JP2008506659A - 発現増強ポリペプチド - Google Patents
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Abstract
所望のポリペプチドおよび発現増強ドメイン（「EED」）を含む複合体ポリペプチドであって、該EEDは第一および第二のシステインアミノ酸残基Cys1およびCys2をそれぞれ含み、Cys1は複合体ポリペプチド分子のN末端に対してCys2よりも近くに位置し、ここでCys1およびCys2はポリペプチドリンカーによって分離され、該リンカーは、- システインおよびプロリンを含まず； - Cys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いと結合する事を可能にするために十分な長さを定義し;かつ - 水溶液中で第二のポリペプチド構造を本質的に含まない、柔軟なポリペプチド高次構造を有し、ここで少なくとも1つのCys1およびCys2は、誘導体化部分によって誘導体化される複合体ポリペプチドが提供される。
Description
本発明は、その発現特性が向上するように修飾されたポリペプチド分子に関する。修飾されたポリペプチド分子はそれらの対応するパートナー、すなわち（核酸レベルで）修飾されていないポリペプチド分子よりも、より良好な/より高い収率で発現される。本発明は、このようなポリペプチドを含む組成物にさらに関する。最終的に、本発明は上記の修飾されたポリペプチド分子を調製する方法を提供する。以下の説明を通して、（複合体）ポリペプチドへの言及は熟練した読者が理解するように、ポリペプチドそれ自体、および必要に応じて対応する核酸配列の両方を意味すると理解されるべきである。同じことは、（所望の）ポリペプチドおよび発現増強領域（EED）にも当てはまる。
菌宿主系における組換えポリペプチドの発現は、多量の所望のポリペプチドを製造する効率的な方法である。製造されるポリペプチドが診断用および/または治療用の薬剤としての使用を意図される場合、発現されるポリペプチドのさらなる修飾がしばしば必要である。例えば、診断薬剤として使用を意図されるポリペプチドは、固体保持体に結合することができるような修飾が必要であり得る。あるいは、ポリペプチドは、特定の画像化方法による視覚化を可能にする薬剤に結合させることが必要である可能性がある。治療法過程の一部として患者への投与を意図されるポリペプチドは、そのインビボ特性、例えばその薬物動態学的特性を調節するために修飾することが必要であり得る。
組換えにより製造されたポリペプチドの誘導体化は、多くの場合、化学物質（「誘導体化部分」）と、ポリペプチドに含まれる1つまたは複数のアミノ酸の反応性側基との間の化学的反応によって達成される。結果はポリペプチドに対する誘導体化部分の共有結合的結合であり、このような結合の位置および結合価は、ポリペプチド中の、反応性アミノ酸の各位置および数によって必然的に決定される。これは、複数の反応性アミノ酸を有するポリペプチドでは、誘導体化部分とポリペプチドとの化学結合が、反応性アミノ酸の位置に対応するポリペプチドの全体にわたる位置で、複数回生じる事を意味する。
いくつかの目的のために、誘導体化部分の、ポリペプチドに対するこのような多価性の部位非特異的結合が望ましい可能性があるが、より多くの場合はそうでない。例えば、診断手法において、ポリペプチド分子当たりの誘導体化の数を1に制限することが測定の正確な定量化にとって重要であり得る。同様に、インビボにおけるポリペプチドの好結果の治療的使用はしばしば、本ポリペプチドの生物的活性を正確に予測し制御する医師の能力にかかっている。このような状況において、使用したポリペプチドの無制御かつ部位非特異的誘導体化に起因する変動は、当然のことながら治療の意図された過程と矛盾する可能性がある。さらに、治療的または診断的ポリペプチドと誘導体化部分との部位非特異的結合は、ポリペプチドの所望の活性の欠陥につながる可能性がある。これは例えば、抗原結合部位の抗原への結合が立体配置的におよび/または静電的に妨害されるか、またはその結合活性が減少するような、1本鎖抗体ポリペプチドが部位非特異的様式で誘導体化される場合に起こり得る。このような場合、1本鎖抗体の所望の治療的または診断的効果は消滅するか、または少なくとも低下し得る。
したがって、既定の複数の位置のみで、またはポリペプチド分子の既定の1つの位置のみで誘導体化が可能であるように組換えポリペプチドを操作する事が多くの場合望ましい。結合の給合価はポリペプチドの反応性アミノ酸の数を制御することによって調整することができ、所望のポリペプチド活性および/または化学的特性は、このような結合の位置を、ポリペプチドと環境中の他の分子との相互作用を物理的に損なわないように計画することによって調節され得る。
この点に関して有用であると判明した1つのアミノ酸は、システインである。ジスルフィド結合の形成を介してタンパク質構造を安定化する際のその重要性のため、システインは通常、ポリペプチドにおいて、規定された位置のみで生じる。1つのシステインを、所望のポリペプチド活性のために直接的には必要ではないポリペプチドの「良性の」領域に組み込むことによって、所望のポリペプチド活性への影響無しに、または所望のポリペプチド活性に著しく影響を及ぼさずに、システインの反応性スルフヒドリル側鎖を、所望の誘導体化のための自然のアンカーポイントとして利用することが可能となる（Volkel T., et al. (2004) Biochim Biophys Acta 1663, 158-66（非特許文献１））。
しかしながら、誘導体化のためのポリペプチドへのさらなるシステイン残基の組込みは、特定の不利益を伴う。多くの場合、所望のポリペプチドは、構造的な安定化のためにそのアミノ酸配列内にシステイン残基を既に有している。誘導体化部分を有するポリペプチドを誘導体化するために組み込まれるさらなるシステインは、この場合、このような既に存在するシステインとの望ましくないジスルフィド結合に加わる可能性があり、所望の活性のために必要なポリペプチド構造を著しく攪乱させる。
所望のポリペプチドそれ自体がそのアミノ酸配列中に任意のシステイン残基を含有しない場合であっても、1つのシステイン残基の組込みは、問題になお繋がる可能性がある。宿主生物における発現に続いて、操作されたシステインアミノ酸残基を含有しているポリペプチドは、各ポリペプチドにおける2つのシステイン残基のチオール（すなわちスルフヒドリル）基間における分子間ジスルフィド結合を介して互いにポリペプチド二量体を形成することができる（Albrecht H., et al. (2004) Bioconjug Chem 15, 16-26（非特許文献２）; Olafsen T., et al. (2004) Protein Eng Des Sel 17, 21-7（非特許文献３））。本ポリペプチドを製造するために原核生物発現系を使用する場合、この危険性は特に大きい。その理由は、このような系において、タンパク質が、酸化的状態が優勢である微生物宿主の細胞膜周辺腔に段階的に輸送されるためである。このような酸化的状態が、新生ポリペプチド鎖における望ましい、構造を安定させているジスルフィド結合の形成にとって重要である一方で、それらは、2つの各ポリペプチドにおける、後の誘導体化位置として意図される遊離システイン残基間における、望ましくない分子間ジスルフィド結合の形成をも促進する。
上記の問題は、原核生物における発現に限定されない。Luo et al. (1997) J Biochem 121, 831-4（非特許文献４）には、本scFvポリペプチドが1つまたは2つのC末端システイン残基を含むかどうかによって決まる、酵母発現された単量体および二量体の（すなわち分子間ジスルフィド結合を介して連結した）scFvポリペプチドの量を比較している実験が記載されている。1つのC末端システイン残基を有するscFvは二量体の形態で存在する可能性が高く、一方、2つのC末端システイン残基を有するscFvは単量体の形態で存在する可能性が高い事が判明している。本発表から、発現されたポリペプチドの総量は、アイソフォームの分布に関係なくほぼ同一のままである事もまた明らかである。さらに、2つのシステイン残基を有する構造物（分子内ジスルフィド結合を形成する傾向を呈する）が不良な結合活性のみを呈する事が明らかである。
特に治療的使用が意図されるポリペプチドを発現する場合、産物の均質性という理由から、二量体のアイソフォームよりもむしろ単量体のアイソフォームを製造する事が多くの場合重要である。Luoらの上述した発表により具体化される先行技術はしたがって、システインにおいて誘導可能な単量体ポリペプチドの発現に関心を有する研究者に本目的を達成するための特定のツールを提供する。しかしながら、この先行技術は、許容可能な量で、かつ許容可能な結合活性を有する（単量体の）アイソフォームの発現に適したツールを提供しない。したがって、許容可能な結合活性を呈する、対応するポリペプチドの高収率での発現を可能にするDNA構造物を開発することが本発明の目的であり、ここで、本ポリペプチドは主に単量体のポリペプチドとして得られる。
Volkel T., et al. (2004) Biochim Biophys Acta 1663, 158-66
Albrecht H., et al. (2004) Bioconjug Chem 15, 16-26
Olafsen T., et al. (2004) Protein Eng Des Sel 17, 21-7
Luo et al. (1997) J Biochem 121, 831-4
本発明者らは、請求項において定義される、本発明のいわゆる複合体ポリペプチドをコードする核酸を提供することによって本目的を解決した。適切に発現される場合、核酸は複合体ポリペプチドを提供し、該複合体ポリペプチドは所望のポリペプチドおよび発現増強ドメイン（「EED」）を含み、該EEDは第一および第二のシステインアミノ酸残基Cys1およびCys2をそれぞれ含み、Cys1は組換えポリペプチド分子のN末端に対してCys2よりも近くに位置し、ここでCys1およびCys2はポリペプチドリンカーによって分離され、該リンカーは、
・システインおよびプロリンを含まず；
・Cys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合する事を可能にするのに十分な長さを定義し;かつ
・水溶液中で第二のポリペプチド構造を本質的に含まない、柔軟なポリペプチド高次構造を有し、
ここで少なくとも1つのCys1およびCys2は、誘導体化部分によって誘導体化される。
・システインおよびプロリンを含まず；
・Cys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合する事を可能にするのに十分な長さを定義し;かつ
・水溶液中で第二のポリペプチド構造を本質的に含まない、柔軟なポリペプチド高次構造を有し、
ここで少なくとも1つのCys1およびCys2は、誘導体化部分によって誘導体化される。
Cys1とCys2との間の分子内ジスルフィド結合の形成を促進するために1つではなく2つのシステイン残基、Cys1およびCys2をEEDに組み込み、かつその間に配置されるポリペプチドリンカー配列の長さを調整し、かつ性質を特定することによって、このようなジスルフィド結合が形成し、上述のように不必要な分子間または分子内ジスルフィド架橋へのCys1およびCys2の関与を不可能にする。ある意味では、各Cys1およびCys2は、それぞれ他のものの保護基になる。分子内ジスルフィドループがCys1とCys2との間に形成される場合、Cys2は、Cys1の誘導体化部分として認められる可能性がある。逆にいえば、Cys1は、Cys2の誘導体化部分として認められる可能性がある。
上記のように2つのシステイン残基を含有するよう核酸レベルで操作された複合体ポリペプチドは、それらが後（すなわち発現後および単離後）の誘導体化のための化学的なアンカーポイントを持つという利点を有する。同時に不必要な分子間ジスルフィド結合形成の危険性が大幅に減少し、その理由は、このような危険性が、この場合ポリペプチド構造の（望ましい）ジスルフィドの安定化のために所望のポリペプチドに存在する他のシステイン残基から主に生じるためである。このようなジスルフィド結合は、通常、新生ポリペプチドが段階的に増殖するにしたがって、翻訳中および/または翻訳後に酸化的環境において形成する。このように、ポリペプチド構造の安定化のために必要とされる、システインの任意の遊離スルフヒドリル基は、通常、比較的迅速にそのジスルフィドパートナーを見いだし、したがってさらなる不必要な反応からブロックされる。Cys1およびCys2が相互のジスルフィド結合を形成する事を可能にするように長さ、化学的特性、および立体的特性において最適化されたリンカーの組込みは、Cys1およびがCys2が互いのみに反応し、ポリペプチド構造の安定化のために必要とされるがその意図された対応するシステイン残基とまだ反応していない、ポリペプチド中の空間的に遠いシステイン残基には反応しない事を確実にする。要するにリンカーは、いずれのCys1またはCys2がポリペプチド中の任意の他のシステイン残基に対するよりも、Cys1およびCys2が常に互いに対してより近接する事を確実にする。
一旦発現および単離したならば、Cys1とCys2との間にジスルフィド結合を呈しているこのような複合体ポリペプチドを、Cys1とCys2との間のジスルフィド結合（のみ）を開裂させるのに十分な還元状態に曝露してもよい。これに続いて、それぞれ他のCys1またはCys2以外の誘導体化部分によるCys1および/またはCys2の誘導体化を実施してもよい。
誘導体化されたポリペプチド（単離後、再度誘導体化する事が可能）を上記の不利益を伴わずに得ることの利点に加えて、驚くべきことに、EEDを含むように操作されたポリペプチド（すなわち、本発明の意味する事の中に含まれる複合体ポリペプチド）がまた、EEDを含まないポリペプチドと比較して、それらの対応する核酸からより高いレベルで全体的な発現を呈する事もまた見いだされた。本発明の複合体ポリペプチドはEEDを含まないポリペプチドよりも少ない不要な二量体を生じさせると考えられるが、許容可能な結合活性を有する全ポリペプチドの全体的な発現が本発明のEEDの組込みによって増加する事は、先行技術（例えば、前述のLuo et al.の発表）における教示に基づいては全く予期するものではなかった。次いで、本発明の複合体ポリペプチドは、EEDを含まない所望のポリペプチドと比較して、全体的により高収率で生成する事が可能であり、ここで二量体の複合体ポリペプチドと比較した単量体の複合体ポリペプチドの比率は、EEDを欠いている所望のポリペプチドの生成において見られる比率と比較して増加している。本方法において、単量体のポリペプチドは二量体のポリペプチド以上に好まれるだけではなく、全体的により多量のポリペプチドは、非常により多くの（5倍を超える）、その後必要に応じて(再)誘導体化可能な単量体のポリペプチドを生じる。
理論に束縛されることなく、本発明者らは、観察された全発現ポリペプチドにおけるこの驚くべき増加が、EED中のCys1およびCys2の、互いにジスルフィド結合を形成する性向に少なくとも一部起因すると考えている。何故そのように考えられるかを説明すると、上記に定義されるEEDを含まない2つの同一のポリペプチドのその後の発現の間に何が起こるのかを考慮することが有用であるためである。前述の考察のため、これらの同一のポリペプチドはPP1およびPP2として言及され、各々は、同じ所望のポリペプチド、およびシステイン残基が1つのみの部分C末端を含む（すなわち、PP1もPP2も上記に定義されるEED含まない）。したがって、記述語1および2は、異なるポリペプチドの同一性でなくむしろ同一のポリペプチドが発現される経時的順序を意味する。
ここで、PP1がPP2の前に発現されることを考慮すると、これ（PP1）は、酸化的な細胞環境にN-->Cの方向で徐々に輸送され、これは、アミノ末端 - 所望のポリペプチドのアミノ末端 - が該酸化的な環境に現れる第一の端部であることを意味する。このような方法で出現すると、構造安定化ジスルフィド結合に関与する所望のポリペプチド中のシステイン残基は、そのパートナーであるシステイン残基を待つことのみを必要とし、後者は、該ジスルフィド結合が形成するよう酸化的な環境に現れるために、所望のポリペプチドのよりC末端側に位置している。本プロセスは、所望のポリペプチド中の、構造安定化のために必要な全てのジスルフィド結合が形成されるまで、所望のポリペプチドが絶えず出現するように続く。一旦PP1の所望のポリペプチド成分が完全に出現した（かつ適切に折り畳まれた）ならば、1つのみのシステイン残基を有するPP1のC末端部分が出現する。しかしながら、ここではこの1つのシステインが反応してジスルフィド結合を形成し得るパートナーであるシステインが存在せず、したがって、この一つのシステイン残基は対を形成しないままである。一旦でき上がったPP1が放出されると、次いで、PP1の所望のポリペプチド部分が適切に折り畳まれてジスルフィドが安定化し、かつ、分子のC末端部分は、反応性スルフヒドリル基を有する1つのシステイン残基を有する。
ここで、PP2が、完成したPP1が存在する同じ環境に発現され始めることを考慮すると、PP2のN末端は、最初に出現する。PP2の所望のポリペプチド部分中の第一のシステイン残基は出現するが、PP2の所望のポリペプチド部分中のそのシステイン反応パートナーがいまだ出現しないため、意図された構造安定化ジスルフィド結合を依然として形成することができない。しかしながら、単一の、PP2の所望のポリペプチド部分中にある対になってないシステイン残基は、単一の、既に完成したPP1のC末端部分中にある対になってないシステイン残基と反応し得る。この様にして、PP2の所望のポリペプチド部分中の第一のシステイン残基とPP1のC末端部分中の対になってないシステイン残基との間に不必要なジスルフィド結合が形成される。このような筋書で、PP2の所望のポリペプチド部分中の第二のシステイン残基はPP2のC末端部分中の対になってないシステイン残基と、またはPP2の所望のポリペプチド部分中の他のシステイン残基と反応すると考えられる。いずれの方法も、結果として生じるジスルフィド結合の配置は、所望のポリペプチドの生物活性を欠く、または実質的に欠く、不適当に組み立てられたポリペプチド複合体を結果として生じる可能性が高い。
このような不適当に組み立てられたポリペプチドはおそらくこのようなものとして、および細胞内プロテイナーゼによって分解されたものとして認識され、したがって、得られる全ポリペプチドの量は減少する。このような不適当に組み立てられたポリペプチドがこの様式で能動的に分解されない事象において、これはおそらくこの種類の他の奇形のポリペプチドと共に不溶性の凝集体として存在し、標準的なポリペプチド単離手順の過程で、適切に組み立てられたポリペプチドから除去される。いずれにしても、この様式で不適当に組み立てられたポリペプチドは、標準的なポリペプチド単離手順で最終的に得られる適切に組み立てられたポリペプチドの量を低下させる傾向がある。
対照的に、本発明に記載の複合体ポリペプチドは、EED中の2つのシステイン残基（Cys1およびCys2）だけでなく、その間に配置されるリンカーも含み、該リンカーはCys1とCys2との間のジスルフィド結合形成を促進するために最適化されている。PP1およびPP2に関する上記の考察を考慮し、かつ、ここでPP1およびPP2が本発明に記載の複合体ポリペプチドであると仮定すると（すなわち、それらは各々EEDを含む）、各EED中のCys1およびCys2が互いにジスルフィド結合を形成したことから、各々の各EED中のCys1またはCys2はいずれも対になってないままであることが明らかである。不適当に組み立てられたポリペプチドは回避され、産物が細胞内プロテイナーゼによって分解されない、および/または、凝集体を形成しない効果を有する。その結果、発現および単離される複合体ポリペプチドの量が際だって増加する。
したがって、要約すると本発明の複合体ポリペプチドの発現は、ポリペプチドの単量体：二量体比の増加をもたらす。同時に、得られる全体的なポリペプチドのレベル - ポリペプチドのアイソフォームに関係なく - もまた上記のようなEEDを欠いているポリペプチドと比較して増加する。最終的な結果、非常にわずかな量の二量体ポリペプチドおよび/または多量体ポリペプチド、ならびに、上記記載のEEDを欠いている比較の所望のポリペプチドに対して観察されるものよりも極めてより多量の単量体ポリペプチドが、上記のEEDを含む複合体ポリペプチドと共に得られる。
本発明の意味の範囲内において、「N末端」および「C末端」は、以下の生化学において確立された慣例に従って理解されるべきである：ポリペプチドのN末端はアミノ基で終わるポリペプチド鎖の端であり、一方、ポリペプチドのC末端はカルボキシル基で終わるポリペプチド鎖の端である。事実、Cys1はN末端に対してCys2よりも近くに位置し、Cys1およびCys2の互いに対するポリペプチド鎖中での位置づけを確立する。これにより、Cys1およびCys2が含まれるEEDの位置づけもまた確立される。
本発明の態様の意味の範囲内において、「柔軟なポリペプチド高次構造」を有するポリペプチドリンカーは、ポリペプチド鎖中の各共有結合に、ポリペプチドリンカーを全体的にほとんど制限がない、すなわちその長さのみに制限されるものとする十分な程度の旋回性自由度を、三次元空間中に存在する可能性があると仮定する高次構造で有するポリペプチドリンカーである。このように、三次元空間中の想像上の位置で一端で係留されるポリペプチドリンカーを想像し、この位置のまわりに完全に伸ばされたポリペプチドリンカーの長さに対応する半径を有する球体を定義すると、ポリペプチドリンカーが「柔軟なポリペプチド高次構造」を有する場合、このポリペプチドリンカーの遠位端（すなわち自由な、係留されていない端）は、該球体上または球体内に位置する三次元空間における任意の位置に、等しい容易性で接することが可能でなければならない。このモデルは、「柔軟なポリペプチド高次構造」を有するこのようなポリペプチドリンカーはさらに、「ポリペプチドの二次構造を本質的に含まない」もの、例えばαヘリックスまたはβシートの伸展でなければならないという推論をもたらす。ポリペプチドリンカーの、ポリペプチド二次構造のモチーフになりやすい任意の性質は、リンカーの遊離末端に享受される空間的自由度の程度を必然的に制限し、それによってこの末端を、上記に定義される球体中に達することが可能である位置に関して拘束する。この柔軟性は、リンカーの、それ自体を折り畳むことによってCys1およびCys2に分子内ジスルフィド結合を形成させる能力に寄与する。
不必要な二次構造は、予想されるように、もし仮にプロリン残基がリンカー配列中に存在する場合（プロリン中の拘束された環がポリペプチドバックボーンのねじれを生じさせることは公知である）、配列される可能性があるか（上記のαヘリックスおよびβシートの場合と同様）、または乱される可能性がある。理論に束縛されることなく、本発明者らは、Cys1とCys2との間のリンカーのこの内因的な柔軟性がこれら2つのシステイン残基間のジスルフィド結合の形成を確実にする主な決定要因であり、効果的なジスルフィド結合形成は、観察される全体的なポリペプチド発現の顕著な増進と関連があると考えている（上記に提示される理由を参照されたい）。この理由のため、Cys1およびCys2が互いの近傍に移動することを可能にするのに必要な、所望のジスルフィド結合が形成する様なリンカーの自由な動きをこのような組込みが制限することから、リンカーの配列中にプロリンなどのアミノ酸が含有されることを回避することが重要である。本発明のリンカー中に存在することが可能なアミノ酸残基にはGly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Tyr、Asn、Glnが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
本発明の意味の範囲内において、「誘導体化された」という用語はアミノ酸残基Cys1およびCys2の一方または両方が「誘導体化部分」との反応に入っている状況を記載しているとして理解される。誘導体化部分は例えば、マレイミド基を含んでいる化合物、例えばマレイミド基を含んでいるPEG分子であってもよい。この特定の典型的、非限定的な場合において、結果として生じる誘導体化されたCys1および/またはCys2は、マレイミド環中の不飽和炭素原子の1つを用いたCys1および/またはCys2中の硫黄原子による求核攻撃から生じる共有結合形のS-C結合を介して、PEG分子によって誘導体化される。別の例として、「誘導体化部分」は、結果として生じる誘導体化されたCys1および/またはCys2が共有結合形のS-S、すなわちジスルフィド結合を介してこの分子によって誘導体化されるように、それ自身がスルフヒドリル基を含む分子であってもよい。Cys1および/またはCys2が同一のまたは他のポリペプチド鎖中の他のシステイン残基と反応可能であることは、「誘導体化された」の意味の範囲内である。具体的には、上記のようなCys1とCys2との間の所望の分子内ジスルフィド架橋の形成は、本発明において、「誘導体化された」の意味中に含まれるとして理解され;この場合、Cys1はCys2により誘導体化され、その逆も同様である。一般に、次いでCys1の観点から、「誘導体化された」は、Cys1がそれ自身以外の種（例えばCys2）との共有結合形の化学反応に関与した全ての筋書を範囲に含む。同様に、「誘導体化された」はまた、Cys2がそれ自身以外の種（例えばCys1）との共有結合形の化学反応に関与した全ての筋書を範囲に含む。
本発明の好ましい態様によると、リンカー中のアミノ酸残基の少なくとも75%は、Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Tyr、Asn、およびGlnから選択される。
最も好ましいものは、Gly、Ser、Ala、およびThrである。これらのアミノ酸は、荷電してないか、十分にもしくは適度に十分に水に溶解性であるかのいずれか、または両方である。
本発明の好ましい態様によると、複合体ポリペプチドは1本鎖ポリペプチドであり、全てのアミノ酸が1本の、ペプチド結合したポリペプチド鎖で存在することを意味する。この態様は、適切な産物高次構造が、必要な二次および三次のポリペプチド構造;四次のポリペプチド構造のみの確立によって決まり、この高次構造では特定の三次構造を呈する別々のポリペプチドが分子間的に結びつき、発現された複合体ポリペプチドが1本鎖複合体ポリペプチドである場合考慮する必要がないことから、所望の1本鎖ポリペプチド産物の産生が非常に効率的に達成され得るという利点を有する。
本発明のさらなる態様によれば、EEDは、複合体ポリペプチドのC末端またはN末端に位置し得る。各位置は、上記の意図された利点、特に発現された複合体ポリペプチドの総量における観察された増加を伴う。C末端に位置するEEDは、所望のポリペプチド中に必要な任意のジスルフィド結合がEEDの翻訳の前にタンパク質安定化のために必要な形で形成される時間を有するという効果を伴って、最後、すなわち所望のポリペプチドの後に発現される。これは、EEDが完全に翻訳された場合、EED中のCys1とCys2との間の所望のジスルフィド結合が、形成される最後のジスルフィド結合であり、所望のポリペプチドの構造が、任意の内部ジスルフィド結合によってすでに安定化されていることを意味する。複合体ポリペプチドのEED部分中のCys1またはCys2と、所望のポリペプチド中の他のシステイン残基との間の、不必要なジスルフィド結合形成の危険性は、従って最小限である。
複合体ポリペプチドのN末端へのEEDの配置は、EEDをコードしている核酸が、所望のポリペプチドをコードしている核酸の前に翻訳されるという効果を有する。これは、EED中のCys1とCys2との間のジスルフィド結合が、所望のポリペプチド中の他の任意のシステイン残基が翻訳される前に形成される可能性が高いことを意味する。ここでまた、複合体ポリペプチドのEED部分中のCys1またはCys2と、所望のポリペプチド中のシステイン残基との間の、不必要なジスルフィド結合形成の危険性は、最小限となる。
複合体ポリペプチドのN末端またはC末端にあるEEDの位置は従って、そこではEEDに結合する誘導体化部分が所望のポリペプチドの生物活性を攪乱させる可能性が最も低いという考察によって決定され得る。この方法で、高度な実験的柔軟性が達成され;実験者は、最終的な誘導体化複合体ポリペプチドにおける所望のポリペプチドの最も高い活性を、EEDの存在下で得られる利点を犠牲にする必要なく可能にするEEDの位置を選択するという贅沢を得、これらの利点は上記で説明されている。
本発明の好ましい態様によれば、複合体ポリペプチドのEEDは以下の形態である：-Cys1-(Xaa)n-Cys2-(Pro)m、式中、nは、2〜20の任意の整数であり; mは、0（ゼロ）または1であり;かつ、式中Xaaは各位置で任意の天然のアミノ酸でもよく、好ましくは少なくとも75%、より望ましくは少なくとも80%または90%のXaa残基がGly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Tyr、Asn、およびGlnから選択される。好ましい態様において、全てのXaaはGly、Ser、Ala、またはThrである。変数nを2、好ましくは3から20に変動させることにより、Cys1とCys2との間のリンカーは、Cys1とCys2との間のジスルフィド結合の形成を促進するのに必要なだけ短く、さらに、そのためにリンカーがそれ自身を折り畳むことを可能にするのに必要なだけ長い状態を維持する。4〜5の長さのリンカーがCys1とCys2との間のジスルフィド結合を特に効率的に促進することが分かっており、4アミノ酸長のリンカーが本目的にとって特に好ましい。本段落中の上に列挙されるアミノ酸の、共に単独のおよび混合されたGlyおよびSerが、本目的に特に適用可能であることが見出されている。理論に束縛されることはないが、本発明者らは、これは、Glyが化学的に中性でかつ小さく、これにより、制約されない立体的柔軟性を最大の程度で保持する一方で、不必要な化学反応に関与するリンカーの性向を減少させるという事実に起因すると考えている。アミノ酸Serはその水酸基によって、過度に疎水性であるリンカーの、不必要な疎水的相互作用における所望のポリペプチドの疎水性部分との結合の妨害を助長し得る、十分な程度の親水性を付与すると考えられている。この事象において、EEDが複合体ポリペプチドのN末端に位置し、mが0（ゼロ）であることが有利である可能性があることに留意する必要がある。
本発明の本態様はまた、Proの存在は必要ではないが（すなわち、変数mは、ゼロであることもできる）、Pro残基がCys2に後者のC末端でペプチド結合することを可能にする。Proの供給が、ある状況において複合体ポリペプチドの発現収率をさらに増加させることが見出された。理論に束縛されることはないが、本発明者らは、これが、後者のC末端からの、複合体ポリペプチドのプロテイナーゼによる分解を阻害するプロリンの能力に起因すると考えている。
本発明の特に好ましい態様において、n=4であり、および(Xaa)4は(Gly)4、(Gly)3Ser、(Gly)2SerGly、GlySer(Gly)2、またはGly(Ser)3である。本発明の他の特に好ましい態様において、n=5であり、および(Xaa)5は(Gly)5、(Gly)4Ser、(Gly)3SerGly、(Gly)2Ser(Gly)2、GlySer(Gly)3、またはSer(Gly)4である。EEDのリンカーにおける、GlyおよびSerの、単独および同時の両方での使用の特別な利点は、上記において述べられている。上記のように、合計で4アミノ酸長のリンカーがCys1とCys2との間におけるジスルフィドペプチドループの最も効果的な形成を導くことが見出されている。
本発明のさらなる態様において、EEDは、(His)j-Cys1-(Xaa)n-Cys2-(Pro)mまたはCys1-(Xaa)n-Cys2-(His)j-(Pro)mの形態であり、式中、jは、2〜15の任意の整数であり、Xaa、n、およびmは上記記載の通りある。EEDへの、Cys1のN側に対する、またはCys2のC側に対するpoly-His配列（「His-タグ」）の組込みは、いくつかの利点を必然的に伴う。第一に、当技術分野において公知であるように(Porath, J., et al. (1975) Nature 258, 598-9; Sulkowski, E. (1985) Trends in Biotech 3, 1-12)、His-タグは、固定されたニッケルカラムを介した発現したポリペプチドの単離、およびその後のポリペプチドの検出において、非常に有益な手段である可能性がある。しかし、おそらく本発明の複合体ポリペプチドのためにより有利であるものは、Cys1とCys2との間のジスルフィド結合の所望の形成において、および、したがって発現で得られる複合体ポリペプチドの総量おいてHis-タグが有する、特殊な効果である。本効果は、EEDがCys1のHis-タグN末端を有する所望のポリペプチドにC末端を位置づけた場合;またはEEDがCys2のHis-タグC末端を有する所望のポリペプチドにN末端を位置づけた場合に特に顕著であり、いずれの場合においても、His-タグはEEDと所望のポリペプチドとの接合点にある。理論に束縛されることはないが、本発明者らは、この特殊効果は以下のように説明され得ると考えている：ヒスチジンは一般的に正電荷を帯び、したがって反復ヒスチジンモチーフ中の個々のヒスチジン残基は、静電的に互いに反発して、ヒスチジン残基領域中に伸長したポリペプチド鎖をもたらす傾向がある。EED中に、所望のポリペプチドとEEDとの間の接合点で本ヒスチジンモチーフを配置することにより、複合体ポリペプチドのこれらの2つの成分が、His-タグが可能にする長さで互いから遠く離れて伸長される。これは、Cys1およびCys2を含む一方のEED部分ともう一方の所望のポリペプチドとの間の不必要な相互作用の可能性を減少させる効果を有する。同時に、物理的にEEDを所望のポリペプチドから分離することによって、Cys1およびCys2が互いにジスルフィド結合を形成する可能性が増加する。この理由は、本筋書中に存在する、残りの未完成の複合体ポリペプチドから多少の物理的な単離にあるCys1およびCys2であり ;ジスルフィド結合の形成についてCys1またはCys2と競合する、他のいかなるスルフヒドリル基の非存在下で、ジスルフィド結合は、Cys1およびCys2上の各スルフヒドリル基間に所望の様式で形成する可能性が高い。
本発明の特に好ましい態様において、j = 6であり、すなわち、EEDは(His)6-Cys1-(Xaa)n-Cys2-(Pro)m、またはCys1-(Xaa)n-Cys2-(His)6-(Pro)mの形態であり、式中、Xaa、n、およびmは、上記記載の通りある。
本発明のさらなる態様によれば、誘導体化されたCys1および/またはCys2は、例えば、マレイミド基、スルフヒドリル基、またはピリジルジスルフィド基を含む、誘導体化部分を有するCys1残基および/またはCys2残基の反応生成物である。全てのこれらの化学基は、スルフヒドリルと共有結合的に反応する。本発明の本態様の利点は、複合体ポリペプチドの誘導体化における使用のための関心対象である誘導体化部分の大多数が、上記の基の1つによって官能化された形態で利用可能であることである。このように、本発明の複合体ポリペプチドは、様々な治療的および/または診断的目的のために、多種多様な様々な試薬によって誘導体化することができる。前述の基の中では、マレイミド基が特に好ましい。マレイミド基は、複合体ポリペプチド中の所望のポリペプチドに損傷を与える可能性が低い穏やかな反応条件下でスルフヒドリルとほぼ完全に反応し、システインの硫黄原子とマレイミド基環中の2つの不飽和炭素原子の1つとの間に強い共有結合形の化学結合を生じさせる。
本発明の特に好ましい態様において、マレイミド基を含む誘導体化部分は、PEG-マレイミド（「PEG-MAL」）、マレイミド官能化蛍光マーカー、マレイミド官能化アッセイ検出マーカー、マレイミド官能化放射性トレーサー、マレイミド官能化タンパク質架橋剤、マレイミド官能化化学療法剤、または例えばマレイミド官能化抗毒素であるマレイミド官能化毒物から選択される。PEG-MALの適した例は、メトキシPEG-MAL 5kD;メトキシPEG-MAL 20kD;メトキシ(PEG)2-MAL 40kD;メトキシPEG(MAL)2 5kD;メトキシPEG(MAL)2 20kD;メトキシPEG(MAL)2 40kD;または任意のそれらの組み合わせである。これらの試薬の任意のものは、本発明の複合体ポリペプチドの血清半減時間を増加させる、および免疫原性を減少させることを包含する、ペグ化の公知の利点を付与する誘導体化部分として用いられ得る。マレイミド官能化蛍光マーカーの適した例は、ビオチン-マレイミド、およびジゴキシゲニン-マレイミドである。マレイミド官能化放射性トレーサーの適した例は、DTPA-マレイミドである。マレイミド官能化架橋剤の適した例は、そのN-ヒドロキシスクシンイミジル部分を介して他の化学種の遊離アミノ基と反応し結合する、およびそのマレイミド部分を介して本発明の複合体ポリペプチドの少なくとも1つのCys1およびCys2と反応し結合する、N-ヒドロキシスクシンイミジル-マレイミド架橋種である。本架橋種は、そのN-ヒドロキシスクシンイミジル部分を介して、本発明の複合体ポリペプチドの、例えばグリコシル化、シリル化(silylation)、またはペクチニル化(pectinylation)を生じさせるために、好都合に使用され得る。
本発明のさらなる態様によれば、Cys1および/またはCys2は、スルフヒドリル基を含む誘導体化部分によって誘導体化され、特に該誘導体化部分は、ジスルフィド結合によりCys1に結合したCys2である。Cys1がCys2とジスルフィド結合を形成する筋書は、上記で検討されている。スルフヒドリル基を含む誘導体化部分によるCys1またはCys2の誘導体化のさらなる例は、誘導体化部分が本発明の複合体ポリペプチド以外のポリペプチドまたはタンパク質である場合、誘導体化が、本発明の複合体ポリペプチドのCys1および/またはCys2である一方と、他のポリペプチドまたはタンパク質のCys残基である他方との間のジスルフィド結合の形成によって達成されることである。スルフヒドリル基を含む誘導体化部分のさらなる可能性は、5-チオ-2-ニトロ安息香酸（「TNB-チオール」）基を含む誘導体化部分である。
本発明のさらなる態様によれば、Cys1およびCys2の両方が誘導体化部分によって誘導体化される。これは、発明の複合体ポリペプチド分子当たり2つの誘導体化部分をもたらす。このような誘導体化は、画像化試薬としての使用が意図される複合体ポリペプチドを誘導体化する場合に特に有利であり得る。なぜならば、複合体ポリペプチド毎の二重誘導体化は、分子当たり1つのみの誘導体化部分によって誘導体化される複合体ポリペプチドを使用して生じる強度の、二倍の強度の画像化シグナルをもたらすためである。複合体ポリペプチド当たりの二重誘導体化はまた、複合体ポリペプチドが治療薬剤としての使用に意図される特定の状況下で有利であるとして想定される。例えば、治療的投与前の複合ポリペプチドのペグ化が望まれ、かつPEGのために総分子量40kDが望まれる場合、40kD PEG-MALの1つの分子を有するCys1またはCys2のみでの誘導体化よりも、20kD PEG-MALの2つの各分子を有するCys1およびCys2での複合体ポリペプチドの誘導体化がより有利であることが判明し得る。一般に、Cys1およびCys2それぞれの誘導体化は、本発明の複合体ポリペプチドをモル濃度が過剰の誘導体化部分と反応させることによって達成することができる。
さらなる態様によれば、Cys1またはCys2はいずれも第一の誘導体化部分によって誘導体化され、一方各Cys2およびCys1以外のそれぞれは、第二の誘導体化部分によって誘導体化され、ここでこの第二の誘導体化は、それが結合するCys残基の妨害/保護以外のいかなる機能性も示さない。上記の筋書と反対に、一度だけ本発明の複合体ポリペプチドを誘導体化することは、例えば、複合体ポリペプチド中の所望のポリペプチドの生物活性と測定されたシグナルとの間に1:1の相関が必要である状況において複合体ポリペプチドを診断試薬として使用する場合に、時に有利であるかまたは必要である可能性がある。同様の筋書が想定される可能性があり、ここでは、即ち本発明の複合体ポリペプチドを1つの位置のみでペグ化することが、望ましいかまたは必要である。そのような場合、複合体ポリペプチドは、Cys1とCys2との間に存在するジスルフィド結合を還元するのに十分だが、所望のポリペプチド構造の全体にわたって存在する他のいかなるジスルフィド結合も還元せず後者の構造を安定化させる、穏やかな還元条件下で、好都合にインキュベートすることができる。ポリペプチド構造の安定化に関与するジスルフィド結合が通常本ポリペプチド構造中に入れられ、従って、溶液中の還元薬剤が十分に接触できず、一方、より多く曝露されるC末端EEDは、一般により多く接触可能であるため、穏やかな条件下でのこのような選択的還元が、一般的に可能である。EED中のジスルフィド結合の開裂に続き、本発明の複合体ポリペプチドは次いで、第一の誘導体化部分のモル量が発明の複合体ポリペプチドのモル量と同じであるかまたはわずかに小さいように、所望の第一の誘導体化部分と反応することができる。本比率の正確な化学量論的調整が、使用する第一の誘導体化部分によって必要である場合があるが、このような調整は十分に当業者の専門的知識の範囲内である。
Cys1またはCys2のいずれかと第一の誘導体化部分との反応の後、単独で誘導体化された複合体ポリペプチドは標準的な技術により、および好都合に第二の誘導体化部分とのさらなる反応に供することにより、単離してもよい。第二の誘導体化部分の機能は、EED中の非誘導体化システイン残基の残存遊離スルフヒドリル基を不活性化することである。第二の誘導体化部分による反応が有効であることを確実にするために、本反応は、複合体ポリペプチドに対して、第二の誘導体化部分のモル過剰状態で好都合に実施されるべきである。この意味において、第二の誘導体化部分は、EED中の残存遊離システイン残基と共有結合で反応する任意の部分であってもよく、かつ、第一の誘導体化部分の文脈における前述の任意の結合化学作用を用いてもよい。第二の誘導体化部分の機能は単にEED中の残存システイン残基を永久に不活性にするだけであるため、第二の誘導体化部分は所望のポリペプチドの意図された活性を妨げないはずであり、または、第一の誘導体化部分はEED中の他のシステイン残基に結合する。この理由のため、第二の誘導体化部分は化学的および静電的に不活性であり、かつ可能な限り小さいものであるはずである。特に好ましい第二の誘導体化部分はエチルマレイミドである。この第二の誘導体化部分はEED中の残存システイン残基の遊離スルフヒドリル基と反応し、すでに上記した事項において共有結合形のC-S結合を形成する。
本発明のさらなる態様によれば、所望のポリペプチドは、十分な発現が望まれる任意のポリペプチドであってもよい。これは、等電点に関係なく様々な大きさ（すなわち分子量）の全てのタンパク質およびポリペプチド分子、一次アミノ酸配列、または例えばグリコシル化またはリン酸化などの所望の翻訳後修飾を含む。この所望のポリペプチドは、好都合に受容体、リガンド、または結合分子であってもよい。これは、原核生物または真核生物において発現されてもよく、かつ、それ自身天然のまたは組換えによる起源であってもよい。
本発明の特に好ましい態様によれば、所望のポリペプチドはポリペプチド構造の安定化に必要な、偶数のシステイン残基を有する。これは通常、ポリペプチド構造安定化のために必要である各ジスルフィド結合が2つのシステイン残基の存在を必要とすることから、特に、所望のポリペプチドが1本鎖ポリペプチドである場合（すなわち、発現後他のいかなるポリペプチド鎖とも相互作用せず、多連鎖ポリペプチド産物を形成する）に起こると考えられる。
本発明の特に好ましい態様によれば、所望のポリペプチドは抗体の形状の結合分子である。本発明の態様の範囲内の「抗体」の意味中に包含されるものは、1本鎖の単一特異性抗体および二重特異性抗体、ならびに免疫グロブリン分子などの複数のポリペプチド鎖を含む抗体（その各構成要素のポリペプチド鎖を自身のEEDにより発現することが有利であり得る）、またはダイアボディ（diabody）（それぞれ自身のEEDと線状に頭-尾型で結合し、2つの異なる抗原に結合することが可能な分子種を形成する、2つのscFv分子）である。このような免疫グロブリン分子は、単一特異性（すなわち免疫グロブリンの2本の結合アームのそれぞれが同じ抗原に結合する）でもよいか、または二重特異性（すなわち免疫グロブリンの2本の結合アームのそれぞれが異なる抗原に対して結合する）であってもよく、例えばハイブリッド-ハイブリドーマから得られるような二重特異性の免疫グロブリンであってもよい。
本発明の特に好ましい態様において、所望のポリペプチドは単一特異性1本鎖抗体である。本発明の意味の範囲内において、「単一特異性1本鎖抗体」という用語は、少なくとも1つの抗体可変領域を含む1本のポリペプチド鎖として理解され得る。この少なくとも1つの抗体可変領域は、例えば天然起源の抗体ライブラリ中に天然に存在するか、または天然に見出されるかもしくは由来する要素を含むがこれらの要素が天然では存在しないような組合せで存在するという点で、合成的に存在する。あるいは、単一特異性1本鎖抗体は、天然の、および合成的な要素を両方含んでもよい。具体的には、「単一特異性1本鎖抗体」という用語の意味に含まれるものは、単一ドメイン抗体、scFv分子、ならびにそのヒト化および/または脱免疫化された変種である。
本発明の特に好ましいさらなる態様によれば、所望のポリペプチドは二重特異性1本鎖抗体であってもよい。本発明の意味の範囲内において、「二重特異性1本鎖抗体」という用語は、1本のポリペプチド鎖に存在し、かつ好ましくは適切なポリペプチドスペーサ配列により互いに分離した、上記の2つの単一特異性1本鎖抗体として理解され得る。このようなスペーサの例は、例えばEP 623679 B1およびUS 5,258,498において見出され得る。このように、本複合体ポリペプチドは、誘導体化された二重特異性抗体の好都合な代表例であってもよい。
本発明のさらなる態様によれば、二重特異性1本鎖抗体は、エフェクター抗原に特異的に結合する第一の単一特異性1本鎖抗体（第一の結合部分）、および標的抗原に特異的に結合する第二の単一特異性1本鎖抗体（第二の結合部分）を含む。この一般的な構築物は、所望のポリペプチドが、結合したエフェクター抗原が例えば活性化されるように、その第一の結合部分によってエフェクター抗原に特異的に結合することができるという利点を有する。本エフェクター抗原に誘発されるこの生物活性は次いで、例えば、二重特異性1本鎖抗体の第二の部分が特異的に結合する標的抗原を有している細胞に向けられ得る。本明細書において、「第一の」および「第二の」という用語がポリペプチドのN末端またはC末端に関する抗体部分の位置についての限定を意味しないことが理解されるべきである。従って、複合体ポリペプチドが、エフェクター抗原に特異的に結合する第一の結合部分が所望のポリペプチドのN末端またはC末端に向かって位置してもよい所望のポリペプチドを含むことは、本発明の態様の範囲内である。
本発明の特に好ましい態様において、エフェクター抗原は、CD3抗原、CD64抗原、CD89抗原、およびNKG2D抗原から選択される。本発明の他の好ましい態様では、標的抗原は、EpCAM、CCR5、CD19、HER-2neu、HER-3、HER-4、EGFR、PSMA、CEA、MUC-1（ムチン）、MUC2、MUC3、MUC4、MUC5AC、MUC5B、MUC7、hCG、ルイス-Y、CD20、CD33、CD30、ガングリオシドGD3、9-O-アセチル-GD3、GM2、Globo H、フコシルGM1、Poly SA、GD2、カルボ・アンヒドラーゼIX（MN/CA IX）、CD44v6、ソニックヘッジホッグ（Shh）、Wue-1、形質細胞抗原、（膜結合型）IgE、黒色腫コンドロイチン硫酸プロテオグリカン（MCSP）、CCR8、TNF-α前駆体、STEAP、メソセリン（mesothelin）、A33抗原、前立腺幹細胞抗原（PSCA）、Ly-6;デスモグレイン4、Eカドヘリンネオエピトープ、胎児のアセチルコリン受容体、CD25、CA19-9マーカー、CA-125マーカー、およびミュラー抑制物質（MIS）受容体II型、sTn（シアル酸付加Tn抗原; TAG-72）、FAP（繊維芽細胞活性化抗原）、エンドシアリン（endosialin）、EGFRvIII、LG、SAS、およびCD63から選択される。本明細書において、全ての上記の抗原（エフェクターおよび標的抗原の両方）は、ヒト抗原であり得る。
本発明の極めて好ましい態様において、標的抗原はヒトCD19抗原であり、一方エフェクター抗原はヒトCD3抗原である。このように、本態様は、細胞障害性T細胞の細胞毒性潜在能力をCD19抗原を有するBリンパ球に対して向けることが可能な、誘導体化された複合体ポリペプチドを提供する。このような薬物は、B細胞悪性腫瘍の処置における、治療薬剤としての大きな潜在能力を有する。その結果、同時に複合体ポリペプチドの免疫原性を低下させる一方で血清半減時間を増加させるために、1つまたは複数のPEG分子によりそのEED中のこのような複合体ポリペプチドを誘導体化することは、大きな関心対象である。
本発明の他の極めて好ましい態様において、標的抗原はヒトEpCAM抗原であり、一方エフェクター抗原はヒトCD3抗原である。このように、本態様は、細胞障害性T細胞の細胞毒性潜在能力をEpCAM抗原を有する細胞に対して向けることが可能な、誘導体化された複合体ポリペプチドを提供する。EpCAM抗原は、多くのヒトの悪性細胞において発現され;従ってこのような誘導体化された複合体ポリペプチドは、ヒト癌の広い範囲の処置において大きな潜在能力を有する。上記の抗CD3xanti-CD19複合体ポリペプチドと同様に、1つまたは複数のPEG分子によりそのEED中のこのような抗CD3xanti-EpCAM複合体ポリペプチドを誘導体化することもまた、大きな関心対象である。
本発明のさらなる局面は、上記の複合体ポリペプチドの任意のものおよび薬学的に許容される担体を含む組成物に関する。
さらなる局面において、本発明は、複合体ポリペプチドが所望のポリペプチドを含み、かつ、所望のポリペプチドよりもより高収率で発現する、複合体ポリペプチドを生成する方法を提供し、該方法は以下を含む。
（a）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を提供する段階;
（b）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のどちらかの端に、コードする発現増強ドメイン（「EED」）をコードするヌクレオチド配列を組み込む段階であって、EEDをコードしている該ヌクレオチド配列が第一および第二のシステインアミノ酸残基であるCys1およびCys2のコドンをそれぞれ含み、Cys1のコドンが、ヌクレオチド配列の5'末端に対してCys2のコドンよりも近くに位置し、ここで、Cys1およびCys2のコドンはポリペプチドリンカーをコードするヌクレオチド配列によって分離され、該リンカーはシステインを含まず; かつCys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合することを可能にするのに十分な長さを定義するものである段階;
（c）段階（b）からのヌクレオチド配列を、宿主の発現系に適切なベクターでトランスフェクトする段階;
（d） 段階（b）からのヌクレオチド配列の発現を生じさせるのに適切な条件下で宿主の発現系をインキュベートする段階;
（e）段階（d）において発現したポリペプチドを単離して複合体ポリペプチドを得る段階。
（a）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を提供する段階;
（b）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のどちらかの端に、コードする発現増強ドメイン（「EED」）をコードするヌクレオチド配列を組み込む段階であって、EEDをコードしている該ヌクレオチド配列が第一および第二のシステインアミノ酸残基であるCys1およびCys2のコドンをそれぞれ含み、Cys1のコドンが、ヌクレオチド配列の5'末端に対してCys2のコドンよりも近くに位置し、ここで、Cys1およびCys2のコドンはポリペプチドリンカーをコードするヌクレオチド配列によって分離され、該リンカーはシステインを含まず; かつCys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合することを可能にするのに十分な長さを定義するものである段階;
（c）段階（b）からのヌクレオチド配列を、宿主の発現系に適切なベクターでトランスフェクトする段階;
（d） 段階（b）からのヌクレオチド配列の発現を生じさせるのに適切な条件下で宿主の発現系をインキュベートする段階;
（e）段階（d）において発現したポリペプチドを単離して複合体ポリペプチドを得る段階。
本発明のこの局面の好ましい態様は、Cys1および/またはCys2で段階（e）において得られた複合体ポリペプチドを誘導体化する、さらなる段階を含む。このような誘導体化は上述のように、すなわちCys1とCys2との間の分子内ジスルフィド結合（この分子内ジスルフィド結合自体は、誘導体化として認められる）を還元条件下（例えば、ジチオトレイトールまたはDTTを使用する）で還元することにより実施してもよく、続いて、還元された産物を、Cys1およびCys2の少なくとも1つの遊離チオール基と反応する、化学基を有する他の誘導体化部分と反応させる。
ここで、以下の非制限的な図および実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
本発明はここで、以下の非限定的な実施例によりさらに詳細に説明される。
実施例
実施例1：C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFv（すなわち上記のEEDを有するscFv）のクローニングおよび発現
scFv分子、すなわち重鎖抗体可変領域および軽鎖抗体可変領域とそれらの間に配置される（Gly4Ser）3ポリペプチドリンカーとを統合するポリペプチドを、本発明の構想を実証するためのモデル分子として使用した。本scFvは、所定の抗原に特異的に結合し、以降「抗原」と称する。C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFvをVL特異的プライマーを用いるPCR反応により構築し、一方scFvヌクレオチド配列は、(His)6-Cys-(Gly)x-Cys-Proモチーフの各ヌクレオチド配列
のそれぞれによって独立して伸長させた。これにより、それぞれがC末端タグを有し、変動する長さのグリシンリンカーにより分離された2つのシステイン残基を有する、4つの別々のscFvsをコードする4つのヌクレオチド配列が得られた。このHisタグは、後の検出および精製段階において使用した。結果として生じたVL断片は、制限酵素認識部位SalIおよびNotI（PCRにより導入）を介して、pelBリーダー配列の後に対応するVHを含むpBADpelB（InvitrogenのベクターpBADMycA-Hisに由来）に、ペリプラズム（periplasmic）発現のためにサブクローニングした。熱ショック適格性の大腸菌（E.coli）XL1Blueへの形質転換の後単一のクローンを選択培地（LB、50μg/mlのカルベニシリン）において培養し、プラスミドを標準的なプロトコールに従って調製した。挿入物を配列決定することにより、成功したクローニングが確認された（Sequiserve, Munich）。
実施例1：C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFv（すなわち上記のEEDを有するscFv）のクローニングおよび発現
scFv分子、すなわち重鎖抗体可変領域および軽鎖抗体可変領域とそれらの間に配置される（Gly4Ser）3ポリペプチドリンカーとを統合するポリペプチドを、本発明の構想を実証するためのモデル分子として使用した。本scFvは、所定の抗原に特異的に結合し、以降「抗原」と称する。C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFvをVL特異的プライマーを用いるPCR反応により構築し、一方scFvヌクレオチド配列は、(His)6-Cys-(Gly)x-Cys-Proモチーフの各ヌクレオチド配列
大腸菌BL21DE3を、1つまたは2つのC末端Cys残基を有する各scFvをコードする発現プラスミドによって形質転換し、選択寒天培地上で増殖させた。1つのコロニーを、5mlのLB、50 g/mlのカルベニシリンに終夜37℃で播種するために使用した。産生培養のため、20mMのMgCl2および50μg/mlのカルベニシリンを含有する、2lのシェーカフラスコ中の500mlのSB増殖培地に終夜培養物の細菌懸濁液を播種し、さらに37℃でインキュベートして、光学濃度をOD600で0.6〜0.8とした。タンパク質産生を、L-アラビノースを添加して最終濃度を0.2%とすること、および30℃に温度を低下させることによって誘導した。30℃で4時間の産生期の後に細菌を回収し、40mlのPBS中に再懸濁した。4回の-70℃での凍結および37℃での解凍を通して温度ショックにより外膜を破壊し、scFv断片を含む溶解性のペリプラズムタンパク質を液体中に遊離させた。遠心分離による無傷の細胞および細胞片の除去後、上清をELISA解析に使用した。
ペリプラズム調製物のELISA解析は、ProteinL（PBS中に2μg/ml）でコーティングされたELISAプレート（Nunc MaxiSorp）を使用して行った。コーティングは、終夜4℃で実施した。PBS 0.05%ツイーンによる洗浄後、プレートを、3% BSAを含有する100μl PBSによって室温で1時間ブロックした。洗浄後、50μlペリプラズムを加え、1:3に連続的に希釈し、室温で1時間インキュベートした。さらなる洗浄段階の後、ProteinLに対するscFvの結合の検出を、特に、ストレプトアビジン-HRP（Dako、1%のBSAを含有するPBS中1μg/ml）により検出される50μlの抗原-ビオチン（1.5μg/ml、PBS 1% BSAを含有する）を使用して行った。シグナルを、100μl ABTS（2,2'-アジノ-ジ［3-エチルベンズチアゾリンスルホナート(6)］二アンモニウム塩）-基質溶液を15〜30分間加えることにより検出した。OD値は、ELISAリーダーにより405nmの波長で測定した。結果は図1に示され、図中、「HCP」、「CH2GlyCP」、「HC3GlyCP」、「HC4GlyCP」、および「HC5GlyCP」はそれぞれ、以下を含むC末端タグを有するscFv分子を指す。
図1に見られるように、抗原に結合したscFvの最も高い収量が、2つのC末端システイン間のリンカーとして使用した4つのグリシンを有する構造物で観察された。
実施例2：(His)6-Cys-Proタグ（すなわち上記のEEDを含まない）を有するscFvと比較した、(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグ（すなわち上記のEED）を有するscFvのより高いタンパク質収量の確認
(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグと共に伸長させたscFv（すなわち上記のEEDを有するscFv。図2で「4Gly」と称される）、および(His)6-Cys-Pro C末端タグと共に伸長させたscFv（すなわち上記のEEDを含まないscFv、図2で「HCP」と称される）のタンパク質発現レベルを比較した。両方の構造物は、大腸菌株BL21DE3を使用して少量で分析した。それぞれの場合において、10個の異なるコロニーを、5mlのSB / 20mMのMgCl2 / 50μg/mlのカルベニシリン中に、37℃で4時間、振とう培養器において播種した。0.2%のL-アラビノースを細胞培養物に添加し、かつ温度を30℃に減少することによって再びタンパク質産生を開始した。終夜の誘導期の後細胞を回収し、1mlのPBS中に再懸濁し、ペリプラズム画分を凍結/解凍方法により単離し、および、実施例1に説明したように、抗原特異的ELISAで分析した。本分析の結果を図2に示す。ELISAの結果は、C末端(His)6-Cys-Proモチーフを含むが第二のシステイン残基を欠いているscFv種と比較した、粗製ペリプラズム中に存在する(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグ（「4Gly」）を有するscFvの有意に増加した収量を、明らかに示す。従って、明らかにC末端タグ（すなわち上記のEED）中の2つのシステイン残基間の、制御された、分子内ジスルフィド結合を形成する能力は、観察される増強された産生収量の達成にとって、非常に重要な重要性である。
(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグと共に伸長させたscFv（すなわち上記のEEDを有するscFv。図2で「4Gly」と称される）、および(His)6-Cys-Pro C末端タグと共に伸長させたscFv（すなわち上記のEEDを含まないscFv、図2で「HCP」と称される）のタンパク質発現レベルを比較した。両方の構造物は、大腸菌株BL21DE3を使用して少量で分析した。それぞれの場合において、10個の異なるコロニーを、5mlのSB / 20mMのMgCl2 / 50μg/mlのカルベニシリン中に、37℃で4時間、振とう培養器において播種した。0.2%のL-アラビノースを細胞培養物に添加し、かつ温度を30℃に減少することによって再びタンパク質産生を開始した。終夜の誘導期の後細胞を回収し、1mlのPBS中に再懸濁し、ペリプラズム画分を凍結/解凍方法により単離し、および、実施例1に説明したように、抗原特異的ELISAで分析した。本分析の結果を図2に示す。ELISAの結果は、C末端(His)6-Cys-Proモチーフを含むが第二のシステイン残基を欠いているscFv種と比較した、粗製ペリプラズム中に存在する(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグ（「4Gly」）を有するscFvの有意に増加した収量を、明らかに示す。従って、明らかにC末端タグ（すなわち上記のEED）中の2つのシステイン残基間の、制御された、分子内ジスルフィド結合を形成する能力は、観察される増強された産生収量の達成にとって、非常に重要な重要性である。
ペリプラズム画分を、標準的なプロトコールに従った非還元SDS-PAGEおよびその後のウェスタンブロット法によってさらに分析した。Hisタグ付scFvの検出を、抗ペンタヒスチジン抗体、Qiagen（0.1%のBSAを含有するPBS中1μg/ml）を使用し、アルカリホスファターゼ結合ヤギ抗マウス抗体、Sigma（0.1%のBSAを含有するPBS中1μg/ml）によって検出することによって達成した。BCIP/NBT基質溶液（Sigma, B-1911）を加えることによって、タンパク質ブロットを生じさせた。結果を図3に示す。
図3に示されるウエスタンブロットのレーン1および2は、C末端端に(His)6-Proを有するscFvのバンドを示す。ウエスタンブロットにおけるscFvバンドの強度 - したがって、発現されるポリペプチドの総量 - は、ポリペプチドのC末端に(His)6-Cys-Proを有するscFvに対応するレーン3および4において大幅に減少することが認められた。ポリペプチドのC末端に(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proを有するscFvに対応するレーン5および6は、レーン1および2で見られる強度に再度比較可能なバンド強度を示す。これは、単一のシステイン残基をscFvポリペプチドのC末端に加えることで受けるタンパク質発現における損失（レーン3および4）が、第一のシステイン残基からポリペプチドリンカーにより分離され、2つのシステイン残基間のジスルフィド結合形成を可能にする、第二のシステイン残基を加えることにより回復したこと（レーン5および6）を、明らかに実証する。
まとめると、ELISA（図2）およびウエスタンブロット（図3）解析の結果は、1つのみのC末端のシステインを有するscFv構造物と比較した、2つのC末端システイン残基を有するscFv構造物の、より高いタンパク質/scFvの収量を明らかに示す。
実施例3：(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFv（すなわち上記のEED）の精製
大腸菌BL21DE3を発現プラスミドによって形質転換し、選択寒天培地上で増殖させた。単一のコロニーを、5mlのLB、50μg/mlのカルベニシリンに終夜37℃で播種するために使用した。産生培養のため、2lのシェーカフラスコ中の500mlのSB / 20mMのMgCl2 / 50μg/mlのカルベニシリンに終夜培養物の細菌懸濁液を播種し、37℃で増殖させて、光学濃度をOD600で0.6〜0.8とした。タンパク質産生を、L-アラビノースを添加して最終濃度を0.2%とすること、および30℃に温度を低下させることによって誘導した。30℃で終夜の産生期の後に細菌を回収し、40mlのPBS中に再懸濁した。外膜を温度ショックにより破壊し、scFv断片を含む溶解性のペリプラズムタンパク質を液体中に遊離させた。遠心分離による無傷の細胞および細胞片の除去後、上清をさらなる精製に使用した。
大腸菌BL21DE3を発現プラスミドによって形質転換し、選択寒天培地上で増殖させた。単一のコロニーを、5mlのLB、50μg/mlのカルベニシリンに終夜37℃で播種するために使用した。産生培養のため、2lのシェーカフラスコ中の500mlのSB / 20mMのMgCl2 / 50μg/mlのカルベニシリンに終夜培養物の細菌懸濁液を播種し、37℃で増殖させて、光学濃度をOD600で0.6〜0.8とした。タンパク質産生を、L-アラビノースを添加して最終濃度を0.2%とすること、および30℃に温度を低下させることによって誘導した。30℃で終夜の産生期の後に細菌を回収し、40mlのPBS中に再懸濁した。外膜を温度ショックにより破壊し、scFv断片を含む溶解性のペリプラズムタンパク質を液体中に遊離させた。遠心分離による無傷の細胞および細胞片の除去後、上清をさらなる精製に使用した。
SCA分子は、C末端Hisタグと相互作用するIMACアフィニティーカラムによって最初に精製した。これは、Qiagen Ni-NTAスーパーフローカラムを使用し、製造者より提供されるプロトコールに従って実施した。カラムは20mMのリン酸ナトリウム、0.4MのNaCl、pH 7.2によって平衡させ、ペリプラズム調製物（40ml）を2ml/minの流速でカラムにアプライした。その後、カラムを0.025Mのイミダゾールを含有する5カラム体積の平衡緩衝液により洗浄し、結合していない試料を除去した。溶出は、0.5Mのイミダゾールを5カラム体積で含有する平衡緩衝液を使用して行った。溶出したタンパク分画は、さらなる精製段階のためにプールした。
分子量の分離、すなわち多量体画分、二量体画分、および単量体画分への分離を達成するために、ゲル濾過クロマトグラフィを、PBS（Gibco）によって平衡したsuperdex S75調製グレードカラムで実施した。280nmの光の吸収の連続的な測定（流速1ml/min）によりモニタリングした溶出タンパク質を、標準的なSDS-PAGEに供した。結果を図4に示す。図4は、2つの溶出プロフィル、AおよびBを示し、下方のプロフィル（プロファイルA）はC末端(His)6-Cys-Proモチーフを有するscFvの溶出プロフィルであり、上方のプロファイル（プロファイルB）はC末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proモチーフを有するscFv（すなわち上記のEEDを有するscFv）の溶出プロフィルである。明らかに認められるように、ジスルフィドループ形成のための、第一のシステイン残基から十分に分離した、scFvのC末端部分への第二のシステイン残基の組込みは、より高い単量体：二量体産物比につながるだけではなく、単量体または二量体のアイソフォームにかかわりなくより高い全体的なタンパク質収量にもつながる。
この明らかな光学的分析は、アイソフォーム濃度の算出により確証される。このタンパク質濃度は、AUC値（UNICORNソフトウェアに決定される）および配列特異的吸光係数を使用して算出した。得られた濃度値は、下記の表1においてまとめられている。
上記の表から、以下のことを言うことができる。第一に、単一のシステイン残基を有するscFvの、そのC末端部分における単量体：二量体比は、約1：2.25である。scFvのC末端部分への第二のシステインの添加によって、ならびに第一および第二のシステイン残基間への適切なリンカーの配置によって分子内ジスルフィド結合が促進され、得られたscFvの単量体：二量体比は約5.5倍増加して1:0.4となる。ポリペプチドアイソフォームにかかわりのない全体的なポリペプチド収量の観点から見ると、収量における、単一のシステイン残基を有するscFvの276.6μgから2つのシステイン残基を有するscFvの775.2μgへの増加は、タンパク質の全体的な発現における約280%の、または約3倍の増加を示す。
ゲル濾過した単量体および二量体の画分の、SDS-PAGEによる非還元条件および還元条件下での分析（図5）は、そのC末端部分中に単一のシステインを有するscFvの二量体画分の約80%は二量体であり、ジスルフィド結合により架橋されたが（図5、非還元ゲル、レーン2）、一方そのC末端部分中に2つのシステイン残基を有するscFvの二量体画分は2つのC末端システイン残基間のジスルフィドループ形成のために、主に単量体として存在する（図5、非還元ゲル、レーン4）ことを明らかに示した。この二量体の単量体への分解（図5、非還元ゲル、レーン4）は、凝集がタンパク質-タンパク質間相互作用のみによって生じ、ジスルフィド架橋に起因するものではないことを示す。図5のレーン1および3（還元条件および非還元条件）は対応する単量体画分を示す。
同じ試料を、還元ゲルにおいても泳動させた（図5）。(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有さないscFvについて、レーン2は、非還元ゲルに存在する任意の二量体が、実際、2つの各ポリペプチド分子中のシステイン残基間の不必要なジスルフィド結合形成に起因することを示す。(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するscFvの残りの最小限の量の二量体についても同じことが言える（レーン4）。還元ゲル中のこの還元条件はこれらのジスルフィド結合を開裂させるために十分であり、したがって、観察される唯一のバンドはscFvポリペプチドの単量体種であり、ここで、このscFv中のどのシステイン残基も、他のいかなるシステイン残基ともジスルフィド結合を形成することができない。
実施例4：C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有するおよび有さないscFvsの、サイド方向のペグ化
遊離システインのペグ化は、安定した均質なscFv-PEG複合体を生じさせるはずである。それぞれ、C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有する精製scFvおよびC末端(His)6-Cys-Proタグを有するscFvを含有する2つのタンパク質溶液を、DTTと共に、2mMの最終濃度で、1時間室温でインキュベートすることによって末端ジスルフィド架橋を還元し、2つの遊離スルフヒドリル基を生じさせた。
遊離システインのペグ化は、安定した均質なscFv-PEG複合体を生じさせるはずである。それぞれ、C末端(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proタグを有する精製scFvおよびC末端(His)6-Cys-Proタグを有するscFvを含有する2つのタンパク質溶液を、DTTと共に、2mMの最終濃度で、1時間室温でインキュベートすることによって末端ジスルフィド架橋を還元し、2つの遊離スルフヒドリル基を生じさせた。
次いで、別々に残りのDTTを除去する各ポリペプチドのゲル濾過（Sephadex G25 M、Amersham）を、泳動緩衝液としてPBSを用いて実施した。mPEG-マレイミドMW 20 kD（Shearwater、2D2M0P01）を、PEG分子の10倍のモル過剰で各ポリペプチド試料の第一の半分量に加えた。「mPEG」という用語は本明細書において公知の意味を有し、すなわち「メトキシポリエチレングリコール」である。各ポリペプチド試料のもう一方の半分量を、対照として、10倍のモル過剰のエチルマレイミド（Sigma、E-1271）と共にインキュベートした。
各反応を、2時間撹拌しながら室温で行わせた。全ての試料を、非還元条件下かつ銀により染色を行うSDS-PAGEにより、標準的なプロトコールに従って分析した（Invitrogen、カタログ番号LC6100）。結果を図6に示す。
図6のレーン1は、そのC末端に(His)6-Cys-Proを有するscFvを表す。本システイン残基をエチルマレイミドを用いた反応によりブロックした。図6のレーン2は、そのC末端に(His)6-Cys-(Gly)4-Cys-Proを有するscFvを示し、ここで、両方のシステイン残基は、エチルマレイミドを用いた反応によりブロックした。レーン1および2におけるバンドの相対的強度（すなわちレーン2におけるバンドは、レーン1の同じ位置のバンドよりも強い）は、単一のC末端システイン残基を有するscFvを発現する場合に達成された発現効率と比較した、2つのC末端システイン残基を有するscFvを発現する場合に達成された増強された発現効率の尺度である。
図6のレーン3は、単一のC末端システイン残基を有するscFvと分子量20kDのPEG-マレイミドとの結合の結果を示す。レーン3の上部に見られるように、PEG結合scFvの極めてかすかなバンドのみが得られ、この弱さが低い発現収量の、従って、単一のC末端システイン残基のみを有するscFvを使用して得られるscFvのより低い絶対量の、指標であると思われる。明らかに対照的に、4-グリシンリンカーにより互いに分離した2つのC末端システイン残基を有するscFvが20kDのPEGと反応した、図6のレーン4は、2つの互いに異なるバンドを示す。1つのバンドは対応する未反応の種と同じ分子量であり、これは20kDのPEGとの反応が完了まで進まなかったことを示している。もう一方の、より上方のより重い分子量のバンドは、単一のC末端システイン残基のみを有するscFvのペグ化産物よりも高い分子量であることから、20kDのPEGがscFvのC末端部分中の2つのシステイン残基の両方と反応したことを示している。4-グリシンリンカーによって互いから分離したscFvのC末端部分中の1つではなく2つのシステイン残基を組み込むことによって、その後のペグ化反応のために十分なシステイン含有出発材料を得ることのみが可能であったことが強調されるべきである。
Claims (22)
- 所望のポリペプチドおよび発現増強ドメイン（「EED」）を含み、該EEDが第一および第二のシステインアミノ酸残基Cys1およびCys2をそれぞれ含み、Cys1が複合体ポリペプチド分子のN末端に対してCys2よりも近くに位置し、ここでCys1およびCys2がポリペプチドリンカーによって分離され、該リンカーが、
・システインおよびプロリンを含まず；
・Cys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合する事を可能にするために十分な長さを定義し;かつ
・水溶液中でポリペプチドの二次構造を本質的に含まない、柔軟なポリペプチド高次構造を有し
ここで少なくとも1つのCys1およびCys2は、誘導体化部分によって誘導体化される、
複合体ポリペプチド。 - リンカー中のアミノ酸残基の少なくとも75%が、Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Tyr、Asn、およびGlnから選択される、請求項1記載の複合体ポリペプチド。
- 1本鎖ポリペプチドである、請求項1または2記載の複合体ポリペプチド。
- EEDが複合体ポリペプチドのC末端またはN末端に位置する、前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド。
- EEDが以下の形態である、前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド：
-Cys1-(Xaa)n-Cys2-(Pro)m、
式中、
・nは2から20の任意の整数であり；
・mは0（ゼロ）または1であり；かつ
・Xaaは、各位置でGly、Ala、Thr、またはSerでもよい。 - n=4であり、および(Xaa)4が(Gly)4、(Gly)3Ser、(Gly)2SerGly、GlySer(Gly)2、またはGly(Ser)3である、請求項5記載の複合体ポリペプチド。
- n=5であり、および(Xaa)5が(Gly)5、(Gly)4Ser、(Gly)3SerGly、(Gly)2Ser(Gly)2、GlySer(Gly)3、またはSer(Gly)4である、請求項5記載の複合体ポリペプチド。
- EEDが以下の形態である、請求項5〜7のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド：
-His-His-His-His-His-His-Cys1-(Xaa)n-Cys2-(Pro)m；または
-Cys1-(Xaa)n-Cys2-His-His-His-His-His-His-(Pro)m。 - 誘導体化されたCys1および/またはCys2が、マレイミド基、スルフヒドリル基、またはピリジルジスルフィド基を含む、誘導体化部分を有するCys1残基および/またはCys2残基の反応生成物である、前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド。
- マレイミド基を含む誘導体化部分が、PEG-マレイミド（「PEG-MAL」）、マレイミド官能化蛍光マーカー、マレイミド官能化アッセイ検出マーカー、マレイミド官能化放射性トレーサー、またはマレイミド官能化タンパク質架橋剤から選択される、請求項9記載の複合体ポリペプチド。
- PEG-MALが以下から選択される、請求項10記載の複合体ポリペプチド：
・メトキシPEG-MAL 5 kD；
・メトキシPEG-MAL 20 kD；
・メトキシ(PEG)2-MAL 40 kD；
・メトキシPEG(MAL)2 5 kD；
・メトキシPEG(MAL)2 20 kD；
・メトキシPEG(MAL)2 40 kD；または
・これらの任意の組み合わせ。 - Cys1またはCys2が、5-チオ-2-ニトロ安息香酸（「TNB-チオール」）基またはスルフヒドリル基を含む誘導体化部分によって誘導体化され、特に該誘導体化部分が、ジスルフィド結合によりCys1に結合したCys2である、請求項9記載の複合体ポリペプチド。
- Cys1およびCys2の両方が誘導体化部分によって誘導体化される、前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド。
- Cys1またはCys2のいずれかが第一の誘導体化部分によって誘導体化され、一方、それぞれの他のCys2またはCys1がそれぞれ第二の誘導体化部分によって誘導体化される、請求項1〜12のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド。
- 第二の誘導体化部分がエチルマレイミドである、請求項14記載の複合体ポリペプチド。
- 所望のポリペプチドが単一特異性1本鎖抗体または二重特異性1本鎖抗体から選択される、前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチド。
- 二重特異性1本鎖抗体が、エフェクター抗原に特異的に結合する第一の部分、および標的抗原に特異的に結合する第二の部分を含む、請求項16記載の複合体ポリペプチド。
- エフェクター抗原が、ヒトCD3抗原、ヒトCD64抗原、ヒトCD89抗原、およびヒトNKG2D抗原から選択される、請求項17記載の複合体ポリペプチド。
- 標的抗原が、EpCAM、CCR5、CD19、HER-2neu、HER-3、HER-4、EGFR、PSMA、CEA、MUC-1（ムチン）、MUC2、MUC3、MUC4、MUC5AC、MUC5B、MUC7、hCG、ルイス-Y、CD20、CD33、CD30、ガングリオシドGD3、9-O-アセチル-GD3、GM2、Globo H、フコシルGM1、Poly SA、GD2、カルボ・アンヒドラーゼIX（MN/CA IX）、CD44v6、ソニックヘッジホッグ（Shh）、Wue-1、形質細胞抗原、（膜結合型）IgE、黒色腫コンドロイチン硫酸プロテオグリカン（MCSP）、CCR8、TNF-α前駆体、STEAP、メソセリン（mesothelin）、A33抗原、前立腺幹細胞抗原（PSCA）、Ly-6;デスモグレイン4、Eカドヘリンネオエピトープ、胎児のアセチルコリン受容体、CD25、CA19-9マーカー、CA-125マーカー、およびミュラー抑制物質（MIS）受容体II型、sTn（シアル酸付加Tn抗原; TAG-72）、FAP（繊維芽細胞活性化抗原）、エンドシアリン（endosialin）、EGFRvIII、LG、SAS、およびCD63から選択され、かつ全ての該抗原がヒト抗原である、請求項17または18記載の複合体ポリペプチド。
- 前記請求項のいずれか一項記載の複合体ポリペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む組成物。
- 所望のポリペプチドを含みかつ所望のポリペプチドよりもより高収率で発現する請求項1〜19のいずれか一項記載の複合体ポリペプチドを生成する方法であって、以下を含む方法：
（a）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を提供する段階;
（b）所望のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列のどちらかの端に、発現増強ドメイン（「EED」）をコードするヌクレオチド配列を組み込む段階であって、EEDをコードしている該ヌクレオチド配列が第一および第二のシステインアミノ酸残基であるCys1およびCys2のコドンをそれぞれ含み、Cys1のコドンが、ヌクレオチド配列の5'末端に対してCys2のコドンよりも近くに位置し、ここで、Cys1およびCys2のコドンはポリペプチドリンカーをコードするヌクレオチド配列によって分離され、該リンカーはシステインを含まず; かつCys1およびCys2が分子内ジスルフィド結合で互いに結合することを可能にするのに十分な長さを定義するものである段階;
（c）段階（b）からのヌクレオチド配列を、宿主の発現系に適切なベクターでトランスフェクトする段階;
（d）段階（b）からのヌクレオチド配列の発現を生じさせるのに適切な条件下で宿主の発現系をインキュベートする段階;
（e）段階（d）において発現したポリペプチドを単離して複合体ポリペプチドを得る段階。 - Cys1および/またはCys2で段階（e）において得られた複合体ポリペプチドを誘導体化するさらなる段階を含む、請求項21記載の方法。
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