JP5209702B2 - PDGFRβ特異的インヒビター - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2007年4月17日に出願せる米国仮特許出願第60/923979号の出願日の優先権を主張し、引用することによりその開示を本願明細書で援用する。
(発明の分野)
本発明は、血管新生及び腫瘍成長を阻害するための方法及び組成物に関する。本発明は、血管新生における血小板由来成長因子レセプター−ベータ(PDGFRβ)の特異的阻害の効果を実証し、またPDGFRβ特異的アンタゴニストを、単独、又はVEGFレセプターのインヒビターと組み合わせて用いる血管新生の処置を提供する。特異的インヒビターは、抗体、又はその抗原結合断片でありうる。更に、インヒビターは、二重特異性でありうる。
血小板由来成長因子(PDGF)は、殆どすべての間葉由来細胞における強力なマイトジェンの1つのファミリーである。4種のPDGFイソフォーム、A、B、C及びDがあり、ジスルフィドで結合される5種の異なる二量体蛋白質、すなわちPDGF−AA、−BB、−AB、−CC、及び−DDを形成する。これらの成長因子は、2種の構造的に関連するチロシンキナーゼレセプターであるPDGFレセプターα(PDGFRα)及びPDGFレセプターβ(PDGFRβ)によって、それらの細胞効果を発揮する(非特許文献1;非特許文献2)。
PDGFRα及びPDGFRβは構造的に類似しており、ヘテロ二量体やホモ二量体を形成できる。PDGF−BB及びPDGF−DDは、ββホモ二量体レセプターの一次活性化物質である。PDGF−AAはααレセプター二量体のみを活性化し、一方PDGF−AB、PDGF−BB、及びPDGF−CCはαα及びαβレセプター二量体を活性化する。二量体リガンド分子は、2つのレセプター蛋白質に同時に結合して、レセプター二量体化、レセプターの細胞質ドメイン内の特定残基の自己リン酸化、及び細胞内シグナル伝達を誘導する。最終的に、PDGFRβシグナル伝達経路の活性化は、細胞増殖及び遊走を含む様々な細胞応答を誘導する。
血管新生は、腫瘍成長及び転移の双方に必須であると考えられる。脈管系、又は血管形成の進展には、2種の主な細胞型である、内皮細胞(EC)及び周皮細胞/血管平滑筋細胞(SMC)の成熟血管内への集合が関係する。血管形成におけるPDGF−B/PDGFRβシグナル伝達経路の関与は、PDGF−B及びPDGFRβノックアウトマウスによって示唆されている。PDGF−B及びPDGFRβのノックアウトの表現型は、血管内の周皮細胞及び平滑筋細胞で被覆の減損に起因する出血がマウスに起こるという点で、事実上同じである。これらの研究により、PDGFRβは毛細血管への周皮細胞の動員、血管内での平滑筋細胞の発生に関わることが示唆された。外被新生血管への周皮細胞動員は、血管網の安定化および更なる確立に必須である。適切な周皮細胞被覆を欠く血管は、良好に確立された成熟血管よりもVEGF阻害に対して脆弱である。
抗腫瘍剤として開発中の数多くのチロシンキナーゼインヒビターが、PDGFRβを阻害することが認められている。しかし、これらの化合物は、複数のチロシンキナーゼ標的を有している。例えば、メシル酸イマチニブ(Gleevec(登録商標)/ST571)は、Abelson(Abl)チロシンキナーゼインヒビターとして開発されたが、c−kit、PDGFRα、及びPDGFRβも阻害する。リンゴ酸スニチニブ(Sutent(登録商標)/SU11248)は、VEGFR、PDGFR、c−キット、及びFLT−3に対する活性を有する、広域スペクトル経口投与可能な複数標的化チロシンキナーゼインヒビターである。CP−673,451は、PDGFRα及びPDGFRβの両者のインヒビターである。かかる小分子アンタゴニストはこれらレセプターに特異的ではないので、血管新生(腫瘍随伴血管新生、腫瘍刺激及び成長を含む)へのPDGFRβシグナル伝達の寄与、又は複数のレセプターの不要な標的化に起因するかもしれない、かかる化合物投与に伴う毒性、を判別することは可能ではない。
Sandy,J.R.,Br.J.Orthod.25,1998年,p.269−74 Betsholtz,C.ら,Bioessays23,2001年,p.494−507
従って、本発明は、PDGFRβ特異的アンタゴニストを提供し、血管新生(腫瘍成長及び生存を支える血管新生を含む)におおけるPDGFRβの役割を実証し、また、腫瘍及び血管形成疾患を処置する方法を提供する。本発明は更に、PDGFRβ及びVEGFRを介してシグナル伝達を同時に阻害する利点を実証する。
本発明は、PDGFRβが媒介するシグナル伝達のPDGFRβ特異的アンタゴニストを提供する。本発明の実施形態で、PDGFRβ特異的アンタゴニストは、血小板由来成長因子レセプター−β(PDGFRβ)に特異的に結合する抗体である。かかる抗体の1つは、CDRH1で配列番号20;CDRH2で配列番号22;CDRH3で配列番号24;CDRL1で配列番号28;CDRL2で配列番号30;及びCDRL3で配列番号32と少なくとも約90%相同か、又は約90%一致する相補性決定領域を有する。かかる抗体の別のものは、配列番号18の重鎖可変ドメインアミノ酸配列、及び配列番号26の軽鎖可変ドメインアミノ酸配列を含む。別の実施形態で、かかる抗体は、CDRH1で配列番号4;CDRH2で配列番号6;CDRH3で配列番号8;CDRL1で配列番号12;CDRL2で配列番号14;及びCDRL3で配列番号16と少なくとも約90%相同か、又は約90%一致する相補性決定領域を有する。かかる抗体の別のものは、配列番号2の重鎖可変ドメインアミノ酸配列、及び配列番号10の軽鎖可変ドメインアミノ酸配列を含む。本発明は更に、前記抗体の1つと同じか又は重複するエピトープに結合するPDGFRβ特異抗体を含む。
本発明の抗体は、キメラ、ヒト化、又はヒト抗体でもよい。本発明の抗体は、例えば、単鎖抗体、Fab及びF(ab’)断片、単鎖Fv、及び単一ドメイン抗体などの抗原結合断片でもありうる。抗体は、二特異性抗体及び三特異性抗体も含む。更に、抗体は二重特異性であることができる。
本発明は更に、かかる抗体をコード化する単離されたポリヌクレオチド、発現ベクター、及び当該抗体を産生する宿主細胞を提供する。
本発明は、有効量のPDGFRβ特異的アンタゴニストを哺乳動物に投与することを含む、哺乳動物において血小板由来成長因子レセプター−β(PDGFRβ)の活性を調節する方法を提供する。本発明の一つの実施形態では、有効量のPDGFRβ特異的アンタゴニストを用いて、哺乳動物における血管新生を阻害する。別の実施形態では、有効量のPDGFRβ特異的アンタゴニストを用いて、哺乳動物における腫瘍成長を低減する。PDGFRβ特異的アンタゴニストは、PDGFRβに結合する抗体、又はPDGFRβ若しくはPDGFRβリガンドに結合してPDGFRβが媒介するシグナル伝達を低減若しくは阻止する他の任意の作用物であることができる。処置方法は、VEGFRアンタゴニストの同時投与を更に含むことができる。或いは、処置方法には、二重特異性抗体など、PDGFRβ特異的アンタゴニスト及びVEGFRアンタゴニストの双方である作用物を使用できる。
本発明によれば、腫瘍及び血管形成状態の処置は更に、化学療法剤又は放射線などの抗新生物剤の投与を含むことができる。
図1は、抗PDGFRβ抗体、1B3の定量的レセプター結合及び阻止アッセイを示す。(A)精製Fab断片又は全長1B3 IgGをmPDGFRβ/Fc被覆プレート(1μg/ml)に添加して、室温で1時間インキュベートした。プレートに結合した抗体を、ヤギ抗ヒト−κ抗体−HRPで検出した。(B)1B3抗体又はFabを、先ず一定量のmPDGFRβ/Fc(50ng)と混合して、室温で30分間インキュベートした。次いでこの混合物をPDGF−BB(0.5μg/ml)で予めコーティングしたプレートに移し、室温で1時間インキュベートした。プレートに結合したmPDGFRβ/Fcを、ヤギ抗ヒトFc抗体−HRP接合体で検出した。IMC−1121は、ヒトVEGFR2に対する指向性の抗体である。データは三重の試料の平均±SDを表す。 図2は、細胞表面PDGFRβへの抗体1B3の結合に起因する、PDGF−BB誘導性レセプターリン酸化、並びに下流のシグナル伝達分子、MAPK及びAktの阻害を示す。(A)NIH/3T3(線維芽細胞)、D122(Lewis肺癌腫)、4T1(乳癌)、B16(黒色腫)及びH5V(PmTで形質転換した内皮細胞)細胞で、抗PDGFRβ抗体1B3及び抗ヒトFc抗体−FITC接合体とインキュベートしたもののFACS解析。(B)NIH−3T3細胞におけるPDGF−BB誘導性レセプターリン酸化の阻害。(C)D122細胞におけるPDGF−BB誘導性レセプターリン酸化の阻害。(D)D122細胞におけるAKT及びp44/42 MAPキナーゼのPDGF−BB刺激リン酸化の阻害 図3は、ヒト異種移植片腫瘍のインビボの成長に対する、抗mPDGFRβ抗体、1B3を用いた処置の効果を示す。6種の異種移植片モデル、SK−OV−3、OV−CAR−8、BxPC−3、OV−CAR−5、Caki−1及びNCI−H460(それぞれA〜F)を用い、胸腺欠損ヌードマウスにおいて異種移植片腫瘍に対する1B3の効果を調べた。確立した腫瘍(およそ250〜300mm)を持つマウスを無作為にグループ分けし、指示量の1B3、正常ヒトIgG、又は生理食塩水で腹腔内注射により週2回(マウスを週3回処置したBxPC−3モデルを除く)処置した。腫瘍体積を週2回測定し、平均±SEMとして示した。*1は、重篤な疾病に起因するマウスの死亡を示す。1B3はマウスに結合するが、ヒト、PDGFRβには結合しない。従って、観察された処置への応答は、宿主細胞の刺激の阻害に起因するものである。 図4は、インビボのヒト異種移植片腫瘍の成長に対する、抗mPDGFRβ抗体、1B3と、抗mVEGFR2抗体、DC101とを組み合わせた処置の効果を示す。BxPC−3(A)又は5x10 NCI−H460(B)の皮下異種移植片は、雌性胸腺欠損(nu/nu)マウスで確立した。腫瘍がおよそ300〜350mmに達したら、マウスを無作為化して4群(n=12)に分け、米国薬局方準拠の生理食塩水、40mg/kgの1B3、40mg/kgのDC101又は40mg/kgの1B3プラス40mg/kgのDC101で週3回処置した。腫瘍体積を週2回測定して、平均±SEMとして示す。*1は、重篤な疾病に起因するマウスの死亡を示す。1B3はマウスに結合するが、ヒト、PDGFRβには結合しない。DC101はマウスに結合するが、ヒト、VEGFR2には結合しない。従って、観察された処置への応答は、宿主細胞の刺激の阻害に起因するものである。 図5は、1B3、DC101、又はDC101プラス1B3で処置した後のヒト異種移植片の免疫組織化学的分析結果を示す。処置後第34日(BxPC3モデル、パネルA〜C)又は50日(NCI−H460モデル、パネルD〜F)に、各群からの6匹のマウスを屠殺し、腫瘍をIHC分析用に処理した。腫瘍を切片にし、血管(抗CD31)及び周皮細胞/SMC被覆(α−SMA、パネルB及びE)の両方を二重染色した。各切片から腫瘍周縁及び腫瘍コアの免疫蛍光画像を5枚撮って、総CD31血管(パネルA及びD)、α−SMA血管(パネルB及びE)、及び総CD31血管に対するCD31/α−SMA二重染色のパーセンテージ(パネルC及びF)を定量化した。2種の異なる定量化方法を用いて個々の腫瘍切片の血管分布の程度、すなわち血管密度(血管の数/mm)、及び血管面積のパーセンテージ(総腫瘍面積に対する血管面積%)を測定した。統計的解析は、二元配置分散分析(two−way ANOVA)の後、FisherのLSD法を用いて多重比較(Sigma Stat 3.1 Systat Software,Inc.、Point Richmond、CA)を行った。*生理食塩水群と比較してP<0.05。白抜きのバーは腫瘍周縁で、黒塗りのバーは腫瘍コアを示す。 図6は、ヒトPDGFRβに対するPDGFRβ特異的ヒト抗体2C5、及びマウスPDGFRβによる、レセプター結合及びリガンド(PDGF−BB)の阻止を示す。結合及びリガンドの阻止は、マウスPDGFRβのみに結合するPDGFRβ特異抗体1B3と比較している。 図7は、抗PDGFRβ抗体2C5によるヒトCaki−1腫瘍細胞において、PDGFRβのリガンド(PDGF−BB)誘導リン酸化の阻害を実証するウエスタンブロットである。抗体は、Akt及びP44/42のリン酸化も阻害する。 図8は、抗PDGFRβ抗体2C5によるマウスNIH−3T3及びD122細胞系において、PDGFRβのリガンド(PDGF−BB)誘導リン酸化の阻害を実証するウエスタンブロットを示す。 図9は、抗PDGFRβ抗体1B3(マウスPDGFRβに対して特異的)及び/又は2C5(ヒト及びマウスPDGFRβの両者に結合)で処置したヌードマウスにおける、6種の皮下ヒト異種移植片腫瘍の成長を示す。 図10は、抗PDGFRβ抗体2C5(ヒト及びマウスPDGFRβの両者に結合)及びマウスVEGFR−2特異抗体(DC101)で処置したヌードマウスにおける、6種の皮下ヒト異種移植片腫瘍の成長を示す。 図11は、細胞系遊走アッセイの結果を示し、2C5がPDGF−BBで刺激される細胞遊走を阻害することを実証している。 図12は、腫瘍異種移植片モデルにおける、2C5/化学療法併用、及び2C5/化学療法/DC101治療の抗腫瘍活性を示す。 図13は、腫瘍異種移植片モデルにおける、2C5/3G3及び2C5/1E10併用治療の抗腫瘍活性を示す。 図14は、PDGFRβ、PDGF−BB、VEGF及びFGF発現に対する2C5の効果を示す。 図15は、PDGFRβドメインへの2C5の結合を示す。 図16は、1B3の可変重鎖及び可変軽鎖のDNA及びアミノ酸配列を示し、CDRには下線を付している。 図17は、2C5の可変重鎖及び可変軽鎖のDNA及びアミノ酸配列を示し、CDRには下線を付している。
本発明は、PDGFRβに特異的な抗体、又はその断片を提供する。本発明の抗体には、PDGFRβのドメイン1及び2に特異的に結合するものが含まれる。本発明の抗体には、2C5及び1B3が含まれる。
本発明はまた、腫瘍及び血管形成疾患の処置のための組成物及び方法であって、前記抗体を含むもの、及びVEGFRアンタゴニストと組み合わせて抗PDGFRβアンタゴニストを含むものも提供する。特に、本発明は、抗腫瘍及び抗血管新生機構による、癌治療のためのPDGF−B/PDGFRβシグナル伝達系路の特異的標的化を提供する。更に、本発明は、血管形成疾患の治療を提供する。
従って、本発明は、PDGFRβに特異的な血小板由来成長因子レセプター−β(PDGFRβ)アンタゴニストを提供する。PDGFRβ特異的アンタゴニストは、PDGFRβ媒介シグナル伝達を優先的に阻害する生物学的分子である。本発明によれば、PDGFRβ特異的アンタゴニストは、PDGFRαの阻害よりも少なくとも3倍、若しくは少なくとも5倍、又は少なくとも10倍高く、PDGFRβが媒介するシグナル伝達の阻害を媒介する。PDGFRβ特異的阻害を判定する方法の1つは、PDGFRβを発現するがPDGFRαは発現しないように操作した細胞のPDGF誘導性活性化の阻害を、PDGFRαは発現するがPDGFRβは発現しないように操作した細胞のPDGF誘導性活性化の阻害と比較することである。別の方法は、PDGFRβを優先的に活性化するPDGF(例えば、PDGF−DD)、及びPDGFRαを優先的に活性化するPDGF(例えば、PDGF−AA)を用いてPDGF誘導性活性化の阻害を比較することである。本発明の一つの実施形態では、PDGFRβ特異的アンタゴニストは、PDGFRβに結合する抗体である。本発明の別の実施形態では、PDGFRβ特異的アンタゴニストは小分子である。
VEGFレセプターを標的化する抗血管形成アプローチは、抗腫瘍療法に有効なものとして徐々に認められてきている。例えば、抗VEGF抗体が、特定の腫瘍の処置に対して承認されている。更に、抗マウスVEGFR2抗体は、マウス異種移植片モデルにて、VEGF/VEGFR2相互作用を阻止し、VEGFで刺激される増殖及び血管内皮細胞の生存を阻害した。しかし、抗VEGFR2抗体での処置は、マウスに移植した様々な腫瘍の成長に有意な遅延をもたらしたが、腫瘍の退行は稀であった。更に、いくつかの腫瘍は、長い処置期間にVEGFR2阻止に対する感受性が低下しうる(又は抵抗性を得ることさえある)ことを示唆する証拠が蓄積してきている。
本発明によれば、PDGFRβ特異的な阻害は、VEGFRアンタゴニストの抗血管形成及び抗腫瘍活性の双方を有意に増強する。従って、本発明は、PDGFRβ特異的アンタゴニスト、及び任意にVEGFRアンタゴニストを投与することにより、血管新生を阻害し、且つ腫瘍成長を低減又は阻害する改良された方法を提供する。アンタゴニストは、レセプターチロシンキナーゼ(すなわち、PDGFRβ又はVEGFR)によって媒介されるシグナル伝達を阻止、調節又は妨害する分子であり、限定しないが、抗体、小分子、蛋白質、ポリペプチド、リガンド模倣物、アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチド、アンチセンスRNA、小阻害RNA、三重らせん形成核酸、顕性不活性変異体、及び可溶性レセプター発現が挙げられる。更には、PDGFRβ特異的アンタゴニスト及びVEGFRアンタゴニストは、合わせて、二重特異性抗体などの単一化合物としてもよいが、これに限定されることはない。
PDGFRβ及びVEGFレセプターは、レセプターを含むキナーゼインサートドメインの同じファミリーに分類される。しかし、VEGFレセプターは7つの免疫グロブリン様ループをそれらの細胞外ドメインに有し、これに対し、PDGFRα及びPDGFRβには5つ存在する。また、VEGFレセプターは、より長いキナーゼインサートを有する。ヒト及び他の哺乳動物由来のPDGFRβ及びVEGFRのアミノ酸配列、並びにそれらをコード化する核酸配列は、当該技術分野で周知である。ヒトPDGFRβの非限定例となる配列は、GenBankアクセッション番号NM_002609により提供される。そのヌクレオチド配列は、切断可能なシグナル配列を有する蛋白質をコード化する。その成熟蛋白質は、約499アミノ酸を含む細胞外部分、23アミノ酸の膜貫通領域、及び約552アミノ酸の細胞内部分を含む。VEGFR配列の非限定例として、NM_002019(ヒトVEGFR1/Flt1)、NM_002253(ヒトVEGFR2/KDR/Flk1)、及びNM_182925(ヒトVEGFR3/Flt4)が挙げられる。これらのレセプターの各々の、チロシンキナーゼドメインを含む細胞内領域、及び膜貫通ドメインの位置、細胞外ドメインのIg様ドメイン構造は、当該技術分野で周知である。
本発明の抗体は、PDGFRβに結合する。本願明細書で使用する場合、「抗体」とは、免疫グロブリン(Ig)分子及び免疫学的活性部分、又は免疫グロブリン分子の変異体をいう。抗体は、抗原と特異的に結合する1以上の抗原結合部位を含んでいる。抗体としては、限定しないが、ポリクローナル、モノクローナル、キメラ、及びヒト化抗体が挙げられる。免疫学的活性部分として、Fv、単鎖Fv(scFv)、単一可変ドメイン(sVD)、Fab、Fab’及びF(ab’)断片などの一価及び二価断片が挙げられる。免疫学的に活性な部分は、二特異性抗体、三特異性抗体などの多価フォーム等に組み入れることができる。抗体としては更に、ファージにてディスプレイされる抗原結合断片、及び抗体接合体が挙げられる。
「単離抗体」とは、(1)成分の混合物から部分的に、実質的に、又は完全に精製されている抗体;(2)その自然環境の成分から同定並びに分離及び/又は回収されている抗体;(3)モノクローナルである抗体;(4)同じ種由来の他の蛋白質を含まない抗体;(5)異なる種由来の細胞により発現される抗体;又は(6)天然に存在しない抗体である。その自然環境の夾雑成分は、抗体の診断又は治療用途を妨害する可能性のある物質であり、酵素、ホルモン、及び他の蛋白性又は非蛋白性溶質を挙げることができる。単離抗体の例として、PDGFRβを用いて親和性精製されている抗PDGFRβ抗体、ハイブリドーマ又は他の細胞系によりインビトロで作製される抗PDGFRβ抗体、ファージライブラリーなどのライブラリーから単離されるヒト抗PDGFRβ、及び遺伝子導入マウス由来のヒト抗PDGFRβ抗体が挙げられる。
一般的には、天然由来の抗体分子は、2つの同じ重鎖及び2つの軽鎖で構成される。各々の軽鎖は通常、鎖間ジスルフィド結合により重鎖に共有結合しており、そして2つの重鎖は更に、ヒンジ領域で複数のジスルフィド結合により互いに結合している。個々の鎖は、類似サイズ(約110〜125アミノ酸)及び構造を有するが機能の異なるドメインに折り畳まれる。軽鎖は、1つの可変ドメイン(V)と、1つの定常ドメイン(C)とを含む。重鎖は、1つの可変ドメイン(V)と、抗体のクラス又はイソタイプにより3つ又は4つの定常ドメイン(C1、C2、C3及びC4)とを含む。マウス及びヒトで、イソタイプは、IgA、IgD、IgE、IgG、及びIgMであり、IgA及びIgGは更に、サブクラス又はサブタイプに再分類される。V及びVドメインからなる抗体の部分は、「Fv」と称され、抗原結合部位を構成している。単鎖Fv(scFv)は、1つのポリペプチド鎖上にVドメイン及びVドメインを含む改変蛋白質であり、ここで1つのドメインのN末端と他のドメインのC末端は、可動性リンカーによって連結されている。「Fab」とは、V−C(すなわち、軽鎖)及びV−C1(「Fd」とも称する)からなる抗体の部分をいう。
本発明の抗体は、単一の可変ドメイン(sVD)、及びsVDを含む抗原結合蛋白質を含む。sVD結合部位は、抗原特異的Fv領域(V及びVドメインの両者を含むもの)から取得できる。Fv領域の結合親和性及び特異性は、多くの場合、主に可変ドメインの1つの寄与により生じるものであると示すことができる。或いは、scFvを直接入手することができる。sVDの直接的な供給源には、Vドメインのみを含む抗体を天然に発現する哺乳動物(例えば、カメリド(camelid))が含まれる。更に、単一の可変ドメインのみを発現するようにファージディスプレイライブラリーを構築することができる。例えば、ヒトドメイン抗体ファージディスプレイライブラリーが、Domantis(ケンブリッジ、UK)より市販されている。
抗体可変ドメインは、抗体ごとに、特に抗原結合部位の位置で、かなりのアミノ酸配列可変性を示す。「相補性決定領域」(CDR)と称される3つの領域が、V及びVの各々に見出される。抗体のCDRは、「超可変領域」と称されることが多い。
「Fc」は、対合重鎖定常ドメインを含む抗体の部分の呼称である。IgG抗体では、例えば、FcはC2及びC3ドメインを含む。IgA又はIgM抗体のFcは更に、C4ドメインを含む。Fcは、Fcレセプター結合、補体が媒介する細胞毒性の活性化、及び抗体依存性細胞毒性に関連している。複数のIgG様蛋白質の複合体であるIgA及びIgMなどの天然の抗体では、複合体形成にFc定常ドメインが必要である。
最後に、「ヒンジ」領域は、抗体のFab及びFc部分を離間させ、Fab同士、またFcに対してFabの可動性を提供し、2つの重鎖の共有結合のための複数のジスルフィド結合を含む。よって、本発明の抗体には、限定しないが、天然由来の抗体、(Fab’)などの二価断片、Fabなどの一価断片、単鎖抗体、単鎖Fv(scFv)、単一ドメイン抗体、多価単鎖抗体、二特異性抗体、三特異性抗体等で、抗原に特異的に結合するものが含まれる。抗体断片はまた、本発明の抗体の可変又は超可変領域のアミノ酸配列に実質的に類似するアミノ酸配列を備えたポリペプチドを含む。本明細書で実質的に同じアミノ酸配列とは、Pearson及びLipman,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85:2444−2448(1988)に従いFASTA検索法によって決定した場合に、比較対象のアミノ酸配列と少なくとも70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、又は少なくとも約99%の相同性又は同一性を有する配列として定義される。
本発明には、「キメラ」抗体が含まれる。かかる抗体は一般的に、1つの抗体の可変ドメインと、異なる抗体の定常ドメインとを含む。通常は、抗体に対する宿主免疫応答を最低に抑えるために、そして抗体エフェクター機能を保持することにより抗体標的に対する宿主応答を増強するために、キメラ抗体の定常ドメインは、そのキメラ抗体が投与されるのと同じ種から得られる。
本発明は、「ヒト化」抗体も包含する。ヒト化可変ドメインを構築して、非ヒト起源の1以上の相補性決定領域(CDR)を含むアミノ酸配列をヒトフレームワーク領域(FR)に異種移植する。例えば、Jones,P.T.ら、1996,Nature,321,522−25;Riechman,L.ら、1988,Nature332,323−27;及びQueenらの米国特許5530101号明細書を参照されたい。ヒト化構築体は、例えば、非ヒト供給源由来の抗原結合ドメインをヒトの処置に使用することが望まれる場合、有害な免疫原特性を排除するのに特に価値がある。可変ドメインは、高度の構造上の相同性を有しているので、CDR及びFRに対応している可変ドメイン内のアミノ酸残基を容易に同定することが可能である。例えば、Kabat,E.A.,ら、1991、免疫学的興味が持たれる蛋白質の配列(Sequences of Proteins of Immunological Interest.)第5版、National Center for Biotechnology Information,National Institutes of Health,Bethesda,MDを参照されたい。このように、抗原結合に直接関わりそうなアミノ酸が、容易に同定される。更に、異種移植されたCDRを含むヒト化結合ドメインの抗原に対する親和性を保存又は増強する方法が開発されている。1つの方法では、レシピエントの可変ドメインに、CDR領域のコンホメーションに影響する外来フレームワーク残基を含める。第2の方法では、外来可変領域との相同性が最も近いヒト可変ドメインに外来CDRを異種移植する。Queen,C.ら、1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86,10029−33。CDRは、所望のCDR配列を含む重複プライマーを用いて個々のFR配列を先ず増幅し、得られる遺伝子セグメントを引き続く増幅反応にてつなぎ合わせることにより、異なるFRに最も容易に異種移植される。異なる可変ドメインへのCDRの異種移植は、アミノ酸配列内のCDRに隣接するアミノ酸残基、又はCDRのコンホメーションに影響を与える折り畳み可変ドメイン構造内のCDRに対してパッキングされたアミノ酸残基の置換を更に含むことができる。従って、本発明のヒト化可変ドメインは、1以上の非ヒトCDRを含むヒトドメインや、結合特性を保存又は増強するように更なる置換又は交換が行われているかかるドメインを含む。
本発明の抗体は、抗体を免疫系にとって自己として出現させるように、表面に曝された残基を交換することにより免疫原性を低減させている可変ドメインを用いてもよい(Padlan,E.A.,1991,Mol.Immunol.28,489−98)。抗体は、この方法によって親和性を喪失させずに修飾される(Roguskaら、1994,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,91,969−973)。抗原結合部位近傍のアミノ酸残基の内部パッキングは変化しないままであるから、親和性は保存される。免疫原性を低減する目的である、本発明による表面に曝された残基の置換は、CDR残基又は結合特性に影響を及ぼす隣接残基の置換を意味するものではない。
本質的にヒトの可変ドメインを使用するのが好ましい場合が多い。ヒト抗体は、ヒトV及びVフレームワーク領域(FW)や、ヒト相補性決定領域(CDR)を含む。V及びV可変ドメインの全てが、ヒト、又はヒト配列由来のものであるのが好ましい。抗体は、ヒト細胞から直接、例えばヒトハイブリドーマを創出することにより得ることができる。
或いは、ヒト抗体は、再配置しないヒトIg遺伝子セグメントが導入されており且つ内在のマウスIg遺伝子が不活性化されている遺伝子導入動物から、得ることができる(Brueggemann及びTaussig、1997,Curr.Opin.Biotechnol.8,455−58に総説)。好ましい遺伝子導入動物は、1Mbを超えるサイズの非常に大きな連続したIg遺伝子断片を含む(Mendezら、1997,Nature Genet.15,146−56)が、適度な親和性のヒトMabは、より小さな遺伝子座を持つ遺伝子導入動物から作製できる(例えば、Wagnerら、1994,Eur.J.Immunol.42,2672−81;Greenら、1994,Nature Genet.7,13−21を参照されたい)。
ヒト抗体は、抗体V及び/又はVドメインのライブラリーからも得ることができる。例えば、可変ドメインライブラリーは、ヒトゲノム配列から、又は生産的に再配置した可変領域遺伝子を発現している末梢血リンパ球から得ることができる。更には、ヒト遺伝子ライブラリーは合成できる。一実施形態で、ランダムな配列又は部分的にランダムな配列を含むように合成された1以上のCDRで、ヒトフレームワーク領域を含む可変ドメインライブラリーを創出できる。例えば、ヒトV遺伝子セグメント及びCDR3H領域の合成配列(すなわち、合成D−J遺伝子セグメント)によってメンバーがコード化されているヒトV可変ドメインライブラリーを創出できる。同様に、ヒトV可変ドメインは、ヒトV遺伝子セグメント及びCDR3L領域の合成配列(すなわち、合成J遺伝子セグメント)によってコード化されてもよい。別の実施形態では、ヒトフレームワークは、既知のヒト抗体配列又はヒト配列のサブグループ由来のコンセンサス配列を有するという点で、合成的であってもよい。別の態様では、1以上のCDRは、再配置した可変ドメインを発現しているヒトリンパ球から増幅し、次いで特定のヒトフレームワーク内に組換えを行うことによって得られる。
可変ドメインのライブラリーをスクリーニングするには、ヒト重鎖及び軽鎖可変ドメインの組み合わせが糸状ファージの表面上にディスプレイされるファージディスプレイライブラリーを用いる(例えば、McCaffertyら、1990,Nature 348,552−54;Aujameら、1997,Human Antibodies 8,155−68参照)のが一般的である。可変ドメインの組み合わせは通常、Fab又はscFvの形態で、糸状ファージ上にディスプレイされる。所望の抗原結合特性を有する様々な組み合わせの可変ドメインを保有するファージについて、ライブラリーをスクリーニングする。好ましい単一ドメインと可変ドメインとの組み合わせが、選択抗原への高親和性と、他の関連抗原への低交差反応性をディスプレイする。抗体断片の非常に大きなレパートリー(例えば、Griffithsら、1994,EMBO J.13,3245−60参照)をスクリーニングすることにより、多様性に富んだ高親和性結合ドメインが単離され、その多くが、所望の抗原に対してサブナノモルの親和性を有することが期待される。
生理的免疫応答において、発現抗体遺伝子の突然変異及び選択により、それらの標的抗原に対して高親和性を有する抗体の生産が導かれる。親和性及び/又は特異性を修飾するために、本発明の抗体に組み込まれるV及びVドメインを、同様にしてインビトロ又はインビボ突然変異及びスクリーニング手順に付すことができる。よって、本発明の結合ドメインには、直接突然変異、親和性成熟方法、又は鎖シャッフリングによりCDR及び/又はFW領域を変異させることによって結合特性を改善した結合ドメインが含まれる。単一ドメイン抗体結合の一次決定基であるアミノ酸残基は、カバットに定義されるCDRに含まれていてもよいが、他の残基を含んでいてもよいことは、理解されている。sVDの場合、抗原結合にとって重要な残基には、本来V−Vヘテロ二量体の界面に位置するアミノ酸も可能性として含まれる。一般的に、このような変異体をスクリーニングするのにファージディスプレイを用い、所望の結合特性を有するものを同定する(例えば、Yangら、J.Mol.Biol.,254:392−403(1995)参照)。変異は、様々な方法で行うことができる。1つの方法では、本来は同一配列の集団において、20のアミノ酸全て又はそのサブセットが特定の位置に見出されるように、個々の残基又は残基の組み合わせを無作為化する。或いは、エラープローンPCR法(例えば、Hawkinsら、J.Mol.Biol.,226:889−896(1992)参照)により、様々なCDR残基にわたって突然変異を誘導してもよい。例えば、重鎖及び軽鎖可変領域遺伝子を含むファージディスプレイベクターを、大腸菌の変異誘発株において増殖させてもよい(例えば、Lowら、J.Mol.Biol.,250:359−368(1996)参照)。これらの突然変異誘発法は、当業者に公知の多くの方法の例示である。
本発明はまた、非免疫グロブリン骨格から改変された抗原結合蛋白質も含む。例えば、S.aureusプロテインAの免疫グロブリン結合ドメイン由来のアフィボディは、ジスルフィド結合を保有せず、可逆的折り畳みをディスプレイする。別の例としてのフィブロネクチンは、抗体様構造を有しており、CDR様ループをディスプレイする。抗体と異なり、フィブロネクチンドメイン構造はジスルフィド結合に依存せず、それでも高い熱力学的安定性をディスプレイする。結合部位は、例えば、特定の位置でのコドンの多様化と、所望の抗原への結合についてのスクリーニングによって、このような骨格に改変することができる。コドンは、ループ、平坦面、空洞、又はかかる位置の組み合わせで無作為化できる。更に、ペプチド配列は挿入できる(通常はループ内)。得られるライブラリーの標的結合変異体は、当該技術分野で周知のスクリーニング技術を選択して単離でき、これにはファージディスプレイ、リボソームディスプレイ、細菌又は酵母表面ディスプレイ等が挙げられるが、これらに限定されることはない。
治療用の抗原結合蛋白質について、潜在的な免疫原性を最少にするため、様々なストラテジーが利用できる。ヒト骨格が使用でき、例えばペグ化又はT−細胞エピトープ改変(すなわち、T−細胞反応性配列の最少化)によって免疫原性を最少にできる。
非免疫グロブリン骨格から得られる抗原結合蛋白質は、免疫グロブリン型蛋白質よりも経済的に作製できることが多い。例えば、ジスルフィド結合又は遊離システインがないことで、細菌の細胞質の還元的環境における機能性分子の発現が可能になり、その結果、周辺質発現よりも通常高収率が得られ、またインビトロでの再折り畳みよりも利便性が高い。Binz、H.K.ら(Nat.Biotech.23:1257−68,2005)は、種々のこのような抗原特異的結合蛋白質、及びそれらの開発のための技術を開示している。
前記のとおり、二重特異性抗体を、同時投与の選択肢として提供できる。種々の望ましい特性を組み込むように設計された様々な二重特異性抗体が存在している。例えば、二重特異性二特異性抗体は最小のサイズを有している。4つの抗原結合部位を(各々の結合特異性に対して2つずつ)備えた二重特異性抗体は、各標的に対して、対応する天然抗体に類似する結合活性を有している。特定の二重特異性抗体はFc領域を組み込んでおり、このため、天然の抗体のエフェクター機能(例えば、補体依存性細胞毒性(CDC)及び抗体依存性細胞性細胞毒性(ADCC))を保持している。WO01/90192号パンフレットは、IgG様四価抗体を記載している。WO2006/020258号パンフレットは、2つの二特異性抗体を組み込んでおり、エフェクター機能を保持する四価抗体を記載している。二重特異性抗体の抗原結合部位に、種々の抗原結合抗体断片を用いることができる。これらにはFv、scFv、及びsVDが含まれるが、限定されることはない。
PDGFRβが媒介するシグナル伝達を阻止する別の手段は、PDGFRβ特異的小分子インヒビターを介するものである。小分子とは、複素環、ペプチド、糖類、ステロイド等といった有機小化合物をいう。小分子モジュレーターは、好ましくは約2000ダルトン未満、好ましくは約1000ダルトン未満、より好ましくは約500ダルトン未満の分子量を有する。化合物は、有効性、安定性、医薬相溶性等を増強するように修飾してもよい。小分子インヒビターとして、レセプターチロシンキナーゼのATP結合ドメイン、基質結合ドメイン、又はキナーゼドメインを阻止する小分子が挙げられるが、これらに限定されることはない。別の実施形態では、小分子インヒビターは、PDGFRβのリガンド結合ドメインに結合して、PDGFRβリガンドによるレセプター活性化を阻止する。小分子ライブラリーを、高処理生化学的アッセイ、酵素的アッセイ、又は細胞系アッセイを使用し、阻害活性についてスクリーニングすることができる。アッセイは、被検化合物がPDGFRβを阻害するが、PDGFRαは阻害しない能力を検出するように策定できる。
アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチド、アンチセンスRNA及び阻害的小RNA(siRNA)は、mRNAの分解の標的化をもたらし、これにより蛋白質の翻訳を阻止する。従って、PDGFRβの発現を阻害することができる。アンチセンスオリゴヌクレオチドが遺伝子発現を抑制する能力は、25年以上前に発見された(Zamecnik及びStephenson、Proc.Natl.Acad.Sci.USA.75:280−284(1978))。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、mRNA及びpre−mRNAと塩基対合し、スプライシング、ポリアデニル化、搬出、安定性、及び蛋白質翻訳を含め、RNAプロセッシング及びメッセージ翻訳の数工程を妨害できる潜在性がある(Sazani及びKole、J.Clin.Invest.112:481−486(2003))。しかし、最も強力で広く使用されるアンチセンスストラテジーとして挙げられるのは、RNaseHを介したmRNA又はpre−mRNAの分解、及び異常スプライスジャンクションの標的化を介したスプライスシングの改変の2つである。RNaseHは、DNA/RNAヘテロ二重鎖を認識して、DNAオリゴヌクレオチドの5’と3’端の間のほぼ中間点でRNAを切断する。
RNAが媒介する生来の機構は、mRNA安定性、メッセージの翻訳、及びクロマチン構築を調節できる(Mello及びConte、Nature.431:338−342、2004)。更には、外因的に導入した長い二本鎖RNA(dsRNA)が、様々な下等生物において遺伝子サイレンシングのための有効な道具になる。しかし、哺乳動物では、長いdsRNAは、ウイルス感染及びインターフェロン生産の影響に関連する強毒性の応答を誘発する(Williams、Biochem.Soc.Trans.25:509−513,1997)。これを回避するために、Elbashir及び共同研究者(Elbashirら、Nature,411:494−498,2001)は、各鎖に5’ホスフェート及び2つの塩基3’オーバーハングを備え、細胞内への導入に伴い標的化mRNAを選択的に分解する、19マーの二重鎖で構成されるsiRNAの使用を開始した。
哺乳動物でdsRNAを妨害する作用には、通常は2つの酵素的工程が関わる。先ず、Dicer(RNaseIII型酵素)で、21〜23マーのsiRNAセグメントにまでdsRNAを切断する。その後、RNA誘導性サイレンシング複合体(RISC)がRNA二重鎖を巻き戻し、一本の鎖を同族mRNAの相補的領域と対合させ、そしてsiRNA鎖の5’端の10ヌクレオチド上流の部位での切断を開始する(Hannon、Nature.418:244−251,2002)。19〜22マーの範囲の化学合成した短いsiRNAは、Dicer工程を必要とせずに直接RISC装置に入ることができる。RNA二重鎖のいずれの鎖でも、RISC複合体に負荷できる可能性があるが、オリゴヌクレオチドの組成が鎖の選択に影響する可能性があることは理解すべきである。よって、特定のmRNA標的の選択的な分解を成し遂げるには、二重鎖が相対的弱塩基の対合を5’端に有することによりアンチセンス鎖成分の負荷を支持すべきである(Khvorova、Cell.115:209−216、2003)。外来siRNAは、合成されたオリゴヌクレオチドとして提供するか、又はプラスミド若しくはウイルスベクターから発現させることができる(Paddison及びHannon、Curr.Opin.Mol.Ther.5:217−224,2003)。後者の場合、前駆体分子は通常、4〜8ヌクレオチドのループと19〜30ヌクレオチドの基部とを含む短いヘアピンRNA(shRNA)として発現されるべきであり、これらが次いでDicerによって切断されて、機能性siRNAを形成する。
PDGFRβが媒介するシグナル伝達を阻害する他の手段として、レセプターに結合するが活性化しないPDGF模倣物、並びに三重らせんインヒビター及び顕性不活性PDGFRβ変異体などのPDGFRβレベル又は活性を低減させる遺伝子又はポリヌクレオチドの発現が挙げられるが、これらに限定されることはない。
本発明によって使用されるRTKアンタゴニスト(すなわち、PDGFRβ特異的アンタゴニスト、VEGFRアンタゴニスト)は、以下の特徴の1以上を示す。
1)アンタゴニストは、RTK(すなわち、PDGFRβ、VEGFR)の外側ドメインに結合し、リガンド結合を阻害する。阻害は、精製又は膜に結合したレセプターを用いて、例えば、直接結合アッセイにより定量できる。
2)アンタゴニストは、レセプターを中和する。レセプターの外側、細胞外ドメインへのリガンドの結合(例えば、PDGFRβへのPDGF−BB又はPDGF−DD;VEGFRへのVEGF又はPlGF)が、MAPK、Akt、及びIRS−1を含む下流のシグナル伝達分子並びにレセプターの自己リン酸化を刺激する。レセプターの中和には、シグナル伝達に通常関わるこれらの活性の1つ以上の阻害、減少、不活性化及び/又は破壊が含まれる。中和は、例えば、組織、培養細胞、又は精製した細胞成分を用いてインビボ、エキソビボ、又はインビトロで判定できる。こうして、PDGFRβ及び/又はVEGFRの中和には、成長(増殖及び分化)、血管新生(血管動員、浸潤、及び転移)、並びに細胞運動性及び転移(細胞接着及び新入生)の阻害、減少、不活性化及び/又は破壊を含む様々な効果がある。
レセプター中和の1つの尺度は、レセプターのチロシンキナーゼ活性の阻害である。チロシンキナーゼ阻害は、例えば、組換えキナーゼレセプターの自己リン酸化レベル、及び/又は天然又は合成基質のリン酸化を測定することによって、周知の方法を用いて判定できる。よって、リン酸化アッセイは、本発明に照らして抗体の中和を判定するのに有用である。リン酸化は、例えば、ELISAアッセイ又はウエスタンブロットでホスホチロシンに特異的な抗体を用いて検出できる。チロシンキナーゼ活性のアッセイについては、Panekら、J.Pharmacol.Exp.Thera.283:1433−44(1997)及びBatleyら、Life Sci.62:143−50(1998)に記載されている。本発明の抗体は、リガンドに応答する細胞で、少なくとも約30%、少なくとも約50%、少なくとも約75%、好ましくは少なくとも約85%、更に好ましくは少なくとも約90%、PDGFRβのチロシンリン酸化の低減を引き起こす。
別のレセプター中和の尺度は、レセプターの下流基質又は他のシグナル伝達成分のリン酸化の阻害である。従って、MAPK、Akt、IRS−1、及び他の細胞成分のリン酸化のレベルを測定できる。リン酸化の低減は、少なくとも約40%であり、少なくとも約60%、又は少なくとも約80%でありうる。
更に、レセプターチロシンキナーゼ活性によって調節される蛋白質の発現を検出する方法が、レセプター中和を判定するのに利用できる。そのような方法としては、蛋白質の発現を検出するための免疫組織化学(IHC)、遺伝子増幅を検出するための蛍光インサイツ・ハイブリダイゼーション(FISH)、競合的放射性リガンド結合アッセイ、ノーザン及びサザンブロットなどの固形マトリックスブロッティング法、逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)及びELISAが挙げられる。例えば、Grandisら、Cancer,78:1284−92(1996);Shimizuら、JapanJ.Cancer Res.,85:567−71(1994);Sauterら、Am.J.Path.,148:1047−53(1996);Collins,Glia15:289−96(1995);Radinskyら、Clin.Cancer Res.1:19−31(1995);Petridesら、Cancer Res.50:3934−39(1990);Hoffmannら、Anticancer Res.17:4419−26(1997);Wikstrandら、Cancer Res.55:3140−48(1995)を参照されたい。エキソビボアッセイも、レセプターの中和を判定するのに使用できる。例えば、レセプターチロシンキナーゼ阻害は、インヒビターの存在下または不在下において、レセプターリガンドで刺激される細胞系を用いた***促進アッセイによって観察できる。別の方法は、RTKを発現している腫瘍細胞、又はPDGFRβを発現するようにトランスフェクトされた細胞系の成長の阻害試験に関するものである。阻害は、腫瘍モデル、例えばマウスに注射したヒト腫瘍細胞を用いても観察できる。
本発明のアンタゴニストは、レセプター中和の特定の機構に何ら限定されない。本発明のアンタゴニストは、細胞表面レセプターに外部から結合し、レセプターが会合したチロシンキナーゼを介して媒介されるその後のシグナル伝達とリガンドとの結合を阻止し、そしてPDGFRβ及びシグナル伝達カスケードの他の下流蛋白質のリン酸化を防止できる。
3)アンタゴニストは、レセプターを下方調節する。細胞の表面上に存在するRTKの量は、レセプター蛋白質生産、内部移行、及び分解に依存する。細胞の表面上に存在するレセプターの量は、レセプターの内部移行、又はレセプターに結合した分子を検出することにより間接的に測定できる。例えば、レセプター内部移行は、細胞をレセプター特異的に標識化した抗体に接触させることによって測定できる。次いで膜結合抗体を剥がし、集めて計数する。内部移行した抗体は、細胞を溶解して、溶解液中の標識を検出することによって定量する。
抗RTK抗体又は他の物質で処置した後の細胞上に存在するレセプター量を直接測定する別の方法は、例えば、RTKの表面発現について染色した細胞の蛍光活性化細胞選別解析による。染色した細胞は、37℃でインキュベートして、蛍光強度を経時的に測定する。対照として、染色した集団の一部を4℃でインキュベートできる(レセプター内部移行が休止する条件下)。
細胞表面RTKは、PDGFRβに特異的であり試験する抗体の結合を阻止したり競合したりすることのない、異なる抗体を用いて検出及び測定できる。特定の実施形態では、RTKアンタゴニストでの処置への応答において、細胞表面RTKの低減は、少なくとも約50%、又は少なくとも約75%、又は少なくとも約90%である。有意な低減は、通常、4時間という短時間で観察できる。
下方調節の別の測定は、細胞に存在するレセプター蛋白質全体の減少であり、内部レセプターの分解を反映する。従って、本発明の抗体で細胞(特に癌細胞)を処置した結果、細胞RTK全体の低減が起きる。特定の実施形態では、細胞表面RTKの低減は、RTKアンタゴニストでの処置への応答において、少なくとも約50%、又は少なくとも約75%、又は少なくとも約90%である。
抗体特異性は、抗原の特定のエピトープに対する抗体の選択的認識を意味する。天然の抗体は、例えば、単一特異的である。二重特異性抗体(BsAb)は、2種の異なる抗原結合特異性又は部位を有する抗体である。抗原結合蛋白質が1種より多くの特異性を有する場合、認識されるエピトープは、単独の抗原と、又は1種よりも多い抗原と会合してもよい。
好ましくは、本発明の抗体は、少なくともそのレセプターへの天然リガンドの結合と同程度の強さでレセプターに結合する。親和性は、抗原と抗体との解離に関する平衡定数(Kd)によって表され、抗原決定基と抗体結合部位の間の結合強度の測定値である。結合力は、抗体とその抗原との間の結合の強度の測定値である。結合力は、エピトープと抗体上のその抗原結合部位との間の親和性、及び抗体の価数の両方に関連している。価数とは、ある免疫グロブリンが特定のエピトープに対して有する抗原結合部位の数を意味する。例えば、一価抗体は特定のエピトープに対して1つの結合部位を有する。抗原決定基、又はエピトープは、所定の抗体が結合する抗原の部位である。Kの代表的な数値は、10〜1011リットル/モルである。10リットル/モル未満のKはいずれも、非特異的な結合を示唆すると考えられる。Kの逆数は、K(Kは、解離定数とも称してよい)と示す。Kの値が低い程、抗原決定基と抗体結合部位との間の結合強度は強くなる。
本発明の抗体には、PDGFRβに特異的に結合し、レセプターが媒介するシグナル伝達を低減又は阻害する任意の抗体が含まれる。特定の実施形態で、抗体はそれぞれのレセプターに、約10−8−1未満、又は約10−9−1未満、又は約3x10−10−1未満のKで結合する。特定のPDGFRβ特異抗体の非限定例が、本明細書に開示及び/又は例証されている。本発明の特定の2つの抗体、1B3及び2C5の核酸及びアミノ酸配列を、表1に示す。
好ましい実施形態では、抗体の1、2、3、4、5、又は6つ全ての相補性決定領域(CDR)は、1B3のCDRのうちのいずれか1つから選択される配列を有する。代替的に好ましい実施形態では、抗体の1、2、3、4、5、又は6つ全ての相補性決定領域(CDR)は、2C5のCDRのうちのいずれか1つから選択される配列を有する。
本発明の抗体は、別の好ましい実施形態では、1B3若しくは2C5の重鎖可変領域に実質的に一致する重鎖可変領域配列、及び/又は1B3若しくは2C5の軽鎖可変領域に実質的に一致する軽鎖可変領域配列を有する。「実質的に一致する」によって、アミノ酸配列が参照配列と少なくとも80%、85%、90%、95%、98%、又は99%一致していることを意味する。
本発明の一つ実施形態では、PDGFRβ特異抗体は、配列番号18のアミノ酸配列を含む重鎖可変ドメイン、及び配列番号26のアミノ酸配列を含む軽鎖を含んでいる。本発明の別の実施形態で、PDGFRβ特異抗体は、配列番号2のアミノ酸配列を含む重鎖可変ドメイン、及び配列番号10のアミノ酸配列を含む軽鎖を含んでいる。本発明のPDGFRβ特異抗体は更に、前記抗体と競合する(すなわち、同じ又は重複するエピトープに結合する)ものを含んでいる。
本発明はまた、前記抗体の可変又は超可変領域のアミノ酸配列と実質的に同じアミノ酸配列を備えた抗体も含んでいる。本明細書で実質的に同じアミノ酸配列は、Pearson及びLipman(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:2444−8(1998))に従うFASTA検索法により決定される場合、別のアミノ酸配列と少なくとも80%、又は少なくとも約90%、又は少なくとも約95%の相同性又は同一性を有する配列と定義される。特にインビボの突然変異及び選択に起因して観察されるフレームワーク領域内の高頻度変異に鑑み、フレームワーク領域内に多岐にわたる置換を施すことができると期待すべきである。しかし、特定のCDR位置での変異も可能であることも期待される。例えば、すべてのCDRアミノ酸が抗原と直接接触するわけではない。アミノ酸の変化、特に非接触CDR位置での保存的な変化は、全体の結合を抑止するのでなく、潜在的により良好なものとなるよう、結合親和性に影響することが期待される。現在の技術によれば、設計によって、又は無作為に、配列の変更と、それらの結果の試験を、当業者であれば容易に行うことができる。保存的アミノ酸置換は、ペプチド、ポリペプチド若しくは蛋白質、又はその断片の1個又は数個のアミノ酸の変化による、アミノ酸組成の変化として定義される。この置換は、一般に類似した特性(例えば、酸性、塩基性、芳香性、サイズ、正帯電又は負帯電、極性、非−極性)を持つアミノ酸のものであり、置換によって、ペプチド、ポリペプチド又は蛋白質の特徴(例えば、電荷、等電点、親和性、結合力、立体配置、溶解性)又は活性を実質的に変更しないように行なわれる。このような保存的アミノ酸置換に関して行うことができる典型的置換は、以下のアミノ酸群間であってよい。グリシン(G)、アラニン(A)、バリン(V)、ロイシン(L)及びイソロイシン(I);アスパラギン酸(D)及びグルタミン酸(E);アラニン(A)、セリン(S)及びスレオニン(T);ヒスチジン(H)、リジン(K)及びアルギニン(R):アスパラギン(N)及びグルタミン(Q);フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)及びトリプトファン(W)。
本発明によれば、PDGFRβ特異抗体は、単独で、抗VEGFR抗体と共に投与でき、又はPDGFRβ及びVEGFRの両者に結合する二重特異性抗体であってもよい。VEGFR特異抗体の例も提供される。PDGFRβ特異抗体に関して上記したとおり、開示したVEGFR抗体は非限定例である。
本発明はまた、PDGFRβの所定ドメインに結合する抗体も提供する。PDGFRβのドメイン1及び2に結合する抗体、ドメイン1に結合する抗体、及びドメイン2に結合する抗体が、本発明の範囲に包含される。2C5は、PDGFRβのドメイン2、並びにドメイン1及び2に結合する抗体の例である。
本発明の抗体の各可変ドメインは、完全な免疫グロブリン重鎖又は軽鎖可変ドメインであってもよいし、又は天然由来のドメインの機能性等価物若しくは変異体若しくは誘導体、又は例えば、WO93/11236(Medical Research Council/Griffithsら)に記載のものなどの技術を用いてインビトロで構築した合成ドメインであってもよい。例えば、アミノ酸置換、欠失、付加、アミノ末端欠切及びカルボキシ末端欠切を含む抗体可変ドメインに対応するドメインを組み込ませて、これらの変異で抗原結合活性を保持した蛋白質又は蛋白質断片が提供されるようにすることが可能である。重要な特徴は、各可変ドメインが相補的可変ドメインと会合して抗原結合部位を形成できることである。
本発明の抗体及び断片は、更なるアミノ酸残基に連結又は融合させてもよい。このようなアミノ酸残基は、ペプチドtagであることができ、これによりおそらく、単離が容易になる。特異的器官又は組織への抗体のホーミングのための他のアミノ酸残基も企図される。
本発明の別の態様では、抗体又は抗体断片は、特に抗体を内部移行させる場合、抗腫瘍剤又は検出可能なシグナルを生じる薬剤に、化学的又は生合成的に連結させることができる。抗体に連結される抗腫瘍剤としては、抗体が結合している腫瘍、又は抗体が結合している細胞の環境で腫瘍を破壊又は損傷する任意の薬剤が挙げられる。例えば、抗腫瘍剤は、化学療法剤又はラジオアイソトープなど、毒性の薬剤である。好適な化学療法剤は、当業者に既知であり、アントラサイクリン類(例えば、ダウノマイシン及びドキソルビシン)、メトトレキセート、ビンデシン、ネオカルチノスタチン、シス−プラチナ、クロランブシル、シトシンアラビノシド、5−フルオロウリジン、メルファラン、リシン及びカリケアマイシンが挙げられる。化学療法剤は、従来法を用いて抗体に接合される(例えば、Hermentin及びSeiler、Behring Inst.Mitt.82:197−215(1988)を参照されたい)。
検出可能なシグナル生成剤は、インビボ及びインビトロで診断目的に有用である。シグナル生成剤は、外的手段、通常は電磁放射線の測定によって検出できる測定可能なシグナルを生じる。ほとんどの場合、シグナル生成剤は酵素若しくは発色団であるか、又は蛍光、リン光若しくは化学発光により光を放射する。発色団には、紫外又は可視領域において光を吸収する色素が含まれ、酵素触媒反応の基質又は分解産物であることができる。
本発明は更に、標的又はレポーター部分が連結する抗体が企図される。標的部分は、結合対の第一メンバーである。抗腫瘍剤は、例えば、このような対の第二メンバーに接合され、これにより抗原結合蛋白質が結合している部位に指向される。このような結合対の通常の例は、アビジン及びビオチンである。好ましい実施形態で、ビオチンが本発明の抗原結合蛋白質に接合され、これによりアビジン若しくはストレプトアビジンに接合される他の部分又は抗腫瘍剤のための標的が提供される。或いは、ビオチン又はこのような別の部分は、本発明の抗原結合蛋白質に連結され、例えば検出可能なシグナル生成剤がアビジン又はストレプトアビジンに接合された診断システムにおいて、レポーターとして使用される。
抗腫瘍剤としての使用に好適なラジオアイソトープも、当業者に公知である。例えば、131I又は211Atが使用される。これらの同位体は、従来技術を用いて抗体に付着される(例えば、Pedleyら、Br.J.Cancer 68:69−73(1993)を参照されたい)。或いは、抗体に付着される抗腫瘍剤は、プロドラッグを活性化する酵素である。この方法では、投与されたプロドラッグは腫瘍部位に到達するまで不活性型のままであり、抗体複合体が投与されれば、この腫瘍部位で細胞毒型に変換される。実際には、抗体−酵素接合体を患者に投与し、処置すべき組織の領域内に局在させる。その後、処置すべき組織の領域内で細胞毒性薬物への変換が起こるように、プロドラッグをこの患者に投与する。或いは、抗体に接合した抗腫瘍剤は、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−4(IL−4)又は腫瘍壊死因子アルファ(TNF−α)などのサイトカインである。抗体は、サイトカインが他の組織に影響を及ぼすことなく腫瘍の損傷又は破壊を媒介するような方法で、サイトカインで腫瘍を標的化する。サイトカインは、従来の組換えDNA技術を用いてDNAレベルで抗体に融合させる。
本発明は、抗体、又はその断片をコード化する単離されたポリヌクレオチドも前記のとおり提供する。本発明には、表1に示すような1、2、3、4、5及び/又は6つ全てのCDRを含むPDGFRβ特異抗体及び抗原結合断片をコード化する配列を有する核酸を包含する。
従って、本発明は、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下で配列番号1、配列番号9、配列番号17、及び配列番号25に特異的にハイブリダイズ(または特異的に結合)する核酸を提供する。更に企図されるのは、核酸コードの縮重がなければ前記配列に特異的に結合するはずの核酸である。核酸は、完全蛋白質(例えば、完全V又はV)又はその断片をコード化するのに充分な長さであることができる。
ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーションとは、あるプローブがその標的サブ配列に優先的にハイブリダイズし、他の配列とのハイブリダイゼーションはより少ないか又は全くない条件を指す。また、サザンハイブリダイゼーションおよびノーザンハイブリダイゼーション等の核酸ハイブリダイゼーション実験に関連して、ストリンジェントなハイブリダイゼーション及びストリンジェントなハイブリダイゼーション洗浄条件は配列依存的であり、環境パラメータにより異なることも理解されたい。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件が得られるように、ハイブリダイゼーション及び洗浄液の内容並びに温度を調整することは、当該技術分野では周知である。ストリンジェンシーは、用いられるプローブのサイズおよびヌクレオチド含有量などのパラメータに依存する。一般的な説明および例については、Sambrookら、1989,Molecular Cloning−A Laboratory Manual(第2版)Vol.1−3,Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor Press,NY、及び他の文献を参照されたい。核酸のハイブリダイゼーションに関する他の手引きは、Tijssen,1993,Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology−Hybridization with Nucleic Acid Probes,part I,chapter 2,Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid probe assays,Elsevier,N.Y.に見られる。
好ましいストリンジェントな条件としては、プローブと約90%以上相補的な配列とのハイブリダイゼーションを可能にするが、約70%未満相補的な配列とはハイブリダイゼーションさせないものが挙げられる。一般に、高度にストリンジェントなハイブリダイゼーション及び洗浄条件は、規定のイオン強度及びpHで、特定の配列の熱融解点(T)よりも約5℃低くなるように選択される。Tは、(規定のイオン強度及びpH下で)標的配列の50%が完全にマッチしたプローブとハイブリダイズする温度である。極めてストリンジェントな条件は、特定のプローブのTと等しくなるように選択される。
サザンまたはノーザンブロットにおいて、フィルタ上に100を超える相補残基を有する相補核酸のハイブリダイゼーションのためのストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の一例として、42℃で1mgのヘパリンを有する50%ホルムアミドにてハイブリダイゼーションを一晩実施することが挙げられる。高度にストリンジェントな洗浄条件の一例として、約15分間、72℃で0.15MのNaClが挙げられる。ストリンジェントな洗浄条件の一例として、15分間、65℃で0.2倍SSC洗浄が挙げられる(Sambrookら、1989参照)。高度なストリンジェンシーの洗浄の前に、低度のストリンジェンシーの洗浄を行い、バックグラウンドプローブシグナルを除去することがよく行われる。例えば、100個を超えるヌクレオチドの二本鎖のための中度のストリンジェンシーの洗浄の一例として、15分間、45℃で1倍SSCが挙げられる。例えば、100個を超えるヌクレオチドの二本鎖に対する低度のストリンジェンシーの洗浄の例としては、15分間、40℃の4〜6倍のSSCが挙げられる。一般的に、特定のハイブリダイゼーションアッセイにおいて、無関係のプローブについて観察したものよりも2倍(又はそれ以上)のシグナル対雑音比が、特異的なハイブリダイゼーションの検出を示す。
コード化するポリペプチドが実質的に同一であれば、ストリンジェントな条件下に相互にハイブリダイズしない核酸であっても実質的に同一である。これは、例えば、遺伝子コードで認められている最大のコドン縮重を用いて核酸を生成する場合に起こる。従って、本発明のヌクレオチド配列は、配列番号1、配列番号9、配列番号17、又は配列番号25と少なくとも約70%、好ましくは少なくとも約80%、より好ましくは少なくとも約90%同一であるヌクレオチドの配列を含む。本発明はまた、本発明の核酸を含む組換えベクターも提供する。ベクターは発現ベクターであって、プロモーター及び任意にエンハンサー配列などの制御配列に作動可能に核酸が連結されているものでもよい。種々の発現ベクターが、原核生物及び真核生物系(酵母及び哺乳動物細胞培養系を含むが、これらに限定されない)で、抗体ポリペプチドの効率的な合成のために開発されている。
好適な任意の発現ベクターを使用できる。本発明において有用な発現ベクターは、発現すべきDNA配列又は断片に作動可能に連結された少なくとも1種の発現制御配列を含む。制御配列は、クローニングされたDNA配列の発現を制御及び調節するために、ベクター中に挿入される。有用な発現制御配列の例は、lac系、trp系、tac系、trc系、λファージの主要オペレーター及びプロモーター領域、fdコートタンパク質の制御領域、酵母の解糖プロモーター、例えば、3−ホスホグリセレートキナーゼのプロモーター、酵母酸性ホスファターゼのプロモーター、例えばPho5、酵母α接合因子のプロモーター、並びにポリオーマ、アデノウイルス、レトロウイルス及びシミアンウイルス由来のプロモーター、例えばSV40の初期及び後期プロモーター、並びに原核細胞又は真核細胞及びそれらのウイルスの遺伝子の発現を制御することが公知の他の配列、又はそれらの組み合わせである。
選択可能マーカーは、選択的培地で成長する形質転換した宿主細胞の生存又は成長に必要な蛋白質をコード化する遺伝子である。代表的な選択可能マーカーは、(a)抗生物質又はその他の毒素、例えば、アンピシリン、ネオマイシン、メトトレキセート、又はテトラサイクリンに対する耐性を付与する蛋白質をコード化、(b)栄養要求性欠損を補う蛋白質をコード化、あるいは(c)複合培地から得られない重要な栄養を供給する蛋白質をコード化(例えばバチルスのD−アラニンラセマーゼをコードする遺伝子)する。特に有用な選択可能マーカーは、メトトレキセートに対する抵抗性を付与する。例えば、DHFR選択遺伝子で形質転換された細胞を、先ずDHFRの競合的アンタゴニストであるメトトレキセート(Mtx)を含有する培地中で全ての形質転換細胞を培養することにより同定する。野生型DHFRが用いられる場合、適切な宿主細胞は、Urlaub及びChasin(1980)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77,4216に記載される方法で調製し増殖させた、DHFR活性欠損チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系である。その後、更に高レベルのメトトレキセートに、この形質転換細胞を曝す。これにより、DHFR遺伝子の複数のコピーと、同時に、発現ベクターを含むその他のDNAの複数のコピー(抗体又は抗体断片をコード化するDNAなど)の合成がもたらされる。
遺伝子構築体を酵母で発現させることが望ましい場合、酵母での使用に好適な選択遺伝子の例は、酵母プラスミドYRp7に存在するtrp1遺伝子である。Stinchcombら、(1979)Nature,282,39;Kingsmanら、(1979)Gene 7、141。trp1遺伝子は、トリプトファンで成長する能力を欠く酵母の変異株に対する選択マーカーを提供する。例えば、ATCC番号44076又はPEP4−1。Jones(1977)Genetics 85,12。酵母宿主細胞ゲノム中にtrp1損傷が存在すると、トリプトファンの非存在下での成長により形質転換を検出するために効果的な環境が提供される。同様に、Leu2−欠損酵母株(ATCC番号20,622または38,626)は、Leu2遺伝子を保有する既知のプラスミドで補完される。酵母で有用なベクターの例は、2μプラスミドである。
原核性クローニングベクターの例として、colE1、pCR1、pBR322、pMB9、pUC、pKSM、及びRP4など、大腸菌由来のプラスミドが挙げられる。原核性ベクターとして、M13などのファージDNAの誘導体、及び他の糸状一本鎖DNAファージも挙げられる。各ポリペプチド鎖の開始点で細菌性の分泌シグナルを含むDNA構築体を用いて、所定の抗体が大腸菌内で簡便に生産される。様々な細菌性シグナル配列が、当該技術分野で公知である。好ましいシグナル配列は、Erwinia carotovoraのpelB遺伝子由来である。
哺乳動物細胞での発現に好適なベクターとして、SV40の周知の誘導体、アデノウイルス、レトロウイルス由来DNA配列、及び上記の機能性哺乳動物ベクターと機能性プラスミドとの組み合わせに由来するシャトルベクター、及びファージDNAが挙げられる。抗体をコードするDNA断片は、例えば、哺乳動物細胞での高レベル発現のために、ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)プロモーター及びエンハンサーを用い、ベクターにクローニングすることができる。例えば、Bendigら、米国特許第5840299号;Maedaら、(1991)Hum.Antibod.Hybridomas 2,124−34;P.J.Southern及びP.Berg、J.Mol.Appl.Genet.1:327−41(1982);Subramaniら、Mol.Cell.Biol.1:854−64(1981);Kaufmann及びSharp、“Amplification And Expression of Sequences Cotransfected with a Modular Dihydrofolate Reductase Complementary DNA Gene,”J.Mol.Biol.159:601−21(1982);Kaufmann and Sharp,Mol.Cell.Biol.159:601−64(1982);Scahillら、“Expression And Characterization Of The Product Of A Human Immune Interferon DNA Gene In Chinese Hamster Ovary Cells,”Proc.Nat’l Acad.Sci.USA 80,4654−59(1983);Urlaub及びChasin,Proc.Nat’l Acad.Sci.USA 77:4216−20(1980)を参照されたい。
本発明は、前記の組換え又は発現ベクターを含有する組換え宿主細胞も提供する。特定の選好性の細胞系が、宿主蛋白質からの汚染の最小化と、目的蛋白質の構成的発現、高レベルの発現に基づいて選択される。有用な原核性宿主として、例えば、E.coli SG−936、E.coli HB 101、E.coli W3110、E.coli X1776、E.coli X2282、E.coli DHI、及びE.coli MRClなどの大腸菌、Pseudomonas、Bacillus subtilisなどのBacillus、並びにStreptomycesが挙げられる。発現用の宿主として利用可能な哺乳動物細胞系は、当該技術分野で周知であり、多くの不死化細胞系、例えば、限定しないが、COS−7細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ベビーハムスター腎臓(BHK)細胞、PER.C6細胞、及びその他多数、例えば、リンパ腫、骨髄腫、又はハイブリドーマ細胞などのリンパ系起源の細胞系などが挙げられる。好適な更なる真核細胞として、酵母及び他の真菌が挙げられる。
形質転換宿主細胞は、当技術分野で公知の方法により、炭素(例えば、グルコース又はラクトースなどの炭水化物)、窒素(例えば、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、又はペプトン、アンモニウム塩若しくは同種類のものなどのそれらの分解生成物)、並びに無機塩(例えば、ナトリウム、カリウム、マグネシウム及びカルシウムの硫酸塩、リン酸塩及び/又は炭酸塩)の、同化可能な供給源を含む液体培地中で培養される。培地は更に、例えば、成長促進物質(微量元素、例えば鉄、亜鉛、マンガン等など)を含有する。
本発明はまた、抗体の発現を許容する条件下で前記宿主細胞を培養する工程を含む、抗体の製造方法も提供する。好適な培地中に維持された宿主細胞での発現の後、抗体を培地から単離し、当該技術分野で公知の方法によって精製してもよい。
本発明は更に、本発明の抗体、核酸、ベクター又は宿主細胞、及び薬理学的に許容できる担体を含む医薬組成物を提供する。
本発明はまた、腫瘍の成長を処置若しくは阻害する方法、哺乳動物における血管新生依存性の状態(例えば、腫瘍成長など)を処置若しくは制御する方法、又は血管形成疾患を処置する方法であって、PDGFRβ特異的アンタゴニストを投与する工程を含む方法にも関する。一実施形態では、アンタゴニストは、PDGFRβが媒介する腫瘍細胞の刺激を阻止する。別の実施形態では、アンタゴニストは、血管新生を阻害又は防止するように機能し、これによって血管新生依存性の状態が処置又は制御される。典型的には、血管内皮が、他の供給源(例えば、腫瘍細胞)からの成長因子により傍分泌様式で刺激される。従って、PDGFRβアンタゴニストは、血管新生化した腫瘍又は新生物のある被験者を処置するのに有効である。
疾患を「処置する」とは、(1)疾患の素因を有するかもしれないが、まだ疾患の症状を経験もしくは提示していない哺乳動物における疾患発生を予防すること、例えば、臨床的症状の突発を予防すること;(2)疾患を阻害すること、例えばその発症を停止若しくは遅延させること;又は、(3)疾患を緩和すること、例えば疾患の症状の退縮を引き起こすことを包含する。
処置されうる腫瘍としては、原発腫瘍及び転移性腫瘍、並びに難治性腫瘍が挙げられる。難治性腫瘍としては、化学療法剤単独、抗体単独、放射線単独、又はそれらの組み合わせを用いる処置に応答できないかまたは抵抗性のある腫瘍が挙げられる。また、難治性腫瘍は、そのような薬剤を用いる処置により阻害されると思われるが、処置を中断してから5年まで、時には10年まで、またはそれよりも後に再発する腫瘍も包含する。
PDGFRβ特異的アンタゴニストは、標的レセプター又はそのリガンドを実質的に飽和させるのに十分な投与量及び投与頻度にて投与される。実質的な飽和とは、標的化レセプターの飽和の少なくとも約50%、又は少なくとも約80%、又は少なくとも約95%の飽和である。PDGFRβ特異的アンタゴニストは、投与間の欠期に少なくとも約50%、又は少なくとも約70%、又は少なくとも約90%の、実質的な飽和を維持するのに十分な頻度で投与される。本発明の一実施形態で、PDGFRβ特異的アンタゴニストは抗体である。治療には、投与計画では約5mg/mから約700mg/mまでが用いられる。別の実施形態では、投与計画では約10mg/mから約250mg/mまでが用いられる。適切な投与量及びスケジュールは、例えば、インビトロでレセプターの飽和又は中和を成し遂げるのに必要な濃度を用いて、又はアンタゴニストの血清濃度の分析によって、当業者により容易に決定できる。
本発明の一実施形態では、PDGFRβ特異的アンタゴニストは、化学療法剤と共に投与される。当該技術分野で公知、又は評価中の化学療法剤は、それらの標的又は作用様式に基づいてグループ分けできる。例えば、アルキル化剤として、限定されるものではないが、シスプラチン、シクロホスファミド、メルファラン、およびダカルバジンが挙げられる。代謝拮抗薬の例としては、限定されるものではないが、ドキソルビシン、ダウノルビシン、及びパクリタキセル、ゲムシタビン、及びトポイソメラーゼインヒビターのイリノテカン(CPT−11)、アミノカンプトテシン、カンプトテシン、DX−8951f、及びトポテカン(トポイソメラーゼI)及びエトポシド(VP−16)及びテニポシド(VM−26)(トポイソメラーゼII)が挙げられる。他の好適な化学療法剤が当該技術分野で公知であり、メトトレキセート、ビンデシン、ネオカルチノスタチン、クロランブシル、シトシンアラビノシド、5−フルオロウリジン、メルファラン、リシン及びカリケアマイシンが挙げられる。PDGFRβアンタゴニスト及び化学療法剤は、血管新生の阻害及び/又は腫瘍成長の低減に有効な量にて、患者に投与する。PDGFRβアンタゴニストは、他の処置計画、例えば、放射線療法などの処置と組み合わせて投与できる。放射線線源は、処置される患者に対して外部(外照射療法−EBRT)又は内部(近接照射療法−BT)のいずれでもよい。
投与される抗新生物剤の用量は、例えば、薬剤の種類、処置すべき腫瘍の種類及び重篤度、並びに薬剤の投与経路を含め、多数の因子に依存する。しかし、本発明が何れか特定の用量に限定されないことは強調されるべきである。
本発明の実施形態で、PDGFRβ特異的アンタゴニストは、VEGFRアンタゴニストと組み合わせて投与される。VEGFRアンタゴニストの例として、IMC−2C6(Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号33及び34;Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号35及び36)(WO 03/075840号パンフレット参照)、及びIMC−1121(Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号33及び34;Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号37及び38)(WO 03/075840号パンフレット参照)など、VEGFR2/KDRに結合する抗体が挙げられる。VEGFR1/Flt−1に結合する抗体の例として、6.12(Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号39及び40;Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号41及び42)及びIMC−18F1(Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号43及び44;Vのヌクレオチド及びアミノ酸配列:配列番号45及び46)が挙げられる。VEGFに対して特異的な抗体の一例は、Avastin(登録商標)である。
PDGFRβ特異抗体について前記した通り、VEGFRアンタゴニストは、VEGFレセプターにより媒介されるシグナル伝達を低減又は阻害する。阻害の機構として、限定はしないが、リガンド阻止、レセプター二量体又は多量体形成、レセプター内部移行、酵素活性の阻害(例えば、自己リン酸化、レセプター基質の修飾)等が挙げられる.
特定の実施形態では、本発明の抗体は二重特異性を有し、同時に2つの異なる抗原に結合できる。異なる抗原は、異なる細胞又は同じ細胞に局在することが可能である。抗原の交差結合は、例えば、第一抗原が結合している固体支持体を用意し、その第一抗原に対して特異的な二重特異性抗体を添加し、その結合蛋白質が更に特異的な第二抗原を添加し、そして結合した第二抗原の存在を検出することによって、インビトロで確認できる。
好ましい本発明の抗体は、2つのレセプターと、それらの各リガンドとの間の相互作用を阻止できる。例えば、PDGFRβ及びKDRに特異的な抗体は、PDGF−BB誘導性の細胞活性化のみならず、VEGF又はPlGF誘導性の細胞遊走も阻害する。単一特異性の抗体に比べ、二重特異性抗体は、細胞性機能のより強力なインヒビターになりうる。
本発明の一態様では、PDGFRβアンタゴニストは、VEGFRアンタゴニストと同時投与される。本方法は、血管新生していないか、又はまだ実質的に血管新生していないものを含め、固形又は非固形腫瘍を処置するのに効果的である。
PDGFRβアンタゴニスト単独で、又はVEGFRアンタゴニストと組み合わせて処置できる腫瘍及び新生物としては、例えば、芽細胞腫、癌腫又は肉腫などの悪性腫瘍及び新生物、並びに高度に血管化した腫瘍及び新生物が挙げられる。本発明の方法により処置できる癌としては、例えば、脳、泌尿生殖器、リンパ系、胃、腎臓、結腸、喉頭、並びに肺及び骨、の癌が含まれる。非限定的な例としては更に、類上皮腫、頭や頚の癌などの扁平上皮癌、結腸直腸癌、前立腺癌、乳癌、肺腺癌及び小細胞及び非小細胞肺癌などの肺癌、膵臓癌、甲状腺癌、卵巣癌、及び肝臓癌が挙げられる。組成物はまた、血管新生化皮膚癌、例えば、扁平上皮癌、基底細胞癌、及び悪性ケラチノサイトの成長の抑制により処置できる皮膚癌、例えば、ヒト悪性ケラチノサイト、などの治療にも用いられる。処置できるその他の癌としては、カポジ肉腫、CNS腫瘍(神経芽細胞腫、毛細血管性血管腫、髄膜腫と大脳転移)、黒色腫、胃腸及び腎の癌腫と肉腫、横紋筋肉腫、多形膠芽腫を含む膠芽腫、及び平滑筋腫が挙げられる。
非固形腫瘍の例として、白血病、多発性骨髄腫、及びリンパ腫が挙げられる。白血病の例をいくつか挙げると、急性骨髄性白血病(AML)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ性白血病(ALL)、慢性リンパ性白血病(CLL)、赤血球性白血病、又は単球白血病がある。リンパ腫の例をいくつか挙げると、ホジキン及び非ホジキン・リンパ腫が挙げられる。
本発明の組成物は、例えば、血管新生化及び/又は炎症に関わる過剰な血管新生を特徴とする病理的な状態、例えば、アテローム硬化症、慢性関節リウマチ(RA)、血管新生緑内障、増殖性糖尿性網膜症などの増殖性網膜症、筋萎縮、血管腫、血管繊維増殖症、及び乾癬などを処置又は予防するのにも使用できる。非新生物血管形成疾患のその他の非限定的な例としては、未熟児網膜症(水晶体後部線維増殖症)、角膜移植後拒絶反応、インスリン依存型糖尿病、多発性硬化症、重症筋無力症、Chron病、自己免疫腎炎、原発性胆汁性肝硬変、急性膵炎、移植片拒絶(allograph rejection)、アレルギー性炎症、接触皮膚炎、遅延性過敏症、炎症性腸疾患、敗血症性ショック、骨粗鬆症、骨関節炎、神経炎症で誘発される認知障害、オスラー−ウエーバー症候群、再狭窄(restinosis)、並びに菌、寄生虫、及びウイルス感染、例えば、サイトメガロウイルス感染、などがあげられる。
このような疾患の同定は、十分に当業者の能力と知識の範囲内にある。例えば、臨床的に顕著な新生物又は血管形成疾患にかかっている、又は臨床的に顕著な症状を発現する危険があるヒト個体は、PDGFRβアンタゴニストを、任意にVEGFRアンタゴニストと組み合わせて投与するのに適している。十分な能力を有する臨床医は、例えば臨床試験を用いて、身体検査、及び医療/家族歴によって、ある個体がこの処置の対象候補であるかどうかを容易に決定できる。
本発明のアンタゴニスト組成物は、腫瘍又は病理的状態を伴う血管新生に苦しむ患者のための治療処置として、その腫瘍又は病理的状態の進行を予防、抑制、又は低減するのに十分な量を投与できる。進行とは、例えば、腫瘍又は病理的状態の発達、侵襲、転移、及び/又は再発を包含する。これを達成するのに十分な量が、治療的に効果的な用量として定義される。有効量は、疾患の重篤性、及び患者自身の免疫系の全般的状態に依存する。投与スケジュールも疾患の状態と患者の状況によって異なり、1つの丸薬の投与若しくは連続的な注入ないし1日に複数回(例えば、4〜6時間毎)の投与、又は処置を行う医師の指示及び患者の状態によって決められるものまで、多様である。しかし、本発明は特定の投与量に限定されないことに注意すべきである。
哺乳動物への投与方法として、例えば、経口、静脈内、腹腔内、皮下、又は筋肉内投与が挙げられる。
PDGFRβ特異抗体及びVEGFR特異抗体は、疾患の処置のために、抗新生物剤又は抗血管形成剤などの他の薬剤と化学的又は生合成的に接合することができる。抗体に連結される抗腫瘍剤としては、抗体が結合している腫瘍、又は抗体が結合している細胞の環境で腫瘍を破壊又は損傷する任意の薬剤が挙げられる。例えば、抗腫瘍剤は、化学療法剤又はラジオアイソトープなど、毒性の薬剤である。化学療法剤は、従来法を用いて抗体に接合され(例えば、Hermentin及びSeiler(1988)Behring Inst.Mitt.82:197−215を参照されたい)、それにはペプチド及び非ペプチドリンカーによるものが含まれる。
また、本発明のPDGFRβ特異抗体は、診断目的で、インビボ及びインビトロで有用な、検出可能なシグナル生成剤と連結することもできる。シグナル生成剤は、外的手段、通常は電磁放射線の測定によって検出できる測定可能なシグナルを生じる。ほとんどの場合、シグナル生成剤は酵素若しくは発色団であるか、又は蛍光、リン光若しくは化学発光により光を放射する。発色団には、紫外又は可視領域において光を吸収する色素が含まれ、酵素触媒反応の基質又は分解産物であってもよい。
本発明は更に、第2の試薬に組み込まれた処置薬若しくは診断薬と共に、このような抗体を使用することを企図する。例えば、結合対の1つのメンバーを本発明の抗体と連結させる。抗新生物剤は、例えば、このような対の第二メンバーに接合され、これにより抗体が結合している部位に指向される。好ましい実施形態では、ビオチンが本発明の抗体に接合され、これによりアビジン若しくはストレプトアビジンに接合される他の部分又は抗新生物剤に対する標的が提供される。或いは、ビオチン又はこのような別の部分は、本発明の抗体に連結され、例えば検出可能なシグナル生成剤がアビジン又はストレプトアビジンに接合された診断システムにおいて、レポーターとして使用される。
本発明のPDGFRβアンタゴニストは、任意にVEGFRアンタゴニストと組み合わせて、1以上の好適なアジュバント、例えば、サイトカイン(例えば、IL−10およびIL−13)など、又はその他の免疫賦活剤、例えば、限定されるものではないが、ケモカイン、腫瘍関連抗原、及びペプチドと併用投与することができる。しかし、抗体単独の投与でも、治療上効果的な方法で腫瘍の進行を防止、阻害又は低減させるのに十分であることは理解されるべきである。
特定の実施形態では、RTKと結合し且つリガンド結合を阻止する本発明の抗体を、リガンドと結合する別の抗原結合蛋白質と共に投与するのが望ましい場合がある。リガンド結合抗体は当該技術分野で周知であり、例えば、抗VEGF(Avastin(登録商標);ベバシズマブ)が挙げられる。
本発明によれば、PDGFRβ特異的アンタゴニストとVEGFRアンタゴニストとの同時投与と合わせて、化学療法剤又はラジオアイソトープなどの抗新生物剤を投与することができる。有用な抗新生物剤の例には、PDGFRβ特異的アンタゴニストとの同時投与について前記したものが含まれる。
併用治療で、PDGFRβアンタゴニストとVEGFRアンタゴニストは、別々に又は一緒に、同じスケジュール又は異なるスケジュールで、同時投与できる。任意に、アンタゴニストは、単一投薬量に配合できる。任意に、アンタゴニストは、単一の活性実体に併せることができる(例えば、二重特異性抗体)。PDGFRβアンタゴニスト/VEGFRアンタゴニスト治療薬は、治療開始の前、途中、又は後に、別の薬剤やその任意の組み合わせによって、すなわち、抗新生物剤での治療の開始の前及び途中、前及び後、途中及び前、又は前、途中及び後に投与される。例えば、腫瘍又は新生物形成性疾患の処置には、PDGFRβアンタゴニスト/VEGFRアンタゴニスト治療剤は放射線療法開始の1〜30日前、好ましくは、3〜20日、より好ましくは、5〜12日前に投与することができる。本発明によれば、化学療法又は放射線療法は、PDGFRβアンタゴニスト/VEGFRアンタゴニスト治療剤と同時に、前もって、又は後に行なわれる。
本発明において、任意の好適な方法又は経路を用いて本発明の抗体を投与することができ、また所望により、抗新生物剤、レセプターアンタゴニスト、又はその他の医薬組成物と同時投与することができる。例えば、本発明に従って利用される抗新生物剤投与計画には、患者の新生物状態の処置に最適であると考えられる任意の投与計画が含まれる。別の悪性疾患は、特異的抗腫瘍抗体及び特異的抗新生物剤の使用を必要とする場合があり、それは患者ごとに決定されることになる。投与の経路としては、例えば、経口投与、静脈内投与、腹腔内投与、皮下投与、又は筋肉内投与が挙げられる。投与される抗新生物剤の用量は、例えば、新生物剤の種類、処置すべき腫瘍の種類及び重篤性、並びに抗新生物剤の投与経路を含め、数多くの因子による。しかし、本発明が何れか特定の方法又は投与経路に限定されないことは強調されるべきである。
本発明の抗体は、予防又は処置目的のために哺乳動物において使用される場合、薬理学的に許容できる担体を更に含む組成物の形態で投与されることは理解されている。好適な薬理学的に許容できる担体としては、例えば、水、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノール等のうちの1以上、又はそれらの組み合わせが挙げられる。薬理学的に許容できる担体は、結合蛋白質の保存期間又は有効性を増強するため、湿潤剤若しくは乳化剤、防腐剤又は緩衝剤などの補助物質を少量更に含むことができる。注射用組成物は、当該技術分野で周知のように、哺乳動物への投与の後、有効成分の即時、持続又は遅延放出をもたらすように処方できる。
本発明は、治療上有効量の本発明のPDGFRβ特異的アンタゴニストを含む、腫瘍成長及び/又は血管新生を阻害するためのキットも含む。本発明の実施形態で、キットは更に、VEGFRアンタゴニスト(例えば、VEGFのアンタゴニスト、PlGF、VEGFR−1/Flt−1、VEGFR−2/Flk−1/KDR、又はVEGFR3/Flt−4)を含む。VEGFアンタゴニストは、例えば、小分子、リガンド−結合レセプター断片、又は抗体であってもよい。ヒトに投与するアンタゴニストが抗体である場合、ヒト、ヒト化、又はキメラ抗体が好ましい。キットは更に、例えば、腫瘍形成又は血管新生に関わる別の成長因子レセプター(例えば、前記のEGFR、IGFR、NGFR、FGFR等)の、好適な任意のアンタゴニストを含むことができる。代わりに、又はそれに加えて、本発明のキットは抗新生物剤を更に含んでもよい。本発明の文脈において好適な抗新生物剤の例は、本明細書に記載されている。本発明のキットは、更にアジュバントを含んでもよく、その例も上に記載されている。
また、当該技術分野で周知の研究又は診断方法のためのインビボ及びインビトロでの本抗体の使用も、本発明の範囲に含まれる。診断法には、本発明の抗体を含むキットが含まれる。
従って、本レセプター結合抗体は、当該技術分野で周知の研究、診断、予防又は処置方法のために、インビボ及びインビトロでこのように使用できる。当然、本明細書に開示される本発明の原理の変形例が、当業者によりなされうることは理解及び予期されるべきであり、そのような変更形態も本発明の範囲内に含まれることが意図される。
本明細書中で言及されるすべての参照文献は、その全体を参照することにより本明細書に援用する。
以下の実施例で本発明を更に説明するが、決して本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。従来法、例えば、ベクター及びプラスミドの構築、ポリペプチドをコード化する遺伝子のかかるベクター及びプラスミドへの挿入、宿主細胞へのプラスミドの導入、並びに遺伝子及び遺伝子産物の発現及びその定量などに用いられる方法の詳細な説明は、多数の刊行物から得ることができ、それにはSambrook,Jら、(1989)Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Laboratory Press;及びColigan,J.ら、(1994)Current Protocols in Immunology,Wiley & Sons,Incorporatedが含まれる。
(ファージディスプレイライブラリー)
固定化mPDGFRβ−Fcを用い、以前に報告された手法(Lu、D.ら、2002,Int.J.Cancer 97:393−9;Zhu,Z.ら、1998,Cancer Res.58:3209−14)に従って、3.7x1010クローンを含むヒトFabファージディスプレイライブラリー(de Haard、H.J.ら、1999,J.Biol.Chem.274:18218-30)を使用して、抗mPDGFRβ抗体についてスクリーニングを行った。第2回及び第3回の選択後に回収した個々のファージクローンを、固定化mPDGFRβ−Fcへの結合ついてELISAにより調べた。可溶性Fabを生産するために、個々のバインダーのプラスミドを用いて、非サプレッサー大腸菌宿主HB2151を形質転換した。プロテインGカラム(Amersham Pharmacia Biotech,Piscataway,NJ)を用い、製造業者のプロトコルに従って、親和性クロマトグラフィーにより可溶性Fab蛋白質を周辺質抽出物から精製した。
(定量的レセプター結合及び阻止アッセイ)
結合アッセイで、様々な量の1B3 IgG又はFabをmPDGFRβ被覆プレート(1μg/mlで50μl)に添加し、室温で1時間インキュベートして、その後プレートをPBSTで3回洗浄した。プレートはその後、室温で更に1時間ヤギ抗ヒト−κ抗体−セイヨウワサビペルオキシダーゼ(HRP)接合体(Jackson ImmunoResearch,West Grove,PA)とインキュベートした。プレートを洗浄し、以前報告された通りに現像した(Lu,D.ら、2002;Zhu,Z.ら、1998)。阻止アッセイでは、様々な量の精製抗体を、先ず一定量のmPDGFRβ(0.5μg/mlで50ng)と混合して、室温で30分間インキュベートした。その後、PDGF−BB(0.5μg/ml)を予め被覆した96ウェルのプレートに混合物を移し、室温で1時間インキュベートした。PBSTで3回洗浄した後、プレートをヤギ抗ヒトFc抗体−HRP接合体(Jackson ImmunoResearch)と1時間インキュベートし、報告された通りに現像した(Lu,D.ら、2002;Zhu,Z.ら、1998;Loizos,N.ら、2005)。そのリガンドへの結合からmPDGFRβの50%阻止をもたらす抗体濃度である、IC50を求めた。
(抗体親和性定量)
BIAコア3000バイオセンサー(BIACORE,Inc.,Uppsala,スウェーデン)を使用して、mPDGFRβへの様々なFab及びIgGの結合キネティクスを測定した。手短に説明すると、mPDGFRβをセンサーチップ上に固定化して、可溶性抗体を1.5nM〜100nMの範囲の濃度で注射した。センサーグラムを各濃度で得て、BIA Evaluation 2.0のプログラムを使用して評価した。親和性常数、Kdを、解離速度(koff)/会合速度(kon)の比から算出した(Lu、D.ら、2002;Zhu、Z.ら、1998;Loizos、N.ら、2005)。
(ヒト抗mPDGFRβ抗体の選択)
第二回からの合計190クローンと、第三回からの95クローンを無作為に選んで、ファージELISA及び可溶性Fab ELISAの双方によりmPDGFRβ結合及び阻止活性を試験した。第二回からのクローンの72%超、及び第三回からの98%が、mPDGFRβに特異的に結合することが認められ、選択プロセスの効率が高いことが示唆された。リガンド阻止アッセイにより、バインダーの約2.5%も、mPDGFRβをそのリガンドPDGF−BBへの結合から阻止することが明らかになった。
7つのFab断片全てが、mPDGFRβに特異的に結合し、mPDGFRβをそのリガンドPDGF−BBへの結合から阻止した。その作用強度は様々であった。IC50値(すなわち、PDGFRβ/PDGF−BB相互作用の50%を阻止するのに必要な抗体濃度)の範囲は、約4nMから>33nM(図1B)であった。最高のレセプター結合効率及びレセプター/リガンド阻止作用強度を有するクローンである、クローン1B3(表1)を更に調べるために選択した。
Figure 0005209702
(全長IgG抗体のクローニング及び発現)
得られたクローン1B3の重鎖及び軽鎖遺伝子をコード化するDNA配列を、PCRによって増幅し、ヒトκ軽鎖定常領域及びヒトγ1重鎖定常領域を含む発現ベクターにクローニングした。この発現ベクターをNS0骨髄腫細胞にトランスフェクトして、1B3発現細胞の安定なクローンを選択した。細胞を無血清培地にて成長させ、全長の1B3 IgGを細胞培養上清からプロテインA親和性クロマトグラフィー(Poros A、Applied Biosystems,Foster City,CA)によって精製した。
予期した通り、1B3 IgGは、固定化mPDGFRβに対して、そのFab断片よりもずっと高い結合効率を示した。IC50値は、1B3 IgGに対して0.34nMで、1B3 Fabに対して1.3nMであった(図1A)。BIAコア機器での表面プラズモン共鳴による結合動態解析により、mPDGFRβへ結合する1B3の親和性が、そのFab形よりも約57倍増大した(Fabに対して5.1nM、及びIgGに対して0.09nM)ことが明らかになった。ヒトPDGFRβへの結合について1B3抗体を試験した場合、ヒト腫瘍細胞系上の細胞表面で発現されたレセプターとしても、可溶性組換え蛋白質としても、交差反応性は観察されなかった。更に、1B3は、ヒト及びマウスPDGFRαの両者には結合しなかった(データは示さず)。阻止アッセイで、1B3は1.2nMのIC50でmPDGFRβをそのリガンドPDGF−BBへの結合から阻害し、一方そのFabのIC50は4.1nMであった(図1B)。
(細胞系アッセイで、1B3はPDGF−BBで刺激されるレセプターリン酸化及び下流のシグナル伝達を阻害する)
NIH/3T3(線維芽細胞)、D122(ルイス肺癌腫)、4T1(乳癌)、B16(黒色腫)及びH5V(PmTで形質転換した内皮細胞)を含むいくつかのマウス細胞系を、1B3をテスト試薬として用いてFACS解析によりPDGFRβ発現を試験した。細胞を、ウェル当たり約1×10で96ウェルプレートのウェル内に等分し、1B3(10μg/ml)とともに4℃で1時間インキュベートし、その後抗ヒトFc抗体−FITC接合体(Jackson ImmunoResearch)と4℃で更に1時間インキュベートした。冷PBSで数回洗浄した後、FACSyantage SEフローサイトメーター(BD Biosciences、San Jose、CA)を用いて細胞を分析した。R&Dからの抗mPDGFRβ抗体を、陽性対照として使用した(データは示さず)。FACSの結果(図2A)、NIH/3T3及びD122はPDGFRβを中レベルで発現し、4T1及びB16は低レベルでそのレセプターを発現し、H5Vでは全く染色が生じないことが示された。
レセプターリン酸化を、NIH/3T3及びD122細胞について定量した。細胞を6cmディッシュに蒔き、集密度70〜80%まで成長させ、その後PBS中で細胞を2回洗浄し、無血清培地中で一晩培養した。この細胞を先ず、様々な抗体とともに室温にて30分間インキュベートし、その後PDGF−BBを用いて37℃にて15分間刺激した。細胞を溶解バッファー(50mM Tris−HCl、pH 7.4、150mM NaCl、1% TritonX−100、1mM EDTA、1mMフッ化フェニルメチルスルホニル、0.5mM NaVO、1μg/mlロイペプチン、1μg/mlペプスタチン、及び1μg/mlアプロチニン)中で1時間溶解させ、その後溶解物を4℃にて10分間、12,000rpmで遠心分離した。細胞溶解物上清から抗mPDGFRβ抗体(R&D Systems Inc)によりレセプターを免疫沈降させ、その後20μlのProA/G−セファロースビーズを添加した。沈殿したレセプター蛋白質を4〜12%NuPAGEビス−トリスゲル上で分離し、ポリ二フッ化ビニリデン膜に転写した。ホスホ−mPDGFRβ蛋白質を、抗ホスホチロシン抗体−HRPコンジュゲート(Santa Cruz Biotech、Santa Cruz、CA)を用いてブロット上で検出した。ゲルに付した全レセプター蛋白質を、mPDGFRβに対する抗体を用いてアッセイした。
下流のシグナル伝達を調べるために、前記処置で得られた細胞溶解液を4−12%のNuPAGEビス−トリスゲルによって分離した。抗ホスホ−Akt並びに抗ホスホ−p44/p42 MAPK及びp44/p42 MAPK(eBioscience、San Diego、CA)をそれぞれ用いて、リン酸化Akt、及びp44/42 マイトゲンで活性化したプロテインキナーゼ(MAPK)を検出した。
NIH/3T3及びD122両細胞において、1B3はPDGF−BBで刺激されるレセプターのリン酸化を用量依存的に阻害した(図2B及び2C)。抗体はまた、D122細胞においてAkt及びp44/42 MAPキナーゼ両者のPDGF−BB刺激リン酸化を強力に阻害した(図2D)。
(腫瘍異種移植片モデルにおける抗mPDGFRβ抗体の抗腫瘍活性)
3種の卵巣癌腫(SK−OV−3、OV−CAR−5及びOV−CAR−8)、1種の膵臓癌腫(BxPC3)、1種の肺癌腫(NCI−H460)、及び1種の腎臓癌腫(Caki−1)を含む6種のヒト異種移植片腫瘍モデルを用いて、インビボで1B3の抗腫瘍活性を判定した。無胸腺(nu/nu)マウス(雌性、7−8週齡)を、異種移植片の移植前に7〜10日間収容した。各マウスに、SK−OV−3、OVCAR−5、OVCAR−8、Caki−1、BxPC3又はNCI−H460腫瘍細胞の3〜10×10細胞を皮下注射した。腫瘍が、約250〜300mmに達したら、マウスを各10〜12匹の群に無作為に分けて、DC101と組み合わせた1B3、DC101、又は1B3で1週間に2〜3回、腹腔内注射により処置した。ヒトIgG及び/又は米国薬局方準拠の生理食塩水を、対照群として使用した。腫瘍サイズ及びマウス体重を、週2回測定した。式:π/6×(長さ×幅)、(長さ=最長の直径、及び幅=長さに対して垂直方向の直径)を用いて腫瘍体積を算出した。対照群に対する処置群の平均腫瘍体積の比(T/C%)を求めた。統計的解析をスチューデントt検定によって実施した。
抗PDGFRβ抗体での単独治療の抗腫瘍効果を調べるために、マウスを1B3、正常ヒトIgG、又は生理食塩水で腹腔内注射により週2回処置した。SK−OV−3モデルで、腫瘍担持マウスに6、20、又は60mg/kgの用量で1B3を与えた。2種の低用量の1B3で処置したマウスで、腫瘍成長阻害は観察されなかった(図3A)。60mg/kgでは、1B3は処置開始後29日までに完全に腫瘍成長を阻止し(P=0.0028)、その後の継続的な抗体処置に関わらず、腫瘍は速やかに、ヒトIgGで処置した対照群におけるものと同様の速度で成長し始めた(図3A)。1B3(60mg/kg用量)は、OV−CAR−8及びNCI−H460異種移植片モデルの双方でも有意な抗腫瘍活性が実証された。すなわち、処置期間中ほぼ完全にOV−CAR−8腫瘍の成長を阻止し(図3B)(P=0.0022)、NCI−H460腫瘍の成長を有意に緩徐化した(図3F)(P<0.05)。他方、1B3(週3回40mg/kg、又は週2回60mg/kg)は、BxPC3、OV−CAR−5及びCaki−1異種移植片モデルで何ら抗腫瘍活性を示さなかった(図3C、3D及び3E)。1B3処置は、検査した6種のモデルすべてで、体重及び動物行動の変化を含め、顕在的な毒性を起こさなかった。
(腫瘍異種移植片モデルにおける抗VEGFR2抗体、DC101の抗腫瘍及び抗血管形成活性の、1B3による増強)
抗VEGFR2抗体の抗腫瘍及び抗血管形成活性が、複数の動物モデルで実証されている(Prewett,M.ら、1999,Cancer Res.59:5209−18)。そこで、我々は1B3が、DC101の抗腫瘍及び抗血管形成活性を増強できることを、2種の異種移植片モデル、BxPC−3(膵臓癌腫)及びNCI−H460(非小細胞肺癌腫)を用いて実証する。300〜350mmのサイズの異種移植された腫瘍を担持する無胸腺ヌードマウスを無作為化して、4つの処置群(n=12/群)に分けて、生理食塩水、1B3(40mg/kg)、DC101(40mg/kg)、又は1B3(40mg/kg)プラスDC101(40mg/kg)を週3回腹腔内注射することにより処置した。予期した通り、DC101での処置は、BxPC3及びNCI−H460異種移植片の双方の成長を有意に阻害した(それぞれ、P=0.0001及び<0.0001)(図4A及び4B)。1B3での単独治療で、NCI−H460モデルにおける中程度の抗腫瘍活性が実証された(処置後22日にT/C%=66%、P=0.0062)が、BxPC3異種移植片での抗腫瘍活性は示されなかった。1B3とDC101との組み合わせは、BxPC3モデルで有意に腫瘍阻害の増強をもたらした。治療の終了時にT/C%は、抗体の組み合わせを与えたマウスで27.3%であったのに対し、DC101単独処置のマウスでは38.7%であった(P=0.0346)。更に、抗体組み合わせ群では12匹のマウスのうち7匹で腫瘍の退行が観察され(58.3%)、これに対しDC101単独群では11匹のマウス中のうち2匹(18.2%)で観察され、1B3を単独で与えたマウスで退行は観察されなかった。NCI−H460モデルで、1B3プラスDC101はやはり、1B3又はDC101単独のいずれよりもずっと強力な腫瘍阻害活性をもたらし、処置後22日にT/C%は1B3プラスDC101の群で22%であり、これに対し1B3群では66%であった(P<0.0001)。試験の終了時には(処置後50日)、抗体組み合わせ群で平均腫瘍体積はDC101単独群の半分であった(813.9±127.8mmに対して1660.9±554.4mm)(P=0.025)。抗体組み合わせ群では死亡がなかったが、DC101群の12匹のマウスのうち2匹が実験中に(1匹は第22日に、もう1匹は第43日に)死亡した。
(腫瘍切片の免疫組織化学)
抗体で処置したマウスからの腫瘍異種移植片を、血管の血管密度及び周皮細胞被覆の双方について免疫組織化学染色によって調べた。処置後第34日(BxPC3モデル)又は第50日(NCI−H460モデル)に、DC101単独治療及びDC101/1B3併用治療群各々からの6匹のマウスを安楽死させた。腫瘍を取り出し、10%中性緩衝ホルマリン中で4℃にて一晩固定して、パラフィン包埋した。固定した腫瘍をLeica RM2135ミクロトームを用いて6μmの厚さの切片にし、その後血管及び周皮細胞/SMC被覆の双方につき二重染色した。
抗CD31抗体(血管染色用)及び抗α−平滑筋アクチン(α−SMA)抗体(周皮細胞染色用)の両者を用いて腫瘍切片を染色した。切片は先ず、ラット抗マウスPECAM−1(抗CD31抗体、Pharmingen、San Diego、CA)とともに4℃で一晩インキュベートし、その後ビオチン−SP−標識化ロバ抗ラットIgG抗体、次いでストレプトアビジン−Cy3接合体(両方ともJackson ImmunoResearchより入手)とともにインキュベートした。切片は更に、抗α−SMA抗体−FITC接合体(シグマ)で染色した。最後に、切片をToPro(Molecular Probe、ライデン、オランダ)で室温で5分間、対比染色した。
共焦点顕微鏡に結線したデジタルカメラ(Nikon Eclipse TE2000U)を用い、EZ−C1 2.20ソフトウェアによって免疫蛍光画像(200×の倍率)を得た。コンピュータ支援による形態学的数量化を、Image Pro Plusソフトウェア(MediaCybernatics、Silver Spring、MD)を用いて実施し、各切片より分析した。
各切片からの腫瘍周縁及び腫瘍コアの5枚のデジタル画像で、総CD31血管、α−SMA血管、成熟血管(二重CD31及びα−SMA)、及び総CD31血管に対する二重CD31/α−SMA血管のパーセンテージを計数した。2種の異なる定量化法を用いて、個々の腫瘍切片の血管分布の程度、すなわち血管密度(血管数/mm)、及び血管面積のパーセンテージ(総腫瘍面積に対する血管面積%)を測定した。コンピュータ支援形態学的数量化は、Image Pro Plusソフトウェアを用いて実施した。統計的解析には、二元配置分散分析(two−way ANOVA)の後FisherのLSD法を用いて多重比較(Sigma Stat 3.1 Systat Software,Inc.、Point Richmond、CA)を行った。
DC101処置で、BxPC3腫瘍異種移植片でのCD31血管密度が主に腫瘍コア内で有意に低減したが(図5A)、α−SMA血管密度に対しては弱い効果しか示されなかった(図5B)。DC101への1B3の添加は、腫瘍コアでの血管分布を更に減少させることはなかったものの、腫瘍の周辺で血管密度の低減が有意に高められる結果となった(図5A)。1B3単独では、全体的な腫瘍血管密度への有意な効果は示されなかったが(図5A)、腫瘍周縁でのα−SMA染色は低減し(図5B)、この結果CD31/α−SMA二重陽性(成熟)血管(図5C)のパーセンテージの低下がもたらされた。これは、腫瘍内のPDGFRβ−陽性周皮細胞が選択的に阻害されたことを示唆する。DC101単独で、及びDC101プラス1B3で処置した腫瘍の双方で、CD31血管の低減の程度は、腫瘍コア及び周辺の双方におけるα−SMA周皮細胞被覆の低減と直接相関している(図5A及びB)ことは興味深い。結果的に、腫瘍周縁及びコアの双方における成熟血管のパーセンテージ、すなわち、総CD31血管に対する二重CD31/α−SMA血管の比率は、生理食塩水、DC101単独、又はDC101プラス1B3で処置したマウスからの腫瘍間で有意に異なることはなさそうであった(図5C)。同様の現象が、NCI−H460腫瘍異種移植片でも観察された(図5D−F)。最後に、総腫瘍面積に対する血管面積のパーセンテージを測定する代替採点法を用いて腫瘍血管分布の程度を定量した場合に、腫瘍異種移植片の双方でほぼ同じ観察結果が得られた(示さず)。
(ヒト抗hPDGFRβ抗体の選択)
前記のファージディスプレイライブラリーを、ヒトPDGFRβに結合するファージ−Fabについてスクリーニングした。1B3について前記した通り、得られたhPDGFRβ−結合クローン、2C5(表1)の重鎖及び軽鎖遺伝子をコード化するDNA配列を、PCRによって増幅し、ヒトκ軽鎖定常領域及びヒトγ1重鎖定常領域を含む発現ベクターにクローニングした。この発現ベクターをNS0骨髄腫細胞にトランスフェクトして、2C5抗体を発現している安定なクローンを選択した。
BIAコア解析によって確認すると、1B3がmPDGFRβに結合するのと同様の結合特性で、2C5はhPDGFRβに結合する。1B3と同様に、2C5はPDGFRβに対して特異的であり、hPDGFRαに結合しない。しかし、1B3はマウスPDGFRβに結合するがヒトPDGFRβには結合しないのに対し、2C5は両方の蛋白質に結合する(図6)。1つの実験で、表面プラズモン共鳴により定量した2C5に対するKd値は、hPDGFRβで1.36×10−11Mであり、mPDGFRβで6.05×10−11Mであった。hPDGFRβへの1B3結合に対するKdは、4.17×10−11Mであった。
2C5も、図6に示すように、ヒト及びマウスPDGFRβの両者へのPDGF−BBの結合を阻止する。IC50値はhPDGFRβで0.55nM、そしてmPDGFRβで0.35nMであった。
(細胞系アッセイで、2C5はPDGF−BBで刺激されるレセプターリン酸化及び下流のシグナル伝達を阻害する)
2C5がPDGFRβリン酸化を阻止する能力を、ヒトCaki−1腫瘍細胞(図7)及びマウスNIH/3T3及びD122細胞系(図8)について調べた。2C5は、試験をした低濃度でもレセプターのリン酸化を阻止した(IC50<<1.8μg/ml)。2C5はまた、Akt及びp44/42MAPの両キナーゼのPDGF−BB刺激リン酸化も、Caki−1細胞(図7)及びD122細胞(図8)で強力に阻害した。
(腫瘍異種移植片モデルにおける抗PDGFRβ抗体の抗腫瘍活性)
前記5種のヒト異種移植片腫瘍モデル(OVCAR−5及びOVCAR−8、BxPC3、NCI−H460、及びCaki−1)を用いて、インビボで2C5の抗腫瘍活性を判定した。腫瘍のヒトPDGFRβレセプター及び脈管構造のマウスレセプターに結合して阻害する2C5を、マウス脈管構造のみに結合する1B3と比較した。SKOV−3、OVCAR−8、及びNCI−H460モデルでは腫瘍成長の中度の低減が観察されたが、OVCAR−5、BxPC3及びCaki−1モデルでは観察されなかった(図9;表2)。
Figure 0005209702
(腫瘍異種移植片モデルにおける、抗PDGFRβ(2C5)/抗mVEGFR2(DC101)抗体の組み合わせの抗腫瘍活性)
ヒト及びマウスPDGFRβレセプターに結合する2C5(すなわち、マウス宿主内のヒト異種移植片の腫瘍及び脈管構造両者上のPDGFRβレセプター)も、マウスVEGFR2に特異的な抗体(DC101)と組み合わせて、腫瘍成長の阻害について試験した。異種移植片細胞系は、BxPC−3、MIA−PaCa−2、Detroit−562、HCT−8、NCI−H460、NCI−H292、及びHCT−116であった。2C5及びDC101の同時投与の結果、いずれかの抗体単独の場合よりも有意に大幅に、腫瘍成長の阻害が引き起こされた(図10及び表3)。
Figure 0005209702
(2C5は、PDGF−BBで刺激される細胞遊走を細胞系遊走アッセイにおいて阻害する)
2チャンバー技術を用いて、NCI−H460、OVCAR8、WS−1及びU−118細胞系で細胞遊走を阻害する2C5の能力を調べた。コラーゲン(100μg/ml)を上部チャンバー(100μl)及び下部チャンバー(150μl)に加え、37℃で1時間インキュベートした。チャンバーをPBSで2回洗浄した後、100μlの飢餓細胞(無血清培地中、概算値0.5〜1×10/ml)を上部チャンバーに加えて、150μlの無血清培地を下部チャンバーに加え、その後37℃で4時間インキュベートした。PDGF−BB刺激のために、PDGF−BBを下部チャンバーに加えて終濃度を100ng/mlとした。2C5ウェルで、2C5は上部チャンバーに加えて終濃度を30μg/mlとした。上部チャンバー内の非遊走細胞を、膜からこすり取った。PBSで3回洗浄した後、下部チャンバー側の膜上の遊走細胞は4%ホルマリンで固定して、ヘキスト(4μg/ml)で染色した。この結果得られたものを集めて、細胞を蛍光顕微鏡下で計数した。30μg/mlの濃度で、2C5は、アッセイに用いた4種の細胞系すべてにおいて、PDGF−BBで刺激される細胞遊走を完全に阻害した(図11)。
(腫瘍異種移植片モデルにおける、抗PDGFRβ(2C5)/化学療法剤、又は抗PDGFRβ(2C5)/化学療法剤/抗mVEGFR2(DC101)抗体の組み合わせの抗腫瘍活性)
PDGFRβ抗体2C5も、化学療法剤(ゲムシタビン)又は化学療法剤(ゲムシタビン、パラクリタキセル又はオキサリプラチン)プラス抗VEGFR2抗体(DC101)と組み合わせて、腫瘍成長の阻害について調べた。異種移植片細胞系は、NCI−H292、MIA−PaCa−2、NCI−H460、及びGEOであった。2C5とゲムシタビンの同時投与の結果、2C5又はゲムシタビン単独のいずれの場合よりも強く腫瘍成長の阻害が引き起こされた。2C5と、化学療法剤及びDC101との同時投与の結果、化学療法剤/DC101の組み合わせよりも強く腫瘍成長の阻害が引き起こされた(図12及び表4)。
Figure 0005209702
腫瘍異種移植片モデルにおける、抗PDGFRβ(2C5)/抗PDGFRα(hPDGFRαに特異的な3G3、又はmPDGFRαに特異的な1E10)抗体の組み合わせの抗腫瘍活性。抗PDGFRβ抗体2C5も、抗PDGFRα抗体と組み合わせて腫瘍成長の阻害について調べた。異種移植片細胞系は、Caki−1、HPAC及びU−118MGであった。2C5及び3G3の同時投与の結果、いずれの抗体単独の場合よりも格段に強く腫瘍成長の阻害が引き起こされた(図13及び表5)。
Figure 0005209702
(PDGFRβ、PDGF−BB及びVEGF発現に対する2C5抗体の効果)
NCI−H460細胞 懸濁液(5×10細胞/マウス)を、雌性胸腺欠損マウスに皮下注射した。腫瘍がおよそ250mmに達したら、マウスを無作為化して4つの処置群に分けた(n=35、各々、米国薬局方準拠の生理食塩水、2C5、DC101及び2C5+DC101)。第3日、第7日及び第14日に、各群6匹ずつの動物を屠殺して、それらの腫瘍を収集した。腫瘍溶解液でELISA解析を実施して、PDGFRβ、PDGF−BB、mVEGFR2、mVEGF、hVEGF、FGF及びHIF−1αのレベルを評価した(図14)。
(2C5は、PDGFRβのドメイン1(D1)及びドメイン2(D2)に結合する)
先ずPDGFRβ及びPDGFRαの様々なキメラ構築体を、N末端から始めてC末端まで、PDGFRαドメインをPDGFRβドメインで交換するドメインスワッピングによって作製した。PDGFRβ/αキメラを、2C5結合の能力について調べた。次いで、D1D2、D2D3及びD1D2D3を含むPDGFRβの短いバージョンを作製して、PDGFRβ上の2C5結合ドメインを確認した。その結果、2C5はレセプターのD1及びD2両者を介してPDGFRβに結合することが示唆された(図15及び表6)。
Figure 0005209702

Claims (5)

  1. 配列SYAIS(配列番号20)を有するCDRH1、配列RIIPILGIANYAQKFQG(配列番号22)を有するCDRH2、配列DMGSRNYYYFY(配列番号24)を有するCDRH3、配列RASQSVGRYLA(配列番号28)を有するCDRL1、配列GASNRAT(配列番号30)を有するCDRL2、及び配列QQRSNWPLT(配列番号32)を有するCDRL3を含む、ヒトPDGFRβに結合する抗体またはその抗原結合断片。
  2. 配列番号26のアミノ酸配列、及び配列番号18のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の抗体またはその抗原結合断片。
  3. ヒトγ1重鎖定常領域及びヒトκ軽鎖定常領域を含む、請求項1または2に記載の抗体またはその抗原結合断片。
  4. 癌を治療するための、請求項1〜3のいずれか1つに記載の抗体を含む医薬組成物。
  5. 前記癌が、卵巣癌、NSCLC、膵臓癌、結腸癌、または膠芽腫である請求項4に記載の医薬組成物。
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