JP2013532153A - 慢性免疫病に対する免疫治療のためのｔｉｍ−３およびｐｄ−１に対する二重特異性抗体 - Google Patents

慢性免疫病に対する免疫治療のためのｔｉｍ−３およびｐｄ−１に対する二重特異性抗体 Download PDF

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Abstract

本明細書は、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤を含む新規組成物、ならびに、これらの剤を、阻害性受容体PD-1およびTIM-3を同時発現している機能的に疲弊しているか又は非応答性の免疫細胞のような細胞を標的化するために使用する方法を記載する。これらの組成物および方法は、持続感染または癌のような慢性免疫病の処置のために有用である。

Description

関連出願の相互参照
本願は、2010年7月20日出願の米国仮出願第61/365,910号、および2010年6月18日出願の米国仮出願第61/356,354号（各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）の35U.S.C.§119(e)の下での恩典を主張するものである。
発明の分野
本発明は、慢性免疫病の処置においてPD-1およびTim-3を標的化するための組成物および方法に関する。
政府の支援
本発明は、National Institutes of Healthにより授与されたグラントNIH P01AI073748およびNIH R01NS045937の下で政府の支援を受けて作成された。政府は、本発明における一定の権利を有する。
本発明者らは、固形腫瘍を保持しているマウスのCD8+腫瘍浸潤リンパ球（TIL）において、阻害性受容体Tim-3が発現されていること、そして全てのTim-3+TILが、別の阻害性受容体PD-1を同時に発現していることを発見した。さらに、本発明者らは、これらのTim-3+PD-1+TILが、腫瘍に浸潤しているCD8+T細胞の優勢な画分を表すことを見出した。また、本発明者らは、これらのTim-3+PD-1+TILが、増殖することができず、サイトカインIL-2、TNFα、およびIFNγを産生することができないことから測定されるように、最も大きな機能的疲弊を示すことも発見した。
従って、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤を含む新規組成物、ならびに、阻害性受容体PD-1およびTIM-3を同時発現している、機能的に疲弊したまたは非応答性の免疫細胞のような細胞を標的化するために、これらの剤を使用する方法が、本明細書に記載される。これらの組成物および方法は、阻害性受容体PD-1およびTIM-3の発現および活性の組み合わせのため、抗原特異的な細胞傷害性CD8細胞応答のような免疫応答が阻害されているかまたは低下している、持続感染または癌のような慢性免疫病の処置のために有用である。例えば、1つまたは複数のリガンド相互作用部位と特異的に結合することにより、これらの阻害性受容体のそのリガンドとの相互作用を遮断するかまたは阻害することにより、これらの組成物および方法は、PD-1およびTIM-3の阻害性シグナルを妨害しかつ／または阻害し、従って、免疫応答の回復または増加を可能にする。
一つの局面において、PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位とを含む多重特異性ポリペプチド剤が、本明細書に記載される。この局面のいくつかの態様において、多重特異性ポリペプチド剤は、多重特異性抗体またはその多重特異性抗体断片である。
別の局面において、PD-1分子と特異的に結合する結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する結合部位とを含む二重特異性ポリペプチド剤が、本明細書に記載される。この局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤は、二重特異性抗体またはその二重特異性抗体断片である。
これらの局面および本明細書に記載された全てのそのような局面のいくつかの態様において、PD-1分子は、SEQ ID NO:1に示された配列を含むか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
これらの局面および本明細書に記載された全てのそのような局面のいくつかの態様において、TIM-3分子は、SEQ ID NO:2に示された配列を含むか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
これらの局面および本明細書に記載された全てのそのような局面のいくつかの態様において、PD-1分子と特異的に結合する結合部位は、PD-1のリガンド相互作用部位に指向する。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L1およびPD-L2との相互作用をモジュレートする。
いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136を含む。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136から本質的になる。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
これらの局面および本明細書に記載された全てのそのような局面のいくつかの態様において、TIM-3分子と特異的に結合する結合部位は、TIM-3のリガンド相互作用部位に指向する。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とガレクチン-9およびホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする。
いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131から本質的になる。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸50、62、69、112、および121からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸44、74、および100からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
従って、いくつかの態様において、PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位とを含む、本明細書に記載される多重特異性ポリペプチド剤または二重特異性ポリペプチド剤、および薬学的に許容される担体を含む薬学的組成物が、本明細書に記載される。
いくつかの態様において、慢性免疫病を有する対象を処置する方法が、本明細書に記載される。そのような方法は、PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位とを含む多重特異性ポリペプチド剤の有効量を、慢性免疫病を有する対象へ投与することを含む。いくつかの態様において、多重特異性ポリペプチド剤は、多重特異性抗体またはその多重特異性抗体断片である。そのような方法は、PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位とを含む二重特異性ポリペプチド剤の有効量を、慢性免疫病を有する対象へ投与することも含み得る。いくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤は、二重特異性抗体またはその二重特異性抗体断片である。いくつかの態様において、方法は、本明細書に記載された多重特異性ポリペプチド剤および二重特異性ポリペプチド剤を投与することにより、慢性免疫病を有する対象において免疫応答を活性化することを含む。いくつかの態様において、方法は、慢性免疫病を有する対象または免疫応答の活性化を必要とする対象を同定するかまたは選択することをさらに含む。
これらの方法のいくつかの態様において、PD-1分子は、SEQ ID NO:1に示された配列を含むか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。これらの方法および本明細書に記載された全てのそのような局面のいくつかの態様において、TIM-3分子は、SEQ ID NO:2に示された配列を含むか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
これらの方法のいくつかの態様において、PD-1分子と特異的に結合する結合部位は、PD-1のリガンド相互作用部位に指向する。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合は、PD-1とPD-L1およびPD-L2との相互作用をモジュレートする。
いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136を含む。いくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136から本質的になる。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
これらの方法のいくつかの態様において、TIM-3分子と特異的に結合する結合部位は、TIM-3のリガンド相互作用部位に指向する。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合は、TIM-3とガレクチン-9およびホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする。
いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131から本質的になる。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸50、62、69、112、および121からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸44、74、および100からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
これらの方法のいくつかの態様において、慢性免疫病は持続感染である。これらの方法のいくつかの態様において、慢性免疫病は癌または腫瘍である。これらの方法のいくつかの態様において、慢性免疫病は、機能的に疲弊したT細胞の集団を含む。いくつかの態様において、機能的に疲弊したT細胞の集団は、CD8+T細胞集団を含む。いくつかの態様において、機能的に疲弊したT細胞の集団は、CD4+T細胞集団を含む。いくつかの態様において、方法は、機能的に疲弊したCD8+T細胞の集団、機能的に疲弊したCD4+T細胞の集団、またはそれらの組み合わせのような、機能的に疲弊したT細胞の集団を有する対象を選択することをさらに含む。
定義
本明細書において使用されるように、「二重特異性ポリペプチド剤」という用語は、第一の標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する第一のポリペプチドドメインと、第二の標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する第二のポリペプチドドメインとを含むポリペプチドをさし、即ち、その剤は、2種の標的に対する特異性を有する。第一の標的および第二の標的は、同一でない（即ち、異なる標的（例えば、タンパク質）である）が、両方とも、本明細書に記載される細胞傷害性T細胞のような細胞に存在する（例えば、同時発現されている）。本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤は、1種の標的のみを発現している細胞より強く（例えば、より大きなアビディティで）、第一の細胞表面標的および第二の細胞表面標的の両方を発現している細胞と結合する。従って、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤は、第一の標的および第二の標的を発現している細胞と選択的にかつ特異的に結合することができる。二重特異性ポリペプチド剤の非限定的な例は、二重特異性抗体またはその抗原結合断片である。
本明細書において使用されるように、「多重特異性ポリペプチド剤」という用語は、第一の標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する第一のポリペプチドドメインと、第二の標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する第二のポリペプチドドメインとを少なくとも含むポリペプチドをさす。第一の標的および第二の標的は、同一でない（即ち、異なる標的（例えば、タンパク質）である）が、両方とも、本明細書に記載される細胞傷害性T細胞のような細胞に存在する（例えば、同時発現されている）。本明細書に記載される多重特異性ポリペプチド剤は、さらに、1種または複数種の付加的な標的と結合することができる。即ち、多重特異性ポリペプチド剤は、少なくとも2種、少なくとも3種、少なくとも4種、少なくとも5種、少なくとも6種、またはそれ以上の標的と結合することができ、その場合、多重特異性ポリペプチド剤は、それぞれ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、少なくとも5つ、少なくとも6つ、またはそれ以上の標的結合部位を有する。多重特異性ポリペプチド剤は、1種の標的のみまたはその剤が特異的であるより少ない標的を発現している細胞より強く（例えば、より大きなアビディティで）、その剤が特異的である全ての標的を発現している細胞と結合する。多重特異性ポリペプチド剤の非限定的な例は、多重特異性抗体またはその抗原結合断片である。明確のため、二重特異性ポリペプチド剤は、多重特異性ポリペプチド剤の一つの型である。
本明細書において使用されるように、「標的」という用語は、結合部位を有するポリペプチドドメインが選択的に結合することができる生物学的分子（例えば、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、脂質、炭水化物）をさす。標的は、例えば、細胞内標的（例えば、細胞内タンパク質標的）または細胞表面標的（例えば、膜タンパク質、受容体タンパク質）であり得る。好ましくは、標的は、細胞表面タンパク質のような細胞表面標的である。好ましくは、第一の細胞表面標的および第二の細胞表面標的が、両方とも、細胞（例えば、T細胞）に存在する。
「特異性」という用語は、特定の抗体またはその抗原結合断片が結合することができる抗原または抗原決定基の異なる型の数をさす。抗体またはその抗原結合断片もしくは抗原結合部分の特異性は、単独で、または二重特異性ポリペプチド剤もしくは多重特異性ポリペプチド剤に関連して、親和性および／またはアビディティに基づき決定され得る。（二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤のような）抗原結合タンパク質と抗原の解離についての平衡定数（KD）により表される親和性は、抗原決定基と抗原結合タンパク質上の抗原結合部位との間の結合強度についての尺度であり：KDの値が低いほど、抗原決定基と抗原結合分子との間の結合強度が強い。あるいは、1/KDである親和性定数（KA）として、親和性を表すこともできる。当業者には明らかであるように、親和性は、関心対象の特異抗原に依って、自体公知の様式で決定され得る。従って、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、本明細書において定義されるように、該アミノ酸配列またはポリペプチドが、別の標的またはポリペプチドと結合する親和性より、少なくとも10倍、例えば、少なくとも100倍、好ましくは、少なくとも1000倍〜10,000倍またはそれ以上良好な（上記の通り、例えば、KD値として適切に表される）親和性で、第一の抗原と結合する時、第二の標的または抗原と比較して、第一の標的または抗原に対して「特異的」であると言われる。好ましくは、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤が、別の標的または抗原と比較して、ある標的または抗原に対して「特異的」である時、それは、該標的または抗原に指向し、そのような他の標的または抗原に指向しない。
アビディティとは、（本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤のような）抗原結合分子と関連抗原との間の結合の強度の尺度である。アビディティは、抗原決定基と抗原結合分子上のその抗原結合部位との間の親和性、および抗原結合分子上に存在する関連結合部位の数の両方に関係している。典型的には、（本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤のような）抗原結合タンパク質は、10-5〜10-12モル／リットル以下、好ましくは、10-7〜10-12モル／リットル以下、より好ましくは、10-8〜10-12モル／リットル以下の解離定数（KD）で（即ち、105〜1012リットル／モル以上、好ましくは、107〜1012リットル／モル以上、より好ましくは、108〜1012リットル／モル以上の会合定数（KA）で）、同族抗原または特異抗原と結合するであろう。10-4モル／リットルより大きいKD値（または104M-1未満のKA値）は、一般に、非特異的結合を示すと見なされる。有意（例えば、特異的）であると見なされる生物学的相互作用についてのKDは、典型的には、10-10M（0.1nM）〜10-5M（10000nM）の範囲内にある。相互作用が強力であるほど、そのKDは低い。好ましくは、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、500nM未満、好ましくは200nM未満、より好ましくは10nM未満、例えば、500pM未満の親和性で、所望の抗原と結合するであろう。抗原結合タンパク質の抗原または抗原決定基との特異的結合は、例えば、ラジオイムノアッセイ（RIA）、酵素イムノアッセイ（EIA）、およびサンドイッチ競合アッセイのようなスキャッチャード分析および／または競合結合アッセイ、および当技術分野において自体公知のそれらの種々の変法；ならびに本明細書中に言及されるその他の技術を含む、自体公知の適当な様式で決定され得る。
従って、本明細書において使用されるように、「選択的に結合する」または「特異的に結合する」とは、本明細書に記載されたポリペプチドドメインが、10-5M（10000nM）以下、例えば、10-6M以下、10-7M以下、10-8M以下、10-9M以下、10-10M以下、10-11M以下、または10-12M以下のKDで、細胞表面に存在する分子のような標的と結合することができることをさす。例えば、本明細書に記載されたポリペプチド剤が、10-5M以下のKDでTIM-3と結合し、TIM-1またはTIM-4または関連相同体とは結合しない場合、その剤は、TIM-3と特異的に結合すると言われる。特異的結合は、例えば、ポリペプチド剤の親和性およびアビディティならびにポリペプチド剤の濃度により影響を受ける可能性がある。当業者は、適当な細胞結合アッセイにおけるポリペプチド剤の滴定のような適当な方法を使用して、本明細書に記載されたポリペプチド剤が標的と選択的に結合するための適切な条件を決定することができる。
本明細書において使用されるように、「ダブルポジティブ」という用語は、本明細書に記載されたポリペプチド剤が結合する2種の異なる細胞表面標的（異なる標的種）を含有している細胞をさす。本明細書に記載されたポリペプチド剤は、高いアビディティでダブルポジティブ細胞と結合する。本明細書において使用されるように、「シングルポジティブ」という用語は、本明細書に記載されるポリペプチド剤が結合する細胞表面標的を1種のみ含有している細胞をさす。
本明細書において使用されるように、「免疫グロブリン」とは、2つのβシートを含み、一般的に、保存されたジスルフィド結合を含む、抗体分子に特徴的な免疫グロブリン折り畳み構造を保持しているポリペプチドのファミリーをさす。免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバーは、免疫系における広範な役割（例えば、抗体、T細胞受容体分子等）、細胞接着への関与（例えば、ICAM分子）、および細胞内シグナル伝達（例えば、PDGF受容体のような受容体分子）を含む、インビボの細胞および非細胞の相互作用の多くの局面に関与している。
本明細書において使用されるように、「抗体」とは、抗体を天然に産生する種に由来してもよいし、または組換えDNAテクノロジーにより作出されたものであってもよく；血清から単離されてもよいし、B細胞から単離されてもよいし、ハイブリドーマから単離されてもよいし、トランスフェクトーマ（transfectomas）から単離されてもよいし、酵母から単離されてもよいし、または細菌から単離から単離されてもよい、IgG分子、IgM分子、IgA分子、IgD分子、もしくはIgE分子、またはそれらの抗原特異的抗体断片（Fab、F(ab')2、Fv、ジスルフィド結合Fv、scFv、単一ドメイン抗体、閉構造多重特異性抗体、ジスルフィド結合scfv、ダイアボディ（diabody）を含むが、これらに限定されない）をさす。
本明細書に記載されるように、「抗原」とは、ポリペプチド剤上の結合部位が結合する分子である。典型的には、抗原は、抗体リガンドによって結合され、インビボで抗体応答を起こすことができる。抗原は、ポリペプチド、タンパク質、核酸、またはその他の分子であり得る。一般に、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、2種の特定の抗原（即ち、PD-1およびTIM-3）に対する標的特異性によって選択される。通常の抗体およびその断片の場合、可変ループ（L1、L2、L3、およびH1、H2、H3）により定義されるような抗体結合部位が、抗原と結合することができる。「抗原決定基」という用語は、（本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤のような）抗原結合分子、より具体的には、該分子の抗原結合部位により認識される抗原上のエピトープをさす。
本明細書において使用されるように、「エピトープ」は、連続するアミノ酸からも形成され得るし、またはタンパク質の三次折り畳みにより並置された非連続アミノ酸からも形成され得る。連続するアミノ酸から形成されたエピトープは、典型的には、変性溶媒に曝されても保持されるが、三次折り畳みにより形成されたエピトープは、典型的には、変性溶媒による処理で失われる。エピトープは、典型的には、独特の空間的なコンフォメーションで、少なくとも3つ、一般的には、少なくとも5つ、約9つ、または約8〜10個のアミノ酸を含む。「エピトープ」には、通常、免疫グロブリンVH/VL対が結合する構造の単位が含まれる。エピトープは、抗体のための最小結合部位を定義し、従って、抗体の特異性の標的を表す。単一ドメイン抗体の場合、エピトープは、単離された可変ドメインが結合する構造の単位を表す。「抗原決定基」および「エピトープ」という用語も、本明細書において交換可能に使用され得る。
特定の抗原決定基、エピトープ、抗原、またはタンパク質（または少なくとも1つのそれらの部分、断片、もしくはエピトープ）と特異的に結合することができるか、それらに対する親和性を有するか、かつ／またはそれらに対する特異性を有する（本明細書に記載される抗体、二重特異性ポリペプチド剤もしくは多重特異性ポリペプチド剤、または、一般に、抗原結合タンパク質もしくは抗原結合ポリペプチドまたはそれらの断片のような）アミノ酸配列は、該抗原決定基、エピトープ、抗原、またはタンパク質「に対する（against）」または「に指向する（directed against）」ものであると述べられる。
標的または抗原に関して、標的上または抗原上の「リガンド相互作用部位」という用語は、リガンド、受容体、もしくはその他の結合パートナーとの結合のための部位、触媒部位、切断部位、アロステリック相互作用のための部位、標的もしくは抗原の（ホモマー化もしくはヘテロ二量体化のような）多量体化に関与している部位である、標的上もしくは抗原上の部位、エピトープ、抗原決定基、部分、ドメイン、もしくはアミノ酸残基のストレッチ；または標的もしくは抗原、例えば、PD-1および／もしくはTIM-3の生物学的な作用または機序に関与している、標的上もしくは抗原上のその他の部位、エピトープ、抗原決定基、部分、ドメイン、もしくはアミノ酸残基のストレッチを意味する。より一般に、「リガンド相互作用部位」とは、標的もしくは抗原（および／または標的もしくは抗原が関与している経路、相互作用、シグナル伝達、生物学的機序、もしくは生物学的効果）がモジュレートされるよう、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位が結合することができる標的上または抗原上の部位、エピトープ、抗原決定基、部分、ドメイン、またはアミノ酸残基のストレッチであり得る。
本明細書において使用されるように、「遮断」抗体または抗体「アンタゴニスト」とは、それが結合する抗原の生物学的活性を阻害するかまたは低下させるものである。例えば、PD-1およびTIM-3に対する二重特異性アンタゴニスト抗体は、PD-1およびTIM-3に結合し、PD-1の能力、例えば、PD-L1と結合する能力を阻害し、かつTIM-3の能力、例えば、ガレクチン-9と結合する能力を阻害する。ある種の態様において、本明細書に記載された遮断抗体もしくはアンタゴニスト抗体またはそれらの断片は、抗原の生物学的活性を完全に阻害する。
「ユニバーサルフレームワーク」とは、Kabat（"Sequences of Proteins of Immunological Interest", US Department of Health and Human Services）により定義されるような、配列が保存されている抗体の領域に相当するか、またはChothia and Lesk,J.Mol.Biol.196:910-917(1987)により定義されるような、ヒト生殖系列免疫グロブリンのレパートリーもしくは構造に相当する単一の抗体フレームワーク配列をさす。Kabatデータベースは、現在、ワールドワイドウェブ上にも維持されている。本明細書に記載された組成物および方法は、超可変領域のみの変動を通して、事実上あらゆる結合特異性の導出も可能にすることが見出された単一のフレームワークまたはそのようなフレームワークのセットの使用を提供する。ユニバーサルフレームワークは、ヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子セグメントDPK1、DPK2、DPK3、DPK4、DPK5、DPK6、DPK7、DPK8、DPK9、DPK10、DPK12、DPK13、DPK15、DPK16、DPK18、DPK19、DPK20、DPK21、DPK22、DPK23、DPK24、DPK25、DPK26、またはDPK28によりコードされたフレームワークアミノ酸配列を含むフレームワークのような、VLフレームワーク（VλまたはVκ）であり得る。所望により、VLフレームワークは、ヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子セグメントJκ1、Jκ2、Jκ3、Jκ4、またはJκ5によりコードされたフレームワークアミノ酸配列をさらに含んでいてもよい。その他の態様において、ユニバーサルフレームワークは、ヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子セグメントDP4、DP7、DP8、DP9、DP10、DP31、DP33、DP38、DP45、DP46、DP47、DP49、DP50、DP51、DP53、DP54、DP65、DP66、DP67、DP68、またはDP69によりコードされたフレームワークアミノ酸配列を含むフレームワークのような、VHフレームワークであり得る。いくつかの態様において、VHフレームワークは、ヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子セグメントJH1、JH2、JH3、JH4、JH4b、JH5、およびJH6によりコードされたフレームワークアミノ酸配列をさらに含んでいてもよい。
本明細書において使用されるように、「ドメイン」とは、タンパク質の残部から独立して、その三次構造を保持している、折り畳まれたタンパク質構造をさす。一般に、ドメインは、タンパク質の不連続の機能的特性を担っており、多くの場合、それが付加もしくは移動されたタンパク質の残りの部分および／またはドメイン自体の機能または特性の損失なしに、他のタンパク質に付加、除去、または移動され得る。抗体またはその抗体断片に関して、「結合ドメイン」という用語は、抗原決定基に対するそのようなドメインをさす。「単一の抗体可変ドメイン」とは、抗体可変ドメインに特徴的な配列を含む、折り畳まれたポリペプチドドメインを意味する。従って、それには、完全な抗体可変ドメインおよび修飾された可変ドメイン、例えば、1つもしくは複数のループが抗体可変ドメインに特徴的でない配列に交換されたもの、または短縮されているかもしくはN末端もしくはC末端の伸張を含む抗体可変ドメインが含まれ、全長ドメインの結合活性および特異性を少なくとも一部保持している可変ドメインの折り畳まれた断片も含まれる。従って、各ポリペプチド剤は、少なくとも2つの異なるドメインを含むことができる。
「Fv」断片とは、完全な抗原の認識および結合のための部位を含有している抗体断片である。この領域は、緊密に会合した1つの重鎖可変ドメインと1つの軽鎖可変ドメインとの二量体からなり、その会合は、例えば、scFvにおいて、共有結合性であり得る。各可変ドメインの3つのCDRが、VH-VL二量体の表面上の抗原結合部位を定義するために相互作用するのは、この配置においてである。集合的に、6つのCDRまたはそのサブセットが、抗体に抗原結合特異性を付与する。しかしながら、単一の可変ドメイン（または抗原に特異的なCDRを3つしか含まないFvの半分）ですら、一般的に完全結合部位より親和性は低いが、抗原を認識しそれと結合する能力を有する。
本明細書において使用されるように、「抗体可変ドメイン」とは、相補性決定領域（CDR；即ち、CDR1、CDR2、およびCDR3）ならびにフレームワーク領域（FR）のアミノ酸配列を含む、抗体分子の軽鎖および重鎖の部分をさす。VHとは、重鎖の可変ドメインをさす。VLとは、軽鎖の可変ドメインをさす。本発明において使用される方法によると、CDRおよびFRに割り当てられたアミノ酸位置は、Kabat（Sequences of Proteins of Immunological Interest(National Institutes of Health,Bethesda,Md.,1987 and 1991)）に従い定義され得る。抗体または抗原結合断片のアミノ酸番号付けも、Kabatのものに従う。
本明細書において使用されるように、「相補性決定領域」（CDR；即ち、CDR1、CDR2、およびCDR3）という用語は、抗原結合のために存在する必要がある、抗体可変ドメインのアミノ酸残基をさす。各可変ドメインは、典型的には、CDR1、CDR2、およびCDR3として同定される3つのCDR領域を有する。相各補性決定領域は、Kabatにより定義されるような「相補性決定領域」に由来するアミノ酸残基（即ち、およそ、軽鎖可変ドメインの残基24〜34（L1）、50〜56（L2）、および89〜97（L3）、ならびに重鎖可変ドメインの31〜35（H1）、50〜65（H2）、および95〜102（H3）；Kabat et al.,Sequences of Proteins of Immunological Interest,5th Ed.Public Health Service,National Institutes of Health,Bethesda,Md.(1991)）、ならびに／または「超可変ループ」に由来する残基（即ち、およそ、軽鎖可変ドメインの残基26〜32（L1）、50〜52（L2）、および91〜96（L3）、ならびに重鎖可変ドメインの26〜32（H1）、53〜55（H2）、および96〜101（H3）；Chothia and Lesk J.Mol.Biol.196:901-917(1987)）を含み得る。いくつかの場合において、相補性決定領域は、Kabatに従い定義されたCDR領域および超可変ループの両方に由来するアミノ酸を含んでいてもよい。例えば、抗体4D5のヒト重鎖のCDRH1は、アミノ酸26〜35を含んでいる。
「フレームワーク領域」（以後、FR）とは、CDR残基以外の可変ドメイン残基である。各可変ドメインは、典型的には、FR1、FR2、FR3、およびFR4として同定される4つのFRを有する。Kabatに従いCDRを定義する場合、軽鎖FR残基は、およそ、残基1〜23（LCFR1）、35〜49（LCFR2）、57〜88（LCFR3）、および98〜107（LCFR4）に位置し、重鎖FR残基は、およそ、重鎖残基の残基1〜30（HCFR1）、36〜49（HCFR2）、66〜94（HCFR3）、および103〜113（HCFR4）に位置する。CDRが超可変ループに由来するアミノ酸残基を含む場合、軽鎖FR残基は、およそ、軽鎖の残基1〜25（LCFRl）、33〜49（LCFR2）、53〜90（LCFR3）、および97〜107（LCFR4）に位置し、重鎖FR残基は、およそ、重鎖残基の残基1〜25（HCFR1）、33〜52（HCFR2）、56〜95（HCFR3）、および102〜113（HCFR4）に位置する。いくつかの場合において、CDRがKabatに従い定義されるようなCDRおよび超可変ループのものの両方に由来するアミノ酸を含む場合、FR残基は、相応して調整されるであろう。例えば、CDRH1がアミノ酸H26〜H35を含む時、重鎖FR1残基は1〜25位にあり、FR2残基は36〜49位にある。
「Fab」断片は、軽鎖の可変ドメインおよび定常ドメイン、ならびに重鎖の可変ドメインおよび第一定常ドメイン（CH1）を含有している。F(ab')2抗体断片は、間のヒンジシステインによりカルボキシ末端の近くで一般に共有結合で連結されたFab断片の対を含む。抗体断片のその他の化学的カップリングも、当技術分野において公知である。
「一本鎖Fv」または「scFv」抗体断片は、抗体のVHドメインおよびVLドメインを含み、これらのドメインが単一のポリペプチド鎖に存在している。一般に、Fvポリペプチドは、scFvが抗原結合のための所望の構造を形成することを可能にするポリペプチドリンカーを、VHドメインとVLドメインとの間にさらに含む。scFvの概説に関しては、Pluckthun in The Pharmacology of Monoclonal Antibodies,Vol 113,Rosenburg and Moore eds.Springer-Verlag,New York,pp.269-315(1994)を参照のこと。
「ダイアボディ」という用語は、2つの抗原結合部位を有する小さな抗体断片をさし、それらの断片は、同一ポリペプチド鎖（VHおよびVL）に、軽鎖可変ドメイン（VL）に接続された重鎖可変ドメイン（VH）を含む。同一鎖上の2つのドメインの対形成を可能にしない短かいリンカーを使用することにより、ドメインは、別の鎖の相補的なドメインと対形成することを強いられ、2つの抗原結合部位を作出する。ダイアボディは、例えば、EP404,097；WO93/11161；およびHollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444-6448(1993)に、より完全に記載されている。
「直鎖抗体」という表現は、Zapata et al.,Protein Eng.,8(10):1057-1062(1995)に記載された抗体をさす。簡単に説明すると、これらの抗体は、相補的な軽鎖ポリペプチドと共に、1対の抗原結合領域を形成する、1対のタンデムFdセグメント（VH-CH1-VH-CH1）を含む。直鎖抗体は、二重特異性または単一特異性であり得る。
「親和性成熟」抗体とは、それらの改変を保有しない親抗体と比較して、抗原に対する抗体の親和性の改善をもたらす1つまたは複数の改変を1つまたは複数のCDRの中に有する抗体である。好ましい親和性成熟抗体は、標的抗原に対するナノモルレベルまたはさらにはピコモルレベルの親和性を有するであろう。親和性成熟抗体は、当技術分野において公知の手法により作製される。Marks et al.Bio/Technology 10:779-783(1992)は、VHドメインおよびVLドメインのシャッフリングによる親和性成熟を記載している。CDRおよび／またはフレームワークの残基のランダム変異誘発は、Barbas et al.Proc Nat.Acad.Sci,USA 91:3809-3813(1994)；Schier et al.Gene 169:147-155(1995)；Yelton et al.J.Immunol.155:1994-2004(1995)；Jackson et al.,J.Immunol.154(7):3310-9(1995)；およびHawkins et al.,J.Mol.Biol.226:889-896(1992)により記載されている。
本明細書において使用されるように、「相補的な」とは、2つの免疫グロブリンドメインが、同族の対もしくは群を形成する構造のファミリーに属するか、またはそのようなファミリーに由来しかつこの特色を保持している場合をさす。例えば、天然抗体のVHドメインおよびVLドメインは相補的であり；2つのVHドメインは相補的でなく、2つのVLドメインは相補的でない。相補的なドメインは、T細胞受容体のVαおよびVβ（またはγおよびδ）ドメインのような、免疫グロブリンスーパーファミリーのその他のメンバーにも見出され得る。そのように操作されない限りエピトープに結合しない、タンパク質足場に基づくドメインのような、人工のドメインは非相補的である。同様に、例えば、免疫グロブリンドメインおよびフィブロネクチンドメインに基づく2つのドメインは相補的でない。
本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の設計／選択および／または調製の過程は、本明細書において、アミノ酸配列の「フォーマット」とも呼ばれ、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の一部となったアミノ酸配列は、「フォーマットされている」またはその二重特異性ポリペプチド剤もしくは多重特異性ポリペプチド剤の「フォーマットにある」と言われる。アミノ酸配列をフォーマットすることができる方式の例およびそのようなフォーマットの例は、本明細書中の開示に基づき、当業者に明らかになるであろう；そのようなフォーマットされたアミノ酸配列は、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤のさらなる局面を形成する。
「ライブラリー」という用語は、本明細書において使用されるように、不均一のポリペプチドまたは核酸の混合物をさす。ライブラリーは、各々、単一のポリペプチド配列または核酸配列を有するメンバーから構成される。この程度において、ライブラリーは、レパートリーと同義である。ライブラリーメンバー間の配列の違いが、ライブラリーに存在する多様性を担う。ライブラリーは、ポリペプチドもしくは核酸の単純な混合物の形態をとることもできるし、または核酸のライブラリーにより形質転換された生物もしくは細胞、例えば、細菌、ウイルス、動物細胞、もしくは植物細胞等の形態をとることもできる。好ましくは、個々の生物または細胞は、各々、1つまたは限られた数のライブラリーメンバーのみを含有している。有利には、核酸は、核酸によりコードされたポリペプチドの発現を可能にするため、発現ベクターに組み込まれる。従って、好ましい局面において、ライブラリーは、各生物が、対応するポリペプチドメンバーを産生するために発現され得る核酸の形態で、ライブラリーの単一のメンバーを含有している発現ベクターの1つまたは複数のコピーを含有している、宿主生物の集団の形態をとることができる。従って、宿主生物の集団は、遺伝学的に多様なポリペプチドバリアントの大きなレパートリーをコードする可能性を有する。
本明細書において使用されるように、「モジュレートすること」または「モジュレートする」とは、一般に、適当なインビトロアッセイ、細胞アッセイ、またはインビボアッセイを使用して測定されるような、標的または抗原の活性の低下または阻害、あるいは活性の増加を意味する。具体的には、「モジュレートすること」または「モジュレートする」とは、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤が存在しない同一条件下での同一アッセイにおける標的または抗原の活性と比較した、少なくとも5％、少なくとも10％、少なくとも25％、少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、または90％以上の、（一般的に、含まれる標的または抗原に依るであろう）適当なインビトロアッセイ、細胞アッセイ、またはインビボアッセイを使用して測定されるような標的または抗原の活性の低下または阻害、あるいは（関連するまたは意図された）生物学的活性の増加を意味し得る。
当業者には明らかであるように、「モジュレートすること」には、リガンド、結合パートナー、ホモ多量体型もしくはヘテロ多量体型への会合のためのパートナー、もしくは基質のうちの1種もしくは複数種に対する、標的もしくは抗原の親和性、アビディティ、特異性、および／もしくは選択性の変化（増加もしくは減少のいずれかであり得る）をもたらすこと；ならびに／または二重特異性ポリペプチド剤もしくは多重特異性ポリペプチド剤が存在しない同一条件と比較して、(pH、イオン強度、補助因子の存在等のような）標的もしくは抗原が存在する媒体もしくは環境における1種もしくは複数種の条件に対する標的もしくは抗原の感度の変化（増加もしくは減少のいずれかであり得る）をもたらすことが含まれる。やはり、これも、含まれる標的または抗原に依って、適当な様式で、かつ／または自体公知の適当なアッセイを使用して決定され得る。
「モジュレートすること」とは、標的または抗原が関与している1種または複数種の生物学的または生理学的な機序、効果、応答、機能、経路、または活性（またはシグナル伝達経路もしくは代謝経路、およびそれらに関連した生物学的もしくは生理学的な効果のような、その基質、リガンド、もしくは経路が関与しているもの）（即ち、標的または抗原および所望の生物学的または生理学的な効果に依る、アゴニスト、アンタゴニスト、または逆アゴニストとしてのそれぞれの活性）に関する変化をもたらすことも意味し得る。やはり、当業者には明らかであるように、アゴニストまたはアンタゴニストとしてのそのような作用も、含まれる標的または抗原に依って、適当な様式で、かつ／または自体公知の適当なアッセイ（インビトロアッセイ、一般的には、細胞アッセイまたはインビボアッセイ）を使用して、決定され得る。具体的には、アゴニストまたはアンタゴニストとしての作用は、意図された生物学的または生理学的な活性が、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤が存在しない同一条件下での同一アッセイにおける生物学的または生理学的な活性と比較して、少なくとも5％、少なくとも10％、少なくとも25％、少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、または90％以上、それぞれ、増加するかまたは減少するようなものであり得る。「低下させるかまたは阻害する」とは、好ましくは、20％以上、30％以上、40％以上、45％以上、より好ましくは、50％以上、55％以上、60％以上、65％以上、70％以上、最も好ましくは、75％、80％、85％、90％、95％、または100％もの全減少を引き起こす能力を意味する。
モジュレートすることには、例えば、標的もしくは抗原のアロステリックなモジュレーション；および／または標的もしくは抗原のその基質もしくはリガンドのうちの1種との結合を低下させるかもしくは阻害すること、および／または標的もしくは抗原との結合について天然のリガンド、基質と競合することも含まれる。モジュレートすることには、標的もしくは抗原、またはそれが関与している機序もしくは経路の活性化も含まれ得る。モジュレートすることには、例えば、標的もしくは抗原の折り畳みもしくはコンフォメーションに関する変化、または標的もしくは抗原の折り畳まれる能力、（例えば、リガンドの結合により）コンフォメーションを変化させる能力、他のユニット（サブユニット）と会合する能力もしくは解離する能力に関する変化をもたらすことも含まれ得る。モジュレートすることには、例えば、標的または抗原の、他の化合物を輸送する能力、または（イオンのような）他の化合物のチャンネルとして機能する能力の変化をもたらすことも含まれ得る。
「抗癌治療」という用語は、癌の処置において有用な治療をさす。抗癌治療剤の例には、例えば、手術、化学療法剤、成長阻害剤、細胞傷害剤、放射線治療において使用される剤、抗血管形成剤、アポトーシス剤、抗チューブリン剤、ならびに抗HER-2抗体（例えば、Herceptin（登録商標））、抗CD20抗体、表皮増殖因子受容体（EGFR）アンタゴニスト（例えば、チロシンキナーゼ阻害剤）、HER1/EGFR阻害剤（例えば、エルロチニブ（Tarceva（登録商標）））、血小板由来増殖因子阻害剤（例えば、Gleevec（商標）（メシル酸イマチニブ））、COX-2阻害剤（例えば、セレコキシブ）、インターフェロン、サイトカイン、以下の標的ErbB2、ErbB3、ErbB4、PDGFRβ、BlyS、APRIL、BCMA、またはVEGF受容体のうちの1種または複数種と結合するアンタゴニスト（例えば、中和抗体）、TRAIL/Apo2、およびその他の生理活性剤および有機化学剤等のような、癌を処置するためのその他の剤が含まれるが、これらに限定されない。それらの組み合わせも本発明に含まれる。
「細胞傷害剤」という用語は、本明細書において使用されるように、細胞の機能を阻害するかもしくは妨害し、かつ／または細胞の破壊を引き起こす物質をさす。その用語には、放射性同位元素（例えば、At211、I131、I125、Y90、Re186、Re188、Sm153、Bi212、P32、およびLuの放射性同位元素）、化学療法剤、ならびに細菌、真菌、植物、または動物に由来する低分子毒素または酵素活性毒素のような毒素が含まれ、それらの断片および／またはバリアントも含まれるものとする。
本明細書において使用されるように、「化学療法」または「化学療法剤」という用語は、異常な細胞成長を特徴とする疾患の処置における治療的有用性を有する化学薬剤をさす。そのような疾患には、腫瘍、新生物、および癌が含まれ、過形成性の成長を特徴とする疾患も含まれる。化学療法剤には、本明細書において使用されるように、化学薬剤および生物薬剤の両方が包含される。これらの薬剤は、癌細胞が継続的な生存のために依存している細胞活性を阻害するよう機能する。化学療法剤のカテゴリーには、アルキル化剤／アルカロイド剤、代謝拮抗薬、ホルモンまたはホルモン類似体、および種々の抗新生物薬が含まれる。これらの薬剤は、全てではないにしても大部分が、癌細胞にとって直接毒性であり、免疫刺激を必要としない。一つの態様において、化学療法剤は、固形腫瘍のような新生物の処置において有用な薬剤である。一つの態様において、化学療法剤は、放射性分子である。当業者は、有用な化学療法剤を容易に同定することができる（例えば、Slapak and Kufe,Principles of Cancer Therapy,Chapter 86 in Harrison's Principles of Internal Medicine,14th edition；Perry et al.,Chemotherapy,Ch.17 in Abeloff,Clinical Oncology 2.sup.nd ed.,.COPYRGT.2000 Churchill Livingstone,Inc；Baltzer L,Berkery R(eds):Oncology Pocket Guide to Chemotherapy,2nd ed.St.Louis,Mosby-Year Book,1995；Fischer D S,Knobf M F,Durivage H J(eds):The Cancer Chemotherapy Handbook,4th ed.St.Louis,Mosby-Year Book,1993を参照のこと）。本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、付加的な化学療法剤と共に使用されてもよい。
「放射線治療」とは、正常に機能する細胞の能力を制限するか、または細胞を全体的に破壊するために十分な傷害を細胞に対して誘導するための、定方向のγ線またはβ線の使用を意味する。線量および処置の継続時間を決定するための当技術分野において公知の多くの方式が存在することが認識されるであろう。典型的な処置は、単回投与として与えられ、典型的な線量は、1日当たり10〜200単位（グレイ）の範囲である。
「低下させるかまたは阻害する」とは、好ましくは、20％以上、30％以上、40％以上、45％以上、より好ましくは、50％以上、55％以上、60％以上、65％以上、70％以上、最も好ましくは、75％以上、80％以上、85％以上、90％以上、または95％以上の全減少を引き起こす能力を意味する。低下させるかまたは阻害するとは、例えば、処置されている障害の症状、転移もしくは微小転移の存在もしくはサイズ、原発腫瘍のサイズ、休止状態の腫瘍の存在もしくはサイズ、または感染性病原体の負荷をさすことができる。
本明細書において使用されるように、「機能的疲弊」または「非応答性」という用語は、細胞が正常な入力シグナルに応答して、通常の機能または活性を果たさない、細胞の状態をさす。そのような機能または活性には、増殖もしくは細胞***、細胞周期への進入、サイトカイン産生、細胞傷害、またはそれらの任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。正常な入力シグナルには、受容体（例えば、T細胞受容体、B細胞受容体、同時刺激受容体）を介した刺激が含まれるが、これらに限定されない。本明細書に記載された局面の特定の態様において、機能的に疲弊した細胞は、CD8細胞表面マーカーを発現している細胞傷害性Tリンパ球（CTL）である。そのようなCTLは、正常には、T細胞受容体および／または同時刺激受容体の刺激に応答して、増殖し、標的細胞を溶解し（細胞傷害）、かつ／またはIL-2、TNFα、IFNγ、もしくはそれらの組み合わせのようなサイトカインを産生する。従って、機能的に疲弊したまたは非応答性のCTLまたはCD8+T細胞とは、正常な入力シグナルに応答して、増殖せず、標的細胞を溶解せず（細胞傷害）、かつ／またはIL-2、TNFα、IFNγのようなサイトカインを産生しないものである。本明細書に記載された局面の他の態様において、機能的に疲弊した細胞は、CD4細胞表面マーカーを発現しているヘルパーTリンパ球（TH細胞）である。そのようなTH細胞は、正常には、T細胞受容体および／または同時刺激受容体の刺激に応答して、増殖し、かつ／またはIL-2、IFNγ、TNFα、IL-4、IL-5、IL-17、IL-10、もしくはそれらの組み合わせのようなサイトカインを産生する。TH細胞により産生されたサイトカインは、一部には、B細胞およびCD8+細胞のような他の免疫細胞を活性化し、かつ／またはその他の方法でモジュレートするため、即ち、「補助する」ため、機能する。従って、機能的に疲弊したまたは非応答性のTH細胞またはCD4+T細胞とは、正常な入力シグナルに応答して、増殖せず、かつ／またはIL-2、IFNγ、TNFα、IL-4、IL-5、IL-17、IL-10のようなサイトカインを産生しないものである。
図1A〜1Cは、腫瘍浸潤リンパ球におけるPD-1およびTim-3の発現を示す。Balb/cマウスに、CT26結腸腺癌または4T1乳腺癌を移植した。C57BL/6マウスに、B16F10黒色腫を移植した。TILを採集し、死細胞を排除するため、7AADで染色し、CD8、CD4、Tim-3、およびPD-1に対する抗体で染色した。図1Aは、CT26腫瘍を保持しているBalb/cマウスに由来するゲーティングされたCD4+TILおよびCD8+TILにおけるTim-3およびPD-1の発現を示す。Tim-3およびPD-1の染色についてのFMO（fluorescence minus one）コントロールが示される。示されたデータは、5回を超える独立の分析の代表である。図1Bは、腫瘍保持マウスに由来するTim-3およびPD-1を発現しているTILの中のCD8+細胞の頻度を示す。* p＜0.001、** p＜0.05、一元配置のANOVAおよびその後のチューキーの多重比較検定。CT26（n＝5）、4T1（n＝6）、およびB16（n＝9）。図1Cは、ナイーブ腫瘍不含マウスの脾臓と比較した、腫瘍保持マウスの脾臓におけるCD8+Tim-3+細胞の頻度を示す。* p＜0.001、一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。** p＝0.0188、独立t検定。Balb/c（n＝11）、CT26（n＝8）、4T1（n＝7）、C57BL/6（n＝5）、B16（n＝10）。 図2Aおよび2Bは、Tim-3およびPD-1を発現しているTILにおける、CD44およびCD62Lの発現を証明する。TILを、CT26腫瘍保持マウスから採集し、死細胞を排除するために7AADで染色し、CD8、CD44、CD62L、Tim-3、およびPD-1に対する抗体で染色した。図2Aは、CD8+Tim-3-PD-1-TIL、CD8+Tim-3-PD-1+TIL、およびCD8+Tim-3+PD-1+TILにおける代表的な染色を示す。CD44およびCD62Lの染色についてのFMO（fluorescence minus one）コントロールが示される。データは、3回の独立の分析の代表である。図2Bは、CD8+Tim-3-PD-1-TIL、CD8+Tim-3-PD-1+TIL、およびCD8+Tim-3+PD-1+TILの中の、ナイーブ（CD44低CD62L高）、エフェクター（CD44低CD62L低）、エフェクターメモリー（CD44高CD62L低）、セントラルメモリー（CD44高CD62L高）の頻度を示す概要データを示す。* p＜0.05、** p＜0.01、* p＜0.001、一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。N＝3。エラーバーはSEMを表す。 図3A〜3Bは、CT26腫瘍保持マウスに由来するTILにおけるサイトカイン産生を証明する。TILを、CT26腫瘍保持マウスから採集し、PMAおよびイオノマイシンにより刺激した後、細胞質内サイトカイン染色を行った。図3Aは、Tim-3-PD-1+CD8+TILおよびTim-3+PD-1+CD8+TILにおけるサイトカインの発現を示す。示されたデータは、5回の独立の分析の代表である。FMO（fluorescence minus one）（抗サイトカイン抗体）。図3Bは、CD8+サイトカイン産生TILおよび非産生TILの中のTim-3-PD-1+細胞およびTim-3+PD-1+細胞の頻度を示す（n＝5）。* p＜0.0001、** p＝0.0261、独立t検定。 図4A〜4Bは、CT26腫瘍保持マウスに由来するTILにおける増殖および細胞周期進入を証明する。TILを、CT26腫瘍保持マウスから採集し、抗CD3（1g/ml）により刺激した後、CD8、Tim-3、PD-1、およびKi-67に対する抗体、ならびにTO-PRO-3ヨウ化物で染色した。図4Aは、細胞周期の異なる期：G0、G1、およびS->Mを示すCD8+TILにおけるKi-67およびTO-PRO-3の染色の発現を示す。示されたデータは6回の独立の分析の代表である。図4Bは、細胞周期の異なる期における、Tim-3-PD-1+TILに対するTim-3+PD-1+TILの比率を示す（n＝6）。* p＜0.05、一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。N＝6。エラーバーはSEMを表す。 図5A〜5Bは、Tim-3シグナル伝達経路およびPD-1シグナル伝達経路の同時標的化の、腫瘍成長に対する効果を証明する。図5Aは、5×105個のCT26細胞が野生型Balb/cマウスへ移植されたことを示す。次いで、マウスを、抗Tim-3、抗PD-L1、抗Tim-3＋抗PD-L1、または対照免疫グロブリン（ラットIgG1＋ラットIgG2b）のいずれかにより処理した。エラーバーはSEMを表す。2回の独立の実験が示される。左パネル、対照（n＝5）、抗Tim-3（n＝5）、抗PD-L1（n＝6）、抗Tim-3＋抗PD-L1（n＝5）。右パネル、対照（n＝4）、抗Tim-3（n＝5）、抗PD-L1（n＝4）、抗Tim-3＋抗PD-L1（n＝3）。図5Bは、図5Aに示された実験からのデータをプールしたものを示す。左パネル、* 対照群または抗Tim-3群と比較してp＜0.01。右パネル、* 対照群と比較してp＜0.01、抗Tim-3と比較してp＜0.05。一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。 腫瘍保持マウスの脾臓におけるTim-3およびPD-1の発現を証明する。Balb/cマウスにCT26結腸腺癌を移植した。脾細胞を採集し、死細胞を排除するために7AADで染色し、CD8、CD4、Tim-3、およびPD-1に対する抗体で染色した。ゲーティングされたCD4+細胞およびCD8+細胞におけるTim-3およびPD-1の発現が示される。示されたデータは、5回の独立の分析の代表である。 CT26腫瘍細胞におけるPD-L1、Tim-3、およびガレクチン-9の発現を証明する。CT26腫瘍細胞を、PD-L1、ガレクチン-9、またはTim-3に対する抗体で染色した（白ヒストグラム）。FMO染色（影付きヒストグラム）。データは2回の独立の実験の代表である。 インビトロの腫瘍成長に対する抗体の効果を証明する。CT26腫瘍細胞（1×106）を、10μg/ml抗PD-L1抗体またはアイソタイプ対照の存在下で、48時間、インビトロで培養した。培養期間の終わりに、トリパンブルー排除により、生細胞を定量化した。各点は、独立の培養ウェルを表す。データは、2回の独立の実験の代表である。 Tim-3シグナル伝達経路およびPD-1シグナル伝達経路の遮断の組み合わせが、IFNγ産生を回復させることを証明する。TILを、CT26腫瘍保持マウスから採集し、可溶性抗CD3、および抗Tim-3、抗PD-L1、抗Tim-3＋抗PD-L1、または対照免疫グロブリンのいずれかの存在下でインビトロで培養した。96時間後、培養上清を収集し、サイトメトリックビーズアレイ（CBA）によりIFNγを測定した。データは、対照免疫グロブリンを含む培養物において観察されたものと比べたサイトカイン産生の差として表される。示されたデータは、2回の独立の実験からの3つの独立のTIL試料からのものである。 Tim-3シグナル伝達経路およびPD-1シグナル伝達経路の両方の同時標的化の、末梢T細胞応答に対する効果を示す。CT26腫瘍保持マウス由来の脾細胞（3×105個/ウェル）を、抗CD3（5μg/ml）、および10μg/mlの抗Tim-3、抗PD-L1、抗Tim-3＋抗PD-L1、または対照免疫グロブリンのいずれかの存在下で培養した。96時間後、培養上清を収集し、サイトメトリックビーズアレイ（CBA）（BD Biosciences）によりIFNγを測定した。データは、対照免疫グロブリンを含む培養物において観察されたものと比べたサイトカイン産生の差として表される。示されたデータは、2回の独立の実験からのものである。 Tim-3経路およびPD-1経路の標的化の組み合わせが、B16黒色腫モデルにおいて生存を増加させることを証明する。雌C57BL/6マウスにB16F10を移植し、対照免疫グロブリン、抗Tim-3抗体（クローン5D12）、抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）、または両抗体のいずれかにより処理した。腫瘍成長および生存について、マウスをモニタリングした。各群n＝5。 抗Tim-3および抗PD-L1により処理されたマウスにおける腫瘍特異的T細胞応答の回復を証明する。CT-26結腸癌を移植されたBalb/cマウスの流入領域リンパ節に由来する細胞を、対照免疫グロブリン、抗Tim-3抗体（クローン2C12）、抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）、または両抗体のいずれかにより処理した。処理されたマウスの腫瘍流入領域リンパ節に由来する細胞を、腫瘍抗原AH1（30μg/ml）と共に培養した。48時間目に収集された上清の中のIFN-γの産生が示される。* p＞0.01、** p＞0.05、一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。示されたデータは、2つの独立の試料の平均値である。2回の付加的な独立の実験において、類似の結果が得られた。 Tim-3経路およびPD-1経路の標的化の、確立された腫瘍に対する効果を示す。BALB/cマウスにCT-26結腸癌を移植した。腫瘍が30〜50mm2に達した後、マウスを、対照免疫グロブリンまたは抗Tim-3（クローン2C12）＋抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）のいずれかにより処理した。各群n＝5。抗Tim-3＋抗PD-L1群の動物5匹のうち2匹が、完全な腫瘍退縮を示した。
詳細な説明
阻害性受容体PD-1およびTim-3の両方を同時発現している細胞を標的化するための組成物および方法が、本明細書に記載される。これらの組成物および方法は、Tim-3経路およびPD-1経路の阻害の組み合わせが、疲弊したまたは非応答性のT細胞のような免疫細胞の免疫学的な活性および機能を回復させること、そしてこれらの2種の経路のそのような阻害の組み合わせが、癌または持続感染のような、特異的な免疫応答の不足または阻害を特徴とする慢性免疫病のコントロールおよび処置において、いずれかの経路のみの標的化より有効であることの新規の発見に、一部、基づく。
従って、PD-1およびTIM-3が細胞の表面において同時発現されている時、これらの分子と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤を含む新規の組成物、ならびに慢性免疫病においてこれらの阻害性受容体を同時発現している機能的に疲弊したまたは非応答性の免疫細胞のような細胞を標的化する方法が、本明細書に記載される。例えば、1つまたは複数のリガンド相互作用部位と特異的に結合することにより、これらの阻害性受容体のそのリガンドとの相互作用を遮断するかまたは阻害することによって、これらの二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1およびTIM-3の阻害性シグナルを妨害しかつ／または阻害し、従って、これらの受容体を発現している細胞の免疫応答の回復または増加を可能にする。これらの二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1およびTIM-3を同時発現している細胞と選択的に結合するため、本明細書に記載されたポリペプチド剤を使用すれば、シングルポジティブ細胞への治療剤の送達に起因し得る望ましくない効果を回避することができる。例えば、本明細書に記載された組成物および方法における二重特異性ポリペプチドおよび多重特異性ポリペプチドの使用は、Tim-3のみまたはPD-1のみを発現している、疲弊していないT細胞、または病原性の、例えば、自己特異的なT細胞の活性化を妨害し、生産的な免疫応答を開始しているTim-3のみまたはPD-1のみを発現しているエフェクター細胞の不要な標的化を妨害することができる。
PD-1およびPD-1リガンド
PD-1（またはCD279）は、免疫グロブリン（Ig）スーパーファミリードメイン、20アミノ酸スターク、膜貫通ドメイン、およびITIM（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif）とITSM（immunoreceptor tyrosine-based switch motif）とを含有しているおよそ95残基の細胞内ドメインから構成される、288アミノ酸のI型膜貫通型タンパク質である。PD-1は、マウスにおいては第一染色体上のPdcd1遺伝子、ヒトにおいては第二染色体上のPDCD1遺伝子によりコードされる。両方の種において、Pdcd1は5つのエキソンからなる。エキソン1は、短いシグナル配列をコードし、エキソン2はIgドメインをコードする。スタークおよび膜貫通ドメインがエキソン3を構成し、エキソン4は、細胞質ドメインの始めを特徴付ける短い12アミノ酸配列をコードする。エキソン5は、C末端細胞内残基および長い3'UTRを含有している（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。PD-1は受容体のB7ファミリーのメンバーである。
PD-1のスプライスバリアントが、活性化されたヒトT細胞からクローニングされている。これらの転写物は、エキソン2、エキソン3、エキソン2および3、またはエキソン2〜4を欠く。休止末梢血単核細胞（PBMC）において、エキソン3のみを欠くスプライスバリアント（PD-1Δex3）を除き、これらのバリアントは、全て、全長PD-1と類似のレベルで発現されている。全てのバリアントが、抗CD3および抗CD28によるヒトT細胞の活性化により、有意に誘導される（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
従って、「PD-1」という用語は、本明細書において使用されるように、例えば、NP_005009により記載される、
Figure 2013532153
のアミノ酸配列を有する288アミノ酸ポリペプチドをさし、さらに、天然に存在するその対立遺伝子バリアント、スプライスバリアント、およびプロセシングされた型もさす。典型的には、PD-1とは、ヒトPD-1をさす。「PD-1」という用語は、PD-1ポリペプチドの短縮型または断片をさすためにも使用される。PD-1のそのような型の言及は、本願において、例えば、「PD-1(42-136)」により同定され得る。例えば、成熟PD-1ペプチドは、本明細書において、PD-1(21-288)と呼ばれ、PD-1 IgVドメインはPD-1(42-136)と呼ばれる。PD-1の特定の残基は、例えば、「PD-1(68)」と呼ばれ得る。
PD-1は、T細胞、B細胞、ナチュラルキラーT細胞、活性化された単球、および樹状細胞（DC）において発現されることが示されている。PD-1は、休止T細胞においては発現されないが、活性化の後に誘導可能に発現される。T細胞受容体またはB細胞受容体のライゲーションは、Tリンパ球およびBリンパ球におけるPD-1をアップレギュレートすることができる。正常なヒト反応性リンパ組織において、PD-1は、胚中心関連T細胞において発現されている。細胞内貯蔵庫におけるPD-1区画化は、調節性T細胞集団において記載されている。PD-1は、ヒトにおいて骨髄CD11c+DC上のAPCおよび単球において誘導可能に発現される（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
PD-1は、2種の公知のリガンドPD-L1およびPD-L2を有し、それらもB7ファミリーのメンバーである。PD-1のPD-L1との結合界面は、IgV様ドメイン（即ち、PD-1(42-136)）を介している。PD-1のそのリガンドとの結合にとって重要な残基には、残基64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136が含まれる。PD-L1/CD274は、マウスのT細胞およびB細胞、DC、マクロファージ、間葉系幹細胞、ならびに骨髄由来肥満細胞において構成的に発現されていることが示されている。CD274/PD-L1発現は、広範囲の非造血系細胞にも見出され、活性化の後に多数の細胞型においてアップレギュレートされる。PD-L1は、IFN-γによる処理により、PA1骨髄腫、P815マスト細胞腫、およびB16黒色腫を含むほぼ全てのマウス腫瘍細胞株において発現される。癌においては、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）およびAktのシグナル伝達を修飾する細胞ホスファターゼであるホスファターゼテンシンホモログ（PTEN）の損失または阻害が、転写後PD-L1発現を増加させる（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。PD-1との結合にとって重要なPD-L1の残基には、PD-L1(67)、PD-L1(121)、PD-L1(122)、PD-L1(123)、PD-L1(123)、PD-L1(124)、およびPD-L1(126)が含まれる。
PD-L2発現は、PD-L1発現より制限されている。PD-L2は、DC、マクロファージ、および骨髄由来マスト細胞において誘導可能に発現される。PD-L2は、休止腹膜B1細胞の50％〜70％においても発現されているが、普通のB2 B細胞においては発現されない。PD-L2は、GM-CSF、IL-4、およびIFN-γによって、単球およびマクロファージにおいても誘導され得る。PD-L2発現は、腫瘍株においても観察されている。
PD-1およびそのリガンドは、急性感染および慢性感染を引き起こす微生物に対する免疫防御の調節において重要な役割を有することが示されている。PD-1:PD-L経路は、感染の転帰、および有効な抗微生物免疫防御と免疫により媒介される組織傷害との間の微妙なバランスの調節において、重要な役割を果たしているようである。従って、本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1のそのリガンドとの結合を阻害するかまたは遮断する。
慢性感染を引き起こす多数の微生物が、免疫応答を逃れ、持続感染を確立するため、PD-1:PD-L経路を活用しているようである。慢性ウイルス感染のリンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）モデルにおける研究は、慢性感染におけるPD-1:PD-L経路の役割を最初に示した（Barber DL et al.2006.Nature 439:682-87）。慢性感染を引き起こすウイルスは、ウイルス特異的なT細胞を非機能性にし、それにより、抗ウイルスT細胞応答をサイレンシングすることができる（Wherry EJ and Ahmed R.2004.J.Virol.78:5535-45）。CD8 T細胞の、本明細書において「疲弊」とも呼ばれる機能調節障害は、慢性感染における無効なウイルスコントロールの重要な理由であり、マウスにおける慢性LCMV感染に特徴的であり、ヒトにおけるHIV感染、HBV感染、HCV感染、およびHTLV感染、ならびに霊長類におけるSIV感染にも特徴的である。
ヒトにおける慢性ウイルス感染において、HIV特異的なT細胞（Petrovas C et al.2006.J.Exp.Med.203:2281-92；Day CL et al.2006.Nature 443:350-54；Trautmann L et al.2006.Nat.Med.12:1198-202）、HBV特異的なT細胞（Boettler T et al.2006.J.Virol.80:3532-40；Boni C et al.2007.J.Virol.81:4215-25）、およびHCV特異的なT細胞（Bengsch B.et al.,2010 PLoS Pathog.6(6)；Urbani S et al.2006.J.Virol.80:11398-403）において、PD-1発現が高いことを、いくつかのグループが示している。インビトロのPD-1:PD-L相互作用の遮断は、HIV、HBV（Boni C et al.2007.J.Virol.81:4215-25）、HCV、およびSIV（Velu V et al.2007.J.Virol.81:5819-28）に特異的なCD8 T細胞およびCD4 T細胞の疲弊を逆転させ、増殖およびサイトカイン産生を回復させることが示されている（Petrovas C et al.2006.J.Exp.Med.203:2281-92；Day CL et al.2006.Nature 443:350-54；Trautmann L et al.2006.Nat.Med.12:1198-202；Urbani S et al.2006.J.Virol.80:11398-403）。最近の研究は、ヌクレオカプシドタンパク質であるHCVコアが、健康なドナーT細胞におけるPD-1およびPD-L1の発現をアップレギュレートし得ること、そしてPD-1のアップレギュレーションが、HCVコアの補体受容体C1QBPとの相互作用により媒介されることを示している（Yao ZQ et al.2007.Viral Immunol.20:276-87）。
PD-1:PD-L経路は、細菌感染の慢性においても重大な役割を果たすことができる。ヘリコバクター・ピロリ（Helicobacter pylori）は、慢性胃炎および胃十二指腸潰瘍を引き起こし、胃癌の発症のリスクファクターである。H.ピロリ感染においては、T細胞応答が、感染を除去するためには不十分であり、そのことが持続感染をもたらす。胃上皮細胞は、MHCクラスII分子を発現しており、H.ピロリ感染において重要なAPC（抗原提示細胞）機能を有すると考えられている。抗PD-L1遮断抗体は、H.ピロリに曝された胃上皮細胞およびCD4 T細胞の培養物におけるT細胞増殖およびIL-2産生を増強し、このことから、PD-1:PD-L1経路が、H.ピロリ感染におけるT細胞応答の阻害において重要な役割を果たしていることが示唆される（Das S et al.2006.J.Immunol.176:3000-9）。
寄生虫も、強力な抑制機能を有するマクロファージを誘導するためにPD-1:PD-L経路を活用している。マウスにおけるテニア・クラッシセプス（Taenia crassiceps）感染においては、CD4 T細胞の高い割合が、PD-1を発現しており、活性化されたマクロファージにおいて、PD-L1およびPD-L2がアップレギュレートされている。PD-L1、PD-L2、またはPD-1の遮断は、テニア感染マウス由来のマクロファージによるインビトロT細胞増殖の抑制を有意に減少させた（Terrazas LI et al.2005.Int.J.Parasitol.35:1349-58）。同様に、マウスにおけるマンソン住血吸虫（Schistosoma mansoni）感染においては、マクロファージが、高レベルのPD-L1および比較的低レベルのPD-L2を発現している。抗PD-L1は、これらのマクロファージの、インビトロでT細胞増殖を抑制する能力を完全に排除したが、抗PD-L2には効果がなかった（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
PD-1:PD-L経路は、寄生原虫メキシコリーシュマニア（Leishmania mexicana）に対する免疫応答においても明瞭な役割を有することが示されている（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
腫瘍は、宿主T細胞が認識することができる抗原を発現しているが、腫瘍の免疫学的除去は稀少である。この不全の一部は、腫瘍微小環境による免疫抑制のためである。最近の研究は、PD-1:PD-L経路が、抗癌／腫瘍免疫応答の抑制に関与していることを示した。腫瘍浸潤リンパ球においては、PD-1発現がアップレギュレートされ、これが腫瘍免疫抑制に寄与することができる。PD-L1発現は、***、肺、結腸、卵巣、黒色腫、膀胱、肝臓、唾液、胃、神経膠腫、甲状腺、胸腺上皮、頭部、および頸部を含む多様な固形腫瘍においてインサイチューで示されている。さらに、卵巣癌において、PD-L1発現は、上皮内浸潤CD8 T細胞と逆相関しているが、間質浸潤CD8 T細胞とは逆相関しておらず、このことから、PD-L1がCD8 T細胞の腫瘍内遊走を阻害することが示唆される。また、腫瘍におけるPD-L1発現を疾患転帰と関係付ける研究は、PD-L1発現が、腎臓癌、卵巣癌、膀胱癌、乳癌、胃癌、および膵臓癌における予後不良と強く相関しているが、小細胞肺癌とは相関していないことを示している（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
PD-1経路は、血液悪性疾患においても役割を果たし得る。PD-1が、血管免疫芽球性リンパ腫のT細胞において高度に発現されており、PD-L1が、関連濾胞樹状細胞ネットワークにおいて発現されている。結節性リンパ球優位型ホジキンリンパ腫においては、リンパ球および／または組織球（L＆H）細胞に関連したT細胞が、PD-1を発現している。PD-1およびPD-L1は、HTLV-1により媒介される成人T細胞白血病およびリンパ腫においてCD4 T細胞において発現されている。PD-L2は、マントル細胞リンパ腫において高度に発現されていることが同定されている。PD-L1は、多発性骨髄腫細胞において発現されているが、正常な形質細胞においては発現されておらず、骨髄腫細胞に応答して起こるT細胞増大は、PD-L1遮断によりインビトロで増強される。PD-L1は、いくつかの原発性T細胞リンパ腫、具体的には、未分化大細胞Tリンパ腫において発現されている（Keir ME et al.,2008.Annu Rev Immunol.26:677-704）。
従って、本明細書に記載された組成物および方法のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1の、そのリガンドのうちの1種または複数種との結合を阻害するかまたは遮断する。
TIM-3およびTIM-3リガンド
TIM-3は、N末端免疫グロブリン（Ig）様ドメイン、O結合型グリコシル化を有し、膜付近にN結合型グリコシル化を有するムチンドメイン、単一の膜貫通ドメイン、およびチロシンリン酸化モチーフを有する細胞質領域を含むI型細胞表面糖タンパク質である。TIM-3は、TIM（T cell/transmembrane,immunoglobulin,and mucin）遺伝子ファミリーのメンバーである。
従って、「TIM-3」という用語は、本明細書において使用されるように、例えば、AAL65157により記載される
Figure 2013532153
のアミノ酸配列を有する301アミノ酸ポリペプチドをさし、さらに、天然に存在するその対立遺伝子バリアント、スプライスバリアント、およびプロセシングされた型もさす。典型的には、TIM-3とは、ヒトTIM-3をさす。「TIM-3」という用語は、TIM-3ポリペプチドの短縮型または断片をさすためにも使用される。TIM-3のそのような型または断片に対する言及は、本願において、例えば、「TIM-3(24-131)」により同定され得る。TIM-3の特定の残基は、例えば、「TIM-3(62)」と呼ばれ得る。
TIM-3は、数回のインビトロTh1分化の後に発現されるマウスTh1特異的細胞表面タンパク質として最初に同定され、その後、Th17細胞においても発現されることが示された。ヒトにおいて、TIM-3は、活性化されたCD4+T細胞のサブセット、分化したTh1細胞、いくつかのCD8+T細胞において発現され、Th17細胞においてはより低いレベルで発現される（Hastings WD,et al.2009,Eur J Immunol.39:2492-2501）。TIM-3は、マウスのマスト細胞、マクロファージおよび樹状細胞（DC）の亜集団、NK細胞、およびNKT細胞、ならびにヒト単球を含む自然免疫系の細胞、ならびにマウス初代気管支上皮細胞株においても発現される。TIM-3発現は、転写因子T-betにより調節される。TIM-3は、Th1細胞およびTc1細胞のアポトーシスをもたらす阻害シグナルを生成することができ、アポトーシス細胞の食作用および抗原の交差提示を媒介することができる。TIM-1およびTIM-3の多形は、T細胞応答の方向を相反的に調節することができる（Freeman GJ et al.,Immunol Rev.2010 Can;235(1):172-89）。
TIM-3は、2種の公知のリガンド、ガレクチン-9およびフォスファチジルセリンを有する。ガレクチン-9は、長いフレキシブルリンカーにより接合された2つの別個の炭水化物認識ドメインを含むS型レクチンであり、より大きなポリN-アセチルラクトサミン含有構造に対する増強された親和性を有する。ガレクチン-9は、シグナル配列を有しておらず、細胞質に局在している。しかしながら、それは、分泌される場合もあり、炭水化物鎖を介して標的細胞表面上の糖タンパク質と結合することにより、その機能を発揮する（Freeman GJ et al.,Immunol Rev.2010 Can;235(1):172-89）。
ガレクチン-9は、免疫細胞および胃腸管上皮において広く発現されている。ガレクチン-9発現は、マスト細胞において特に高く、T細胞、B細胞、マクロファージ、内皮細胞、および繊維芽細胞にも見出される。ガレクチン-9産生は、IFN-γによりアップレギュレートされ得る。ガレクチン-9は、CD44およびIgEとの相互作用を介して、様々な生物学的機能を発揮することも報告されている。ガレクチン-9のTIM-3への会合は、Th1細胞の細胞死およびその結果としてのIFN-γ産生の低下をもたらす。インビボで与えられた時、ガレクチン-9は、EAEモデル、マウス関節炎モデル、心臓および皮膚の同種移植モデル、ならびに接触過敏症および乾癬のモデルを含むいくつかのマウス疾患モデルにおいて、有益な効果を有した（Freeman GJ et al.,Immunol Rev.2010 Can;235(1):172-89）。TIM-3のガレクチン-9との結合にとって重要な残基には、Nグリコシル化および／またはOグリコシル化を受けるTIM-3(44)、TIM-3(74)、およびTIM-3(100)が含まれる。
ヒトおよびマウスのTIM-3は、いずれも、結合研究、変異誘発、および共結晶構造に基づき、フォスファチジルセリン（PtdSer）の受容体であることが示されており、TIM-3発現細胞は、PtdSerを発現しているアポトーシス細胞に結合しかつ／またはそれを貪食することが示されている。結合部位がIgVドメインの反対側にあることが見出されているため、TIM-3のPtdSerとの相互作用は、ガレクチン-9との相互作用を排除しない。TIM-3のPtdSerとの結合にとって重要な残基には、TIM-3(50)、TIM-3(62)、TIM-3(69)、TIM-3(112)、およびTIM-3(121)が含まれる。
最近の研究は、慢性ウイルス感染に関連したT細胞機能障害の媒介にTIM-3が関与していることを示した（Golden-Mason L,et al.,2009 J Virol;83:9122-9130；Jones RB,et al.,2008 J Exp Med.205:2763-2779）。進行性HIV感染において、TIM-3がCD8+T細胞の約50％において発現され、ウイルス特異的CD8+T細胞において発現されることが見出された。エクスビボのTIM-3経路の遮断は、HIV-1特異的なT細胞応答を増加させることが見出された。注目すべきことに、TIM-3+T細胞サブセットは、PD-1+T細胞サブセットとは本来別個であることが見出された（Golden-Mason L,et al,2009 J Virol;83:9122-9130）。
慢性HCV感染において、TIM-3発現は、CD4+T細胞およびCD8+T細胞、特に、HCV特異的CD8+細胞傷害性T細胞（CTL）において増加していた。ウイルス特異的CTLの過半数が、PD-1を単独で発現しているか、またはTim-3と共に同時発現していることが見出された。TIM-3に対する遮断モノクローナル抗体による処理は、HCV特異的なT細胞疲弊を逆転させた（Jones RB,et al.,2008 J Exp Med.205:2763-2779）。
従って、本明細書に記載された組成物および方法のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、TIM-3の、そのリガンドのうちの1種または複数種との結合を阻害するかまたは遮断する。
PD-1およびTIM-3を標的化するための二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤
機能的に疲弊した免疫細胞のような細胞の表面においてPD-1およびTIM-3が同時発現されている時、これらの分子と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤が、本明細書に記載される。ポリペプチド剤は、PD-1標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する少なくとも1つのポリペプチドドメインと、TIM-3標的に対する結合特異性を有する結合部位を有する少なくとも1つのポリペプチドドメインとを含み得る。本明細書に記載されるように、そのようなポリペプチド剤は、PD-1およびTIM-3の両方を同時発現しているダブルポジティブ細胞と選択的に結合することができる。従って、抗体およびその抗原結合断片のような、細胞表面抗原と特異的に結合するポリペプチドは、PD-1およびTIM-3を同時発現している細胞と選択的に結合することができる剤を提供するため、本明細書に記載されるポリペプチド剤へとフォーマットされ得る。これらの二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1およびTIM-3を同時発現している細胞と選択的に結合するため、本明細書に記載されたポリペプチド剤を使用すれば、シングルポジティブ細胞への治療剤の送達に起因し得る望ましくない効果（例えば、疲弊していないまたは病原性の（例えば、自己特異的な）T細胞の活性化）を回避することができる。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、ポリペプチド剤は、本明細書ならびに米国特許第2010/0081796号および米国特許第2010/0021473号（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に記載されるようにして、二重特異性ポリペプチド剤としてフォーマットされ得る。本明細書に記載された局面のその他の態様において、ポリペプチド剤は、例えば、WO03/002609（これの教示全体が参照により本明細書に組み入れられる）に記載されるようにして、多重特異性ポリペプチド剤としてフォーマットされ得る。
二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、異なる結合特異性を有する免疫グロブリン可変ドメインを含み得る。そのような二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、重鎖ドメインと軽鎖ドメインとの組み合わせを含み得る。例えば、二重特異性ポリペプチド剤は、1種の標的、即ち、PD-1またはTim-3のいずれかと結合する、（例えば、Gly4Serのような適当なリンカーを使用して）scFvの形態へと連結されていてもよいVHドメインおよびVLドメインを含み得る。例えば、TIM-3と結合するscFvと、PD-1と結合するscFvとを含む構築物は、PD-1およびTIM-3に対して二重特異性であると言われる。類似の配置が、例えば、二重特異性F(ab')2構築物に関して適用され得る。
単一ドメイン抗体構築物も、二重特異性試薬の開発のために企図される。本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、普通の二本鎖抗体に見出されるような、単一の抗原またはエピトープと協調的に結合する抗原結合部位を形成する相補的なVH/VL対を含まなくてもよい。その代りに、いくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、2種の異なるエピトープまたは抗原が特異的に結合されるよう、Vドメインが、各々、異なる結合特異性を有するようなVH/VL相補対を含むことができる。
さらに、いくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、1つまたは複数のCHドメインまたはCLドメインを含む。ヒンジ領域ドメインも、いくつかの態様において、含まれ得る。そのようなドメインの組み合わせは、例えば、IgGもしくはIgMのような天然抗体、またはFv分子、scFv分子、Fab分子、もしくはF(ab')2分子のようなそれらの断片を模倣し得る。VHドメイン、VLドメイン、CH1ドメイン、およびCLドメインを含むIgG分子の単一のアームのようなその他の構造も、本明細書に記載された態様に包含される。あるいは、別の態様において、複数の二重特異性ポリペプチド剤は、多量体を形成するよう組み合わせられる。例えば、2種の異なる二重特異性ポリペプチド剤を、四特異性分子を作出するため、組み合わせることができる。本明細書に記載された方法に従い作製された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の軽鎖および重鎖の可変領域は、同一ポリペプチド鎖上にあってもよいし、あるいは異なるポリペプチド鎖上にあってもよいことが、当業者により認識されるであろう。可変領域が異なるポリペプチド鎖上にある場合、それらは、リンカー、一般に、（ポリペプチド鎖のような）フレキシブルリンカー、化学結合基、または当技術分野において公知のその他の方法を介して連結されていてよい。
本明細書に記載された局面の異なる態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、二重特異性もしくは多重特異性の抗体またはそれらの抗原結合断片としてフォーマットされてもよいし、または二重特異性もしくは多重特異性の非抗体構造へとフォーマットされてもよい。適当なフォーマットには、例えば、抗原に対する結合特異性を構造に付与するため、抗体可変ドメインまたはそのCDRのうちの1つまたは複数が組み込まれた適当なポリペプチド構造が含まれる。二重特異性IgG様フォーマット（例えば、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、一本鎖抗体、抗体の重鎖および／または軽鎖のヘテロ二量体、上記のいずれかの抗原結合断片（例えば、Fv断片（例えば、一本鎖Fv（scFv）、ジスルフィド結合Fv）、Fab断片、Fab'断片、F(ab')2断片）、単一可変ドメイン（例えば、VH、VL、VHH）、dAb、ならびに上記のいずれかの修飾されたバージョン（例えば、ポリアルキレングリコール（例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール）またはその他の適当なポリマーの共有結合性の付着により修飾されたもの）のような、多様な適当な抗体フォーマットが、当技術分野において公知である。
二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、(Gly4Ser)n［n＝1〜8、例えば、2、3、4、5、6、または7］のような適当なリンカーを使用して、フォーマットされてもよい。所望により、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、CH2ドメインおよびCH3ドメインのいずれかまたは両方を含み、任意で、ヒンジ領域を含む、抗体Fc領域と連結されてもよい。例えば、単一のヌクレオチド配列としてFc領域と連結された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤をコードするベクターを、そのようなポリペプチドを調製するために使用することができる。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、抗体の抗原結合断片は、同一のエピトープを有する標的分子と結合する多価複合体を形成し、それにより、優れたアビディティを提供するため、非抗体多重特異性ポリペプチド構造へと組み合わせられかつ／またはフォーマットされてもよい。例えば、SpAのような天然の細菌受容体が、1つまたは複数のエピトープと特異的に結合するリガンドを生成するため、CDRのグラフティングのための足場として使用され得る。この手法の詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、米国特許第5,831,012号に記載されている。その他の適当な足場には、フィブロネクチンおよびアフィボディ（affibodies）に基づくものが含まれる。適当な手法の詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられるWO98/58965に記載されている。その他の適当な足場には、van den Beuken et al.,J.Mol.Biol.310:591-601(2001)に記載されたようなリポカリンおよびCTLA4、ならびに、例えば、細菌GroELまたはその他のシャペロンポリペプチドの環構造に基づく、参照によりその全体が本明細書に組み入れられるWO00/69907（Medical Research Council）に記載されたもののような足場が含まれる。いくつかの態様において、タンパク質足場が組み合わせられてもよい。例えば、PD-1およびTIM-3に特異的なCDRを、CTLA4足場へとグラフティングし、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を形成するため、免疫グロブリンのVHドメインまたはVLドメインと共に使用することができる。同様に、その他の態様において、フィブロネクチン、リポカリン、およびその他の足場を組み合わせることができる。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を、第二の抗原結合ドメインと直接融合された第一の抗原結合ドメインを含有している融合タンパク質としてフォーマットすることができる。所望により、いくつかの態様において、そのようなフォーマットは、半減期延長モエティをさらに含んでいてもよい。例えば、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、血清アルブミンと結合する抗原結合ドメインと直接融合された、TIM-3に特異的な第二の抗原結合ドメインと直接融合された、PD-1に特異的な第一の抗原結合ドメインを含むことができる。
一般に、標的に対する結合特異性を有する結合部位を有するポリペプチドドメインの方向、および二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤がリンカーを含むか否かは、設計選択の問題である。しかしながら、いくつかの方向は、リンカーを含んでいてもまたは含んでいなくても、その他の方向より良好な結合特徴を提供することができる。全ての方向が、本明細書に記載された局面および態様に包含され、所望の結合特徴を提供する方向を含有している二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、スクリーニングにより容易に同定され得る。
従って、一つの局面において、PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位とを含む多重特異性剤が、本明細書に記載される。この局面の一つの態様において、多重特異性剤が結合するPD-1分子は、SEQ ID NO:1に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。この局面の一つの態様において、多重特異性剤が結合するTIM-3分子は、SEQ ID NO:2に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
一つの局面において、PD-1分子と特異的に結合する第一の結合部位と、TIM-3分子と特異的に結合する第二の結合部位とを有する二重特異性剤が、本明細書に記載される。この局面の一つの態様において、二重特異性剤が結合するPD-1分子は、SEQ ID NO:1に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。この局面の一つの態様において、二重特異性剤が結合するTIM-3分子は、SEQ ID NO:2に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、一般に、PD-1標的および／もしくはTIM-3標的の天然に存在するかもしくは合成の類似体、バリアント、変異体、対立遺伝子、部分、および断片；または、少なくとも、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤もしくは多重特異性ポリペプチド剤が結合するPD-1標的上およびTIM-3標的上の抗原決定基もしくはエピトープと本質的に同一である1つもしくは複数の抗原決定基もしくはエピトープを含有しているPD-1標的および／もしくはTIM-3標的の類似体、バリアント、変異体、対立遺伝子、部分、および断片と結合するであろうことが、理解されるべきである。いくつかの態様において、本明細書に記載されたアミノ酸配列およびポリペプチドは、PD-1標的および／またはTIM-3標的のいくつかの類似体、バリアント、変異体、対立遺伝子、部分、および断片と結合し、かつその他とは結合しない。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性抗体のような二重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、標的とリガンドとの相互作用部位に指向する。本明細書に記載された局面のその他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、標的と、その受容体またはリガンドとの相互作用に対する立体障害を提供するため、該標的におけるリガンド相互作用部位の近傍の部位に指向する。好ましくは、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤が指向する部位は、標的のその受容体またはリガンドとの結合をモジュレートする、具体的には、阻害または妨害するような部位である。
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1のリガンド相互作用部位と結合することにより、PD-1の活性または発現を低下させるかまたは阻害することができる。本明細書において使用されるように、PD-1と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、細胞（例えば、CD8+T細胞のようなT細胞）におけるPD-1の活性または発現を、未処理の対照レベルと比べて、少なくとも5％、少なくとも10％、少なくとも20％、少なくとも30％、少なくとも40％、少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、少なくとも90％、少なくとも95％、または100％まで、低下させる能力を有する。
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、TIM-3のリガンド相互作用部位と結合することにより、TIM-3の活性または発現を低下させるかまたは阻害することができる。本明細書において使用されるように、TIM-3と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、細胞（例えば、CD8+T細胞のようなT細胞）におけるTIM-3の活性または発現を、未処理の対照レベルと比べて、少なくとも5％、少なくとも10％、少なくとも20％、少なくとも30％、少なくとも40％、少なくとも50％、少なくとも60％、少なくとも70％、少なくとも80％、少なくとも90％、少なくとも95％、または100％まで、低下させる能力を有する。
従って、本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害するかまたは妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害するかまたは妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害するかまたは妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位、およびPD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害するかまたは妨害するような、リガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、PD-1とPD-L2との相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、PD-1とPD-L1との相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。
従って、本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136を含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
本明細書に記載される局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位、およびTIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、リガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、TIM-3とガレクチン-9との相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。
従って、本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む。いくつかの態様において、TIM-3におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸50、62、69、112、および121からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸44、74、および100からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
本明細書に記載された方法の実施のために適当な抗体は、好ましくは、モノクローナルかつ多重特異性であり、ヒト抗体、ヒト化抗体、またはキメラ抗体を含み、一本鎖抗体、Fab断片、F(ab')断片、Fab発現ライブラリーにより産生された断片、および／または上記のいずれかの結合断片を含み得るが、これらに限定されない。抗体とは、免疫グロブリン分子、および免疫グロブリン分子の免疫活性部分、即ち、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する少なくとも2種の抗原結合部位または標的結合部位を含有している分子もさす。当業者により理解されるように、本明細書に記載された免疫グロブリン分子は、免疫グロブリン分子の任意の型(例えば、IgG、IgE、IgM、IgD、IgA、およびIgY）、クラス（例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1、およびIgA2）、またはサブクラスのものであり得る。
「モノクローナル抗体」という用語は、本明細書において使用されるように、実質的に均質の抗体の集団から得られる抗体をさす、即ち、その集団を構成する個々の抗体は、微量に存在する可能性のある天然に存在する変異を除き、同一である。モノクローナル抗体は、高度に特異的であり、単一の抗原に指向する。さらに、典型的には、異なる決定基（エピトープ）に対する異なる抗体を含むポリクローナル抗体調製物とは対照的に、各モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基に指向する。「モノクローナル」という修飾語は、特定の方法による抗体の作製を必要とするものと解釈されてはならない。例えば、本発明に従って使用されるモノクローナル抗体は、Kohler et al.,Nature 256:495(1975)により最初に記載されたハイブリドーマ法により作成されてもよいし、または組換えDNA法（例えば、米国特許第4,816,567号を参照のこと）により作成されてもよい。「モノクローナル抗体」は、例えば、Clackson et al.,Nature 352:624-628(1991)またはMarks et al.,J.Mol.Biol.222:581-597(1991)に記載された技術を使用して、ファージ抗体ライブラリーから単離されてもよい。
「抗体断片」という用語は、本明細書において使用されるように、一般に、完全抗体の抗原結合部位を含んでおり、従って、抗原と結合する能力を保持している、完全抗体の一部分のみを含むタンパク質断片をさす。本定義に包含される抗体断片の例には、以下のものが含まれる：（i）VLドメイン、CLドメイン、VHドメイン、およびCH1ドメインを有するFab断片；（ii）CH1ドメインのC末端に1つまたは複数のシステイン残基を有するFab断片であるFab'断片；（iii）VHドメインおよびCH1ドメインを有するFd断片；（iv）VHドメインおよびCH1ドメインを有し、CH1ドメインのC末端に1つまたは複数のシステイン残基を有するFd'断片；（v）抗体の単一のアームのVLドメインおよびVHドメインを有するFv断片；（vi）VHドメインからなるdAb断片（Ward et al.,Nature 341,544-546(1989)）；（vii）単離されたCDR領域；（viii）ヒンジ領域においてジスルフィド架橋により連結された2つのFab'断片を含む二価の断片であるF(ab')2断片；（ix）一本鎖抗体分子（例えば、一本鎖Fv；scFv）（Bird et al.,Science 242:423-426(1988)；およびHuston et al.,PNAS(USA)85:5879-5883(1988)）；（x）同一ポリペプチド鎖内に軽鎖可変ドメイン（VL）と接続された重鎖可変ドメイン（VH）を含む2つの抗原結合部位を有する「ダイアボディ」（例えば、EP404,097；WO93/11161；およびHollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444-6448(1993)を参照のこと）；（xi）相補的な軽鎖ポリペプチドと共に、1対の抗原結合領域を形成する1対のタンデムFdセグメント（VH-CH1-VH-CH1）を含む「直鎖抗体」（Zapata et al.Protein Eng.8(10):1057-1062(1995)；および米国特許第5,641,870号）。
別の局面において、IgG様フォーマットを有する二重特異性抗体が提供される。そのようなフォーマットは、IgG分子の普通の四本鎖構造（二本の重鎖および二本の軽鎖）を有し、一方の（VHドメインおよびVLドメインから構成された）抗原結合領域が、PD-1と特異的に結合し、他方の（やはりVHドメインおよびVLドメインから構成された）抗原結合領域が、TIM-3と特異的に結合する。いくつかの態様において、可変領域（2つのVH領域および2つのVL領域）の各々は、dAbまたは単一可変ドメインに交換される。IgG様フォーマットに含まれるdAbまたは単一可変ドメインは、同一の特異性を有していてもよいしまたは異なる特異性を有していてもよい。いくつかの態様において、IgG様フォーマットは四価であり、2種、3種、または4種の特異性を有することができる。例えば、IgG様フォーマットは、二重特異性であって、同一の特異性を有する3つのdAb、および異なる特異性を有するもう1つのdAbを含んでいてもよいし；二重特異性であって、同一の特異性を有する2つのdAb、および共通であるが異なる特異性を有する2つのdAbを含んでいてもよいし；三重特異性であって、同一の特異性を有する第一のdAbおよび第二のdAb、異なる特異性を有する第三のdAb、ならびに第一、第二、および第三のdAbとは異なる特異性を有する第四のdAbを含んでいてもよいし；または四重特異性であって、各々異なる特異性を有する4つのdAbを含んでいてもよい。IgG様フォーマットの抗原結合断片（例えば、Fab、F(ab')2、Fab'、Fv、scFv）は、当業者に公知であるように、そして本明細書に記載されるように調製され得る。
二重特異性抗体を作成する方法は、当技術分野において公知である。全長二重特異性抗体の伝統的な作製は、異なる特異性を有する二本の免疫グロブリン重鎖-軽鎖対の同時発現に基づく（Millstein et al.,Nature,305:537-539(1983)）。免疫グロブリンの重鎖および軽鎖のランダムな取り合わせのため、これらのハイブリドーマ（クアドローマ）は、10種の異なる抗体分子の可能性のある混合物を産生し、そのうち1種のみが正確な二重特異性構造を有する。正確な分子の精製は、一般的に、アフィニティクロマトグラフィ工程により行われるが、生成物収率は低い。類似の手法が、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、WO93/08829およびTraunecker et al,EMBO J.,10:3655-3659(1991)に開示されている。
参照によりその全体が本明細書に組み入れられるWO96/27011に記載された別のアプローチに従い、組換え細胞培養物から回収されるヘテロ二量体の百分率を最大にするため、1対の抗体分子の間の界面を操作することができる。そのような界面は、抗体定常ドメインのCH3ドメインの少なくとも一部を含み得る。この方法においては、第一の抗体分子の界面に由来する1つまたは複数の小さなアミノ酸側鎖を、より大きな側鎖（例えば、チロシンまたはトリプトファン）に交換する。大きなアミノ酸側鎖をより小さなもの（例えばアラニンまたはトレオニン）に交換することにより、大きい側鎖と同一または類似のサイズの代償的な「空隙」が、第二の抗体分子の界面に作出される。これは、ホモ二量体のような他の不要な最終生成物と比べて、ヘテロ二量体の収量を増加させるための機序を提供する。
一つの局面において、本明細書に記載された二重特異性抗体には、架橋された抗体または「ヘテロコンジュゲート（heteroconjugate）」抗体が含まれる。例えば、ヘテロコンジュゲートにおける抗体のうちの一方をアビジンとカップリングし、他方をビオチンとカップリングすることができる。そのような抗体は、例えば、免疫系細胞を不要な細胞へとターゲティングするため（米国特許第4,676,980号）、そしてHIV感染の処置のため（WO91/00360、WO92/200373、およびEP03089）提唱された。ヘテロコンジュゲート抗体は、任意の便利な架橋法を使用して作成され得る。適当な架橋剤は、当技術分野において周知であり、多数の架橋技術と共に、米国特許第4,676,980号に開示されている。一つの態様において、二重特異性抗体はヘテロコンジュゲートを含まない。
抗体断片から二重特異性抗体を生成する技術も、文献に記載されている。例えば、化学結合を使用して、二重特異性抗体を調製することができる。例えば、Brennan et al.,Science,229:81(1985)は、F(ab')2断片を生成するため、完全抗体をタンパク質分解的に切断する手法を記載している。近接するジチオールを安定化し、分子間ジスルフィド形成を妨害するため、これらの断片を、ジチオール錯化剤亜ヒ酸ナトリウムの存在下で還元する。次いで、生成されたFab'断片を、チオニトロベンゾエート（TNB）誘導体へ変換する。次いで、Fab'-TNB誘導体のうちの一つを、メルカプトエチルアミンによる還元によりFab'-チオールへ再変換し、二重特異性抗体を形成するため、等モル量の他のFab'-TNB誘導体と混合する。この方法を使用して作製されたPD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性抗体は、本明細書に記載された組成物および方法のいずれかにおいて使用され得る。
いくつかの態様において、米国特許出願第20100233173号；米国特許出願第20100105873号；米国特許出願第20090155275号；米国特許出願第20080071063号；および米国特許出願第20060121042号（これらの内容は、各々、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に記載された方法のいずれかを使用して、PD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性抗体を作製することができる。いくつかの態様において、米国特許出願第20090175867号および米国特許出願第20110033483号（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に記載された方法のいずれかを使用して、PD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性抗体を作製することができる。
いくつかの態様において、例えば、大腸菌（E.coli）において、組換え発現されたFab'-SH断片を直接回収し、二重特異性抗体が形成されるよう、化学的にカップリングすることにより、二重特異性抗体を作成することができる。例えば、Shalaby et al.,J Exp.Med,175:217-225(1992)は、完全ヒト化二重特異性抗体F(ab')2分子の作製を記載している。各Fab'断片を、大腸菌から別々に分泌させ、二重特異性抗体が形成されるよう、インビトロの特異的化学的カップリングに供した。このようにして形成された二重特異性抗体は、ErbB2受容体を過剰発現している細胞および正常ヒトT細胞と結合することができ、ヒト***腫瘍標的に対するヒト細胞傷害性リンパ球の溶解活性を誘発することができた。従って、この方法は、細胞傷害性T細胞のような免疫細胞において応答性を回復させるための、PD-1およびTIM-3に対する二重特異性抗体を生成するため、使用され得る。
組換え細胞培養物から直接、二重特異性抗体断片を作成し単離するための様々な技術も、記載されており、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する二重特異性抗体の生成において使用され得る。例えば、二重特異性抗体は、ロイシンジッパーを使用して作製されている（Kostelny et al.,J.Immunol,148(5):1547-1553(1992)）。Fosタンパク質およびJunタンパク質に由来するロイシンジッパーペプチドを、遺伝子融合により、2種の異なる抗体のFab'部分と連結した。モノマーが形成されるよう、抗体ホモ二量体をヒンジ領域において還元し、次いで、抗体ヘテロ二量体が形成されるよう再酸化した。この方法は、抗体ホモ二量体の作製のためにも利用され得る。Hollinger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:6444-6448(1993)により記載された「ダイアボディ」技術は、二重特異性抗体断片を作成するための別の機序を提供した。断片は、同一鎖上での2つのドメイン間の対形成を可能にしない短かいリンカーにより、軽鎖可変ドメイン（VL）に接続された重鎖可変ドメイン（VH）を含む。従って、ある断片のVHドメインおよびVLドメインは、別の断片のVHドメインおよびVLドメインと対形成することを強いられ、それにより、2つの抗原結合部位を作出する。一本鎖Fv（sFv）二量体の使用により、二重特異性抗体断片を作製する別の戦略も、報告されている。Gruber et al.,J.Immunol.,152:5368(1994)を参照のこと。あるいは、抗体は、Zapata et al.Protein Eng.8(10):1057-1062(1995)に記載されたような「直鎖抗体」であってもよい。簡単に説明すると、これらの抗体は、1対の抗原結合領域を形成する、1対のタンデムFdセグメント（VH-CH1-VH-CH1）を含む。直鎖抗体は、二重特異性または多重特異性であり得る。
本発明の方法において有用な抗体は、それらが含む特定のCDRに関して記載されるかまたは特定され得る。本明細書に記載された組成物および方法は、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する、抗体、または（a）3つのCDRのセットおよび（b）4つのフレームワーク領域のセットを含む重鎖もしくは軽鎖の可変ドメインを含むその誘導体の使用を包含する。
二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤のキメラ抗体誘導体、即ち、重鎖および／または軽鎖の一部が、特定の種に由来するかまたは特定の抗体のクラスもしくはサブクラスに属する抗体における対応する配列と同一であるかまたは相同であり、その鎖の残りが、別の種に由来するかまたは別の抗体のクラスもしくはサブクラスに属する抗体における対応する配列と同一であるかまたは相同である抗体分子、ならびにそのような抗体の断片も、それらが所望の生物学的活性を示す限り、本明細書に提供される（米国特許第4,816,567号；およびMorrison et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6851-6855(1984)）。キメラ抗体分子は、例えば、ヒト定常領域と共に、マウス、ラット、またはその他の種の抗体に由来する1つまたは複数の抗原結合ドメインを含むことができる。キメラ抗体を作成するための多様なアプローチが記載されており、分化細胞または腫瘍特異的細胞の表面上の、選択された抗原、即ち、PD-1およびTIM-3を認識する免疫グロブリン可変領域を含有しているキメラ抗体を作成するために使用され得る。例えば、Takeda et al.,1985,Nature 314:452；Cabillyら、米国特許第4,816,567号；Bossら；Tanaguchiら、欧州特許公開EP171496；欧州特許公開0173494、英国特許GB2177096Bを参照のこと。
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤は、ヒト化抗体誘導体であってもよい。非ヒト（例えば、マウス）抗体のヒト化型は、非ヒト免疫グロブリンに由来する配列を最小限に含有しているキメラ抗体である。ほとんどの場合、ヒト化抗体は、レシピエントの超可変領域に由来する残基が、所望の特異性、親和性、および能力を有するマウス、ラット、ウサギ、または非ヒト霊長類のような非ヒト種（ドナー抗体）の超可変領域に由来する残基に交換されているヒト免疫グロブリン（レシピエント抗体）である。いくつかの場合において、ヒト免疫グロブリンのFvフレームワーク領域（FR）残基が、対応する非ヒト残基に交換される。さらに、ヒト化抗体は、レシピエント抗体にもドナー抗体にも見出さない残基を含んでいてもよい。これらの修飾は、抗体の性能をさらに改良するために施される。一般に、ヒト化抗体は、超可変ループの全部または実質的に全部が、非ヒト免疫グロブリンのものに対応し、FR領域の全部または実質的に全部が、ヒト免疫グロブリン配列のものである、少なくとも1つ、典型的には2つの可変ドメインの実質的に全部を含むであろう。ヒト化抗体は、任意で、免疫グロブリン、典型的には、ヒト免疫グロブリンの定常領域（Fc）の少なくとも一部も含むであろう。さらなる詳細に関しては、Jones et al.,Nature 321:522-525(1986)；Riechmann et al.,Nature 332:323-329(1988)；およびPresta,Curr.Op.Struct.Biol.2:593-596(1992)を参照のこと。
化学的コンジュゲーションが、本明細書に記載された二重特異性抗体または多重特異性抗体を生成するために使用されてもよく、同種二官能性試薬および異種二官能性試薬と、E-アミノ基またはヒンジ領域チオール基との使用に基づく。5,5'-ジチオビス(2-ニトロ安息香酸)（DNTB）のような同種二官能性試薬は、2つのFabの間にジスルフィド結合を生成し、O-フェニレンジマレイミド(O-PDM）は、2つのFabの間にチオエーテル結合を生成する（Brenner et al.,1985、Glennie et al.,1987）。N-スクシンイミジル-3-(2-ピリジルジチオ)プロピオネート（SPDP）のような異種二官能性試薬は、クラスまたはアイソタイプに関わらず、抗体およびFab断片の露出アミノ基を化合させる（Van Dijk et al.,1989）。
いくつかの態様において、本明細書に記載された抗体、即ち、慢性免疫病を処置するのために有用であり、かつPD-1およびTIM-3に特異的な抗体には、修飾された誘導体、即ち、抗体のPD-1またはTIM-3との結合を妨害しないような、任意の型の分子の抗体への共有結合性の付着により修飾された誘導体が含まれる。例えば、限定ではないが、抗体誘導体には、例えば、グリコシル化、アセチル化、PEG化、リン酸化、アミド化、公知の保護基／ブロッキング基による誘導体化、タンパク質分解的切断、細胞リガンドまたはその他のタンパク質との連結等により修飾された抗体が含まれる。特異的な化学的切断、アセチル化、ホルミル化、ツリカマイシン（turicamycin）の代謝的合成等を含むが、これらに限定されない、多数の化学的修飾のいずれかが、公知の技術により実施され得る。さらに、誘導体は、1つまたは複数の非古典的アミノ酸を含有していてもよい。
従って、慢性免疫病の処置において使用するための、本明細書に記載された二重特異性抗体または多重特異性抗体は、当技術分野において公知の適当な方法によって生成され得る。PD-1およびTIM-3の両方に対するモノクローナル抗体およびポリクローナル抗体は、当技術分野において公知である。例えば、特定の特徴またはエピトープ特異性を有する抗体を生成するために必要な程度に、当業者は、下記のように、または当技術分野において公知であるように、新たなモノクローナルまたはポリクローナルの抗PD-1抗体および抗TIM-3抗体を生成することができる。他の態様において、本明細書に記載された二重特異性抗体および多重特異性抗体ならびにその抗原結合断片は、MDX-1106（ONO-4538）、完全ヒトIgG4抗PD-1遮断抗体（Journal of Clinical Oncology,2008 Vol 26,No 15S）；CT-011（CureTech,LTD、以前はCT-AcTibodyまたはBAT）、ヒト化モノクローナルIgG1抗体（Benson DM et al.,Blood.2010 May 11）、またはクローンNAT（Abcam）、クローンEH12.2H7（Biolegend）、クローンJ116（eBioscience）、クローンMIH4（eBioscience）、クローンJ105（eBioscience）、もしくはクローン192106（R&D systems）から入手されるもののような、ヒトPD-1に対するモノクローナル抗体に由来するPD-1結合部位配列を利用することができる。同様に、本明細書に記載された二重特異性抗体および多重特異性抗体ならびにその抗原結合断片は、クローンF38-2E2（Biolegend）またはクローン344823（R&D Systems）から入手されるもののような、ヒトTIM-3に対するモノクローナル抗体に由来するTIM-3結合部位配列を利用することができる。例えば、MDX-1106のCDR領域のアミノ酸配列を有するPD-1に対する抗原結合部位、およびクローン344823により産生される抗体のCDR領域のアミノ酸配列を有するTIM-3に対する抗原結合部位を、本明細書に記載される二重特異性抗体構築物を生成するため、ヒトIgG1骨格のような適切なフレームワークにグラフティングすることができる。
当技術分野において周知の様々な手法によって、PD-1またはTIM-3に特異的なポリクローナル抗体を作製することができる。例えば、PD-1ポリペプチドもしくはTIM-3ポリペプチド、またはSEQ ID NO:1のアミノ酸残基42〜136を含む断片もしくはSEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む断片のような、それらの断片を、タンパク質に特異的なポリクローナル抗体を含有している血清の作製を誘導するため、ウサギ、マウス、ラット等を含むが、これらに限定されない、様々な宿主動物へ投与することができる。ポリクローナル抗体は、好ましくは、関連抗原、例えば、PD-1断片およびアジュバントの複数回の皮下（sc）注射または腹腔内（ip）注射により動物において産生される。例えば、二官能性剤または誘導体化剤、例えば、マレイミドベンゾイルスルホスクシンイミドエステル（システイン残基を通したコンジュゲーション）、N-ヒドロキシ-スクシンイミド（リジン残基を通したもの）、グルタルアルデヒド、無水コハク酸、SOCl2、またはR1N=C=NR［RおよびR1は異なるアルキル基である］を使用して、免疫感作される種において免疫原性であるタンパク質、例えば、キーホールリンペットヘモシアニン、血清アルブミン、ウシチログロブリン、または大豆トリプシンインヒビターと、抗原をコンジュゲートさせることが有用であり得る。
例えば、（それぞれウサギまたはマウスのため）100μgまたは5μgのタンパク質またはコンジュゲートを、3倍容量のフロイント完全アジュバントと組み合わせ、その溶液を複数の部位において皮内注射することにより、抗原、免疫原性コンジュゲート、または誘導体に対して動物を免疫感作することができる。1ヶ月後、複数の部位における皮下注射により、最初の量の1/5〜1/10のペプチドまたはコンジュゲートを含むフロイント完全アジュバントにより、動物を追加刺激する。7〜14日後、動物から採血し、血清を抗体力価についてアッセイする。力価がプラトーに達するまで、動物を追加刺激する。好ましくは、同一抗原のコンジュゲートであるが、異なるタンパク質と、かつ／または異なる架橋試薬を通してコンジュゲートしたものによって、動物を追加刺激する。コンジュゲートは、タンパク質融合体として組換え細胞培養物において作成されてもよい。ミョウバンのような凝集剤も、免疫応答を増強するために適切に使用される。
様々なその他のアジュバントが、宿主種に依って、免疫学的応答を増加させるために使用され得、フロイント（完全および不完全）、水酸化アルミニウムのようなミネラルゲル、リゾレシチンのような界面活性物質、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプチド、油乳濁液、キーホールリンペットヘモシアニン、ジニトロフェノール、ならびにBCG（カルメット・ゲラン桿菌）およびコリネバクテリウム・パルバム（corynebacterium parvum）のような有用である可能性のあるヒトアジュバントを含むが、これらに限定されない。適当なアジュバントも、当業者に周知である。
モノクローナル抗体は、ハイブリドーマテクノロジー、組換えテクノロジー、およびファージディスプレイテクノロジー、またはそれらの組み合わせの使用を含む、当技術分野において公知の極めて多様な技術を使用して調製され得る。本明細書に記載されたモノクローナル抗体を作成するための様々な方法が、当技術分野において利用可能である。例えば、モノクローナル抗体は、Kohler et al.,Nature,256:495(1975)により最初に記載されたハイブリドーマ法を使用して、または組換えDNA法（米国特許第4,816,567号）により作成され得る。例えば、モノクローナル抗体は、当技術分野において公知のもの、および、例えば、Harlow et al.,Antibodies:A Laboratory Manual,(Cold Spring Harbor Laboratory Press,2nd ed.,1988)；Hammer-ling,et al.,in:Monoclonal Antibodies and T-Cell Hybrido-mas 563-681(Elsevier,N.Y.,1981)(これらの参照は、参照によりその全体が組み入れられる）に教示されたものを含むハイブリドーマ技術を使用して作製され得る。「モノクローナル抗体」という用語は、本明細書において使用されるように、ハイブリドーマテクノロジーを通して作製された抗体に限定されない。「モノクローナル抗体」という用語は、真核生物クローン、原核生物クローン、またはファージクローンを含む、単一のクローンに由来する抗体をさし、それが作製された方法をさすのではないことが理解されるべきである。
ハイブリドーマテクノロジーを使用して特異的な抗体を作製しスクリーニングする方法は、当技術分野においてルーチンであり周知である。非限定的な例において、PD-1、TIM-3、またはSEQ ID NO:1のアミノ酸残基42〜136を含む断片もしくはSEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む断片のようなそれらの断片もしくは誘導体、またはPD-1もしくはTIM-3もしくはそれらの断片を発現している細胞により、マウスを免疫感作することができる。免疫応答が検出された後、例えば、PD-1またはTIM-3に特異的な抗体がマウス血清中に検出された後、マウス脾臓を採集し、脾細胞を単離する。次いで、脾細胞を、周知の技術により、適当な骨髄腫細胞、例えば、ATCCから入手可能な細胞株SP20に由来する細胞と融合させる。ハイブリドーマを選択し限界希釈によりクローニングする。次いで、PD-1およびTIM-3と結合し、活性化されたリンパ球に対して細胞傷害性または細胞***阻害性の効果を発揮することができる抗体を分泌する細胞について、当技術分野において公知の方法により、ハイブリドーマクローンをアッセイする。陽性ハイブリドーマクローンをマウスに注射することにより、一般に高レベルの抗体を含有している腹水を、生成することができる。
ハイブリドーマ法においては、免疫感作のために使用されたタンパク質と特異的に結合するであろう抗体を産生するかまたは産生することができるリンパ球を誘発するため、マウス、またはハムスターもしくはマカクザルのようなその他の適切な宿主動物を、上記のように免疫感作する。あるいは、リンパ球をインビトロで免疫感作してもよい。次いで、ハイブリドーマ細胞が形成されるよう、ポリエチレングリコールのような適当な融合剤を使用して、リンパ球を骨髄腫細胞と融合させる（Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,pp.59-103(Academic Press,1986)）。
このようにして調製されたハイブリドーマ細胞を、適当な培養培地、好ましくは、非融合親骨髄腫細胞の成長または生存を阻害する1種または複数種の物質を含有している培養培地に播種し成長させる。例えば、親骨髄腫細胞が酵素ヒポキサンチングアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ（HGPRTまたはHPRT）を欠く場合、ハイブリドーマのための培養培地は、典型的には、HGPRT欠損細胞の成長を妨害する物質、ヒポキサンチン、アミノプテリン、およびチミジンを含むであろう（HAT培地）。
好ましい骨髄腫細胞は、効率的に融合し、選択された抗体産生細胞による抗体の安定的な高レベルの産生を支持し、かつHAT培地のような培地に対して感受性であるものである。これらの中で、好ましい骨髄腫細胞株は、Salk Institute Cell Distribution Center（San Diego,Calif,USA）から入手可能なマウス腫瘍MOPC-21およびMPC-11に由来するもの、ならびにAmerican Type Culture Collection（Rockville,Md.USA）から入手可能なSP-2細胞またはX63-Ag8-653細胞のようなマウス骨髄腫株である。ヒト骨髄腫およびマウス-ヒトヘテロミエローマ（heteromyeloma）の細胞株も、ヒトモノクローナル抗体の作製のために記載されている（Kozbor,J.Immunol.,133:3001(1984)；Brodeur et al.,Monoclonal Antibody Production Techniques and Applications,pp.51-63(Marcel Dekker,Inc.,New York,1987)）。
ハイブリドーマ細胞が成長している培養培地を、抗原に対するモノクローナル抗体の産生についてアッセイする。好ましくは、ハイブリドーマ細胞により産生されたモノクローナル抗体の結合特異性を、免疫沈降、またはラジオイムノアッセイ（RIA）もしくは酵素結合免疫吸着アッセイ（ELISA）のようなインビトロ結合アッセイにより決定する。
所望の特異性、親和性、および／または活性の抗体を産生するハイブリドーマ細胞が同定された後、限界希釈法によってクローンをサブクローニングし、標準的な方法により成長させることができる（Goding,Monoclonal Antibodies:Principles and Practice,pp.59-103(Academic Press,1986)）。この目的のために適当な培養培地には、例えば、D-MEM培地またはRPMI-1640培地が含まれる。さらに、動物において腹水腫瘍としてインビボでハイブリドーマ細胞を成長させることもできる。
サブクローンにより分泌されたモノクローナル抗体は、例えば、プロテインA-セファロース、ヒドロキシルアパタイトクロマトグラフィ、ゲル電気泳動、透析、またはアフィニティクロマトグラフィのような従来の免疫グロブリン精製法により、培養培地、腹水、または血清から適当に分離される。
モノクローナル抗体をコードするDNAは、従来の手法を使用して（例えば、モノクローナル抗体の重鎖および軽鎖をコードする遺伝子と特異的に結合することができるオリゴヌクレオチドプローブを使用することにより）容易に単離され配列決定され得る。ハイブリドーマ細胞は、そのようなDNAの好ましい起源として機能する。単離後、DNAを発現ベクターに置き、次いで、組換え宿主細胞におけるモノクローナル抗体の合成を得るため、大腸菌細胞、サルCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞、または他の免疫グロブリンタンパク質を産生しない骨髄腫細胞のような宿主細胞へそれをトランスフェクトすることができる。抗体の組換え作製は、以下に、より詳細に記載される。
別の例において、本明細書に記載された方法および組成物において有用な抗体は、McCafferty et al.,Nature,348:552-554(1990)に記載された技術を使用して生成された抗体ファージライブラリーからの単離のような、当技術分野において公知の様々なファージディスプレイ法を使用して生成され得る。Clackson et al.,Nature,352:624-628(1991)およびMarks et al.,J.Mol.Biol.,222:581-597(1991)は、ファージライブラリーを使用した、マウス抗体およびヒト抗体の単離をそれぞれ記載している。その後の刊行物は、チェーンシャフリングによる高親和性（nM範囲）ヒト抗体の作製（Marks et al.,Bio/Technology,10:779-783(1992)）、ならびに極めて大きなファージライブラリーを構築するための戦略としてのコンビナトリアル感染およびインビボ組換え（Waterhouse et al.,Nuc.Acids.Res.,21:2265-2266(1993)）を記載している。従って、これらの技術は、モノクローナル抗体の単離のための、伝統的なモノクローナル抗体ハイブリドーマ技術の実行可能な代替法である。
ファージディスプレイ法においては、機能的な抗体ドメインが、それらをコードする核酸配列を保持しているファージ粒子の表面上にディスプレイされる。特定の態様において、そのようなファージは、レパートリーまたはコンビナトリアル抗体ライブラリー（例えば、ヒトまたはマウス）から発現された抗原結合ドメインをディスプレイするために利用され得る。ファージディスプレイ法においては、機能的な抗体ドメインが、それらをコードする核酸配列を保持しているファージ粒子の表面上にディスプレイされる。具体的には、VHドメインおよびVLドメインをコードするDNA配列を、動物cDNAライブラリー（例えば、ヒトまたはマウスのリンパ組織のcDNAライブラリー）から増幅する。VHドメインおよびVLドメインをコードするDNAを、PCRによりscFvリンカーと組換え、ファージミドベクター（例えば、pCANTAB6またはpComb3HSS）へクローニングする。ベクターを大腸菌へ電気穿孔し、大腸菌にヘルパーファージを感染させる。これらの方法において使用されるファージは、典型的には、ファージの遺伝子IIIまたは遺伝子VIIIのタンパク質のいずれかと組換えにより融合した、Fab、Fv、またはジスルフィド安定化Fv抗体ドメインを有するファージから発現されたfdおよびM13結合ドメインを含む繊維状ファージである。PD-1もしくはTIM-3またはそれらの一部と結合する抗原結合ドメインを発現しているファージは、例えば、標識された抗原、または固体表面もしくはビーズと結合したもしくはそれらに捕獲された抗原を使用して、選択または同定され得る。本明細書に記載された抗体を作成するために使用され得るファージディスプレイ法の例には、Brinkman et al,1995,J.Immunol.Methods 182:41-50；Ames et al.,1995,J.Immunol.Methods 184:177-186；Kettleborough et al,1994,Eur.J.Immunol.24:952-958；Persic et al.,1997,Gene 187:9-18；Burton et al.,1994,Advances in Immunology,191-280；PCT出願第PCT/GB91/01134号；PCT公開WO90/02809；WO91/10737；WO92/01047；WO92/18619；WO93/11236；WO95/15982；WO95/20401；ならびに米国特許第5,698,426号；第5,223,409号；第5,403,484号；第5,580,717号；第5,427,908号；第5,750,753号；第5,821,047号；第5,571,698号；第5,427,908号；第5,516,637号；第5,780,225号；第5,658,727号；第5,733,743号、および第5,969,108号（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に開示されたものが含まれる。
上記参照に記載されるように、ファージ選択の後、ファージから抗体コーディング領域を単離し、ヒト抗体を含む完全抗体、またはその他の所望の抗原結合断片を生成するために使用し、例えば、以下に詳細に記載されるように、哺乳動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、酵母、および細菌を含む所望の宿主において発現させることができる。例えば、Fab断片、Fab'断片、およびF(ab')2断片を組換え作製するための技術も、PCT公開WO92/22324；Mullinax et al,BioTechniques 1992,12(6):864-869；およびSawai et al,1995,AJRI 34:26-34；およびBetter et al.,1988,Science 240:1041-1043（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に開示されたもののような、当技術分野において公知の方法を使用して、利用することができる。
本明細書において使用されるように、「キメラ抗体」とは、マウスモノクローナル抗体に由来する可変領域と、ヒト免疫グロブリン定常領域とを有する抗体のような、抗体の異なる部分が異なる動物種に由来する分子をさす。キメラ抗体を作製するための方法は、当技術分野において公知である。例えば、Morrison,Science,1985,229:1202；Oi et al,1986,Bio-Techniques 4:214；Gillies et al.,1989,J.Immunol.Methods 125:191-202；米国特許第5,807,715号；第4,816,567号；および第4,816,397号（それらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）を参照のこと。
「ヒト化抗体」という用語は、本明細書において使用されるように、非ヒト種由来の1つまたは複数のCDRと、ヒト免疫グロブリン分子由来のフレームワークおよび定常領域とを有する、所望の抗原、即ち、PD-1またはTIM-3と結合する、非ヒト種由来の抗体分子をさす。しばしば、ヒトフレームワーク領域のフレームワーク残基は、抗原結合を改変するため、好ましくは、改善するため、CDRドナー抗体由来の対応する残基に置換されるであろう。これらのフレームワーク置換は、当技術分野において周知の方法により、例えば、抗原結合にとって重要なフレームワーク残基を同定するため、CDR残基とフレームワーク残基との相互作用をモデル化し、特定の位置における稀なフレームワーク残基を同定するため、配列を比較することにより同定される（例えば、Queenら、米国特許第5,585,089号；Riechmann et al.,1988,Nature 332:323を参照のこと）。抗体は、例えば、CDRグラフティング（EP239,400；PCT公開WO91/09967；米国特許第5,225,539号；第5,530,101号；および第5,585,089号）、ベニアリング（veneering）またはリサーフェシング（resurfacing）（EP592,106；EP519,596；Padlan,Molecular Immunology,1991,28(4/5):489-498；Studnicka et al.,1994,Protein Engineering 7(6):805-814；Roguska.et al,1994,PNAS 91:969-973）、およびチェーンシャフリング（米国特許第5,565,332号）（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）を含む、当技術分野において公知の多様な技術を使用して、ヒト化され得る。従って、ヒト化抗体は、非ヒトである起源から導入された1つまたは複数のアミノ酸残基を有する。これらの非ヒトアミノ酸残基は、しばしば、「インポート」残基と呼ばれ、典型的には、「インポート」可変ドメインから取られる。ヒト化は、本質的には、ヒト抗体の対応する配列をげっ歯動物のCDRまたはCDR配列に置換することにより、Winterら（Jones et al.,Nature,321:522-525(1986)；Riechmann et al.,Nature,332:323-327(1988)；Verhoeyen et al.,Science,239:1534-1536(1988)（これらの内容は、参照によりそれらの全体に本明細書に組み入れられる））の方法に従って実施され得る。従って、そのような「ヒト化」抗体は、完全ヒト可変ドメインより実質的に少ない部分が、非ヒト種からの対応する配列に置換されたキメラ抗体である（米国特許第4,816,567号（この内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる））。実際、ヒト化抗体は、典型的には、数つのCDR残基が、げっ歯動物抗体における類似の部位に由来する残基に置換されており、数つのFR残基も置換されているかもしれない、ヒト抗体である。
ヒト化抗体の作成において使用されるヒト可変ドメイン（軽鎖および重鎖の両方）の選択は、抗原性を低下させるために極めて重要である。いわゆる「ベストフィット」法に従って、げっ歯動物抗体の可変ドメインの配列を、公知のヒト可変ドメイン配列の全ライブラリーに対してスクリーニングする。次いで、げっ歯動物のものに最も近いヒト配列を、ヒト化抗体のためのヒトフレームワーク（FR）として受け入れる（Sims et al.,J.Immunol.,151:2296(1993)；Chothia et al.,J.Mol.Biol.,196:901(1987)）。別の方法は、軽鎖または重鎖の特定のサブグループの全ヒト抗体のコンセンサス配列に由来する特定のフレームワークを使用する。同一のフレームワークを、数種の異なるヒト化抗体のために使用することができる（Carter et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:4285(1992)；Presta et al.,J.Immunol.,151:2623(1993)）。
抗原、即ち、PD-1およびTIM-3に対する高い親和性、ならびにその他の有利な生物学的特性を保持しつつ、抗体をヒト化することが、さらに重要である。この目標を達成するため、好ましい方法によると、ヒト化抗体は、親配列およびヒト化配列の三次元モデルを使用した、親配列および様々な概念的ヒト化生成物の分析の過程により調製される。三次元免疫グロブリンモデルは、一般的に利用可能であり、当業者に周知である。選択された候補免疫グロブリン配列の推定三次元コンフォメーション構造を図示し表示するコンピュータプログラムが利用可能である。これらの表示を観察することにより、候補免疫グロブリン配列の機能における残基の可能性の高い役割の分析、即ち、候補免疫グロブリンの抗原結合能に影響を及ぼす残基の分析が可能である。このようにして、標的抗原に対する親和性の増加のような所望の抗体特徴が達成されるよう、レシピエント配列およびインポート配列からFR残基を選択し組み合わることができる。一般に、CDR残基は、抗原結合への影響に、直接、最も実質的に、関与している。VEgf抗原に対するヒト化抗体およびその親和性成熟バリアントは、例えば、2005年2月26日発行の米国特許第6,884,879号（この内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）に記載されている。
完全ヒト抗体は、ヒト患者の治療的処置のために特に望ましい。ヒト抗体は、ヒト免疫グロブリン配列に由来する抗体ライブラリーを使用して、上記ファージディスプレイ法を含む、当技術分野において公知の多様な方法により作成され得る。米国特許第4,444,887号および第4,716,111号；ならびにPCT公開WO98/46645、WO98/50433、WO98/24893、WO98/16654、WO96/34096、WO96/33735、およびWO91/10741（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）も参照のこと。
ヒト免疫グロブリン遺伝子を発現しており、免疫感作により、内因性免疫グロブリン産生の非存在下で、ヒト抗体の完全なレパートリーを産生することができるトランスジェニックマウスを使用して、ヒト抗体を作製することもできる。例えば、キメラマウスおよび生殖系列変異マウスにおける抗体重鎖連結領域（JH）遺伝子のホモ接合性の欠失が、内因性の抗体産生の完全な阻害をもたらすことが記載されている。そのような生殖系列変異マウスへのヒト生殖系列免疫グロブリン遺伝子アレイの移入は、抗原チャレンジにより、ヒト抗体の産生をもたらすであろう。トランスジェニックマウスを、選択された抗原、例えば、PD-1およびTIM-3の全部または一部により、通常の様式で免疫感作する。従来のハイブリドーマテクノロジーを使用して、免疫感作されたトランスジェニックマウスから、抗原に対するモノクローナル抗体を得ることができる。トランスジェニックマウスが保有しているヒト免疫グロブリントランスジーンは、B細胞分化の間に再編成され、後に、クラススイッチおよび体細胞変異を受ける。従って、そのような技術を使用して、治療的に有用なIgG抗体、IgA抗体、IgM抗体、およびIgE抗体を作製することが可能である。ヒト抗体を作製するためのこのテクノロジーの概要に関しては、Lonberg and Huszar,1995,Int.Rev.Immunol.13：65-93を参照のこと。ヒト抗体およびヒトモノクローナル抗体を作製するためのこのテクノロジー、ならびにそのような抗体を作製するためのプロトコルの詳細な考察については、例えば、PCT公開WO98/24893；WO92/01047；WO96/34096；WO96/33735；欧州特許第0 598 877号；米国特許第5,413,923号；第5,625,126号；第5,633,425号；第5,569,825号；第5,661,016号；第5,545,806号；第5,814,318号；第5,885,793号；第5,916,771号；および第5,939,598号（これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）を参照のこと。さらに、Abgenix Inc.（Freemont,Calif.）およびMedarex（Princeton,N.J.）のような会社は、上記のものと類似したテクノロジーを使用して、選択された抗原に対するヒト抗体の提供に従事し得る。例えば、Jakobovits et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:2551(1993)；Jakobovits et al.,Nature,362:255-258(1993)；Bruggermann et al.,Year in Immuno.,7:33(1993)；およびDuchosal et al.Nature 355:258(1992)（これらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）も参照のこと。
あるいは、免疫感作されていないドナーに由来する免疫グロブリン可変（V）ドメイン遺伝子レパートリーから、インビトロでヒト抗体および抗体断片を作製するため、ファージディスプレイテクノロジー（McCafferty et al.,Nature 348:552-553(1990)）を使用することができる。この技術によると、抗体Vドメイン遺伝子を、M13またはfdのような繊維状バクテリオファージのメジャーコートタンパク質またはマイナーコートタンパク質の遺伝子へインフレームでクローニングし、機能的な抗体断片としてファージ粒子の表面上にディスプレイさせる。繊維状粒子は、ファージゲノムの一本鎖DNAコピーを含有しているため、抗体の機能的特性に基づく選択は、それらの特性を示す抗体をコードする遺伝子の選択ももたらす。従って、ファージは、B細胞の特性のいくつかを模倣する。ファージディスプレイは、多様なフォーマットで実施され得；それらの概説については、例えば、Johnson,Kevin S,and Chiswell,David J.,Current Opinion in Structural Biology 3:564-571(1993)を参照のこと。V遺伝子セグメントの数種の起源が、ファージディスプレイのために使用され得る。Clackson et al.,Nature,352:624-628(1991)は、免疫感作されたマウスの脾臓に由来するV遺伝子の小さなランダムコンビナトリアルライブラリーから、多様な抗オキサゾロン抗体を単離した。Marks et al.,J.Mol.Biol.222:581-597(1991)またはGriffith et al.,EMBO J.12:725-734(1993)に記載された技術に本質的に従い、免疫感作されていないヒトドナーに由来するV遺伝子のレパートリーを構築し、（自己抗原を含む）多様な抗原に対する抗体を単離してもよい。米国特許第5,565,332号および第5,573,905号も参照のこと。
インビトロで活性化されたB細胞により、ヒト抗体を生成することもできる（米国特許第5,567,610号および第5,229,275号（これらの内容は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる）を参照のこと）。
「ガイドセレクション（guided selection）」と呼ばれる技術を使用して、選択されたエピトープを認識する完全ヒト抗体を生成することができる。このアプローチにおいては、選択された非ヒトモノクローナル抗体、例えば、マウス抗体を、同一エピトープを認識する完全ヒト抗体の選択をガイドするために使用する（Jespers et al.,1994,Bio/technology 12:899-903）。
さらに、本明細書に記載されたPD-1またはTIM-3に対する二重特異性抗体および多重特異性抗体を、次に、当業者に周知の技術を使用して、本明細書に記載されたタンパク質を「模倣」する抗イディオタイプ抗体を生成するために利用することができる（例えば、Greenspan & Bona,1989,FASEB J.7(5):437-444；およびNissinoff.1991,J.Immunol.147(8):2429-243Sを参照のこと）。そのような抗イディオタイプのFab断片は、活性化されたリンパ球に存在するPD-1またはTIM-3に対する個体の自己の免疫応答を誘発するため、治療計画において使用され得る。
抗体断片の作製のための様々な技術が開発されている。本明細書に記載された抗体を、従来の技術を使用して断片化し、上記の完全抗体と同様に、それらの断片を利用可能性についてスクリーニングすることができる。伝統的には、これらの断片は、完全抗体のタンパク質分解的消化を介して導出された（例えば、Morimoto et al.,Journal of Biochemical and Biophysical Methods 24:107-117(1992)およびBrennan et al.,Science,229:81(1985)を参照のこと）。例えば、本明細書に記載された二重特異性抗体および多重特異性抗体のFab断片およびF(ab')2断片は、（Fab断片を作製するための）パパインまたは（F(ab')2断片を作製するための）ペプシンのような酵素を使用した、免疫グロブリン分子のタンパク質分解的切断により作製され得る。F(ab')2断片は、可変領域、軽鎖定常領域、および重鎖のCH1ドメインを含有している。しかしながら、現在では、組換え宿主細胞により、直接、これらの断片を作製することができる。例えば、抗体断片を、上述の抗体ファージライブラリーから単離することができる。あるいは、Fab'-SH断片を、大腸菌から直接回収し、F(ab')2断片が形成されるよう、化学的にカップリングすることができる（Carter et al.,Bio/Technology 10:163-167(1992)）。別のアプローチによると、組換え宿主細胞培養物から直接、F(ab')2断片を単離することができる。抗体断片の作製のためのその他の技術は、当業者に明らかであろう。他の態様において、選択される抗体は一本鎖Fv断片(scFv）である。WO93/16185を参照のこと。
一本鎖Fvおよび抗体を作製するために使用され得る技術の例には、米国特許第4,946,778号および第5,258,498号；Huston et al.,1991,Methods in Enzymology 203:46-88；Shu et al.,1993,PNAS 90:7995-7999；ならびにSkerra et al.,1988,Science 240:1038-1040に記載されたものが含まれる。本明細書に記載されるヒトにおける抗体のインビボの使用、およびインビトロの増殖アッセイまたは細胞傷害アッセイを含む、いくつかの使用については、キメラ抗体、ヒト化抗体、またはヒト抗体を使用することが好ましい。
これらの局面のいくつかの態様において、本明細書に記載された抗体または抗体断片のアミノ酸配列修飾が企図される。例えば、抗体の結合親和性および／またはその他の生物学的特性を改善することが、望ましい場合がある。抗体のアミノ酸配列バリアントは、抗体核酸へ適切なヌクレオチド変化を導入することにより、またはペプチド合成により、調製される。そのような修飾には、例えば、抗体のアミノ酸配列内の残基の欠失および／または挿入および／または置換が含まれる。最終構築物が、所望の特徴を保有している限り、例えば、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する限り、欠失、挿入、および置換の任意の組み合わせが、最終構築物に到達するために成される。アミノ酸変化は、グリコシル化部位の数または位置の変化のような、抗体の翻訳後過程も改変することができる。
変異誘発の好ましい位置である抗体のいくつかの残基または領域を同定するための有用な方法は、Cunningham and Wells Science,244:1081-1085(1989)に記載されるように「アラニンスキャニング変異誘発」と呼ばれる。ここでは、標的残基の残基または群を同定し（例えば、arg、asp、his、lys、およびgluのような電荷を有する残基）、そのアミノ酸の抗原との相互作用に影響を与えるため、中性アミノ酸または負の電荷を有するアミノ酸（最も好ましくは、アラニンまたはポリアラニン）に交換する。次いで、置換の部位に、またはその代わりに、さらなるバリアントまたは他のバリアントを導入することにより、置換に対する機能的感受性を示すアミノ酸位置を正確にする。従って、アミノ酸配列変動を導入するための部位は予め決定されるが、変異自体の性質を予め決定する必要はない。例えば、所定の部位における変異の性能を分析するため、標的のコドンまたは領域においてalaスキャニング変異誘発またはランダム変異誘発を実施し、発現された抗体バリアントを所望の活性についてスクリーニングする。
アミノ酸配列挿入には、1残基から100残基以上を含有しているポリペプチドまでの範囲の長さの、アミノ末端および／またはカルボキシル末端における融合が含まれ、1つまたは複数のアミノ酸残基の配列内挿入も含まれる。末端挿入の例には、N末端メチオニル残基を有する抗体、または細胞傷害性ポリペプチドと融合した抗体が含まれる。抗体分子のその他の挿入バリアントには、酵素（例えば、ADEPTのため）または抗体の血清半減期を増加させるポリペプチドの、抗体のN末端またはC末端への融合が含まれる。
バリアントの別の型は、アミノ酸置換バリアントである。これらのバリアントは、異なる残基に交換された抗体分子内の少なくとも1つのアミノ酸残基を有する。置換変異誘発のために最も重要である部位には、超可変領域が含まれるが、FR改変も企図される。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片の生物学的特性の実質的な修飾は、（a）置換の区域のポリペプチド骨格の構造、例えば、シートもしくはヘリックスコンフォメーションとしての構造、（b）標的部位における分子の電荷もしくは疎水性、または（c）側鎖のかさ、の維持に対する効果が有意に異なる置換を選択することにより達成される。アミノ酸は、側鎖の特性の類似性によって分類され得る（A.L.Lehninger,in Biochemistry,second ed.,pp.73-75,Worth Publishers,New York(1975)）：（1）無極性：Ala（A）、Val（V）、Leu（L）、Ile（I）、Pro（P）、Phe（F）、Trp（W）、Met（M）；（2）電荷を有しない極性：Gly（G）、Ser（S）、Thr（T）、Cys（C）、Tyr（Y）、Asn（N）、Gln（Q）；（3）酸性：Asp（D）、Glu（E）；（4）塩基性：Lys（K）、Arg（R）、His（H）。
あるいは、天然に存在する残基は、一般的な側鎖特性に基づく群に分割され得る：（1）疎水性：ノルロイシン、Met、Ala、Val、Leu、Ile；（2）中性親水性：Cys、Ser、Thr、Asn、Gln；（3）酸性：Asp、Glu；（4）塩基性：His、Lys、Arg；（5）鎖方向に影響を及ぼす残基：Gly、Pro；（6）芳香族：Trp、Tyr、Phe。非保存的置換は、これらのクラスのうちの一つのメンバーを、別のクラスに交換することを要するであろう。
特に好ましい保存的置換は以下の通りである：Ala→GlyもしくはSer；Arg→Lys；Asn→GlnもしくはHis；Asp→Glu；Cys→Ser；Gln→Asn；Glu→Asp；Gly→AlaもしくはPro；His→AsnもしくはGln；Ile→LeuもしくはVal；Leu→IleもしくはVal；Lys→Arg、Gln、もしくはGlu；Met→Leu、Tyr、もしくはIle；Phe→Met、Leu、もしくはTyr；Ser→Thr；Thr→Ser；Trp→Tyr；Tyr→Trp；および／またはPhe→Val、Ile、もしくはLeu。
抗体の適切なコンフォメーションの維持に関与しないシステイン残基も、分子の酸化的安定性を改善し、異常な架橋を防止するため、置換することができ、一般に、セリンに置換することができる。反対に、安定性を改善するため、システイン結合を抗体に付加することもできる（特に、抗体がFv断片のような抗体断片である場合）。
置換バリアントの特に好ましい型には、本明細書に記載された親抗体またはその抗体断片の1つまたは複数の超可変領域残基の置換（例えば、ヒト化抗体またはヒト抗体）が含まれる。一般に、さらなる開発のために選択される得られたバリアントは、それらが生成された親抗体に比べて改善された生物学的特性を有するであろう。そのような置換バリアントを生成するための便利な方式には、ファージディスプレイを使用した親和性成熟が含まれる。簡単に説明すると、数箇所の超可変領域部位（例えば、6〜7の部位）を、各部位における全ての可能なアミノ置換を生成するために変異させる。このように生成された抗体バリアントを、各粒子内にパッケージングされたM13の遺伝子III産物との融合体として、繊維状ファージ粒子から一価でディスプレイさせる。次いで、ファージディスプレイされたバリアントを、本明細書に開示されるようにして、生物学的活性（例えば、結合親和性）についてスクリーニングする。修飾のための候補超可変領域部位を同定するため、抗原結合に有意に寄与する超可変領域残基を同定するため、アラニンスキャニング変異誘発を実施することができる。代替的に、または、付加的に、抗体とヒトのDEspRとの間の接触点を同定するため、抗原-抗体複合体の結晶構造を分析することが有益であり得る。そのような接触残基および隣接残基は、本明細書に詳述された技術による置換の候補である。そのようなバリアントが生成された後は、バリアントのパネルを、本明細書に記載されるスクリーニングに供し、1種または複数種の関連アッセイにおいて優れた特性を有する抗体を、さらなる開発のために選択することができる。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片のアミノ酸バリアントの別の型は、抗体の最初のグリコシル化パターンを改変する。改変とは、抗体に見出される1つもしくは複数の糖モエティの欠失、および／または抗体に存在しない1つもしくは複数のグリコシル化部位の付加を意味する。
抗体のグリコシル化は、典型的には、N結合型またはO結合型のいずれかである。N結合型とは、アスパラギン残基の側鎖への炭水化物モエティの付着をさす。トリペプチド配列アスパラギン-X-セリンおよびアスパラギン-X-トレオニン（Xはプロリン以外の任意のアミノ酸である）は、アスパラギン側鎖への炭水化物モエティの酵素的付着のための認識配列である。従って、ポリペプチドにおけるこれらのトリペプチド配列のいずれかの存在は、可能性のあるグリコシル化部位を作出する。O結合型グリコシル化とは、ヒドロキシアミノ酸、最も一般的には、セリンまたはトレオニンへの、糖N-アセチルガラクトサミン、ガラクトース、またはキシロースのうちの1種の付着をさすが、5-ヒドロキシプロリンまたは5-ヒドロキシリジンも使用され得る。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片へのグリコシル化部位の付加は、上記トリペプチド配列のうちの1つまたは複数を含有するよう、アミノ酸配列を改変することにより、便利に達成される（N結合型グリコシル化部位の場合）。改変は、最初の抗体の配列への、1つまたは複数のセリン残基またはトレオニン残基の付加または置換によってもなされ得る（O結合型グリコシル化部位の場合）。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片がFc領域を含む場合には、それに接着している炭水化物を改変することができる。例えば、抗体のFc領域に付着しているフコースを欠く成熟炭水化物構造を有する抗体は、米国特許出願第US2003/0157108A1号（Presta,L）に記載されている。US2004/0093621A1（Kyowa Hakko Kogyo Co.,Ltd）も参照のこと。抗体のFc領域に付着した炭水化物の中に二分（bisecting）N-アセチルグルコサミン（GlcNAc）を有する抗体は、WO03/011878（Jean-Mairetら）および米国特許第6,602,684号（Umanaら）に参照されている。抗体のFc領域に付着したオリゴ糖の中に少なくとも1つのガラクトース残基を有する抗体は、WO97/30087（Patelら）に報告されている。Fc領域に付着した改変された炭水化物を有する抗体に関しては、WO98/58964（Raju,S.）およびWO99/22764（Raju,S.）を参照のこと。
例えば、抗体の抗原依存性細胞傷害（ADCC）および／または補体依存性細胞傷害（CDC）を増強するため、エフェクター機能に関して、本明細書に記載された抗体またはその抗体断片を修飾することが望ましい場合がある。これは、抗体またはその抗体断片のFc領域に1つまたは複数のアミノ酸置換を導入することにより達成され得る。代替的に、または、付加的に、システイン残基をFc領域に導入し、それにより、この領域における鎖間ジスルフィド結合形成を可能にしてもよい。このようにして生成されたホモ二量体抗体は、改善された内部移行能力ならびに／または増加した補体媒介細胞殺傷および抗体依存性細胞傷害（ADCC）を有し得る。Caron et al.,J.Exp Med.176:1191-1195(1992)およびShopes,B.J.Immunol.148:2918-2922(1992)を参照のこと。増強された抗腫瘍活性を有するホモ二量体抗体は、Wolff et al.Cancer Research 53:2560-2565(1993)に記載されるような異種二官能性クロスリンカーを使用しても調製され得る。あるいは、二つのFc領域を有し、それにより、増強された補体溶解およびADCC能力を有することができるよう抗体を操作してもよい。Stevenson et al.Anti-Cancer Drug Design 3:219-230(1989)を参照のこと。
例えば、WO00/42072（Presta,L.）は、Fc領域にアミノ酸置換を含む、ヒトエフェクター細胞の存在下で改善されたADCC機能を有する抗体を記載している。好ましくは、改善されたADCCを有する抗体は、Fc領域の298位、333位、および／または334位（Eu残基番号付け）における置換を含む。好ましくは、改変されたFc領域は、これらの位置のうちの1つ、2つ、または3つにおける置換を含むかまたはそれらからなるヒトIgG1 Fc領域である。そのような置換は、任意で、C1q結合および／またはCDCを増加させる置換と組み合わせられてもよい。
改変されたC1q結合および／または補体依存性細胞傷害（CDC）を有する抗体は、WO99/51642、米国特許第6,194,551B1号、米国特許第6,242,195B1号、米国特許第6,528,624B1号、および米国特許第6,538,124号（Idusogieら）に記載されている。それらの抗体は、Fc領域のアミノ酸位置270位、322位、326位、327位、329位、313位、333位、および／または334位（Eu残基番号付け）のうちの1つまたは複数におけるアミノ酸置換を含む。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片の血清半減期を増加させるため、例えば、米国特許第5,739,277号に記載されるように、抗体（特に、抗体断片）にサルベージ（salvage）受容体結合エピトープを組み込むことができる。本明細書において使用されるように、「サルベージ受容体結合エピトープ」という用語は、IgG分子のインビボ血清半減期の増加を担う、IgG分子（例えば、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4）のFc領域のエピトープをさす。
新生児型Fc受容体（FcRn）との改善された結合および増加した半減期を有する抗体が、WO00/42072（Presta,L.）およびUS2005/0014934A1（Hintonら）に記載されている。これらの抗体は、Fc領域のFcRnとの結合を改善する1つまたは複数の置換をその中に有するFc領域を含む。例えば、Fc領域は、238位、250位、256位、265位、272位、286位、303位、305位、307位、311位、312位、314位、317位、340位、356位、360位、362位、376位、378位、380位、382位、413位、424位、428位、または434位（Eu残基番号付け）のうちの1つまたは複数における置換を有し得る。改善されたFcRn結合を有する、Fc領域を含む好ましい抗体バリアントは、そのFc領域の307位、380位、および434位（Eu残基番号付け）のうちの1つ、2つ、または3つにおけるアミノ酸置換を含む。一つの態様において、抗体は307/434変異を有する。
本明細書に記載された抗体またはその抗体断片のアミノ酸配列バリアントをコードする核酸分子は、当技術分野において公知の多様な方法によって調製される。これらの方法には、天然起源からの単離（天然に存在するアミノ酸配列バリアントの場合）、または先に調製された抗体のバリアントもしくは非バリアントバージョンのオリゴヌクレオチド媒介（もしくは部位特異的）変異誘発、PCR変異誘発、およびカセット変異誘発による調製が含まれるが、これらに限定されない。
PD-1およびTIM-3を標的化する二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤を使用した慢性免疫病の処置の方法
本明細書に記載されたある種の局面は、腫瘍部位に浸潤していることが見出されたもののような、機能的疲弊の状態にあるCD8+T細胞が、阻害性受容体PD-1およびTIM-3を同時発現していることの、本発明者らによる発見に、一部、基づく。本発明者らは、TIM-3発現免疫細胞を、TIM-3低発現細胞およびTIM-3高発現細胞にさらに細分し得ることを見出した。本発明者らは、CD8 T細胞のような免疫細胞におけるPD-1およびTIM-3の同時発現が、その他のリンパ組織コンパートメントに比べて、腫瘍微小環境のような特異的な微小環境に制限されているか、またはそのような微小環境において増加している可能性があることも見出した。さらに、本発明者らは、ダブルポジティブPD-1+TIM-3+細胞が、PD-1のみまたはTIM-3のみのいずれかを発現しているシングルポジティブCD8+T細胞と比較した時、最も高度の機能障害、即ち、最小の増殖およびサイトカイン産生を有することを見出した。実際、腫瘍部位に浸潤しているPD-1シングルポジティブ（即ち、PD-1+TIM-3-）CD8細胞が、IFNγを産生する機能的に疲弊していない真のエフェクターT細胞を含んでおり、PD-1-TIM-3-TILよりはるかに高い、最も高頻度のIFNγ産生細胞を含有していることが見出されたため、本明細書に記載されたデータは、PD-1が単独では免疫細胞機能的疲弊の不完全なマーカーであることを証明している。
本発明者らは、インビボで、例えば、PD-1およびTIM-3に特異的な抗体を使用した阻害性受容体PD-1およびTIM-3の標的化の組み合わせが、これらの分子を同時発現している疲弊したCD8+T細胞の機能を救済し回復させ、従って、抗腫瘍免疫を回復させることをさらに発見した。実際、最初の腫瘍チャレンジにおいてTIM-3経路およびPD-1経路の両方が標的化されたマウスは、その後の腫瘍再チャレンジの後ですら無腫瘍のままであることが見出された。これらの所見は、機能的に非応答性であるかまたは疲弊した表現型を有する免疫細胞のみを特異的に標的し、従って、全般的な免疫活性化を回避するための、新規のかつ特異的な、細胞表面のPD-1およびTIM-3の両方の標的化を提供する。従って、PD-1およびTIM-3の両方を発現している細胞の同時標的化のために使用され得る、二重特異性抗体および多重特異性抗体ならびにそれらの抗体断片のような、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤、ならびにこれらの剤を使用した方法は、機能的に疲弊した細胞を特徴とする慢性免疫病において、免疫応答を回復させかつ／または開始させるための新規の手段を提供する。
従って、その必要のある対象における、癌および持続感染のような慢性免疫病の処置の方法が、本明細書に提供される。これらの方法のいくつかは、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤のうちの1種を、治療的に有効な量、対象へ投与することを含む。これらの方法は、具体的には、CD8+T細胞集団またはCD4+T細胞集団のような1種または複数種の免疫細胞集団が機能的に疲弊している状態を有するヒト対象の治療的処置を目標としている。
一つの局面において、PD-1分子と特異的に結合する結合部位を含む少なくとも1つのポリペプチドドメインと、TIM-3分子と特異的に結合する結合部位を含む少なくとも1つのポリペプチドドメインとを含む多重特異性ポリペプチド剤の有効量を対象へ投与することを含む、その必要のある対象における慢性免疫病の処置の方法が、提供される。一つの態様において、多重特異性ポリペプチド剤は、多重特異性抗体またはその多重特異性抗体断片である。
一つの局面において、PD-1分子と特異的に結合する結合部位を含む1つのポリペプチドドメインと、TIM-3分子と特異的に結合する結合部位を含む1つのポリペプチドドメインとを含む二重特異性ポリペプチド剤の有効量を対象へ投与することを含む、その必要のある対象における慢性免疫病の処置の方法が、提供される。一つの態様において、二重特異性ポリペプチド剤は、二重特異性抗体またはその二重特異性抗体断片である。
これらの局面のいくつかの態様において、PD-1分子は、SEQ ID NO:1に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。これらの局面の他の態様において、TIM-3分子は、SEQ ID NO:2に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである。
本明細書に記載された方法のいくつかの態様において、多重特異性ポリペプチド剤および二重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、リガンド相互作用部位に指向する。本明細書に記載された局面の他の態様において、多重特異性ポリペプチド剤および二重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、剤がPD-1標的またはTIM-3標的のリガンドとの相互作用を立体的に妨げるよう、リガンド相互作用部位の近傍の部位に指向する。
従って、本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、本明細書に記載される、対象に投与される二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位、およびPD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、PD-1におけるリガンド相互作用部位の両方に指向する。他の態様において、対象へ投与される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、PD-1とPD-L2との相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、PD-1とPD-L1との相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、PD-1におけるリガンド相互作用部位に指向する。
従って、本明細書に記載された方法および組成物のいくつかの態様において、PD-1のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136を含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群を含む。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、本明細書に記載される、対象へ投与される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、かつTIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートするような、具体的には、阻害または妨害するような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位の両方に指向する。他の態様において、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用はモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。他の態様において、二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤の結合部位は、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートし、具体的には、阻害または妨害し、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートせず、阻害せず、または妨害しないような、TIM-3におけるリガンド相互作用部位に指向する。
本明細書に記載された方法および組成物のいくつかの態様において、TIM-3のリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む。いくつかの態様において、TIM-3におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸50、62、69、112、および121からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。いくつかの態様において、PD-1におけるリガンド相互作用部位は、SEQ ID NO:2のアミノ酸44、74、および100からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む。
「対象」および「個体」という用語は、本明細書において交換可能に使用され、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤のレシピエントである動物、例えば、ヒトをさす。ヒト対象のような特定の動物に特異的な疾患状態の処置について、「対象」という用語は、その特定の動物をさす。「非ヒト動物」および「非ヒト哺乳動物」という用語は、本明細書において交換可能に使用され、ラット、マウス、ウサギ、ヒツジ、ネコ、イヌ、ウシ、ブタ、および非ヒト霊長類のような哺乳動物を含む。「対象」という用語には、哺乳動物、爬虫類、両生類、および魚を含むが、これらに限定されない任意の脊椎動物も包含される。しかしながら、有利には、対象は、ヒトのような哺乳動物であるか、または家畜化された哺乳動物、例えば、イヌ、ネコ、ウマ等、もしくは生産哺乳動物、例えば、ウシ、ヒツジ、ブタ等のようなその他の哺乳動物も、対象という用語に包含される。
投与様式
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、対象における有効な処置をもたらす適切な経路により、その必要のある対象へ投与され得る。本明細書において使用されるように、「投与」および「導入」という用語は、交換可能に使用され、所望の効果が生じるよう、炎症の部位のような所望の部位におけるそのような剤の少なくとも部分的な局在をもたらす方法または経路により、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を対象へ配置することをさす。
いくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、注射、注入、点滴注入、および吸入投与を含むが、これらに限定されない、剤を全身的に送達するか、または所望の表面もしくは標的へと送達する投与モードにより、慢性免疫病を有する対象へ投与される。ポリペプチド剤が消化管における不活化から防御され得る程度に、経口投与型も企図される。「注射」には、静脈内、筋肉内、動脈内、くも膜下腔内、脳室内、嚢内、眼窩内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、嚢下、クモ膜下、脊髄内、脳脊髄内、および胸骨内への注射および注入が含まれるが、これらに限定されない。好ましい態様において、本明細書に記載された方法において使用するための二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、静脈内への注入または注射により投与される。
「非経口投与」および「非経口投与される」という語句は、本明細書において使用されるように、経口投与および局所投与以外の投与モード、一般的には、注射による投与モードをさす。「全身投与」、「全身投与される」、「末梢投与」、および「末梢投与される」という語句は、本明細書において使用されるように、腫瘍部位のような標的部位、標的組織、または標的器官への直接投与以外の、剤が対象の循環系に入り、従って、代謝等の過程を受けるような、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の投与をさす。
本明細書に記載された方法の臨床的な使用のため、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の投与は、非経口投与、例えば、静脈内投与；粘膜投与、例えば、鼻腔内投与；眼投与、またはその他の投与モードのための薬学的組成物または薬学的製剤への製剤化を含み得る。いくつかの態様において、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、対象における有効な処置をもたらす薬学的に許容される担体化合物、材料、または組成物と共に投与され得る。従って、本明細書に記載された方法において使用するための薬学的製剤は、1種または複数種の薬学的に許容される成分と組み合わせて、本明細書に記載される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を含有していてもよい。
「薬学的に許容される」という語句は、正当な医学的判断の範囲内で、合理的な利益／リスク比と相応の、過度の毒性、刺激、アレルギー応答、またはその他の問題もしくは合併症がなく、ヒトおよび動物の組織と接触させて使用するのに適当な、化合物、材料、組成物、および／または剤形をさす。「薬学的に許容される担体」という語句は、本明細書において使用されるように、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の安定性、可溶性、または活性の維持に関与する、液体または固体の充填剤、希釈剤、賦形剤、溶媒、媒質、封入材料、製造助剤（例えば、滑沢剤、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、もしくはステアリン酸亜鉛、またはステアリン酸）、または溶媒封入材料のような、薬学的に許容される材料、組成物、または媒体を意味する。各担体は、製剤の他の成分と適合性であって、かつ患者にとって有害でないという意味で、「許容される」ものでなければばらない。薬学的に許容される担体として機能し得る材料のいくつかの例には、以下のものが含まれる：（1）乳糖、グルコース、およびショ糖のような糖；（2）コーンスターチおよびジャガイモデンプンのようなデンプン；（3）セルロース、およびカルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、エチルセルロース、微晶質セルロース、および酢酸セルロースのようなその誘導体；（4）トラガカント末；（5）麦芽；（6）ゼラチン；（7）カカオ脂および坐剤用ロウのような賦形剤；（8）落花生油、綿実油、ベニバナ油、ゴマ油、オリーブ油、トウモロコシ油、およびダイズ油のような油；（9）プロピレングリコールのようなグリコール；（10）グリセリン、ソルビトール、マンニトール、およびポリエチレングリコール（PEG）のようなポリオール；（11）オレイン酸エチルおよびラウリン酸エチルのようなエステル；（12）寒天；（13）酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウムのような緩衝剤；（14）アルギン酸；（15）発熱性物質不含水；（16）等張生理食塩水；（17）リンゲル液；（19）pH緩衝溶液；（20）ポリエステル、ポリカーボネート、および／またはポリ無水物；（21）ポリペプチドおよびアミノ酸のような増量剤、（22）血清アルブミン、HDL、およびLDLのような血清成分；（23）エタノールのようなC2-C12アルコール；ならびに（24）薬学的製剤において利用されるその他の非毒性の適合性の物質。放出剤、コーティング剤、保存剤、および抗酸化剤が、製剤中に存在してもよい。「賦形剤」、「担体」、「薬学的に許容される担体」等のような用語は、本明細書において交換可能に使用される。
本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、具体的には、以下に適合したものを含む、固体、液体、またはゲルの形態で、対象への化合物の投与のために製剤化され得る：（1）例えば、無菌の溶液もしくは懸濁物、もしくは徐放性製剤としての、例えば、皮下注射、筋肉内注射、静脈内注射、もしくは硬膜外注射による非経口投与；（2）例えば、皮膚へ適用されるクリーム、軟膏、もしくは放出制御型パッチ、もしくはスプレーとしての局所適用；（3）例えば、ペッサリー、クリーム、もしくはフォームとしての、膣内投与もしくは直腸内投与；（4）眼投与；（5）経皮投与；（6）経粘膜投与；または（79）経鼻投与。さらに、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、患者へ移植されてもよいし、または薬物送達系を使用して注射されてもよい。例えば、Urquhart,et al.,Ann.Rev.Pharmacol.Toxicol.24:199-236(1984)；Lewis,ed."Controlled Release of Pesticides and Pharmaceuticals"(Plenum Press,New York,1981)；米国特許第3,773,919号；および米国特許第35 3,270,960号を参照のこと。
本明細書に記載された方法において使用され得る二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の製剤化および投与モードのさらなる態様を、以下に例示する。
非経口剤形。二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の非経口剤形は、皮下、静脈内（ボーラス注射を含む）、筋肉内、および動脈内を含むが、これらに限定されない、様々な経路により、慢性免疫病を有する対象へ投与されてもよい。非経口剤形の投与は、典型的には、汚染物質に対する患者の自然防御を迂回するため、非経口剤形は、好ましくは、無菌であるか、または患者への投与の前に滅菌可能である。非経口剤形の例には、注射用の既製の溶液、注射用の薬学的に許容される媒体に溶解または懸濁させるための既製の乾燥生成物、注射用の既製の懸濁物、放出制御型非経口剤形、および乳濁液が含まれる。
本開示の非経口剤形を提供するために使用され得る適当な媒体は、当業者に周知である。例には、滅菌水；注射用水（USP）；生理食塩水溶液；グルコース溶液；塩化ナトリウム注射液、リンゲル注射液、ブドウ糖注射液、ブドウ糖・塩化ナトリウム注射液、および乳酸リンゲル注射液のような（これらに限定されない）水性媒体；エチルアルコール、ポリエチレングリコール、およびプロピレングリコールのような（これらに限定されない）水混和性媒体；ならびにトウモロコシ油、綿実油、落花生油、ゴマ油、オレイン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、および安息香酸ベンジルのような（これらに限定されない）非水性媒体が含まれるが、これらに限定されない。
エアロゾル製剤。二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、従来の佐剤を含む、適当な噴霧剤、例えば、プロパン、ブタン、またはイソブタンのような炭化水素噴霧剤と共に、加圧されたエアロゾル容器にパッケージングされてもよい。二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、ネブライザーまたはアトマイザーのような非加圧形態で投与されてもよい。二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、例えば、吸入器の使用により、乾燥粉末の形態で、気道へ直接投与されてもよい。
適当な粉末組成物には、例として、乳糖または気管支内投与のために許容されるその他の不活性粉末と完全に混合された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の粉末調製物が含まれる。粉末組成物は、エアロゾルディスペンサーを介して投与されてもよいし、または、カプセルに穴をあけ、吸入のために適当な一定流で粉末を噴出する装置に、対象によって挿入され得る、破壊可能なカプセルに包まれていてもよい。組成物は、噴霧剤、界面活性剤、および共溶媒を含むことができ、適当な計量弁により閉鎖された従来のエアロゾル容器に充填され得る。
気道への送達のためのエアロゾルは、当技術分野において公知であり（例えば、Adjei,A.and Garren,J.Pharm.Res.,1:565-569(1990)；Zanen,P.and Lamm,J.-W.J.Int.J.Pharm.,114:111-115(1995)；Gonda,I."Aerosols for delivery of therapeutic an diagnostic agents to the respiratory tract," in Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,6:273-313(1990)；Anderson et al.,Am.Rev.Respir.Dis.,140:1317-1324(1989)を参照のこと）、ペプチドおよびタンパク質の全身送達の可能性も有する（Patton and Platz,Advanced Drug Delivery Reviews,8:179-196(1992)；Timsina et.al.,Int.J.Pharm.,101:1-13(1995)；およびTansey,I.P.,Spray Technol.Market,4:26-29(1994)；French,D.L.,Edwards,D.A.and Niven,R.W.,Aerosol Sci.,27:769-783(1996)；Visser,J.,Powder Technology 58:1-10(1989)；Rudt,S.and R.H.Muller,J.Controlled Release,22:263-272(1992)；Tabata,Y,and Y.Ikada,Biomed.Mater.Res.,22:837-858(1988)；Wall,D.A.,Drug Delivery,2:10 1-20 1995)；Patton,J.and Platz,R.,Adv.Drug Del.Rev.,8:179-196(1992)；Bryon,P.,Adv.Drug.Del.Rev.,5:107-132(1990)；Patton,J.S.,et al,Controlled Release,28:15 79-85(1994)；Damms,B.and Bains,W.,Nature Biotechnology(1996)；Niven,R.W.,et al,Pharm.Res.,12(9);1343-1349(1995)；およびKobayashi,S.,et al.,Pharm.Res.,13(1):80-83(1996)（これら全ての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる））。
水はいくつかの化合物の分解を助長し得るため、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の製剤は、開示された化合物を活性成分として含む、無水の薬学的組成物および剤形をさらに包含する。例えば、水（例えば、5％）の添加は、貯蔵寿命または経時的な製剤の安定性のような特徴を決定するための、長期保管をシミュレートする手段として、薬学分野において広く認められている。例えば、Jens T.Carstensen,Drug Stability:Principles & Practice,379-80(2nd ed.,Marcel Dekker,NY,N.Y.:1995)を参照のこと。本開示の無水の薬学的組成物および剤形は、無水の成分または低水分含有成分、および低水分または低湿度の条件を使用して、調製され得る。乳糖および一級アミンまたは二級アミンを含む少なくとも1種の活性成分を含む薬学的組成物および剤形は、製造、パッケージング、および／または貯蔵の間の水分および／または湿気との実質的な接触が予想される場合、好ましくは、無水である。無水の組成物は、好ましくは、適当な処方キットに含まれ得るよう、水への曝露を防止することが既知の材料を使用してパッケージングされる。適当なパッケージングの例には、密閉ホイル、プラスチック、乾燥剤を含むかまたは含まない単位用量容器（例えば、バイアル）、ブリスターパック、およびストリップパックが含まれるが、これらに限定されない。
放出制御型剤形および徐放型剤形。本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、放出制御手段および徐放手段により対象へ投与され得る。理想的には、医学的処置における最適に設計された放出制御型調製物の使用は、最小限の薬物物質が、最少限の時間で、状態の治癒またはコントロールのために利用されることを特徴とする。放出制御型製剤の利点には、以下のものが含まれる：（1）薬物の活性の拡張；（2）投薬頻度の低下；（3）患者コンプライアンスの増加；（4）より少ない全薬物の使用；（5）局所または全身の副作用の低下；（6）薬物蓄積の最小化；（7）血中レベル変動の低下；（8）処置の効力の改善；（9）薬物活性の増強または損失の低下；および（10）疾患または状態のコントロールのスピードの改善（Kim,Cherng-ju,Controlled Release Dosage Form Design,2(Technomic Publishing,Lancaster,Pa.:2000)）。放出制御型製剤は、式（I）の化合物の作用の開始、作用の継続時間、治療ウィンドウ内の血漿レベル、およびピーク血中レベルを制御するために使用され得る。特に、放出制御型または長期放出型の剤形または製剤は、薬物の過小投薬（即ち、最小治療レベル未満）からも、薬物の毒性レベルを超えることからも起こる可能性のある有害効果および安全性懸念を最小化しつつ、式（I）の化合物の最大の有効性が達成されることを確実にするために使用され得る。
多様な公知の放出制御型または長期放出型の剤形、製剤、および装置が、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤と共に使用するために適合し得る。例には、各々、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、米国特許第3,845,770号；第3,916,899号；第3,536,809号；第3,598,123号；第4,008,719号；第5674,533号；第5,059,595号；第5,591,767号；第5,120,548号；第5,073,543号；第5,639,476号；第5,354,556号；第5,733,566号；および第6,365,185 B1号に記載されたものが含まれるが、これらに限定されない。これらの剤形は、変動する割合で、所望の放出プロファイルを提供するため、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、その他のポリマーマトリクス、ゲル、透過膜、（OROS（登録商標）（Alza Corporation,Mountain View,Calif.USA）のような）浸透圧系、多層コーティング、微粒子、リポソーム、もしくはマイクロスフェア、またはそれらの組み合わせを使用して、1種または複数種の活性成分の徐放または放出制御を提供するために使用され得る。さらに、開示された化合物の固定化された吸着された塩型を調製し、従って、薬物の制御された送達をもたらすため、イオン交換材料が使用されてもよい。具体的なアニオン交換樹脂の例には、Duolite（登録商標）A568およびDuolite（登録商標）AP143（Rohm&Haas,Spring House,Pa.USA）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの態様において、本明細書に記載された方法において使用するための二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤は、徐放またはパルスで対象へ投与される。パルス治療は、経時的な同一量の組成物の不連続投与の型ではなく、低下した頻度での同一用量の組成物の投与、または低下した用量の投与を含む。障害が対象に継続的に存在する時、例えば、対象がウイルス感染の継続的なまたは慢性の症状を有する場合、徐放またはパルス投与が特に好ましい。各パルス用量を低下させることができ、処置の課程を通して患者へ投与される二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の総量が、最小化される。
パルス間の間隔は、必要である時、当業者によって決定され得る。しばしば、パルス間の間隔は、組成物または組成物の活性成分が、次のパルスの送達前に対象においてもはや検出可能でない時、組成物をもう一回投与することにより計算され得る。間隔は、組成物のインビボ半減期からも計算され得る。間隔は、インビボ半減期より長く、または組成物半減期の2倍、3倍、4倍、5倍、さらには10倍として計算され得る。注入またはその他の型の送達により組成物を患者へパルス投与するための様々な方法および装置は、米国特許第4,747,825号；第4,723,958号；第4,948,592号；第4,965,251号、および第5,403,590号に開示されている。
慢性免疫病
本明細書に記載された方法のある種の局面は、腫瘍部位に浸潤していることが見出されたもののような、機能的疲弊の状態にあるCD8+T細胞により同時発現されている阻害性受容体PD-1およびTIM-3の同時標的化が、機能的疲弊の状態を逆転させ、有効な免疫応答をもたらし得るという本発明者らによる発見に、一部、基づく。従って、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤および多重特異性ポリペプチド剤を使用する方法は、CD8+T細胞のような免疫細胞の集団の機能的疲弊により、免疫応答が抑制されているか、不十分であるか、阻害されているか、または排除されている、持続感染または癌のような慢性免疫病を有する対象の処置において有用である。これらの方法は、活性化すべき細胞、即ち、TIM-3およびPD-1の両方を同時発現している細胞のみの特異的な標的化を提供し、シングルポジティブ細胞、機能的に疲弊していない細胞、および活性化により病原性となる細胞、例えば、自己反応性細胞の不要なまたは望まれない活性化を妨害する。
宿主免疫応答の免疫抑制は、持続感染および腫瘍免疫抑制のような多様な慢性免疫病において役割を果たしている。最近の証拠は、この免疫抑制が、免疫細胞の表面において発現された免疫阻害性受容体、およびそれらのリガンドとの相互作用により媒介され得ることを示している。例えば、細胞傷害性CD8 T細胞は、「機能的疲弊」または「非応答性」の状態になる場合があり、その際、それらは、増殖およびサイトカイン産生のような抗原特異的な応答を妨害する阻害性受容体を発現している。従って、そのような阻害性受容体の活性および／または発現を阻害することにより、抑制されているか、阻害されているか、または非応答性である、持続感染または癌もしくは腫瘍に対する免疫応答を、増強するかまたは阻害されないようにすることができる。
本明細書において使用されるように、「免疫応答」とは、B細胞、T細胞（CD4もしくはCD8）、調節性T細胞、抗原提示細胞、樹状細胞、単球、マクロファージ、NKT細胞、NK細胞、好塩基球、好酸球、または好中球のような免疫系の細胞による、刺激に対する応答をさす。いくつかの態様において、応答は、特定の抗原に特異的であり（「抗原特異的な応答」）、抗原特異的な受容体を介したCD4 T細胞、CD8 T細胞、またはB細胞による応答をさす。いくつかの態様において、免疫応答は、CD4+応答またはCD8+応答のようなT細胞応答である。これらの細胞によるそのような応答は、例えば、細胞傷害、増殖、サイトカインもしくはケモカインの産生、輸送、または食作用を含むことができ、応答を起こしている免疫細胞の性質に依存し得る。
本明細書において使用されるように、免疫細胞に関する「非応答性」または「機能的疲弊」には、活性化受容体またはサイトカインを介した刺激のような刺激に対する免疫細胞の抵抗性が含まれる。非応答性は、例えば、免疫抑制薬への曝露、高用量もしくは一定用量の抗原への曝露のため、またはPD-1もしくはTIM-3のような阻害性受容体の活性を通して起こり得る。本明細書において使用されるように、「非応答性」という用語には、活性化受容体により媒介される刺激に対する抵抗性が含まれる。そのような抵抗性は、一般に、抗原特異的であり、抗原曝露が終わった後、持続する。非応答性免疫細胞は、同一の型の対応する対照免疫細胞に比べて、細胞傷害活性、サイトカイン産生、増殖、輸送、食作用活性、またはそれらの任意の組み合わせの、少なくとも10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、または100％もの低下を有し得る。
本明細書に記載された方法のいくつかの態様において、PD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を投与される対象は、細菌、ウイルス、真菌、または寄生虫による持続感染を有する。「持続感染」とは、急性感染とは対照的に、宿主免疫応答の誘導により効果的に除去されない感染をさす。そのような持続感染においては、感染性病原体と免疫応答とが平衡に達するため、感染対象は、必ずしも症状を発現することなく、長期にわたり感染したままとなる。持続感染は、しばしば、宿主細胞を急速に死滅させず、過度の傷害を与えることすらない、無症候性感染および増殖性感染の両方の期を含む。持続感染には、例えば、潜伏感染、慢性感染、および遅発性感染が含まれる。持続感染は、ヒトT細胞白血病ウイルス、エプスタインバーウイルス、サイトメガロウイルス、ヘルペスウイルス、水痘帯状疱疹ウイルス、麻疹、パポーバウイルス、プリオン、肝炎ウイルス、アデノウイルス、パルボウイルス、およびパピローマウイルスを含むが、これらに限定されないウイルスにより起こる。
「慢性感染」において、感染性病原体は、対象において常に検出され得る。しかしながら、疾患の兆候および症状は、存在するかもしれないしまたは長期間存在しないかもしれない。慢性感染の非限定的な例には、(B型肝炎ウイルス（HBV）により引き起こされる）B型肝炎、（C型肝炎ウイルス（HCV）により引き起こされる）C型肝炎、アデノウイルス、サイトメガロウイルス、エプスタインバーウイルス、単純ヘルペスウイルス1型、単純ヘルペスウイルス2型、ヒトヘルペスウイルス6型、水痘帯状疱疹ウイルス、B型肝炎ウイルス、D型肝炎ウイルス、パピローマウイルス、パルボウイルスB19、ポリオーマウイルスBK、ポリオーマウイルスJC、麻疹ウイルス、風疹ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）、ヒトT細胞白血球ウイルスI型、およびヒトT細胞白血球ウイルスII型が含まれる。寄生虫持続感染は、例えば、リーシュマニア、トキソプラズマ、トリパノソーマ、プラスモディウム、住血吸虫、およびエンセファリトゾーンによる感染の結果として起こり得る。
「潜伏感染」において、（ウイルスのような）感染性病原体は、外見的には不活性であり休止状態にあるため、対象は兆候または症状を必ずしも示さない。潜伏ウイルス感染においては、症状が再び出現するまで、ウイルスは、長期間、宿主との平衡状態にある；しかしながら、疾患の再活性化が起こるまで、実際のウイルスは典型的には検出され得ない。潜伏感染の非限定的な例には、単純ヘルペスウイルス（HSV）-1（単純疱疹）、HSV-2（性器ヘルペス）、および水痘帯状疱疹ウイルスVZV（水痘帯状疱疹）により引き起こされる感染が含まれる。
「遅発性感染」において、感染性病原体は、極めて長期にわたり徐々に数を増加させ、その間、有意な兆候または症状は観察されない。遅発性感染の非限定的な例には、（HIV-1およびHIV-2により引き起こされる）エイズ、動物において腫瘍を引き起こすレンチウイルス、ならびにプリオンが含まれる。
さらに、本明細書に記載された方法を使用して処置され得る持続感染には、急性感染の後期合併症としてしばしば起こる感染が含まれる。例えば、亜急性硬化性全脳炎（SSPE）は急性麻疹感染の後に起こることがあり、退行性脳炎は風疹感染の結果として起こることがある。
持続感染が維持される機序には、ウイルスおよび細胞の遺伝子発現のモジュレーション、ならびに宿主免疫応答の修飾が含まれ得る。潜伏感染の再活性化は、細胞生理学の変化、別のウイルスによる重複感染、および身体的なストレスまたは外傷を含む様々な刺激により誘発され得る。宿主免疫抑制は、しばしば、多数の持続性ウイルス感染の再活性化に関連している。
感染性ウイルスの付加的な例には、以下のものが含まれる：レトロウイルス科（Retroviridae）；ピコルナウイルス科（例えば、ポリオウイルス、A型肝炎ウイルス；エンテロウイルス、ヒトコクサッキーウイルス、ライノウイルス、エコーウイルス）；（胃腸炎を引き起こす株のような）カリシウイルス科；トガウイルス科（例えば、ウマ脳炎ウイルス、風疹ウイルス）；フラビウイルス科（例えば、デングウイルス、脳炎ウイルス、黄熱病ウイルス）；コロナウイルス科（例えば、コロナウイルス）；ラブドウイルス科（例えば、水疱性口内炎ウイルス、狂犬病ウイルス）；フィロウイルス科（例えば、エボラウイルス）；パラミクソウイルス科（例えば、パラインフルエンザウイルス、ムンプスウイルス、麻疹ウイルス、呼吸器多核体ウイルス）；オルトミクソウイルス科（例えば、インフルエンザウイルス）；ブニヤウイルス科（例えば、ハンタンウイルス、ブニヤウイルス、フレボウイルス、およびナイロウイルス）；アレナウイルス科（出血熱ウイルス）；レオウイルス科（例えば、レオウイルス、オルビウイルス、およびロタウイルス）；ビルナウイルス科；ヘパドナウイルス科（B型肝炎ウイルス）；パルボウイルス科（パルボウイルス）；パポーバウイルス科（パピローマウイルス、ポリオーマウイルス）；アデノウイルス科（大部分のアデノウイルス）；ヘルペスウイルス科（単純ヘルペスウイルス（HSV）1型およびHSV-2、水痘帯状疱疹ウイルス、サイトメガロウイルス（CMV）、ヘルペスウイルス）；ポックスウイルス科（痘瘡ウイルス、ワクシニアウイルス、ポックスウイルス）；ならびに（アフリカブタコレラウイルスのような）イリドウイルス科；ならびに未分類のウイルス（例えば、海綿状脳症の病原体、（B型肝炎ウイルスの欠陥サテライトであると考えられている）D型肝炎の病原体、非A非B型肝炎（クラス1＝経口伝播型；クラス2＝非経口伝播型（即ち、C型肝炎））の病原体；ノーウォークウイルスおよび関連ウイルス、ならびにアストロウイルス）。本明細書に記載された組成物および方法は、これらのウイルス性病原体による感染の処置において使用するために企図される。
真菌感染の例には、アスペルギルス症；（カンジダ・アルビカンス（Candida albicans）により引き起こされる）鵞口瘡；（クリプトコッカス（Cryptococcus）により引き起こされる）クリプトコッカス症；およびヒストプラズマ症が含まれるが、これらに限定されない。従って、感染性真菌の例には、クリプトコッカス・ネオフォルマンス（Cryptococcus neoformans）、ヒストプラズマ・カプスラーツム（Histoplasma capsulatum）、コクシジオイデス・イミチス（Coccidioides immitis）、ブラストミセス・デルマチチジス（Blastomyces dermatitidis）、クラミジア・トラコマティス（Chlamydia trachomatis）、カンジダ・アルビカンスが含まれるが、これらに限定されない。本明細書に記載された組成物および方法は、これらの真菌性病原体による感染の処置において使用するために企図される。
感染性細菌の例には、以下のものが含まれる：ヘリコバクター・ピロリ、ボレリア・ブルグドルフェリ（Borelia burgdorferi）、レジオネラ・ニューモフィラ（Legionella pneumophilia）、（結核菌（M.tuberculosis）、M.アビウム（avium）、M.イントラセルラーレ（intracellulare）、M.カンサシ（kansaii）、M.ゴルドナエ（gordonae）のような）マイコバクテリア（Mycobacteria）種、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、淋菌（Neisseria gonorrhoeae）、髄膜炎菌（meningitidis）、リステリア菌（Listeria monocytogenes）、ストレプトコッカス・ピオゲネス（Streptococcus pyogenes）（A群ストレプトコッカス）、ストレプトコッカス・アガラクチア（agalactiae）（B群ストレプトコッカス）、ストレプトコッカス（ビリダンス群）、ストレプトコッカス・フェカリス（faecalis）、ストレプトコッカス・ボビス（bovis）、ストレプトコッカス（嫌気性種）、ストレプトコッカス・ニューモニエ（pneumoniae）、病原性カンピロバクター（Campylobacter）種、エンテロコッカス（Enterococcus）種、ヘモフィルス・インフルエンザエ（Haemophilus influenzae）、バチルス・アントラシス（Bacillus anthracis）、コリネバクテリウム・ジフテリエ（corynebacterium diphtheriae）、コリネバクテリウム種、ブタ丹毒菌（Erysipelothrix rhusiopathiae）、ウェルシュ菌（Clostridium perfringens）、破傷風菌（Clostridium tetani）、エンテロバクター・エロゲネス（Enterobacter aerogenes）、肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）、パスツレラ・マルトシダ（Pasturella multocida）、バクテロイデス（Bacteroides）種、フソバクテリウム・ヌクレアタム（Fusobacterium nucleatum）、ストレプトバチルス・モニリフォルミス（Streptobacillus moniliformis）、梅毒トレポネーマ（Treponema pallidium）、トレポネーマ・パーテヌエ（Treponema pertenue）、レプトスピラ（Leptospira）、およびアクチノミセス・イスラエリー（Actinomyces israelii）。本明細書に記載された組成物および方法は、これらの細菌性病原体による感染の処置において使用するために企図される。（原生生物のような）その他の感染性生物には、熱帯熱マラリア原虫（Plasmodium falciparum）およびトキソプラズマ原虫（Toxoplasma gondii）が含まれる。本明細書に記載された組成物および方法は、これらの病原体による感染の処置において使用するために企図される。
本明細書に記載された局面のいくつかの態様において、方法は、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤と共に、有効量のウイルス抗原、細菌抗原、真菌抗原、または寄生虫抗原を投与することをさらに含む。適当なウイルス抗原の非限定的な例には、とりわけ、以下のものが含まれる：インフルエンザHA抗原、NA抗原、M抗原、NP抗原、およびNS抗原；HIV p24、pol、gp41、およびgp120；メタニューモウイルス（Metapneumovirus）（hMNV）Fタンパク質およびGタンパク質；C型肝炎ウイルス（HCV）E1タンパク質、E2タンパク質、およびコアタンパク質；デングウイルス（DEN 1-4）E1タンパク質、E2タンパク質、およびコアタンパク質；ヒトパピローマウイルスL1タンパク質；エプスタインバーウイルスgp220/350およびEBNA-3Aペプチド；サイトメガロウイルス（CMV）gB糖タンパク質、gH糖タンパク質、pp65、IE1（エキソン4）、およびpp150；水痘帯状疱疹ウイルス（VZV）IE62ペプチドおよび糖タンパク質Eエピトープ；単純ヘルペスウイルス糖タンパク質Dエピトープ。抗原性ポリペプチドは、天然に存在する動物もしくはヒトのウイルス単離物のポリペプチドに相当してもよいし、または天然の（病原性もしくは非病原性の）単離物と比較して、1つもしくは複数のアミノ酸置換を組み込むため操作されてもよい。
本明細書に記載された方法のその他の態様において、PD-1およびTIM-3と特異的に結合する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を投与される、慢性免疫病を有する対象は、癌または腫瘍を有する。
研究は、癌を有すると診断された患者における免疫応答の欠陥または抑制を示した。腫瘍細胞は阻害性リガンドPD-1およびTIM-3のためのリガンドを同時発現している場合があり、従って、PD-1およびTIM-3を発現している腫瘍浸潤T細胞は、これらの受容体により媒介される阻害シグナルのため、機能的疲弊または非応答性の状態にあるという新規の所見が、本明細書に記載される。さらに、例えば、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を使用して、PD-1阻害経路およびTIM-3阻害経路の両方を標的化することにより、これらのT細胞の応答性が回復されるかまたは促進され、従って、癌または腫瘍が阻害されるかまたは低下するという新規の所見が、本明細書に記載される。
従って、PD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の有効量を投与することを含む、癌または腫瘍を有する対象を処置する方法が、本明細書に提供される。
「癌」または「腫瘍」とは、本明細書において使用されるように、身体の器官および系の正常な機能に干渉する、細胞の制御されない成長をさす。癌または腫瘍を有する対象とは、対象の体内に存在する客観的に測定可能な癌細胞を有する対象である。良性および悪性の癌も、この定義に含まれ、休止腫瘍または微小転移も含まれる。最初の位置から遊走し、生命の維持に必要な器官に生着した癌は、最終的には、影響を受けた器官の機能的悪化を通して対象の死をもたらすことがある。白血病のような造血系の癌は、対象における正常な造血コンパートメントより優勢となり、それにより、（貧血、血小板減少症、および好中球減少症の形態で）造血不全をもたらし、最終的には、死を引き起こすことができる。
「転移」とは、原発部位から体内のその他の場所への癌の蔓延を意味する。癌細胞は、原発腫瘍を脱出し、リンパ管および血管に浸透し、血流中を循環し、体内の他の場所にある正常組織内の遠位病巣において成長する（転移する）ことができる。転移は、局所的または遠位であり得る。転移は、腫瘍細胞の原発腫瘍からの脱出、血流中の移動、および遠位部位における停止に依存する、逐次的な過程である。新たな部位において、細胞は、血液供給を確立し、成長して、生命を脅かす腫瘤を形成することができる。腫瘍細胞内の刺激性分子経路および阻害性分子経路の両方が、この挙動を調節し、遠位部位における腫瘍細胞と宿主細胞との間の相互作用も重要である。
転移は、特定の症状のモニタリングに加えて、磁気共鳴画像（MRI）スキャン、コンピューター断層撮影（CT）スキャン、血球数および血小板数、肝機能研究、胸部X線、ならびに骨スキャンの単独使用または組み合わせ使用を通して、最もしばしば検出される。
癌の例には、癌腫、リンパ腫、芽細胞腫、肉腫、および白血病が含まれるが、これらに限定されない。そのような癌のより具体的な例には、基底細胞癌、胆道癌；膀胱癌；骨癌；脳およびCNSの癌；乳癌；腹膜癌；子宮頸癌；絨毛癌；結腸癌および直腸癌；結合組織癌；消化器系癌；子宮内膜癌；食道癌；眼癌；頭頸部癌；胃癌（胃腸癌を含む）；膠芽腫；肝癌；肝臓癌；上皮内新生物；腎臓癌または腎癌；喉頭癌；白血病；肝癌；肺癌（例えば、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、肺の腺癌、および肺の扁平上皮癌）；ホジキンリンパ腫および非ホジキンリンパ腫を含むリンパ腫；黒色腫；骨髄腫；神経芽腫；口腔癌（例えば、唇、舌、口、および咽頭）；卵巣癌；膵癌；前立腺癌；網膜芽細胞腫；横紋筋肉腫；直腸癌；呼吸器の癌；唾液腺癌；肉腫；皮膚癌；扁平上皮癌；胃癌；精巣癌；甲状腺癌；子宮癌または子宮内膜癌；泌尿器系の癌；外陰癌；ならびにその他の癌腫および肉腫；ならびにB細胞リンパ腫（低悪性度／濾胞性非ホジキンリンパ腫（NHL）；小リンパ球性（SL）NHL；中悪性度／濾胞性NHL；中悪性度びまん性NHL；高悪性度免疫芽球性NHL；高悪性度リンパ芽球性NHL；高悪性度小型非切れ込み核細胞性NHL；巨大腫瘤病変NHL；マントル細胞リンパ腫；エイズ関連リンパ腫；およびワルデンシュトレームマクログロブリン血症を含む）；慢性リンパ球性白血病（CLL）；急性リンパ芽球性白血病（ALL）；ヘアリーセル白血病；慢性骨髄芽球性白血病；および移植後リンパ球増殖性障害（PTLD）、ならびに母斑症に関連した異常血管増殖、（脳腫瘍に関連したもののような）浮腫、ならびにメイグス症候群が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載されたいくつかの態様において、方法は、本明細書に記載されたPD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を投与される対象へ、腫瘍抗原または癌抗原を投与することをさらに含む。
特定の癌に関連している腫瘍抗原は、多数、同定されている。本明細書において使用されるように、「腫瘍抗原」および「癌抗原」という用語は、癌細胞によりディファレンシャルに発現されており、そのため、癌細胞を標的化するために活用され得る抗原をさすために交換可能に使用される。癌抗原は、見けか上は腫瘍特異的な免疫応答を刺激する可能性がある抗原である。これらの抗原のいくつかは、正常細胞によってコードされるが、必ずしもそうではない。これらの抗原は、正常細胞においては通常サイレントである（即ち、発現されない）もの、ある種の分化段階においてのみ発現されるもの、ならびに胚抗原および胎児抗原のような一時的に発現されるものとして特徴決定され得る。癌遺伝子（例えば、活性化されたras癌遺伝子）、サプレッサー遺伝子（例えば、変異p53）、内部欠失または染色体転座に起因する融合タンパク質のような、その他の癌抗原は、変異細胞遺伝子によりコードされる。さらに他の癌抗原は、RNA腫瘍ウイルスおよびDNA腫瘍ウイルスが保持しているもののようなウイルス遺伝子によってコードされ得る。多くの腫瘍抗原が、複数の固形腫瘍に関して定義されている：免疫により定義されたMAGE 1、2、および3；MART-1/Melan-A、gp100、癌胎児性抗原（CEA）、HER-2、ムチン（即ち、MUC-1）、前立腺特異抗原（PSA）、ならびに前立腺酸性ホスファターゼ（PAP）。さらに、B型肝炎（HBV）、エプスタインバー（EBV）、およびヒトパピローマ（HPV）のようなウイルスタンパク質は、それぞれ、肝細胞癌、リンパ腫、および子宮頸癌の発症において重要であることが示されている。しかしながら、癌を有すると診断された患者の免疫抑制のため、これらの患者の免疫系は、しばしば、腫瘍抗原に対して応答し得ない。
本明細書に記載された方法のいくつかの態様において、方法は、PD-1およびTIM-3に特異的な二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤を投与される対象へ、化学療法剤を投与することをさらに含む。化学療法剤の非限定的な例には、チオテパおよびCYTOXAN（登録商標）シクロホスファミドのようなアルキル化剤；ブスルファン、インプロスルファン、およびピポスルファンのようなアルキルスルホン酸；ベンゾドパ、カルボコン、メツレドパ（meturedopa）、およびウレドパ（uredopa）のようなアジリジン；アルトレタミン、トリエチレンメラミン、トリエチレンホスホラミド、トリエチレンチオホスホラミド、およびトリメチロロメラミン（trimethylolomelamine）を含むエチレンイミンおよびメチラメラミン（methylamelamines）；アセトゲニン（特に、ブラタシンおよびブラタシノン（bullatacinone））；カンプトテシン（合成類似体トポテカンを含む）；ブリオスタチン；カリスタチン（callystatin）；CC-1065（その合成類似体であるアドゼレシン、カルゼレシン（carzelesin）、およびビセレシンを含む）；クリプトフィシン（特に、クリプトフィシン1およびクリプトフィシン8）；ドラスタチン；デュオカルマイシン（合成類似体であるKW-2189およびCB1-TM1を含む）；エリュテロビン；パンクラチスタチン（pancratistatin）；サルコジクチイン（sarcodictyin）；スポンギスタチン（spongistatin）；クロラムブシル、クロルナファジン（chlornaphazine）、コロホスファミド（cholophosphamide）、エストラムスチン、イホスファミド、メクロレタミン、塩酸メクロレタミンオキシド、メルファラン、ノブエンビキン（novembichin）、フェネステリン（phenesterine）、プレドニムスチン、トロホスファミド、ウラシルマスタードのようなナイトロジェンマスタード；カルムスチン、クロロゾトシン、ホテムスチン、ロムスチン、ニムスチン、およびラニムスチンのようなニトロソウレア；エンジイン抗生物質（例えば、カリチアマイシン、特に、カリチアマイシンγ1IおよびカリチアマイシンωI1のような抗生物質（例えば、Agnew,Chem.Intl.Ed.Engl.,33:183-186(1994)を参照のこと）；ダイネミシン（dynemicin）Aを含むダイネミシン；クロドロネートのようなビスホスホネート；エスペラミシン；ならびにネオカルチノスタチンクロモフォアおよび関連色素タンパク質エンジイン抗菌性発色団、アクラシノマイシン、アクチノマイシン、アントラマイシン、アザセリン、ブレオマイシン、カクチノマイシン（cactinomycin）、カラビシン（carabicin）、カミノマイシンン（caminomycin）、カルジノフィリン、クロモマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、デトルビシン（detorubicin）、6-ジアゾ-5-オキソ-L-ノルロイシン、ADRIAMYCIN（登録商標）ドキソルビシン（モルホリノドキソルビシン、シアノモルホリノ-ドキソルビシン、2-ピロリノ-ドキソルビシン、およびデオキシドキソルビシンを含む）、エピルビシン、エソルビシン（esorubicin）、イダルビシン、マルセロマイシン（marcellomycin）、マイトマイシンCのようなマイトマイシン、ミコフェノール酸、ノガラマイシン、オリボマイシン、ペプロマイシン、ポトフィロマイシン（potfiromycin）、ピューロマイシン、ケラマイシン（quelamycin）、ロドルビシン（rodorubicin）、ストレプトニグリン、ストレプトゾシン、ツベルシジン、ウベニメクス、ジノスタチン、ゾルビシン；メトトレキサートおよび5-フルオロウラシル（5-FU）のような代謝拮抗薬；デノプテリン（denopterin）、メトトレキサート、プテロプテリン（pteropterin）、トリメトレキサート（trimetrexate）のような葉酸類似体；フルダラビン、6-メルカプトプリン、チアミプリン（thiamiprine）、チオグアニンのようなプリン類似体；アンシタビン、アザシチジン、6-アザウリジン、カルモフール、シタラビン、ジデオキシウリジン、ドキシフルリジン、エノシタビン、フロクスウリジンのようなピリミジン類似体；カルステロン（calusterone）、プロピオン酸ドロモスタノロン、エピチオスタノール、メピチオスタン、テストラクトンのようなアンドロゲン；アミノグルテチミド、ミトタン、トリロスタンのような抗副腎薬（anti-adrenals）；ホリニン酸のような葉酸補充薬；アセグラトン；アルドホスファミドグリコシド；アミノレブリン酸；エニルウラシル；アムサクリン；ベストラブシル（bestrabucil）；ビサントレン；エダトラキサート（edatraxate）；デホファミン（defofamine）；デメコルチン；ジアジコン（diaziquone）；エルホルミチン（elformithine）；エリプチニウム（elliptinium）酢酸塩；エポチロン；エトグルシド；硝酸ガリウム；ヒドロキシ尿素；レンチナン；ロニダイニン（lonidainine）；マイタンシンおよびアンサミトシン（ansamitocins）のようなマイタンシノイド；ミトグアゾン；ミトキサントロン；モピダンモール（mopidanmol）；ニトラエリン（nitraerine）；ペントスタチン；フェナメット；ピラルビシン；ロソキサントロン；ポドフィリン酸；2-エチルヒドラジド；プロカルバジン；PSK（登録商標）多糖複合体（JHS Natural Products,Eugene,Oreg.）；ラゾキサン；リゾキシン（rhizoxin）；シゾフラン（sizofuran）；スピロゲルマニウム（spirogermanium）；テヌアゾン酸；トリアジコン；2,2',2"-トリクロロトリエチルアミン；トリコテシン（特に、T-2毒素、ベラクリン（verracurin）A、ロリジン（roridin）A、およびアングイジン（anguidine））；ウレタン；ビンデシン；ダカルバジン；マンノムスチン；ミトブロニトール；ミトラクトール；ピポブロマン；ガシトシン（gacytosine）；アラビノシド(「Ara-C」） ；シクロホスファミド；チオテパ；タキソイド、例えば、TAXOL（登録商標）パクリタクセル（Bristol-Myers Squibb Oncology,Princeton,N.J.）、パクリタクセルのクレモホア（Cremophor）不含アルブミン操作ナノ粒子製剤であるABRAXANE（登録商標）（American Pharmaceutical Partners,Schaumberg,Ill.）、およびTAXOTERE（登録商標）ドセタキセル（Rhone-Poulenc Rorer,Antony,France）；クロラムブシル；GEMZAR（登録商標）ゲムシタビン；6-チオグアニン；メルカプトプリン；メトトレキサート；シスプラチン、オキサリプラチン、およびカルボプラチンのような白金類似体；ビンブラスチン；白金；エトポシド（VP-16）；イホスファミド；ミトキサントロン；ビンクリスチン；NAVELBINE（登録商標）ビノレルビン；ノバントロン（novantrone）；テニポシド；エダトレキサート；ダウノマイシン；アミノプテリン；ゼローダ；イバンドロネート；イリノテカン（Camptosar、CPT-11）（イリノテカン＋5-FUおよびロイコボリンによる処置計画を含む）；トポイソメラーゼ阻害剤RFS2000；ジフルオロメチルオルニチン（DMFO）；レチノイン酸のようなレチノイド；カペシタビン；コンブレタスタチン；ロイコボリン（LV）；オキサリプラチン処置計画（FOLFOX）を含むオキサリプラチン；ラパチニブ（Tykerb（登録商標））；細胞増殖を低下させるPKCα、Raf、H-Ras、EGFR（例えば、エルロチニブ（Tarceva（登録商標）））、およびVEGF-Aの阻害剤、ならびに薬学的に許容される上記のいずれかの塩、酸、または誘導体が含まれる。さらに、処置の方法は、放射線の使用をさらに含むことができる。
本明細書において使用されるように、「処置する」、「処置」、「処置すること」、または「寛解」という用語は、疾患または障害に関連した状態の進行または重度を逆転させるか、軽減するか、寛解させるか、阻害するか、減速させるか、または中止することを目的とする治療的処置をさす。「処置すること」という用語には、慢性感染または癌のような（これらに限定されない）慢性免疫病に関連した状態、疾患、または障害の少なくとも一つの有害効果または症状を低下させるかまたは軽減することを含む。一つまたは複数の症状または臨床マーカーが低下する場合、処置は、一般に、「有効である」。あるいは、疾患の進行が低下するかまたは停止される場合、処置は「有効である」。即ち、「処置」には、症状またはマーカーの改善のみならず、処置の非存在下で予想されるであろう症状の進行または悪化の中止、少なくとも減速も含まれる。有益なまたは所望の臨床的結果には、検出可能であってもよいしまたは検出不可能であってもよい、一つまたは複数の症状の軽減、疾患の程度の減弱、安定化された（即ち、悪化しない）疾患の状態、疾患進行の遅延または減速、疾患状態の寛解または緩和、および緩解（部分的または完全）が含まれるが、これらに限定されない。疾患の「処置」という用語には、（対症的な処置を含む）疾患の症状または副作用からの救済の提供も含まれる。
例えば、いくつかの態様において、本明細書に記載された方法は、持続感染の症状を軽減するため、本明細書に記載された二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の有効量を、対象へ投与することを含む。本明細書において使用されるように、「持続感染の症状の軽減」とは、持続感染に関連した状態または症状の寛解である。あるいは、持続感染の症状の軽減には、対象における（ウイルス、細菌、真菌、または寄生虫のような）感染性微生物の負荷の、未処置の対照におけるそのような負荷と比べた低下が含まれ得る。等価な未処置の対照と比較して、そのような低下または妨害の程度は、標準的な技術により測定されるように、少なくとも5％、10％、20％、40％、50％、60％、80％、90％、95％、または100％である。望ましくは、持続感染は、当技術分野において公知の標準的な方法により検出されるように、完全に除去され、その場合、持続感染は処置されたと見なされる。持続感染のために処置される患者は、医学実務者がそのような状態を有すると診断した者である。診断は、任意の適当な手段によってなされ得る。診断およびモニタリングには、例えば、生物学的試料（例えば、組織生検、血液検査、もしくは尿検査）における微生物負荷のレベルの検出、生物学的試料中の微生物感染の代理マーカーのレベルの検出、持続感染に関連した症状の検出、または持続感染に典型的な免疫応答に関与する免疫細胞の検出（例えば、アネルギー性のかつ／もしくは機能的に損なわれた抗原特異的T細胞の検出）が含まれ得る。
「有効量」という用語は、本明細書において使用されるように、疾患または障害の少なくとも一つまたは複数の症状を軽減するために必要とされる、PD-1およびTIM-3に対する特異性を有する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の量をさし、癌またはC型肝炎のような慢性免疫病を有する対象において、所望の効果を提供するため、即ち、抗原特異的T細胞の機能的疲弊を逆転させるために十分な薬理学的組成物の量に関する。従って、「治療的に有効な量」という用語は、典型的な対象へ投与された時に特定の効果をもたらすのに十分な、本明細書に開示される方法を使用した二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の量をさす。有効量には、本明細書において使用されるように、疾患の症状の発症を遅延させるか、疾患の症状の経過を改変するか（例えば、疾患の症状の進行を減速させることを含むが、これに限定されない）、または疾患の症状を逆転させるのに十分な量が含まれるであろう。このように、正確な「有効量」を特定することは可能ではない。しかしながら、所定の症例について、適切な「有効量」は、ルーチンの実験のみを使用して、当業者によって決定され得る。
有効量、毒性、および治療効力は、例えば、LD50（集団の50％に致死の用量）およびED50（集団の50％において治療的に有効な用量）を決定するための、細胞培養物または実験動物における標準的な薬学的手法により決定され得る。投薬量は、利用される剤形および利用される投与経路に依って変動し得る。毒性効果と治療効果との間の用量比が治療指数であり、LD50/ED50比として表され得る。大きな治療指標を示す組成物および方法が好ましい。治療的に有効な用量は、細胞培養アッセイから最初に推定され得る。また、細胞培養物または適切な動物モデルにおいて決定されるようなIC50（即ち、症状の半分最大の阻害を達成する二重特異性ポリペプチド剤または多重特異性ポリペプチド剤の濃度）を含む、循環血漿濃度範囲を達成するための用量が、動物モデルにおいて公式化され得る。血漿中のレベルは、例えば、高速液体クロマトグラフィによって測定され得る。特定の投薬量の効果は、適当なバイオアッセイによってモニタリングされ得る。投薬量は、医師によって決定され得、必要に応じて、処置の観察された効果に適合するよう調整され得る。
本明細書において他に定義されない限り、本願に関して使用される科学用語および技術用語は、本開示が属する技術分野の当業者により一般的に理解される意味を有するものとする。本発明は、本明細書に記載された特定の方法論、プロトコル、および試薬等に限定されず、従って、変動し得ることが理解されるべきである。本明細書において使用される用語法は、特定の態様を記載するためのものに過ぎず、特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を制限するためのものではない。免疫学および分子生物学における一般的な用語の定義は、The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,18th Edition,published by Merck Research Laboratories,2006(ISBN 0-911910-18-2)；Robert S.Porter et al.(eds.),The Encyclopedia of Molecular Biology,published by Blackwell Science Ltd.,1994(ISBN 0-632-02182-9)；およびRobert A.Meyers(ed.),Molecular Biology and Biotechnology:a Comprehensive Desk Reference,published by VCH Publishers,Inc.,1995(ISBN 1-56081-569-8)；Immunology by Werner Luttmann,published by Elsevier,2006に見出され得る。分子生物学における一般的な用語の定義は、全て、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、Benjamin Lewin,Genes IX,published by Jones & Bartlett Publishing,2007(ISBN-13:9780763740634)；Kendrew et al.(eds.),The Encyclopedia of Molecular Biology,published by Blackwell Science Ltd.,1994(ISBN 0-632-02182-9)；およびRobert A.Meyers(ed.),Maniatis et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,USA(1982)；Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual(2 ed.),Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,USA(1989)；Davis et al.,Basic Methods in Molecular Biology,Elsevier Science Publishing,Inc.,New York,USA(1986)；またはMethods in Enzymology:Guide to Molecular Cloning Techniques Vol.152,S.L.Berger and A.R.Kimmerl Eds.,Academic Press Inc.,San Diego,USA(1987)；Current Protocols in Molecular Biology(CPMB)(Fred M.Ausubel,et al.ed.,John Wiley and Sons,Inc.)、Current Protocols in Protein Science(CPPS)(John E.Coligan,et.al.,ed.,John Wiley and Sons,Inc.)、およびCurrent Protocols in Immunology(CPI)(John E.Coligan,et.al.,ed.John Wiley and Sons,Inc.）に見出される。
本明細書において使用されるように、「含む」という用語は、提示された定義された要素に加えて、その他の要素も存在し得ることを意味する。「含む」の使用は、限定ではなく包含を示す。
本明細書において使用されるように、「から本質的になる」という用語は、所定の態様のために必要とされる要素をさす。この用語は、本発明のその態様の基本的な、新規の、または機能的な特徴に物質的に影響を与えない付加的な要素の存在を可能にする。
「からなる」という用語は、本明細書に記載される組成物、方法、およびそれらのそれぞれの成分をさし、態様の説明において言及されない要素は除外される。
さらに、前後関係によりそうでないことが必要とされない限り、単数形の用語は、複数を含み、複数形の用語は単数を含むであろう。
作業実施例を除き、または他に示された場合、本明細書において使用される成分の量または反応条件を表す用語は、全て、常に「約」という用語により修飾されるものと理解されるべきである。百分率に関して使用された時、「約」という用語は、±1％を意味し得る。
本発明は、本明細書に記載された特定の方法論、プロトコル、試薬等に限定されず、従って、変動し得ることが理解されるべきである。本明細書において使用される用語法は、特定の態様を記載するためのものに過ぎず、特許請求の範囲によってのみ定義される本発明の範囲を制限するためのものではない。
同定された全ての特許およびその他の刊行物は、例えば、本発明に関して使用され得るそのような刊行物に記載された方法論を記載し開示する目的のため、参照により明示的に本明細書に組み入れられる。これらの刊行物は、本願の出願日より前のそれらの開示のためにのみ提供される。この点に関して、先願発明のため、またはその他の理由のため、本発明者らがそのような開示に先行している資格を有しないことの承認として解釈されるべきものは存在しない。これらの文書の日付に関する記述または内容に関する表示は、全て、出願人にとって入手可能な情報に基づいており、これらの文書の日付または内容の正確さに関する承認を構成するものではない。
限定として解釈されるべきではない以下の実施例により、本発明をさらに例示する。
免疫応答は、癌の抑止において重要な役割を果たす；しかしながら、免疫抑制の機序が、生産的な抗腫瘍免疫を妨げる。腫瘍を保持している宿主におけるT細胞の機能障害または疲弊は、一つのそのような機序である。PD-1は、慢性疾患状態における疲弊したT細胞のマーカーとして同定されており、PD-1/PD-1L相互作用の遮断は、T細胞機能を部分的に回復させることが示されている。本発明者らは、固形腫瘍を保持しているマウスにおいて、Tim-3が、CD8+腫瘍浸潤リンパ球（TIL）において発現されていることを発見した。全てのTim-3+TILが、PD-1を同時発現しており、Tim-3+PD-1+TILは、腫瘍浸潤T細胞の優勢な画分を表す。Tim-3+PD-1+TILは、増殖能の欠如、またはIL-2、TNFα、およびIFNγの産生能の欠如により定義されるような、最も重度の疲弊表現型を示す。本発明者らは、Tim-3経路およびPD-1経路の標的化の組み合わせが、いずれかの経路の単独の標的化より、腫瘍成長の制御において有効であることをさらに見出す。
癌からの防御における免疫系の重要性は、「癌免疫監視」の理論において最初に提唱された。この理論は、免疫系は、癌細胞が発生した時、それらの癌細胞を認識することができ、それらを排除するため、自然免疫応答および適応免疫応答の両方を開始することができると主張するものである。「癌免疫監視」を支持して、免疫不全または免疫抑制の患者、および実験動物の両方が、腫瘍発症に対してより感受性であるという事実がある（（Dunn et al.2004；Zitvogel et al.2006；Swann and Smyth 2007）に概説されている）。癌の抑止における免疫系の役割に対立するのが、免疫抑制の状態を発生させることにより、免疫系を免れる腫瘍の能力である（Zitvogel et al.2006）。腫瘍を保持している宿主に存在する免疫抑制の機序の一例が、T細胞の機能障害または疲弊の促進である。
T細胞疲弊とは、マウスにおける慢性リンパ球脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）感染において最初に観察されたT細胞機能障害の状態を表すものである（Zajac et al.1998）。疲弊したT細胞は、抗原刺激に応答して、増殖することができず、細胞傷害およびサイトカイン分泌のようなエフェクター機能を発揮することができない。さらなる研究は、疲弊したT細胞が、阻害性分子プログラム細胞死1（PD-1）の持続的な発現を特徴としており、PD-1とPD-1リガンド（PD-L1）との相互作用の遮断が、LCMV感染マウスにおいて、T細胞疲弊を逆転させ、抗原特異的なT細胞応答を回復させ得ることを同定した（Barber et al.2006）。T細胞疲弊は、ヒトにおいても慢性感染時に起こり（(Klenerman and Hill 2005）に概説されている）、HIV（Day et al.2006；Petrovas et al.2006）（Trautmann et al.2006）、B型肝炎ウイルス（HBV）（Boettler et al.2006）、およびC型肝炎ウイルス（HCV）（Urbani et al.2006）による慢性感染を有するヒトにおけるCD8+T細胞は、高レベルのPD-1を発現している。これらの細胞におけるPD-1/PD-L相互作用の遮断は、インビトロでT細胞機能を回復させることができる。
いくつかの証拠系列も、癌におけるT細胞疲弊にPD-1/PD-L経路を関係付けている。第一に、PD-1発現は、複数の固形腫瘍における腫瘍浸潤CD8+T細胞（Blank et al.2006；Ahmadzadeh et al.2009；Gehring et al.2009）および非固形腫瘍を有する宿主における抗原特異的CD8+T細胞（Yamamoto et al.2008；Mumprecht et al.2009）に見出される。第二に、これらのPD-1+T細胞は機能障害を有する。第三に、PD-L1は、いくつかの異なる癌において高レベルに発現されており（Latchman et al.2001；Dong et al.2002；Brown et al.2003）、腫瘍におけるPD-L1の高発現は、予後不良と強く関連している（Thompson et al.2006）。最後に、抗体による遮断またはPD-1欠損のいずれかを通してPD-1/PD-Lシグナル伝達に干渉することにより、いくつかの癌において、臨床転帰が改善され、機能的なT細胞応答が回復することが示されている（Blank et al.2006；Yamamoto et al.2008；Mumprecht et al.2009；Zhang et al.2009）。
しかしながら、PD-1/PD-L1経路の標的化は、T細胞疲弊の逆転を必ずしももたらさず（Blackburn et al.2008；Gehring et al.2009）、PD-1発現は、疲弊表現型と必ずしも関連しておらず（Petrovas et al.2006；Fourcade et al.2009）、このことは、他の分子がT細胞疲弊に関与している可能性が高いことを示している。
HIVを有する患者における最近の研究は、免疫調節因子であるT細胞免疫グロブリン-3（TIM-3）が、疲弊したCD8+T細胞においてアップレギュレートされていることを示した（Jones et al.2008）。Tim-3は、IFN-γを分泌するTh1細胞およびTc1細胞において選択的に発現されているとして最初に同定された分子である（Monney et al.2002）。Tim-3の、そのリガンド、ガレクチン-9との相互作用は、Tim-3+T細胞における細胞死を誘発する。従って、Tim-3およびPD-1の両方が、T細胞応答の負の調節因子として機能することができる。HIV患者において、TIM-3およびPD-1は、疲弊した細胞の別個の集団を特徴付けており、PD-1およびTIM-3の両方について陽性の細胞は、CD8+T細胞の最も小さな画分（Jones et al.2008）を構成している。同様に、別のグループは、HCVを有する患者において、TIM-3が、疲弊したT細胞においてアップレギュレートされていることを示した（Golden-Mason et al.2009）。この場合、TIM-3およびPD-1を同時発現している細胞は、HCV特異的CD8+T細胞の中で最も豊富な画分である。両方の研究において、TIM-3の遮断は、T細胞増殖を回復させ、サイトカイン産生を増強した。
PD-1/PD-L経路の単独の標的化は、T細胞機能の完全な回復をもたらさず（Blackburn et al.2008）、PD-1/PD-L経路の標的化がT細胞機能を全く回復させない癌もあるため（Gehring et al.2009）、T細胞疲弊に関与しているその他の分子および阻害経路を同定する必要が存在する。実際、ある研究は、LAG-3が、疲弊したT細胞において発現されていることを同定し、抗LAG-3による処置は、単独では、LCMV感染マウスにおいてT細胞機能を回復させなかったが、PD-1遮断と協同作用して、T細胞応答を改善し、ウイルス負荷を低下させた（Blackburn et al.2009）。残念ながら、この研究は、LAG-3およびPD-1が、疲弊したT細胞の別個の集団おいて発現されているのか、それともオーバーラップする集団において発現されているのかを同定しなかった。
本発明者らは、固形腫瘍を保持しているマウスにおける腫瘍浸潤リンパ球（TIL）の大きな画分におけるTim-3およびPD-1の同時発現を、本明細書において報告する。Tim-3およびPD-1を同時発現しているTILは、CD8+TILの中で優勢であり、T細胞エフェクター機能の最も顕著な欠陥を示す。本発明者らは、Tim-3経路およびPD-1経路の標的化の組み合わせが、腫瘍成長の制御において高度に有効であることをさらに示す。
癌におけるT細胞におけるTim-3およびPD-1の同時発現
癌におけるT細胞疲弊におけるTim-3の可能性のある役割を調査するため、固形腫瘍CT26結腸を保持しているマウスに由来するT細胞におけるTim-3およびPD-1の発現を、最初に調査した。CD8+癌腫瘍浸潤リンパ球（TIL）の中で、Tim-3およびPD-1を同時発現している細胞は、主要な集団（およそ50％）を構成し、PD-1のみを発現している細胞、またはTim-3もPD-1も発現していない細胞は、より小さな集団（それぞれおよそ30％およびおよそ20％）を構成することが観察された（図1Aおよび1B）。その他の癌にこれらの観察を拡張するため、その他の固形腫瘍：4T1乳腺癌およびB16F10黒色腫を保持しているマウスにおいて、CD8+TILを調査した。CT26を保持しているマウスにおける観察と一致して、Tim-3およびPD-1を同時発現している細胞は、4T1腫瘍を保持しているマウスにおいても、CD8 TILのおよそ50％を構成し、PD-1のみを発現している細胞、またはTim-3もPD-1も発現していない細胞は、より小さな集団（それぞれおよそ25％およびおよそ15％）を構成する（図1B）。B16F10黒色腫を保持しているマウスにおいては、CD8+TILの3種の集団（Tim-3-PD-1-、Tim-3+PD-1+、およびTim-3+PD-1+）が、全て、ほぼ等しい頻度で存在する。興味深いことに、調査された3種の腫瘍モデルの全てにおいて、Tim-3+PD-1-TILは観察されなかった（図1A）。CD4+TILも調査した；しかしながら、これらはより少量であり、これらのうちの過半数がTim3-PD-1-であり、Tim3+PD-1+集団およびTim-3-PD-1+集団がほぼ等しいことが見出された（図1A）。総合すると、これらのデータは、Tim-3およびPD-1を同時発現しているCD8+TILが、異なる固形腫瘍に浸潤しているTILに存在するT細胞の主要な集団を構成することを示している。
Tim-3およびPD-1の発現を、腫瘍保持マウスの脾臓においても調査した。ここでは、ナイーブマウスと比較して、CD8+Tim-3+細胞の頻度の増加の傾向が観察された；しかしながら、この増加の程度は、異なる固形腫瘍を保持しているマウスの間で可変であった（図1C）。CD8+TILとは対照的に、腫瘍保持マウスにおける脾臓CD8T細胞においては、PD-1とTim-3との同時発現の証拠が、あったとしてもほとんど見出されず（図6）、このことから、CD8 Tim-3+細胞におけるPD-1のアップレギュレーションは、環境的な合図に応答して、腫瘍環境において特異的に起こることが示唆された。しかしながら、腫瘍保持マウスの末梢リンパ組織において、Tim-3+細胞の2種の別個の集団、Tim-3高およびTim-3低が区別された。同様に、腫瘍保持マウスの脾臓CD4+T細胞の中で、Tim-3高集団およびTim-3低集団が観察された。興味深いことに、Tim-3低集団は、PD-1の同時発現を特徴としており、このことから、これらの細胞が、Tim-3+PD-1+TILの前駆細胞であって、Tim-3高細胞とは異なる機能的状態にあるT細胞を表すことが示唆された（図6）。
Tim-3およびPD-1を発現しているTILにおけるT細胞機能障害
CD8+ TILの異なるサブセットをさらに特徴決定するため、CD44およびCD62Lの発現を最初に調査した。CD62LおよびCD44の発現パターンは、Tim-3-PD-1-TIL、Tim-3-PD-1+TIL、およびTim-3+PD-1+TILの間で極めて異なっていることが見出された。TILの3種の集団は、全て、高レベルのCD44を発現していた（図2Aおよび2B）。しかしながら、Tim-3-PD1-TILおよびTim-3-PD-1+TILのみが、ナイーブ（CD44低CD62L高）T細胞を含有しており、Tim-3-PD-1-TILが、最も高い割合でナイーブT細胞を含有していた（およそ35％）。Tim-3+PD-1+TILのうち過半数がCD62L低であり、この集団においてはセントラルメモリー（CD44高CD62L高）細胞の画分が最低であった。これらのデータは、Tim-3およびPD-1のディファレンシャルな発現を特徴とするTILの3種の集団が、異なる機能的状態にある細胞を含有していることを初めて示すものであった。
慢性ウイルス感染において、PD-1は、機能障害のまたは疲弊したCD8+T細胞のマーカーとして同定されている（Barber et al.2006）。さらに、CTL機能およびIL-2の産生が最初に損なわれ、続いて、TNFの損失、次いでIFNの損失が起こる、T細胞疲弊の階層が存在することが観察されている（Wherry et al.2003）。従って、Tim-3およびPD-1を発現しているTILのいくらかが、疲弊表現型を示すか否かを決定するため、CD8+TILを単離し、IL-2、TNFα、およびIFNγの産生をエクスビボで直接調査した。Tim-3-PD-1+TILおよびTim-3-PD1-TILと比較した時、Tim-3+PD-1+TILは、IL-2、TNFα、およびIFNγの産生の最も顕著な障害を示すことが見出された（図3A）。驚くべきことに、Tim-3-PD-1+TILは、TILの3種の集団の中で最も多くIFNγを産生し、IL-2およびTNFαの産生の障害を、Tim-3+PD-1+TILより有意に少なく示した。これらのデータは、Tim-3+PD-1+TILが、最も疲弊したTILを表し、Tim-3-PD-1+TILが、疲弊したT細胞およびエフェクターT細胞の混合物を含有していることを示唆する。これらの観察をさらに確認するため、サイトカイン産生TILおよび非産生TILにおいて、Tim-3+PD-1+細胞およびTim-3-PD-1+細胞の存在量を決定した（図3B）。Tim-3+PD-1+細胞が、サイトカイン非産生TILの中で最も豊富な（55〜60％）集団であり、Tim-3-PD-1+細胞より3〜4倍多いことが見出された。サイトカイン産生TILの調査は、IL-2産生TILの中で、Tim-3+PD-1+細胞がTim-3-PD-1+より少量であることを明らかにした。類似の傾向がTNFαでも観察されたが、これは統計的有意性には達しなかった。IFNγ産生TILの中では、両方の集団が等しく表された。興味深いことに、サイトカイン産生TILの中のTim-3+PD-1+細胞の存在量のこの段階的な損失は、T細胞疲弊の階層に従っているようであり、このことから、疲弊はインビボの動的な過程である可能性が高いこと、そして最初に疲弊表現型を発症するのがTim-3+PD-1+細胞であることが示唆される。
上述のように、TCR刺激に応答して増殖する能力の損失は、疲弊したT細胞において失われる最初のエフェクター機能のうちの一つである。従って、細胞周期に入っている細胞により発現される核タンパク質Ki-67の発現を決定することにより、エクスビボで直接TILの増殖能を調査した。しかしながら、HIVによる慢性感染を有する個体においては、G1において停止している細胞が、Ki-67+を発現し得ることが認められている（Combadere et al.2000）。TO-PRO-3ヨウ化物による同時染色により、DNA含量も調査した。そのことにより、G1において停止している細胞を、S期、G2期、およびM期に進行した細胞から区別することができる。TILを単離しエクスビボで直接刺激した後、Ki-67発現およびDNA含量を調査した。次いで、細胞周期のGO期、G1期、およびS-M期にあるTim-3+PD-1+細胞およびTim-3-PD-1++細胞の存在量を決定した（図4A）。Tim-3+PD-1+細胞が、GOにおいて静止している最も豊富な集団であり、Tim-3-PD-1+細胞より5倍多いことが見出された（図4B）。興味深いことに、G1期およびS-M期に進行した細胞を調査すると、細胞周期進行に伴いTim-3+PD-1+細胞の数が着実に減少し、Tim-3-PD-1+細胞が着実に増加することが見出された。総合すると、データは、増殖することができず、IL-2、TNFα、およびIFNγを産生することができないTILの最も疲弊した集団を、Tim-3およびPD-1の同時発現が特徴付けることを、強く支持している。
癌におけるTim-3シグナル伝達経路およびPD-1シグナル伝達経路の標的化の効果
PD-1またはTim-3のいずれかのシグナル伝達経路の遮断（Jones et al.2008；Golden-Mason et al.2009）が、慢性感染の情況においてT細胞機能を改善し得るという以前の観察と共に、これらの証明は、これらの2種の経路の標的化の組み合わせが、インビボの抗腫瘍免疫を回復させるための最も効果的な手段であると判明する可能性を与えた。インビボ処理を始める前に、CT26腫瘍におけるPD-1およびTim-3のリガンド（それぞれPD-L1およびガレクチン-9）の発現（図7）を最初に確認した。次いで、インビボで遮断機能を有することが以前に記載された（Monney et al.2002）抗Tim-3抗体、抗PD-L1抗体、抗Tim-3抗体＋抗PD-L1抗体、または対照免疫グロブリンにより、CT26腫瘍保持マウスを処理した。抗Tim-3単独による処理には、ほとんどまたは全く効果がなく、抗PD-L1単独による処理は、腫瘍成長の遅延の傾向を示すことが見出された；しかしながら、これは実験間で変動し、統計的有意性には達しなかった（図5）。しかしながら、抗Tim-3および抗PD-L1による処理の組み合わせは、腫瘍成長の劇的な低下をもたらし、マウスの50％が完全な腫瘍退縮を示した。CT26腫瘍はPD-L1を発現しているがTim-3は発現していないため（図7）、抗PD-L1抗体が腫瘍成長に対する直接の阻害効果を有する可能性を考慮した。CT26腫瘍を、抗PD-L1または対照免疫グロブリンの存在下で培養したところ、腫瘍増殖は影響を受けないことが見出された（図8）。B16黒色腫を保持しているマウスにおいても抗Tim-3＋抗PD-L1処理の効果を試験したところ、対照免疫グロブリン、抗Tim-3、または抗PD-L1により処理されたマウスに比べて、処理の組み合わせを受容したマウスは、増強された生存を示すことが見出された。
抗Tim-3＋抗PD-L1による処理が実際にTIL機能を回復させるか否かを直接解明するため、CT26腫瘍を保持しているマウスからTILを単離し、抗Tim-3抗体、抗PD-L1抗体、抗Tim-3抗体＋抗PD-L1抗体、または対照免疫グロブリンの存在下で培養した（図9）。抗Tim-3単独および抗PD-L1単独の両方が、TILからのIFNγ産生を強化し得るが、この効果は、可変であり、抗Tim-3抗体および抗PD-L1抗体の両方により処理されたTILにおいて観察されたIFNγ産生の増加と比較して、しばしば弱いことが見出された。実際、これらのデータは、インビボ処理実験において観察されたものと密接に平行しており、抗Tim-3単独または抗PD-L1単独は、腫瘍成長に対して限られたかつ／または可変の効果を有する（図5）。腫瘍保持マウスからの末梢T細胞応答に対する抗Tim-3＋抗PD-L1処理の効果も調査したところ、TILにおいて観察された効果に類似して、抗Tim-3単独および抗PD-L1単独の両方が、可変であり、かつ抗Tim-3＋抗PD-L1の効果に比べてしばしば弱い、IFNγ産生に対する効果を有することが見出された（図10）。
さらに、図11は、Tim-3経路およびPD-1経路の標的化の組み合わせが、B16黒色腫モデルの生存を劇的に増加させることを証明する。雌C57BL/6マウスにB16F10を移植し、対照免疫グロブリン、抗Tim-3抗体（クローン5D12）、抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）、または両抗体のいずれかにより処理した。マウスを腫瘍成長および生存についてモニタリングした。各群n＝5。
さらに、図12は、抗Tim-3および抗PD-L1により処理されたマウスにおける腫瘍特異的T細胞応答の回復を証明する。CT-26結腸癌を移植されたBalb/cマウスの流入領域リンパ節に由来する細胞を、対照免疫グロブリン、抗Tim-3抗体（クローン2C12）、抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）、または両抗体のいずれかにより処理した。処理されたマウスの腫瘍流入領域リンパ節に由来する細胞を、腫瘍抗原AH1（30μg/ml）と共に培養した。48時間目に収集された上清の中のIFN-γの産生が示される。* p＞0.01、** p＞0.05、一元配置のANOVA、チューキーの多重比較検定。示されたデータは、2つの独立の試料の平均値である。2回の付加的な独立の実験において、類似の結果が得られた。やはり、処理の組み合わせは、いずれかの剤単独による分泌と比べて、IFNγI分泌を劇的に増加させる。
さらなる証拠を提供して、図13は、確立された腫瘍に対するTim-3経路およびPD-1経路の標的化の効果を証明する。BALB/cマウスにCT-26結腸癌を移植した。腫瘍が30〜50mm2に達した後、マウスを、対照免疫グロブリンまたは抗Tim-3抗体（クローン2C12）＋抗PD-L1抗体（クローン10F.9G2）のいずれかにより処理した。各群n＝5。組み合わせは、未処理の対照と比べて腫瘍サイズを低下させるために有効であり、重要なことに、抗Tim-3＋抗PD-L1群の動物5匹のうち2匹が、確立された腫瘍モデルにおいて完全な腫瘍退縮を示した。
総合すると、本明細書に記載されたデータは、Tim-3およびPD-1のシグナル伝達経路の標的化の組み合わせが、抗腫瘍免疫の回復において高度に有効であることを証明している。
疾患の慢性の他に、T細胞における疲弊の誘導および／または維持に関与している因子に関してはほとんど未知である。PD-1は疲弊したT細胞についての主要なマーカーであった。しかしながら、PD-1シングルポジティブTILは、PD-1-Tim-3-TILよりはるかに高い、最も高頻度のIFNγ産生細胞を含有しているため、この集団は、IFNγを産生する真のエフェクターT細胞を含んでいる可能性が高いことを、本明細書に記載されたデータは示している（図3A）。これらのデータは、PD-1が、疲弊の不完全なマーカーであり、Tim-3の同時発現が、最も疲弊した表現型を有するT細胞を明白に特徴付けることを示す。しかしながら、いくつかの問題が残る。Tim-3の誘発は、細胞死シグナルをT細胞へ伝達し得ることが公知である。では、疲弊したTim-3+PD-1+T細胞は、いかにして慢性状態を持続するのか。理論により拘束または限定されることは望まないが、一つの可能性は、Tim-3発現のディファレンシャルなレベルが、異なる機能的転帰を駆動する、即ち、高レベルのTim-3はT細胞の細胞死を促進し、低レベルのTim-3は、細胞が細胞死を免れ機能障害状態を持続することを可能にする阻害シグナルを伝達するというものである。これに関して、腫瘍保持マウスの末梢におけるCD4コンパートメントおよびCD8コンパートメントの両方において、Tim-3低細胞の存在が観察された（図6）。これらのT細胞が、Tim-3高細胞と比較して、エフェクター機能の異なる状態にあるか否かを決定することは興味深いであろう。理論により拘束または限定されることは望まないが、第二の、相互に排他的ではない可能性は、PD-1および／またはLAG-3のようなその他の阻害性分子の同時発現が、疲弊表現型を有する細胞を担うかまたは保存しているというものである。理論により拘束または限定されることは望まないが、第三の、相互に排他的ではない可能性は、疲弊と細胞死との間の決定が、Tim-3リガンドであるガレクチン-9の利用可能性のレベルで調節されるというものである。これに関して、TILにおける疲弊の発症が、腫瘍自体におけるガレクチン-9発現に依存するのか、それともそれが末梢において開始し、腫瘍におけるTim-3：ガレクチン-9の相互作用により疲弊表現型がさらに増幅されるのかは、未だ証明されていない。
慢性LCMV感染におけるCD8+T細胞における疲弊表現型の促進に、転写因子Blimp-1が関与していることが最近示されたことを除き（Shin et al.2009）、疲弊表現型の誘導および／または維持を担う下流シグナルに関してはほとんど未知である。Tim-3+PD-1+細胞が慢性状態における真の疲弊したT細胞として同定された、本明細書に記載された新規の発見は、疲弊表現型を駆動／維持する遺伝子プログラムの調査を容易にし、癌および感染性疾患のような慢性免疫病における免疫活性の刺激のための治療アプローチを提供する。
材料および方法
腫瘍浸潤リンパ球の単離。20分間、コラゲナーゼD（25mg/ml）の存在下で腫瘍組織を解離させた後、不連続パーコール勾配（GE Healthcare）上で遠心分離することにより、腫瘍浸潤リンパ球を単離した。次いで、単離された細胞を、T細胞機能の様々なアッセイにおいて使用した。
フローサイトメトリー。単一細胞懸濁物を、CD4（RM4-5）、CD8（53-6.7）、PD-1（RMP1-30）、CD44（IM7）、CD62L（MEL-14）（Biolegend）、およびTim-3（8B.2C12）(Ebioscience）に対する抗体により染色した。死細胞を排除するために7AADを使用した。細胞質内サイトカイン染色のため、ゴルジプラグ（BD Biosciences）の存在下で、3時間、PMA（50ng/ml）およびイオノマイシン（1μg/ml）によりインビトロで細胞を刺激した。次いで、細胞を採集し、CD8、Tim-3、およびPD-1について染色した後、固定および透過性化を行った。次いで、透過性化された細胞を、IL-2（JES6-5H4）、TNFα（MP6-XT22）、およびIFNγ（XMG1.2）について染色した。全てのデータを、BD LsrII（BD Biosciences）に収集し、FlowJoソフトウェア（Tree Star）により分析した。
Ki67およびTO-PRO-3染色。TILを採集し、48時間、抗CD3（1μg/ml）の存在下でインビトロで培養した。次いで、細胞を、CD8、PD-1、Tim-3（8B.2C12）に対する抗体で染色した後、透過性化し、Ki-67に対する抗体（Biolegend）およびTO-PRO-3ヨウ化物（Invitrogen）で染色した。全てのデータを、BD LsrII（BD Biosciences）に収集し、FlowJoソフトウェア（Tree Star）により分析した。
腫瘍実験。5×105個のCT26を、野生型Balb/cマウスの右側腹部へ移植した。マウスを、0日目、2日目、および4日目に100μgの抗Tim-3（クローン8B.2C12）によりip処理するか、0日目、3日目、6日目、9日目、および12日目に200μgの抗PD-L1（クローン10F.9G2）により処理するか、またはアイソタイプ対照免疫グロブリン（ラットIgG1およびラットIgG2b）により処理した。腫瘍表面を、ノギスを使用して、二次元に測定した。
インビトロ実験。腫瘍浸潤リンパ球を上記のように採集し、可溶性抗CD3（5μg/ml）、および10μg/mlの抗Tim-3（クローン8B.2C12）、抗PD-L1（クローン10F.9G2）、抗Tim-3＋抗PD-L1の両方、または対照免疫グロブリン（ラットIgG1およびラットIgG2b）のいずれかの存在下で培養した（1〜3×105個/ウェル）。96時間後、培養上清を収集し、サイトメトリックビーズアレイ（CBA）（BD Biosciences）によりIFNγを測定した。
参照
Figure 2013532153
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Figure 2013532153
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Claims (26)

  1. PD-1分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位、およびTIM-3分子と特異的に結合する少なくとも1つの結合部位を含む、多重特異性ポリペプチド剤。
  2. PD-1分子と特異的に結合する1つの結合部位、およびTIM-3分子と特異的に結合する1つの結合部位を含む、二重特異性ポリペプチド剤。
  3. 多重特異性抗体またはその多重特異性抗体断片である、請求項1記載のポリペプチド剤。
  4. 二重特異性抗体またはその二重特異性抗体断片である、請求項2記載のポリペプチド剤。
  5. PD-1分子が、SEQ ID NO:1に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:1の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである、前記請求項のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  6. TIM-3分子が、SEQ ID NO:2に示された配列を有するか、またはSEQ ID NO:2の対立遺伝子バリアントもしくはスプライスバリアントである、前記請求項のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  7. PD-1分子と特異的に結合する結合部位が、PD-1のリガンド相互作用部位に指向する、前記請求項のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  8. TIM-3分子と特異的に結合する結合部位が、TIM-3のリガンド相互作用部位に指向する、前記請求項のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  9. PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合が、PD-1とPD-L1との相互作用をモジュレートする、請求項7記載のポリペプチド剤。
  10. PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合が、PD-1とPD-L2との相互作用をモジュレートする、請求項7記載のポリペプチド剤。
  11. PD-1のリガンド相互作用部位との特異的結合が、PD-1とPD-L1およびPD-L2との相互作用をモジュレートする、請求項7記載のポリペプチド剤。
  12. PD-1のリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:1のアミノ酸残基41〜136を含む、請求項7または請求項9〜11のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  13. PD-1におけるリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:1のアミノ酸64、66、68、73、74、75、76、78、90、122、124、126、128、130、131、132、134、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む、請求項7または請求項9〜12のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  14. PD-1におけるリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:1のアミノ酸78、126、および136からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む、請求項7または請求項9〜13のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  15. TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合が、TIM-3とガレクチン-9との相互作用をモジュレートする、請求項8記載のポリペプチド剤。
  16. TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合が、TIM-3とホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする、請求項8記載のポリペプチド剤。
  17. TIM-3のリガンド相互作用部位との特異的結合が、TIM-3とガレクチン-9およびホスファチジルセリンとの相互作用をモジュレートする、請求項8記載のポリペプチド剤。
  18. TIM-3のリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:2のアミノ酸残基24〜131を含む、請求項8または請求項15〜17のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  19. TIM-3のリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:2のアミノ酸50、62、69、112、および121からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む、請求項8または請求項15〜18のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  20. TIM-3のリガンド相互作用部位が、SEQ ID NO:2のアミノ酸44、74、および100からなる群より選択されるアミノ酸残基のいずれかを含む、請求項8または請求項15〜19のいずれか一項記載のポリペプチド剤。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項記載のポリペプチド剤の有効量を、慢性免疫病を有する対象へ投与する工程を含む、慢性免疫病を有する対象を処置する方法。
  22. 請求項1〜20のいずれか一項記載のポリペプチド剤の有効量を、慢性免疫病を有する対象へ投与する工程を含む、慢性免疫病を有する対象において免疫応答を活性化する方法。
  23. 慢性免疫病が持続感染である、請求項21または22記載の方法。
  24. 慢性免疫病が癌または腫瘍である、請求項21または22記載の方法。
  25. 慢性免疫病が、機能的に疲弊したT細胞の集団を含む、請求項21〜24のいずれか一項記載の方法。
  26. 機能的に疲弊したT細胞の集団が、CD8+T細胞集団を含む、請求項25記載の方法。
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