JP2011521966A - 塩基性線維芽細胞成長因子に対するモノクローナル抗体 - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、米国特許出願第61/057,183号(2008年5月29日に出願)及び米国特許出願第61/170,561号(2009年4月17日に出願)に対して米国特許法(35 U.S.C.)第119条(e)の利益を主張し、全ての目的に関し、それら全部についてここに組込まれる。
抗体は、非常に大きな、複合分子(〜150,000の分子量又は約1320アミノ酸)であって複雑な内部構造を有する。天然の抗体分子は、2対の同一のポリペプチド鎖(各対は、1つの軽鎖及び1つの重鎖を有する)を含む。各軽鎖及び重鎖は、2つの領域(目標抗原との結合に関係する可変(「V」)領域と、免疫系の他の要素と相互作用する定常(「C」)領域)からなる。軽鎖及び重鎖の可変領域は、3次元空間的に一体となり、抗原(例:細胞表層の受容体)を結合する可変領域を形成する。各軽鎖又は重鎖の可変領域の中には、相補性決定領域(「CDR」)と呼ばれている3つの短い断片(平均10アミノ酸の長さ)が存在する。抗体の可変ドメインにおける6つのCDR(軽鎖由来の3つと重鎖由来の3つ)は、3次元空間的に一緒に折り畳まれ、目標抗原と結合する実際の抗体結合部位を形成する。CDRの位置及び長さは、Kabat, E. et al., Sequences of Proteins of Immunological Interest, U.S. Department of Health and Human Services, 1983, 1987により正確に定義されている。CDRに含まれない可変領域の部分は、フレームワークと呼ばれ、CDRのための環境を形成する。Chothia et al., J. Mol. Biol. 196:901, 1987は、構造により決定される超可変領域又はループの関連概念を定めている。
結合がFGF2の1以上の生物活性を部分的に又は完全に阻害する場合(即ち、mAbが単剤として使用される時)、FGF2に結合するモノクローナル抗体(mAb) (即ち、抗FGF2 mAb)は、FGF2を中和する又は中和していると言える。中和抗体が阻害し得る、FGF2の生物学的特徴は、以下の特徴である:4つのFGF受容体の内の1つ以上に結合する特徴、特定の細胞(線維芽細胞、内皮細胞、Mv 1 Luミンク肺上皮細胞及び様々なヒト腫瘍細胞を含む)の増殖を刺激(即ち、***を促進)する特徴、細胞の分化及び遊走(例:内皮細胞)をする特徴、又は血管新生を刺激(例えばヒト血管内皮細胞(HUVEC)増殖或いは管形成の刺激によって、又はニワトリ胚絨毛尿膜(CAM)に適用する時に血管の誘導によって測定したように)する特徴。
本発明は、本発明にかかるmAb(例:抗FGF2)を、疾患を患っている患者に投与(治療処置)又は疾患の発症或いは再発の危険がある患者に投与(予防処置)する治療法を提供する。「患者」という用語には、ヒトの患者、獣医学的な患者(例:ネコ、イヌ及びウマ)、家畜(例:ウシ、ヒツジ及びブタ)、及び試験目的で使用する実験動物(例:マウス及びラット)が含まれる。この方法は、特にヒト患者の治療に適している。ヒト患者を治療する方法において使用するmAbは、ヒトFGF2タンパク質と結合し、その配列は、例えば、Ornitz et al., Genome Biol. 2: 3005.1, 2001、又はOkada-Ban et al., Int. J. Biochem. Cell. Biol. 32:263, 2000により提供され、Swiss-ProtデータベースのLocus P09038でも提供される。ヒトタンパク質に対するmAbは、種ホモログがヒトタンパク質と抗原交差反応性を有する他の種においても使用することができる。このような交差反応性を欠いている種においては、抗体は、その種に存在する種ホモログに対して適切な特異性で使用される。しかしながら、実験動物での異種移植実験においては、異種移植片により発現されるヒトタンパク質に対して特異性を有するmAbが、通常使用される。
本発明の抗FGF2 mAbは、診断、予防及び検査方法での使用も見いだせる。腫瘍患者の腫瘍又は循環器系におけるFGF2のレベルを測定し、レベルが測定可能であるか又は更に上昇するかどうか決定し、その結果、腫瘍を追跡する又は腫瘍治療を導くために使用してもよい。その理由は、測定可能な又は上昇したFGF2のレベルに関係する腫瘍は、抗FGF2 mAbを有する治療に、最も影響を受けやすいことが予想されるためである。例えば、高レベルのFGF2に関係する腫瘍は、特に抗FGF2 mAbを用いる治療の影響を受けやすいだろう。具体例な実施形態として、mAbは、FGF2のレベル(例:腫瘍生検標本又は血清又は細胞培養中のFGF2分泌細胞の培地上清中におけるレベル)を測定する目的で、ELISA又はラジオイムノアッセイにおいて使用することができる。異なるエピトープに結合する(即ち、結合が競合しない)2つの抗FGF2 mAbの使用は、FGF2を検出するための、感度が高い「サンドイッチ」ELISAを開発することに特に役立つだろう。様々なアッセイのために、mAbは、蛍光分子、スピン標識分子、酵素又は放射性同位元素で標識してもよく、FGF2アッセイを実行するための、必要な試薬の全てを有するキットの形で提供してもよい。他の用途において、抗FGF2 mAbは、例えばアフィニティークロマトグラフィにより、FGF2を精製するために使用されるだろう。
GST-FGF2、FGF2-Fc及びFGF2-Flagの調製
ヒトFGF2に関するcDNA配列(155アミノ酸を有する前駆体の形;Sommer et al., 1987)を合成し(GenScript, Inc)、PCRで増幅し、pDisplayベクター(Invitrogen)の派生体にクローンした。これらのプラスミドは、大腸菌(E. coli)BL21(DE3)細胞へ導入し、FGF2発現は、1 mM IPTGを使用して誘導した。FGF2発現レベルは、FGF2特異的ELISAキット(R&D Systems)を用いて測定し、FGF2は、Wiedlocha et al., Mol. Cell Biol. 16:270, 1996に記載されているヘパリン-セファロースCL-6Bビーズ(Amersham Biosciences)を用いて精製した。FGF2の融合タンパク質であって、グルタミン合成酵素を有するもの(GST-FGF2)、Flagペプチドを有するもの(FGF2-Flag)、及びヒトIgG1 Fcドメインを有するもの(アミノ酸216〜446;FGF2-Fc)は、FGF2/FGFR結合アッセイと免疫化に使用したものであって、標準分子生物学的技術を使用して、適当な遺伝子構造物から同様に生産した。GST-FGF2は、抗GSTカラムを用いて精製し、FGF2-Fcは、プロテインA/Gカラムを用いて精製し、FGF-Flagは、FGF2-Flag濃度を決定した後の培養上清を使用した。加えて、精製ヒトFGF2(QED Bioscience Inc.)及びマウスFGF2(ProSpec-Tany Technogene Ltd.)は、購入した。
ヒトFGFR1アルファ(IIIc) (FGFR1cと表す)及びヒトFGFR2Cアルファ(IIIc) (FGF R2cと表す)の細胞外ドメイン(ECD)を、イムノアドヘシン分子として発現した。DNA断片がコードしているFGFR1c及びFGFR2cの全てのECDを、ポリペプチドリンカーを介してヒトFcに融合した。これらのFGFR-Fc分子は、ヒト293F細胞へ形質導入し、293発現培地において、G418(1 mg/ml)の存在下で安定した293形質転換体を選択することで、発現した。293F形質転換細胞から分泌されたFGFR-Fcは、プロテインA/Gカラムを用いて精製した。加えて、ヒトFGFR3c-Fc及びヒトFGFR4-Fc融合体は、R & D Systemsから得た。
FGF2のアミノ酸残基29-44(ペプチド#1)、101-118(ペプチド#3)及び137-155(ペプチド#4)からなるペプチドは、SynBioSciにより合成された。追加のシステイン残基は、ペプチド#1及び#3のc末端及びペプチド#4のN末端に付加した。これらのペプチド断片は、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)に結合した。
ELISAウェルを、終夜4℃において50μg/mlのヘパリン(Sigma)によりコーティングし、室温(RT)で1時間、0.3-1μg/mlのヒト又はマウスFGF 2のいずれかでインキュベートした。これによって、ヘパリンは、FGF2を補足することができる。室温で1時間、2% BSAでのブロッキング後に、ハイブリドーマ培養上清又は精製mAbを加え、室温で1時間とした。結合した抗FGF2抗体は、HRPヤギ抗マウスIgG Fcを加え、室温で1時間後に洗浄し、TMB基質(Sigma)を加え、450 nmにより読み取ることで検出した。
抗FGF2 mAbのブロッキング活性は、FGFR-Fc/FGF2-Flag結合ELISAによって、測定した。ELISAウェルは、終夜4℃でヒトIgG-Fcに対して特異的なヤギ抗体2μg/mlを用いてコーティングした。RTで1時間、2% BSAでブロッキング後、ウェルは、0.5μg/mlのFGFR1c-Fc、FGFR2c-Fc、FGFR3c-Fc又はFGFR4-Fcを用いて1時間インキュベートした。洗浄後、ウェルは、様々な濃度のmAbの存在下で1時間、FGF2-Flag(0.2μg/ml)と共にインキュベートした。結合したFGF2-Flagは、HRP抗Flag M2抗体(Sigma)を加えることで検出した。
Balb/cマウス(5-6週齢のメス)は、下表にて説明するように、MPL/TDM (Sigma-Aldrich)中に再懸濁したGST-FGF2、FGF2-Fc及び/又はKLH結合FGF2合成ペプチドを、1週間隔で14回、後部足蹠の注射することで免疫化した。最終的な注射の3日後に、膝窩のリンパ系細胞は、Chuntharapai et al., Methods Enzymol 288:15, 1997に記載されているように、35%のポリエチレングリコールを用いる標準融合法を使用してP3/X63-Ag8U1マウス骨髄腫細胞と融和した。融合の10日後に、ハイブリドーマ培養上清は、上記のFGF2結合ELISAを使用して、FGF2と結合する能力に関してスクリーニングした。選択されたmAbは、それから、FGFR1-Fc/ FGF-Flag結合ELISAにおける活性阻害に関してスクリーニングした。選択されたハイブリドーマは、それから、Harlow et al., 1988に記載されている限界希釈法を使用して、2度クローン化した。
特定の中和活性を有することが報告されている、いくつかの市販の抗FGF2 mAb(3H3(Calbiochem)、mAb bFM-1(Millipore)及びmAb FB-8(Abcam))を購入した。GAL-F2が、これらのmAbのいずれかと同じエピトープを有するかどうか決定するために、競合結合ELISAを実行した。ELISAプレートは、50μl/ウェルのヘパリン(50μg/ml)で、終夜コーティングし、上清を静かに除去し、50μl/ウェルのFGF2で、1時間インキュベートした。2% BSAでブロッキング後、テストされる様々な濃度の各抗FGF2 mAbの存在下において、0.5μg/mlのビオチン化されたGAL-F2 mAbと共にウェルをインキュベートした。各ウェルにおける、FGF2と結合しているビオチン化されたGAL-F2のレベルは、HRP-ストレプトアビジンを添加し、次にTMB基質を添加することで検出した。図3から、mAb 3H3、bFM-1及びFB-8とネガティブコントロールマウスmAb(mIgG)は、FGF2との結合についてGAL-F2と競合しない一方で、当然GAL F2は、それ自体と競合したことが示される。それゆえに、テストした従来の抗FGF2 mAbは、GAL-F2と同じ又は重複した、FGF2上のエピトープを有しない。
BaF3細胞(DSMZ、Germany)は、10% FCS、10% WEHI-3馴化培地及び抗生物質を補充したRPMI 1640培地(GIBCO)において維持した。安定してFGFR1c又はFGFR2cを発現するBa/F3細胞は、Ornitz et al., 1996に記載されている直鎖状FGFR1c及びFGFR2c発現ベクターDNAを用いた電気穿孔法によって、作製した。安定した形質転換細胞は、10日間G418(600μg/ml)を用いて選択した。FGFR1c又はFGFR2cを発現している安定したBa/F3形質転換体は、WEHI-3培地がない条件において、FGF2に応答して増殖することを示した。GAL-F2 mAbの阻害(中和)活性を決定するために、FGFR1c又はFGFR2cを発現しているBaF3細胞(10,000細胞/ウェル)を、洗浄し、10% FCS、2μg/mlのヘパリン及び20 ng/mlのFGF-2 を含み且つ様々な濃度のGAL-F2が存在しているRPMIに再懸濁した。37℃、5% CO2、36-48時間のインキュベート後、増殖のレベルは、WST-1 (Roche Applied Science)を添加し、2時間後に測定した。図4は、GAL F2は、FGF2誘導増殖を10 μg/mlのmAbで、ほぼ完全に阻害したことを示す。
GAL-F2の抗腫瘍活性は、ソフトアガー中におけるヒト腫瘍細胞のコロニー形成に対する効果によって、インビトロで調査した。アッセイは、以下の通り実行した:6ウェルプレートを、1.5 ml/ウェルの0.6%寒天(10% FCS含有DMEM)でコーティングし、1.5 mlの0.3%寒天(10% FCS含有DMEM)を重ねて層とした。寒天層の上層は、10μg/mlのmAbを加えた2 x 104 SMMC-7721ヒト肝臓癌腫瘍細胞と混合した。プレートは、10〜14日間、加湿インキュベータ中において37℃でインキュベートし、0.005%のクリスタルバイオレットで1時間染色し、顕微鏡撮影により検討した。図6から、無関係なコントロールマウスIgG mAbの存在下における細胞と比較して、GAL-F2存在下の細胞がはるかに少ない数のコロニーを形成した一方で、bFM-1抗FGF 2 mAbは、コロニーの数を減らさなかったことが示される。それ故、GAL-F2は、ソフトアガー中におけるヒト腫瘍細胞のコロニー形成を阻害した。
GAL-F2の抗血管新生活性は、30ngのFGF2及び/又は3μgのGAL-F2を含むか又は含まない0.4 mlのマトリゲル(BD Biosciences)を背部に注射したBALB/cマウスにおいて測定した。マトリゲルプラグは、写真撮影のために6日目に回収した。FGF2は、このアッセイにおいて、血管の形成を刺激した一方で、GAL-F2は、この刺激を少なくとも部分的に阻害した。
異種移植実験は、Kim et al., Nature 362:841, 1993に以前から記載されているように実行する。完全DMEM培地で典型的に生育したヒト腫瘍細胞を、HBSS中に回収する。メスの無胸腺ヌードマウス又はNIH-III Xid/Beige/ヌードマウス(4-6週齢)は、0.1 mlのHBSS中に存在する2-10 x 106細胞を背部領域の皮下に注射する。腫瘍サイズが50-100 mm3に達すると、マウスをランダムにグループ分けをして、5 mg/kgのmAb (総量100μg)を0.1 ml量で週に2回、i.p.で投与する。腫瘍サイズは、[長さ(a)及び幅(b)]の2次元で測定することによって、週2回測定される。腫瘍体積は、V = ab2/2に従って計算され、平均腫瘍体積±SEMとして表される。各処理グループ中のマウスの数は、典型的にはマウス5-7匹である。統計解析は、例えば、スチューデントt検定を使用することで実行できる。
GAL-F2 mAbにおける軽鎖及び重鎖可変領域のクローニング、キメラmAbの構築及び発現、並びにヒト化GAL-F2 mAbの設計、構築、発現及び精製は、分子生物学の標準方法(例:L2G7 mAbに関する米国特許出願第11/731,774号(全ての目的は参照によりここに組み込まれる)にて説明)を使用して全て実行した。GAL-F2における(成熟)軽鎖及び重鎖可変(V)領域のアミノ酸配列は、それぞれ図11A及び11Bに示され、上段にGAL-F2が表示される。より詳しくは、ヒト化GAL-F2 mAbを設計するために、Queen et al.(米国特許第5,530,101号及び5,585,089号)の方法に、通常、従った。図11A及び11Bの最下段にそれぞれ示すように、ヒトVκ配列ABA70776及びVH配列AAL04519は、GAL-F2 VL及びVH配列に対するアクセプター配列として機能するためにそれぞれ選択された。理由は、それらが特に高いフレームワーク相同性(即ち、配列同一性)をそれらに対して有するためである。GAL-F2可変ドメインについてコンピューターが生み出した分子モデルは、潜在的にそれらと相互作用するのに十分CDRに近い、GAL-F2フレームワーク中におけるアミノ酸の位置を決めるために用いた。ヒト化GAL-F2軽鎖及び重鎖可変領域を設計するために、マウスGAL-F2 mAb由来のCDRを、初めは概念的に、アクセプターフレームワーク領域に移植した。コンピューターモデルがCDRとの重要な接触を示唆したフレームワーク位置(それはCDRの立体構造を維持するために必要かもしれない)において、マウス抗体由来のアミノ酸を、ヒトフレームワークのアミノ酸で置換した。ヒト化GAL-F2 mAb(HuGAL-F2と表す。)に対しては、カバットナンバリングを使用した、重鎖の残基1、27及び30(残基27及び30はコチア超可変ループH1中に存在する)、48、67、71及び94 で実行され、軽鎖の残基においては実行しなかった。HuGAL-F2における軽鎖及び重鎖V領域の配列は、それぞれ図11A及び11Bに示され、中段にはHuGAL-F2が表示され、それらは、それぞれのGAL-F2ドナー及びヒトアクセプターV領域に対して配置され、CDR(カバットにより定義)には下線が引かれ、上記の置換アミノ酸には二重下線が引かれている。
Claims (21)
- ヒト塩基性線維芽細胞成長因子(FGF2)に結合し、中和するモノクローナル抗体(mAb)であって、遺伝子工学的に操作されたmAb。
- 前記mAbがキメラmAbである、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbがヒト化mAbである、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbがヒトmAbである、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbが、FGF受容体FGFR1、FGFR2、FGFR3及びFGFR4のそれぞれに対するFGF2の結合を完全に阻害する、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbが、Mv 1 Lu細胞のFGF2誘導増殖を阻害する、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbが、マウスにおいてヒト腫瘍異種移植片の成長を阻害する、請求項1記載のmAb。
- 前記mAbが、Fab又はF(ab’)2断片又は単鎖抗体である、請求項1記載のmAb。
- 請求項1記載のmAbを含む、医薬組成物。
- 請求項1記載のmAbを含む医薬組成物を患者に投与することを含む、癌患者の治療方法。
- FGF2への結合がハイブリドーマPTA-8864により生産される抗体と競合し、免疫原性を減少させたモノクローナル抗体(mAb)。
- 前記mAbが、マウスにおいてヒト腫瘍異種移植片の成長を阻害する、請求項11記載のmAb。
- 前記mAbが、ヒト化mAb又はヒトmAbである、請求項11記載のmAb。
- 請求項11記載のmAbを含む医薬組成物。
- 請求項11記載のmAbを含む医薬組成物を患者に投与することを含む、癌患者の治療方法。
- 前記癌が肝細胞癌である、請求項15記載の方法。
- PTA-8864ハイブリドーマにより生産される、マウス、キメラ又はヒト化型のmAb。
- 図11A(GAL-F2) (配列番号:1)の配列由来のCDRを有するヒト化軽鎖及び図11B(GAL-F2) (配列番号:4)の配列由来のCDRを有するヒト化重鎖を含むヒト化抗体。
- カバットナンバリングによる残基H1、H27、H30、H48、H67、H71及びH94は、図11B(GAL-F2) (配列番号:4)に示される重鎖の対応する位置を占めている残基によって占められる、請求項18記載のヒト化抗体。
- 軽鎖可変領域が、図11A(HuGAL-F2)(配列番号:2)に示される配列と少なくとも95%の配列同一性を有し、重鎖可変領域が図11B(HuGAL-F2) (配列番号:5)に示される配列と少なくとも95%の配列同一性を有する、請求項18記載のヒト化抗体。
- 図11A(HuGAL-F2) (配列番号:2)及び11B(HuGAL-F2) (配列番号:5)に示される、3つの軽鎖CDR及び3つの重鎖CDRを含む、請求項18記載のヒト化抗体。
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