JP2023539457A - 変形抗体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、溶解度が増加し、高濃度で濃縮可能な改善された変形抗体及びその製造方法に関し、抗体の骨格領域に位置するアミノ酸が置換された変形抗体及びその製造方法に関する。
Description
本発明は、溶解度が増加し、高濃度で濃縮可能な改善された変形抗体及びその製造方法に関し、抗体の骨格領域に位置するアミノ酸が置換された変形抗体及びその製造方法に関する。
抗体は、癌、自己免疫疾患などの疾患を治療するのに非常に効果的な治療剤として使用されている。抗体の開発可能性(developability)は、高い収率、安定的剤形化、高い物理化学的及び生体内安定性、高い溶解度、PK特性などを考慮して評価される。
抗体は、タンパク質医薬品であって、共有結合での変化などによって化学的に不安定であったり、3次元空間構造の変形などによって物理的に不安定であり得る。抗体は、化学的に加水分解、酸化、脱アミド化、二硫化変形又はラセミ化などによって不安定化されるおそれがあり、凝集、吸着又は溶解などによって物理的に不安定であり得る。
このような抗体の不安定性は、溶解度、効能などに影響を与える可能性があり、抗体の安定性及び溶解度を低下させことによって、生産性の低下及び生産収率の減少が誘導されるだけでなく、凝集性向が増加し、免疫原性の危険度が上昇するようになる。
このような技術的背景の下で、本出願の発明者等は、抗体の溶解度を向上させ、高濃度で濃縮可能な変形抗体(改変抗体、修飾抗体等ともいう。)を開発するために努力した。その結果、特定の位置のアミノ酸置換を通じて改善された溶解度を示し、高濃度で濃縮可能であることを確認し、本発明を完成するに至った。
Next generation antibody drugs:pursuit of the ‘high-hanging fruit’(次世代の抗体医薬:「達成困難な課題」の追求), Nat.Rev.Drug Discovery.,2018.17:197-223.
本発明の目的は、抗体の特性が改善された変形抗体又はその断片を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記変形抗体又はその断片を製造する方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、重鎖可変領域(heavy chain variable region)のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域(light chain variable region)のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸が置換された、変形抗体又はその断片を提供する。
また、本発明は、重鎖可変領域のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸を置換することを含む、変形抗体又はその断片の製造方法を提供する。
他の方式で定義されない限り、本明細書で使用された全ての技術的及び科学的用語は、本発明の属する技術分野で熟練した専門家によって通常的に理解されるのと同一の意味を有する。一般に、本明細書で使用された命名法は、本技術分野でよく知られており、通常的に使用されるものである。
本出願の発明者等は、重鎖可変領域のうちAHOナンバリングによる13番の位置(V12)、42番の位置(N35)、及び軽鎖可変領域のうちAHOナンバリングによる94番の位置(N76)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸が置換される場合、向上した溶解度を示し、高濃度で濃縮可能であり、生産性が向上することを確認した。
特に、重鎖可変領域のうちAHOナンバリングによって13番の位置(V12)がセリン(S)、42番の位置(N35)がトレオニン(T)に置換されたり、又は軽鎖可変領域のうちAHOナンバリングによって94番の位置(N76)がセリン(S)に置換される場合、向上した溶解度を示し、高濃度で濃縮可能であり、生産性が向上することを確認した。
これに基づいて、本発明は、一観点において、重鎖可変領域のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸が置換された、変形抗体又はその断片に関する。
また、本発明は、重鎖可変領域のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸を置換することを含む、変形抗体又はその断片の製造方法に関する。
本発明で開示された抗体又はその断片に対するアミノ酸位置は、AHOナンバリングシステムによって定義又は確認され得る。場合によって、本発明で開示された抗体又はその断片に対するアミノ酸位置は、配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域のアミノ酸配列のうちN末端で開始されるアミノ酸を1番とし、順次ナンバリングされた位置を意味し得る。
一つの実施例において、前記重鎖可変領域の13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域の94番の位置(AHOナンバリングによる)は、セリン(S)又はトレオニン(T)に置換され得る。
具体的な実施例において、次のように構成された群から選ばれる一つ以上の位置(AHOナンバリングによる)でアミノ酸置換を含むことができる。
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;及び
軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。
本発明の具体的な実施例によると、次のような位置(AHOナンバリングによる)でアミノ酸置換を含むことができる:
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;
軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換し、軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;又は
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換し、軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。
上記のようなアミノ酸置換により、抗体の溶解度が改善され、高濃度で濃縮可能であり、これによって生産性が改善されることを確認した。
上記のアミノ酸置換と異なり、重鎖可変領域の11番(AHOナンバリングによる)のロイシンをトレオニンに置換したり、重鎖可変領域の103番(AHOナンバリングによる)のバリンをセリンに置換したり、軽鎖可変領域の77番(AHOナンバリングによる)のグルタミンをアルギニンに置換した場合は、目的とする溶解度の改善効果を確認できなかった。
具体的な実施例において、本発明に係る変形抗体又はその断片は、次のように構成された群から選ばれた一つ以上の骨格領域を含むことができる:
QVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS);
MX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT);及び
NLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)。
具体的には、配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域を含む抗-Ang2抗体クローンであるO4を対象にして、重鎖可変領域の12番の位置、35番の位置、及び軽鎖可変領域の76番の位置で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸がそれぞれセリン(S)又はトレオニン(T)に置換され得る。
一つの実施例において、配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域を含む抗-Ang2抗体クローンであるO4のうち、次のように構成された群から選ばれる一つ以上のアミノ酸置換を含むことができる。
重鎖可変領域の12番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の35番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;及び
軽鎖可変領域の76番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。
具体的には、本発明によると、次のようなアミノ酸置換を含むことができる:
重鎖可変領域の12番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の35番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;
軽鎖可変領域の76番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の12番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、重鎖可変領域の35番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;
重鎖可変領域の12番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、軽鎖可変領域の76番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の35番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換し、軽鎖可変領域の76番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換;又は
重鎖可変領域の12番のバリン(V)をセリン(S)に置換し、重鎖可変領域の35番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換し、軽鎖可変領域の76番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。
配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域を含む抗-Ang2抗体クローンであるO4を対象にして物性改善を行った結果、重鎖可変領域のFR1にQVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS)の配列を有する骨格領域を含んだり、FR3にMX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT)の配列を有する骨格領域を含んだり、FR1にQVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS)、及びFR3にMX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT)の配列を有する骨格領域を含む場合、抗体の溶解度が改善され、高濃度で濃縮可能であり、これによって生産性が改善されることを確認した。
また、軽鎖可変領域のFR3にNLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)の配列を有する骨格領域を含む場合、抗体の溶解度が改善され、高濃度で濃縮可能であり、これによって生産性が改善されることを確認した。
さらに、重鎖可変領域のFR1にQVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS)の配列を有する骨格領域を含み、軽鎖可変領域のFR3にNLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)の配列を有する骨格領域を含んだり、
重鎖可変領域のFR3にMX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT)の配列を有する骨格領域を含み、軽鎖可変領域のFR3にNLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)の配列を有する骨格領域を含んだり、又は
重鎖可変領域のFR1にQVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS)の配列を有する 骨格領域を含み、重鎖可変領域のFR3にMX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT)の配列を有する骨格領域を含み、軽鎖可変領域のFR3にNLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)の配列を有する骨格領域を含む場合、抗体の溶解度が改善され、高濃度で濃縮可能であり、これによって生産性が改善されることを確認した。
場合によって、本発明に係る変形抗体又はその断片は、Ang2(Angiopoietin-2)に結合する抗体又はその抗原結合断片であり得る。
このとき、前記抗体又はその抗原結合断片は、
配列番号1、7、13、19及び25で構成された群から選ばれる重鎖CDR1、
配列番号2、8、14、20及び26で構成された群から選ばれる重鎖CDR2、及び
配列番号3、9、15、21、27、43、44及び45で構成された群から選ばれる重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、及び
配列番号4、10、16、22、及び28で構成された群から選ばれる軽鎖CDR1、
配列番号5、11、17、23及び29で構成された群から選ばれる軽鎖CDR2、及び
配列番号6、12、18、24及び30で構成された群から選ばれる軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域を含むことができる。
本明細書で使用された用語である「抗体(antibody)」は、Ang2に特異的に結合する抗-Ang2抗体を意味する。本発明の範囲には、Ang2に特異的に結合する完全な抗体の形態のみならず、前記抗体分子の抗原結合断片も含まれる。
完全な抗体は、2個の全長の軽鎖及び2個の全長の重鎖を有する構造であって、それぞれの軽鎖は、重鎖とジスルフィド結合で連結されている。重鎖定常領域は、ガンマ(γ)、ミュー(μ)、アルファ(α)、デルタ(δ)及びエプシロン(ε)タイプを有し、サブクラスとして、ガンマ1(γ1)、ガンマ2(γ2)、ガンマ3(γ3)、ガンマ4(γ4)、アルファ1(α1)及びアルファ2(α2)を有する。軽鎖の定常領域は、カッパ(κ)及びラムダ(λ)タイプを有する。
抗体の抗原結合断片又は抗体断片とは、抗原結合機能を保有している断片を意味し、Fab、F(ab’)、F(ab’)2及びFvなどを含む。抗体断片のうちFabは、軽鎖及び重鎖の可変領域、軽鎖の定常領域及び重鎖の1番目の定常領域(CH1)を有する構造であって、1個の抗原結合部位を有する。Fab’は、重鎖CH1ドメインのC-末端に一つ以上のシステイン残基を含むヒンジ領域(hinge region)を有するという点でFabと相違する。F(ab’)2抗体は、Fab’のヒンジ領域のシステイン残基がジスルフィド結合をなしながら生成される。Fvは、重鎖可変領域及び軽鎖可変領域のみを有している最小の抗体断片である。二重鎖Fv(two-chain Fv)は、非共有結合で重鎖可変領域と軽鎖可変領域とが連結されており、単鎖Fv(single-chain Fv、scFv)は、一般に、ペプチドリンカーを介して重鎖の可変領域と軽鎖の可変領域とが共有結合で連結されたり、又はC-末端で直接連結されており、二重鎖Fvと同様に、ダイマーのような構造をなすことができる。このような抗体断片は、タンパク質加水分解酵素を用いて得ることができ(例えば、全体の抗体をパパインで制限切断するとFabを得ることができ、ペプシンで切断するとF(ab’)2断片を得ることができる。)、遺伝子組換え技術を通じて製作することもできる。
一つの実施例において、本発明に係る抗体は、Fvの形態(例えば、scFv)であったり、完全な抗体の形態である。また。重鎖定常領域は、ガンマ(γ)、ミュー(μ)、アルファ(α)、デルタ(δ)及びエプシロン(ε)のうちいずれか一つのアイソタイプから選ばれ得る。例えば、定常領域は、ガンマ1(IgG1)、ガンマ3(IgG3)又はガンマ4(IgG4)である。軽鎖定常領域は、カッパ又はラムダ型であり得る。
本明細書で使用される用語である「重鎖」は、抗原に特異性を付与するための十分な可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインVH、及び3個の定常領域ドメインCH1、CH2及びCH3を含む全長の重鎖及びその断片を全て意味する。また、本明細書で使用される用語である「軽鎖」は、抗原に特異性を付与するための十分な可変領域配列を有するアミノ酸配列を含む可変領域ドメインVL及び定常領域ドメインCLを含む全長の軽鎖及びその断片を全て意味する。
本発明の抗体は、単一クローン抗体、多特異的抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、単鎖Fvs(scFV)、単鎖抗体、Fab断片、F(ab’)断片、ジスルフィド-結合Fvs(sdFV)及び抗-イディオタイブ(抗-Id)抗体、又は前記各抗体のエピトープ-結合断片などを含むが、これに限定されることはない。
前記単一クローン抗体は、実質的に同質的抗体集団から収得した抗体、すなわち、集団を占めている個々の抗体が微量で存在し得る可能な天然発生的突然変異を除いては、同一のものを称する。単一クローン抗体は高度に特異的であるので、単一抗原部位に対抗して誘導される。典型的に、相違する決定因子(エピトープ)に対して指示された相違する抗体を含む通常の(ポリクロナール)抗体製剤とは対照的に、それぞれのモノクロナール抗体は、抗原上の単一決定因子に対して指示される。
「エピトープ」は、抗体が特異的に結合できるタンパク質決定部位(determinant)を意味する。エピトープは、通常、化学的に活性である表面分子群、例えば、アミノ酸又は糖側鎖で構成されており、一般に、特定の3次元の構造的特徴のみならず、特定の電荷特性を有する。立体的エピトープ及び非立体的エピトープは、変性溶媒の存在下で前者に対する結合は消失するが、後者に対する結合は消失しないという点で区別される。
前記「ヒト化」形態の非ヒト(例:ミュリン)抗体は、非ヒト免疫グロブリンから由来した最小配列を含有するキメラ抗体である。ほとんどの場合、ヒト化抗体は、受容体の超可変領域からの残基を、目的とする特異性、親和性及び能力を保有している非ヒト種(供与体抗体)、例えば、マウス、ラット、ウサギ又は非ヒト霊長類の超可変領域路からの残基に取り替えたヒト免疫グロブリン(受容体抗体)である。
前記「ヒト抗体」は、ヒト免疫グロブリンから由来する分子であって、相補性決定領域及び構造領域を含む抗体を構成する全てのアミノ酸配列全体がヒトの免疫グロブリンで構成されていることを意味する。
重鎖及び/又は軽鎖の一部が特別な種から由来したり、特別な抗体のクラス又はサブクラスに属する抗体内の相応する配列と同一であったり、これと相同性である一方で、残りの鎖は、他の種から由来したり、他の抗体のクラス又はサブクラスに属する抗体内の相応する配列と同一であったり、これと相同性である「キメラ」抗体(免疫グロブリン)のみならず、目的とする生物学的活性を示す前記抗体の断片が含まれる。
本願に使用された「抗体可変ドメイン」は、相補性決定領域(CDR;すなわち、CDR1、CDR2、及びCDR3)、及び骨格領域(FR)のアミノ酸配列を含む抗体分子の軽鎖及び重鎖部分を称する。VHは、重鎖の可変ドメインを称する。VLは、軽鎖の可変ドメインを称する。
「相補性決定領域」(CDR;すなわち、CDR1、CDR2、及びCDR3)は、抗原結合のために必要な存在である、抗体可変ドメインのアミノ酸残基を称する。各可変ドメインは、典型的に、CDR1、CDR2及びCDR3として確認された3個のCDR領域を有する。本発明は、配列番号1の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、及び配列番号2の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域を含む。
本発明において、前記Ang2に結合する抗体又はその抗原結合断片は、配列番号1の重鎖CDR1、配列番号2の重鎖CDR2及び配列番号3の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号4の軽鎖CDR1、配列番号5の軽鎖CDR2及び配列番号6の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号7の重鎖CDR1、配列番号8の重鎖CDR2及び配列番号9の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号10の軽鎖CDR1、配列番号11の軽鎖CDR2及び配列番号12の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号13の重鎖CDR1、配列番号14の重鎖CDR2及び配列番号15の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号16の軽鎖CDR1、配列番号17の軽鎖CDR2及び配列番号18の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号19の重鎖CDR1、配列番号20の重鎖CDR2及び配列番号21の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号22の軽鎖CDR1、配列番号23の軽鎖CDR2及び配列番号24の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号25の重鎖CDR1、配列番号26の重鎖CDR2及び配列番号27の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号28の軽鎖CDR1、配列番号29の軽鎖CDR2及び配列番号30の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号13の重鎖CDR1、配列番号14の重鎖CDR2及び配列番号43の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号16の軽鎖CDR1、配列番号17の軽鎖CDR2及び配列番号18の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、
配列番号13の重鎖CDR1、配列番号14の重鎖CDR2及び配列番号44の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号16の軽鎖CDR1、配列番号17の軽鎖CDR2及び配列番号18の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域、又は
配列番号13の重鎖CDR1、配列番号14の重鎖CDR2及び配列番号45の重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、配列番号16の軽鎖CDR1、配列番号17の軽鎖CDR2及び配列番号18の軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域を含むことができる。
「骨格領域」(FR)は、CDR残基以外の可変ドメイン残基である。各可変ドメインは、典型的に、FR1、FR2、FR3及びFR4として確認された4個のFRを有する。本出願の発明者等は、改善された抗体の生産性及び高濃縮の剤形を開発するために、生産性及び溶解度の改善を目標にして骨格領域に突然変異を誘導した。
「Fv」断片は、完全な抗体認識及び結合部位を含有する抗体断片である。このような領域は、1個の重鎖可変ドメインと1個の軽鎖可変ドメインが、例えば、scFvで堅固に、実質的に共有結合された二量体からなる。
「Fab」断片は、軽鎖の可変及び定常ドメインと、重鎖の可変及び第1定常ドメイン(CH1)とを含有する。F(ab’)2抗体断片は、一般に、それらの間にヒンジシステインによってそれらのカルボキシ末端付近に共有結合される一対のFab断片を含む。
「単一鎖Fv」又は「scFv」抗体断片は、抗体のVH及びVLドメインを含むが、これらのドメインは単一のポリペプチド鎖内に存在する。Fvポリペプチドは、scFvが抗原結合のために目的とする構造を形成できるようにするVHドメインとVLドメインとの間にポリペプチドリンカーをさらに含むことができる。
本発明に係る抗体は、機能的に10-5M乃至10-12Mの結合親和性を示す範囲内にある。本発明に係るアミノ酸置換にもかかわらず、抗原に対する親和度は低下したり、親和度に否定的影響を及ぼさない場合がある。
例えば、変形抗体の抗原に対する結合親和性は、10-6M乃至10-12M、10-7M乃至10-12M、10-8M乃至10-12M、10-9M乃至10-12M、10-5M乃至10-11M、10-6M乃至10-11M、10-7M乃至10-11M、10-8M乃至10-11M、10-9M乃至10-11M、10-10M乃至10-11M、10-5M乃至10-10M、10-6M乃至10-10M、10-7M乃至10-10M、10-8M乃至10-10M、10-9M乃至10-10M、10-5M乃至10-9M、10-6M乃至10-9M、10-7M乃至10-9M、10-8M乃至10-9M、10-5M乃至10-8M、10-6M乃至10-8M、10-7M乃至10-8M、10-5M乃至10-7M、10-6M乃至10-7M又は10-5M乃至10-6Mである。
本発明に係る変形抗体は、配列番号31、33、36で構成される群から選ばれる重鎖可変領域及び/又は配列番号35の軽鎖可変領域を含むことができる。
本発明に係る具体的な実施例において、配列番号31の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域;
配列番号33の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域;
配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号35の軽鎖可変領域;
配列番号36の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域;
配列番号31の重鎖可変領域及び配列番号35の軽鎖可変領域;
配列番号33の重鎖可変領域及び配列番号35の軽鎖可変領域;又は
配列番号36の重鎖可変領域及び配列番号35の軽鎖可変領域;を含むことができる。
本発明の変形抗体又はその断片は、目的とする機能を維持する範囲内で、本明細書に記載された抗体の配列のみならず、その生物学的均等物も含むことができる。例えば、抗体の結合親和度及び/又はその他の生物学的特性をより改善させるために、抗体のアミノ酸配列に追加的な変化を与えることができる。このような変形は、例えば、抗体のアミノ酸配列残基の欠失、挿入及び/又は置換を含む。このようなアミノ酸変異は、アミノ酸側鎖置換体の相対的類似性、例えば、疎水性、親水性、電荷、大きさなどに基づいている。アミノ酸側鎖置換体の大きさ、形状及び種類に対する分析により、アルギニン、リシン及びヒスチジンはいずれも正電荷を帯びた残基で;アラニン、グリシン及びセリンは類似する大きさを有し、;フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシンは類似する形状を有することが分かる。よって、このような考慮事項に基づいて、アルギニン、リシン及びヒスチジン;アラニン、グリシン及びセリン;そして、フェニルアラニン、トリプトファン及びチロシンは生物学的に機能均等物であると言える。
上述した生物学的均等活性を有する変異を考慮したとき、本発明の抗体又はこれをコーディングする核酸分子は、配列番号に記載された配列と実質的な同一性(substantial identity)を示す配列も含むものと解釈される。前記実質的な同一性は、上記の本発明の配列と任意の他の配列とを最大限対応するようにアラインし、当業界で通常的に用いられるアルゴリズムを用いてアラインされた配列を分析した場合、最小90%の相同性、最も好ましくは、最小95%の相同性、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上の相同性を示す配列を意味する。配列比較のためのアラインメント方法は、当業界に公知となっている。NCBI BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)は、NCBIなどで接近可能であり、インターネット上でblastp、blastm、blastx、tblastn及びtblastxなどの配列分析プログラムと連動して用いることができる。BLSATは、www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/で接続可能である。このプログラムを用いた配列相同性比較方法は、www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/blast_help.htmlで確認することができる。
これに基づいて、本発明の抗体又はその抗原結合断片は、明細書に記載の明示された配列又は全体と比較して、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、又はそれ以上の相同性を有することができる。このような相同性は、当業界に公知となった方法による配列比較及び/又は整列によって決定され得る。例えば、配列比較アルゴリズム(すなわち、BLAST又はBLAST 2.0)、手動整列及び肉眼検査を用いて本発明の核酸又はタンパク質のパーセント配列相同性を決定することができる。
本発明は、他の観点において、前記変形抗体又はその断片をコーディングする核酸に関する。
本発明の抗体又はその抗原結合断片をコーディングする核酸を分離し、抗体又はその抗原結合断片を組み換える形態で生産することができる。核酸を分離し、これを複製可能なベクター内に挿入した後、さらにクローニングしたり(DNAの増幅)又はさらに発現させる。これに基づいて、本発明は、更に他の観点において、前記核酸を含むベクターに関する。
「核酸」は、DNA(gDNA及びcDNA)及びRNA分子を包括的に含む意味を有し、核酸で基本構成単位であるヌクレオチドは、自然のヌクレオチドのみならず、糖又は塩基部位が変形した類似体(analog)も含む。本発明の重鎖及び軽鎖可変領域をコーディングする核酸の配列は変形し得る。前記変形は、ヌクレオチドの追加、欠失、非保存的置換又は保存的置換を含む。
本発明に係る具体的な実施例において、前記核酸は、
配列番号37の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号38の軽鎖可変領域をコーディングする配列;
配列番号39の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号38の軽鎖可変領域をコーディングする配列;
配列番号40の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号41の軽鎖可変領域をコーディングする配列;
配列番号42の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号38の軽鎖可変領域をコーディングする配列;
配列番号37の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号41の軽鎖可変領域をコーディングする配列;
配列番号39の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号41の軽鎖可変領域をコーディングする配列;又は
配列番号42の重鎖可変領域をコーディングする配列及び配列番号41の軽鎖可変領域をコーディングする配列;を含むことができる。
前記抗体を暗号化するDNAは、通常の過程を使用することによって(例えば、抗体の重鎖と軽鎖を暗号化するDNAと特異的に結合できるオリゴヌクレオチドプローブを使用することによって)容易に分離又は合成する。多くのベクターが入手可能である。ベクター成分には、一般に、次のうち一つ以上が含まれるが、それに制限されない:信号配列、複製起点、一つ以上のマーカー遺伝子、増強因子要素、プロモーター、及び転写終決配列。
本明細書で使用される用語である「ベクター」は、宿主細胞で目的遺伝子を発現させるための手段であって、プラスミドベクター;コスミドベクター;バクテリオファージベクター、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター及びアデノ随伴ウイルスベクターなどのウイルスベクターなどを含む。前記ベクターで抗体をコーディングする核酸は、プロモーターと作動的に連結されている。
「作動的に連結」は、核酸発現調節配列(例:プロモーター、シグナル配列、又は転写調節因子結合位置のアレイ)と他の核酸配列との間の機能的な結合を意味し、これによって、前記調節配列は、前記他の核酸配列の転写及び/又は解読を調節するようになる。
原核細胞を宿主とする場合は、転写を進行できる強力なプロモーター(例えば、tacプロモーター、lacプロモーター、lacUV5プロモーター、lppプロモーター、pLλプロモーター、pRλプロモーター、rac5プロモーター、ampプロモーター、recAプロモーター、SP6プロモーター、trpプロモーター及びT7プロモーターなど)、解読の開始のためのリボソーム結合部位及び転写/解読終決配列を含むことが一般的である。また。例えば、真核細胞を宿主とする場合は、哺乳動物細胞のゲノムから由来したプロモーター(例:メタロチオニンプロモーター、β-アクチンプロモーター、ヒトヘログロビンプロモーター及びヒト筋肉クレアチンプロモーター)又は哺乳動物ウイルスから由来したプロモーター(例:アデノウイルス後期プロモーター、ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーター、HSVのtkプロモーター、マウス乳癌ウイルス(MMTV)プロモーター、HIVのLTRプロモーター、モロニーウイルスのプロモーター、エプスタインバーウイルス(EBV)のプロモーター及びラウス肉腫ウイルス(RSV)のプロモーター)が利用可能であり、一般に、転写終決配列としてポリアデニル化配列を有する。
場合によって、ベクターは、それから発現される抗体の精製を容易にするために他の配列と融合されることもある。融合される配列としては、例えば、グルタチオンS-トランスフェラーゼ(Pharmacia、USA)、マルトース結合タンパク質(NEB、USA)、FLAG(IBI、USA)及び6x His(hexahistidine;Qiagen、USA)などがある。
前記ベクターは、選択標識として当業界で通常的に用いられる抗生剤耐性遺伝子を含み、例えば、前記ベクターとしては、アンピシリン、ゲンタマイシン、カルベニシリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、カナマイシン、ゲネチシン、ネオマイシン及びテトラサイクリンに対する耐性遺伝子がある。
本発明は、更に他の観点において、前記言及したベクターに形質転換された細胞に関する。本発明の抗体を生成させるために使用された細胞は、原核生物、酵母又は高等真核細胞であり得るが、これに制限されることはない。
エシェリキア・コリ(Escherichia coli)、バチルス・サブティリス及びバチルス・チューリンゲンシスなどのバチルス属菌株、ストレプトマイセス(Streptomyces)、シュードモナス(Pseudomonas)(例えば、シュードモナスプチダ(Pseudomonas putida))、プロテウス・ミラビリス(Proteus mirabilis)及びスタフィロコッカス(Staphylococcus)(例えば、スタフィロコッカス・カルノーサス(Staphylocus carnosus))などの原核宿主細胞を用いることができる。
ただし、動物細胞に対する関心が最も大きく、有用な宿主細胞株の例は、COS-7、BHK、CHO、CHOK1、DXB-11、DG-44、CHO/-DHFR、CV1、COS-7、HEK293、BHK、TM4、VERO、HELA、MDCK、BRL 3A、W138、Hep G2、SK-Hep、MMT、TRI、MRC 5、FS4、3T3、RIN、A549、PC12、K562、PER.C6、SP2/0、NS-0、U20S、又はHT1080であり得るが、これに制限されることはない。
本発明は、更に他の観点において、重鎖可変領域のうち12番の位置又は35番の位置、及び/又は軽鎖可変領域のうち76番の位置のアミノ酸をそれぞれセリン(S)又はトレオニン(T)に置換することを含む変形抗体又はその断片の製造方法に関する。
前記変形抗体又はその断片をコーディングする核酸を細胞に導入することができる。前記細胞は、各種培地で培養することができる。市販用培地は、いずれも制限なく培養培地として使用することができる。当業者に公知となっているその他の全ての必須補充物が適当な濃度で含まれてもよい。培養条件、例えば、温度、pHなどは、発現のために選別された宿主細胞と共に既に使用されており、これは当業者にとって明白であろう。
前記抗体又はその断片を回収する方法は、例えば、遠心分離又は限外ろ過によって不純物を除去し、その結果物を、例えば、親和クロマトグラフィーなどを用いて精製することができる。追加的なその他の精製技術としては、例えば、陰イオン又は陽イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィーなどが使用され得る。
本発明は、更に他の観点において、前記抗体又はその断片を有効成分として含む腫瘍の予防又は治療用組成物に関する。前記抗体は、IgG又は可変領域を含む断片、すなわち、ScFv又はFabであり得る。また、重鎖の可変領域は、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4であり得る。
本発明は、例えば、(a)本発明に係る抗体又はその断片の薬剤学的有効量;及び(b)薬剤学的に許容される担体;を含む眼疾患の予防又は治療用薬剤学的組成物であり得る。また、本発明は、前記抗体又はその抗原結合断片を眼疾患の患者に投与する段階を含む眼疾患の予防又は治療方法であり得る。さらに、本発明は、前記抗体又はその抗原結合断片のAng2のメカニズム妨害用途、及びこれを通じた眼疾患の予防又は治療用途であり得る。
眼疾患と関連して、角膜は、無血管組織であって、視力保存のために常に透明性を維持しなければならない。しかし、新生血管の生成は、目でも表れ、眼球の新生血管と関連した疾患を誘発すると知られている。すなわち、角膜での新生血管の生成は、眼球の透明性を阻害することによって視力の損失をもたらし、網膜での新生血管の生成により、非正常的な血管が生成されることによって血液の滲出現象が起こり、網膜細胞の変性を通じた失明を誘導する。
これに基づいて、本発明は、眼疾患、例えば、未熟児網膜症、角膜血管新生性疾患、糖尿病網膜症、脈絡膜新生血管疾患、黄斑変性(例えば、年齢と関連した黄斑変性)などの予防又は治療に使用され得る。
本発明は、例えば、(a)本発明に係る抗体又はその断片の薬剤学的有効量;及び(b)薬剤学的に許容される担体;を含む腫瘍の予防又は治療用薬剤学的組成物であり得る。また、本発明は、前記抗体又はその抗原結合断片を腫瘍患者に投与する段階を含む腫瘍の予防又は治療方法であり得る。さらに、本発明は、前記抗体又はその抗原結合断片のAng2のメカニズム妨害用途、及びこれを通じた腫瘍の予防又は治療用途であり得る。
前記組成物に適用される疾患である腫瘍は、典型的に、Ang2を過剰発現する腫瘍又は癌、及びAng2を過剰発現していない腫瘍又は癌を含む。治療用として好ましい腫瘍又は癌の非制限的な例は、黒色腫(例えば、転移性悪性黒色腫)、腎臓癌(例えば、淡明細胞癌)、前立腺癌(例えば、ホルモン不応性前立腺癌)、膵臓腺癌、乳癌(場合によって、三重陰性乳癌(Triple-Negative Breast Cancer)、結腸癌、肺癌(例えば、非小細胞肺癌)、食道癌、頭頚部扁平細胞癌、肝癌、卵巣癌、子宮頸部癌、甲状腺癌、膠芽腫、神経膠芽腫、白血病、リンパ腫、及びその他の新生物性癌を含む。さらに、本発明は、本発明の抗体を使用して治療できる不応又は再発癌を含む。
本発明は、更に他の観点において、前記抗体又はその断片を有効成分として含む血管新生阻害用薬学組成物に関する。更に他の例は、前記抗体又はその断片を有効成分として含むAng2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の予防及び/又は治療用薬学組成物を提供する。
本発明においては、例えば、前記抗体又はその断片の治療的有効量を、血管新生阻害を必要とする患者に投与する段階を含む、血管新生阻害方法が提供される。前記血管新生阻害方法は、前記投与段階以前に血管新生阻害を必要とする患者を確認する段階をさらに含むことができる。更に他の例において、前記抗体又はその断片の治療的有効量を、Ang2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の予防及び/又は治療を必要とする患者に投与する段階を含む、Ang2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の予防及び/又は治療方法が提供される。前記予防及び/又は治療方法は、前記投与段階以前にAng2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の予防及び/又は治療を必要とする患者を確認する段階をさらに含むことができる。
前記薬学組成物は、薬学的に許容可能な担体をさらに含むことができ、前記担体は、通常、薬物の製剤化に用いられるものであって、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、澱粉、アカシアゴム、リン酸カルシウム、アルジネート、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、セルロース、水、シロップ、メチルセルロース、ヒドロキシ安息香酸メチル、ヒドロキシ安息香酸プロピル、滑石、ステアリン酸マグネシウム、ミネラルオイルなどからなる群から選ばれた1種以上であり得るが、これに限定されることはない。また、前記薬学組成物は、通常、薬学組成物の製造に使用される希釈剤、賦形剤、潤滑剤、湿潤剤、甘味剤、香味剤、乳化剤、懸濁剤、保存剤からなる群から選ばれた1種以上をさらに含むことができる。
前記薬学組成物、前記抗体又はその抗原結合断片の有効量は、経口又は非経口で投与することができる。非経口投与の場合は、静脈内注入、皮下注入、筋肉注入、腹腔注入、内皮投与、局所投与、鼻内投与、肺内投与及び直腸内投与などがあり得る。経口投与時、タンパク質又はペプチドが消化されるので、経口用組成物は、活性薬剤をコーティングしたり、上記の分解から保護されるように剤形化され得る。また、前記組成物は、活性物質が標的細胞に移動できる任意の装置によって投与され得る。
前記薬学組成物内の抗体又はその断片の含有量は、製剤化方法、投与方式、患者の年齢、体重、性別、病的状態、食物、投与時間、投与間隔、投与経路、***速度及び反応感応性などの各要因によって多様に処方され得る。例えば、前記抗体又はその断片の1日投与量は、0.001mg/kg乃至1000mg/kg、具体的には0.01mg/kg乃至100mg/kg、より具体的には0.1mg/kg乃至50mg/kg、さらに具体的には0.1mg/kg乃至20mg/kgの範囲であり得るが、これに制限されることはない。前記1日投与量は、単位容量の形態で一つの製剤に製剤化されたり、適切に分量して製剤化されたり、多容量容器内に入り込ませて製造され得る。
前記薬学組成物は、他の血管新生阻害剤又はAng2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の治療剤などの他の薬物と併用投与可能であり、その投与量、投与方法及び他の薬物の種類は、患者の状態によって適切に処方され得る。
前記薬学的組成物は、オイル又は水性媒質中の溶液、懸濁液、シロップ剤又は乳化液の形態であったり、エキス剤、パウダー、顆粒剤、錠剤又はカプセル剤などの形態で剤形化可能であり、剤形化のために分散剤又は安定化剤をさらに含むことができる。
特に、前記抗体又はその断片を含む薬学組成物は、抗体又は抗原結合断片を含むので、免疫リポソームに剤形化され得る。抗体を含むリポソームは、当業界に広く知られている方法によって製造され得る。前記免疫リポソームは、ホスファチジルコリン、コレステロール及びポリエチレングリコール-誘導体化されたホスファチジルエタノールアミンを含む脂質組成物であって、逆相蒸発法によって製造され得る(韓国公開特許第10-2015-0089329号)。例えば、抗体のFab’断片は、ジスルフィド交換反応を通じてリポソームに接合され得る。
一方、前記抗体又はその断片はAng2に特異的に結合するので、これを用いてAng2の活性化及び/又は過剰生成の有無を確認することができる。よって。本発明の更に他の例は、前記抗体又はその抗原結合断片を含むAng2活性化及び/又は過剰生成及び/又はAng2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病の診断用薬学組成物を提供する。更に他の例において、患者から得られた生物試料に前記抗体又はその断片を処理する段階;抗原-抗体反応の有無を確認する段階;及び抗原-抗体反応が探知される場合、前記患者が、Ang2活性化及び/又は過剰生成症状を有したり、Ang2の活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病を有すると判断する段階;を含む、診断方法又は診断に情報を提供する方法を提供する。前記生物試料は、患者から得られた細胞、組織、体液などからなる群から選ばれたものであり得る。
前記抗原-抗体反応の有無を確認する段階は、当業界に公知となっている多様な方法を通じて行うことができる。例えば、通常の酵素反応、蛍光、発光及び/又は放射線検出を通じて測定可能であり、具体的には、免疫クロマトグラフィー(Immunochromatography)、免疫組織化学染色(Immunohistochemistry)、酵素結合免疫吸着分析(enzyme-linked immunosorbent assay:ELISA)、放射線免疫測定法(radioimmunoassay:RIA)、酵素免疫分析(enzymeimmunoassay:EIA)、蛍光免疫分析(Fluorescence immunoassay:FIA)、発光免疫分析(luminescence immunoassay:LIA)、ウェスタンブロッティング(Western blotting)などからなる群から選ばれた方法によって測定できるが、これに制限されることはない。
前記薬学組成物の投与又は診断対象患者は、ヒト、サルなどを含む霊長類、マウス、ラットなどを含む齧歯類などを含む哺乳類であり得る。
前記Ang2活性化及び/又は過剰生成と関連した疾病は、癌;癌転移;未熟児網膜症、角膜血管新生性疾患、糖糖尿病網膜症、脈絡膜新生血管疾患、黄斑変性(例えば、年齢と関連した黄斑変性)などの眼疾患;喘息;関節リウマチ;乾癬;肺炎、慢性炎症などの炎症性疾患;高血圧、動脈硬化などの心血管疾患又は敗血症などであり得る。前記癌は、Ang2を過剰発現するものであったり、固形癌又は血液癌であり得る。また、これに制限されないが、前記癌は、扁平上皮細胞癌、小細胞肺癌、非小細胞肺癌、肺の腺癌、肺の扁平上皮癌、腹膜癌、皮膚癌、皮膚又は眼球内黒色腫、直腸癌、肛門付近癌、食道癌、小腸癌、内分泌腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、慢性又は急性白血病、リンパ球性リンパ腫、肝細胞癌、胃腸癌、膵臓癌、膠芽腫、頸部癌、卵巣癌、肝癌、膀胱癌、肝腫瘍、乳癌(場合によって、三重陰性乳癌(Triple-Negative Breast Cancer)、結腸癌、大腸癌、子宮内膜又は子宮癌、唾液腺癌、腎臓癌、肝癌、前立腺癌、陰門癌、甲状腺癌、頭頚部癌、脳癌、骨肉腫などからなる群から選ばれた1種以上であり得る。前記癌は、原発性癌又は転移性癌であり得る。
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明する。これらの実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎなく、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されると解釈されないことは、当業界で通常の知識を有する者にとって自明であろう。
抗-Ang2抗体を眼球疾患に適用し、多量の抗-Ang2抗体を注射することによってより良い効果が期待される。眼球に注射可能なボリュームが限定的であったので、既存には、物質より高濃縮条件で安定的な製剤を必要としていた。既存の抗-Ang2抗体より高濃縮製剤を作るために、抗体構造をベースにしたホットスポット分析(Hot Spot Analysis)及び剤形化バッファー(Formulation Buffer)を使用することによって高濃度の製剤を作るのに成功した。
実施例1.物性改善のための変異体の製作
抗-Ang2抗体クローンであるO4(配列番号34の重鎖可変領域及び配列番号32の軽鎖可変領域を含む)の物性改善を行った。
抗Ang2抗体の凝集現象を起こす可能性が高いアミノ酸をDiscovery Studio(BIOBIA)ソフトウェアを使用して分析した。VHにLeu 11、Val 12、Asn 35、Val 93アミノ酸、VLにGln 61、Asn 76アミノ酸が物性に影響を与えるホットスポットで分析した(図1、表2)。ホットスポットで分析されたアミノ酸を変異させ、物性が改善された変異体で発現して選別した。
実施例2.物性改善のための変異体の製作
抗Ang2抗体(O4)の物性を改善するために、ホットスポット分析で選別されたアミノ酸を置換した。アミノ酸が変更されたコンストラクト(construct)の発現テストを進行した。抗Ang2抗体(O4)遺伝子にPCR技法を用いて、点変異(point mutation)されたクローンを増幅した。増幅された遺伝子を発現ベクター(Merck Millipore、pET 22b(+))に挿入し、クローニングを完了した。クローニングが完了したプラスミドは、発現宿主細胞(Host cell(Merck Millipore、BL21(DE3)))に挿入して形質転換した。発現テストは、2XYT培地に100μg/ml濃度のアンピシリンを添加し、形質転換された細胞を接種した後、8時間及び37℃の条件で培養した。25℃に温度を下げた後、0.5mM IPTGを入れながら誘導し、18時間培養した。8000rpmで10分間遠心分離し、細胞を収穫した。沈澱された細胞を50mM Tris、150mM NaCl pH7.4バッファーで浮遊させ、超音波を用いて細胞を破砕した。破砕された細胞は、13000rpmで1時間遠心分離しながら上澄み液と分離させ、SDS-PAGEで発現を確認した(図2、図3及び図4)。
実施例3.最適化された抗Ang2抗体のScFv生産
物性が改善された抗Ang2抗体を大腸菌で発現させるために、pET-22bベクター(Novagen)にクローニングした。BL21(DE3)に形質転換して生成されたコロニーを選別し、LB(Lysogeny broth)培地に100μg/mlのアンピシリンを添加し、37℃及び200rpmの条件で前培養した大腸菌を100μg/mlのアンピシリン抗生剤を含むLB培地に1%接種した。37℃及び200rpmの条件で培養し、OD600=0.6~0.8に至ると、培養器の温度を20℃に下げ、0.5mM IPTGを添加して16時間培養した。
培養した大腸菌は、8000rpmで10分間遠心分離しながら集菌した。培地を除去した後、50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaCl、1mM PMSF(Phenylmethylsulfonylfluoride)の溶解バッファー(lysis buffer)を細胞の重さg当たり10mlのバッファーを用いて再懸濁(resuspension)した。超音波破砕機を使用し、Power:20W、rest:3Sec、Work:3Sec、Time:10Minの条件で細胞を破砕した。破砕された細胞を13000rpmで1時間遠心分離し、上澄み液と沈澱された物質とを分離した。
ScFvは、不溶性(insoluble)形態で発現され、再折り畳み(refolding)を進行するためにペレット洗浄(pellet wash)を進行した。50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaClバッファーを用いてホモジナイザー(homogenizer)で均質化させた後、13000rpmで1時間遠心分離する方法でペレットを2回洗浄した。50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaCl、2M Urea、0.5% Triton X-100バッファーを用いてペレット内に残っている大腸菌由来の各物質を除去し、50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaClバッファーで3回洗浄を繰り返した。50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaCl、8M尿素(urea)、10mM DTTバッファーで封入体(inclusion body)を再懸濁させた後で約30分間反応させ、ScFvをフォールディングされていない(unfolded)形態に作り、13000rpmで1時間遠心分離しながら沈澱物質と分離した。
ScFv抗体は、段階的透析(step dialysis)を通じて尿素を除去することによって再折り畳みを誘導した。透析バッファー(dialysis buffer)は、50mM Tris-HCl pH7.4、150mM NaClをベースにし、尿素の濃度を1/2ずつ下げながら進行した。構造がほとんど形成される4-2-1M Urea濃度区間で0.1M L-アルギニン及び10%グリセロールを添加し、凝集(aggregation)形成を抑制しながら再折り畳みを進行した。再折り畳みが完了したscFv抗体は、HisTrap及びCapo Lカラムを用いて分離・精製した。
分離・精製は、次のような順序で進行した。AKTA Purifier(GE healthcare)システムを用いて精製し、5ml HisTrapパッキングカラム(packing column)を使用した。50mM Tris、500mM NaCl、10mMイミダゾール pH7.4バッファーをHisTrapカラム体積の10倍になるカラム体積だけ流して平衡化させた後、ScFv抗体のサンプルを3ml/minの流速でHisTrapカラムに流しながらカラム内のレジン(resin)と結合させた。50mM Tris、400mM NaCl、10mMイミダゾール pH7.4バッファーを、レジンに存在する非特異的な結合物質を除去するためにカラム体積の約10倍になるカラム体積だけ流した後、50mM Tris、150mM NaCl、400mMイミダゾール pH7.4バッファーを濃度勾配(gradient)に応じて流し、scFv抗体を溶出させた。溶出された抗体試料に対しては、5ml Capto Lカラムを用いて次の精製を進行した。50mM Tris、150mM NaCl pH7.4バッファーでCapto Lカラムを平衡化させた後、サンプルを3ml/minの流速でCapto Lカラムに流しながらカラム内のレジンと結合させる。PBSバッファーをカラム体積の約10倍になるカラム体積だけ流し、非特異的結合物質を除去した。PBSバッファーで除去できなかった非特異的結合物質は、50mM Mes、400mM NaCl、0.2% tween20 pH5.5バッファーを10CVだけ流しながら除去した。0.1M Glycine、50mM NaCl pH2.5バッファーをカラム体積の約10倍になるカラム体積だけ流し、scFv抗体を溶出させた。1M Tris pH7.4バッファーで溶出サンプルのpHを中性化した。図5a乃至図5gは、最終的に精製した後で得たタンパク質にSDS-PAGEを行った結果である。その結果、純度が高いScFv抗体を得ることができた。
物性が改善された抗Ang2抗体の具体的な配列は、次の通りである。
実施例4.最適化された抗Ang2抗体のScFv濃縮
凝集現象が表れない最高濃度の分析のために、遠心分離を使用して濃縮した。精製された抗-Ang2抗体は、PBS及び商用化製品に使用された剤形組成を含む剤形化バッファー(10mM Sodium Phosphate、40mM NaCl、0.03% Polysorbate、5% Sucrose pH6.2)で透析し、バッファ交換を行う。Viva Spin Turbo 5,000 MWCO PEGチューブ(Sartorius)にPBS又は剤形化バッファー10mlを入れた後、3400gで10分間遠心分離しながら平衡化させる。バッファ交換が行われたサンプルをチューブに10ml入れた後、3400g及び4℃で10分間遠心分離して濃縮させる。NanoDrop(Thermo)で吸光度を測定し、濃度を測定した(表4)。
実施例5.最適化された抗Ang2 ScFv抗体の結合特異性分析
結合特異性分析にはOctet system(Pall Fortebio LLC.US)を使用し、結合定数を測定した。
精製されたScFv抗体のヒトAng2及びマウスAng2に対する結合力をOctet system(Fortebio Inc.US)を使用して測定した。AR2Gバイオセンサーを20分間水和(hydration)させた。AR2Gバイオセンサーは、90%3次蒸留水に5% s-NHS及び5% EDCを添加した溶液を使用して活性化した。抗-Ang2抗体をAR2Gセンサーに1μg/mlの濃度で固定化した。1Mエタノールアミンでクエンチング(quenching)した。PBSで平衡化し、ヒトAng2の濃度50、40、30、20nM別に結合動力学を測定し、結合速度定数(ka)、解離速度定数(kdis)及び結合定数(KD)を算出した(表5)。
実施例6:抗-Ang2 scFv抗体の熱安定性(Thermal stability)分析
抗-Ang2 scFv抗体の熱安定性を分析するために、RT-PCR方法を用いてTmを測定した。分析試料は、5μlのプロテインサーマルシフトバッファー(Protein Thermal Shift Buffer:Thermo Fisher)、12.5μlの抗-Ang2 scFv抗体(1mg/ml in PBS pH7.4 buffer)、2.5μlの8Xプロテインサーマルシフトダイ(Protein Thermal Shift Dye)の組成で2回の反復実験が可能になるように準備した。Tm分析は、Quantastudio 5 Thermocycler(Thermo Fisher)に内蔵されている溶融曲線実験法(Melt Curve Experiment Method)を使用して25℃から99℃まで1.6℃/sの速度で温度を増加させ、0.05℃/sごとに蛍光強度(fluorescence intensity)(吸光度a(580±10nm)-吸光度b(623±14nm))を測定し、プロテインサーマルシフトソフトウェア(Protein Thermal Shift Software(Thermo Fisher))を使用してTm値を計算した。ボルツマン式(Boltzmann equation)で計算された抗-Ang2 scFv抗体のTm B値は77.31℃であって、技術的変形前に比べてTmが7℃以上増加しており、これは、技術的変形によって熱安定性が大きく改善されたことを示した(図6)。
実施例7:マウスCNVモデルを用いた抗-Ang2 scFv抗体の抗血管生成効能評価
抗-Ang2 scFv抗体の新生血管形成の抑制効能があるかどうかを確認するために、レーザー誘導脈絡膜血管新生マウス(laser-induced choroidal neovascularization mouse)モデルで薬効試験を実施した。その効力は、商用薬物であるアフリベルセプト(aflibercept)を対照群として試験した。マウスをケタミンで全身麻酔を行った後、麻酔点眼剤を眼球に点眼することによって追加的に局所麻酔を行い、散瞳剤を点眼することによって散瞳を誘導した。マウスを載物台上に載せた後、Micron-IVを用いてCNV誘導条件(wavelength 532nm、diameter 50μm、duration 80mS、power level 200mW)によってレーザー火傷(laser burn)を誘導し、ブルック膜(Bruch’s membrane)を破壊させた。レーザー火傷の誘導過程でバブリング(bubbling)が観察されていない病変は、失敗したレーザー火傷(unsuccessful laser burn)と分類し、Gong Y.等が提案した基準を変形(modification)した除外基準(exclusion criteria)に基づいて結果分析及び統計処理過程から除外した。
CNV誘導及び薬物による血管新生(angiogenesis)抑制効果を確認するために、CNV誘導後10日にマウスをケタミンで全身麻酔を行った後、蛍光造影剤を腹腔注射した。麻酔点眼剤を眼球に点眼することによって追加的に局所麻酔を行った後、散瞳剤を点眼することによって散瞳を誘導した。マウスを載物台上に載せ、Micron-IVのイメージングカメラ(imaging camera)で眼底(fundus)に映像を合わせた後、該当の眼球に潤滑ジェルを点眼し、OCTのレンズをマウスの角膜と接触させた。FFA/OCT撮影を実施した後、マウスの眼球に抗生剤点眼液を一滴だけ点眼した。FFA及びOCTイメージに対する分析は、「Image-J」プログラムを用いて実施した。
視神経回復効果を確認するために網膜電位図(ERG)検査を進行した。マウスに対しては、ERG評価をする12時間前から暗室で暗順応を誘導した。評価当日(CNV誘導後11日)にRumpun(登録商標)及びケタミン(登録商標)で全身麻酔を行った後、アルカイン(登録商標)を眼球に点眼することによって追加的に局所麻酔を誘導し、散瞳剤を点眼することによって散瞳を誘導した。マウスをERG載物台上に載せ、ERGのプローブをそれぞれ尻尾、頭及び角膜に接触させた。ERGは、単一フラッシュ刺激(0.9log cds/m2(10responses/intensity))に対する網膜電位図の変化で測定した。ERG評価が終了すると、マウスの眼球にトブレックスを一滴だけ点眼した。ERG分析は、「LabScribeERG(iWorx DataAcquisition Software)」プログラムを用いて実施した。
アフリベルセプト(aflibercept)は、滅菌PBSで希釈し、20μg/μl/eyeの容量で、抗-Ang2 scFv抗体の場合は、5μg/μl/eye、10μg/μl/eye及び20μg/μl/eyeの容量でCNV誘導した翌日に、IVT(intravitreal injection)経路を通じて単回投与した。CNV誘導後10日目に、FFA(fundus fluorescein angiography)及びOCT(optical coherence tomography)を用いた網膜映像評価を実施し、これに基づいてCNV病変の大きさ及び断面積をそれぞれ測定して比較・評価した。また、CNV誘導後11日目に、夜間(scotopic)ERG(electroretinogram)で単一フラッシュ(0.9log cds/m2)刺激に対する網膜電位図の変化をA-波からB-波までの振幅(amplitude)としてまとめて比較・評価した。その結果、FFA上で測定したCNV病変の大きさにおいて、アフリベルセプト(aflibercept)投与群(P<0.01)と10μg/μl/eye及び20μg/μl/eyeの抗-Ang2 scFv抗体投与群の病変の大きさが、賦形剤投与群の病変の大きさより統計的に有意に減少したことを確認した(それぞれP<0.05)(図7a)。また、OCT上で測定したCNV病変の体積測定結果においても、抗-Ang2 scFv抗体を10μg/μl/eye及び20μg/μl/eye投与した群のCNV病変の体積が統計的に有意に減少したことを確認した(それぞれP<0.01及びP<0.001)(図7b)。ERG上での網膜電位図を賦形剤投与群と比較したとき、アフリベルセプト(aflibercept)投与群及び抗-Ang2 scFv抗体投与群の全て(G3、G4及びG5)において、網膜電位図がCNV対照群であるG1群より有意に増加したことを確認した(それぞれP<0.0001、P<0.0001、P<0.0001及びP<0.01)(図7c)。
本発明に係る抗体又はその断片は、骨格領域に突然変異を含むことによって、溶解度が改善され、高濃度で濃縮可能であり、これによって抗体生産性が向上し得る。
以上では、本発明の内容の特定の部分を詳細に記述したが、当業界で通常の知識を有する者にとって、このような具体的な技術は好適な実施様態に過ぎなく、これによって本発明の範囲が制限されないことは明白であろう。よって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項及びそれらの等価物によって定義されると言えるだろう。
電子ファイルを添付した。
Claims (17)
- 重鎖可変領域のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸が置換された、変形抗体又はその断片。
- 前記重鎖可変領域の13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域の94番の位置(AHOナンバリングによる)は、セリン(S)又はトレオニン(T)に置換された、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。
- 次のように構成された群から選ばれる一つ以上の位置(AHOナンバリングによる)でアミノ酸置換を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片:
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の42番のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;及び
軽鎖可変領域の94番のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。 - アミノ酸が置換された重鎖可変領域は、QVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS)及び/又はMX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT)の配列を有する骨格領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。
- アミノ酸が置換された軽鎖可変領域は、
NLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)の配列を有する骨格領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。 - 次のように構成された群から選ばれた一つ以上の骨格領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片:
QVQLVESGGGLX1KPGGSLRLSCAAS(前記X1はS);
MX2WVRQAPGKGLEWVSS(前記X2はT);及び
NLQSGVSSQFSGSGSGTDFTLTIX3SLQPEDSATYYC(前記X3はS)。 - 配列番号1、7、13、19及び25で構成された群から選ばれる重鎖CDR1、
配列番号2、8、14、20及び26で構成された群から選ばれる重鎖CDR2、及び
配列番号3、9、15、21、27、43、44及び45で構成された群から選ばれる重鎖CDR3を含む重鎖可変領域、及び
配列番号4、10、16、22及び28で構成された群から選ばれる軽鎖CDR1、
配列番号5、11、17、23及び29で構成された群から選ばれる軽鎖CDR2、及び
配列番号6、12、18、24及び30で構成された群から選ばれる軽鎖CDR3を含む軽鎖可変領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。 - 配列番号31、33、36で構成される群から選ばれる重鎖可変領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。
- 配列番号35に記載の軽鎖可変領域を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。
- 配列番号31に記載の重鎖可変領域及び配列番号32に記載の軽鎖可変領域;
配列番号33に記載の重鎖可変領域及び配列番号32に記載の軽鎖可変領域;
配列番号34に記載の重鎖可変領域及び配列番号35に記載の軽鎖可変領域;
配列番号36に記載の重鎖可変領域及び配列番号32に記載の軽鎖可変領域;
配列番号31に記載の重鎖可変領域及び配列番号35に記載の軽鎖可変領域;
配列番号33に記載の重鎖可変領域及び配列番号35に記載の軽鎖可変領域;又は
配列番号36に記載の重鎖可変領域及び配列番号35に記載の軽鎖可変領域;を含む、請求項1に記載の変形抗体又はその断片。 - 重鎖可変領域のうち13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域のうち94番の位置(AHOナンバリングによる)で構成された群から選ばれた一つ以上のアミノ酸を置換することを含む、変形抗体又はその断片の製造方法。
- 前記重鎖可変領域の13番の位置、42番の位置(AHOナンバリングによる)、及び軽鎖可変領域の94番の位置(AHOナンバリングによる)をセリン(S)又はトレオニン(T)に置換することを含む、請求項11に記載の製造方法。
- 次のように構成された群から選ばれる一つ以上の位置(AHOナンバリングによる)でアミノ酸を置換することを含む、請求項11に記載の製造方法:
重鎖可変領域の13番のバリン(V)をセリン(S)に置換;
重鎖可変領域の42番(AHOナンバリングによる)のアスパラギン(N)をトレオニン(T)に置換;及び
軽鎖可変領域の94番(AHOナンバリングによる)のアスパラギン(N)をセリン(S)に置換。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載の変形抗体又はその断片をコーディングする核酸。
- 請求項14に記載の核酸を含む発現ベクター。
- 請求項15に記載の発現ベクターに形質転換された細胞。
- 次の段階を含む変形抗体又はその断片を製造する方法:
(a)請求項16に記載の細胞を培養する段階;及び
(b)前記培養された細胞から抗体又はその抗原結合断片を回収する段階。
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