而引发或打断的至少一种细胞过程。IL-22的细胞因子活性包括但不限于以下中的至少一种:(1)结合细胞受体亚基或复合体,比如IL-22R1、IL-10R2或IL-22R1/IL-10R2;(2)与信号传导分子(例如JAK1)关联;(3)刺激STAT蛋白(例如STAT5、STAT3或其组合)的磷酸化;(4)激活STAT蛋白;(5)诱导急性期反应的指示参数,包括调节急性期反应物(例如血清淀粉样蛋白A、纤维蛋白原、结合珠蛋白或血清白蛋白)和细胞(例如亲中性粒细胞、血小板或和细胞);以及(6)调节(增加或降低)上皮细胞、成纤维细胞或免疫细胞的增值、分化、效应细胞功能、溶细胞活性、细胞因子分泌、存活或者它们的组合。上皮细胞包括,但不限于皮肤、肠、肝和肾的细胞以及内皮细胞。成纤维细胞包括,但不限于滑膜成纤维细胞。免疫细胞包括CD8+和CD4+T细胞、NK细胞、B细胞、巨噬细胞、巨核细胞和专门化的或组织免疫细胞,比如在发炎组织中可见的那些或者表达IL-22受体的那些免疫细胞。
IL-17A和IL-17F的细胞因子活性包括但不限于以下中的至少一种:(1)结合细胞受体,比如IL-17R、IL-17A、IL-17RC、IL-17RH1、IL-17RL、IL-17RD或IL-17RE;(2)抑制血管发生;(3)调节(例如提高或降低)造血细胞或存在于软骨、骨、半月板、脑、肾、肺、皮肤和小肠的细胞的增殖、分化、效应细胞功能、溶细胞活性、细胞因子分泌、细胞存活或它们的组合;(4)诱导IL-6和/或IL-8的产生;以及(5)刺激一氧化氮的产生。
名词“诱导”、“减少”、“抑制”、“加强”、“提高”、“升高”、“降低”或类似的表示两个状态之间量的差异的名词,是指这两个状态之间至少有统计学显著差异。
名词“特异结合”或“特异地结合”是指两个分子形成生理条件下相对稳定的复合体。特异结合特征在于高亲和力和低到中等的结合容量,而非特异结合通常具有低亲和力和中等到高的结合容量。一般来说,当结合常数KA大于106M-1,即认为结合是特异的。如果需要,可以通过改变结合条件,在不明显影响特异结合的同时减少非特异结合。合适的结合条件,比如抗体浓度、溶液的离子强度、温度、允许结合的时间、阻断剂(例如血清白蛋白、乳酪)的浓度等,可以由本领域技术人员利用常规技术进行优化。
名词“特异结合剂”是指与靶物质特异地结合的天然或非天然分子。特异结合剂的实例包括,但不限于蛋白质、肽、核酸、碳水化合物、脂质和小分子化合物。某些实施方案中,所述特异结合剂是抗体。某些实施方案中,所述特异结合剂是抗原结合区。
名词“结构”涵盖生物分子(例如但不限于抗体及其片段)和小分子的结构。
名词“抗体”是指免疫球蛋白及其片段,比如Fab、Fab’、F(ab’)2、Fc、Fd、Fd’、Fv、单链抗体(例如scFv)、单可变结构域抗体(Dab)、二体(二价和双特异性)以及嵌合(例如,人源化)抗体,可以通过整个抗体的修饰或利用重组DNA技术重新合成。这些功能抗体片段保留了与其各自抗原或受体选择性结合的能力。抗体和抗体片段可以来自任何抗体型,包括但不限于IgG、IgA、IgM、IgD和IgE,以及任何抗体亚型(例如IgG1、IgG2、IgG3和IgG4)。本发明的抗体可以是单克隆或多克隆的。抗体还可以是单特异性的、多特异性的、非特异性的、人源化的、人的、单链的、嵌合的、合成的、重组的、混杂的、突变的、CDR-移植的,和/或体外产生的抗体。抗体可以含有选自例如IgG1,IgG2,IgG3,or IgG4的重链恒定区。抗体还可以含有选自例如κ或λ的轻链。抗体的恒定区可以被改变,例如通过突变来改变抗体的特性(例如增加或减少Fc受体结合、抗体糖基化、半胱氨酸残基数量、效应细胞功能或补体功能中的一或多种)。一般来说,所述抗体特异结合预先确定的抗原,例如与某疾病,例如神经退行性、代谢、炎性、自身免疫和/或恶性疾病。除非前面带有“完整”一词,除了完全抗体分子,名词“抗体”还包括诸如Fab、F(ab′)2、Fv、scFv、Fd、dAb的抗体片段以及保留抗原结合功能的抗体片段。一般来说,这些片段包含抗原结合结构域。
抗体还可以包括重链和轻链恒定区,从而分别形成重链和轻链免疫球蛋白链。某些实施方案中,抗体是两个重免疫球蛋白链和两个轻免疫球蛋白链的四聚体,其中重和轻免疫球蛋白链通过例如二硫键相互连接。重链恒定区包含三个结构域,即CH1、CH2和CH3。轻链恒定区包含一个结构域CL。重链和轻链的可变区含有与抗原发生相互作用的结合结构域。抗体的恒定区一般介导抗体与宿主组织或因子的结合,包括与免疫***的各种细胞(例如效应细胞)以及经典补体***的第一成分(Clq)的结合。
名词“抗原结合结构域”和“抗原结合片段”是指抗体分子的一部分,该部分包含负责抗体和抗原之间特异结合的氨基酸。抗原中被抗体特异识别并结合的部分被称为“表位”。抗原结合结构域可以包含抗体轻链可变区(VL)和抗体重链可变区(VH);但它不必这两者都含有。例如Fd片段含有两个VH区,经常保留着完整抗原结合结构域的某些抗原结合功能。抗体的抗原结合片段实例包括(1)Fab片段,含有VL、VH、CL和CH1结构域的单价片段;(2)F(ab′)2片段,含有通过铰链区的二硫键连接在一起的两个Fab片段的二价片段;(3)Fd片段,含有两个VH和CH1结构域;(4)Fv片段,含有抗体单个臂的VL和VH结构域;(5)dAb片段(Ward et al.,(1989)Nature 341:544-546),含有VH结构域;(6)分离的补体决定区(CDR);以及(7)单链Fv(scFv)。虽然Fv片段的两个结构域VL和VH是由分开的基因编码的,利用重组方法,通过合成连接分子可以将它们连在一起,所述合成连接分子能够使它们形成单个蛋白链,其中VL和VH区联合形成单价分子(称为单链Fv(scFv);参见例如Bird et al.(1988)Science 242:423-426;和Huston et al.(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA85:5879-5883)。利用本领域技术人员已知的常规技术获得这些抗体片段,并按照与完整抗体相同的方式对其进行功能评估。
名词“免疫球蛋白”用在本文中是指由一或多个基本由免疫球蛋白基因编码的多肽组成的蛋白。已识别的人免疫球蛋白基因包括κ、λ、α(IgA1和IgA2)、γ(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、δ、ε和μ恒定区基因,以及无数免疫球蛋白可变区基因。全长免疫球蛋白“轻链”(大约25Kd或214个氨基酸)NH2端(大约110个氨基酸)是由可变区基因编码,COOH端由κ或λ恒定区基因编码。全长免疫球蛋白“重链”(大约50Kd或446个氨基酸)类似地由可变区基因(大约116个氨基酸)和其他前面提到的恒定区基因之一,例如γ(编码大约330个氨基酸)编码。
“同种型”用于本文是指由重链恒定区基因编码的抗体型(例如IgM或IgGI)。
名词“人抗体”包括含有与本领域已知的人种系免疫球蛋白序列基本对应的可变区和恒定区的抗体,包括例如Kabat et al.描述的那些(参见Kabat,etal.(1991)Sequences of Proteins of Immunological Interest,Fifth Edition,U.S.Department of Health and Human Services,NIH Publication No.91-3242)。某些实施方案中,人抗体可能包括不是由人种系免疫球蛋白序列编码的氨基酸(例如,通过体外随机或定点突变,或者通过体内体细胞突变引入的突变),例如CDRs,特别是CDR3中的氨基酸。人抗体可以含有至少1、2、3、4、5或更多个位点被不是人种系免疫球蛋白序列编码的氨基酸残基所取代。
名词“分离的”是指基本脱离其天然环境的分子。例如,分离蛋白基本不含该蛋白所来源的细胞或组织源中的细胞物质或其它蛋白质。该名词还指制品作为药物组合物其中的分离蛋白足够纯;或至少70-80%(w/w)纯;或至少80-90%(w/w)纯;或至少90-95%纯;或至少95%、96%、97%、98%、99%或100%(w/w)纯。
名词“治疗剂”是治疗或协助治疗疾病的物质。治疗剂可以包括,但不限于以补充抗IL-22抗体的IL-22活性的方式调节免疫细胞或免疫应答的物质。文中描述了治疗剂的非限制性实例及用途。
名词“疗法(treatment)”是指治疗或预防措施。疗法是为了预防、治愈、延缓、减轻疾病或复发疾病的严重程度和/或改善疾病或复发疾病的一或多个症状,或者为了使受试对象超过在没有该疗法的情况下的预期存活期,给予患有疾病或最终会患上该病的受试对象。
名词“有效量”所指的剂量或用量足够调节某活性从而改善临床症状或取得希望的生物结果,例如T细胞和/或B细胞活性下降、自身免疫被抑制、移植排斥被抑制等。
名词“组合”在使用了两种试剂的疗法的语境中意味着试剂被基本同期给予,即同时或顺序给予。如果顺序给予,当开始给予第二种化合物时,优选在治疗部位仍能检测到有效浓度的两种化合物中的第一种。
短语“百分比相同”或“同一性百分比”是指至少两种不同序列之间的相似度。这种同一性百分比可以通过标准比对算法确定,例如,Altshul等描述的Basic Local Alignment Tool(BLAST)((1990)J.Mol.Biol.,215:403-410);Needleman等的算法((1970)J.Mol.Biol.,48:444-453);或者Meyers等的算法((1988)Comput.Appl.Biosci.,4:11-17)。参数可以是Blosum 62评分矩阵,空位罚分为12,空位延伸罚分为4,阅读框空位罚分为5。两个氨基酸或核苷酸序列间的同一性百分比还可以利用已被并入ALIGN程序(2.0版)的E.Meyers和W.Miller的算法((1989)CABIOS,4:11-17),使用PAM120残基加权表(weight residue table),空位长度罚分为12和空位罚分为4来确定。同一性百分比通常是通过比较类似长度的序列计算的。
某些实施方案中提供了与公开序列类似或同源(例如至少大约85%序列同一性)的序列。某些实施方案中,序列同一性可以是大约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或更高。替代地,当核酸区段在选择性杂交条件(例如高度严紧的杂交条件)下整个链发生杂交,即存在相当高的同一性。核酸可以存在于完整细胞中、在细胞裂解物中,或者处于部分纯化或基本纯的形式。
分离多核苷酸可以作为杂交探针和引物用于鉴定和分离核酸,所述核酸具有与公开多核苷酸编码的序列相同或类似的序列。这样方式分离到的多核苷酸可以用来例如,但不限于产生抗IL-22或其它IL-10样细胞因子的抗体,或者用于鉴定表达所述抗体的细胞。用于鉴定和分离核酸的杂交方法,包括Southern杂交、原位杂交和Northern杂交是本领域技术人员熟知的。
杂交反应可以在不同严紧度条件下进行。优选地,每个杂交多核苷酸与其对应多核苷酸在较低严紧度条件下杂交,更优选在严紧条件下杂交,最优选在高严紧度条件下进行。严紧条件的实例如下表1所示:高严紧度条件至少与例如条件A-F一样严紧;严紧条件至少象例如条件G-L一样严紧;较低严紧度条件至少与例如条件M-R一样严紧。
表1
1杂交体长度是预测的进行杂交的多核苷酸中的杂交区的长度。当多核苷酸与序列未知的靶多核苷酸杂交时,假设杂交体长度是杂交多核苷酸的长度。当序列已知的多核苷酸杂交时,可以通过比对多核苷酸序列并鉴定最佳序列互补的区域来确定杂交体长度。
2可以用SSPE(1xSSPE是0.15M NaCl、10mM NaH2PO4和1.25mMEDTA,pH 7.4)代替杂交和漂洗缓冲液中的SSC(1xSSC是0.15M NaCl和15mM柠檬酸钠);杂交完成后漂洗15分钟。
TB *-TR *:预期长度小于50个碱基对的杂交体的杂交温度应当比杂交体的解链温度(Tm)低5-10℃。其中Tm按照以下公式确定。对于长度小于18个碱基对的杂交体,Tm(℃)=2(A+T碱基数量)+4(G+C碱基数量)。对于长度在18到49个碱基对之间的杂交体,Tm(℃)=81.5+16.6(log10Na+)+0.41(%G+C)-(600/N),其中N是杂交体中的碱基数量,Na+是杂交缓冲液中的钠离子浓度(1X SSC中的Na+=0.165M)。
Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Chs.9 & 11,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY(1989)和Ausubelet al.,eds.,Current Protocols in Molecular Biology,Sects.2.10&6.3-6.4,JohnWiley & Sons,Inc.(1995)提供了其他多核苷酸杂交严紧条件的实例,这两份文献通过引用并入本文。
分离多核苷酸可以用作杂交探针和引物来鉴定和分离DNA,所述DNA含有编码已公开多核苷酸的等位基因变体的序列。等位基因变体是已公开多核苷酸的天然替代形式,其编码的多肽与已公开多核苷酸所编码的多肽相同或者有显著的相似性。优选地,等位基因变体与已公开多核苷酸具有至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的序列同一性。
分离多核苷酸还可以用作杂交探针和引物来鉴定和分离DNA,所述DNA含有编码已公开多核苷酸的同源多肽的序列。这些同源物是从与已公开多肽和多核苷酸不同的物种分离的,或者分离自相同物种,但与已公开多核苷酸和多肽有显著序列相似性。某些实施方案中,多核苷酸同源物与已公开的多核苷酸具有至少50%、75%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性,而多肽同源物与已公开的抗体/多肽具有至少30%、45%或60%的同一性。某些实施方案中,已公开多核苷酸和多肽的同源物分离自哺乳动物物种。
分离多核苷酸还可以作为杂交探针和引物来鉴定表达蛋白(包括抗体)的细胞和组织,以及蛋白表达的条件。
可以理解,多肽和拮抗剂(例如抗体)可以含有其他保守或非关键氨基酸取代,对它们的功能没有明显影响。“保守氨基酸取代”中氨基酸残基被带有类似侧链的氨基酸残基所代替。具有类似侧链的氨基酸残基家族在本领域已有限定。这些家族包括带有碱性侧链的(例如赖氨酸、精氨酸、组氨酸)、酸性侧链的(例如天冬氨酸、谷氨酸)、不带电荷的极性侧链(例如甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸)、非极性侧链(例如丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸)、β-支链侧链(例如苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸)和芳香族侧链(例如酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸)的氨基酸。
IL-22核苷酸和氨基酸序列在美国专利7,307,161中有描述,并在下文提供。每个克隆的核苷酸序列还可以按照已知方法,通过对保藏的克隆进行测序来确定。用于本文,“分泌”蛋白是这样的蛋白,所述蛋白当在合适的宿主细胞中表达时,被跨膜或透膜运输,包括由于其氨基酸序列中的信号序列而被运输。“分泌”蛋白包括,但不限于从表达它们的细胞中完全(例如可溶性蛋白)或部分地(例如受体)分泌的蛋白。“分泌”蛋白还包括,但不限于被跨内质网膜运输的蛋白。
小于全长的IL-22蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-22蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-22片段,例如小于全长的IL-22蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
小于全长的IL-1F6蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-1F6蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-1F6片段,例如小于全长的IL-1F6蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变体、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
小于全长的IL-1F8蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-1F8蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-1F8片段,例如小于全长的IL-1F8蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
小于全长的IL-1F9蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-1F9蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-1F9片段,例如小于全长的IL-1F9蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
小于全长的IL-1Rrp2蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-1Rrp2蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-1Rrp2片段,例如小于全长的IL-1Rrp2蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
小于全长的IL-17A蛋白的任何形式可以用于本发明的方法和组合物中。通过在宿主细胞中表达编码全长IL-17A蛋白的相应多核苷酸片段可以产生IL-17A片段,例如小于全长的IL-17A蛋白。如上描述的修饰的多核苷酸可以通过标准分子生物学技术,包括构建合适的所需缺失突变、定点突变方法、或者使用合适的寡核苷酸引物通过聚合酶链式反应来制备。
蛋白片段可以是线性形式,或者可以利用已知方法将它们环化,例如H.U.Saragovi,et al.,Bio/Technology 10,773-778(1992)和R.S.McDowell,etal.,J.Amer.Chem.Soc.114,9245-9253(1992)中描述的方法(两篇文献均通过引用并入本文)。这类片段可以被融合到诸如免疫球蛋白的载体分子上用于许多目的,包括提高蛋白结合位点的效价。例如,可以通过“连接分子”序列将蛋白片段与免疫球蛋白的Fc部分融合。对于蛋白的二价形式,可以融合到IgG分子的Fc部分。可以用其他免疫球蛋白同种型来产生这类融合。例如,蛋白-IgM融合可以用来产生decavalent形式蛋白。
IL-22蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
IL-1F6蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
IL-1F8蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
IL-1F9蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
IL-1Rrp2蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
IL-17A蛋白及其片段包括其氨基酸序列长度是公开蛋白长度的至少25%(更优选至少50%,最优选至少75%)的蛋白,并且与公开蛋白的序列有至少60%的序列同一性(更优选沿着片段有至少75%;最优选至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%同一性),其中所述序列同一性是通过在重复和相同最大而序列空位最小的情况下比较蛋白的氨基酸序列确定的。某些实施方案中,蛋白和蛋白片段含有的区段包含8个或更多个连续氨基酸,这些连续氨基酸与任何公开蛋白的任何这种区段有至少75%序列同一性(更优选地,至少85%同一性;最优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%同一性)。
重组多核苷酸可以可操纵地连接着表达调控序列,比如例如但不限于Kaufman et al.,Nucleic Acids Res.19,4485-4490(1991)中公开的pMT2或pED表达载体从而重组地产生蛋白。许多合适的表达调控序列是本领域已知的。表达重组蛋白的一般方法也是已知的,并且在R.Kaufman(1990)Methods inEnzymology 185,537-566中有示范。文中定义的“可操纵地连接”意味着分离多核苷酸和表达调控序列位于载体或细胞内的方式使得宿主细胞能够表达蛋白,其中所述宿主细胞转化(转染)有连接在一起的多核苷酸/表达调控序列。
名词“载体”用于本文是指这样的核酸分子,所述核酸分子能够转运与它相连的另一个核酸分子。一类载体是“质粒”,指其中可以连接其他DNA区段的圆形双链DNA环。另一类载体是病毒载体,其中可以将其他DNA区段连接到病毒基因组中。某些载体能够在导入了这些载体的宿主细胞内自主复制(例如含有细菌复制起点的细菌载体和游离型哺乳动物载体)。其他载体(例如非游离型哺乳动物载体)可以在导入宿主细胞时整合到宿主细胞的基因组中,从而随宿主基因组一起复制。此外,某些载体能够引导与它可操纵地连接的基因的表达。这类载体文中称为“重组表达载体”(或者简化为“表达载体”)。总的来说,用于重组DNA技术的表达载体通常是质粒形式。
用于本文的名词“调控序列”包括启动子、增强子和其他控制抗体链基因的转录或翻译的表达调控元件(例如多腺苷化信号)。这类调控序列在例如Goeddel;Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185,AcademicPress,San Diego,CA(1990)中有描述。本领域技术人员可以理解,表达载体的设计,包括调控序列的选择可能取决于诸如待转化宿主细胞的选择、所需蛋白表达水平等因素。用于哺乳动物宿主细胞表达的调控序列包括,但不限于引导在哺乳动物细胞中高水平蛋白表达的病毒元件,比如衍生自FF-1a启动子和BGH poly A、巨细胞病毒(CMV)(比如CMV启动子/增强子)、猴病毒40(SV4O)(比如SV40启动子/增强子)、腺病毒(例如腺病毒主要晚期启动子(AdMLP))和多瘤病毒的启动子和/或增强子。关于病毒调控元件及其序列的进一步描述参见例如Stinski的美国专利5,168,062、Bell等的美国专利4,510,245以及Schaffner等的美国专利4,968,615。
某些实施方案中,重组表达载体可以携带其他序列,比如调控载体在宿主细胞内的复制(例如复制起点)的序列和选择性标记基因。所述选择标记基因协助挑选被导入了载体的宿主细胞(参见例如Axel等的美国专利4,399,216、4,634,665和5,179,017)。例如,一般选择标记基因给其中导入了载体的宿主细胞赋予药物抗性,比如G418、潮霉素或氨甲喋呤。选择标记基因包括二氢叶酸还原酶(DHFR)基因(用于dhfr宿主细胞以氨甲喋呤挑选/扩增)和neo基因(用于G418的挑选)。
许多类型的细胞可以作为合适的宿主细胞进行蛋白(或融合蛋白)表达。能够表达功能性IL-22蛋白的任何细胞类型都可以使用。合适的哺乳动物宿主细胞包括,例如猴COS细胞、中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、人肾293细胞、人表皮A431细胞、人Colo205细胞、3T3细胞、CV-1细胞、其他转化灵长类细胞系、正常二倍体细胞、来源于原代组织、原代外植体体外培养的细胞株、HeLa细胞、小鼠L细胞、BHK、HL-60、U937、HaK、Rat2、BaF3、32D、FDCP-1、PC12、M1x或C2C12细胞。
某些实施方案中,还可以通过在一或多个昆虫表达载体中将分离多核苷酸可操纵地连接上合适的调控序列,并采用昆虫表达***来生产蛋白或融合蛋白。杆状病毒/昆虫细胞表达***的材料和方法可以从例如Invitrogen(SanDiego,Calif.U.S.A.)购买到试剂盒形式(kit),这类方法是本领域公知的,在Summers and Smith,Texas Agricultural Experiment Station Bulletin No.1555(1987)中有描述,该文献通过引用并入本文。可溶形式的IL-22蛋白还可以如上所述利用适当的分离多核苷酸在昆虫细胞内产生。
替代地,蛋白或融合蛋白可以在低等真核细胞(比如酵母)或原核细胞(细菌)中制备。合适的酵母株包括酿酒酵母、裂殖酵母、克鲁维酵母株、假丝酵母或任何能够表达外源蛋白的酵母株。合适的细菌株包括大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、鼠伤寒沙门氏菌或任何能够表达外源蛋白的细菌株。
在细菌中表达蛋白可能导致形成重组蛋白的包涵体。因此,为了产生有活性或活性更大的物质,可能需要使重组蛋白重新折叠。由细菌包涵体获得正确折叠的异源蛋白的几种方法是本领域已知的。这些方法通常涉及从包涵体溶解出蛋白、然后用离液剂将蛋白完全变性。蛋白一级氨基酸序列中有半胱氨酸残基时,经常有必要在允许正确形成二硫键的环境(氧化还原***)中完成重折叠。Kohno,Meth.Enzym.,185:187-195(1990)中公开了重折叠的一般方法。EP 0433225和同时待审的美国专利申请08/163,877描述了其他的合适方法。
蛋白或融合蛋白还可以表达为转基因动物的产物,例如作为转基因奶牛、山羊、猪或绵羊的奶的成分,所述转基因动物特征在于体细胞或种系细胞含有编码蛋白或融合蛋白的多核苷酸序列。
可以通过在表达目的蛋白所需的培养条件下培养转化宿主细胞来制备蛋白或融合蛋白。然后从培养基或细胞提取物中纯化得到的表达蛋白。可溶形式的蛋白或融合蛋白可以从调整培养基纯化。某些实施方案中,膜结合形式蛋白的纯化可以通过由表达细胞制备总膜部分并用诸如Triton X-100的非离子去污剂提取膜。
某些实施方案中,可以利用本领域技术人员已知的方法来纯化蛋白。例如,但不限于可以利用商品蛋白浓缩滤器来浓缩蛋白,所述浓缩滤器包括但不限于Amicon或Millipore Pellicon超滤单位。浓缩步骤后,浓缩物可以加入到纯化介质,比如凝聚过滤介质中。替代地,可以采用阴离子交换树脂,例如带有侧基二乙氨乙基(DEAB)或聚乙烯亚胺(PEI)基团的介质或基质。介质可以是丙烯酰胺、琼脂糖、葡聚糖、纤维素或其他常用于蛋白纯化的类型。替代地,可以采用阳离子交换步骤。合适的阳离子交换剂包括各种含有磺丙基或羧甲基基团的不溶介质。某些实施方案中,优选磺丙基基团(例如柱子)。由培养基上清纯化蛋白或融合蛋白还可以包括一或多个过柱步骤,所述过柱步骤在诸如伴刀豆球蛋白A-琼脂糖、肝素或Cibacrom blue 3GA的亲和树脂上进行,或者利用诸如苯基醚、丁基醚或丙基醚的树脂经疏水相互作用层析,或者通过免疫亲和层析。最后,采用带有侧链甲基或其他脂肪族基团的疏水RP-HPLC介质(例如硅胶)进行的一或多个反相高效液相层析(RP-HPLC)步骤可以用来对蛋白进一步纯化。也可以按照已知方法用包含蛋白抗体的亲和柱来纯化蛋白。也可以采用以上纯化步骤的某些或全部、各种组合或者结合其他已知方法来提供大体纯化的分离重组蛋白。优选地,分离蛋白被纯化到基本不含其他哺乳动物蛋白。
多肽还可以通过已知常规化学合成来产生。通过合成手段构建蛋白的方法是本领域技术人员已知的。合成构建的蛋白序列,通过与蛋白有相同的一级、二级或三级结构和/或构象特征,可能具备共同的生物特性,包括蛋白活性。因此,它们可以作为天然纯化蛋白的生物活性或免疫学替代物来筛选治疗化合物及在免疫学过程中开发抗体。
抗体,又称免疫球蛋白,一般是四聚体糖基化蛋白,其包含两个各约25kDa的轻链(L)和两个各约50kDa的重链(H)。抗体中可能发现两类轻链,即λ和κ。根据重链恒定结构域的氨基酸序列,可以将免疫球蛋白分为5个主要类型:A、D、E、G和M,它们中的某些可以进一步分为亚型(同种型),例如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1和IgA2。每个轻链包括N-末端可变(V)结构域(VL)和恒定(C)结构域(CL)。每个重链包括N-末端V结构域(VH)、3或4个C结构域(CHs)以及铰链区。离VH最近的CH结构域命名为CH1。VH和VL结构域由四个序列相当保守的区域构成,称为框架区(FR1、FR2、FR3和FR4),形成三个高变序列的区域(补体决定区,CDR)的支架。CDRs含有负责抗体与抗原特异相互作用的多数残基。CDR被称为CDR1、CDR2和CDR3。相应地,重链上的CDR成分被称为H1、H2和H3,而轻链上的CDR成分称为L1、L2和L3。
一般来说,CDR3是抗体结合位点内分子多样性的最大来源。例如H3可以只有两个氨基酸残基那么短,或者大于26个氨基酸。不同种类免疫球蛋白的亚基结构和三维构象是本领域已知的。关于抗体结构的综述,可以参考Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,eds.Harlowet al.,1988。本领域技术人员可以意识到每个亚基结构(例如CH、VH、CL、VL、CDR、FR结构)包含活性片段,例如VH、VL或CDR亚基中结合抗原的部分,即抗原结合片段,或者例如CH亚基中结合和/或活化例如Fc受体和/或补体的部分。CDRs一般是指如Sequences of Proteins of ImmunologicalInterest,US Department of Health and Human Services(1991),eds.Kabat et al中描述的Kabat CDRs。另一个表征抗原结合位点的标准是如Chothia(参见例如Chothia,D.et al.(1992)J.Mol.Biol.227:799-817;和Tomlinson et al.(1995)EMBO J.14:4628-4638)描述的高变环。还有一个标准是Oxford Molecular′sAbM抗体建模软件所使用的AbM限定。参见例如Antibody Engineering LabManual(Ed.:Duebel,S.and Kontermann,R.,Springer-Verlag,Heidelberg)中的Protein Sequence and Structure Analysis of Antibody Variable Domains。相对关于Kabat CDRs的实施方案可以替代地利用关于Chothia高变环或关于被AbM限定的环所述的类似关系来实施。
Fab片段(片段抗原结合Fragment antigen-binding)由通过恒定区之间的二硫键共价连接在一起的VH-CH1和VL-CL结构域构成。Fv片段较小,由非共价连接的VH和VL结构域构成。为了克服非共价连接的结构域易于解离,可以构建单链Fv片段(scFv)。scFv含有柔性多肽,该多肽连接(1)VH的C端与VL的N端,或者(2)VL的C端与VH的N端。15聚体(Gly4Ser)3肽可以作为连接分子,但其他连接分子也是本领域已知。
抗体基因在组装和体细胞突变后的序列非常不同,这些各异的基因估计能够编码1010种不同抗体分子(Immunoglobulin Genes,2nd ed.,eds.Jonio etal.,Academic Press,San Diego,CA,1995)。
本领域技术人员已知的大量方法可用于获得抗体及其抗原结合片段。例如可以利用重组DNA方法(美国专利4,816,567)制备抗体。单克隆抗体还可以按照已知方法通过形成杂交瘤来制备(参见例如Kohler and Milstein(1975)Nature,256:495-499)。然后利用标准方法(比如酶联免疫吸附检测法(ELISA)和表面核磁共振(BIACORETM)分析)对以这种方式形成的杂交瘤进行筛选,从而鉴定一或多个杂交瘤,所述杂交瘤能够产生与特定抗原特异结合的抗体。任何形式的特定抗原都可以用作免疫原,例如重组抗原、天然形式、其任何变体或片段,及其抗原性肽。
制备抗体的一个示范性方法包括筛选蛋白表达文库,例如噬菌体或核糖体展示文库。噬菌体展示在例如Ladner等的美国专利5,223,409、Smith(1985)Science 228:1315-1317、Clackson et al.(1991)Nature,352:624-628、Marks et al.(1991)J.Mol.Biol.,222:581-597、WO 92/18619、WO 91/17271、WO92/20791、WO 92/15679、WO 93/01288、WO 92/01047、WO 92/09690和WO90/02809中有描述。
除了利用展示文库,可以用特定抗原免疫非人动物,例如包括但不限于小鼠、仓鼠、大鼠、猴、骆驼、美洲驼、鱼、鲨鱼、山羊、兔和牛。某些实施方案中,非人动物包含至少部分人免疫球蛋白基因。例如有可能用人Ig基因座的大片段改造小鼠抗体产生缺陷的小鼠株。利用杂交瘤技术,可以制备并挑选来源于所述基因并具有所需特异性的抗原特异性单克隆抗体。参见例如XENOMOUSETM,Green et al.(1994)Nature Genetics 7:13-21、US2003-0070185、1996年10月31日公开的WO 96/34096,以及1996年4月29日提交的PCT申请PCT/US96/05928。
某些实施方案中,单克隆抗体获得自非人动物,例如包括但不限于,小鼠、仓鼠、大鼠、猴、骆驼、美洲驼、鱼、鲨鱼、山羊、兔和牛,然后改造,例如人源化或去人源化。某些实施方案中,利用本领域已知重组DNA技术可以生产嵌合抗体。制备嵌合抗体的许多方法已有描述。参见例如Morrison etal.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.81:6851,1985、Takeda et al.,Nature 314:452,1985、Cabilly et al.,美国专利4,816,567、Boss et al.,美国专利4,816,397、Tanaguchi et al.,欧洲专利公开EP171496、欧洲专利公开0173494、英国专利GB 2177096B。人源化抗体还可以利用转基因小鼠来产生,例如利用能够表达人重链和轻链基因,但不能表达小鼠内源免疫球蛋白重链和轻链基因的转基因小鼠。Winter描述的示范性CDR-移植法可以用于制备本文描述的人源化抗体(美国专利5,225,539)。特定人抗体的全部CDRs可以用非人CDR的至少一部分来代替,或者只有某些CDRs用非人CDRs代替。只需要取代人源化抗体与预先确定的抗原结合所必需的CDRs数量。
人源化抗体或其片段可以通过将不直接参与抗原结合的Fv可变结构域序列替换为来自人Fv可变结构域的等同序列来制备。Morrison(1985)Science229:1202-1207、Oi et al.(1986)BioTechniques 4:214、以及US 5,585,089、US5,693,761、US 5,693,762、US 5,859,205和US 6,407,213提供了制备人源化抗体或其片段的示范性方法。这些方法包括分离、操纵和表达核酸序列,所述核酸序列编码来自重链或轻链中的至少一个的全部或部分免疫球蛋白Fv可变结构域。这种核酸可以如上所述,从产生抗预定目标分子的抗体的杂交瘤获得,也可以从其他来源获得。然后可以将编码人源化抗体分子的重组DNA克隆到合适的表达载体中。
某些实施方案中,通过引入保守取代、共有序列取代、种系取代和/或回复突变来优化人源化抗体。这类改造的免疫球蛋白分子可以通过本领域已知的多种技术中的任何一种来制备(例如Teng et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,80:7308-7312,1983、Kozbor et al.,Immunology Today,4:7279,1983、和Olsson et al.,Meth.Enzymol.,92:3-16,1982),还可以按照PCT公开WO92/06193或EP 0239400的教导制备。
抗体或其片段还可以通过特异删除人T细胞表位或通过WO 98/52976和WO 00/34317中公开的方法“脱免疫”来进行修饰。简单地说,可以分析抗体的重链和轻链可变结构域是否有能够结合MHC II类的肽;这种肽代表了潜在的T-细胞表位(按照WO 98/52976和WO 00/34317中的定义)。为了检测潜在的T细胞表位,可以采用名为“肽模式识别(peptide threading)”的计算机建模手段,此外可以如WO 98/52976和WO 00/34317所述,检索人MHC II类结合肽数据库寻找VH和VL序列中存在的基序。这些基序能够结合18种主要MHC II类DR同种异型中的任何一种,因此构成潜在的T细胞表位。检测到的潜在T细胞表位可以通过取代可变结构域中少量氨基酸残基来去除,或者优选地,通过单氨基酸取代来去除。一般是进行保守取代。经常(但不是绝对的),可以使用人种系抗体序列中某位点上的共有氨基酸。人种系序列在例如Tomlinson,et al.(1992)J.Mol.Biol.227:776-798;Cook,G.P.et al.(1995)Immunol.Today Vol.16(5):237-242;Chothia,D.et al.(1992)J.Mol.Biol.227:799-817和Tomlinson et al.(1995)EMBO J.14:4628-4638中已公开。VBASE目录提供了全面的人免疫球蛋白可变区序列索引(Tomlinson,I.A.et al.MRC Centre for Protein Engineering,Cambridge,UK收录)。这些序列可以作为例如框架区和CDRs的人序列来源。还可以使用共有人框架区,例如如美国专利6,300,064所述。
某些实施方案中,抗体可以包含被改变的免疫球蛋白恒定区或Fc区。例如,按照本文教导制备的抗体可能更有力或更特异地结合效应分子,比如补体和/或Fc受体,后者可以控制抗体的多个免疫学功能,比如效应细胞活性、裂解、补体介导的活性、抗体清除和抗体半寿期。典型结合抗体(例如IgG抗体)Fc区的Fc受体包括,但不限于FcγRI、FcγRII、FcγRIII和FcRn亚型的受体,包括这些受体的等位基因变体和其他剪切形式。Ravetch and Kinet,Annu.Rev.Immunol 9:457-92,1991、Capel et al.,Immunomethods 4:25-34,1994和de Haaset al.,J.Lab.Clin.Med.126:330-41,1995中综述了Fc受体。
其他的抗体制备技术,参见Antibodies:A Laboratory Manual,eds.Harlowet al.,Cold Spring Harbor Laboratory,1988。
双特异性或双功能抗体是具有两个不同重链/轻链对和两个不同结合位点的人工混合抗体。双特异性抗体可以通过多种方法制备,所述方法包括杂交瘤融合或Fab′片段的连接(参见例如Songsivilai & Lachmann,Clin.Exp.Immunol.79:315-321(1990);Kostelny et al.,J.Immunol.148,1547-1553(1992))。某些实施方案中,双特异性抗体包含诸如Fab’片段的第一结合结构域多肽通过免疫球蛋白恒定区与第二结合结构域多肽连接。
本发明的抗体还可以是单结构域抗体。单结构域抗体可以包括那些互补决定区是单结构域多肽的一部分的抗体。实例包括,但不限于重链抗体、天然缺少轻链的抗体、来源于常规4链抗体的单结构域抗体、工程化抗体和不是来源于抗体的单结构域支架。单结构域抗体可以是本领域已有的任何一种,或者任何将来的单结构域抗体。单结构域抗体可以来源于任何物种,包括但不限于小鼠、人、骆驼、美洲驼、鱼、鲨鱼、山羊、兔和牛。本发明的一个方面中,单结构域抗体可以来源于在鱼中发现的免疫球蛋白的可变区,比如例如来源于鲨鱼血清中发现的免疫球蛋白同种型(称为新抗原受体(Novel Antigen Receptor(NAR)))的单结构域抗体。产生来源于NAR(“IgNARs”)可变区的单结构域抗体的方法在WO 03/014161和Streltsov(2005)Protein Sci.14:2901-2909中有描述。
根据本发明的另一方面,单结构域抗体是没有轻链被称为重链抗体的天然单结构域抗体。例如WO 9404678中公开了这种单结构域抗体。为了清楚起见,这种来源于天然不含轻链的重链抗体的可变结构域文中称为VHH或纳米抗体以便与常规四链免疫球蛋白的VH区分开。这种VHH分子可以来源于在骆驼科物种中培育的抗体,例如在骆驼、美洲驼、***骆驼(dromedary)、羊驼和原驼(guanaco)。除了骆驼科,其他物种也可能产生天然缺少轻链的重链抗体,这种VHHs在本发明范围内。
发明还考虑了结合结构域-免疫球蛋白融合蛋白的用途,所述融合蛋白包含的结合结构域多肽与免疫球蛋白铰链区或起铰链区作用的多肽融合或相连,免疫球蛋白铰链区或起铰链区作用的多肽又与包含来自免疫球蛋白重链的一或多个天然或工程化恒定区的区域(除了CH1)融合或相连,例如IgG和IgA的CH2和CH3区,或者IgE的CH3和CH4区(更全面描述参见例如Ledbetter,J.等的U.S.2005/0136049)。结合结构域-免疫球蛋白融合蛋白还可以包含这样的区域,所述区域包含天然或工程化免疫球蛋白重链CH2恒定区多肽(或者构建体全部或部分来源于IgE的情况中,是CH3),该恒定区多肽与铰链区多肽融合或相连;以及天然或工程化免疫球蛋白重链CH3恒定区多肽(或者构建体全部或部分来源于IgE的情况中,是CH4),该恒定区多肽与CH2恒定区多肽(或者构建体全部或部分来源于IgE的情况中,是CH3)融合或相连。一般来说,这种结合结构域-免疫球蛋白融合蛋白具备至少一种免疫学活性,所述活性选自抗体依赖性细胞介导的细胞毒性、补体结合和/或结合靶分子,例如靶抗原。
某些实施方案提供了治疗蛋白以及设计和制备这些治疗蛋白的方法,所述治疗蛋白即对它所作用的身体区域有生物学效果、或者对它通过中间体间接作用的身体区域有生物学效果的蛋白质或肽。本发明的治疗蛋白可以包括肽模拟物。模拟物是模拟蛋白二级结构元件的含肽分子。参见例如Johnson etal.,″Peptide Turn Mimetics″in BIOTECHNOLOGY AND PHARMACY,Pezzuto et al.,Eds.,Chapman and Hall,New York(1993)(通过引用并入本文)。使用肽模拟物的内在原理是蛋白肽骨架的存在主要是为了保证氨基酸侧链方向以便促进分子相互作用,比如抗体和抗原的相互作用。肽模拟物预期使分子之间的相互作用与天然分子类似。结合本发明提供的信息,这些原理可以用于建造第二代分子,所述第二代分子具有文中公开的寻靶肽的许多天然性能。这些第二代分子还可以经过改变,提供有可能更完善的特性。利用本发明,可以设计蛋白质和小分子治疗剂来打断所需的细胞因子活性,例如通过特意设计成在所需位点结合,即在显示对结合复合体重要的氨基酸位点发生结合,从而有效降低或抑制与细胞因子及其受体或受体复合体相关的活性。
治疗蛋白的其他实施方案包括融合蛋白。这些分子通常含有寻靶肽(例如IL-22或抗-IL-22抗体)的全部或相当一部分,在N或C端与第二多肽或蛋白的全部或部分相连。例如,融合可以采用来自其他物种的引导序列从而在异源宿主中重组表达蛋白。另一种有用的融合包括添加免疫活性结构域,比如抗体表位,从而协助融合蛋白的纯化。在融合连接点或者附近包含上切割位点能够方便纯化后除去无关多肽。其他有用的融合包括功能结构域(比如来自酶的活性位点)、糖基化结构域、细胞寻靶信号或跨膜区的连接。融合蛋白中可以引入的蛋白或肽的实例包括细胞生长抑制蛋白、细胞杀伤蛋白、促细胞凋亡剂、抗血管增生剂、激素、细胞因子、生长因子、肽药物、抗体、抗体的Fab片段、抗原、受体蛋白、酶、凝集素、MHC蛋白、细胞附着蛋白和结合蛋白。产生融合蛋白的方法是本领域技术人员熟知的。产生这类蛋白可以通过例如利用双功能交联剂进行的化学连接、通过重新(de novo)合成完整的融合蛋白、或者通过将编码寻靶肽的DNA序列连接到编码第二肽或蛋白的DNA序列上,之后表达整个融合蛋白。
某些实施方案中,例如IL-22或抗-IL-22抗体的寻靶肽与免疫球蛋白重链恒定区融合,所述重链恒定区是比如Fc片段,其含有两个恒定区结构域和一个铰链区,但缺少可变区(参见美国专利6,018,026和5,750,375,两份专利均通过引用并入本文)。Fc区可以是天然Fc区,或者可以经过改变从而提高某些性能,比如治疗性能、循环时间、凝集减弱等。融合了Fc区的肽和蛋白一般会比未融合的对应分子表现出更长的体内半寿期。并且,融合Fc区使融合多肽能够发生二聚体化/多聚体化。
某些实施方案中,突变被用于产生与一或多种种系序列更类似的抗体。当通过体细胞突变或易错PCR给抗体框架区引入突变时,这可能是可取的。VH和VL结构域的种系序列可以通过将氨基酸和核酸序列对VBASE数据库(MRC Center for Protein Engineering,UK)进行序列比对来鉴定。VBASE是全部人种系可变区序列的一个全面目录,是由一千多个发表过的序列(包括在Genbank和EMBL数据库中当前发布的那些)集合而成。某些实施方案中,scFvs的FR区被突变以便与VBASE数据库中最接近的匹配序列一致,CDR部分保持完整。
利用重组DNA方法,可以将公开的CDR序列引入缺少相应CDR的VH或VL结构域库(Marks et al.(BioTechnology(1992)10:779-783)。例如,可以利用邻近可变结构域5′末端的引物和用于第三个FR的引物产生缺少CDR3的可变结构域序列库。这个库可以与公开抗体的CDR3组合。利用类似物技术,可以将公开CDR序列的部分与来自其他抗体的CDR序列的部分进行重新排列从而提供能够结合IL-22的抗原结合片段库。两种库都可以利用宿主***,比如噬菌体展示进行表达(在WO 92/01047及其同时待审的美国专利5,969,108中有描述),因此可以挑选与IL-22结合的合适抗原结合片段。
再一种替代方法利用随机突变公开的VH或VL序列产生仍能够结合IL-22的变体VH或VL结构域。Gram等(Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.(1992)89:3576-3580)描述了利用易错PCR的技术。
另一种方法利用公开的VH或VL序列的定点突变。Barbas等(Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.(1994)91:3809-3813)和Schier等(J.Mol.Biol.(1996)263:551-567)公开了这种技术。
可变结构域的一部分会包含至少一个象文中给出的CDR区,和任选地象文中给出的来自VH或VL结构域之间的框架区。所述部分可能包含FR1的C末端那一半和/或FR4的N末端那一半。可变结构域N末端或C末端的其他残基可能和天然抗体中见到的不一样。例如,通过重组DNA技术构建抗体经常因为使用连接分子引入N-或C-末端残基。某些连接分子可以用于将可变结构域与其他可变结构域(例如二体)、恒定结构域或蛋白性标签连接起来。
抗体可以通过修饰来改变它们的糖基化,即至少可以给抗体删除或添加一个碳水化合物部分。糖基化位点的删除或添加可以通过本领域公知的改变氨基酸序列来删除或产生糖基化共有位点来实现。添加碳水化合物部分的另一个手段是将糖苷化学或酶法偶联到抗体的氨基酸残基上(参见WO87/05330和Aplin et al.(1981)CRC Crit.Rev.Biochem.,22:259-306)。去除碳水化合物部分也可以化学或酶法实现(参见Hakimuddin et al.(1987)Arch.Biochem.Biophys.,259:52;Edge et al.(1981)Anal.Biochem.,118:131;Thotakura et al.(1987)Meth.Enzymol.,138:350)。
改变抗体恒定区的方法是本领域已知的。制备功能改变(例如对效应配体,比如细胞上的FcR或者补体的C1成分的亲和力发生改变)的抗体可以通过将抗体恒定区中的至少一个氨基酸残基替换为不同残基(参见例如EP388,151A1、US 5,624,821和US 5,648,260)。如果应用到小鼠或其他物种抗体时会减少或消除类似功能,可以描述为类似类型的改变。
例如,有可能改变抗体(例如IgG,比如人IgG)Fc区对FcR(例如FcγR1)或Clq的亲和力。改变亲和力可以通过将至少一个特定残基替换为至少一个侧链具有合适功能的残基,或者通过引入诸如谷氨酸盐或天冬氨酸盐的带电荷功能基团,或者可能引入芳香族非极性残基,比如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸或丙氨酸(参见例如US 5,624,821)。
另一个实例中,将IgG恒定区中的残基297(天冬酰胺)替换为甘氨酸显著地抑制了效应细胞的召集,而对Clq的亲和力只有略微减小(大约弱了三倍)(参见例如US 5,624,821)。重链残基的编号按照EU索引(参见Kabat et al.,1991同前)。这种改变会破坏糖基化位点,并且据信碳水化合物的存在是Fc受体结合所必需的。在该位点任何其他会破坏糖基化位点的取代被认为导致溶解活性的类似下降。已知其他氨基酸取代,例如将残基318(Glu)、320(Lys)和322(Lys)中的任何一个变为Ala会解除Clq结合到IgG抗体的Fc区(参见例如US 5,624,821)。
可以制备经过改造的抗体,所述抗体与Fc受体的相互作用减弱。例如已显示在人IgG3(结合人FcγR1受体)中,将Leu 235变为Glu破坏了它与受体的相互作用。抗体铰链区中相邻或相近位点的突变(例如将残基234、236或237替换为Ala)也可以用于影响抗体对FcγR1受体的亲和力。重链残基的编号是基于EU索引(参见Kabat et al.,1991同前)。
其他改变抗体溶解活性的方法,例如通过改变CH2结构域中N末端区域的至少一个氨基酸,在Morgan等的WO 94/29351和US 5,624,821中有描述。
某些实施方案中,抗体可以连接上可检测或功能性标签。这些标签包括放射性标签(例如I131或99Tc)、酶标签(例如辣根过氧化物酶或碱性磷酸酶)和其他化学部分(例如生物素)。
某些实施方案中,IL-22拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-22的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-22抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-22抗体。
某些实施方案中,IL-1F6拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-1F6的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-1F6抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-1F6抗体。
某些实施方案中,IL-1F8拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-1F8的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-1F8抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-1F8抗体。
某些实施方案中,IL-1F9拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-1F9的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-1F9抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-1F9抗体。
某些实施方案中,IL-1Rrp2拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-1Rrp2的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-1Rrp2抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-1Rrp2抗体。
某些实施方案中,IL-17A拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)IL-17A的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗IL-17A抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人IL-17A抗体。
某些实施方案中,TNFα拮抗剂是能够结合哺乳动物(例如人或小鼠)TNFα的抗体或其片段(例如其抗原结合片段)。某些实施方案中,抗TNFα抗体或其片段(例如Fab、F(ab’)2、Fv或单链Fv片段)是单克隆或单特异性抗体。抗体或其片段还可以是人的、人源化的、嵌合的或体外产生的抗人TNFα抗体。
TNFα拮抗剂的实例包括TNF(例如人TNFα)的抗体,比如D2E7(人抗-TNFα抗体,U.S.6,258,562,HumiraTM,BASF);CDP-571/CDP-870/BAY-10-3356(人源化抗TNFα抗体,Celltech/Pharmacia);cA2(嵌合抗TNFα抗体,RemicadeTM,Centocor);以及抗TNF抗体片段(例如CPD870)。其他实例包括可溶性TNF受体(例如人p55或p75)片段和衍生物,比如p55kdTNFR-IgG(55kD TNF受体-IgG融合蛋白,LenerceptTM)和75kdTNFR-IgG(75kD TNF受体-IgG融合蛋白,EnbrelTM,Immunex,参见例如Arthritis&Rheumatism(1994)Vol.37,S295;J.Invest.Med.(1996)Vol.44,235A)。再一些实例包括酶拮抗剂(例如TNFα转换酶抑制剂(TACE),比如α-磺酰异羟肟酸衍生物(WO 01/55112)或N-羟基甲酰胺抑制剂(GW 3333、-005或-022))以及TNF-bp/s-TNFR(可溶性TNF结合蛋白,参见例如Arthritis & Rheumatism(1996)Vol.39,No.9(supplement),S284;和Am.J.Physiol.Heart Circ.Physiol.(1995)Vol.268,pp.37-42)。TNF拮抗剂可以是可溶性TNF受体(例如人p55或p75)片段及衍生物,比如75kdTNFR-IgG;和TNFα转换酶(TACE)抑制剂。
抗IL-22抗体的产生在美国已公开专利申请2005-0042220和2007-0243589中有更详细的描述。干扰IL-22与IL-22R结合的抗IL-22抗体的一个非选择性实例在美国已公开专利申请2005-0042220中被称为“Ab-04”或“IL22-04”。Ab-04(文中又称为大鼠单克隆抗体“P3/2”)能够结合人IL-22并中和人IL-22的活性。产生Ab-04的杂交瘤细胞系已于2003年6月5日保藏在ATCC,ATCC登录号PTA-5255。干扰IL-22与IL-10R2结合的抗IL-22抗体的另一个非选择性实例是“Ab-02”或“IL22-02”。Ab-02(文中又称为大鼠单克隆抗体“P3/3”)能够结合小鼠和人IL-22并中和小鼠和人IL-22的活性。产生Ab-02的杂交瘤细胞系已于2003年6月5日保藏在ATCC,ATCC登录号PTA-5254。减少、抑制或拮抗IL-22活性的IL-22抗体的其他实例可以在美国已公开专利申请2007-0243589中找到,该申请描述了被命名为GIL01、GIL16、GIL45、GIL60、GIL68、GIL92、062A09、087B03、166B06、166G05、354A08、355B06、355E04、356A11和368D04的种系抗体。
抗体还可以用于检测生物样品中是否存在一或多种分子,比如但不限于IL-22、IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9和IL-17A。通过建立这些蛋白的存在或水平与医学状况的相关性,本领域技术人员可以诊断相关的医学状况。例如,IL-22诱发与炎症细胞因子(比如IL-1和TNF α导致的变化相关的变化,并且IL-22的抑制剂改善类风湿关节炎的症状(WO 2005/000897A2)。示范性的可以通过抗体诊断的医学状况包括,但不限于多发性硬化症、类风湿性关节炎、银屑病、狼疮、炎性肠病、胰腺炎和移植排斥。
本申请中描述的某些方法使用了适合药物用途和给予患者的组合物。这些组合物包含药物赋形剂和一或多种抗体、一或多种可溶性受体、一或多种蛋白或者这些抗体、可溶性受体和/或结合蛋白的组合。“药物赋形剂”用于本文包括与给药相适合的溶剂、分散介质、糖衣、抗细菌和抗真菌剂、等渗和吸收延缓剂等。给药物活性物质使用这些制剂是本领域已知的。组合物还可以含有其他活性化合物提供补充的、附加的或增强的治疗功能。药物组合物还可以与给药说明一起包含在容器、包装或分配器中。
药物组合物可以配制成与其预期给药途径相适宜的形式。实现给药的方法是本领域普通技术人员已知的。也可以制备能够局部或口服给药,或者能够跨粘膜转运的组合物。例如,给药可以是静脉内、腹膜内、肌内、腔内、皮下、经皮或透皮进行的。
用于皮层内或皮下应用的溶液或悬浮液一般包括以下成分中的至少一种:无菌稀释液,比如水、盐溶液、不挥发性油、聚乙二醇、甘油、丙二醇或其他合成溶剂;抗细菌剂,比如苯甲醇或甲基对苯甲酸;抗氧化剂,比如抗坏血酸或亚硫酸氢钠;螯合剂,比如乙二胺四乙酸(EDTA);缓冲液,比如乙酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐;以及等渗剂,比如氯化钠或葡聚糖。pH可以用酸或碱调节。这些制品可以密封在安瓿、一次性注射器、或多剂量小管中。
用于皮层内给药的溶液或悬浮液包括诸如生理盐水、抑菌性注射用水、Cremophor ELTM(BASF,Parsippany,NJ)、乙醇或多元醇的载体。所有情况中,组合物都必须是无菌的,并且是液体以方便注射。适当的流动性经常可以利用卵磷脂或表面活性剂获得。组合物还必须在生产和储存条件下稳定。微生物的预防可以用抗细菌和抗真菌剂,例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚、抗坏血酸、硫柳汞等来实现。许多情况中,组合物还可以包含等渗剂(糖)、聚醇(甘露醇和山梨醇)、或氯化钠。延长组合物的吸收可以通过添加延缓吸收的试剂,例如单硬脂酸铝和明胶来实现。
口服组合物包含惰性稀释液或可食用的载体。组合物可以封闭在明胶中或者压缩成片剂。为了口服的目的,抗体可以整合上赋形剂并放在片剂、锭剂或胶囊中。组合物中可以包含药物相容的粘合剂或佐剂材料。片剂、锭剂和胶囊可以含有(1)粘合剂,比如微晶纤维素、黄蓍胶或明胶;(2)赋形剂,比如淀粉或乳糖;(3)崩解剂,比如海藻酸、Primogel或玉米淀粉;(4)润滑剂,比如硬脂酸镁;(5)助流剂,比如胶态二氧化硅;或者(6)甜味剂或增味剂。
药物组合物还可以通过跨粘膜或透皮途径给予。例如,包含Fc部分的抗体可能能够(借助Fc受体)穿过小肠、嘴或肺中的粘膜。跨粘膜给药可以通过利用锭剂、喷鼻剂、吸入剂或栓剂来实现。透皮给药也可以通过使用含有本领域已知的软膏、药膏、胶或霜的组合物来实现。为了跨粘膜或透皮给药,可以使用适合要透过的障碍层的穿透剂。为了通过吸入给药,从含有推进剂(例如液体或其他)或雾化剂的高压容器或分散器中的气雾剂递送抗体。
某些实施方案中,制备药物组合物时使用载体来保护活性成分不被快速从体内清除。经常使用生物可降解聚合物(例如,乙烯醋酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原蛋白、聚正酯、聚乳糖)。制备这类制剂的方法是本领域技术人员已知的。脂质体悬浮液也可以用作药物可接受载体。脂质体可以根据本领域已知的成熟方法来制备(美国专利4,522,811)。
药物组合物以如文中所述的治疗有效量给予。治疗有效量可以根据受试对象的年龄、身体状况、性别和医学状况的严重程度而变化。合适的剂量可以由医师根据临床指征来确定。组合物可以以大剂量(bolus dose)给药以便使组合物活性成分保持最长时间的最大化循环水平。大剂量之后还可以使用持续输注。
名词“受试对象”用于本文意图包括人和非人动物。发明中的名词“非人动物”包括所有脊椎动物,比如非人灵长类、绵羊、犬、牛、鸡、两栖动物、爬行动物等。
可以给予受试对象的剂量范围的实例可以选自:1μg/kg-20mg/kg、1μg/kg-10mg/kg、1μg/kg-1mg/kg、10μg/kg-1mg/kg、10μg/kg-100μg/kg、100μg/kg-1mg/kg、250μg/kg-2mg/kg、250μg/kg-1mg/kg、500μg/kg-2mg/kg、500μg/kg-1mg/kg、1mg/kg-2mg/kg、1mg/kg-5mg/kg、5mg/kg-10mg/kg、10mg/kg-20mg/kg、15mg/kg-20mg/kg、10mg/kg-25mg/kg、15mg/kg-25mg/kg、20mg/kg-25mg/kg,以及20mg/kg-30mg/kg(或更高)。根据剂量、给药方法、要治疗的疾病或症状以及受试对象个体特征,这些剂量可以每日、每周、每两周、每月或频率更低(例如一年两次)地给予。剂量还可以通过持续输注(比如通过泵)来给予。给予的剂量还取决于给药途径。例如皮下给药需要的用药量可能高于静脉内给药。
某些情况中,将组合物配制成单元剂量的形式便于给药和剂量一致可能是有益的。单元剂量形式用于本文是指适合患者的物理分隔单元。每个剂量单元含有预先确定的抗体量,该量经过计算能够联合载体产生治疗效果。剂量单元取决于抗体的特性和要达到的具体治疗效果。
药物组合物的毒性和疗效可以在细胞培养物或实验动物中通过标准药学程序确定,例如确定LD50(群体50%致死的剂量)和ED50(对群体50%治疗有效的剂量)。毒性和疗效之间的剂量比率即为治疗指数,可以表达为LD50/ED50的比率。
由细胞培养分析和动物研究获得的数据可以用于制定在人中的剂量范围。这些化合物的剂量可以位于血液中抗体的循环浓度范围内,该范围包含ED50,并且有很少或者没有毒性。根据采用的剂量组合物形式和给药途径,剂量可以在这个范围内变化。开始可以利用细胞培养分析估计治疗有效量。可以在动物模型中制定出剂量达到包括IC50(即实现症状的最大抑制一半时的试剂浓度)的循环血浆浓度范围。任何特定剂量的效果都可以通过合适的生物分析法来监测。合适的生物分析方法的实例包括DNA复制检验、基于转录的检验法、受体结合检验和其他免疫学检验法。
以上讨论的拮抗剂、抗体和结合片段还可以用于检测生物样品中是否存在IL-22、IL-17A、IL-17F、IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9和IL-1Rrp2中的至少一种。这些细胞因子和受体可以利用包括本申请公开的本领域已知方法在胞外或胞内检测。通过建立这些蛋白的存在或水平与医学状况之间的相关性,本领域技术人员可以诊断出相关医学状况。例如,IL-22诱导与炎症细胞因子(比如IL-1和TNFα)导致的那些变化相关的变化,IL-22的抑制剂改善了类风湿关节炎动物模型的症状(WO 02/068476A2)。
基于抗体的检测方法是本领域公知的,包括ELISA、放射免疫检验、免疫印迹、Western印迹、流式细胞术、免疫荧光、免疫沉淀和其他相关技术。抗体可以提供在诊断试剂盒中。所述试剂盒可以含有其他成分、包装、使用说明,或者其他有助蛋白的检测和试剂盒使用的材料。
可以给抗体修饰上可检测标记物,包括配体基团(例如生物素)、荧光团和生色团、放射性同位素、电子密度高的试剂或酶。酶可以通过它们的活性进行检测。例如,检测辣根过氧化物酶是利用它将四甲基联苯胺(TMB)转化为可以用分光光度计定量的蓝色色素的能力。其他合适的结合伙伴包括生物素和抗生物素蛋白、IgG和蛋白A,以及本领域已知的其他受体-配体对。
抗体还可以与至少一个其他分子实体功能性地连接(例如通过化学偶联、基因融合、非共价连接或其他),比如连接另一个抗体(例如双特异性或多特异性抗体)、毒素、放射性同位素、细胞毒性或细胞杀伤性试剂等。其他变更和可能对本领域技术人员是显而易见的,它们被认为是本发明的范围内的等同体。
某些实施方案中,当检测方法是体外方法时,其包括:(1)将样品或对照样品与第一试剂和第二试剂接触,所述第一试剂能够结合第一靶分子(例如,但不限于IL-1F6)结合,第二试剂能够结合第二靶分子结合(例如,但不限于IL-1F8),和(2)检测第一和第二试剂以及样品或对照样品之间形成的复合体,其中如果样品相对对照样品中复合体的形成有统计学显著的变化,表明样品中存在细胞因子。一个实施方案中,方法包括将包含细胞的样品与标记试剂(比如荧光抗体)进行接触,所述标记试剂能够结合细胞内选自IL-22、IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9、IL-1Rrp2或IL-17A之一的靶分子。细胞内检测到的试剂的量直接与细胞内表达的胞内靶分子的量成比例。某些实施方案中,样品是来自患者的血样。其他可以测量表达水平的样品包括,但不限于滑液、颊粘膜试子、皮肤、活检取出的材料(例如但不限于取出做活检的银屑病患者皮肤)、***、头发、骨、尿液、鼻分泌物和痰(包括但不限于支气管镜检过程中从支气管肺泡灌洗取得的液体)。
检测方法也可以是体内检测方法(例如受试对象体内成像)。所述方法可以用于诊断疾病,例如文中描述的疾病。方法包括:(1)给予受试对象或对照受试对象能够结合第一靶分子(例如,但不限于IL-1F6)的第一试剂和能够结合第二靶分子(例如,但不限于IL-1F8)的第二试剂,给药条件允许第一和第二试剂与它们的靶分子结合,和(2)检测第一和第二试剂与它们的靶分子之间形成的复合体,其中如果受试对象相对对照(例如对照受试对象)中复合体的形成有统计学显著的变化,表明存在细胞因子。
某些实施方案中,检测方法还可以是测量mRNA的体外检测方法。所述方法可以用于诊断疾病,例如文中描述的疾病。某些实施方案中,方法包括:(1)从患者中采集样品,和(2)检测样品中靶mRNA的水平。某些实施方案中,靶mRNA包括IL-22mRNA、IL-1F6mRNA、IL-1F8mRNA、IL-1F9mRNA、IL-1Rrp2mRNA和IL-17A mRNA中的至少一种。mRNA的检测和定量方法是本领域已知的。某些实施方案中,方法包括定量RT-PCR。某些实施方案中,样品是来自患者的血样。其他可以测量表达水平的样品包括,但不限于滑液、颊粘膜试子、皮肤、活检取出的材料(例如但不限于取出做活检的银屑病患者皮肤)、***、头发、骨、尿液、鼻分泌物和痰(包括但不限于支气管镜检过程中从支气管肺泡灌洗取得的液体)。
实施例
实施例1-银屑病样小鼠模型中IL-1细胞因子的基因和蛋白表达提高
寻常银屑病(Psoriasis vulgaris)是一种以表皮过度增殖和mixed皮肤淋巴细胞性浸润为特征的慢性炎症性皮肤病。该病以前被认为是角质形成细胞变化的原发病,有效的免疫调节疗法显示免疫细胞和它们产生的细胞因子在银屑病病理中发挥的作用。
4x105个CD4+CD45RBhiCD25-细胞被转移到无病原体CB17 scid/scid中诱发鳞片状和突起的皮肤块,类似人银屑病的某些特征。转移后第60天,大多数小鼠发展出银屑病样皮肤炎症,比如角质形成细胞增殖增加(角化不全)造成的表皮增厚(棘皮症)、表皮向下的***状突起(基底乳突),以及表皮和真皮中的炎性细胞浸润。
为了检测皮损的细胞因子成分,酯被动转移后第70天采集小鼠耳,进行定量RT-PCR来评估IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9及其特异受体IL-1Rrp2的基因表达。RNA利用QIAGEN RNeasy试剂盒(QIAGEN)分离自冷冻小鼠耳活检切片。细胞因子基因的表达利用TaqmanRT-PCR试剂盒,按照下表中预先检验过的引物和探针(Applied Biosystems)进行检验。
表2
基因 | Applied Biosystems目录号:人 | Applied Biosystems目录号:小鼠 |
I1-1Rrp2 | Hs00187259_ml | Mm00519250_ml |
IL-1F6 | Hs00205367_ml | Mm00457645_ml |
IL-1F8 | Hs00205359_ml | Mm01337545_ml |
IL-1F9 | Hs00219742_ml | Mm00463327_ml |
GAPDH | Hs99999905_ml | Mm99999915_gl |
将基因表达对管家基因GAPDH的表达进行归一化,假设每个细胞有1,000份拷贝的GAPDH mRNA。
与接受盐水注射的对照小鼠相比,发展出银屑病样形成的小鼠耳样品中的IL-1细胞因子表达有显著提高:IL-1F6(~500倍)、IL-1F8(~60倍)和IL-1F9(~50倍)(图1a和1c)。它们的受体IL-1Rrp2的转录产物也提高了大约3-5倍,虽然提高没有达到统计学上显著性。此外,在银屑病小鼠的白细胞中检测到IL-6表达提高3倍,IL-1F9表达提高5倍。
为了确认基因表达的提高与细胞中蛋白产生的增加有相关性,通过Western印迹查证了耳裂解液中三种细胞因子之一的IL-1F6的蛋白水平。T与对照耳样品相比,接受CD4+CD45RBhiCD25-细胞小鼠的耳活检切片通过Western印迹检测到增加了三到四倍的IL-1F6蛋白(图1b),表明蛋白产生的增加与观察到的基因表达增加一致。
实施例2-IL-22调控小鼠皮肤中IL-1细胞因子的表达
IL-22是银屑病中Th17细胞介导的病理学所必需的,并且仅仅IL-22的中和就足以防止银屑病的进展。如实施例1所述将4x105个CD4+CD45RBhiCD25细胞转移到无病原体的CB17scid/scid小鼠中。从被动转移CD4+CD45RBhiCD25-T细胞开始每周一次给无病原体CB17scid/scid小鼠静脉内注射能够中和IL-22的抗体。静脉内注射中和IL-22的抗体防止了受体小鼠中银屑病样皮损的发展。与转移后第70天症状消失对应,耳中IL-1细胞因子的转录产物水平也下降了:IL-1F6表达水平下降~9倍,IL-1F8表达水平下降~2.25倍,IL-1F9表达水平下降~2.2倍(图2)。但是,IL-22中和对受体IL-1Rrp2基因表达水平的提高没有影响。转录产物水平是如实施例1所述通过RT-PCR测量的。
为了证实IL-1细胞因子的表达与局部IL-22浓度有关,将500ng重组小鼠IL-22直接注射到野生型BALB/c小鼠耳内,隔天注射,共注射两周。最后一次出来后6小鼠,采集小鼠耳,如实施例1所述通过RT-PCR测量转录产物水平。与接受盐水作为对照的左耳相比,接受IL-22的同一小鼠的右耳中IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的转录产物水平都提高了~6倍(图3)。IL-22处理耳中的受体IL-1Rrp2mRNA也有上调的趋势。这些数据表明Th17细胞因子IL-22可以在炎症部位直接调节IL-1细胞因子的基因表达。
实施例3-细胞因子对人角质形成细胞中IL-1细胞因子产生的影响
IL-22、IL-17A和IL-17F
为了进一步证实IL-22对IL-1同种型的直接诱导,将原代人表皮角质形成细胞用IL-22处理两天,之后通过定量RT-PCR检验基因表达。人角质形成细胞解冻后用作p1-p3传代,如图4a或4b所示用0ng/ml-200ng/ml的不同浓度IL-22处理。如实施例1所述经RT-PCR测量转录产物水平。第一组实验中,与未处理细胞相比,用200ng/ml IL-22处理的角质形成细胞中的IL-1F9转录产物水平增加了4倍。IL-1F8转录产物从检测不到的水平被上调至可检测的水平。IL-1F6转录产物低于检测下限,IL-1Rrp2表达没有变化。第二组实验中,观察到IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9转录产物有剂量依赖性提高。尽管转录产物拷贝数有很大差别(相对gapdh,il1f6转录产物是E-6,il1f8转录产物是E-5,il1f9转录产物是E-3),与那些仅用培养基培养的细胞相比,用200ng/ml IL-22培养的角质形成细胞中通常可以检测到il1f6、il1f8和il1f9转录产物水平有2-4倍提高(图4b)。但是,IL-22对受体il1rl2表达没有影响(数据未显示)。
IL-22和IL-17A是由Th17细胞共表达。IL-22和IL-17A协同作用提高多种抗微生物肽的表达,例如β-抗菌肽2、S100A7、S100A8和S100A9的表达。为了进一步研究这些Th17细胞因子的功能关系,在用IL-22、IL-17A和IL-17F组合处理的原代角质形成细胞中检验IL-1同种型及其受体的表达。如图5a所示,原代角质形成细胞用IL-22(200ng/ml)或IL-17A(20ng/ml)单独,或者IL-22(200ng/ml)和IL-17A(20ng/ml)组合处理两天,之后检验基因表达。如实施例1所述,经RT-PCR测量转录产物水平。尽管IL-17A单独即可诱导IL-1F6(~20倍)、IL-1F8(~1倍)和IL-1F9(~7倍)的表达,IL-22的存在协同诱导了IL-1F6(~80倍)和IL-1F9(~15倍)的表达,并辅助提高了IL-1F8的表达(~2倍)(图5a和5c)。但是,单独用IL-17F处理未能诱导这些IL-1细胞因子及其受体IL-1Rrp2的基因表达,IL-22和IL-17F的组合未能诱导比单独使用IL-22观察到的更高的IL-1细胞因子和IL-1Rrp2的基因表达。IL-22+IL-17A处理的角质形成细胞内IL-1F9蛋白的量通过Western印迹检验(图5b),证实了转录产物水平的提高与蛋白产生的提高有相关性。与未处理细胞相比,IL-22+IL-17A处理的角质形成细胞中检测到信号至少增加两倍。
TNF-α
TNF-α是发动和维持皮肤内炎症反应的另一种重要的促炎细胞因子。临床研究显示,阻断TNF途径对银屑病患者是有效的疗法(Gottlieb A.B.et al.,J.Immunol.175,2721-29(2005)。鉴于TNF阻断的临床效力,在我们的体外人角质形成细胞培养***中检验了TNF-α对IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的可能调控。如图19所示,与仅用培养基培养过的细胞相比,TNF-α刺激过的角质形成细胞的il1f6、il1f8和il1f9基因转录产物有10-20倍提高。向培养基中加入IL-22能够进一步增强IL-1基因表达的提高。总之,这些数据表明IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9是它们在皮肤内受IL-17A、IL-22和TNF-α诱导的下游效应细胞因子。
IFN-γ和IL-12
银屑病中组织损伤的诱发和进展传统上与Th1T细胞及其特征细胞因子IFN-γ和IL-12联系在一起。在原代角质形成细胞中检验了这些Th1细胞因子对il1f6、il1f8和il1f9基因的表达的影响。如图20所示,il1f8的表达被200ng/ml浓度的IL-12提高了2倍,il1f9的转录产物水平未显示变化。单独用IFN-γ处理诱导il1f8转录产物提高大约10倍,而对il1f9基因表达只有很小效果。向IFN-γ角质形成细胞培养物添加IL-12不能显著增强被单独IFN-γ诱导的il1f8或il1f9转录产物。值得一提的是,与角质形成细胞应答Th17细胞因子或TNF-α时il1f6转录产物水平显著增加相反,Th1细胞因子对il1f6的表达没有影响。这些数据显示在我们的体外角质形成细胞***中,IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的表达主要由Th17细胞因子而非Th1细胞因子调控。
IL-17A和IFN-γ
因为Th1细胞和Th17细胞经常同时位于人银屑病斑块中,我们检验了IL-17A和IFN-γ对人角质形成细胞IL-1同种型表达的组合效果。如图21所示,IL-17A将IFN-γ对il1f8转录产物的诱导又提高了三倍。但是,这一细胞因子组合没有增强IL-17A对il1f6或il1f9转录产物的诱导(数据未显示)。
实施例4-人银屑病皮损中IL-1细胞因子基因表达的增加与IL-17A、
IL-22、TNF-α和IFN-γ相关
为了证实在银屑病小鼠模型中观察到的结果,检验了从银屑病患者获得的配对非皮损和皮损皮肤样品。利用定量RT-PCR检验了11个配对皮肤样品中多种促炎细胞因子的表达水平。转录产物水平如实施例1所述经RT-PCR测量。所有患者不论是整组(图6a)还是单个样品(图6b和6c)的银屑病皮损中都有IL-1F6(平均大约高20倍)、IL-1F8(平均大约高100倍)和IL-1F9(平均高4倍)的表达提高。IL-1F9mRNA达到最高的每细胞拷贝数:GAPDH mRNA拷贝的44%(图6a),表明该细胞因子在皮肤炎症中的强生物功能。银屑病皮损中没有检测到IL-1Rrp2转录产物的增加。与正常皮肤组织中mRNA拷贝相比,皮损中的IL-1Rrp2表达水平被下调。
正如预期的,人皮肤损伤中所有三种IL-1同种型的表达均与Th17细胞因子IL-22、IL-21和IL-17A的表达强烈相关(表3、图7a和图8),而受体IL1RL2的表达与Th17细胞因子没有相关性(表3和图7b)。IL-21R的表达也与IL-1同种型相关,但与IL-22R或IL-22BP不相关。与以上IL-17F对角质形成细胞体外效果的观察结果一致,IL-1同种型的表达和IL-17F的表达之间没有相关性(图8)。此外,将三种IL-1同种型的表达与IL-22R、IL-22BP、IL-21、IL-21R、IL-23和TGFa的表达进行了比较。IL-1F6和IL-1F8的表达也与其他Th17细胞因子-IL-21及其受体相关。IL-1F9的表达也和IL-23的表达相关,IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的表达与TGFa的表达相关。
表3:人银屑病皮损中细胞因子表达谱的相关性。表3中,统计学相关性通过Pearson相关性检验确定,p值通过双尾Student’s t检验确定。
确证了体外TNF-α刺激时IL-1同种型在角质形成细胞中表达,TNF的表达与银屑病皮损中IL-1细胞因子的表达有相关性。此外,皮损中也检测到IFN-γ表达升高,但IL-12p35没有,与IL-1F6,IL-1F8和IL-1F9的表达相关性很好,表明Th1和Th17细胞协力参与银屑病。
实施例5-IL-1细胞因子的差异表达作为自身免疫疾病动物模型的生物
标记物
为了评估IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9及其受体作为自身免疫疾病生物标记物的可能性,检验了这些基因在来自三个不同自身免疫小鼠模型的血液中的表达。
检验了胶原诱导的关节炎(CIA)小鼠模型中的IL-1同种型IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9,该模型中炎症是通过用胶原蛋白和佐剂进行免疫诱导的。为了诱导疾病,DBA1小鼠用200ng在CFA中乳化的牛II型胶原蛋白(Chondrex)进行皮内免疫。第21天,所有小鼠接受乳化在IFA中的200ng胶原蛋白作为加强剂量。第35天,采血并立即用QIAGEN血液小提试剂盒进行RNA提取。用白细胞经定量RT-PCR进行基因表达分析。转录产物水平如实施例1所述经RT-PCR测量。与未处理过的对照小鼠相比,患病小鼠血中IL-1F8和IL-1F9的mRNA分别提高了~10倍和~4.3倍,而IL-1F6的mRNA在患病和对照小鼠中都检测不到(图9)。
IL-1同种型IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9还在银屑病样皮肤炎症小鼠模型中进行了检验,该模型是在scid/scid小鼠中通过静脉内转移来自未处理过的野生型Balb/c小鼠的效应(CD4+CD45RBhiCD25-)T细胞而诱导的。疾病诱导的第70天采集小鼠血液,分析白细胞中的基因表达。转录产物水平如实施例1所述经RT-PCR测量。与接受盐水注射的对照小鼠相比,发展出银屑病的受体小鼠中IL-1F6和IL-1F9的转录产物水平提高了3-6倍。血液中IL-1F8的转录产物水平低于检测下限。受体IL-1Rrp2的表达同样非常低,并且似乎在银屑病样小鼠血液中被下调(图10)。
IL-1同种型IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9还在自发性狼疮小鼠模型中进行了检验。小鼠NZBWF/1株遗传性地易感自发性狼疮。所有的克隆一般在大约20个周表现出可检测到的狼疮症状,比如蛋白尿或抗dsDNA抗体。在疾病开始前10周和开始后7个月采集这些小鼠的血样,检验基因表达,并与10周龄健康C57BL/6小鼠(该小鼠株不发生自发性狼疮)比较。转录产物水平如实施例1所述经RT-PCR测量。在疾病的10周早期时间点,IL-1F6、IL-1F9和IL-1Rrp2基因表达增加(图11),表明这些基因可能是狼疮的早期生物标记物。在已发展出蛋白尿和抗dsDNA抗体增多的狼疮症状的7月龄小鼠中,IL-1F6的转录产物进一步提高。但是,IL-1F9和受体IL-1Rrp2的转录产物在该时间点是下调的,但仍然比对照C57BL/6小鼠高得多。NZBWF1/J狼疮小鼠血液中IL-1F8的转录产物太低,无法检测到。
这些结果显示,IL-1同种型mRNA表达的上调与炎性疾病相关联,可以从患病动物血液中进行检测。以前这些同种型只在皮肤组织样品和角质形成细胞中检测到。IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9以及它们的特异受体在不同疾病模型中的不同诱导和表达水平表明这些基因在多种自身免疫疾病中异常表达,这提示IL-1同种型表达(例如mRNA或蛋白质)有可能作为诊断人炎性和自身免疫性疾病的生物标记物。
实施例6-IL-1同种型体外不被IL-21调控
如图22所示,IL-21下调了供体1中的il1f8和il1f9转录产物,但略微增加了它们在供体2中的表达,表明在角质形成细胞中IL-21不直接调控IL-1同种型。此外,向培养物中加入IL-22未显著影响IL-1同种型的表达。与IL-21共培养的角质形成细胞中的il1f6转录产物水平低于检测下限。
实施例7-IL-1α和IL-1β表达体外不被Th17或Th1细胞因子调控
近年的临床试验已证实能够阻断IL-12/23p40途径的生物试剂对银屑病有疗效(Krueger,G.et al.N Engl J Med 356,580-592(2007))。并且初步临床证据表明阻断IL-17A也有有益的效果(Patel,D.In ACR/ARHP Annual ScientificMeeting,San Francisco(2008))。相反,前期银屑病研究中显示用重组IL-1R拮抗剂阻断IL-1α和IL-1β途径只有有限的益处(Gibbs,A.G.et al.In 25thEuropean Workshop for Rheumatology Research.Arthritis Research and Therapy,Glasgow,UK.68(2005))。在我们的体外培养***中检验了T细胞来源细胞因子对il1a和il1b的调控。IL-17A或IFN-γ在角质形成细胞中诱导il1a和il1b的表达略有增加(~1.5-2倍,图23)。但是,IL-22或IL-12在单独或者分别与IL-17A或IFN-γ组合的情况下都没有效果。这些数据提示IL-1α和IL-1β可能不是对于银屑病病理学重要的主要局部免疫介质。但Th17细胞因子对IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9的强诱导提示这些IL-1同种型可能代表该病的主要局部介质。
实施例8-IL-1α、IL-1F6和IL-1F9表达体外由IL-1同种型调控
为了研究升高的IL-1同种型在银屑病中的下游效果,我们在我们的体外培养***中检验了IL-16、IL-1F8和IL-1F9调控IL-1α、IL-1β、IL-1F6和IL-1F9的表达的能力(图24)。单独IL-1F6、IL-1F8或IL-1F9诱导il1a表达的略有增加(~2-6倍)。加入IL-17A进一步提高了IL-1同种型的诱导。但是,加入IFN-γ或TNF-α对IL-1α表达没有进一步的影响。三种IL-1同种型在单独或者与Th1或Th17组合的情况下,都未显示对IL-1α表达的调控。所有三种IL-1同种型都能诱导IL-1F6的表达,这种增加在共培养后6小时即可检测到(数据未显示)。IL-17A与所有三种同种型协同作用,强烈加强il1f6 mRNA的诱导。添加TNF-α也能增强这一提高,但程度较小。IL-1F8和IL-1F9强烈诱导IL-1F9的表达最高10倍。同样,IL-17A与IL-1F8和IL-1F9协同作用,使il1f9转录水平提高~80倍。添加TNF-α有少量加成效果,而添加IFN-γ没有效果。这些数据提示新IL-1同种型不仅诱导它们自己的基因表达,还与Th17细胞因子合作进一步增强这种自调控。IFN-γ对IL-1同种型的自我增强只有有限效果,这与它对IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9基因表达的诱导只有有限效果是一致的。
实施例9-IL-1同种型在诱导急性期反应物中的协同效果
单独IL-1F6、IL-1F8或IL-1F9诱导多种急性期反应物基因表达略有增加(~1-3倍),其中所述反应物基因包括saa1/2(血清淀粉样蛋白A1/2)、serpinel(纤溶酶原激活物抑制剂-1,又称为PAI-1,Serpin E1)、plau(尿激酶型纤溶酶原激活物,又称为u-PA)、plat(组织纤维蛋白溶酶原激活剂,又称为t-PA)、tnfa和il6(图25)。
添加TNF-α与所有三种IL-1同种型都有协同效果,强烈增强IL-1同种型诱导的saa1/2转录产物表达。添加IL-17A或IFN-γ对saa1/2基因表达有加成效果。添加TNF-α也与IL-1F6和IL-1F8有协同效果,强烈增强各个IL-1同种型诱导的plau和plat转录产物表达。添加IL-17A或IFN-γ对plau和plat基因的表达没有进一步效果(图25)。
IL-17A与IL-1F9协同,而IFN-γ与IL-1F6和IL-1F8协同使IL-1同种型诱导的tnfa转录产物表达提高了~40-60倍。TNF-α将自身的表达诱导了约10倍,但与IL-1同种型组合时未观察到协同效应(图25)。
IFN-γ与IL-1F6和IL-1F8协同使il6转录产物表达在共培养后6小时提高了~230-4000倍。il6基因的这一强诱导在培养后72小时仍能观察到。IFN-γ还和IL-1F9有协同效应,使il6转录产物表达提高~20倍。IL-17A还显示出与IL-1F6和IL-1F9对il6表达的协同效应,虽然协同反应没有IFN-γ那样强。TNF-α与三种IL-1同种型的组合对il6表达没有协同效应(图25)。
实施例10-IL-1同种型与IL-17A合作诱导抗微生物肽
已知IL-17A能够诱导与宿主防御相关的抗微生物肽的表达,包括β-抗菌肽2(基因代号:def4)和S100A7(基因代号:s100a7)。为了检验IL-1同种型是否能够自己,或者与Th17或Th1细胞因子组合诱导相同的这些基因,将角质形成细胞与各个IL-1细胞因子或者与这些细胞因子的成对组合进行温育。单独IL-1同种型没有强烈诱导β-抗菌肽2或S100A7基因表达,但与IL-17A、IL-1F8组合诱导s100a7转录产物增加~16倍,而IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9与IL-17A组合,使def4转录水平提高~600-800倍。图26.TNF-α与IL-1F8在诱导s100a7表达中有加成效果,IFN-γ与所有三种IL-1同种型在诱导def4基因表达中有加成效果(图26)。
以下文献提供了关于IL-1细胞因子和IL-1Rrp2受体的更多信息,为了各种目的,这些文献通过引用并入本文。
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本领域技术人员利用常规试验即能够识别或者能够确定文中描述的特定实施方案的许多等同体。这些等同体被以下权利要求所涵盖。
Claims (16)
1.检测炎性疾病的方法,所述方法包括鉴定患者中(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中至少一种的上调,其中所述至少一种IL-1同种型是IL-1F6、IL-1F8或IL-1F9。
2.权利要求1所述的方法,其中所述炎性疾病是银屑病、狼疮或关节炎。
3.权利要求1所述的方法,其中(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中至少一种的上调是通过检测mRNA水平确定的。
4.权利要求1所述的方法,其中(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中至少一种的上调是通过检测蛋白水平确定的。
5.权利要求1所述的方法,其中检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少两种上调是通过检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种的蛋白质水平以及检测(a)IL-1的至少一种同种型和(b)IL-1Rrp2中的至少一种的mRNA水平来确定的。
6.治疗IL-22相关疾病的方法,所述方法包括将IL-1F6、IL-1F8和IL-1F9中的至少一种的至少一种抑制剂给予患有所述IL-22相关疾病的患者。
7.权利要求6所述的方法,其中所述至少一种抑制剂是抗IL-1F6抗体。
8.权利要求6所述的方法,其中所述至少一种抑制剂是抗IL-1F8抗体。
9.权利要求6所述的方法,其中所述至少一种抑制剂是抗IL-1F9抗体。
10.权利要求6所述的方法,其中所述至少一种抑制剂是抗IL-1Rrp2抗体。
11.权利要求6-10中任一项所述的方法,其中所述IL-22相关疾病是银屑病、狼疮或关节炎。
12.治疗炎性疾病的方法,所述方法包括将(a)(i)抗IL-1F6抗体、(ii)抗IL-1F8抗体、(iii)抗IL-1F9抗体和(iv)抗IL-1Rrp2抗体中的至少一种,和(b)抗IL-22抗体的组合给予患有炎性疾病的患者。
13.治疗炎性疾病的方法,所述方法包括给予患有所述炎性疾病的患者抗IL-1抗体和抗IL-17A抗体。
14.治疗炎性疾病的方法,所述方法包括将(a)(i)抗IL-1F6抗体、(ii)抗IL-1F8抗体、(iii)抗IL-1F9抗体和(iv)抗IL-1Rrp2抗体中的至少一种;(b)抗IL-22抗体;和(c)抗IL-17A抗体的组合给予患有炎性疾病的患者。
15.确定治疗剂治疗、减轻、预防和/或改善受试对象中炎性疾病的药效的方法,所述方法通过检测与对照样本的基因表达水平相比,受试对象中的基因表达水平,其中所检测的基因表达是IL-1F6、IL-1F8、IL-1F9、IL-1Rrp中至少一种的基因表达;并且其中与对照相比,受试对象中基因表达水平较低表明治疗剂在治疗、减轻、预防和/或改善受试对象中炎性疾病的药效。
16.权利要求12-15中任一项所述的方法,其中所述炎性疾病是银屑病、狼疮或关节炎。
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