JP5620106B2 - 増強されたエフェクター機能を有するポリペプチド - Google Patents

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Description

本発明は、増強されたエフェクター機能を有するポリペプチド、これをコードする核酸、該核酸を含むベクター、該ベクターを有する宿主細胞または宿主生物、前記ポリペプチドを含む医薬組成物、前記ポリペプチドの製造方法、抗体のエフェクター機能を高める方法、および高エフェクター機能抗体産生細胞の作製方法等に関する。
抗体は、抗原との結合に関与する可変領域と、生理活性に関与する定常領域とを有しており、重鎖定常領域のC末端側はCH2およびCH3からなるFc領域で構成されている。Fc領域は、抗原への結合に直接関わらないが、Fcレセプター(FcR)との結合を介して同分子を表面に有する細胞に種々のエフェクター機能を発現させることができる。具体的には、Fc領域上のFcレセプター結合部位が、エフェクター細胞表面に存在するFcRに結合することにより、抗体被覆粒子の食作用および破壊、免疫複合体の浄化、活性化されたエフェクター細胞による抗体被覆された標的細胞の溶解(抗体依存性細胞傷害(ADCC))、炎症メディエーターの放出、胎盤トランスファーおよび免疫グロブリン生産の制御等を含むいくつかの重要で多様な生物学的反応が引き起こされる。
近年、こうした抗体の性質を疾患の治療に利用する抗体療法が試みられている。しかしながら、抗体を生産する際には、目的の抗原を認識する抗体を産生する細胞の作製に時間と労力を要し、しかも必要な抗体活性を確保するために動物細胞を用いて産生する必要があるため、これによる抗体産生のコストの上昇が、抗体医療における懸念事項の1つとなっている。したがって、抗体医療の効率的な展開には、コスト削減のための安価な抗体製造方法や高活性な抗体が求められており、こうした製造方法や抗体に関する研究も行われている。
抗体が有するエフェクター機能うち、ADCC誘導活性の発現には、IgGのFc領域と、エフェクター細胞の表面上に存在するFcRとの結合が必要であり、その結合については、抗体のヒンジ領域および定常領域の第2番目のドメイン(以下、CH2ドメインと表記する)内のいくつかのアミノ酸残基の重要性が示唆されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。また、Fc領域とFcRとの結合には、CH2ドメインに結合している糖鎖の重要性も示されており(例えば、非特許文献3および4参照)、糖鎖構造の最適化により高いエフェクター機能を有する抗体の作成も報告されている(例えば、特許文献1)参照)。
こうした報告を受けて、これまでにFc領域のアミノ酸置換に関する研究が盛んに行われてきた。PrestaらはFc領域アミノ酸のアラニン置換を網羅的に行い、いくつかのアミノ酸置換(S298A、E333A、K334A)がFcγRIIIaに対する結合能を上昇させ、ADCC活性を上昇させることを見出した(特許文献2参照)。さらにLazarらは、S239D/A330L/I332Eの3アミノ酸同時置換により、異なる抗体のADCC活性が共に上昇するというデータを提示している(特許文献3参照)。また、同様の試みが、特許文献4〜9に記載されている。
しかしながら、満足できるエフェクター機能を有する抗体は未だ開発されておらず、さらなる技術的改善が求められていた。
特開2005−224240号公報 国際公開第00/42072号パンフレット 米国特許出願公開第2005/0054832号明細書 国際公開第2004/063351号パンフレット 国際公開第2004/074455号パンフレット 国際公開第2005/070963号パンフレット 国際公開第2006/019447号パンフレット 国際公開第2006/104989号パンフレット 国際公開第2006/105062号パンフレット Eur. J. Immunol., 23, 1098(1993) Immunology, 86, 319(1995) Chemical Immunology, 65, 88(1997) 第3回糖鎖科学コンソーシアムシンポジウム講演抄録p30(2005)
本発明は、エフェクター機能が増強されたポリペプチドの提供を目的とする。
本発明者らは、上記の目的を達成するため鋭意研究を行う中で、Fc領域の特定部位を特定のアミノ酸残基に置換することにより、エフェクター機能を著しく改善し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下に関する。
<1>(1)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをFc受容体結合部分として含む、エフェクター機能を有するポリペプチド、または
(2)(i)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドに1個または2個以上の変異を有するポリペプチド、(ii)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列を有する核酸もしくは同核酸と同一のポリペプチドをコードする核酸の塩基配列に1個または2個以上の変異を有する核酸によりコードされるポリペプチド、(iii)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドまたは(i)もしくは(ii)の変異体をコードする核酸の相補鎖またはその断片にストリンジェントな条件でハイブリダイズする核酸によりコードされるポリペプチド、および(iv)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列と60%以上の相同性を有する核酸によりコードされるポリペプチドからなる群から選択されるFc受容体結合部分を含み、かつ、増強されたエフェクター機能を有するポリペプチド。
<2>Fc受容体結合部分が、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域である上記<1>のポリペプチド。
<3>細胞結合部分をさらに含む上記<1>または<2>のポリペプチド。
<4>細胞結合部分が、サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも1種の分子を認識またはこれと結合する上記<3>のポリペプチド。
<5>細胞結合部分が、抗原CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFα受容体、VEGF受容体、CTLA−4、AILIM/ICOS、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも1種の分子を認識またはこれと結合する上記<4>のポリペプチド。
<6>上記<1>〜<5>のいずれかのポリペプチドをコードする単離された核酸。
<7>上記<6>の核酸を含むベクター。
<8>上記<7>のベクターを有する宿主細胞または宿主生物。
<9>上記<8>の宿主細胞または宿主生物を、核酸がコードするポリペプチドを発現するように培養することを特徴とするポリペプチドの製造方法。
<10>Fc領域含有ポリペプチドのFc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能の高いFc領域含有ポリペプチドをin vitroで製造する方法。
<11>上記<10>の方法で製造されたポリペプチド。
<12>抗体のFc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を高めるin vitro方法。
<13>上記<12>の方法により得られた抗体。
<14>Fc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換するように、抗体産生細胞のFc領域をコードする遺伝子を変異させる工程を含む、高エフェクター機能抗体産生細胞をin vitroで作製する方法。
<15>上記<14>の方法で作製された抗体産生細胞。
<16>上記<1>〜<5>および<11>のいずれかのポリペプチド、上記<13>の抗体、上記<6>の核酸、上記<7>のベクター、上記<8>の宿主細胞または宿主生物および/または上記<15>の抗体産生細胞を含む医薬組成物。
本発明のポリペプチドは、著しく向上したエフェクター機能を有しており、抗体療法等に用いる場合には薬剤の使用量を低くすることができるため、経済的であり、副作用を低減することができる。
また、本発明の抗体のエフェクター機能を高める方法は、既存の任意の抗体に適用できるため、応用範囲が広く、医療、獣医療を始めとする種々の分野への多大な貢献が期待できる。
抗CD20キメラ抗体および本発明のポリペプチドのCD20結合反応性を評価した結果を示したグラフである。 抗CD20キメラ抗体および本発明のポリペプチドのCD16結合反応性を評価した結果を示したグラフである。 抗CD20キメラ抗体および本発明のポリペプチドのADCC誘導活性を評価した結果を示したグラフである。
本発明は、
(1)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドをFc受容体結合部分として含む、エフェクター機能を有するポリペプチド、または
(2)(i)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドに1個または2個以上、好ましくは1個または数個の変異を有するポリペプチド、
(ii)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列を有する核酸もしくは同核酸と同一のポリペプチドをコードする核酸の塩基配列に1個または2個以上、好ましくは1個または数個の変異を有する核酸によりコードされるポリペプチド、
(iii)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチドまたは(i)もしくは(ii)の変異体をコードする核酸の相補鎖、またはその断片にストリンジェントな条件でハイブリダイズする核酸によりコードされるポリペプチド、および
(iv)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列と60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上の相同性を有する核酸によりコードされるポリペプチド
からなる群から選択されるFc受容体結合部分を含み、かつ、増強されたエフェクター機能を有するポリペプチドに関する。
本発明のポリペプチドの好ましい態様においては、Fc受容体結合部分が、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域である。
本発明において、「増強されたエフェクター機能を有する」とは、本発明のポリペプチドのエフェクター機能が、野生型抗体などの野生型のFc領域を有するポリペプチドと比べて高まっていることを意味する。具体的には、限定することなく、例えば、本発明のポリペプチドのFcR結合能が、野生型のFc領域を有するポリペプチドと比べて(例えば同一の効果を奏する濃度を指標として)1.5倍以上、好ましくは2倍以上、より好ましくは3倍以上、さらに好ましくは4倍以上、特に好ましくは5倍以上、例えば、6倍、8倍、10倍、12倍または15倍以上高いこと、あるいは、本発明のポリペプチドのADCC誘導活性が、野生型のFc領域を有するポリペプチドと比べて(例えば同一の効果を奏する濃度を指標として)10倍以上、好ましくは25倍以上、より好ましくは50倍以上、さらに好ましくは75倍以上、特に好ましくは100倍以上、例えば、150倍、200倍、300倍、400倍または500倍以上高いことを意味する。ポリペプチドのFcR結合活性やエフェクター機能は、後述の任意の既知の手法により適宜決定することができる。
本明細書で用いる「ストリンジェントな条件」という用語は、当該技術分野において周知のパラメータであり、標準的なプロトコル集、例えばSambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3d ed., Cold Spring Harbor Press (2001)や、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Greene Publishing Associates (1992)等に記載されている。
本発明におけるストリンジェントな条件は、例えば、65℃での、3.5×SSC(0.15M塩化ナトリウム/0.15Mクエン酸ナトリウム、pH7)、フィコール0.02%、ポリビニルピロリドン0.02%、ウシ血清アルブミン0.02%、NaHPO25mM(pH7)、SDS0.05%、EDTA2mMからなるハイブリダイゼーションバッファーによるハイブリダイゼーションを指す。ハイブリダイゼーション後、DNAが移された膜は、2×SSCにて室温において、次いで0.1〜0.5×SSC/0.1×SDSにて68℃までの温度において洗浄する。あるいは、ストリンジェントなハイブリダイゼーションは、ExpressHyb(登録商標)Hybridization Solution(Clontech社)等の市販のハイブリダイゼーションバッファーを用いて、製造者によって記載されたハイブリダイゼーションおよび洗浄条件で行ってもよい。
同程度のストリンジェンシーを生じる結果となる使用可能な他の条件、試薬等が存在するが、当業者はかかる条件に通じていると思われるため、これらについては、本明細書中に特段記載はしていない。しかしながら、本発明の変異体をコードしている核酸の相同体または対立遺伝子の明確な同定ができるよう、条件を操作することが可能である。
本発明のポリペプチドの別の態様としては、
(1)配列番号:1〜6のいずれかで表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(2)(1)のポリペプチドに1個または2個以上、好ましくは1個または数個の変異を有するが、なお該ポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチド、
(3)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列を有する核酸もしくは同核酸と同一のポリペプチドをコードする核酸の塩基配列に1個または2個以上、好ましくは1個または数個の変異を有する核酸によりコードされ、かつ(1)のポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチド、
(4)(1)のポリペプチドまたは(2)もしくは(3)の変異体をコードする核酸の相補鎖、またはその断片にストリンジェントな条件でハイブリダイズする核酸によりコードされ、かつ、(1)のポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチド、および
(5)配列番号:7〜12のいずれかで表される塩基配列と60%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上の相同性を有する核酸によりコードされ、かつ、(1)のポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチド
からなる群から選択されるFc受容体結合部分を含む、エフェクター機能を有するポリペプチドが挙げられる。
上記(2)〜(5)のポリペプチドが、(1)のポリペプチドと同等の機能を有するか否かは、例えば、FcRとの結合活性や、細胞結合部位をさらに含む態様においては、ADCC誘導活性などのエフェクター機能を評価することにより判断することができる。(1)のポリペプチドと同等の機能を有するポリペプチドとしては、例えば、FcR結合活性が野生型Fc領域に比べて増強されているもの、細胞結合部位をさらに含む態様においては、ADCC誘導活性などのエフェクター機能が野生型抗体に比べて増強されているものが挙げられる。ここで「同等」とは、FcR結合活性や、細胞結合部位をさらに含む態様におけるエフェクター機能の増強の程度が(1)のポリペプチドと同じレベルであることを含むが、これに限らず、FcR結合活性や、エフェクター機能が野生型Fc領域または野生型抗体に比べて増強していれば、増強の程度が(1)のポリペプチドより小さくても大きくてもよい。FcR結合活性やエフェクター機能は、後述の任意の既知の手法により適宜決定することができる。
本発明のポリペプチドは、極めて高いFcR結合能を有するとともに、著しく向上したエフェクター機能を有する。エフェクター機能には、例えば抗体被覆粒子の食作用および破壊、免疫複合体の浄化、活性化されたエフェクター細胞による抗体被覆された標的細胞の溶解((ADCC))、補体タンパク質による細胞膜破壊(補体依存性細胞傷害(CDC))、炎症メディエーターの放出、胎盤トランスファーおよび免疫グロブリン生産の制御等が含まれる。なかでも、本発明のポリペプチドはADCCおよびCDC活性が向上しており、特にADCC活性が向上している。
本発明のポリペプチドは、ヒトエフェクター細胞の存在下でADCCをより効果的に媒介することができる。ADCCは、細胞が媒介する反応を意味しており、エフェクター細胞が抗体を介して標的細胞を認識し、標的細胞の溶解を引き起こす反応である。前記エフェクター細胞には、例えばキラーT細胞、ナチュラルキラー(NK)細胞、好中球、単球、マクロファージなどが挙げられる。これらのエフェクター細胞は、通常、細胞表層にFcRを発現しており、Fc領域の構造に応じて、結合可能な種類のFcRを発現する細胞が認識され、細胞障害活性を発現することができる。
本発明のポリペプチドは、Fc受容体結合部分を介してエフェクター細胞を認識することにより、ADCCを誘導、促進することができる。本発明においては、Fc受容体結合部分がエフェクター細胞の表層分子(FcγR等)と容易に結合して効率よく活性化できるためか、少量のポリペプチドで高いADCC活性を速やかに誘導することができる。
CDCは、補体タンパク質が媒介する反応を意味しており、補体タンパク質が抗体を介して標的細胞を認識し、標的細胞の細胞膜の破壊を引き起こす反応である。前記補体タンパク質は、ポリペプチドのFc受容体結合部分に結合することにより活性化される。本発明においては、Fc受容体結合部分が補体タンパク質(C1q等)と容易に結合して効率よく活性化できるためか、少量のポリペプチドで高いCDC活性を速やかに誘導することができる。
また、エフェクター機能が、FcRの多型により影響を受ける可能性があることが知られている。例えば、ヒトCD16の第158アミノ酸がバリンであるか、フェニルアラニンであるかによって、抗体のFc領域の結合性が影響されることが報告されている(例えば、Koene HR et al., Blood. 1997;90(3):1109-14参照)。それ故、本発明のポリペプチドもこれら多型に応じて特別の反応性を示すことができる。したがって、本発明のポリペプチドは、その一態様において、CD16の第158アミノ酸がバリンであるヒトにおいて、特に高いエフェクター機能を発揮する。また、本発明のポリペプチドは、別の態様において、CD16の第158アミノ酸がフェニルアラニンであるヒトにおいて、特に高いエフェクター機能を発揮する。
本発明におけるFc受容体結合部分は、エフェクター機能(特にADCC、CDC等)を効果的に媒介できる構造であることが好ましい。このような観点から、Fc受容体結合部分としては、IgGのFc領域をベースにしたものを用いることができる。なかでも、ヒトIgGのFc領域が好ましく、より好ましくはヒトIgG1、ヒトIgG2、ヒトIgG3またはヒトIgG4のFc領域等が用いられる。本発明においては、元来ADCC活性を有しているヒトIgG1、ヒトIgG3のFc領域が好適に用いられる。また、CDC活性はサブクラスに応じて殺効果が異なり、ヒトIgG1、ヒトIgG4等のFc領域を用いることができる。野生型ヒトCγ1、Cγ2、Cγ3、Cγ4の塩基配列を、配列番号:58、60、62、64に、そのアミノ酸配列を、配列番号:57、59、61、63にそれぞれ示す。なお、生体が有する他のタンパク質と同様、抗体のFc領域にも多型が存在するため、野生型ヒトCγ1、Cγ2、Cγ3、Cγ4が上記とは異なる塩基配列および/またはアミノ酸配列を有する場合もあるが、本発明のFc受容体結合部分は、かかる多型を有するFc領域をベースにしてもよい。
なお、本明細書において、抗体定常領域における特定のアミノ酸を示すためにKabatのEUインデックスを参照する場合があるが、これは全て、(Sequence of Proteins of Immunological Interest, 5th Ed. Public Health Service, National Institutes of Health, Bethesda, MD(1991))に基づいている。しかしながら、上記インデックスは、特定のアミノ酸の同定に便宜的に用いているに過ぎず、本発明のポリペプチドのアミノ酸配列は上記文献に記載のものに限定されない。
本発明におけるFc受容体結合部分のベースとなるFc領域としては、天然に存在する抗体のFc領域に限定されず、これらのFc領域のアミノ酸配列の一部に欠失、付加、置換等の修飾がなされたものであってもよく、対応するアミノ酸配列からなる合成ポリペプチドであってもよい。ベースとなるFc領域におけるアミノ酸残基のシステイン残基への置換は、遺伝子組換え技術を用いた公知の方法、例えば、部位特異的変異導入法などを用いて行うことができる。
本発明におけるFc受容体結合部分がFc領域変異体を含む場合、これは典型的には糖鎖結合部位を含んでいる。前記糖鎖結合部位には、必ずしも糖鎖が結合している必要はないが、ADCC活性を促す点で少なくとも一つの糖鎖が結合していることが好ましい。前記糖鎖としては、一以上の単糖からなる糖鎖であれば特に限定されず、例えば抗体重鎖のFc領域に結合している糖鎖やそのグライコフォーム、合成糖鎖のいずれであってもよい。例えば、下記式で表される糖鎖は、IgG1抗体重鎖のFc領域における糖鎖結合部位に結合している糖鎖の例である。
一般に、Fc領域に結合する糖鎖の構造は、エフェクター機能に密接に関連することが知られており、同機能の向上を目的として、天然型糖鎖に適宜な修飾が施された糖鎖を用いることも好ましい。天然型糖鎖に修飾が施された糖鎖の例としては、例えば、上記式中、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)に結合しているフコース(Fuc(α1,6))に対し、付加、欠失、置換等の修飾を施した構造の糖鎖などが挙げられる。糖鎖修飾部位に結合する糖鎖は、O−結合型、N−結合型のいずれであってもよいが、好ましくはN−結合型糖鎖からなる糖鎖が用いられる。
一般に、Fc領域の糖鎖は、IgG抗体のADCC活性にきわめて重要であり、糖鎖の存在そのものや、その糖鎖構造がADCC活性に密接に関与していることが知られている。また、糖鎖修飾部位への糖鎖の結合(特にN型糖鎖の発現)には、一般的にAsn−X−Ser/Thr(Xは任意のアミノ酸残基)というアミノ酸配列が必要である。
本発明のポリペプチドは、Fc受容体結合部分以外のポリペプチド部位として、細胞表層存在分子を認識する部位(細胞結合部分)を有していることが好ましい。前記細胞表層存在分子は、ヒト細胞および非ヒト細胞(マウス細胞等)のいずれの表層に存在する分子であってもよいが、ヒト細胞表層存在分子が好適である。
前記ヒト細胞表層存在分子には、例えばサイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、およびウィルス感染細胞表層分子等が含まれる。このようなヒト細胞表層存在分子の具体例としては、例えばCD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFα受容体、VEGF受容体、CTLA−4、AILIM/ICOS、およびインテグリン分子等が挙げられる。
本発明のポリペプチドは、例えばIgGにおけるFc領域を含むような抗体の変異体、もしくは細胞表層存在分子(特にヒト細胞表層存在分子)を認識するポリペプチド分子とIgGにおけるFc領域とのキメラ分子のようなポリペプチド(抗体様分子)の変異体で構成することができる。抗体および抗体様分子の変異体は、単独でまたはこれらを組み合わせて用いることができる。
より具体的には、本発明のポリペプチドには、抗体の変異体であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられた変異体、および、細胞結合部分およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体が含まれる。本発明のポリペプチドは、置換前の抗体やキメラ分子と比較して、FcR結合能および/またはエフェクター機能が向上している。本発明のポリペプチドにおいてFc領域はヒトIgGのFc領域、より好ましくはヒトIgG1、ヒトIgG2、ヒトIgG3、ヒトIgG4の各Fc領域等が挙げられる。本発明のFc領域は、上述の通り、糖鎖修飾部位にN−結合型糖鎖を有していることが好ましい。
本発明における抗体とは、抗原結合部位を有し、エフェクター機能(特にADCC)を誘導可能な分子であれば特に限定されず、例えばヒト抗体、マウス抗体等の非ヒト抗体などの天然型抗体およびこれらの誘導体;キメラ抗体、ヒト化抗体、単鎖抗体等の抗原抗体反応を誘導可能な組換え抗体等が含まれる。これらは、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体のいずれであってもよく、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。前記天然型抗体の誘導体とは、天然型抗体のアミノ酸配列の一部に、欠失、付加、置換等の変異が導入された抗体を意味しており、これらの変異は自然に生じたものでもよく、人為的なものであってもよい。前記抗原結合部位には、天然型抗体のFab領域における可変部位VHおよびVL(特に超可変部位CDR1〜3)およびこれらと相同な配列からなる領域等が含まれる。
なかでも、良好なADCC活性を発揮でき、抗体医薬に適用しやすい点で、組換え抗体、特にキメラ抗体、ヒト化抗体などが好ましく用いられる。前記キメラ抗体とは、2以上の異種または同種の融合タンパク質からなる抗体を意味しており、例えばヒトIgGのFc領域と非ヒトIgG(マウスIgG等)のFab領域とで構成される抗体等が挙げられる。前記ヒト化抗体としては、例えば非ヒトIgG(マウスIgG等)の超可変部領域を、ヒトIgG由来のFc領域を含む残りの領域に融合させた抗体等が挙げられる。
抗体としては、種々の抗原に対する抗体を用いることができる。これらの抗体が認識する抗原には、膜貫通分子などのレセプター、成長因子などのリガンド等のポリペプチド;腫瘍関連糖脂質抗原などの米国特許第5091178号に記載の非ポリペプチド抗原等が含まれる。具体的な抗原としては、例えば、レニン;ヒト成長ホルモン、ウシ成長ホルモンを含む成長ホルモン;成長ホルモン放出因子;副甲状腺ホルモン;甲状腺刺激ホルモン;リポタンパク;α-1-アンチトリプシン;インシュリンA-鎖;インシュリンB-鎖;プロインシュリン;卵胞刺激ホルモン;カルシトニン;黄体形成ホルモン;グルカゴン;因子VIIIC、因子IX、組織因子、およびvon Willebrands因子等の凝固因子;プロテインC等の抗凝固因子;心房性ナトリウム利尿因子;肺界面活性剤;ウロキナーゼまたはヒト尿または組織型プラスミノーゲン活性化剤(t−PA)等のプラスミノーゲン活性化剤;ボンベシン;トロンビン;造血性成長因子;腫瘍壊死因子-αおよび-β;エンケファリナーゼ;RANTES(regulated on activation normally T-cell expressed and secreted);ヒトマクロファージ炎症タンパク質(MIP-1-α);ヒト血清アルブミン等の血清アルブミン;ミューラー阻害物質;リラキシンA-鎖;リラキシンB-鎖;プロリラキシン;マウスゴナドトロピン関連ペプチド;ベータ−ラクタマーゼ等の微生物タンパク質;DNアーゼ;IgE;CTLA-4のような細胞毒性Tリンパ球関連抗原(CTLA);インヒビン;アクチビン;血管内皮成長因子(VEGF);ホルモンまたは成長因子のレセプター;プロテインAまたはD;リウマチ因子;脳誘導神経向性因子(BDNF)、ニューロトロフィン-3、-4、-5または-6(NT-3、NT-4、NT-5、またはNT-6)、またはNGF-β等の神経成長因子;血小板誘導成長因子(PDGF);aFGFおよびbFGF等の線維芽成長因子;表皮成長因子(EGF);TGF-αおよびTGF−β(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、およびTGF-β5等)等のトランスフォーミング成長因子(TGF);インシュリン様成長因子-Iおよび-II(IGF-IおよびIGF-II);des(1-3)-IGF-I(脳IGF-I)、インシュリン様成長因子結合タンパク質;CD3、CD4、CD8、CD19およびCD20等のCDタンパク質;エリスロポエチン;骨誘導因子;免疫毒素;骨形成タンパク質(BMP);インターフェロン-α、-β、および-γ等のインターフェロン;M−CSF、GM−SCF、およびG−CSF等のコロニー刺激因子(CSF);IL-1〜IL-10等のインターロイキン(IL);スーパーオキシドジスムターゼ;T細胞レセプター;表面膜タンパク質;崩壊促進因子;ウイルス性抗原、例えばAIDSエンベロープの一部等;輸送タンパク質;ホーミングレセプター;アドレシン(addressin);調節タンパク質;CD11a、CD11b、CD11c、CD18、ICAM、VLA-4およびVCAM等のインテグリン;HER2、HER3またはHER4レセプター等の腫瘍関連抗原;およびこれらのポリペプチドの断片等が含まれる。
抗体に対する好適な分子標的には、例えばCD3、CD4、CD8、CD19、CD20およびCD34等のCDタンパク質;HER2、HER3またはHER4レセプター等のErbBレセプターファミリー;LFA-1、Mac1、p150.95、VLA-4、ICAM-1、VCAMおよびそのαまたはβサブユニットのいずれかを含むαv/β3インテグリン(例えば、抗CD11a、抗CD18または抗CD11b抗体)等の細胞接着分子;VEGF等の成長因子;IgE;血液型抗原;flk2/flt3レセプター;肥満(OB)レセプター;mplレセプター;CTLA-4;プロテインC等が含まれる。
上記に例示の抗原の中でも、可溶型抗原およびその断片は、抗体を産生するための免疫原として使用することができる。例えばレセプターのような膜貫通分子に対しては、例えば、レセプターの細胞外ドメイン等の断片を免疫原として使用することができる。あるいは、膜貫通分子を発現する細胞を免疫原として使用することもできる。そのような細胞は、天然源(例えば、癌株化細胞)から取り出すことができ、または組換えベクターを用いて膜貫通分子等の抗体認識領域を発現するように形質転換された細胞であってもよい。
これらの抗体は、抗原結合部位以外に、細胞表層存在分子を結合可能な部位を有していてもよい。このような構成を有する抗体によれば、標的細胞の認識効率を向上できるため、少量の抗体で高いエフェクター機能を発揮することが可能である。
本発明は、限定することなく、例えば下記(1)から(4)のいずれかに記載の抗CD20抗体の変異体を提供する。
(1)CDR1として配列番号:51に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:53に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:55に記載のアミノ酸配列、およびCHとして配列番号:13〜18のいずれかに記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:25〜30のいずれかに記載のアミノ酸配列(H鎖全長のアミノ酸配列)を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(3)CDR1として配列番号:51に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:53に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:55に記載のアミノ酸配列、およびFc領域として配列番号:1〜6のいずれかに記載のアミノ酸配列を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)CDR1として配列番号:67に記載のアミノ酸配列、CDR2として配列番号:69に記載のアミノ酸配列、CDR3として配列番号:71に記載のアミノ酸配列、およびCLとして配列番号:73に記載のアミノ酸配列を有するL鎖、
(ii)配列番号:65に記載のアミノ酸配列(L鎖全長のアミノ酸配列)を有するL鎖。
また本発明はまた、例えば下記(1)から(4)のいずれかに記載の抗CD20抗体の変異体を提供する。
(1)配列番号:52に記載の塩基配列によりコードされるCDR1、配列番号:54に記載の塩基配列によりコードされるCDR2、配列番号:56に記載の塩基配列によりコードされるCDR3、および配列番号:19〜24のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるCHを有するH鎖を含む抗体の変異体、
(2)配列番号:31〜36のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるH鎖を含む抗体の変異体、
(3)配列番号:52に記載の塩基配列によりコードされるCDR1、配列番号:54に記載の塩基配列によりコードされるCDR2、配列番号:56に記載の塩基配列によりコードされるCDR3、および配列番号:7〜12のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるFc領域を有するH鎖を含む抗体の変異体、
(4)上記(1)、(2)または(3)のいずれかに記載のH鎖、および、下記(i)または(ii)に記載のL鎖の対を有する抗体の変異体、
(i)配列番号:68に記載の塩基配列によりコードされるCDR1、配列番号:70に記載の塩基配列によりコードされるCDR2、配列番号:72に記載の塩基配列によりコードされるCDR3、および配列番号:74に記載の塩基配列によりコードされるCLを有するL鎖、
(ii)配列番号:66に記載の塩基配列によりコードされるL鎖。
本発明における抗体様分子とは、抗原結合部位を有しない点で抗体とは異なるが、細胞結合部分を分子内に有し、当該部位における細胞表層分子との結合を介してエフェクター機能の発現に寄与することができる点で抗体類似の機能を有している。
本発明における抗体様分子としては、細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子等の組換え分子等が用いられる。すなわち本発明は、細胞結合部分およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体を提供する。本発明のキメラ分子の変異体は、エフェクター機能を有する限り、細胞結合部分、およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域の間に、ペプチド領域を含むことができる。ペプチド領域としては、次の(1)から(3)が例示できるが、これらに制限されるものではない。(1)リンカー、(2)抗体のヒンジ領域、ならびに、(3)リンカーおよび抗体のヒンジ領域。「抗体のヒンジ領域」には、抗体のヒンジ領域の全長だけでなく、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り、抗体のヒンジ領域の一部も含まれる。
細胞表層存在分子は、上記に例示のものと同様である。すなわち本発明は、サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも1種のヒト細胞表層存在分子に結合するキメラ分子の変異体を提供する。前記細胞結合部分は、例えば接着タンパク質の結合ドメインで構成することができる。また前記細胞結合部分は、例えば抗体H鎖および/またはL鎖の可変領域で構成することができる。
本発明の技術は、抗体の抗原認識部位と同様に抗原に結合する機能を持った部位、および、抗体のFc領域を含む分子であって、エフェクター機能を有する分子である限り適用できる技術である。したがって、本発明の技術の適用対象は、抗体分子に限られるものではない。本発明の技術は、細胞結合部分(例えば、接着タンパク質、接着分子、シグナル分子等の結合ドメイン)および、抗体のFc領域を含むキメラ分子全般に適用可能である。ここでいう接着タンパク質は、例えば、細胞間相互作用を媒介する分子であって、細胞の認識部位として細胞外領域を構造内に有する分子である。本発明における抗体様分子は、上記細胞外領域の構造を結合ドメインとして利用するため、本来この分子が結合する細胞表層存在分子を認識することが可能である。
前記接着タンパク質としては、例えば、免疫グロブリンスーパーファミリー(IgSF)、チロシンキナーゼ活性を持つレセプター(レセプターチロシンキナーゼ)等のサイトカインに対するレセプター、造血素および神経成長因子レセプタースーパーファミリー、インテグリン、カドヘリン、(E-、L-およびP-)セレクチン等の細胞表層存在分子の細胞外ドメインおよびこれと親和性を有する(結合可能な)ポリペプチド分子が挙げられる。前記IgSFには、NCAMやL1のように膜貫通型の細胞接着分子の他に、膜貫通部分を持たないGPI-アンカー型の細胞接着分子も含まれる。
より具体的には、本発明は、CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFα受容体、VEGF受容体、AILIM/ICOS、CTLA−4、B7h、CD80、CD86、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも一つのヒト細胞表層存在分子に結合するキメラ分子の変異体を提供する。
本発明における抗体様分子およびその変異体は、結合ドメイン(本明細書においては、「細胞結合部分」や、「細胞表層存在分子を認識する部位」と表現することもある)をN末端側、Fc領域をC末端側に有する構造が好ましいが、これに限定されず、Fc領域をN末端側、結合ドメインをC末端側に有する構造であってもよい。抗体様分子およびその変異体を構成するFc領域は、CH2およびCH3ドメインを保持していることが好ましく、抗体様分子およびその変異体を構成する結合ドメインは、抗体重鎖のCH1および/または抗体軽鎖に対応する部位に配置されることが好ましい。
本発明においては、例えば以下(1)から(3)に記載のキメラ分子の変異体を提供する。
(1)細胞結合部分として配列番号:89に記載のアミノ酸配列、およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域として配列番号:1〜6のいずれかに記載のアミノ酸配列を含むキメラ分子の変異体、
(2)細胞結合部分として配列番号:89に記載のアミノ酸配列、抗体のヒンジ領域として配列番号:93に記載のアミノ酸配列、およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域として配列番号:1〜6のいずれかに記載のアミノ酸配列を含むキメラ分子の変異体、
(3)配列番号:75〜80のいずれかに記載のアミノ酸配列からなるキメラ分子の変異体。
また本発明は、例えば以下(1)から(3)に記載のキメラ分子の変異体を提供する。
(1)配列番号:90に記載の塩基配列によりコードされる細胞結合部分、および配列番号:7〜12のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体、
(2)配列番号:90に記載の塩基配列によりコードされる細胞結合部分、配列番号:94に記載の塩基配列によりコードされる抗体のヒンジ領域、および配列番号:7〜12のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域を含むキメラ分子の変異体、
(3)配列番号:81〜86のいずれかに記載の塩基配列によりコードされるキメラ分子の変異体。
本発明のキメラ分子の変異体は、細胞結合部分と、抗体のヒンジ領域との間にリンカー配列をさらに有していてもよい。リンカー配列としては、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り特に制限はないが、例えば配列番号:91に記載のアミノ酸配列からなるリンカー配列が挙げられる。配列番号:91に記載のアミノ酸配列をコードするDNAとしては、例えば配列番号:92に記載の塩基配列を有するDNAが挙げられるが、これに限定されない。また本発明の「抗体のヒンジ領域」には、抗体のヒンジ領域の全長だけでなく、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り、抗体のヒンジ領域の一部も含まれる。
本発明のポリペプチドは、遺伝子組換え技術等を用いた公知の方法で製造することができる。本発明のポリペプチドは、本発明のポリペプチドをコードする単離された核酸を用い、該核酸を含むベクターを作製し、該ベクターを有する宿主細胞または宿主生物を得、これらの宿主細胞または宿主生物を核酸がコードするポリペプチドを発現するように培養する方法を用いて製造することができる。
ポリペプチドが抗体で構成される場合には、一般的な抗体の製造方法を適用できる。抗体の変異体の製造方法は、モレキュラー・クローニング第2版、カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Antibodies, A Laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1988、Monoclonal Antibodies:principles and practice, Third Edition, Acad. Press, 1993、Antibody Engineering, A Practical Approach, IRL Press at Oxford University Press, 1996等に記載された方法を用いることができ、例えば、以下のように宿主細胞中で発現させて取得することができる。また、同様の方法は抗体様分子の製造に適用することもできる。
ポリペプチドの製造は、例えばFc受容体結合部分のベースとなるFc領域を含むポリペプチドをコードする核酸において、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸に代えてシステイン残基をコードするように置換された配列からなる核酸を単離する工程;ポリペプチドをコードする単離された核酸を、適切なプロモーターを含む発現ベクターに組み込んで複製可能な組換えベクターを生産する工程;得られた組換えベクターを用いて宿主細胞または宿主生物を形質転換する工程;および形質転換した宿主細胞または宿主生物を培養しポリペプチドを生産する工程を含んでいる。
ベースとなるFc領域を含むポリペプチドは、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸以外のアミノ酸や、糖鎖修飾部位に結合した糖鎖等に欠失、付加、置換等の修飾がなされたものであってもよい。
本発明のポリペプチドをコードする核酸は、塩基配列に変異を導入する慣用の方法で得ることができ、例えば、ベースとなるFc領域における被置換アミノ酸残基をコードする核酸配列を、システインをコードする「TGC」または「TCT」に置き換えた核酸配列を含む合成オリゴヌクレオチドを用い、ベースとなるFc領域を含むcDNAを鋳型としてPCRにより調製することができる。本発明のポリペプチドは、エフェクター機能を阻害しない範囲で、システイン置換の変異を導入する工程中または導入後に、さらに他の修飾が施されてもよく、例えばアミノ酸配列や糖鎖結合部位に結合する糖鎖の一部に欠失、付加、置換等の修飾が施されてもよい。特に本発明においては、Fc領域の糖鎖結合部位に結合する糖鎖に公知の修飾を加えることにより、エフェクター機能の向上効果を得ることができ好ましい。
複製可能な組換えベクターは、本発明のポリペプチドをコードする核酸(DNA断片または全長cDNA)を適切な発現ベクターのプロモーターの下流に挿入することにより作製できる。発現ベクターとしては、導入する宿主細胞または宿主生物の種類に応じて適宜選択することができ、宿主細胞において自立複製可能ないしは染色体中への組込が可能で、目的とするポリペプチドをコードする核酸を転写可能なプロモーターを含有しているものが用いられる。これらの組換えベクターは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明においては、2以上の組換えベクターを併用してもよい。併用する組換えベクターとしては、例えば、相補的抗体軽鎖または重鎖、あるいは所望のレセプターやリガンドの結合ドメインをコードする核酸、所望の糖鎖修飾酵素をコードする核酸等と、適切なプロモーターとを含む発現ベクターを用いることができる。プロモーターは前記核酸に作動可能に連結していることが好ましい。これらの組換えベクターを併用することにより、より高いエフェクター機能を発現可能なポリペプチドを得ることができる。2以上の組換えベクターを用いる場合には、宿主細胞または宿主生物は同一でも異なってもよい。
宿主細胞としては、酵母、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞等、目的とする遺伝子を発現できるものであればいずれも用いることができる。また、本発明においては、宿主細胞として、エフェクター機能に影響を及ぼす糖鎖結合部位に結合する糖鎖に対する修飾酵素の活性が低下または欠失した細胞を選択するか、人為的手法により同活性を低下または欠失させた細胞を用いることができる。このような酵素には、N−グリコシド結合糖鎖の修飾に係わる酵素等が含まれ、具体的には細胞内糖ヌクレオチドGDP−フコースの合成に関与する酵素、N−グリコシド結合複合型糖鎖還元末端のN−アセチルグルコサミンの6位にフコースの1位がα結合する糖鎖修飾に関与する酵素、例えば、フコシルトランスフェラーゼ(FUT)などのフコース転移酵素等が挙げられる。宿主生物としては、例えば動物個体、植物個体、細菌、ウイルス等が挙げられる。
酵母を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、YEP13(ATCC37115)、YEp24(ATCC37051)、YCp50(ATCC37419)等を利用できる。プロモーターとしては、酵母菌株中で発現できるものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、ヘキソースキナーゼ等の解糖系の遺伝子のプロモーター、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーター、gal1プロモーター、gal10プロモーター、ヒートショックタンパク質プロモーター、MFα1プロモーター、CUP1プロモーター等を挙げることができる。宿主細胞としては、サッカロミセス属、シゾサッカロミセス属、クリュイベロミセス属、トリコスポロン属、シュワニオミセス属等に属する微生物、例えば、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombe、Kluyveromyces lactis、Trichosporon pullulans、Schwanniomyces alluvius等を挙げることができる。
組換えベクターの酵母への導入方法としては、酵母にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法(Methods. Enzymol., 194, 182(1990))、スフェロプラスト法(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 75, 1929(1978))、酢酸リチウム法(J. Bacteriology, 153, 163(1983))、Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A, 75, 1929(1978)に記載の方法等を挙げることができる。
動物細胞を宿主として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、pcDNAI、pcDM8(フナコシ社)、pAGE107(特開平3−22979;Cytotechnology, 3, 133, (1990))、pAS3−3(特開平2−227075)、pCDM8(Nature, 329, 840, (1987))、pcDNAI/Amp(Invitrogen社)、pREP4(Invitrogen社)、pAGE103(J. Biochemistry, 101, 1307(1987))、pAGE210等を挙げることができる。プロモーターとしては、動物細胞中で発現できるものであればいずれも用いることができ、例えば、サイトメガロウイルス(CMV)のIE(immediate early)遺伝子のプロモーター、SV40の初期プロモーター、レトロウイルスのプロモーター、メタロチオネインプロモーター、ヒートショックプロモーター、SRαプロモーター等を挙げることができる。また、ヒトCMVのIE遺伝子のエンハンサーをプロモーターと共に用いてもよい。宿主細胞としては、ヒトの細胞であるナマルバ(Namalwa)細胞、サルの細胞であるCOS細胞、チャイニーズ・ハムスターの細胞であるCHO細胞、HBT5637(特開昭63−299)、ラットミエローマ細胞、マウスミエローマ細胞、シリアンハムスター腎臓由来細胞、胚性幹細胞、受精卵細胞等を挙げることができる。
組換えベクターの動物細胞への導入方法としては、動物細胞にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、エレクトロポレーション法(Cytotechnology, 3, 133(1990))、リン酸カルシウム法(特開平2−227075)、リポフェクション法(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 84, 7413(1987))、インジェクション法(マニピュレイティング・ザ・マウス・エンブリオ・ア・ラボラトリー・マニュアル)、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(特許第2606856、特許第2517813)、DEAE−デキストラン法(バイオマニュアルシリーズ4−遺伝子導入と発現・解析法(羊土社)横田崇・新井賢一編(1994))、ウイルスベクター法(マニピュレーティング・マウス・エンブリオ第2版)等を挙げることができる。
昆虫細胞を宿主として用いる場合には、例えばカレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. Freeman and Company, New York(1992)、Bio/Technology, 6, 47(1988)等に記載された方法によって、タンパク質を発現することができる。すなわち、組換え遺伝子導入ベクターおよびバキュロウイルスを昆虫細胞に共導入して昆虫細胞培養上清中に組換えウイルスを得た後、さらに組換えウイルスを昆虫細胞に感染させ、タンパク質を発現させることができる。該方法において用いられる遺伝子導入ベクターとしては、例えば、pVL1392、pVL1393、pBlueBacIII(ともにInvitrogen社)等を挙げることができる。
バキュロウイルスとしては、例えば、夜盗蛾科昆虫に感染するウイルスであるアウトグラファ・カリフォルニカ・ヌクレアー・ポリヘドロシス・ウイルス(Autographa californica nuclear polyhedrosis virus)等を用いることができる。昆虫細胞としては、Spodopterafrugiperdaの卵巣細胞であるSf9、Sf21(カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー、Baculovirus Expression Vectors, A Laboratory Manual, W. H. Freeman and Company, New York(1992))、Trichoplusianiの卵巣細胞であるHigh5(Invitrogen社)等を用いることができる。
組換えウイルスを調製するための、昆虫細胞への上記組換え遺伝子導入ベクターと上記バキュロウイルスの共導入方法としては、例えば、リン酸カルシウム法(特開平2−227075)、リポフェクション法(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 84, 7413(1987))等を挙げることができる。
植物細胞を宿主細胞として用いる場合には、発現ベクターとして、例えば、Tiプラスミド、タバコモザイクウイルスベクター等を挙げることができる。プロモーターとしては、植物細胞中で発現できるものであればいずれのものを用いてもよく、例えば、カリフラワーモザイクウイルス(CaMV)の35Sプロモーター、イネアクチン1プロモーター等を挙げることができる。宿主細胞としては、タバコ、ジャガイモ、トマト、ニンジン、ダイズ、アブラナ、アルファルファ、イネ、コムギ、オオムギ等の植物細胞等を挙げることができる。
組換えベクターの植物細胞への導入方法としては、植物細胞にDNAを導入する方法であればいずれも用いることができ、例えば、アグロバクテリウム(Agrobacterium)を用いる方法(特開昭59−140885、特開昭60−70080、WO94/00977)、エレクトロポレーション法(特開昭60−251887)、パーティクルガン(遺伝子銃)を用いる方法(日本特許第2606856、日本特許第2517813)等を挙げることができる。遺伝子の発現方法としては、直接発現以外に、前記モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、Fc領域と他のタンパク質との融合タンパク質発現等を行うことができる。
このように1または2以上の組換えベクターが導入された形質転換体は、宿主に応じた培地を用いて、公知の方法に従って培養することにより、培養物中に所望のポリペプチドを生成蓄積することができる。
大腸菌等の原核生物あるいは酵母等の真核生物を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、該生物が資化し得る炭素源、窒素源、無機塩類等を含有し、形質転換体の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。炭素源としては、該生物が資化し得るものであればよく、グルコース、フルクトース、スクロース、これらを含有する糖蜜、デンプンあるいはデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、エタノール、プロパノールなどのアルコール類等を用いることができる。窒素源としては、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、リン酸アンモニウム等の無機酸もしくは有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、ならびに、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解物、各種発酵菌体およびその消化物等を用いることができる。無機塩類としては、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅、炭酸カルシウム等を用いることができる。
大腸菌等の原核生物あるいは酵母等の真核生物を宿主とする形質転換体の培養は、通常振盪培養または深部通気攪拌培養などの好気的条件下で行う。培養温度は15〜40℃がよく、培養時間は、通常16時間〜7日間である。培養中のpHは3.0〜9.0に保持する。pHの調製は、無機または有機の酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム、アンモニアなどを用いて行う。また、培養中必要に応じて、アンピシリンやテトラサイクリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、lacプロモーターを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシド等を、trpプロモーターを用いた組換えベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。
動物細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているRPMI1640培地(The Journal of the American Medical Association, 199, 519(1967))、EagleのMEM培地(Science, 122, 501(1952))、ダルベッコ改変MEM培地(Virology, 8, 396(1959))、199培地(Proceeding of the Society for the Biological Medicine, 73, 1(1950))、Whitten培地(発生工学実験マニュアル−トランスジェニック・マウスの作り方(講談社)勝木元也編(1987))またはこれら培地にウシ胎児血清等を添加した培地等を用いることができる。培養は、通常pH6〜8、30〜40℃、5%CO存在下等の条件下で1〜7日間行う。また、培養中必要に応じて、カナマイシン、ペニシリン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
昆虫細胞を宿主として得られた形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているTNM−FH培地(Pharmingen社)、Sf−900 II SFM培地(Life Technologies社)、ExCell400、ExCell405(いずれもJRH Biosciences社)、Grace’s Insect Medium(Nature, 195, 788(1962))等を用いることができる。培養は、通常pH6〜7、25〜30℃等の条件下で、1〜5日間行う。また、培養中必要に応じて、ゲンタマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
植物細胞を宿主として得られた形質転換体は、細胞として、または植物の細胞や器官に分化させて培養することができる。該形質転換体を培養する培地としては、一般に使用されているムラシゲ・アンド・スクーグ(MS)培地、ホワイト(White)培地、またはこれら培地にオーキシン、サイトカイニン等、植物ホルモンを添加した培地等を用いることができる。培養は、通常pH5〜9、20〜40℃の条件下で3〜60日間行う。また、培養中必要に応じて、カナマイシン、ハイグロマイシン等の抗生物質を培地に添加してもよい。
培養している形質転換体は、自然にまたは誘導によりポリペプチドを発現し、培養物中に生成蓄積することができる。ポリペプチドの発現方法としては、直接発現以外に、例えば、前記モレキュラー・クローニング第2版に記載されている方法に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。ポリペプチドの生産方法としては、宿主細胞内に生産させる方法、宿主細胞外に分泌させる方法、あるいは宿主細胞外膜上に生産させる方法があり、使用する宿主細胞や、生産させるポリペプチドの構造を変えることにより、該方法を選択することができる。
ポリペプチドが宿主細胞内あるいは宿主細胞外膜上に生産される場合、ポールソンらの方法(J. Biol. Chem., 264, 17619(1989))、ロウらの方法(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 86, 8227(1989);Genes Develop., 4, 1288(1990))、または特開平05−336963、特開平06−823021等に記載の方法を準用することにより、該ポリペプチドを宿主細胞外に積極的に分泌させることができる。
すなわち、遺伝子組換えの手法を用いて、発現ベクターに、ポリペプチドをコードするDNA、およびポリペプチドの発現に適切なシグナルペプチドをコードするDNAを挿入し、該発現ベクターを宿主細胞へ導入の後にポリペプチドを発現させることにより、目的とするポリペプチドを宿主細胞外に積極的に分泌させることができる。また、特開平2−227075号公報に記載されている方法に準じて、ジヒドロ葉酸還元酵素遺伝子等を用いた遺伝子増幅系を利用して生産量を上昇させることもできる。さらに、遺伝子導入した動物または植物の細胞を再分化させることにより、遺伝子が導入された動物個体(トランスジェニック非ヒト動物)または植物個体(トランスジェニック植物)を造成し、これらの個体を用いてポリペプチドを製造することもできる。
形質転換体が動物個体または植物個体の場合は、通常の方法に従って、飼育または栽培し、ポリペプチドを生成蓄積させ、該動物個体または植物個体より該ポリペプチドを採取することにより、該ポリペプチドを製造することができる。動物個体を用いてポリペプチドを製造する方法としては、例えば公知の方法(American Journal of Clinical Nutrition, 63, 639S(1996);American Journal of Clinical Nutrition, 63, 627S(1996);Bio/Technology, 9, 830(1991))に準じて遺伝子を導入して作出した動物中に目的とするポリペプチドを生産する方法が挙げられる。
動物個体の場合は、例えば、ポリペプチドをコードするDNAを導入したトランスジェニック非ヒト動物を飼育し、ポリペプチドを該動物中に生成・蓄積させ、該動物中よりポリペプチドを採取することにより、ポリペプチドを製造することができる。該動物中の生成・蓄積場所としては、例えば、該動物のミルク(特開昭63−309192)、卵等を挙げることができる。この際に用いられるプロモーターとしては、動物で発現できるものであればいずれも用いることができるが、例えば、乳腺細胞特異的なプロモーターであるαカゼインプロモーター、βカゼインプロモーター、βラクトグロブリンプロモーター、ホエー酸性プロテインプロモーター等が好適に用いられる。
植物個体を用いてポリペプチドを製造する方法としては、例えば抗体分子をコードするDNAを導入したトランスジェニック植物を公知の方法(組織培養, 20(1994);組織培養, 21(1995);Trends in Biotechnology, 15, 45(1997))に準じて栽培し、ポリペプチドを該植物中に生成・蓄積させ、該植物中より該ポリペプチドを採取することにより、ポリペプチドを生産する方法が挙げられる。ポリペプチドをコードする遺伝子を導入した形質転換体により製造されたポリペプチドは、例えばポリペプチドが、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液にけん濁後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー、ダイノミル等により細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、通常の酵素の単離精製法、すなわち、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル(DEAE)−セファロース、DIAION HPA−75(三菱化学(株)製)等レジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、S−Sepharose FF(Pharmacia社)等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の手法を単独あるいは組み合わせて用い、ポリペプチドの精製標品を得ることができる。
また、ポリペプチドが細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に細胞を回収後破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてポリペプチドの不溶体を回収する。回収したポリペプチドの不溶体をタンパク質変性剤で可溶化する。該可溶化液を希釈または透析することにより、該ポリペプチドを正常な立体構造に戻した後、上記と同様の単離精製法により該ポリペプチドの精製標品を得ることができる。
ポリペプチドが細胞外に分泌された場合には、培養上清に該ポリペプチドあるいはその誘導体を回収することができる。すなわち、該培養物を上記と同様の遠心分離等の手法により処理することにより可溶性画分を取得し、該可溶性画分から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、ポリペプチドの精製標品を得ることができる。
このようにして取得されるポリペプチドとして、例えば、抗体の変異体、抗体の変異体の断片、抗体の変異体のFc領域を有する融合タンパク質(キメラ抗体、ヒト化抗体、単鎖抗体等の抗原抗体反応を誘導可能な組換え抗体;キメラ分子等の抗体様分子)などを挙げることができる。
すなわち、本発明は、エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法を提供する。より具体的には、本発明は、以下の工程を含むエフェクター機能が向上した抗体の変異体の製造方法を提供する。
(1)エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程
(2)KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNA、および、L鎖をコードするDNAを宿主細胞または宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程
(3)発現産物を回収する工程。
本発明の一つの態様としては、まず、当業者に公知のエフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。本発明の別の態様としては、まず、エフェクター機能を有する抗体を製造し、次いで、製造された抗体におけるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。例えば、まず、後述の方法によって所望の抗原に結合する抗体を得て、次いで、得られた抗体がエフェクター機能を有するか否かを当業者に周知の方法によって判定することで、エフェクター機能を有する抗体を製造することができる。エフェクター機能の判定方法としては、例えば実施例に記載の方法が挙げられる。
本発明において、アミノ酸残基をシステイン残基に置換する方法は特に限定されるものではないが、例えば、部位特異的変異誘発法(Oligonucleotide-directed mutagenesis using M13-derived vector:an efficient and general procedure for the production of point mutations in any fragment of DNA、Mark J. Zoller and Michael Smith、Nucleic Acids Research、Volume 10 Number 20, 6487-6500, 1982;Directed evolution of green fluorescent protein by a new versatile PCR strategy for site-directed and semi-random mutagenesis Asako Sawano and Atsushi Miyawaki、Nucleic Acids Research、Volume 28, Number 16, e78, 2000)によって行うことができる。
本発明においては、次いで、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNA、および、L鎖をコードするDNAを、当業者に周知な方法によって宿主細胞または宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。次いで、当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(抗体の変異体)を回収することができる。
KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域を有するH鎖をコードするDNAは、部分DNAに分けて製造することができる。部分DNAの組み合わせとしては、例えば、可変領域をコードするDNAと定常領域をコードするDNA、あるいはFab領域をコードするDNAとFc領域をコードするDNAが挙げられるが、これら組み合わせに限定されるものではない。L鎖をコードするDNAもまた、同様に部分DNAに分けて製造することができる。
以下に所望の抗原に結合する抗体を得る方法に関して述べる。
抗体のH鎖またはL鎖をコードする遺伝子は既知の配列を用いることも可能であり、また、当業者に公知の方法で取得することもできる。例えば、抗体ライブラリーから取得することも可能であるし、モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマから抗体をコードする遺伝子をクローニングして取得することも可能である。
抗体ライブラリーについては既に多くの抗体ライブラリーが公知になっており、また、抗体ライブラリーの作製方法も公知であるので、当業者は適宜抗体ライブラリーを入手することが可能である。例えば、抗体ファージライブラリーについては、Clackson et al., Nature 1991, 352: 624-8、Marks et al., J. Mol. Biol. 1991, 222: 581-97、Waterhouses et al., Nucleic Acids Res. 1993, 21: 2265-6、Griffiths et al., EMBO J. 1994, 13: 3245-60、Vaughan et al., Nature Biotechnology 1996, 14: 309-14、および特表平20−504970号公報等の文献を参照することができる。その他、真核細胞をライブラリーとする方法(WO95/15393号パンフレット)やリボソーム提示法等の公知の方法を用いることが可能である。さらに、ヒト抗体ライブラリーを用いて、パンニングによりヒト抗体を取得する技術も知られている。例えば、ヒト抗体の可変領域を一本鎖抗体(scFv)としてファージディスプレイ法によりファージの表面に発現させ、抗原に結合するファージを選択することができる。選択されたファージの遺伝子を解析すれば、抗原に結合するヒト抗体の可変領域をコードするDNA配列を決定することができる。抗原に結合するscFvのDNA配列が明らかになれば、当該配列を元に適切な発現ベクターを作製し、ヒト抗体を取得することができる。これらの方法は既に周知であり、WO92/01047、WO92/20791、WO93/06213、WO93/11236、WO93/19172、WO95/01438、WO95/15388を参考にすることができる。
ハイブリドーマから抗体をコードする遺伝子を取得する方法は、基本的には公知技術を使用し、所望の抗原または所望の抗原を発現する細胞を感作抗原として使用して、これを通常の免疫方法に従って免疫し、得られる免疫細胞を通常の細胞融合法によって公知の親細胞と融合させ、通常のスクリーニング法により、モノクローナルな抗体産生細胞(ハイブリドーマ)をスクリーニングし、得られたハイブリドーマのmRNAから逆転写酵素を用いて抗体の可変領域(V領域)のcDNAを合成し、これを所望の抗体定常領域(C領域)をコードするDNAと連結することにより得ることができる。
より具体的には、特に以下の例示に限定される訳ではないが、本発明のH鎖およびL鎖をコードする抗体遺伝子を得るための感作抗原は、免疫原性を有する完全抗原と、免疫原性を示さないハプテン等を含む不完全抗原の両方を含む。例えば、目的タンパク質の全長タンパク質、または部分ペプチドなどを用いることができる。抗原の調製は、当業者に公知の方法により行うことができ、例えば、バキュロウイルスを用いた方法(例えば、WO98/46777など)などに準じて行うことができる。ハイブリドーマの作製は、たとえば、Milsteinらの方法(G. Kohler and C. Milstein, Methods Enzymol. 1981, 73: 3-46)等に準じて行うことができる。抗原の免疫原性が低い場合には、アルブミン等の免疫原性を有する巨大分子と結合させ、免疫を行えばよい。また、必要に応じ抗原を他の分子と結合させることにより可溶性抗原とすることもできる。受容体のような膜貫通分子を抗原として用いる場合、受容体の細胞外領域部分を断片として用いたり、膜貫通分子を細胞表面上に発現する細胞を免疫原として使用することも可能である。
抗体産生細胞は、上述の適切な感作抗原を用いて動物を免疫化することにより得ることができる。または、抗体を産生し得るリンパ球をin vitroで免疫化して抗体産生細胞とすることもできる。免疫化する動物としては、各種哺乳動物を使用できるが、ゲッ歯目、ウサギ目、霊長目の動物が一般的に用いられる。マウス、ラット、ハムスター等のゲッ歯目、ウサギ等のウサギ目、カニクイザル、アカゲザル、マントヒヒ、チンパンジー等のサル等の霊長目の動物を例示することができる。その他、ヒト抗体遺伝子のレパートリーを有するトランスジェニック動物も知られており、このような動物を使用することによりヒト抗体を得ることもできる(WO96/34096; Mendez et al., Nat. Genet. 1997, 15: 146-56参照)。このようなトランスジェニック動物の使用に代えて、例えば、ヒトリンパ球をin vitroで所望の抗原または所望の抗原を発現する細胞で感作し、感作リンパ球をヒトミエローマ細胞、例えばU266と融合させることにより、抗原への結合活性を有する所望のヒト抗体を得ることもできる(特公平1−59878号公報参照)。また、ヒト抗体遺伝子の全てのレパートリーを有するトランスジェニック動物を所望の抗原で免疫することで所望のヒト抗体を取得することができる(WO93/12227、WO92/03918、WO94/02602、WO96/34096、WO96/33735参照)。
動物の免疫化は、例えば、感作抗原をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)または生理食塩水等で適宜希釈、懸濁し、必要に応じてアジュバントを混合して乳化した後、動物の腹腔内または皮下に注射することにより行われる。その後、好ましくは、フロイント不完全アジュバントに混合した感作抗原を4〜21日毎に数回投与する。抗体の産生の確認は、動物の血清中の目的とする抗体力価を慣用の方法により測定することにより行われ得る。
ハイブリドーマは、所望の抗原で免疫化した動物またはリンパ球より得られた抗体産生細胞を、慣用の融合剤(例えば、ポリエチレングリコール)を使用してミエローマ細胞と融合して作製することができる(Goding, Monoclonal Antibodies: Principles and Practice, Academic Press, 1986, 59-103)。必要に応じハイブリドーマ細胞を培養・増殖し、免疫沈降、放射免疫分析(RIA)、酵素結合免疫吸着分析(ELISA)等の公知の分析法により該ハイブリドーマより産生される抗体の結合特異性を測定する。その後、必要に応じ、目的とする特異性、親和性または活性が測定された抗体を産生するハイブリドーマを限界希釈法等の手法によりサブクローニングすることもできる。
続いて、選択された抗体をコードする遺伝子をハイブリドーマまたは抗体産生細胞(感作リンパ球等)から、抗体遺伝子に特異的に結合し得るプローブ(例えば、抗体定常領域をコードする配列に相補的なオリゴヌクレオチド等)を用いてクローニングすることができる。また、mRNAからRT−PCRによりクローニングすることも可能である。
構築された抗体遺伝子は公知の方法により発現させ、抗体を取得することができる。哺乳類細胞の場合、常用される有用なプロモーター/エンハンサー、発現させる抗体遺伝子、およびその3’側下流にポリAシグナルを機能的に結合させたDNAを含む発現ベクターにて、抗体遺伝子を発現させることができる。例えば、プロモーター/エンハンサーとしては、ヒトサイトメガロウイルス前期プロモーター/エンハンサーが挙げられる。また、それ以外にも、レトロウイルス、ポリオーマウイルス、アデノウイルス、シミアンウイルス40(SV40)などのウイルスプロモーター/エンハンサーやヒトエロンゲーションファクター−1αなどの哺乳類細胞由来のプロモーター/エンハンサーを用いることができる。例えば、SV40プロモーター/エンハンサーを使用する場合には、Mullingらの方法(Mulling RC et al., Nature (1979) 277: 108-14)に従えば、容易に抗体遺伝子を発現することができる。ヒトエロンゲーションファクター−1αを用いる場合には、Mizushimaの方法(Mizushima, Nucleic Acids Res (1990) 18: 5322)に従えば、容易に抗体遺伝子を発現することができる。大腸菌の場合、常用される有用なプロモーター、抗体分泌のためのシグナル配列、発現させる抗体遺伝子を機能的に結合させたDNAを含む発現ベクターにて、抗体遺伝子を発現させることができる。例えば、プロモーターとしてLacZプロモーター、araBプロモーターが挙げられる。
ハイブリドーマ培養・増殖または遺伝子組換えにより得られた抗体は、均一になるまで精製することができる。抗体の分離、精製は、通常のタンパク質で使用されている分離、精製方法を使用すればよい。例えば、アフィニティークロマトグラフィー等のクロマトグラフィーカラム、フィルター、限外濾過、硫酸アンモニウムまたは硫酸ナトリウム等による塩析、透析、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動、等電点電気泳動等を適宜選択、組合せれば、抗体を分離、精製することができる(Antibodies : A Laboratory Manual. Ed Harlow and David Lane, Cold Spring Harbor Laboratory, 1988)が、これらに限定されるものではない。アフィニティークロマトグラフィーに用いるカラムとしては、プロテインAカラム、プロテインGカラム、プロテインLカラム等が挙げられる。このようにして取得された抗体がエフェクター機能を有するか否かは、当業者に周知な方法によって判定可能であり、例えば実施例に記載の方法によって判定することができる。
以下に、本発明のポリペプチドの取得のより具体的な例として、ヒト化抗体の製造方法について記すが、他のポリペプチドを当該方法と同様にして取得することもできる。
(1)ヒト化抗体発現用ベクターの構築
ヒト化抗体発現用ベクターとは、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステインに置換されたヒト抗体の重鎖(H鎖)C領域およびヒト抗体の軽鎖(L鎖)C領域をコードする遺伝子が組み込まれた動物細胞用発現ベクターであり、動物細胞用発現ベクターにKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステインに置換されたヒト抗体のH鎖C領域およびヒト抗体のL鎖C領域をコードする遺伝子をそれぞれクローニングすることにより構築することができる。
ヒト抗体のC領域としては、任意のヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域であることができ、例えば、ヒト抗体のH鎖のIgG1サブクラスのC領域(以下、hCγ1と表記する)およびヒト抗体のL鎖のκクラスのC領域(以下、hCκと表記する)等が挙げられる。
ヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域をコードする遺伝子としてはエキソンとイントロンからなる染色体DNAを用いることができ、また、cDNAを用いることもできる。
動物細胞用発現ベクターとしては、ヒト抗体のC領域をコードする遺伝子を組込み発現できるものであればいかなるものでも用いることができる。例えば、pAGE107(Cytotechnology, 3, 133(1990))、pAGE103(J. Biochem., 101, 1307(1987))、pHSG274(Gene, 27, 223(1984))、pKCR(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 78, 1527(1981))、pSG1βd2−4(Cytotechnology, 4, 173(1990))等が挙げられる。動物細胞用発現ベクターに用いるプロモーターとエンハンサーとしては、SV40の初期プロモーターとエンハンサー(J. Biochem., 101, 1307(1987))、モロニーマウス白血病ウイルスのLTR(Biochem. Biophys. Res. Commun., 149, 960(1987))、免疫グロブリンH鎖のプロモーター(Cell, 41, 479(1985))とエンハンサー(Cell, 33, 717(1983))等が挙げられる。
ヒト化抗体発現用ベクターは、抗体H鎖およびL鎖が別々のベクター上に存在するタイプあるいは同一のベクター上に存在するタイプ(以下、タンデム型と表記する)のどちらでも用いることができるが、ヒト化抗体発現ベクターの構築の容易さ、動物細胞への導入の容易さ、動物細胞内での抗体H鎖およびL鎖の発現量のバランスが均衡する等の点からタンデム型のヒト化抗体発現用ベクターの方が好ましい(J. Immunol. Methods, 167, 271(1994))。タンデム型のヒト化抗体発現ベクターとしては、pKANTEX93(Mol. Immunol., 37, 1035(2000))、pEE18(Hybridoma, 17, 559(1998))などが挙げられる。
構築したヒト化抗体発現用ベクターは、ヒト型キメラ抗体およびヒト型CDR移植抗体の動物細胞での発現に使用できる。
(2)ヒト以外の動物の抗体のV領域をコードするcDNAの取得
ヒト以外の動物の抗体、例えば、マウス抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAは以下のようにして取得することができる。
目的のマウス抗体を産生するハイブリドーマ細胞よりmRNAを抽出し、cDNAを合成する。合成したcDNAをファージあるいはプラスミド等のベクターにクローニングしてcDNAライブラリーを作製する。該ライブラリーより、既存のマウス抗体のC領域部分あるいはV領域部分をプローブとして用い、H鎖V領域をコードするcDNAを有する組換えファージあるいは組換えプラスミドおよびL鎖V領域をコードするcDNAを有する組換えファージあるいは組換えプラスミドをそれぞれ単離する。組換えファージあるいは組換えプラスミド上の目的のマウス抗体のH鎖およびL鎖V領域の全塩基配列を決定し、塩基配列よりH鎖およびL鎖V領域の全アミノ酸配列を推定する。
ヒト以外の動物としては、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ等、ハイブリドーマ細胞を作製することが可能であれば、いかなるものも用いることができる。
ハイブリドーマ細胞から全RNAを調製する方法としては、チオシアン酸グアニジン−トリフルオロ酢酸セシウム法(Methods in Enzymol., 154, 3(1987))、また全RNAからmRNAを調製する方法としては、オリゴ(dT)固定化セルロースカラム法(Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press New York, 1989)等が挙げられる。また、ハイブリドーマ細胞からmRNAを調製するキットとしては、Fast Track mRNA Isolation Kit(Invitrogen社)、Quick Prep mRNA Purification Kit(Pharmacia社)等が挙げられる。cDNAの合成およびcDNAライブラリー作製法としては、常法(Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press New York, 1989;Current Protocols in MolecularBiology, Supplement 1-34)、あるいは市販のキット、例えば、Super ScriptTM Plasmid System for cDNA Synthesis and Plasmid Cloning(GIBCO BRL社)やZAP-cDNA Synthesis Kit(Stratagene社)を用いる方法などが挙げられる。
cDNAライブラリーの作製の際、ハイブリドーマ細胞から抽出したmRNAを鋳型として合成したcDNAを組み込むベクターは、該cDNAを組み込めるベクターであればいかなるものでも用いることができる。例えば、ZAP Express(Strategies, 5, 58(1992))、pBluescript II SK(+)(Nucleic Acids Research, 17, 9494(1989))、λzap II(Stratagene社)、λgt10、λgt11(DNA Cloning:A Practical Approach, I, 49(1985))、Lambda BlueMid(Clontech社)、λExCell、pT7T3 18U(Pharmacia社)、pcD2(Mol. Cell. Biol., 3, 280(1983))およびpUC18(Gene, 33, 103(1985))等が用いられる。
ファージあるいはプラスミドベクターにより構築されるcDNAライブラリーを導入する大腸菌としては該cDNAライブラリーを導入、発現および維持できるものであればいかなるものでも用いることができる。例えば、XL1-Blue MRF’(Strategies, 5, 81(1992))、C600(Genetics, 39, 440(1954))、Y1088、Y1090(Science, 222, 778(1983))、NM522(J. Mol. Biol, 166, 1(1983))、K802(J. Mol. Biol., 16, 118(1966))およびJM105(Gene, 38, 275(1985))等が用いられる。
cDNAライブラリーからのヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAクローンの選択法としては、アイソトープあるいは蛍光標識したプローブを用いたコロニー・ハイブリダイゼーション法あるいはプラーク・ハイブリダイゼーション法(Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press New York, 1989)により選択することができる。また、プライマーを調製し、mRNAから合成したcDNAあるいはcDNAライブラリーを鋳型として、Polymerase Chain Reaction(以下、PCR法と表記する;Molecular Cloning:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Lab. Press New York, 1989;Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1-34)によりH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAを調製することもできる。
上記方法により選択されたcDNAを、適切な制限酵素などで切断後、pBluescript SK(-)(Stratagene社)等のプラスミドにクローニングし、通常用いられる塩基配列解析方法、例えば、サンガー(Sanger)らのジデオキシ法(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 74, 5463(1977))等の反応を行い、塩基配列自動分析装置、例えば、A.L.F.DNAシークエンサー(Pharmacia社)等を用いて解析することで該cDNAの塩基配列を決定することができる。
決定した塩基配列からH鎖およびL鎖V領域の全アミノ酸配列を推定し、既知の抗体のH鎖およびL鎖V領域の全アミノ酸配列(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)と比較することにより、取得したcDNAが分泌シグナル配列を含む抗体のH鎖およびL鎖V領域の完全なアミノ酸配列をコードしているかを確認することができる。
さらに、抗体可変領域のアミノ酸配列または該可変領域をコードするDNAの塩基配列がすでに公知である場合には、以下の方法を用いて製造することができる。
アミノ酸配列が公知である場合には、アミノ酸配列を、コドンの使用頻度(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)を考慮してDNA配列に変換し、設計したDNA配列に基づき、100塩基前後の長さからなる数本の合成DNAを合成し、それらを用いてPCR法を行うことによりDNAを得ることができる。塩基配列が公知である場合には、その情報を基に100塩基前後の長さからなる数本の合成DNAを合成し、それらを用いてPCR法を行うことによりDNAを得ることができる。
(3)ヒト以外の動物の抗体のV領域のアミノ酸配列の解析
分泌シグナル配列を含む抗体のH鎖およびL鎖V領域の完全なアミノ酸配列に関しては、既知の抗体のH鎖およびL鎖V領域の全アミノ酸配列(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)と比較することにより、分泌シグナル配列の長さおよびN末端アミノ酸配列を推定でき、更にはそれらが属するサブグループを知ることができる。また、H鎖およびL鎖V領域の各CDRのアミノ酸配列についても、既知の抗体のH鎖およびL鎖V領域のアミノ酸配列(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)と比較することによって見出すことができる。
(4)ヒト型キメラ抗体発現ベクターの構築
(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域をコードする遺伝子の上流に、ヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAをクローニングし、ヒト型キメラ抗体発現ベクターを構築することができる。例えば、ヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAを、ヒト以外の動物の抗体H鎖およびL鎖V領域の3’末端側の塩基配列とヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域の5’末端側の塩基配列とからなり、かつ適切な制限酵素の認識配列を両端に有する合成DNAとそれぞれ連結し、それぞれを(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域をコードする遺伝子の上流にそれらが適切な形で発現するようにクローニングし、ヒト型キメラ抗体発現ベクターを構築することができる。
(5)ヒト型CDR移植抗体のV領域をコードするcDNAの構築
ヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAは、以下のようにして構築することができる。まず、目的のヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域のCDRを移植するヒト抗体のH鎖およびL鎖V領域のフレームワーク(以下、FRと表記する)のアミノ酸配列を選択する。ヒト抗体のH鎖およびL鎖V領域のFRのアミノ酸配列としては、ヒト抗体由来のものであれば、いかなるものでも用いることができる。例えば、Protein Data Bank等のデータベースに登録されているヒト抗体のH鎖およびL鎖V領域のFRのアミノ酸配列、ヒト抗体のH鎖およびL鎖のV領域のFRの各サブグループの共通アミノ酸配列(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)等が挙げられるが、その中でも、十分な活性を有するヒト型CDR移植抗体を作製するためには、目的のヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域のFRのアミノ酸配列とできるだけ高い相同性(少なくとも60%以上)を有するアミノ酸配列を選択することが望ましい。
次に、選択したヒト抗体のH鎖およびL鎖V領域のFRのアミノ酸配列に目的のヒト以外の動物の抗体のH鎖およびL鎖V領域のCDRのアミノ酸配列を移植し、ヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域のアミノ酸配列を設計する。設計したアミノ酸配列を抗体の遺伝子の塩基配列に見られるコドンの使用頻度(Sequences of Proteins of Immunological Interest, US Dept. Health and Human Services, 1991)を考慮してDNA配列に変換し、ヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域のアミノ酸配列をコードするDNA配列を設計する。設計したDNA配列に基づき、100塩基前後の長さからなる数本の合成DNAを合成し、それらを用いてPCR法を行う。この場合、PCRでの反応効率および合成可能なDNAの長さから、H鎖、L鎖とも4〜6本の合成DNAを設計することが好ましい。
また、両端に位置する合成DNAの5’末端に適切な制限酵素の認識配列を導入することで、(1)で構築したヒト化抗体発現用ベクターに容易にクローニングすることができる。PCR後、増幅産物をpBluescript SK(-)(Stratagene社)等のプラスミドにクローニングし、(2)に記載の方法により、塩基配列を決定し、所望のヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域のアミノ酸配列をコードするDNA配列を有するプラスミドを取得する。
(6)ヒト型CDR移植抗体発現ベクターの構築
(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域をコードする遺伝子の上流に、(5)で構築したヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域をコードするcDNAをクローニングし、ヒト型CDR移植抗体発現ベクターを構築することができる。例えば、(5)でヒト型CDR移植抗体のH鎖およびL鎖V領域を構築する際に用いる合成DNAのうち、両端に位置する合成DNAの5’末端に適切な制限酵素の認識配列を導入することで、(1)に記載のヒト化抗体発現用ベクターのヒト抗体のH鎖およびL鎖C領域をコードする遺伝子の上流にそれらが適切な形で発現するようにクローニングし、ヒト型CDR移植抗体発現ベクターを構築することができる。
(7)ヒト化抗体の安定的生産
(4)および(6)に記載のヒト化抗体発現ベクターを適切な動物細胞に導入することによりヒト型キメラ抗体およびヒト型CDR移植抗体(以下、併せてヒト化抗体と称す)を安定に生産する形質転換株を得ることができる。動物細胞へのヒト化抗体発現ベクターの導入法としては、エレクトロポレーション法(特開平2−257891;Cytotechnology, 3, 133(1990))等が挙げられる。ヒト化抗体発現ベクターを導入する動物細胞としては、ヒト化抗体を生産させることができる動物細胞であれば、いかなる細胞でも用いることができる。
具体的には、マウスミエローマ細胞であるNSO細胞、SP2/0細胞、チャイニーズハムスター卵巣細胞CHO/dhfr−細胞、CHO/DG44細胞、ラットミエローマYB2/0細胞、IR983F細胞、シリアンハムスター腎臓由来であるBHK細胞、ヒトミエローマ細胞であるナマルバ細胞などが挙げられるが、好ましくは、チャイニーズハムスター卵巣細胞であるCHO/DG44細胞、ラットミエローマYB2/0細胞等が挙げられる。
ヒト化抗体発現ベクターの導入後、ヒト化抗体を安定に生産する形質転換株は、特開平2−257891に開示されている方法に従い、G418 sulfate(以下、G418と表記する;SIGMA社)等の薬剤を含む動物細胞培養用培地により選択できる。動物細胞培養用培地としては、RPMI1640培地(日水製薬社)、GIT培地(日本製薬社)、EX-CELL302培地(JRH社)、IMDM培地(GIBCO BRL社)、Hybridoma-SFM培地(GIBCO BRL社)、またはこれら培地にウシ胎児血清(以下、FCSと表記する)等の各種添加物を添加した培地等を用いることができる。得られた形質転換株を培地中で培養することで培養上清中にヒト化抗体を生産蓄積させることができる。培養上清中のヒト化抗体の生産量および抗原結合活性は酵素免疫抗体法(以下、ELISA法と表記する;Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Chapter 14, 1998、Monoclonal Antibodies:Principles and Practice, Academic Press Limited, 1996)等により測定できる。また、形質転換株は、特開平2−257891に開示されている方法に従い、DHFR遺伝子増幅系等を利用してヒト化抗体の生産量を上昇させることができる。
ヒト化抗体は、形質転換株の培養上清よりプロテインAカラムを用いて精製することができる(Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Chapter 8, 1988、Monoclonal Antibodies:Principles and Practice, Academic Press Limited, 1996)。また、その他に通常、タンパク質の精製で用いられる精製方法を使用することができる。例えば、ゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィーおよび限外濾過等を組み合わせて行い、精製することができる。精製したヒト化抗体のH鎖、L鎖あるいは抗体分子全体の分子量は、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(以下、SDS−PAGEと表記する;Nature, 227, 680(1970))やウエスタンブロッティング法(Antibodies:A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Chapter 12, 1988、Monoclonal Antibodies:Principles and Practice, Academic Press Limited, 1996)等で測定することができる。
以上、動物細胞を宿主としたポリペプチドの製造方法を示したが、上述したように、酵母、昆虫細胞、植物細胞または動物個体あるいは植物個体においても動物細胞と同様の方法によりポリペプチドを製造することができる。
すでに宿主細胞が、ポリペプチドを発現する能力を有する場合には、公知の方法を用いて本発明における、ポリペプチドを発現させる細胞を調製した後に、該細胞を培養し、該培養物から目的とするポリペプチドを精製することにより、本発明のポリペプチドを製造することができる。
また本発明は、細胞結合部分とFc領域とを含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能が向上したキメラ分子変異体の製造方法を提供する。より具体的には本発明は、以下の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子変異体の製造方法を提供する。
(1)細胞結合部分とFc領域とを含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基を、システイン残基に置換する工程、
(2)細胞結合部分と、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域とを含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞または宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、および
(3)発現産物を回収する工程。
本発明のキメラ分子変異体の製造方法で使用するキメラ分子としては、エフェクター機能を有する限り、細胞結合部分とFc領域との間に、ペプチド領域を含むことができる。ペプチド領域としては、次の(1)〜(3)が例示できるが、これらに制限されるものではない。(1)リンカー、(2)抗体のヒンジ領域、ならびに、(3)リンカーおよび抗体のヒンジ領域。「抗体のヒンジ領域」には、抗体のヒンジ領域の全長だけでなく、エフェクター機能に寄与する(あるいはエフェクター機能を阻害しない)限り、抗体のヒンジ領域の一部も含まれる。
本発明のキメラ分子の変異体の製造方法においてはまず、細胞結合部分とFc領域を含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する方法は特に限定されるものではないが、例えば、上述の部位特異的変異誘発法等によって行うことができる。
本発明のキメラ分子変異体の製造方法においては、次に、細胞結合部分と、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域とを含むキメラ分子変異体をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子変異体)を回収することができる。
また本発明は、以下の工程を含むエフェクター機能が向上したキメラ分子変異体の製造方法を提供する。
(1)細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸を、システイン残基に置換する工程、
(4)細胞結合部分と、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域とを含むキメラ分子の変異体をコードするDNAを宿主細胞または宿主生物に導入し、該DNAを発現させる工程、および
(5)発現産物を回収する工程。
本方法においてはまず、細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子を製造する。製造されるキメラ分子は、少なくとも細胞結合部分およびFc領域を有するものであり、例えば、細胞結合部分およびFc領域の間にペプチド領域を有するキメラ分子が挙げられるが、これに限定されるものではない。キメラ分子の製造は、以下のようにして行うことが可能である。
まず細胞結合部分をコードするDNAとFc領域をコードするDNAとを、当業者に周知な方法でクローニングする。また必要に応じて、これら以外のペプチドをコードするDNAをクローニングする。Fc領域の由来は特に限定されず、エフェクター機能を有する抗体に由来するものであってもよいし、エフェクター機能を有しない抗体に由来するものであってもよい。
次いで、細胞結合部分をコードするDNAと、Fc領域をコードするDNAとを当業者に周知な方法で結合させ(必要に応じて、細胞結合部分をコードするDNA、およびFc領域をコードするDNA、これら以外のペプチドをコードするDNAを結合させ)、細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子をコードするDNAを調製する。次いで、細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子)を回収することができる。
本方法においては次に、上記にて製造したキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する。キメラ分子がエフェクター機能を有するか否かの判定は、当業者に周知な方法によって行うことが可能であり、例えば実施例に記載の方法によって判定することができる。
本方法においては次に、エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する。KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する方法は特に限定されるものではないが、例えば、上述の部位特異的変異誘発法等によって行うことができる。
本発明のキメラ分子変異体の製造方法においては、次に、細胞結合部分と、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基がシステイン残基に置換されたFc領域とを含むキメラ分子変異体をコードするDNAを、当業者に周知な方法を利用して宿主細胞や宿主生物に導入し、該DNAを発現させる。当業者に周知な方法を利用することにより、発現産物(キメラ分子の変異体)を回収することができる。
精製したポリペプチドのタンパク量、抗原もしくはFcRとの結合活性あるいはエフェクター機能を測定する方法としては、Monoclonal Antibodies:principles and practice, Third Edition, Acad. Press, 1993、あるいはAntibodies, A Laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory, 1988等に記載の公知の方法を用いることができる。具体的な例としては、ポリペプチドがヒト化抗体の場合、抗原またはFcRとの結合活性や、抗原陽性培養細胞株またはFcR発現細胞に対する結合活性はELISA法および蛍光抗体法(Cancer Immunol. Immunother., 36, 373(1993))、フローサイトメトリー法等により測定できる。抗原陽性培養細胞株に対する細胞傷害活性は、CDC活性、ADCC活性等を測定することにより、評価することができる(Cancer Immunol. Immunother., 36, 373(1993))。また、ポリペプチドのヒトでの安全性、治療効果は、カニクイザル等のヒトに比較的近い動物種の適切なモデルを用いて評価することができる。
本発明のポリペプチドは、上記方法により措定されるADCC活性について、システイン置換がなされていないポリペプチドに対する向上効果を得ることができる。このため、抗体療法に用いる場合には薬剤の使用量を低くすることができるため、経済的であり、副作用を少なくすることができる。
本発明のポリペプチドは、上記のようにエフェクター機能が極めて向上されるため、治療、診断、評価等の広範な用途に利用可能である。
本発明の医薬組成物は、上記本発明のポリペプチドを含んでいる。このため、ADCC活性が改善されており、少量の投与量で十分な薬理効果を得ることができ、優れた抗体治療用途に極めて有利である。また、別の態様において、本発明の医薬組成物は、本発明のポリペプチドもしくはそのFc受容体結合部分をコードする核酸、該核酸を含むベクターおよび/または該ベクターを有する宿主細胞または宿主生物を含んでいる。かかる組成物は、例えば、生物個体に存在する任意のまたは特定の抗体のFc受容体結合部分を改変し、そのエフェクター機能を向上させる遺伝子療法に用いることができる。さらに別の態様において、本発明の医薬組成物は、本発明のポリペプチドをコードする核酸を含むベクターで形質転換したポリペプチド産生細胞、または、Fc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基となるように、Fc領域をコードする遺伝子が改変された抗体産生細胞を含む。かかる組成物は、例えば、高エフェクター機能を有する抗体を体内で持続的に放出できるため、腫瘍の処置や免疫力の増強などを目的とした種々の細胞療法に用いることができる。上記医薬組成物には、上記成分以外に、例えば核酸類、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、その他の有機化合物、無機化合物、賦形剤などの製剤用添加物およびこれらの組み合わせなどが添加されていてもよい。本発明の医薬組成物は、必要に応じて成形手段を用いて製剤化し、経口または非経口に投与することができる。本発明の医薬組成物は、特に注射剤、点滴剤、経皮吸収剤による非経口投与等の方法で好適に利用できる。
より具体的には、本発明は、本発明のポリペプチド、該ポリペプチドもしくはそのFc受容体結合部分をコードする核酸、該核酸を含むベクターおよび/または該ベクターを有する宿主細胞または宿主生物、および医薬的に許容し得る担体を含む、医薬組成物を提供する。また本発明は、本発明のポリペプチド該ポリペプチドもしくはそのFc受容体結合部分をコードする核酸、該核酸を含むベクターおよび/または該ベクターを有する宿主細胞または宿主生物を投与することを含む、哺乳動物の治療方法を提供する。哺乳動物としては、ヒト、非ヒト哺乳動物(例えばマウス、ラット、サルなど)が挙げられる。
本発明の医薬組成物は、抗体に加えて医薬的に許容し得る担体を導入し、公知の方法で製剤化することが可能である。例えば、水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、または懸濁液剤の注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、薬理学上許容される担体もしくは媒体、具体的には、滅菌水や生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、結合剤などと適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することが考えられる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適切な容量が得られるようにするものである。
注射のための無菌組成物は注射用蒸留水などのベヒクルを用いて通常の製剤実施に従って処方することができる。
注射用の水溶液としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液、例えばD−ソルビトール、D−マンノース、D−マンニトール、塩化ナトリウムが挙げられ、適切な溶解補助剤、例えばアルコール、具体的にはエタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤、例えばポリソルベート80(TM)、HCO−50と併用してもよい。
油性液としてはゴマ油、大豆油が挙げられ、溶解補助剤として安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールと併用してもよい。また、緩衝剤、例えばリン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液、無痛化剤、例えば、塩酸プロカイン、安定剤、例えばベンジルアルコール、フェノール、酸化防止剤と配合してもよい。調製された注射液は通常、適切なアンプルに充填する。
投与は好ましくは非経口投与であり、具体的には、注射剤型、経鼻投与剤型、経肺投与剤型、経皮投与型などが挙げられる。注射剤型の例としては、例えば、静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射などにより全身または局部的に投与することができる。
また、患者の年齢、症状により適宜投与方法を選択することができる。本発明のポリペプチドを含有する医薬組成物の投与量としては、例えば、1回につき体重1kgあたり、約1μgから100mg(例えば約1μgから15mg、約10μgから20mg、約0.1mgから20mg)の範囲で選ぶことが可能である。本発明の医薬組成物は、1箇所への投与または複数の別々の部位への投与が可能である。また本発明の医薬組成物は連続投与をすることも可能である。数日間以上に渡る繰り返し投与については、状態に応じて、望まれる疾患状態の抑制が起こるまで続けることができる。投与量、投与方法は、患者の体重や年齢、症状などにより変動するが、当業者であれば適宜選択することが可能である。
本発明の医薬組成物は、抗体療法を適用可能な広範な疾病の治療に用いることができる。抗体療法が適用される疾病・症状としては、例えば転移性乳ガン(抗HER2抗体)、CD20陽性B細胞非ホジキン性リンパ腫、血小板減少症、シェーグレン症候群、強直性脊椎炎、感覚障害、炎症性腸疾患(IBD)、強皮症、関節リウマチ、多発性硬化症、リンパ球性白血病、1型糖尿病、肝硬変、リンパ腫、移植片拒絶、腎炎、多発性骨髄腫、脈管炎、自己免疫疾患、血液癌、種々のCD20陽性細胞腫瘍(抗CD20抗体)、関節リウマチやクローン病(抗TNFα抗体)、腎臓移植後の急性拒絶反応(抗CD3抗体、抗CD25抗体)等が挙げられる。なお、上記括弧内は治療に用いる抗体を示している。これらの疾病等に対し、従来の抗体に代えて本発明の医薬組成物を利用することにより、治療効果を著しく向上でき、患者の経済的、身体的負担を軽減することができる。さらに、抗体療法に今後適用されうる抗体医薬としても好適に利用できる。さらにまた、本発明の医薬組成物は、患者の体内に存在する抗体のエフェクター機能を高め、患者の免疫力を増強する、種々の免疫療法や疾患の予防にも利用することができる。
また本発明は、エフェクター機能を有する抗体におけるKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を向上させる方法を提供する。
さらに本発明は、細胞結合部分とFc領域とを含むエフェクター機能を有するキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基をシステイン残基に置換する工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法を提供する。
上記方法において、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基の置換は、上述の方法によって適宜行うことができる。
また本発明は、以下の工程を含む、キメラ分子のエフェクター機能を向上させる方法を提供する。
(1)細胞結合部分とFc領域とを含むキメラ分子を製造する工程、
(2)製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かを判定する工程、
(3)エフェクター機能を有すると判定されたキメラ分子におけるFc領域中のアミノ酸残基であって、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程。
上記方法において、キメラ分子の製造、製造されたキメラ分子がエフェクター機能を有するか否かの判定、およびKabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸残基の置換は、上述の方法によって適宜行うことができる。
また、本発明は、Fc領域含有ポリペプチドのFc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能の高いFc領域含有ポリペプチドを製造する方法、ならびに、同方法で製造されたFc領域含有ポリペプチドに関する。
さらに、本発明は、抗体のFc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を高める方法、ならびに、同方法により得られた抗体に関する。
本発明において、Fc領域含有ポリペプチドは、抗体のFc領域を含むポリペプチドであれば特に限定されないが、例えば、抗体、および、細胞結合部分とFc領域とを含む前記キメラ分子を包含する。上記方法における所定のアミノ酸残基のシステイン残基への置換は、上述のような、任意の既知の方法を用いて行うことができる。具体的には、限定されることなく、例えば、Fc領域含有ポリペプチドまたは抗体をコードする核酸を単離し、該核酸に所定の置換配列を部位特異的変異導入法などにより導入してから、得られた核酸を宿主細胞に導入して発現させることにより達成することができる。上記方法は、典型的にはin vitroで行うが、生体内に存在するFc領域含有ポリペプチド、例えば抗体の遺伝子を、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置換された変異遺伝子と生体内で置換することにより、in vivoにおいても行うことができる。所定の遺伝子を、所定の変異遺伝子とin vivoにおいて置換する方法は当業者に知られている。
本発明はさらに、Fc領域における、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換するように、抗体産生細胞のFc領域をコードする遺伝子を変異させる工程を含む、高エフェクター機能抗体産生細胞を作製する方法、ならびに、同方法で作製された抗体産生細胞に関する。
ここで、抗体産生細胞は、抗体産生能を有する細胞であれば特に限定されないが、例えば、B細胞や形質細胞などの天然に存在する細胞、これら天然に存在する細胞と、他の細胞、例えば腫瘍細胞とのハイブリドーマ、さらには、抗体遺伝子を発現可能に、好ましくは分泌可能に導入された任意の細胞を包含する。抗体産生細胞のFc領域をコードする遺伝子への変異導入は、所望の変異遺伝子を含むベクターによるトランスフェクションなどの任意の既知の方法で行うことができる。上記方法は、典型的にはin vitroで行うが、生体内に存在する抗体産生細胞、例えばB細胞や形質細胞の遺伝子を、KabatのEUインデックス番号で293番目のアミノ酸、294のアミノ酸、296のアミノ酸、297のアミノ酸、298のアミノ酸および300番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置換された変異遺伝子と生体内で置換することにより、in vivoにおいても行うことができる。所定の遺伝子を、所定の変異遺伝子とin vivoにおいて置換する方法は当業者に知られている。
上記方法で作製された抗体産生細胞は、抗体の生産に用いることができるばかりでなく、該細胞の生体への移入を伴う細胞療法などに用いることができる。かかる療法に用いる場合、細胞は移入される動物と同種の細胞が好ましく、移入される個体から採取した自己細胞がさらに好ましい。上記方法で作製された抗体産生細胞は、移入前に、必要に応じて増殖させることもできる。細胞培養や細胞の投与法など、細胞療法にかかる種々の技法は当業者に知られている。
なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例1 抗CD20キメラ抗体のH鎖定常領域アミノ酸変異体(Glu293Cys、Glu294Cys、Tyr296Cys、Asn297Cys、Ser298CysおよびTyr300Cys変異体)の作製
1−1.抗CD20キメラ抗体(野生型)をコードする遺伝子のクローニング
1−1−1.抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子
抗CD20マウスモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞からQuickPrep micro mRNA purification kit(Amersham Biosciences社、製品コード27-9255-01)を用いてmRNAを得、これをもとにFirst-Strand cDNA Synthesis kit(Amersham Biosciences, code 27-9261-01)を用いてcDNAを作製した。このcDNAを鋳型として、以下に示すMKV1〜11のいずれかから選択されるセンスプライマーとアンチセンスプライマーMKCとの組み合わせによるPCR反応によりL鎖可変領域遺伝子を増幅した。PCR反応は、cDNA 4μl、2.5mM dNTPs 4μl、センスプライマー(20μM)2.5μl、アンチセンスプライマー(20μM)2.5μl、DMSO 2.5μl、×10 pfu polymerase buffer 5μl、pfu polymerase 1μl、および滅菌水28.5μlからなる合計50μlの反応液を用い、94℃ 2分;94℃ 1分、55℃ 2分、72℃ 2分(30サイクル);72℃ 4分で反応させ、増幅産物を4℃で保存した。
プライマーのDNA配列は以下のとおりである。
MKV1 primer:ATGAAGTTGCCTGTTAGGCTGTTGGTGCTG(配列番号:95)
MKV2 primer:ATGGAGWCAGACACACTCCTGYTATGGGTG(配列番号:96)
MKV3 primer:ATGAGTGTGCTCACTCAGGTCCTGGSGTTG(配列番号:97)
MKV4 primer:ATGAGGRCCCCTGCTCAGWTTYTTGGMWTCTTG(配列番号:98)
MKV5 primer:ATGGATTTWCAGGTGCAGATTWTCAGCTTC(配列番号:99)
MKV6 primer:ATGAGGTKCYYTGYTSAGYTYCTGRGG(配列番号:100)
MKV7 primer:ATGGGCWTCAAGATGGAGTCACAKWYYCWGG(配列番号:101)
MKV8 primer:ATGTGGGGAYCTKTTTYCMMTTTTTCAATTG(配列番号:102)
MKV9 primer:ATGGTRTCCWCASCTCAGTTCCTTG(配列番号:103)
MKV10 primer:ATGTATATATGTTTGTTGTCTATTTCT(配列番号:104)
MKV11 primer:ATGGAAGCCCCAGCTCAGCTTCTCTTCC(配列番号:105)
MKC primer:ACTGGATGGTGGGAAGATGG(配列番号:106)
(上記配列中、M=AまたはC、R=AまたはG、W=AまたはT、S=CまたはG、Y=CまたはT、K=GまたはTである)
上記MKV5 primerとMKC primerの組み合わせにより、抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子が増幅され、この遺伝子をpCR2.1ベクター(Invitrogen社)に挿入し、pCR2.1-MLVを得た。
1−1−2.抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子のクローニング
センスプライマーとして下記MHV1〜12 primerのいずれかを、アンチセンスプライマーとして下記MHCG2b primerを用いた以外は上記1−1−1.と同様にして、抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子を増幅した。
センスプライマー
MHV1 primer:ATGAAATGCAGCTGGGGCATSTTCTTC(配列番号:107)
MHV2 primer:ATGGGATGGAGCTRTATCATSYTCTT(配列番号:108)
MHV3 primer:ATGAAGWTGTGGTTAAACTGGGTTTTT(配列番号:109)
MHV4 primer:ATGRACTTTGGGYTCAGCTTGRTTT(配列番号:110)
MHV5 primer:ATGGACTCCAGGCTCAATTTAGTTTTCCTT(配列番号:111)
MHV6 primer:ATGGCTGTCYTRGSGCTRCTCTTCTGC(配列番号:112)
MHV7 primer:ATGGRATGGAGCKGGRTCTTTMTCTT(配列番号:113)
MHV8 primer:ATGAGAGTGCTGATTCTTTTGTG(配列番号:114)
MHV9 primer:ATGGMTTGGGTGTGGAMCTTGCTATTCCTG(配列番号:115)
MHV10 primer:ATGGGCAGACTTACATTCTCATTCCTG(配列番号:116)
MHV11 primer:ATGGATTTTGGGCTGATTTTTTTTATTG(配列番号:117)
MHV12 primer:ATGATGGTGTTAAGTCTTCTGTACCTG(配列番号:118)
アンチセンスプライマー
MHCG2b primer:CAGTGGATAGACTGATGGGGG(配列番号:119)
(上記配列中、M、R、W、S、YおよびKは上記1−1−1.と同じ意味を有する)
上記MHV7 primerとMHCG2b primerの組み合わせにより、抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子が増幅され、この遺伝子をpCR2.1ベクター(Invitogen)に挿入し、pCR2.1-MHVを得た。
1−1−3.ヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子のクローニング
ヒトの血液からLymphoprep(Axis Shield社)を用いてリンパ球を単離した。このリンパ球からQuickPrep micro mRNA purification kit(Amersham Biosciences社、コード番号27-9255-01)を用いてmRNAを得、これをもとにFirst-Strand cDNA Synthesis kit(Amersham Biosciences社、コード番号27-9261-01)を用いてcDNAを作製した。このcDNAを鋳型にし、プライマーとして以下のものを用いた以外は上記1−1−1.と同様にして、ヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子を増幅した。得られた遺伝子をpCR2.1ベクター(Invitrogen社)に挿入し、pCR2.1-LCを得た。
センスプライマー
hIgG1 LCF primer:ACTGTGGCTGCACCATCTGTCTTC(配列番号:120)
アンチセンスプライマー
hIgG1 LCR primer:TTAACACTCTCCCCTGTTGAAGCTCTT(配列番号:121)
1−1−4.ヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子
プライマーとして以下のものを用いた以外は上記1−1−3.と同様にして、ヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子を増幅した。得られた遺伝子をpCR2.1ベクター(Invitrogen社)に挿入し、pCR2.1-HC(野生型)を得た。
センスプライマー
hIgG1 HCF primer:GCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTC(配列番号:122)
アンチセンスプライマー
hIgG1 HCR primer:TTATTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCT(配列番号:123)
1−1−5.抗CD20キメラ抗体L鎖発現ベクターの構築
抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子とヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子とを発現ベクターにタンデムに組み込み、抗CD20キメラ抗体L鎖発現ベクター(pキメラLC)を作製した。すなわち、発現ベクターBCMGneoのXhoIおよびNotIサイトに、抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子とヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子とを挿入した。抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子としては、上記1−1−1.で作製したpCR2.1-MLVを鋳型に以下のPCR反応を行うことで得た断片を、ヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子としては、上記1−1−3.で作製したpCR2.1−LCを鋳型に以下のPCR反応を行うことで得た断片をそれぞれ用いた。
抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子断片は、pCR2.1-MLV(20ng/μl)2μl、2.5mM dNTPs 4μl、センスプライマー(20μM)2.5μl、アンチセンスプライマー(20μM)2.5μl、DMSO 2.5μl、×10 pfu polymerase Buffer 5μl、pfu polymerase 1μlおよび滅菌水30.5μlからなる合計50μlの反応液を用い、94℃ 2分;94℃ 1分、55℃ 2分、72℃ 2分(20サイクル);72℃ 4分で反応させることによって得、4℃で保存した。
センスプライマー
L1 primer:ACCGCTCGAGATGGATTTTCAGGTGCAGATTATCAGC(配列番号:124)
アンチセンスプライマー
L2 primer:TTTCAGCTCCAGCTTGGTCCCAGCACC(5’−リン酸化されている)(配列番号:125)
また、ヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子断片は、鋳型としてpCR2.1-LCを、プライマーとして以下のものをそれぞれ用いた以外は、上記抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子と同様にして得た。
センスプライマー
L3 primer:ACTGTGGCTGCACCATCTGTCTTCATC(5’−リン酸化されている)(配列番号:126)
アンチセンスプライマー
L4 primer:ATAGTTTAGCGGCCGCTTAACACTCTCCCCTGTTGAAGCTCTTTGT(配列番号:127)
上記のPCR反応で得た抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子断片およびヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子断片は、制限酵素XhoI(Takara社)およびNotI(Takara社)でそれぞれ切断してから、Wizard(登録商標)SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて精製した。次いで、BCMGneoベクターをXhoIとNotIで切断し、Wizard(登録商標)SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて精製した断片と、上記精製抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子断片および精製ヒトIgG1 L鎖定常領域遺伝子断片とを混合してライゲーションし、抗CD20キメラ抗体L鎖発現ベクター、pキメラLCを得た。得られたベクターをシークエンシングし、目的の断片が挿入されていることを確認した。挿入されたL鎖遺伝子およびこれがコードするアミノ酸の配列を、配列番号:66および65にそれぞれ示す。
1−1−6.抗CD20キメラ抗体H鎖発現ベクターの構築
抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子とヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子とを発現ベクターにタンデムに組み込み、抗CD20キメラ抗体H鎖発現ベクター(pキメラHC(野生型))を作製した。すなわち、発現ベクターBCMGneoのXhoIおよびNotIサイトに抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子とヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子とを挿入した。抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子としては、上記1−1−2.で作製したpCR2.1-MHVを鋳型に以下のPCR反応を行うことで断片を得た断片を、抗CD20マウスH鎖定常領域遺伝子としては、上記1−1−.で作製したpCR2.1-HC(野生型)を鋳型に以下のPCR反応を行うことで得た断片をそれぞれ用いた。抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子は、鋳型としてpCR2.1-MHVを、プライマーとして以下のものを用いた以外は上記1−1−5.の抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子と同様にして得た。
センスプライマー
H1 primer:ACCGCTCGAGATGGGATGGAGCTGGGTCTTTCTCTTC(配列番号:128)
アンチセンスプライマー
H2 primer:TGAGGAGACGGTGACCGTGGTCCC(5’−リン酸化されている)(配列番号:129)
また、ヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子は、鋳型としてpCR2.1-HC(野生型)を、プライマーとして以下のものを用いた以外は上記1−1−5.の抗CD20マウスL鎖可変領域遺伝子と同様にして得た。
センスプライマー
H3 primer:GCCTCCACCAAGGGCCCATCGGTC(5’−リン酸化されている)(配列番号:130)
アンチセンスプライマー
H4 primer:ATAGTTTAGCGGCCGCTTATTTACCCGGAGACAGGGAGAGGCTCTT(配列番号:131)
上記のPCR反応で得た抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子断片およびヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子断片は、制限酵素XhoI(Takara社)およびNotI(Takara社)でぞれぞれ切断してから、Wizard(登録商標)SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて精製した。次いで、BCMGneoベクターをXhoIとNotIで切断し、Wizard(登録商標)SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて精製した断片と、上記精製抗CD20マウスH鎖可変領域遺伝子断片および精製ヒトIgG1 H鎖定常領域遺伝子断片とを混合してライゲーションし、抗CD20キメラ抗体H鎖の発現ベクター、pキメラHC(野生型)を得た。得られたベクターをシークエンシングし、目的の断片が挿入されていることを確認した。挿入された野生型H鎖遺伝子およびこれがコードするアミノ酸の配列を配列番号:50および49にそれぞれ示す。
1−2.抗CD20キメラ抗体発現ベクターの構築
上記1−1.で得たpキメラLCおよびpキメラHC(野生型)から制限酵素EcoRIおよびNotIを用いてL鎖cDNAおよびH鎖cDNAを分離し、pIRESneo2ベクターおよびpIRESpuro2ベクターにそれぞれ常法により挿入し、L鎖発現ベクター、抗CD20 mab L chain/pIRESneo2、およびH鎖発現ベクター、抗CD20 mab H chain/pIRESpuro2を得た。得られたベクターはABI3100-Avant(Applied Biosystems社)を用いて、取扱説明書に従ってシークエンシングし、DNA塩基配列の確認を行った。
1−3.H鎖定常領域アミノ酸変異体をコードするcDNAの取得およびアミノ酸改変H鎖発現ベクターの構築
H鎖定常領域の293Glu、294Glu、296Tyr、297Asn、298Ser、300TyrをCysに改変させた抗体を取得する目的で、上記1−1−6.で得たpキメラHC(野生型)を鋳型として、QuikChange(Stratagene社)を用いて取り扱い説明書に従い、部位特異的変異導入を行った。Glu293Cys変異導入にはGlu293Cysセンスプライマー (5'-GCCAAGACAAAGCCGCGGTGCGAGCAGTACAACAGCACGTACCGGGTGGTC-3'、配列番号:132)およびGlu293Cysアンチセンスプライマー(5'-GACCACCCGGTACGTGCTGTTGTACTGCTCGCACCGCGGCTTTGTCTTGGC-3'、配列番号:133)を使用し、pキメラGlu293Cysを得た。Glu294Cys変異導入にはGlu294Cysセンスプライマー(5'-GACAAAGCCGCGGGAGTGCCAGTACAACAGCACGTACCGGGTGGTC-3'、配列番号:134)およびGlu294Cysアンチセンスプライマー(5'-GACCACCCGGTACGTGCTGTTGTACTGGCACTCCCGCGGCTTTGTC-3'、配列番号:135)を使用し、pキメラGlu294Cysを得た。Tyr296Cys変異導入にはTyr296Cysセンスプライマー(5'-AAGCCGCGGGAGGAGCAGTGCAACAGCACGTACCGGGT-3'、配列番号:136)およびTyr296Cysアンチセンスプライマー(5'-ACCCGGTACGTGCTGTTGCACTGCTCCTCCCGCGGCTT-3'、配列番号:137)を使用し、pキメラTyr296Cysを得た。Asn297Cys変異導入にはAsn297Cysセンスプライマー(5'-AGGAGCAGTACTGCAGCACGTACCGGGT-3'、配列番号:138)およびAsn297Cysアンチセンスプライマー(5'-ACCCGGTACGTGCTGCAGTACTGCTCCT-3'、配列番号:139)を使用し、pキメラAsn297Cysを得た。Ser298Cys変異導入にはSer298Cysセンスプライマー(5'-GAGGAGCAGTACAACTGCACGTACCGGGTGG-3'、配列番号:140)およびSer298Cysアンチセンスプライマー(5'-CCACCCGGTACGTGCAGTTGTACTGCTCCTC-3'、配列番号:141)を使用し、pキメラSer298Cysを得た。Tyr300Cys変異導入にはTyr300Cysセンスプライマー(5'-AGCAGTACAACAGCACGTGCCGGGTGGTCAGCGT-3'、配列番号:142)およびTyr300Cysアンチセンスプライマー(5'-ACGCTGACCACCCGGCACGTGCTGTTGTACTGCT-3'、配列番号:143)を使用し、pキメラTyr300Cysを得た。挿入されたcDNAの配列確認はABI3100-Avant(Applied Biosystems社)を用いて、取扱説明書に従って行った。
上記部位特異的変異導入により得た、pキメラGlu293Cys、pキメラGlu294Cys、pキメラTyr296Cys、pキメラAsn297Cys、pキメラSer298Cys、およびpキメラTyr300Cysより制限酵素EcoRIおよびNotIを用いてH鎖cDNAを分離し、それぞれpIRESpuro2ベクターに常法により挿入し、アミノ酸改変H鎖発現ベクター抗CD20 mab H_Glu293Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Glu294Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Tyr296Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Asn297Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Ser298Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Tyr300Cys/pIRESpuro2をそれぞれ得た。得られたベクターは、ABI3100-Avant(Applied Biosystems社)を用いて、取扱説明書に従ってDNA塩基配列の確認を行った。各アミノ酸改変抗体H鎖の遺伝子およびこれがコードするアミノ酸の配列番号を下表に示す。
1−4.CHO細胞を用いた抗CD20キメラ抗体産生細胞株の作製
上記1−2.および1−3.で得たL鎖発現ベクター抗CD20 mab L chain/pIRESneo2と、野生型H鎖発現ベクター抗CD20 mab H/pIRESpuro2または定常領域アミノ酸改変H鎖発現ベクター抗CD20 mab H_Glu293Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Glu294Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Tyr296Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Asn297Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Ser298Cys/pIRESpuro2、抗CD20 mab H_Tyr300Cys/pIRESpuro2を、FuGENE(登録商標)(Roche社)を用い、取扱説明書に従ってCHO−K1細胞(ATCCカタログ番号CCL-61)に遺伝子導入した。すなわち、野生型抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H/pIRESpuro2を、Glu293Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H_Glu293Cys/pIRESpuro2を、Glu294Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H_Glu294Cys/pIRESpuro2を、Tyr296Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H_Tyr296Cys/pIRESpuro2を、Asn297Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H_Asn297Cys/pIRESpuro2を、Ser298Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2 および抗CD20 mab H_Ser298Cys/pIRESpuro2を、そしてTyr300Cys改変抗体産生細胞を作製する場合は抗CD20 mab L chain/pIRESneo2および抗CD20 mab H_Tyr300Cys/pIRESpuro2を、CHO−K1細胞にそれぞれ遺伝子導入し、L鎖およびH鎖を共発現させた。
遺伝子導入したCHO−K1細胞は、10%FCS(Hyclone社)、ペニシリン−ストレプトマイシン(SIGMA社)含有RPMI1640培地(SIGMA社)にて培養し、さらにPuromycin(SIGMA社)5μg/mlおよびG418(和光純薬社)0.6mg/mlを添加して薬剤選択を行なった。薬剤耐性が確認された細胞は限界希釈を行い、single cell cloneについて抗体産生能を指標としたスクリーニングを行った。抗体発現細胞のスクリーニングは、抗ヒトIgγ鎖抗体(SIGMA社)およびHRP標識抗ヒトIgFc抗体(Cappel社)を用いたサンドイッチELISAにより行い、各抗体を高生産する抗CD20キメラ抗体産生細胞株を樹立した。
1−4−1.FUT8ノックダウンCHO−K1細胞の作製
フコースを含まない抗体を製造するために、フコシルトランスフェラーゼ8(FUT8)をノックダウンしたCHO−K1細胞を作製した。この細胞に上記1−4.に従って抗体遺伝子を導入することにより、フコースを含まない抗体を作製することができる。
具体的には、FUT8 siRNAセンスプライマー(5’-gatccccgctgagtctctccgaatacttcaagagagtattcggagagactcagcttttta-3’、配列番号:144)およびFUT8 siRNAアンチセンスプライマー(5’-tcgataaaaagctgagtctctccgaatactctcttgaagtattcggagagactcagcggg-3’、配列番号:145)を、常法に従い、NaCl存在下99℃で2分間加熱後、72℃から4℃まで2時間かけて冷却することによってアニーリングさせた。得られたDNA断片を、pSuper gfp+neo(OligoEngine社)に挿入した。挿入されたDNA塩基配列はABI3100-Avant(Applied Biosystems社)を用いて確認を行い、FUT8 siRNA発現ベクター FUT8 SiRNA/pSuper gfp+neoを構築した。
得られたFUT8 siRNA発現ベクターFUT8 siRNA/pSuper gfp+neoはFuGENE(登録商標)(Roche社)を用い、取扱説明書に従ってCHO−K1細胞(ATCCカタログ番号CCL-61)に遺伝子導入した。遺伝子導入されたCHO−K1細胞は10%FCS(Hyclone社)、ペニシリン−ストレプトマイシン(SIGMA社)含有RPMI1640培地(SIGMA社)にて培養し、さらにG418(和光純薬社)0.6mg/mlを添加して薬剤選択を行なった。薬剤耐性を獲得した細胞はセルソーター(EPICS ALTRA、Beckman Coulter社)を用いてGFP発現量を指標にソーティングを行った。ソーティング後の細胞は限界希釈を行い、GFP高発現細胞、すなわちFUT8 siRNAを高発現する細胞を得た。同細胞におけるFUT8 mRNA発現量は、FUT8発現解析用センスプライマー(5'-TGGTCTACTGCTTCATGATTGCA-3'、配列番号:146)、FUT8発現解析用アンチセンスプライマー(5'-GCATAGCGCCAATTCTGAGAT-3'、配列番号:147)、および、ABI PRISM 7000(Applied Biosystems社)を用いたリアルタイムPCR法を用いて定量し、mRNA発現量が遺伝子導入前の細胞の22.8%とFUT8が発現抑制されていることを確認した。得られたFUT8 siRNA発現量の高い細胞を、FUT8ノックダウンCHO−K1細胞として実験に使用した。
1−5.抗体の生産および精製
上記1−4.で得た抗CD20キメラ抗体産生細胞株を5μg/ml Puromycin、0.6mg/ml G418および10%FCS含有RPMI1640培地で培養し、培養シャーレの最大細胞密度の60%まで増殖させた。次に、Ca2+、Mg2+不含リン酸緩衝生理食塩水(PBS(−))で2回洗浄して増殖培地を除去し、0.1%BSA添加RPMI1640に置換して7日間培養し、上清を回収した。その上清を0.2μmのフィルターでろ過した後、常法によりProtein Lカラム(PIERCE社)に吸着させ、0.1Mグリシンバッファー(pH2.8)で溶出を行ない、0.75M Tris−HCl(pH9.0)を用いてpHを中和した。その後、常法によりPBS(−)に対し透析を行い、評価用抗体とした。
実施例2 AILIM/ICOS-IgFcおよびAILIM/ICOS-IgFc変異体
1.AILIM/ICOS-IgFcキメラ分子発現ベクターの作製
1−1.AILIM/ICOSの細胞外ドメイン領域をコードするcDNAの構築
AILIM/ICOSの細胞外ドメイン領域をコードするcDNAは、活性化T細胞のmRNAから、AILIM/ICOSの既知配列情報を元に設計したプライマーを用いて、常法に従ってPCR法により単離した。
具体的には、実施例1 1−1−3.で得たヒト末梢血単核球から、T細胞をPanT-Isolation Kit(Myltenyi社)を用いて取扱説明書に従って精製した。精製T細胞を、抗CD3抗体(クローンOKT3、Ortho Biotech社)を最終濃度1μg/ml、抗CD28抗体(クローン28.2、BD社)を最終濃度5μg/mlとなるよう、Ca2+、Mg2+不含PBS(PBS(−))でそれぞれ希釈した溶液で、37℃にて1時間コートしたELISAプレートに、10細胞/ウェルになるよう播きこみ、37℃で24時間、5%COを含むCOインキュベータにて培養して活性化T細胞とした。活性化T細胞からRNAをTRIzol Reagent(Invitrogen社)にて抽出し、このRNAの1μgを鋳型としてcDNAをReverTra Ace-a(東洋紡社)を用いて、取り扱い説明書に従って合成した。この合成したcDNA溶液の0.2μlと、合成オリゴヌクレオチドとして下記のセンスプライマー(5’-tgttgctagcaaacatgaagtcaggcctc-3’、AILIM/ICOSの配列に、NheIサイトの配列を付加したもの、配列番号:148)およびアンチセンスプライマー(5’- aacggatccttcagctggcaacaaag -3’、AILIM/ICOSの配列に、BamHIサイトの配列を付加したもの、配列番号:149)をそれぞれ50pmole用いて、最終容量50μlの反応系でExTaq polymerase(TaKaRa社)を0.25μl加え、ExTaq polymerase付属のBufferを5μl添加して、PCR反応を35サイクル行った。
PCR反応後、常法に従って1%アガロースゲル電気泳動を行い、約0.45kbpのcDNA断片を回収し、Wizard SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて、取扱説明書に従い精製した。cDNA濃度を260nmの吸光度(1O.D.260=50μg/ml)から算出した。この断片、1μgをそれぞれ10単位の制限酵素NheIと制限酵素BamHIで、取り扱い説明書に従って37℃で3時間切断したのち、上記と同様の方法で、制限酵素NheIとBamHIで切断された末端を有する、約0.45kbpのAILIM/ICOS細胞外領域のcDNA断片を得た。
1−2.ヒトIgFcをコードするcDNAの構築
一方、ヒトイムノグロブリン1のFc領域(IgFc)をコードするcDNAは、GenBankアクセッション番号J00228に記載されているIgFcのアミノ酸配列をコードするcDNAを、PCR法を用いて以下の手順で構築した。まず、GenBankアクセッション番号J00228のIgFcのアミノ酸配列をコードするcDNAの5’末端と3’末端にPCR反応時の増幅用プライマーの結合塩基配列(IgFc cDNAの5’末端側の制限酵素BamHI配列、3’末端側の制限酵素NotI配列も含む)を付加した。設計した塩基配列を5’末端側から約100塩基ずつ計8本の塩基配列に分け(隣り合う塩基配列は、その末端に約20塩基の重複配列を有する)、それらをセンス鎖、アンチセンス鎖の交互の順で、下記のセンスプライマー(5’-tgaaggatcccgaggagcccaaatcttgtgacaa-3’、IgFcの配列にBamHIサイトの配列を付加したもの、配列番号:150)およびアンチセンスプライマー(5’- gaagcggccgctcatttacccggagacagggagaggctc -3’、IgFcの配列にNotIサイトの配列を付加したもの、配列番号:151)からなるオリゴヌクレオチドを合成した。それぞれの合成オリゴヌクレオチドを、最終濃度が0.1μMになるようにPCR反応液に添加し、最終容量50μlの反応系でExTaq polymerase(TaKaRa社)を0.25μl加え、ExTaq polymerase付属のBufferを5μl添加して、PCR反応を30サイクル行った。
PCR反応後、常法に従って1%アガロースゲル電気泳動を行い、約0.45kbpのcDNA断片を回収し、Wizard SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて、取扱説明書に従い精製した。cDNA濃度を260nmの吸光度(1O.D.260=50μg/ml)から算出した。この断片、1μgをそれぞれ10単位の制限酵素BamHIと制限酵素NotIで、取り扱い説明書に従って37℃で3時間切断した後、上記と同様の方法で、制限酵素BamHIとNotIで切断された末端を有する、約0.76kbpのIgFc領域のcDNA断片を得た。
1−3.AILIM/ICOS-IgFcキメラ分子発現ベクターの構築
これらのcDNA断片を組み込んだ発現ベクターを構築するため、発現ベクター、pIRES-puro2(Clontech社)、1μgを、それぞれ10単位の制限酵素NheIと制限酵素NotIで、取り扱い説明書に従って37℃で3時間切断したのち、上記と同様の方法で、制限酵素NheIとNotIで切断された末端を有する、pIRES-puro2 cDNA断片を得た。この断片と、制限酵素NheIとBamHIで切断された末端を有する、約0.45kbpのAILIM/ICOS細胞外領域のcDNA断片、ならびに制限酵素BamHIとNotIで切断された末端を有する、約0.76kbpのIgFc領域のcDNA断片をLigation High(東洋紡社)を用いて取り扱い説明書に従って連結した後、形質転換用の大腸菌、DH5α(東洋紡社)を形質転換した。得られたコロニーをNZY brothにて16時間、液体培養を行った。形質転換した大腸菌からWizard plus SV Minipreps DNA Purification Kit(Promega社)によりプラスミドを精製し、AILIM/ICOSの細胞外領域とIgFcを連結したキメラ分子のcDNAを発現するベクター、pIRESpuro2-AILIM/ICOS-IgFcを得た。その後、ABI 3100-Avant(Applied Biosystems)を用いて、取り扱い説明書に従って反応を行ってDNA配列を確認した。
2.AILIM/ICOS-IgFc変異体発現ベクターの作製
pIRESpuro2-AILIM/ICOS-IgFcを鋳型として、AILIM/ICOS-IgFc分子の221Glu、222Glu、224Tyr、225Asn、226Serまたは228Tyr(kabatのEU indexにおける、IgGの293Glu、294Glu、296Tyr、297Asn、298Serまたは300Tyrにそれぞれ相当)をCysに変異させるため、実施例1 1−3.に記載の各プライマーを用い、QuikChange(登録商標)Site-Directed Mutagenesis Kit(Stratagene社)により取扱説明書に従って反応させた。
変異導入後、コンピテント大腸菌を形質転換して得られたコロニーをNZY brothにて16時間、液体培養を行った。形質転換した大腸菌からWizard plus SV Minipreps DNA Purification Kit(Promega社)によりプラスミドを精製し、Glu221Cys、Glu222Cys、Tyr224Cys、Asn225Cys、Ser226CysまたはTyr228Cysの変異を有する変異体AILIM-IgFc Glu221Cys、AILIM-IgFc Glu222Cys、AILIM-IgFc Tyr224Cys、AILIM-IgFc Asn225Cys、AILIM-IgFc Ser226CysまたはAILIM-IgFc Tyr228Cysの発現ベクター、pIRES-puro2 AILIM-IgFc Glu221Cys、pIRES-puro2 AILIM-IgFc Glu222Cys、pIRES-puro2 AILIM-IgFc Tyr224Cys、pIRES-puro2 AILIM-IgFc Asn225Cys、pIRES-puro2 AILIM-IgFc Ser226CysまたはpIRES-puro2 AILIM-IgFc Tyr228Cysをそれぞれ得た。その後、ABI 3100-Avant(Applied Biosystems)を用いて、取り扱い説明書に従って反応を行ってDNA配列の確認を行った。各変異体をコードする塩基配列および該塩基配列から生成されるアミノ酸配列の配列番号を下表に示す。
上記配列番号:75〜80に記載のアミノ酸配列における144〜375番目のアミノ酸は、KabatのEUインデックス番号で216〜447番目のアミノ酸に相当する。なお、変異が導入される前の野生型キメラ分子のアミノ酸配列を配列番号:87に、それをコードする塩基配列を配列番号:88にそれぞれ示す。
3.AILIM/ICOS-IgFcおよびAILIM/ICOS-IgFc変異体を発現するCHO−K1細胞の作製
CHO−K1細胞、1x10個に対して、FuGENE(登録商標)36μlと、pIREpuro2-AILIM/ICOS-IgFc、または各変異体発現ベクター12μgとを用いて、取り扱い説明書に従って遺伝子導入を行なった。遺伝子導入後2日目にPuromycinを、10%ウシ胎児血清(FCS)添加RPMI1640培地に終濃度0.5〜5μg/mlになるように添加し、その後、9日間培養を行なった。Puromycinにより薬剤耐性CHO−K1細胞の選択を行なった後、限界希釈法により細胞のクローン化を行ない、AILIM/ICOS-IgFcまたはAILIM/ICOS-IgFc変異体を高発現している細胞を、抗AILIM/ICOS抗体を用いたELISAによりスクリーニングして選択した。
4.AILIM/ICOS-IgFcおよびAILIM/ICOS-IgFc変異体の生産と精製
AILIM/ICOS-IgFcまたは各AILIM/ICOS-IgFc変異体を高発現する細胞を、10%FCS添加RPMI1640培地で培養し、培養シャーレの最大細胞密度の60%まで増加させた。Ca2+、Mg2+不含PBS(PBS(−))で2回洗浄して増殖培地を除去し、0.1%BSA添加RPMI1640に置換して3日間培養し、上清を回収した。その上清を0.2μmのフィルターでろ過した後、常法によりProtein Gカラム(Amersham Biosciences社)に吸着させ、0.1M グリシン緩衝液(pH2.8)で溶出を行ない、0.75M Tris−HCl(pH9.0)を用いてpHを中和した。その後、常法によりPBS(−)で透析を行なった。この試料中のAILIM/ICOS-IgFc、または各AILIM/ICOS-IgFc変異体の濃度を、抗AILIM/ICOS抗体を用いたELISA法により測定した。
実施例3 抗CD20キメラ抗体H鎖定常領域アミノ酸改変抗体の評価
実施例1で得た抗体について、抗原との反応性(CD20結合活性)、NK細胞Fcγ受容体IIIとの反応性(CD16結合活性)およびADCC誘導活性を測定した。
1.ヒト末梢血単核球の分離調製
ヒト血液を抗凝固剤(CPD)添加採血バック(テルモ社、テルモ血液バックCPD)に採取した。この血液を、50mlの遠心チューブ(Falcon社)に15mlずつ分注したLymphoprep(AXIS-SHIELD社)に重層し、取り扱い説明書に従って、スイング型細胞分離用遠心機にて、室温で1,600回転、30分の遠心を行なった。遠心後、取り扱い説明書に従って単核球層を回収し、ウシ血清アルブミン(BSA、シグマ社)を最終濃度0.5%(w/v)で添加したカルシウム、マグネシウム不含PBSにて3回洗浄後、ウシ胎児血清(FCS)を最終濃度10%で含有するRPMI1640培地(10%FCS含有RPMI1640)に分散して、ヒト末梢血由来単核球の細胞懸濁液とした。
2.CD20結合反応性の解析
Daudi細胞(ATCCカタログ番号CCL-213)を6×10個/ウェルの密度で96穴プレートに分注後、実施例1で得た各抗体変異体(Glu293Cys、Glu294Cys、Tyr296Cys、Ser298CysもしくはTyr300Cys)または野生型抗体を添加し、4℃で1時間反応させた。その後、3mM EDTA−0.5%BSA−PBS(−)(洗浄バッファー)で洗浄した。次に、洗浄バッファーで500倍希釈したHRP標識抗ヒトIgG抗体(Zymed社)を50μl/ウェルで添加し、4℃で1時間反応させた。反応後の細胞は洗浄バッファーで洗浄後、TMB substrate(KPL社)を100μl/ウェルで添加して発色後、1M HCl(Wako社)を100μl/ウェル添加して反応を停止し、プレートリーダー(VersaMax、Molecular Divices社)で450nmのOD値を測定した。結果を図1に示す。同図より、いずれの変異体も野生型と同等のCD20結合反応性を示すことが明らかとなり、変異体におけるアミノ酸置換が抗原認識能に影響を与えないことが判明した。
3.CD16結合反応性の解析
3−1.CD16発現CHO−K1細胞の作製
常法に従い、ヒト末梢血単核球からTrizol(Invitrogen社)を用いてRNA抽出を行い、ReverTra Ace(TOYOBO社)を用いてcDNA合成を行なった。CD16の5’末端と3’末端に結合するCD16センスプライマー(5’-TTTGAATTCatgtggcagctgctcct-3’、配列番号:152)、CD16アンチセンスプライマー(5’-AAAGCGGCCGCCCagtctcttgttgagcttc-3’、配列番号:153)をそれぞれ合成し、上記cDNAを鋳型としてExTaq polymerase(TaKaRa社)を用いてPCRを行なった。すなわち、テンプレートcDNA(10ng/μl)1μl、2.5mM dNTPs 4μl、プライマー混合液(各50μM)1μl、×10 Ex Taq polymerase Buffer 5μl、Ex Taq polymerase 0.25μlおよび滅菌水38.75μlからなる合計50μlの反応液を用い、94℃ 1分;94℃ 45秒、55℃ 1分、72℃ 2分(35サイクル);72℃ 10分で反応させた。PCR反応産物は1%アガロースゲル電気泳動後、cDNA断片をWizard SV Gel and PCR Clean-up System(Promega社)を用いて精製し、さらに制限酵素(EcoRIおよびNotI)処理を行なってpIRESpuro2に挿入し、CD16発現ベクターCD16/pIRESpuro2を得た。得られたベクターはABI3100-Avant(Applied Biosystems社)を用いてDNA塩基配列の確認を行った。
得られたCD16/pIRESpuro2は、FuGENE(登録商標)(Roche社)を用い、取扱説明書に従ってCHO−K1細胞(ATCCカタログ番号CCL-61)に遺伝子導入した。遺伝子導入されたCHO−K1細胞は10%FCS(Hyclone社)、ペニシリン−ストレプトマイシン(SIGMA社)含有RPMI1640培地(SIGMA社)にて培養し、さらにG418(和光純薬工業株式会社)0.6mg/mlを添加して薬剤選択を行なった。薬剤耐性が確認された細胞は限界希釈を行い、得られたsingle cell cloneのCD16発現量は、抗CD16抗体を用いてフローサイトメーター(FACS Caliber、BecktonDickinson社)により解析した。CD16発現量の高い細胞をCD16発現CHO−K1細胞として下記実験に使用した。
3−2.CD16結合反応性解析
CD16発現CHO−K1細胞を6×10個/チューブになるように分取し、実施例1で得た各抗体変異体(Tyr296CysもしくはSer298Cys)または野生型抗体を添加して全量を50μl/チューブとし、4℃で1時間反応させた。その後、3mM EDTA−0.5%BSA−PBS(−)(洗浄バッファー)で洗浄した。次に、洗浄バッファーで200倍希釈したビオチン標識マウス抗ヒトIgGκ L chain 抗体(Vector Lab社)を100μl/チューブで添加した。4℃で30分反応後、3mM EDTA−0.5%BSA−PBS(−)で洗浄し、洗浄バッファーで400倍希釈したPE標識ストレプトアビジン(BD-Pharmingen社)を100μl/チューブで添加し、4℃で30分反応させた。反応終了後、3mM EDTA−0.5%BSA−PBS(−)で2回洗浄してCD16に結合した抗CD20抗体をフローサイトメーター(FACS Caliber、BecktonDickinson社)により解析した。結果を図2に示す。同図より、いずれの変異体のCD16結合反応性も野生型に対して顕著に向上していることが判明した。すなわち、同一の効果を奏する濃度で比較した場合、Tyr296Cys変異体は野生型の約5倍、Ser298Cys変異体は野生型の約10倍もの活性を示した。この結果は、本発明のポリペプチドが高いエフェクター機能を有することを示すものである。
4.ADCC誘導活性の解析
ADCC活性の測定には、ターゲット細胞としてDaudi細胞(ATCCカタログ番号CCL-213)を、エフェクター細胞として上記1.で得たヒト末梢血単核球をそれぞれ用いた。常法によりDaudi細胞を10%FCS、10%WEHI−3培養上清(IL−3)含有RPMI1640培地に4×10個/mlの濃度になるよう懸濁し、25μlずつU底96穴プレート(Falcon社)に播いた。抗CD20キメラ抗体アミノ酸変異体(Ser298Cys)または野生型抗CD20キメラ抗体を所定濃度になるよう10%FCS加RPMI1640培地で希釈し、25μlずつU底96穴プレート(Falcon社)にさらに添加し、37℃にて1時間反応させた。その後、末梢血単核球を5×10個/ウェルとなるように添加し、37℃にて16時間培養した。培養後、プレートを遠心して、上清を50μlずつウェルごとに回収し、新しい平底96穴プレートに移した。各ウェルにAssay Buffer(CytoTox96(登録商標)Non-Radioactive Cytotoxicity Assay、Promega社)を50μl加え、室温で30分、遮光下で反応させ、その後、50μlのStop Buffer(CytoTox96(登録商標)Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を加え、それぞれのOD値を490nmで測定した。
細胞傷害率を算定するための基準として、細胞成分としてDaudi細胞のみまたはヒト末梢血単核球のみを含むウェルを最終溶液量100μlで用意しておき、Daudi細胞のみを含むウェルの半数に10μlのLysis Buffer(CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を添加し、45分間反応させて、細胞を溶解した。その後、実験条件群と同様に、上清50μlを新しい平底96穴プレートに移し、Assay Buffer(CytoTox96(登録商標)Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を50μl加え、室温で30分、遮光下で反応させ、その後、50μlのStop Buffer(CytoTox96 Non-Radioactive Cytotoxicity Assay)を加え、それぞれのOD値を490nmで測定した。このとき、Daudi細胞のみを含むウェルおよびヒト末梢血単核球細胞のみを含むウェルでのOD値の合計を細胞傷害率0%とし、Lysis Bufferを添加したDaudi細胞のみを含むウェルのOD値からLysis Bufferを添加していないDaudi細胞のみを含むウェルのOD値を差し引いた値を100%として、細胞傷害活性算出のための標準線を求めた。各種条件下における細胞傷害活性はこの標準線から算出した。実験は、各実験条件について3ウェル以上の数で行い、その平均値と標準誤差を算出した。結果を図3に示す。同図より、本発明のポリペプチドが野生型抗体に比べて極めて高いADCC誘導活性を有することが分かる。同一の細胞障害率をもたらす濃度で比較した場合、本発明のポリペプチドは、実に約200倍もの活性を示した。

Claims (15)

  1. KabatのEUインデックス番号で296番目のアミノ酸および298番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸がシステイン残基に置き換えられたFc領域をFc受容体結合部分として含む、エフェクター機能を有するポリペプチド。
  2. 細胞結合部分をさらに含む、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 細胞結合部分が、サイトカイン受容体、細胞接着分子、がん細胞表層分子、がん幹細胞表層分子、血液細胞表層分子、ウイルス感染細胞表層分子からなる群から選択される少なくとも1種の分子を認識またはこれと結合する、請求項に記載のポリペプチド。
  4. 細胞結合部分が、抗原CD3、CD11a、CD20、CD22、CD25、CD28、CD33、CD52、Her2/neu、EGF受容体、EpCAM、MUC1、GD3、CEA、CA125、HLA−DR、TNFα受容体、VEGF受容体、CTLA−4、AILIM/ICOS、B7h、CD80、CD86、インテグリン分子からなる群から選択される少なくとも1種の分子を認識またはこれと結合する、請求項に記載のポリペプチド。
  5. 請求項1〜のいずれかに記載のポリペプチドをコードする単離された核酸。
  6. 請求項に記載の核酸を含むベクター。
  7. 請求項6に記載のベクターを有する宿主細胞または宿主生物(ヒトを除く)
  8. 請求項に記載の宿主細胞または宿主生物を、核酸がコードするポリペプチドを発現するように培養することを特徴とするポリペプチドの製造方法。
  9. Fc領域含有ポリペプチドのFc領域における、KabatのEUインデックス番号で296番目のアミノ酸および298番目のアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、エフェクター機能の高いFc領域含有ポリペプチドをin vitroで製造する方法。
  10. 請求項に記載の方法で製造されたポリペプチド。
  11. 抗体のFc領域における、KabatのEUインデックス番号で296番目のアミノ酸および298番目のアミノからなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換する工程を含む、抗体のエフェクター機能を高めるin vitro方法。
  12. 請求項11に記載の方法により得られた抗体。
  13. 抗体のFc領域における、KabatのEUインデックス番号で296番目のアミノ酸および298番目のアミノからなる群から選択されるアミノ酸をシステイン残基に置換するように、抗体産生細胞のFc領域をコードする遺伝子を変異させる工程を含む、高エフェクター機能抗体産生細胞をin vitroで作製する方法。
  14. 請求項13に記載の方法により作製された抗体産生細胞。
  15. 請求項1〜および10のいずれかに記載のポリペプチド、請求項12に記載の抗体、請求項に記載の核酸、請求項に記載のベクター、請求項に記載の宿主細胞または宿主生物および/または請求項14に記載の細胞を含む医薬組成物。
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