JP2022542884A - Fcrnアンタゴニストで抗体媒介性障害を処置する方法 - Google Patents
Fcrnアンタゴニストで抗体媒介性障害を処置する方法 Download PDFInfo
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Abstract
本開示は、改変されたFcドメインを含むFcRnアンタゴニスト、例えば、結合ポリペプチド(例えば、抗体および/またはイムノアドヘシン)を使用して、抗体媒介性障害(例えば、自己免疫疾患)を処置する方法を提供する。本開示はまた、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを使用して、画像診断を増強する方法を提供する。本開示は、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを使用して、画像診断の間に放射性標識した抗体に対する正常組織の曝露を減少させる方法をさらに提供する。治療有効量の本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法も提供される。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願第62/878,541号(2019年7月25日出願)の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本出願は、米国仮特許出願第62/878,541号(2019年7月25日出願)の優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み入れられる。
配列表
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。2020年7月23日に作成された前記ASCIIコピーは、022548_WO062_SL.txtと名付けられており、8,193バイトである。
本出願は、ASCII形式で電子的に提出された配列表を含み、その全体が参照によって本明細書に組み入れられる。2020年7月23日に作成された前記ASCIIコピーは、022548_WO062_SL.txtと名付けられており、8,193バイトである。
新生児型Fc受容体(FcRn)との抗体の相互作用は、抗体およびFc由来の治療剤の血清半減期の維持および延長における決定因子である。FcRnは、MHCクラス-I様α-ドメインおよびβ2-マクログロブリン(β2-m)サブユニットのヘテロダイマーであり、他のFcγ受容体(FcγR)とは明らかに異なる抗体Fcドメインの領域を認識する。FcRnは様々な組織で発現されるが、主に血管内皮および腎臓および血液脳関門において作用すると考えられる。
FcRnへの抗体結合は高度にpH依存性であり、相互作用は低pH(pH<6.5)でのみ高い親和性で(高ナノモル~低マイクロモル)生じるが、生理学的pH(およそpH7.4)では生じない。エンドソームを6.5未満のpHまで酸性化すると、IgGとFcRnとの間の相互作用は非常に有利となり、FcRn結合抗体の分解の阻害および細胞表面へのリサイクリングの促進の直接の原因となる。pHの増加は相互作用を弱め、抗体の血流への放出を促進する。
増強された結合が、野生型IgG抗体と比較して延長された血清半減期の直接の結果として治療用抗体についての増加した効能および減少した投薬頻度をおそらくもたらすので、ハイスループット変異誘発アプローチを使用したFc操作が、FcRn結合親和性を増強するバリアントを同定するために広く探求されてきた。しかし、FcRn結合親和性を増強するバリアントは、予測されない結果を有する可能性がある。例えば、とりわけN434WまたはP257I/Q311I置換のようなpH6.0でFcRn親和性の大幅な増加を示す特定のIgGバリアントは、カニクイザルおよびヒトFcRn(hFcRn)に関するトランスジェニックマウスにおいて野生型のまたは重度に減少した血清半減期を有する(例えば、Kuo et al.、Mabs.(2011)3(5):422-30;Datta-Mannan et al.、J Biol Chem.(2007)282:1709-17;およびDatta-Mannan et al.、Metab Dispos.(2007)35:86-94を参照のこと)。T250Q/M428L(QL)バリアントは、動物モデルにおいてFv特異的な結果を示した(例えば、Datta-Mannan、2007、上記;およびHinton et al.、J Immunol.(2006)176:346-56を参照のこと)。M252Y/S254T/T256E(YTE、EUナンバリング)バリアントは、インビトロで10倍の増強を示したが、FcγRIIIa受容体に対する親和性の2分の1の減少に起因してインビボで減少した抗体依存性細胞媒介性細胞傷害(ADCC)を示す(例えば、Dall’Acqua et al.、J Immunol.(2002)169(9):5171-80を参照のこと)。
増強された親和性および減少したpH依存性でFcRnを結合するFcバリアントは、IgGの血液循環からのクリアランスの増加に使用を見出すことができる。FcRn媒介性IgGリサイクリングが、ヒトにおいてIgG血漿濃度を維持するための優勢なプロセスであることが見出された(Xiao、J Biomed Biotechnol.(2012)2012:282989)。IgGの血液循環からのクリアランスを増加させることは、例えば、自己免疫疾患、例えば、全身性エリテマトーデス(循環する自己反応性抗体が原因の病状)およびIgG-複合型毒素、薬物、または診断剤が身体から急速に排除される必要がある状況で望ましいであろう。望ましくない抗体のクリアランスの増加は、FcRnアンタゴニスト、例えば、操作されたFcを有する抗体(これは高親和性でFcRnに結合し、中性に近いpHで急速に解離しない)を使用することによって達成され得る。このような操作された抗体は、IgG分解を増強する抗体であることから、Abdegと呼ばれる(Swiercz et al.、J Nucl Med.(2014)55(7):1204-7)。このようなFcRnアンタゴニストは細胞から放出されないが、代わりに、FcRnに結合したままになり、他の、より低い親和性のIgGの結合をブロックすることが予測されるであろう。結果として、FcRn機能がブロックされ、内因性または望ましくないIgGが分解のためリソソーム経路に向かうであろう。
FcRnへの増強された結合親和性を有し、FcRnに対するそれらの結合におけるpH依存性の喪失を示すFcバリアントを使用することによってIgG媒介性疾患を処置する方法が必要である。
本開示は、それを必要とする対象において抗体媒介性(例えば、IgG媒介性)障害を処置する方法であって、改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象(例えば、ヒト)に投与することを含む方法を提供する。治療有効量のFcRnアンタゴニストは、処置される対象における血清IgGクリアランスの割合を増加させる。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは:
アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)、およびアミノ酸位置307にトリプトファン(W)またはグルタミン(Q)を含み、ここでアミノ酸位置254はトレオニン(T)ではなく、ならびに:
アミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y);およびアミノ酸位置252にチロシン(Y)をさらに含む、少なくとも四つのアミノ酸置換の組合せを含む。別の指示がない限り、本明細書に記載される全てのFc残基位置は、EUナンバリングシステムに従う。
アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)、およびアミノ酸位置307にトリプトファン(W)またはグルタミン(Q)を含み、ここでアミノ酸位置254はトレオニン(T)ではなく、ならびに:
アミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y);およびアミノ酸位置252にチロシン(Y)をさらに含む、少なくとも四つのアミノ酸置換の組合せを含む。別の指示がない限り、本明細書に記載される全てのFc残基位置は、EUナンバリングシステムに従う。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは:
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);d)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);e)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D);アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);f)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);g)アミノ酸位置252にチロシン(Y)およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);h)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);i)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);またはj)アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)からなる群から選択されるアミノ酸残基の組合せを含む。
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);d)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);e)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D);アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);f)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);g)アミノ酸位置252にチロシン(Y)およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);h)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);i)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);またはj)アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)からなる群から選択されるアミノ酸残基の組合せを含む。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、M252Y/T256D/T307W/N434Y、M252Y/T256D/T307W/N434F、M252Y/N434Y、M252Y/T307W/N434Y、M252Y/T256D/N434Y、およびT256D/307W/N434Yからなる群から選択されるアミノ酸置換の組合せを含む。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、改変されたヒトIgG Fcドメイン、例えば改変されたヒトIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4 Fcドメイン、または一つまたはそれ以上のヒトFcドメインから誘導されたFcドメインである。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、一つまたはそれ以上の種、例えば、ヒト、カニクイザル、マウス、およびラットからのFcRnに対して結合親和性を有する。例えば、改変されたFcドメインは、ヒトFcRn(hFcRn)およびラットFcRn(rFcRn)の両方に対して結合親和性を有する。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して増強されたFcRn結合親和性(例えば、hFcRnに対する増強された結合親和性)を有する。特定の例となる実施形態において、改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して酸性pH(例えば、約6.0)で増強されたFcRn結合親和性を有する。特定の例となる実施形態において、改変されたFcドメインは、5重変異M252Y/S254T/T256E/H433K/N434F(「YTEKF」)を有するFcドメインと比較して酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して非酸性pH(例えば、約7.4)で増強されたFcRn結合親和性を有する。特定の例となる実施形態において、改変されたFcドメインは、YTEKF変異を有するFcドメインと比較して非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する。特定の例となる実施形態において、改変されたFcドメインは、YTEKF変異を有するFcドメインと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して減少したFcγRIIIa結合親和性を有する。
特定の実施形態において、FcRnアンタゴニストは、結合ポリペプチド、例えば抗体であるまたはその抗原結合フラグメント(例えば、Fvフラグメント、単鎖抗体(ScFv)、Fab、Fab-H、Fab’、およびF(ab’)2)を含む。結合ポリペプチドは、FcRnではない一つまたはそれ以上の標的であってもよい。
いくつかの実施形態において、本方法によって処置されるIgG媒介性障害は、自己免疫疾患である。特定の例となる実施形態において、自己免疫疾患は、移植片対宿主病(GVHD)、全身性エリテマトーデス(SLE)、重症筋無力症、全身性硬化症(SSc)/強皮症、関節リウマチ、乾癬性関節炎、骨関節炎、糖尿病、多発性硬化症、尋常性天疱瘡、アトピー性皮膚炎、乾癬、喘息、アレルギー、特発性肺線維症(IPF)、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、および化膿性汗腺炎からなる群から選択される。
特定の態様において、本開示は、画像診断を増強する方法であって、本明細書に記載される治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法を提供する。特定の実施形態において、方法は、有効量の放射性標識した抗体を対象に投与することをさらに含む。さらなる実施形態において、FcRnアンタゴニストは、放射性標識した抗体の後に投与され、放射性標識した抗体に対するコントラストを増強する。
特定の態様において、本開示は、画像診断の間に放射性標識した抗体に対する、非標的組織の曝露を減少させる方法であって、本明細書に記載される治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法を提供する。
本処置および診断方法における使用のための医薬ならびに本処置および診断方法における使用のためのFcRnアンタゴニストの製造のための、本明細書のFcRnアンタゴニストの使用も提供される。
本開示はまた、FcRnアンタゴニストポリペプチドをコードする核酸、ポリペプチドを製造するための組換え発現ベクターおよび宿主細胞、ならびに本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを含む医薬組成物も提供される。疾患を処置するために本開示のFcRnアンタゴニストを使用する方法も提供される。
本発明の前述のおよび他の特徴および利点は、添付の図面と併せて、例となる実施形態の以下の詳細な説明からより十分に理解される。
本開示は、変更されたFcRn結合親和性を有するポリペプチド(例えば、モノクローナル抗体またはそのフラグメント)を提供する。これらのポリペプチドは改変されたIgG Fcドメインを含有し、これは野生型IgG(例えば、ヒトIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4)Fcドメインと比較して、酸性および非酸性条件の両方の条件下で増強されたFcRn結合親和性を有する。したがって、野生型IgG Fcドメインと異なり、本ポリペプチドは、pH依存性が低い様式でFcRnに結合する。これらのポリペプチドは、異なるpH条件を有する細胞表面と細胞質との間をFcRnが輸送される間、FcRnに結合したまま残る。結果として、野生型の(より低い)FcRn結合親和性を有する他のIgG分子(例えば、血清IgG)は、FcRnへの結合からブロックされ、分解のためリソソーム経路に向かう割合が増加し、身体からのIgG分子のより速いクリアランスをもたらす。
IgGリサイクリングを媒介することおよび血清IgGレベルを維持することにおいて、それらのFcRnの正常な機能を破壊することに起因して、本ポリペプチドは「FcRnアンタゴニスト」と呼ばれる。本開示のFcRnアンタゴニストは、抗体、イムノアドヘシンまたは別の形態のFc融合タンパク質、またはそのFcフラグメントまたは部分であってもよい。FcRnアンタゴニストは、例えば、モノマータンパク質またはダイマー(ヘテロまたはホモダイマー)タンパク質であってもよい。FcRnアンタゴニストは身体からの血清IgGクリアランスを増強するため、それらは、IgG媒介性疾患または障害(例えば、自己免疫疾患)に罹患している患者を処置すること、または身体から望ましくないIgG(例えば、もはや必要または有益ではない治療または診断抗体)を除去することに使用され得る。
この開示に記載される方法は、特定の方法に限定されず、このような方法および条件として本明細書に開示される実験条件は変わり得ることが理解される。また、本明細書に使用される用語は、特定の実施形態を記載する目的だけのためのものであり、限定することは意図されないことが理解される。
さらに、本明細書に記載される実験は、別の指示がない限り、当業者の範囲内の従来の分子および細胞生物学ならびに免疫学的技術を使用する。このような技術は当業者に周知であり、文献において十分に説明されている。例えば、Ausubel et al.、Eds.、Current Protocols in Molecular Biology、John Wiley & Sons、Inc.、NY、N.Y.(1987-2008)、全ての補遺を含む;Green et al.、Eds.、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Fourth Edition);Antibodies:A Laboratory Manual、Chapter 14、Cold Spring Harbor Laboratory、Cold Spring Harbor(2013、2nd edition)を参照されたい。
別の定義がなければ、本明細書において使用される科学用語および技術用語は、当業者により一般的に理解される意味を有する。潜在的な曖昧性の事象において、本明細書に提供される定義は、辞書または外部の定義に先行する。文脈により別の必要がなければ、単数形は複数を含むものとし、複数形は単数を含むものとする。「または」の使用は、別の記述がなければ、「および/または」を意味する。「含む(including)」ならびに「含む(includes)」および「含んだ(included)」のような他の形態の用語の使用を限定するものではない。「有する(have)」および「含む(comprise)」、または「有する(has)」、「有する(having)」、「含む(comprises)」、または「含む(comprising)」などの変形の用語は、記述された整数または整数の群を含むことを意味すると理解されるが、他の整数または整数の群を除外するものではない。
一般に、本明細書に記載される細胞および組織培養、分子生物学、免疫学、微生物学、遺伝学およびタンパク質および核酸化学、およびハイブリダイゼーションに関連して使用される命名法は周知であり、当該分野で一般的に使用されている。本明細書において提供される方法および技術は、通常は当該分野で周知の従来の方法に従って行われ、別の指示がない限り、本明細書の全体を通して引用され、考察される様々な一般的およびより具体的な参考文献において記載されるとおりである。酵素反応および精製技術は、当該分野で一般的に遂行されているかまたは本明細書に記載されるように、製造者の仕様書に従って行われる。本明細書に記載される分析化学、合成有機化学、および医学および医薬化学に関連して使用される命名法、ならびにそれらの実験手順および技術は、当該分野において周知であり一般的に使用されるものである。化学合成、化学分析、医薬調製物、処方、および送達、ならびに患者の処置のために標準的な技術が使用される。本明細書において言及される、全ての刊行物および他の参考文献は、その全体が参照によって組み入れられる。本開示がより容易に理解され得るように、選択した用語が以下で定義される。
用語「ポリペプチド」は、アミノ酸のポリマー鎖を指し、文脈により矛盾がなければ、天然または人工のタンパク質、ポリペプチドアナログまたはタンパク質配列のバリアント、またはそれらのフラグメントを包含する。ポリペプチドはモノマーでもポリマーでもよい;すなわち、用語は、一つまたはそれ以上の共有結合性にカップルした、または非共有結合性にカップルした、ポリペプチド鎖を有するタンパク質を包含する。ポリペプチドフラグメントは、例えば少なくとも約5つの連続したアミノ酸、少なくとも約10の連続したアミノ酸、少なくとも約15の連続したアミノ酸、または少なくとも約20の連続したアミノ酸を含む。
用語「単離されたタンパク質」または「単離されたポリペプチド」は、その由来する起源もしくは供給源のために、その天然の状態で伴っている天然で関連する成分が関連していないか;同じ種由来の他のタンパク質を実質的に含まないか;異なる種由来の細胞により発現されるか;または天然に存在しない、タンパク質またはポリペプチドを指す。したがって、化学合成されるかまたはそれが天然で由来する細胞とは異なる細胞系で合成されるタンパク質またはポリペプチドは、その天然で関連する成分から「単離されている」。タンパク質またはポリペプチドはまた、当該分野で周知のタンパク質精製技術を使用した単離により、天然で関連する成分を実質的に含まないようにされ得る。
本明細書で使用される用語「結合タンパク質」または「結合ポリペプチド」は、目的の標的抗原(例えば、ヒト標的抗原)に選択的に結合する原因である少なくとも1つの結合部位を含有するタンパク質またはポリペプチド(例えば、抗体またはイムノアドヘシン)を指すものとする。例となる結合部位としては、抗体可変ドメイン、受容体のリガンド結合部位、またはリガンドの受容体結合部位が挙げられる。特定の態様において、結合タンパク質または結合ポリペプチドは、複数(例えば、二つ、三つ、四つ、またはそれ以上)の結合部位を含む。特定の態様において、結合タンパク質または結合ポリペプチドは治療用酵素ではない。
用語「リガンド」は、別の物質に結合することができるか、または結合を受けることができるいずれかの物質を指す。同様に、用語「抗原」は、それに対して抗体が生成され得るいずれかの物質を指す。「抗原」は抗体結合基質を参照して一般的に使用され、「リガンド」は受容体結合基質を参照する場合にしばしば使用されるが、これらの用語は互いに区別されず、広範囲の重複する化学実体を包含する。疑念を避けるために、抗原およびリガンドは本明細書全体を通して交換可能に使用される。抗原/リガンドは、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、アプタマー、多糖、糖分子、炭水化物、脂質、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、合成分子、無機分子、有機分子、およびそれらのいずれかの組合せであり得る。
本明細書で使用される用語「特異的に結合する」は、多くとも約1×10-6M、約1×10-7M、約1×10-8M、約1×10-9M、約1×10-10M、約1×10-11M、約1×10-12Mもしくはそれ以下の解離定数(Kd)で抗原に結合し、および/または非特異的抗原に対するその親和性よりも少なくとも約二倍大きい親和性で抗原に結合する、抗体またはイムノアドヘシンの能力を指す。
本明細書で使用される用語「抗体」は、目的の抗原に対して有意な既知の特異的免疫反応活性を有するような集合体(例えば、インタクトな抗体分子、イムノアドヘシン、またはそれらのバリアント)を指す。抗体および免疫グロブリンは、それらの間に鎖間共有結合を有するかまたは有していない軽鎖および重鎖を含む。脊椎動物系における基本的な免疫グロブリン構造は、比較的十分に理解されている。
以下により詳細に考察されるように、「抗体」という総称は、生化学的に区別することができる五つの異なるクラスの抗体を含む。抗体の全ての五つのクラスが明確に本開示の範囲内であるが、本明細書の考察は概してIgGクラスの免疫グロブリン分子に関するものである。IgGに関して、免疫グロブリンは、分子量およそ23,000ダルトンの二つの同一の軽鎖、および分子量53,000~70,000の二つの同一の重鎖を含む。四つの鎖はジスルフィド結合で「Y」の配置で接合されており、ここで軽鎖は重鎖に取り付けられており、「Y」の口の部分で開始し、可変領域を通して続く。
免疫グロブリンの軽鎖は、カッパ(κ)またはラムダ(λ)のいずれかに分類される。各重鎖クラスは、カッパまたはラムダ軽鎖のいずれかと結合され得る。一般に、軽鎖および重鎖は、互いに共有結合で結合しており、2つの重鎖の「尾」部分は、ジスルフィド共有結合により、または非共有結合により互いに結合される(免疫グロブリンがハイブリドーマ、B細胞、または遺伝子操作された宿主細胞のいずれかにより生成された場合)。重鎖において、アミノ酸配列は、Y配置のフォーク状末端でN末端から各鎖の一番下でC末端まで伸びる。当業者には当然のことながら、重鎖がガンマ(γ)、ミュー(μ)、アルファ(α)、デルタ(δ)、またはイプシロン(ε)として(その中にいくつかのサブクラスがある(例えば、γl~γ4))分類される。抗体の「クラス」または「アイソタイプ」をそれぞれIgG、IgM、IgA IgG、またはIgEと決定するのはこの鎖の性質である。免疫グロブリンアイソタイプサブクラスまたはサブタイプ(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1など)は、十分に特徴づけされており、機能の特殊化を付与することが知られている。これらのクラスおよびアイソタイプの各々の改変されたバージョンは、本開示を考慮して当業者に容易に認識可能であり、従って、本開示の範囲内である。
軽鎖および重鎖の両方が、構造的および機能的相同性の領域に分けられる。用語「領域」は、免疫グロブリンまたは抗体鎖の一部または部分を指し、定常領域または可変領域ならびに前記領域のさらに別個の一部または部分を含む。例えば、軽鎖可変領域は、本明細書で定義されるように「フレームワーク領域」または「FR」の間に組み入れられた「相補性決定領域」または「CDR」を含む。
免疫グロブリン重鎖または軽鎖の領域は、「定常領域」の場合は様々なクラスメンバーの領域内での配列変化が比較的乏しいことに基づいて、または「可変領域」の場合には様々なクラスメンバーの領域内での有意な変化に基づいて、「定常」(C)領域または「可変」(V)領域として定義され得る。用語「定常領域」および「可変領域」は機能的にも使用され得る。この関連で、当然のことながら、免疫グロブリンまたは抗体の可変領域は、抗原認識および特異性を決定する。逆に、免疫グロブリンまたは抗体の定常領域は、分泌、経胎盤移動性、Fc受容体結合、補体結合などのような重要なエフェクター機能を付与する。様々な免疫グロブリンクラスの定常領域のサブユニット構造および三次元配置が周知である。
免疫グロブリン重鎖および軽鎖の定常領域および可変領域は折りたたまれてドメインとなる。用語「ドメイン」は、例えば、β-プリーツシートおよび/または鎖内ジスルフィド結合により安定化されたペプチドループを含む(例えば、3~4つのペプチドループを含む)重鎖または軽鎖の球状領域を指す。免疫グロブリンの軽鎖の定常領域ドメインは、交換可能に「軽鎖定常領域ドメイン」、「CL領域」または「CLドメイン」と呼ばれる。重鎖の定常ドメイン(例えば、ヒンジ、CH1、CH2またはCH3ドメイン)は、交換可能に「重鎖定常領域ドメイン」、「CH」領域ドメインまたは「CHドメイン」と呼ばれる。軽鎖の可変ドメインは、交換可能に「軽鎖可変領域ドメイン」、「軽鎖可変領域」、「VL領域ドメイン」または「VLドメイン」と呼ばれる。重鎖の可変ドメインは、交換可能に「重鎖可変領域ドメイン」、「重鎖可変領域」、「VH領域ドメイン」または「VHドメイン」と呼ばれる。
慣習により、可変定常領域ドメインのアミノ酸のナンバリングは、それらが抗原結合部位または免疫グロブリンもしくは抗体のアミノ末端からより離れるにつれて増加する。各重鎖および軽鎖免疫グロブリン鎖のN末端は可変領域であり、C末端は定常領域である。CH3およびCLドメインは、それぞれ重鎖および軽鎖のカルボキシ末端を含む。従って、軽鎖免疫グロブリンのドメインは、VL-CL配向で配置されているが、重鎖のドメインはVH-CH1-ヒンジ-CH2-CH3配向で配置される。
アミノ酸の各可変領域ドメインへの帰属は、Kabat、Sequences of Proteins of Immunological Interest(National Institutes of Health、Bethesda、MD、1987 and 1991)の定義に従う。Kabatはまた、広く使用されている慣習的なナンバリング法も提供し(Kabatナンバリング)、このナンバリング法では、異なる重鎖可変領域間または異なる軽鎖可変領域間の対応する残基は同じ番号に割り当てられる。VLドメインのCDR1、2および3はまた、本明細書においてそれぞれCDR-L1、CDR-L2およびCDR-L3、またはLCDR1、LCDR2、およびLCDR3と呼ばれる。VHドメインのCDR1、2および3はまた、本明細書においてそれぞれCDR-H1、CDR-H2およびCDR-H3、またはHCDR1、HCDR2、およびHCDR3と呼ばれる。そのように示される場合、CDRの帰属はKabatの代わりにIMGT(登録商標)(Lefranc et al.、Dev Comp Immunol.(2003)27:55-77)に従う。重鎖定常領域のナンバリングはKabat(Kabat、Sequences of Proteins of Immunological Interest、National Institutes of Health、Bethesda、MD、1987 and 1991)に記されるようにEUインデックスに従う。
本明細書で使用される用語「VHドメイン」は、免疫グロブリン重鎖のアミノ末端可変ドメインを含み、用語「VLドメイン」は、免疫グロブリン軽鎖のアミノ末端可変ドメインを含む。
本明細書で使用される用語「CH1ドメイン」は、例えば、Kabatナンバリングシステムでおよそ位置114~223(EU位置118~215)から伸びる免疫グロブリン重鎖の第一(最もアミノ末端側)の定常領域ドメインを含む。CH1ドメインはVHドメインに隣接し、免疫グロブリン重鎖分子のヒンジ領域に対してアミノ末端にあり、免疫グロブリン重鎖のFc領域の一部を形成しない。
本明細書で使用される用語「ヒンジ領域」は、CH1ドメインをCH2ドメインに繋ぐ重鎖分子の部分を含む。ヒンジ領域は、およそ25残基を含み、可動性であり、したがって二つのN末端抗原結合領域が独立して移動することを可能にする。ヒンジ領域は、三つの個別のドメインに細分化することができる:上部、中間、および下部ヒンジドメイン(Roux et al.、J.Immunol.(1998)161:4083)。
本明細書で使用される用語「CH2ドメイン」は、例えば、Kabatナンバリングシステムでおよそ位置244~360(EU位置231~340)に伸びる重鎖免疫グロブリン分子の一部を含む。CH2ドメインは、別のドメインと密に対合していない点で独特である。むしろ、二つのN連結分枝炭化水素鎖が、インタクトな天然IgG分子の二つのCH2ドメイン間に挿入される。一実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは、IgG1分子(例えば、ヒトIgG1分子)から誘導されたCH2ドメインを含む。
本明細書で使用される用語「CH3ドメイン」は、CH2ドメインのN末端からおよそ110残基伸びる重鎖免疫グロブリン分子の一部、例えばKabatナンバリングシステムのおよそ位置361~476(EU位置341~447)を含む。CH3ドメインは、典型的には抗体のC末端部分を形成する。しかし、いくつかの免疫グロブリンにおいて、さらなるドメインがCH3ドメインから伸びて分子のC末端部分を形成し得る(例えば、IgMのμ鎖およびIgEのε鎖におけるCH4ドメイン)。一実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは、IgG1分子(例えば、ヒトIgG1分子)から誘導されたCH3ドメインを含む。
本明細書で使用される用語「CLドメイン」は、例えば、Kabat位置約107AからKabat位置約216まで伸びる免疫グロブリン軽鎖の定常領域ドメインを含む。CLドメインはVLドメインに隣接する。一実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは、カッパ軽鎖(例えば、ヒトカッパ軽鎖)から誘導されたCLドメインを含む。
本明細書で使用される用語「FcRnアンタゴニスト」は、Fc領域を介してFcRnに特異的に結合し、免疫グロブリンのFcRnへの結合を阻害する、Fc領域(例えば、本明細書に開示されるバリアントFc領域)を含むいずれかの剤を指す。
本明細書で使用される用語「Fc」、「Fcドメイン」、「Fc領域」、または「Fcフラグメント」は、交換可能に使用され、パパイン切断部位(すなわち、IgGの残基216、重鎖定常領域の最初の残基を114とする)のすぐN末端側のヒンジ領域から開始し、重鎖のC末端で終わる重鎖定常領域の一部と定義される。したがって、完全Fc、Fcドメイン、Fc領域、またはFcフラグメントは、少なくともヒンジ領域、CH2ドメイン、およびCH3ドメインを含む。例となるヒトIgG1、IgG2、IgG3、およびIgG4 Fcドメインの部分(CH2およびCH3ドメイン、残基231から447、Euナンバリング)の配列アラインメントは、図32に示される。用語は、本明細書に記載される天然/野生型FcおよびFcバリアントを包含し、抗体全体から消化されようと他の手段、例えば組換え技術によって産生されようと、モノマーまたはマルチマー(例えば、ダイマー)形態の分子を含む。例えば、Ying et al.、JBC(2013)288:25154-164;およびYang et al.、JBC(2019)294:10638-48を参照されたい。いくつかの実施形態において、本開示の改変されたFcは、図32に示される配列番号1、2、3、もしくは4の全体またはFcRn-結合部分(または、その天然に存在するバリアント)を含み、ここで、配列は改変されて本明細書に記載されるアミノ酸置換を含む。
天然Fcの元の免疫グロブリン供給源は、典型的にはヒト起源であり、IgG1およびIgG2など、いずれの免疫グロブリンでもよい。天然Fc分子は、共有結合(すなわち、ジスルフィド結合)および非共有結合により連結されてダイマーまたはマルチマーとなり得るモノマーポリペプチドで構成される。天然Fc分子のモノマーサブユニット間の分子間ジスルフィド結合の数は、クラス(例えば、IgG、IgA、およびIgE)またはサブクラス(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgA1、およびIgA2)に依存して1~4の範囲に及ぶ。天然Fcの一例は、IgGのパパイン消化から生じるジスルフィド結合ダイマーである。本明細書で使用される用語「天然Fc」は、モノマー、ダイマーおよびマルチマー形態の総称である。
本明細書で使用される用語「Fcバリアント」、「改変されたFc」または「改変されたFcドメイン」は、天然/野生型Fcから改変されているがFcRnに対する結合部位をなお含む分子または配列を指す。Fcバリアントまたは改変されたFcドメインはまた、天然Fcよりも短くまたは長くてもよい(例えば、Euナンバリングで、ヒトIgGの残基216から447にわたる配列よりも短いまたは長い);例えば、Fcバリアントまたは改変されたFcは、天然Fcの特定のN末端および/またはC末端アミノ酸残基を欠いてもよい、または天然Fcと比較してN末端および/またはC末端にさらなるアミノ酸残基を含有してもよい。改変されたFcドメイン自体は、抗体または抗体バリアントの抗原結合ドメイン、またはイムノアドヘシンの標的結合ドメインを含まないが、改変されたFcドメインが、そのようなドメインに連結して非FcRn標的にも結合するFcRnアンタゴニストを形成してもよい。用語は、非ヒト天然Fcからヒト化された分子または配列を包含する。さらに、天然Fcは、本明細書に記載されるFcRnアンタゴニスト(例えば、抗体様結合ポリペプチド)に必要ない構造的特徴または生物学的活性を提供するので除去することができる領域を含む。したがって、用語は:
(1)ジスルフィド結合形成、(2)選択された宿主細胞との不適合性、(3)選択された宿主細胞における発現の際のN末端異種性、(4)グリコシル化、(5)補体との相互作用、(6)サルベージ受容体以外のFc受容体(FcγR)への結合、または(7)抗体依存性細胞傷害(ADCC)または補体依存性細胞傷害(CDC)に影響を及ぼすかまたはこれらに関与する、一つまたはそれ以上の天然Fc部位または残基を欠いている分子または配列、または一つまたはそれ以上のFc部位または残基が改変されている分子または配列を包含する。
(1)ジスルフィド結合形成、(2)選択された宿主細胞との不適合性、(3)選択された宿主細胞における発現の際のN末端異種性、(4)グリコシル化、(5)補体との相互作用、(6)サルベージ受容体以外のFc受容体(FcγR)への結合、または(7)抗体依存性細胞傷害(ADCC)または補体依存性細胞傷害(CDC)に影響を及ぼすかまたはこれらに関与する、一つまたはそれ以上の天然Fc部位または残基を欠いている分子または配列、または一つまたはそれ以上のFc部位または残基が改変されている分子または配列を包含する。
上に示されるように、抗体の可変領域は、抗体が抗原上のエピトープを選択的に認識し、特異的に結合することを可能にする。すなわち、抗体のVLドメインおよびVHドメインは、三次元抗原結合部位を規定する可変領域(Fv)を組み合わさって形成する。この四次抗体構造は、Yの各アームの末端に存在する抗原結合部位を形成する。より詳細には、抗原結合部位は、重鎖および軽鎖の可変領域の各々上の三つの相補性決定領域(CDR)により規定される。本明細書で使用される用語「抗原結合部位」は、抗原(例えば、細胞表面または可溶性抗原)に特異的に結合する(免疫反応する)部位を含む。抗原結合部位は、免疫グロブリン重鎖および軽鎖可変領域を含み、これらの可変領域により形成された結合部位は、抗体の特異性を決定する。抗原結合部位は、抗体ごとに変動する可変領域により形成される。FcRnアンタゴナイズ結合ポリペプチド(FcRn-antagonizing binding polypeptide)、例えば、本開示の抗体は、少なくとも一つの抗原結合部位を含む。
特定の実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは、結合ポリペプチドの選択された抗原との会合を提供する少なくとも二つの抗原結合ドメインを含む。抗原結合ドメインは、必ずしも同じ免疫グロブリン分子から誘導される必要はない。この関連で、可変領域は、液性応答を開始し、所望の抗原に対して免疫グロブリンを生成するために導入され得るいずれかのタイプの動物に由来し得るかまたは由来するものである。そのようなものとして、結合ポリペプチドの可変領域は、例えば哺乳動物起源であり得、例えば、ヒト、マウス、ラット、ヤギ、ヒツジ、非ヒト霊長類(例えば、カニクイザル、アカゲザル、マカクザルなど)、オオカミ(lupine)、またはラクダ科動物(例えば、ラクダ、ラマおよび関連種)であり得る。
天然に存在する抗体において、抗体は水性環境でその三次元配置をとることを前提として、各抗体に存在する六つのCDRは、抗原結合部位を形成するように特異的に位置づけられたアミノ酸の短い不連続な配列である。重鎖および軽鎖の可変ドメインの残りは、アミノ酸配列においてより低い分子間可変性(inter-molecular variability)を示し、フレームワーク領域と呼ばれる。フレームワーク領域は大部分β-シート立体構造をとり、CDRはβ-シート構造を接続し、いくつかの場合ではβ-シート構造の一部を形成するループを形成する。従って、これらのフレームワーク領域は、鎖間非共有相互作用により正しい方向で六つのCDRの位置づけを提供する足場を形成するのに作用する。位置づけられたCDRにより形成される抗原結合ドメインは、免疫反応性抗原上のエピトープに対する表面相補性を規定する。この相補性表面は、免疫反応性抗原エピトープへの抗体の非共有結合を促進する。
例となる結合ポリペプチドとしては抗体バリアントが挙げられる。本明細書で使用される用語「抗体バリアント」としては、それらが天然に存在しないように変更された抗体の合成および操作された形態、例えば、少なくとも二つの重鎖部分を含むが二つの完全重鎖を含まない抗体(例えば、ドメイン欠失抗体またはミニボディ);二つまたはそれ以上の異なる抗原にまたは単一の抗原上の異なるエピトープに結合するように変更された多重特異性形態の抗体(例えば、二重特異的、三重特異的など);scFv分子に接合された重鎖分子などが挙げられる。さらに、用語「抗体バリアント」は、抗体の多価形態(例えば、三価、四価など、同じ抗原の三つ、四つまたはそれ以上のコピーに結合する抗体)を含む。
本明細書で使用される用語「結合価」は、ポリペプチドにおける潜在的な標的結合部位の数を指す。各標的結合部位は、一つの標的分子または標的分子上の特異的部位に特異的に結合する。ポリペプチドが一つより多くの標的結合部位を含む場合、各標的結合部位は、同じかまたは異なる分子に特異的に結合し得る(例えば、異なるリガンドもしくは異なる抗原、または同じ抗原上の異なるエピトープに結合し得る)。主題の結合ポリペプチドは、典型的にはヒト抗原分子に特異的な少なくとも一つの結合部位を有する。
用語「特異性」は、所定の標的抗原(例えば、ヒト標的抗原)に特異的に結合する(例えば、免疫反応する)能力を指す。結合ポリペプチドは、単一特異性であり得、標的に特異的に結合する一つまたはそれ以上の結合部位を含有し、またはポリペプチドは多重特異性であり得、同じまたは異なる標的に特異的に結合する二つまたはそれ以上の結合部位を含有し得る。特定の実施形態において、結合ポリペプチドは、同じ標的の二つの異なる(例えば、非オーバーラップ)部分に対して特異的である。特定の実施形態において、結合ポリペプチドは、一つより多くの標的に対して特異的である。抗原に結合する抗原結合部位を含む例となる結合ポリペプチド(例えば、抗体)は当該分野で公知であり、このような抗体からの一つまたはそれ以上のCDRが本明細書に記載される抗体に含まれ得る。
本明細書で使用される用語「抗原」または「標的抗原」は、結合ポリペプチドの結合部位による結合を受ける能力がある分子または分子の一部を指す。標的抗原は、一つまたはそれ以上のエピトープを有し得る。
用語「約」または「およそ」は、所定の値または範囲の約20%以内、例えば約10%以内、約5%以内、または約1%もしくはそれ以下以内を意味する。
本明細書で使用される「投与する」または「投与」は、身体の外側に存在する物質(例えば、本明細書において提供されるFcRnアンタゴニスト)を、限定されないが、例えば肺(例えば、吸入)、粘膜(例えば、鼻腔内)、皮内、静脈内、筋肉内、皮下送達および/または本明細書に記載されるかもしくは当該分野で公知のいずれかの他の物理的送達の方法により、患者に注入するかまたはその他の方法で物理的に送達する行動を指す。疾患またはその症状が管理されているかまたは処置されている場合、物質の投与は典型的には疾患またはその症状の開始後に起こる。疾患またはその症状が予防されている場合、物質の投与は、典型的には疾患またはその症状の開始前に起こり、長く継続されて疾患関連症状の出現または規模を延期し得るかまたは減少し得る。
本明細書で使用される用語「組成物」は、特定された成分(例えば、本明細書において提供されるFcRnアンタゴニスト)を、場合により特定された量で、さらには特定された成分の組合せから直接または間接的に生じるいずれかの生成物を、場合により特定された量で含有する製品を包含することを意図される。
「有効量」は、その薬剤を必要とする個体において所望の生理学的結果を達成するために十分な活性薬剤(例えば、本開示のFcRnアンタゴニスト)の量を意味する。有効量は、処置される個体の健康および身体状態、組成物の処方、個々の医学状態の評価、および他の関連する因子に依存して個体間で変化し得る。
本明細書で使用される用語「対象」および「患者」は、交換可能に使用される。本明細書で使用される対象は哺乳動物、例えば非霊長類(例えば、マウス、ラット、ウシ、ブタ、ウマ、ネコ、イヌなど)または霊長類(例えば、サルおよびヒト)である。好ましい実施形態において、対象はヒトである。
本明細書で使用される用語「治療」は、疾患またはそれに関連する症状を予防する、管理する、処置する、および/または軽快させることにおいて使用され得るいずれかのプロトコル、方法および/または薬剤を指す。いくつかの実施形態において、用語「治療」は、IgG媒介性疾患(例えば、自己免疫応答)または対象の状態またはそれに関連する症状のモジュレーションに使用され得るいずれかのプロトコル、方法および/または薬剤を指す。いくつかの実施形態において、用語「治療(therapies)」および「治療(therapy)」は、医療関係者のような当業者に公知の疾患もしくはそれに関連する症状を予防する、管理する、処置する、および/もしくは軽快させることにおいて有用な、生物学的治療、支持療法、ならびに/または他の治療を指す。他の実施形態において、用語「治療(therapies)」および「治療(therapy)」は、医療関係者のような当業者に公知の対象における免疫応答もしくはそれに関連する症状のモジュレーションにおいて有用な、生物学的治療、支持療法、ならびに/または他の治療を指す。
本明細書で使用される用語「処置する」、「処置」および「処置すること」は一つまたはそれ以上の治療(本明細書において提供されるFcRnアンタゴニストなどの一つまたはそれ以上の予防用または治療用の薬剤の投与を含むがこれに限定されない)の投与の結果として生じた、疾患またはそれに関連する症状の進行、重症度および/または期間の減少または軽快を指す。本明細書において使用される用語「処置すること」はまた、処置されている対象の疾患経過を変更することにも言及し得る。処置の治療効果としては、限定することなく、疾患の発生または再発を予防すること、症状の軽減、疾患の直接的または間接的な病理的帰結の減少、疾患の進行速度を減少させること、疾患状態の軽快または緩和、および緩解または改善された予後が挙げられる。
FcRnアンタゴニスト
本発明のFcRnアンタゴニストは、改変されたFcドメインを含む(からなるまたはから本質的になるを含む)、また、例えば、抗体、抗体バリアントまたはフラグメント、例えば、Fcフラグメント、イムノアドヘシン、およびFc融合タンパク質であってもよい。FcRnアンタゴニストは、モノマーまたはダイマーのFcフラグメントを含み得る。
本発明のFcRnアンタゴニストは、改変されたFcドメインを含む(からなるまたはから本質的になるを含む)、また、例えば、抗体、抗体バリアントまたはフラグメント、例えば、Fcフラグメント、イムノアドヘシン、およびFc融合タンパク質であってもよい。FcRnアンタゴニストは、モノマーまたはダイマーのFcフラグメントを含み得る。
いずれかのIgGサブタイプからのFcドメインを使用して本開示のFcRnを生成することができる。いくつかの実施形態において、改変されたFcは、ヒトIgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4 Fcドメインから誘導され、野生型の起源と比較して本明細書に記載される置換を含む。特定の他の実施形態において、改変されたFcは、一つより多くのIgGサブタイプから誘導された人工のFcである。他の実施形態において、Fcドメインは、キメラヒンジ(すなわち、異なる抗体アイソタイプのヒンジドメインから誘導されたヒンジ部分を含むヒンジ、例えば、IgG4分子由来の上部ヒンジドメインおよびIgG1中間ヒンジドメイン)を含む。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、ヒトIgG1 Fcドメインから誘導される。他の実施形態において、改変されたFcドメインは、ヒトIgG4 Fcドメインから誘導される。他のサブタイプのFcドメインの場合、当業者には当然のことながら、本明細書に記載されるアミノ酸置換のいずれも適切に適合され得る(図32を参照されたい)。別の指示がない限り、本明細書に記載されるFc残基位置は、EU Igナンバリングシステムに従う。図32に見られるように、ヒトIgG CH2およびCH3ドメインは、四つの異なるサブタイプの間で高度に保存されている。Euナンバリングシステムは、全てのサブタイプに適用される。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434、またはY436、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434、およびY436から選択されるいずれか二つのアミノ酸位置に二重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434、およびY436から選択されるいずれか三つのアミノ酸位置に三重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434、およびY436から選択されるいずれか四つのアミノ酸位置に四重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、またはY436、およびそのいずれかの組合せから選択されるいずれかのアミノ酸位置にアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434は置換されていない(すなわち、アミノ酸位置N434は野生型である)。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252Y(すなわち、アミノ酸位置252のチロシン)、T256D、T256E、K288D、K288N、T307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、T307W、E380C、N434F、N434P、N434Y、Y436H、Y436N、またはY436W、およびそれらのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];K288[ここで置換はK288D、またはK288Nである];T307[ここで置換はT307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、またはT307Wである];E380[ここで置換はE380Cである];N434[ここで置換はN434F、N434P、またはN434Yである];Y436[ここで置換はY436H、Y436N、またはY436Wである]から選択される二重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];K288[ここで置換はK288D、またはK288Nである];T307[ここで置換はT307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、またはT307Wである];E380[ここで置換はE380Cである];N434[ここで置換はN434F、N434P、またはN434Yである];Y436[ここで置換はY436H、Y436N、またはY436Wである]から選択される三重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];K288[ここで置換はK288D、またはK288Nである];T307[ここで置換はT307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、またはT307Wである];E380[ここで置換はE380Cである];N434[ここで置換はN434F、N434P、またはN434Yである];Y436[ここで置換はY436H、Y436N、またはY436Wである]から選択される四重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、K288D、K288N、T307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、T307W、E380C、Y436H、Y436N、またはY436W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸位置のいずれかにアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、アミノ酸位置N434はフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、K288D、K288N、T307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、T307W、E380C、Y436H、Y436N、またはY436W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸位置のいずれかにアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、アミノ酸位置N434はチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、K288D、K288N、T307A、T307E、T307F、T307M、T307Q、T307W、E380C、Y436H、Y436N、またはY436W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸位置のいずれかにアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、アミノ酸位置N434は置換されていない(すなわち、アミノ酸位置N434は野生型である)。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、T256、T307、またはN434、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、T256、T307、およびN434から選択されるいずれか二つのアミノ酸位置に二重アミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252、T256、T307、およびN434から選択されるいずれか三つのアミノ酸位置に三重アミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、アミノ酸位置M252、T256、T307、およびN434での四重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252、T256、またはT307、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434は置換されていない(すなわち、アミノ酸位置N434は野生型である)。
例となる実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];T307[ここで置換はT307Q、またはT307Wである];またはN434[ここで置換はN434F、またはN434Yである]、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];T307[ここで置換はT307Q、またはT307Wである];またはN434[ここで置換はN434F、またはN434Yである]から選択されるいずれか二つのアミノ酸位置に二重アミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];T307[ここで置換はT307Q、またはT307Wである];またはN434[ここで置換はN434F、またはN434Yである]から選択されるいずれか三つのアミノ酸位置に三重アミノ酸置換を含み得る。特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、M252[ここで置換はM252Yである];T256[ここで置換はT256D、またはT256Eである];T307[ここで置換はT307Q、またはT307Wである];またはN434[ここで置換はN434F、またはN434Yである]から選択されるアミノ酸位置に四重アミノ酸置換を含み得る。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、T307Q、またはT307W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434はフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、T307Q、またはT307W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434はチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、M252Y、T256D、T256E、T307Q、またはT307W、およびそのいずれかの組合せから選択されるアミノ酸置換を含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434は置換されていない(すなわち、アミノ酸位置N434は野生型である)。
特定の実施形態において、改変されたFcドメインは、T256D、もしくはT256E、および/またはT307W、もしくはT307Qから選択されるアミノ酸置換を含み得、N434F、もしくはN434Y、またはM252Yから選択されるアミノ酸置換をさらに含む。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、T256D、もしくはT256E、および/またはT307W、もしくはT307Qから選択されるアミノ酸置換を含み、アミノ酸置換M252Yをさらに含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434はフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、T256D、もしくはT256E、および/またはT307W、もしくはT307Qから選択されるアミノ酸置換を含み、アミノ酸置換M252Yをさらに含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434はチロシン(Y)で置換されていない。いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインが、T256D、もしくはT256E、および/またはT307W、もしくはT307Qから選択されるアミノ酸置換を含み、アミノ酸置換M252Yをさらに含むことが望ましくあり得、ここでアミノ酸位置N434は置換されていない(すなわち、アミノ酸位置N434は野生型である)。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、図33に示されるアミノ酸置換を含み得る。例えば、改変されたFcドメインは、二重アミノ酸置換M252Y/N434Y(YY);またはM252Y/T307W/N434Y(YWY)、M252Y/T256D/N434Y(YDY)、およびT256D/307W/N434Y(DWY)から選択される三重アミノ酸置換を含み得る。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、M252Y/T256D/T307Q/N434F(YDQF)、M252Y/T256D/T307W/N434F(YDWF)、M252Y/T256D/T307Q/N434Y(YDQY)、M252Y/T256E/T307Q/N434Y(YEQY)、M252Y/T256D/T307W/N434Y(YDWY)、およびM252Y/T256E/T307W/N434Y(YEWY)から選択される四重アミノ酸置換を含み得る。
いくつかの実施形態において、改変されたFcドメインは、本明細書に開示される一つまたはそれ以上、例えば、二つまたはそれ以上、三つまたはそれ以上、または四つまたはそれ以上のアミノ酸置換を有する。
改変されたFcは、その野生型のカウンターパートと比較して酸性pH(例えば、約7.0未満、約6.5以下、または約6.0以下)および非酸性pH(例えば、約7.0以上、または約7.4以上)の両方で増強されたFcRn結合親和性を有する。
本明細書で使用される用語「増強された」は、所定のパラメーターにおける10%増加を指し、対照、ベースライン、または前のイン-タイム(prior-in-time)値に対して少なくとも20%増加、30%増加、40%増加、50%増加、60%増加、70%増加、80%増加、90%増加、95%増加、97%増加、99%またはさらに100%増加を包含し得る。用語「増強された」は、対照、ベースライン、または前のイン-タイム値に対して所定のパラメーターの少なくとも1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、20倍、50倍、100倍、1000倍増加を指し得る。特定の実施形態において、用語「増強された」は、野生型標準、例えば、野生型Fcドメインと比較した増加を指す。他の実施形態において、用語「増強された」は、FcRnアンタゴニスト、例えば、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニスト(「YTEKF hIgG1」;例えば、Swierczら、前出、を参照されたい)と比較した増加を指す。
いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは、種特異的FcRn結合親和性を示し得る。いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは、ヒトならびにカニクイザル(cyno)FcRn結合親和性を示し得る。一実施形態において、結合ポリペプチドは、ラットおよび/またはマウスFcRn結合親和性を示し得る。いくつかの実施形態において、結合ポリペプチドは、異種間(cross-species)FcRn結合親和性を示し得る。このような結合ポリペプチドは、一つまたはそれ以上の異なる種にわたって交差反応性であると言われる。一実施形態において、結合ポリペプチドは、ヒトおよびラットFcRn結合親和性の両方を示し得る。
新生児型Fc受容体(FcRn)は、抗体のFc領域と相互作用して、正常リソソーム分解からのレスキューによりリサイクリングを促進する。このプロセスは、酸性pH(例えば、6.5未満のpH)でエンドソームにおいて発生するが、血流の生理的pH条件下(例えば、非酸性pH)では発生しないpH依存性プロセスである。本開示のFcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むポリペプチドと比較して酸性および非酸性条件下の両方で、増強されたFcRn結合親和性またはより遅いFcRn解離速度を有する。酸性pHは、約7.0未満のpH、例えば、約pH6.5、約pH6.0、約pH5.5、約pH5.0である。上昇した非酸性pHは、約7もしくはそれ以上のpH、例えば、約pH7.4、約pH7.6、約pH7.8、約pH8.0、約pH8.5、または約pH9.0である。特定の実施形態において、本明細書に記載される改変されたFcドメインを含むポリペプチドは、FcRn結合におけるpH依存性の喪失を示す;すなわち、野生型Fcと異なり、そのポリペプチドは、酸性条件と比較して非酸性条件下で、FcRnに対して劇的に低い結合親和性を有しない。したがって、このようなポリペプチドは、循環から野生型FcRn結合特性を有するIgGのクリアランスを促進するFcRnアンタゴニストとして有用であり、その理由は、FcRnアンタゴニストが、pH非依存的、または、より低いpH依存的な様式でFcRnに緊密に結合することによって、野生型(すなわち、より低い)FcRn結合親和性を有するIgGのFcRn媒介性リサイクリングを破壊する。
免疫グロブリンのFcドメインは、非抗原結合機能に関与し、Fc受容体への結合、例えばFcRnの結合により媒介されるいくつかのエフェクター機能を有する。図1Aに説明されるように、FcドメインはCH2ドメインおよびCH3ドメインから構成される。FcRnとの相互作用に関与するFc残基の大部分は、CH2-CH3界面(図1A、点線)に直接隣接し、グリコシル化部位の反対側にあるループに位置する。図1Bは、IgG1 Fc結晶構造(pdb:5d4q)の表面描写を示し、FcRn結合界面を構成するCH2およびCH3ドメインにおける残基を示す。
特定の実施形態において、本発明のFcRnアンタゴニストは、一つまたはそれ以上のアミノ酸変異(例えば、置換)を含む改変されたFcドメインを含み得、これが、野生型Fcドメインを有することを除いてFcRnアンタゴニストと同じ構造を有する分子などの対応する野生型分子と比較して、Fcドメインのエフェクター機能(例えば、ADCCまたはCDC機能)を変更する。抗体FcRnアンタゴニストに関して、その対応する野生型分子は、およそ同じ免疫原性の抗体を含む変更されていない抗体全体であってもよい。例えば、減少したADCCおよび/またはCDCエフェクター機能を有するFcRnアンタゴニスト(例えば、LALA変異を含有するもの)は、患者に投与されると、望ましくない副作用の原因となる可能性が低い。
特定の実施形態において、本発明のFcRnアンタゴニストは、一つまたはそれ以上のアミノ酸変異(例えば、置換)を含む改変されたFcドメインを含み得、これが、対応する野生型分子と比較して、FcRnアンタゴニストの循環半減期(例えば、血清半減期)を変更(例えば、増加または減少)する。例えば、血清半減期の減少は、FcRnアンタゴニストが延長期間に患者の身体に存在することが所望されない場合に有利であり得る。
特定の実施形態において、本発明のFcRnアンタゴニストは、一つまたはそれ以上の変異(例えば、置換)を含む改変されたFcドメインを含み得、これが、対応する野生型分子と比較して、一つまたはそれ以上の所望の生化学的な特徴、例えば、モノマーのまま残る能力、非共有結合性にダイマー化する能力、標的部位、およびグリコシル化パターンに局在化する増加した能力を提供する。例えば、改変されたFcドメインは、減少したグリコシル化(例えば、N-またはO-連結グリコシル化)を有し得る。減少したまたは変更されたグリコシル化を付与する例となるアミノ酸置換は、国際PCT公開第WO2005/018572号に開示される。いくつかの実施形態において、Fcドメインは、グリコシル化を除去するよう改変される(例えば、「アグリ」抗体)。「アグリ」FcRnアンタゴニストは、in vivoでの改善された安全性および安定性プロファイルを有し得る。多数の当該分野で認識された方法が、「アグリ」抗体または変更されたグリカンを有する抗体を製造するために利用可能である。例えば、改変されたグリコシル化経路(例えば、グリコシルトランスフェラーゼ欠失)を有する遺伝子操作された宿主細胞(例えば、改変された酵母、例えば、ピキア(Picchia)、またはCHO細胞)を使用してこのような抗体を産生させることができる。
特定の実施形態において、Fcドメインは、当該分野で公知の技術を使用してエフェクター機能を減少するように変異され得る。いくつかの実施形態において、本明細書の改変されたFcはまた、Fc-ガンマ受容体(FcγR)に対する変更された結合親和性を有する。FcγRは、いくつかのメンバー、例えばFcγRI、FcγRIIa、FcγRIIb、FcγRIIIa、およびFcγRIIIbを含むファミリーに属する。いくつかの実施形態において、本明細書の改変されたFcは、野生型Fcドメインと比較して、増強されたFcRn結合親和性を有すると同時に、減少したFcγRIIIa結合親和性を有する。
いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは抗体である。適切な抗体は、限定することなく、ヒト抗体、ヒト化抗体、またはキメラ抗体を含み、全長抗体または単鎖抗体であってもよい。抗体は、疾患状態に関連する可溶性標的(例えば、サイトカインおよび分泌される循環タンパク質)を標的とし得る。
抗体を含めて、低い熱力学的安定性を有するタンパク質は、ミスフォールディングおよび凝集の増加した傾向を有し、有用な治療剤としてのタンパク質の活性、効能、および可能性を限定するかまたは阻むだろう。特定の実施形態において、FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインまたは三重アミノ酸置換M252Y/S254T/T256E(YTE)を有する改変されたFcドメインを含むポリペプチドとおよそ同じまたはそれに匹敵する熱安定性を有する。
改変の結果として得られる生理学的プロファイル、バイオアベイラビリティおよび他の生化学的効果、例えば、局在化、体内分布および血清半減期は、過度の実験なしに周知の免疫学的技術を使用して容易に測定および定量され得る。
特定の実施形態において、本開示のFcRnアンタゴニストは単離された結合ポリペプチドであり、改変されたFcドメインに融合された抗体から誘導される抗原結合フラグメントを含む。用語「抗原結合フラグメント」は、抗原に結合するまたは抗原結合(すなわち、特異的結合)についてインタクトな抗体(すなわち、それらが由来するインタクト抗体)と競合する免疫グロブリンまたは抗体のポリペプチドフラグメントを指す。
いくつかの実施形態において、結合ポリペプチドは、本明細書の改変されたFcに融合された単鎖可変領域配列(ScFv)を含む。単鎖可変領域配列は、一つまたはそれ以上の抗原結合部位、例えば、可動性リンカーによりVHドメインに連結されたVLドメインを有する単一のポリペプチドを含む。ScFv分子は、VH-リンカー-VL配向でまたはVL-リンカー-VH配向で構築され得る。抗原結合部位を構成するVLおよびVHドメインを連結する可動性ヒンジは、約10~約50アミノ酸残基を含む。ペプチドの接続は当該分野で公知である。
いくつかの実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは、ScFv分子(例えば、変更されたScFv分子)を有する抗体をコードするDNA配列を融合することにより製造される多価(例えば、四価)抗体である。例えば、一実施形態において、ScFv分子(例えば、変更されたScFv分子)がそのN末端またはC末端で可動性リンカー(例えば、gly/serリンカー)を介して抗体のFcフラグメントに連結されるように、これらの配列を組み合わせる。別の実施形態において、本開示の四価抗体は、ScFv分子を接続ペプチドに融合し、これを改変されたFcドメインに融合して、ScFv-Fab四価分子を構築することにより作られ得る。
別の実施形態において、本開示の結合ポリペプチドは変更されたミニボディである。本開示の変更されたミニボディは、それぞれがScFv分子を含む二つのポリペプチド鎖で構成されたダイマー分子であり、これは接続ペプチドを介して改変されたFcドメインに融合される。ミニボディは、ScFv成分を構築し、当該分野で記載された方法を使用してペプチド成分を接続することにより作られ得る(例えば、米国特許第5,837,821号またはWO94/09817を参照されたい)。別の実施形態において、四価ミニボディが構築され得る。四価ミニボディは、二つのScFv分子が可動性リンカーを使用して連結されることを除いてミニボディと同じ様式で構築され得る。次いで、連結されたscFv-scFv構築物を改変されたFcドメインに接合する。
別の実施形態において、本開示の結合ポリペプチドはダイアボディを含む。ダイアボディは、ダイマーの四価分子であり、同じポリペプチド鎖のVLおよびVHドメインが相互作用できないように、それぞれがscFv分子に似たポリペプチドを有するが、両方の可変ドメインを接続する通常は短い(10未満、例えば、約1~約5つの)アミノ酸残基リンカーを有する。代わりに、一つのポリペプチド鎖のVLおよびVHドメインは、第二のポリペプチド鎖の(それぞれ)VHおよびVLドメインと相互作用する(例えば、WO02/02781を参照されたい)。本開示のダイアボディは、改変されたFcドメインに融合されたscFv様分子を含む。
他の実施形態において、結合ポリペプチドは、同じポリペプチド鎖に連続して一つまたはそれ以上の可変ドメインを含む多重特異性または多価抗体、例えば、タンデム可変ドメイン(TVD)ポリペプチドを含む。例となるTVDポリペプチドは、米国特許第5,989,830号に記載される「ダブルヘッド」または「デュアル-Fv」配置を含む。デュアル-Fv配置において、二つの異なる抗体の可変ドメインは二つの別々の鎖(一つの重鎖および一つの軽鎖)にタンデム配向で発現され、ここで一方のポリペプチド鎖は、ペプチドリンカーで分離された二つの連続したVHドメインを有し(VH1-リンカー-VH2)、他方のポリペプチド鎖は、ペプチドリンカーにより連続して接続される相補的VLドメインからなる(VL1-リンカー-VL2)。クロスオーバーダブルヘッド配置において、二つの異なる抗体の可変ドメインがタンデム配向で二つの別々のポリペプチド鎖に発現され(一つの重鎖および一つの軽鎖)、ここで一方のポリペプチド鎖は、ペプチドリンカーにより分離された二つの連続したVHドメインを有し(VH1-リンカー-VH2)、他方のポリペプチド鎖は、ペプチドリンカーにより逆向きの配向で連続して接続された相補的VLドメインからなる(VL2-リンカー-VL1)。「二重-Fv」形式に基づくさらなる抗体バリアントとしては、二重-可変-ドメイン(Dual-Variable-Domain)IgG(DVD-IgG)二重特異性抗体(米国特許第7,612,181号を参照されたい)およびTBTI形式(US2010/0226923A1を参照されたい)が挙げられる。いくつかの実施形態において、結合ポリペプチドは、改変されたFcドメインに融合された同じポリペプチド鎖に連続して一つまたはそれ以上の可変ドメインを含む多重特異性または多価抗体を含む。
別の例となる実施形態において、結合ポリペプチドは、「ダブルヘッド」配置に基づくクロスオーバー二重可変ドメインIgG(CODV-IgG)二重特異性抗体を含む(US20120251541A1を参照されたい)。
別の例となる実施形態において、結合ポリペプチドはイムノアドヘシンである。本明細書で使用される「イムノアドヘシン」は、免疫グロブリン定常ドメイン(すなわち、Fc領域)に連結された、一つまたはそれ以上の結合ドメインを含む結合ポリペプチド(例えば、受容体、リガンド、または細胞接着分子由来)を指す(例えば、Ashkenazi et al.、Methods(1995)8(2):104-15、and Isaacs、Brit J Rheum.(1997)36:305-7を参照されたい、これらはそれら全体が参照によって本明細書に組み入れられる)。イムノアドヘシンの例は、受容体のリガンド結合ドメインとIgG Fcドメインの間のキメラ分子である。いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは、炎症に関与するサイトカインに結合し、隔離するイムノアドヘシンである。
イムノアドヘシンは、それらの国際一般名(INN)において末尾「-セプト(-cept)」により識別される。抗体と同様に、イムノアドヘシンは長い循環半減期を有し、アフィニティーベースの方法により容易に精製され、二価性により付与されるアビディティーの利点を有する。市販の治療用イムノアドヘシンの例としては、エタネルセプト(ENBREL(登録商標))、アバタセプト(ORENCIA(登録商標))、リロナセプト(ARCALYST(登録商標))、アフリベルセプト(ZALTRAP(登録商標)/EYLEA(登録商標))、およびベラタセプト(NULOJIX(登録商標))が挙げられる。
特定の実施形態において、単離された結合ポリペプチドは、抗体模倣体、例えば、本明細書に記載される改変されたFcドメインに融合された、アフィボディ、アフィリン(affilin)、アフィマー(affimer)、アフィチン(affitin)、アルファボディー(alphabody)、アンチカリン(anticalin)、アビマー(avimer)、DARPin、フィノマー(Fynomer)、Kunitzドメインペプチド、モノボディー、およびnanoCLAMPsである。
特定の実施形態において、結合ポリペプチドは免疫グロブリン様ドメインを含む。適切な免疫グロブリン様ドメインとしては、限定することなく、フィブロネクチンドメイン(例えば、Koide et al.、Methods Mol Biol.(2007)352:95-109を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、DARPin(例えば、Stumpp et al.、Drug Discov Today(2008)13(15-16):695-701を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、プロテインAのZドメイン(例えば、Nygren et al.、FEBS J.(2008)275(11):2668-76を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、リポカリン(例えば、Skerra et al.(2008)FEBS J.275(11):2677-83を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、アフィリン(例えば、Ebersbach et al.、J Mol Biol.(2007)372(1):172-85を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、アフィチン(例えば、Krehenbrink et al.、(2008)J Mol Biol.383(5):1058-68を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、アビマー(例えば、Silverman et al.、(2005)Nat Biotechnol.23(12):1556-61を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、フィノマー(例えば、Grabulovski et al.、J Biol Chem.(2007)282(5):3196-3204を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)、およびKunitzドメインペプチド(例えば、Nixon et al.、(2006)Curr Opin Drug Discov Devel 9(2):261-8を参照されたい、これはその全体が参照によって本明細書に組み入れられる)が挙げられる。
本明細書に記載される改変されたFcドメインを含む本開示の結合ポリペプチドは、既知の「親」抗体のCDR配列または可変ドメイン配列を含み得る。いくつかの実施形態において、親抗体および本開示の抗体は、本明細書に開示されるFcドメインに対する改変を除いて類似するかまたは同一の配列を共有し得る。
核酸および発現ベクター
本明細書に開示されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、典型的には、記載されるポリペプチド、例えば、抗体、そのフラグメント、またはイムノアドヘシンの所望の量を産生させるために使用され得る宿主細胞への導入のための発現ベクターに挿入される。従って、特定の態様において、本発明は、本明細書に開示されるポリヌクレオチドを含む発現ベクター、ならびにこれらのベクターおよびポリヌクレオチドを含む宿主細胞を提供する。
本明細書に開示されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、典型的には、記載されるポリペプチド、例えば、抗体、そのフラグメント、またはイムノアドヘシンの所望の量を産生させるために使用され得る宿主細胞への導入のための発現ベクターに挿入される。従って、特定の態様において、本発明は、本明細書に開示されるポリヌクレオチドを含む発現ベクター、ならびにこれらのベクターおよびポリヌクレオチドを含む宿主細胞を提供する。
用語「ベクター」または「発現ベクター」は、明細書および特許請求の範囲の目的のために、所望の遺伝子を細胞に導入し、発現させるために使用されるベクターを意味するために本明細書において使用される。このようなベクターは、プラスミド、ファージ、およびウイルス(例えば、バキュロウイルス、ワクシニアウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス、アデノ関連ウイルス、およびレトロウイルス)からなる群から容易に選択され得る。一般に、ベクターは、選択マーカーおよび所望の遺伝子のクローニングを促進するための適切な制限部位、ならびに真核生物細胞または原核生物細胞に進入し、および/または複製するベクターの能力を含む。
多数の発現ベクター系が使用され得る。例えば、ベクターの一つのクラスは、ウシ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、ワクシニアウイルス、バキュロウイルス、レトロウイルス(RSV、MMTVまたはMOMLV)、またはSV40ウイルスなどの動物ウイルスに由来するDNAエレメントを利用する。その他は、内部リボソーム結合部位(internal ribosome binding sites)を有するポリシストロニック系の使用を含む。さらに、DNAをそれらの染色体に組み込んだ細胞は、トランスフェクトされた宿主細胞の選択を可能にする一つまたはそれ以上のマーカーを導入することにより選択され得る。マーカーは、栄養要求性宿主に対する原栄養性、殺生物剤抵抗性(例えば、抗生物質)または銅のような重金属に対する抵抗性を提供し得る。選択可能なマーカー遺伝子は、発現させるDNA配列に直接連結されても、同時形質転換により同じ細胞に導入されてもよい。さらなるエレメントもmRNAの最適な合成のために必要であるかもしれない。これらのエレメントはシグナル配列、スプライスシグナル、ならびに転写プロモーター、エンハンサー、および終結シグナルを含み得る。いくつかの実施形態において、クローンされた可変領域遺伝子は、上で考察されるように合成された重鎖および軽鎖定常領域遺伝子(例えばヒト遺伝子)とともに発現ベクターに挿入される。
他の実施形態において、本明細書に記載される結合ポリペプチドは、ポリシストロニック構築物を使用して発現され得る。このような発現系において、抗体の重鎖および軽鎖などの目的の複数の遺伝子産物が、単一のポリシストロニック構築物から産生され得る。これらの系は内部リボソーム進入部位(IRES)を有利に使用して、比較的高いレベルのポリペプチドを真核生物宿主細胞に提供する。適合するIRES配列は米国特許第6,193,980号に開示される。
より一般的に、本開示のFcRnアンタゴニストをコードするベクターまたはDNA配列が製造されると、発現ベクターは適切な宿主細胞に導入され得る。宿主細胞へのプラスミドの導入は、様々な技術、例えば、トランスフェクション(電気泳動および電気穿孔を含む)、プロトプラスト融合、リン酸カルシウム沈殿、エンベロープDNAでの細胞融合、マイクロインジェクション、およびインタクトなウイルスでの感染によって達成され得る。形質転換された細胞を、本結合ポリペプチドの産生のために適切な条件下で増殖させ、それらの合成についてアッセイする。例となるアッセイ技術としては、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、または蛍光活性化セルソーター分析(FACS)、免疫組織化学などが挙げられる。
本ポリペプチドの発現のために使用される宿主細胞は、真核生物(例えば、哺乳動物、昆虫、酵母または植物)または原核生物起源のものであってもよい。いくつかの実施形態において、ポリペプチドの発現のために使用される宿主細胞株は哺乳動物起源のものである;当業者は、そこで発現させる所望の遺伝子産物に最も適した特定の宿主細胞株を決定することができる。例となる宿主細胞株としては、限定されないが、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(例えば、DG44およびDUXB11、CHO株、DHFRマイナス)、HELA(ヒト子宮頸癌)、CVI(サル腎臓系統)、COS(SV40T抗原を有するCVI由来細胞)、R1610(チャイニーズハムスター線維芽細胞)BALBC/3T3(マウス線維芽細胞)、HAK(ハムスター腎臓系統)、SP2/O(マウスミエローマ)、BFA-1c1BPT(ウシ内皮細胞)、RAJI(ヒトリンパ球)、および293(ヒト腎臓)が挙げられる。一実施形態において、細胞株は、それらから発現された結合ポリペプチド(例えば、抗体)の変更されたグリコシル化、例えば、フコース欠損(afucosylation)(例えば、PER.C6.RTM.(Crucell)またはFUT8-ノックアウトCHO細胞株(POTELLIGENT(商標)細胞)(Biowa、Princeton、NJ))をもたらす。一実施形態において、NS0細胞が使用され得る。宿主細胞株は、典型的には商業サービス、American Tissue Culture Collectionまたは公開された文献から入手可能である。組織培養条件下での哺乳動物細胞培養のための技術は当該分野で公知であり、例えば、エアリフトリアクターもしくは連続撹拌リアクター中の均一懸濁培養、または例えば、中空繊維、マイクロカプセル、アガロースマイクロビーズもしくはセラミックカートリッジにおいて固定もしくは捕捉された細胞培養が挙げられる。必要な場合および/または所望される場合、ポリペプチドの溶液は、慣用のクロマトグラフィー方法、例えばゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィー、DEAE-セルロースでのクロマトグラフィーおよび/または(イムノ-)アフィニティークロマトグラフィーにより精製され得る。
処置方法
一態様において、本開示は、それを必要とする対象(例えば、ヒト患者)を処置する方法であって、本明細書に開示される有効量のFcRnアンタゴニストを投与することを含む方法を提供する。特定の実施形態において、本開示は、このような処置方法における使用のための、製品(例えば、キット)を提供する。患者は、IgG媒介性疾患または障害を有し、本開示のFcRnアンタゴニストで処置されることによって血清のIgGのより速いクリアランスから利益を受ける。本明細書で使用される用語「抗体関連」、「抗体媒介性」、および「抗体応答性」障害、状態、または疾患は、望ましくない抗体(例えば、患者にもはや必要または有益とされない特定の自己反応性IgG、または外因性に提供される治療または診断上のIgG)の除去により軽快し得る障害、状態、または疾患を指す。
一態様において、本開示は、それを必要とする対象(例えば、ヒト患者)を処置する方法であって、本明細書に開示される有効量のFcRnアンタゴニストを投与することを含む方法を提供する。特定の実施形態において、本開示は、このような処置方法における使用のための、製品(例えば、キット)を提供する。患者は、IgG媒介性疾患または障害を有し、本開示のFcRnアンタゴニストで処置されることによって血清のIgGのより速いクリアランスから利益を受ける。本明細書で使用される用語「抗体関連」、「抗体媒介性」、および「抗体応答性」障害、状態、または疾患は、望ましくない抗体(例えば、患者にもはや必要または有益とされない特定の自己反応性IgG、または外因性に提供される治療または診断上のIgG)の除去により軽快し得る障害、状態、または疾患を指す。
特定の実施形態において、IgG媒介性障害は、自己免疫疾患、例えば、移植片対宿主病(GVHD)、全身性エリテマトーデス(SLE)、重症筋無力症、全身性硬化症(SSc)/強皮症、関節リウマチ、乾癬性関節炎、骨関節炎、糖尿病、多発性硬化症、尋常性天疱瘡、アトピー性皮膚炎、乾癬、喘息、アレルギー、特発性肺線維症(IPF)、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、および化膿性汗腺炎であり得る。
特定の実施形態において、IgG媒介性障害はアレルギーであり得る。アレルギーは、例えば、食物アレルギー(例えば、卵アレルギー、魚アレルギー、甲殻類アレルギー、果実アレルギー、ニンニクアレルギー、トウガラシアレルギー、カラスムギアレルギー、食肉アレルギー、ミルクアレルギー、ピーナッツアレルギー、コメアレルギー、ゴマアレルギー、大豆アレルギー、亜硫酸アレルギー、タルトラジンアレルギー、ツリーナッツアレルギー、コムギアレルギーなど)、薬物アレルギー(例えば、テトラサイクリンアレルギー、ダイランチンアレルギー、タグレトールアレルギー、ペニシリンアレルギー、セファロスポリンアレルギー、スルホンアミドアレルギー、非ステロイド抗炎症剤アレルギー、静脈内造影色素アレルギーなど)、環境アレルギー(例えば、草アレルギー、花粉アレルギー、ネコアレルギー、イヌアレルギー、昆虫アレルギー、カビアレルギー、芳香剤アレルギー、化粧品アレルギー、***アレルギー、ラテックスアレルギー、水アレルギー、イエダニアレルギー、ニッケルアレルギー、金アレルギー、クロムアレルギー、塩化コバルトアレルギー、現像液アレルギー、殺菌剤アレルギーなど)および接触アレルギー(例えば、ラテックスアレルギー、パラフェニレンジアミンアレルギー、グリセリルモノチオグリコレートアレルギー、トルエンスルファノミドホルムアルデヒド(toluenesulfanomide formaldehyde)アレルギーなど)であり得る。
特定の実施形態において、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストは、一つまたはそれ以上のさらなる治療剤との組合せに使用され得る。特定の実施形態において、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを含む組合せ療法は、例えば、炎症促進性サイトカインに結合することおよび循環から炎症促進性サイトカインを除去することによって、生来の免疫系および/または適応免疫系を標的とすることができる。いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニスト自身は、炎症促進性サイトカインに結合および炎症促進性サイトカインを除去することができ、自己反応性血清IgGならびに炎症促進性サイトカインを除去する組合せ効果を達成する。特定の実施形態において、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを含む組合せ療法は、TLR-阻害剤、例えば、IRAK-4阻害剤を含み得る。
特定の実施形態において、FcRnアンタゴニストを使用して、対象においてFc-含有剤(例えば、治療または診断剤)の血清レベルを減少することができる。Fc-含有剤のクリアランスは、Fc-含有剤が対象に対して有害(例えば、毒性)であるまたはFc-含有試薬が特定の期間に対象に存在することのみが所望される場合において所望されてもよく、例えば、それぞれFc-含有剤が免疫原性であるときまたはFc-含有剤が抗体-薬物コンジュゲートであるときである。特定の実施形態において、Fc-含有剤のクリアランスは、Fc-含有剤に対する対象の曝露量を減少させる。血清中のいずれかのFc-含有剤のレベルは、本明細書に記載されるFcRnアンタゴニストを使用することによって減少させ得る。したがって、特定の実施形態において、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを使用して、Fc-含有剤を投与されている対象においてFc-含有剤の血清レベルを減少させる。
別の態様において、画像診断を増強する方法であって、本明細書に開示される治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法を提供する。本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを使用して、画像診断の間に放射性標識した抗体に対するバックグラウンドレベルおよび全身曝露の両方を減少させることができる。特定の実施形態において、画像診断としては、限定することなく、ポジトロン放出断層撮影(PET)、単一光子放出コンピュータ断層撮影法(SPECT)、PETおよびコンピュータ断層撮影法(CT)の組合せなどが挙げられる。
特定の実施形態において、対象は有効量の放射性標識した抗体を投与され、場合により、FcRnアンタゴニストは放射性標識した抗体の投与後に投与される。特定の実施形態において、放射性標識した抗体のコントラストは、例えば、非結合の放射性標識した抗体を循環からクリアランスすることなどによって、本明細書に記載されるFcRnアンタゴニストを使用して対象中で増強して、増加したコントラスト(例えば、減少したバックグラウンドシグナル)および放射性標識した抗体に対する曝露の有害な効果の減少を可能にする。したがって、特定の実施形態において、画像診断の間に放射性標識した抗体に対する正常組織の曝露を減少させる方法であって、本明細書に開示される治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法を提供する。
特定の実施形態において、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストを使用して治療剤を対象から排除することができる。例えば、治療剤を投与された対象は、投与された治療剤の利用可能性および/または効能を減少させる、抗薬物抗体などの抗体を発生させ得る。対象における抗薬物抗体の存在は、望まれない副作用を生じ得る。したがって、本明細書に開示されるFcRnアンタゴニストは、対象に発生する抗薬物抗体を除去する。
当業者は、慣用の実験により、本明細書に記載される有効量のFcRnアンタゴニスト(例えば、増強されたFcRn結合をpH6.0およびpH7.4で有する四重バリアント)を決定できるであろう。特定の実施形態において、有効量のFcRnアンタゴニストは非毒性である。FcRnアンタゴニストの治療有効量は様々な因子に応じて変動し得る。例えば、限定することなく、FcRnアンタゴニストを投与される対象の年齢、性別、病期、および病歴は、FcRnアンタゴニストの治療有効量の適切な決定に影響し得る。適切な投薬レジメンは、対象に有効な治療応答を提供するために決定され得る。投薬量は分けられ、特定の期間にわたり投与されてもよい(例えば、一週間毎日投与)。
特定の実施形態において、本開示は、このような処置を必要とする哺乳動物対象における障害、例えば、IgG媒介性障害の診断および/または処置のためのキットおよび方法を提供する。例となる実施形態において、対象はヒトである。
医薬組成物およびその投与
本FcRnアンタゴニストを製造し、対象に投与する方法は、当業者に周知であるまたは容易に決定され得る。投与経路は、経口、非経口、局所または吸入であり得る。本明細書で使用される用語「非経口」としては、静脈内、動脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、直腸または膣投与が挙げられる。全てのこれらの投与形態は、本開示の範囲内であると明確に企図されるが、投与形態は、注射用液剤、特に静脈内もしくは動脈内注射または点滴用であろう。通常は、注射に適切な医薬組成物は、緩衝液(例えば、酢酸、ヒスチジン、リン酸またはクエン酸緩衝液)、界面活性剤(例えば、ポリソルベート)、場合により安定剤(例えば、ヒトアルブミン)、保存剤などを含み得る。いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは、有害な細胞集団の部位に直接送達され得、それにより患部組織の治療剤への曝露を増加させる。
本FcRnアンタゴニストを製造し、対象に投与する方法は、当業者に周知であるまたは容易に決定され得る。投与経路は、経口、非経口、局所または吸入であり得る。本明細書で使用される用語「非経口」としては、静脈内、動脈内、腹腔内、筋肉内、皮下、直腸または膣投与が挙げられる。全てのこれらの投与形態は、本開示の範囲内であると明確に企図されるが、投与形態は、注射用液剤、特に静脈内もしくは動脈内注射または点滴用であろう。通常は、注射に適切な医薬組成物は、緩衝液(例えば、酢酸、ヒスチジン、リン酸またはクエン酸緩衝液)、界面活性剤(例えば、ポリソルベート)、場合により安定剤(例えば、ヒトアルブミン)、保存剤などを含み得る。いくつかの実施形態において、FcRnアンタゴニストは、有害な細胞集団の部位に直接送達され得、それにより患部組織の治療剤への曝露を増加させる。
非経口投与のための製剤としては、滅菌水性または非水性液剤、懸濁剤、および乳剤が挙げられる。非水性溶媒の例は、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油、例えばオリーブ油、および注射可能有機エステル類、例えばオレイン酸エチルである。水性担体は、生理食塩水および緩衝化媒体を含めて、水、アルコール性/水性液剤、乳剤または懸濁剤を含む。本開示の組成物および方法において、薬学的に許容される担体としては、限定されないが、0.01~0.1M、例えば、0.05Mリン酸緩衝液、または0.8%食塩水が挙げられる。他の一般的な非経口ビヒクルとしては、リン酸ナトリウム溶液、リンゲルのデキストロース、デキストロースおよび塩化ナトリウム、乳酸リンゲル液、または固定油が挙げられる。静脈内ビヒクルとしては、体液(fluid)および栄養補給剤、電解質補給剤、例えば、リンゲルデキストロースに基づくもの、および同様のものが挙げられる。保存料ならびに例えば、抗菌薬、抗酸化剤、キレート剤、および不活性ガスなどの他の添加剤も存在していてもよい。より詳細には、注射可能用途に適切な医薬組成物としては、滅菌水性液剤(水溶性の場合)または分散剤、および滅菌注射可能液剤または分散剤の即時調製のための滅菌粉剤が挙げられる。このような場合、組成物は無菌でなければならず、容易な注射可能性(syringeability)が存在する程度まで流動性であるべきである。これは製造および貯蔵の条件下で安定であるべきであり、典型的には細菌および真菌などの微生物の汚染作用に対して守られる。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール、および同様のもの)を含有する溶媒または分散媒体、およびそれらの適切な混合物であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用により、分散の場合には必要な粒子サイズの維持により、および界面活性剤の使用により維持され得る。
微生物の作用の予防は、様々な抗菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサールおよび同様のものにより達成され得る。多くの場合、等張剤、例えば、糖類、ポリアルコール、例えばマンニトール、ソルビトール、または塩化ナトリウムが組成物中に含まれる。吸収を遅らせる薬剤、例えば、モノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物中に含めることにより、注射可能組成物の延長された吸収が起こり得る。
いずれの場合にも、滅菌注射可能液剤は、必要量の活性化合物(例えば、それ自体、または他の活性薬剤と組み合わせた改変された結合ポリペプチド)を、本明細書において列挙された成分のうちの一つまたは組合せとともに適切な溶媒中に組み込み、要求に応じ、続いて滅菌濾過することにより製造され得る。一般に、分散剤は、活性化合物を滅菌ビヒクルに組み込むことにより製造され、これは基本の分散媒体および上で列挙したものからの必要な他の成分を含有する。滅菌注射可能液剤の調製のための滅菌粉剤の場合、例となる製造方法としては真空乾燥および凍結乾燥が挙げられ、これにより、前もって滅菌濾過したその溶液からの活性成分といずれかのさらなる所望の成分との粉末が得られる。注射のための製剤は、当該分野公知の方法に従って、加工され、アンプル、バッグ、瓶、シリンジまたはバイアルなどの容器中に充填され、無菌条件下で密封される。さらに、製剤はパッケージングされてキットの形態で販売され得る。このような製品は、典型的には、関連する組成物が、IgG媒介性障害に罹患しているかまたはIgG媒介性障害にかかりやすい対象を処置するために有用であるということを示すラベルまたは添付文書を有する。
本医薬組成物の有効用量は、投与手段、標的部位、患者の健康状態、病歴、年齢、性別、および重量を含む多くの異なる因子に依存して変動する。処置投薬量は、安全性および効能を最適化するために当業者の公知の慣用の方法を使用して滴定され得る。
本FcRnアンタゴニストは複数回投与され得る。単回投薬間の間隔は、毎週、毎月または毎年であり得る。間隔は、患者におけるIgGの血中レベルを測定することにより示される適切性に従い、不規則であってもよい。いくつかの方法において、投薬が調整されて、約1-1000μg/mlの血漿FcRnアンタゴニスト濃度が達成され、また、いくつかの方法において、約25-300μg/mlの血漿FcRnアンタゴニスト濃度が達成される。あるいは、FcRnアンタゴニストは持続性放出処方として投与され得、この場合、必要とされる投与頻度はより低い。抗体について、投薬量および頻度は患者における抗体の半減期に依存して変動する。
本明細書の医薬組成物は、一つまたはそれ以上の種の本FcRnアンタゴニストおよび生理食塩水、非毒性緩衝液などの薬学的に許容される非毒性の無菌担体を含み得る。投薬量および投与頻度は、処置が予防的かまたは治療的かに依存して変動し得る。予防的適用において、FcRnアンタゴニストを含有する医薬組成物またはそのカクテルは、疾患の発生に対する患者(例えば、遺伝的に感受性の患者)の抵抗性を増強するためにまだ疾患状態ではない患者に投与される。このような量は、「予防有効用量」と定義される。この使用において、正確な量は、この場合もやはり患者の健康状態および全身の免疫に依存するが、一般に、用量あたり約0.1~約25mg、特に用量あたり約0.5~約2.5mgの範囲に及ぶ。比較的低い投薬量が、比較的低頻度の間隔で長期間にわたって投与される。一部の患者は彼らの寿命の残りの間処置を受け続ける。治療適用において、比較的高い投薬量(例えば、用量あたり抗体約1~400mg/kg、例えば、約5~25mgの投薬量)が比較的短い間隔で、疾患の進行が減少するかもしくは終結するまで、または患者が疾患症状の部分的もしくは完全な軽快を示すまで、必要とされることもある。その後、患者は予防的レジメンを投与され得る。
例となる実施形態
本開示の例となる非限定的な実施形態が、以下に提供される。
1.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)、およびアミノ酸位置307にトリプトファン(W)またはグルタミン(Q)[ここで、アミノ酸位置254はトレオニン(T)ではない]を含み、ならびに:
アミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y);および
アミノ酸位置252にチロシン(Y)[ここで、アミノ酸位置は、EUナンバリングに従う]
をさらに含む少なくとも四つのアミノ酸置換の組合せを含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
2.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
d)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);または
e)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、
[ここで、アミノ酸置換は、EUナンバリングに従う]
からなる群から選択される位置アミノ酸置換の組合せを有する改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
3.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
4.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
5.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
6.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
7.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
8.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
9.改変されたFcドメインは改変されたヒトFcドメインである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
10.改変されたFcドメインは改変されたIgG1 Fcドメインである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
11.FcRnアンタゴニストはヒトFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
12.FcRnアンタゴニストはヒトおよびラットFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
13.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
14.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
15.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
16.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
17.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
18.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
19.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
20.酸性pHは約6.0である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
21.非酸性pHは約7.4である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
22.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した血清半減期を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
23.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した血清半減期を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
24.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少したFcγRIIIa結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
25.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した熱安定性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
26.FcRnアンタゴニストは結合ポリペプチドである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
27.FcRnアンタゴニストはFvフラグメント、単鎖抗体(ScFv)、Fab、Fab-H、Fab’、F(ab’)2、Fd、dAb、およびそのマルチマーバージョン、単一ドメイン抗体、マキシボディ(maxibody)、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、vNAR、ならびにbis-scFvからなる群から選択される抗体またはそのフラグメントである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
28.抗体はモノクローナル抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
29.抗体はキメラ、ヒト化、またはヒト抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
30.抗体は全長抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
31.FcRnアンタゴニストは、アフィボディ、アフィリン、アフィマー、アフィチン、アルファボディー、アンチカリン、アビマー、DARPin、フィノマー、Kunitzドメインペプチド、モノボディー、およびnanoCLAMPからなる群から選択される抗体模倣体である、実施形態1~25のいずれか一つに記載の方法。
32.FcRnアンタゴニストはアフィボディである、実施形態31に記載の方法。
33.FcRnアンタゴニストはアルブミン結合ドメインをさらに含む、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
34.FcRnアンタゴニストは一つまたはそれ以上の標的に特異的に結合する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
35.抗体媒介性障害は自己免疫疾患である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
36.自己免疫疾患は、移植片対宿主病(GVHD)、全身性エリテマトーデス(SLE)、重症筋無力症、全身性硬化症(SSc)/強皮症、関節リウマチ、乾癬性関節炎、骨関節炎、糖尿病、多発性硬化症、尋常性天疱瘡、アトピー性皮膚炎、乾癬、喘息、アレルギー、特発性肺線維症(IPF)、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、および化膿性汗腺炎からなる群から選択される、実施形態35に記載の方法。
37.画像診断を増強する方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
38.有効量の放射性標識した抗体を対象に投与することをさらに含む、実施形態37に記載の方法。
39.FcRnアンタゴニストは放射性標識した抗体の後に投与される、実施形態38に記載の方法。
40.放射性標識した抗体に対するコントラストを増強する、実施形態37または38に記載の方法。
41.画像診断の間に放射性標識した抗体に対する、非標的組織の曝露を減少させる方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
本開示の例となる非限定的な実施形態が、以下に提供される。
1.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)、およびアミノ酸位置307にトリプトファン(W)またはグルタミン(Q)[ここで、アミノ酸位置254はトレオニン(T)ではない]を含み、ならびに:
アミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y);および
アミノ酸位置252にチロシン(Y)[ここで、アミノ酸位置は、EUナンバリングに従う]
をさらに含む少なくとも四つのアミノ酸置換の組合せを含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
2.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
d)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);または
e)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、
[ここで、アミノ酸置換は、EUナンバリングに従う]
からなる群から選択される位置アミノ酸置換の組合せを有する改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
3.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
4.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
5.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
6.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
7.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
8.それを必要とする対象において抗体媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
9.改変されたFcドメインは改変されたヒトFcドメインである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
10.改変されたFcドメインは改変されたIgG1 Fcドメインである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
11.FcRnアンタゴニストはヒトFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
12.FcRnアンタゴニストはヒトおよびラットFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
13.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
14.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
15.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
16.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
17.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
18.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
19.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、酸性pHで増強されたFcRn結合親和性および非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
20.酸性pHは約6.0である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
21.非酸性pHは約7.4である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
22.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した血清半減期を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
23.FcRnアンタゴニストは、EUナンバリングに従って、M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した血清半減期を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
24.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少したFcγRIIIa結合親和性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
25.FcRnアンタゴニストは、野生型Fcドメインを含むFcRnアンタゴニストと比較して、減少した熱安定性を有する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
26.FcRnアンタゴニストは結合ポリペプチドである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
27.FcRnアンタゴニストはFvフラグメント、単鎖抗体(ScFv)、Fab、Fab-H、Fab’、F(ab’)2、Fd、dAb、およびそのマルチマーバージョン、単一ドメイン抗体、マキシボディ(maxibody)、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ、vNAR、ならびにbis-scFvからなる群から選択される抗体またはそのフラグメントである、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
28.抗体はモノクローナル抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
29.抗体はキメラ、ヒト化、またはヒト抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
30.抗体は全長抗体である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
31.FcRnアンタゴニストは、アフィボディ、アフィリン、アフィマー、アフィチン、アルファボディー、アンチカリン、アビマー、DARPin、フィノマー、Kunitzドメインペプチド、モノボディー、およびnanoCLAMPからなる群から選択される抗体模倣体である、実施形態1~25のいずれか一つに記載の方法。
32.FcRnアンタゴニストはアフィボディである、実施形態31に記載の方法。
33.FcRnアンタゴニストはアルブミン結合ドメインをさらに含む、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
34.FcRnアンタゴニストは一つまたはそれ以上の標的に特異的に結合する、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
35.抗体媒介性障害は自己免疫疾患である、いずれかの先行する実施形態に記載の方法。
36.自己免疫疾患は、移植片対宿主病(GVHD)、全身性エリテマトーデス(SLE)、重症筋無力症、全身性硬化症(SSc)/強皮症、関節リウマチ、乾癬性関節炎、骨関節炎、糖尿病、多発性硬化症、尋常性天疱瘡、アトピー性皮膚炎、乾癬、喘息、アレルギー、特発性肺線維症(IPF)、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、および化膿性汗腺炎からなる群から選択される、実施形態35に記載の方法。
37.画像診断を増強する方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
38.有効量の放射性標識した抗体を対象に投与することをさらに含む、実施形態37に記載の方法。
39.FcRnアンタゴニストは放射性標識した抗体の後に投与される、実施形態38に記載の方法。
40.放射性標識した抗体に対するコントラストを増強する、実施形態37または38に記載の方法。
41.画像診断の間に放射性標識した抗体に対する、非標的組織の曝露を減少させる方法であって、M252Y/T256D/T307Q/N434Y、M252Y/T256E/T307W/N434Y、M252Y/T256E/T307Q/N434Y、M252Y/T256D/T307Q/N434F、およびM252Y/T256D/T307W/N434Yからなる群から選択される四重アミノ酸置換[ここで、アミノ酸置換はEUナンバリングに従う]を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む方法。
本明細書において言及されるかまたは引用される論文、特許、および特許出願、ならびに全ての他の書類および電子的に利用可能な情報の内容は、各個々の刊行物が具体的かつ個別に参照により組み入れられると示される同じ程度まで、それら全体が参照により本明細書に組み入れられる。出願人らは、いずれかのこのような論文、特許、特許出願、または他の物理的および電子的書類からのいずれかおよび全ての材料および情報を本出願に物理的に組み入れる権利を有する。
本発明はその特定の実施形態を参照して記載されてきたが、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得、均等物が置き換えられ得るということが当業者により理解されるべきである。本明細書に記載される方法の他の適切な改変および適合が、本明細書に開示される実施形態の範囲から逸脱することなく適切な均等物を使用してなされ得るということが当業者には容易に明らかとなろう。さらに、多くの改変が、特定の状況、材料、組成物、方法、プロセス工程を、本発明の目的、精神および範囲に適合させるためになされ得る。全てのこのような改変は、本明細書に添付の特許請求の範囲内であることが意図される。特定の実施形態を詳細に記載してきたが、これらは以下の実施例を参照することにより、より明確に理解され、これら実施例は、説明の目的のみのために含まれ、限定することを意図されない。
本発明を、以下の実施例によりさらに例示する。それらはさらなる限定であると解釈されるべきではない。
材料および方法
タンパク質試薬:
以下のタンパク質を発現させ単離した:C末端8×ヒスチジンタグを含む抗原(配列番号5);ラットFcRn(rFcRn、UniProt:P1359、p51サブユニット:残基23~298;UniProt:P07151、β2-m:残基21~119);ビオチン化カニクイザルFcRn(cynoFcRn、UniProt:Q8SPV9、p51サブユニット:C末端Avi-タグを含む残基24~297;UniProt:Q8SPW0、β2-m:残基21~119);ビオチン化ヒトFcRn(hFcRn、UniProt:P55899、p51サブユニット:C末端Avi-タグを含む残基24~297;UniProt:P61769、β2-m:残基21~119);ヒトCD16a(UniProt:P08637、FcγRIIIa:C末端HPC4タグおよび158位にバリン(V158)を含む残基17~208)。H435AおよびH310A/H435Qの重鎖バリアントをHEK293条件培地から得た。mAb2(IgG1)バリアントをEvitriaによりクローニングし、mAbSelect(商標)SuRe(商標)アフィニティーカラム(GE Healthcare)を使用して懸濁液CHO K1条件培地から精製し、その後の実験用にリン酸緩衝食塩水(PBS)pH7.4へと緩衝液交換を行った。
タンパク質試薬:
以下のタンパク質を発現させ単離した:C末端8×ヒスチジンタグを含む抗原(配列番号5);ラットFcRn(rFcRn、UniProt:P1359、p51サブユニット:残基23~298;UniProt:P07151、β2-m:残基21~119);ビオチン化カニクイザルFcRn(cynoFcRn、UniProt:Q8SPV9、p51サブユニット:C末端Avi-タグを含む残基24~297;UniProt:Q8SPW0、β2-m:残基21~119);ビオチン化ヒトFcRn(hFcRn、UniProt:P55899、p51サブユニット:C末端Avi-タグを含む残基24~297;UniProt:P61769、β2-m:残基21~119);ヒトCD16a(UniProt:P08637、FcγRIIIa:C末端HPC4タグおよび158位にバリン(V158)を含む残基17~208)。H435AおよびH310A/H435Qの重鎖バリアントをHEK293条件培地から得た。mAb2(IgG1)バリアントをEvitriaによりクローニングし、mAbSelect(商標)SuRe(商標)アフィニティーカラム(GE Healthcare)を使用して懸濁液CHO K1条件培地から精製し、その後の実験用にリン酸緩衝食塩水(PBS)pH7.4へと緩衝液交換を行った。
飽和ライブラリ構築
リーダーDNA配列を有するWT IgG1 mAb1(IgG1)抗体の重鎖および軽鎖を、NcoIおよびHindIIIの制限酵素部位を使用して、それぞれpBH6414およびpBH6368の哺乳動物発現プラスミドに組み込んだ。飽和ライブラリを、Lightning Site Directed Mutagenesisキット(Agilent)およびNNK(N=A/C/G/T、K=G/T)およびWWC(W=A/T)のプライマー(IDT Technologies)を用いて作製して、可能な全てのアミノ酸を以下の位置に導入した:M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434およびY436(EUナンバリング)。mAb1骨格における3つの対照バリアント、AAA(T307A/E380A/N434A)、LS(M428L/N434S)およびYTE(M252Y/S254T/T256E)の重鎖DNA配列を、LakePharma製のpBH6414ベクターに構築した。
リーダーDNA配列を有するWT IgG1 mAb1(IgG1)抗体の重鎖および軽鎖を、NcoIおよびHindIIIの制限酵素部位を使用して、それぞれpBH6414およびpBH6368の哺乳動物発現プラスミドに組み込んだ。飽和ライブラリを、Lightning Site Directed Mutagenesisキット(Agilent)およびNNK(N=A/C/G/T、K=G/T)およびWWC(W=A/T)のプライマー(IDT Technologies)を用いて作製して、可能な全てのアミノ酸を以下の位置に導入した:M252、I253、S254、T256、K288、T307、K322、E380、L432、N434およびY436(EUナンバリング)。mAb1骨格における3つの対照バリアント、AAA(T307A/E380A/N434A)、LS(M428L/N434S)およびYTE(M252Y/S254T/T256E)の重鎖DNA配列を、LakePharma製のpBH6414ベクターに構築した。
PCR反応において、Q5 Mutagenesisキット(NEBiolabs)ならびにWTおよびM252YのテンプレートとともにT256D、T256E、T307Q、T307W、N434FおよびN434Yの各プライマーを用いた、mAb1重鎖の部位特異的突然変異誘発を通して、組合せ飽和ライブラリを得た。mAb3骨格への突然変異組込みを、M252Y、T256D、T307QおよびT307Wの各プライマーとともにQ5(登録商標)Mutagenesisキット(NEBiolabs)を使用して行った。全てのFcバリアントの作製を、Sanger Sequencing(Genewiz,Inc.)により確認した。
組み換え抗体発現および精製
条件培地スクリーニングの場合、mAb1の突然変異型重鎖および野生型軽鎖を含有するDNAを、製造者の取扱説明書に従って発現用のExpi293哺乳動物細胞(Invitrogen(商標))1mLにトランスフェクトした。細胞を、2mL 96ウェルプレート(Greiner Bio-One)で、37℃で5%二酸化炭素および湿度80%で毎分900回転(RPM)にて振盪しながらインキュベートするとともに通気膜で密封した。条件培地をトランスフェクション後の5日目に採取し、使用するまで-80℃で保存した。mAb1骨格およびmAb3骨格中のリードバリアントを、30mLスケールで0.2μmベント付きキャップ(Corning)を備えた125mLのフラスコ中で発現させた。125mL培養フラスコを発現期間全体の間125RPMで振盪した。条件培地をトランスフェクション後の5日目に採取し、0.22μm、50mLコニカルフィルター(Corning)に通して濾過し、精製まで4℃で保存した。
条件培地スクリーニングの場合、mAb1の突然変異型重鎖および野生型軽鎖を含有するDNAを、製造者の取扱説明書に従って発現用のExpi293哺乳動物細胞(Invitrogen(商標))1mLにトランスフェクトした。細胞を、2mL 96ウェルプレート(Greiner Bio-One)で、37℃で5%二酸化炭素および湿度80%で毎分900回転(RPM)にて振盪しながらインキュベートするとともに通気膜で密封した。条件培地をトランスフェクション後の5日目に採取し、使用するまで-80℃で保存した。mAb1骨格およびmAb3骨格中のリードバリアントを、30mLスケールで0.2μmベント付きキャップ(Corning)を備えた125mLのフラスコ中で発現させた。125mL培養フラスコを発現期間全体の間125RPMで振盪した。条件培地をトランスフェクション後の5日目に採取し、0.22μm、50mLコニカルフィルター(Corning)に通して濾過し、精製まで4℃で保存した。
mAb1およびmAb3の単離を、mAbSelect(商標)SuRe(商標)HiTrap(登録商標)カラム(GE Healthcare)1mLを使用して行った。10カラムの体積に対してのPBS pH7.4の洗浄段階に続いて、抗体を0.1Mクエン酸pH3.0(Sigma)5カラムの体積で溶出し、1Mトリス塩基pH9.0(Sigma)0.5mLで中和した。溶出させた抗体を、PBS pH7.4に対して緩衝液交換を行い、その後の試験用に30kDa MWCO Amicon(登録商標)Concentrators(Millipore(登録商標))を使用して>1mg mL-1に濃縮した。精製した抗体の濃度を、適切な吸光係数を用いて280nmでのそれらのUV吸光度(UV280)から決定した。
Octet条件培地スクリーニングおよび解析
mAb1バリアントを含有する条件培地のスクリーニングを、Ni-NTAバイオセンサーを備えたOctet QK 384(PALL Life Sciences)で行った。Hisタグ化抗原を、PBS、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA、Sigma)および0.01% Tween-20(Sigma)pH7.4(PBST-BSA 7.4)中で、15μg mL-1で300秒間捕捉し、これに続いてPBST-BSA pH7.4で20秒洗浄した。PBST-BSA pH7.4を用いて1:1希釈の条件培地中で200秒間抗体を捕捉した。pH6.0緩衝剤中での緩衝剤洗浄段階に続いて、pH6.0でのそれぞれ150秒および200秒の会合時間および解離時間の間、200nM rFcRnを使用して、FcRn結合動態を得た。Octetスクリーニング過程の全段階にて、振盪速度1000RPMの条件で、温度を30℃とした。rFcRn結合動態プロファイルを、FcRn会合フェーズの開始に対して補正し、Octet 7.1解析ソフトウェアを使用して1:1結合モデルにモデル化した。
mAb1バリアントを含有する条件培地のスクリーニングを、Ni-NTAバイオセンサーを備えたOctet QK 384(PALL Life Sciences)で行った。Hisタグ化抗原を、PBS、0.1%ウシ血清アルブミン(BSA、Sigma)および0.01% Tween-20(Sigma)pH7.4(PBST-BSA 7.4)中で、15μg mL-1で300秒間捕捉し、これに続いてPBST-BSA pH7.4で20秒洗浄した。PBST-BSA pH7.4を用いて1:1希釈の条件培地中で200秒間抗体を捕捉した。pH6.0緩衝剤中での緩衝剤洗浄段階に続いて、pH6.0でのそれぞれ150秒および200秒の会合時間および解離時間の間、200nM rFcRnを使用して、FcRn結合動態を得た。Octetスクリーニング過程の全段階にて、振盪速度1000RPMの条件で、温度を30℃とした。rFcRn結合動態プロファイルを、FcRn会合フェーズの開始に対して補正し、Octet 7.1解析ソフトウェアを使用して1:1結合モデルにモデル化した。
FcRn結合動態
複数のpH状態(pH6.0、7.4、8.0および9.0)下でのFcRn結合動態を、ビオチンCAPtureキット(GE Healthcare)使用してBiacore T200機器(GE Healthcare)を使用して測定した(例えば、Abdicheら、MAbs(2015)7:331~343頁;Karlssonら、Anal.Biochem.(2016)502:53~63頁を参照されたい)。CAPture試薬を>1500RUの表面密度までCAPチップに捕捉し、これに続いてFcRnを30μL min-1で可変捕捉時間で捕捉して、より高いpHでの結合親和性の減少について説明した。各pHのFcRn濃度および捕捉時間は次のとおりである:pH6.0:0.1μg mL-1FcRnを24秒間、pH7.4および8.0:1μg mL-1を60秒間、pH9.0:10μg mL-1を60秒間。全てのpH状態のランニング緩衝剤は、pHをpH6.0、7.4、8.0および9.0に適宜調整した、20mM Bis-Trisプロパン;150mM NaCl、0.05%Tween-20とした。3倍希釈で1000nMから始まる各抗体バリアントの濃度系列を確立して、結合親和性の広範囲をカバーした。動態的測定を、それぞれ180秒および360秒の会合時間および解離時間の間で行い、これに続いて、各サイクルで塩酸グアニジンおよび水酸化ナトリウムを用いてCAP表面の再生を行った。pH7.4、8.0および9.0での定常状態のRU測定値を、3連で1000nMにて得た。各pHでのセンサーグラムを、Biacore T200TM評価ソフトウェアを使用して1:1または2価の結合モデルにフィットさせた。二価モデルによって、高いFcRn捕捉レベルおよびIgGあたり2つのFcRn結合部位で観察されるアビディティ効果について説明する。例えば、Suzukiら、J Immunol.(2010)184:1968~76頁を参照されたい。各濃度系列を個別にフィットさせて、平均の結合速度および解離速度および結合親和性を得た。残留結合を、解離フェーズの開始前の定常状態の結合応答から決定し、平均化した。
複数のpH状態(pH6.0、7.4、8.0および9.0)下でのFcRn結合動態を、ビオチンCAPtureキット(GE Healthcare)使用してBiacore T200機器(GE Healthcare)を使用して測定した(例えば、Abdicheら、MAbs(2015)7:331~343頁;Karlssonら、Anal.Biochem.(2016)502:53~63頁を参照されたい)。CAPture試薬を>1500RUの表面密度までCAPチップに捕捉し、これに続いてFcRnを30μL min-1で可変捕捉時間で捕捉して、より高いpHでの結合親和性の減少について説明した。各pHのFcRn濃度および捕捉時間は次のとおりである:pH6.0:0.1μg mL-1FcRnを24秒間、pH7.4および8.0:1μg mL-1を60秒間、pH9.0:10μg mL-1を60秒間。全てのpH状態のランニング緩衝剤は、pHをpH6.0、7.4、8.0および9.0に適宜調整した、20mM Bis-Trisプロパン;150mM NaCl、0.05%Tween-20とした。3倍希釈で1000nMから始まる各抗体バリアントの濃度系列を確立して、結合親和性の広範囲をカバーした。動態的測定を、それぞれ180秒および360秒の会合時間および解離時間の間で行い、これに続いて、各サイクルで塩酸グアニジンおよび水酸化ナトリウムを用いてCAP表面の再生を行った。pH7.4、8.0および9.0での定常状態のRU測定値を、3連で1000nMにて得た。各pHでのセンサーグラムを、Biacore T200TM評価ソフトウェアを使用して1:1または2価の結合モデルにフィットさせた。二価モデルによって、高いFcRn捕捉レベルおよびIgGあたり2つのFcRn結合部位で観察されるアビディティ効果について説明する。例えば、Suzukiら、J Immunol.(2010)184:1968~76頁を参照されたい。各濃度系列を個別にフィットさせて、平均の結合速度および解離速度および結合親和性を得た。残留結合を、解離フェーズの開始前の定常状態の結合応答から決定し、平均化した。
FcRnアフィニティークロマトグラフィー
一実験では、FcRnアフィニティーカラムを、Schlothauerら、mAbs(2013)5:576~86頁から応用したプロトコルから作製した。Streptavidin HP HiTrap(登録商標)カラム(GE Healthcare)1mLを、5カラムの体積に対して1mL min-1で結合緩衝剤(20mMリン酸ナトリウム(Sigma)pH7.4、150mM塩化ナトリウム(NaCl;Sigma))を用いて平衡化し、これに続いてビオチン化cynoFcRn 4ミリグラムを注入した。カラムを結合緩衝剤で洗浄し、使用するまで4℃で保存した。
一実験では、FcRnアフィニティーカラムを、Schlothauerら、mAbs(2013)5:576~86頁から応用したプロトコルから作製した。Streptavidin HP HiTrap(登録商標)カラム(GE Healthcare)1mLを、5カラムの体積に対して1mL min-1で結合緩衝剤(20mMリン酸ナトリウム(Sigma)pH7.4、150mM塩化ナトリウム(NaCl;Sigma))を用いて平衡化し、これに続いてビオチン化cynoFcRn 4ミリグラムを注入した。カラムを結合緩衝剤で洗浄し、使用するまで4℃で保存した。
FcRnアフィニティーカラムを、5カラムの体積に対して低pH緩衝剤(20mM 2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES;Sigma)pH5.5;150mM NaCl)を用いて平衡化した後、各抗体300μgを注入した。抗体溶液のpHを、低pH緩衝剤を用いてpH5.5に調整した。低pH緩衝剤で10カラムの体積の洗浄に続いて、1mL画分で1mL min-1にて30カラムの体積にわたって、高pH緩衝剤(20mM 1,3-ビス(トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ)プロパン(ビストリスプロパン;Sigma)pH9.5;150mM NaCl)との直線状pH勾配によって、UV280をモニタリングしながら、抗体を溶出した。FcRnアフィニティーカラムを、その後のラン用に10カラムの体積の低pH緩衝剤でまたは貯蔵用に結合緩衝剤で、再平衡化した。全てのバリアントについて3連で行った。
各バリアントについてのFcRnアフィニティーカラム溶出プロファイルを、Sigmaplot 11(Systat Software,Inc.)で等式1
を使用して単一ガウシアン分布にモデル化し、UV280極大での溶出体積を決定した:
式中、x0はUV280ピーク極大での溶出体積であり、y0はベースラインUV280吸光度であり、aおよびbは分布の半値全幅に関連する。各画分のpHをCorning Pinnacle 540 pHメーターにより測定し、線形回帰を使用して溶出体積に対して関連付けた。
式中、x0はUV280ピーク極大での溶出体積であり、y0はベースラインUV280吸光度であり、aおよびbは分布の半値全幅に関連する。各画分のpHをCorning Pinnacle 540 pHメーターにより測定し、線形回帰を使用して溶出体積に対して関連付けた。
別の実験では、FcRnアフィニティーカラムを、ストレプトアビジンHP HiTrap(登録商標)カラム(GE Healthcare)1mLでビオチン化hFcRnを用いてSchlothauerら、前出から応用した。このカラムに、AKTA Pure System(AKTA)で、低pH緩衝剤(20mM 2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES;Sigma)pH5.5;150mM NaCl)中の各抗体300μgを注入した。0.5mL min-1にて30カラムの体積にわたって、低および高pH緩衝剤(20mM 1,3-ビス(トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ)プロパン(ビストリスプロパン;Sigma)pH9.5;150mM NaCl)にて作製した直線状pH勾配によって、吸光度およびpHをモニタリングしながら、抗体を溶出した。カラムを、その後のラン用に低pH緩衝剤で再平衡化した。全てのバリアントについて3連で行った。FcRnアフィニティーカラム溶出プロファイルを、Sigmaplot 11(Systat Software,Inc.)で単一ガウシアン分布にフィットさせて、UV280極大での溶出体積およびpHを決定した。
示差走査蛍光定量法
示差走査蛍光定量法(DSF)実験を、反応物20μLでBioRad CFX96(商標)リアルタイム系サーマルサイクラー(BioRad)で行った。抗体試料およびSypro(商標)Orange色素(Invitrogen(商標))の5000×ストックを、PBS pH7.4で、それぞれ、0.4mg mL-1および10×に希釈した。各抗体0.2mg mL-1および5×Sypro(商標)Orange色素の最終濃度へと、抗体およびSypro(商標)Orangeを96ウェルPCRプレート中で1:1の比で混合し、接着性microseal(登録商標)(BioRad)で密封した。全ての抗体バリアントについて3連で行った。サーマルサイクラープログラムを、20℃での2分の平衡化段階、これに続いて、最終温度100℃への一定の温度傾斜率0.5℃/5秒からなるものとした。各ウェルの蛍光測定値を、Sypro(商標)orange蛍光に適したFAM励起波長(485nm)およびROX発光(625nm)検出器を使用して獲得した(例えば、Biggarら、Biotechniques(2012)53:231~38頁を参照されたい)。DSF蛍光強度プロファイルおよび一次導関数をBioRad CFX(商標)Managerからエクスポートし、Sigmaplot 11で解析した。Tmは蛍光強度プロファイルにおける第1の遷移の中間点として定義した。
示差走査蛍光定量法(DSF)実験を、反応物20μLでBioRad CFX96(商標)リアルタイム系サーマルサイクラー(BioRad)で行った。抗体試料およびSypro(商標)Orange色素(Invitrogen(商標))の5000×ストックを、PBS pH7.4で、それぞれ、0.4mg mL-1および10×に希釈した。各抗体0.2mg mL-1および5×Sypro(商標)Orange色素の最終濃度へと、抗体およびSypro(商標)Orangeを96ウェルPCRプレート中で1:1の比で混合し、接着性microseal(登録商標)(BioRad)で密封した。全ての抗体バリアントについて3連で行った。サーマルサイクラープログラムを、20℃での2分の平衡化段階、これに続いて、最終温度100℃への一定の温度傾斜率0.5℃/5秒からなるものとした。各ウェルの蛍光測定値を、Sypro(商標)orange蛍光に適したFAM励起波長(485nm)およびROX発光(625nm)検出器を使用して獲得した(例えば、Biggarら、Biotechniques(2012)53:231~38頁を参照されたい)。DSF蛍光強度プロファイルおよび一次導関数をBioRad CFX(商標)Managerからエクスポートし、Sigmaplot 11で解析した。Tmは蛍光強度プロファイルにおける第1の遷移の中間点として定義した。
FcγRIIIa結合動態
結合動態および親和性を、Biacore(商標)T200機器(GE Healthcare)を使用して測定した(Zhouら、Biotechnol Bioeng.(2008)99:652~65頁)。抗HPC4抗体(Roche)を、アセテートpH4.5中50μg mL-1で、最終密度>20,000RUへと、アミン化学を用いて10μl min-1で600秒間、CM5センサーチップの表面にカップリングさせた。FcγRIIIa結合動態実験用のランニング緩衝剤は、pH7.4での0.05%Surfactant P-20(HBS-P+、GE Healthcare)および2mM塩化カルシウム(CaCl2、Fluka)を含むHEPES緩衝食塩水とした。各動態トレースを、5μl min-1にて30秒間のHPC4タグ化FcγRIIIa-V158 1.25μg mL-1の捕捉で開始した。各バリアント300nMでの会合動態および解離動態を、5μl min-1にて、各段階につき120~180秒間、各バリアントについて測定した。動態測定が完了次第、CM5チップを、10mM EDTA(Ambion(登録商標))を補充したHBS-P+緩衝剤で再生した。次の動態測定の前に、CaCl2を含むHBS-P+で120秒間、CM5チップを洗浄した。
結合動態および親和性を、Biacore(商標)T200機器(GE Healthcare)を使用して測定した(Zhouら、Biotechnol Bioeng.(2008)99:652~65頁)。抗HPC4抗体(Roche)を、アセテートpH4.5中50μg mL-1で、最終密度>20,000RUへと、アミン化学を用いて10μl min-1で600秒間、CM5センサーチップの表面にカップリングさせた。FcγRIIIa結合動態実験用のランニング緩衝剤は、pH7.4での0.05%Surfactant P-20(HBS-P+、GE Healthcare)および2mM塩化カルシウム(CaCl2、Fluka)を含むHEPES緩衝食塩水とした。各動態トレースを、5μl min-1にて30秒間のHPC4タグ化FcγRIIIa-V158 1.25μg mL-1の捕捉で開始した。各バリアント300nMでの会合動態および解離動態を、5μl min-1にて、各段階につき120~180秒間、各バリアントについて測定した。動態測定が完了次第、CM5チップを、10mM EDTA(Ambion(登録商標))を補充したHBS-P+緩衝剤で再生した。次の動態測定の前に、CaCl2を含むHBS-P+で120秒間、CM5チップを洗浄した。
一実験では、FcγRIIIa動態実験を、pH7.4でのFcRn結合について記載と同様の様式で解析した。WT、ベンチマーク、リード単一およびリード組合せの各バリアントについて、1000nMからの一連の3倍系列希釈で動態を得て、FcγRIIIaに対する結合親和性を決定した。各濃度および重複での定常状態RUを決定し、抗体濃度の関数としてプロットし、等式2
に示されるように定常状態モデルに対してフィットさせた:
式中、オフセットは0nM抗体でのベースラインRUであり、Rmaxは高抗体濃度でのプラトーRUであり、[抗体]は抗体の濃度であり、KD,appはバリアントとFcγRIIIaとの間の相互作用の見かけの結合親和性である。
式中、オフセットは0nM抗体でのベースラインRUであり、Rmaxは高抗体濃度でのプラトーRUであり、[抗体]は抗体の濃度であり、KD,appはバリアントとFcγRIIIaとの間の相互作用の見かけの結合親和性である。
別の実験では、FcγRIIIa動態実験を、平均定常状態結合応答を使用して、pH7.4でのFcRn結合について記載と同様の様式で解析した。全てのバリアントについて、300nM抗体の定常状態RUを3連で決定し平均化した。WTと比べた応答変化の変化倍率(応答の変化倍率)を、各骨格におけるバリアント間の比較のために決定した。
等電点電気泳動
リードバリアントの等電点(pI)を、Maurice C(Protein Simple)でのキャピラリー電気泳動を使用して決定した。各試料200μLに、0.35%メチルセルロース(Protein Simple)、4%pharmalyte3-10(GE Healthcare)、10mMアルギニン(Protein Simple)、抗体0.2mg mL-1ならびに4.05および9.99pIマーカー(Protein Simple)を含有せしめた。試料を1500Vで1分間キャピラリーへとロードし、これに続いて3000Vでの6分間の分離フェーズを行い、トリプトファン蛍光を使用してモニタリングした。各バリアントについてpIを、Maurice Cソフトウェアを使用して決定し、主要な種についての蛍光極大でのpHと定義した。
リードバリアントの等電点(pI)を、Maurice C(Protein Simple)でのキャピラリー電気泳動を使用して決定した。各試料200μLに、0.35%メチルセルロース(Protein Simple)、4%pharmalyte3-10(GE Healthcare)、10mMアルギニン(Protein Simple)、抗体0.2mg mL-1ならびに4.05および9.99pIマーカー(Protein Simple)を含有せしめた。試料を1500Vで1分間キャピラリーへとロードし、これに続いて3000Vでの6分間の分離フェーズを行い、トリプトファン蛍光を使用してモニタリングした。各バリアントについてpIを、Maurice Cソフトウェアを使用して決定し、主要な種についての蛍光極大でのpHと定義した。
均一ブリッジングリウマチ因子(RF)ELISA
抗体をビオチン化し、製造者の取扱説明書に従って、EZ-Link Sulfo-NHS-LC-BiotinおよびMix-n-Stain(商標)ジゴキシゲニン抗体標識キット(Biotium)を使用してジゴキシゲニン標識した。ビオチン化およびジゴキシゲニン標識化抗体4μg mL-1を含有するストック溶液を各バリアントについて製造し、1:1の比で300U/mL RF(Abcam)と混合した。室温で20時間インキュベートした後に、各抗体-RF混合物100μLをStreptawell(商標)プレート(Sigma-Aldrich)に添加し、室温で2時間インキュベートした。0.05% Tween-20を含むPBS pH7.4で3回プレートを洗浄し、HRPコンジュゲート抗ジゴキシゲニン二次抗体(Abcam)の1:2000希釈100μLを各ウェルに添加した。室温での2時間インキュベーション後に、ウェルを洗浄し、TMB基質(Abcam)100μLで室温にて15分間処理した。停止溶液(Abcam)100μLを用いて反応を停止させ、吸光度をSpectraMax(登録商標)プレートリーダーで450nmにて測定した。抗体-RF混合物を含有しないウェルによってブランク差引きが与えられ、実験については3回繰り返した。スチューデントt検定を使用してP値を決定した。
抗体をビオチン化し、製造者の取扱説明書に従って、EZ-Link Sulfo-NHS-LC-BiotinおよびMix-n-Stain(商標)ジゴキシゲニン抗体標識キット(Biotium)を使用してジゴキシゲニン標識した。ビオチン化およびジゴキシゲニン標識化抗体4μg mL-1を含有するストック溶液を各バリアントについて製造し、1:1の比で300U/mL RF(Abcam)と混合した。室温で20時間インキュベートした後に、各抗体-RF混合物100μLをStreptawell(商標)プレート(Sigma-Aldrich)に添加し、室温で2時間インキュベートした。0.05% Tween-20を含むPBS pH7.4で3回プレートを洗浄し、HRPコンジュゲート抗ジゴキシゲニン二次抗体(Abcam)の1:2000希釈100μLを各ウェルに添加した。室温での2時間インキュベーション後に、ウェルを洗浄し、TMB基質(Abcam)100μLで室温にて15分間処理した。停止溶液(Abcam)100μLを用いて反応を停止させ、吸光度をSpectraMax(登録商標)プレートリーダーで450nmにて測定した。抗体-RF混合物を含有しないウェルによってブランク差引きが与えられ、実験については3回繰り返した。スチューデントt検定を使用してP値を決定した。
条件培地における飽和点突然変異のOctetスクリーニング
FcRnは、MHCクラス-I様α-ドメインおよびβ2-マイクログロブリン(β2-m)サブユニットのヘテロダイマー(図1A)であり、Fc受容体の大多数に共通している。FcRnは、他のFcγRとは明らかに異なる抗体Fc重鎖上の領域を認識する(例えば、Oganesyanら、J Biol Chem.(2014)289:7812~24頁;およびShieldsら、J Biol Chem.(2001)276:6591~604頁を参照されたい)。
FcRnは、MHCクラス-I様α-ドメインおよびβ2-マイクログロブリン(β2-m)サブユニットのヘテロダイマー(図1A)であり、Fc受容体の大多数に共通している。FcRnは、他のFcγRとは明らかに異なる抗体Fc重鎖上の領域を認識する(例えば、Oganesyanら、J Biol Chem.(2014)289:7812~24頁;およびShieldsら、J Biol Chem.(2001)276:6591~604頁を参照されたい)。
WT抗体よりも遅いFcRn解離速度を有するバリアントを特定するために、バイオレイヤー干渉法(BLI)ベースのアッセイを、条件培地中の抗体バリアントをハイスループット様式でスクリーニングするために設計した(図2A)。本アッセイは、WT抗体と比較して、pH6.0でFcRnに対する親和性を増強する(AAA、LSおよびYTE)かまたは減少する(H435A、H310A/H435Q)いくつかのベンチマークバリアントを使用して開発した。NiNTAバイオセンサーは、条件培地を模倣するようにpH7.4で、hisタグ化抗原を捕捉し、続いて各抗体バリアントを捕捉する(図2A)。ヒトIgG1からおよそ25分の1へと低下した解離速度を有し、ヒトFcRn(hFcRn)よりもOctet研究にいっそう適合するラットFcRn(rFcRn)へのpH6.0での結合動態を、バリアントのそれぞれについて測定した(図2B)。H435A(図2B、長い一点鎖線)およびH310A/H435Q(図2B、長い二点鎖線)の各バリアントは、FcRn結合動態をほとんどまたは全く示さない(例えば、Shieldsら、前出;Medesanら、J Immunol.(1997)158:2211~7頁;およびRaghavanら、Biochemistry(1995)34(45):14649~57頁も参照されたい)。AAA(図2B、短い破線)、LS(図2B、短い一点鎖線)およびYTE(図2B、長い破線)の各バリアントは全て、WT(図2B、実線)と比較してより遅い解離動態を提示し、2分の1~7.3分の1の間のFcRn解離速度へと低下した。このことにより、Octetスクリーニングは、rFcRn解離動態が撹乱されたバリアント同士間を区別するのに適していることが実証された。
IgG1抗体、mAb1は、減少したFcRn解離速度を有する突然変異体をスクリーニングする飽和突然変異誘発ライブラリを作製するためのモデル系として機能した。mAb1のFc領域中の11の位置を、これらがFcRn界面に近いことまたは直接的寄与することに基づいて選択した(図1Aおよび1B)(例えば、Oganesyanら、前出;およびShieldsら、前出を参照されたい)。これらの位置での全ての点突然変異を、部位特異的突然変異誘発を使用して構築し、発現のためにExpi293細胞にトランスフェクトした。条件培地スクリーニングを、上記のように飽和ライブラリ突然変異体について行った。バリアントのサブセットについての正規化されたFcRn結合Octetセンサーグラム(長い破線)を、野生型(図2C、太い長い破線)およびモック陰性対照(図2C、点線)とともに、図2Cに示す。モックは観察可能なFcRn結合の欠如を示した。動態プロファイルにおいてシグナル変化がほとんどまたは全く観察されなかったことから、いくつかのバリアントはrFcRnの結合を明らかに崩壊させていた(図2C、長い破線、点線(モック)の下に位置する)。改善されたFcRn解離速度を有するバリアントについてのカットオフを、WT抗体の平均よりも低い3つの標準偏差と定義した。図2Cに示した突然変異のサブセットにおいて、2つ(図2C、実線)が野生型抗体(図2C、太い長い破線)と比較して有意に減少した解離速度を有したが、一方、残りのバリアントは、同様の(図2C、短い一点鎖線)またはより速い(図2C、点線(モック)の上の長い破線)rFcRn解離速度を有した。
単一点突然変異の全てについてのrFcRn解離速度を図2Dおよび図14に位置および突然変異ごとに示す。図14において、データは野生型と比較したrFcRn解離速度の変化倍率に応じて4つのカテゴリーのうちの1つに仕分けられており、野生型種は黒四角で表示されている。
図14では、飽和ライブラリの11個の位置での可能な全ての置換についてrFcRn解離速度の変化倍率を、WT抗体の平均に対して正規化し、カラーコード化した。全ての突然変異体は4つのカテゴリーのうちの1つに属する:結合ほとんどなしから全くなし(暗灰色)、より速いrFcRn解離速度(灰色)、WT様rFcRn解離速度(水平縞)およびより遅いrFcRn解離速度(グリッド)。複数のバリアントが、WT抗体よりも遅いrFcRn解離速度を保有した(グリッド)。
図14において暗灰色に着色された突然変異体は、モック(図2C、点線)と同様の様式でrFcRnへの結合をほとんどまたは全く示さず、M252、I253およびS254ループに局在した。I253での唯一の突然変異は、メチオニンおよびバリンであり、両方ともrFcRn解離速度を有意に向上させたが、これは、さらにFcRn相互作用に対するI253の重要性を支持する。別の120個のバリアント(図2Dおよび図14、明灰色の四角)は、CH2およびCH3のドメインそれぞれに位置してrFcRnとの相互作用を概50%不安定化した。25個の突然変異体はWT様解離速度を有したが(図2Dおよび図14、白四角)、この場合、11個の位置のうちの8つは、少なくとも1つのWT様突然変異を保有した(図14、白四角)。以下の突然変異は、野生型と比較して有意に減少したrFcRn解離速度を有した(図2Dおよび図14、黒四角):M252Y、T256D/E、K288D/N、T307A/E/F/M/Q/W、E380C、N434F/P/YおよびY436H/N/W。M252Y、N434FおよびN434Yの各突然変異は、WT抗体から2分の1未満へと低下した解離速度を保有した(図2D)。これらの突然変異を発現させ、さらなるin vitroでのFcRn動態特性評価向けにプロテインAクロマトグラフィーを用いて精製した。
pH6.0でのBiacore(商標)FcRn結合動態
AAA、LSおよびYTEの各バリアントは、pH6.0でのヒトFcRnおよびラットFcRnの両方に対するBiacore(商標)を使用したFcRn結合動態測定において陽性対照として機能した。FcRnへの濃度依存性結合を、野生型、ベンチマーク(図3)およびリード(図4Aおよび4B)を含めて、全てのバリアントについて観察し、ヒトFcRnおよびラットFcRnの単回注入の結合プロファイルをそれぞれ図5Aおよび5Bに示す。野生型抗体は、ヒトFcRnおよびラットFcRnについてそれぞれ2380±470nMおよび207±43nM親和性の結合親和性を有した(表1)。
AAA、LSおよびYTEの各バリアントは、pH6.0でのヒトFcRnおよびラットFcRnの両方に対するBiacore(商標)を使用したFcRn結合動態測定において陽性対照として機能した。FcRnへの濃度依存性結合を、野生型、ベンチマーク(図3)およびリード(図4Aおよび4B)を含めて、全てのバリアントについて観察し、ヒトFcRnおよびラットFcRnの単回注入の結合プロファイルをそれぞれ図5Aおよび5Bに示す。野生型抗体は、ヒトFcRnおよびラットFcRnについてそれぞれ2380±470nMおよび207±43nM親和性の結合親和性を有した(表1)。
表1に示す全てのデータは、各列の上部に示す実験技法を使用して得た。
精製されたタンパク質を使用したOctetによるrFcRn解離速度を、条件培地におけるスクリーニングから得られた速度定数と比較して測定した。溶出pHを、3連(n=3)でFcRnアフィニティークロマトグラフィーにより決定し、DSFにより3連(n=3)で熱安定性を探索した。ヒトFcRnおよびラットFcRnに対するFcRn結合動態を、2連で(n=2)一連の抗体濃度を用いてBiacore(商標)から得、個別にフィットさせた。pH7.4でのヒトFcRnおよびラットFcRnとの各バリアントの定常状態結合応答(RU)を、Biacore(商標)を使用して3連(n=3)で1000nM抗体を用いて測定した。各測定の単位は以下のとおりである:Octet pH6.0 rFcRn解離速度(×10-3s-1);溶出pH(無単位);DSF Tm(℃);Biacore(商標)pH6.0 hFcRn結合速度(×104M-1s-1)、解離速度(×10-1s-1)およびKD,app(×109M);Biacore(商標)pH6.0 rFcRn結合速度(×104M-1s-1)、解離速度(×10-3s-1)およびKD,app(×109M);ならびにBiacore(商標)pH7.4定常状態結合応答(RU)。
図5Bにおいて、AAA(点線)、LS(二点鎖線)およびYTE(一点鎖線)の各バリアントは、WTと比較して1.6倍と10.4倍との間で増強された結合親和性を有した。LSは、hFcRnに対して最も緊密な親和性を有したが、一方、rFcRnはYTEに対してより緊密な親和性を有したことから、最も緊密なFcRn親和性を有するベンチマークバリアントのアイデンティテイは種特異的であった(表2A)。
ヒトFcRnとラットFcRnの両方についてリードバリアントの圧倒的多数(図5Aおよび5B、種々の濃淡の実線)は、WTまたはベンチマークのバリアントよりも有意に遅い結合速度を有した(2分の1未満へと低下)(表1)。N434FおよびN434Yの突然変異が、FcRnに関し両種に対して増強された結合速度を提示した唯一のバリアントであった。いかなる理論にも束縛されないが、hFcRnとのより遅い会合動態の結果として、リードバリアントのみかけの結合親和性は、rFcRnと違ってWTよりも全体として弱かった(図5Cおよび5D、表1)。rFcRnの親和性はYTEよりも弱かった(図5D、左下に向かう斜め縞、表2A)。
いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果によって、単一の突然変異はLSおよびYTEのバリアントを上回るように親和性を増強するのには十分でなかった、ということが示された。FcRn解離速度の順位付け(hFcRnに対するバリアントの弱い結合親和性による)によって、ヒトFcRnとラットFcRnの両方に対する減少した解離速度を有するサブセット:M252Y、N434F/P/Y、T256D/EおよびT307A/E/F/Q/Wが、明らかとなった(表2A)。これらのバリアントは、ベンチマークバリアントを上回るFc領域のFcRn結合能をさらに改善する組合せの点でさらに興味深い。
リードバリアントのin vitro特性評価パラメーターを表2Bに示す。
表2Bにおいて、全てのデータは、各列の上部の実験技法を使用して得た。FcRnアフィニティークロマトグラフィー、DSFおよびFcγRIIIa結合を3連(n=3)で行った。ヒトFcRnおよびラットFcRnに対するFcRn結合動態を4連で得、個別にフィットさせた。単位:DSF Tm(℃);FcγRIIIa結合(WTと比べた変化倍率)、Biacore(商標)pH6.0 hFcRn結合速度(×104M-1s-1)、解離速度(×10-1s-1)およびKD,app(×109M);Biacore(商標)pH6.0 rFcRnKD,app(×109M);Biacore(商標)pH7.4 hFcRnおよびrFcRn定常状態RU(RU)。
組合せバリアントはFcRn結合解離速度をさらに低下させる
T307およびN434のように、複数のリード突然変異が単一の位置に位置していたが(図14、黒四角)、ここで、より遅いFcRn解離動態を示したそれぞれ6つおよび3つの突然変異を特定した。これらの位置にてhFcRnに対する最も遅いFcRn解離速度を有する突然変異のみを組合せバリアントの作製に使用した。この場合、T307Q、T307W、N434FおよびN434YをM252Y、T256DおよびT256Eと混合して、混合プライマーPCRおよび部位特異的突然変異誘発を使用して、二重、三重および四重バリアントを得た。合計で、組合せライブラリは、7つのリード単一、18個のリード二重、20個のリード三重、8つのリード四重の各バリアントおよびWT抗体を含む54個のバリアントからなるとした。これらのバリアントの命名は以下のとおりである:野生型バックグラウンドは、M252、T256、T307およびN434を含有し、MTTNと新しい名称を付ける。したがって、三重バリアントYTQYは、M252Y、T307QおよびN434Yの各突然変異を含有するが、一方、256位にWTスレオニンを維持する。
T307およびN434のように、複数のリード突然変異が単一の位置に位置していたが(図14、黒四角)、ここで、より遅いFcRn解離動態を示したそれぞれ6つおよび3つの突然変異を特定した。これらの位置にてhFcRnに対する最も遅いFcRn解離速度を有する突然変異のみを組合せバリアントの作製に使用した。この場合、T307Q、T307W、N434FおよびN434YをM252Y、T256DおよびT256Eと混合して、混合プライマーPCRおよび部位特異的突然変異誘発を使用して、二重、三重および四重バリアントを得た。合計で、組合せライブラリは、7つのリード単一、18個のリード二重、20個のリード三重、8つのリード四重の各バリアントおよびWT抗体を含む54個のバリアントからなるとした。これらのバリアントの命名は以下のとおりである:野生型バックグラウンドは、M252、T256、T307およびN434を含有し、MTTNと新しい名称を付ける。したがって、三重バリアントYTQYは、M252Y、T307QおよびN434Yの各突然変異を含有するが、一方、256位にWTスレオニンを維持する。
単一突然変異においては、Biacore(商標)を使用したpH6.0でのFcRn結合動態を使用して、どの組合せバリアントが改善された親和性を有するか決定した。単一(長い二点鎖線)、二重(長い一点鎖線)、三重(長い破線)および四重(短い破線)それぞれの代表的FcRn結合動態トレースを、WT(点線)およびFcRn(hFcRn:LS(長い二点鎖線);rFcRn:YTE(実線))のそれぞれの種に対して最も緊密な親和性を有するベンチマークバリアントと比較して、図6Aおよび6Bに示す。hFcRnの結合速度および解離速度(図6C)によって、2つの単一、15個の二重、18個の三重および8つの四重の各バリアントが、LSバリアント(図6C、斑点)よりも増強された結合親和性を有することが明らかとなった。同様に、1つの三重バリアントを除いて全ての組合せが、YTE(図6D、左下に向かう斜め縞)よりもrFcRnに対して緊密な親和性を有した。hFcRnの場合、さらなるFcRn増強突然変異が結合親和性をさらに向上させた(図6C)。hFcRnへの最も緊密な親和性を有する5つの組合せは、全て四重バリアント(図6C、格子柄)であり、結合親和性は野生型よりも概500倍大きかった。最も高い親和性を有するバリアントは二重バリアントであったけれども(図6D、水平縞)、同様の現象はrFcRnとは起こらなかった(図6D)。三重(図6D、垂直縞)および四重(図6D、格子柄)のバリアントは典型的には、解離速度のわずかな低下(2分の1未満へと低下)しか示さなかったが、低下した会合速度も提示した(図6D)。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果によって、rFcRnで到達したがhFcRnでは到達しなかった(図6B)、FcRn見かけの結合親和性に関した下限がおそらく存在することが(概0.5nM)、示唆される。合計で、40個超の組合せバリアントが、ベンチマークバリアントよりも緊密な親和性を有したが、さらなる特性評価が、in vivo研究向けに好都合な特性を有する組合せを選択するために必要である。
組合せバリアントは生理的pHで有意な結合を保持する
pH6.0での有意に改善されたFcRn親和性の結果として、pH依存性に及ぼす効果を、FcRnアフィニティークロマトグラフィーおよびpH7.4でのBiacore(商標)定常状態測定を使用して調べた。FcRnアフィニティークロマトグラフィーでは、直線状pH勾配を用いて、突然変異によるpH依存性の撹乱を直接測定した。H435AおよびH310A/H435Q、弱いFcRn結合を有するバリアントは、pHにかかわらずカラムに結合しなかった(図8A)。WTは生理的pH付近(pH7.37±0.05)で溶出したが、一方、AAA、LSおよびYTEにはより高いpHが必要であった(表2B)。全ての組合せバリアントおよび7つのリード単一バリアントは、アフィニティーカラムから溶出するのにWTよりも高いpHが必要であった(図8Aおよび8C)。N434F/YバリアントはLSよりも大きいpHで溶出したが(表2B)、このことにより、科学的理論に束縛されることを意図しないが、これらバリアントによって単独および組合せの両方でpH依存性が崩壊したことが、示される。代表的なクロマトグラムでは、突然変異の数とともにより高い溶出pHへ明らかにシフトすることが示された(図9Aおよび9B)。溶出pHとhFcRn解離速度との間の強い相関(R2=0.94)(図9C)が示すところは、pH6.0でのより遅いFcRn解離速度が、FcRnバリアントについて溶出pHが高まったことの直接の原因であったことである。
pH6.0での有意に改善されたFcRn親和性の結果として、pH依存性に及ぼす効果を、FcRnアフィニティークロマトグラフィーおよびpH7.4でのBiacore(商標)定常状態測定を使用して調べた。FcRnアフィニティークロマトグラフィーでは、直線状pH勾配を用いて、突然変異によるpH依存性の撹乱を直接測定した。H435AおよびH310A/H435Q、弱いFcRn結合を有するバリアントは、pHにかかわらずカラムに結合しなかった(図8A)。WTは生理的pH付近(pH7.37±0.05)で溶出したが、一方、AAA、LSおよびYTEにはより高いpHが必要であった(表2B)。全ての組合せバリアントおよび7つのリード単一バリアントは、アフィニティーカラムから溶出するのにWTよりも高いpHが必要であった(図8Aおよび8C)。N434F/YバリアントはLSよりも大きいpHで溶出したが(表2B)、このことにより、科学的理論に束縛されることを意図しないが、これらバリアントによって単独および組合せの両方でpH依存性が崩壊したことが、示される。代表的なクロマトグラムでは、突然変異の数とともにより高い溶出pHへ明らかにシフトすることが示された(図9Aおよび9B)。溶出pHとhFcRn解離速度との間の強い相関(R2=0.94)(図9C)が示すところは、pH6.0でのより遅いFcRn解離速度が、FcRnバリアントについて溶出pHが高まったことの直接の原因であったことである。
生理的状態下での残留結合活性を測定するために、FcRn結合動態実験をBiacore(商標)を使用してpH7.4で行った。一部のバリアントは、不確かな動態を示し、このpHで結合をほとんどまたは全く示さなかったことから、定常状態RUを残留FcRn結合親和性の尺度として使用した。単一(長い二点鎖線)、二重(長い一点鎖線)、三重(長い破線)および四重(短い破線)の各バリアントの代表的動態トレースをLS(図7A、実線)およびYTE(図7B、実線)と比較して、図7Aおよび7Bに示す。これら2つのバリアントは、それぞれ、pH7.4でヒトFcRnおよびラットFcRnに対して最も大きい残留結合を提示した。リード単一バリアントの大多数は、WT(4.3±1.0RU)と比較してわずかに上昇したFcRn結合を有したが、N434F/Y突然変異を除いて、AAA(13.1±1.7RU)、LS(18.5±2.6RU)およびYTE(13.1±1.6RU)よりも小さいFcRn結合を有した(表2Aおよび2B)。組合せバリアントはまた、N434F/Yよりもさらに大きな程度にpH7.4での両種のFcRnへの有意な残留結合を保有した(図7Aおよび7B)。いかなる理論にも束縛されないが、in vivo研究用に理想的な候補とは、低pHで向上したFcRn結合を有するバリアント(例えば、AAA、LSおよびYTEの各バリアント)であるが、WTと同じ様式で、上昇したpHで低レベルの結合を維持するものである。図7Cおよび7Dに示すプロットにおいて、これらの組合せは、それぞれヒトFcRnおよびラットFcRnに対する各pHでのLSおよびYTEのバリアントの親和性により指定された左下象限を占めるであろう。
FcRnアフィニティークロマトグラフィー
組合せバリアントは、pH6.0での見かけの結合親和性とpH7.4での定常状態RUとの間に中程度の正の相関(hFcRn:R2=0.69、rFcRn:R2=0.71)を示した(図7Cおよび7D)。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果が示すところは、pH6.0での有意により高い親和性が典型的には、pH7.4でのより高い残留FcRn結合につながるということである。これらのバリアントは、高FcRn親和性のAbdeg突然変異と同様に、血流中のFcRnに依然として結合したままであることおよび短い血清半減期を有することかつ/またはそれらのクリアランスを促進することができた(例えば、Swierczら、J Nucl Med.(2014)55:1204~7頁;およびVaccaroら、Nat Biotechnol.(2005)23:1283~8頁を参照されたい)。IgG-FcRn相互作用はpH依存性であり、低pH(<pH6.5)でしか起こらないので、飽和突然変異は、疎水性由来のまたは電荷由来の寄与による相互作用を強化することができ、これらの相互作用は、重要なヒスチジン残基の脱プロトン化(図1B、表示のとおり)および生理学的pHでこの相互作用の減退を妨害することができる。結果として、FcRn結合相互作用はしたがってその環境のpHでは低感受性となる。
組合せバリアントは、pH6.0での見かけの結合親和性とpH7.4での定常状態RUとの間に中程度の正の相関(hFcRn:R2=0.69、rFcRn:R2=0.71)を示した(図7Cおよび7D)。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果が示すところは、pH6.0での有意により高い親和性が典型的には、pH7.4でのより高い残留FcRn結合につながるということである。これらのバリアントは、高FcRn親和性のAbdeg突然変異と同様に、血流中のFcRnに依然として結合したままであることおよび短い血清半減期を有することかつ/またはそれらのクリアランスを促進することができた(例えば、Swierczら、J Nucl Med.(2014)55:1204~7頁;およびVaccaroら、Nat Biotechnol.(2005)23:1283~8頁を参照されたい)。IgG-FcRn相互作用はpH依存性であり、低pH(<pH6.5)でしか起こらないので、飽和突然変異は、疎水性由来のまたは電荷由来の寄与による相互作用を強化することができ、これらの相互作用は、重要なヒスチジン残基の脱プロトン化(図1B、表示のとおり)および生理学的pHでこの相互作用の減退を妨害することができる。結果として、FcRn結合相互作用はしたがってその環境のpHでは低感受性となる。
FcRnアフィニティークロマトグラフィーでは、直線状pH勾配を用いて、FcRn相互作用のpH依存性の撹乱を直接測定した(例えば、Schlothauerら、前出を参照されたい)。AAA、LS、YTE、H435AおよびH310A/H435Qの各バリアントを用いたFcRnアフィニティークロマトグラフィーによって、H435A(図8A、明灰色の実線)およびH310A/H435Q(図8A、AQ、暗灰色の実線)はpH5.5でもFcRnに結合せず、素通り画分に溶出することが明らかとなった。野生型抗体は、生理的pH付近(pH7.37±0.05)で溶出したが、一方、Octet(図2B~D)およびBiacore(商標)(図3)によって野生型よりも遅い解離速度およびこれらよりも緊密なFcRn結合親和性を有するAAA、LSおよびYTEには、カラムから解離するのにかなりより高いpH(AAA:7.94±0.06;LS:8.29±0.03;YTE:8.14±0.03)が必要であった。溶出プロファイルによって、組合せライブラリのバリアントの全てにとって、アフィニティーカラムから溶出するのに野生型よりも高いpHが必要であることが明らかとなった。単一(長い二点鎖線)、二重(長い一点鎖線)、三重(長い破線)および四重(短い破線)の各バリアントについて平均溶出pHでの代表的なクロマトグラムを図9Aに示す。7つのリード単一バリアント(M252Y、T256D、T256E、T307Q、T307W、N434FおよびN434Y)には、WTと比較してカラムから解離するのにより高いpHが必要であったが(図10A、表3)、一方、hFcRnに対して野生型様動態を有するもの(K288D/N、Y436H/H/W)全てが野生型と同様のpHで溶出した。
全てのデータは、各列の上部の実験技法を使用して得た。溶出pHを、3連(n=3)でFcRnアフィニティークロマトグラフィーにより決定し、DSFにより3連(n=3)で熱安定性を探索した。ヒトFcRnおよびラットFcRnに対するFcRn結合動態を、一連の抗体濃度を用いてBiacore(商標)から得(n=4)、個別にフィットさせた。各測定についての単位は以下のとおりである:溶出pH(無単位);DSF Tm(℃);Biacore(商標)pH6.0 hFcRn 結合速度(×104M-1s-1)、解離速度(×10-1s-1)およびKD,app(×109M);Biacore(商標)pH6.0 rFcRn 結合速度(×104M-1s-1)、解離速度(×10-3s-1)およびKD,app(×109M)。
N434F/Yバリアントは両方とも、LSバリアントよりも高いpHで溶出し(N434F:8.30±0.05;N434Y:8.46±0.02)、pH7.4でかなりのFcRn結合を示した(表4)。これらの結果は、それらのバリアントだけがpH依存性を崩壊させることができることを示す。概して、平均溶出pHは、FcRn結合増強の突然変異の数が増加するにつれて上昇した(図9B)。強い相関(R2=0.94)が、hFcRn解離速度と比較して溶出pHで出現した(図9C);いかなる理論にも束縛されないが、このことによって、相互作用のpH依存性の崩壊が、pH6.0で組合せライブラリについて観察されたより遅いFcRn解離速度の直接の原因であること、が示される。
熱安定性
抗体を含めて、低い熱力学的安定性を有する大部分のタンパク質は、ミスフォールディングおよび凝集の増加した傾向を有し、それらの活性、効能および新規治療剤としての可能性を限定するかまたは阻むと思われる。各バリアントの熱安定性をDSFを使用して決定し、報告された融解温度(Tm)をSypro(商標)Orange蛍光強度プロファイルにおける第1遷移の中間点として定義した。69.0±0.2℃のTmを有するWTと比較して、LSバリアントはWT様であり(68.5±0.3℃)、AAAおよびYTEは、およそ8℃(AAA:61.3±0.6℃;YTE:61.2±0.3℃)だけ熱的に不安定化している(図8B、9B、および10B;ならびに表2B、3および4)。69.0±0.2℃のTmを有するWTおよびLSと比較して、AAAおよびYTEのバリアントは、DSFによりおよそ8℃だけより低い熱安定性を有した。
抗体を含めて、低い熱力学的安定性を有する大部分のタンパク質は、ミスフォールディングおよび凝集の増加した傾向を有し、それらの活性、効能および新規治療剤としての可能性を限定するかまたは阻むと思われる。各バリアントの熱安定性をDSFを使用して決定し、報告された融解温度(Tm)をSypro(商標)Orange蛍光強度プロファイルにおける第1遷移の中間点として定義した。69.0±0.2℃のTmを有するWTと比較して、LSバリアントはWT様であり(68.5±0.3℃)、AAAおよびYTEは、およそ8℃(AAA:61.3±0.6℃;YTE:61.2±0.3℃)だけ熱的に不安定化している(図8B、9B、および10B;ならびに表2B、3および4)。69.0±0.2℃のTmを有するWTおよびLSと比較して、AAAおよびYTEのバリアントは、DSFによりおよそ8℃だけより低い熱安定性を有した。
野生型骨格へと導入された突然変異は下線が引かれている。全てのデータは各列の上部に示す実験技法を使用して得た。溶出pHおよびTmを3連(n=3)で決定した。pH6.0でのヒトFcRnおよびラットFcRnに対するFcRn結合動態をBiacore(商標)から得(n=4)、個別にフィットさせた。pH7.4での定常状態FcRn結合応答を、3連で単一抗体濃度でBiacore(商標)を使用して測定した。FcγRIIIa結合親和性を、Biacore(商標)を使用して2連で一連の抗体濃度から決定した。各測定についての単位は以下のとおりである:溶出pH(無単位);DSF Tm(℃);Biacore(商標)pH6.0 hFcRn結合速度(×105M-1s-1)、解離速度(×10-2s-1)およびKD,app(×109M);Biacore(商標)pH6.0 rFcRn 結合速度(×105M-1s-1)、解離速度(×10-3s-1)およびKD,app(×109M);Biacore(商標)pH7.4定常状態結合応答(RU)およびFcγRIIIa KD,app(×109M)。
18個のリード飽和バリアントのうち12個(E380C、M252Y、T256D、T256E、K288N、K288D、N434P、T307A、T307W、Y436H、Y436N、Y436Wの各バリアント)は、野生型と比較して減少したTmを有しており、T307突然変異のうちのいくつか(T307E/F/M/Q)は、わずかな安定化を示した(表4)。組合せに使用した7つの単一バリアントのうちのいずれも(図10Bおよび表4)、YTEと比べて有意に安定化していなかった(図8Bおよび表5)。二重(図9D、水平縞)、三重(図9D、垂直縞)および四重(図9D、格子柄)の各突然変異をFcドメインに添加することにより、単一突然変異(図9D、白丸)と比較して全体的な熱安定性のさらなる低下がもたらされた。複数のバリアントが、AAAまたはYTEよりも低いTmを呈したが(61.2±0.℃)、この場合、これらのバリアントの>60%はT307Wを含有した。四重バリアント(図9D、格子柄)は、融解温度に関し区別することが可能な二峰性分布を示したが、この場合、T307Qを含有する組合せは、T307Wを保有するものよりも概6℃のいっそうの熱安定性を有した(図9D)。
FcバリアントはFcγRIIIaとの結合相互作用を変更する
FcRnとの相互作用のほかにも、Fc領域ヒンジおよびCH2ドメインは、FcγRIIIaを含めて、他のFc受容体との相互作用を担う。組合せ飽和ライブラリの構築向けに使用された7つの単一バリアントのうちの5つはCH2ドメイン内に位置するので、それらの受容体と相互作用する能力は、相互作用界面から遠いそのバリアント位置にもかかわらず、野生型と比べて損なわれる可能性がある。pH7.4でFcRn結合と同様の様式でFcγRIIIa結合を測定するためにBiacore(商標)を使用することにより、YTE(図11A、暗灰色)バリアントが野生型(図11A、黒)と比較して結合応答において概50%の減少を示したことが明らかとなった。いかなる理論にも束縛されないが、M252Yバリアントだけがこの受容体に対する有意に低下した親和性を有するので、YTEについてFcγRIIIa結合の減少は、M252Y突然変異の結果である(図11B、一番下の白丸)。その他の単一突然変異は、こういった親和性の減少を共有しておらず(図11B、白丸)、N434F/Yバリアントだけが結合を16~40%増強した。このような効果はそれらの対応する組合せの全てではないが大部分においても保持された。例えば、M252Y含有組合せは、FcγRIIIa結合において17%と72%との間の減少を有した(表5)。
FcRnとの相互作用のほかにも、Fc領域ヒンジおよびCH2ドメインは、FcγRIIIaを含めて、他のFc受容体との相互作用を担う。組合せ飽和ライブラリの構築向けに使用された7つの単一バリアントのうちの5つはCH2ドメイン内に位置するので、それらの受容体と相互作用する能力は、相互作用界面から遠いそのバリアント位置にもかかわらず、野生型と比べて損なわれる可能性がある。pH7.4でFcRn結合と同様の様式でFcγRIIIa結合を測定するためにBiacore(商標)を使用することにより、YTE(図11A、暗灰色)バリアントが野生型(図11A、黒)と比較して結合応答において概50%の減少を示したことが明らかとなった。いかなる理論にも束縛されないが、M252Yバリアントだけがこの受容体に対する有意に低下した親和性を有するので、YTEについてFcγRIIIa結合の減少は、M252Y突然変異の結果である(図11B、一番下の白丸)。その他の単一突然変異は、こういった親和性の減少を共有しておらず(図11B、白丸)、N434F/Yバリアントだけが結合を16~40%増強した。このような効果はそれらの対応する組合せの全てではないが大部分においても保持された。例えば、M252Y含有組合せは、FcγRIIIa結合において17%と72%との間の減少を有した(表5)。
1つのバリアントMDQF(図11B、三重バリアントカテゴリー中で最高)は、FcγRIIIa結合において劇的な140%向上を示した。したがって、組合せ飽和ライブラリによって、特定のエフェクター機能をもつ治療用抗体を目的に合わせるのに活用すること可能な広範囲のFc受容体機能を有するバリアントが、提供された。
図11Cに、WTおよびYTEのバリアントと比較した、7つのリード単一バリアントのFcγRIIIa結合応答の箱ひげ図を示す。
7つのリード組合せはFcRn相互作用のpH依存性のバランスを保つ
いかなる理論にも束縛されないが、in vivoでのさらなる研究用の候補バリアントは、図7Cおよび7Dに示すプロットの左下象限を占めた。7つのバリアントはhFcRnについてこれらの基準を満たし、5つの二重組合せおよび2つの三重組合せ(MDQN、MDWN、YDTN、YETN、YTWN、YDQNおよびYEQN)を含んでおり、N434位に突然変異を含有しなかった(表3)。これらの組合せのそれぞれは、AAA(pH7.94±0.06)とLS(pH8.29±0.03)との間でFcRnアフィニティーカラムから溶出しており、YDQNは最も高いpH8.51±0.14で溶出したが(図12A、表5)、このことが示すところは、pH7.4でのpH依存性におけるわずかに過ぎない撹乱およびより高い残留結合である(表2A)。バリアントのうちの1つ(MDQN)は野生型様熱安定性を保有しており、YTEバリアントと比較して6つは同様のまたは減少したTmを有した(図12B、表4)。FcγRIIIa結合アッセイでは、5つの組合せバリアントがYTEと同様の減少を示した(表4)。単一突然変異を用いたさらなる調査により、M252Yは、FcγRIIIa結合に有意に影響を及ぼした、いかなる理論にも束縛されないが、この効果がその突然変異を有する組合せにおいても保持されるということが、明らかになった。残りの6つの単一突然変異はWT様であったか、またはこの受容体に対してわずかに改善された結合を保有した。
いかなる理論にも束縛されないが、in vivoでのさらなる研究用の候補バリアントは、図7Cおよび7Dに示すプロットの左下象限を占めた。7つのバリアントはhFcRnについてこれらの基準を満たし、5つの二重組合せおよび2つの三重組合せ(MDQN、MDWN、YDTN、YETN、YTWN、YDQNおよびYEQN)を含んでおり、N434位に突然変異を含有しなかった(表3)。これらの組合せのそれぞれは、AAA(pH7.94±0.06)とLS(pH8.29±0.03)との間でFcRnアフィニティーカラムから溶出しており、YDQNは最も高いpH8.51±0.14で溶出したが(図12A、表5)、このことが示すところは、pH7.4でのpH依存性におけるわずかに過ぎない撹乱およびより高い残留結合である(表2A)。バリアントのうちの1つ(MDQN)は野生型様熱安定性を保有しており、YTEバリアントと比較して6つは同様のまたは減少したTmを有した(図12B、表4)。FcγRIIIa結合アッセイでは、5つの組合せバリアントがYTEと同様の減少を示した(表4)。単一突然変異を用いたさらなる調査により、M252Yは、FcγRIIIa結合に有意に影響を及ぼした、いかなる理論にも束縛されないが、この効果がその突然変異を有する組合せにおいても保持されるということが、明らかになった。残りの6つの単一突然変異はWT様であったか、またはこの受容体に対してわずかに改善された結合を保有した。
3つの組合せバリアントを、それらのFcRn結合特性、熱安定性およびFcγRIIIa結合に基づいたさらなる研究向けに選択した。DQ(T256D/T307Q)、DW(T256D/T307W)およびYD(M252Y/T256D)それぞれによって、LSバリアント(図12E)のような最適なFcRn結合特性がもたらされた(表2B)。各バリアントは、様々な機能性をもたらした多様な熱安定性およびFcγRIIIa結合特性を可能とする(図12Fおよび12G、表2B)。図12Hは均一ブリッジングRFのプロットである。
それぞれ、LSバリアント(図13A、濃い長い破線)およびYTEバリアント(図13B、濃い長い破線)と比較した、pH6.0でのヒトFcRnおよびラットFcRnの両方についての見かけの結合親和性の増強は、結合速度と解離速度との間の折り合いであった(図13Aおよび13B、表4)。典型的には、より速い解離速度を有する組合せはより速い結合速度も保有したが、その逆も当てはまった。こういった観察は、ヒトFcRnとラットFcRnとの間で維持された(表4)。さらに、これらのバリアントの全ては、pH7.4でhFcRnに対してLSバリアント(図13C、濃い長い破線)よりも低い定常状態応答を有した。これらの結果は、5つのM252Y含有バリアント、YDTN、YETN、YTWN、YDQNおよびYEQNがYTEと比較してpH7.4で向上したFcRn結合を有したのであるが(表5)、rFcRnとは一致してはいなかった。MDQNおよびMDWNのバリアントがヒトFcRnとラットFcRnとの間で交差反応性であった唯一の組合せであった。さらに、これら2つのバリアントは、M252Y含有バリアントと同様の程度までにはFcγRIIIaとの相互作用を撹乱しなかった(図12Cおよび12Dならびに表5;MDQN:600±4nM;MDWN:512±30nM;WT:467±99nM)。したがって、鍵となるFcRn相互作用位置での飽和および組合せの突然変異誘発によって、相互作用のpH依存性のバランスを保ち、Fc受容体との機能性を維持し、in vivoでFcRn機能性を増強することができ、治療用抗体の血清半減期を延長することができたリードバリアントの特定に至った。
リード組合せバリアントのリウマチ因子結合特徴
これらの突然変異は抗体表面電荷および免疫原性を変更することができるので、リードバリアントの等電点およびRF結合について調べた。より酸性の抗体が抗体薬物動態を延長すると考えられた。WTおよびLSの各対照と比較して、3つのリード全てによって、T256D置換の結果としてpIがおよそ0.2pH単位減少するという結果となった。FcRn増強突然変異は、オーバーラップしている相互作用界面に起因して、リウマチ因子(RF)のような宿主抗体への結合を同時に変更することができる。均一ブリッジングELISAを、リードバリアントについてRF結合の変化を測定するために応用した。興味深いことに、LSおよびYTEが、WTと比較してRF結合において完全に相反するシフトを示した(図12H)。LSはRF結合を有意に向上させたが、一方、YTEは有意な低下(p<0.001)を示した。YD(p<0.001)およびDW(p<0.01)もまたRF結合を有意に減少したが、一方、DQはWTと同様の応答を生じた。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果は、DQ、DWおよびYDがLSと比較して免疫原性の利点をもたらすことができることを示す。YD、DWおよびDQの各バリアントは、ベンチマークYTEおよびLSのバリアントに優る改善されたFcRn結合特性と併せて活用することができる様々な鍵となる抗体特徴を表す。
これらの突然変異は抗体表面電荷および免疫原性を変更することができるので、リードバリアントの等電点およびRF結合について調べた。より酸性の抗体が抗体薬物動態を延長すると考えられた。WTおよびLSの各対照と比較して、3つのリード全てによって、T256D置換の結果としてpIがおよそ0.2pH単位減少するという結果となった。FcRn増強突然変異は、オーバーラップしている相互作用界面に起因して、リウマチ因子(RF)のような宿主抗体への結合を同時に変更することができる。均一ブリッジングELISAを、リードバリアントについてRF結合の変化を測定するために応用した。興味深いことに、LSおよびYTEが、WTと比較してRF結合において完全に相反するシフトを示した(図12H)。LSはRF結合を有意に向上させたが、一方、YTEは有意な低下(p<0.001)を示した。YD(p<0.001)およびDW(p<0.01)もまたRF結合を有意に減少したが、一方、DQはWTと同様の応答を生じた。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果は、DQ、DWおよびYDがLSと比較して免疫原性の利点をもたらすことができることを示す。YD、DWおよびDQの各バリアントは、ベンチマークYTEおよびLSのバリアントに優る改善されたFcRn結合特性と併せて活用することができる様々な鍵となる抗体特徴を表す。
リード組合せバリアントは他の抗体に移すことが可能である
図15Aに図示のように、CM5センサーチップを使用して新しい結合アッセイを開発した。結合アッセイは、ビオチン化FcRnを捕捉するためにCM5センサーチップ上にストレプトアビジンを約30RUまで固定化する段階を含み、これは必要に応じて補充される。抗体結合動態をpH6.0および7.4で、ならびに再生向けにpH8.5で測定した。図15Bおよび15Cに、新しい結合アッセイを使用した、それぞれFcRnの直接固定化およびビオチン化FcRnのストレプトアビジン捕捉を示す。
図15Aに図示のように、CM5センサーチップを使用して新しい結合アッセイを開発した。結合アッセイは、ビオチン化FcRnを捕捉するためにCM5センサーチップ上にストレプトアビジンを約30RUまで固定化する段階を含み、これは必要に応じて補充される。抗体結合動態をpH6.0および7.4で、ならびに再生向けにpH8.5で測定した。図15Bおよび15Cに、新しい結合アッセイを使用した、それぞれFcRnの直接固定化およびビオチン化FcRnのストレプトアビジン捕捉を示す。
pH6.0でのMAb2のFcRn結合:マウスFcRnでは、リードmAb2バリアントは、LSバリアント(破線)および野生型(黒)よりも遅い解離速度を実証する(図16A)。ヒトFcRnの場合、リードバリアントは全てより速い結合速度を有するが、LS(破線)と同様の解離速度を有する(図16B)。
pH7.4でのMAb2のFcRn結合:全てのリードバリアントは、LS(破線)と比較してpH7.4でヒトFcRn結合の減少を示した(図17A)。mAb1mAb1’バックグラウンドと同様に、DW(MDWN)およびDQ(MDQN)の各バリアントもまた、pH7.4でマウス(ラット)FcRnに対してより低い残留結合を示した(図17B)。
リードバリアントは、LSと比較してpH6.0でより高い結合親和性およびpH7.4でより低い残留結合を維持した(図18)。重要なことには、バリアントは、FcRn結合に及ぼす影響がほとんどない状態で、異なるIgG1バックグラウンド間で移すことが可能であることが見出された。図19に示すように、LSはバックグラウンドにかかわらず同様の溶出pHを有した。mAb2バックグラウンドにおけるWT、DQおよびDWは、おそらくmAb2バックグラウンドにおけるpH6.0でのより緊密な結合の結果として、mAb1バックグラウンドにおけるよりも高い溶出pHを示した。
MAb2バックグラウンドバリアントは全て、図20に示すように、わずかに向上した熱安定性を示した。
図21に示すように、MAb1バックグラウンドと同様に、YD(YDTN)は、FcγRIIIaの結合応答(左)および親和性(右)において減少を示した。DQ(明灰色)およびDW(暗灰色)は、MAb2バックグラウンドにおいて、WT(黒)と同様のFcγRIIIa結合特性を示した。LSに対するFcγRIIIa結合に及ぼす効果は、MAb1とmAb2との間で一致した。
したがって、mAb2バックグラウンドにおけるリードバリアントは、MAb1バックグラウンドにおける同じリードバリアントと比較して、FcRn結合、pH依存性、熱安定性、またはFcγRIIIa結合に有意に影響を及ぼさない。
一実施形態では、DQ(T256D/T307Q)、DW(T256D/T307W)およびYD(M252Y/T256D)の各バリアントを、さらなるIgG1抗体および組み換えFc断片に組み込んだ:mAb2は、mAb1と異なる抗原を認識し、mAb3はFc断片である。いずれの場合にも、pH依存性FcRn結合動態(図22)は、溶出pH、熱安定性およびFcγRIIIa結合親和性に加えて、高度に類似していた(表2B、および表6)。いかなる理論にも束縛されないが、これらの結果が示すところは、DQ、DWおよびYDの各バリアントによって、これらの改善されたFcRn結合特性が、Fcドメインで構成されるタンパク質に付与されたことである。
リードバリアントはin vivo血漿抗体排出半減期を延長した
DQ、DWおよびYDの各バリアントの薬物動態(PK)を、WT対照およびLS対照と比較して、カニクイザルおよびhFcRnトランスジェニックマウス(系統Tg32)(例えば、Averyら、Mabs(2016)8:1064~78頁を参照されたい)を用いて、抗体循環半減期に及ぼすそれらの効果ついて調べた。カニクイザルFcRnを用いたFcRn結合研究によって、hFcRnに対する同様の結合親和性が明らかとなった(図23A~23B;表6)。各動物にWT、LS、DQ、DWまたはYDの各バリアントを静脈注射し、抗体濃度を質量分析アプローチにより定量化して、サル(図24A)およびhFcRnトランスジェニックマウス(図24B)におけるクリアランス速度および血清半減期を決定した。クリアランス速度および血清半減期を、時間の関数として抗体濃度の非コンパートメントモデルから得た。3つ全てのリードバリアントおよびLSは、サルとマウスの両方においてWTと比較して有意に減少したクリアランス速度を示した(p<0.001)。WT抗体の血漿半減期は、それぞれサルおよびマウスにおいて9.9±0.5日および11.7日であった。さらに、LSベンチマークおよび特定されたバリアントは、両種において野生型と比較して排出半減期の有意な延長を呈した(それぞれサルおよびマウスにおいて2.5倍および1.7倍の延長)(表7)。DQ、DWおよびYDは、LSベンチマークと比較して半減期の同様の延長を示した(表7)。飽和突然変異誘発により本明細書において特定されたDQ、DWおよびYDの各突然変異によって、マウスと非ヒト霊長類動物のモデルの両方において、それらのWTカウンターパートよりも有意に延長された血漿半減期が実証された。
DQ、DWおよびYDの各バリアントの薬物動態(PK)を、WT対照およびLS対照と比較して、カニクイザルおよびhFcRnトランスジェニックマウス(系統Tg32)(例えば、Averyら、Mabs(2016)8:1064~78頁を参照されたい)を用いて、抗体循環半減期に及ぼすそれらの効果ついて調べた。カニクイザルFcRnを用いたFcRn結合研究によって、hFcRnに対する同様の結合親和性が明らかとなった(図23A~23B;表6)。各動物にWT、LS、DQ、DWまたはYDの各バリアントを静脈注射し、抗体濃度を質量分析アプローチにより定量化して、サル(図24A)およびhFcRnトランスジェニックマウス(図24B)におけるクリアランス速度および血清半減期を決定した。クリアランス速度および血清半減期を、時間の関数として抗体濃度の非コンパートメントモデルから得た。3つ全てのリードバリアントおよびLSは、サルとマウスの両方においてWTと比較して有意に減少したクリアランス速度を示した(p<0.001)。WT抗体の血漿半減期は、それぞれサルおよびマウスにおいて9.9±0.5日および11.7日であった。さらに、LSベンチマークおよび特定されたバリアントは、両種において野生型と比較して排出半減期の有意な延長を呈した(それぞれサルおよびマウスにおいて2.5倍および1.7倍の延長)(表7)。DQ、DWおよびYDは、LSベンチマークと比較して半減期の同様の延長を示した(表7)。飽和突然変異誘発により本明細書において特定されたDQ、DWおよびYDの各突然変異によって、マウスと非ヒト霊長類動物のモデルの両方において、それらのWTカウンターパートよりも有意に延長された血漿半減期が実証された。
表7では、クリアランス速度および血漿半減期を、mAb2を使用して決定した。各クリアランス速度および半減期は、カニクイザルについてn=3の平均とし、n=6 hFcRnトランスジェニックマウスのプールから単一の評価とした。WTに対する倍率およびLSに対する倍率とは、それぞれWTおよびLSと比較した血清半減期の相対的改善を示す。*ADA形成のためにn=2、**投与に関し部分的皮下経路のためにn=2
pH6.0およびpH7.4で増強FcRn結合を有する組合せバリアント
実施例2に記載のOctetスクリーニング(BLIベースのスクリーニング)に基づいて、種々の単一、二重、三重、および四重の各バリアントを生成し、pH6.0およびpH7.4でのFcRnへのそれらの結合について評価した(表8;置換残基に下線が引かれている)。
実施例2に記載のOctetスクリーニング(BLIベースのスクリーニング)に基づいて、種々の単一、二重、三重、および四重の各バリアントを生成し、pH6.0およびpH7.4でのFcRnへのそれらの結合について評価した(表8;置換残基に下線が引かれている)。
表8に、種々の単一、二重、三重、および四重の突然変異体、ならびにベンチマークバリアント(AAA、LS、YTE)についてのpH6.0でのFcRnに対する結合親和性およびpH7.4でのFcRnに対する定常状態結合を示す。
これらの値を図25にプロットした。図25に、pH6.0での結合親和性およびpH7.4でのRUの比較を示す。示されるように、ベンチマークバリアントLSは、試験されたベンチマークバリアント(AAA、LS、YTE)のうちpH6.0で最も緊密な結合親和性およびpH7.4で最大の残留結合を有した。
図25に示されるいくつかの組合せバリアントが、pH6.0およびpH7.4で増強FcRn結合親和性を呈したことを決定した。組合せバリアントのいずれがpH6.0およびpH7.4の両方で、MST-HNバリアント(本明細書で「YTEKFベンチマーク」と呼ばれ、Met252、Ser254、Thr256、His433およびAsn434にTyr252、Thr254、Glu256、Lys433およびPhe434への突然変異を含有する)よりも緊密な結合を示したかどうか調べるために、以下の方法論を行った。ビオチン化ヒトFcRnおよびカニクイザルFcRnの捕捉を、Biotin CAPture法(概略図については図26を参照されたい)により行った。pH6.0の場合、1000nMからの濃度系列(5pts)を2連で行った。pH7.4および8.0の場合、1000nMからの濃度系列を2連で行ったことに加えて、単一の濃度(1000nM)の注射を3連で行った。pH7.4および8.0の実験を、このpHでの結合を観察するために、pH6.0と比較して10倍上昇したFcRn捕捉レベルで行った。pH9.0の場合、単一濃度(1000nM)の注射を3連で行った。pH9.0の実験は、このpHでの結合を観察するために、pH6.0と比較して100倍上昇したFcRn捕捉レベルで行った。pH6.0の場合、1000nMからの濃度系列(5pts)を2連で行った。pH7.4の場合、単一濃度(1000nM)の注射を3連で行った(このpHでの結合を観察するために、各FcRnの捕捉レベルを10倍上昇させた)。会合:180秒;解離:300秒。
図27A~Gに示された、野生型、YTEKFベンチマークおよび10個のFcRnアンタゴニストの組合せバリアントの、pH6.0(ヒト:図27A、Cyno:図27B)、pH7.4(ヒト:図27C、Cyno:図27D)およびpH8.0(ヒト:図27E、Cyno:図27F)でのヒトFcRnおよびcyno FcRnの結合動態センサーグラム。調べた全てのバリアントは、pH6.0でのWTと比較して、ヒトとcynoの両FcRnに対して2桁より緊密な親和性およびより高いpHで観察可能な動態を示した。調べたバリアントは、FcRnに対して親和性が増強していたことから、6つの四重(YDQF、YDQY、YDWF、YDWY、YEQY、YEWY)、3つの三重(MDWY、YDTY、YTWY)、1つの二重(YY)の各組合せとした(表8)。2つのさらなる四重バリアント、YEQFおよびYEWF(図27G)は、ヒトFcRnおよびラットFcRnに対する親和性がより弱い結果として、選択しなかった。
図28A~Hおよび29A~Hに、YTEKFベンチマーク(点線)およびWT(破線)と比較した、10個のFcRnアンタゴニストバリアント(黒実線)のヒトFcRnおよびcyno FcRnの結合動態を示す。図28Aおよび29Aに、バリアントの10個のうちの8つは、YTEKFベンチマークよりも遅い解離速度を呈し、pH6.0でヒトFcRnおよびcyno FcRnと同様の結合速度を示した(表9および10)。全てのバリアントは、pH7.4およびpH8.0で、ヒト(図28Bおよび28D)とcyno(図29Cおよび29D)の両FcRnに対して有意なFcRn結合を呈する(表9および10)。5つの四重バリアント、YDQF、YDQY、YDWY、YEQYおよびYEWYは、YTEKFベンチマークよりも高い結合シグナル、このpHでの親和性が増強した徴候を示した。それぞれヒトFcRnおよびcynoのFcRnに対するpH7.4(図28Cおよび29C)およびpH8.0(図28Eおよび29E)でのセンサーグラムの正規化が示したところは、これら5つのバリアントがYTEKFベンチマークよりもより遅い解離速度を持ってこれらのpHで有意なFcRn結合を呈したことである。図28Fおよび29Fにおいて、pH9.0では、ヒトFcRnおよびcyno FcRn結合は、WTおよびYTEKFバリアントと同様のレベルへと減少した。図28Gおよび29Gは、YTEKFベンチマーク(白四角)およびWT(黒、pH6.0のみ)と比較した、ヒトFcRn(28G)およびcyno FcRn(図29G)の結合について3つのpH(pH6.0、黒、pH7.4、暗灰色、pH8.0、灰色)での等親和性プロットを示す。YTEKFベンチマークおよびリード組合せのバリアントは、pH6.0でWTよりも2~3桁大きいヒトFcRnおよびcyno FcRnの結合親和性を有する。FcRn結合親和性は、pHが上昇するにつれて減少し、ベンチマークおよび組合せのバリアントは、調べた全てのpHで同様の親和性を提示した。3つのバリアント、YDQY、YDWYおよびYEWYは、全てのpHでヒトFcRnおよびcyno FcRnに対してより大きい結合を呈した(表9および10)。pHの関数としてのヒトFcRn(図28H)およびcyno FcRn(図29H)に対するFcRn結合親和性を比較すると、調べた全ての組合せバリアントについて、pH単位あたりFcRn親和性が10分の1に低下することが示された。
図33および図34に、選択された組合せバリアント、YTEKFベンチマークおよびWTの、pH6.0、7.4、8.0および9.0での、ヒトFcRn(図33)およびcyno FcRn(図34)に対する、結合速度、解離速度、結合親和性および定常状態結合を示す。全てのバリアントがpH6.0で測定可能な結合動態(結合速度、解離速度および結合親和性)を呈したのではあるが、このpHでは定常状態の結合レベルが報告されていない。pH9.0では全てのバリアントのFcRn結合親和性が有意に減少していることから、このpHでの残留結合の尺度として定常状態の結合レベルのみを示す。挿入された突然変異は、WT配列(MTTN:M252/T256/T307/N434)中に太字体であり下線が引かれている。例えば:MDWYは、T256D/T307W/N434Y突然変異および252位のWT残基を含有した。
FcRnアンタゴニストバリアント、YETKベンチマークおよびWTの他の特性評価パラメーター、例えばFcγRIIIaへの結合、熱安定性および溶出pHを決定し、表9に示した。挿入された突然変異は、WT配列(MTTN:M252/T256)中に太字体であり下線が引かれている。/T307/N434)。例えば:MDWYは、T256D/T307W/N434Y突然変異および252位のWT残基を含有した。
表9に示すように、全てのFcRnアンタゴニストは、WTと比較して、熱的に不安定であり、FcRnカラムから有意により高いpHで溶出した。FcγRIIIa結合は高度に不定であったが、この場合、WTと比較して定常状態の結合は類似または減少していた。挿入された突然変異は、WT配列(MTTN:M252/T256/T307/N434)中に太字体で下線が引かれている。例えば:MDWYは、T256D/T307W/N434Y突然変異および252位のWT残基を含有した。
FcRnアンタゴニストはIgG分解を促進する
FcRnアンタゴニストを、IgGの枯渇を決定するためにヒトIgGと共投与した。実験を、ヒトFcRnホモ接合トランスジェニックマウス(Tg32;例えば、Jackson Laboratory株#014565、M01遺伝子型)を使用して行ったが、これにより、ヒトの動態を予測するためのスケーリングが可能になる。
FcRnアンタゴニストを、IgGの枯渇を決定するためにヒトIgGと共投与した。実験を、ヒトFcRnホモ接合トランスジェニックマウス(Tg32;例えば、Jackson Laboratory株#014565、M01遺伝子型)を使用して行ったが、これにより、ヒトの動態を予測するためのスケーリングが可能になる。
血清IgGレベルに及ぼすFcRnアンタゴニストの効果(例えば、図33および34に記載の四重バリアントのいずれか;例えば、YDQY、YEWY、YEQY、YDQFおよびYDWY)を、Tg32マウスで決定した。Tg32マウスに、静脈内ボーラス注射により非ターゲットヒトIgG1 5mg/kgを投与した。6時間後、マウスに、FcRnアンタゴニストを含むヒトIgG1(例えば、図33および34に記載のような;例えば、YDQY、YEWY、YEQY、YDQFおよびYDWY)、またはFcRnアンタゴニストを含むターゲティング抗体(例えば、図33および34に記載のような;例えば、YDQY、YEWY、YEQY、YDQFおよびYDWY)、またはビヒクル対照のいずれかを投与した。動物に、表10に記載の投薬スケジュールに従って投与した。
血液試料を、表11に記載の採血(bleed)スケジュールに従って採取した。FcRnアンタゴニストIgG1(FcRn-A;ヒトIgG1および四重バリアントを含むターゲティング抗体)、非ターゲティングヒトIgG1(hIgG)、内因性マウスIgG(murIgG)およびマウス血清アルブミン(murAlb)のそれぞれのレベルを、定量的LC-MS/MSおよびELISA法によって決定した。
FcRnアンタゴニストはIgG分解を増強する
本実施例に、共投与されたIgGのクリアランスが例示的なFcRnアンタゴニストによって増強されたことを示す研究について記載する。本研究では、mAb1 YDQY(hIgG1バリアント)を野生型mAb1とともにhFcRnホモ接合トランスジェニックマウス(Tg32;Jackson Laboratory 株#014565、M01遺伝子型)に投与したが、これにより、動態についてヒトへのスケーリング予測が可能になる。研究の一環として、PK測定値をYDQY hIgG1とWT hIgG1の両方について得た。アルブミンの測定により、FcRn阻害がアルブミン結合部位を干渉しないことがさらに確認されると思われる。
本実施例に、共投与されたIgGのクリアランスが例示的なFcRnアンタゴニストによって増強されたことを示す研究について記載する。本研究では、mAb1 YDQY(hIgG1バリアント)を野生型mAb1とともにhFcRnホモ接合トランスジェニックマウス(Tg32;Jackson Laboratory 株#014565、M01遺伝子型)に投与したが、これにより、動態についてヒトへのスケーリング予測が可能になる。研究の一環として、PK測定値をYDQY hIgG1とWT hIgG1の両方について得た。アルブミンの測定により、FcRn阻害がアルブミン結合部位を干渉しないことがさらに確認されると思われる。
より具体的には、WT hIgG1(「トレーサーIgG」)5mg/kgを、静脈内ボーラス注射によってTg32マウスに与えた。6時間後、YTEKF hIgG1(ABDEG(商標))またはYDQY hIgG1のいずれかを、表12に記載の投薬スケジュールに従ってマウスに投与した。全ての用量を10mL/kgの投薬体積で投与した。
データが示すところは、YDQY hIgG1の3回の20mg/kg用量(6、24および48時間目)がトレーサーWT hIgG1濃度を有意に減少させ(群6;図30Aおよび30B;表13)、YTEKF hIgG1よりも有意に改善された結果が得られたことである。YDQYhIgG1またはYTEKF hIgG1の単回用量によってトレーサーWT IgGにおいて堅牢な低下が引き起こされたとは思えなかった(図30C;表13)。
YDQY hIgG1のクリアランスは(約2.6mL/h/kg)、Tg32マウスにおいての典型的なIgG(およそ0.1~1.0mL/h/kg)またはYTEKF hIgG(およそ1.1mL/h/kg)よりも速かったが(図31Aおよび31B)、研究期間を通して持続曝露であった。結果が示すところは、本FcRnアンタゴニストは十分な期間宿主に留まって、WT IgGのFcRn媒介性リサイクリングを減少させることおよびWT IgGクリアランスを促進することができることである。
Claims (35)
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、EUナンバリングに従って、
アミノ酸位置252にチロシン(Y)、
アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)、
アミノ酸位置307にトリプトファン(W)またはグルタミン(Q)、および
アミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)またはチロシン(Y);
の四つのアミノ酸残基の組合せを含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。 - 改変されたFcドメインは:
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);
d)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F);
e)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y);ならびに
f)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)
からなる群から選択されるアミノ酸残基の組合せを含む、請求項1に記載の方法。 - 改変されたFcドメインは、
M252Y/T256D/T307Q/N434Y、
M252Y/T256E/T307W/N434Y、
M252Y/T256E/T307Q/N434Y、
M252Y/T256D/T307Q/N434F、
M252Y/T256D/T307W/N434Y、および
M252Y/T256D/T307W/N434F
からなる群から選択される四重アミノ酸置換を含む、請求項1に記載の方法。 - それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にグルタミン酸(E)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にグルタミン(Q)、およびアミノ酸位置434にフェニルアラニン(F)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)を含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。
- それを必要とする対象においてIgG媒介性障害を処置する方法であって、Euナンバリングに従って、
a)アミノ酸位置252にチロシン(Y)およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、
b)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、
c)アミノ酸位置252にチロシン(Y)、アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、または
d)アミノ酸位置256にアスパラギン酸(D)、アミノ酸位置307にトリプトファン(W)、およびアミノ酸位置434にチロシン(Y)、
のアミノ酸残基の組合せを含む改変されたFcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含み、治療有効量のFcRnアンタゴニストは、対象における血清IgGのクリアランスを増加させる、前記方法。 - 改変されたFcドメインは、
M252Y/N434Y、
M252Y/T307W/N434Y、
M252Y/T256D/N434Y、および
T256D/307W/N434Y
からなる群から選択されるアミノ酸置換の組合せを含む、請求項9に記載の方法。 - IgG媒介性障害は自己免疫疾患である、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 自己免疫疾患は、移植片対宿主病(GVHD)、全身性エリテマトーデス(SLE)、重症筋無力症、全身性硬化症(SSc)/強皮症、関節リウマチ、乾癬性関節炎、骨関節炎、糖尿病、多発性硬化症、尋常性天疱瘡、アトピー性皮膚炎、乾癬、喘息、アレルギー、特発性肺線維症(IPF)、特発性血小板減少性紫斑病(ITP)、および化膿性汗腺炎からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
- それを必要とする対象において画像診断を増強する方法であって、Euナンバリングに従って、
M252Y/T256D/T307Q/N434Y、
M252Y/T256E/T307W/N434Y、
M252Y/T256E/T307Q/N434Y、
M252Y/T256D/T307Q/N434F、
M252Y/T256D/T307W/N434Y、
M252Y/T256D/T307W/N434F、
M252Y/N434Y、
M252Y/T307W/N434Y、
M252Y/T256D/N434Y、および
T256D/307W/N434Y、
からなる群から選択されるアミノ酸置換の組合せを含む改変されたヒトIgG Fcドメインを含む治療有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む前記方法。 - 放射性標識したIgG抗体を対象に投与することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストは放射性標識した抗体の後に投与され、それにより放射性標識した抗体に対するコントラストを増強する、請求項14に記載の方法。
- それを必要とする対象において、画像診断の間に放射性標識した抗体に対する非標的組織の曝露を減少させる方法であって、Euナンバリングに従って、
M252Y/T256D/T307Q/N434Y、
M252Y/T256E/T307W/N434Y、
M252Y/T256E/T307Q/N434Y、
M252Y/T256D/T307Q/N434F、
M252Y/T256D/T307W/N434Y、
M252Y/T256D/T307W/N434F、
M252Y/N434Y、
M252Y/T307W/N434Y、
M252Y/T256D/N434Y、および
T256D/307W/N434Y、
からなる群から選択されるアミノ酸置換の組合せを含む改変されたFcドメインを含む有効量のFcRnアンタゴニストを対象に投与することを含む前記方法。 - 改変されたFcドメインは改変されたヒトIgG Fcドメインである、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
- 改変されたFcドメインは改変されたヒトIgG1 Fcドメインである、請求項17に記載の方法。
- 改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して、酸性pHおよび非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有し、場合により、酸性pHは約6.0であり、場合により、非酸性pHは約7.4である、請求項1~18のいずれか一項に記載の方法。
- 改変されたFcドメインは改変されたヒトIgG Fcドメインであり、アミノ酸置換M252Y/S254T/T256E/H433K/N434Fを含む同じサブタイプのヒトIgG Fcドメインと比較して酸性pHおよび/または非酸性pHで増強されたFcRn結合親和性を有し、場合により、酸性pHは約6.0であり、場合により、非酸性pHは約7.4である、請求項1~19のいずれか一項に記載の方法。
- 改変されたFcドメインは、野生型Fcドメインと比較して減少したFcγRIIIa結合親和性を有する、請求項1~20のいずれか一項に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストは、アミノ酸置換を有する、アミノ酸配列の配列番号1、2、3、もしくは4またはそのFcRn-結合部分を含む、請求項1~21のいずれか一項に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストは、FcRnではない一つまたはそれ以上の標的に結合する結合ポリペプチドである、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストは、抗体であるまたはその抗原結合フラグメントを含む、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストはモノクローナル抗体である、請求項24に記載の方法。
- 抗体はキメラ、ヒト化、またはヒト抗体である、請求項25に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストはFc融合タンパク質である、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- Fc融合タンパク質はイムノアドヘシンである、請求項27に記載の方法。
- FcRnアンタゴニストはFcフラグメントである、請求項1~22のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1~29のいずれか一項に記載の方法において、それを必要とする対象を処置するための医薬の製造のための、FcRnアンタゴニストの使用。
- 請求項1~29のいずれか一項に記載の方法において、それを必要とする対象を処置するための使用のためのFcRnアンタゴニスト。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載のアミノ酸置換の組合せを含む改変されたFcドメインからなる、単離されたポリペプチド。
- 改変されたFcドメインは改変されたヒトIgG Fcドメインである、請求項32に記載の単離されたポリペプチド。
- 改変されたFcドメインは、記載された置換を有する、アミノ酸配列の配列番号1、2、3、もしくは4またはそのFcRn-結合部分を含む、請求項33に記載の単離されたポリペプチド。
- 請求項32~34のいずれか一項に記載の単離されたポリペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む医薬組成物。
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